液面感应装置、生化分析仪和液面感应方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种液面感应装置、生化分析仪和液面感应方法。
【背景技术】
[0002]生化分析仪用于进行各种体液，如血清、尿液、脑脊髓等的体外定量检测，分析体液前需要取样，取样探针通过取样机构在垂直运动电机的带动下在样本容器中下行。当针尖接触到样本液体的液面时，垂直运动电机必须减速停止，以防止取样探针撞击到样本容器底部造成损坏或插入样本容器太深吸取到血清下方的血浆造成堵针。取样探针吸取体液后在垂直运动电机的带动下向上运动返回，并且通过取样机构在水平运动电机的带动下水平运动到反应杯上方，将吸取的体液加入反应杯。在取样探针取样的过程中必须进行液面感应，在针尖接触到液面时输出液面感应信号如高/低电平信号给电机控制单元，以便控制垂直运动电机减速停止。
[0003]现有技术中，生化分析仪的液面感应技术主要为电容型液面感应技术。该技术中，取样探针实质是一个电容，由内、外不锈钢针管组成，中间隔一层绝缘套管，两个针管相当于电容的两个电极，当针尖接触液面时，介质由空气变为体液或试剂等液体，电容量就发生变化，以此来达到液面感应的目的。
[0004]申请号为CN200610062402.X、发明名称为“探针液面感应装置及方法”的中国专利申请公开了一种电容型液面感应装置，该装置包括:取样探针，用于吸取被测体液，其本身电容值可变；电容电压转换器，接收取样探针的电容值，并转换成与之对应的电压值;模拟数字转换器(ADC，Analog To Digital Converter)，将模拟电压值转换成数字量;信号处理装置，对转换得到的数字量进行运算(阈值、斜率计算等)、处理，输出液面指示信号。
[0005]在实现本发明的过程中，设计人员发现以上现有技术液面感应信号的可靠性还存在以下不足之处:
[0006]1、模拟链路冗长，探针电容需经过电容电压转换器，模拟数字转换器，最后才由信号处理装置运算、处理，而且电容电压转换器往往由振荡及分频电路、锁相环路、放大整形电路和比较电路等分立元件组成，整个过程经过多次转换，容易受到外界干扰，造成灵敏度下降甚至产生误动作；
[0007]2、信号处理装置往往通过阈值判断、斜率计算等方式对探针电容数据进行运算，而探针的温漂、时漂和探针挂液等异常情况会使探针电容值异常，从而导致阈值判断单元失效，产生误动作。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种液面感应装置、生化分析仪和液面感应方法，旨在简化电路、减少外界干扰、提高液面感应信号的可靠性。
[0009]本发明第一方面提供一种液面感应装置，包括:取样探针，用于从样本容器内的样本液体中取样;电容数字转换器，所述电容数字转换器与所述取样探针耦合，用于检测所述取样探针的电容值并将所述电容值转换为数字量输出；信号处理装置，所述信号处理装置分别与所述电容数字转换器和控制所述取样探针运动的电机控制单元耦合，用于接收所述数字量、根据所述数字量确定所述取样探针是否与液面接触以及在确定所述取样探针与液面接触时向所述电机控制单元输出液面感应信号。
[0010]进一步地，所述信号处理装置包括:数据采集模块，所述数据采集模块与所述电容数字转换器耦合，用于每隔时间段t采集一次所述数字量;初值信号接收模块，所述初值信号接收模块与所述电机控制单元耦合，用于获取所述电机控制单元发出的初值信号，其中，在所述取样探针未与所述样本液体接触时，所述电机控制单元发出所述初值信号;存储模块，所述存储模块分别与所述数据采集模块和所述初值信号接收模块耦合，用于在所述初值信号接收模块获取到所述初值信号时存储此时所述数字量的当前值作为初始值;第一判断模块，所述第一判断模块分别与所述数据采集模块和所述存储模块耦合，用于判断所述数据采集模块的数字量的当前值与所述初始值的差是否大于第一阈值，并输出第一判断结果;第二判断模块，所述第二判断模块分别与所述第一判断模块耦合和所述电机控制单元耦合，用于根据所述第一判断结果判断所述取样探针是否与液面接触以及在确定所述取样探针与液面接触时输出所述液面感应信号。
[0011 ]进一步地，所述第二判断模块包括:计数器，所述计数器与所述第一判断模块耦合，用于接收所述第一判断模块输出的第一判断结果并根据所述第一判断结果计数，其中，如果所述第一判断结果为是则所述计数器的计数值加I，如果所述第一判断结果为否则所述计数值减I;比较器，所述比较器分别与所述计数器和所述电机控制单元耦合，用于比较所述计数值与第二阈值，如果所述计数值大于或等于所述第二阈值，则确定所述取样探针与液面接触并输出所述液面感应信号。
[0012]进一步地，所述比较器还用于在输出所述液面感应信号的同时向所述计数器发出清零信号，所述计数器在接收所述清零信号后执行清零操作。
[0013]进一步地，所述电容数字转换器和所述信号处理装置集成于一个单片机内。
[0014]本发明第二方面提供一种生化分析仪，包括根据本发明第一方面中任一项所述的液面感应装置。
[0015]本发明第三方面提供一种液面感应方法，包括:步骤10，通过电容数字转换器检测取样探针的电容值并将所述电容值转换为数字量输出；步骤30，根据所述数字量确定所述取样探针是否与液面接触以及在确定所述取样探针与液面接触时向控制所述取样探针运动的电机控制单元输出液面感应信号。
[0016]进一步地，所述步骤30包括:步骤31，每隔时间段t采集一次所述数字量；步骤33，获取控制所述电机控制单元发出的初值信号，其中，在所述取样探针未与样本液体接触时，所述电机控制单元发出所述初值信号；步骤35，在获取到所述初值信号时存储此时所述数字量的当前值作为初始值;步骤37，判断所述数字量的当前值与所述初始值的差是否大于第一阈值，并输出第一判断结果;步骤39，根据所述第一判断结果判断所述取样探针是否与液面接触，确定所述取样探针与液面接触后输出所述液面感应信号。
[0017]进一步地，所述步骤39包括:步骤391，根据所述第一判断结果采用计数器计数，其中，如果所述第一判断结果为是则所述计数器的计数值加I，如果所述第一判断结果为否则所述计数值减I;步骤393，比较所述计数值与第二阈值，如果所述计数值大于或等于所述第二阈值，则确定所述取样探针与液面接触并输出液面感应信号。
[0018]进一步地，所述步骤39还包括步骤395，在输出所述液面感应信号的同时向所述计数器发出清零信号以控制所述计数器执行清零操作。
[0019]基于本发明提供的液面感应装置、生化分析仪和液面感应方法，液面感应装置包括取样探针、电容数字转换器和信号处理装置，电容数字转换器用于检测取样探针的电容值并将电容值转换为数字量输出，信号处理装置用于接收数字量并根据数字量确定取样探针是否与液面接触，在确定取样探针与液面接触时向电机控制单元输出液面感应信号。由于采用电容数字转换器一个元件代替现有技术的转换电路，可以有效解决模拟链路冗长、抗干扰度差的问题，简化电路、减少外界干扰、提高液面感应信号的可靠性。
[0020]通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
【附图说明】
[0021]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0022]图1为本发明实施例的生化分析仪的结构示意图。
[0023]图2为本发明实施例的液面感应装置的基本原理框图。
[0024]图3为本发明实施例的液面感应装置的详细原理框图。
[0025]图4为本发明实施例的液面感应方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示