CN207008435U - 一种试剂针及医疗自动检测仪器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种试剂针及医疗自动检测仪器，试剂针可以包括：针管、加热件、温度传感器、比较单元、开环加热控制单元和闭环加热控制单元，比较单元比较当前温度传感器的检测到的温度与目标温度之间的值差，当差值较大时，开环加热控制单元控制加热件使用开环控制加热方式对针管中的试剂进行加热，当差值较小时，控制加热件使用闭环控制加热方式对试剂进行加热，该试剂针实现了开环控制加热方式和闭环控制加热方式相结合，可快速地将试剂加热且维持在预设的温度，保证测试结果的精准性和高效性。

Description

一种试剂针及医疗自动检测仪器

技术领域

本申请涉及医疗器械领域，具体涉及一种试剂针及医疗自动检测仪器。

背景技术

在医疗器械自动检测领域，一般都配备有将试剂从存储位转移到反应位的试剂针。为了保证试剂的活性，试剂在存储位一般都需要冷藏保存，而在测试时为了保证测试结果的精准，试剂一般需要达到特定的温度，例如37℃。因此，在兼顾检测结果的精准性的情况下，为了保证高效性，试剂针会在将试剂从存储位转移到反应位的过程中，对试剂进行加热。具体地，试剂针的工作流程大致如下：先吸取试剂，然后对试剂加热，当温度达到目标温度(例如37℃)后，再将试剂排放到反应位；整个过程中，相比对试剂加热所需的时间，吸取试剂和排放试剂的时间都比较短，例如吸取试剂时间、试剂加热所需时间、排放试剂时间分别为2秒、7秒、2秒。因此，为了保证测试结果的精准性和高效性，关键是如何快速地将试剂加热且维持在预设的温度。

发明内容

本申请提供一种试剂针及医疗自动检测仪器，可快速地将试剂加热且维持在预设的温度，保证测试结果的精准性和高效性。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种试剂针，包括：

针管，用于吸取试剂和排放试剂；

加热件，用于对所述针管进行加热；

温度传感器，用于检测针管的温度；

比较单元，与所述温度传感器连接，用于比较当前温度传感器检测到的温度与目标温度，当温度差小于负阈值时，输出第一信号，当温度差大于或等于负阈值且小于或等于正阈值时，则输出第二信号，其中所述温度差等于所述检测到的温度减去目标温度；

开环加热控制单元，与所述比较单元连接，用于当接收到第一信号时，控制加热件使用开环控制加热方式对针管中的试剂进行加热；

闭环加热控制单元，与所述比较单元连接，用于当接收到第二信号时，控制加热件使用闭环控制加热方式对试剂进行加热。

在一些实施例中，试剂针还包括停止单元，用于当接收到第三信号时，控制加热件停止加热，其中所述第三信号为当温度差大于所述正阈值时时，比较单元输出的信号。

在一些实施例中，试剂针还包括工作状态判断单元，用于判断试剂针所处的工作状态，当判断试剂针处于清洗操作的工作状态时，通知开环加热控制单元，以使开环加热控制单元控制加热件使用开环控制加热方式对针管进行加热以补偿清洗液流过试剂针时所带走的热量。

在一些实施例中，

所述温度传感器包括用于将温度变化转换电阻变化的传感器；

所述比较单元包括转换模块、信号调理模块、信号放大模块、模数转换模块、比较模块，其中：

所述转换模块与温度传感器电连接，用于将电阻变化转换为电压信号变化；

所述信号调理模块与转换模块电连接，用于将变化的电压信号的最小值调节到零伏附近；

所述信号放大模块与信号调整模块电连接，用于将调节后的电压信号放大；

所述模数转换模块与信号放大模块电连接，用于将放大后的电压信号进行模数转换，输出数字电压信号；

所述比较模块与模数转换模块电连接，用于将所述模数转换模块输出的数字电压信号与目标数字电压信号值比较，当电压差值小于负电压阈值时，输出第一信号，当电压差值大于或等于负电压阈值且小于或等于正电压阈值时，则输出第二信号，当电压差值大于正电压阈值时，则输出第三信号，其中所述电压差值等于所述模数转换模块输出的数字电压信号减去目标数字电压信号值。

在一些实施例中，

所述开环加热控制单元包括第一PWM模块和第一功率模块，所述第一PWM模块当接收到第一信号时输出占空比大于第一百分比的PWM信号以驱动第一功率模块，所述第一功率模块根据接到的PWM信号输出相应功率来控制所述加热件进行加热；

所述闭环加热控制单元包括第二PWM模块和第二功率模块，所述第二PWM模块当接收到第二信号时输出占空比小于第二百分比的PWM信号以驱动第二功率模块，所述第二功率模块根据接到的PWM信号输出相应功率来控制所述加热件进行加热。

在一些实施例中，试剂针还包括：

导热层，所述导热层套设于针管的外壁，所述导热层的外壁设置所述温度传感器；其中，所述加热件为加热丝，其缠绕设于所述导热层的外壁；

缘绝保温层，所述缘绝保温层套设于所述导热层的外壁，其中所述缘绝保温层与导热层之间设置有所述加热件；

保护外套，所述保护外套套设于所述缘绝保温层的外壁；其中所述缘绝保温层用于将所述针管与保护外套电气隔离，以使得所述针管与保护外套形成一电容，所述电容用于针管的液位检测；

防水套，所述防水套套设于所述保护外套的外壁。

在一些实施例中，所述针管与保护外套分别电连接有一导电片，用于输出针管与保护外套所形成的电容的值；所述试剂针还包括一液位检测单元，用于根据所述电容的值的变化，来判断针管所处的液位。

在一些实施例中，试剂针还包括：

液路接头，与所述针管的尾端密封连接，形成导通的液路；

分别设置于针管尾端、针尖端的加热针连接部件、连接头，用于紧固所述针管与保护外套的相对位置；

针管导向盖、针管压板、针管锁紧片，三者配合用于将针管的尾端紧固于所述加热针连接部件内。

根据本申请的第二方面，本申请提供一种医疗自动检测仪器，包括一根或至少两根如本申请的第一方面中任一项所述的试剂针。

本申请的有益效果是：

由于本申请采用了开环加热控制单元和闭环加热控制单元，实现了开环控制加热方式和闭环控制加热方式相结合，使用比较单元比较试剂当前温度与目标温度之间的差值，有针对性地采取不同的加热方式，实现了快速且精确地将试剂加热且维持在预设的温度，保证测试结果的精准性和高效性；

由于本申请采用了工作状态判断单元先判断试剂针的工作状态，再有针对性地采取不同的加热方式，提高了试剂温度控制的效率。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的试剂针的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的试剂针中比较单元、开环加热控制单元以及闭环加热控制单元的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的试剂针的爆炸图；

图4为本申请另一实施例提供的试剂针的剖面图；

图5为本申请又一实施例提供的包括工作状态判断单元的试剂针的结构示意图；

图6为本申请一实施例的试剂针的工作流程示意图；

图7为本申请若干实施例中的试剂针与现有技术的试剂针对试剂加热的效果比较图；

图8为本申请一实施例提供的医疗自动检测仪器中双针工作模式的时序控制示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

在医疗器械自动检测领域，为保证检测结果的精准，通常试剂与样本的反应要在特定的温度下进行，例如37℃。为满足检测结果的精准性和高效性，试剂针除了在吸取反应试剂时需要精准的定量外，还需要将试剂从存储温度快速且精确地加热并稳定在上述特定的温度，以保证测试结果的精准性和高效性。而传统对试剂针中试剂的加热，要么所需时间较长，影响检测的高效性，要么加热不够精确，影响检测结果的精准性。发明人在构思本实用新型时，考虑到开环加热的特点是加热速率快但是精度低的特点，以及闭环加热则是控制精度高但是加热速率慢的特点，引入一个比较单元，用来判断试剂针中的试剂当前温度与上述特定的温度(即试剂期望被加热到的温度)的大小，当两者相差较大时，由于开环加热的方式是快速率的加热，因此使用一个开环加热控制单元来控制对试剂进行加热，当两者相差较小时，由于闭环加热方式是高精度的加热，因此切换到使用一个闭环加热控制单元对试剂进行加热，这样使得试剂针中的试剂可以被快速且精确地加热到上述特定的温度。

实施例一：

请参照图1，在一实施例中，本申请公开了一种试剂针，其包括针管8、加热件9、温度传感器19、比较单元6、开环加热控制单元51以及闭环加热控制单元52，在一实施例中，还可以包括停止单元53，下面具体说明。

针管8用于吸取试剂和排放试剂。

加热件9用于对针管8进行加热，当针管8中吸取有试剂时，就可以实现对针管8中的试剂进行加热。在一实施例中，加热件9可以为加热丝。

温度传感器19用于检测针管8的温度。当针管8中吸取有试剂时，针管8的温度可以表示其内试剂的温度。

比较单元6与温度传感器19连接，用于比较当前温度传感器检测到的温度与目标温度，当温度差小于负阈值时，输出第一信号，当温度差大于或等于负阈值且小于或等于正阈值时，则输出第二信号，其中上述温度差等于上述检测到的温度减去目标温度，在一实施例中，当温度差大于所述正阈值时时，比较单元6输出第三信号。

在一实施例中，请参照图2，比较单元6可以包括转换模块61、信号调理模块62、信号放大模块63、模数转换模块64和比较模块65。转换模块61与温度传感器19电连接，将电阻变化转换为电压信号变化，其中温度传感器19包括用于将温度变化转换电阻变化的传感器；信号调理模块62与转换模块61电连接，将变化的电压信号的最小值调节到零伏附近；信号放大模块63与信号调整模块64电连接，将调节后的电压信号放大；模数转换模块64与信号放大模块63电连接，将放大后的电压信号进行模数转换，输出数字电压信号；比较模块65与模数转换模块64电连接，将模数转换模块64输出的数字电压信号与目标数字电压信号值比较，当电压差值小于负电压阈值时，输出第一信号，当电压差值大于或等于负电压阈值且小于或等于正电压阈值时，则输出第二信号，当电压差值大于正电压阈值时，则输出第三信号，其中上述电压差值等于模数转换模块64输出的数字电压信号减去目标数字电压信号值。

开环加热控制单元51与比较单元6连接，用于当接收到上述第一信号时，控制加热件9使用开环控制加热方式对针管中的试剂进行加热。在一实施例中，开环加热控制单元51包括第一PWM模块511和第一功率模块512，第一PWM模块511当接收到上述第一信号时输出占空比大于第一百分比的PWM信号以驱动第一功率模块512，第一功率模块512则根据接到的PWM信号输出相应功率来控制加热件19进行加热。

闭环加热控制单元52与比较单元6连接，用于当接收到上述第二信号时，控制加热件9使用闭环控制加热方式对试剂进行加热。在一实施例中，闭环加热控制单元52包括第二PWM模块521和第二功率模块522，第二PWM模块521当接收到上述第二信号时输出占空比小于第二百分比的PWM信号以驱动第二功率模块522，第二功率模块522根据接到的PWM信号输出相应功率来控制加热件19进行加热。

停止单元53用于当接收到上述第三信号时，控制加热件9停止加热。

以上就是本申请的试剂针的一些基本结构，其通过引入比较单元6、开环加热控制单元51以及闭环加热控制单元52，当比较单元6判断出试剂的温度与预设的温度相差较大时，则通知开环加热控制单元51对试剂进行快速加热(例如开环加热方式)以短时间内提高试剂的温度，当判断出试剂的温度与预设的温度相差较小时，则通知闭环加热控制单元52对试剂进行加热(例如闭环加热方式)，使得试剂可以被精确加热到预设的温度。例如，在一个实际的加热试剂的例子中，当试剂针温度低于目标温度且与目标温度相差较大时，开环加热控制单元51先输出相对较大的功率使得加热件9进行快速加热，用最短的时间将试剂针温度升到目标温度附近；之后，闭环加热控制单元52再输出相对较小的功率使得加热件9精细加热将试剂针温度稳定在目标温度；最终，在试剂温度稳定在目标温度时，由停止单元53控制停止加热件9加热。另外，如果试剂温度大于目标温度很多时，停止单元53将控制停止加热件9加热，从而关闭加热，以便尽量减小最终将试剂所加热到的温度超过目标温度的量，这是因为试剂针只能加热不能制冷，所以上述超过的量越小，试剂温度降到目标温度所用的时间就越少。

在一些实施例中，请参照图3和图4，试剂针还可以包括导热层10、绝缘保温层11、保护外套3和防水套12，在一实施例中，试剂针还可以进一步包括液路接头20、加热针连接部件21、连接头4、针管导向盖22、针管压板23和针管锁紧片27，下面具体说明。

导热层10套设于针管8的外壁，导热层10的外壁设置有上述温度传感器19。在一实施例中，导热层10的外壁设置有加热件9，例如当上述的加热件9为加热丝时，其可以被缠绕设于导热层10的外壁。导热层10的引入，保证了针8管整体受热均匀；另外，温度传感器19设置在导热层10的外壁，保证了对针管8温度检测的准确性和实时性。

缘绝保温层11套设于导热层10的外壁，其中缘绝保温层11与导热层10之间设置有上述的加热件9。缘绝保温层11可以有效的降低其内部的热量流失以节约功耗。

保护外套3套设于缘绝保温层11的外壁，因此由于缘绝保温层11是绝缘的，其可以将针管8与保护外套3电气隔离，以使得针管8与保护外套3形成一电容，该电容可以用于针管8的液位检测。为了方便检测针管8与保护外套3形成的电容的值，针管8与保护外套3分别电连接有一导电片，用于输出针管8与保护外套3所形成的电容的值，例如针管8焊接有第一铜片25，保护外套3焊接有第二铜片13。在具体实现液位检测时，试剂针可以包括一液位检测单元(图中未示出)，用于根据针管8与保护外套3所形成的电容的值的变化，来判断针管8所处的液位。

防水套12套设于保护外套3的外壁。

液路接头20与针管8的尾端密封连接，形成导通的液路。

加热针连接部件21设置于针管8的尾端，连接头4设置于针管8的针尖端，加热针连接部件21和连接头4，两者配合用于紧固针管8与保护外套3的相对位置。

针管导向盖22、针管压板23和针管锁紧片27设置于针管8的尾端，三者配合用于将针管8的尾端紧固于上述加热针连接部件21内。

实施例二：

在完成一次试剂转移后，通常试剂针需要进行清洗，试剂针洗针过程，洗针液流过时，不可避免地会带走的一定的热量，使得试剂温度发生变化。由于洗针过程中并不要求试剂温度也稳定在预设的温度，但为了避免洗针后试剂的温度与目标温度相差过大，因此需要补偿洗针液流过试剂针时带走的热量，所以发明人考虑在清洗试剂针的过程中仍对试剂针进行加热，例如使用开环控制加热方式对处于清洗操作的试剂针进行加热。

参考图5，与实施例一不同之处在于，本实施例的试剂针还引入工作状况判断单元7。工作状态判断单元7用于判断试剂针所处的工作状态，当判断试剂针处于清洗操作的工作状态时，通知开环加热控制单元51，以使开环加热控制单元51控制加热件9使用开环控制加热方式对针管进行加热以补偿清洗液流过试剂针时所带走的热量；当判断试剂针处于试剂转移的工作状态时，通知比较单元6，比较当前温度传感器19的检测到的温度与目标温度，根据两者温度的不同差值，输出不同的信号，使得开环加热控制单元51、闭环加热控制单元52或停止单元53进行相应的控制，具体控制策略与实施例一相同，在此不再赘述。

参考图6，为一实施例的试剂针的工作流程示意图，该控制过程为先由工作状态判断单元7判断试剂针所处的工作状态，再根据所处的工作状态采取相应的加热方式。例如，在一具体实施例中：

如果试剂针处于试剂转移中试剂加热状态时，再进一步由比较单元6判断试剂针的温度与目标温度的差值。当差值较大时，先使用开环控制加热，使得试剂温度迅速接近目标温度后再启动闭环加热控制进行精细加热，使温度稳定在目标温度；当差值较小时，直接使用闭环加热控制进行精细加热，使温度稳定在目标温度；

如果试剂针处于洗针过程，则直接使用开环控制加热，以补偿洗针液流过试剂针时带走的热量。

总得来说，实施例一的温控方式根据试剂温度与目标温度之间的不同差值采取不同的加热控制方式，结合开环控制+闭环控制；本实施例(实施例二)在实施例一的基础上，增加了判断工作状况单元7，其温控方式先判断试剂针的工作状态再根据工作状态采取针对性的加热方式的办法，结合使用了状态判断+开环控制+闭环控制。

参考图7，为本申请的试剂针与现有技术的试剂针对试剂加热的效果比较图。由图7可知，要实现快速地将试剂加热且维持在预设温度，实施例二和实施例一，都优于传统的加热控制，例如传统的PID控制的闭环加热。

综上所述，本申请的试剂针通过工作状态判断单元7先判断试剂针的工作状态，再有针对性地采取不同的加热方式，提高了试剂温度控制的效率，尤其是，在试剂转移过程中，减少了试剂加热的时间。

实施例三：

本申请还提供了一种医疗自动检测仪器，该仪器包括一根或至少两根如实施例一或实施例二所述的试剂针。

若该仪器包括两根试剂针，可使用双针工作模式。其双针工作模式过程示意图如图8所示。试剂针的工作流程包括：吸样——加热——加样；即先吸取试剂，然后对试剂加热，当温度达到目标温度(例如37℃)后，再将试剂排放到反应位。

由图8可知，由于错开了针A和针B的工作时间，当针A在进行吸试剂加试剂的过程时，针B在对试剂加热，当针B在进行吸试剂加试剂的过程时针A在对试剂加热，使得在任何一个时间点都有一根针是在对试剂加热的，相比于单针工作模式，省去了吸试剂和加试剂的时间，提高试剂针的工作效率。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (9)

1.一种试剂针，其特征在于，包括：

针管，用于吸取试剂和排放试剂；

加热件，用于对所述针管进行加热；

温度传感器，用于检测针管的温度；

比较单元，与所述温度传感器连接，用于比较当前温度传感器检测到的温度与目标温度，当温度差小于负阈值时，输出第一信号，当温度差大于或等于负阈值且小于或等于正阈值时，则输出第二信号，其中所述温度差等于所述检测到的温度减去目标温度；

开环加热控制单元，与所述比较单元连接，用于当接收到第一信号时，控制加热件使用开环控制加热方式对针管中的试剂进行加热；

闭环加热控制单元，与所述比较单元连接，用于当接收到第二信号时，控制加热件使用闭环控制加热方式对试剂进行加热。

2.如权利要求1所述的试剂针，其特征在于，还包括停止单元，用于当接收到第三信号时，控制加热件停止加热，其中所述第三信号为当温度差大于所述正阈值时，比较单元输出的信号。

3.如权利要求1所述的试剂针，其特征在于，还包括工作状态判断单元，用于判断试剂针所处的工作状态，当判断试剂针处于清洗操作的工作状态时，通知开环加热控制单元，以使开环加热控制单元控制加热件使用开环控制加热方式对针管进行加热以补偿清洗液流过试剂针时所带走的热量。

4.如权利要求1所述的试剂针，其特征在于：

所述温度传感器包括用于将温度变化转换电阻变化的传感器；

所述比较单元包括转换模块、信号调理模块、信号放大模块、模数转换模块、比较模块，其中：

所述转换模块与温度传感器电连接，用于将电阻变化转换为电压信号变化；

所述信号调理模块与转换模块电连接，用于将变化的电压信号的最小值调节到零伏附近；

所述信号放大模块与信号调整模块电连接，用于将调节后的电压信号放大；

所述模数转换模块与信号放大模块电连接，用于将放大后的电压信号进行模数转换，输出数字电压信号；

所述比较模块与模数转换模块电连接，用于将所述模数转换模块输出的数字电压信号与目标数字电压信号值比较，当电压差值小于负电压阈值时，输出第一信号，当电压差值大于或等于负电压阈值且小于或等于正电压阈值时，则 输出第二信号，当电压差值大于正电压阈值时，则输出第三信号，其中所述电压差值等于所述模数转换模块输出的数字电压信号减去目标数字电压信号值。

5.如权利要求1所述的试剂针，其特征在于：

所述开环加热控制单元包括第一PWM模块和第一功率模块，所述第一PWM模块当接收到第一信号时输出占空比大于第一百分比的PWM信号以驱动第一功率模块，所述第一功率模块根据接到的PWM信号输出相应功率来控制所述加热件进行加热；

所述闭环加热控制单元包括第二PWM模块和第二功率模块，所述第二PWM模块当接收到第二信号时输出占空比小于第二百分比的PWM信号以驱动第二功率模块，所述第二功率模块根据接到的PWM信号输出相应功率来控制所述加热件进行加热。

6.如权利要求1至5中任一项所述的试剂针，其特征在于，还包括：

导热层，所述导热层套设于针管的外壁，所述导热层的外壁设置所述温度传感器；其中，所述加热件为加热丝，其缠绕设于所述导热层的外壁；

缘绝保温层，所述缘绝保温层套设于所述导热层的外壁，其中所述缘绝保温层与导热层之间设置有所述加热件；

保护外套，所述保护外套套设于所述缘绝保温层的外壁；其中所述缘绝保温层用于将所述针管与保护外套电气隔离，以使得所述针管与保护外套形成一电容，所述电容用于针管的液位检测；

防水套，所述防水套套设于所述保护外套的外壁。

7.如权利要求6所述的试剂针，其特征在于，所述针管与保护外套分别电连接有一导电片，用于输出针管与保护外套所形成的电容的值；所述试剂针还包括一液位检测单元，用于根据所述电容的值的变化，来判断针管所处的液位。

8.如权利要求6所述的试剂针其特征在于，还包括：

液路接头，与所述针管的尾端密封连接，形成导通的液路；

分别设置于针管尾端、针尖端的加热针连接部件、连接头，用于紧固所述针管与保护外套的相对位置；

针管导向盖、针管压板、针管锁紧片，三者配合用于将针管的尾端紧固于所述加热针连接部件内。

9.一种医疗自动检测仪器，其特征在于，包括一根或至少两根如权利要求1至8中任一项所述的试剂针。