CN103115656B - 一种液路位置检测的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医用检测技术领域，具体涉及一种液路位置检测的装置及方法。本发明提供的技术方案，通过在液路管道中央的两个指定位置放置两对特殊处理的小电极，以及采集电极之间的阻抗实现对液路位置的检测从而控制待检溶液或者血液的抽取量，增加测量可靠性，另外，用交流阻抗法检测溶液的阻抗实现高精度的测量，再有，检测液路位置的同时，还可以进一步的判断液路中是否混入气泡并进行相应的处理，提高了***检测的准确性。

Description

一种液路位置检测的方法和装置

技术领域

本发明涉及医用检测技术领域，具体涉及一种液路位置检测的方法及装置。

背景技术

液路位置检测***常常应用于血液分析、血气分析等相关的仪器中，主要用于控制待检溶液或者血液的抽取量。当液路管道的直径较大时，一般可以很轻松的将市面上大多数的液体传感器放入液路中，通过对电信号的处理，检测液路的位置较容易实现。随着血液检测技术的不断发展，血液分析的仪器越来越小，相应的抽取的血液或者待检溶液量就会越来越少，这就要求液体通路的管道直径更小，用小传感器实现液路的精确定位成为比较棘手的问题。另外，常用的液路位置检测方法有电容传感器、直流电极式等，这些技术也都存在不足之处，电容传感器需要较大面积才能实现精确测量；直流阻抗测法测量阻抗较大的溶液，且匹配的电阻阻值较大导致检测反应不灵敏。

因此现有技术存在着不足。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的即在于一种液路位置检测的方法及装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种液路位置检测的装置，主要包括：

液路管道；

抽液装置，与所述的液路管道相连接，用于抽取所述液路管道进液口的溶液；

用于液路位置检测的第一电极对和第二电极对，放置于所述的液路管道的两个指定位置，所述的每个电极对的电极直径为0.1mm～1mm，每个电极对的两个电极之间距离范围为0.5mm～2cm，电极表面镀金且涂有亲水性化学药品；

第一通道切换开关和第二通道切换开关，分别与所述的两个电极对相连接，用于切换采集所述的第二电极对和第一电极对的阻抗值；

参考电阻，与所述的第一通道切换开关和第二通道切换开关相连接，用于为后续计算电极对阻抗值提供分压值；

交流信号源，与所述的参考电阻相连接，用于为所述电极对的阻抗检测电路提供一个交流激励；

信号采集控制***，与所述的第一通道切换开关、第二通道切换开关和所述的参考电阻相连接，用于完成电压信号的转换、采集、以及后续处理和控制。

进一步的，所述的信号采集控制***包括，

抽取液体控制单元，与所述的抽液装置相连接，用于控制抽液装置抽取液体；

切换开关控制单元，与所述的第一通道切换开关和第二通道切换开关相连接，用于控制所述的第一通道切换开关和第二通道切换开关在预定时长间隔内切换；

精密整流单元，与所述的第一通道切换开关和第二通道切换开关相连接，用于将分压得到的交流信号转换完成后输出直流信号；

模数转换单元，与所述的精密整流单元相连接，用于将模拟直流信号转换为数字信号；

电极对阻抗计算单元，与所述的模数转换单元相连接，用于根据转换后的数字信号计算所述的第二电极对和第一电极对的阻抗值；

第一电极对阻抗阈值判断单元，与所述的电极对阻抗计算单元和抽取液体控制单元相连接，用于判断所述的第一电极对的阻抗值是否超过预设定的阈值；

第二电极对阻抗阈值判断单元，与所述的电极对阻抗计算单元、第一电极对阻抗阈值判断单元和抽取液体控制单元相连接，用于判断所述的第二电极对的阻抗值是否超过预设定的阈值。

更进一步的，所述的信号采集控制***还包括，

异常提示与报警单元，与所述的第一电极对阻抗阈值判断单元和第二电极对阻抗阈值判断单元相连接，用于当所述的第一电极对和第二电极对阻抗值超过预设定的阈值时，进行异常信息输出和报警。

更进一步的，所述的第一电极对和第二电极对制作在PCB印刷电路板上，并被封入所述的液路管道中。

本发明一种液路位置检测的方法，包括如下步骤：

步骤Ⅰ，在液路管道的两个指定位置分别放置两对电极，所述的每个电极对的电极直径为0.1mm～1mm，每个电极对的两个电极之间距离范围为0.5mm～2cm，电极表面镀金且涂有亲水性化学药品；

步骤Ⅱ，通过两个开关在预定时长内的切换将两对电极分别与交流阻抗检测电路连接，通过采集分压值分别计算出两对电极的阻抗值；

步骤Ⅲ，控制抽液装置抽取液体；

步骤Ⅳ，判断更接近进液口的第一电极对的阻抗值是否在预设第一阻抗阈值范围内？如是，则进入步骤Ⅴ，如否，则返回步骤Ⅲ；

步骤Ⅴ，判断第二电极对的阻抗值是否在预设第一阻抗阈值范围内？如是，则进入步骤Ⅵ，如否，则返回步骤Ⅲ；

步骤Ⅵ，停止抽液并进行液体分析处理。

进一步的，所述的步骤Ⅳ，当判断更接近进液口的第一电极对的阻抗值不在预设第一阻抗阈值范围内时，还包括，判断第一电极对的阻抗值是否在预设第二阻抗阈值范围内？如是，则返回步骤Ⅲ。

更进一步的，如判断第一电极对的阻抗值不在预设第二阻抗阈值范围内，则进行报警与异常提示。

更进一步的，所述的步骤Ⅴ，当判断第二电极对的阻抗值不在预设第一阻抗阈值范围内时，还包括，判断第二电极对的阻抗值是否在预设第二阻抗阈值范围内？如是，则返回步骤Ⅲ。

更进一步的，如判断第二电极对的阻抗值不在预设第二阻抗阈值范围内，则进行报警与异常提示。

一种血气分析仪，包括如上所述的液路位置检测的方法及装置。

本发明提供的技术方案，通过在液路管道中央的两个指定位置放置两对特殊处理的小电极，以及采集电极的电阻实现对液路位置的检测从而控制待检溶液或者血液的抽取量，增加测量可靠性，另外，用交流阻抗法检测溶液的阻抗实现高精度的测量，再有，检测液路位置的同时，还可以进一步的判断液路中是否混入气泡并进行相应的处理，提高了***检测的准确性。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的一种液路位置检测的装置的一个实施例示意图；

图2为本发明的一种液路位置检测的装置的另一个实施例示意图；

图3为本发明的一种液路位置检测的方法的一个实施例示意图；

图4为本发明的一种液路位置检测的方法的另一个实施例示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明一种液路位置检测的装置的一个实施例示具体描述如下：

本发明的液路位置检测装置，包括抽液装置11，液路管道19，液路位置检测第二电极对12和第一电极对13，检测通道切换第一开关14和第二开关15，交流信号源17，参考电阻16和信号采集控制***18。

抽液装置11与所述的液路管道19相连接，用于抽取所述液路管道19进液口的溶液；其主要部件是一个抽气的泵，通过气泵抽空气，使得液路中产生负压，进液口的溶液就可以进入液路管道19中。

液路管道19，用于存放溶液；优选管道的内径较小，直径范围为1mm～2mm，这样可以使溶液的消耗量尽量小。

用于液路位置检测的第二电极对12和第一电极对13放置于所述的液路管道19的两个指定位置，优选将电极放置与管道的中央，通过检测所述电极对的阻抗来判断所述液路中的溶液是否到达指定的位置，其中一般优选第一电极对13需要放置于进液口或者其附近，也即两个电极对相比最接近进液口的是第一电极对，第二电极对12需要放置于溶液到达的目标位置。每个电极的直径范围为优选0.1mm～1mm，并且每对电极的两个电极之间距离范围优选为0.5mm～2cm，距离小于0.5mm会导致残留溶液覆盖两个电极表面，导致检测失败，距离大于2cm检测的灵敏度会降低，可以根据不同的灵敏度需求来调整电极之间的距离。这样一来，电极对12和电极对13之间的液路就为电化学反应区域。电极对12和电极对13优选为为表面镀金的电极，由于电极较小，溶液不易与电极完全浸润并接触良好。通过优选在电极表面点上亲水性的化学药品，前提是这些化学药品不能影响电化学反应，如NaCL、KCL等。当溶液覆盖电极时，溶液较容易与电极很好的接触，保证溶液与电极的可靠接触，进而保证液路位置检测的可靠性。

  第一通道切换开关14和第二通道切换开关15分别与所述的第二电极对12和第一电极对13相连接，用于切换采集所述的第二电极对12和第一电极对13的阻抗值，可以优选采用模拟开关，在液路阻抗采集过程中，可以实现只用一个信号采集***，即可采集两路液路阻抗信息，节省了资源，提高了使用效率。采集过程中通道切换开关14和15需要轮流按照预定时长间隔去切换，当开关14闭合时，开关15断开；当开关14断开时，开关15闭合。

交流信号源17与所述的参考电阻16相连接，用于为所述电极对的阻抗检测电路提供一个交流激励；其输出信号为交流正弦信号，频率可以自由设定，范围为10KHz-100KHz。该信号源可以采用模拟的谐振电路实现，也可以使用数字信号源DDS合成。

参考电阻16与所述的第一通道切换开关14和第二通道切换开关15相连接，用于为后续计算电极对阻抗值提供分压值，可以优选是一个定值的精密电阻，当然也可以是一个可调电阻，选取阻值范围优选为1K?-20K?。当溶液覆盖液路位置检测电极时，参考电阻与溶液的阻抗分压，不同的溶液覆盖电极时，得到的分压值会不一样。

采用交流阻抗法测量溶液阻抗更加精确：由于医用测试溶液的直流阻抗较大，一般约为1M?-10M?，采用交流阻抗法测量，其交流阻抗值约为1K?-20K?，而参考电阻的阻值与之匹配，这个阻值更加容易实现高精度的测量。

信号采集控制***18与所述的第一通道切换开关14和第二通道切换开关15和所述的参考电阻16相连接，用于完成电压信号的转换、采集、处理和控制等功能。优选的实现方式为：信号转换将分压得到的交流信号送入精密整流电路，转换完成后输出直流信号；信号采集将直流信号转换为数字信号，送给CPU处理；CPU采集到转换后的数字信号后，处理分析，并做出相应的控制。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。如图2所示，本发明的一种液路位置检测的装置的另一个实施例示意图，具体描述如下：

所述的信号采集控制***18还进一步包括：

抽取液体控制单元207，与所述的抽液装置11相连接，用于控制抽液装置11抽取液体；

切换开关控制单元201，与所述的第一通道切换开关14和第二通道切换开关15相连接，用于控制所述的第一通道切换开关14和第二通道切换开关15在预定时长间隔内切换；

精密整流单元202，与所述的第一通道切换开关14和第二通道切换开关15相连接，用于将分压得到的交流信号转换完成后输出直流信号；

模数转换单元203，与所述的精密整流单元202相连接，用于将模拟直流信号转换为数字信号；

电极对阻抗计算单元204，与所述的模数转换单元203相连接，用于根据转换后的数字信号计算所述的第二电极对12和第一电极对13的阻抗值；

第一电极对阻抗阈值判断单元205，与所述的电极对阻抗计算单元204和抽取液体控制单元207相连接，用于判断所述的第一电极对13的阻抗值是否超过预设定的阈值；

第二电极对阻抗阈值判断单元206，与所述的电极对阻抗计算单元204、第一电极对阻抗阈值判断单元205和抽取液体控制单元207相连接，用于判断所述的第二电极对13的阻抗值是否超过预设定的阈值；

至此，可以完成对信号的采集和控制，当然还可以优选包括：

异常提示与报警单元207，与所述的第一电极对阻抗阈值判断单元205和第二电极对阻抗阈值判断单元206相连接，用于当所述的第一电极对和第二电极对阻抗值超过预设定的阈值时，进行异常信息输出和报警；

如图3所示，本发明一种液路位置检测的方法的一个实施例示具体描述如下：

301、在液路管道的两个指定位置分别放置两对电极；

根据不同的液体分析需求和液体容量选择的不同，在液路管道中选择方便进行检测位置检测的两个位置，电极的放置方式多样，也可通过PCB印刷电路板上制作电极并封入管道中；

302、通过两个开关在预定时长内的切换将两对电极分别与交流阻抗检测电路连接，通过采集分压值分别计算出两对电极的阻抗值；

根据通过开关的切换将两个电极对分别与参考电阻、交流信号源和信号采集与控制***相连接，通过对分压信号的整流、模数转换、计算得出两个电极对的阻抗值；

303、控制抽液装置抽取液体；

发送控制信号，驱动抽液泵工作；

304、判断更接近进液口的第一电极对的阻抗值是否在预设第一阻抗阈值范围内？

从抽取液体后，液体进液的方向考虑，先检测位于进液口附近的第一电极对的阻抗值是否在预设定的一般医用检测溶液阻抗值的范围内，如是在此范围内，则证明并非没有抽到液体、且抽到了正确的液体，进入下一步处理；如否，则需要返回步骤303，继续抽液；

305、判断第二电极对的阻抗值是否在预设第一阻抗阈值范围内？

当第一电极对抽取到正确的待测液体后，需要进一步对指定位置上的第二电极对的阻抗值进行检测，是否在预设定的一般医用检测溶液阻抗值的范围内，如是在此范围内，则证明并非没有抽到液体、且抽到了正确的液体，进入下一步处理；如否，则需要返回步骤303，继续抽液；

306、停止抽液并进行液体分析处理；

满足如上两个条件后，液体抽取正常，且抽取量达到了要求，接下来就可以停止抽液，进行特定的液体相关分析和处理。由于电化学反应容易受到外界电路的影响，抽液完成之后需要将开关14和15断开，避免信号采集控制***18的电路影响电化学反应。此时可以开始化学反应。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。如图4所示，本发明的一种液路位置检测的方法的另一个实施例示意图，具体描述如下：

401、在液路管道的两个指定位置分别放置两对电极；

根据不同的液体分析需求和液体容量选择的不同，在液路管道中选择方便进行检测位置检测的两个位置，电极的放置方式多样，也可通过PCB印刷电路板上制作电极并封入管道中；

402、通过两个开关在预定时长内的切换将两对电极分别与交流阻抗检测电路连接，通过采集分压值分别计算出两对电极的阻抗值；

根据通过开关的切换将两个电极对分别与参考电阻、交流信号源和信号采集与控制***相连接，通过对分压信号的整流、模数转换、计算得出两个电极对的阻抗值；

403、控制抽液装置抽取液体；

发送控制信号，驱动抽液泵工作；

404、判断更接近进液口的第一电极对的阻抗值是否在预设第一阻抗阈值范围内？

从抽取液体后，液体进液的方向考虑，先检测位于进液口附近的第一电极对的阻抗值是否在预设定的一般医用检测溶液阻抗值的范围内，如是在此范围内，则证明并非没有抽到液体、且抽到了正确的液体，进入下一步407处理；如否，则需要进入步骤405；

405、判断第一电极对的阻抗值是否在预设第二阻抗阈值范围内？

一般来讲，如果有气泡覆盖电极对上，或者电极对没有接触液体时，电极对的交流阻抗变化在50K?以上，根据实际***测试情况，设定第二阻抗阈值范围进行判断，如果在此范围内，则判断有气泡覆盖电极对上，或者电极对没有接触液体，返回步骤403继续抽取液体（可将气泡抽走），当然还可以优选，如果在预定时长内均检测到第一电极对的阻抗值在预设第二阻抗阈值范围内，则进入步骤406进行报警和异常提示；如果不在此范围内，则有可能是抽取的液体并非预设的液体，进入步骤406；

406、报警与异常提示；

对出现的异常情况进行声光的报警和/或提示信息的显示、存储、打印等等；

407、判断第二电极对的阻抗值是否在预设第一阻抗阈值范围内？

当第一电极对抽取到正确的待测液体后，需要进一步对指定位置上的第二电极对的阻抗值进行检测，是否在预设定的一般医用检测溶液阻抗值的范围内，如是在此范围内，则证明并非没有抽到液体、且抽到了正确的液体，进入下一步409处理；如否，则需要进入步骤408；

408、判断第二电极对的阻抗值是否在预设第二阻抗阈值范围内？

一般来讲，如果有气泡覆盖电极对上，或者电极对没有接触液体时，电极对的交流阻抗变化在50K?以上，根据实际***测试情况，设定第二阻抗阈值范围进行判断，如果在此范围内，则判断有气泡覆盖电极对上，或者电极对没有接触液体，返回步骤403继续抽取液体（可将气泡抽走）；如果不在此范围内，则有可能是抽取的液体并非预设的液体，进入步骤406；且步骤405是否存在的技术方案中都可以包括步骤408。

409、停止抽液并进行液体分析处理；

满足如上两个条件后，液体抽取正常，且抽取量达到了要求，接下来就可以停止抽液，进行特定的液体相关分析和处理。由于电化学反应容易受到外界电路的影响，抽液完成之后需要将开关14和15断开，避免信号采集控制***18的电路影响电化学反应。此时可以开始化学反应。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种液路位置检测的装置，其特征在于，包括：

液路管道；

抽液装置，与所述的液路管道相连接，用于抽取所述液路管道进液口的溶液；

用于液路位置检测的第一电极对和第二电极对，放置于所述的液路管道的两个指定位置，所述的每个电极对的电极直径为0.1mm～1mm，每个电极对的两个电极之间距离范围为0.5mm～2cm，电极表面镀金且涂有亲水性化学药品；

第一通道切换开关和第二通道切换开关，分别与所述的两个电极对相连接，用于切换采集所述的第二电极对和第一电极对的阻抗值；

参考电阻，与所述的第一通道切换开关和第二通道切换开关相连接，用于为后续计算电极对阻抗值提供分压值；

交流信号源，与所述的参考电阻相连接，用于为所述电极对的阻抗检测电路提供一个交流激励；

信号采集控制***，与所述的第一通道切换开关、第二通道切换开关和所述的参考电阻相连接，用于完成电压信号的转换、采集、以及后续处理和控制。

2.根据权利要求1所述的一种液路位置检测的装置，其特征在于，所述的信号采集控制***包括，

抽取液体控制单元，与所述的抽液装置相连接，用于控制抽液装置抽取液体；

切换开关控制单元，与所述的第一通道切换开关和第二通道切换开关相连接，用于控制所述的第一通道切换开关和第二通道切换开关在预定时长间隔内切换；

精密整流单元，与所述的第一通道切换开关和第二通道切换开关相连接，用于将分压得到的交流信号转换完成后输出直流信号；

模数转换单元，与所述的精密整流单元相连接，用于将模拟直流信号转换为数字信号；

电极对阻抗计算单元，与所述的模数转换单元相连接，用于根据转换后的数字信号计算所述的第二电极对和第一电极对的阻抗值；

第一电极对阻抗阈值判断单元，与所述的电极对阻抗计算单元和抽取液体控制单元相连接，用于判断所述的第一电极对的阻抗值是否超过预设定的阈值；

第二电极对阻抗阈值判断单元，与所述的电极对阻抗计算单元、第一电极对阻抗阈值判断单元和抽取液体控制单元相连接，用于判断所述的第二电极对的阻抗值是否超过预设定的阈值。

3.根据权利要求2所述的一种液路位置检测的装置，其特征在于，所述的信号采集控制***还包括，

异常提示与报警单元，与所述的第一电极对阻抗阈值判断单元和第二电极对阻抗阈值判断单元相连接，用于当所述的第一电极对和第二电极对阻抗值超过预设定的阈值时，进行异常信息输出和报警。

4.根据权利要求1所述的一种液路位置检测的装置，其特征在于，所述的第一电极对和第二电极对制作在PCB印刷电路板上，并被封入所述的液路管道中。

5.一种液路位置检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤Ⅰ，在液路管道的两个指定位置分别放置两对电极，所述的每个电极对的电极直径为0.1mm～1mm，每个电极对的两个电极之间距离范围为0.5mm～2cm，电极表面镀金且涂有亲水性化学药品；

步骤Ⅱ，通过两个开关在预定时长内的切换将两对电极分别与交流阻抗检测电路连接，通过采集分压值分别计算出两对电极的阻抗值；

步骤Ⅲ，控制抽液装置抽取液体；

步骤Ⅳ，判断更接近进液口的第一电极对的阻抗值是否在预设第一阻抗阈值范围内？如是，则进入步骤Ⅴ，如否，则返回步骤Ⅲ；

步骤Ⅴ，判断第二电极对的阻抗值是否在预设第一阻抗阈值范围内？如是，则进入步骤Ⅵ，如否，则返回步骤Ⅲ；

步骤Ⅵ，停止抽液并进行液体分析处理。

6.根据权利要求5所述的一种液路位置检测的方法，其特征在于，所述的步骤Ⅳ，当判断更接近进液口的第一电极对的阻抗值不在预设第一阻抗阈值范围内时，还包括，判断第一电极对的阻抗值是否在预设第二阻抗阈值范围内？如是，则返回步骤Ⅲ。

7.根据权利要求6所述的一种液路位置检测的方法，其特征在于，如判断第一电极对的阻抗值不在预设第二阻抗阈值范围内，则进行报警与异常提示。

8.根据权利要求5或6所述的一种液路位置检测的方法，其特征在于，所述的步骤Ⅴ，当判断第二电极对的阻抗值不在预设第一阻抗阈值范围内时，还包括，判断第二电极对的阻抗值是否在预设第二阻抗阈值范围内？如是，则返回步骤Ⅲ。

9.根据权利要求8所述的一种液路位置检测的方法，其特征在于，如判断第二电极对的阻抗值不在预设第二阻抗阈值范围内，则进行报警与异常提示。