CN105606837A - 一种自适应液面探测采样系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自适应液面探测采样系统，其包括上位机、控制器、采样针、采样针清洗机构、采样针传动机构以及采样针对地电容检测单元；控制器根据接收到的采样针清洗指令控制采样针传动机构运行，从而带动采样针进入采样针清洗机构中进行清洗，并在清洗完毕后，带动采样针复位；进而控制采样针传动机构带动采样针进行采样；采样针对地电容检测单元在清洗完毕后及采样过程中检测采样针的对地电容，并输出至控制器。本发明通过电容校准使得采样针适应当前清洗液溶度值，再进行液面探测，避免清洗液离子溶度不同对采样针的对地电容造成影响，进而避免影响液面探测结果。

Description

一种自适应液面探测采样系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及医疗器械及其控制技术领域，特别是一种适用于化学发光测定仪器的自适应液面探测采样系统及方法。

背景技术

液面探测系统是自动化学发光免疫分析测控系统的重要组成部分，用于控制采样针探入液体的深度，从而最大限度减少采样针滴挂，使自动加样过程稳定可靠。

电容式液面探测技术原理简单、成本低且易于实现，是目前市面上应用最广的液面探测技术。具体可参考《中国医疗设备》2013年第28卷11期中公开的，由张智河、黄菊英所著的《基于电容探测的智能液面探测技术》一文。金属采样针通过空间环境与相关电路形成空间分布电容，利用时基电路产生脉宽调制输出，当采样针与导电溶液接触时，即增加了空间分布电容，输出脉宽变大，通过检出上述变化即可探测到液面接触信息。但由于用于清洗采样针的清洗液配方不一样，会导致清洗液的离子溶度不同，进而会影响采样针对大地的电容值，影响液面探测结果的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：通过电容校准使得采样针适应当前清洗液溶度值，再进行液面探测，避免清洗液离子溶度不同对采样针的对地电容造成影响，进而避免影响液面探测结果。

本发明采取的技术方案具体为：一种自适应液面探测采样系统，包括上位机、控制器、采样针、采样针清洗机构、采样针传动机构以及采样针对地电容检测单元；所述采样针传动机构由升降驱动组件和清洗驱动组件构成；

采样针对地电容检测单元检测采样针的对地电容，并输出至控制器中。

上位机连接控制器，以向控制器发送采样针清洗指令和采样针采样指令；

控制器根据接收到的采样针清洗指令控制采样针传动机构中的清洗驱动组件运行，从而带动采样针进入采样针清洗机构中进行清洗，并在清洗完毕后，带动采样针复位；

控制器根据接收到的采样针采样指令和采样针的对地电容，控制采样针传动机构中的升降驱动组件运行，从而带动采样针进行采样。

上述采样针对地电容检测单元采用现有电路单元，采样针传动机构中的清洗驱动组件和升降驱动组件皆采用电机与传动件的组合，为现有技术。上位机采用计算机，控制器采用现有微控制芯片。

基于上述系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一，上位机向控制器发送采样针清洗指令；

步骤二，控制器接收采样针清洗指令，根据指令控制采样针传动机构中的清洗驱动组件运行，带动采样针进入采样针清洗装置进行清洗，直至清洗完毕；

步骤三，控制器控制采样针传动机构中的清洗驱动组件运行，带动采样针复位至样品或试剂容器上方；

步骤四，检测此时采样针的对地电容值，并标记为初始电容值，控制器向上位机发送清洗完毕信息及初始电容值，并转至步骤五；如检测不成功则控制器输出报警信息；

步骤五，根据样品或试剂在容器中的高度值，定义采样针的对地电容变化量阈值，以及采样最大高度阈值；

步骤六，上位机向控制器发送采样针采样指令；

步骤七，控制器控制采样针传动机构中的升降驱动组件运行，从而带动采样针下降；

步骤八，实时检测采样针下降过程中的对地电容值，并根据对地电容初始值计算对地电容变化量，当对地电容变化量大于对地电容变化量阈值时，则采样针已探测到样品或试剂液面；否则转至步骤九；

步骤九，判断采样针的下降高度是否到达采样最大高度阈值，如达到，则输出含有样本或试剂为空的报警信息。

本发明应用于采样针液面探测及采样的自动化控制过程中，所述对地电容变化量阈值可根据试剂或样品的容器内表面面积进行设定，采样最大高度阈值则根据采样针距离容器底部的高度进行设定，上述皆为现有技术。

本发明在应用时，由于采样针在清洗过后即检测了其对地电容值，因此可以此检测值作为后续液面探测过程中对地电容值变化的基准值，即实现了对清洗完毕的采样针的对地电容校准，使得采样针在液面探测过程中不再受到清洗液溶度值的影响。

为了提高采样的效率，同时保证液面探测的精确度，本发明步骤五中还包括将样品或试剂容器上方的高度空间由上至下分隔，并定义为快速运行高度和慢速运行高度，同时定义对应上述快速运行高度范围和慢速运行高度范围内的采样针第一运行速度和采样针第二运行速度；

步骤七中，在采样针下降过程中，当采样针位于快速运行高度范围内时，控制采样针以第一运行速度移动，当采样针位于慢速运行高度范围时，控制采样针以第二运行速度移动。第一运行速度大于第二运行速度，快速运行高度范围及慢速运行高度范围，以及两相应运行速度的具体值可根据实际应用中样品或试剂容器上方的高度空间距离设定。

本发明的有益效果为：通过对清洗完毕后的采样针进行对地电容值校准，实现采样针对当前清洗液溶度值的自适应，进而通过检测和计算采样针对地电容变化量，实现采样针对样品或试剂的液面探测和采样。提高了液面探测的精确度，最大限度避免了采样同时的挂液。

附图说明

图1所示为本发明系统原理结构示意图；

图2所示为本发明方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

如图1所示，通过电容校准使得采样针适应当前清洗液溶度值，再进行液面探测，避免清洗液离子溶度不同对采样针的对地电容造成影响，进而避免影响液面探测结果。

本发明采取的技术方案具体为：一种自适应液面探测系统，包括上位机、控制器、采样针、采样针清洗机构、采样针传动机构以及采样针对地电容检测单元；所述采样针传动机构由升降驱动组件和清洗驱动组件构成；

采样针对地电容检测单元检测采样针的对地电容，并输出至控制器中。

上位机连接控制器，以向控制器发送采样针清洗指令和采样针采样指令；

控制器根据接收到的采样针清洗指令控制采样针传动机构中的清洗驱动组件运行，从而带动采样针进入采样针清洗机构中进行清洗，并在清洗完毕后，带动采样针复位；

控制器根据接收到的采样针采样指令和采样针的对地电容，控制采样针传动机构中的升降驱动组件运行，从而带动采样针进行采样。

上述采样针对地电容检测单元采用现有电路单元，采样针传动机构中的清洗驱动组件和升降驱动组件皆采用电机与传动件的组合，为现有技术。上位机采用计算机，控制器采用现有微控制芯片。

如图2所示，基于上述系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一，上位机向控制器发送采样针清洗指令；

步骤二，控制器接收采样针清洗指令，根据指令控制采样针传动机构中的清洗驱动组件运行，带动采样针进入采样针清洗装置进行清洗，直至清洗完毕；

步骤三，控制器控制采样针传动机构中的清洗驱动组件运行，带动采样针复位至样品或试剂容器上方；

步骤四，检测此时采样针的对地电容值，并标记为初始电容值，控制器向上位机发送清洗完毕信息及初始电容值，并转至步骤五；如检测不成功则控制器输出报警信息；

步骤五，根据样品或试剂在容器中的高度值，定义采样针的对地电容变化量阈值，以及采样最大高度阈值；

步骤六，上位机向控制器发送采样针采样指令；

步骤七，控制器控制采样针传动机构中的升降驱动组件运行，从而带动采样针下降；

步骤八，实时检测采样针下降过程中的对地电容值，并根据对地电容初始值计算对地电容变化量，当对地电容变化量大于对地电容变化量阈值时，则采样针已探测到样品或试剂液面；否则转至步骤九；

步骤九，判断采样针的下降高度是否到达采样最大高度阈值，如达到，则输出含有样本或试剂为空的报警信息。

实施例

为了提高采样的效率，同时保证液面探测的精确度，本发明步骤五中还包括将样品或试剂容器上方的高度空间由上至下分隔，并定义为快速运行高度和慢速运行高度，同时定义对应上述快速运行高度范围和慢速运行高度范围内的采样针第一运行速度和采样针第二运行速度；

步骤七中，在采样针下降过程中，当采样针位于快速运行高度范围内时，控制采样针以第一运行速度移动，当采样针位于慢速运行高度范围时，控制采样针以第二运行速度移动。

本发明通过对清洗完毕后的采样针进行对地电容值校准，实现采样针对当前清洗液溶度值的自适应，进而通过检测和计算采样针对地电容变化量，实现采样针对样品或试剂的液面探测和采样。提高了液面探测的精确度，最大限度避免了采样同时的挂液。

Claims (3)

1.一种自适应液面探测采样系统，其特征是，包括上位机、控制器、采样针、采样针清洗机构、采样针传动机构以及采样针对地电容检测单元；所述采样针传动机构由升降驱动组件和清洗驱动组件构成；

采样针对地电容检测单元检测采样针的对地电容，并输出至控制器；

上位机连接控制器，以向控制器发送采样针清洗指令和采样针采样指令；

控制器根据接收到的采样针清洗指令控制采样针传动机构中的清洗驱动组件运行，从而带动采样针进入采样针清洗机构中进行清洗，并在清洗完毕后，带动采样针复位；

控制器根据接收到的采样针采样指令和采样针的对地电容，控制采样针传动机构中的升降驱动组件运行，从而带动采样针进行采样。

2.基于权利要求1所述的自适应液面探测采样系统的控制方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一，上位机向控制器发送采样针清洗指令；

步骤二，控制器接收采样针清洗指令，根据指令控制采样针传动机构中的清洗驱动组件运行，带动采样针进入采样针清洗装置进行清洗，直至清洗完毕；

步骤三，控制器控制采样针传动机构中的清洗驱动组件运行，带动采样针复位至样品或试剂容器上方；

步骤四，检测此时采样针的对地电容值，并标记为初始电容值，控制器向上位机发送清洗完毕信息及初始电容值，并转至步骤五；如检测不成功则控制器输出报警信息；

步骤五，根据样品或试剂在容器中的高度值，定义采样针的对地电容变化量阈值，以及采样最大高度阈值；

步骤六，上位机向控制器发送采样针采样指令；

步骤七，控制器控制采样针传动机构中的升降驱动组件运行，从而带动采样针下降；

步骤八，实时检测采样针下降过程中的对地电容值，并根据对地电容初始值计算对地电容变化量，当对地电容变化量大于对地电容变化量阈值时，则采样针已探测到样品或试剂液面；否则转至步骤九；

步骤九，判断采样针的下降高度是否到达采样最大高度阈值，如达到，则输出含有样本或试剂为空的报警信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，步骤五中还包括将样品或试剂容器上方的高度空间由上至下分隔，并定义为快速运行高度和慢速运行高度，同时定义对应上述快速运行高度范围和慢速运行高度范围内的采样针第一运行速度和采样针第二运行速度；

步骤七中，在采样针下降过程中，当采样针位于快速运行高度范围内时，控制采样针以第一运行速度移动，当采样针位于慢速运行高度范围时，控制采样针以第二运行速度移动。