用于评估止血的设备制造技术

本文公开了一种用于评估止血的设备，所述设备能够与声询问系统一同使用以测量血液试验样品的至少一个粘弹性，包括：壳体；以及多个试验腔室，每个试验腔室包括一个共振部分，其中所述多个试验腔室各自至少部分由所述壳体限定，其中所述多个试验腔室中的每一个各自被设计成保持与试剂或试剂组合相组合并待被声询问系统询问的血液试验样品，以确定试验样品的多个止血参数，其中所述多个试验腔室中的一个试验腔室的每个共振部分被配置成由被所述声询问系统引导进所述试验腔室的一个或多个声脉冲产生共振。

【技术实现步骤摘要】
用于评估止血的设备本申请是申请日为2016年3月17日、名称为“经由超声诱导共振确定机械性能”的申请号为201680015219.6的专利技术专利申请的分案申请。相关专利申请的交叉引用本申请要求名称为“DeterminingMechanicalPropertiesviaUltrasound-InducedResonance”(经由超声诱导共振确定机械性能)且提交于2015年3月17日的美国专利申请14/660,700的优先权并且据此全文以引用方式并入。
技术介绍
止血是停止出血的生理过程。功能性止血需要平衡结合用以引发凝血的血浆凝血因子、用以形成纤维蛋白网状物的足够的纤维蛋白原、用以调节因子功能并在机械上加强纤维蛋白网状物的血小板，以及用以在凝块使用寿命结束时使其溶解的纤维蛋白溶解酶。这些子系统中的任何一个的扰动都可能会中断止血；或通过妨碍出血停止，或通过在不需要时引发凝血。止血中断会对患有心脏病、中风、创伤性损伤、癌症和败血病的患者的发病率和死亡率产生显著的影响。虽然止血功能障碍会影响范围广泛的医学病症，但在心脏手术中已经进行了特别深入的研究。心脏搭桥手术伴随着大量术后出血。旁路泵引起的血小板损伤、与手术创伤相关联的因子和纤维蛋白原消耗、以及残余抗凝血剂的偶尔出现的结合，导致了这种情况。目前使用多种策略来应对这种功能障碍。最原始的策略是“鸟枪治疗”方法；输注新鲜冰冻血浆、冷沉淀物或纤维蛋白原浓缩物以及血小板浓缩物的不同组合。这种方法在控制出血方面常常是成功的，但是不必要的输血会带来相当大的财务成本并增加患者发病率和死亡率。认识到与过度输血相关的风险使得人们制定了越来越具体和详细的准则来管理输血。这些准则要求执行以及时准确的方式评估止血功能的床旁检测，来指导输血。已经提出了各种各样的方法来满足床旁止血检测的需要。这些技术可以分为几种类别：凝血时间测定、血小板单项检测，以及粘弹性检测。凝血时间测定可以在简单的系统中实现，然而快速形成的凝块可能不是生理上有用的凝块，因此凝血时间结果的临床价值可能有限。此外，凝血时间测定通常是对血浆而不是全血进行操作，因此通常会忽略血浆凝血因子与血小板之间的重要相互作用。仅血小板检测提供有用的信息，但也受到限制，因为它们会忽略血小板与血浆凝血因子之间的相互作用。已经表明粘弹性检测会提供非常有用的数据。然而，它们的操作复杂性传统上限制了它们的床旁实用性。目前没有一种可用的床旁检测能及时准确地充分评估止血功能。因此，仍然需要一种快速准确的检测来填补这一空白。对本领域技术人员而言，通过审阅以下附图和详细说明，其他系统、方法、特征和/或优点将会或可以变得显而易见。旨在将所有此类附加系统、方法、特征和/或优点包括在此说明内并且它们受到所附权利要求书的保护。
技术实现思路
本文公开了一种用于估计样品的机械性能的设备。该设备可以包括：腔室，其被配置为保持样品；发射器，其被配置为发射多个波形，该多个波形包括至少一个施力波形；以及换能器组件，其可操作地连接到发射器并且被配置为将发射波形转变成超声波形。该换能器组件还可以将超声波形发射和接收到腔室之中和之外，以及将至少两个接收的超声波形转变成接收的电波形。该设备还包括数据处理器，该数据处理器可以：接收所接收的电波形；估计所接收的电波形的至少部分地由样品的移动引起的差值；以及通过比较所估计的差值的至少一个特征与至少一个预测特征来估计样品的机械性能，其中至少一个预测特征基于腔室壁的效应的模型。最后，该设备还可以包括控制器，该控制器被配置为控制超声发射器和数据处理器的定时。在一个具体实施中，由数据处理器预测的至少一个预测特征基于至少部分地由腔室壁的边界效应引起的诱导移动的方面的模型。在另一个具体实施中，由数据处理器预测的至少一个预测特征基于至少部分地由腔室内的共振引起的诱导移动的方面的模型。在又一个具体实施中，由数据处理器预测的至少一个预测特征基于至少部分地由诱导剪切波从腔室壁的反射引起的诱导移动的方面的模型。还公开了一种用于估计样品的机械性能的设备。该设备可以包括：腔室，其被配置为保持样品；发射器，其被配置为发射多个波形，该多个波形包括至少一个施力波形；以及换能器组件，其可操作地连接到发射器并且被配置为将发射波形转变成超声波形。该换能器组件还可以将超声波形发射和接收到腔室之中和之外，以及将至少两个接收的超声波形转变成接收的电波形。该设备还包括数据处理器，该数据处理器可以：接收所接收的电波形；估计所接收的电波形的至少部分地由样品共振引起的差值；以及根据所估计的差值的至少一个特征来表征样品的机械性能。最后，该设备还可以包括控制器，该控制器被配置为控制超声发射器和数据处理器的定时。下文也提供了另外的实施方案、具体实施和/或实施例。附图说明当结合附图阅读时，将更好地理解以下详细说明，附图中示出了本公开的多个实施方案中的一个或多个实施方案。然而，应当理解，本公开的各种实施方案并不限于附图中示出的精确布置和手段。图1是用于测量样品的机械性能的设备的示例性示意图。图2是使用图1的具体实施的信号处理和数据采集过程的示例性示意图。图3示出了从凝固人血获得的代表性实验时间-位移曲线。图4示出了利用计算机模型估计的代表性时间-模量曲线和时间-粘度曲线。图5示出了对于一系列模量和粘度，实验时间-位移数据与计算机模型之间的相关性的示例性等高线图。图6示出了利用粘度保持不变的计算机模型估计的代表性时间-模量曲线。图7示出了使用相关性掩蔽来去除边远模量估计的示例。图8显示了本公开的一个示例性实施方案，其中聚焦元件与换能器组件相关联。图9显示了本公开的一个示例性实施方案，其中声耦合剂插置在换能器组件与试验腔室之间。图10显示了本公开的一个示例性实施方案，其中聚焦元件与换能器组件相关联，并且声耦合剂插置在换能器组件与试验腔室之间。图11显示了本公开的一个示例性实施方案，其中聚焦元件与试验腔室相关联，并且声耦合剂插置在换能器组件与试验腔室之间。图12显示了本公开的结合有多个附加元件的一个示例性实施方案。图13显示了本公开的一个示例性实施方案，其中换能器组件包括两个单独的换能器元件。图14显示了本公开的一个实施方案，其中换能器组件包括两个单独的换能器元件，其中一个专用于波形发射，并且另一个专用于波形接收。图15示出了用于本公开中所述的有限差分时域方法的计算网格。图16示出了利用分析模型估计的代表性时间-模量曲线。具体实施方式可以通过测量血液样品在凝固时的机械性能来实现以及时且准确的方式评估止血功能。例如，可以在凝血过程中测量血液样品随时间推移的剪切模量。在本申请中，“剪切模量”被可互换地称为“模量”。术语“刚性的”和“刚度”同样表示模量。在本公开所述的实施方案中，将施力超声波形施加到试验腔室内的样品。该施力波形向样品施加声辐射力，从而引起运动。此运动受到试验腔室壁的存在的影响。超声感测脉冲被施加到样品，并且它们的回波中的差值提供关于样品的移动的信息。这些差值可以包括相位变化或时间偏移，其中任何一者都可与位移有关。最后，将这些差值的特征诸如样品运动的振荡周期与分析或计算模型进行比较，以估计样品的机械性能。本公开中所述的实施方案可以包括图1所示的元件。发射器112发射包括至少一个施力波形的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于评估止血的设备，该设备能够与声询问系统一同使用以测量血液试验样品的至少一个粘弹性，包括：壳体；以及多个试验腔室，每个试验腔室包括一个共振部分，其中所述多个试验腔室各自至少部分由所述壳体限定，其中所述多个试验腔室中的每一个各自被设计成保持与试剂或试剂组合相组合并待被声询问系统询问的血液试验样品，以确定试验样品的多个止血参数，其中所述多个试验腔室中的一个试验腔室的每个共振部分被配置成由被所述声询问系统引导进所述试验腔室的一个或多个声脉冲产生共振。

【技术特征摘要】
2015.03.17 US 14/660,7001.一种用于评估止血的设备，该设备能够与声询问系统一同使用以测量血液试验样品的至少一个粘弹性，包括：壳体；以及多个试验腔室，每个试验腔室包括一个共振部分，其中所述多个试验腔室各自至少部分由所述壳体限定，其中所述多个试验腔室中的每一个各自被设计成保持与试剂或试剂组合相组合并待被声询问系统询问的血液试验样品，以确定试验样品的多个止血参数，其中所述多个试验腔室中的一个试验腔室的每个共振部分被配置成由被所述声询问系统引导进所述试验腔室的一个或多个声脉冲产生共振。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述试验腔室的每个共振部分包括圆柱形几何形状或大致圆柱形几何形状，以产生共振。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述圆柱形区域或所述大致圆柱形区域具有一个直径，并且其中所述圆柱形区域或所述大致圆柱形区域具有一个长度，该长度终止于一个具有相同直径的盖。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述盖是半球形或大致半球形。5.根据权利要求3所述的设备，其中所述盖具有凸状内表面。6.根据权利要求3所述的设备，其中所述半球形区域或所述大致半球形区域的轴与所述盖的轴对准。7.根据权利要求3所述的设备，其中所述半球形区域或所述大致半球形区域的直径为约4.2mm，长度为约1.5mm。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个试验腔室中的每一个包括一个非共振部分，所述非共振部分具有大于所述共振部分的直径的变化的直径。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述共振部分由所述施加的一个或多个声脉冲产生超声诱导共振，其中所述施加的一个或多个声脉冲作为多个脉冲组被发射，其中所述脉冲组中的每个以在约2kHz到约16kHz之间的频率范围被发射。10.根据权利要求1所述的设备，其中每个共振部分被配置成产生一个剪切波，该剪切波与施加的声辐射力部分轴对称，所述施加的声辐射力是由施加的一个或多个声脉冲所作用的。11.根据权利要求1所述的设备，其中所述施加的一个或多个声脉冲被引导穿过保持在试验腔室内的试验样品，并且其中所述试验腔室具有一个轴对称部分，并具有一个与所述施加的一个或多个声脉冲的传播矢量共线的长轴。12.根据权利要求1所述的设备，其中所述试验腔室是轴对称的。13.根据权利要求1所述的设备，包括：超声耦合剂，以便发射进所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·F·沃克，F·S·科雷，A·霍米克，T·希金斯，F·维奥拉，F·里根，E·费兰特，
申请(专利权)人：海默索尼克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US