专利名称：一种注射剂临用前有害微粒检测方法
技术领域：
本发 明涉及一种有关医用注射剂的检测，特别是一种注射剂临用前有害微粒检测方法。
背景技术：
本发明所指的有害微粒是指存在于注射剂，在规定条件下目视可以观测到的不溶性微粒，其粒径或长度通常> 50Mm。大量研究证明，有害微粒会产生潜在的严重危害，如炎症反应、肉芽肿、肿瘤、热源样反应等。输液中微粒较大或过多将造成局部血管堵塞引起血栓，以致供血不足或因缺氧而产生水肿或静脉炎。《中国药典》2010版规定对注射剂中所含不溶性微粒，50 μ m以上的为必须检出。若有一种方便快捷的装置能够在临床使用之前由护理工作者检测50 μ m以上的有害微粒，甄别出不符合标准的注射剂，对患者用药安全起到最后一个屏障作用，是非常具有临床价值的。对于注射剂中的有害微粒，常见的检测装置及涉及检测方法有灯检法和光散射法。灯检法比较简便、实用、检测成本低，适用于大多数品种，但检查结果受人为主观影响较大。其中包括检验者的技术水平，检测手法，身体状态，疲劳程度，视力，心理状态等，漏检率受主观影响较高，不能保证不合格品全部检出。光散射法较为客观，但目前存在成本高、使用品种少、参数设置不当影响检测结果等缺点。超声波具有频带范围宽，穿透性好，能在有色和不透明的物质中传播，测量速度快且成本相对低廉等优点，并且超声在含颗粒液体中的传播机制和颗粒的粒径密切相关，可以被用作颗粒粒径信息载体实现有害颗粒检测。在常规的2 20MHz超声频率范围内，在注射液中传播的超声波的波长要比50 μ m的颗粒粒径大，也即尺寸因子ka —般小于O. 5，此时超声的背向散射声压要显著大于前向散射声压，优选采用超声背向散射法检测颗粒粒径。现有的超声背向散射法颗粒检测方法，都是建立在超声波通过固液二重媒介平面的模型上，且假定被测颗粒浓度低至在探测区内只有单个颗粒通过。因此在这类检测方法中，超声发射探头必须固定在被测对象的外壁上，因而无法检测落在声压近场区的颗粒粒径；也有学者提出将待测液通过特制的装有超声探头的细管来检测颗粒粒径并保证一次通过单个颗粒，但这类方法效率较低且需对被测对象及容器进行改造，无法对类似于瓶装注射剂之类的检测对象实施非侵入和非破坏性的检测。另外，考虑到尺寸因子ka和背向散射声压的关系曲线是非单调的，在超声发射频率不变的情况下，其检测结果的单值性也难以保证，不能得出准确的检测结果。有鉴于此，本发明人结合从事超声波检测微粒领域研究工作多年的经验，对上述技术领域的缺陷进行长期研究，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种注射剂临用前有害微粒检测方法，采用三重媒介超声背向散射和离心沉降技术，能实现非接触、非侵入、非破坏性、具有测量误差修正功能的有害微粒检测，且操作简单、易行。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下
一种注射剂临用前有害微粒检测方法，包括前期准备步骤、进水排水步骤、检测准备步骤和作出检测步骤。其中前期准备步骤，是指将待测输液瓶和比对输液瓶分别固定在各自的输液瓶托架及夹紧机构上，待测输液瓶中含一定体积的注射液A并可能含有其他有害微粒，比对输液瓶内含相同体积的由纯净注射液A和均匀分布的50 μ m玻璃微珠颗粒构成的比对液；在触摸屏上输入输液瓶的特征信息，点击运行图标启动检测装置工作，触摸屏将特征信息和启动信号发送到微处理器；微处理器控制离心电机驱动控制模块输出信号，使输液瓶托架及夹紧机构动作将待测输液瓶和比对输液瓶夹紧，然后微处理器控制离心电机启动并运转可使颗粒从瓶心充分移动到瓶壁处的t时间后停止。其中进水排水步骤是指，当离心电机停止后，微处理器驱动电磁阀控制模块发出信号使进水电磁阀打开，往可储水的检测装置外壳内注入纯水至少至可淹没所有超声换能器的水位；当检测结束后，微处理器驱动电磁阀控制模块发出信号使排水电磁阀打开排空检测装置外壳内的纯水。其中检测准备步骤是指，，当离心电机停止后，微处理器通过驱动控制模块和高精度伸缩机构将比对超声换能器移动到该换能器的声压极大值Zmax所在处，即距离比对输液
瓶内的点式超声接收换能器
距离处，而检测超声换能器和比对超声换能器水平固定连接，检测超声换能器也同步移动到Zmax处；微处理器通过从触摸屏获得的输液瓶特征信息，计算超声波在三重媒介中能实现全透射的频率值并根据超声换能器特性选取距离中心频率最近的作为基准发射频率f0 ；微处理器根据比对输液瓶和待测输液瓶在瓶壁厚度上的偏差信息计算由此产生的声波透射衰减并将其用一误差补偿系数k补偿。其中作出检测步骤是指，微处理器控制超声换能器、检测超声换能器分别按基准
频率A >1.5 和O. 75 J；发射脉冲超声波，分别记录这3个散射回波测量值并将其叠加
得到比对散射声压VO和待测散射声压Vl，微处理器通过比值k*Vl/V0得到有关检测区域颗粒粒径相对于50 μ m标准微粒的大小等信息的有害微粒检测结果，同时将该结果通过触摸屏显不并作声光报警。进一步，所述待测输液瓶和比对输液瓶是同类型输液瓶，其瓶底和瓶口在垂直方向上的高度相等，比对输液瓶的轴心线和比对超声换能器的垂直距离与待测输液瓶的轴心线和检测超声换能器的垂直距离相等，待测输液瓶和比对输液瓶轴心线在底部平面的投影点，以及超声换能器和检测超声换能器在底部平面的投影点是该平面上某矩形的4个顶点；高精度伸缩机构和比对超声换能器、检测超声换能器彼此通过T型直杆固定连接，通过水平方向的伸缩可调节各超声换能器的水平位置，高精度伸缩机构固定在检测装置外壳上且和伸缩机构驱动控制模块电相连；比对超声换能器和检测超声换能器采用同型超声换能器，均为凹球面聚焦式、宽频超声换能器，比对超声换能器和检测超声换能器均与多通道超声信号发生和接收模块电相连；待测输液瓶和比对输液瓶分别由输液瓶托架及夹紧机构固定，离心电机的输出轴和输液瓶托架及夹紧机构固定连接并可带动其旋转，离心电机固定在检测装置外壳的底部并和离心电机驱动控制模块电相连，输液瓶托架及夹紧机构的夹紧操作也由离心电机驱动控制模块控制；点式超声接收换能器固定在比对输液瓶的内部靠近比对超声换能器一侧的瓶壁处，且其垂直高度和比对超声换能器相等，点式超声接收换能器的另一端和多通道超声信号发生和接收模块电相连；进水电磁阀及进水管路安置在可储水的检测装置外壳侧壁靠上部，排水电磁阀安置在检测装置外壳侧壁靠下部，均和电磁阀控制模块电相连；多通道超声信号发生和接收模块的输出和高速A/D转换模块相连，高速A/D转换模块的输出和微处理器相连，微处理器分别和触摸屏、多通道超声信号发生和接收模块、高速A/D转换模块、电磁阀控制模块、伸缩机构驱动控制模块和离心电机驱动控制模块相连；触摸屏可输入特征信息、显示有害微粒评判结果，并可将特征信息及启动信息发送给微处理器。进一步，所述前期准备步骤中t时间是指，微处理器根据微粒在离心场内的运动速度公式，结合从触摸屏处获得的其它必要特征参数推算出微粒从瓶心移动到瓶壁处的最
大所需时间
权利要求
1.一种注射剂临用前有害微粒检测方法，其特征在于包括前期准备步骤、进水排水步骤、检测准备步骤和作出检测步骤； 其中前期准备步骤，是指将待测输液瓶和比对输液瓶分别固定在各自的输液瓶托架及夹紧机构上，待测输液瓶中含一定体积的注射液A并可能含有其他有害微粒，比对输液瓶内含相同体积的由纯净注射液A和均匀分布的50 ii m玻璃微珠颗粒构成的比对液；在触摸屏上输入输液瓶的特征信息，点击运行图标启动检测装置工作，触摸屏将特征信息和启动信号发送到微处理器；微处理器控制离心电机驱动控制模块输出信号，使输液瓶托架及夹紧机构动作将待测输液瓶和比对输液瓶夹紧，然后微处理器控制离心电机启动并运转可使颗粒从瓶心充分移动到瓶壁处的t时间后停止； 其中进水排水步骤是指，当离心电机停止后，微处理器驱动电磁阀控制模块发出信号使进水电磁阀打开，往可储水的检测装置外壳内注入纯水至少至可淹没所有超声换能器的水位；当检测结束后，微处理器驱动电磁阀控制模块发出信号使排水电磁阀打开排空检测装置外壳内的纯水； 其中检测准备步骤是指，，当离心电机停止后，微处理器通过驱动控制模块和高精度伸缩机构将比对超声换能器移动到该换能器的声压极大值Zmax所在处，即距离比对输液瓶内的点式超声接收换能器Zn*距离处，而检测超声换能器和比对超声换能器水平固定连接，检测超声换能器也同步移动到Zmax处；微处理器通过从触摸屏获得的输液瓶特征信息，计算超声波在三重媒介中能实现全透射的频率值并根据超声换能器特性选取距离中心频率最近的作为基准发射频率f0 ；微处理器根据比对输液瓶和待测输液瓶在瓶壁厚度上的偏差信息计算由此产生的声波透射衰减并将其用一误差补偿系数k补偿； 其中作出检测步骤是指，微处理器控制超声换能器、检测超声换能器分别按基准频率/0、I. 5 /0和0. 75 /n发射脉冲超声波，分别记录这3个散射回波测量值并将其叠加得到比对散射声压VO和待测散射声压VI，微处理器通过比值k*Vl/V0得到有关检测区域颗粒粒径相对于50 y m标准微粒的大小等信息的有害微粒检测结果，同时将该结果通过触摸屏显不并作声光报警。
2.如权利要求I所述的一种注射剂临用前有害微粒检测方法，其特征在于所述待测输液瓶和比对输液瓶是同类型输液瓶，其瓶底和瓶口在垂直方向上的高度相等，比对输液瓶的轴心线和比对超声换能器的垂直距离与待测输液瓶的轴心线和检测超声换能器的垂直距离相等，待测输液瓶和比对输液瓶轴心线在底部平面的投影点，以及超声换能器和检测超声换能器在底部平面的投影点是该平面上某矩形的4个顶点；高精度伸缩机构和比对超声换能器、检测超声换能器彼此通过T型直杆固定连接，通过水平方向的伸缩可调节各超声换能器的水平位置，高精度伸缩机构固定在检测装置外壳上且和伸缩机构驱动控制模块电相连；比对超声换能器和检测超声换能器采用同型超声换能器，均为凹球面聚焦式、宽频超声换能器，比对超声换能器和检测超声换能器均与多通道超声信号发生和接收模块电相连；待测输液瓶和比对输液瓶分别由输液瓶托架及夹紧机构固定，离心电机的输出轴和输液瓶托架及夹紧机构固定连接并可带动其旋转，离心电机固定在检测装置外壳的底部并和离心电机驱动控制模块电相连，输液瓶托架及夹紧机构的夹紧操作也由离心电机驱动控制模块控制；点式超声接收换能器固定在比对输液瓶的内部靠近比对超声换能器一侧的瓶壁处，且其垂直高度和比对超声换能器相等，点式超声接收换能器的另一端和多通道超声信号发生和接收模块电相连；进水电磁阀及进水管路安置在可储水的检测装置外壳侧壁靠上部，排水电磁阀安置在检测装置外壳侧壁靠下部，均和电磁阀控制模块电相连；多通道超声信号发生和接收模块的输出和高速A/D转换模块相连，高速A/D转换模块的输出和微处理器相连，微处理器分别和触摸屏、多通道超声信号发生和接收模块、高速A/D转换模块、电磁阀控制模块、伸缩机构驱动控制模块和离心电机驱动控制模块相连；触摸屏可输入特征信息、显示有害微粒评判结果，并可将特征信息及启动信息发送给微处理器。
3.如权利要求2所述的一种注射剂临用前有害微粒检测方法，其特征在于所述前期准备步骤中t时间是指，微处理器根据微粒在离心场内的运动速度公式，结合从触摸屏处获得的其它必要特征参数推算出微粒从瓶心移动到瓶壁处的最大所需时间4
4.如权利要求2所述的一种注射剂临用前有害微粒检测方法，其特征在于所述检测准备步骤中通过微处理器计算超声波在三重媒介中的全透射基准频车的公式如下
5.如权利要求2所述的一种注射剂临用前有害微粒检测方法，其特征在于所述检测准备步骤中极大值Zmax，是通过计算步骤和驱动步骤进行标定；所述计算步骤是指，微处理器根据检测准备步骤中获得的基准发射频率fO，计算凹球面聚焦式换能器的理论声压极大值Zg及距离Zg处声压衰减3dB的距离Z1和Zy ;所述驱动步骤是指，微处理器控制伸缩机构驱动控制模块发出信号，驱动高精度伸缩机构带动比对超声换能器移动到距离比对输液瓶内的点式超声接收换能器二距离处，并以一定的速度向输液瓶靠近直到移动到^ 距离处，在移动的同时比对超声换能器按一定的间隔时间发出强度相同的脉冲超声波，点式超声接收换能器将接受到的多个声压强度信息通过多通道超声信号发生和接收模块和高速A/D转换模块传递给微处理器，通过采集到的系列数据建立声压强度和距离的曲线，找出极大点的位置即极大值^。
6.如权利要求5所述的一种注射剂临用前有害微粒检测方法，其特征在于所述凹球面聚焦式换能器的理论声压极大值Zg及距离Zg处声压衰减3dB的距离H和Zr的计算步骤如下微处理器根据基准频车X计算凹球面聚焦换能器声压轴向分布表达式
7.如权利要求2所述的一种注射剂临用前有害微粒检测方法，其特征在于所述检测准备步骤中比对输液瓶2和待测输液瓶I在瓶壁厚度上的偏差信息通过下述方法获得微处理器控制比对超声换能器、检测超声换能器按基准频车发射测试脉冲，然后根据超声换能器、检测超声换能器接收到的回波信号中内外瓶壁反射信号的时间轴上的位置差异获得待测输液瓶和比对输液瓶在瓶壁厚度上的偏差信息。
8.如权利要求7所述的一种注射剂临用前有害微粒检测方法，其特征在于所述检测准备步骤中误差补偿系数k通过下述方式获得由瓶壁厚度偏差造成的超声透射衰减系数 通过下述公式计算
9.如权利要求2所述的一种注射剂临用前有害微粒检测方法，其特征在于检测超声换能器可以是排成一列并垂直底部平面的2个以上超声换能器组成，其中最上面超声换能器和比对超声换能器的高度相同；此时，微处理器控制超声换能器、检测超声换能器分别按基准频率 I 5 /0和0.75 发射脉冲超声波，分别记录这3个散射回波测量值并将微粒背向散射信号部分截取并；加得到该点的比对散射声压I和待测散射声压Vj-D = IA -)，微处理器通过比值《 = Lvj Zv0得到检测区域颗粒粒径相对于50 _标准粒径的大小信息。
10.如权利要求1-9任一权利要求所述的一种注射剂临用前有害微粒检测方法，其特征在于不管检测超声换能器5是单个还是多个超声换能器，其他步骤不变，微处理器控制离心电机在超声换能器、检测超声换能器发射脉冲超声波的间隔时间内以一定的速度缓速转动，根据 比值信号的幅度和个数，就可以测得待测输液瓶内注射液颗粒粒径分布的全面信息并给出有害微粒评判结果。
全文摘要
本发明公开了一种注射剂临用前有害微粒检测方法，包括前期准备步骤、进水排水步骤、检测准备步骤和作出检测步骤。作出检测步骤是指，微处理器控制超声换能器、检测超声换能器分别按基准频率、1.5和0.75发射脉冲超声波，分别记录这3个散射回波测量值并将其叠加得到比对散射声压V0和待测散射声压V1，微处理器通过比值k*V1/V0得到有关检测区域颗粒粒径相对于50μm标准微粒的大小等信息的有害微粒检测结果，同时将该结果通过触摸屏显示并作声光报警。本技术方案，采用三重媒介超声背向散射和离心沉降技术，能实现非接触、非侵入、非破坏性、具有测量误差修正功能的有害微粒检测，且操作简单、易行。
文档编号G01N15/02GK102798662SQ201210315499
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者张华芳 申请人:绍兴文理学院