CN107064533B

CN107064533B - 用于检查计量泵的功能的方法

Info

Publication number: CN107064533B
Application number: CN201611196374.0A
Authority: CN
Inventors: 京特·科图拉
Original assignee: Siemens Healthcare Diagnostics Products GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare Diagnostics Products GmbH
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2022-07-15
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: EP3193015A1; CN107064533A; US10227973B2; ES2713445T3; US20170204849A1; JP6906960B2; EP3193015B1; JP2017134061A

Abstract

本发明涉及计量泵(30)，例如用于自动分析机中的移液装置(20)，以及涉及用于检查计量泵的功能的方法。

Description

用于检查计量泵的功能的方法

技术领域

本发明涉及自动分析机领域，并且涉及一种计量泵，例如用于移液装置；并涉及检查所述计量泵功能的方法。

背景技术

作为用于分析，取证，微生物学和临床诊断中的常规事项的当前分析机能够进行多样本的多个检测反应和分析。为了能够以自动的方式进行多个检查，需要用于测量元件、反应容器和试剂液体容器的空间转移的各种自动操作装置，诸如例如，具有夹器功能的传输臂、传送带或可旋转的传送轮；以及用于传送液体的装置，诸如例如移液装置。所述机器包括中央控制单元，其通过适当的软件能够在很大程度上独立地通过工作步骤计划和工作，以用于期望的分析。

在以自动方式操作的这种分析机中使用的许多分析方法基于光学方法。基于光度测量(例如比浊，比浊法，荧光测量或发光测量)或辐射测量原理的测量系统是特别普遍的。这些方法能够实现分析物在样本中进行定性和定量检测，而不必提供额外的单独步骤。临床相关参数的确定，诸如例如分析物的浓度或活性，通常通过将患者体液的等分试样与反应器皿中的一种或多种测试试剂同时或连续混合来实施，其结果是生化反应运动，这导致测试准备的光学性质的可测量的变化。

测量结果又被测量系统转发到存储器单元并被评估。随后，分析机通过输出介质，诸如例如监测器、打印机或网络连接，将样本特定的测量值提供给用户。

样本液体或试剂液体通常通过自动移液装置传输。这种移液装置通常包括高度可调的移液针，竖直布置在可水平移动或可旋转的传输臂上，该移液针连接到泵送单元，这样期望的液体体积可通过移液针从容器中取出，并且被输出到不同位置处的目标容器中。通常，移液针借助于传输臂移位到液体容器上方的位置，之后下降到液体容器中并且进入容纳在其中的液体。一旦期望的体积已经被抽出，移液针借助于可水平移位或可旋转的传输臂被向上驱动，之后被驱动到液体容器上方，例如在测量元件上方，的期望的目标位置。在那里，移液针再次下降，并且输出液体量。

吸移的液体体积在约5至500微升的范围内。由于移液误差或移液不准确性可能导致不正确的测量结果，因此对移液精度有非常高的要求。这里的决定性因素尤其是连接到移液装置的计量泵的精度。已知使用往复式泵形式的计量泵，该计量泵填充有液体或气体系统介质并且在其出口处通过管道系统连接到移液针。通过移动泵柱塞产生负压，以便通过移液针从液体容器吸取液体，或者产生正压，以便再次释放液体。通常，这样的计量泵通过控制线路连接到控制设备，该控制设备基于特定的控制变量能够根据待吸移的体积量来改变柱塞升程。

计量泵随着时间遭受磨损会带来问题，会造成不期望的移液不准确性，并且在最坏的情况下，计量泵和因此的移液装置的突然停止。更换计量泵始终需要用户的干预，通常甚至是经过专门培训的维修技术人员的干预。因此，在可能的情况下应当避免计量泵预期外的停机，降低整个分析机的生产速度，在某些情况下导致分析机的完全停机。

因此，需要在计量泵的第一次激活之前或者在具体的操作时间之后能够检查计量泵的功能是否足够用于常规操作或者计量泵是否应该更换。

发明内容

因此，本发明是基于提供一种用于检查计量泵的功能的方法的目的，通过该方法可确定计量泵的功能是否足够用于常规操作或者计量泵是否应当更换，其中该确定不由用户干预，即自动的。

该目的通过检查将柱塞从起始位置移动到目标位置所需的驱动力是否不超过特定阈值来实现。

因此，本发明涉及一种检查计量泵的功能的方法，该计量泵包括气缸和在气缸中可移动的电机驱动的柱塞，该柱塞可在起始位置和目标位置之间移动。该方法包括以下步骤：

a)以预先设定的驱动力F0使柱塞从起始位置朝目标位置的方向移位；

b)监测柱塞是否到达目标位置；

c)以预先设定的驱动力F2使柱塞返回到起始位置，驱动力F0小于驱动力F2；并且其中

d)如果确定柱塞到达目标位置，生成分配给计量泵的信号，信号指示计量泵的功能；并且其中

e)如果确定柱塞没有到达目标位置，以增加了值n的驱动力F0+n重复步骤a)至c)，驱动力F0+n小于驱动力F2。

“柱塞的起始位置”和“柱塞的目标位置”应当理解为气缸内沿着柱塞的最大线性行程的两个不同位置，其中目标位置接近于气缸的出口，并且——与其相对的——起始位置更远离气缸的出口。起始位置和目标位置都可以机械地固定，例如通过柱塞在气缸的一端或另一端处的停止。可替代地，也可沿行驶方向任意设定起始位置和/或目标位置。

优选地，在计量泵激活之前设定驱动力F0、驱动力F2和值n，通过该值n驱动力F0可多次增加。

有利地，以这样的方式选择驱动力F2，使其可靠地确保柱塞从泵的目标位置返回到起始位置，以便操作。

由此，以这样的方式选择驱动力F0，使得其小于驱动力F2。

优选地，驱动力F0对应于驱动力F2的大约一半。

驱动力的值n对应驱动力F0的一部分，例如驱动力F0的10-30％，通过该值n驱动力F0可增加多次。

作为实例，监测关于柱塞是否到达目标位置可通过借助于合适的传感器进行的测量来进行，例如在步进电机上的编码器，关于是否实际上克服了在起始位置和目标位置之间定义的行程，步进电机是否可执行定义数量的步骤等。

如果该方法确定柱塞已经以驱动力F0到达目标位置，则生成分配给计量泵的信号，信号指示计量泵的功能。因此，计量泵可第一次激活或继续操作而不受预期功能的限制。

但是，如果确定柱塞没有到达目标位置，以增加了值n的驱动力F0+n重复步骤a)至c)，驱动力F0+n总是小于驱动力F2。重复步骤a)至c)直到确定柱塞到达目标位置并且在这方面需要的驱动力F0+xn不超过预先设定且小于驱动力F2的最大驱动力F1，或直到确定柱塞以预先设定的最大驱动力F1没有到达目标位置。

如果之后确定所需驱动力F0+xn不超过预先设定的最大驱动力F1，则生成分配给计量泵的指示计量泵的功能的信号。因此，计量泵可第一次激活或继续操作而不受预期功能的限制。

相反，如果确定柱塞以预先设定的最大驱动力F1没有到达目标位置，则生成分配给计量泵的更换信号。更换信号被引导到用户，该用户之后可及时地进行相关计量泵的更换或维修。

在根据本发明的用于操作计量泵的方法的特别优选的实施例中，驱动力F2和驱动力F0或F0+xn的比被确定为用于计量泵的功率储备的质量标准。已经发现，如果柱塞到达目标位置所需的驱动力F0或F0+xn大于驱动力F2的80％，则卡住的危险太高，因此应当更换计量泵。因此，优选地，如果柱塞到达目标位置所需的驱动力F0或F0+xn大于驱动力F2的80％，则生成分配给计量泵的更换信号。换句话说，预先设定的最大驱动力F1优选为驱动力F2的80％。

可替代地，可能确定驱动力F2和柱塞到达目标位置需要的驱动力F0或F0+xn的商(Q1)。如果获得小于1.25的F2：F0或F0+xn的商，则生成分配给计量泵的更换信号。

在进一步的实施例中，如果柱塞以预先设定的最大驱动力F1没有到达目标位置，使计量泵附加地失效。这确保不会发生潜在的被错误影响的计量过程或由于卡住而导致的不可控的泵停止。

本发明的进一步主题涉及一种操作计量泵的方法，其中，在通过上述根据本发明的方法激活计量泵之前测试计量泵的功能，并且如果生成分配给计量泵并且指示计量泵的功能的信号，柱塞从起始位置朝目标位置的方向移动并且在激活计量泵之后以驱动力F2返回。

本发明的进一步主题是一种计量泵，计量泵包括气缸；在气缸中可移动的柱塞；和电机，其中，驱动力可从电机传输到柱塞上，其结果是柱塞在起始位置和目标位置之间可移位。计量泵进一步具有控制设备，该控制设备已这样的方式被配置，使其控制操作计量泵的方法，方法包括以下步骤：

b)监测柱塞是否到达目标位置；

用于驱动柱塞的电机可以是电动电机。优选地，这是电动步进电机，特别优选地，具有用于报告位置的传感器(编码器)的步进电机和调节器。步进电机以不同的电流值操作以产生驱动力F0、F0+n和F2。

在优选实施例中，控制设备进一步以这样的方式被配置，使其进一步控制，在步骤e)中以连续增加了值xn的驱动力F0+xn重复步骤a)至c)，驱动力小于驱动力F2，

i)直到确定柱塞到达目标位置并且在这方面需要的驱动力F0+xn不超过预先设定且小于驱动力F2的最大驱动力F1，于是，生成分配计量泵以指示计量泵的功能的信号；或者

ii)直到确定柱塞以预先设定的最大驱动力F1没有到达目标位置，于是，生成分配给计量泵的更换信号。

此外，控制设备可另外以这样的方式配置，使其进一步控制，如果柱塞以预先设定的最大驱动力F1没有到达目标位置，使计量泵失效。

优选地，根据本发明的计量泵的控制设备包括存储单元，在该单元储存有预先设定的驱动力F2、预先设定的驱动力F0、用于增加驱动力F0的值n和/或预先设定的最大驱动力F1。短语“预先设定”是指在计量泵激活之前通过合适的测试系列确定特性。

本发明的另一个主题涉及一种自动分析机，该分析机包括至少一个移液装置，该移液装置包括根据本发明的计量泵。分析机可包括多个这样的移液装置，例如，用于传输样本液体的第一移液装置，样本液体诸如例如，血液、血浆、血清、尿液、液体等；以及用于传输试剂液体的第二移液装置，试剂液体例如缓冲液、抗体溶液、抗原溶液等。

移液装置可固定至可水平移动或可旋转的传输臂，传输臂可自动移动。移液装置包括中空针，待传输的液体体积可通过该中空针被吸入并且在不同的位置再次释放。为此，移液针通过管道系统连接到根据本发明的计量泵。

优选地，自动分析机此外包括输出介质，该输出介质将指示计量泵的功能的信号和/或更换信号转换为可视地和/或声学地感知的信号，并指示后者，计量泵的功能由计量泵的控制设备生成。作为实例，输出介质可以是屏幕，警告灯或扬声器，并且将由计量泵的控制设备生成的更换信号转换为可视地和/或声学地感知的信号并且指示后者。作为实例，更换信号可以以文本消息的形式或以自动分析机的屏幕上的象形图的形式指示，或者其可以声信号的形式由自动分析机的扬声器输出，或者以视觉信号的形式通过自动分析机的报警灯输出。

附图说明

下面，基于附图说明本发明。

在图中：

图1示出了根据本发明的自动分析机；

图2示出了根据本发明的包括计量泵的移液装置；以及

图3示出了检查计量泵的功能的方法的流程图。

在所有附图中，相同的部件提供有相同的参考标记。

具体实施方式

图1是其中包含一些组件的自动分析机1的示意图。在此，为了解释自动分析机1的基本功能，仅以非常简化的方式示出了最重要的部件，而在该过程中没有详细地表示每个组件的单个部件。

自动分析设备1被实施为完全自动地执行对血液或其它体液的非常不同的分析，而在这方面不需要用户的任何活动。相反，用户的必要干预限于维修或修理功能单元和重新填充工作，例如如果需要重新填充试管或需要更换液体容器。

患者样本通过供应轨2被馈送到支架(未更详细地示出)上的自动分析机1中。作为实例，可通过应用到样本容器的条形码，传输关于每个样本要执行的分析的信息，在自动分析机1中读取条形码。通过移液针，借助于第一移液装置3从样本容器中取出样本等分试样。

样本等分试样同样被馈送到试管(未更详细描述)，试管沿着温度控制在37℃的可旋转培养设备5布置在容纳位置4中。从试管存储容器6中取出试管。将具有各种试剂液体的试剂器皿8储存在试剂器皿存储容器7中，冷却至约8-10℃。通过第二移液装置9的移液针从试剂器皿8中移出试剂液体并释放，以在容纳位置4的试管中提供反应混合物。培养时间之后，通过具有夹器的传输臂(这里未示出)将具有反应混合物的试管从培养设备5传送到光度测量单元10，在光度测量单元10测量初始反应溶液的吸光度。

整个过程由中央控制单元11控制，诸如例如由数据线12连接的计算机，由自动分析机1内的多个进一步的电子电路和微处理器(在此不再详细描绘)及其组件辅助。

图2是包括根据本发明的计量泵30的移液装置20的示意图。移液装置20包括固定在可水平移动的传输臂21上的高度可调的移液针22，通过该移动移液针，液体可从液体器皿23取出或者释放到液体器皿23中。计量泵30包括气缸31和在气缸31内可线性移动的柱塞32。气缸31的容积为500微升。柱塞32耦接至步进电机33，步进电机33包括编码器34，作为用于报告位置的传感器。步进电机33可以以不同的电流强度操作，因此可在柱塞32上施加不同强的驱动力。为了检查计量泵30的功能，其将参考图3更详细地解释，柱塞32以预定的驱动力在以600级提前设定的起始位置35和以800级提前设定的目标位置36之间移位。在移液装置20的常规操作期间，由于在阀37关闭时移动柱塞32，定义的液体体积被移液针22吸收或释放。如果阀37打开，则清洁溶液38，诸如去离子水或消毒溶液，可通过泵送装置39泵送过计量泵30和移液针22以用于清洁目的。

图3示出了用于检查图2的移液装置20的计量泵30的功能的方法的流程图，图2是自动分析机1的一部分。在步骤50中，用于执行检查计量泵30的功能的方法的开始信号由自动分析机1的中央控制单元11输出。于是，在步骤51中，预先设定用于驱动力F2(600mA步进电机电流)的值；预先设定用于驱动力F0(300mA步进电机电流)的值；用于增加驱动力F0(90mA)的值n和最大驱动力F1(F2的80％，即480mA步进电机电流)初始从计量泵30的控制设备读取，所述值储存在所述控制设备中的配置文件中，并且柱塞32在步骤52中以驱动力F2移位到起始位置35中。随后，在步骤53中，柱塞32以驱动力F0朝目标位置36的方向上移位。步骤54监测柱塞32是否已经以施加的驱动力(F0)到达目标位置36。如果是这种情况，则在步骤57中生成分配给计量泵30的指示计量泵30的功能的信号，并且过程终止。相反，如果步骤54确定柱塞32以施加的驱动力(F0)还没有到达目标位置36，则在步骤55和步骤52中将驱动力F0增加值n(90mA)，以逐步增加的驱动力F0+xn重复步骤53和54，直到柱塞32到达目标位置36。之后，步骤56监测驱动力F0+xn(300mA+x*90mA)是否没有超过最大驱动力F1(480mA)。如果确定到达目标位置36的驱动力F0+xn没有超过F1，则在步骤57中生成分配给计量泵30并指示计量泵30的功能的信号，并且过程终止。相反，如果确定到达目标位置36的驱动力F0+xn已经超过F1，则在步骤60中生成分配给计量泵30的更换信号，更换信号指示计量装置30缺少的功能，并且该过程终止。

参考标记列表

1 分析机

2 供应轨

3 移液装置

4 容纳位置

5 培养设备

6 试管存储容器

7 试剂器皿存储容器

8 试剂器皿

9 移液装置

10 测量单元

11 中央控制单元

12 数据线

20 移液装置

21 传输臂

22 移液针

23 液体器皿

30 计量泵

31 气缸

32 柱塞

33 步进电机

34 编码器

35 起始位置

36 目标位置

37 阀门

38 清洁溶液

39 泵送装置

50-60 方法步骤

Claims

1.一种用于检查计量泵(30)的功能的方法，所述计量泵(30)包括气缸(31)和在所述气缸中能够移动的电机驱动的柱塞(32)，所述柱塞(32)在起始位置(35)与目标位置(36)之间能够移位，所述方法包括以下步骤：

a)以预先设定的驱动力F0使所述柱塞(32)从所述起始位置(35)朝所述目标位置(36)的方向移位；

b)监测所述柱塞(32)是否到达所述目标位置(36)；

c)以预先设定的驱动力F2使所述柱塞(32)返回到所述起始位置(35)，所述驱动力F0小于所述驱动力F2；并且其中

d)如果确定所述柱塞(32)到达所述目标位置(36)，生成分配给所述计量泵(30)的信号，所述信号指示所述计量泵(30)的功能；并且其中

e)如果确定所述柱塞(32)没有到达所述目标位置，以增加了值n的驱动力F0+n重复步骤a)至c)，所述驱动力F0+n小于所述驱动力F2，

其中，所述驱动力F0对应所述驱动力F2的一半，

其中，在步骤e)中以连续增加了值xn的驱动力F0+xn重复所述步骤a)至c)，该驱动力小于所述驱动力F2，

i)直到确定所述柱塞(32)到达所述目标位置(36)并且在这方面需要的所述驱动力F0+xn不超过预先设定且小于所述驱动力F2的最大驱动力F1，于是，生成分配给所述计量泵(30)并指示所述计量泵(30)的功能的信号；或者

ii)直到确定所述柱塞(32)以所述预先设定的最大驱动力F1没有到达所述目标位置(36)，于是，生成分配给所述计量泵(30)的更换信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果柱塞(32)以所述预先设定的最大驱动力F1没有到达所述目标位置(36)，使所述计量泵(30)失效。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预先设定的最大驱动力F1是所述驱动力F2的80％。

4.一种用于操作计量泵(30)的方法，其中，在激活所述计量泵(30)之前通过根据权利要求1至3中任一项所述的方法测试所述计量泵(30)的功能，并且如果生成了分配给所述计量泵(30)并指示所述计量泵(30)的功能的信号，所述柱塞(32)从起始位置(35)朝目标位置(36)的方向移动，并且在激活所述计量泵(30)之后以所述驱动力F2再返回，其中，驱动力F0对应所述驱动力F2的一半。

5.一种计量泵(30)，包括气缸(31)；在所述气缸中能够移动的柱塞(32)；和电机(33)，其中，驱动力能够从所述电机(33)传输到所述柱塞(32)，由此所述柱塞(32)在起始位置(35)和目标位置(36)之间能够移位，其特征在于，所述计量泵(30)具有控制设备，该控制设备配置为使得控制用于检查所述计量泵(30)的功能的方法，所述方法包括以下步骤：

b)监测所述柱塞(32)是否到达所述目标位置(36)；

d)如果确定所述柱塞(32)到达所述目标位置(36)，生成分配给所述计量泵(30)的信号，所述信号指示计量泵(30)的功能；并且其中

e)如果确定所述柱塞(32)没有到达所述目标位置(36)，以增加了值n的驱动力F0+n重复步骤a)至c)，所述驱动力F0+n小于所述驱动力F2，

其中，所述驱动力F0对应所述驱动力F2的一半，

其中，所述控制设备进一步配置为使得进一步控制在步骤e)中以连续增加了值xn的驱动力F0+xn重复所述步骤a)至c)，该驱动力小于所述驱动力F2，

i)直到确定所述柱塞(32)到达所述目标位置(36)并且在这方面需要的所述驱动力F0+xn不超过预先设定的且小于所述驱动力F2的最大驱动力F1，于是，生成分配给所述计量泵(30)并指示所述计量泵(30)的功能的信号；或者

6.根据权利要求5所述的计量泵(30)，其中，所述控制设备进一步配置为使得进一步控制，如果所述柱塞(32)以预先设定的所述最大驱动力F1没有到达所述目标位置(36)，使所述计量泵(30)失效。

7.根据权利要求5至6中任一项所述的计量泵(30)，其中，所述控制设备包括存储单元，在所述存储单元中储存有所述驱动力F2、所述驱动力F0、用于增加所述驱动力F0的值n和/或最大驱动力F1。

8.一种自动分析机(1)，包括至少一个移液装置(3，9，20)，所述移液装置包括根据权利要求5至7中任一项所述的计量泵(30)。

9.根据权利要求8所述的自动分析机(1)，进一步包括输出介质，其中，所述输出介质将由所述计量泵(30)的控制设备生成的、指示所述计量泵(30)的功能的信号和/或更换信号转换为能够可视地和/或声学地感知的、并指示所述更换信号的信号。