精密加样系统、精密加样方法及生化分析仪

摘要

一种精密加样系统，包括可运动的采样针和至少两个加样器，所述加样器通过管路与所述可运动的采样针连通，通过增大其中至少一个加样器的容积以进行吸样，通过减小其中至少另一个加样器的容积以进行排样。同时还提供了一种精密加样方法和一种应用该精密加样系统的生化分析仪，因为设置了至少两个加样器，故而通过功能分配，吸样和排样动作可以由不同的加样器来完成，避免加样器在加样过程中引入回程误差，同时还能选用不同容积不同精度的加样器，实现较宽加样范围的精度和速度要求。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种精密加样系统、精密加样方法 及应用该精密加样系统的生化分析仪。

背景技术

生化分析仪是临床检验中经常使用的重要分析仪之一，它通过对血液或者 其它体液的分析来测定各种生化指标，如转氨酶、白蛋白、总蛋白、胆固醇、 肌酐、葡萄糖、无机磷、淀粉酶、钙等。结合其它临床资料、进行综合分析， 可以帮助疾病诊断，对器官功能做出评价，鉴别并发因子，以及决定今后的治 疗方案等。加样系统的精度直接影响测量结果，因此，加样系统一直都是全自 动生化分析仪的关键技术之一。

应用于生化分析仪、免疫分析仪的加样系统，一般包括一个两通或三通的 截止阀、一个精密注射器或者柱塞泵、一个可运动的采样针及相应的管路，可 运动的采样针通过配合注射器的吸排动作来完成吸样和排样。加样精度主要取 决于注射器或者柱塞泵的精度。这种精密加样系统不可避免的存在以下缺陷：

由于注射器的驱动部分不可避免的存在回程误差，这部分误差会对微量加 样的准确性和重复性造成直接影响，从而影响到精密加样系统的精度。一般的， 一个1000uL的注射器引入的回程误差大约是0.1～10uL，对于加样量小于10uL 的场合，回程误差的影响是非常显著的。注射器容积越大，引入的回程误差越 大，从而使得精度降低。通常的做法往往是通过回程误差的校正来进行补偿， 但在一些加样时序中，受其它性能因素的制约，不能设计校正回程动作，或者 没有时间用于回程误差的校正时，此时为了减小回程差的影响，必需选用回程 差尽量小的注射器进行加样，但仍不能完全消除回程差的影响；另外对于一些 寿命较长而回程差较大的注射器，而时序上又不允许校正回程或时间不充足， 因此限制了其在加样系统中的应用。

发明内容

基于此，有必要针对存在回程误差而影响加样系统的精度的问题，提供一 种可以消除回程误差的精密加样系统、精密加样方法和应用该精密加样系统的 生化分析仪。

一种精密加样系统，包括可运动的采样针，还包括至少两个加样器，所述 加样器通过管路与所述可运动的采样针连通，通过增大其中至少一个加样器的 容积以进行吸样，通过减小其中至少另一个加样器的容积以进行排样。

在其中一个实施例中，所述加样器包括驱动机构、容腔部和出口部，所述 驱动机构运动可改变所述容腔部的容积，所述加样器的出口部通过管路与可运 动的采样针连通。

在其中一个实施例中，所述加样器为注射器或者柱塞泵。

在其中一个实施例中，还包括清洗装置，所述清洗装置包括盛液装置、清 洗泵和强制密封式阀门，所述清洗泵一端连接有用于插入所述盛液装置的管路， 所述清洗泵通过所述管路的一端吸取所述盛液装置中的清洗液体；所述强制密 封式阀门的两端通过管路分别与所述清洗泵的另一端和可运动的采样针连接。

在其中一个实施例中，所述强制密封式阀门为截止阀，所述截止阀为二通 或者三通截止阀。

在其中一个实施例中，所述清洗装置为注射器，所述注射器包括驱动机构、 盛液腔和出水口，所述驱动机构运动可沿所述盛液腔的内壁往复运动，以改变 所述盛液腔的容积，所述出水口与通过管路与所述可运动的采样针连通。

在其中一个实施例中，还包括液面检测装置，所述液面检测装置设置于所 述可运动的采样针，检测采样针是否伸入样本液面中。

在其中一个实施例中，还包括堵针检测装置，所述堵针检测装置采用设置 在采样针内壁的真空传感器。

一种生化分析仪，包括光学系统、清洗系统、温控系统和控制系统，还包 括以上所述的精密加样系统。

一种精密加样方法，包括以下步骤：

增大其中至少一个加样器的容积以进行吸样；

减小其中至少另一个加样器的容积以进行排样。

上述精密加样系统、精密加样方法及生化分析仪，因为设置了至少两个加 样器，故而通过功能分配，吸样和排样动作由不同的加样器来完成，避免加样 器在加样过程中引入回程误差，同时还能选用不同容积不同精度的加样器，实 现较宽加样范围的精度和速度要求。

附图说明

图1为精密加样系统的结构示意图；

图2为精密加样系统的另一实施例的结构示意图；

图3为精密加样方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图来对本发明作进一步说明。

请参阅图1，一种精密加样系统100，包括可运动的采样针120，还包括至 少两个加样器，所述加样器通过管路与所述可运动的采样针120连。通过增大 其中至少一个加样器的容积以进行吸样，通过减小其中至少另一个加样器的容 积以进行排样。

上述精密加样系统工作时，可运动的采样针120通过管路与各个加样器连 通，当需要吸样时，通过增大其中至少一个加样器的容积，此时加样器内部的 压强小于外部压强，故而样本被吸入采样针120，完成吸样动作。当需要排样时， 通过减小其中至少另一个加样器的容积，此时加样器内部的压强大于外部压强， 故而已经吸入采样针120中的样本被排出，完成排样动作。因为上述精密加样 系统通过设置至少两个加样器，并且吸样和排样通过不同的加样器完成，故而 可以避免在加样过程中引入回程误差。

还请参阅图1，具体到本实施例中的精密加样系统100，可以包括清洗装置 110和可运动的采样针120。清洗装置110包括盛液装置112、清洗泵114和强 制密封式阀门116。所述清洗泵114一端连接有用于插入所述盛液装置112的管 路，所述清洗泵114通过所述管路的一端吸取所述盛液装置112中的水等清洗 液体。所述强制密封式阀门116的两端通过管路分别与所述清洗泵114的另一 端和可运动的采样针120连接。精密加样系统100还包括两个加样器，分别为 第一加样器130和第二加样器140。第一加样器130包括第一驱动机构132、第 一容腔部134和第一出口部136。第二加样器140包括第二驱动机构142、第二 容腔部144和第二出口部146。所述第一驱动机构132和第二驱动机构142运动 可分别改变第一容腔部134和第二容腔部144的容积，所述第一出口部136和 第二出口部146均通过管路与所述清洗装置110和可运动的采样针120连通。

上述精密加样系统100，当强制密封式阀门116开启时，清洗泵114通过管 路吸收盛液装置112中的清洗液体，清洗泵114对采样针120内壁进行清洗， 同时灌注整个管路，使管路中充满液体。加样时，强制密封式阀门116关闭， 通过两个加样器的吸排动作配合采样针120的运动完成吸样和排样。在上述具 有两个加样器的精密加样系统中，是由不同的加样器来完成吸样和排样，具体 步骤如下：

在加样前对采样针120做清洗时，同时将两个加样器进行一次复位校准， 即分别将第一驱动机构132和第二驱动机构142推至校准位，校准位一般在容 腔部的顶端，即容腔部靠近第一出口部136或第二出口部146的那一端。在复 位校准后，第一驱动机构132向远离第一容腔部134的顶端方向运动一段距离； 第二驱动机构142先运动到第二容腔部144的尾端，使第二容腔部144均充满 液体，再向靠近第二容腔部144的顶端方向运动一段距离。

当采样针120没入样本需要吸样时，第一驱动机构132继续向远离第一容 腔部134的顶端方向运动，第一容腔部134的容积增大，样本被吸入采样针120， 完成吸样动作。然后采样针120离开样本盛放装置继续运动，进行后序工作， 在采样针120运动过程中，第一驱动机构132可以继续向远离第一容腔部134 的顶端方向运动，因为第一容腔部134内压强减小，故而大气压强大于第一容 腔部134内的压强，故而大气中的空气被压入采样针120，在采样针120的针尖 部分形成隔离空气段，避免采样针120在移动过程中而将针尖部分的液体甩出， 造成严重故障。

当采样针120需要排样时，则由第二驱动机构142向靠近第二容腔部144 的顶端方向运动，使第二容腔部144的液体受到挤压，从第二出口部146流向 管路，挤压采样针120中的样本，完成排样动作。

上述精密加样系统100工作时，分别由不同的加样器进行吸样动作和排样 动作，故而两个加样器的驱动机构都没有进行往复运动，因此不会引进回程差， 不需要在加样过程中校回程，也不会对加样精度造成影响，很好地解决了一些 加样系统不进行校回程而使加样精度受到影响的问题。同时，在本精密加样系 统中，还可以选用寿命较长而回程差稍大的加样器，这样在整个产品生命周期 内可实现加样器免维护或少维护，节约成本。

在上述精密加样系统中，因为没有回程差，故可以选用不同容积、不同精 度的加样器进行加样，其中所有加样器的容量大小均相等，在小样本量加样时， 使用小容积高精度的加样器，可以满足小样本量高精度的要求。在大样本量加 样时，使用大容积高速度的加样器，可以满足大样本量高加速度的要求。如果 对精度要求较低而速度要求较高，还可以用大容积加样器做小样本量加样，实 现更高速的加样。在明确加样精度和速度的前提下，可以通过选择最合适的加 样器加样，实现精度和速度自适应。

需要指出的是，清洗装置110是为了实现在完成吸样和排样动作后，对采 样针120进行清洗的目的。故而当精密加样系统仅需要进行重复多次的加样时， 那么不设置清洗装置110也是可以通过设置至少两个加样器，来实现由不同的 加样器进行吸样和排样动作，避免引入回程差的目的。故而，设置清洗装置110 并不是必须的。

需要指出的是，当精密加样系统设置三个加样器时，可以通过由两个加样 器吸样，一个加样器排样，来完成由不同的吸样器分别完成吸样和排样动作。 当然，也可以通过由一个加样器吸样，两个加样器排样实现。当然，当设置四 个或四个以上时，可以通过设置两个加样器吸样，两个加样器排样。

具体到本实施例中，所述加样器可以为注射器，其中注射器的活塞杆即驱 动机构，注射器的注射筒即容腔部，开在注射筒一端的注射孔即出口部。注射 器利用改变容积大小来使容腔内部压强的发生改变，从而吸收和排出注射器内 部的液体，结构简单，方便控制。当然，在其他的实施例中，还可以选择柱塞 泵来进行吸样和排样，柱塞泵的柱塞即加样器的驱动机构，柱塞泵的泵缸即加 样器的容腔部，柱塞泵的出口即加样器的出口部，通过柱塞在泵缸体内的往复 运动，使柱塞与泵壁间形成的容积改变，反复吸入或排出液体并增高泵缸体内 的压力，设置至少两个柱塞泵时，即可以吸样和排样分别由不同的柱塞泵完成， 从而消除回程差。

具体到本实施例中，所述强制密封式阀门116可以为截止阀，截止阀为二 通或者三通。截止阀在开闭过程中密封面之间摩擦力小，经久耐用，开启高度 不大，制造容易，维修方便，而且密封性好，密封面间摩擦力小。当截止阀关 闭时，可以保证整个管路具有良好的密封性，加样器通过改变容积来改变容腔 部内的压强，当驱动机构与内壁形成的容积减小时，此时容腔内部的压强增大， 故而容腔内的液体由出口部流向管路，从采样针120排出；当驱动机构与内壁 形成的容积增大时，此时容腔内部的压强减小，管路中的液体流向容腔部，采 样针进行吸样，从而完成吸样和排样动作。

具体到本实施例中，精密加样系统还可以包括液面检测装置，设置于采样 针120上，用来检测采样针120是否伸入样本液面中，液面检测装置与控制系 统连接。当采样针120伸入样本液面中时，可以将信息反馈给控制系统，控制 系统发出停止继续运动的命令，采样针120收到命令后停止继续运动。设置液 面检测装置是为了防止采样针120撞到盛液装置112的底部，从而对采样针120 起到保护作用。

具体到本实施例中，精密加样系统还可以包括堵针检测装置，堵针检测装 置采用设置在采样针内壁的真空传感器，真空传感器也与控制系统连接。加样 器做往复运动时会使得整个管路压强发生改变，但因为采样针发生堵塞现象， 故液体不能顺利通过采样针吸入或排出管路，故而采样针内壁会产生一定的真 空现象，真空传感器感受真空度并转换成可用输出信号给控制系统，控制系统 发出停止吸样或排样的命令，防止加样系统发生事故，再通过更换采样针使得 加样系统正常工作。

请参阅图2，在其他的实施例中，一种精密加样系统200，清洗装置还可以 为注射器，称为第三注射器210。所述注射器包括活塞杆212、盛液腔214和出 水口216。所述活塞杆212运动可沿盛液腔214的内壁往复运动，以改变盛液腔 214的容积，所述出水口216通过管路与所述可运动的采样针120连通。即在本 实施例中，具有三个注射器，但三个注射器的作用各不相同。第三注射器210 作为清洗装置，第一注射器130完成吸样动作，第二注射器140完成排样动作。 具体步骤如下：三个注射器均与采样针120通过管路连通，第三注射器210作 为清洗装置。第三注射器210中盛满清洗液体，容积可以比用于吸样和排样的 第一注射器130和第二注射器140大，方便盛装更多的清洗液体，用于清洗采 样针120内壁。在吸样和排样前，第三注射器210的活塞杆212运动，使第一 注射器130和第二注射器140和整个管路中充满液体，再进行校准，这里的步 骤与设置盛液装置112、清洗泵114和强制密封式阀门116的实施例相同，这里 不再赘述。完成一次吸样和排样后，第三注射器210的活塞杆212继续推动注 射器中的液体，从采样针120排出，以完成对采样针120的清洗。在本实施例 中，清洗装置为注射器同样可以达到清洗采样针的目的，并且结构简单，方便 操作。当然，第三注射器的容积也可以等于或者小于第一注射器和第二注射器 的容积。

一种生化分析仪，包括光学系统、清洗系统、温控系统和控制系统，还包 括以上所述的精密加样系统。光学系统通过对吸光度值进行计算，从而确定反 应物的浓度。清洗系统对反应杯进行清洗，反应杯清洗可通过两种方案实现， 即机内清洗反应杯和自动更换反应杯。温控系统提供反应物需要的恒定温度， 采用的方法有空气浴法、恒温水浴法、恒温液加热法等。控制系统控制仪器各 个部分工作以及数据的分析处理与计算。

上述生化分析仪，因为设置了精密加样系统，精密加样系统通过不同的加 样器进行吸样和排样动作，故而消除了回程差，保证了加样系统的精度。

请参阅图3，一种精密加样方法，包括以下步骤：

步骤S110，增大其中至少一个加样器的容积以进行吸样。当精密加样系统 需要进行加样时，通过其中至少一个加样器的驱动机构向远离至少一个加样器 的容腔部的顶端方向运动，此时容腔部的容积增大，样本被吸入采样针，完成 吸样动作。然后采样针离开样本盛放装置继续运动，进行后续工作。在采样针 运动过程中，驱动机构可以继续向远离容腔部的顶端方向运动，因为容腔部内 压强减小，故而大气压强大于容腔部内的压强，故而大气中的空气被压入采样 针，在采样针的针尖部分形成隔离空气段，避免采样针在移动过程中而将针尖 部分的液体甩出。

步骤S120，减小其中至少另一个加样器的容积以进行排样。当采样针需要 排样时，则由至少另一个加样器的驱动机构向靠近另一个加样器的容腔部的顶 端方向运动，使容腔部的液体受到挤压，从出口部流向管路，挤压采样针中的 样本，完成排样动作。

上述精密加样方法，因为通过不同的加样器进行吸样和排样动作，故而不 会引入回程误差，不需要在加样过程中校回程，也不会对加样精度造成影响， 很好地解决了一些加样系统在加样过程中不进行校回程而使加样精度受到影响 的问题。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。