一种血栓弹力测量装置的检测方法

1.本发明涉及血液分析技术领域，尤其是涉及一种血栓弹力测量装置的检测方法。


背景技术：

2.血液凝固过程中纤维蛋白、血小板和血细胞形成三维交联的网状结构，在纤溶酶的作用下，纤维蛋白溶解。在这个过程中血液黏弹性会发生改变，通过检测凝血过程中血液黏弹性的变化来定性或定量分析凝血过程，可以帮助医生了解患者的凝血功能信息，做出准确的诊断和治疗。
3.血栓弹力测量装置由于弹性元件出现弯曲、装配应力松弛等问题会导致测量误差，现有技术如专利cn201710481797.5血栓弹力图仪悬垂丝劲度系数的检测方法及系统，仅对检测通道弹性元件刚度进行检测，需要外部装置，无法实现仪器在线刚度检测和血栓弹力测量结果自动修正。此外，刚度仅仅反映弹性元件状态，无法体现装配应力松弛引起的阻尼变化等隐性问题，无法全面评估检测通道状态变化。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种血栓弹力测量装置的检测方法，能够在线检测并且全面评估血栓弹力测量装置整体的状态变化，并自动修正血栓弹力测量结果。
5.本发明的目的之一采用如下技术方案实现：一种血栓弹力测量装置的检测方法，包括以下步骤：获取血栓弹力测量装置的固有频率和阻尼比的理论值；对探针端施加冲击载荷，血栓弹力测量装置在冲击响应下作自由衰减振动，采集角位移在时刻的原始信号，其中：，为采样间隔时间，；对原始信号进行预处理得到振动信号，将基线偏离所造成的波形畸变修正，并消除混杂于信号中的高频噪声的干扰和影响，将振动信号作傅里叶变换获得复数信号；将复数信号实部为横坐标，虚部为纵坐标，绘出随频率的奈奎斯特曲线图；冲击载荷作用下血栓弹力测量装置的运动微分方程，和分别为血栓弹力测量装置和血液的刚度，和分别为血栓弹力测量装置和血液的黏性阻尼系数，为血栓弹力测量装置的转动惯量；为血栓弹力测量装置角位移，为单位冲击函数，根据运动微分方程计
算血栓弹力测量装置的频响函数，式中：，，；采用该频响函数方程对复数信号的奈奎斯特曲线进行最小二乘拟合，得到血栓弹力测量装置固有频率和阻尼比的检测值；将固有频率和阻尼比的理论值与其检测值对比，根据变动量与预设容差值的比较判断血栓弹力测量装置状态是否需要修正。
6.进一步地，所述频响函数的实部为；虚部为；式中，。
7.进一步地，附近，，，因此；，此时，和满足，该方程为圆方程，圆心坐标为，半径为。
8.进一步地，采用奈奎斯特圆拟合复数信号，通过最小二乘法求解min{；，；；为采样频率，，为采样间隔时间，可以依此来确定系统固有频率和阻尼比的检测值。
9.进一步地，采用折线连接复数信号，该曲线与虚轴交点处，实部为，虚部，可以依此来确定系统固有频率和阻尼比的检测值。
10.进一步地，将振动信号作傅里叶变换获得具体为：；；；为采样频率，，为采样间隔时间。
11.进一步地，对原始信号进行预处理具体为：从原始信号中减去最小二乘方式最佳拟合线，通过从原始信号中去除线性趋势，能够将分析集中在振动信号的波动上。
12.进一步地，最小二乘方式最佳拟合线方程为，其中，，，，，=0,1,
⋯
n-1。
13.进一步地，当测杯内无血液时，，，所述血栓弹力测量装置的刚度
。
14.进一步地，所述血栓弹力测量装置的检测方法还包括修正步骤，修正步骤具体为：通过测量频率变动量，计算修正系数，在线修正刚度变动导致的测量误差。
15.进一步地，修正系数，变动量为血栓弹力测量装置的刚度检测值与理论值之差，，转动惯量通过三维绘图软件计算获得。
16.相比现有技术，本发明一种血栓弹力测量装置的检测方法不需要外部设备，通过对探针端施加冲击载荷，血栓弹力测量装置在冲击响应下作自由衰减振动，采集原始信号，对原始信号预处理得到振动信号，通过对振动信号分析得到血栓弹力测量装置检测固有频率和阻尼比，将检测固有频率和阻尼比与其理论值对比，根据变动量与预设容差值的比较判断血栓弹力测量装置状态是否需要修正，当需要修正时，通过修正系数在线修正刚度变动导致的测量误差。
附图说明
17.图1为本发明血栓弹力测量装置的检测方法的检测示意图；图2为振动信号的频响函数的奈奎斯特圆。
18.图中：1、测杯；2、探针。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做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。
20.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
21.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
22.请参阅图1，血栓弹力测量装置用于检测血液凝固过程中血液黏弹性变化。血栓弹力测量装置包括柔性轴承、探针2以及测杯1，测杯1用于盛放血液。柔性轴承的限位轴安装探针2。检测时，杯盖装载在探针2上，通过测杯1与探针2之间的旋转运动测量血液凝固过程中血液黏弹性变化。
23.本发明一种血栓弹力测量装置的检测方法，检测原理为：通过对探针端施加冲击
载荷，测量自由衰减振动时血栓弹力测量装置角位移，根据其频域信息绘制奈奎斯特曲线，求解固有频率和阻尼比。根据固有频率可计算血栓弹力测量装置刚度。当血栓弹力测量装置出现疲劳损伤、紧固失效或杯盖与杯身不同轴时，其阻尼比和固有频率会偏离容许值。
24.一种血栓弹力测量装置的检测方法，包括以下步骤：获取血栓弹力测量装置的固有频率和阻尼比的理论值；对探针端施加冲击载荷，血栓弹力测量装置在冲击响应下作自由衰减振动，采集角位移在时刻的原始信号，其中：，为采样间隔时间，；对原始信号进行预处理得到振动信号，将基线偏离所造成的波形畸变修正，并消除混杂于信号中的高频噪声的干扰和影响，将振动信号作傅里叶变换获得复数信号；将复数信号实部为横坐标，虚部为纵坐标，绘出随频率的奈奎斯特曲线图；冲击载荷作用下血栓弹力测量装置的运动微分方程，和分别为血栓弹力测量装置和血液的刚度，和分别为血栓弹力测量装置和血液的黏性阻尼系数，为血栓弹力测量装置的转动惯量；为血栓弹力测量装置角位移，为单位冲击函数，根据运动微分方程计算血栓弹力测量装置的频响函数，式中：，，；采用该频响函数方程对复数信号的奈奎斯特曲线进行最小二乘拟合，得到血栓弹力测量装置固有频率和阻尼比的检测值；将固有频率和阻尼比的理论值与其检测值对比，根据变动量与预设容差值的比较判断血栓弹力测量装置状态是否需要修正。
25.具体过程如下：获取血栓弹力测量装置的固有频率和阻尼比的理论值，此时血栓弹力测量装置的固有频率和阻尼比为原始数据，即未出现弹性元件弯曲、装配应力松弛等问题，此时血液黏弹性检测结果准确。
26.对探针端施加冲击载荷，血栓弹力测量装置在冲击响应下作自由衰减振动，采集原始信号。
27.对原始信号进行预处理，将基线偏离所造成的波形畸变加以修正，通过带通滤波器消除混杂于信号中的高频噪声的干扰和影响。具体的，对原始信号进行预处理为：消除趋势项，线性趋势表示数据的系统性增加或减少，通常是测量环节引入的系统误差。从原始信号中减去最小二乘方式最佳拟合线，通过从原始信号中去除线性趋
势，能够将分析集中在振动信号的波动上。最小二乘方式最佳拟合线方程为
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（1）其中，
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（2），
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（3）对振动信号作傅里叶变换获得复数信号，
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（4）
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（5）其中；血栓弹力测量装置的柔性轴承在冲击响应下作自由衰减振动时，其运动微分方程为
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（6）和分别为血栓弹力测量装置和血液的刚度，和分别为血栓弹力测量装置和血液的黏性阻尼系数，为测量元件的转动惯量；为血栓弹力测量装置角位移，为单位冲击函数。
28.其频响函数为
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（7）实部为
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（8）虚部为
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（9）式中： （10）， （11），空载时 （12）， （13）值得注意的是，检测固有频率和阻尼比为系统固有参数，与冲击载荷幅值无关。
29.附近，，，因此
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（14）
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（15）此时，和满足
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（16）该方程圆心坐标为，半径为。近似后的圆方程简化了方程形式，在虚轴交点处仍有较高精度，因此可用于参数识别。
30.以频响函数的实部为横坐标，虚部为纵坐标，绘出频响函数矢量随频率的nyquist（奈奎斯特）圆，如图2所示。
31.采用奈奎斯特圆拟合复数信号，通过最小二乘法求解min{；；；；为采样频率，，为采样间隔时间，可以依此来确定系统固有频率和阻尼比的检测值。
32.还可以采用折线连接复数信号，该曲线与虚轴交点处，实部为，虚部，可以依此来确定系统固有频率和阻尼比的检测值。
33.空载测量时，测杯内无血液，，，可计算血栓弹力测量装置刚度，。
34.将频率和阻尼比的检测与其理论值对比，根据变动量与预设容差值的比较判断血栓弹力测量装置状态是否需要修正。
35.检测过程中，为测杯1角位移，为血栓弹力测量装置角位移，用于表征血栓弹力。
36.ꢀꢀꢀ
（17）当血栓弹力测量装置刚度变动量为时，由此导致的测量误差可表示为
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（18）弹性元件的空载固有频率变动量为
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（19）其中，
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（20）当血栓弹力测量装置刚度变动量为时，血栓弹力测量装置角位移的测量结果可表示为
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（21）
此时，需要将测量结果进行修正。设修正系数，用于消除因刚度变动引起的测量误差
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（22）解得（23）可通过测量固有频率变动量，在线修正刚度变动导致的测量误差。
37.时，，此时无需修正。
38.相比现有技术，本发明一种血栓弹力测量装置的检测方法不需要外部设备，通过对探针端施加冲击载荷，血栓弹力测量装置在冲击响应下作自由衰减振动，采集原始信号，通过对原始信号分析得到血栓弹力测量装置检测固有频率和阻尼比，将检测固有频率和阻尼比与固有频率和阻尼比对比，根据变动量与预设容差值的比较判断血栓弹力测量装置状态是否需要修正，当需要修正时，通过修正系数在线修正刚度变动导致的测量误差。
39.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进演变，都是依据本发明实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本发明的保护范围。