[发明专利]一种适用于生物微管的超声波气泡检测装置

说明书

技术领域

本发明属于生物检测设备技术领域，涉及一种气泡检测装置，尤其是一种适用于生物微管的超声波气泡检测装置。

背景技术

生命科学领域探索的不断持续深入，大规模、高通量、低材耗的生物样本处理模式愈来愈得到人们的重视。在实现高通量、低材耗的检测过程中，加样系统不断抽吸液体，在抽吸变化过程中，液体表面瞬间内外压强不等，容易产生气泡；而气泡的存在势必降低加样处理精度。在涉及到气体检测的生物化学分析实验中，气泡浓度过大，导致空气成分过多，会带来影响。人体静脉输液时，气泡过量进入静脉输液针或患者，静脉会形成气栓，直接影响危害人体健康，进而造成医患纠纷和医疗事故，同时给医疗单位带来不必要的经济损失。气泡检测传感器在血液采集、血液分离设备中是关键传感器器件，实时监测生物微管中是否存在空气气泡及测量空气气泡的大小直接关系到生命安危。

目前，针对微管中液体气泡检测方法主要有电容式检测法，光电式检测法，影像测量法等。电容式检测方法为被动式检测方法，其检测方式和结果依赖于被检测物体相对介电常数，不能通过改变电容传感器的自身参数来控制检测精度。另外电容式传感器输出阻抗大，负载能力差，易受外界干扰而产生不稳定现象。光电式检测法由于微管内无色透明液体对光的吸收程度与空气对光的吸收程度相比差别不大，光敏晶体管输出电压的变化很小，导致微管内的空气气泡很难被检测出，只能对输液血液或有色药液时输液管内的气栓进行检测，适用范围窄，局限性较大。影像测量安装麻烦，价格高，计算处理程序复杂，响应速度较慢。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种适用于生物微管的超声波气泡检测装置，该装置是一种适用性强，检测精度和检测阈值可调节的气泡检测装置，适用于不同管径的液体生物微管，且安装拆卸方便。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种适用于生物微管的超声波气泡检测装置，包括超声波信号发射单元、超声波探头固定结构和超声波接收端信号处理单元；所述超声波探头固定结构的两端分别固定有超声波信号发射单元的超声波发射探头以及超声波接收端信号处理单元的超声波接收探头，所述超声波探头固定结构的中部于所述超声波发射探头和超声波接收探头之间设有生物微管；所述超声波信号发射单元产生高频超声波信号，透射生物微管，超声波信号经过气泡后产生衰减，所述超声波接收端信号处理单元接收衰减信号，并对微弱信号进行放大整形滤波，模数转换处理。

上述超声波信号发射单元采用AT89C51单片机和反相器74LS04产生40KHZ脉冲电压；所述反相器74LS04的输出端与所述超声波发射探头连接。

上述超声波接收端信号处理单元包括依次连接的AD620运算放大器、二阶滤波电路、AD7810模数转换芯片和AT89C51单片机，所述AT89C51单片机连接有外部寄存器。

上述超声波探头固定结构包括相邻的发射探头固定块和接收探头固定块，所述发射探头固定块和接收探头固定块之间连接有转换圆管，所述生物微管穿过转换圆管；所述发射探头固定块内固定有超声波发射探头，所述接收探头固定块内固定有超声波接收探头；所述超声波发射探头的输出端与所述转换圆管的一端相通，所述超声波接收探头的输入端与转换圆管的另一端相通。

上述发射探头固定块和接收探头固定块采用聚氯乙烯材料加工。

上述超声波发射探头或接收探头固定块包括有一压电陶瓷金属外壳，所述压电陶瓷金属外壳内依次固定有晶片共振斜面、压电晶片和压电晶片管脚；所述晶片共振斜面的输入端与所述压电晶片的输出端连接；所述压电晶片管脚连接至所述压电晶片上。

本发明具有以下有益效果：

本发明的超声波探头固定结构适用于不同管径生物微管，实际使用时，可以通过直孔转换管进行转接，同时空气干扰较少，安装拆卸方便。超声波气泡检测中，可以使超声波信号发射单元采用40KHZ高频脉冲信号，气泡检测精度和检测阈值可以根据实际检测环境灵活调节，有效解决了微管中液体气泡的检测。

附图说明

图1超声波气泡检测装置系统图；

图2超声波生物微管安装结构图；

图3超声波安装探头结构图；

图4超声波接收端信号。

其中：1、发射探头固定块；2、生物微管；3、转换圆管；4、接收探头固定块；5、压电陶瓷金属外壳；6、压电晶片管脚；7、安装固定孔；8、晶片共振斜面；9、生物微管孔；10、安装直孔；11、压电陶瓷晶片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：