用於生化分析的液面檢測裝置的製作方法

2023-10-07 05:47:59

專利名稱：用於生化分析的液面檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及液面傳感裝置，特別是用於生化分析儀在取樣過程中檢測樣本液面的傳感裝置。
背景技術：
現有技術的生化分析液面檢測主要方式有，一是，使用兩個電極，一個作為發射端，另一個作為接收端，發射端為樣本盤底座，發出頻率為幾千赫茲的正弦波信號。工作時，針管從樣本杯上方向下運動，插入樣本杯內，當針頭接觸杯內液體時，接收電路檢測到一信號電平，接收端收到信號後，即控制針停止運動，吸取樣本。另一種電路是通過單管針對大地之間的電容變化來達到液面檢測的目的，此種檢測方法極易受到外界幹擾，對樣本盤接地要求較高。前一種裝置，機械結構和電路結構均較複雜，後一種依賴於樣本盤的接地情況，工作極不穩定。國外雖有使用雙管針檢測液面的機器，但其電路結構十分複雜，而且成本很高。

發明內容
本實用新型所要解決的問題是避免上述現有技術的不足之處而提出一種低成本、高靈敏度、結構簡單、工作可靠的液面檢測裝置。包括雙層取樣針管，針管運動機構及液面檢測控制電路。雙層取樣針管相當於一個電容器，通過導線接入檢測控制電路，與其中鎖相環集成電路內的VCO(壓控振蕩器)的振蕩電容一起決定VCO的振蕩頻率。當雙層取樣針管的針頭觸及液面時，電容值的變化導致振蕩頻率的變化，鎖相環的輸出有一個電位增高的變化，這個增高的電位被運算放大器放大，然後與參考電壓比較，若超過閾值，比較器翻轉，輸出一個高電平信號去控制步進電機。
本實用新型解決上述技術問題採取的技術方案包括加工製造一個液面檢測裝置，包括取樣針管，針管運動機構，檢測控制電路，特別是所述取樣針管加工成雙層取樣針管，雙層取樣針管包括導電外針管和導電內針管以及中間絕緣層；絕緣層至少一層，最佳為兩層，即在導電外針管的外表面再設置一外絕緣層。所述的檢測控制電路中包括一隻鎖相環集成電路；由導電外針管引出的導線接地，由導電內針管引出的導線接鎖相環集成電路中壓控振蕩器應連接振蕩電容的那個引腳。
本實用新型中鎖相環集成電路的型號採用CD4046，其內部VCO(壓控振蕩器)接振蕩電容的兩個引腳為第6腳和第7腳。導電內針管引出的導線接鎖相環集成電路U1中壓控振蕩器接振蕩電容的那個引腳是CD4046的第7腳。當然也可以採用其他型號的鎖相環集成電路。導電外針管和導電內針管用導電材料製作，在本實用新型中用的是醫用不鏽鋼。
再設置一個可以方便固定取樣針管的針臂，針臂連結於針管運動機構，針管運動機構由步進電機驅動。還設置一個液面檢測電路，內外針管接出的引線接入液面檢測電路中的鎖相環集成電路，導電外針管和導電內針管相當於一個電容參與VCO(壓控振蕩器)的振蕩，鎖相環還輸入另一個振蕩器的信號，當這兩個振蕩器的頻率相同時，鎖相環集成電路的輸出為一較低電位，此時取樣針管未接觸到液面。當取樣針管向下運動接觸到液面時，其電容值發生變化，A振蕩迴路的頻率亦隨之變化，由於A和B的頻率不同，鎖相環集成電路輸出電位也升高，經運算放大器放大後使比較器翻轉，控制電機停止轉動，取樣針管即停止運動，吸樣後返回。
與現有技術相比，本實用新型穩定可靠，準確方便，成本低廉。


圖1是本實用新型雙層取樣針管的結構示意圖；圖2是本實用新型的取樣示意圖；圖3是本實用新型檢測控制電路的原理方框圖；圖4是本實用新型檢測控制電路的電原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖所示最佳實施例作進一步詳述如圖1所示雙層取樣針管10包括導電外針管12和導電內針管14以及中間絕緣層13；絕緣層至少一層，最佳為兩層，即在導電外針管的外表面再設置一外絕緣層11。
雙層取樣針管10的下部外層是外絕緣層11，其內部是導電外針管12，再往內是內絕緣層13，最內部是導電內針管14，最下部突出的部分是針頭，它用來浸入液面，吸取樣本。
如圖2所示需生化分析的樣本30裝在樣本試管90裡，試管90固定在樣本盤40上，雙層取樣針管10被固定在針臂60上，針臂60可由步進電機20驅動上下運動，試管90可以是塑料或玻璃試管，在工作時步進電機20控制雙層取樣針管10運動到樣本30的液面上方，然後開啟檢測控制電路，雙層取樣針管10的導電外針管12通過引線接地，導電內針管14通過引線70接在鎖相環集成電路的一個引腳7上，雙層取樣針管10在向下運動過程中檢測控制電路一直查詢針頭是否接觸到液面，當針頭接觸到液面時，由於內外針管之間的電容發生變化，使檢測控制電路的中心頻率發生偏移，檢測控制電路將這種變化轉變成一個高電平，使控制電機20停止轉動，雙層取樣針管10也停止運動，吸樣後返回。
圖3是檢測控制電路框圖，檢測控制電路由振蕩及分頻電路(B路)、鎖相環路(A路)、低通濾波電路、高通濾波電路、電壓放大電路、參考電壓及電壓比較電路構成。取樣針管10作為鎖相環路的振蕩迴路A的外接電容的一部分，當雙層取樣針管10構成的電容值發生變化時，鎖相環路的VCO(壓控振蕩器)的頻率發生變化，必然相應地產生相位變化。這相位變化在鑑相器(在鎖相環集成電路之內)中與振蕩器B的穩定相位相比較，使鑑相器輸出一個與相位誤差成比例的誤差電壓，經過低通濾波器濾波後，取出其中緩慢變化的直流電壓分量。用來控制VCO(壓控振蕩器)中的壓控元件數值，而這壓控元件又是VCO振蕩迴路的組成部分，結果壓控元件電容量的變化將VCO的輸出頻率又拉回到穩定值上來。在電容變化瞬間，該直流量經低通濾波後，再通過高通濾波，由放大器放大，放大後的信號，經比較電路比較後輸出到控制步進電機。
圖4是本實用新型檢測控制電路的電原理圖，U1為鎖相環集成電路CD4046，其內部的VCO(壓控振蕩器)的振蕩頻率主要由R1和C1+雙層取樣針管的電容決定，R2、R14、R15、R16、R17及VR1用來細調頻率，這構成振蕩器A。晶體振蕩器X1輸出一個6MHZ的方波由U4分頻，輸入到U1的第14腳，這是振蕩器B。當A和B的頻率相同時，U1的輸出端第13腳為低電平；當針頭18觸及液面時，振蕩器A的頻率變化，第13腳的電平升高，這個變化經濾波器濾波後被放大器U2A放大，比較器U2B平時是6腳高電平，5腳低電平，此時5腳電平高於6腳，比較器翻轉，其輸出第7腳變為高電平，經U3A、U3B整形輸出控制步進電機20停止轉動。
R10、R4將5V電壓分壓構成參考電壓提供給U2B。
U5和U6是穩壓集成電路，U5輸出為+5V，U6輸出為+9V。
本實用新型主要原器件如下表


實踐證明，本實用新型穩定可靠，準確方便。
權利要求1.一種生化分析液面檢測裝置，包括取樣針管，針管運動機構，檢測控制電路，其特徵在於所述取樣針管為雙層取樣針管(10)，包括導電外針管(12)和導電內針管(14)以及中間絕緣層(13)；所述檢測控制電路包括一隻鎖相環集成電路；由導電外針管(12)引出的導線接地，由導電內針管(14)引出的導線接鎖相環集成電路中壓控振蕩器應連接振蕩電容的那個引腳。
2.根據權利要求1所述的生化分析液面檢測裝置，其特徵在於所述導電外針管(12)的外表面有一外絕緣層(11)。
3.根據權利要求1所述的生化分析液面檢測裝置，其特徵在於所述的鎖相環集成電路的採用CD4046。
4.據權利要求1權利要求3所述的生化分析液面檢測裝置，其特徵在於所述導電內針管(14)引出的導線接鎖相環集成電路中壓控振蕩器應連接振蕩電容的那個引腳是CD4046的第7腳。
5.根據權利要求1所述的生化分析液面檢測裝置，其特徵在於所述的導電外針管(12)和導電內針管(14)採用醫用不鏽鋼製作。
專利摘要本實用新型涉及一種生化分析液面檢測裝置，包括取樣針管，針管運動機構，檢測控制電路，尤其是所述取樣針管為雙層取樣針管(10)，包括導電外針管(12)和導電內針管(14)以及中間絕緣層(13)；所述檢測控制電路包括一隻鎖相環集成電路；由導電外針管(12)引出的導線接地，由導電內針管(14)引出的導線接鎖相環集成電路中壓控振蕩器應連接振蕩電容的那個引腳；取樣針管的針頭觸及液面時，電機(20)停止轉動，取樣針管也停止運動，吸樣後返回；本實用新型穩定可靠，準確方便，成本低廉。
文檔編號G01F23/22GK2588334SQ0225081
公開日2003年11月26日 申請日期2002年12月27日 優先權日2002年12月27日
發明者王學政, 張龍山, 嚴百平 申請人:深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司