CN109900341A - 一种用于体外诊断设备的液面检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于体外诊断设备的液面检测系统，包括主控模块、液面探测模块、吸样针模块和液路系统模块，所述液路系统模块用于清洗和抽干吸样针模块，吸样针模块用于探测液面并将探测信息发送给液面探测模块，所述液面探测模块包括测量积分器、参考积分器、低通滤波器、振荡器和电源模块，吸样针模块探测的电容量经过测量积分器和参考积分器，振荡器驱动两个积分器使它们在时间和相位上同步，两个积分器同时产生锯齿波电压，输出的锯齿波通过低通滤波器滤波，滤波后两个锯齿波电压的差值转换为直流电压信号，该直流电压信号输送至所述主控模块进行处理监控。本系统可以高效、快速、稳定的进行液面探测，其较大的提高了液面探测的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于体外诊断设备的液面检测系统，属于医学检测领域。
背景技术
目前，液面探测电路的原理主要有电阻式、电容式和超声的传感方式，传统的一般用电阻式传感方式，这种方式是根据空气电阻与液体电阻的不同来检测液面，但这种检测方式灵敏度比较差，有可能会误检。超声波法结构复杂而且成本比高，一般的中小项目难以应用。现有的一般的电容检测法是金属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，通过上述变化即可检测到液面接触信息。但这个方法会根据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。还需要利用电位器对高低电位进行校准，过程比较繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效、快速、稳定的液面探测系统，用于检测待测容器内是否存在液体，其克服了现有很多液面探测不稳定的现象。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种用于体外诊断设备的液面检测系统，包括主控模块、液面探测模块、吸样针模块和液路系统模块，所述液路系统模块用于清洗和抽干吸样针模块，吸样针模块用于探测液面并将探测信息发送给液面探测模块，所述液面探测模块包括测量积分器、参考积分器、低通滤波器、振荡器和电源模块，所述吸样针模块探测的电容量经过测量积分器和参考积分器，所述振荡器驱动两个构造对称的积分器并使它们在时间和相位上同步，两个积分器同时产生锯齿波电压，输出的锯齿波通过低通滤波器滤波，滤波后两个锯齿波电压的差值转换为直流电压信号，该直流电压信号输送至所述主控模块进行处理分析。
进一步的，所述测量积分器、参考积分器、低通滤波器、振荡器构成电容信号转换电压信号电路。
更进一步的，所述电容信号转换电压信号电路采用芯片U1为CAV424的集成电路。其中，所述U1的第一脚连接电阻R1到地；U1的第二脚连接电阻R2到地；U1的第三脚连接电阻R3到地；U1的第四脚通过电阻R17连接在电阻R18和电阻R19的连接处，同时电阻R18接电源，电阻R19接地；U1的第五脚通过电阻R4连接至U1第四脚，并且第五脚作为输出引脚又通过电阻R6和电容C2的RC滤波后连接到主控板；U1的第六脚通过电阻R5连接至U1的第四脚；U1的第十脚接地；U1的第十一脚为芯片供电电源脚；U1的第十二脚通过电容C7到地；U1的第十三脚通过电容C6到地；U1的第十四脚通过电阻R9连接到吸样针，并且设置电容C8和静电二极管D1跟吸样针并联；U1的第十五脚通过电容C5到地；U1的第十六脚通过电阻R8和电容R4到地。
进一步的，所述U1的电源通过U2提供，所述U2为LDO芯片，电源输入是12V，经过芯片U2后输出5V，然后5V给U1供电。
进一步的，所述主控模块采用型号为LPC1778FBD144的处理芯片。
进一步的，所述吸样针模块包括采样针和拭子，所述采样针通过采样针安装块可滑动安装在安装板上，所述拭子固定安装在安装板上并位于采样针下方，且采样针的针管可从拭子内部穿过，所述采样针的顶端出液口与所述液路系统模块连接。
更进一步的，所述拭子内部设有供采样针穿过的拭子内孔，同时在两端还设有拭子进液口和拭子出液口，所述拭子进液口、拭子出液口、拭子内孔相互连通。
进一步的，所述安装板上还装有液面感应探测板，所述液面探测模块集成设置在该液面感应探测板内。
进一步的，所述液路系统模块包括柱塞泵PL2、柱塞泵PL3和吸液泵P1，所述柱塞泵PL2与开关阀SV3、开关阀SV4、开关阀SV5相配合用于清洗采样针的外壁和内壁，所述柱塞泵PL3用于吸取采样液，所述吸液泵P1用于吸取清洗采样针的废液。
本发明的有益效果是：本发明可以高效、快速、稳定的进行液面探测，其克服了现有技术中采样针对大地的电容值，影响液面探测结果准确性的问题。
此外，在检测过程中，液路系统也会影响到液面探测的可靠性，因此在液面检测前，采样针内外壁、拭子内孔尽可能的不沾液体。本发明通过对吸样针模块和液路系统模块的设计与配合，防止了采样针通过液体与其他介质形成电容，影响测量结果，进而提高了液面检测的可靠性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明的系统框图。
图2是液面探测模块原理框图。
图3是液面探测模块与其他模块的电路连接图。
图4是吸样针模块的立体图。
图5是吸样针模块的主视图。
图6是拭子的剖视图。
图7是液路系统模块的连接图。
图中标记为：1-安装板，2-导轨，3-采样针，4-液面感应探测板，5-拭子，6-采样针安装块，7-采样针出液口，8-拭子进液口，9-拭子出液口，10-拭子内孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1和2所示，一种用于体外诊断设备的液面检测系统，包括主控模块、液面探测模块、吸样针模块和液路系统模块，所述液路系统模块用于清洗和抽干吸样针模块，吸样针模块用于探测液面并将探测信息发送给液面探测模块，其特征在于，所述液面探测模块包括测量积分器、参考积分器、低通滤波器、振荡器和电源模块，所述吸样针模块探测的电容量经过测量积分器和参考积分器，所述振荡器驱动两个构造对称的积分器并使它们在时间和相位上同步，两个积分器同时产生锯齿波电压，输出的锯齿波通过低通滤波器滤波，滤波后两个锯齿波电压的差值转换为直流电压信号，该直流电压信号输送至所述主控模块进行处理监控。
所述测量积分器、参考积分器、低通滤波器、振荡器构成电容信号转换电压信号电路。本实施中采用集成芯片完成上述的电容信号与电压信号的转换，具体可采用芯片U1为CAV424的集成电路。如图3，具体电路连接关系如下：
所述U1的第一脚连接电阻R1到地；U1的第二脚连接电阻R2到地；U1的第三脚连接电阻R3到地；U1的第四脚通过电阻R17连接在电阻R18和电阻R19的连接处，同时电阻R18接电源，电阻R19接地；U1的第五脚通过电阻R4连接至U1第四脚，并且第五脚作为输出引脚又通过电阻R6和电容C2的RC滤波后连接到主控板；U1的第六脚通过电阻R5连接至U1的第四脚；U1的第十脚接地；U1的第十一脚为芯片供电电源脚；U1的第十二脚通过电容C7到地；U1的第十三脚通过电容C6到地；U1的第十四脚通过电阻R9连接到吸样针，并且设置电容C8和静电二极管D1跟吸样针并联；U1的第十五脚通过电容C5到地；U1的第十六脚通过电阻R8和电容R4到地。U2是LDO芯片，电源输入是12V经过芯片U2后输出5V。然后5V给U1供电。
液面探测模块具体工作过程是：当吸样针探测到液体时U1的第十四脚电容量发生改变，经过测量积分器和参考积分器，两个积分器的电容通过同步的常数电流进行充放电，充放电过程的时间常数由振荡器的频率决定。两个积分器同时产生锯齿波电压，它们的振幅跟1/C4和吸样针上电容的倒数是成正比的。锯齿波通过低通滤波器滤波，两个锯齿波电压的差值转换为直流电压信号。U1第五脚输出的电压跟吸样针上的电容成线性关系。经过RC滤波后接到主控模块的LPC1778FBD144芯片进行AD转换。
如图4至6所示，所述吸样针模块包括采样针和拭子，所述采样针通过采样针安装块可滑动安装在安装板上，所述拭子固定安装在安装板上并位于采样针下方，且采样针的针管可从拭子内部穿过，所述采样针的顶端出液口与所述液路系统模块连接。
所述拭子内部设有供采样针穿过的拭子内孔，同时在两端还设有拭子进液口和拭子出液口，所述拭子进液口、拭子出液口、拭子内孔相互连通。
如图7所示，所述液路系统模块包括柱塞泵PL2、柱塞泵PL3和吸液泵P1，所述柱塞泵PL2与开关阀SV3、开关阀SV4、开关阀SV5相配合用于清洗采样针的外壁和内壁，所述柱塞泵PL3用于吸取采样液，所述吸液泵P1用于吸取清洗采样针的废液。
在检测过程中，液路系统会影响到液面探测的可靠性，因此在液面检测前，采样针内外壁、拭子内孔尽可能的不沾液体，以防止采样针通过液体与其他介质形成电容，影响测量结果。本实施中，通过对吸样针模块和液路系统模块的设计与配合，可以提高了液面检测的可靠性，具体工作原理为：
1、采样针安装在采样针安装块上，再通过导轨与安装板可滑动连接；
2、清洗采样针外壁时：通过开关阀SV3，PL2柱塞泵吸取反应液(冲洗液)待用，然后SV5阀打开，SV4阀关闭，PL2柱塞泵推液，液体从拭子进液口进入拭子内孔，同时采样针在拭子内孔中上移、SV18阀、P1泵打开将废液抽走；
3、清洗采样针内壁时：采样针的针口上移至拭子进液口和出液口之间，SV4阀打开，SV5阀关闭，PL2柱塞泵推液，液体从采样针内孔进入拭子内孔，同时SV18阀、P1泵打开将废液抽走；
4、当采样针内壁抽干时，SV4阀打开，同时PL2柱塞泵下拉将采样针内孔和残留在管路中的液体抽干；
5、采样针在拭子内孔内上下移动，同时SV18阀与P1泵打开将废液抽走，使拭子内孔和采样针外壁尽可能地抽干，不残留液体。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种用于体外诊断设备的液面检测系统，包括主控模块、液面探测模块、吸样针模块和液路系统模块，所述液路系统模块用于清洗和抽干吸样针模块，吸样针模块用于探测液面并将探测信息发送给液面探测模块，其特征在于，所述液面探测模块包括测量积分器、参考积分器、低通滤波器、振荡器和电源模块，所述吸样针模块探测的电容量经过测量积分器和参考积分器，所述振荡器驱动两个构造对称的积分器并使它们在时间和相位上同步，两个积分器同时产生锯齿波电压，输出的锯齿波通过低通滤波器滤波，滤波后两个锯齿波电压的差值转换为直流电压信号，该直流电压信号输送至所述主控模块进行处理监控。
2.根据权利要求1所述的一种用于体外诊断设备的液面检测系统，其特征在于，所述测量积分器、参考积分器、低通滤波器、振荡器构成电容信号转换电压信号电路。
3.根据权利要求2所述的一种用于体外诊断设备的液面检测系统，其特征在于，所述电容信号转换电压信号电路采用芯片U1为CAV424的集成电路。
4.根据权利要求3所述的一种用于体外诊断设备的液面检测系统，其特征在于，所述U1的第一脚连接电阻R1到地；U1的第二脚连接电阻R2到地；U1的第三脚连接电阻R3到地；U1的第四脚通过电阻R17连接在电阻R18和电阻R19的连接处，同时电阻R18接电源，电阻R19接地；U1的第五脚通过电阻R4连接至U1第四脚，并且第五脚作为输出引脚又通过电阻R6和电容C2的RC滤波后连接到主控板；U1的第六脚通过电阻R5连接至U1的第四脚；U1的第十脚接地；U1的第十一脚为芯片供电电源脚；U1的第十二脚通过电容C7到地；U1的第十三脚通过电容C6到地；U1的第十四脚通过电阻R9连接到吸样针，并且设置电容C8和静电二极管D1跟吸样针并联；U1的第十五脚通过电容C5到地；U1的第十六脚通过电阻R8和电容R4到地。
5.根据权利要求3或4所述的一种用于体外诊断设备的液面检测系统，其特征在于，所述U1的电源通过U2提供，所述U2为LDO芯片，电源输入是12V，经过芯片U2后输出5V，然后5V给U1供电。
6.根据权利要求1所述的一种用于体外诊断设备的液面检测系统，其特征在于，所述主控模块采用型号为LPC1778FBD144的处理芯片。
7.根据权利要求1所述的一种用于体外诊断设备的液面检测系统，其特征在于，所述吸样针模块包括采样针和拭子，所述采样针通过采样针安装块可滑动安装在安装板上，所述拭子固定安装在安装板上并位于采样针下方，且采样针的针管可从拭子内部穿过，所述采样针的顶端出液口与所述液路系统模块连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于体外诊断设备的液面检测系统，其特征在于，所述拭子内部设有供采样针穿过的拭子内孔，同时在两端还设有拭子进液口和拭子出液口，所述拭子进液口、拭子出液口、拭子内孔相互连通。
9.根据权利要求7所述的一种用于体外诊断设备的液面检测系统，其特征在于，所述安装板上还装有液面感应探测板，所述液面探测模块集成设置在该液面感应探测板内。
10.根据权利要求7所述的一种用于体外诊断设备的液面检测系统，其特征在于，所述液路系统模块包括柱塞泵PL2、柱塞泵PL3和吸液泵P1，所述柱塞泵PL2与开关阀SV3、开关阀SV4、开关阀SV5相配合用于清洗采样针的外壁和内壁，所述柱塞泵PL3用于吸取采样液，所述吸液泵P1用于吸取清洗采样针的废液。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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