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1、血液黏度分析仪器综述摘要：简介一种分析血液粘度的最新方法，并分析这种仪器的结构原理、测定方法等。关键词：仪器结构，测定原理、相关技术、血液流变学是在宏观、微观水平上研究血细胞、血浆成分的流动性质及血管弹性的一门科学。研究物质流动和变形的科学称为流变学; 在20世纪60年代，随着生命科学的发展和研究的深入，提出了生物流变学的新概念。血流变是生物流变学的一个分支，临床上研究血流变的特性规律，探讨在疾病的发生、发展、诊断、治疗、预后、估计中血流变参数的意义，从血流变学的角度研究疾病的发病机理、治疗措施等，并用于监测病程的发展及评价药物疗效。 血液是由血细胞和血浆组成的悬浮液，其中的有形成分大部分是红
2、细胞，还有少量白细胞和血小板，血细胞是悬浮在血浆中，血浆是含有多种高分子化合物的水样溶液。血液具有一定的黏度，而黏度是流体的固有属性之一，不论是静止的液体还是流动的液体都具有黏性，流体在切应力的作用下，将产生连续不断的变形以抵抗外力，这就是流体黏性的表现。当血液在血管中流动时，黏度对血液的流动状态有很大的影响，血黏度的大小直接决定血液循环中流阻的大小，涉及到机体组织血液灌注量的多少。血液中的红细胞对其黏度影响最大，红细胞的软硬程度、聚集能力、变形能力等对血液的宏观性质有很大的影响，因此血流变分析包括血黏度、流动和变形规律及红细胞聚集和刚性指数及血沉等。随着科学技术的不断发展，血流变分析类仪器有
3、了极大的改进和提高，为血流变学的研究和临床应用提供了准确和精密可靠的实验数据。血液流变学检测的参数较多，涉及多种分析仪器，临床上常用的有血液黏度分析仪、血凝分析仪器、细胞变形分析仪、血沉仪、电泳仪、红细胞聚集分析仪器等。本文仅论述血液黏度分析仪器。血液黏度分析仪器早在1961年就由Wells等人研制出来了回转锥板式结构的仪器。我国70年代就开始血流变学的基础研究，已有定型产品问世，到80年代血流变学检查应用于临床实践，并有许多家不同类型的仪器在各级医院使用。相比较血黏度分析仪结构较简单，各级医疗单位大多数是国产仪器，其价格比较便宜，检测时不需要试剂、消耗品小、操作简单，使得国产血黏度仪器使用很
4、普及，极大的促进了血黏度检查在临床方向的应用。仪器结构：血黏度分析仪按其测量原理和构件可分成四种：一是毛细管式；二是锥板旋转式；三是同轴圆筒旋转式；四是电子压力传感式。目前国内的仪器主要采用前两种结构，即毛细管式和锥板式，所以仅分析这两种结构的仪器。毛细管黏度仪的测量部件是一根长型毛细管。不同黏度的流体流过相同的管道时所用的时间是不一样的。流体的黏度愈大，所用的时间就愈大，这类仪器就是根据在一定切变率下测得血样流过毛细管的时间推算出被测血样品的黏度值。仪器测定原理：毛细管黏度仪测量原理是根据泊素叶（Poiseuiller）定律：如果控制相同的体积、压差、管径和管长、则流体的黏度与流过一定管长所
5、用的时间成正比。即：Q =r4 / 8 *P / L （1）即：流量Q = V / t （2）所以公式（= r4Pt / 8LV （4）在仪器制造好以后，毛细管的半径式中K在给定毛细管与测试温度下为常数，由（5）式可以看出一定体积的液体，在衡定的压力驱动下，通过一定管径的毛细管所用的时间t与该液体的黏度值成正比。仪器在实际测量时，分别让生理盐水和被测血样通过毛细管，再分别测定生理盐水流过毛细管所用的时间tW和血样所用的时间tb、由于水的黏度w是已知的，在25时水的黏度w = 1； 则被测血样的黏度b可按下式得出：b = tb / tw * w （6）由（6）式可见， 仪器的计时电路只要精确计时
6、生理盐水流过毛细管所用的时间t和血样流过的时间t，由计算电路算出两者的比例，就可简单的算出被测血样的黏度值b 。需要说明的是泊素叶定律是Poistwiller在1840年研究毛细管的液体做层状流动而发现的定律，它适用于牛顿流体的一维定常流动。而全血是非牛顿流体，在血管中的流动是脉动的非定常流动，所以毛细管黏度仪，测定近似牛顿流体的血浆黏度，其结果十分准确可靠，而全血为非牛顿流体，其测定黏度值准确性会欠佳，现在许多仪器会在电路和计算方面给予校正。仪器应用：这种类型的黏度仪可简单分成全自动和半自动两大类。全自动类仪器有样品盘，多数仪器可以直接将原试管放入样品盘上，样品盘由步进电机带动，在CPU控制
7、下正反方向旋转，配合采样针协调动作，自动完成采取血样的任务。全血样品的混匀。仪器大多数是由采样针，通过吮吸功能完成，即采样针具有吞吐混匀能力，由与采样针相连的注射泵或蠕动泵等，在电路的控制下吸取一定量的全血样品后，再由电路控制电机反转、通过齿轮杆推动注射泵上行或是蠕动泵反转、吐出吸入的血样进入到原来的样品管中，通过几次吸吐将沉淀血细胞与血浆混匀，可确保全血黏度检测精确，一般混匀的次数可通过仪器的操作程序由用户自行决定。采样针每次完成采样任务后，自动移到冲洗站位置，进行针内、外壁清洗，再开始下一个血样的采集。半自动类的仪器，没有自动采样功能，需要操作人员手工混匀全血样品，再将待测样品放在采样针下
8、方，按仪器进样键，完成样品采集任务。毛吸管黏度仪测量部件为长型毛细管和储液池。根据泊素叶定律，要求测量毛细管必须具有直、长、圆的特点，管长与管径之比通常应大于200，毛细管直径要大于或等于1 mm。管径不能过细，否则毛细管中流动的可变形红细胞向轴向集中的趋势会明显， 测出的血液黏度偏低。由于黏度与温度呈负相关， 故流体黏度测量时对温度要求较高。所以测量毛细管和储液池均安装在有恒温控制的测量室内。为有效防止温度的脉动，一般测量室内装有油或液体，内置加热元件，由控温电路控制使其测量室内的温度始终维持在恒定的范围内（在毛细管上端有储液池，仪器通过泵将被测样品吸入到储液池中，测量时，再通过泵给被测血样
9、已知的切变压力，可以分成高切、中切、低切，使待测血样流过毛细管，同时由光电检测计时，得出流过一定管长所用的时间值，由计算电路计算出实测时间对应被测血样在高、中、低切变率下分别对应的黏度值。切变压力值一般用压力传感器确定计算。临床血流变学测定一般设定切变率为200 S-1为高切、切变率10 S-1以下为低切。全血高切黏度值反映了血细胞的变形性；全血低切黏度值反映红细胞的聚集性。测量过程中，仪器的CPU单元会根据所测数值，自动作出黏度值切变率曲线，同时由电脑自动计算多种参考数值，通过显示器显示，并可由打印机，根据操作者的不同要求，打印报告单。锥板式黏度计是旋转式黏度计的一种，是目前国内黏度计采用的
10、最多的一种分析仪器。锥板式黏度计是通过低惯性转矩电机带动与支撑轴连接的一定几何学常数的圆锥旋转，在圆锥与锥板之间加入被测液体，圆锥旋转时对被测流体施加一个受控应力，并且在被测样品所充满的间隙中，各部分切变率一致。在测定血液黏度时，被测血样处于预先设定的切变率下，做单纯的定向流动；锥板式黏度计适合测量非牛顿流体的黏度、特别适合全血黏度的检测，可以有效避免毛细管黏度计在测全血样品时呈现的非线性流层及前进或退缩中的流体与空气界面因表面张力所引起的弯月面对测定精确的影响。所以锥板式仪可用来研究全血的凝固过程、黏弹性及红细胞变形性、聚集性等。锥板式黏度仪是根据圆锥的几何学常数及带动圆锥旋转的支撑轴扭转常
11、数为已知的应变力，计算出切变率与切应力，并有两者之比得到被测流体的实际黏度值为： =/ y = 3T Sin/ 2r3 （7）仪器制造好以后，其圆锥的几何数值半径r、圆锥角为定值。在测量时，将被测血样注入圆锥与锥板之间，电机驱动电路以已知的角速度使圆锥旋转，圆锥旋转给被测血样一个切应力并使其产生分层流动，血样黏度越大、圆锥旋速越慢，其受力也会越大、圆锥所受转矩大小由其相连的测力传感器检测。仪器的计算电路通过（7）式计算出不同切变率下被测血样的黏度值，单位为应力与时间的乘积，即mPas。全自动仪器可以自动完成检测，根据仪器的大小和检测速度的不同，仪器可有一个或多个进样盘和采探针，多采用吞吐式样品
12、自动混匀技术，由操作者根据实际情况选择混匀的次数。采样完成后，自动进行采样针的内外清洗及吹干。半自动型仪器比较小、价格便宜、由操作者人工混匀血样，送到仪器的采样针下完成血样的采集工作。锥板式血液黏度计测量部分的核心是锥板构件，材料一般为铝合金，加工精细圆滑，驱动电机为低惯性调速电机，由控制电路为其提供不同的驱动电压，而驱动轴现一般都采用阻力极小的红宝石轴承，有效降低圆锥旋转时摩擦力，现在国际上已出现无摩擦支撑结构的血液流变仪。采用的是航空航天导航系统技术，准确测量切变率在切变率测量方面，不同的厂家采用不同技术和传感器，有的选用霍尔元件测速，通过伺服控制电机运转准确。目前比较先进的切变率测量传感器是一种高精度光栅装置，可以实现全部检测过程的实时测量，做出的黏度切变率曲线更加真实可靠，可以得出测量范围内多点切变率下的血黏度值，实现了血液黏度测定的高准确性和高精密性。锥板式黏度仪的测量部分的温度控制多采用半导体恒温元件，由机内的恒温电路检测锥板的实际工作温度，根据需要为半导体恒温元件提供一定的电压和电流，始终维持其温度在仪器的检测电路在CPU控制下，可以测出多个切变率下的全血黏度和血浆黏度，并绘制黏度切变率关系曲线。由打印机打印结果和曲线。黏度测量范围一般在130 mPas，仪器外接电脑用于数据管理及可以对测定结果和计算结果进行分析，具有专家诊断系统。
