本申请涉及血液混合技术领域，具体而言，涉及一种快速血气混合方法及其专用装置。
背景技术：
血气混合和血气分离在生物、制药及医用体外诊断领域已经被广泛地应用，如各种不同浓度标液的制备、血液检测、气体的净化等，典型的应用有血气混合。
血气混合的主要用途是向需要测试的血液内通入不同浓度的氧气、二氧化碳等气体，通过血气混合装置使需要测试的血液最终含有该浓度的氧气、二氧化碳等气体，含不同浓度氧气、二氧化碳气体的测试血液代表不同状态的测试目标(如低氧气浓度血液代表测试目标携氧能力差，高二氧化碳浓度血液代表测试目标可能出现二氧化碳中毒等)，仪器通过检测不同气体浓度的血液，并与标杆对比，从而确认仪器参数是否准确。血气混合主要形式为：在盛有测试血液的容器内灌入所要混合的气体(主要为氧气、二氧化碳)直到该血液达到气体平衡(即血液内该气体已达到饱和)，主要有以下三种充气方式：气管直接插入血液里面充气、气管在血液表面充气和离心式血气混合。
随着体外诊断技术的快速发展，血气检测中为了精确模拟各种人体状况，对测试血液充气方式、血液中气体含量是否平衡、达到平衡所需时间等都有很高的要求。气管直接插入到血液中充气方式的缺陷：充气过程中会在粘稠的血液内产生很多气泡，将引起血液中红细胞破裂而影响测量血液中钾离子的测试；气管在血液表面充气方式的缺陷：气体仅与被测血液表面接触，故需要很长时间或很难达到被测血液的整体气体平衡，会造成测试血液中血糖数值降低、乳酸数值的升高，严重影响测量结果；离心式血气混合的缺陷：血液样本用量大，制备时间相对依然较长，且装置结构复杂，气体消耗量大，装置制造成本高，且更换不同样本，需要对混合的容器进行清洗，操作复杂，存在交叉污染的风险，不能满足体外诊断行业快速、准确、低成本的需求。
故市场上常用的三种血气混合方式中均不适合精确的血气检测。
技术实现要素：
针对现有技术中的不足之处，本申请提供了一种极其快速的血气混合方式，混合时间短、样本用量少、气体与血液混合均匀，装置结构简单、制造成本低，能够有效满足体外诊断领域快速、准确、便携的需求。
本发明所提供的快速血气混合方法，是将血液和气体分别通入混合通道中，所述的混合通道包括内管道、以及套设于内管道之外的外管道，所述内管道的管壁具有可透过气体分子的微孔，血液样本从内管道中吸入，同时，向内管道与外管道之间通入带压的气体，所述血液的流向与气体的流向相同，通过混合通道尾部的压力传感器及调压阀调节气体的压力，使得气体可通过内管道的管壁，从内管道的管外缓慢渗入至管内，与管内的血液混合，形成气血混合液。
具体的，本发明控制血液流速为1-65ml/min。控制在这个范围内是因为该流速可以节省血液样本用量，同时可以保证混合效率，本发明控制气体流速为1-50ml/min。气体流速＜50ml/min时，调节气体流速可以制备不同气体浓度的血液样本，当气体流速超过50ml/min时，血液样本会快速达到饱和，增加气体流速，血液样本中的气体浓度不会产生变化；
具体的，本发明可以控制气体的压力10～40psi。如果压力过低，气体分子无法透过内管壁，气体和血液无法混合；如果压力过高，大量的气体会快速透过内管壁，使内管中血液样本也存在过高压力，会导致血液样本过饱和，因此本发明控制的气压压力优选为30～40psi。
具体的，本发明所述内管道的材质选择可以透过气体但不透过液体的材料，例如：eptfe微孔材料、中空硅纤维、gore-tex(r)膨体聚四氟乙烯，等等。对于本发明来说，优选为teflonaf2400毛细管。teflonaf2400管壁具有约0.3nm大小的微孔结构，氧气和二氧化碳分子的尺寸分别为0.346nm、0.33nm，血液中红细胞、白细胞、血小板尺寸为1-20um，较小的水分子尺寸为0.4nm，微孔尺寸小于水分子的尺寸，一定压力的氧气和二氧化碳更易透过管壁，而血液样本中的水分子内部没有压力，不易透过管壁，因此teflonaf2400更适合氧气、二氧化碳样本的制备；其次teflonaf2400可以通过熔融压缩成型,挤出成型,射出成型等方法加工成型，更易于加工成毛细管；再次具有高永久气体渗透性、疏水性、化学惰性等特点，血液样本流过管路不易粘附，不造成污染，利于气体快速渗透。
本发明还提供了实现上述混合方法所用的专用装置，该装置包括血液入口通道、气体入口通道、混合器、混合通道、压力调节装置、压力检测装置；所述的混合通道包括内管道，以及套设于内管道之外的外管道，所述混合器具有2个入口，1个出口，2个入口分别与2个入口通道连接，出口与混合通道连接，混合通道的尾部设有设有压力传感器及调压阀。
具体的，所述的血液入口通道、气体入口通道均包括单向阀、软硬直通接头、连接管。
具体的，所述的混合通道所述的混合通道为由若干互相平行的直管组成，所述的若干直管通过u型管串联。所述直管，垂直设置。血液在其中上下来回流动，液体内部会形成层流，更利于血气的快速混合。
具体的，所述的压力传感器及调压阀可以安装一个四通，与混合通道连接。
本发明中，混合器可以采用三通，内管采用teflonaf2400毛细管，内管穿过三通，与血液入口通道连接，外管采用teflon管，套于内管外部，与三通的下端连接，使用压环和压塞接头固定。
更具体的，本发明的一个典型方案为：血液样本由蠕动泵吸入后，经血液入口通道，由三通上端流入内管并向前流动；一定压力的氧气或二氧化碳由气体入口通道，从三通左端流入内管与外管之间的间隙，并在间隙内流动，通过调压阀和压力传感器控制间隙内的气体压力；由于内管壁有微孔结构，该微孔结构可以允许一定压力下的气体分子透过内管壁，进入血液样本中；而蠕动泵提供动力的血液样本压力很低，血液中的红细胞、白细胞、血小板等分子尺寸较大、不会反向透过内管壁，血液样本在内管中不断向前流动，并在流动过程中不断溶解透过管壁的气体；同时由于内管管径很细，仅φ0.45mm，所以单位时间流过内管截面的血液量很少，因此血液样本可以在极短的时间内达到饱和；因该装置样品制备为连续过程，血液样本通过蠕动泵吸入，流过混合通道即可达到饱和，从蠕动泵入至管路出口，整个混合通道管路长约1.2米，样本制备时间约需1分钟，最小血液样本量约2毫升。
有益效果：血气检测是通过测定人体血液的h 浓度和溶解在血液中的气体(主要指co2、o2)，来了解人体呼吸功能与酸碱平衡状态的一种手段，它能直接反映肺换气功能及其酸碱平衡状态。
采用本发明所述的方法，可以实现精确的血气混合，使用本发明的装置，调节不同流量时，血气混合后的血液样本，血气浓度有很好的线性关系，直到血液样本中气体饱和。
血气混合的主要用途是向需要测试的血液内通入不同浓度的氧气、二氧化碳等气体制备不同浓度的血气混合样本，通过血气混合装置使需要测试的血液最终含有该浓度的氧气、二氧化碳等气体，含不同浓度氧气、二氧化碳气体的测试血液代表不同状态的测试目标(如低氧气浓度血液代表测试目标携氧能力差，高二氧化碳浓度血液代表测试目标可能出现二氧化碳中毒等)，仪器通过检测不同浓度的血气混合样本，并与标杆对比，从而确认仪器参数是否准确。
此外，本发明的还有一个优势是快速，使用本方法，样本的混合效率高，能够快速实现气体在血液样本内达到饱和，应用于临床检测，可以有效缩短样本的制备时间，为病人治疗提供更多宝贵的时间。
本发明所提供的专用装置，其配件简单易得，组装过程简单，易于批量性标准化生产，生产制造成本较低，制造周期短；管路部分可以作为一次性耗材使用，能够有效避免交叉污染。
附图说明
图1是本申请所述装置的整体结构图；
图2是本申请所述装置的连接示意图；
图3是混合器内部连接示意图；
图4是混合通道尾部连接示意图；
图5是氧气流量与血液样本氧浓度关系示意图。
其中：
1-血液入口通道；2-气体入口通道；3-混合器；4-混合通道；5-四通；6-压力传感器；7-调压阀；
31-压塞接头；32-压环；8-内管；9-外管；
41-压塞接头；42-压环；43-调压阀连接通道；44-压力传感器连接通道；45-血液出口通道
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。
具体结构如图1～3所示；
血液样本管路：
将单向阀1通过两根硅胶软管连接，单向阀1的出口端接软硬对接直通接头1，进口端接蠕动泵，软硬对接直通接头1的另一端接细铁氟龙管1；将teflonaf2400毛细管穿进外管内部，两端分别留约50mm和100mm在外管外部；将teflonaf2400毛细管50mm的一端穿过t型三通接头，并在teflonaf2400毛细管外壁涂适量的硅胶(注意孔口不能被堵住)，然后插入细铁氟龙管1内，等待硅胶完全干燥后，使用压环和压塞接头固定在t型三通接头上；将teflonaf2400毛细管100mm的一端穿过四通接头，将外管和四通接头使用压塞接头和压环固定；将teflonaf2400毛细管露出四通接头的部分，穿过细铁氟龙管2，teflonaf2400毛细管留约20mm在细铁氟龙管2外部，teflonaf2400毛细管外壁与细铁氟龙管2内壁之间使用硅胶连接(注意保持teflonaf2400毛细管通畅)，等待硅胶干燥以后，将细铁氟龙管2使用压塞接头和压环固定在四通接头上；
气体管路：
将单向阀2通过两段硅胶软管连接，其中一端接软硬对接直通接头2，另一端接气体钢瓶，软硬对接直通接头2通过粗铁氟龙管1与t型三通接头1的左端连接；将调压阀通过粗铁氟龙管2与四通接头的左端连接，压力传感器通过粗铁氟龙管3与四通接头的右端连接；气体由软硬对接直通接头2进入t型三通接头1后，在外管内壁与teflonaf2400毛细管外壁之间的间隙内流动，由四通接头，经粗铁氟龙管2后，从调压阀排出；通过调节调压阀旋钮和压力传感器控制管路的气体压力；
本发明装置的具体工作过程：
打开外部的气瓶(主要为不同浓度的氧气和二氧化碳气瓶)，将上述两种气体通过三通接头混合在一起，形成指定浓度的混合气体，进入单向阀2的入口，通过调节调压阀旋钮和压力传感器控制管路的气体压力，并保持气路流通；将血液样本，通过蠕动泵从单向阀1的入口端泵入，血液样本经过细铁氟龙管1后，在teflonaf2400毛细管流动，并不断与透过管壁的气体混合，并最终达到饱和；如果需要配制不同浓度的检测样本，可以通过调节气体压力和血液样本的流速实现；
使用本发明装置进行样品实测:
使用本装置制备不同氧气浓度的血液样本，实用nova血气生化分析仪对血液样本进行检测，在未通入气体时，血液样本的初始含氧量为196.2mmhg，保持气体通道的压力为40psi，通过调节氧气流量和蠕动泵的转速，制备不同氧气浓度的血液样本，检测血液样本中的氧气含量，结果如下表：
通过对上表分析可知，血液样本中的氧含量，随着输入的氧气流量增加而增大；相同氧气流量下，血液样本中的含氧量基本相同，但是依然呈现血液样本的流速越快，含氧量越低的趋势；将上述数据绘制出折线图，如图4所示。
通过对图4分析可知，血液样本在通入0.4l/min的氧气时，已经接近饱和，当通入0.5l/min的氧气时，快速达到饱和，饱和氧气浓度的血液样本平均制备时间为48秒；而从初始样本状态至饱和前，血液样本的氧含量和通入的氧气流量成线性分布关系，随着通入氧气流量的增加而增大；这说明可以通过控制氧气的流量进而实现不同氧浓度血液样本的制备；
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请。
1.一种快速血气混合方法，其特征在于，将血液和气体分别通入混合通道中，所述的混合通道包括内管道、以及套设于内管道之外的外管道，所述内管道的管壁具有可透过气体分子的微孔，血液样本从内管道中吸入，同时，向内管道与外管道之间通入带压的气体，所述血液的流向与气体的流向相同，通过混合通道尾部的压力传感器及调压阀调节气体的压力，使得气体可通过内管道的管壁，从内管道的管外缓慢渗入至管内，与管内的血液混合，形成血气混合液。
2.根据权利要求1所述的快速血气混合方法，其特征在于，血液流速为1-65ml/min。
3.根据权利要求1所述的快速血气混合方法，其特征在于，气体流速为1-50ml/min。
4.根据权利要求1所述的快速血气混合方法，其特征在于，气体的压力10-40psi。
5.根据权利要求1所述的快速血气混合方法，其特征在于，所述内管道的材质为teflonaf2400毛细管。
6.权利要求1所述的快速血气混合方法的专用装置，其特征在于，包括血液入口通道、气体入口通道、混合器、混合通道、压力调节装置、压力检测装置；所述的混合通道包括内管道，以及套设于内管道之外的外管道，所述混合器具有2个入口，1个出口，2个入口分别与2个入口通道连接，出口与混合通道连接，混合通道的尾部设有设有压力传感器及调压阀。
7.根据权利要求1所述的专用装置，其特征在于，所述的血液入口通道、气体入口通道均包括单向阀、软硬直通接头、连接管。
8.根据权利要求1所述的专用装置，其特征在于，所述的混合通道为由干若干互相平行的直管组成，所述的若干直管通过u型管串联。
9.根据权利要求1所述的专用装置，其特征在于，所述的压力传感器及调压阀可以安装一个四通，与混合通道连接。
技术总结