CN101750504A - 生化分析仪的液体温度控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生化分析仪的液体温度控制系统及方法，包括预热装置、环境温度传感器及主控制器，预热装置具有容器、液体温度传感器及加热器，容器具有至少一个内腔，每个内腔均装有液体温度传感器和加热器，环境温度传感器采集环境温度，液体温度传感器采集内腔中的液体温度，环境温度传感器、液体温度传感器及加热器均与主控制器连接，主控制器根据采集的环境温度确定液体的当前目标温度，然后比较采集的液体温度和液体的当前目标温度，并根据比较结果控制加热器。根据不同的环境温度来自动调整液体加热的目标温度，使液体从预热装置到达目标物后能够保持在所需要的温度范围。

Description

生化分析仪的液体温度控制系统及方法

技术领域

本发明是关于一种生化分析仪的液体温度控制系统及方法。

背景技术

生化分析仪通常需要在某一特定的温度下工作，常用的工作温度为37℃。因此，为了保证精确的测量结果，需要对生化分析仪的核心部分-反应盘进行精确的温度控制。当自动清洗反应盘中的反应杯时，需要的清洗液的量较大，而且清洗液会在反应杯中停留一个清洗周期，这样，如果反应杯中的清洗液的温度较低时，就会对反应盘的恒温效果产生较大的影响，进而影响最终的测量结果。因此，需要在自动清洗系统中加入清洗液预热装置，保证到达反应杯中的清洗液的温度在一定的温度范围内，而且在温度较高的条件下，清洗液与反应杯内的废液的活性提高，更加有利于清洗液作用的发挥。

清洗液预热装置主要应用在生化分析仪的自动清洗系统中，自动清洗系统包括通过管路连接的预热装置、驱动装置和清洗机构，通过驱动装置作用使清洗液进入预热装置进行预热；然后再次通过驱动装置作用使预热装置中的清洗液进入反应杯。现有的预热装置如图1所示，需要预热的液体从进水口21进入预热腔体25，经过加热器23直接加热后，从出水口22流出。温度传感器24的作用是监测预热腔体25内的清洗液的温度，以便控制加热器23的工作。

但是，现有的清洗液预加热的方式存在如下不足：从预热装置到清洗针之间的管路会有部分散热，在不同的温度环境条件下，管路中的散热量也会不同，尤其在低温条件下，管路散热较大会导致反应杯内清洗液的温度较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种能够根据环境温度进行自动调整的生化分析仪的液体温度控制系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种生化分析仪的液体温度控制系统，包括预热装置、环境温度传感器及主控制器，预热装置具有容器、液体温度传感器及加热器，容器具有至少一个内腔，每个内腔均装有液体温度传感器和加热器，环境温度传感器采集环境温度，液体温度传感器采集内腔中的液体温度，环境温度传感器、液体温度传感器及加热器均与主控制器连接，主控制器根据采集的环境温度确定液体的当前目标温度，然后比较采集的液体温度和液体的当前目标温度，并根据比较结果控制加热器。

所述预热装置还具有与内腔对应的温度开关，温度开关与主控制器连接，使内腔内的液体温度达到指定温度时，触发温度开关，并通过主控制器切断加热器。所述预热装置还包括盖板，盖板封闭内腔顶部，盖板上固定有向下伸入内腔的导热加热器套筒和导热传感器套筒，加热器和液体温度传感器分别向下插入加热器套筒和传感器套筒。容器上还固定有弹性体，该弹性体紧压温度开关于盖板上。环境温度传感器固定在具有弹性的U型支座上。

一种生化分析仪的液体温度控制系统，包括：用于根据环境温度确定液体的当前目标温度的确定装置；用于比较液体温度和当前目标温度的比较装置；用于根据比较结果控制加热器的控制装置。

一种生化分析仪的液体温度控制方法，用于对经加热器加热后需要经过外界环境输送到目标物的液体进行温度控制，包括如下步骤：a)根据采集的环境温度确定液体的当前目标温度；b)比较采集的液体温度和液体的当前目标温度；c)根据比较结果控制加热器。

所述的液体温度控制方法，其设定至少两个不交叉、不重叠的环境温度范围，每个环境温度范围对应一个液体的目标温度，所述步骤a)中，当前目标温度为环境温度所在的环境温度范围所对应的目标温度。所述的各环境温度范围衔接。所述的环境温度范围有两个，该两个环境温度范围被预设的环境温度设定值分开。

所述的环境温度范围包括相衔接且温度逐渐升高的第一环境温度范围、第二环境温度范围和第三环境温度范围，第一环境温度范围对应液体的第一目标温度，第三环境温度范围对应液体的第二目标温度，所述步骤a)中，环境温度在第一环境温度范围时，当前目标温度为第一目标温度；环境温度在第三环境温度范围时，当前目标温度为第二目标温度。所述步骤a)中，环境温度在第二环境温度范围时，当前目标温度保持不变。所述第一目标温度大于第二目标温度。

所述的生化分析仪的液体温度控制方法，其中，第一环境温度范围为不大于T_min的环境温度范围，第三环境温度范围为不小于T_max的环境温度范围，第二环境温度范围为界于T_max和T_min之间的环境温度范围，所述T_max＝T₀+e，T_min＝T₀-e，e为预设的环境温度偏差，T₀为环境温度设定值。

液体输送到目标物时的温度具有液体温度下限值和液体温度上限值，第一目标温度满足如下条件：使液体经过外界环境输送到目标物时的温度不小于该温度下限值；第二目标温度满足如下条件：使液体经过外界环境输送到目标物时的温度不大于该温度上限值，所述目标物为生化分析仪的反应杯。。所述步骤c)中，通过PID控制算法控制加热器输出的热量。

本发明的有益效果是，根据不同的环境温度来自动调整液体加热的目标温度，使液体到达目标物后能够保持在所需要的温度范围。

附图说明

图1是现有清洗液预热装置的结构示意图；

图2是本实施方式液体温度控制装置的预热装置的剖视示意图；

图3是本实施方式液体温度控制装置的预热装置的另一个方向的剖视示意图；

图4是本实施方式液体温度控制装置的环境温度传感器及其支座的结构示意图；

图5是本实施方式液体温度控制装置的接线示意图；

图6是本实施方式液体温度控制方法的原理图。

具体实施方式

如图2至图6所示，本实施方式液体温度控制系统运用于生化分析仪中，用于使进入反应杯中的清洗液的温度保持在需要的范围。液体温度控制系统包括预热装置、环境温度传感器及主控制器。预热装置包括容器1、盖板5、两个液体温度传感器3、两个加热器2、两个温度开关4、两个加热器套筒9和两个传感器套筒11。容器1具有两个独立的内腔10，每个内腔10均具有底壁19，每个内腔10的侧壁20上设有进水口7和出水口8。盖板5盖在容器1上并通过圆环形密封圈18实现两者之间的密封，盖板5封闭两个内腔10的顶部开口。每个内腔10对应一个加热器套筒9和一个传感器套筒11，加热器套筒9和传感器套筒11固定在盖板5上并向下伸入对应的内腔10，加热器2和液体温度传感器3分别竖直向下插入对应的加热器套筒9和传感器套筒11。加热器套筒9、传感器套筒11及盖板5均由导热性能良好的材料制成，如均由导热的金属制成。每个内腔10均对应一个弹性体6和一个温度开关4。弹性体6设于内腔10的侧壁20，并将温度开关4紧压在盖板5上。加热器2用于将内腔10中的清洗液加热到所需要的目标温度。液体温度传感器3用于实时采集内腔10中的清洗液温度。温度开关4用于在清洗液温度到达设定值时，通过主控制器断开加热器2。

清洗液可以包括清洗水和清洗剂。两个内腔分别用作清洗水的预加热和清洗剂的预加热，从而两个液体温度传感器分别为清洗水温度传感器和清洗剂温度传感器，两个加热器分别为清洗水加热器和清洗剂加热器，两个温度开关分别为清洗水温度开关和清洗剂温度开关。各个加热器2和温度开关4均连接在加热控制板17上，各个液体温度传感器3和环境温度传感器13均安装在温度采集板16上。温度采集板16和加热控制板17均为主控制器的组成部分。

环境温度传感器13用于实时监测生化分析仪机箱内的环境温度，其固定在具有弹性的U型支座14上，使用时，通过两个螺钉15固定在邻近预热装置容器1的位置。需要拆卸环境温度传感器13时，只需要松开一个螺钉15，U型支座14恢复形变而张开，即可取出环境温度传感器13。

环境温度传感器、液体温度传感器及加热器均与主控制器连接，主控制器根据采集的环境温度确定清洗液的当前目标温度，然后比较采集的清洗液温度和清洗液的当前目标温度，并根据比较结果控制加热器。

通过环境温度分界点T_max和环境温度分界点T_min将环境温度分成相衔接的三个环境温度范围，分别为第一环境温度范围、第二环境温度范围及第三环境温度范围，其中，T_max＝T₀+e，T_min＝T₀-e，e为预设的环境温度偏差，T₀为预设的环境温度设定值。第一环境温度范围为相对的低温区，其为不大于T_min的温度范围；第三环境温度范围为相对的高温区，其为不小于T_max的温度范围；第二环境温度范围为界于T_max和T_min之间的温度范围，即大于T_min并小于T_max的温度范围。第一环境温度范围对应清洗液的第一目标温度T₂，第三环境温度范围对应清洗液的第二目标温度T₁，T₂大于T₁。另外，对于每个环境温度范围，其对应的目标温度可以按照设计需要进行适当调整。

当通过环境温度传感器采集的环境温度T_amb处在第一环境温度范围时(即T_amb≤|T₀-e|)，将第一目标温度T₂作为内腔中清洗液的当前目标温度T_obj。当环境温度T_amb在第三环境温度范围时(即T_amb≥|T₀+e|)，将第一目标温度T₁作为内腔中清洗液的当前目标温度T_obj。当环境温度T_amb在第二环境温度范围时(即|T₀-e|＜T_amb＜|T₀+e|)，当前目标温度保持不变，即前次的当前目标温度为T₂则本次的当前目标温度也为T₂；前次的当前目标温度为T₁则本次当前目标温度也为T₁。确定清洗液的当前目标温度的方法可用以下公式表示：

$\left(\begin{array}{cc}{T}_{\mathrm{obj}}(P,I,D)=T_1(P_1,I_1,D_1)& T_{\mathrm{amb}}\&GreaterEqual;|T_0+e|\\ T_{\mathrm{obj}}(P,I,D)=T_{\mathrm{in}}(P_{\mathrm{in}},I_{\mathrm{in}},D_{\mathrm{in}})& |T_0-e|<T_{\mathrm{amb}}<|T_0+e|\\ T_{\mathrm{obj}}(P,I,D)=T_2(P_2,I_2,D_2)& T_{\mathrm{amb}}\&le;|T_0-e|\end{array}\right)$

确定好清洗液的当前目标温度T_obj后，比较预热装置中的清洗液温度和当前目标温度T_obj，根据比较结果，通过PID控制算法控制加热器输出的热量。

本实施方式中，为了保证进入反应杯中的清洗液温度在所需的反应温度附近，即使反应杯中的清洗液温度保持在具有下限值和上限值的范围内，预热装置中的清洗液的第一目标温度需要满足如下条件：由预热装置加热后的清洗液经过外界环境输送到反应杯时的温度不小于该下限值；第二目标温度满足如下条件：由预热装置加热后的清洗液经过外界环境输送到反应杯时的温度不大于该温度上限值。例如：假设进入反应杯中的清洗液的温度范围为34℃～38℃，环境温度设定值为20℃，环境温度偏差为2℃，预热装置中清洗液的第一目标温度为50℃，第二目标温度为40℃。如实测的环境温度大于等于22℃，则预热装置中的清洗液的当前目标温度采用40℃，此时，到达反应杯中的清洗液的温度不大于38℃；如实测的环境温度小于等于18℃时，预热装置中的清洗液的当前目标温度采用50℃，此时，到达反应杯中的清洗液的温度不小于34℃。

本实施方式可以根据不同的环境温度来自动调整清洗液加热的目标温度，使清洗液进入反应杯后能够保持在所需要的温度范围，减少因清洗液温度变化而对生化反应产生的不利影响。通过设置环境温度偏差，可以减小环境温度的偶然性波动对温度控制的负面影响，防止对加热器的控制参数及清洗液的目标温度的频繁变化。通过采用PID控制算法来控制加热器输出的热量，可以使预热装置内的清洗液迅速升温，而且加热效果好。

一种液体温度控制方法，用于对经加热器加热后需要经过外界环境输送到目标物的液体进行温度控制，包括如下步骤：a)根据采集的环境温度确定液体的当前目标温度；b)比较采集的液体温度和液体的当前目标温度；c)根据比较结果控制加热器。对应该方法的装置可以包括：用于根据环境温度确定液体的当前目标温度的确定装置、用于比较液体温度和当前目标温度的比较装置、用于根据比较结果控制加热器的控制装置。确定装置、比较装置和控制装置可以集成于前述的主控制器中。

对于液体温度控制方法，确定液体的当前目标温度时，可以设定至少两个不交叉、重叠的环境温度范围，每个环境温度范围对应一个液体的目标温度，具体的对应值可以根据理论分析和有限次的实验得出，目标温度是可以根据经验数据得出的一组经验关系式。当采集的环境温度落入其中的一个环境温度范围时，则采用该环境温度范围对应的目标温度作为液体的当前目标温度。对于每个环境温度范围，其可以是单个的温度值，也可以是由连续的温度值构成的一个温度值范围。环境温度范围较佳的是相衔接，其可以是由预设的环境温度设定值分开的两个环境温度范围；也可以是由环境温度上限值和环境温度下限值分成的三个环境温度范围；当然，也可以是由三个或三个以上的温度值分成的四个或四个以上的环境温度范围。

对于液体温度控制系统和方法，可以对经加热器加热后通过外界环境输送到目标物的液体进行温度控制，通过该温度控制，可以使最终输送到目标物的液体保持在需要的温度范围内。该目标物可以是生化反应仪中的反应杯、试剂针，也可以是需要实现防雾的条码(环境温度传感器可以采用露点温度传感器)，当然，也可以用在其它工业、日用中的场合。

以上内容是接合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种生化分析仪的液体温度控制系统，其特征在于：包括预热装置、环境温度传感器及主控制器，预热装置具有容器、液体温度传感器及加热器，容器具有至少一个内腔，每个内腔均装有液体温度传感器和加热器，环境温度传感器采集环境温度，液体温度传感器采集内腔中的液体温度，环境温度传感器、液体温度传感器及加热器均与主控制器连接，主控制器根据采集的环境温度确定液体的当前目标温度，然后比较采集的液体温度和液体的当前目标温度，并根据比较结果控制加热器。

2.根据权利要求1所述的生化分析仪的液体温度控制系统，其特征在于：所述预热装置还具有与内腔对应的温度开关，温度开关与主控制器连接，使内腔内的液体温度达到指定温度时，触发温度开关，并通过主控制器切断加热器。

3.根据权利要求2所述的生化分析仪的液体温度控制系统，其特征在于：所述预热装置还包括盖板，盖板封闭内腔顶部，盖板上固定有向下伸入内腔的导热加热器套筒和导热传感器套筒，加热器和液体温度传感器分别向下插入加热器套筒和传感器套筒，

4.根据权利要求3所述的生化分析仪的液体温度控制系统，其特征在于：所述容器上固定有弹性体，该弹性体紧压温度开关于盖板上。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的生化分析仪的液体温度控制系统，其特征在于：所述环境温度传感器固定在具有弹性的U型支座上。

6.一种生化分析仪的液体温度控制系统，其特征在于：包括：

用于根据环境温度确定液体的当前目标温度的确定装置；

用于比较液体温度和当前目标温度的比较装置；

用于根据比较结果控制加热器的控制装置。

7.一种生化分析仪的液体温度控制方法，用于对经加热器加热后需要经过外界环境输送到目标物的液体进行温度控制，其特征在于：包括如下步骤：

a)根据采集的环境温度确定液体的当前目标温度；

b)比较采集的液体温度和液体的当前目标温度；

c)根据比较结果控制加热器。

8.根据权利要求7所述的生化分析仪的液体温度控制方法，其特征在于：设定至少两个不交叉、不重叠的环境温度范围，每个环境温度范围对应一个液体的目标温度，所述步骤a)中，当前目标温度为环境温度所在的环境温度范围所对应的目标温度。

9.根据权利要求8所述的生化分析仪的液体温度控制方法，其特征在于：所述的环境温度范围包括相衔接且温度逐渐升高的第一环境温度范围、第二环境温度范围和第三环境温度范围，第一环境温度范围对应液体的第一目标温度，第三环境温度范围对应液体的第二目标温度，所述步骤a)中，环境温度在第一环境温度范围时，当前目标温度为第一目标温度；环境温度在第三环境温度范围时，当前目标温度为第二目标温度。

10.根据权利要求9所述的生化分析仪的液体温度控制方法，其特征在于：所述步骤a)中，环境温度在第二环境温度范围时，当前目标温度保持不变。

11.根据权利要求10所述的生化分析仪的液体温度控制方法，其特征在于：第一环境温度范围为不大于T_min的环境温度范围，第三环境温度范围为不小于T_max的环境温度范围，第二环境温度范围为界于T_max和T_min之间的环境温度范围，所述T_max＝T₀+e，T_min＝T₀-e，e为预设的环境温度偏差，T₀为环境温度设定值。

12.根据权利要求11所述的生化分析仪的液体温度控制方法，其特征在于：液体输送到目标物时的温度具有液体温度下限值和液体温度上限值，第一目标温度满足如下条件：使液体经过外界环境输送到目标物时的温度不小于该温度下限值；第二目标温度满足如下条件：使液体经过外界环境输送到目标物时的温度不大于该温度上限值，所述目标物为生化分析仪的反应杯。

13.根据权利要求7-12中任意一项所述的生化分析仪的液体温度控制方法，其特征在于：所述步骤c)中，通过PID控制算法控制加热器输出的热量。

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