一种用于人工器官表面凝血在线检测的装置及检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于人工器官表面凝血在线检测的装置，通过在人工器官上设置光纤传感器，光源光纤发出光线射入透明涂层，在没有血液时，光在抗凝血涂层内部发生全反射并被接收光纤接收；当有血液流过抗凝血涂层表面时，血液形成液体膜覆盖在抗凝血涂层表面，光会发生部分折射，接收光纤接收到的光会减弱，根据接收到信号的强弱及稳定与否判断凝血情况，及早的判断和检测凝血。通过将光纤传感器固定于抗凝血涂层下面，抗凝血涂层可有效保护光纤传感器，保证光纤传感器的高可靠性及使用寿命。将光纤传感器采用阵列的方式均匀分布于人工器官的表面，可以更为精确的判断具体凝血的位置，更好的判断凝血发生情况，及时准确的给医生反馈信息。
【专利说明】—种用于人工器官表面凝血在线检测的装置及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于医用检测设备【技术领域】，具体涉及一种用于人工器官表面凝血在线检测的装置及检测方法。
【背景技术】
[0002]人工器官是暂时或永久性地代替身体某些器官主要功能的人工装置。使用较广泛的有:①人工肺(氧合器)模拟肺进行O2与CO2交换的装置，通过氧合器使体内含氧低的静脉血氧合为含氧高的动脉血。②人工心脏(血泵)。代替心脏排血功能的装置，结构与泵相似，能驱动血流克服阻力沿单向流动。人工心脏与人工肺合称人工心肺机，于1953年首次用于人体，主要适用于复杂的心脏手术。③人工肾(血液透析器)。人造器官在医学中具有广泛的应用，对于患有各种组织、器官的功能丧失或者功能障碍症的患者的治疗具有重大意义。拓宽了疾病治疗的途径，增加了病人获救的机会，已经并仍在继续使越来越多的患者受益。
[0003]人工器官中，以人工心脏为例，与人体组织、血液等还存在生物相容性问题，其中人工器官表面与血液接触造成的凝血问题，对人工器官和人体都存在很大的危害。血液凝固是一系列复杂的化学连锁反应过程，人体内具有维持血液正常流动的机制，既不出血，也不会导致血栓形成。但是，当机体全身或局部凝血系统加强或抗凝系统减弱，纤溶(溶栓)能力下降或抗纤溶性增强，在某些诱因(例如有人工器官的存在)的作用下，就可能导致血栓形成或形成的血栓不能被清出体外，血液无处不在，血栓或栓塞可以发生在身体的任何部位，引起血管血流明显减少甚至完全中断的一组疾病。如果血栓发生在动脉，可导致供血的器官或组织严重缺血或血流中断，如脑供血不足、不稳定性心绞痛；还可导致器官或组织因缺血而坏死，如急性心肌梗死、脑卒中。如果血栓发生在静脉，如下肢深静脉血栓形成可引起下肢血液回流障碍，导致水肿和静脉功能不全等。
[0004]栓塞是心脏或血管内已形成的血栓，脱落后顺血流堵塞其他重要脏器血管的综合征。如心房纤颤病人常有左心房内血栓形成。血栓一旦脱落，则可顺血流堵在脑血管，引起脑组织坏死(脑栓塞)；下肢深静脉血栓脱落，可堵塞肺动脉(肺栓塞)，引起急性右心衰竭，严重的可导致患者死亡。
[0005]如能将一些由凝血或血栓导致的疾病控制在疾病发生的“上游”阶段，及早的判断和检测凝血，那么对于这些重大疾病预防的意义将不言而喻。
[0006]当材料作为异物植入人体后引起诸如血栓、炎症、毒性反应、以及致癌等许多不良的反应。其中当植入物与血液接触时，将产生蛋白质的吸附和血小板的黏附。一般认为，植入材料与血液接触后，其蛋白质和脂质吸附于材料表面上，由于这些分子的构象发生变化，导致血液中各成分发生相互作用，从而诱发以凝血因子活化的内源性凝血反应；继之发生血小板、红血球等细胞成分附着于蛋白质表面，那些被黏附的血小板发生变性将释放出第III因子而促使凝血系统的活化，产生凝血反应，进而形成血栓，血管内血栓的形成还可引起致命的后果。因此，人工血管、人工心脏血囊、人工心瓣膜、人工肺等的生物医用材料不仅要具有与人体血管相似的弹性和延展性以及良好的耐疲劳性等，更要具有良好的抗凝血性抗细菌黏附性，即在材料表面不产生血栓，不引起血小板变形，不发生以生物材料为中心的感染。
[0007]目前人工器官与血液接触面主要采用具有抗凝血性的材料进行加工或者在表面进行涂覆，不仅增加了器官的制造成本和难度，而且还不能完全起到抗凝血的功能，一旦发生凝血，只有到了较严重时才通过临床表现反应出来，往往对病人造成极大的痛苦和严重的后果。
[0008]因此，鉴于以上问题，有必要提出一种凝血检测装置，可以更为精确的判断具体凝血的位置，更好的判断凝血发生情况，及时准确的给医生反馈信息，可将凝血或血栓导致的疾病控制在疾病发生的“上游”阶段，及早的判断和检测凝血，保证患者的健康。
【发明内容】
[0009]有鉴于此，本发明提供了一种用于人工器官表面凝血在线检测的装置及检测方法，通过设置光纤传感器，根据反馈光信号的强弱及稳定与否可以更好的判断凝血发生情况，精确的判断具体凝血的位置，及时准确的给医生反馈信息，可将凝血或血栓导致的疾病控制在疾病发生的“上游”阶段，及早的判断和检测凝血，保证患者的健康。
[0010]根据本发明的目的提出的一种用于人工器官表面凝血在线检测的装置，该装置包括光纤传感器，所述光纤传感器固定于所述人工器官的表面，所述光纤传感器的外侧涂覆有一层抗凝血涂层，所述光纤传感器为均匀分布的多个；
[0011]所述光纤传感器包括光源光纤与接收光纤，所述抗凝血涂层为透明涂层；
[0012]光源光纤发出光线射入抗凝血涂层，在没有血液时，光在抗凝血涂层内部发生全反射并被接收光纤接收；当有血液流过抗凝血涂层表面时，血液形成液体膜覆盖在抗凝血涂层表面，光会发生部分折射，接收光纤接收到的光会减弱，根据接收到信号的强弱及稳定与否判断凝血情况。
[0013]优选的，所述光纤传感器呈阵列形式分布。
[0014]优选的，所述抗凝血涂层为金刚石涂层。
[0015]优选的，所述人工器官采用具有抗凝血性的材料加工。
[0016]一种人工器官表面凝血在线检测方法，采用所述的用于人工器官表面凝血在线检测的装置，具体步骤如下:
[0017](一 )、加工成型人工器官，并在人工器官的表面固定设置光纤传感器，且光纤传感器呈阵列分布；
[0018](二)、在光纤传感器的外侧涂覆一侧抗凝血涂层，完全覆盖光纤传感器，且抗凝血涂层为透明涂层，光纤传感器与该透明涂层间形成传感器系统；
[0019](三)、将人工器官应用于人体中，光源光纤发出光线射入透明涂层，在没有血液时，光在透明涂层内部发生全反射并被接收光纤接收；当有血液流过透明涂层表面时，血液形成液体膜覆盖在透明涂层的表面，光会发生部分折射，接收光纤接收到的光会减弱，但接收到的信号是一个较稳定的值；当有凝血发生时，不同凝血因子对光的吸收不同，会改变入射光的波长，接收到的光强会发生较明显的变化，从而判断凝血发生的情况；
[0020](四)、将接收信号反馈输出，提供给医生进行前期判断和诊疗，光纤传感器采用阵列的方式，可以准确判断人工器官凝血的具体位置。
[0021]与现有技术相比，本发明公开的用于人工器官表面凝血在线检测的装置及检测方法的优点是:
[0022]1、通过在人工器官上设置光纤传感器，光源光纤发出光线射入透明涂层，在没有血液时，光在抗凝血涂层内部发生全反射并被接收光纤接收；当有血液流过抗凝血涂层表面时，血液形成液体膜覆盖在抗凝血涂层表面，光会发生部分折射，接收光纤接收到的光会减弱，根据接收到信号的强弱及稳定与否判断凝血情况，及早的判断和检测凝血。
[0023]2、通过将光纤传感器固定于抗凝血涂层下面，抗凝血涂层可有效保护光纤传感器，保证光纤传感器的高可靠性及使用寿命。
[0024]3、将光纤传感器采用阵列的方式均匀分布于人工器官的表面，可以更为精确的判断具体凝血的位置，更好的判断凝血发生情况，及时准确的给医生反馈信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本发明公开的一种用于人工器官表面凝血在线检测的装置的结构示意图。
[0027]图2为没有血液流过时a处光线入射图。
[0028]图3为凝血时a处光线入射图。
[0029]图4为光纤传感器局部放大分布图。
[0030]图中的数字或字母所代表的相应部件的名称:
[0031]1、人工器官2、抗凝血涂层3、光纤传感器4、凝血块
[0032]A、光源光纤B、接收光纤
【具体实施方式】
[0033]目前人工器官与血液接触面主要采用具有抗凝血性的材料进行加工或者在表面进行涂覆，不仅增加了器官的制造成本和难度，而且还不能完全起到抗凝血的功能，一旦发生凝血，只有到了较严重时才通过临床表现反应出来，往往对病人造成极大的痛苦和严重的后果。
[0034]本发明针对现有技术中的不足，提供了一种用于人工器官表面凝血在线检测的装置及检测方法，通过设置光纤传感器，根据光信号的强弱及稳定与否可以更好的判断凝血发生情况，精确的判断具体凝血的位置，及时准确的给医生反馈信息，可将凝血或血栓导致的疾病控制在疾病发生的“上游”阶段，及早的判断和检测凝血，保证患者的健康。
[0035]下面将通过【具体实施方式】对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]如图1所示，一种用于人工器官表面凝血在线检测的装置，该装置包括光纤传感器3，光纤传感器3固定于人工器官I的表面，光纤传感器3的外侧涂覆有一层抗凝血涂层2，光纤传感器3为均匀分布的多个。
[0037]光纤传感器3包括光源光纤A与接收光纤B，抗凝血涂层为透明涂层。通过采用透明涂层能够与光纤传感器配合形成传感器系统，通过反射光线实现检测凝血的目的。具体原理如下:
[0038]如图2、3所示，光源光纤发出光线射入透明涂层，在没有血液时，光在透明涂层内部发生全反射并被接收光纤接收；当有血液流过透明涂层表面时，血液形成液体膜覆盖在透明涂层的表面，光会发生部分折射，接收光纤接收到的光会减弱，但接收到的信号是一个较稳定的值；当有凝血发生时，不凝血因子对光的吸收不同，会改变入射光的波长，接收到的光强会发生较明显的变化，从而判断凝血发生的情况，及时的反馈给医生进行前期诊断。
[0039]其中，抗凝血涂层可为金刚石涂层，金刚石涂层是较好的抗凝血材料，实现抗凝血特性，避免血液在其表面产生凝血现象，抗凝血涂层还可其他抗凝血材料，具体不做限制。
[0040]此外，通过设置抗凝血涂层完全的覆盖光纤传感器，避免了光纤传感器与血液的直接接触，有效保护光纤传感器，保证光纤传感器的高可靠性和长的使用寿命。
[0041]如图4所示，光纤传感器呈阵列形式分布，可以更为精确的判断具体凝血的位置，更好的判断凝血发生情况，及时准确的给医生反馈信息。
[0042]人工器官采用具有抗凝血性的材料加工。
[0043]人工器官表面凝血检测方法，具体步骤如下:
[0044](一 )、加工成型人工器官，并在人工器官的表面固定设置光纤传感器，且光纤传感器呈阵列分布；
[0045]( 二)、在光纤传感器的外侧涂覆一侧抗凝血涂层，完全覆盖光纤传感器，且抗凝血涂层为透明涂层，光纤传感器与该透明涂层间形成传感器系统；
[0046](三)、将人工器官应用于人体中，光源光纤发出光线射入透明涂层，在没有血液时，光在透明涂层内部发生全反射并被接收光纤接收；当有血液流过透明涂层表面时，血液形成液体膜覆盖在透明涂层的表面，光会发生部分折射，接收光纤接收到的光会减弱，但接收到的信号是一个较稳定的值；当有凝血发生时，不同凝血因子对光的吸收不同，会改变入射光的波长，接收到的光强会发生较明显的变化，从而判断凝血发生的情况；
[0047](四)、将接收信号反馈输出，提供给医生进行前期判断和诊疗，光纤传感器采用阵列的方式，可以准确判断人工器官凝血的具体位置。
[0048]本发明公开了 一种用于人工器官表面凝血在线检测的装置及检测方法，通过在人工器官上设置光纤传感器，光源光纤发出光线射入透明涂层，在没有血液时，光在抗凝血涂层内部发生全反射并被接收光纤接收；当有血液流过抗凝血涂层表面时,血液形成液体膜覆盖在抗凝血涂层表面，光会发生部分折射，接收光纤接收到的光会减弱，根据接收到信号的强弱及稳定与否判断凝血情况，及早的判断和检测凝血。
[0049]通过将光纤传感器固定于抗凝血涂层下面，抗凝血涂层可有效保护光纤传感器，保证光纤传感器的高可靠性及使用寿命。
[0050]将光纤传感器采用阵列的方式均匀分布于人工器官的表面，可以更为精确的判断具体凝血的位置，更好的判断凝血发生情况，及时准确的给医生反馈信息。
[0051]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种用于人工器官表面凝血在线检测的装置，其特征在于，该装置包括光纤传感器，所述光纤传感器固定于所述人工器官的表面，所述光纤传感器的外侧涂覆有一层抗凝血涂层，所述光纤传感器为均匀分布的多个； 所述光纤传感器包括光源光纤与接收光纤，所述抗凝血涂层为透明涂层； 光源光纤发出光线射入抗凝血涂层，在没有血液时，光在抗凝血涂层内部发生全反射并被接收光纤接收；当有血液流过抗凝血涂层表面时，血液形成液体膜覆盖在抗凝血涂层表面，光会发生部分折射，接收光纤接收到的光会减弱，根据接收到信号的强弱及稳定与否判断凝血情况。
2.如权利要求1所述的用于人工器官表面凝血在线检测的装置，其特征在于，所述光纤传感器呈阵列形式分布。
3.如权利要求1所述的用于人工器官表面凝血在线检测的装置，其特征在于，所述抗凝血涂层为金刚石涂层。
4.如权利要求1所述的用于人工器官表面凝血在线检测的装置，其特征在于，所述人工器官采用具有抗凝血性的材料加工。
5.一种人工器官表面凝血在线检测方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的用于人工器官表面凝血在线检测的装置，具体步骤如下: (一)、加工成型人工器官，并在人工器官的表面固定设置光纤传感器，且光纤传感器呈阵列分布； (二 )、在光纤传感器的外侧涂覆一侧抗凝血涂层，完全覆盖光纤传感器，且抗凝血涂层为透明涂层，光纤传感器与该透明涂层间形成传感器系统； (三)、将人工器官应用于人体中，光源光纤发出光线射入透明涂层，在没有血液时，光在透明涂层内部发生全反射并被接收光纤接收；当有血液流过透明涂层表面时，血液形成液体膜覆盖在透明涂层的表面，光会发生部分折射，接收光纤接收到的光会减弱，但接收到的信号是一个较稳定的值；当有凝血发生时，不同凝血因子对光的吸收不同，会改变入射光的波长，接收到的光强会发生较明显的变化，从而判断凝血发生的情况； (四)、将接收信号反馈输出，提供给医生进行前期判断和诊疗，光纤传感器采用阵列的方式，可以准确判断人工器官凝血的具体位置。
【文档编号】G01N21/41GK103926219SQ201410188568
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】陈涛, 刘会聪, 孙立宁, 杨湛, 王蓬勃, 杨磊, 徐博翎 申请人:苏州大学