CN111420858A - 一种振动激发装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种振动激发装置，属于医疗器械技术领域。该振动激发装置包括：振动源、传感器和控制器，振动源与控制器电连接，振动源包括定子和动子，动子在交变磁场或者外电场作用下相对于定子往复运动，动子用于外接凝血分析仪以带动凝血分析仪运动，控制器通过调节施加的交变磁场和频率或者外电场强度和频率控制动子相对于定子往复运动的振幅及加速度，传感器设置在动子上，用以采集动子运动的振幅和加速度。本申请能够控制凝血分析仪在振动过程中的振幅和加速度保持恒定。

Description

一种振动激发装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种振动激发装置。

背景技术

凝血分析仪是一种临床上用于对患者的血液进行凝血和抗凝、纤溶和抗纤溶功能分析的仪器。其中，凝固法可以用于测定血液样本凝固特性或纤溶特性。凝固法(也称为生物学法)凝固法是通过检测血浆在凝血激活剂作用下的一系列物理量(光、电、机械运动等)的变化，再由计算机分析所得数据并将之换算成最终结果，所以也可将其称作生物物理法。

采用凝固法检测血液样本的凝固特性，需在凝血检测过程中，向凝血分析仪提供振动源使其产生振动，通过检测血液样本的物理量变化进行判断其凝血性能。但是，目前采用凝固法检测血液样本的凝固特性的过程中，由于很难控制凝血分析仪的振幅和加速度保持恒定，因此，检测结果的准确性也不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种振动激发装置，能够控制凝血分析仪在振动过程中的振幅和加速度保持恒定。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种振动激发装置，包括：振动源、传感器和控制器，振动源与控制器电连接，振动源包括定子和动子，动子在交变磁场或者外电场作用下相对于定子往复运动，动子用于外接凝血分析仪以带动凝血分析仪运动，控制器通过调节施加的交变磁场和频率或者外电场强度和频率，控制动子相对于定子往复运动的振幅及加速度，传感器设置在动子上，用以采集动子运动的振幅和加速度。

可选地，定子和动子分别为线圈和插设于线圈中的永磁铁，向线圈施加交变电流，以使线圈与永磁铁之间往复运动。

可选地，永磁铁呈U型结构，线圈包括平行设置的两个第一线圈，U型结构的两个侧壁分别插设于两个第一线圈中。

可选地，永磁铁包括两个平行设置的第一磁铁，两个第一磁铁分别插设于线圈中，第一磁铁呈U型结构，两个U型结构的相邻侧壁分别位于线圈中。

可选地，振动激发装置还包括连接板，连接板的一侧与动子固定连接、另一侧用于固定设置传感器和凝血分析仪。

可选地，振动激发装置还包括多个分布于振动源外周的弹性件，多个弹性件的一端与连接板连接、另一端与定子连接，以提供定子和动子之间往复运动的定位缓冲。

可选地，定子和动子分别是压电陶瓷和套设于压电陶瓷上的外壳，向压电陶瓷施加交变电压和频率，以使压电陶瓷产生形变以相对于外壳往复运动。

可选地，压电陶瓷包括多个压电陶瓷片，多个压电陶瓷片向沿动子振动方向依次堆叠设置。

可选地，振动激发装置还包括预紧系统，预紧系统包括预紧块和预紧件，预紧块与外壳的底座固定连接，预紧件背离底座设置于外壳内壁上，预紧件用以防止多个压电陶瓷片接通电流时散开。

可选地，振动激发装置还包括连接杆，连接杆一端与压电陶瓷连接、另一端用于固定设置传感器和凝血分析仪。

可选地，所述传感器为位移传感器和/或加速度传感器。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种振动激发装置，通过控制器调节外电场强度和频率或者交变磁场强度和频率，从而保持振动源振幅和加速度恒定。具体地，该振动激发装置由振动源、传感器和控制器组成，其中，振动源与控制器电连接，振动源由定子和动子组成，振动实现方式是动子在交变磁场或者外电场作用下相对于定子做往复运动。在结构连接上，动子用于外接凝血分析仪以带动凝血分析仪运动，传感器设置在动子上，用以采集动子运动的振幅和加速度。控制器通过调节施加的交变磁场和频率或者外电场强度和频率控制动子相对于定子往复运动的振幅及加速度，从而实现调节凝血分析仪的振幅和加速度保持恒定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的振动激发装置中振动源结构示意图；

图2为本发明实施例提供的振动激发装置中控制系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的振动激发装置的结构示意图之一；

图4为本发明实施例提供的振动激发装置的结构示意图之二。

图标：10-振动源；11-定子；12-动子；13-连接板；14-弹性件；15-底板；20-控制器；30-传感器，40-压电陶瓷；41-外壳；42-预紧块；43-预紧件；44-连接杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的振动激发装置中振动源10结构示意图，请参照图1，本发明实施例提供一种振动激发装置，包括：振动源10、传感器30和控制器20，振动源10与控制器20电连接，振动源10包括定子11和动子12，动子12在交变磁场或者外电场作用下相对于定子11往复运动，动子12用于外接凝血分析仪以带动凝血分析仪运动，控制器20通过调节施加的交变磁场和频率或者外电场强度和频率控制动子12相对于定子11往复运动的振幅及加速度，传感器30设置在动子12上，用以采集动子12运动的振幅和加速度。

其中，控制器20接收通过传感器30获取振动源10的振动信号，振动信号包括振幅信息和加速度信息。再根据获取振动源10的振动信号信息与预设阈值进行比对，根据比对结果进而控制提供给振动源10电流的大小。

示例地，位移传感器30获取动子12的振幅为18μm(或者加速度传感器获取动子的加速度为30m/s²)，控制器20中对位移的预设阈值为20μm(或对加速度的预设阈值为35m/s²)，当控制器20接收到位移传感器(或加速度传感器)传送过来的数据时，将获取的数据与预设阈值进行比对，比对结果是动子12的振幅小于预设阈值(或动子12的加速度的数值小于预设阈值)，控制器20控制输入至振动源10的电流，使其增大，由于动子12的振幅小于预设阈值，即说明外电场强度或者交流磁场强度较弱，需要增强外电场强度或者交流磁场强度，使其能够使得振动源10的振动幅值(或者振动加速度)与预设阈值相等，从而通过控制进入振动源10的电流的大小，实现控制振动源10振幅(或者加速度)保持恒定。

需要说明的是，位移的二次微分可以得到对应的加速度。相反地，加速度的二次积分可以得到对应的位移。

图2为本发明实施例提供的振动激发装置中控制系统的结构示意图，其中，传感器30与振动源10中的动子连接，还与控制器20电连接，控制器20与振动源10电连接。传感器30采集振动源10的振幅和加速度数据，并将振幅和加速度数据发送给控制器20，控制器20获取传感器30发送的数据，并与预设阈值进行对比，当通过传感器30获取的数据高于或者低于预设阈值时，控制器20通过控制输入振动源10的电流的大小来控制外电场强度或者交变磁场强度，从而实现控制振动源10的振幅和加速度保持恒定。

需要说明的是，第一，本实施例中，振动源10是在电场或者交流磁场作用下产生的振动，通过控制外电场强度和频率或者交流磁场强度和频率，实现控制振动源10的振幅和加速度的恒定。

第二，本实施例中，在振动源10振动过程中，通过传感器30获取振动源10的振幅和加速度信息。具体地，振幅用于反映振动源10振动幅度的大小，加速度用于反映振动源10振动强度的大小。因为本申请用以对血液分析仪提供振动，凝血分析检查的项目广泛应用于出血、血栓性疾病及血栓前状态的诊断、疗效观察、抗凝药物剂量和预后分析，各种原发或继发性纤溶的诊断和疗效观察。自动凝血分析是指通过自动凝血分析仪或其他分析仪对止血与血栓系统中相关成分进行分析并应用于出血、血栓性疾病的诊断、治疗及预后判断；自动凝血分析仪的应用，使得止血和血栓项目检查变得简便、准确，可做出多项准确的定量结果。因此，保持振动源10振动幅度和振动力保持恒定很有必要。

示例地，振动源10在交变磁场作用下产生振动，若定子11为线圈，动子12为磁铁，给线圈通入交变电流使其与磁铁相配合产生交变磁场，在交变磁场的作用下，磁铁相对于线圈做往复运动，若预设血液分析仪所需的振幅为20μm，当传感器30获取磁铁的振幅高于20μm时，控制器20通过交变电流的电流量，实现控制磁铁的振幅使其保持为20μm；类似的，若传感器30获取磁铁的振幅小于20μm时，控制器20通过控制交变电流增大电流量，使其控制磁铁的振幅保持20μm，控制器20通过将获取传感器30采集的振幅或者加速度与预设阈值进行对比，根据对比结果控制磁场强度和频率，从而实现控制振动源10的振幅和加速度保持恒定。

本发明实施例提供的一种振动激发装置，通过控制器调节外电场强度和频率或者交变磁场强度和频率，从而保持振动源振幅和加速度恒定。具体地，该振动激发装置由振动源10、传感器30和控制器20组成，其中，振动源10与控制器20电连接，振动源10由定子11和动子12组成，振动实现方式是动子12在交变磁场或者外电场作用下相对于定子11做往复运动。在结构连接上，动子12用于外接凝血分析仪以带动凝血分析仪运动，传感器30设置在动子12上，用以采集动子12运动的振幅和加速度。控制器20通过调节施加的交变磁场强度和频率或者外电场强度和频率控制动子12相对于定子11往复运动的振幅及加速度，从而实现调节凝血分析仪的振幅和加速度保持恒定。

本实施例中，给出一种通过控制交变磁场强度和频率实现控制振动源10的振幅和加速度保持恒定的方案，可选地，定子11和动子12分别为线圈和插设于线圈中的永磁铁，向线圈施加交变电流，以使线圈与永磁铁之间往复运动。

其中，上述给出的方案有两种实施方式，一种是定子11是线圈，动子12是永磁铁。第二种是定子11是永磁铁，动子12是线圈。

需要说明的是，第一，永磁铁(permanent magnet)，即永久性磁铁，可以是天然产物，又称天然磁石，也可以由人工制造。具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料。

第二，线圈通常指呈环形的到导线绕组。电路中的线圈是指电感器，是导线一根一根绕起来，导线彼此互相绝缘，而绝缘管可以是空心的，也可以包含铁芯或磁粉芯，简称电感。电感又可分为固定电感和可变电感，固定电感线圈简称电感或线圈。

第三，当线圈中通过交变电流时，会产生变化的交变磁场，与永磁体之间相互作用产生振动。

上述给出了振动源10在交变磁场的作用下产生振动，本实施例中，可选地，永磁铁呈U型结构，线圈包括平行设置的两个第一线圈，U型结构的两个侧壁分别插设于两个第一线圈中。

需要说明的是，U型结构的永磁铁可以同时插设于两个线圈中，提高交变磁场强度。因为交变磁场强度与电流大小、线圈特性和磁芯有关，线圈特性包括：线圈匝数和线圈形状，例如平面线圈、螺线管等。磁芯，不仅仅是磁性材料，也包括任放入线圈内部或者线圈附近的材料，比如空气、陶瓷等。

当有两个第一线圈时，有必要设置底板15，便于连接两个第一线圈。

上述给出了一个U型结构的永磁体，两个线圈，本实施例中，可选地，给出两个U型结构的永磁铁和至少一个线圈，永磁铁包括两个平行设置的第一磁铁，两个第一磁铁分别插设于线圈中，第一磁铁呈U型结构，两个U型结构的相邻侧壁分别位于线圈中。

需要说明的是，两个U型结构相邻侧壁都插设于线圈中，能够在相同电流大小的情况下，提高交变磁场强度。

图3为本发明实施例提供的振动激发装置的结构示意图，可选地，请参照图3，振动激发装置还包括连接板13，连接板13的一侧与动子12固定连接、另一侧用于固定设置传感器30和凝血分析仪。

需要说明的是，为了提高传感器30及凝血分析仪与动子12连接的稳定性，有必要设置一个连接板13，同时也为其他连接部件提供连接空间，此处不作过多赘述。

请参照图3，为了防止线圈和永磁铁脱离开来，本实施例中，可选地，振动激发装置还包括多个分布于振动源10外周的弹性件14，多个弹性件14的一端与连接板13连接、另一端与定子11连接，以提供定子11和动子12之间往复运动的定位缓冲。

需要说明的是，当控制器20失灵时，不会对输入线圈的交变电流进行控制，当交变电流过大时，线圈和永磁铁产生的交变磁场强度较大，在较大磁场强度作用下，振动源10产生的振幅会较大，从而会出现永磁铁脱离线圈，或者线圈脱离永磁铁。当设置有弹性件14时，弹性件14的最大伸缩量能够防止保证永磁铁和线圈脱离开。

图4为本发明实施例提供的振动激发装置的结构示意图之二，可选地，请参照图4，通过控制交流电场强度从而实现动子12相对于定子11的往复运动。具体地，定子11和动子12分别是压电陶瓷40和套设于压电陶瓷40上的外壳41，向压电陶瓷40施加交变电压和频率，以使压电陶瓷40产生形变以相对于外壳41往复运动。

需要说明的是，压电陶瓷40是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应，压电陶瓷40除具有压电性外，还具有介电性、弹性等。压电陶瓷40的介电性是反映陶瓷材料对外电场的响应程度，例如，压电陶瓷扬声器等音频元件要求陶瓷的介电常数要大，而高频压电陶瓷元器件则要求材料的介电常数要小。压电陶瓷的弹性系数是反映陶瓷的形变与作用力之间关系的参数。压电陶瓷材料同其它弹性体一样，遵循胡克定律。

其中，经过极化了的压电陶瓷片的两端会出现束缚电荷，所以在电极表面上吸附了一层来自外界的自由电荷。当给陶瓷片施加一外界压力时，陶瓷片的两端会出现放电现象。相反加以拉力会出现充电现象。这种机械效应转变成电效应的现象属于正压电效应。

另外，压电陶瓷40具有自发极化的性质，而自发极化可以在外电场的作用下发生转变。因此当给具有压电性的电介质加上外电场时会发生变化，压电陶瓷40会有变形。压电陶瓷40之所以会有变形，是因为加上与自发极化相同的外电场，相当于增强了极化强度。极化强度的增大使压电陶瓷片沿极化方向伸长。相反，如果加反向电场，则陶瓷片沿极化方向缩短。这种由于电效应转变成机械效应的现象是逆压电效应。本实施例中采用的是逆压电效应。

进一步地，压电陶瓷40包括多个压电陶瓷片，多个压电陶瓷片沿动子12振动方向依次堆叠设置。

需要说明的是，压电陶瓷片，俗称蜂鸣片，当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面，当振动压电陶瓷片时，则会产生一个电荷。利用这一原理，当给由两片压电陶瓷片或一片压电陶瓷和一个金属片可构成振动器。

进一步地，由上述可知，压电陶瓷40为多个压电陶瓷片，当多个压电陶瓷片在外电场的作用下发生变形时，容易使得多个压电陶瓷片分散开来，为了防止上述情况发生，本实施例中的振动激发装置还包括预紧系统，预紧系统包括预紧块42和预紧件43，预紧块42与外壳41的底座固定连接，预紧件43背离底座设置于外壳41内壁上，预紧件43用以防止多个压电陶瓷片接通电流时散开。

示例地，本实施例中压电陶瓷片数量为10，压电陶瓷片靠近外壳41底座的一侧通过预紧块42固定，并且预紧块42与外壳41固定连接，在外壳41背离预紧块42的一侧设置有预紧件43，预紧件43一端与外壳41内壁固定连接，另一端设置在多个压电陶瓷片远离预紧块42的一端，预紧件43可以是弹性丝、弹性杆，此处不作过多赘述。

可选地，为了提高传感器和凝血分析仪等安装的稳定性，振动激发装置还包括连接杆44，连接杆44一端与压电陶瓷40连接、另一端用于固定设置传感器30和凝血分析仪。

可选地，本实施例中的传感器30为位移传感器和/或加速度传感器。

需要说明的是，若传感器30为位移传感器，通过对得到的位移进行二次微分可以得到对应的加速度。若传感器30为加速度传感器，通过对得到的加速度数据进行二次积分可以得到对应的位移。若传感器30为位移传感器和加速度传感器，可以直接通过获取位移传感器和加速度传感器采集的数据，得到对应的位移和加速度。

本发明实施例提供的一种振动激发装置，通过控制器20调节交变电场强度或者交变磁场强度，从而保持振动源10振幅和加速度恒定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种振动激发装置，其特征在于，包括：振动源、传感器和控制器，所述振动源与所述控制器电连接，所述振动源包括定子和动子，所述动子在交变磁场或者外电场作用下相对于定子往复运动，所述动子用于外接凝血分析仪以带动所述凝血分析仪运动，所述控制器通过调节施加的交变磁场和频率或者外电场强度和频率控制所述动子相对于所述定子往复运动的振幅及加速度，所述传感器设置在所述动子上，用以采集所述动子运动的振幅和加速度。

2.如权利要求1所述的振动激发装置，其特征在于，所述定子和所述动子分别为线圈和插设于所述线圈中的永磁铁，向所述线圈施加交变电流，以使所述线圈与所述永磁铁之间往复运动。

3.如权利要求2所述的振动激发装置，其特征在于，所述永磁铁呈U型结构，所述线圈包括平行设置的两个第一线圈，所述U型结构的两个侧壁分别插设于两个所述第一线圈中。

4.如权利要求2所述的振动激发装置，其特征在于，还包括连接板，所述连接板的一侧与所述动子固定连接、另一侧用于固定设置所述传感器和所述凝血分析仪。

5.如权利要求4所述的振动激发装置，其特征在于，还包括多个分布于所述振动源外周的弹性件，多个所述弹性件的一端与所述连接板连接、另一端与所述定子连接，以提供所述定子和所述动子之间往复运动的定位缓冲。

6.如权利要求1所述的振动激发装置，其特征在于，所述定子和所述动子分别为压电陶瓷和套设于所述压电陶瓷上的外壳，向所述压电陶瓷施加交变电压和频率，以使所述压电陶瓷产生形变以相对于所述外壳往复运动。

7.如权利要求6所述的振动激发装置，其特征在于，所述压电陶瓷包括多个压电陶瓷片，多个所述压电陶瓷片沿所述动子振动方向依次堆叠设置。

8.如权利要求7所述的振动激发装置，其特征在于，还包括预紧系统，所述预紧系统包括预紧块和预紧件，所述预紧块与所述外壳的底座固定连接，所述预紧件背离所述底座设置于所述外壳内壁上，所述预紧件用以防止多个所述压电陶瓷片接通电流时散开。

9.如权利要求6所述的振动激发装置，其特征在于，还包括连接杆，所述连接杆一端与所述压电陶瓷连接、另一端用于固定设置所述传感器和所述凝血分析仪。

10.如权利要求1所述的振动激发装置，其特征在于，所述传感器为位移传感器和/或加速度传感器。

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