检测液体表面的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种检测液体表面的方法，包括以下步骤：提供至少一个探头，其相对于周围环境具有电容；移动探头进入或离开液体；通过向探头施加周期性的第一电信号来向探头充电以激活探头；在向探头施加第一电信号的同时，施加周期性的第三电信号到不同于探头的一个或多个电传导区域上，其中第三电信号对应于于第一电信号或是第一电信号的放大／衰减；对探头至少部分放电使得获得放电电流；检测基于放电电流的第二电信号；分析第二电信号或关于探头的电容的源于第二电信号的信号；基于探头的电容的变化识别液体的液体表面。其进一步涉及适于实施上述方法的一种相应系统。

【技术实现步骤摘要】
检测液体表面的方法和系统
本专利技术属于分析取样操作领域并且涉及一种检测液体表面的方法和自动化系统。
技术介绍
在现代临床分析仪器中，液体例如体液可以通过不同的临床-化学和免疫化学方法进行检测。许多分析方法需要精确的移液操作以得到满意的分析精确度。通常，泵-控制的探头用于抽吸和排出液体。为了执行移液操作，探头的头部必须确实地放置在液体内。从将交叉污染的危险最小化和利于探头清洁的角度来说，经常需要将探头头部正好放置于液体表面以下。基本地，当加入或移走液体时，探头头部可能相对于样品容器保持静止，也可能被升高或降低使其相对于液体表面在液体内保持在指定位置。事实上，在许多情况下，液体表面不是确切已知的，或者一个样品容器到另一个的液体表面也存在极大不同，因此，这就需要检测液体表面，以便在开始移液操作之前准确定位探头。通常地，液体表面的检测可基于不同的物理原理。一种方法是检测直接射向液体表面并反射的光束。通过检测传播时间，可以计算探头头部和液体表面之间的距离。另一种频繁的用于取样操作的方法是基于当探头被带入或离开与液体的物理接触时，检测探头的电性质的特性变化。特别地，一个已知技术为当探头头部浸入液体时检测探头的电阻变化。然而，为了获得可靠的结果，液体应处于与电接地进行电接触，此种状态经常不能达成使得该技术在很多情况下不能满意的实施。采用探头电阻变化的液体表面检测，例如在美国专利No.5843378A中记载的。另一种技术是基于向探头施加高频电压信号，例如，在1MHz到1GHz范围内，以产生敏感于表面检测的电阻抗。然而，基于高频阻抗测量的液体表面检测需要非常复杂的技术设备并且成本相当昂贵。由于特定的操作条件，这技术不适用于临床分析仪器。进一步地，电干扰作用会导致分析仪器低的电磁兼容性。基于高频阻抗测量的液体表面测量，例如在WO2000019211A1，US5049826A，US5365783和US4818492A中描述的。还有另一技术是基于探头被带入或离开与液体的物理接触时探头的电容变化。为了这个目的，探头由周期性电信号重复充电，通过分析充电电流测量探头的电容。通常，使用低于1kHz的低频电压信号以避免电阻抗。在专利文献中，基于电容变化的液体表面检测，例如，在EP89115464A2和US7150190B2中记载的。使用电容技术，当探头碰撞液体表面时会观察到探头的电容变化。然而，依赖于各种参数，例如样品体积(在临床分析仪器中样品通常具有几毫升(mL)或甚至更小的体积)、盛放样品的样品容器的设计和材料以及其所处的电环境，电容的变化很小。通常，探头的电容变化在几十飞法拉(10-15F)或更小。此外，测量可能被例如邻近的探头和／或探头附近的其他电导部分的静态电容这样的外界影响所干扰。进一步地干扰可能由通常产生于移动的电导部件间的动态电容产生。于是，当移动探头时，特别地在相对于电导部分如金属部件的快速或忽停忽动的方式中会产生动态电容。事实上，这样的静态和／或动态寄生效应能够处于皮法拉(10-12F)级，其比由将探头带入或离开液体接触引起的探头电容变化大得多。因而，在临床分析仪器中的基于探头的电容变化的液体表面的检测不能获得可靠的结果。针对上述情况，希望改善基于探头被带入或离开与液体的物理接触时的电容变化的这一用于检测样品液体表面的传统装置和方法。此目标和进一步的目标通过根据独立权利要求的装置和方法达到。本专利技术的优选实施例通过从属权利要求给出。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提出一种用于检测盛放于液体容器内的液体表面的新方法。该方法将特别地有益于与涉及不同分析项目的用于分析液体的临床分析仪器联用。在这里使用的术语“液体”，能够指的例如是认为包含了感兴趣的分析物的材料。液体可以源自任何生物来源，例如生理液体，包括血液、唾液、眼球晶状体液体、大脑脊髓液、汗液、尿液、腹水液、粘液、滑液、腹膜液、羊膜液、组织、细胞或诸如此类。液体在使用前可以进行预处理，例如从血液中制备血浆、稀释粘液、细胞溶解或类似的处理，其中处理方法能够包括过滤、蒸馏、浓缩、干扰物质的灭活、和试剂加入。液体可以在从来源获得后直接使用，或在对液体的特性进行改性预处理后使用，例如采用其它溶液稀释后或与试剂混合后，例如实施一个或多个像例如临床化学化验、免疫化验、凝固化验、核酸化验的诊断化验。根据本专利技术，检测液体表面的方法包括提供至少一个探头(一个或多个探头)的步骤，该探头具有与周围环境相关的例如由电接地给出的电容。其进一步包括将探头移入或移出液体并通过向探头施加周期性的第一电信号S1对探头充电以激活探头检测液体表面的步骤。在一个实施例中，第一电信号具有范围从1kHz到1MHz的频率。如这里使用的，术语“激活”或“激活的”仅用于参考的目的，并且与施加了第一电信号且用于液体表面检测的探头有关。相应地，未激活地探头是不用于液体表面检测的探头。该方法进一步包括另一个施加周期性的第三电信号S3到与激活探头不同的一个或多个导电区域的步骤，其与施加第一电信号S1到激活探头同时进行。第三电信号S3基于第一电信号S1。在一个实施例中，第三电信号S3的频率等于第一电信号S1的频率。在一个实施例中，第三电信号S3的周期性信号脉冲等于第一电信号S1的周期性信号脉冲。在一个实施例中，第三电信号S3对应(等于)第一电信号或对应放大／减幅的第一电信号S1。在一个实施例中，第三电信号S3源于第一电信号S1。在一个实施例中，第三电信号S3是第一电信号S1。该方法进一步包括另一个至少部分的对激活探头进行放电以获得放电电流的步骤，和检测基于放电电流的第二电信号S2的步骤。在一个实施例中，第一电信号S1源自第二电信号S2。该方法进一步包括另一个分析第二电信号S2或与激活探头的电容相关的源于第二电信号S2的信号的步骤，和基于激活探头的电容变化确定液体表面的步骤。因此，通过向会影响激活探头的电容的电传导区域施加第三电信号S3，激活探头能够有效的被屏蔽于影响液体表面检测的干扰。第三电信号S3因此起到“屏蔽信号”的作用。在一个包括多个探头的实施例中，例如连续排列的探头，第三电信号S3被施加到设置在激活探头邻近的一个或多个未激活探头上。特别地，第三电信号S3可以被施加到设置于激活探头邻近(例如在一侧或两侧)的所有的未激活探头上。由于邻近激活探头的未激活探头常常是引起干扰的主要原因，液体表面检测的可靠性可以大大提高。在一个实施例中，第三电信号S3被施加到用于移动激活探头的移动系统的一个或多个部件上，和／或施加到用于移动设置于激活探头邻近的一个或多个未激活探头的移动系统的一个或多个的部件上。移动系统的部件经常具有大的电导面积，其能够强烈的影响激活探头的电容，特别是当激活探头的相对于这些面积移动时。因此，通过屏蔽这些面积，液体表面检测的可靠性可以大大提高。在一个实施例中，第三电信号S3被施加到激活探头的系统液体和／或邻近激活探头的一个或多个未激活探头的系统液体。系统液体是用于操作探头作为移液管。系统液体也可以是干扰液体表面检测的主要原因，因此液体表面检测的可靠性可以大大提高。在一个实施例中，第三电信号S3被施加到激活探头的同轴线和／或邻近激活探头的一个或多个未激活探头的同轴线上。同轴线也可以是干扰液体表面检测的主要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测液体表面(10)液位的方法，包括以下步骤：提供至少一个探头(2，2’)，其相对于周围环境具有电容(C)；移动至少一个探头(2，2’)进入或离开液体(4)；通过向至少一个探头(2，2’)的第一探头(2)施加周期性的第一电信号(S1)来向第一探头(2)充电以激活第一探头(2)；在向第一探头(2)施加第一电信号(S1)的同时，施加周期性的第三电信号(S3)到一个或多个不同于第一探头(2)的电传导区域上，其中第三电信号(S3)是基于第一电信号(S1)的；使第一探头(2)至少部分放电从而获得放电电流；基于放电电流检测第二电信号(S2)；关于第一探头(2)的电容(C)分析第二电信号(S2)或源于第二电信号(S2)的信号；基于第一探头(2)的电容(C)的变化识别液体(4)的液体表面(10)液位。

【技术特征摘要】
2012.12.04 EP 12195422.61.一种检测液体表面(10)液位的方法，包括以下步骤：提供至少一个探头(2，2’)，其相对于周围环境具有电容(C)；移动至少一个探头(2，2’)进入或离开液体(4)；通过向至少一个探头(2，2’)的第一探头(2)施加周期性的第一电信号(S1)来向第一探头(2)充电以激活第一探头(2)；在向第一探头(2)施加第一电信号(S1)的同时，施加周期性的第三电信号(S3)到一个或多个不同于第一探头(2)的电传导区域上，其中第三电信号(S3)是基于第一电信号(S1)的；使第一探头(2)至少部分放电从而获得放电电流；基于放电电流检测第二电信号(S2)；关于第一探头(2)的电容(C)分析第二电信号(S2)或源于第二电信号(S2)的信号；基于第一探头(2)的电容(C)的变化识别液体(4)的液体表面(10)液位。2.根据权利要求1的方法，其中第三电信号(S3)施加到排列在激活第一探头(2)邻近的至少一个探头(2，2’)的一个或多个第二探头(2’)。3.根据权利要求1的方法，其中第三电信号(S3)施加到用于移动激活第一探头(2)和/或排列在激活第一探头(2)邻近的至少一个探头(2，2’)的一个或多个第二探头(2’)的移动系统(9)的一个或多个部件上。4.根据权利要求1的方法，其中第三电信号(S3)施加到激活第一探头(2)和/或排列在激活第一探头(2)邻近的至少一个探头(2，2’)的一个或多个第二探头(2’)的系统液体(11)上，系统液体(11)用于以移液方式操作至少一个探头(2，2’)。5.根据权利要求1的方法，其中第三电信号(S3)施加到激活第一探头(2)和/或排列在激活第一探头(2)邻近的至少一个探头(2，2’)的一个或多个第二探头(2’)的同轴线(28)上。6.根据权利要求1-5的任一项的方法，其中第一电信号(S1)由第四电信号调制以使得周期性地向第一探头(2)施加第一电信号(S1)。7.根据权利要求6的方法，其中所述第一探头(2)包括多个第一探头(2)，并且其中第一电信号(S1)顺序地施加到所述多个第一探头(2)的相应一个上。8.根据权利要求1-5的任一项的方法，其中第三电信号(S3)源于第一电信号(S1)。9.根据权利要求1-5的任一项的方法，其中第一电信号(S1)源于第二电信号(S2)。10.根据权利要求1-5的任一项的方法，其中第一电信号(S1)具有从1kHz到1MHz范围的频率。11.一种用于检测盛放在液体容器(3)内的液体(4)的液体表面(10)液位的自动化系统(1)，包括：至少一个探头(2，2...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·祖皮杰，
申请(专利权)人：霍夫曼拉罗奇有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH