CN112368581A - 为移液器设备接近度感测生成无脉动气流的微型压电气泵 - Google Patents

Abstract

样品探针系统具有样品探针组件、空气供应组件和控制系统。样品探针组件具有换能器和样品探针。空气供应组件具有压电泵，该压电泵被配置成向样品探针组件供应气流，使得气流离开样品探针。控制系统基于换能器检测到的气流中的压力变化来确定样品探针的相对位置。

Description

为移液器设备接近度感测生成无脉动气流的微型压电气泵

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年7月3日提交的美国临时申请序列号62/693,572的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种压电气泵，并且更特别地，涉及一种微型压电气泵，以为移液器设备接近度感测生成无脉动气流。

背景技术

通过分析取自患者体液或脓肿的液体样品，可以执行与患者诊断和治疗相关的各种类型的分析测试。这些测定通常使用自动化临床分析仪进行，包含患者样品的管或小瓶已经被装载到自动临床分析仪上。分析仪从小瓶中提取液体样品，并将样品与特殊反应试管或管（通常称为反应器皿）中的各种试剂组合。通常情况下，样品试剂溶液在被分析之间要经过孵育或以其他方式进行处理。分析测量通常使用与样品-试剂组合相互作用的询问辐射束来执行，例如比浊法、荧光法、吸收读数法等。该测量允许确定终点或速率值，可使用众所周知的校准技术来从该终点或速率值确定与患者健康相关的分析物的量。

在与液体样品测试相关联的自动化过程中，一些分析仪和某些移液设备依靠伯努利原理来感测物体（诸如一次性吸头和无液体表面）。为了使用伯努利原理来感测物体，样品探针必须具有连续供应的空气从其流过。当样品探针靠近物体时，压力换能器感测到供应流的动能到势能的转换。因为感测算法必须检测供应流的动能到势能的转换，以用于物体检测，所以压力脉动必须被最小化。

依靠伯努利原理的一种当前方法包括旋转叶片泵，以在物体感测期间向探针供应空气。当每个叶片经过泵壳中的端口时，产生大的压力脉动。带有一个或多个内部阀来控制流动方向的泵也可产生脉动气流。有时使用外部脉动阻尼器来调节压力峰值，并使到样品探针的供应流动平稳。控制系统需要平稳且稳定的流动，以可靠地检测样品探针是否正在接近物体。

尽管一些常规系统试图解决生成无脉动流的问题，但它们通常不是成本有效的。例如，美国专利号3,494,191描述了一种自动控制系统，该系统用于利用可竖直移动的喷嘴来感测和控制液面高度，该喷嘴将一股流体向下喷向被感测的表面。然而，该公开仅提到需要恒压供应，并且没有描述如何生成平稳和稳定的气流。美国专利号6,158,269描述了用于抽吸和分配样品流体的设备中的另一种当前方法。为了在探针的远端处实现稳定和平稳的气流供应，需要呈盘管或蛇形块形式的脉动阻尼器和通气管。脉动阻尼器的该增加使组件变得复杂，并且增加了不必要的成本。

本公开旨在克服现有技术的这个和其他问题。

发明内容

本发明的实施例利用具有压电泵的空气供应系统解决了现有技术的问题，该压电泵可与样品探针系统结合使用，以便执行样品探针的接近度或位置感测，同时以成本有效且紧凑的方式提供平稳的层流。

在一些实施例中，样品探针系统包括样品探针组件、空气供应组件和控制系统。样品探针组件包括换能器和样品探针。空气供应组件包括压电泵，其被配置成向样品探针组件供应气流，使得气流离开样品探针。控制系统基于换能器检测到的气流压力变化来确定样品探针的相对位置。

在其他实施例中，样品探针系统包括样品探针组件、空气供应组件和控制系统。样品探针组件包括换能器和样品探针。空气供应组件包括压电泵，其被配置成向样品探针组件供应气流，使得气流离开样品探针。压电泵包括：外壳，其包括入口开口和出口喷嘴；进气通道，其被限定在外壳中并与入口开口流体连接；内泵，其定位在外壳中并被配置成从进气通道吸入空气并将空气排出出口喷嘴，以产生流向样品探针组件的气流，内泵包括压电元件。控制系统向压电元件施加电压，以便产生气流，并基于由换能器检测到的气流中的压力变化来确定样品探针的相对位置。

在其他实施例中，化学分析仪包括被配置成支撑多个容器的反应转盘、用于运输样品流体管的样品流体管运输系统、被配置成从样品流体管向由反应转盘支撑的所述多个容器抽吸和分配样品流体的部分的液体取样探针、以及被配置成在化学分析仪内执行自动化控制操作的控制计算机。液体取样探针包括样品探针组件和空气供应组件。样品探针组件包括换能器和样品探针。空气供应组件包括压电泵，其被配置成向样品探针组件供应气流，使得气流离开样品探针。控制计算机被配置成基于由换能器检测到的气流的压力变化来确定样品探针的相对位置。

从下面参照随附附图对示例性实施例的详细描述中，本发明的附加特征和优点将变得显而易见。

附图说明

当结合随附附图阅读时，从下面的详细描述中可以最好地理解本发明的前述和其他方面。为了说明本发明的目的，在附图中示出了目前优选的实施例，然而，应当理解，本发明不限于所公开的具体机构。附图中包括以下各图：

图1是示例性化学分析仪的俯视图；

图2是用于与某些实施例一起使用的用于运输反应器皿和试管的转盘的一部分的俯视图；

图2A是用于与某些实施例一起使用的试管的透视图；

图2B是用于与某些实施例一起使用的另一种类型的反应器皿的透视图；

图3是常规的样品探针系统的示例；

图4是与公开的实施例一致的示例性样品探针系统；

图5A-5C是图4的样品探针系统的实施例的示例性示意图；和

图6是与公开的实施例一致的示例性压电泵的截面图。

具体实施方式

本公开的实施例包括结合到样品探针系统中的压电泵。该压电泵产生无脉动气流，并因此允许控制系统使用伯努利原理可靠地检测样品探针的位置。在一些实施例中，压电泵在没有任何内部阀的情况下操作，因为这种阀可能导致湍流或其他非层流。压电泵可通过压电材料的周期性或非周期性振荡来操作。样品探针系统可进一步包括压电泵的反馈控件，由此允许系统补偿制造偏差或高度和/或提供反馈系统，该反馈系统可以警告用户存在问题，诸如对更换过滤器的需要或是否存在堵塞。

图1与图2一起示意性地示出了其中本发明可以有利地实践的自动化学分析仪10的元件，其可包括例如美国专利号7,258,480中描述的化学分析仪，该专利的全部内容通过引用并入本文。分析仪10包括反应转盘12，反应转盘12支撑其中形成有试管端口20的外转盘14和其中形成有器皿端口22的内转盘16，外转盘14和内转盘16由开放的槽18分开。试管端口20适于接收多个反应试管24，如图2A所示，其包含用于常规临床和免疫测定的各种试剂和样品液体。如图2B所示，器皿端口22可以适于接收多个反应器皿25，其包含用于超高灵敏度发光免疫测定的专用试剂。虽然试管和反应器皿可以具有如本文所用的不同形状，但是混合方法可以应用于反应器皿25或试管24的内容物，并且术语反应器皿和试管应当被广泛地且可互换地考虑。反应器皿可以包括例如试管、小瓶、管或用于混合试剂和溶液的其他合适的器皿。

反应转盘12可在恒定方向上使用步进式移动来旋转，步进式移动由恒定的停留时间分开，在此期间反应转盘12保持静止，并且计算机控制的测定操作装置13（诸如传感器、试剂添加站、混合站等）根据需要对包含在试管24内的测定混合物进行操作。

分析仪10由计算机15执行的软件控制，以用于执行由分析仪10内的各种分析装置17（例如，检测单元）进行的测定。分析装置可以包括例如一个或多个光度计、浊度计、比浊计、电极、电磁体和/或LOCI®读取器，以用于解释反应器皿或试管内的反应结果。应当理解，本文描述的每个步骤可以由分析仪10可用的一个或多个处理器（例如计算机15）上执行的编程指令直接执行或响应于该编程指令来执行。这些软件指令可以经由任何常规装置被存储以供执行，所述常规装置包括硬盘驱动器、固态存储器、光盘、闪存等。

如图1所示，双向输入和输出样品流体管运输系统34包括用于将包含开放的样品流体容器（诸如样品流体管40）的样品流体管支架38从输入通道35的第一端处的支架输入装载位置运输到输入通道35的第二端的机构，如开放箭头35A所示。通过使用常规的条形码读取器读取放置在样品管40上的条形码标记来识别包含在样品管40中的液体样本，以确定患者身份、要执行的测试、样品等分试样是否要保留在分析仪10内，以及如果是，保留多长时间等等。在样品管支架38上放置条形码标记并采用遍及分析仪10安装的大量条形码读取器来确定、控制和跟踪样品管40和样品管支架38的位置也是常见的做法。

液体取样探针42位于输入通道35的第二端附近，并且可操作以从样品流体管40抽吸样品流体的等分试样部分，并将样品流体的等分试样部分分配到等分试样器皿阵列44中的多个器皿中的一个或多个中。这提供了一定量的样品流体以便于测定，并提供了要由分析仪10保留在环境室48内的样品流体等分试样。在样品流体从支架38上的所有样品流体管40中被抽吸并被分配到阵列44中的等分试样器皿中并被保持在等分试样器皿阵列存储和运输系统50中之后，支架38可如开放箭头36A所指示的那样被移动到操作者可接近的分析仪10的前部区域，使得支架38可从分析仪10卸载。

样品抽吸探针54由计算机15控制，并且适于从定位在轨道（未示出）内的取样位置处的阵列44中的单独的等分试样器皿中抽吸受控量的样品，并且然后被运送到分配位置，在该位置处，适量的抽吸样品被分配到一个或多个试管24中，以用于由分析仪10对一种或多种分析物进行测试。在样品已经被分配到反应试管24中之后，常规的转移装置根据需要在等分试样器皿阵列运输系统50、环境室48和处置区域（未示出）之间的等分试样器皿阵列存储和分配模块56内移动等分试样器皿阵列44。

温控存储区域或服务器26、27和28包含经由输入托盘29装载到系统中的多隔室细长试剂盒30的包含孔32中的试剂的库存（诸如美国专利号6,943,030（该专利通过引入并入本文）描述的那些），执行许多不同的测定。计算机15可以控制和跟踪试剂盒30的运动和放置。来自服务器26、27和28的试剂可以由一个或多个试剂探针臂60、61和62处理。

自动化学分析仪10的液体取样探针42是可用于接近和收集液体样品的取样探针的一个示例。在这些和其他类似的移液器设备中，使用接近度感测以便检测取样探针相对于样品的相对位置。例如，接近度感测可用于确定一次性尖端何时已经到达样品表面，使得探针柱塞可以被激活以收集预定量的样品。为了执行接近度感测，样品探针系统可包括用于液位感测的气泵。气流从气泵通过样品探针歧管吹向压力换能器，并最终吹向一次性尖端，该尖端可以将泵送的气流吹扫到液体中。当系统检测到由于动态压力到静压的变化（例如，流动已经被样品或其他材料中断）而导致的压力读数的快速变化时，系统能够感测到它已经接近新的介质。

图3是常规样品探针系统100的示意图。样品探针系统100包括样品探针组件110和空气供应组件120。空气供应组件120向样品探针组件110供应气流。当样品探针组件110接近样品时，气流被中断，并且可以确定与样品的接触点或到样品的距离。

样品探针组件110包括例如样品泵112、换能器114和样品探针116。样品泵112是控制样品到样品探针116中的接收和递送的泵或阀。例如，样品泵112可控制样品柱塞，样品柱塞通过线性柱塞移动将液体样品吸入到样品探针116的尖端中，并通过反向动作排出液体样品。换能器114连接到检测系统（未示出），并被配置成基于样品探针116处的气流变化来供应信号。在这种情况下，术语换能器通常用于描述被配置成检测来自样品探针116的气流变化的任何传感器（例如，压力传感器）。

空气供应组件120包括例如气泵122、过滤器124和脉冲阻尼器歧管126。气泵122是被配置成产生气流的机构。气泵122可包括例如旋转叶片泵，其具有旋转静叶片和控制离开气泵122的流动一个或多个阀。气流离开气泵122并流过过滤器124，过滤器124有助于准备气流并去除不想要的颗粒。如图1所示，离开气泵122和过滤器124的气流是脉动流。例如，这可能是由于旋转静叶片的性质产生不均匀的流动，该流动随着每个叶片的旋转而脉动。此外，一个或多个阀的使用在特定时间中断流动，并抑制平稳流动。

脉冲阻尼器歧管126存在于空气供应组件120中，以便减少离开气泵122和过滤器124的脉动流的影响。脉冲阻尼器歧管126可以是例如长管或导管，当空气进一步向下游流动时，该长管或导管允许气流变得更加平稳并减少压力振荡。如果允许脉动流到达样品探针组件110，则换能器114可能获得不正确的读数，并且检测系统可能无法可靠地检测样品探针116相对于样品的位置。脉冲阻尼器歧管126可包括一个或多个阀和一个或多个通气口，其从流中去除压力脉动并为样品探针组件110产生平稳的层流。

本公开的实施例包括产生无脉动流的并由此消除对脉冲阻尼器或类似元件的需要压电泵。压电泵可以供应恒定的压力流，并将其直接馈送到样品探针组件中。这简化了样品探针系统并降低了成本。因为压电泵能够在可变电压下操作，所以可在系统软件内结合逻辑控制回路，以便调谐压电泵的操作，并去除由制造、高度或其他因素引起的任何偏差。

图4是根据本发明公开的实施例的示例性样品探针系统200的示意图。样品探针系统200包括样品探针组件212、空气供应组件214和控制系统216。样品探针组件212包括样品泵218、换能器220和样品探针222。样品探针222可包括例如一次性尖端和探针柱塞，该探针柱塞被配置成以本领域已知的方式收集样品。样品泵218控制探针柱塞，以便将样品液体吸入到样品探针22中和/或排出样品探针222。空气供应组件214向样品探针组件212提供无脉动的气流，使得换能器220可以可靠地向控制系统216提供关于感测样品探针222（例如，接触样品的样品探针222）的相对位置的信号。换能器220可以是被配置成检测样品探针222尖端处的流动的变化的任何感测装置（例如，压力传感器）。例如，换能器220可检测样品探针222处的静态压力尖峰。静态压力尖峰指示样品探针222正在接近表面（例如，样品的液体表面）。换能器220向控制系统216提供信号。例如，控制系统216被配置成对信号进行分析以确定样品探针222相对于液体样品的定位。

在一些实施例中，空气供应组件214包括过滤器224、压电泵226和泵阀228。压电泵226被配置成向泵阀228供应恒压气流。过滤器224定位在空气供应组件214中，以便在气流被供应到样品探针组件212之前清洁气流（例如，去除空气粒子）。泵阀228被配置成选择性地允许气流到达样品探针组件212。例如，泵阀228被配置成当样品泵218吸入、输运和/或排出液体样品时，停止气流通向样品探针组件212。泵阀228可附加地或替代地包括放泄阀229，放泄阀229被配置成允许从系统中泄放压力。压电泵226是一种无叶片泵，它依靠压电材料通过在材料上施加电压而在固体材料中产生形状和构型变化的能力。压电泵226可包括或可不包括内部阀。相反，压电泵226在空气动力学上被设计成在空气排出期间更高效，并且在吸入期间更具阻力。

图5A-5C包括样品探针系统200的示例性实施例的示意图。图5A图示了样品探针系统200A，其包括压电泵226A、泵阀228A、样品泵218A、换能器220A和样品探针222A。样品探针222A由一次性尖端和样品探针柱塞组成。在该实施例中，样品探针系统200A省略了放泄阀和过滤器。

图5B图示了样品探针系统200B，其包括压电泵226B、空气过滤器224B、泵阀228B、样品泵218B、换能器220B和样品探针222B。该实施例包括空气过滤器224B，其从气流中去除不想要的颗粒。在该实施例中，空气过滤器224B定位在压电泵226B的下游。

图5C图示了样品探针系统200C，其包括空气过滤器224C、压电泵226C、放泄阀229C、泵阀228C、样品泵218C、换能器220C和样品探针222C。该实施例包括空气过滤器224C和放泄阀229C两者。在该实施例中，空气过滤器224C定位在压电泵226C的上游。通过过滤压电泵226C入口侧上的空气，这种构型可有助于提供更紧凑的构型。空气过滤器224C的定位还允许空气过滤器224C更容易更换。在该实施例中，空气过滤器224C、压电泵226C、放泄阀229C和泵阀228C可组合在单个紧凑的歧管中。附加放泄阀229C的使用增加了附加部件，但是通过允许更精确地控制内部压力，降低了泄漏或损坏的风险。

在样品探针系统200A、200B、200C的每一者中，相对于常规的气泵，低数量的部件降低了成本，并且提供了简单且高效的装置来产生可直接提供给样品探针组件的平稳层流。空气过滤器可以布置在压电泵的下游抑或上游，或者完全省略。放泄阀可包括在内，但不是必要的部件。各种构型可根据样品探针系统的具体应用进行定制。

返回到图4，控制系统216电子地连接到换能器220，并被配置成接收来自换能器220的信号，该信号指示来自样品探针222的气流的变化（例如，静压的变化）。以这种方式，控制系统216被配置成检测样品探针222相对于样品的位置。例如，控制系统216可被校准至基线或阈值流速或压力值，并检测指示样品探针222相对于液体样品表面的位置的偏差。

在一些实施例中，控制系统216还被配置成向压电泵226施加电压。例如，控制系统216可向压电泵226施加电压波形，由此给泵供电并产生气流。电压波形可以是周期性的（例如，具有一致的幅度变化和频率的正弦曲线）或非周期性的（例如，不一致的幅度和频率）。控制系统216可被配置成改变电压波形，以控制由压电泵226产生的气流（例如，增加或减少流速）。例如，控制系统216还可包括连接到压电泵226的反馈控件280。反馈控件280作为软件控件被结合到控制系统216中，该软件控件通过改变施加到压电泵226的电压波形来调谐压电泵226的操作。

图6是压电泵226的示例性实施例的截面图。压电泵226包括外壳230和内泵232。外壳230包括入口侧234和出口侧236。外壳230限定入口侧234处的入口开口238，出口侧236处的出口喷嘴240以及进气通道242。进气通道242将入口开口238连接到出口喷嘴240。入口开口238向进气通道242供应空气，并且内泵232用于将空气排出出口喷嘴240。入口开口238的大小可被设置成且可被配置成向进气通道242提供平稳的流动。例如，入口开口238可包括有助于抑制湍流的渐缩边缘。

内泵232定位在外壳230内，并且包括限定气室246的多个壁244。所述多个壁244包括隔膜壁248，该隔膜壁248由柔性材料形成，并且其优选地在外壳230的与出口喷嘴240相对的入口侧234上形成气室246的边界。所述多个壁244还包括将进气通道242连接到气室246的孔250。孔250优选地定位在外壳230的出口侧236上，与入口开口238相对，并且位于隔膜壁248和出口喷嘴240之间。内泵232还包括压电元件252。压电元件252可附接到隔膜壁248。在一些实施例中，压电元件252可形成隔膜壁248。

压电元件252可以是被配置成基于通过电连接供应的输入电压而膨胀和收缩的任何压电材料。例如，当施加预定电压时，压电元件252可收缩，而当去除预定电压时，压电元件252可膨胀回原始尺寸。隔膜壁248被配置成由于压电元件252膨胀和收缩而弯曲。特别地，由于隔膜壁248附接到压电元件252，所以压电元件252的收缩可导致隔膜壁248弯曲，以便与收缩的压电元件252一起移动。当压电元件252膨胀时，隔膜壁248返回到其静止位置。隔膜壁248随着压电元件收缩和膨胀的移动和/或弯曲导致气室246的体积变化。例如，当压电元件252处于收缩位置时，气室246的体积可更大，而当压电元件252处于膨胀位置时，气室246的体积可以更小。隔膜壁248的重复移动因此产生泵送动作，该泵送动作在压电元件252收缩时将空气从进气通道242通过孔250吸入到气室246中，并且在压电元件252膨胀时将空气排出气室246并最终排出出口喷嘴240。

电连接被配置成向压电元件252提供周期性电压，以便引起隔膜壁248的重复移动，并因此引起泵送动作，该泵送动作产生通过出口喷嘴240的恒定气流。根据公开的实施例，压电元件252是超声波泵，其从电连接接收频率大于20 kHz的输入电压。超声波泵送动作导致通过出口喷嘴240的喷射流由小体积、高频微脉冲组成，其导致无脉动流。

如图6所示，压电泵226可形成为具有外壳230的矩形横截面的矩形元件。形成内泵232的所述多个壁244也可形成为使得气室246也是矩形的。在一个实施例中，外壳230具有20 mm×20 mm的正方形尺寸和1.5 mm-2 mm（例如，1.85 mm）的高度。

进气通道242围绕内泵232，并将空气从入口开口238递送到孔250。入口开口238优选地大于出口喷嘴240，使得进气通道242更容易通过入口开口238被供应有空气，由此阻止进气流通过出口喷嘴240回流。以这种方式，生成稳态流，其中空气通过出口喷嘴240被从气室246排出的空气向外推动，而不会将空气吸回到进气通道242中，并且压电泵226形成为不具有阀。

在操作中，样品探针系统200的控制系统216控制臂或其他机器人元件将样品探针组件212移动到收集样品的位置中。例如，控制系统216可以是分析仪10（例如，计算机15）的元件，并且样品探针组件212对应于通过自动化可移动臂控制的液体取样探针42。然而，应该理解的是，其他移液器设备和免疫测定系统可结合一个或多个所公开的特征。

控制系统216被配置成经由电连接254向压电元件252施加电压波形。施加的电压优选在6-20 V之间，但不限于此。在测试期间，这些电压在样品探针222处产生具有足够压力和理想流速的气流。所施加的电压可足以产生隔膜壁248的超声波振荡。例如，电压可以以近似24-27 kHz的频率施加。然而，应该理解，电压波形不一定是周期性的。在一些示例中，可施加非周期性电压波形。

施加到压电元件252的电压波形引起泵送动作，该泵送动作通过出口喷嘴240排出恒定的层流气流。在隔膜壁248中引起的超声振荡在出口流内产生微脉冲，该微脉冲可以忽略，并在出口喷嘴240处消散，以产生从出口喷嘴240流出的无脉动气流。无脉动气流减少了变化，并且允许换能器220可靠地产生指示样品探针222的相对位置的信号。控制系统216与换能器220通信，并通过软件执行分析，以识别样品探针222的位置，并相应地执行一个或多个动作。例如，控制系统216可使探针柱塞被样品泵218激活，以通过样品探针222的尖端吸入样品。

在一些实施例中，控制系统216进一步基于来自换能器220的信号调节电压波形，以便调谐压电泵226。例如，换能器220可产生指示样品探针222处的压力振荡的信号，并且控制系统216可调节所施加的电压波形，以便减少压力振荡并更好地产生平稳的层流。在另一个示例中，控制系统216可调节电压波形以补偿检测到的与基线的偏差。例如，控制系统216可将样品探针222处的气流的流速或压力与阈值进行比较，并调节到压电泵226的输入电压。以这种方式，控制系统216被配置成补偿由制造偏差、高度等引起的偏差。在一些实施例中，当在样品探针222处检测到偏差或意外值时，控制系统216可警告用户。例如，控制系统216可确定需要更换过滤器并警告用户。

所公开的样品探针系统结合了压电泵，该压电泵产生无脉动流，而不需要脉动阻尼歧管或以附加部件和空间为代价来减少脉动的其他装置。结果，样品探针系统的空气供应组件被简化，其具有更少的部件，并且还可以比常规的泵占据更少的空间，由此促进成本和空间效率。压电泵的电子控制还允许反馈控制，该反馈控制允许样品探针系统克服各种条件，包括制造偏差和高度，并检测诸如脏过滤器的条件。

本公开的实施例可用硬件和软件的任何组合来实施。另外，本公开的实施例可被包括在具有例如计算机可读的非暂时性介质的制造制品（例如，一个或多个计算机程序产品）中。该介质在其中包含例如用于提供和便于本公开实施例的机构的计算机可读程序代码。该制品可以作为计算机系统的一部分被包括在内，或者可以单独出售。

虽然本文已经公开了各种方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。本文公开的各种方面和实施例是为了说明的目的，并且不是旨在起限制作用，真正的范围和精神由以下权利要求来指示。

如本文使用的可执行软件应用包括代码或机器可读指令，以用于调节处理器以实施预定功能，诸如操作系统、上下文数据获取系统或其他信息处理系统的功能，例如响应于用户命令或输入。可执行程序是用于执行一个或多个特定过程的一段代码或机器可读指令、子例程或其他不同的代码段或可执行应用程序的一部分。这些过程可包括接收输入数据和/或参数、对接收的输入数据执行操作和/或响应于接收的输入参数执行功能、以及提供结果输出数据和/或参数。

本文的功能和处理步骤可自动地或全部地或部分地响应于用户命令来执行。自动执行的活动（包括步骤）是响应于一个或多个可执行指令或装置操作而执行的，而无需用户直接启动该活动。

这些图的系统和过程并不排斥。根据本发明的原理，可导出其他系统、过程和菜单来实现相同的目的。虽然已经参照特定实施例描述了本发明，但是应当理解，本文示出和描述的实施例和变型仅仅是为了说明的目的。在不脱离本发明范围的情况下，本领域技术人员可对当前设计实施修改。如本文所述，各种系统、子系统、代理（agent）、管理器和过程可以使用硬件部件、软件部件和/或其组合来实施。本文的任何权利要求要素都不应根据《美国法典》第35篇第112（f）节的规定进行解释，除非该要素明确使用短语“用于”进行陈述。

Claims (18)

1.一种样品探针系统，包括：

样品探针组件，其包括换能器和样品探针；

空气供应组件，其包括压电泵，所述压电泵被配置成向所述样品探针组件供应气流，使得所述气流离开所述样品探针；和

控制系统，其被配置成基于由所述换能器检测到的气流中的压力变化来确定所述样品探针的相对位置。

2.根据权利要求1所述的样品探针系统，其中，所述样品探针包括探针柱塞和一次性尖端。

3.根据权利要求1所述的样品探针系统，其中，所述样品探针组件进一步包括样品泵。

4.根据权利要求1所述的样品探针系统，其中，所述空气供应组件还包括空气过滤器。

5.根据权利要求1所述的样品探针组件，其中，所述空气供应组件还包括一个或多个阀。

6.根据权利要求5所述的样品探针组件，其中，所述一个或多个阀包括泵阀和放泄阀。

7.根据权利要求1所述的样品探针组件，其中，所述控制系统被配置成向所述压电泵施加电压以产生气流。

8.根据权利要求7所述的样品探针组件，其中，所述控制系统还包括反馈控件，所述反馈控件被配置成基于来自所述换能器的信号来调节所施加的电压波形。

9.根据权利要求8所述的样品探针组件，其中，调节所施加的电压包括调节所施加的电压的幅度或频率中的至少一者。

10.一种样品探针系统，包括：

样品探针组件，其包括换能器和样品探针；

空气供应组件，其包括压电泵，所述压电泵被配置成向所述样品探针组件供应气流，使得所述气流离开所述样品探针，其中，所述压电泵包括：

外壳，包括入口开口和出口喷嘴；

限定在所述外壳中的进气通道，其流体连接到所述入口开口；和

内泵，其定位在所述外壳中，并被配置成从所述进气通道吸入空气并将空气从出口喷嘴排出，以产生通向所述样品探针组件的气流，所述内泵包括压电元件；

控制系统，其被配置成向所述压电元件施加电压，以便产生气流，并基于由所述换能器检测到的气流中的压力变化来确定所述样品探针的相对位置。

11.根据权利要求10所述的样品探针系统，其中，所述内泵包括多个壁，所述多个壁限定与所述进气通道流体连接的气室。

12.根据权利要求11所述的样品探针系统，其中，所述多个壁包括隔膜壁，所述隔膜壁由柔性材料形成，并且被配置成基于施加到所述压电元件的电压改变形状。

13.根据权利要求12所述的样品探针系统，其中，所述压电元件附接到所述隔膜壁。

14.根据权利要求12所述的样品探针系统，其中，所述压电元件与所述隔膜壁一体形成。

15.根据权利要求10所述的样品探针系统，其中，所述控制系统还包括反馈控件，所述反馈控件被配置成基于来自所述换能器的信号调节所施加的电压。

16.根据权利要求10所述的样品探针系统，其中，所施加的电压包括6-20 V的幅度。

17.根据权利要求10所述的样品探针系统，其中，所施加的电压包括大于20 kHz的频率。

18.一种化学分析仪，包括：

反应转盘，其被配置成支撑多个容器；

用于运输样品流体管的样品流体管运输系统；和

液体取样探针，其被配置成将样品流体的部分从样品流体管抽吸和分配到由所述反应转盘支撑的所述多个容器，以及

控制计算机，其被配置成在所述化学分析仪内执行自动化控制操作，

其中，所述液体取样探针包括：

样品探针组件，其包括换能器和样品探针；和

空气供应组件，其包括压电泵，所述压电泵被配置成向所述样品探针组件供应气流，使得所述气流离开所述样品探针，并且

其中，所述控制计算机被配置成基于由所述换能器检测到的气流中的压力变化来确定所述样品探针的相对位置。

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