一种基于光纤传感的血栓弹力测量系统的制作方法

本发明涉及凝血分析技术领域，尤其涉及一种血栓弹力测量系统。

背景技术：

现有血栓弹力测量系统的测量原理为：在设定恒温条件下，测杯中的血液在小振幅振荡剪切条件下(振幅4.750，周期10秒)逐渐凝固，血液中的纤维蛋白、血小板和血细胞逐渐形成三维交联的网状结构(血凝块)，从而将测杯和探针耦合，带动血液中的探针往复振荡，随着凝血进行，其振荡幅度逐渐增大。

当纤维蛋白溶解机制启动，血凝块收缩或溶解，探针与测杯的耦合逐渐减弱直至最终解除，测杯运动传递给探针的剪切力也逐渐减小直至消除，相应地探针振荡幅度也逐渐减小。因此，探针的振荡幅度与血凝块的强度呈正相关。

探针的扭转角度的测探方法有电磁测量法和光杠杆法。

在电磁测量法中，探针的扭转角度由差动电感式位移传感器探测，并传送至数据处理系统，经包络算法处理最终生成血栓弹力谱图。该传感器由印制在差动印制电路板(pcb)上的线圈和衔铁构成，线圈和衔铁之间有气隙。

中国专利文献cn104062207b公开了一种血液粘弹力监测装置中，其采用光杠杆法测量探针的扭转角度，其中，在探针上固连镜面，面对镜面设有激光发射器和角位移传感器，该角位移传感器接收由镜面反射的由激光发射器发出的激光。

与电磁测量法相比，光杠杆法的使得测量精度和灵敏度显著提高。在实施本发明的过程中，本发明人发现：上述血液粘弹力监测装置中，外界自然光对测量结果有干扰。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于光纤传感的血栓弹力测量系统，以排除外界自然光对测量结果的干扰。

为此，本发明提供了一种基于光纤传感的血栓弹力测量系统，包括探测装置和测杯，所述探测装置包括悬丝、反射镜和探针，还包括光纤传感器、减法器、锁相放大器、以及采集卡，所述光纤传感器包括激光器、发射光纤、对称布置在发射光纤两侧的第一接收光纤和第二接收光纤、以及与第一接收光纤适配的第一探测器和与第二接收光纤适配的第二探测器，其中，经过预设频率调制的激光从发射光纤的输出端以设定的发散角出射，由反射镜表面反射的光线进入第一接收光纤和第二接收光纤，且由第一探测器和第二探测器将接收到的光信号转换成电信号，并输入减法器，所述减法器的输出信号由锁相放大器在预设频率下出解调，所述锁相放大器的输出信号通过采集卡由计算机采集。

进一步地，上述激光器使用波长650nm的红光光源。

本发明利用光纤传感原理设计了一种小巧、精度极高，结构简单的光纤传感血栓弹力测量系统。通过设置发射光纤和关于发射光纤对称布置的接收光纤来接收光线，且由各自的探测器将光信号转化为电信号后，输入差分器(即减法器)的处理，进而可排除外界自然光对测量结果的干扰，同时还可用于判断旋转反射镜的转动方向。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术的血栓弹力测量原理图；

图2是根据本发明的基于光纤传感的血栓弹力测量系统的探测装置的结构示意图；

图3是根据本发明的血栓弹力测量系统的探测装置的探针结构示意图；

图4是根据本发明的血栓弹力测量系统的探测装置在反射镜角度变化时的测量原理；

图5是根据本发明的探测装置测得的光强随偏转角变化的示意图；以及

图6是根据本发明的探测装置的理论值与测量值的对比图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明设计了一种基于光纤传感的血栓弹力测量系统。该系统的工作原理为：在设定恒温条件下，测杯中的血液在小振幅振荡剪切条件下(振幅4.750，周期10秒)逐渐凝固，血液中的纤维蛋白、血小板和血细胞逐渐形成三维交联的网状结构(血凝块)，从而将测杯和探针耦合，带动血液中的探针往复振荡，随着凝血进行，其振荡幅度逐渐增大。

当纤维蛋白溶解机制启动，血凝块收缩或溶解，探针与测杯的耦合逐渐减弱直至最终解除，测杯运动传递给探针的剪切力也逐渐减小直至消除，相应地探针振荡幅度也逐渐减小。

因此，探针的振荡幅度与血凝块的强度呈正相关。探针的扭转角度被基于光纤传感的角位移测量系统探测，并传送至数据处理系统，经处理最终生成血栓弹力谱图。

如图2和图3所示，本探测装置包括悬丝、反射镜和探针，悬丝抵抗探针发生扭转并提供回归中心位置的回复力，反射镜镶嵌在探针的最上端，探针端部转载测杯杯头浸入待测血液，用来监测血栓的剪切模量的变化。

若探针在测杯转动带动血栓旋转时，由于剪切力使其相对于初始位置逆时针转动一个角度由此带动反射镜也偏转一个角度由于剪切力使探针偏转的角度是通过反射镜的偏转光线所反映，因此

在本探测装置中，为降低背景噪声，提高信噪比，使用一频率小于5k的正弦信号对激光光源进行调制，并将该调制光耦合至发射光纤。而后，从发射光纤输出的调制光，将以一定的发散角传输至旋转反射镜。在旋转反射镜的表面，反射的光束进入接收光纤1和接收光纤2。

由接收光纤1和接收光纤2输出的光束分别进入探测器1和探测器2，探测器将接收的光信号转换成电信号，再进入减法器，由于采用的是某一特定频率的调制信号，因此能够有效降低外界自然光的干扰，同时还可用于判断旋转反射镜的转动方向。

减法器的输出信号由锁相放大器在特定频率出解调，锁相放大器的输出信号通过采集卡由计算机采集。

针对该设计系统，使用波长为650nm红光光源，对反射镜偏转与光强的变化关系进行了实验研究，测量结果如图5所示。

由图5可以看出：当反射镜未发生偏转，即偏转角为0°时，测得的信号最小(为零.当偏转镜逆时针偏转9°时，即-9°时，测得的信号为-1750mv.；当偏转镜顺时针偏转9°时，即9°时，测得的信号为1730mv.；实验表明，该设计系统能精确地通过光强反映反射镜角度的变化。由此得出该设计系统能完美地取代血栓弹力测量系统的电磁测量系统。

在反射镜偏转过程中，发射光纤发射光角度是不变的，由于反射镜在旋转时，反射镜面入射光的入射角在发生变化，由此进入接收光纤的光能量发生改变，这就是反射镜偏转后探测器接收到不同大小光能量的机理。需要强调的是：光源发射的光是一束光，而不是一条光线。

进一步，实验也对图4中反射镜偏转时，由两光纤传输的光束、因反射镜偏转而引起的光强变化进行了测量与仿真。测量与仿真结果如图6所示。

在图6中，光强的正、负值是以光强顺、逆时针的差值为基准，以顺时针方向为正，逆时针为负所得到的结果，由图6可以看出，该差分设计系统能灵敏地反映偏转角度随光强的变化。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。