CN111830270A - 一种精密加样系统、体外诊断设备及精密加样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精密加样系统、体外诊断设备及精密加样方法，所述精密加样系统，包括：用于加热去离子水和除去去离子水中气泡的恒温除气机构；与恒温除气机构连接用于控制去离子水供给的第一控制阀；与第一控制阀连接用于定量供给去离子水的第一柱塞泵；与第一柱塞泵连接用于控制管路的通断和切换的管路控制机构；与管路控制机构连接用于定量供给样本液的第二柱塞泵；与第二柱塞泵连接用于吸取和吐出样本液的样本针。本发明所述精密加样系统，具有独特的管路连接配置方式，能够为样本液提供一段辅助去离子水水柱，使样本液精确完全吐出，同时采用恒温除气机构脱除了去离子水中的气泡，从而能够保障柱塞泵挤压液体滴样的过程精度更高。

Description

一种精密加样系统、体外诊断设备及精密加样方法

技术领域

本发明涉及体外诊断设备领域，特别是涉及一种精密加样系统、具有该精密加样系统的体外诊断设备及基于该精密加样系统的精密加样方法。

背景技术

随着我国临床诊断需求的不断增长，以及研发技术的不断提高，体外诊断(IVD)行业已经成为我国医药行业中发展最快，也是最为活跃的行业之一。虽然目前国内体外诊断(IVD)行业对比发达国家同行业仍然具有一定的差距，但其快速的发展以及巨大的潜力一直受到国家的重视和支持。

体外诊断是对人体样本(各种体液、细胞、组织样本等)进行体外检测，以达到疾病的预防、诊断、治疗监测、预后观察、健康状态评价以及遗传性疾病的预测效果。然而体外诊断设备在对人体样本进行数据分析的过程中却不可避免的存在着检测结果存在较大偏差，甚至出现错检、误检等严重的问题。而避免这些问题的方法除了减少人为误操作等外在因素，更多的则是要从设备本身入手。影响体外诊断设备检测准确性的可能有很多，例如：为设备检测提供的样本及试剂添加量不准确导致反应液不精确造成的测试结果不准确；提供反应及观察的器皿清洗不净，多次检测后不同样本交叉污染导致的反应液污染，从而影响测试结果；设备测试流程不合理，造成的结果偏差；试剂、样本变质等等。

生化分析仪为其中一种体外诊断设备，其属于光学分析仪器，其检测原理是基于物质对光的选择性吸收，即分光光度法。单色器将光源发出的复色光分成单色光，特定波长的单色光通过盛有样品溶液的比色杯，光电转换器将透射光转换为电信号后送入信号处理系统进行分析。而要进行连续的光学分析，就需要连续的样本加注系统和连续的比色杯清洗系统以及其他相关系统的配合。但是在连续的加注样本及清洗过程中，滴样过程中的小量差异会造成样本加注量不精确，反复清洗过程中容易因清洗效果不佳造成样本清洗不净引起样本交叉污染，从而导致最终检测结果存在偏差。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种精密加样系统、体外诊断设备及精密加样方法，从而克服现有技术中因为滴样过程中的小量差异和反复清洗过程中清洗效果不佳造成最终检测结果存在偏差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种精密加样系统，包括：用于加热去离子水和除去去离子水中气泡的恒温除气机构；与所述恒温除气机构连接用于控制去离子水供给的第一控制阀；与所述第一控制阀连接用于定量供给去离子水的第一柱塞泵；与所述第一柱塞泵连接用于控制管路的通断和切换的管路控制机构；与所述管路控制机构连接用于定量供给样本液的第二柱塞泵；与所述第二柱塞泵连接用于吸取和吐出样本液的样本针。

一种体外诊断设备，包括如以上所述的精密加样系统。

一种基于以上所述精密加样系统的精密加样方法，包括步骤：

A、打开第一控制阀，控制管路控制机构使所述第一柱塞泵和所述第二柱塞泵之间的管路关闭；

B、开启第一柱塞泵运行吸取去离子水，同时开启恒温除气机构对去离子水进行加热和除去去离子水中的气泡，当所述第一柱塞泵内部的水量存储到设定值后，关闭第一柱塞泵和第一控制阀；

C、控制管路控制机构使第一柱塞泵和第二柱塞泵之间的管路接通，之后，开启第二柱塞泵运行，通过样本针定量吸取样本液；

D、控制第二柱塞泵吐出样本液，在吐出样本液的过程中，精密加样系统的管路为样本液提供一段除去气泡的辅助去离子水水柱使样本液精确完全吐出。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种精密加样系统、体外诊断设备及精密加样方法，本发明所述精密加样系统，具有独特的管路连接配置方式，在吐出样本液的过程中，能够为样本液提供一段辅助去离子水水柱，从而消除柱塞泵内部存在的“死体积”以及反复运动而造成的差异，使样本液精确完全吐出，同时，采用恒温除气机构脱除了去离子水中的气泡，使得柱塞泵动作过程中对液体压缩的影响降至最低，从而能够保障柱塞泵挤压液体滴样的过程精度更高。

附图说明

图1是本发明所述精密加样系统较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明所述精密加样系统较佳实施例的一局部结构示意图；

图3是本发明所述精密加样系统较佳实施例的另一局部结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种精密加样系统、体外诊断设备及精密加样方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。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。

本发明较佳实施例的精密加样系统，如图1所示，包括：用于加热去离子水和除去去离子水中气泡的恒温除气机构1；与恒温除气机构1连接用于控制去离子水供给的第一控制阀2；与第一控制阀2连接用于定量供给去离子水的第一柱塞泵3；与第一柱塞泵3连接用于控制管路的通断和切换的管路控制机构4；与管路控制机构4连接用于定量供给样本液的第二柱塞泵5；与第二柱塞泵5连接用于吸取和吐出样本液的样本针6。

进一步的，如图1、图3所示，所述精密加样系统还包括：与管路控制机构4连接用于吐出第一柱塞泵3供给的去离子水的清洗针7。清洗针7为系统吐清洗液及去离子水终端，具体实施时，清洗针7吐出恒温去离子水清洗比色杯a。清洗针7采用脱气去离子水清洗反应器皿例如比色杯a的内壁，从而达到高度清洁的反应环境，提高样本最终反应结果的准确性，高精准的样本滴入量配合干净的反应环境，能够极大程度上提高最终样本分析结果的准确性，为设备能够分析提供出精确无误的检验结果提供最坚实的基础。通过设置清洗针7，使得精密加样系统在样本滴样精度以及清洗程度两个方面得到了很大程度的效果提升，进而从设备本身检测精准性的角度上提升了最终检测结果的正确性。

进一步的，所述样本针6为系统吐样本液终端，吐出样本液后，需要吐去离子水清洗内壁。

进一步的，如图2、图3所示，所述管路控制机构4具体包括：设置在第一柱塞泵3和第二柱塞泵5之间的用于不同管路间切换的三通控制阀41，及设置在三通控制阀41和清洗针7之间的用于控制管路通断的第二控制阀42。

进一步的，所述第二柱塞泵5的排量小于所述第一柱塞泵3的排量。也就是说第二柱塞泵5为小排量柱塞泵，具有高精度吸排液体量的特性，用于准确的吸入样本液；而第一柱塞泵3为大排量柱塞泵，内部能够存储较多液体，因此用于吸取和存储去离子水。

优选的，所述三通控制阀41为三通电磁阀，控制第一柱塞泵3到清洗针7与第一柱塞泵3到第二柱塞泵5的管路间的通断切换。而第一控制阀2和第二控制阀42均为两通电磁阀；第一控制阀2用于控制恒温去离子水由恒温除气机构1到第一柱塞泵3之间的供给，第二控制阀42用于控制恒温去离子水由三通控制阀41到清洗针7之间的供给。第一控制阀2起着通断恒温除气机构1与第一柱塞泵3间通路的作用。当第一柱塞泵3吐液时，第一控制阀2关闭，保障第一柱塞泵3吐液的顺利；当第一柱塞泵3吸液时，第一控制阀2开启，确保补给的去离子水顺利注入第一柱塞泵3内。通过第一控制阀2的通断与第一柱塞泵3动作配合来完成去离子水的吸吐。

优选的，如图1至图3所示，本发明实施例中，所述第一柱塞泵3和三通控制阀41之间还设置有用于检测去离子水中的气泡脱除效果的气泡光耦8，设置气泡光耦8是为了检验去离子水中的气泡融入程度是否满足预期效果，气泡光耦8能够更加可靠的确保清洗效果以及达到安全自检的目的，液路配备了气泡光耦来实时检测系统的脱气效果，通过对透明管路内部去离子水的检测，当恒温除气机构失去除气效果或者是除气效果不良的状态时，液体中气泡量超出预设范围，气泡光耦将进行系统报警。需要说明的是，所述气泡光耦为能够用于检测气泡的普通光耦，其可以采用现有技术的光耦实现，例如，所述气泡光耦为对射型槽型光耦，其由发射端、接收端、信号放大器组成；当管路中充满脱气的去离子水时，发射端的发光二极管发射光束由空气通过管壁/水层/管壁最终再次进入空气后，其发射光和透射光经过折射后，还是按照原光路传播，并最终被接收端接收，经过信号放大器进行信号放大后，输出信号；而当管路中充满带有气泡的去离子水时，即当恒温除气机构失去除气效果或者是除气效果不良时，发射端的发光二极管发射光束由空气通过管壁/气泡/水层/管壁最终再次进入空气后，由于中间气泡的折射和漫反射作用，导致透射光会发生偏移，并不会被接收端接收，从而引发系统报警提示，例如系统报警提示“脱气效果不良”。

优选的，如图1至图3所示，本发明实施例中，所述第一控制阀2和第一柱塞泵3之间还设置有用于实时监控精密加样系统液路压力的压力传感器9。设置压力传感器9可以实时监控液路系统中压力值，当压力超出设定范围时，系统中压力过大，此时可能存在控制阀未正常开启、管路活针头堵塞等问题；当压力低于设定范围时，系统压力变小，此时可能存在控制阀未切换完全造成泄压等问题。

具体的，在第一柱塞泵3(大排量柱塞泵)吸吐过程中，压力传感器9检测系统管路内部压力值的变化，当液路循环过程中出现器件、管路及输出端堵塞情况时，由于通径变化造成的系统内部压力增大而作出报警，方便系统装置的检验和维修养护。除了在系统内部存在堵塞的情况下进行报警，当大排量柱塞泵吸取去离子水时，因为控制阀开关状态不完全，致使泄压而最终影响大排量柱塞泵吸水量不足的情况下，压力传感器9对比正常状态下的压力范围，同样能起到检测保护作用。

本发明实施例中，所述精密加样系统主要包括两个部分，一部分为系统单纯供给去离子水的部分，其最终输出端为清洗针，如图1、图3所示；另一部分为系统吸吐样本液部分，此部分连通部分供水部分，通过三通控制阀41可选择为此部分供给去离子水，其最终输出端为样本针，如图1、图2所示。具体的，请一并参见图1至图3，本发明实施例中，通过外接管路引入的去离子水，经过恒温除气机构1加热并脱气后先后流经：第一控制阀2→压力传感器9→第一柱塞泵3→气泡光耦8→三通控制阀41，经三通控制阀41切换使得去离子水一路经第二控制阀42直接供给至清洗针7，另一路经第二柱塞泵5供给至样本针6。

进一步的，如图2、图3所示，本发明实施例中，所述恒温除气机构1具体包括：用于去离子水通过的螺旋上升管道11，用于对所述螺旋上升管道11内流经的去离子水进行加热的加热装置(图中未示出)；及用于检测去离子水温度的温度检测装置(图中未示出)。所述加热装置可以设置在所述螺旋上升管道的外壁上，所述加热装置优选为电加热装置，例如加热套；而所述温度检测装置包括至少一个温度传感器，温度传感器可以紧贴所述螺旋上升管道11的外壁，实时监测通过螺旋上升管道11的去离子水的温度。

所述恒温除气机构1为输出去离子水提供加热环境，同时去除水中气泡的组件装置。一方面，恒温除气机构设有加热及温度检测装置，通过控制使得流经而出的去离子水满足一个预期设定的温度范围，在适当温度下，残留在清洗针内壁及反应杯外壁上的样本液更容易清洗脱落，从而提升清洗效果。另一方面，恒温除气机构的内部结构为盘旋形式的空间，在内部予以一定真空压力的情况下，通过特殊材质的管材(耐压管)与压力配合，可以使得管路内部去离子水中融入的大量气泡脱离而出，处理后的去离子水，因为脱气的缘故，使得在之后的压缩过程中体积变化量更小，从而能够保障柱塞泵挤压液体滴样的过程精度更高。

更具体的，外接的去离子水供给装置供给恒温除气机构1的去离子水是由恒温除气机构1的下端进入恒温除气机构1内部，恒温除气机构1中设有一定功率的加热装置，通过消耗电能发热将产生的热量传递给流经而过的去离子水，从而达到供给水加热的效果。通过设定加热功率以及调节液体流速、计算统计流动过程中热损失等多方面因素，最终得到一个适合设备使用的输出端去离子水温度，例如40度，加热后的去离子水比常温去离子水清洗效果更佳。而恒温除气机构除了具备提供加热的功能外，同时还具备去除气体的效果。通过管路连接能够提供负压的泵类，使得恒温除气机构内部具有一定可调节范围的负压环境，在选择适当材料的管材配合下，可以使得流经负压状态下的去离子水中的气泡剥离而出，继而达到脱气的效果。本发明所述恒温除气机构1内部存在一种螺旋上升通过的密封空间，管路通过盘旋放置其中，这种结构使得经过其间的管路长度大幅度的加长，更大长度的液体流经管路经过脱气处理，可以使得最终脱气的效果更好。

本发明一个实施例中的精密加样系统的工作原理如下：

所述精密加样系统中的恒温除气机构1→第一控制阀2→压力传感器9→第一柱塞泵3→气泡光耦8→三通控制阀41为清洗针7与样本针6供水共用部分。

当需要清洗样本液容器时，如比色杯，电机驱动第一柱塞泵3(大排量柱塞泵)吸取恒温除气的去离子水进入柱塞泵腔体内部，此时第一控制阀2处于打开状态，三通控制阀41处于接通清洗针7状态，第二控制阀42处于关闭状态；当第一柱塞泵内部存满设定值水量后停止动作，同时第一控制阀2关闭。当第一柱塞泵3定量推出腔体内部的去离子水时，进水端的第一控制阀2关闭，第二控制阀42打开，通过管路输送恒温除气的去离子水至清洗针，对系统外部吐水，从而达到清洗效果。经过此部分水路供给至清洗针口吐出的去离子水，除了具备初始预设温度以及脱气特点外，同时因为是通过柱塞泵控制输出，输出的去离子水的流速、出口端水压等液体流动特性，均可以得到一定范围内的调节控制。清洗针7吐出的去离子水对反应杯内壁的清洗效果显著优于使用水泵+控制阀直接供水的清洗方式。

当需要加样本液时，控制三通控制阀41切换至连通第二柱塞泵5(小排量柱塞泵)，第二控制阀42处于关闭状态。小排量柱塞泵电机驱动柱塞运动，使得内部压力为负压值，进而从外部吸取液体进入柱塞泵腔体内部。为了将样本吸入样本针腔体及与其连接管路的腔体内部空间，第一控制阀2、第二控制阀42均处于关闭状态，使得只有样本针6的针口处可以由外部吸入样本液。因为是由小排量柱塞泵直接连接管路与样本针连通，基于小排量柱塞泵的高精度吸排液体量的特性，小排量柱塞泵可以直接作用于吸入样本的过程中，最终以极为准确的量将样本吸入样本针管内。而当系统需要吐出样本的时候，因为样本具有一定粘黏性以及柱塞泵本身特性，内部必然会存在一定量的“死体积”，此部分为无法排除部分，故而会对最终样本吐出量造成严重的影响。而本发明所述精密加样系统，因为其独特的连接配备方式，将在样本吐出过程中，第二柱塞泵5通过三通控制阀41和气泡光耦8从第一柱塞泵3中吸取去离子水，即由系统供水部分为在样本针及其连接管路内部腔体中的样本液提供一段辅助去离子水水柱，通过去离子水的介入，使得柱塞泵内部存在的“死体积”及反复运动造成的差异消除掉。因为介入样本吐液过程中的是脱了气的去离子水，使得在小排量柱塞泵动作过程中对液体产生压缩的影响降至最低，不仅使得柱塞泵发挥出高精准的特性，同时也降低了因为气泡的原因而影响反应杯中反应液的溶质状态的可能，这样不仅提高了样本注入量的准确性，同时对反应液也不会产生影响。

本发明实施例还提供了一种基于以上所述精密加样系统的精密加样方法，其包括步骤：

S100、打开第一控制阀，控制管路控制机构使所述第一柱塞泵和所述第二柱塞泵之间的管路关闭；

具体的，打开第一控制阀2，控制三通控制阀41切换至接通第二控制阀42断开连接第二柱塞泵，同时关闭第二控制阀42。

S200、开启第一柱塞泵运行吸取去离子水，同时开启恒温除气机构对去离子水进行加热和除去去离子水中的气泡，当所述第一柱塞泵内部的水量存储到设定值后，关闭第一柱塞泵和第一控制阀。

S300、控制管路控制机构使第一柱塞泵和第二柱塞泵之间的管路接通，之后，开启第二柱塞泵运行，通过样本针定量吸取样本液；

具体的：控制三通控制阀41切换至接通连接第二柱塞泵5，断开连接第二控制阀42，之后开启第二柱塞泵5运行，通过样本针6定量吸取样本液。

S400、控制第二柱塞泵吐出样本液，在吐出样本液的过程中，精密加样系统的管路为样本液提供一段除去气泡的辅助去离子水水柱使样本液精确完全吐出。

本发明所述精密加样系统，采用脱气恒温去离子水清洗探针内壁及反应器皿内壁，使反应环境高度清洁，同时采用独特的管路连接配置方式，大大提高了样本滴入量的精准度，高精准的样本滴入量配合高度清洁的反应环境提高了最终检测结果的准确性。通过提升样本加注量精度的同时大幅度加强清洗效果，能够显著提升光学系统最终分析结果的准确性，从而解决了体外检测设备测值不稳定、不精确的弊端。

另外，本发明实施例还提供了一种体外诊断设备，包括以上所述的精密加样系统。其中，所述体外诊断设备可以为生化分析仪，也可以为其他常用的体外诊断设备。

综上所述，本发明提供的一种精密加样系统、体外诊断设备及精密加样方法，本发明所述精密加样系统，具有独特的管路连接配置方式，在吐出样本液的过程中，能够为样本液提供一段辅助去离子水水柱，从而消除柱塞泵内部存在的“死体积”以及反复运动而造成的差异，使样本液精确完全吐出，同时，采用恒温除气机构脱除了去离子水中的气泡，使得柱塞泵动作过程中对液体压缩的影响降至最低，从而能够保障柱塞泵挤压液体滴样的过程精度更高。

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)

1.一种精密加样系统，其特征在于，包括：

用于加热去离子水和除去去离子水中气泡的恒温除气机构；

与所述恒温除气机构连接用于控制去离子水供给的第一控制阀；

与所述第一控制阀连接用于定量供给去离子水的第一柱塞泵；

与所述第一柱塞泵连接用于控制管路的通断和切换的管路控制机构；

与所述管路控制机构连接用于定量供给样本液的第二柱塞泵；

与所述第二柱塞泵连接用于吸取和吐出样本液的样本针。

2.根据权利要求1所述的精密加样系统，其特征在于，所述精密加样系统还包括：与所述管路控制机构连接用于吐出所述第一柱塞泵供给的去离子水的清洗针。

3.根据权利要求2所述的精密加样系统，其特征在于，所述管路控制机构包括：设置在所述第一柱塞泵和第二柱塞泵之间的用于不同管路间切换的三通控制阀，及设置在所述三通控制阀和所述清洗针之间的用于控制管路通断的第二控制阀。

4.根据权利要求3所述的精密加样系统，其特征在于，所述第一柱塞泵和所述三通控制阀之间还设置有用于检测去离子水中的气泡脱除效果的气泡光耦。

5.根据权利要求1所述的精密加样系统，其特征在于，所述第一控制阀和所述第一柱塞泵之间还设置有用于实时监控精密加样系统液路压力的压力传感器。

6.根据权利要求1所述的精密加样系统，其特征在于，所述第二柱塞泵的排量小于所述第一柱塞泵的排量。

7.根据权利要求1所述的精密加样系统，其特征在于，所述恒温除气机构包括：用于去离子水通过的螺旋上升管道，用于对所述螺旋上升管道内流经的去离子水进行加热的加热装置；及用于检测去离子水温度的温度检测装置。

8.根据权利要求7所述的精密加样系统，其特征在于，所述温度检测装置包括至少一个温度传感器。

9.一种体外诊断设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的精密加样系统。

10.一种基于权利要求1-8任一项所述精密加样系统的精密加样方法，其特征在于，包括步骤：

A、打开第一控制阀，控制管路控制机构使所述第一柱塞泵和所述第二柱塞泵之间的管路关闭；

B、开启第一柱塞泵运行吸取去离子水，同时开启恒温除气机构对去离子水进行加热和除去去离子水中的气泡，当所述第一柱塞泵内部的水量存储到设定值后，关闭第一柱塞泵和第一控制阀；

C、控制管路控制机构使第一柱塞泵和第二柱塞泵之间的管路接通，之后，开启第二柱塞泵运行，通过样本针定量吸取样本液；

D、控制第二柱塞泵吐出样本液，在吐出样本液的过程中，精密加样系统的管路为样本液提供一段除去气泡的辅助去离子水水柱使样本液精确完全吐出。

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