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血液粘度是表征血液流变特性的重要参数之一,反应了血液的流动特性。临床观察发现,高血压、心肌梗塞、缺血性脑卒中等疾病的发展过程中都会引起相应的血液粘度值的增大或减小;头痛、眩晕、记忆力减退等症状,大多是随着血液粘度的升高而出现,随着血液粘度的降低而缓解。因此,血液粘度的检测对这些疾病的预防和早期诊断有着重要的指示作用。检测血液粘度的医疗器械为血液流变仪,本文考虑到,目前比较成熟的两种血液流变仪——锥板式和压力式血流变仪,其系统相对复杂、测量时间较长、难以做到便携性的特点,以求研究一种新型的血流变仪来提高系统的整体性能。 本文介绍了血液流变仪的分类和研究进展,提出了一种基于毛细管中血液流速测量粘度的方法:基于血液流变学的卡森流体模型、泊肃叶定律及其修正式等理论,建立了毛细管中血液流速与粘度的关系式,从而把粘度的测量转移到流速测量上来,进而简化了系统的复杂度、降低了测量时间。 毛细管内血液流速测量系统的主要过程为:将内径为0.5mm,管长为100mm的毛细管水平放置于线阵CCD(电荷耦合器件)和平行光光源之间,毛细管左端浸入血液样品内,这样,血液样品在毛细现象的作用下自然地流动,利用线阵CCD对毛细管中有无液体区域的信号输出差异提取血液样品的边缘点信息,从而得到一系列血液样品的离散位移,再加上已知的线阵CCD扫描周期,可以获得血液样品的流速曲线,最终达到测量血液粘度的目的。 线阵CCD输出的是电压信号,需要转化为数字信号方便进一步的处理,采用视频信号专用的模拟信号转换器对电压信号进行处理,进而输出灰度值。实际观察可以看到,血液样品边缘点不是特定的一个象元,而是由多个象元组成的灰度值渐变的区域,因此需要定位到具体的边缘点。本文提出了一种自适应的边缘点检测算法,可以实时的提取边缘点的信息而不必存储一帧信号的所有数据,并且自适应于渐变区的小幅度变化,具有消耗低、实时性强的特点。采用FPGA(现场可编程逻辑门阵列)作为系统的核心,用于系统的驱动设计、图像边缘点的提取和PC端的数据传输,加快了系统的开发进程,提高了整体性能。 使用C++ Builder对PC端软件进行设计,用于血液样品流速曲线和粘度的显示。然后,进行了红墨水、人体全血和不同红细胞压积人体血液的流速曲线的显示与流动特性的分析,验证了本系统的可行性。最后,对人体血液样品进行了10次相同条件下的表观粘度测量,测得低切平均值为6.940mpa*s,高切平均值为2.298mpa*s,这与正常参考值在一定程度上是吻合的,且一次的测量时间不会超过15s,可以看出,本系统具有系统简便、测量耗时短的特点,具有家庭普及化的可能。