CN103383391B - 一种凝血时间检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种凝血时间检测装置，该装置包括塑料壳体（1），所述壳体（1）的内部设置孔道（2），其特征在于，所述孔道（2）内至少设置一个延缓血液流动的元件（3），并且所述孔道（2）包括开口于壳体（1）外表面用于形成采血端的第一端口（4）和用于连接血流推送装置和压力传感器第二端口（5）。该检测装置能够简单、快捷、准确测定全血凝血时间，可用于评价人体凝血功能。

Description

一种凝血时间检测装置

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种凝血时间检测装置，特别是一种采集人体末梢血进行凝血时间检测的装置。

背景技术

正常人体具有完善的凝血和抗凝功能，人体的抗凝***能维持血液呈流动状态，防止体内形成的血栓持续延伸和扩大，从而保证正常的血液循环，向人体各部位供应血液；但当血管受损时，人体凝血***能迅速形成血栓而止血。人体的凝血***、抗凝***持续保持动态平衡，以保证正常的血液流动，防止出血或过多的血栓形成。

当人体出现伤口时，血液会自动凝结以避免大量出血。在医学上，人体的血液凝结能力对使用凝血药物以及抗凝血药物具有指导意义。例如人体的凝血功能强弱与手术时使用的肝素计量具有指导意义。因此，对人体凝血机制的检查在医学领域存在广泛的需求。

凝血时间检查是临床常见的检查项目，具有非常重要的临床意义，包括血管本身异常、血小板异常、凝血因子异常等因素都会引起凝血时间延长，而DIC、血栓前状态及血栓性疾病会造成凝血时间缩短。凝血功能检查是诊断血液疾病的重要手段，术前检查患者的凝血功能，可有效防止在术中及术后出现出血不止等意外情况，从而获得最佳的手术效果。

目前，临床采用凝血时间检查的方法包括凝血时间检测、活化凝血时间（activated clotting time，ACT）法和活化部分凝血活酶时间法检测等，用以评估人体的凝血功能。

凝血时间（CT）是指血液离开血管后，在体外发生凝固的时间，主要是测定内源性凝血途径中各种凝血因子功能是否正常，或者是否有抗凝物质增多。根据标本来源不同，凝血时间测定方法分为毛细血管采血法和静脉采血法。毛细血管采血法可采用玻片法或毛细血管法进行测定。由于采血过程易混入较多组织液，因而即使内源性凝血因子缺乏，也仍发生外源性凝血，使本该异常的结果变为正常，导致该法极不灵敏，漏检率达95%，故属于淘汰的方法。静脉采血法由于血液中较少混入组织液，因此判断内源凝血因子缺乏的准确性比毛细血管采血法要高。目前有3种具体操作方法：（1）普通试管法（Lee-White法）：该法灵敏度不高，目前也趋于淘汰。（2）硅管法（SCT）：本法与普通试管法的测定步骤基本相同，唯一的区别是采用涂有硅油的试管。由于硅管内壁不易使内壁凝血因子接触活化，故凝血时间比普通试管法长。

活化凝血时间（activated clotting time，ACT）法是在待检全血中加入白陶土部分凝血活酶悬液，先充分接触、激活活化***的凝血因子VII、XI等，并为凝血反应提供丰富的催化表面，从而提高了试验的准确性。ACT法也是监护体外循环肝素用量的较好手段之一。

活化部分凝血活酶时间法是指在抗凝血浆中，加入足量的活化接触因子激活剂和部分凝血活酶（代替血小板的磷脂），再加入适量的钙离子即可满足内源抗凝血的全部条件。从加入钙离子到血浆凝固所需的时间即称为活化部分凝血活酶时间（APTT）。APTT的长短反映了血浆中内源凝血***凝血因子共同途径中凝血酶原、纤维蛋白原和因子V、X的水平。该试验是目前最常用的具有高灵敏度的检查内源凝血***是否正常的筛选试验。

目前，普通试管法和硅管法测定凝血时间由于误差大，已接近淘汰。而机体的止血功能是由血小板、凝血***、纤溶***和血管内皮***等的共同作用来完成的，因此，无论活化凝血时间法还是活化部分凝血活酶时间法都存在一定的缺点：（1）静脉缺血，取血量多；（2）人体血液的凝血包括一系列反应，涉及血小板、凝血因子、凝血酶等很多因素，而活化凝血时间法和活化部分凝血活酶时间法所检测的是凝血酶活性，不能反映全血的凝血功能；（3）活化凝血时间法和活化部分凝血活酶时间法操作繁琐，需专业人员实施，采血和测定人员均应技术熟练，否则容易引起误差；（4）测定时间长，不能在短时间内给出结果。因此，开发简单、快捷并能准确测定全血凝血时间的方法具有重要的临床意义。

美国专利US5302348和US5504011各公开了一种血液凝结检测设备，该检验设备包括检测的仪器以及检测的耗材。其中，美国专利US5302348的检测耗材上拥有两条检测孔道以及血液滴入孔，检测仪器上包含两个空气泵以及检测血液位置的光敏传感器设备。美国专利US5504011的检验耗材上拥有多条检验孔道以及血液滴入孔，检测设备上使用一个空气泵来对多个孔道内的血液进行推拉驱动。为了达到检验效果，在每条孔道上设置光敏传感器来检测血液的流动位置。通过步进电机驱动装置，驱动血液在检测卡片内流动，通过光敏传感器监测血液在孔道内流过给定距离所需要的时间，此时间大于阈值时，判断血液到达凝结。

上述美国专利公开的凝血时间检测方法及设备仍具有以下缺陷：（1）取血时，手指的血液需要滴入特制的取血装置中，耗时长，取血量多；（2）取血装置复杂，取血过程存在很多容易激发凝血的因素，易引起凝血时间的变化，会引起较大的结果误差；（3）孔道内全血液柱产生凝结，从而改变流动速度，所需时间较长；（4）取血后可以在加热装置进行测定，但没考虑取血过程中温度也可能影响凝血的时间；（5）检测过程复杂，检测卡及设备制作成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凝血时间检测装置，该检测装置能够简单、快捷、准确测定全血凝血时间，进而用于评价人体凝血功能。

用于实现上述目的的技术方案如下：

一种凝血时间检测装置，该装置包括塑料壳体（1），所述壳体（1）的内部设置孔道（2），所述孔道（2）内部设置至少一个延缓血液流动的元件（3），并且所述孔道（2）还包括开口于壳体（1）外表面用于形成采血端的第一端口（4），以及开口于壳体（1）外表面用于连接血流推送装置和压力传感器的第二端口（5）。

所述孔道（2）的一端形成采血端，采血时先用锐器在指端刺成微小的伤口，待末梢血流出形成血滴后，将采血端与血滴接触。由于塑料为血液浸润材料且采血端的孔径较小，血液通过虹吸作用自动吸入孔道中。

人体体内血液的温度一般在37℃左右，血液的粘度受温度影响很大，在室温情况下，采用玻璃采血管采集的血样会迅速变冷，血液的粘度、凝血酶活性、血小板活性等指标会相应的发生改变，最终会影响测定的结果。为了消除温度的影响，本发明的检测装置选用塑料材质，其传热性能差，可以消除温度的不利影响。具体来说，采血之前，检测装置可以先置于例如恒温箱的恒温装置中保温一段时间再取出，由于塑料板的热量散发慢，在取血时检测装置可保持一定的温度，避免采集的血样迅速变冷，从而保证检测结果少受室温的影响。

采集血样后，孔道一端的外接血流推送装置，驱动血样在孔道内流动。所述血流推送装置可以为气泵、隔膜泵或步进电机泵等。血流推送装置通过反复对孔道进行充入气体与抽出气体过程，让血液在孔道内不断流动。血液离开人体后发生凝结，最终形成血液凝结块。通过连接于孔道端口上的压力传感器检测孔道内的压力。当孔道内的压力上升到预设阈值时，表示血液凝结，可以计算出血液凝结时间。

优选地，所述延缓血液流动的元件（3）为横截面变小的孔道。或者，优选地，所述延缓血液流动的元件（3）为阻拦物，例如带有至少一个通孔的阻拦物，阻拦物的具体形式可以参见图3A-F。所述检测装置的孔道的一段或多段可以设计为横截面变小的孔道，也可在孔道内一处或多处设置有孔的且血液可以流过的阻拦物，从而加快血液的凝固，提高检测效率。所述延缓血液流动的元件（3）的材质可以为塑料、橡胶、玻璃、金属、纤维或尼龙等。

所述壳体（1）可以根据需要设计成各种形状。优选地，所述壳体（1）为片状；更优选地，所述壳体（1）为片状立方体且最大长度小于20厘米，最大宽度小于10厘米，最大厚度小于1厘米。

优选地，所述孔道（2）的横截面可以为圆形、正方形、长方形或者椭圆形等各种形状。更优选地，所述孔道（2）的横截面的最大尺寸不大于10平方毫米。

优选地，所述孔道（2）内部还设置横截面变大的腔室（6），用于使血液的往复运动更加平稳。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）该检测装置的结构简单，通过手指取血，取血量少，简单快捷，还可定量采血。

（2）该检测装置测定的凝血时间为全血的凝血时间，更能全面直接反映人体的凝血功能。

（3）该检测装置选用塑料材质，其传热性能差，采血前可以先放入恒温装置中保温一段时间再取出，由于塑料板的热量散发慢，在取血时检测装置可保持一定的温度，避免采集的血样迅速变冷，从而保证结果较少受室温的影响。

（4）为了减少测量时间，检测装置的孔道的一段或多段可以设计为横截面变小的孔道，也可在孔道内一处或多处放置一个或多个有孔的血液可以流过的阻拦物。当血液来回通过变细的孔道或阻拦物时，会增大摩擦，使血液凝固的时间缩短，从而减少测定的时间。

（5）检测装置设计为薄片状，可以方便的将检测装置***专门的保温设备中，也可方便的***设计的检测设备中，例如通过光检测，电磁场检测等方法实施进一步检测。

附图说明

以下结合附图详细说明本发明，附图中采用的附图标记分别代表：

1为塑料壳体；2为孔道；3为延缓血液流动的元件；4为第一端口；5为第二端口；6为腔室。

图1显示实施例1所述凝血时间检测装置的结构；

图2显示实施例2所述凝血时间检测装置的结构；

图3A-F显示实施例3所述凝血时间检测装置中延缓血液流动的元件（3）的结构。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是示例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1

见图1，凝血时间检测装置的孔道（2）为直行孔道，一端为形成采血端的第一端口（4）。第二端口（5）与大气相通，用于取完血后外接气泵，气泵通过反复进行充气与放气过程，让血液在孔道内不断流动。此时，血液开始发生凝结，形成血液凝结块，当凝结块通过延缓血液流动的元件（3）——横截面变小的孔道时，受到一定的阻力，此时气泵继续对孔道进行抽拉操作，孔道内的压力会上升，通过连接于气泵上的压力传感器进行孔道内的压力检测。

孔道内的压力变化根据伯努利方程：

$Z_{1}g+P_1/\mathrm{\ρ}+a_1{v}_1^2/2+\mathrm{Hg}=Z_{2}g+P_2/\mathrm{\ρ}+a_2{v}_2^2/2+h_{w}g$

其中：P为压力P_a；Z为流过断面上的平均速度；υ流过断面上的平均速度；ρ流体的密度；p/ρ为单位质量流体的压力势能；zg单位质量流体的位置势能；v²/2 单位质量流体的动能；h_wg能量损失；Hg为外界做功；a₁,a₂由于速度分布不均匀而引入的修正系数。由于孔道在收窄区域内部产生紊流，经实验其数值为a=1.05~1.10。

以上伯努利方程经化简后得到血样样品在孔道内流动所产上的压力损失为 ${\mathrm{\ΔP}}_f={\mathrm{\Σ\ΔP}}_{\mathrm{\λ}}+{\mathrm{\Σ\ΔP}}_{\mathrm{\ϵ}}={\mathrm{\Σ\λ}}_i\frac{l_i}{d_i}\×\frac{{\mathrm{\ρv}}_1^2}{2}+{\mathrm{\Δ\ϵ}}_j\frac{{\mathrm{\ρv}}_j^2}{2}$ 。其中参数ε与孔道内径缩小比例存在关联，推送装置在进行推送装置时，孔道一段与大气相连，一段与泵相连，产生的压力差为 ${\mathrm{\ΔP}}_f={\mathrm{\Σ\ΔP}}_{\mathrm{\λ}}+{\mathrm{\Σ\ΔP}}_{\mathrm{\ϵ}}={\mathrm{\Σ\λ}}_i\frac{l_i}{d_i}\×\frac{{\mathrm{\ρv}}_1^2}{2}+{\mathrm{\Σ\Δ\ϵ}}_j\frac{{\mathrm{\ρv}}_j^2}{2}$ ，其中项 ${\mathrm{\Σ\λ}}_i\frac{l_i}{d_i}\×\frac{{\mathrm{\ρv}}_1^2}{2}$ 与孔道壁和孔道长度有关，在测量中对压力变化影响可以忽略。其中项与孔道缩窄区域的入口角度以及孔道缩窄区域直径缩窄比例有关，经试验得到ε的数值参考表如下：

经测量后得到孔径缩放倍数与阻力系数变化的对应表

其缩窄孔道的入口倾斜角度与压力损失也存在相关性，经实验得到数据表如下：

压力变化的主要由公式决定，当孔道发生阻塞，孔道收窄区域的入口角度发生变化，并且收窄区域与正常孔道区域的直径比发生变化，ΔP_f发生变化。经试验得到压力ΔP_f变化达到1500pa至2000pa时，确认孔道内壁已经发生阻塞。

实施例2

见图2，凝血时间检测装置的孔道（2）为U形孔道，一端为形成采血端的第一端口（4），第二端口（5）与大气相通。孔道有延缓血液流动的元件（3），即一段孔径变细孔道。当血液来回通过变细的孔道时，摩擦增大，使血液凝固时间缩短。操作过程同实施例1。

实施例3：

凝血时间检测装置的孔道（2）为U形孔道，一端为形成采血端的第一端口（4），第二端口（5）与大气相通。孔道有延缓血液流动的元件（3）除包括一段孔径变细孔道外，还在孔道内一处或多处设置有孔的血液可以流过的阻拦物，具体形式见图3A-F，从而加快血液的凝固，提高检测效率。其他结构和操作过程同实施例2。

Claims (7)

1.一种凝血时间检测装置，该装置包括塑料壳体(1)，所述壳体(1)的内部设置孔道(2)，其特征在于，所述孔道(2)内部设置至少一个延缓血液流动的元件(3)，所述元件(3)为横截面变小的孔道或者为带有至少一个通孔的阻拦物，并且所述孔道(2)还包括开口于壳体(1)外表面用于形成采血端的第一端口(4)，以及开口于壳体(1)外表面用于连接血流推送装置和压力传感器的第二端口(5)，并且所述孔道(2)内部还设置横截面变大的腔室(6)，所述腔室(6)相比于元件(3)邻近第二端口(5)设置。

2.根据权利要求1所述的凝血时间检测装置，其特征在于，所述延缓血液流动的元件(3)的材质为塑料、橡胶、玻璃、金属、纤维或尼龙。

3.根据权利要求1或2所述的凝血时间检测装置，其特征在于，所述壳体(1)为片状。

4.根据权利要求1或2所述的凝血时间检测装置，其特征在于，所述壳体(1)为片状立方体且最大长度小于20厘米，最大宽度小于10厘米，最大厚度小于1厘米。

5.根据权利要求1或2所述的凝血时间检测装置，其特征在于，所述孔道(2)的横截面为圆形、正方形、长方形或者椭圆形。

6.根据权利要求1或2所述的凝血时间检测装置，其特征在于，所述孔道(2)的横截面的最大尺寸不大于10平方毫米。

7.根据权利要求1或2所述的凝血时间检测装置，其特征在于，所述血流推送装置为气泵、隔膜泵或步进电机泵。