[發(fā)明專利]基于相位補(bǔ)償模糊控制器算法的血液樣本無(wú)接觸傳輸方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010657872.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111610720B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張帆;陳張平;趙曉東;孔亞廣;陳云;汪海燕;鄒洪波;黃娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發(fā)明涉及一種基于相位補(bǔ)償模糊控制器算法的血液樣本無(wú)接觸傳輸方法。本發(fā)明通過(guò)實(shí)時(shí)反饋血液樣本在駐波場(chǎng)中的懸浮位置，計(jì)算實(shí)際位置與期望位置之間的偏差及偏差變化率，然后基于相位補(bǔ)償模糊控制算法實(shí)時(shí)計(jì)算控制量來(lái)調(diào)試被控量的移動(dòng)位置，由于采用偏差控制血液樣本的傳輸，因此系統(tǒng)的響應(yīng)速度和超調(diào)量都優(yōu)于以往的控制方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉超聲波駐波懸浮技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于相位補(bǔ)償模糊控制器算法的血液樣本無(wú)接觸傳輸方法。

背景技術(shù)

隨著物理、化學(xué)、生物、制藥、材料以及力學(xué)等學(xué)科的迅速發(fā)展，對(duì)樣品的處理要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的樣品處理方法會(huì)使樣品與容器器壁接觸，而容器器壁會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生各種干擾，特別是在血液相關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，使用各類實(shí)驗(yàn)儀器轉(zhuǎn)運(yùn)血液樣本時(shí)，儀器器壁會(huì)對(duì)血液產(chǎn)生較大的污染，影響最終的實(shí)驗(yàn)可靠性。因此基于以上種種弊端，本發(fā)明提出基于超聲駐波懸浮技術(shù)的樣品無(wú)容器傳輸處理，從而避免血液樣品在傳輸處理過(guò)程中產(chǎn)生的各種缺陷，實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)樣品的非接觸式傳輸、融合和提取。

血液從可流動(dòng)的溶膠狀態(tài)變?yōu)椴豢闪鲃?dòng)的凝膠狀態(tài)的過(guò)程稱為凝血，凝血是一個(gè)復(fù)雜的生化反應(yīng)過(guò)程。

血液凝固現(xiàn)象主要發(fā)生以下三個(gè)過(guò)程。其一，當(dāng)人體組織受到損傷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生凝血酶原激活物；其二，凝血酶原激活物在Ca2+和Va族元素的作用下使得凝血酶原變?yōu)橛谢钚缘哪福黄淙谟谢钚缘哪缸饔孟率沟美w維蛋白原轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維蛋白。纖維蛋白像細(xì)絲一樣，在形成過(guò)程中相互交錯(cuò)重疊，并把血細(xì)胞網(wǎng)羅在內(nèi)，使原來(lái)呈溶膠狀態(tài)的血液逐漸變成凝膠狀態(tài)的血凝塊。

超聲波傳播時(shí)，高頻機(jī)械振動(dòng)會(huì)沿著傳播路徑傳遞給介質(zhì)分子，使介質(zhì)分子也發(fā)生高頻振動(dòng)，血液液滴處于耦合場(chǎng)中也會(huì)隨著介質(zhì)分子發(fā)生高頻振動(dòng)，從而使得血液樣本產(chǎn)生一定的熱量。由于超聲電源具有恒定功率輸出的功能，并且輸出功率的波動(dòng)范圍很小，因此在耦合場(chǎng)中液滴的溫度不會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)，這保證了血液中的各種血細(xì)胞的生理活性。同時(shí)由于高頻超聲在介質(zhì)中傳播時(shí)，聲壓發(fā)生高頻率大范圍抖動(dòng)，引起液體密度在小空間發(fā)生大范圍的抖動(dòng)，使液體的稠密和稀疏區(qū)域也隨之受數(shù)個(gè)大氣壓的壓力和拉力，稠密區(qū)域液體能承受巨大壓力，但稀疏區(qū)域液體因無(wú)法承受巨大拉力而斷裂，產(chǎn)生近乎真空的小空穴(即小氣泡)。在這些反應(yīng)的共同作用下會(huì)使得在凝血過(guò)程中產(chǎn)生的纖維蛋白網(wǎng)羅的血細(xì)胞溢出，進(jìn)而使得血液一直呈現(xiàn)出融融狀態(tài)。由于這一特性，使得基于超聲懸浮的血液無(wú)接觸傳輸技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在不添加任何抗凝劑的條件下，血液樣本融融、無(wú)接觸傳輸，使得血液樣本的純度和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性得到保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于模糊自適應(yīng)控制算法的血液樣本無(wú)接觸傳輸?shù)募夹g(shù)，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)血液樣本在實(shí)驗(yàn)空間中的懸浮、駐停和無(wú)接觸傳輸。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案為：

步驟1：計(jì)算處于駐波場(chǎng)中的懸浮血液樣本所受到的總相對(duì)勢(shì)能力及沿水平方向上的分力_x。

步驟2：建立血液樣本期望位置q_dx與血液樣本實(shí)際位置q_x之間的誤差e_x及誤差變化率

設(shè)發(fā)射端與接收端之間的距離為λ，當(dāng)血液樣本期望位置與實(shí)際位置之間的距離大于相鄰兩對(duì)發(fā)射端的間距l(xiāng)時(shí)，例如期望位置距離實(shí)際位置之間的距離為1.5l時(shí)，將血液樣本在這段區(qū)間內(nèi)經(jīng)過(guò)的發(fā)射與接收端分別標(biāo)記為1、2和3號(hào)場(chǎng)，分兩種情況討論誤差e_x及誤差變化率的計(jì)算

情況1：當(dāng)在1號(hào)和2號(hào)場(chǎng)之間傳播時(shí)，誤差e_x1為：

e_x1＝q_x-q_d2

q_d2表示2號(hào)場(chǎng)中的超聲振子位置，e_x1的初值為l，誤差變化率為