CN109632653B - 基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测装置及方法 - Google Patents

基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测装置及方法，方法包括：通过摄像头拍摄试管格内存放的样本试管中的血液或者血浆的图片信息；根据摄像头拍摄的图片，通过信号处理***生成血浆的乳糜程度及溶血程度检测结果；并触发相应的控制信号，然后将控制信号发送至电动机；电动机根据信号处理***的控制信号进行转动，转动的幅度带动对应动力轮的转动圈数；通过储存器存储试管格内试管的信息，试管内血浆的乳糜程度及溶血程度检测结果，以及信号处理***的控制信号；通过电源为摄像头、储存器、信号处理***和电动机提供工作电源。本发明准确率高且实用性高，可广泛应用于医疗设备技术领域。

Description

基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测装置及方法
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，尤其是基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测装置及方法。
背景技术
在临床试验中，由于采血时负压过大，晃动过猛、受试者红细胞脆性大等原因导致采集的血液标本中的红细胞破裂发生溶血反应，由于红细胞内与血浆的成分不同，大量的细胞内物质进入血浆，血浆为浅红色，影响临床上血液标本的准确性；当受试者患有高脂血症、进食大量的脂肪食物或者其他原因等导致血浆中含有大量的乳糜微粒，形成乳糜血，此时受试者的血浆颜色呈乳白色，当受试者发生乳糜血时，会对脂溶性的药物的浓度检测产生影响，因此在血液标本离心后，需要观察记录标本的血浆乳糜程度和溶血程度。
在采集血液样本的过程中，不同受试者可能使用不同规格的试管来采集，而不同临床试验采集的血液量也不一定相同，所以每个采集试管中采集到的血液液面高度不统一，想要用一个固定高度的设备去获取不同规格试管内的血液状况显然不实用，现有方法一般通过医护人员肉眼观察血浆的颜色来区分溶血和乳糜程度，而这种人为主观判断的方法，误差率较高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种实用性高且准确率高的，基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测装置及方法。
本发明一方面所采取的技术方案为：
基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测装置，包括底座，所述底座内设有信号处理***、电源、电动机和储存器，所述底座上设有多个试管格，所述试管格上设有硬质塑料壳，所述硬质塑料壳侧壁或者后壁上设有摄像头，所述摄像头上方安装有固定力轮，所述摄像头下方安装有动力轮，所述固定力轮和动力轮通过双链条连接，所述摄像头位于双链条之间，所述电动机的输出轴与动力轮连接；
其中，摄像头，用于拍摄试管格内存放的样本试管中的血液或者血浆的图片信息；
信号处理***，用于根据摄像头拍摄的图片，生成血浆的乳糜程度及溶血程度检测结果；并触发相应的控制信号，然后将控制信号发送至电动机；
电动机，用于根据信号处理***的控制信号进行转动，转动的幅度带动对应动力轮的转动圈数；
储存器，用于存储试管格内试管的信息，试管内血浆的乳糜程度及溶血程度检测结果，以及信号处理***的控制信号；
电源，用于为摄像头、储存器、信号处理***和电动机提供工作电源。
进一步，所述试管格上还设有RFID芯片读取器；
其中，所述RFID芯片读取器，用于实时获取试管格内血液样本试管的RFID芯片数据。
进一步，所述试管格的底部设有黄光灯；
其中，黄光灯，用于根据信号处理***的控制信号，发出黄光来照明试管格内的样本试管，以防止血浆内的药物或代谢产物在自然光中分解。
进一步，所述硬质塑料壳的内侧壁的一侧设有侧壁距离传感器，所述硬质塑料壳的底部设有底部距离传感器；
其中，所述侧壁距离传感器，用于测量硬质塑料壳内侧侧壁与试管侧壁之间的距离；
所述底部距离传感器，用于测量硬质塑料壳内侧底部与试管底部之间的距离。
本发明另一方面所采取的技术方案是：
基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测方法，包括以下步骤：
通过摄像头拍摄试管格内存放的样本试管中的血液或者血浆的图片信息；
根据摄像头拍摄的图片，通过信号处理***生成血浆的乳糜程度及溶血程度检测结果；并触发相应的控制信号，然后将控制信号发送至电动机；
电动机根据信号处理***的控制信号进行转动，转动的幅度带动对应动力轮的转动圈数；
通过储存器存储试管格内试管的信息，试管内血浆的乳糜程度及溶血程度检测结果，以及信号处理***的控制信号；
通过电源为摄像头、储存器、信号处理***和电动机提供工作电源。
进一步，还包括以下步骤：
通过RFID芯片读取器实时获取试管格内血液样本试管的RFID芯片数据；
根据信号处理***的控制信号，通过黄光灯发出黄光来照明试管格内的样本试管。
进一步，还包括以下步骤：
通过侧壁距离传感器测量硬质塑料壳内侧侧壁与试管侧壁之间的距离；
通过底部距离传感器测量硬质塑料壳内侧底部与试管底部之间的距离。
进一步，还包括以下步骤：
基于血细胞区、血浆区和空管区在同一图片中的面积比例关系，对拍摄得到的图片信息进行扫描，识别得到血浆区的图片；
将识别得到的血浆区的图片与预存的标准图片进行匹配比对，得到待检测血浆的乳糜程度和溶血程度的检测结果。
进一步，还包括以下步骤：
计算血液的质量；
根据血液的质量计算血液的体积；
根据硬质塑料壳的直径以及硬质塑料壳内侧侧壁与试管侧壁之间的距离，计算试管内的液面面积；
根据血液的体积和液面面积，计算血液在试管内的高度；
根据试管的规格和血液在试管内的高度，计算试管内的空管高度。
本发明的有益效果是：本发明增设了摄像头，能够实时获取试管内血浆的颜色图片，配合信号处理***和储存器得到血浆乳糜和溶血的检测结果，准确率高；另外，本发明的电动机根据信号处理***的控制信号启动工作，进而带动动力轮转动，然后配合固定力轮和双链条实现对摄像头的高度位置调整，能够对不同规格的试管的血液样本进行检测，实用性高。
附图说明
图1为本发明实施例的整体功能模块框图；
图2为本发明实施例的整体结构示意图；
图3为本发明实施例的固定力轮和动力轮的连接示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。
本发明实施例提供了一种基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测装置，包括底座，所述底座内设有信号处理***、电源、电动机和储存器，所述底座上设有多个试管格，所述试管格上设有硬质塑料壳，所述硬质塑料壳侧壁或者后壁上设有摄像头，所述摄像头上方安装有固定力轮，所述摄像头下方安装有动力轮，所述固定力轮和动力轮通过双链条连接，所述摄像头位于双链条之间，所述电动机的输出轴与动力轮连接；
其中，摄像头，用于拍摄试管格内存放的样本试管中的血液或者血浆的图片信息；
信号处理***，用于根据摄像头拍摄的图片，生成血浆的乳糜程度及溶血程度检测结果；并触发相应的控制信号，然后将控制信号发送至电动机；
电动机，用于根据信号处理***的控制信号进行转动，转动的幅度带动对应动力轮的转动圈数；
储存器，用于存储试管格内试管的信息，试管内血浆的乳糜程度及溶血程度检测结果，以及信号处理***的控制信号；
电源，用于为摄像头、储存器、信号处理***和电动机提供工作电源。
进一步作为优选的实施方式，所述试管格上还设有RFID芯片读取器；
其中，所述RFID芯片读取器，用于实时获取试管格内血液样本试管的RFID芯片数据。
进一步作为优选的实施方式，所述试管格的底部设有黄光灯；
其中，黄光灯，用于根据信号处理***的控制信号，发出黄光来照明试管格内的样本试管，以防止血浆内的药物或代谢产物在自然光中分解。
进一步作为优选的实施方式，所述硬质塑料壳的内侧壁的一侧设有侧壁距离传感器，所述硬质塑料壳的底部设有底部距离传感器；
其中，所述侧壁距离传感器，用于测量硬质塑料壳内侧侧壁与试管侧壁之间的距离；
所述底部距离传感器，用于测量硬质塑料壳内侧底部与试管底部之间的距离。
基于图1所示的装置，本发明实施例还提供了一种基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测方法，包括以下步骤：
通过摄像头拍摄试管格内存放的样本试管中的血液或者血浆的图片信息；
根据摄像头拍摄的图片，通过信号处理***生成血浆的乳糜程度及溶血程度检测结果；并触发相应的控制信号，然后将控制信号发送至电动机；
电动机根据信号处理***的控制信号进行转动，转动的幅度带动对应动力轮的转动圈数；
通过储存器存储试管格内试管的信息，试管内血浆的乳糜程度及溶血程度检测结果，以及信号处理***的控制信号；
通过电源为摄像头、储存器、信号处理***和电动机提供工作电源。
进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：
通过RFID芯片读取器实时获取试管格内血液样本试管的RFID芯片数据；
根据信号处理***的控制信号，通过黄光灯发出黄光来照明试管格内的样本试管。
进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：
通过侧壁距离传感器测量硬质塑料壳内侧侧壁与试管侧壁之间的距离；
通过底部距离传感器测量硬质塑料壳内侧底部与试管底部之间的距离。
进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：
基于血细胞区、血浆区和空管区在同一图片中的面积比例关系，对拍摄得到的图片信息进行扫描，识别得到血浆区的图片；
将识别得到的血浆区的图片与预存的标准图片进行匹配比对，得到待检测血浆的乳糜程度和溶血程度的检测结果。
进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：
计算血液的质量；
根据血液的质量计算血液的体积；
根据硬质塑料壳的直径以及硬质塑料壳内侧侧壁与试管侧壁之间的距离，计算试管内的液面面积；
根据血液的体积和液面面积，计算血液在试管内的高度；
根据试管的规格和血液在试管内的高度，计算试管内的空管高度。
下面结合说明书附图，详细描述本发明一种基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测装置的具体工作原理：
如图2所示，摄像头1.4位于硬质塑料壳侧壁或者是后壁；
在硬质塑料壳1.1内侧壁的左右一侧或前后一侧的上方增加侧壁距离传感器1.6，用于测量硬质塑料壳1.1内侧侧壁与试管侧壁之间的距离；摄像头位于侧壁距离传感器1.6下方；
在硬质塑料壳内侧底部正中间增加底部距离传感器1.7，用于测量硬质塑料壳内侧底部与试管底部之间的距离；
当侧壁距离传感器1.6和底部距离传感器1.7感应到试管***时，本发明的摄像头扫描试管，并将扫描的试管以图片的形式保存，最终得到离心后整个试管的图片。
本发明通过储存器存储不同血浆乳糜程度和血浆溶血程度对应的图片，当摄像头获取到实际图片之后，信号处理***通过现有技术将实际图片与储存器中存储的图片进行比对，得到实际试管中的血浆对应的血浆乳糜程度和血浆溶血程度。
硬质塑料壳侧壁或者是后壁的上方安装固定力轮1.8和动力轮1.9；
如图3所示，固定力轮1.8与动力轮1.9通过双链条连接，摄像头1.4位于双链条之间，双链条的移动可以带动摄像头1.4在硬质塑料壳上下移动，本发明通过信号处理***控制电动机的转动，然后根据电动机的转动来带动动力轮1.9的转动圈数，从而实现对摄像头1.4在硬质塑料壳的高度控制，进而能够灵活拍摄不同液面高度的血浆图片。
在硬质塑料壳内侧壁的左右一侧或前后一侧增加侧壁距离传感器1.6，用于测量硬质塑料壳内侧侧壁与试管侧壁之间的距离。
在硬质塑料壳内侧底部正中间增加底部距离传感器1.7，用于测量硬质塑料壳内侧底部与试管底部之间的距离。
由于相同的采集试管但是不同的采血量或者采集样本时使用试管高度不相同，导致离心后试管中血浆相对于试管格的位置不固定，因此摄像头1.4需要不断调整在试管格中的高度，才能有效拍摄试管中血浆的颜色图片。本发明可以根据放入离心后的试管自动调整摄像头1.4的高度，实用性高。
另外，如图2所示，本发明的检测装置包括试管格1、信号处理***2、底座3、电源4、储存器5、血液样本试管6、显示器7；所述的试管格1为不透光的上方开口的长方体结构，每一个试管格1放置一根离心后的血液样本试管6，所述的试管格1用于感应离心后的血液样本试管6的信息并将信息发送给信号处理***2，所述的底座3可以安置多个试管格1，所述的信号处理***2用于接收重力感应器1.2、RFID芯片读取器1.3和摄像头1.4的信号并将处理后信息发送到显示器7中，所述的电源4用于为信号处理***2、重力感应器1.2、摄像头1.4，RFID芯片读取器1.3、黄光灯1.5和显示器7提供电力。
优选地，所述试管格1由硬质塑料壳1.1、重力感应器1.2、摄像头1.4、RFID芯片读取器1.3和黄光灯1.5组成，所述的硬质塑料壳1.1为上端开口的长方体，所述的硬质塑料壳1.1上端开口为圆形；所述的硬质塑料壳1.1上端开口的直径大于离心后的血液样本试管6的直径，且小于离心后的血液样本试管6帽的直径。
所述的硬质塑料壳1.1上端开口内壁通过弹性材料与离心后的血液样本试管6壁接触，既可通过弹性材料固定离心后的血液样本试管6，又可以避免外部光源进入试管格1中影响摄像头1.4拍摄结果，弹性材料可选用黑色的硅胶，所述硅胶的开口略小于试管的外径。
所述的重力感应器1.2位于硬质塑料壳1.1上端，用于感应试管格1上方是否有重力，并将重力信号发送到信号处理***2。当试管格1上有重力存在时，表示试管格1中***了离心后的血液样本试管6，试管格1上方无重力时，表示试管格1中未***离心后的血液样本试管6。
所述的RFID芯片读取器1.3位于硬质塑料壳1.1的左侧，当试管格1***离心后的血液样本试管6后，所述的RFID芯片读取器1.3读取离心后的血液样本试管6上内置RFID芯片标签的信息并将信息发送到信号处理***2。
所述摄像头1.4位于硬质塑料壳1.1前侧内壁上，所述摄像头1.4用于拍摄离心后的血液样本试管6中血浆颜色的图像并将信息发送到信号处理***2。
所述的黄光灯1.5位于硬质塑料壳1.1内侧的底部，所述的黄光灯1.5用于给摄像头1.4提供光源。
所述的信号处理***2位于底座3中，所述的信号处理***2用于接收重力感应器1.2、摄像头1.4和RFID芯片读取器1.3的信息并将处理后信息发送到显示器7中，当重力感应器1.2感应到试管格1上方有重力信号后，所述的信号处理***2发送信号给RFID芯片读取器1.3，RFID芯片读取器1.3读取离心后的血液样本试管6上内置RFID芯片标签的信息并将读取的信息发送给信号处理***2，信号处理***2将读取的信息发送到显示器7上，与此同时信号处理***2发送信号给摄像头1.4和黄光灯1.5，黄光灯1.5开启，摄像头1.4拍摄血浆的颜色图像并将图像发送到信号处理***2，所述的信号处理***2得到被检测血浆的乳糜程度和溶血程度并将结果发送给显示器7。
所述的电源4位于底座3内，所述的电源4用于为信号处理***2、重力感应器1.2、摄像头1.4，RFID芯片读取器1.3、黄光灯1.5和显示器7提供电力。
所述的储存器5其位于底座3内，用于储存试管信息以及试管内血浆的乳糜程度及溶血程度。
所述的显示器7位于试管格1上端的前方，用于显示信号处理***2发送离心后的血液样本试管6信息和血浆的乳糜程度及溶血程度。
所述的显示器7位于试管格1上端的前方，用于显示信号处理***2发送离心后的血液样本试管信息和血浆的乳糜程度及溶血程度。
下面详细描述本发明基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测方法的具体实施步骤：
S1、计算血液的质量；
首先，将采血用的空试管放置在本发明的装置中，装置中的重力感应器读取空试管的重力W1；
然后，将离心后的试管放入装置中，装置中的重力感应器读取离心后试管的重力W2后，计算前后变化的重力ΔW＝(W2-W1)；
最后，计算试管中采集的血液的质量
Figure BDA0001954562830000071
其中，g＝9.8N/KG。
S2、计算血液的体积；
根据密度公式
Figure BDA0001954562830000072
来计算血液的体积
Figure BDA0001954562830000073
其中，血液的相对于水的相对密度为1.05—1.06，在本实施例的计算过程中，选取平均的相对密度1.055作为血液密度，则计算得到血液的体积为
Figure BDA0001954562830000074
S3、计算试管的直径和***的长度；
侧壁距离传感器测量硬质塑料壳的直径d1以及硬质塑料壳与试管壁之间的距离L1。试管外侧壁的直径d2＝d1-2×L1，因此试管的内径d3＝d2-2L2，其中L2为采血试管的厚度，本实施例中取值为1毫米，则计算得到试管内的面积
Figure BDA0001954562830000081
通过底部距离传感器测量硬质塑料壳的高度H1，以及试管格内***了试管后，所述试管格底部与硬质塑料壳之间的距离L3，因此，对于***试管长度L2，其等于硬质塑料壳的高度H1与所述距离L3之间的差值，即：L2＝H1-L3。
由于摄像头与硬质塑料壳上端开口之间存在固定的距离L4，因此对于扫描得到的试管长度L5，其等于***试管的长度L2与所述距离L4之间的差值，即：L5＝L2-L4。
S4、计算血液在试管内的高度H1；
采集的血液在试管内的高度为
Figure BDA0001954562830000082
由于人体中血液主要是有血浆和血细胞组成，血细胞在血液中所占的容积百分比称为血细胞比容，正常成年男子的血细胞比容为40％—50％，正常成年女子的血细胞比容为37％—48％，因此离心后血细胞在试管中的高度约为
Figure BDA0001954562830000083
血浆的高度为
Figure BDA0001954562830000084
S5、计算扫描到试管中空管的高度H2；
扫描到试管中空管的高度H2等于扫描的试管长度L5与血液在试管内的高度H1之间的差值，即：H2＝L5-H1。
S6、扫描图片中血细胞区、血浆区、空管区的比例；
由于图片中血细胞区占整个图片中的比例为
Figure BDA0001954562830000085
血浆区占整个图片中的比例为
Figure BDA0001954562830000086
空管区占整个图片中的比例为
Figure BDA0001954562830000087
而在图片中最下层是血细胞，中间层为血浆，最上层为空管区，因此本发明按照三个区域分布的比值将图片分成若干等分，根据比例找到血浆的区域并截图得到对应血浆的图片。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明的摄像头能拍摄血浆的高清图像，能够使得信号处理***得到客观的血浆乳糜程度和溶血程度检测结果，特别是当采集的血液样本同时发生乳糜血和溶血的情况时，能够避免由于操作者的主观因素导致标准不统一和判断结果不统一的情况发生，通过摄像头拍摄的图片，能及时准确地反应试管内血浆的乳糜程度及溶血程度；
2、本发明的整个试管格密闭不透光，自然光不能进入试管格中，同时通过黄光灯为摄像头提供光源，能有效防止血浆中的药物或代谢产物在自然光下分解，避免造成检测误差，提高了标本质量；
3、本发明的电动机根据信号处理***的控制信号启动工作，进而带动动力轮转动，然后配合固定力轮和双链条实现对摄像头的高度位置调整，能够对不同规格的试管的血液样本进行检测，适用范围广且实用性高。
4、本发明通过侧壁距离传感器和底部距离传感器实时感应硬质塑料壳与试管之间的距离，信号处理***根据感应得到的距离信号，触发相应的控制信号，控制电动机和显示器等模块的工作，能够防止试管与硬质塑料壳之间由于距离较近而发生碰撞，安全性高。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测装置，其特征在于：包括底座，所述底座内设有信号处理***、电源、电动机和储存器，所述底座上设有多个试管格，所述试管格上设有硬质塑料壳，所述硬质塑料壳侧壁或者后壁上设有摄像头，所述摄像头上方安装有固定力轮，所述摄像头下方安装有动力轮，所述固定力轮和动力轮通过双链条连接，所述摄像头位于双链条之间，所述电动机的输出轴与动力轮连接；
其中，摄像头，用于拍摄试管格内存放的样本试管中的血液或者血浆的图片信息；
信号处理***，用于根据摄像头拍摄的图片与存储器中存储的图片进行比对，生成血浆的乳糜程度及溶血程度检测结果；并触发相应的控制信号，然后将控制信号发送至电动机；
电动机，用于根据信号处理***的控制信号进行转动，转动的幅度带动对应动力轮的转动圈数；
储存器，用于存储试管格内试管的信息，不同血浆乳糜程度和血浆溶血程度对应的图片，试管内血浆的乳糜程度及溶血程度检测结果，以及信号处理***的控制信号；
电源，用于为摄像头、储存器、信号处理***和电动机提供工作电源；
所述的试管格为不透光的上方开口的长方体结构；
所述试管格的底部设有黄光灯；
其中，黄光灯，用于根据信号处理***的控制信号，发出黄光来照明试管格内的样本试管，以防止血浆内的药物或代谢产物在自然光中分解；
所述硬质塑料壳的内侧壁的一侧设有侧壁距离传感器，所述硬质塑料壳的底部设有底部距离传感器；
其中，所述侧壁距离传感器，用于测量硬质塑料壳内侧侧壁与试管侧壁之间的距离；所述底部距离传感器，用于测量硬质塑料壳内侧底部与试管底部之间的距离。
2.根据权利要求1所述的基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测装置，其特征在于：所述试管格上还设有RFID芯片读取器；
其中，所述RFID芯片读取器，用于实时获取试管格内血液样本试管的RFID芯片数据。
3.基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测方法，其特征在于：应用于如权利要求2所述的基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测装置，所述方法包括以下步骤：
通过摄像头拍摄试管格内存放的样本试管中的血液或者血浆的图片信息；
根据摄像头拍摄的图片，通过信号处理***生成血浆的乳糜程度及溶血程度检测结果；并触发相应的控制信号，然后将控制信号发送至电动机；
电动机根据信号处理***的控制信号进行转动，转动的幅度带动对应动力轮的转动圈数；
通过储存器存储试管格内试管的信息，试管内血浆的乳糜程度及溶血程度检测结果，以及信号处理***的控制信号；
通过电源为摄像头、储存器、信号处理***和电动机提供工作电源；
通过侧壁距离传感器测量硬质塑料壳内侧侧壁与试管侧壁之间的距离；
通过底部距离传感器测量硬质塑料壳内侧底部与试管底部之间的距离；
基于血细胞区、血浆区和空管区在同一图片中的面积比例关系，对拍摄得到的图片信息进行扫描，识别得到血浆区的图片；
将识别得到的血浆区的图片与预存的标准图片进行匹配比对，得到待检测血浆的乳糜程度和溶血程度的检测结果。
4.根据权利要求3所述的基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测方法，其特征在于：还包括以下步骤：
通过RFID芯片读取器实时获取试管格内血液样本试管的RFID芯片数据；
根据信号处理***的控制信号，通过黄光灯发出黄光来照明试管格内的样本试管。
5.根据权利要求4所述的基于摄像头的血浆乳糜和溶血检测方法，其特征在于：还包括以下步骤：
计算血液的质量；
根据血液的质量计算血液的体积；
根据硬质塑料壳的直径以及硬质塑料壳内侧侧壁与试管侧壁之间的距离，计算试管内的液面面积；
根据血液的体积和液面面积，计算血液在试管内的高度；
根据试管的规格和血液在试管内的高度，计算试管内的空管高度。
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