一种适用于糖化血红蛋白加样的液面探测方法及装置与流程

本发明涉及医疗检验类分析仪所使用的液面探测领域，具体涉及一种适用于糖化血红蛋白加样的液面探测方法及装置。

背景技术：

目前应用于医疗检验类设备的液面探测应用相当广泛，各种级别的医院、疾控中心、血站及实验室都必须配备各种检测设备，如全自动生化分析仪、全自动凝血分析仪、全自动特定蛋白分析仪、全自动血球分析仪等。这些设备要通过加样针吸取样品(全血、血清、尿液等)及试剂到反应池进行反应。由于是共有同一根吸样针，这样就会对样品及试剂产生交叉污染，为了减少交叉污染，让吸样针接触到液面自动停止下探，开始吸取样本或试剂。这就要求液面接触到吸样针的瞬间，通过相应高灵敏度的检测系统做出准确判断，最大限度减少移液针外表面的液体携带量，避免交叉污染。

目前市面上的液面探测技术都通过电阻法、压力法、电容式等，不同的方法都有自身的缺陷：电阻法是较早仪器使用传统接触式检测方法，此方法采用两个金属极片接触到液面后形成一个阻抗回路从而判断是否接触到样本，此方法的优点比较简单，容易实现，但误判率很高，当碰到阻抗较高的样本、样本挂滴、温度低于0℃时无法使用，没有办法适用于不同种类的标本检测；压力法在少量的检测仪器上能看到此方法，其原理是通过一个微量的气泵串在样品针回路里形成一个固定的压力作为基准压力源，当接触到液面后压力瞬间变大，通过压力传感器传送到相应的放大处理电路，从而控制加样针运动，其缺点是实现起来较复杂，且受管道的密封、针孔内臂异物影响比较大，故障率偏高等；电容法是目前最普及的一种方法，目前市面上仪器使用其方法的占比在90％以上，它的探测原理是，吸样针与样品(或试剂)之间有一个固定的基准场电容，当吸样针与样品接触的瞬间产生一个突变电容，经过一系列的电路转换及信号处理，最终触发液面探测信号的形成，通过控制运动机构停止加样针下探，此方法实现相对简单，故障率相对其他两个方法较低，但电容法受检测样品环境分布电容、样本自身电容、电磁干扰、甚至环境温度等影响都会造成误判，从而导致液面探测系统给主控制电路传达错误的指令，导致吸样错误，造成样品、试剂的交叉污染，严重时可能导致样品测试错误，误导医生用药可能给病人带来严重的后果。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种具有多重液面探测模式的适用于糖化血红蛋白加样的液面探测方法及装置，解决单一液面探测模式可靠性低的缺陷。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种适用于糖化血红蛋白加样的液面探测装置，包括：吸液探针部件、加样臂、运动控制机构、控制电路模块；其中，

所述吸液探针部件，用于采集和输出电容、电阻、光信号，吸取样品；

所述加样臂，与所述吸液探针部件连接，用于带动所述吸液探针部件完成样品吸取；

所述运动控制机构，与所述加样臂连接，用于控制所述加样臂在水平方向、垂直方向上的运动；

所述控制电路模块，用于接收所述吸液探针部件输出的电容、电阻、光信号，并据此控制运动控制机构使其带动加样臂在水平方向、垂直方向上运动。

作为实施例中的一种具体形式，所述吸液探针部件，包括吸液针管及设于所述吸液针管上的电容探测部、阻抗部、光电探测部，所述电容探测部、阻抗部、光电探测部沿吸液针管纵轴方向依次远离所述吸液针管吸液口端。

作为实施例中的一种具体形式，所述电容探测部为吸液针管的电容式的吸样嘴。

作为实施例中的一种具体形式，所述阻抗部设置于所述电容探测部与所述光电探测部之间，为环绕所述吸液针管的金属套体。

作为实施例中的一种具体形式，所述光电探测部包括柱体状光电屏蔽罩及设置于所述光电屏蔽罩底部的光电传感器，吸液针管沿纵轴方向贯穿所述光电屏蔽罩且吸液口端部分外露。

作为实施例中的一种具体形式，所述运动控制机构包括水平运动控制件和垂直运动控制件。

作为实施例中的一种具体形式，所述控制电路模块包括电流电压转换电路、运算放大器、电压比较器、微处理器、阻容接收震荡整理电路。

第二方面，本发明提供一种适用于糖化血红蛋白加样的液面探测方法，应用于全自动特定蛋白分析仪的液面探测装置，包括如下步骤：

s101，在吸液探针部件做下探运动的同时，保持同步采集光信号、电容信号、电阻信号的状态；

s102，接收所述光信号、电容信号、电阻信号，并根据所述信号的变化情况指令吸液探针部件停止下探运动、完成吸液；所述信号的变化情况具体包括：光信号强弱与预设的光电信号强弱阀值匹配、电容信号变化值大于预设的电容探测阀值、存在阻抗回路；

其中，以最先获取到的所述变化情况中的一种为依据即可完成指令吸液探针部件停止液面下探运动、完成吸液。

作为实施例中的一种具体形式，s102中，所述光信号强弱阀值的设定具体为：吸液探针部件距离液面的高度与光信号强度存在对应关系，如需吸液探针部件停留在距离液面预设的高度时停止下探、完成吸液，那么该预设的高度对应的光信号强度即为光信号强弱阀值。

作为实施例中的一种具体形式，s102中，所述电容探测阀值的设定具体为：不同体积待吸液的电容值不同，吸液探针部件的吸样嘴与之接触后瞬间产生的叠加电容值不同，相应地，叠加电容值对应的震荡频率不同；如需吸液探针部件在其吸样嘴接触到待吸液的瞬间停止下探、完成吸液，那么所探测到的所述叠加电容值对应的震荡频率与空白基准频率的变化值即为电容探测阀值。

与现有技术相比，本发明实施例具备如下有益效果：

本发明的液面探测方法采用非单一性液面探测模式，能确保全自动特定蛋白分析仪在吸取样品时避免造成的交叉污染、样品漏吸、误吸等现象，保证加样的准确性，为仪器的加样检测提供了保障。

附图说明

图1是本发明实施例提供的液面探测装置结构示意图；

图2是采用本发明实施例提供的液面探测装置的全自动特定蛋白分析仪整体结构示意图；

图3是本发明实施例提供的液面探测装置的吸液探针部件局部放大示意图；

其中，10－吸液探针部件，11－吸液针管，12－电容探测部，13－阻抗部，14－光电探测部，141－光电传感器，1411－光电发射端，1412－光电接收端，142－光电屏蔽罩，20－加样臂，30－运动控制机构，31－水平运动控制件，32－垂直运动控制件，40－控制电路模块，50－样品试剂盘，60－样品试剂瓶。

具体实施例

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参阅图1、图3，本发明实施例提供一种适用于糖化血红蛋白加样的液面探测装置100，包括：吸液探针部件10、加样臂20、运动控制机构30、控制电路模块40；其中，

所述吸液探针部件10，用于采集和输出电容信号、电阻信号、光信号，吸取样品；

所述加样臂20，与所述吸液探针部件10连接，用于带动所述吸液探针部件10完成样品吸取；

所述运动控制机构30，与所述加样臂20连接，用于控制所述加样臂20在水平方向、垂直方向的运动；

所述控制电路模块40，用于接收所述吸液探针部件10输出的电容信号、电阻信号、光信号，并据此控制运动控制机构30在水平方向、垂直方向上运动。

上述吸液探针部件10，包括吸液针管11及设于所述吸液针管11上的电容探测部12、阻抗部13、光电探测部14，所述电容探测部12、阻抗部13、光电探测部14沿吸液针管11纵轴方向依次远离所述吸液针管11吸液口端。

在一些实施例中，所述电容探测部12具体指吸液针管11的电容式的吸样嘴。

在一些实施例中，所述吸样嘴的材质采用绝缘材料，如橡皮、塑料、玻璃、陶瓷等。

在一些实施例中，所述阻抗部13设置于所述电容探测部12与所述光电探测部14之间，为环绕所述吸液针管11的金属套体。

在一些实施例中，所述光电探测部14包括柱体状光电屏蔽罩142及设置于所述光电屏蔽罩142底部的光电传感器141，吸液针管11沿纵轴方向贯穿所述光电屏蔽罩142且吸液口端部分外露。

在一些实施例中，所述光电屏蔽罩142采用绝缘材料，如橡皮、塑料、玻璃、陶瓷等。

在一些实施例中，所述光电传感器141距离所述吸液探针部件10吸液口端的距离为10－20mm。

在一些实施例中，所述光电传感器141包括光电发射端1411和光电接收端1412。

在一些实施例中，上述运动控制机构30包括水平运动控制件31和垂直运动控制件32。

上述控制电路模块40，包括电流电压转换电路、运算放大器、电压比较器、微处理器等。

安装有本发明实施例适用于糖化血红蛋白加样的液面探测装置100的全自动特定蛋白分析仪见图2。为了便于本领域技术人员理解本发明的技术方案，发明人对本发明的作业模式进行阐述如下：

控制电路模块40包括电流电压转换电路、运算放大器、电压比较器和微处理器等，用于根据吸液探针部件10输出的电容信号、电阻信号、光信号指令并据此控制运动控制机构30，驱动吸液探针部件10到样品试剂盘50处从样品试剂瓶60吸取样品。当垂直运动控制件32带动吸液探针部件10往下运行时光电传感器141的光电发射端1411通过发射红外光不间断的探测吸液针管11的吸样嘴距离待吸液液面的距离，通过探测待吸液液面距离吸样嘴的距离远近，光电接收端1412会收到不同光源信号强度，通过光到电的电流电压转换，运算放大器的信号放大、电压比较器的比较、微处理器的综合分析，来判断待吸液液面的高度，再通过控制电路模块40来控制运动控制机构30，当吸样嘴接触到液面后应立即停止吸液探针部件10的下探检测动作，完成液面探测。

光电传感器141的作用原理为：光电传感器141系光到电信号的转换器件，工作阶段光电发射端1411不间断的发射红外光，当光电传感器141接近到液面不同距离所反射回光电接收端1412的光的强度不同，经过电路的光电信号的放大处理输入到a/d转换控制ic，通过将不同距离、不同液体的光电信号阀值设定到程序里，通过电信号的强弱阀值形成配对关系。这是本领域技术人员通常可以实现的。

吸液探针部件10接触到液面的瞬间，吸液探针部件10与待吸液液面形成一个叠加电容，产生一个电容信号。此电容信号瞬间传送到控制电路模块40的阻容接收震荡整理电路，接触到液面后震荡频率会发生较大的变化，通过与空置基值震荡频率的对比，根据震荡频率的变化量来确定是否接触液面，由于不同量的待吸液所形成的电容量也有较大的差异，这就要求设定不同的阀值，如全自动特定蛋白液面探测允许最小液体量为100ul，当吸液探针部件10接触到相应位置100ul的样本时所产生震荡频率与其空置基准频率做比较，计算其变化值，即为其最低吸样量探测阀值。

当光电探测部14、电容探测部12均丧失作业能力，吸液探针部件10在加样臂20的带动下继续下探，当液面接触阻抗部13后即与阻抗部13形成一个阻抗回路，从而激发阻容检测电路，产生电阻信号，该电阻信号被放大、比较，输入到微处理芯片进行判断，由控制电路模块40根据电阻信号控制运动控制机构30停止运行。

本发明实施例还提供一种适用于糖化血红蛋白加样的液面探测方法，应用于全自动特定蛋白分析仪的液面探测装置，包括如下步骤：

s101，在吸液探针部件做下探运动的同时，保持同步采集光信号、电容信号、电阻信号的状态；

s102，接收所述光信号、电容信号、电阻信号，并根据所述信号的变化情况指令吸液探针部件停止下探运动、完成吸液；所述信号的变化情况具体包括：光信号强弱与预设的光电信号强弱阀值匹配、电容信号变化值大于预设的电容探测阀值、存在阻抗回路；

其中，以最先获取到的所述变化情况中的一种为依据即可完成指令吸液探针部件停止液面下探运动、完成吸液。

上述s102中，所述光信号强弱阀值的设定具体为：吸液探针部件距离液面的高度与光信号强度存在对应关系，如需吸液探针部件停留在距离液面预设的高度时停止下探、完成吸液，那么该预设的高度对应的光信号强度即为光信号强弱阀值。

上述s102中，所述电容探测阀值的设定具体为：不同体积待吸液的电容值不同，吸液探针部件的吸样嘴与之接触后瞬间产生的叠加电容值不同，相应地，叠加电容值对应的震荡频率不同；如需吸液探针部件在其吸样嘴接触到待吸液的瞬间停止下探、完成吸液，那么所探测到的所述叠加电容值对应的震荡频率与空白基准频率的变化值即为电容探测阀值。

上述实施例将电阻法模式、电容法模式，光电法模式相结合，同时应用到一套液面探测装置中，解决了单一检测模式可靠性低的缺陷。尽管目前单一使用电阻法模式、电容法模式、光电法模式时现有技术，但本发明实施例将上述模式相结合的技术方案依然具备创造性，理由在于：

1、尽管光电探测早已存在，但是由于光电传感器早前体积较大，无法嵌入到加样针内，生产工艺上无法实现，所以该技术一直未被用于液面探测；本发明上述实施例通过将光电屏蔽罩142等结构，将光电传感器141成功结合于吸液针管11，最终实现了光电传感器在液面探测中的应用；

2、光电传感器易受周边外界杂散光的干扰，甚至操作人员走动都会带来很大的影响，这些技术无法克服，本实施例采用微控芯片控制光电发射端1411，光电接收端1412，输出一个符合脉冲及不同占空比的脉宽方波去驱动光电发射端1411，返回接收的脉冲信号与发射的脉冲、脉宽信号相符时，控制系统就确认为液体探测范围，而非外界干扰，即本发明实施例液面探测装置具备判断、排出外界干扰的功能；

3、由于不同样本、试剂颜色不同，反射效率也不同，导致很难去判断；为此，上述实施例检测方法在实施过程中还在全自动特定蛋白分析仪里先根据不同的样本设定不同的反馈信号强度阀值，再通过符合脉冲计数、脉宽等技术参数来判断样品的距离，从而克服以上技术难点。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。