CN109085019B - 一种样本处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种样本处理装置及方法涉及医疗设备技术领域，解决了现有装置和方法存在可靠性低、清洗复杂、成本高、结构复杂、操作复杂、吸样操作慢的问题，该装置包括：吸样机构、穿刺针、控制器、第一电磁阀、第二电磁阀、恒定负压源、第三电磁阀和恒压清洗液源。方法包括：打开第二电磁阀，使第一电磁阀至第三电磁阀的内部压力与恒定负压源压力相同；关闭第二电磁阀，控制器控制穿刺针运动使穿刺针穿入试管，该过程中打开第一电磁阀使试管内的气压和第一电磁阀与吸样机构之间的气压相同；穿刺针运动至吸样位置时停止运动，吸样机构吸样；穿刺针复位。本发明的可靠性高、清洗简便、成本低、结构简单、操作简便且吸样操作快。适用于血液样本等样本的吸取。

Description

一种样本处理装置及方法

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种样本处理装置及方法。

背景技术

血液细胞分析仪主要是对人体内的白细胞、红细胞、血小板、血红蛋白等进行检测的一种临床的基本设备的一种，血液细胞分析仪需抽取一定量的血液样本，然后与各种试剂进行混合、反应，再采用不同的方式进行检测，那么血液样本的抽取的方法存在较多，在全自动血细胞分析仪中，样本抽取是需要穿刺针穿过血液样本试管，进入试管内且穿刺针针尖吸样孔处于血液样本液面以下，然后控制器控制吸样机构进行样本抽取，抽取定量的样本后，将穿刺针由试管内拔出，完成样本抽取动作，最后在由穿刺针依次按仪器需要将血液样本加注至相关检测部件内，由于试管为国际标准的真空采血管，试管内部长期处于负压状态，所以要满足吸取定量的血液样本就需要对试管内部压力进行相关处理，才可以满足抽取后的血液样在加注过程中的高精度定量需求。目前依据现有的样本处理装置，常见操作方法如下：

方法一：首先排空穿刺针以及部分吸样管路，然后控制穿刺针对试管进行两次刺穿，第一次刺穿试管后穿刺针不与血液样本接触，此时通过电磁阀切换进行样本试管内部压力与大气压的平衡，然后进行清洗样本本及灌冲穿刺针管路；第二次穿刺试管使穿刺针达到吸样位置，然后控制吸样机构进行样本抽取，抽取定量的样本后，将穿刺针由样本试管内拔出，完成样本抽取动作。

方法二：常规穿刺针均为圆柱型结构，通过穿刺针结构上的优化，增加一个或多个凹槽，在穿刺试管的同时实现放气功能，达到试管内压力与大气压平衡；

以上两种方法均可以实现样本抽取以及样本加注的高精准定量，其原理是吸样机构以及吸样管路内始终处于常压状态，为保证吸样机构的内部压力与试管内部压力平衡状态；所以采取相关措施使试管内压力也处于常压状态。

但随着仪器检测速度的不断提高，目前不能满足仪器现状的使用，方法上存在的弊端有：①方法一，流程复杂，需要两次穿刺，样本抽取时间较长，一般采用此种方法的仪器检测速度较慢；②两次清洗穿刺针以及吸样管路，造成过多的试剂消耗，提高检测成本；③多次进行穿刺试管帽，降低穿刺针寿命，增加试管帽掉屑风险，存在吸样管路系统堵塞风险。④方法二的穿刺针结构较复杂，直接提高原材料成本；⑤由于穿刺针结构复杂，在清洗穿刺针的时候会加大清洗量以及清洗时间，同样会影响检测时间以及增加试剂消耗；⑥方法二在穿刺同时存在血液由试管内部通过放气槽溢出试管帽风险，易对检测人员造成危害风险。因此装置存在可靠性低，清洗复杂，成本高，结构复杂，操作复杂，吸样操作慢的问题。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提供一种样本处理装置及方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种样本处理装置，包括吸样机构、穿刺针和控制器，所述控制器连接吸样机构和穿刺针，还包括：连接穿刺针和吸样机构的第一电磁阀、连接第一电磁阀的第二电磁阀、连接第二电磁阀的恒定负压源、连接吸样机构的第三电磁阀和连接第三电磁阀的恒压清洗液源，所述控制器连接第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、恒定负压源和恒压清洗液源。

一种样本处理装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一、控制器打开第二电磁阀，使第一电磁阀至第三电磁阀的内部压力与恒定负压源压力相同；

步骤二、控制器关闭第二电磁阀，控制器控制穿刺针运动使穿刺针穿入试管，穿刺针运动过程中控制器打开第一电磁阀，使得试管内的气压和第一电磁阀与吸样机构之间的气压相同；

步骤三、穿刺针运动至吸样位置时控制器控制穿刺针停止运动，控制器控制吸样机构进行吸样；

步骤四、吸样机构吸样后，控制器控制穿刺针运动至其初始位置，吸样完成。

本发明的有益效果是：

1、本发明样本处理装置从吸样原理上简化，不局限于以大气压为基础的压力平衡，而是保证样本吸取前吸样机构及吸样管路的压力与试管内压力平衡，通过恒定负压源达到内部压力平衡，进而实现准确的样本抽取。另外本发明使用的穿刺针的结构不复杂，无需具有放气功能，因而也就对检测人员不具有造成危害的风险。其清洗过程仅需要对吸样机构的吸样针的外壁进行一次清洗，降低成本，简化操作步骤，且便于使用。因此本发明样本处理装置的结构简单，可靠性高，成本低，操作简便，提高了样本抽取速度。

2、本发明样本处理装置的使用方法简单，一、不需要前期的稀释液排空步骤；二、穿刺针仅进行一次穿刺试管帽，无需要穿刺针的二次穿刺。大幅度的简化操作步骤，缩短吸样时间。无需多次进行穿刺试管帽，提高了穿刺针寿命，降低试管帽掉屑风险，降低存在吸样管路和穿刺针的堵塞风险。缩短了样本抽取时间，提高了样本的检测速度。

附图说明

图1为本发明的一种样本处理装置及方法的实施方式一的结构示意图。

图2为本发明的一种样本处理装置及方法的实施方式二的结构示意图。

图3为本发明的一种样本处理装置及方法的实施方式三的结构示意图。

图4为本发明的一种样本处理装置及方法的实施方式四的结构示意图。

图5为本发明的一种样本处理装置及方法的实施方式五的结构示意图。

图中：1、试管，2、穿刺针，3、第一吸样管路，4、第一电磁阀，5、第二电磁阀，6、恒定负压源，7、第二吸样管路，8、吸样机构，9、第三电磁阀，10、恒压清洗液源，11、血液样本，12、第三吸样管路，13、第四吸样管路，14、第五吸样管路，15、第六吸样管路，16、第七吸样管路，17、三通接头一，18、三通接头二，19、第四电磁阀，20、第八吸样管路，21、第二大气连通器，22、第九吸样管路，23、第十吸样管路，24、第十一吸样管路，25、第一大气连通器，26、第一压力传感器，27、第五电磁阀，28、第二压力传感器，29、第十二吸样管路。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施方式一

一种样本处理装置，如图1所示，包括吸样机构8、第一电磁阀4、第二电磁阀5、第三电磁阀9、穿刺针2、恒定负压源6、恒压清洗液源10和控制器。穿刺针2连接第一电磁阀4，第一电磁阀4连接第二电磁阀5和吸样机构8，第二电磁阀5连接第一电磁阀4和恒定负压源6，吸样机构8连接第一电磁阀4和第三电磁阀9，第三电磁阀9连接吸样机构8和恒压清洗液源10。上述连接均采用吸样管路连接。具体为穿刺针2通过第一吸样管路3连接第一电磁阀4，第一电磁阀4通过第三吸样管路12连接三通接头一17，三通接头一17包括三通接头一17的第一接头、三通接头一17的第二接头和三通接头一17的第三接头，即第一电磁阀4通过第三吸样管路12连接三通接头一17的第一接头，三通接头一17的第二接头通过第四吸样管路13连接第二电磁阀5，第二电磁阀5通过第五吸样管路14连接恒定负压源6，三通接头一17的第三接头通过第二吸样管路7连接吸样机构8，吸样机构8通过第六吸样管路15连接第三电磁阀9，第三电磁阀9通过第七吸样管路16连接恒压清洗液源10。穿刺针2对应着试管1，且能对试管1进行穿刺，并能够插入到试管1内的样本中，即穿刺针2为可运动结构，至少可实现穿刺运动，用于穿入到试管1内。吸样机构8、第一电磁阀4、第二电磁阀5、第三电磁阀9、穿刺针2、恒定负压源6、恒压清洗液源10均与控制器相连接。控制器控制吸样机构8吸样，控制器控制穿刺针2的运动(穿刺和复位)，控制器分别控制第一电磁阀4、第二电磁阀5、第三电磁阀9的打开与关闭，控制器控制恒定负压源6的恒压，控制恒压清洗液源10的恒压。

上述的试管1可以是外部提供，也可是包含于本发明。试管1位于穿刺针2的下方，穿刺针2可通过控制器控制其运动而穿入到试管1内。

样本处理装置的初始状态：图1中样本处理装置的所有部件(所有吸样管路、所有电磁阀、穿刺针2、吸样机构8和恒压清洗液源10)均充满稀释液，且样本处理装置内部压力处于常压状态。试管1内盛装的样本为血液样本11。

步骤一、控制器将第二电磁阀5打开，使第一电磁阀4至第三电磁阀9的所有连通部件及吸样管路(第一电磁阀4、第三吸样管路12、三通接头一17、第四吸样管路13、第二电磁阀5、第五吸样管路14、第二吸样管路7、吸样机构8、第六吸样管路15和第三电磁阀9)的内部压力均控制与恒定负压源6压力一致，此处设置恒定负压为-40KPa；

步骤二、控制器关闭第二电磁阀5，控制器控制穿刺针2运动，使穿刺针2对试管1进行穿刺，即使穿刺针2穿入试管1，穿刺过程中控制器打开第一电磁阀4，使得试管1内的气压和吸样管路内的气压相同(试管1内的气压和第一电磁阀4与吸样机构8之间的气压相同)；步骤二中穿刺针2刺穿试管1的试管帽但没接触到血液样本11时打开第一电磁阀4；

步骤三、穿刺针2运动至位于血液样本11内即运动到吸样位置，控制器控制穿刺针2停止运动，则穿刺动作结束，控制器控制吸样机构8下拉，进行吸样，即实现抽取血液样本11的功能；

步骤四、吸样机构8动作结束，控制器控制穿刺针2运动，使穿刺针2完全脱离试管1至其初始位置，吸样完成。

吸样完成后，吸样机构8进行清洗：通过利用拭子对吸样机构8的吸样针的外壁进行一次清洗即完成清洗。

样本处理装置的吸样的结束状态：图1中除试管1、第五吸样管路14和恒定负压源6以外的所有部件的内部压力均处于常压状态。

本发明样本处理装置的原理简单，不局限于以大气压为基础的压力平衡，原理是保证样本吸取前吸样机构8及吸样管路的压力与试管1内压力平衡，通过吸样管路内部压力预施加一个恒定负压(-40KPa)，在穿刺过程中穿刺针2穿过试管帽且未达到试管1内样本时打开穿刺针2连接的第一电磁阀4，此时穿刺针2两端压力瞬间平衡，即试管1内和吸样机构8的压力瞬间平衡，也就是吸样机构8内部压力与试管1内部压力平衡，保证了穿刺针2、试管1、吸样机构8等结构内部均处于同一气压状态下；待穿刺针2运动至吸样位置后，控制吸样机构8进行定量吸样，吸样完成后穿刺针2拔出试管1即完成样本抽取动作。然后控制吸样机构8分别加样至相关检测模块。本发明通过恒定负压源6达到内部压力平衡，进而实现准确的样本抽取，本发明样本处理装置的结构简单，可靠性高，成本低，操作简便，提高了血液分析仪的检测速度。另外本发明使用的穿刺针2的结构不复杂，无需具有放气功能，因而也就对检测人员不具有造成危害的风险。

本发明样本处理装置的使用方法简单，一、不需要前期的稀释液排空步骤；二、穿刺针2仅进行一次穿刺试管1的试管帽，无需要穿刺针2的二次穿刺。不需要排空稀释液的步骤，大幅度的简化操作步骤，使得操作简便，缩短吸样时间。无需多次进行穿刺试管帽，提高了穿刺针2寿命，降低试管帽掉屑风险，降低存在吸样管路和穿刺针2的堵塞风险。同时减少次数便缩短了样本抽取时间提高了样本的检测速度。

利用本发明的样本处理装置及方法，其清洗过程仅需要对吸样机构8的吸样针的外壁进行一次清洗，无需现有技术的先对内壁和外壁均清洗一次，再对外壁清洗一次。本发明装置和方法所对应的清洗减少了上述的“对内壁和外壁均清洗一次”的步骤，简化操作步骤，提高样本抽取速度和样本检测速度。两次清洗吸样机构8和吸样管路，造成过多的清洗液(即稀释液)的消耗，提高检测成本。

基于本发明样本处理装置的衍生装置有很多，均可实现压力释放功能即可实现现有技术中样本加注前的常压稳定状态也可实现本发明的内部压力平衡。图2、图3、图4和图5为其中的几种举例，具体如下述实施方式。

实施方式二

实施方式二如图2所示，与实施方式一不同的是：实施方式二还包括三通接头二18和第四电磁阀19，三通接头二18包括三通接头二18的第一接头、三通接头二18的第二接头和三通接头二18的第三接头；第二吸样管路7不直接连接吸样机构8，而是连接三通接头二18的第一接头；三通接头二18的第二接头连接第九吸样管路22，第九吸样管路22连接吸样机构8，即第二吸样管路7依然连接吸样机构8；三通接头二18的第三接头连接第十二吸样管路29，第十二吸样管路29连接第四电磁阀19，第四电磁阀19通过第八吸样管路20连接第一大气连通器25(或第八吸样管路20直接连通大气)。第四电磁阀19连接控制器，控制器控制第四电磁阀19的打开与关闭。

图2工作的初始状态与图1相同，即图2中样本处理装置的所有部件(所有吸样管路、所有电磁阀、穿刺针2、吸样机构8和恒压清洗液源10)均充满稀释液。

第一步、打开第一电磁阀4和第二电磁阀5，利用恒定负压源6排空穿刺针2、第一吸样管路3、第一电磁阀4、第三吸样管路12、三通接头一17、第四吸样管路13、第二电磁阀5和第五吸样管路14内部的稀释液；

第二步、关闭第一电磁阀4和第二电磁阀5，打开第四电磁阀19，排空第二吸样管路7、三通接头二18、第十二吸样管路29、第四电磁阀19和第八吸样管路20；

第三步、穿刺针2穿刺试管1，穿刺至试管1的试管帽以下但不得接触血液样本11，此时停止穿刺运动。此动作实现试管1内部压力释放为常压；

第四步、穿刺针2拔出试管1，打开第三电磁阀9利用恒压清洗液源10，清洗吸样管路，即稀释液进入到各个部件，至此可实现图2初始状态，之后即可利用现有技术进行第二次穿刺试管1从而进行血液样本11的抽取。

上述的步骤为利用现有方法(以大气压为基础的压力平衡)的使用方法，若不采用现有的方法，则可依照实施方式一的方法，不打开第四电磁阀19即可。

实施方式三

实施方式三如图3所示，与实施方式一不同的是：实施方式三还包括第五电磁阀27，具体差异之处为：第五吸样管路14连接但不直接连接恒定负压源6，而是第五吸样管路14连接第五电磁阀27，第五电磁阀27连接恒定负压源6和第十一吸样管路24，第十一吸样管路24连接第二大气连通器21。第五电磁阀27关闭时，第五吸样管路14连通第十吸样管路23(对应如图3中第五电磁阀27的状态，第五电磁阀27左侧的箭头连接第五吸样管路14和第十吸样管路23)，第五电磁阀27开启时，第五吸样管路14连通第十一吸样管路24。

图3工作的初始状态与图1相同，即图3中样本处理装置的所有部件(所有吸样管路、所有电磁阀、穿刺针2、吸样机构8和恒压清洗液源10)均充满稀释液。

第一步、打开第一电磁阀4和第二电磁阀5，利用恒定负压源6排空穿刺针2、第一吸样管路3、第一电磁阀4、第三吸样管路12、三通接头一17、第四吸样管路13、第二电磁阀5、第五吸样管路14、第五电磁阀27和第十吸样管路23内部的稀释液；

第二步、关闭第一电磁阀4和第二电磁阀5，打开第五电磁阀27，排空第十一吸样管路24；

第三步、穿刺针2穿刺试管1，穿刺至试管1帽以下但不得接触血液样本11，此时停止穿刺运动。此动作实现试管1内部压力释放为常压；

第四步、穿刺针2拔出试管1，打开第三电磁阀9利用恒压清洗液源10，清洗吸样内部管路，至此可实现图3初始状态，之后即可利用现有技术进行穿刺试管1进行血液样本11的抽取。

上述的为利用现有方法(以大气压为基础的压力平衡)的使用方法，若不采用现有的方法，则可依照实施方式一的方法，不打开第五电磁阀27即可。

实施方式四

和实施方式一至三均不同的是在第二吸样管路7上设有第一压力传感器26，第一压力传感器26用于探测第二吸样管路7内的压力。通过第一压力传感器26可实现实时吸样管路部分内的压力监控，对于吸样功能可提供实时监控判断。监控功能一：可监控吸样管路压力释放是否彻底，恒压控制是否稳定；监控功能二：可实现实时知晓在样本抽取过程中吸样管路内部压力变化，可根据压力相关变化曲线来判断样本抽取是否满足外接本发明的仪器的使用要求，如样本量不足、穿刺针2堵塞，电磁阀无法开启等故障。第一压力传感器26连接控制器或外接显示装置等。图4为在实施方式三的基础上增设第一压力传感器26的例子。

实施方式五

和实施方式一至四均不同的是在第一吸样管路3上设有第二压力传感器28，第二压力传感器28用于探测第一吸样管路3内的压力。通过第二压力传感器28可实现样本吸取前对试管1内部压力检测，然后根据试管1实施压力进行第一吸样管路3以后的内部压力建立，第二压力传感器28连接控制器或外接显示装置等。本实施方式可实现最小吸样量，提高样本利用效率。

尤其是在实施方式四的基础上增设第二压力传感器28，如图5所示，第二压力传感器28用来检测试管1内压力，试管1的压力是个随机压力值；第一压力传感器26为吸样管路内部压力检测，是根据第二压力传感器28检测到试管1内的随机压力值来控制第五电磁阀27开启时间，使第一吸样管路3以后的吸样管路内压力与试管1内的压力达到平衡，即第一电磁阀4开启后整个吸样管路的压力为常压状态或接近常压状态。

针对与上述所有实施方式：

上述的吸样管路指的是用于吸样的吸样管路的统称、或对应前后描述代指一部分的吸样管路。上述的试管1不局限于盛装血液样本11，此装置适用于所有利用真空试管进行样本采样的试管1类型，上述所述恒定负压源6是根据不同真空试管设定的压力值，对于全血样本真空试管标准内部真空压力一般在-30KPa，所以此发明初始恒压源设置应≥-30KPa，所以上述恒压源压力不局限与-40KPa压力，可根据仪器实际使用情况选择合适的压力进行调整。

Claims (9)

1.一种样本处理装置，包括吸样机构(8)、穿刺针(2)和控制器，所述控制器连接吸样机构(8)和穿刺针(2)，其特征在于，还包括：连接穿刺针(2)和吸样机构(8)的第一电磁阀(4)、连接第一电磁阀(4)的第二电磁阀(5)、连接第二电磁阀(5)的恒定负压源(6)、连接吸样机构(8)的第三电磁阀(9)和连接第三电磁阀(9)的恒压清洗液源(10)，所述控制器连接第一电磁阀(4)、第二电磁阀(5)、第三电磁阀(9)、恒定负压源(6)和恒压清洗液源(10)；

还包括第一吸样管路(3)、第三吸样管路(12)、三通接头一(17)、第四吸样管路(13)、第五吸样管路(14)、第六吸样管路(15)、第七吸样管路(16)和第二吸样管路(7)，所述第一电磁阀(4)通过第一吸样管路(3)连接穿刺针(2)，第一电磁阀(4)通过第三吸样管路(12)连接三通接头一(17)，三通接头一(17)通过第四吸样管路(13)连接第二电磁阀(5)，第二电磁阀(5)通过第五吸样管路(14)连接恒定负压源(6)，三通接头一(17)通过第二吸样管路(7)连接吸样机构(8)，吸样机构(8)通过第六吸样管路(15)连接第三电磁阀(9)，第三电磁阀(9)通过第七吸样管路(16)连接恒压清洗液源(10)。

2.如权利要求1所述的一种样本处理装置，其特征在于，所述控制器控制吸样机构(8)吸样、控制穿刺针(2)运动、控制第一电磁阀(4)的打开与关闭、控制第二电磁阀(5)的打开与关闭、控制第三电磁阀(9)的打开与关闭、控制恒定负压源(6)的恒压和控制恒压清洗液源(10)的恒压。

3.如权利要求1所述的一种样本处理装置，其特征在于，还包括试管(1)，所述试管(1)位于穿刺针(2)的下方，穿刺针(2)可通过控制器控制其运动以使其穿入到试管(1)内。

4.如权利要求1所述的一种样本处理装置，其特征在于，还包括三通接头二(18)、第四电磁阀(19)、第九吸样管路(22)、第十二吸样管路(29)、第八吸样管路(20)和第一大气连通器(25)，所述第二吸样管路(7)、三通接头二(18)、第九吸样管路(22)和吸样机构(8)依次连接，三通接头二(18)、第十二吸样管路(29)、第四电磁阀(19)、第八吸样管路(20)和第一大气连通器(25)依次连接，第四电磁阀(19)连接控制器。

5.如权利要求1所述的一种样本处理装置，其特征在于，还包括第五电磁阀(27)、第十吸样管路(23)、第十一吸样管路(24)和第二大气连通器(21)，所述第五吸样管路(14)通过顺次连接的第五电磁阀(27)和第十吸样管路(23)连接恒定负压源(6)，第五电磁阀(27)、第十一吸样管路(24)和第二大气连通器(21)依次连接，第五电磁阀(27)连接控制器。

6.如权利要求1所述的一种样本处理装置，其特征在于，还包括设置在第二吸样管路(7)上的第一压力传感器(26)，所述第一压力传感器(26)用于探测第二吸样管路(7)内的压力。

7.如权利要求1所述的一种样本处理装置，其特征在于，还包括设置在第一吸样管路(3)上的第二压力传感器(28)，所述第二压力传感器(28)用于探测第一吸样管路(3)内的压力。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的一种样本处理装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、控制器打开第二电磁阀(5)，使第一电磁阀(4)至第三电磁阀(9)的内部压力与恒定负压源(6)压力相同；

步骤二、控制器关闭第二电磁阀(5)，控制器控制穿刺针(2)运动使穿刺针(2)穿入试管(1)，穿刺针(2)运动过程中控制器打开第一电磁阀(4)，使试管(1)内的气压和第一电磁阀(4)与吸样机构(8)之间的气压相同；

步骤三、穿刺针(2)运动至吸样位置时控制器控制穿刺针(2)停止运动，控制器控制吸样机构(8)进行吸样；

步骤四、吸样机构(8)吸样后，控制器控制穿刺针(2)运动至其初始位置，吸样完成。

9.如权利要求8所述的一种样本处理装置的使用方法，其特征在于，进行步骤四之后还包括的吸样机构(8)清洗的步骤。

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