一種高性能液面探測控制裝置及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種醫療檢測技術，尤其涉及一種高性能液面探測控制裝置及系統。
【背景技術】
[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導致探針刺穿試管，這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。現有技術公開了一 種化學發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 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系，根據吸液探針感應 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。
【發明內容】
[0004] 有鑒于此，本發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。
[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，其包括如上所述的高性能液面探測控制裝置、一執行機 構及一運動控制模塊;所述運動控制模塊連接在所述采樣控制電路和所述執行機構之間； 所述吸液探針安裝在所述執行機構上;所述運動控制模塊根據所述采樣控制電路的輸出信 號控制所述執行機構帶動所述吸液探針停止運動或繼續運動。
[0007] 相較于現有技術，本發明提供的高性能液面探測控制裝置及系統通過采集所述吸 液探針在接觸樣本管內液體表面前后的感應電壓，并根據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 感應板之間的結構與分布電容相對應，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生突變，從 而根據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為本發明實施方式提供的液面探測控制裝置的結構示意圖。
[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為本發明實施方式提供的液面探測控制系統的結構示意圖。
[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、模數轉換器，53、控制模塊，54、電壓源 產生模塊，541、頻率發生器，542、電流電壓轉換器，55、放大器，110、液面探測控制系統， 111、執行機構，112、運動控制模塊
【具體實施方式】
[0012] 以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并 非用于限定本發明的范圍。
[0013] 請參考圖1-2,為本發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，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， 在實際應用過程中，試管盤20可以為轉盤。
[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，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。可 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。可以理解的是，采樣控制電路50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、一模數轉換器52、一控制模塊53、一電壓源產生模塊54及一放大器55，在本實 施方式中，差分放大器51與模數轉換器52共同構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與模數轉換器52共同構成米樣電 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。可以理解的是，為 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構。差分放大器51的輸出端 與所述模數轉換器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 所述電壓源產生模塊54相連，所述控制模塊53分別與模數轉換器52與電流電壓轉換器542 相連接。
[0018] 本實施方式中，電壓源產生模塊54包括一頻率發生器541及一電流電壓轉化器 542,所述電流電壓轉換器542連接在所述放大器55與所述頻率發生器541之間，所述控制模 塊53連接在所述頻率發生器541與所述模數轉換器52之間。其中，頻率發生器541產生固定 頻率和幅度的交流電流信號，優選地，頻率發生器541為直接數字式頻率合成器(Direct Digital Synthesizer，DDS)。可以理解的是，電壓源產生模塊54也可為波形發生器或者直 接由單片函數發生器構成。其中，所述電流電壓轉換器542包括一電容和一電阻;所述電容 連接在所述放大器55和所述頻率發生器541之間，所述電阻的一端連接在頻率發生器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控制頻率發生器541輸出一固定頻率的交流電流信號 至電流電壓轉換器542,電流電壓轉換器542將電流信號轉化為電壓信號，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與模數轉換器 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，模數轉換器52將感應電壓的模擬信號轉化為數字信號，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，(：3三個電容的串聯總電容，根據電容串聯公式可得：
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