CN105277731A - 加样系统的定位方法及应用该定位方法的体外诊断仪器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加样系统的定位方法，包括：选择加样针所在的位置作为原点；控制加样针从所述原点移动到四个顶点试管的上方，并根据加样针在X轴、Y轴移动的距离计算四个顶点试管的水平坐标；控制加样针伸入到四个顶点试管的液面，并根据加样针在Z轴移动的距离计算四个顶点试管的垂直坐标；根据四个顶点试管的水平坐标和垂直坐标对仓体中任意试管的坐标进行修正。本发明可以提高自适用性和定位精度的加样系统的定位方法。

Description

加样系统的定位方法及应用该定位方法的体外诊断仪器

技术领域

本发明涉及体外诊断领域，特别是涉及一种加样系统的定位方法及应用该定位方法的体外诊断仪器。

背景技术

体外诊断，即IVD(InVitroDiagnosis)，是指在人体之外，通过对人体样本(血液、体液、组织等)进行检测而获取临床诊断信息，进而判断疾病或机体功能的产品和服务。体外诊断产品主要由诊断设备(仪器)和诊断试剂构成。按照诊断方法和对象分类，体外诊断仪器可分为临床化学分析仪器、免疫化学分析仪器、血液分析仪器与微生物分析仪器等。

免疫分析技术是现代临床检验和生命科学研究的重要手段之一，为肿瘤，糖尿病，性腺分泌异常，甲状腺功能障碍等疾病提供了有力的诊断工具。传统使用的放射性免疫分析技术由于其子工操作复杂，反应时间长，对环境污染性强而逐步被新兴的化学发光免疫分析技术所取代。化学发光免疫分析技术由于反应时间短，操作简单，所以大大地提高了免疫诊断的工作效率，且无污染而被普遍应用于医院和科研领域。

化学发光免疫分析仪器主要包括反应杯装载系统、样本装载系统、试剂装载系统、加样系统、温育系统、固相分离清洗系统、发光计数测量系统和计算机控制系统。其中，加样系统主要负责从样本仓和试剂仓中分别吸取定量样本和定量试剂加入指定反应容器中。样本仓和试剂仓中通常会按一定规律分别放置若干试管和试剂盒，加样系统需要准确定位试管和试剂盒的位置。

然而，传统的加样定位方法中对样本仓和试剂仓的加工、装配精度要求较高，要求样本仓和试剂仓为标准矩形区域。在样本仓或试剂仓出现轻微变形、倾斜或扭转的情况时，无法进行自动修正偏差，适用性差，导致对试管或试剂盒定位偏差，影响实验结果。

发明内容

基于此，有必要提供一种可以提高自适用性和定位精度的加样系统的定位方法。

此外，还提供一种体外诊断仪器。

一种加样系统的定位方法，包括：

选择加样针所在的位置作为原点；

控制加样针从所述原点移动到四个顶点试管的上方，并根据加样针在X轴、Y轴移动的距离计算四个顶点试管的水平坐标；

控制加样针伸入到四个顶点试管的最大限位，并根据加样针在Z轴移动的距离计算四个顶点试管的垂直坐标；

根据四个顶点试管的水平坐标和垂直坐标对仓体中任意试管的坐标进行修正。

在其中一个实施例中，所述根据四个顶点试管的水平坐标和垂直坐标对仓体中任意试管的坐标进行修正的步骤中，对仓体中任意试管的坐标进行修正的公式为：

x＝x2+(x3-x2)*f(m)-(x2-x1)*g(n)-(x3-x4-x2+x1)*g(n)*f(m)；

y＝y2+(y3-y2)*f(m)-(y2-y1)*g(n)-(y3-y4-y2+y1)*g(n)*f(m)；

z＝z2+(z3-z2)*f(m)-(z2-z1)*g(n)-(z3-z4-z2+z1)*g(n)*f(m)；

其中，(x，y，z)为仓体中任意试管的坐标，(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)、(x4，y4，z4)为四个顶点试管的坐标，f(m)为M列试管架的分布函数，g(n)为试管架中N行样本试管的分布函数。

在其中一个实施例中，所述仓体中M列试管架的分布函数：f(m)＝(m-1)/(M-1)；

所述试管架中N行试管的分布函数：g(n)＝(N-1-n)/(N-1)；

其中，m为仓体中任意试管所在的列，n为仓体中任意试管所在的行，M为仓体中试管架的总列数，N为仓体中试管的总行数。

在其中一个实施例中，所述控制加样针伸入到四个顶点试管的最大限位的步骤包括：

在顶点试管中加入标称死体积的纯水；

控制加样针垂直向下移动；

实时检测加样针的电容值，并在电容值发生变化时控制加样针停止移动，记录顶点试管的最大限位。

在其中一个实施例中，所述加样针停止移动，记录顶点试管的最大限位的步骤中，通过在软件界面上设置液面探测指示灯提示所述加样针已探测到液面，并记录顶点试管的最大限位。

在其中一个实施例中，所述选择加样针所在的位置作为原点的步骤包括：

当加样系统包括至少两组加样针时，以加样针从初始位置移动到所有加样针均能达到的共同位置为原点，并根据加样针在X轴、Y轴、Z轴移动的距离重新获取初始位置的坐标；或

当加样系统包括一组加样针时，以加样针所在的任意位置作为原点。

在其中一个实施例中，所述加样针在X轴、Y轴和/或Z轴移动的距离是通过传感器记录加样针移动的步数来获取。

在其中一个实施例中，所述加样针从所述原点移动到四个顶点试管的上方的过程中可任意轨迹移动。

在其中一个实施例中，所述控制加样针伸入到四个顶点试管的最大限位，并根据加样针在Z轴移动的距离计算四个顶点试管的垂直坐标的步骤之后，还包括保存四个顶点试管的水平坐标和垂直坐标的步骤。

一种体外诊断仪器，应用上述加样系统的定位方法定位。

上述加样系统的定位方法，通过获取顶点试管的水平坐标和垂直坐标，并根据顶点试管的水平坐标和垂直坐标以及试管在仓体内的分布函数设计修正公式，以对仓体内任意试管的坐标进行修正，这样可以修正仓体因变形或仓体倾斜、扭转等情况带来的误差，提高了适用性和定位精度。

上述体外诊断仪器，通过应用上述加样系统的定位方法定位，可提高仪器的适用性及运转效率。

附图说明

图1为一实施例中加样系统的定位方法的流程图；

图2为一实施例中样本仓的三维坐标示意图；

图3为控制加样针伸入到四个顶点试管的最大限位的流程示意图；

图4为具体应用场景中样本仓的平面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1，为一实施例中加样系统的定位方法的流程图。在本实施例中，仓体为样本仓。可以理解，仓体可以为样本仓或试剂仓等，这里不加以限定，只要能放置N行M列试管即可。

该加样系统的定位方法包括：

步骤S110：选择加样针所在的位置作为原点。

如图2所示，为一个样本仓的三维坐标示意图。在本实施例中，主要以加样系统对样本仓中的试管进行定位为例进行说明，这种定位方法对试剂仓中试剂盒同样适用，不再赘述。

样本仓ABCDEFGH为一个轻微变形、倾斜、扭转的非规则四面体。样本仓中按f(m)函数放置了M列试管架，按g(n)函数在试管架上放置了N行样本试管。设所有加样针均能同时达到的共同位置为O点，即选择O点为原点，设其坐标为(0，0，0)，与样本仓列方向小于90度夹角的轴为X轴，与样本仓行方向小于90度夹角的轴为Y轴，与样本仓深度方向小于90度的轴为Z轴，建立XYZ空间坐标系。可以理解，在其他实施例中，若加样系统只包括一组加样针，则以加样针所在的任意位置作为原点。

调试过程中，加样系统会与控制系统实时通信，通过传感器(只要有计数功能均可以)就可以确定加样针在XYZ三个轴方向的实时坐标并上传。加样针从原点即坐标为(0，0，0)的位置移动到其他位置的过程中，传感器会记录加样针在XYZ三个轴方向移动的距离。比如，加样针从原点O到顶点E的过程中，设加样针在X轴方向上移动的距离为t1，在Y轴方向上移动的距离为t2，在Z轴方向上移动的距离为t3，则顶点E(x0，y0，z0)的坐标表示为：x0＝t1+0，y0＝t2+0，z0＝t3+0。

步骤S120：控制加样针从所述原点移动到四个顶点试管的上方，并根据加样针在X轴、Y轴的移动的距离计算四个顶点试管的水平坐标。

上述坐标系中，在样本仓中共放置了M×N个试管，那么第1列第1行的试管、第1列第N行的试管、第M列第N行及第M列第1行的四个试管为四个顶点试管。将样本仓中四个顶点试管分别标为a、b、c、d，设它们的水平坐标分别为(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)、(x4，y4)。

将加样针放置在已知的原点O的位置，然后控制加样针从原点O移动到第一顶点试管a的上方，同时将加样针对准试管口的中心。设加样针在X轴方向上移动的距离为t4，在Y轴方向上移动的距离为t5，则第一顶点试管a在水平方向上的坐标为：x1＝0+t4，y1＝0+t5。

依此类推，还可以分别得到第二顶点试管b、第三顶点试管c、第四顶点试管d在水平方向上的坐标。

在一个实施例中，计算四个顶点试管的水平坐标的过程时，所述加样针从原点O移动到四个顶点试管的上方的过程中可任意轨迹移动。比如，可以控制加样针从原点O分别移动到各个顶点试管的上方，也可以控制加样针从原点O到第一顶点试管a的上方，然后从第一顶点试管a的上方到第二顶点试管b的上方，再从第二顶点试管b的上方到第三顶点试管c的上方，最后从第三顶点试管c的上方到第四顶点试管d的上方。

步骤S130：控制加样针伸入到四个顶点试管的最大限位，并根据加样针在Z轴移动的距离计算四个顶点试管的垂直坐标。

顶点试管在X轴和Y轴上的水平坐标可以通过人眼观察加样针尖与试管口的中心简单、快捷的定位找到，但由于顶点试管的液面为顶点试管在垂直方向上的最大限位，且因试管架的遮挡等因素，较难使用人眼精确定位。

在一个实施例中，所述加样针在X轴、Y轴和/或Z轴移动的距离是通过传感器记录加样针移动的步数来获取。

在一个实施例中，如图3所示，步骤S130具体包括：

步骤S132：在顶点试管中加入标称死体积的纯水。

具体地，使用加样枪在四个顶点试管加入标称死体积的纯水(在所有的试管底部，存在一个区域，其样本是加样针无法吸取的，则该区域为标称死体积)，经过步骤S120后的加样针已经对准在顶点试管口中心。

步骤S134：控制加样针垂直向下移动。

控制加样针垂直向下运动以使加样针接近纯水的液面。

步骤S136：实时检测加样针的电容值，并在电容值发生变化时控制加样针停止移动，记录顶点试管的最大限位。

在加样针垂直向下移动的过程中，启动加样系统的自动液面探测功能。具体地，当加样针接触到纯水的液面时，加样针的电容将发生变化，加样系统会自动检测到电容值的变化从而确定加样针已到顶点试管的最大限位，这时控制加样针停止移动。这样，根据加样针在Z轴方向移动的距离就可以分别计算出四个顶点试管的垂直坐标z1、z2、z3、z4。

在一个实施例中，主要通过在软件界面上设置液面探测指示灯来指示所述电容值发生变化。

按照上述方法能准确、快速的得到四个顶点试管的一个空间坐标值(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)、(x4，y4，z4)，控制系统会对四个顶点试管的坐标进行存档。

步骤S140：根据四个顶点试管的水平坐标和垂直坐标对样本仓中任意试管的坐标进行修正。

由于样本仓会出现仓体变形、倾斜、扭转等情况，若要得到样本仓内M×N个试管的准确位置，必须根据上述四个顶点试管的坐标a(x1，y1，z1)、b(x2，y2，z2)、c(x3，y3，z3)、d(x4，y4，z4)以及分布函数f(m)、g(n)(后续具体例子中有说明此公式的由来)进行修正，样本仓中任意试管的坐标e(x，y，z)的修正计算公式如下：

x＝x2+(x3-x2)*f(m)-(x2-x1)*g(n)-(x3-x4-x2+x1)*g(n)*f(m)；

y＝y2+(y3-y2)*f(m)-(y2-y1)*g(n)-(y3-y4-y2+y1)*g(n)*f(m)；

z＝z2+(z3-z2)*f(m)-(z2-z1)*g(n)-(z3-z4-z2+z1)*g(n)*f(m)；

只要试管架按照f(m)函数放置在样本仓中，试管按照g(n)函数放置在试管架上，那么可以根据上述加样系统的定位方法得到任意试管在样本仓中的位置。

在一个实施例中，所述仓体中M列试管架的分布函数：f(m)＝(m-1)/(M-1)；所述试管架中N行试管的分布函数：g(n)＝(N-1-n)/(N-1)；其中，m为仓体中任意试管所在的列，n为仓体中任意试管所在的行，M为仓体中试管架的总列数，N为仓体中试管的总行数。

需要说明，上述仓体中放置的容器可以不仅为试管或试管架，只要在仓体中能成行、列分布的任意容器均可，例如样本架、反应杯等。

上述加样系统的定位方法，通过获取顶点试管的水平坐标和垂直坐标，并根据顶点试管的水平坐标和垂直坐标以及试管在仓体内的分布函数设计修正公式，以对仓体内任意试管的坐标进行修正，这样可以修正仓体因变形或仓体倾斜、扭转等情况带来的误差，提高了适用性和定位精度。下面用实例说明上述公式的推导过程，推导过程中的A，B，E，F点均是上述所标的顶点试管a，b，c，d在XY平面上的四个顶点，其坐标分别为：(x1，y1，z1)，(x2，y2，z2)，(x3，y3，z3)，(x4，y4，z4)。J为任意试管，设J为第10列第2行，即m＝10，n＝2。

假设：12列(即M＝12)试管架等间隔均匀放置，10行(即N＝12)试管等间隔均匀放置在试管架中。具体请结合图4。

从图4可以看出：x＝x2+x2p-xp

由x2p/x2x3＝BD/BF＝(10-1)/(12-1)

可得x2p＝x2x3*(10-1)/(12-1)＝(x3-x2)*(10-1)/(12-1)

将(10-1)/(12-1)提炼成规律函数可得：f(m)＝(m-1)/(M-1)，上式中m＝10，M＝12，如求任意点的坐标，则m为任意点所在的列，M为总列数。

因此，任意一点x2p＝(x3-x2)*f(m)

由于GI到HL的变化是源于AB、EF边的直线倾斜线性变化得到，因此可得：

xp＝JK＝GI+(HL-GI)*(10-1)/(12-1)＝GI+(HL-GI)*f(m)

其中：

由GI/x1x2＝GB/AB

可得GI＝(x2-x1)*(10-1-2)/(10-1)＝(x2-x1)*g(n)

由HL/x1x2＝HF/EF

可得HL＝(x3-x4)*(10-1-2)/(10-1)＝(x3-x4)*g(n)

将(10-1-2)/(10-1)提炼成规律函数就是g(n)＝(N-1-n)/(N-1)，上式中n＝2，N＝10，如求任意点的坐标，则n为任意点所在的行，N为总行数。

因此，任意一点xp＝GI+(HL-GI)*f(m)

＝(x2-x1)*g(n)+[(x3-x4)*g(n)-(x2-x1)*g(n)]*f(m)

＝(x2-x1)*g(n)+(x3-x4-x2+x1)*g(n)*f(m)

最终得到：

x＝x2+x2p-xp

＝x2+(x3-x2)*f(m)-(x2-x1)*g(n)-(x3-x4-x2+x1)*g(n)*f(m)

同理，有：

y＝y2+(y3-y2)*f(m)-(y2-y1)*g(n)-(y3-y4-y2+y1)*g(n)*f(m)

z＝z2+(z3-z2)*f(m)-(z2-z1)*g(n)-(z3-z4-z2+z1)*g(n)*f(m)

上述等式中，所有两点之间的距离都是用两点的标识字母表示，如xp是指x与p之间的距离，x2p是指x2与p之间的距离，BD是指B与D之间的距离，这里不再一一列举说明。

本发明还保护一种体外诊断仪器，通过应用上述加样系统的定位方法定位，可提高该仪器的适用性及运转效率。该体外诊断仪器种类多样，包括但不限于化学发光免疫分析仪、生化分析仪、电解质分析仪等，只要具有放置试管或试管架的仓体及该加样系统，均可以使用该定位方法对仓体内任意试管的坐标进行修正，以修正仓体因变形或仓体倾斜、扭转等情况带来的误差。在本发明实施例中，优选为化学发光免疫分析仪。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种加样系统的定位方法，其特征在于，包括：

选择加样针所在的位置作为原点；

控制加样针从所述原点移动到四个顶点试管的上方，并根据加样针在X轴、Y轴移动的距离计算四个顶点试管的水平坐标；

控制加样针伸入到四个顶点试管的最大限位，并根据加样针在Z轴移动的距离计算四个顶点试管的垂直坐标；

根据四个顶点试管的水平坐标和垂直坐标对仓体中任意试管的坐标进行修正。

2.根据权利要求1所述的加样系统的定位方法，其特征在于，所述根据四个顶点试管的水平坐标和垂直坐标对仓体中任意试管的坐标进行修正的步骤中，对仓体中任意试管的坐标进行修正的公式为：

x＝x2+(x3-x2)*f(m)-(x2-x1)*g(n)-(x3-x4-x2+x1)*g(n)*f(m)；

y＝y2+(y3-y2)*f(m)-(y2-y1)*g(n)-(y3-y4-y2+y1)*g(n)*f(m)；

z＝z2+(z3-z2)*f(m)-(z2-z1)*g(n)-(z3-z4-z2+z1)*g(n)*f(m)；

其中，(x，y，z)为仓体中任意试管的坐标，(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)、(x4，y4，z4)为四个顶点试管的坐标，f(m)为M列试管架的分布函数，g(n)为试管架中N行样本试管的分布函数。

3.根据权利要求2所述的加样系统的定位方法，其特征在于，

所述仓体中M列试管架的分布函数：f(m)＝(m-1)/(M-1)；

所述试管架中N行试管的分布函数：g(n)＝(N-1-n)/(N-1)；

其中，m为仓体中任意试管所在的列，n为仓体中任意试管所在的行，M为仓体中试管架的总列数，N为仓体中试管的总行数。

4.根据权利要求1所述的加样系统的定位方法，其特征在于，所述控制加样针伸入到四个顶点试管的最大限位的步骤包括：

在顶点试管中加入标称死体积的纯水；

控制加样针垂直向下移动；

实时检测加样针的电容值，并在电容值发生变化时控制加样针停止移动，记录顶点试管的最大限位。

5.根据权利要求4所述的加样系统的定位方法，其特征在于，所述加样针停止移动，记录顶点试管的最大限位的步骤中，通过在软件界面上设置液面探测指示灯提示所述加样针已探测到液面，并记录顶点试管的最大限位。

6.根据权利要求1所述的加样系统的定位方法，其特征在于，所述选择加样针所在的位置作为原点的步骤包括：

当加样系统包括至少两组加样针时，以加样针从初始位置移动到所有加样针均能达到的共同位置为原点，并根据加样针在X轴、Y轴、Z轴移动的距离重新获取初始位置的坐标；或

当加样系统包括一组加样针时，以加样针所在的任意位置作为原点。

7.根据权利要求6所述的加样系统的定位方法，其特征在于，所述加样针在X轴、Y轴和/或Z轴移动的距离通过传感器记录加样针移动的步数来获取。

8.根据权利要求1所述的加样系统的定位方法，其特征在于，所述加样针从所述原点移动到四个顶点试管的上方的过程中可任意轨迹移动。

9.根据权利要求1所述的加样系统的定位方法，其特征在于，所述控制加样针伸入到四个顶点试管的最大限位，并根据加样针在Z轴移动的距离计算四个顶点试管的垂直坐标的步骤之后，还包括保存四个顶点试管的水平坐标和垂直坐标的步骤。

10.一种体外诊断仪器，其特征在于，应用权利要求1～9任一项所述的加样系统的定位方法定位。