一種適用於糖化血紅蛋白加樣的液面探測方法及裝置與流程
2023-06-11 02:29:51 2
本發明涉及醫療檢驗類分析儀所使用的液面探測領域，具體涉及一種適用於糖化血紅蛋白加樣的液面探測方法及裝置。
背景技術：
目前應用於醫療檢驗類設備的液面探測應用相當廣泛，各種級別的醫院、疾控中心、血站及實驗室都必須配備各種檢測設備，如全自動生化分析儀、全自動凝血分析儀、全自動特定蛋白分析儀、全自動血球分析儀等。這些設備要通過加樣針吸取樣品(全血、血清、尿液等)及試劑到反應池進行反應。由於是共有同一根吸樣針，這樣就會對樣品及試劑產生交叉汙染，為了減少交叉汙染，讓吸樣針接觸到液面自動停止下探，開始吸取樣本或試劑。這就要求液面接觸到吸樣針的瞬間，通過相應高靈敏度的檢測系統做出準確判斷，最大限度減少移液針外表面的液體攜帶量，避免交叉汙染。
目前市面上的液面探測技術都通過電阻法、壓力法、電容式等，不同的方法都有自身的缺陷：電阻法是較早儀器使用傳統接觸式檢測方法，此方法採用兩個金屬極片接觸到液面後形成一個阻抗迴路從而判斷是否接觸到樣本，此方法的優點比較簡單，容易實現，但誤判率很高，當碰到阻抗較高的樣本、樣本掛滴、溫度低於0℃時無法使用，沒有辦法適用於不同種類的標本檢測；壓力法在少量的檢測儀器上能看到此方法，其原理是通過一個微量的氣泵串在樣品針迴路裡形成一個固定的壓力作為基準壓力源，當接觸到液面後壓力瞬間變大，通過壓力傳感器傳送到相應的放大處理電路，從而控制加樣針運動，其缺點是實現起來較複雜，且受管道的密封、針孔內臂異物影響比較大，故障率偏高等；電容法是目前最普及的一種方法，目前市面上儀器使用其方法的佔比在90％以上，它的探測原理是，吸樣針與樣品(或試劑)之間有一個固定的基準場電容，當吸樣針與樣品接觸的瞬間產生一個突變電容，經過一系列的電路轉換及信號處理，最終觸發液面探測信號的形成，通過控制運動機構停止加樣針下探，此方法實現相對簡單，故障率相對其他兩個方法較低，但電容法受檢測樣品環境分布電容、樣本自身電容、電磁幹擾、甚至環境溫度等影響都會造成誤判，從而導致液面探測系統給主控制電路傳達錯誤的指令，導致吸樣錯誤，造成樣品、試劑的交叉汙染，嚴重時可能導致樣品測試錯誤，誤導醫生用藥可能給病人帶來嚴重的後果。
技術實現要素：
針對現有技術的上述缺陷，本發明的目的是提供一種具有多重液面探測模式的適用於糖化血紅蛋白加樣的液面探測方法及裝置，解決單一液面探測模式可靠性低的缺陷。
本發明的目的是通過如下技術方案實現的：
第一方面，本發明提供一種適用於糖化血紅蛋白加樣的液面探測裝置，包括：吸液探針部件、加樣臂、運動控制機構、控制電路模塊；其中，
所述吸液探針部件，用於採集和輸出電容、電阻、光信號，吸取樣品；
所述加樣臂，與所述吸液探針部件連接，用於帶動所述吸液探針部件完成樣品吸取；
所述運動控制機構，與所述加樣臂連接，用於控制所述加樣臂在水平方向、垂直方向上的運動；
所述控制電路模塊，用於接收所述吸液探針部件輸出的電容、電阻、光信號，並據此控制運動控制機構使其帶動加樣臂在水平方向、垂直方向上運動。
作為實施例中的一種具體形式，所述吸液探針部件，包括吸液針管及設於所述吸液針管上的電容探測部、阻抗部、光電探測部，所述電容探測部、阻抗部、光電探測部沿吸液針管縱軸方向依次遠離所述吸液針管吸液口端。
作為實施例中的一種具體形式，所述電容探測部為吸液針管的電容式的吸樣嘴。
作為實施例中的一種具體形式，所述阻抗部設置於所述電容探測部與所述光電探測部之間，為環繞所述吸液針管的金屬套體。
作為實施例中的一種具體形式，所述光電探測部包括柱體狀光電屏蔽罩及設置於所述光電屏蔽罩底部的光電傳感器，吸液針管沿縱軸方向貫穿所述光電屏蔽罩且吸液口端部分外露。
作為實施例中的一種具體形式，所述運動控制機構包括水平運動控制件和垂直運動控制件。
作為實施例中的一種具體形式，所述控制電路模塊包括電流電壓轉換電路、運算放大器、電壓比較器、微處理器、阻容接收震蕩整理電路。
第二方面，本發明提供一種適用於糖化血紅蛋白加樣的液面探測方法，應用於全自動特定蛋白分析儀的液面探測裝置，包括如下步驟：
s101，在吸液探針部件做下探運動的同時，保持同步採集光信號、電容信號、電阻信號的狀態；
s102，接收所述光信號、電容信號、電阻信號，並根據所述信號的變化情況指令吸液探針部件停止下探運動、完成吸液；所述信號的變化情況具體包括：光信號強弱與預設的光電信號強弱閥值匹配、電容信號變化值大於預設的電容探測閥值、存在阻抗迴路；
其中，以最先獲取到的所述變化情況中的一種為依據即可完成指令吸液探針部件停止液面下探運動、完成吸液。
作為實施例中的一種具體形式，s102中，所述光信號強弱閥值的設定具體為：吸液探針部件距離液面的高度與光信號強度存在對應關係，如需吸液探針部件停留在距離液面預設的高度時停止下探、完成吸液，那麼該預設的高度對應的光信號強度即為光信號強弱閥值。
作為實施例中的一種具體形式，s102中，所述電容探測閥值的設定具體為：不同體積待吸液的電容值不同，吸液探針部件的吸樣嘴與之接觸後瞬間產生的疊加電容值不同，相應地，疊加電容值對應的震蕩頻率不同；如需吸液探針部件在其吸樣嘴接觸到待吸液的瞬間停止下探、完成吸液，那麼所探測到的所述疊加電容值對應的震蕩頻率與空白基準頻率的變化值即為電容探測閥值。
與現有技術相比，本發明實施例具備如下有益效果：
本發明的液面探測方法採用非單一性液面探測模式，能確保全自動特定蛋白分析儀在吸取樣品時避免造成的交叉汙染、樣品漏吸、誤吸等現象，保證加樣的準確性，為儀器的加樣檢測提供了保障。
附圖說明
圖1是本發明實施例提供的液面探測裝置結構示意圖；
圖2是採用本發明實施例提供的液面探測裝置的全自動特定蛋白分析儀整體結構示意圖；
圖3是本發明實施例提供的液面探測裝置的吸液探針部件局部放大示意圖；
其中，10－吸液探針部件，11－吸液針管，12－電容探測部，13－阻抗部，14－光電探測部，141－光電傳感器，1411－光電發射端，1412－光電接收端，142－光電屏蔽罩，20－加樣臂，30－運動控制機構，31－水平運動控制件，32－垂直運動控制件，40－控制電路模塊，50－樣品試劑盤，60－樣品試劑瓶。
具體實施例
為了便於理解本發明，下面結合附圖和具體實施例，對本發明進行更詳細的說明。需要說明的是，當元件被表述「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上、或者其間可以存在一個或多個居中的元件。當一個元件被表述「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件、或者其間可以存在一個或多個居中的元件。本說明書所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的。
除非另有定義，本說明書所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本說明書中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是用於限制本發明。本說明書所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
參閱圖1、圖3，本發明實施例提供一種適用於糖化血紅蛋白加樣的液面探測裝置100，包括：吸液探針部件10、加樣臂20、運動控制機構30、控制電路模塊40；其中，
所述吸液探針部件10，用於採集和輸出電容信號、電阻信號、光信號，吸取樣品；
所述加樣臂20，與所述吸液探針部件10連接，用於帶動所述吸液探針部件10完成樣品吸取；
所述運動控制機構30，與所述加樣臂20連接，用於控制所述加樣臂20在水平方向、垂直方向的運動；
所述控制電路模塊40，用於接收所述吸液探針部件10輸出的電容信號、電阻信號、光信號，並據此控制運動控制機構30在水平方向、垂直方向上運動。
上述吸液探針部件10，包括吸液針管11及設於所述吸液針管11上的電容探測部12、阻抗部13、光電探測部14，所述電容探測部12、阻抗部13、光電探測部14沿吸液針管11縱軸方向依次遠離所述吸液針管11吸液口端。
在一些實施例中，所述電容探測部12具體指吸液針管11的電容式的吸樣嘴。
在一些實施例中，所述吸樣嘴的材質採用絕緣材料，如橡皮、塑料、玻璃、陶瓷等。
在一些實施例中，所述阻抗部13設置於所述電容探測部12與所述光電探測部14之間，為環繞所述吸液針管11的金屬套體。
在一些實施例中，所述光電探測部14包括柱體狀光電屏蔽罩142及設置於所述光電屏蔽罩142底部的光電傳感器141，吸液針管11沿縱軸方向貫穿所述光電屏蔽罩142且吸液口端部分外露。
在一些實施例中，所述光電屏蔽罩142採用絕緣材料，如橡皮、塑料、玻璃、陶瓷等。
在一些實施例中，所述光電傳感器141距離所述吸液探針部件10吸液口端的距離為10－20mm。
在一些實施例中，所述光電傳感器141包括光電發射端1411和光電接收端1412。
在一些實施例中，上述運動控制機構30包括水平運動控制件31和垂直運動控制件32。
上述控制電路模塊40，包括電流電壓轉換電路、運算放大器、電壓比較器、微處理器等。
安裝有本發明實施例適用於糖化血紅蛋白加樣的液面探測裝置100的全自動特定蛋白分析儀見圖2。為了便於本領域技術人員理解本發明的技術方案，發明人對本發明的作業模式進行闡述如下：
控制電路模塊40包括電流電壓轉換電路、運算放大器、電壓比較器和微處理器等，用於根據吸液探針部件10輸出的電容信號、電阻信號、光信號指令並據此控制運動控制機構30，驅動吸液探針部件10到樣品試劑盤50處從樣品試劑瓶60吸取樣品。當垂直運動控制件32帶動吸液探針部件10往下運行時光電傳感器141的光電發射端1411通過發射紅外光不間斷的探測吸液針管11的吸樣嘴距離待吸液液面的距離，通過探測待吸液液面距離吸樣嘴的距離遠近，光電接收端1412會收到不同光源信號強度，通過光到電的電流電壓轉換，運算放大器的信號放大、電壓比較器的比較、微處理器的綜合分析，來判斷待吸液液面的高度，再通過控制電路模塊40來控制運動控制機構30，當吸樣嘴接觸到液面後應立即停止吸液探針部件10的下探檢測動作，完成液面探測。
光電傳感器141的作用原理為：光電傳感器141系光到電信號的轉換器件，工作階段光電發射端1411不間斷的發射紅外光，當光電傳感器141接近到液面不同距離所反射回光電接收端1412的光的強度不同，經過電路的光電信號的放大處理輸入到a/d轉換控制ic，通過將不同距離、不同液體的光電信號閥值設定到程序裡，通過電信號的強弱閥值形成配對關係。這是本領域技術人員通常可以實現的。
吸液探針部件10接觸到液面的瞬間，吸液探針部件10與待吸液液面形成一個疊加電容，產生一個電容信號。此電容信號瞬間傳送到控制電路模塊40的阻容接收震蕩整理電路，接觸到液面後震蕩頻率會發生較大的變化，通過與空置基值震蕩頻率的對比，根據震蕩頻率的變化量來確定是否接觸液面，由於不同量的待吸液所形成的電容量也有較大的差異，這就要求設定不同的閥值，如全自動特定蛋白液面探測允許最小液體量為100ul，當吸液探針部件10接觸到相應位置100ul的樣本時所產生震蕩頻率與其空置基準頻率做比較，計算其變化值，即為其最低吸樣量探測閥值。
當光電探測部14、電容探測部12均喪失作業能力，吸液探針部件10在加樣臂20的帶動下繼續下探，當液面接觸阻抗部13後即與阻抗部13形成一個阻抗迴路，從而激發阻容檢測電路，產生電阻信號，該電阻信號被放大、比較，輸入到微處理晶片進行判斷，由控制電路模塊40根據電阻信號控制運動控制機構30停止運行。
本發明實施例還提供一種適用於糖化血紅蛋白加樣的液面探測方法，應用於全自動特定蛋白分析儀的液面探測裝置，包括如下步驟：
s101，在吸液探針部件做下探運動的同時，保持同步採集光信號、電容信號、電阻信號的狀態；
s102，接收所述光信號、電容信號、電阻信號，並根據所述信號的變化情況指令吸液探針部件停止下探運動、完成吸液；所述信號的變化情況具體包括：光信號強弱與預設的光電信號強弱閥值匹配、電容信號變化值大於預設的電容探測閥值、存在阻抗迴路；
其中，以最先獲取到的所述變化情況中的一種為依據即可完成指令吸液探針部件停止液面下探運動、完成吸液。
上述s102中，所述光信號強弱閥值的設定具體為：吸液探針部件距離液面的高度與光信號強度存在對應關係，如需吸液探針部件停留在距離液面預設的高度時停止下探、完成吸液，那麼該預設的高度對應的光信號強度即為光信號強弱閥值。
上述s102中，所述電容探測閥值的設定具體為：不同體積待吸液的電容值不同，吸液探針部件的吸樣嘴與之接觸後瞬間產生的疊加電容值不同，相應地，疊加電容值對應的震蕩頻率不同；如需吸液探針部件在其吸樣嘴接觸到待吸液的瞬間停止下探、完成吸液，那麼所探測到的所述疊加電容值對應的震蕩頻率與空白基準頻率的變化值即為電容探測閥值。
上述實施例將電阻法模式、電容法模式，光電法模式相結合，同時應用到一套液面探測裝置中，解決了單一檢測模式可靠性低的缺陷。儘管目前單一使用電阻法模式、電容法模式、光電法模式時現有技術，但本發明實施例將上述模式相結合的技術方案依然具備創造性，理由在於：
1、儘管光電探測早已存在，但是由於光電傳感器早前體積較大，無法嵌入到加樣針內，生產工藝上無法實現，所以該技術一直未被用於液面探測；本發明上述實施例通過將光電屏蔽罩142等結構，將光電傳感器141成功結合於吸液針管11，最終實現了光電傳感器在液面探測中的應用；
2、光電傳感器易受周邊外界雜散光的幹擾，甚至操作人員走動都會帶來很大的影響，這些技術無法克服，本實施例採用微控晶片控制光電發射端1411，光電接收端1412，輸出一個符合脈衝及不同佔空比的脈寬方波去驅動光電發射端1411，返回接收的脈衝信號與發射的脈衝、脈寬信號相符時，控制系統就確認為液體探測範圍，而非外界幹擾，即本發明實施例液面探測裝置具備判斷、排出外界幹擾的功能；
3、由於不同樣本、試劑顏色不同，反射效率也不同，導致很難去判斷；為此，上述實施例檢測方法在實施過程中還在全自動特定蛋白分析儀裡先根據不同的樣本設定不同的反饋信號強度閥值，再通過符合脈衝計數、脈寬等技術參數來判斷樣品的距離，從而克服以上技術難點。
需要說明的是，本發明的說明書及其附圖中給出了本發明的較佳的實施例，但是，本發明可以通過許多不同的形式來實現，並不限於本說明書所描述的實施例，這些實施例不作為對本發明內容的額外限制，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。並且，上述各技術特徵繼續相互組合，形成未在上面列舉的各種實施例，均視為本發明說明書記載的範圍；進一步地，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。