一種高性能液面探測控制裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種醫(yī)療檢測技術(shù)，尤其涉及一種高性能液面探測控制裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在樣本分析時，需要吸液探針對待測樣本或反應試劑進行取樣。由電機帶動吸液 探針下行，接觸液面并下行一定位移，以滿足精確的加樣量要求。同時下行位移不能太深， 以免不能對吸液探針進行有效的清洗或?qū)е绿结槾檀┰嚬埽@就需要吸液探針進行精確的 液面探測。
[0003] 目前廣泛采用的液面探測方法為容式液面探測，依據(jù)探針在接觸液面時電容的變 化來判定接觸液面與否。電容式液面探測具有靈敏度高、響應快等特點?，F(xiàn)有技術(shù)公開了一 種化學發(fā)光免疫分析液面探測方法，該方法針對不同位置處的容器，由吸液探針對容器內(nèi) 的分布電容進行預測，從而得到不同位置和電容變化的一種配對關(guān)系，根據(jù)吸液探針感應 電容與對應的電容閥值的大小進行比較，超出閥值范圍則認為探測到液面。然而，該方法需 依據(jù)預測的分布電容大小來進行液面探測，存在很大的不確定度，因此，傳統(tǒng)方法容易誤 判，抗干擾性能較差，以至于探測液面的準確度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種準確度較高的高性能液面探測控制裝置及系統(tǒng)。
[0005] -種高性能液面探測控制裝置，其包括一樣本管、一試管盤、一感應板、一吸液探 針及一采樣控制電路，所述樣本管內(nèi)盛放有待檢測的樣本液體，其承載于所述試管盤上;所 述試管盤部分收容于所述感應板中；所述吸液探針用于吸取所述樣本管中的樣本液體;所 述采樣控制電路分別與所述感應板和所述吸液探針電性連接，所述采樣控制電路在所述吸 液探針上加載一激勵電壓并采集所述感應板上的感應電壓;所述采樣控制電路計算當前采 集的感應電壓與上一次采集的感應電壓的比值并根據(jù)所述比值來判斷所述吸液探針是否 探測到液面，當所述比值大于一預設閾值時，判斷所述吸液探針探測到所述樣本液體的表 面。
[0006] -種液面探測控制系統(tǒng)，其包括如上所述的高性能液面探測控制裝置、一執(zhí)行機 構(gòu)及一運動控制模塊;所述運動控制模塊連接在所述采樣控制電路和所述執(zhí)行機構(gòu)之間； 所述吸液探針安裝在所述執(zhí)行機構(gòu)上;所述運動控制模塊根據(jù)所述采樣控制電路的輸出信 號控制所述執(zhí)行機構(gòu)帶動所述吸液探針停止運動或繼續(xù)運動。
[0007] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的高性能液面探測控制裝置及系統(tǒng)通過采集所述吸 液探針在接觸樣本管內(nèi)液體表面前后的感應電壓，并根據(jù)前后兩次的感應電壓的比值來判 斷所述吸液探針是否接觸到液面，由于感應電壓與液面探測控制裝置中樣本管、試管盤及 感應板之間的結(jié)構(gòu)與分布電容相對應，在吸液探針接觸液面前后，吸液探針與液面形成的 分布電容會發(fā)生突變，因此在吸液探針接觸液面前后采集的感應板電壓也將發(fā)生突變，從 而根據(jù)接觸液面前后感應電壓比值能準確判斷吸液探針是否接觸液面。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明實施方式提供的液面探測控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009] 圖2為圖1中的液面探測控制裝置中的采樣控制電路的電路圖。
[0010] 圖3為本發(fā)明實施方式提供的液面探測控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 主要元件符號說明：100、液面探測控制裝置，10、樣本管，20、試管盤，30、感應板， 40、吸液探針，50、采樣控制電路，51、差分放大器，52、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，53、控制模塊，54、電壓源 產(chǎn)生模塊，541、頻率發(fā)生器，542、電流電壓轉(zhuǎn)換器，55、放大器，110、液面探測控制系統(tǒng)， 111、執(zhí)行機構(gòu)，112、運動控制模塊
【具體實施方式】
[0012] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0013] 請參考圖1-2,為本發(fā)明實施方式提供的一種液面探測控制裝置100,其包括一樣 本管10、一試管盤20、一感應板30、一吸液探針40及一采樣控制電路50。
[0014] 所述樣本管10內(nèi)盛放有待檢測的樣本液體。本實施方式中，所述樣本管10為真空 采血管。當所述吸液探針40伸入到所述樣本管10中時，所述吸液探針40與所述樣本管10之 間形成一第一分布電容Ci。第一分布電容Ci與所述吸液探針40的針尖和樣本液體的液面之 間的距離有關(guān)，故Ci為變量。
[0015] 所述試管盤20上開設有多個承載孔，所述樣本管10承載于所述承載孔中，所述樣 本管10與所述試管盤20之間形成一第二分布電容C2。本實施方式中，試管盤20為金屬材質(zhì)， 在實際應用過程中，試管盤20可以為轉(zhuǎn)盤。
[0016] 所述感應板30設置在試管盤20的底部，試管盤20部分收容于感應板30中且試管盤 20與感應板30相互間隔設置。本實施方式中，感應板30為金屬材質(zhì)，在實際應用過程中，感 應板30為固定設置，也即無論試管盤20是否可轉(zhuǎn)動，感應板均設置為固定不動。試管盤20與 所述感應板30之間形成一第三分布電容C3。感應板30與地之間形成一第四分布電容C4。所述 樣本管10與所述試管盤20之間、所述試管盤20與所述感應板30之間、及所述感應板30與地 之間的間隙固定不變，因此第二分布電容C 2，第三分布電容C3，第四分布電容C4均為常數(shù)?？?以理解的是，在實際應用中感應板30與試管盤20及樣本管10之間的間距可依實際需要自行 設定。
[0017] 所述采樣控制電路50用于在吸液探針40或感應板30上加載一交流激勵電壓并采 集相應的感應電壓，本實施方式中，采樣控制電路50在吸液探針40上加載一交流激勵電壓 Vac，并采集所述感應板30上的感應電壓Vt?？梢岳斫獾氖牵蓸涌刂齐娐?0亦可在感應板30 上加載一交流激勵電壓時，此時采集吸液探針40上的感應電壓。采樣控制電路50包括一差 分放大器51、一模數(shù)轉(zhuǎn)換器52、一控制模塊53、一電壓源產(chǎn)生模塊54及一放大器55，在本實 施方式中，差分放大器51與模數(shù)轉(zhuǎn)換器52共同構(gòu)成米樣電路用于米集感應板30的電壓。若 在感應板30上加載一交流激勵電壓時，此時差分放大器51與模數(shù)轉(zhuǎn)換器52共同構(gòu)成米樣電 路用于采集吸液探針40上的感應電壓。所述差分放大器51包括兩個輸入端Inl、In2與一個 輸出端，在本實施方式中，差分放大器51的一個輸入端Ini通過第一導線T1與所述感應板30 相連接，另一個輸入端In2懸空設置即可，其中，若在感應板30上加載交流激勵電壓，此時差 分放大器51的一個輸入端Ini通過第一導線Τ1與吸液探針40相連接即可?？梢岳斫獾氖牵瑸?使抗干擾效果更好，本實施方式中，輸入端In2通過第二導線T2懸空，優(yōu)選地，第一導線T1與 第二導線T2的長度大致相等，如采用雙絞等長或平行等長等結(jié)構(gòu)。差分放大器51的輸出端 與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器52相連，所述放大器55的一端與吸液探針40相連，放大器55的另一端與 所述電壓源產(chǎn)生模塊54相連，所述控制模塊53分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器52與電流電壓轉(zhuǎn)換器542 相連接。
[0018] 本實施方式中，電壓源產(chǎn)生模塊54包括一頻率發(fā)生器541及一電流電壓轉(zhuǎn)化器 542,所述電流電壓轉(zhuǎn)換器542連接在所述放大器55與所述頻率發(fā)生器541之間，所述控制模 塊53連接在所述頻率發(fā)生器541與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器52之間。其中，頻率發(fā)生器541產(chǎn)生固定 頻率和幅度的交流電流信號，優(yōu)選地，頻率發(fā)生器541為直接數(shù)字式頻率合成器(Direct Digital Synthesizer，DDS)?？梢岳斫獾氖牵妷涸串a(chǎn)生模塊54也可為波形發(fā)生器或者直 接由單片函數(shù)發(fā)生器構(gòu)成。其中，所述電流電壓轉(zhuǎn)換器542包括一電容和一電阻;所述電容 連接在所述放大器55和所述頻率發(fā)生器541之間，所述電阻的一端連接在頻率發(fā)生器541與 電容之間，電阻的另一端接地。
[0019] 在檢測過程中，控制模塊53控制頻率發(fā)生器541輸出一固定頻率的交流電流信號 至電流電壓轉(zhuǎn)換器542,電流電壓轉(zhuǎn)換器542將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，放大器55對電壓 信號進行放大，放大器55給吸液探針40加載交流激勵電壓Vag。差分放大器51與模數(shù)轉(zhuǎn)換器 52組成的采集電路間隔一定時間采集所述感應板30上的感應電壓，間隔時間的長短依需要 自行設定，模數(shù)轉(zhuǎn)換器52將感應電壓的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，控制模塊53計算前后兩 次采集的感應電壓的比值，并根據(jù)比值判斷所述吸液探針40是否接觸到樣本液體的液面。
[0020] 在液面探測裝置100所形成的電路回路中，當所述吸液探針40未與樣本液體接觸 時，第一分布電容&的絕對值很小，如0.5pF左右，第二分布電容C 2，第三分布電容C3，第四分 布電容C4遠大于第一分布電容Cl。當所述吸液探針40的針尖接觸樣本液體的液面時，第一分 布電容G趨近無窮大。C s為心，(：2，(：3三個電容的串聯(lián)總電容，根據(jù)電容串聯(lián)公式可得：
述感應板30上的感應電壓。當接觸液面時，第一分布電容C1趨近無窮大，此時，吸液探針接 觸到液面時所述感應板30上的感應電壓
> 接觸前后兩次