CN2807259Y - 全自动生化分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动生化分析仪，包括自动加样装置、比色分析装置和控制装置，自动加样装置包括注射器和机械加样臂；比色分析装置包括光源、光纤、比色杯、反应盘、滤光片和光电接受器；注射器通过机械加样臂吸取试剂并分别向一组比色杯中加样；光源发出的光经过光纤导光后照射到一组比色杯上并通过滤光片分光变成单色光，入射到一组相对应的光电接受器上，光电接受器与用来进行数据处理的计算机连接；比色杯放置在可转动的反应盘上；自动加样装置和比色分析装置均与控制装置连接并协调运转。本实用新型检测速度快、检测精度高，维修方便。它广泛适用于各医院中，具有广阔的应用前景和经济价值。

Description

全自动生化分析仪

一、技术领域

本实用新型涉及一种医院用常规检验仪器，具体地说是一种全自动生化分析仪。

二、背景技术

全自动生化分析仪主要用于临床血液、体液样品中的生化及化学成份的快速定量分析，是现代医院的常规检验仪器，从二十世纪六十年代建造第一台生化分析仪以来，它的发展可谓是突飞猛进。近几年国内的研制及生产才刚刚起步，而且多数仍然是使用了流动比色杯，其分析速度比较低，精度也难已达到较高的水平。分立式比色杯相互分立，彼此之间没有交叉污染，比色杯的个数也可以根据需要进行放置，这样仪器的精度和速度将得到很大的提高，深受广大医院的欢迎。分立式全自动生化分析仪国内能生产的仅有几家。全自动生化分析仪由计算机控制，仪器系统预先将试剂和样品按比例混合，并在一定温度下孵育到一定时间，使样品中待检成份与试剂充分反应显色，分光光度计将白光分光为单色光入射到比色杯中，测量溶液对光的吸收，由光电转换器将光信号转换成电信号，小信号经放大A/D转换为数字信号，送入计算机进行处理、运算、分析、保存、打印。以上过程都是在计算控制下自动完成，该系统涉及计算机硬件和软件技术、自动控制技术、临床检验方法及检测技术，运用到机械、电子、光学等多学科交叉的综合技术。

全自动生化分析仪是医院的常规设备，它是用于检验病人体液中各种化学物质的一种仪器，目前我国的生化分析仪制造水平相对于国际水平是有很大的差距，仪器的精确度低、制造精度差、功能少。

三、发明内容

本实用新型的目的是提供一种全自动生化分析仪，该全自动生化分析仪检测速度快、检测精度高，维修方便。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种全自动生化分析仪，包括自动加样装置、比色分析装置和控制装置，其特征在于：所述自动加样装置包括注射器和机械加样臂；比色分析装置包括光源、光纤、比色杯、反应盘、滤光片和光电接受器；注射器通过机械加样臂吸取试剂并分别向一组比色杯中加样；光源发出的光经过光纤导光准直后照射到一组比色杯上并通过滤光片分光变成单色光，入射到一组相对应的光电接受器上，光电接受器与用来进行数据处理的计算机连接；比色杯放置在可转动的反应盘上；自动加样装置和比色分析装置均与控制装置连接并协调运转。为保证光线能准确照射到比色杯上，光源发出的光线可经过准直器准直后由光纤导出。

本实用新型中，所述注射器包括样本注射器和试剂注射器，所述样本注射器和试剂注射器分别由两个步进电机驱动并通过齿条传动；在样本注射器和试剂注射器处设

有两个感应注射器原始位置的位置传感器。

所述机械加样臂包括升降杆、转动轴和伸出臂，伸出臂设置在转动轴上，转动轴设置在升降杆上并可绕升降杆的轴线转动。由两个步进电机控制机械臂的转动和升降，四个位置传感器分别检测升降和转动的位置，液面传感器检测样品和试剂液面高度。

所述一组比色杯是环形分立式均匀放置在反应盘的四周。反应盘采用步进电机驱动下的齿轮传动。

所述比色杯是透紫有机玻璃比色杯。比色杯设有用高精度控制的电阻丝加温装置，温度控制范围为37±0.2℃。

本实用新型所述生化分析仪主要是将显色试剂和病人的血液标本按照一定的比例混合，混合液被放置在恒温比色杯中孵育，并连续测量它的特定波长光的吸光度，最后根据吸光度的值确定所需测量物质的浓度。

由于本实用新型所述全自动生化分析仪的试剂和样品用量均是微量级的，这就要求各个加样系统机械运动位置精确，在机械部分采用步进电机驱动下的齿轮传动，齿轮传动比一般为9∶1，反应盘齿轮传动比设计为15∶1，步进电机采用四相八拍方式驱动，每步转动角度为0.45度，注射器是使用了进口100ul和500ul各一支，精度为500ul注射器0.5ul/pulse，100ul注射器0.1ul/pulse.比色皿恒温是用高精度控制下的电阻丝加温系统，温度控制范围为37±0.2℃，试剂冷藏采用半导体制冷元件，一般控制在室温下10～15度。本实用新型中，机械部件经过长时间的运行，运转稳定可靠。

本实用新型中，光源发出的光线可首先经过准直器准直，然后由光纤导出6路光束，分别入射到6个比色杯上，透过溶液进入干涉滤光片，由干涉滤光片变成单色光，入射到与比色杯相对应的光电接受器上；光源可选用50W12V，石英玻璃卤素灯，准直后变成6束直径2.5mm平行光，采用分立式、6mm光径、立方体结构、透紫外线有机玻璃比色杯，比色杯要求均匀一致，透光孔不能有任何划痕，精确的120等分码盘透光槽对准比色杯的中间位置，保证读数采样点在比色杯的正中间；反应盘一圈共放置120只比色杯，最小比色容液量为180ul。它的优点是不存在交叉污染(如流动比色杯存在的交叉污染)，试剂用量省。

考虑到反应盘在转动时的比色速度，采用静态的六路分光系统，应用进口的滤光片和光电接受器一体封装的元件，测试波长分别为340、405、510、546、578、630，光谱半宽度小于10nm，这样可以一次采集六个波长的数据而不用任何机械运动，克服了某些进口产品反应盘转动，滤光轮也要转动的缺陷，保证了测量精度。

本实用新型中整机电路控制部分见图5。采用一片2051单片控制一只步进电机的方向、速度、转动步数等，通过422差分串口总线将它们联接到接口电路板上，接口板上的控制信号再通过单片机8051的串口与计算机的RS-232串口相联；所有电机工作在24V直流，位置传感器是光电传感器。

加样臂控制电路主要有两个步进电机控制机械臂的转动和升降，四个位置传感器分别检测升降和转动的位置，液面传感器检测样品和试剂液面高度。

数据采集电路使用八个独立的预放电路分别放大各个光电传感器的电信号，16位A/D转换把模拟信号转换成数字信号，保证在吸光度为2A时的分辨率达到0.67mA。

比色杯转盘控制电路有一只步进电机驱动反应盘的转动，两只位置传感器感应反应盘的初始位置和每个比色杯的位置，加热电源及温度控制电路保证比色杯的温度控制在37±0.2℃，12V高精度稳压电源供给12V50W的卤素灯泡。

试剂盘控制电路有一个步进电机驱动试剂盘的转动，二只位置感应器确定试剂盘的初始位置和每一个试剂位置，16V5A电源供给两只半导体制冷器，温度控制电路保证试剂仓在一定温度范围内冷藏。

注射器控制电路是有两个步进电机分别驱动样品注射器和试剂注射器，两个位置传感器感应注射器的原始位置，一个电磁阀控制清洗水和加样的转换，两只蠕动泵分别为加样针内外提供清洗水。

样品盘控制电路是一个步进电机控制电路加上二个位置传感器组成。

接口电路是有两片8051单片机和一些外围电路构成，完成将计算机送来的命令转变成各个运动部件可执行的命今，协调各个部件一致工作；同时把A/D转换的数字信号及仪器状态信息发送给计算机处理。

本实用新型中，控制软件有两部分组成，一部分是计算机操作软件，另一部分是单片机控制软件；计算机操作软件框架图见图6。

用户界面是在Windows98平台上，用Visual Basic开发工具完成的，数据库采用Access形式。在统一的用户界面下，各子模块完成特定的功能。

日常检测菜单主要完成每天的日常工作，它有几个子菜单模块组成，常规测试用于日常标本的病人信息录入，测试项目的选择，并对样本进行检测，这也是仪器最常用的软件模块；急诊测试是用于急诊标本的录入及急诊标本紧急插入测试，可以对已经编排好的某些标本优先处理；实时结果显示可以实时的显示每个标本的检测结果；反应曲线显示模块可以显示任何测试项目、任何时间、某个样本的反应过程曲线，便于了解测试的详细资料；仪器状态子菜单，可以实时显示仪器各个工作状态，如比色杯温度、试剂仓温度，样品检测情况等；结果处理打印是将已经检测的样本结果进行审核确认，打印检验结果报告，反馈给病人。

参数设置菜单是完成各个参数编制的模块，有三个子菜单组成；测试项目参数子菜单主要对每个测试项目的样品量、试剂量、分析波长、测试方法等参数进行设置，该设备可以编排任意个测试项目；计算项目参数设置主要是设置一种计算公式，根据已经测试的结果对其进行计算，得到一个新的项目结果；试剂位置编排是对每一个测试项目的试剂，在试剂转盘上的位置进行设置，这样仪器能准确的找到所需要的试剂，仪器能在项目测试前对每个试剂的量进行测量，告诉操作者是否需要添加试剂。特殊检测是除日常检测以外的专用测试，可以做标准样本的测试，标准曲线的绘制；质控标本的检测，质控图的描述等工作；也可以对仪器性能进行检验，像线性测量、吸光度测量、重复性测量等，方便了计量工作的鉴定和用户的一些特殊需要；保养与维修子菜单方便维修工程对仪器的各个部件进行测试，以便找出故障所在。

数据处理模块可以随意查询病人的测试结果和质控结果的查询，对这些结果进行数理统计，日均值计算，趋势图绘制等，给检验科提供有价值的统计资料；仪器故障记录可以记录下仪器在工作中的各种故障信息，给仪器维修人员提供维修信息。

单片机软件是用汇编语言编制，它用于管理各个电机协调运行，数据采集等工作。

本实用新型将彻底改变我国全自动生化分析仪的现状，提高检测精度，对提高大、中、小医院的医疗诊断水平，保障病人医疗效果，提高医院经济效益，有着实实在在的作用；同时可以大大普及生化分析仪在各中小医院的应用，促进医疗事业的发展；本实用新型适用于人体中的各种生化指标、药物浓度监测设备中。与现有技术相比，本实用新型设有故障自检功能，采用智能型加样器、电容液面探测装置，加样针用稀氟材料涂层，经久耐用，它具有如下优点：

1、应用高速度A/D转换采样设计，使检测时间缩短至0.03秒，大大提高了检测速度和精度。

2、电路版设计中应用了单总线、数字温控，并采用模块化设计，使每一功能电路模块独立，便于故障检测和维修。

3、采用光纤后分光及多波长同时检测设计，以及光敏管表面聚光处理，使检测精度大大提高。

四、附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型中反应盘结构示意图；

图3是本实用新型中机械加样臂结构示意图；

图4是本实用新型中光路示意图；

图5本实用新型中整机电路框图；

图6是本实用新型中计算机操作软件框架图。

五、具体实施方式

一种本实用新型所述的全自动生化分析仪，包括自动加样装置1、比色分析装置2和控制装置3，所述自动加样装置1包括注射器11和机械加样臂12；比色分析装置2包括光源21、光纤22、比色杯23、反应盘24、滤光片25和光电接受器26。注射器11包括样本注射器和试剂注射器，样本注射器和试剂注射器通过机械加样臂12分别向一组6只比色杯23中加样；光源21发出的光经过光纤22导光后分别照射到一组比色杯23上并通过滤光片25变成单色光，入射到与一组比色杯23相对应的光电接受器26上，光电接受器26与用来进行数据处理的计算机4连接；比色杯23放置在可转动的反应盘24上，反应盘24一圈共放置120只比色杯；自动加样装置1和比色分析装置2均与控制装置3连接并协调运转。

在检测时，本实用新型的工作流程如下：首先人工将全血进行分离，取血清液加入样品杯；将编号样品杯放在样品架上；通过计算机软件输入样品编号及所要检测的生化项目；仪器根据输入的信息进行编排检测顺序；仪器自动将试剂及样品加到恒温比色杯进行培养反应；读取反应的吸光度值；经过计算得到样品的生化指标数值；打印测试报告并储存测试结果备查。

Claims (7)

1、一种全自动生化分析仪，包括自动加样装置(1)、比色分析装置(2)和控制装置(3)，其特征在于：所述自动加样装置(1)包括注射器(11)和机械加样臂(12)；比色分析装置(2)包括光源(21)、光纤(22)、比色杯(23)、反应盘(24)、滤光片(25)和光电接受器(26)；注射器(11)通过机械加样臂(12)吸取试剂并分别向一组比色杯(23)中加样；光源(21)发出的光经过光纤(22)导光后照射到一组比色杯(23)上并通过滤光片(25)分光变成单色光，入射到一组相对应的光电接受器(26)上，光电接受器(26)与用来进行数据处理的计算机4连接；比色杯(23)放置在可转动的反应盘(24)上；自动加样装置(1)和比色分析装置(2)均与控制装置(3)连接并协调运转。

2、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述注射器(11)包括样本注射器和试剂注射器，所述样本注射器和试剂注射器分别由两个步进电机驱动并通过齿条传动；在样本注射器和试剂注射器处设有两个感应注射器原始位置的位置传感器。

3、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述机械加样臂(12)包括升降杆(121)、转动轴(122)和伸出臂(123)，伸出臂(123)设置在转动轴(122)上，转动轴(122)设置在升降杆(121)上并可绕升降杆(121)的轴线转动。

4、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述一组比色杯(23)是环形分立式均匀放置在反应盘(24)的四周。

5、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述反应盘(24)采用步进电机驱动下的齿轮传动。

6、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述比色杯(23)是透紫有机玻璃比色杯。

7、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述比色杯(23)设有用高精度控制的电阻丝加温装置。

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