一种全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置的制作方法

1.本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置。


背景技术：

2.全自动生化分析仪是临床检验中最常使用的重要分析仪器之一，在疗效检测、健康检查、药物滥用等方面具有重要意义，其测量速度快、准确性高、消耗试剂量小，操作简便，采用光电比色原理，把分析过程中的加样、加试剂、混匀、保温反应、检测、数值计算和结果显示以及清洗等步骤进行全自动化操作，测量体液中某种特定化学成分，是当前医疗器械产业发展最快的领域之一。
3.目前，各个企业均按照相同的工作原理，设计出各种形式的液路系统，生化分析仪的液路系统主要实现以下功能：样本及试剂的加注、针的清洗、搅拌针的清洗、反应杯的清洗、清洗液的加注、废液排出、冷凝水的处理、反应杯的废液、整机液路系统排空处理、废液管路的消毒维护处理等操作。
4.正如上面所说的，随着人们对仪器功能需求和应用范围的扩大，目前生化仪器在全球各个区域的使用量越来越多，这就使得仪器在各个不同地区海拔高度不同的情况下保证整个液路系统可靠工作，达到有效清洗管路并保证仪器测试精度的要求。但是目前设计的液路控制系统都没有考虑到由于海拔高度的差异会导致整机液路内部压力的变化，从而产生清洗或加压时存在压力不足问题，从而产生测试结果不准确。现状设计有采用查询当地海拔高度对应的大气压输入软件后，进行液路压力的调整。此方法存在不足就是不够自动化，需要查询全球各个区域的确切大气压值很不方便存在一定的不严谨性且对用户操作较为麻烦。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置，能够按照既定的设计方法自动对整机液路压力值根据采集到的大气压进行自动调整，确保在不同海拔高度的情况下仪器内部液路压力的一致性，从而实现智能化的调整，提升仪器环境适应能力，并且可以让用户使用仪器时更加方便，快捷。
6.为实现上述目的，本发明采用的一种全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置，包括主控单片机、大气压检测传感器、正压检测模块、负压检测模块、泵阀驱动模块、液路进水系统、废液处理系统和液路压力增强系统；
7.所述大气压检测传感器、所述正压检测模块、所述负压检测模块和所述泵阀驱动模块均与所述主控单片机电性连接，所述液路进水系统分别与所述正压检测模块和所述泵阀驱动模块电性连接，所述废液处理系统分别与所述负压检测模块和所述泵阀驱动模块电性连接，所述液路压力增强系统与所述泵阀驱动模块电性连接；
8.所述大气压检测传感器，用于对大气压力进行检测，输出当前检测压力值，采用模
拟输出或数字信号输出方式与所述主控单片机连接通信；
9.所述主控单片机，对所述大气压检测传感器检测到的大气压力值进行读取和处理，同时按照设计的算法和规则对液路的正/负参数进行调整，同时完成对正/负压的信号采集处理另对所述泵阀驱动模块进行开关控制；
10.所述正压检测模块和所述负压检测模块，用于对正/负压液路压力信号的转换，将压力值转换为模拟电压值输出，提供给所述主控单片机使用；
11.所述泵阀驱动模块，用于对主控单片机命令的执行，实现对泵阀开启和关闭；
12.所述液路进水系统，用于对实现整个装置的进水控制，完成整机系统所需的用水，并为达到整机液路压力提供必须的硬件保障；
13.所述废液处理系统，用于实现对整个装置的废液处理；
14.所述液路压力增强系统，用于整机液路压力的增压。
15.其中，所述全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置还包括液路正压清洗模块，所述液路正压清洗模块包括第一控制单元、第一动力单元、第一液路压力检测单元、第一蓄压单元、第二动力单元，所述第一动力单元和第二动力单元均与所述第一蓄压单元连接，所述第一控制单元设置所述第一动力单元的输入端，所述第一液路压力检测单元设置在所述第一蓄压单元的一侧。
16.其中，所述第一控制单元的安装方向与流体实际流动方向相反。
17.其中，所述全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置还包括液路负压清洗模块，所述液路负压清洗模块包括第三动力单元、第二控制单元、第二液路压力检测单元、第二蓄压单元、第四动力单元，所述第三动力单元和所述第四动力单元均与所述第二蓄压单元连接，所述第二液路压力检测单元设置在所述第二蓄压单元的一侧，所述第二控制单元设置在所述第三动力单元的输入端。
18.本发明的一种全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置，通过所述大气压检测传感器，用于对大气压力进行检测，输出当前检测压力值，采用模拟输出或数字信号输出方式与所述主控单片机连接通信；所述主控单片机，对所述大气压检测传感器检测到的大气压力值进行读取和处理，同时按照设计的算法和规则对液路的正/负参数进行调整，同时完成对正/负压的信号采集处理另对所述泵阀驱动模块进行开关控制；所述正压检测模块和所述负压检测模块，用于对正/负压液路压力信号的转换，将压力值转换为模拟电压值输出，提供给所述主控单片机使用；所述泵阀驱动模块，用于对主控单片机命令的执行，实现对泵阀开启和关闭；所述液路进水系统，用于对实现整个装置的进水控制，完成整机系统所需的用水，并为达到整机液路压力提供必须的硬件保障；所述废液处理系统，用于实现对整个装置的废液处理；所述液路压力增强系统，用于整机液路压力的增压。
19.通过该装置可以实现对整机液路压力自动调整，即使由于装机环境大气压变化也能实现对整机液路内部压力稳定控制达到设定的压力值，确保仪器内部压力的在不同海拔高度下达到要求液路压力值；由于装机环境海拔高度不一样引起液路压力变化问题而产生的仪器测试不准或清洗效果不佳问题都到较好并采取自动化的方式解决；对于需要在不同海拔高度的环境下使用的仪器能够自动解决液路压力不够，引起的测试结果不稳定的问题。主要通过开启液路系统中增压部件，从而弥补压力上的不足。对于没有满足限值的工作环境时，则不用开启增压部件，从而在一定程度上提升液路部件寿命。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明的全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置的控制原理框图。
22.图2为本发明的全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置的程序控制流程图。
23.图3为本发明的液路正压清洗模块的原理简图。
24.图4为本发明的液路负压清洗模块的原理简图。
[0025]1‑
主控单片机、2
‑
大气压检测传感器、3
‑
正压检测模块、4
‑
负压检测模块、5
‑
泵阀驱动模块、6
‑
液路进水系统、7
‑
废液处理系统、8
‑
液路压力增强系统、9
‑
液路正压清洗模块、91
‑
第一控制单元、92
‑
第一动力单元、93
‑
第一液路压力检测单元、94
‑
第一蓄压单元、95
‑
第二动力单元、10
‑
液路负压清洗模块、101
‑
第三动力单元、102
‑
第二控制单元、103
‑
第二液路压力检测单元、104
‑
第二蓄压单元、105
‑
第四动力单元。
具体实施方式
[0026]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0027]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0028]
请参阅图1至图4，本发明提供了一种全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置，包括主控单片机1、大气压检测传感器2、正压检测模块3、负压检测模块4、泵阀驱动模块5、液路进水系统6、废液处理系统7和液路压力增强系统8；
[0029]
所述大气压检测传感器2、所述正压检测模块3、所述负压检测模块4和所述泵阀驱动模块5均与所述主控单片机1电性连接，所述液路进水系统6分别与所述正压检测模块3和所述泵阀驱动模块5电性连接，所述废液处理系统7分别与所述负压检测模块4和所述泵阀驱动模块5电性连接，所述液路压力增强系统8与所述泵阀驱动模块5电性连接；
[0030]
所述大气压检测传感器2，用于对大气压力进行检测，输出当前检测压力值，采用模拟输出或数字信号输出方式与所述主控单片机1连接通信；
[0031]
所述主控单片机1，对所述大气压检测传感器2检测到的大气压力值进行读取和处理，同时按照设计的算法和规则对液路的正/负参数进行调整，同时完成对正/负压的信号采集处理另对所述泵阀驱动模块5进行开关控制；
[0032]
所述正压检测模块3和所述负压检测模块4，用于对正/负压液路压力信号的转换，将压力值转换为模拟电压值输出，提供给所述主控单片机1使用；
[0033]
所述泵阀驱动模块5，用于对主控单片机1命令的执行，实现对泵阀开启和关闭；
[0034]
所述液路进水系统6，用于对实现整个装置的进水控制，完成整机系统所需的用水，并为达到整机液路压力提供必须的硬件保障；
[0035]
所述废液处理系统7，用于实现对整个装置的废液处理；
[0036]
所述液路压力增强系统8，用于整机液路压力的增压。
[0037]
所述主控单片机1为stm32单片机。
[0038]
所述路进水系统是由进水泵，进水管路和阀门组成。
[0039]
所述废液处理系统7由产生真空的废液泵和三通废液管路组成。
[0040]
在本实施方式中，大气压检测传感器2完成对大气压的检测，为了提升检测的准确性选用的传感器需具备温度补偿及校准功能；所述主控单片机1实现对所述大气压检测传感器2的压力的读取和处理，同时按照设计的算法和规则对液路的正/负参数进行调整，同时完成对正/负压的信号采集处理另对所述泵阀驱动模块5进行开关控制；所述正压检测模块3和所述负压检测模块4主要完成对液路系统正/负压液路系统的压力信号的转换，由专用的液路压力传感器把压力值转换为模拟电压值输出，按照既定的放大倍数实现对压力值的读取；所述泵阀驱动模块5主要完成对所述主控单片机1命令的执行，实现准确无误的对泵阀开启和关闭；所述液路进水系统6是由进水泵，进水管路，阀等必备物料组成的；所述废液处理系统7主要组成为产生真空的废液泵，三通废液管路组成。
[0041]
所述液路压力增强系统8主要完成对正/负压力的增强功能，当液路压力值无法满足设定值，开启此系统即可实现增强液路压力的功能。
[0042]
仪器开机后，由此主控模块读取当前的大气压力值，判定大气压力值是否超过设定范围。如果大气压力值超过此范围就需修正液路系统中正/负压力限值，按照既定的规则和算法修改阀值。
[0043]
当在正常范围值内时，即可按默认液路压力参数值进行测试，无需修正。下面重点说明当大气压压力值超过既定范围时系统的工作方式。由上描述可知当系统压力超过范围，调整液路管路内部设定的目标压力值，同时开启辅助增压设备以提升液路的内部压力值。当然需要同时监测液路正/负压力值的大小，当达到预定正/负压值时，关闭辅助增压设备以提升部件的寿命。当异常情况发生时，也就是液路压力值无法达到预定值时，此时报警液路增压模块异常并提示用户需查找原因。
[0044]
进一步的可详细解释为：所述大气压检测传感器2，主要为一款带有温度补偿及自动校准的检测传感器，能够实现输出当前检测压力值，采用模拟输出或数字信号输出方式与所述主控单片机1连接通信；
[0045]
所述主控单片机1实现读取大气压力值，液路的正/负压压力信号的读取以及压力调整算法的实现，外设泵阀的控制等作用。
[0046]
所述正压检测模块3和所述负压检测模块4完成对液路压力信号的转换由液路压力转换为电压值，提供给所述主控单片机1使用。
[0047]
所述泵阀驱动模块5主要实现对液路泵，阀部件的控制驱动，内部主要构成元件为mos管等开关元件。
[0048]
所述液路进水系统6主要实现整个系统的进水控制，完成整机系统所需的用水，并为达到整机液路压力提供必须的硬件保障。
[0049]
所述废液处理系统7，主要实现整个系统的废液处理，包括采取动力与重力方式排
出的处理方式。
[0050]
所述液路压力增强系统8，主要实现液路系统的增压功能，为液路系统提供更强的增压处理。对应体现在于液路的正负压力值的增强，从而实现增压功能。
[0051]
所述全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置的整个控制流程为：首先系统完成对主控板程序变量的初始化同时调整大气压检测压力传感器的参数，结合当前温度进行校准，补偿，确保读取大气压力值的准确性。在实际程序实现中需要对大气压读取值进行算法处理，从而得到当前大气压力值。获取到此值之后，由程序进行判断是否超过设定值，当在范围内时，无需调整内部液路压力参数值的大小；当超过范围后，需要把当前默认液路压力参数时进行修正或调整，确保液路压力的稳定可靠。在液路内部正/负压力设置完成后，读取当前实际液路内正/负压力值的大小，如果测试值小于设置的flucurrent_value值，开启液路增压系统，直到液路系统压力达到设置值。如果在启动增压系统过程中，压力一直无法到达设定值就启动报警机制。通知用户系统供水增压模块异常或供水异常，需要维护处理。当液路内部压力值达到指定的压力值时，关闭液路增压系统，此过程不断的重复判定，使整个液路系统压力处于动态稳定。
[0052]
本发明提供的一种全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置，通过该装置可以实现对整机液路压力自动调整，即使由于装机环境大气压变化也能实现对整机液路内部压力稳定控制达到设定的压力值，确保仪器内部压力的在不同海拔高度下达到要求液路压力值；由于装机环境海拔高度不一样引起液路压力变化问题而产生的仪器测试不准或清洗效果不佳问题都到较好并采取自动化的方式解决；对于需要在不同海拔高度的环境下使用的仪器能够自动解决液路压力不够，引起的测试结果不稳定的问题。主要通过开启液路系统中增压部件，从而弥补压力上的不足。对于没有满足限值的工作环境时，则不用开启增压部件，从而在一定程度上提升液路部件寿命。
[0053]
进一步地，所述全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置还包括液路正压清洗模块9，所述液路正压清洗模块9包括第一控制单元91、第一动力单元92、第一液路压力检测单元93、第一蓄压单元94、第二动力单元95，所述第一动力单元92和第二动力单元95均与所述第一蓄压单元94连接，所述第一控制单元91设置所述第一动力单元92的输入端，所述第一液路压力检测单元93设置在所述第一蓄压单元94的一侧。
[0054]
所述第一控制单元91的安装方向与流体实际流动方向相反。
[0055]
在本实施方式中，如图3所示，液路正压清洗模块9的所述第一控制单元91包括直动式两通电磁阀，以实现压力增强系统的开启与关闭；基于直动式电磁阀及分析仪的工作原理，该阀的安装方向需与流体实际流动方向不同；
[0056]
所述第一动力单元92主要实现液路系统的压力增强；其控制方式基于当前液路压力值在设定时间内是否满足液路系统设定值，达到增强目的；
[0057]
所述第一液路压力检测单元93主要为一款带有温度补偿及自动校准的流体压检测传感器，能够实现输出当前检测压力值，采用模拟信号输出与主控单片机1连接并通过主控单片机1内部adc模块转换成数字信号，读取当前液路压力值。
[0058]
所述第一蓄压单元94包括一种可循环利用的储能结构装置，以实现清洗模块稳定的压力值；以及减少动力结构的频繁启动，延长其寿命有显著的设计价值。
[0059]
所述第二动力单元95主要实现液路系统的压力供给；其控制方式基于当前液路压
力值启动开启和关闭操作，实现液路系统需要的常规压力值。
[0060]
进一步地，所述全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置还包括液路负压清洗模块10，所述液路负压清洗模块10包括第三动力单元101、第二控制单元102、第二液路压力检测单元103、第二蓄压单元104、第四动力单元105，所述第三动力单元101和所述第四动力单元105均与所述第二蓄压单元104连接，所述第二液路压力检测单元103设置在所述第二蓄压单元104的一侧，所述第二控制单元102设置在所述第三动力单元101的输入端。
[0061]
在本实施方式中，如图4所示，液路负压清洗模块10的第三动力单元101主要实现液路系统的压力增强；其控制方式基于当前废液处理压力值在设定时间内是否满足液路系统设定值，达到压力增强目的。
[0062]
所述第二控制单元102包括直动式两通电磁阀，以实现压力增强系统的开启与关闭。
[0063]
所述第二液路压力检测单元103主要为一款带有温度补偿及自动校准的真空度检测传感器，能够实现输出当前检测的绝对压力值，采用模拟输出信号输出方式与主控单片机1连接，通过主控单片机1内部adc模块转换成数字信号，读取当前压力值。
[0064]
所述第二蓄压单元104为一种可循环利用的真空储能结构装置，为废液处理提供稳定的压力值；在废液处理的效率及效果上有明显的提升，以及减少动力装置的频繁启动，延长液路部件的寿命有显著设计价值。
[0065]
所述第四动力单元105主要实现废液处理系统7的压力供给，实现废液处理系统7需要的常规真空压力值。
[0066]
综上所述，所述大气压检测传感器2包括对大气压进行检测的传感元件，此元件特性经过校准、温度补偿和放大，确保检测可靠。大气压传感器用于测量大气所施加压力的转换为电压值。此类器件通常能够测量对芯片顶部施加的绝对压力，而芯片底部提供真空密封参考压力。它们通过减少外部组件来支持简化的系统设计。此类传感器具备可以输出数字信号或模拟电压的方式，从而得到大气压值的大小。此类大气压传感器检测范围为15kpa至115kpa，完全可满意海拔高度从海平面到超过4000米位置的大气压检测。
[0067]
所述主控单片机1模块，由stm32系列组成，也可由其他mcu组成，主要完成对大气压传感器输出压力值的监测及读取，同时按照既定的规则启动对液路泵阀系统的控制；同时为了确认液路压力调整的效果对液路内部的压力读取确认。如果启动了对应的压力增强装置，但是内部液路压力还无法满足要求则需报警提示用户，当前液路系统故障。从而确定液路系统压力的可靠性。
[0068]
所述泵阀驱动单元模块，是由mos管、三极管等开关元件组成，主要实现对泵阀开启和关闭的控制。
[0069]
所述液路进水系统6和所述废液处理系统7，主要完成对整机液路的供水和废液排出功能。其中主要分为供水部分和废液处理部分。完成对整机供水增压功能以及废液的动力排出。整个液路系统的泵阀控制由主控单片机1进行控制，根据当前大气压完成对液路压力自动调整从而达到指定值，完成自动液路调压目的。
[0070]
本发明提供的一种全自动生化分析仪的液路压力自动调节装置，按照既定的设计方法自动对整机液路压力值根据采集到的大气压进行自动调整，确保在不同海拔高度的情况下仪器内部液路压力的一致性从而实现智能化的调整，提升仪器环境适应能力。基于上
述的设计实现可以让用户使用仪器时更加方便，快捷，无需做其他操作。同时还能保证仪器液路运行的可靠性，测试结果的准确性提供保障。
[0071]
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。