[发明专利]检测液体表面的方法和系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。