一種血細胞機械應(yīng)力形變脈沖激光同步顯微成像觀測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種血細胞機械應(yīng)力形變的觀測裝置，尤其涉及一種血細胞機械應(yīng)力形變脈沖激光同步顯微成像觀測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]自心血管人工器官問世以來，有關(guān)的研宄和應(yīng)用發(fā)展迅速，更有不少已用于臨床。盡管如此，人工器官中血液機械損傷的規(guī)律(特別是紅細胞損傷所引起的血栓和溶血問題)一直是懸而未決的難題，嚴重阻礙了心血管人工器官等醫(yī)療裝置在臨床的推廣使用。因此，對血液機械損傷規(guī)律的研宄是人工器官等醫(yī)療器械開發(fā)的一項核心內(nèi)容。設(shè)計直觀而準確的血液損傷實驗裝置可以為此類醫(yī)療器械的設(shè)計及優(yōu)化提供實驗手段，具有重要的研宄意義。
[0003]近年來，血液機械損傷規(guī)律的研宄裝置的進一步發(fā)展，主要表現(xiàn)在裝置機械結(jié)構(gòu)的改進和血液機械損傷分析方法的進步。
[0004]Leverett等人于1972年首次運用改造過的Couette粘度計研宄了高剪應(yīng)力下的血液損傷，其裝置最大可產(chǎn)生400Pa的剪應(yīng)力，但是整個受力過程持續(xù)數(shù)分鐘，無法研宄短時(I秒以下，甚至毫秒量級)應(yīng)力作用的效果。Heuser研發(fā)的實驗裝置，采用同心圓柱面庫愛特流，通過壓差連續(xù)地驅(qū)使試樣沿軸向快速流過圓柱面間的窄縫進行實驗，但采用的是端面滑動式機械動密封，實驗誤差明顯。由Antaki小組研制出來的Hemolyzer裝置也因為機械軸承的發(fā)熱過大而無法使用。在以往裝置中，不但密封和發(fā)熱的難題問題沒有得到妥善解決，更重要的是無法直接觀測血細胞的變形情況以及流場分布特征。
[0005]論文“基于計算機輔助工程技術(shù)測試人工機械心臟瓣膜血液動力學(xué)特性”，表明通過使用計算機輔助工程技術(shù)，也可以方便地進行機械瓣穩(wěn)態(tài)定常流模擬測試。但是它研宄方向局限在人工心臟的血液動力學(xué)特性方向，并沒有對紅細胞的機械損傷作研宄。自動激光衍射儀，是一種測量血液中紅細胞變形性及取向、數(shù)量、直徑、表面積等，從而可進行血液流變特性的研宄的裝置，具備廣闊應(yīng)用背景，但是缺乏有效的血液損傷模型，藉以獲得一系列可信度高的實驗數(shù)據(jù)，而且激光衍射儀造價也比較昂貴。
[0006]迄今為止，用以觀測血細胞機械應(yīng)力形變的裝置仍有待完善，尚沒有一種方法能得到既滿足血液機械損傷實驗需求、可信度高的的血液損傷模型，又能夠?qū)崟r可視化觀測間隙流場特征、分析剪應(yīng)力分布的裝置。
[0007]人工器官中血液機械損傷的規(guī)律一直是心血管人工器官等醫(yī)療裝置在臨床推廣使用的最大桎梏，因此，研宄和觀測血細胞機械應(yīng)力形變的狀況具有重要的臨床和基礎(chǔ)研宄意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的是提供一種血細胞機械應(yīng)力形變脈沖激光同步顯微成像觀測裝置，不僅操作簡單，而且靈敏度高，觀測方便。
[0009]本實用新型提出的一種血細胞機械應(yīng)力形變脈沖激光同步顯微成像觀測裝置，包括:一種血細胞機械應(yīng)力形變脈沖激光同步顯微成像觀測裝置，其特征在于:包括一發(fā)生裝置、一顯微成像系統(tǒng)、一控制系統(tǒng)和一數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，血細胞放置于所述發(fā)生裝置中，所述發(fā)生裝置上開設(shè)有觀測間隙，所述顯微成像系統(tǒng)位于所述發(fā)生裝置靠近所述觀測間隙的一側(cè)，所述發(fā)生裝置、所述顯微成像系統(tǒng)和所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)均與所述控制系統(tǒng)電性聯(lián)通。
[0010]作為本實用新型的進一步改進，所述發(fā)生裝置為一血液機械剪切應(yīng)力產(chǎn)生器，所述血液機械剪切應(yīng)力產(chǎn)生器包括一靜止的殼體和一盤狀的機械軸承轉(zhuǎn)子，所述機械軸承轉(zhuǎn)子位于所述殼體中，所述觀測間隙位于所述殼體和機械軸承轉(zhuǎn)子相交的水平位置。
[0011]作為本實用新型的進一步改進，所述顯微成像系統(tǒng)由脈沖調(diào)制激光器、熒光高速顯微相機和電控位移平臺組成，所述脈沖調(diào)制激光器能夠?qū)⒚}沖激光射向所述觀測間隙內(nèi)的血細胞上，所述熒光高速顯微相機水平固定在所述電控位移平臺上，所述脈沖調(diào)制激光器、熒光高速顯微相機和所述電控位移平臺均與所述控制系統(tǒng)電性聯(lián)通。
[0012]作為本實用新型的進一步改進，所述脈沖調(diào)制激光器能夠?qū)⒚}沖激光射向所述觀測間隙內(nèi)的血細胞上的結(jié)構(gòu)為:所述脈沖調(diào)制激光器的發(fā)射口直接朝向所述觀測間隙。
[0013]作為本實用新型的進一步改進，所述脈沖調(diào)制激光器能夠?qū)⒚}沖激光射向所述觀測間隙內(nèi)的血細胞上的結(jié)構(gòu)為:所述脈沖調(diào)制激光器的發(fā)射口豎直向下，所述脈沖調(diào)制激光器的下方固設(shè)一半透半反鏡，所述半透半反鏡位于熒光高速顯微相機的拍攝范圍內(nèi)。
[0014]作為本實用新型的進一步改進，所述發(fā)射裝置的殼體為圓柱體，所述觀測間隙與焚光高速顯微相機之間固設(shè)一凹凸透鏡。
[0015]作為本實用新型的進一步改進，所述控制系統(tǒng)為一計算機，所述計算機控制所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的運作。
[0016]借由上述方案，本實用新型至少具有以下優(yōu)點:通過發(fā)生裝置產(chǎn)生剪切場，使血細胞發(fā)生變形?？刂葡到y(tǒng)控制發(fā)射裝置血液介質(zhì)的注入和剪切場的產(chǎn)生，控制顯微成像系統(tǒng)對被標記的血細胞進行圖像捕捉，控制數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)實時自動提取紅細胞變形參數(shù)，并進行數(shù)據(jù)、圖像的分析和處理。操作簡單，而且靈敏度高，觀測方便。該裝置既可通過簡易顯微成像系統(tǒng)直接觀測紅細胞變形及流動過程，從而獲得剪切間隙內(nèi)的流場特征。其次，該裝置從結(jié)構(gòu)上保證剪切間隙內(nèi)無干擾流場的裝置，因此具有精度高，剪切場均勻程度高等優(yōu)點。而裝置的密封結(jié)構(gòu)可保持細胞良好的培養(yǎng)環(huán)境，避免外界溫度、濕度、酸堿度和細菌因素對實驗結(jié)果的影響。另外，細胞所受剪應(yīng)力的大小和剪切時間都可精確控制與調(diào)節(jié)，裝置對細胞的形變觀測靈活性強。該裝置是十分可靠有效的血細胞機械應(yīng)力形變觀測裝置。
[0017]上述說明僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型一種血細胞機械應(yīng)力形變脈沖激光同步顯微成像觀測裝框架圖；
[0019]圖2是本實用新型中發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本實用新型中發(fā)生裝置的觀測間隙較大時的觀測示意圖；
[0021]圖4是本實用新型中發(fā)生裝置的觀測間隙較小時的觀測示意圖；
[0022]圖5是本實用新型中增加凹凸透鏡的觀測示意圖；
[0023]圖6是本實用新型中凹凸透鏡的成像原理示意圖；
[0024]其中:1_機械軸承轉(zhuǎn)子，2-脈沖調(diào)制激光器，3-電控位移平臺，4-熒光高速顯微相機，5-半透半反鏡，6-凹凸透鏡，7-壁筒。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0026]實施例:如圖1所示，一種血細胞機械應(yīng)力形變觀測裝置結(jié)構(gòu)，包括一發(fā)生裝置、一顯微成像系統(tǒng)、一控制系統(tǒng)和一數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，血細胞放置于所述發(fā)生裝置中，