CN114441787A - 一种样本分析仪及液路系统、液面检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种样本分析仪及其液路系统，该样本分析仪包括用于添加样本和/或试剂的金属针，该金属针被配置为当其接触液面时自身电特性发生变化，金属针与输运清洗液的管路连通，还包括接地导体和液面检测电路，导体的至少部分与流过管路内的液体接触，从而将清洗液接地，液面检测电路的输入端用于与金属针电连接，用于监测金属针的电特性变化，并根据金属针的电特性变化判断金属针是否接触液面。本发明通过将清洗液接地，以避免清洗液将其它环节的干扰引入到金属针上，从而提高液面检测的准确性。

Description

一种样本分析仪及液路系统、液面检测方法
技术领域
本发明涉及一种样本分析仪，尤其涉及样本分析仪中的液面检测方面的技术。
背景技术
样本分析仪用于对生物体的体液(例如血液)等进行体外分析，得出诊断结果。其分析过程通常包括：添加样本、添加试剂、样本和试剂进行反应得到反应液、对反应液进行测试、对测试结果进行计算和分析得到分析结果。在添加样本和添加试剂的过程中，有的分析仪采用的是通过针吸液和排液的技术，以添加样本为例，其具体过程是：控制针下行插入到样本容器的样本液面以下，接触到液面后控制针按照设定的量吸取样本，吸取样本后控制针上行并移动到反应容器上方，将一定量的样本排出到反应容器中，样本将和加入的试剂在反应容器中进行反应。为检测针下行到样本容器中后是否接触到液面，在样本分析仪中采用了液面检测技术，液面检测技术按原理分可分为电容检测、射频检测、超声波检测和压力检测等。其中电容检测是目前使用最多、最普遍的原理，而利用电容检测液位又可细分为两个方向，即探针材料采用导电TIP头或金属针两种方案。其中金属针方案具有廉价等优点被广泛使用。
金属针通常采用双套管型的结构，如图1所示，内套管1和外套管2之间产生电容效应，可等效成一个电容。金属针的内套管1的空腔通过管道3和驱动部件5连通，驱动部件动作以改变管道内的流体压强，从而实现金属针的吸液和排液功能。当金属针接触到液面时，由于液体的导电作用，金属针的双层管之间的等效电容值会产生变化。如果将金属针和液面检测电路相连，可通过液面检测电路来检测金属针的电容信号，通过对该电容信号进行监测，可判断出金属针是否接触到液面。
在检测过程中，管道3中通常会驻留有清洗液，清洗液一方面从金属针排出对对样本进行稀释，以及对样本接触的金属针、容器或管路进行清洗，以避免前后样本之间的交叉感染。另一方面，通过将清洗液充入金属针来将金属针内的空气排出，以便吸取液体。当清洗液采用导电液体时，虽然驻留清洗液的管路采用绝缘材料制成，但当清洗液在和金属针接触时，会将整个清洗液管路中任何环节的干扰引入到金属针上，从而使金属针的液面检测功能失效或降低。
为解决管路液体引入干扰对吸液金属针的影响，一种方案是将液体和金属针隔离开，但该方案成本高，工艺复杂，一致性难以控制，且容易导致液体和针隔离处存在死区而导致交叉污染等一系列问题发生。另一种方案是液体和金属针不隔离，通过电路滤波的方式将管路导电液体引入的干扰过滤掉。电路滤波的方式有多种，比如使用电桥电路进行滤波等，但这些方案中，滤波电路成本高，算法复杂，可靠性差，且滤波效果容易受电路差异的影响，同时还容易对正常的液面检测功能造成影响。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是如何降低管路液体引入干扰对吸液金属针的影响。
根据第一方面，一种实施例中提供一种样本分析仪,包括：
金属针，所述金属针用于添加样本和/或试剂，并被配置为当其接触液面时自身电特性发生变化；
针移动机构，用于支撑金属针并带动金属针移动；
驱动部件，用于提供动力；
管路，用于输运清洗液，所述管路的一端与金属针连通，另一端与驱动部件连通，以便在驱动部件的作用下改变管路内清洗液的流动方向，使得金属针吸取液体或排出液体，根据不同的应用，金属针吸取和排出可以是样本，也可以是试剂，也可以是清洗液，还可以是稀释液；
导体，所述导体的至少部分与流过管路内的液体接触，且所述导体还连接到地；
液面检测电路，所述液面检测电路的输入端用于与金属针电连接，用于监测金属针的电特性变化，并根据金属针的电特性变化判断金属针是否接触液面。
根据第二方面，一种实施例中提供一种样本分析仪,包括：
管路，用于输运清洗液，所述管路用于与金属针连通，通过改变管路内清洗液的流动方向，使得金属针吸取液体或排出液体；
导体，所述导体的至少部分与流过管路内的液体接触，且所述导体还连接到地；
液面检测电路，所述液面检测电路的输入端用于与金属针电连接，用于监测金属针的电特性变化，并根据金属针的电特性变化判断金属针是否接触液面。
根据第三方面，一种实施例中提供一种样本分析仪的液路系统,包括：
管路，用于输运清洗液，所述管路的一端用于与金属针连通，另一端用于与驱动部件连通，以便在驱动部件的作用下改变管路内流体的流动方向，使得金属针吸取液体或排出液体，所述管路包括分离的第一管路和第二管路，所述第一管路、第二管路分别用于和金属针、驱动部件连通；
导体，所述导体包括一金属两通接头和接地部件，所述两通接头连通在第一管路和第二管路之间，与所述管路共同形成供液体流通的通道，所述接地部件一端与两通接头固定连接，另一端用于连接到地。
根据第四方面，一种实施例中提供一种液面检测方法,包括：
驱动清洗液填充到管路和金属针内；
将管路和金属针内的清洗液接地；
驱动金属针下行接近待吸取液体的液面，在金属针下行过程中实时检测金属针输出的电特性值；
根据电特性值的变化判断金属针是否接触液面。
在本发明实施例中，通过将清洗液接地，以避免清洗液将其它环节的干扰引入到金属针上，从而提高液面检测的准确性。
附图说明
图1为采样针的结构示意图；
图2为一种样本分析仪的功能模块图；
图3为一种实施例的样本分析仪的各部件布局示意图；
图4为本发明一种实施例中将清洗液接地的示意图；
图5a为一种实施例中液面检测电路中锁相环的电路图；
图5b为接地导体引入的等效电阻和采样针的等效电容分流的示意图；
图6为一种实施例中接地导体引入的等效电阻阻值分析示意图一；
图7为一种实施例中接地导体引入的等效电阻阻值分析示意图二；
图8a为清洗液未接地时液面检测的波形图；
图8b为采用本发明的方案将清洗液接地时液面检测的波形图；
图9为一种实施例中导体结构和接地工艺示意图；
图10为另一种实施例中导体结构和接地工艺示意图；
图11为一种实施例的液面检测电路的方框图；
图12为一种实施例中加入校准电路的液面检测电路图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
本申请中，金属针吸取和排出的液体可以是样本，也可以是试剂，金属针也可以统称为采样针，包括样本针和试剂针。
本发明一些实施例中公开了一种样本分析装置，请参照图2，一实施例中，样本分析装置可以包括样本部件10、试剂部件20、测定部件30、控制及数据处理模块40；有的实施例中，样本分析装置还可以包括显示部件50、信号处理电路60、液路系统70。下面具体说明。
样本部件10用于承载待测试的样本，吸取样本后提供给测定部件30。请参照图3，一些实施例中样本部件10可以包括样本承载部件11和样本分注机构12。样本承载部件11用于承载样本。一些例子中样本承载部件11可以包括样本分配模块(SDM，Sample DeliveryModule)及前端进样轨道，通过前端进样轨道将样本管转运到预定位置(样本位)，以供样本分注机构12吸取样本；另一些例子中(例如图3所示的具体实施例)，样本承载部件11也可以是样本盘，样本盘包括多个可以放置诸如样本管的样本位，样本盘通过转动其盘式结构，可以将样本调度到预定位置，例如供样本分注机构12吸取样本的位置。样本分注机构12用于吸取样本并排放到待加样的反应容器(例如可移动的反应杯或不可移动的反应池)中。样本分注机构12可以包括样本针和针移动机构，样本针通过二维或三维的针移动机构在空间上进行二维或三维的运动，从而样本针可以移动去吸取样本承载部件11所承载的样本，以及移动到待加样的反应容器所在的位置，并向反应容器中排放样本。
试剂部件20用于承载试剂，吸取试剂后提供给测定部件30。一些实施例中试剂部件20可以包括试剂承载部件13和试剂分注机构14。试剂承载部件13用于承载试剂。在一实施例中，试剂承载部件13可以为试剂盘，试剂盘呈圆盘状结构设置，具有多个用于承载试剂容器的位置，试剂承载部件13能够转动并带动其承载的试剂容器转动，用于将试剂容器转动到特定的位置，例如被试剂分注机构14吸取试剂的位置。试剂承载部件13的数量可以为一个或多个。试剂分注机构14用于吸取试剂并排放到待加试剂的反应杯中。在一实施例中，试剂分注机构14可以包括试剂针和针移动机构，试剂针通过二维或三维的针移动机构在空间上进行二维或三维的运动，从而试剂针可以移动去吸取试剂承载部件13所承载的试剂，以及移动到待加试剂的反应杯，并向反应杯排放试剂。在另一实施例中，试剂分注机构14不通过试剂针的方式添加试剂，而是通过专用管路将试剂管中的试剂添加到反应池中。这种实施例中，只有样本针，没有试剂针。
测定部件30则用于对样本进行项目测试，以获得项目的测试数据。一些实施例中测定部件30可以包括反应机构15和测定机构16。反应机构15具有至少一个放置位，放置位用于放置反应杯并孵育反应杯中的反应液。例如，反应机构15可以为反应盘，例如图3所示，其呈圆盘状结构设置，具有一个或多个用于放置反应杯的放置位，反应盘能够转动并带动其放置位中的反应杯转动，用于在反应盘内调度反应杯以及孵育反应杯中的反应液。在另一些实施例中，反应机构也可以是一个固定的反应杯放置位，反应杯放置在该位置上预定时间以完成孵育和/或其它操作(例如混匀)。测定机构16用于对孵育完成的反应液进行测定，得到样本的反应数据。例如在一实施例中，测定机构16可以是光测定机构，通过光测定机构对经待测反应液作用后的光信号进行检测，控制及数据处理模块40根据收集的光信号计算样本中待测成分的种类和/或浓度等。在一实施例中，光测部件16分离设置于反应部件15的外面。在另外的实施例中，测定机构16还可以是电测定机构(例如阻抗测定机构)或其它原理的测定机构(例如成像测定机构)。
根据检测体液的不同和检测项目的不同，样本和试剂有不同的添加方式，例如样本和试剂都可以采用采样针进行添加，也可以只有样本采用采样针进行添加，而试剂采用其它方式进行添加。当采用采样针方式进行添加时，为防止采样针空吸或碰触到样本管/试剂管的底部，通常是当采样针接触到液面时才控制采样针开始吸取液体(液体可以是样本或试剂)。为检测采样针是否接触到液面，本发明实施例中，采样针采用双层套管的金属针，其结构如图1所示，包括嵌套的内套管1和外套管2，内套管1和外套管2之间可等效成一个电容，在采样针未接触液面时，该等效电容称为采样针的本底电容，当采样针的头部接触到液面时，采样针的等效电容发生变化。
信号处理电路60分别与采样针11a和测定部件30电连接，用于对各种电信号进行转换、放大、滤波等处理，并将处理后的信号输出至控制及数据处理模块40。信号处理电路60包括液面检测电路，如图4所示，液面检测电路61和采样针12a电连接，用于检测采样针12a的等效电容。采样针12a安装在针移动机构12b上，针移动机构12b可以是X-Y-Z三维运动机构，实现采样针12a在上下、左右和前后方向的移动。针移动机构12b也可以是可上下升降的摇臂机构，实现采样针12a在上下方向的移动和水平面上的转动。针移动机构12b通过带动采样针12a移动，使采样针12a可以到达吸样位和排样位，实现吸样和排样。当采样针12a到达吸样位时，针移动机构12b带动采样针12a下行探入盛装有液体的容器内，当采样针12a的头部接触到液面时，采样针12a的等效电容发生变化。液面检测电路61根据等效电容的变化判断采样针12a的头部是否接触液面。当采样针12a的头部接触液面时，液面检测电路61输出电平信号至控制及数据处理模块40，由控制及数据处理模块40控制液路系统70动作，控制采样针12a开始吸取预定量的液体。
控制及数据处理模块40一方面用于根据设定的时序控制样本部件10/试剂部件20采集和排出样本/试剂，另一方面，控制及数据处理模块40用于对测定部件30输出的信号或数据进行转换、统计、分析和/或计算，最终得出与预定检测项目相关的检测结果，检测结果可以是可视化的数值或各种图形、表格、波形等。为防止不同样本之间的交叉污染，控制及数据控制模块40还根据设定的时序控制液路系统70提供清洗液以清洗样本/试剂接触的管路和容器。
显示部件50用于显示各种检测结果，显示部件可以包括一个显示器，也可以包括多个显示器，不限制显示器的数量。此外，显示器在显示图文的同时还可以提供给用户进行人机交互的图形界面。
液路系统70包括驱动部件和管路，管路用于连通采样针和清洗液容器，当实施例中包括固定的反应池时，管路还连通反应池，用于将清洗液输送到采样针和/或反应池，以实现采样针的吸排操作和清洗和/或反应池的清洗。驱动部件用于提供动力，以改变管路中流体(例如清洗液)的流动方向。在有的实施例中，清洗液还用做稀释液对样本进行稀释。
如图4所示，液路管路71和采样针12a的尾部连通，液路管路71的另一端和驱动部件(图中未示出)连通，驱动部件动作以改变管道内流体(例如清洗液或空气)的流动方向，例如，驱动部件可以是注射器，通过推拉改变管路内的流体流动方向。或者驱动部件可以是双向泵，通过改变泵的运转方向来改变管路内的流体流动方向。当样本分析仪开机时上电后，样本分析仪进行初始化，驱动部件驱动清洗液充满管路71并充填到采样针12a内部，清洗液将采样针12a中的空气排挤出去。当采样针12a接触液面后，控制及数据控制模块40控制驱动部件动作，驱动部件驱动液路管路71中的清洗液朝向远离采样针12a的方向流动，采样针11a在负压作用下吸取样本。此时，吸取的样本和清洗液之间具有一个空气段，将样本和清洗液隔离开。当采样针12a需要排样时，驱动部件驱动管路71中的清洗液持续朝向采样针12a流动，压迫采样针12a内的样本排出管外。
液路管路71通常采用绝缘材料制成，但有些情况下，清洗液采用可导电的清洗液，为避免清洗液和金属制作的采样针接触时，将整个清洗液管路中某个环节的干扰引入到金属针上，从而使金属针的液面检测功能失效或降低，因此在本实施例中，增加将清洗液接地的导电介质。
本发明设想在液路系统中设置接地的导体，导体的至少部分与流过管路内的液体接触，从而将管路中的液体接地，管路中的液体可以是清洗液，也可以是稀释液。将液体接地的方案有多种，例如将液体用金属容器盛装，或将液体与金属接触，再将金属与大地连接起来等方案。对于将液体用金属容器盛装的方案，其接地点较难放在最佳位置，接地效果不佳。对于将液体流过金属再将金属与大地间通过导线连接起来的方案，也有多种方式，例如将金属作为管路的一部分，或将金属制作成尖锐状，尖锐的一端刺入管路中以和清洗液接触，另一端接地。
在本发明一种实施例中，采用将金属作为管路的一部分，再将金属通过导线与大地导通的方案，如图4所示，导体72包括一金属两通接头72a和接地部件72b，两通接头72a与管路71连通以共同形成供液体流通的通道，接地部件72b一端与两通接头72a固定连接，另一端用于连接到地。在图4所示的实施例中，管路71包括分离的第一管路71a和第二管路71b，第一管路71a的第一端与采样针12a连通，其第二端与两通接头72a的第一端连通；第二管路71b的第一端与两通接头72a的第二端连通，其第二端与驱动部件连通。在另一实施例中，两通接头72a也可以连通在管路71和采样针之间。通过将接地部件72b接地，从而将与两通接头72a接触的清洗液接地，因此可避免清洗液将分析仪其它部分的电性干扰引入到金属针上，相当于对电性干扰进行了滤波处理。这种接地方式工艺步骤少，连接可靠性高，阻抗控制较好，整体性价比较高。
为避免因流阻变化而导致杂质沉积在管壁上，进而影响到加样精度，因此尽量使清洗液流通管路的管径保持一致。在较佳的实施例中，两通接头的中部内腔通道的管径与管路的内腔管径相匹配、尤其是等于管路的内腔管径，两通接头的第一端和第二端内腔通道的管径大于管路的内腔管径，两通接头的第一端和第二端分别紧密套接在第一管路的第二端和第二管路的第一端。
在实际应用中，本实施例所阐述的方案如果要实现良好的滤波效果且不影响现有检测系统，需要解决以下难点或问题：
1、接地位置的确定
当将与管路中清洗液接触的导体接地时，接地接头和金属针之间的阻抗可以等效为一个和金属针并联的电阻，清洗液接地位置不同，等效电阻也不同，接地的位置选择可能会影响以下两点，第一：接地效果的好坏，等效电阻不同，接地效果可能也不同，导致对干扰的滤除效果也不同。第二：是否会影响液面检测电路。
根据理论分析可知，当清洗液接地位置离金属针越远，留出的滤波盲区(接地位置与针之间的距离)距离越长，再结合干扰模型，该距离如果超过1000mm，则接地对液面检测滤波的效果较弱，实测也论证了该推测。但并不意味着清洗液接地位置离金属针越近越好，根据理论计算：板卡电容Cp＝56Pf，采样针电容C1A＝40+10Pf，计算得到谐振频率为375KHz，采样针电容阻抗约为4.4K。要使得接地引入的电阻对于系统的影响达到最小，需要引入的电阻远大于电容阻抗。而对于液体来讲，管路越长阻抗越大，因此接地点与采样针的距离应该尽可能远。实测证明，当接地点的位置在距离采样针10mm-1000mm区间时，滤波效果能满足仪器要求。例如，当接地点的位置距离采样针10mm时，根据实测数据，此时清洗液对应的阻抗约为3.1K，滤波效果能满足仪器要求。当然，本领域技术人员应当理解，清洗液接地位置也可以设置在距离采样针更远或更近的位置。
对于第二点接地是否会影响液面检测电路的评估，分析如下：
液面检测电路如图5a所示，图中，CP是采样针输出的等效电容，R是接地导体引入的等效电阻，即R＝R1+R2，液路接地实验中，接地接头和金属针之间的清洗液阻抗可以等效为一个和金属针并联的电阻，此处命名为R。R和CP并联并接入锁相环的调谐电容C1的两端，系统中谐振频率可由下式计算：
Figure BDA0003311175860000091
式中，I3为流经调谐电容C1A和CP的总电流，由电路外接的电阻Ra和Rb决定，因为在改进过程中Ra和Rb的阻值基本不变，所以在此处I3可以看做是一恒流源。因为电流源I3大小始终不变，电阻R又会分走一部分电流，因此流过电容C1A和CP的电流势必减小，如图5b所示，因而导致锁相环谐振频率f减小。
但如果控制导通电阻R在一定范围内，则不会导致谐振频率f发生变化，进而液面检测系统的输出电压不会因此而变化。因此可通过控制金属接头和金属针之间的距离，从而控制该距离内导电液的导通电阻R在一定范围内，来降低对液面检测电路的影响。
2、导体的接地阻抗
在确定导体在管路中的接地位置后，还需要考虑导体的等效电阻。首先进行理论分析，将图4中金属两通接头左边的管路(如图6所示)中液体的阻抗定义为R2，将金属接头与针移动机构的金属支撑架(整机地)之间的阻抗定义为R1。
要确定R1阻抗的大小，首先要确定R2的大小。由于管路中液体是清洗液，其成分含有多种离子，是一般导体，具有一定导电性，其阻值由其成分决定，对于管内径为1/16inch(即1.5875mm)的管路中的清洗液进行阻抗测试，结果如表1所示：
表1液体阻抗测试结果
频率 10mm阻抗(液体静止) 10mm阻抗(液体流动)
100Hz 5Kohm 5.1Kohm
10KHz 3.21Kohm 3.32Kohm
20KHz 3.27Kohm 3.37Kohm
100KHz 3.1Kohm 3.27Kohm
经过测试可知，当R2段管路长度为10mm时，R2阻值范围为3.1Kohm-5.2Kohm。根据滤波原理，如果想实现滤波抗干扰的作用，则需要让干扰信号通过低阻通路R1导走，如图7所示，因此必须使得R1<<R2。
根据对比测试发现，当R1>10ohm时，其滤波效果不佳。当R1<＝10ohm时，其滤波效果较好，管路中的干扰信号被完全滤除掉。如图8a所示为液面检测受到干扰的波形图，如图8b所示为采用本发明的接地方案，且R1<＝10ohm时液面检测波形图，从图中可以看到，其检测信号平稳，基本没有出现干扰。由此可知，本发明设想的将清洗液接地的方案可以屏蔽清洗液引入的分析仪其它部分对液面检测的干扰，从而提高了液面检测结果的准确性。
3、接地工艺
对于图4所示的实施例，其难点在于如何将两通接头72a通过接地部件72b连接到大地，例如，将导线作为接地部件72b，直接将导线焊接在金属两通接头72a的表面，但导线容易脱落或使等效阻抗增大，从而导致液面检测电路的滤波功能失效。
在本发明一种实施例中，如图9所示，接地导体包括金属两通街头72a和接地部件72b，接地部件72b为一金属连接件，该金属连接件一端焊接在两通接头72a的表面，另一端焊接在针移动机构的金属支撑架12c上，或通过螺钉或螺栓固定在针移动机构的金属支撑架12c上。由于针移动机构的金属支撑架12c与样本分析仪的整机地连接，因此接地金属支撑架12c部件72b也连接到地，从而将两通接头72a和与两通接头72a接触的清洗液也连接到地，
对于接地部件72b的接地方式，本领域技术人员应当理解，并不限定只能通过金属支撑架12c连接到地，在其它的实施例中，接地部件72b可以连接到针移动机构的任一与整机地连接的金属部分，或连接到样本分析仪的任一与整机地连接的金属部分(例如电路板的接地位)，并通过该金属部分接地，或者接地部件72b也可以直接或通过一导线间接连接样本分析仪的整机地。
在本发明另一种实施例中，如图10所示，两通接头72a和接地部件72b为一体成型结构，接地部件72b通过螺钉或螺栓固定在针移动机构的金属支撑架12c上。
在其它实施例中，也可以采用导体与清洗液直接接触的方式，例如导体包括穿刺导线，穿刺导线一端从管路的管体插入到管腔内，另一端接地，从而将清洗液接地。
4、接地对液面检测电路功能性能影响的规避方案
将清洗液接地对液面检测准确性的影响主要体现在当接地点与针之间管路液体的电阻值由于流动、温度等原因产生变化时，液面检测电路谐振频率会受到影响，进而影响到锁相环输出电压。由于接地点与针之间管路液体电阻值可以认为是在采样针上并联了一个电阻R(如上文所述，静态典型电阻值为3.1Kohm+10ohm左右)，从理论分析，在采样针上并联一个电阻，当该电阻变化时，对液面检测电路的谐振频率会有影响，从而导致锁相环输出电压产生偏移，进而影响到液面检测的准确性。
为减少上述影响，在一种实施例中，在液面检测电路中增加校准电路，如图11所示，液面检测电路61包括依次相连的校准电路611、锁相环612和处理电路613，校准电路611与采样针连接，接入采样针的等效电容，并用于对因接地引入的等效电阻进行补偿，锁相环612分别与震荡源610和校准电路611的输出端连接，用于产生谐振频率，将检测的采样针的等效电容转换为电压信号，并将电压信号输出到处理电路613，处理电路613用于对电压信号进行处理，并根据电压信号判断采样针接触液面。一种实施例中，处理电路613包括信号调理电路613a、信号采集电路613b和处理器613c，信号调理电路613a用于对电压信号进行放大和/或滤波，信号采集电路613b用于对信号进行采样，将信号进行A/D转换，处理器613c用于将信号和设定阈值进行比较，判断采样针是否接触液面，并将判断结果输出至控制及数据处理模块。
一种实施例中，校准电路611使用电容对称接法，如图12所示，校准电路包括串联连接在锁相环两输入端的第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1和第二电容C2的容值相等，且两者的中间节点用于连接金属针的等效电容CP的输出端，图中，R是接地导体引入的等效电阻。本方案可降低因清洗液接地引入的并联电阻R对锁相环输出电压的影响。
在一些实施中，第一电容C1和第二电容C2的容值等于金属针的本底等效电容的1至3倍。进一步地，第一电容C1和第二电容C2的容值等于金属针的本底等效电容的1.5至2.5倍，优选2至2.5倍。
在较佳的实施例中，第一电容C1和第二电容C2的容值等于金属针的本底等效电容的两倍左右，从而使得并联电阻R对锁相环输出电压的影响可忽略不记。
例如，金属针的本底等效电容为45pF，第一电容C1和第二电容C2的容值可以在90pF至135pF中选择，例如选择为90pF，或者都等于100pF，或者都等于110pF。
经过实测可知，使用非对称接法的电路，当R值变化时，其锁相环输出电压波动较大，如表2所示。
表2非对称接法中锁相环输出电压测试结果
Figure BDA0003311175860000121
使用对称接法后的液面检测电路，当R值变化时，其锁相环输出电压波动较小，可忽略不记，如表3所示。
表3对称接法中锁相环输出电压测试结果
Figure BDA0003311175860000122
采用上述方案的样本分析仪进行液面检测的过程如下：
样本分析仪进行上电初始化时，驱动清洗液填充到管路和金属针内，由于管路中嵌入了一段金属接头，因此将管路和金属针内的清洗液接地。然后开启液面检测功能，驱动金属针下行接近待吸取液体的液面，在金属针下行过程中实时检测金属针输出的电特性值(例如电容值)，根据电特性值的变化判断金属针是否接触液面。
本发明通过将清洗液接地，从而滤除分析仪其它部分对液面检测的干扰，且对正常检测不产生影响，本发明的方案简单、廉价、有效，尤其适用于对已售出机型进行在线升级。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (18)

1.一种样本分析仪,其特征在于包括：
金属针，所述金属针用于添加样本和/或试剂，并被配置为当其接触液面时自身电特性发生变化；
针移动机构，用于支撑金属针并带动金属针移动；
驱动部件，用于提供动力；
管路，用于输运清洗液，所述管路的一端与金属针连通，另一端与驱动部件连通，以便在驱动部件的作用下改变管路内清洗液的流动方向，使得金属针吸取液体或排出液体；
导体，所述导体的至少部分与流过管路内的液体接触，且所述导体还连接到地；
液面检测电路，所述液面检测电路的输入端用于与金属针电连接，用于监测金属针的电特性变化，并根据金属针的电特性变化判断金属针是否接触液面。
2.如权利要求1所述的样本分析仪，其特征在于，所述导体包括一金属两通接头和接地部件，所述两通接头与所述管路连通以共同形成供液体流通的通道，所述接地部件一端与两通接头固定连接，另一端用于连接到地。
3.如权利要求2所述的样本分析仪，其特征在于，所述管路包括分离的第一管路和第二管路，所述第一管路的第一端与金属针连通，其第二端与所述两通接头的第一端连通；所述第二管路的第一端与所述两通接头的第二端连通，其第二端与所述驱动部件连通。
4.如权利要求3所述的样本分析仪，其特征在于，所述第一管路的长度范围是10mm-1000mm。
5.如权利要求2所述的样本分析仪，其特征在于，所述两通接头的中部内腔通道的管径与所述管路的内腔管径相匹配，所述两通接头的第一端和第二端内腔通道的管径大于所述管路的内腔管径，所述两通接头的第一端和第二端分别紧密套接在所述第一管路的第二端和所述第二管路的第一端。
6.如权利要求2所述的样本分析仪，其特征在于，所述导体的等效电阻小于或等于10Ω。
7.如权利要求2所述的样本分析仪，其特征在于，所述接地部件的另一端固定在针移动机构的金属支撑架上或电路板的接地位上。
8.如权利要求2所述的样本分析仪，其特征在于，所述金属两通接头和接地部件为一体成型结构；或所述接地部件为金属连接件或导线。
9.如权利要求1所述的样本分析仪，其特征在于，所述导体包括穿刺导线，所述穿刺导线一端从管路的管体插入到管腔内，另一端接地。
10.一种样本分析仪,其特征在于包括：
管路，用于输运清洗液，所述管路用于与金属针连通，通过改变管路内清洗液的流动方向，使得金属针吸取液体或排出液体；
导体，所述导体的至少部分与流过管路内的液体接触，且所述导体还连接到地；
液面检测电路，所述液面检测电路的输入端用于与金属针电连接，用于监测金属针的电特性变化，并根据金属针的电特性变化判断金属针是否接触液面。
11.如权利要求1或10所述的样本分析仪，其特征在于，所述金属针的电特性为电容，所述液面检测电路包括依次相连的校准电路、锁相环和处理电路，所述校准电路包括串联连接在锁相环两输入端的第一电容和第二电容，所述第一电容和第二电容的容值相等，且两者的中间节点用于连接金属针的等效电容输出端。
12.如权利要求11所述的样本分析仪，其特征在于，所述第一电容和第二电容的容值等于金属针的本底等效电容的1至3倍。
13.如权利要求12所述的样本分析仪，其特征在于，所述第一电容和第二电容的容值等于金属针的本底等效电容的1.5至2.5倍。
14.如权利要求13所述的样本分析仪，其特征在于，所述第一电容和第二电容的容值等于金属针的本底等效电容的2至2.5倍。
15.如权利要求14所述的样本分析仪，其特征在于，所述第一电容和第二电容的容值等于金属针的本底等效电容的约2倍。
16.如权利要求10所述的样本分析仪，其特征在于，所述导体包括一金属两通接头和接地部件，所述两通接头与所述管路连通以共同形成供液体流通的通道，所述接地部件一端与两通接头固定连接，另一端用于连接到地；或所述导体包括穿刺导线，所述穿刺导线一端从管路的管体插入到管腔内，另一端接地。
17.一种样本分析仪的液路系统,其特征在于包括：
管路，用于输运清洗液，所述管路的一端用于与金属针连通，另一端用于与驱动部件连通，以便在驱动部件的作用下改变管路内流体的流动方向，使得金属针吸取液体或排出液体，所述管路包括分离的第一管路和第二管路，所述第一管路、第二管路分别用于和金属针、驱动部件连通；
导体，所述导体包括一金属两通接头和接地部件，所述两通接头连通在第一管路和第二管路之间，与所述管路共同形成供液体流通的通道，所述接地部件一端与两通接头固定连接，另一端用于连接到地。
18.一种液面检测方法,其特征在于包括：
驱动清洗液填充到管路和金属针内；
将管路和金属针内的清洗液接地；
驱动金属针下行接近待吸取液体的液面，在金属针下行过程中实时检测金属针输出的电特性值；
根据电特性值的变化判断金属针是否接触液面。
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