专利名称：试剂检测装置、系统及方法、血液分析装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及血液分析装置，尤其是试剂检测装置及方法。
背景技术：
血液分析装置使用注射器、负压源、定量泵等动力源从机外的试剂桶中吸入固定量的试剂，加入到与血液样本反应的容器中。试剂分为稀释液、溶血剂、染色剂等种类，分别对血液样本进行稀释、溶解、染色。血液样本与试剂作用后，才能形成可以被检测的液体。如检测血液样本中红细胞数量，需使用稀释液对血样样本进行稀释，然后才能对样本液中红细胞进行计数，进而计算出血液样本的红细胞参数；检测血液样本的血红蛋白参数，需使用溶血剂使红细胞中的血红蛋白释放出来，然后才能根据样本液的透光率计算血液样本的血红蛋白参数。血液分析装置试剂加入量不准确会造成血液样本的处理不完善，参数测量不准确，因此必须要对进入仪器的试剂进行检测，及时发现试剂用完、试剂中有气泡等各种类型的故障，保证测量结果的可靠性。现有技术通过浮子传感器检测仪器外部的试剂桶中是否有足够的试剂，当试剂量降低到一定程度时，浮子传感器上传无试剂信号，血液分析装置不再吸入试剂，提示更换新的试剂。这种方法不能检测从试剂桶到机器内部的管路中有无试剂，也不能发现管路中因静置时间长等原因析出的气泡，影响试剂加入量的可靠性；浮子传感器上传无试剂信号时， 试剂桶中还残留了一定量的试剂，造成浪费。

发明内容
本发明解决的主要技术问题是，提供一种试剂检测装置，可以检测试剂管路中有无试剂。根据本发明一方面，提供一种试剂检测装置，包括光发射单元，用于发出入射光信号；试剂管路，该试剂管路由透光材料组成，所述试剂管路的内壁围成一试剂腔，用于供试剂流过，所述入射光和其相应的试剂管路表面法线形成的入射角大于等于临界角；光接收单元，用于接收从试剂管路中出射的出射光信号。根据本发明另一方面，提供一种试剂检测系统，包括上述的试剂检测装置，还包括试剂容器，用于容纳试剂；反应容器，用于容纳样本和试剂的混合液；动力装置，用于提供从试剂容器中吸取试剂的动力，所述试剂容器和所述反应容器通过液体管路连接，所述液体管路上连接上述的试剂检测装置。根据本发明又一方面，提供一种血液分析装置，包括上述的试剂检测系统。根据本发明再一方面，提供一种试剂检测方法，所述试剂检测方法的步骤包括提供光发射单元，发出入射光信号；提供试剂管路，该试剂管路由透光材料组成，所述试剂管路的内壁围成一试剂腔，用于供试剂流过，所述入射光和其相应的试剂管路表面法线形成的入射角大于等于临界角；提供光接收单元，接收从试剂管路中出射的出射光信号，当有试剂通过所述试剂管路时，所述光探测器接收到/不到光信号，当无试剂通过所述试剂管路时，所述光探测器接收不到/到光信号。根据本发明再一方面，提供一种血液分析装置试剂检测方法，所述血液分析装置试剂检测方法的步骤包括吸取步骤，从试剂容器中吸取试剂；检测步骤，通过试剂检测装置检测试剂管路中是否存在试剂；排放步骤，将吸取到的试剂排入反应容器中。本发明通过采用设置入射光和其相应的试剂管路表面法线形成的入射角大于等于临界角，通过光接收单元接收到的光信号，可以更准确地检测试剂管路中是否存在试剂， 保证了测量结果的可靠性。


图1为本发明的试剂检测装置的示意图；图2为本发明的试剂检测装置的一种实施方式中光接收单元位置示意图；图3为本发明的试剂检测装置的一种实施方式中光接收单元一种示意图；图4为本发明的试剂检测装置的一种实施方式中光接收单元另一种示意图；图5为本发明的试剂检测装置的一种实施方式中光接收单元再一种示意图；图6为本发明的试剂检测系统的吸液阶段示意图；图7为本发明的试剂检测系统的排液阶段示意图；图8为本发明的带有储液池的试剂检测系统的示意图；图9为本发明的血液分析装置试剂检测方法的一种实施方式流程图；图10为本发明的血液分析装置试剂检测方法的另一种实施方式流程图；图11为本发明的带有储液步骤的血液分析装置试剂检测方法的流程图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。本发明公开了一种试剂检测装置，该检测装置包括光发射单元，用于发出入射光信号；试剂管路，该试剂管路由透光材料组成，所述试剂管路的内壁围成一试剂腔，用于供试剂流过，所述入射光和试剂管路表面法线形成的入射角大于等于临界角；光接收单元，用于接收从试剂管路中透射出的出射光信号。本发明通过设计试剂腔体的形状，使得入射光和试剂表面发现形成的入射角大于等于临界角，根据光接收元件接收到的透光率的差异判断试剂管路是否存在试剂，提高了检测的可靠性，又不会造成试剂的浪费。具体请参考图1，光发射单元100用于发出入射光信号，光发射单元100优选采用点光源，例如，可以是激光，还可以是LED，当然也可是用多个光学元件组成的光学系统，例如，在扩展光源(如卤钨灯)的前方增加滤光片、毛玻璃和小孔来形成点光源。试剂管路 200由透光材料组成，试剂管路200的内壁围成一试剂腔210，用于试剂通过。光接收单元 300接收从光发射单元100发出并透过试剂管路200后的出射光信号。光接收单元300可以是单独的光探测器，在一种优选的实施方式中，光发射单元100和光接收元件300采用封装在一起的光耦进行检测。试剂腔的表面包括第一表面和第二表面，第一表面是指入射光先照射到的表面，第一表面为平面，且入射到第一表面的光形成的入射角大于等于临界角。在一种实施方式中，如图1所示，第一表面212是入射光线先照射到的表面，第二表面214是和第一表面相对应的透射光照射到的表面。光接收单元300和光发射单元100相对放置，用于接收出射光信号。当试剂管路200的光照位置有试剂时，入射光在第一表面212上发生透射，光接收单元300接收到入射光在第一表面212透射的出射光信号；当试剂管路200的光照位置没有试剂时，入射光在第一表面212上发生全反射，光接收单元300接收不到光信号。在另一种实施方式中，如图2所示，光接收单元302和光发射单元100垂直放置，用于接收出射光信号。当试剂管路200中的光照位置有试剂时，入射光在第一表面212上发生透射，光接收元件302接收不到光信号；当试剂管路200的光照位置没有试剂时，入射光在第一表面212 发生全反射，光接收单元302接收到入射光在第一表面212反射的出射光信号。在上述实施方式的基础上，如图3所示，有两个光接收单元300、302，光接收单元300和光发射单元 100相对放置，光接收单元302和光发射单元100垂直放置，即同时采集在第一表面212上的透射的出射信号和反射的出射光信号。若采集到反射的出射光信号，则检测到试剂管路 200中无试剂；若采集到透射的出射光信号，则检测到试剂管路200中有试剂；或者反射的出射光信号较强，则检测到试剂管路200中无试剂，若采集到透射的出射光信号较强，则检测到试剂管路200中有试剂，利用光接收单元300和光接收单元302的接收到的光信号的差异，进而判断试剂管路200中是否存在试剂。上述试剂检测装置主要依据全反射原理，全反射原理为光线由折射率为nl的光密介质射向折射率为n2的光疏介质时，当入射角i大于临界角=arCSin(n2/nl)时，入射光线发生全反射，折射光线消失。本发明的试剂检测的基本原理是当光发射单元发出的光照射到试剂管路的第一表面，如果在试剂管路中存在试剂，光接收单元接收到/不到光信号；如果在试剂管路中不存在试剂，照射到第一表面的光发生全反射，光接收单元接收不到 /到光信号。为保证上述检测原理的实现，如图1所示，首先，试剂管路200采用透光材料，以保证光线可以透过试剂管路200照射到第一表面212上；同时，试剂管路200还要选择折射率相对比较大的材料，以满足全反射发生的必要条件，即从光密介质入射到光疏介质。例如， 当试剂管路200为空时，也就是试剂管路200没有试剂的时候，试剂管路中为空气，所以试剂管路200采用大于空气折射率的材料，比如玻璃、塑料等。另外，为实现全反射，还要满足入射角大于临界角，因此试剂腔210的第一表面212的形状也非常重要。在一种具体的实施方式中，试剂管路材料的折射率约为1.4，空气的折射率为1， 临界角=arCSin(n2/nl) =Etrcsin(1/1. 4) =45°，计算得到，入射角大于等于45°时，光线会发生全反射。在一种实施方式中，如图4所示，第一表面212为平面，沿光轴L方向垂直将试剂管路200剖开，得到试剂管路200的一个剖面图。在该剖面上，则根据几何关系可知，入射到第一表面212光形成的入射角中，α最小，假如满足α >临界角，照射到试剂腔200表面上其他位置的光形成的入射角都大于临界角，均会发生全反射。在另一种实施方式中，如图5所示，光轴L所在的水平平面将试剂腔210分成上下两部分，相应地，第一表面212分成上第一表面216和下第一表面218。上第一表面216和下第一表面218均为平面，且上第一表面216和下第一表面218形成一夹角Θ。根据上面的实施方式，入射到上第一表面216的光形成的的入射角中，Yl最小；入射到下第一表面218 的光形成的入射角中，Y2最小。根据几何关系可以知道，如果Yl彡临界角，则照射到上第一表面的光形成的入射角均大于等于临界角，全部发生全反射；如果Y2 >临界角，则照射到下第一表面的光形成的入射角均大于等于临界角，全部发生全反射。由此，如果Yl > 临界角，且Y2彡临界角，则照射到试剂腔200表面上的其他位置的光形成的入射角都大于临界角。根据几何关系，可以计算得到Θ。例如，在一种具体的实施方式中，假如Yl=临界角=45°，γ2=临界角=45°，可以计算得到θ，θ和试剂腔和光源的距离有关。在上述实施方式的基础上，可以用任意水平平面将试剂腔分成上下两部分，得到上第一表面和下第一表面，并且入射到上第一表面的光形成的入射角大于等于临界角，入射到下第一表面的光形成的入射角大于等于临界角。在上述实施方式的基础上，还可以用任意平面将试剂腔分成多个表面，比如三个表面，四个表面等。每一部分的长度可以相同，也可以不相同。只要入射的光形成的入射角大于等于临界角即可。分成的表面越多，第一表面越趋近于曲面，若无限制划分，将得到一个曲面。采用上述的这种结构，在管路中无试剂时，第一表面使光发射元件发出所有光线发生全反射，试剂管路的透光率为0;管路中有试剂时，因曲面对光有会聚的作用，探测能量也大于倾斜角固定的结构。根据上述的检测原理，如果有气泡，则会在第一表面上发生全反射，同样也接收不到光信号。根据电平负脉冲的宽度可以进一步判断全反射的原因是试剂腔有气泡还是无试剂，例如有气泡时，只是一个窄的负脉冲；没有试剂时，脉冲的宽度持续为低。该检测管路用于血液分析装置，用于检测试剂装置中是否存在试剂，试剂管路中的试剂可以是稀释液，也可以是清洗剂，还可以是溶血剂等其他试剂。本领域的普通技术人员可以知道，入射到第一表面的光也可能并没有完全发生全反射，还可能部分发生透射，可以根据全反射的比例判断是否存在试剂。本领域的普通技术人员也可以知道，第一表面不一定全部是工作区，即并不是所有照射到第一表面的光的反射光和/或者透射光被光接收元件接收到。第一表面在本发明中还可以看成是工作区，也应当属于本发明的范围之内。本发明还提供了一种试剂检测系统，包括试剂容器，用于容纳试剂；反应容器，用于容纳样本和试剂的混合液；动力装置，用于提供从试剂容器中吸取试剂的动力，所述试剂容器和所述反应容器通过液体管路连接，所述液体管路上连接上述的试剂检测装置。动力装置可以连在试剂容器和反应容器的液体管路上，将试剂容器中的试剂吸入反应容器当中。在一种具体的实施方式中，连接试剂检测装置和所述反应容器的液体管路上设置三通阀，所述三通阀分别连接所述试剂容器、所述反应容器和所述动力装置，所述动力装置还用于控制从试剂容器中吸取的试剂量。如图6所示，该试剂检测系统包括试剂检测装置 102，试剂容器104，反应容器106，动力装置108，用于提供吸排试剂所需要的正负压；还包括三通阀110，分别和试剂容器104、反应容器106、动力装置108连接，并按照时序完成吸排试剂的动作。例如，打开三通阀110，血液分析装置从试剂容器104中吸取试剂，动力装置可以是注射器、定量泵等。从试剂在试剂管路200中开始流动到吸取完成，试剂管路200中试剂停止流动的过程中，通过试剂检测装置102检测试剂管路中是否一直充满试剂。如图7所示，完成吸取试剂后，切换三通阀110，将试剂排入反应容器106中，与血液样本混合。在另一种实施方式中，连接试剂检测装置和反应容器的液体管路中还包括储液池，用于暂存从试剂容器中吸取的试剂，在连接所述储液池和所述反应容器的液体管路上设置阀门。如图8所示，连接试剂检测装置102和反应容器104之间的液体管路103中设置储液池105，通过动力装置将试剂容器中的试剂暂时吸入储液池105中，以避免向反应容器中加入气泡。同时设置储液池中预留大于当前测试的试剂量，保证在满足正常测试中使用的试剂量的同时，在储液池中留有一定的余量满足下次测试。通过上述储液池的暂存作用，假如试剂检测装置检测到试剂容器中的试剂已经使用完毕，在提示用户更换试剂的同时，仍可以完成当前测试，不影响测试速度。在上述实施方式的基础上，在连接所述储液池105和所述反应容器104的液体管路上设置阀门107，需要反应时打开。在另一个实施方式中，在连接试剂检测装置102和储液池105的液体管路上设置阀门109，从外部试剂桶中吸入试剂时打开。本发明还提供一种血液分析装置，包括上述的试剂检测系统，通过在试剂容器与试剂容器之间的管路中设置试剂检测管路，使用光发射元件照射试剂检测管路，利用有试剂和无试剂时透光率的差异，判断试剂管路中是有试剂。由于采用上述特殊形状的第一表面，无试剂时，入射光在第一表面发生全反射；当管路中有试剂时，入射光在第一表面发生透射。血液分析装置吸入试剂时，血液分析装置对试剂管路发生全反射的时间进行积分，以此计算管路中气泡的累积时间，根据仪器试剂加入量精确度的要求，判断吸入的试剂是否满足要求。对于检测时用量很大的稀释液，先将试剂容器中的稀释液用负压快速吸入到储液池中，实时监控试剂容器和储液池之间的液体管路，发现液体管路中发生全反射的比例超过限度时，立刻关闭从试剂容器到储液池之间的液体管路，用储液池内的稀释液完成当次测量并提示用户更换稀释液。这种方法既满足检测速度的要求，又不会因吸入试剂不符和要求导致已经开始检测的血液样本不能完成测试。在一种实施方式中，如果光源和探测器封装在一起了，因血液分析装置的内部空间有限，不能安装太大的组件。光源和光探测器的距离不能太远，因此试剂管路外部尺寸有限制。在此前提下要求流道截面积尽可能大，保证试剂管路不影响试剂的流速。为了本发明的实施方式能够被充分理解，提供了很多具体的细节描述和详细说明。但是，本领域内普通技术人员可以认识到，其中的某个或某些具体的细节是可以省略的，或者也可以使用其它的方法、元件或材料。在某些情况下，有些操作步骤没有进行详细描述。本发明还提供了一种血液分析装置试剂检测方法，包括步骤吸取步骤，从试剂容器中吸取试剂；检测步骤，通过检测装置检测试剂管路中是否存在试剂；排放步骤，将吸取到的试剂排入反应容器中。如图9所示，是本发明试剂检测方法的流程图，主要包括吸取步骤500、检测步骤502和排放步骤504。其中在检测步骤502中，用上述的试剂检测装置进行检测。在一种具体的实施方式中，如图10所示，试剂检测方法还包括定量步骤506，控制从试剂容器中吸取定量的试剂；吸液完成，执行切换步骤510，将从试剂容器中吸液切换为向反应容器中排液，如果没有完成吸液，继续执行吸取步骤500。在另一种实施方式中，为避免气泡与试剂混合，还包括储液步骤，用于暂存从试剂容器中吸取的试剂。如图11所示，血液分析装置试剂检测方法还包括储液步骤508，用于暂存从试剂容器吸取的液体。如图8所示，连接试剂检测装置102和反应容器104之间的液体管路103中设置储液池105，通过动力装置将试剂容器中的试剂暂时吸入储液池105中，以避免向反应容器中加入气泡。同时设置储液池中预留大于当前测试的试剂量，保证在满足正常测试中使用的试剂量的同时，在储液池中留有一定的余量满足下次测试。通过上述储液池的暂存作用， 假如试剂检测装置检测到试剂容器中的试剂已经使用完毕，在提示用户更换试剂的同时， 仍可以完成当前测试，不影响测试速度。在一种具体的实施方式中。在整个吸取过程中计算气泡的比例，在允许气泡比例一致的前提下，试剂为空的比例超过预设的限度时，关闭试剂管路到储液池之间的管路，使气泡不能进入储液池。但是当发现管路中气泡比例不满足要求时，可能已经有气泡含量较高的试剂被用于样本的稀释，影响了测量的可靠性。由于试剂中不可避免的存在一些微小的气泡，如果将允许气泡比例设置的过低，又会导致不必要的报警过于频繁，影响机器的正常工作。为克服上述的问题，如图所示8所示，假设试剂检测装置102到储液池105之间的胶管容积为V、试剂在管路中的流速为S，设计监控的时间片长度为T，要求T < ν/s。在检测步骤502中，根据探测器上传的信号，按时间片计算试剂为空(无试剂)的比例。在储液步骤508中，如果发现某时间片内T，试剂为空的比例小于预设的限度时，将从试剂中吸取到的试剂暂存到储液池中。如果发现某时间片内T，试剂为空的比例超过预设的限度时，关闭试剂检测装置102到储液池105之间的液体管路，使气泡不能进入储液池，利用储液池105 内存储的试剂量完成当次的测量后，要求用户更换稀释液后再进行后续血液样本的测试。在上述实施方式的基础上，为了避免气泡含量较高的试剂被用于样本的稀释，在吸取试剂的过程中，根据探测器上传的信号，按时间片计算试剂为空的比例，发现某时间片内T，试剂为空的比例超过预设的限度时，关闭试剂管路到储液池之间的管路，使气泡不能进入储液池，利用储液池内存储的试剂量完成当次的测量后，要求用户更换稀释液后再进行后续血液样本的测试。采用这种方式，储液池中的试剂不含有气泡，可以保证测试的要求；从试剂桶向机内吸样的动作连续、快速，如负压吸样。本发明实施例中描述的技术特征或操作步骤可以按照任何合适的方式进行组合。 本领域内普通技术人员容易理解，本发明实施例描述的方法中的步骤或动作的顺序是可以改变的。因此，除非另有说明要求一定的顺序，在附图或者详细描述中的任何顺序只是为了用作说明的目的，而不是必须的顺序。以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。此外，以上多处所述的“一个实施例”或“另一实施例”等表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。 以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种试剂检测装置，其特征在于包括 光发射单元，用于发出入射光信号；试剂管路，该试剂管路由透光材料组成，所述试剂管路的内壁围成一试剂腔，用于供试剂流过，所述入射光和其相应的试剂管路表面法线形成的入射角大于等于临界角； 光接收单元，用于接收从试剂管路中出射的出射光信号。
2.根据权利要求1所述的试剂检测装置，其特征在于所述试剂腔的表面包括第一表面，所述第一表面是入射光线先照射到的表面，所述第一表面为平面，且入射到第一表面的光形成的入射角大于等于临界角。
3.根据权利要求1所述的试剂检测装置，其特征在于所述试剂腔的表面包括第一表面，所述第一表面包括上第一表面和下第一表面，所述上第一表面和下第一表面均为平面， 且入射到上第一表面的光形成的入射角大于等于临界角，入射到下第一表面的光形成的入射角大于等于临界角。
4.根据权利要求1所述试剂检测装置，所述的光发射单元和所述的光接收单元围绕所述试剂检测管路相对放置，或垂直放置。
5.一种试剂检测系统，其特征在于包括权利要求1至4中任一项所述的试剂检测装置，还包括试剂容器，用于容纳试剂；反应容器，用于容纳样本和试剂的混合液；动力装置，用于提供从试剂容器中吸取试剂的动力，所述试剂容器和所述反应容器通过液体管路连接，所述液体管路上连接上述的试剂检测装置。
6.根据权利要求5所述的试剂检测系统，其特征在于所述连接试剂检测装置和所述反应容器的液体管路上设置三通阀，所述三通阀分别连接所述试剂容器、所述反应容器和所述动力装置，所述动力装置还用于控制从试剂容器中吸取的试剂量。
7.根据权利要求5所述的试剂检测系统，其特征在于所述连接试剂检测装置和所述反应容器的液体管路中还包括储液池，用于暂存从试剂容器中吸取的试剂，在连接所述储液池和所述反应容器的液体管路上设置阀门。
8.一种血液分析装置，其特征在于包括权利要求5至7中任一项所述的试剂检测系统。
9.一种试剂检测方法，其特征在于所述试剂检测方法的步骤包括 提供光发射单元，发出入射光信号；提供试剂管路，该试剂管路由透光材料组成，所述试剂管路的内壁围成一试剂腔，用于供试剂流过，所述入射光和其相应的试剂管路表面法线形成的入射角大于等于临界角； 提供光接收单元，接收从试剂管路中出射的出射光信号， 当有试剂通过所述试剂管路时，所述光探测器接收到/不到光信号， 当无试剂通过所述试剂管路时，所述光探测器接收不到/到光信号。
10.一种血液分析装置试剂检测方法，其特征在于所述血液分析装置试剂检测方法的步骤包括吸取步骤，从试剂容器中吸取试剂；检测步骤，通过试剂检测装置检测试剂管路中是否存在试剂； 排放步骤，将吸取到的试剂排入反应容器中。
11.根据权利要求10所述的血液分析装置试剂检测方法，其特征在于，所述血液分析装置试剂检测方法的步骤还包括定量步骤，控制从试剂容器中吸取定量的试剂；切换步骤，从试剂容器中吸液切换为向反应容器中排液，将从试剂容器中吸取到的定量试剂排放到反应容器中。
12.根据权利要求10所述的血液分析装置试剂检测方法，其特征在于所述血液分析装置试剂检测方法的步骤还包括储液步骤，将从试剂容器中吸取到的试剂暂存到储液池中。
全文摘要
本发明公开了一种试剂检测装置，包括光发射单元，用于发出入射光信号；试剂管路，该试剂管路由透光材料组成，所述试剂管路的内壁围成一试剂腔，用于供试剂流过，所述入射光和其相应的试剂管路表面法线形成的入射角大于等于临界角；光接收单元，用于接收从试剂管路中出射的出射光信号。通过采用设置入射光和其相应的试剂管路表面法线形成的入射角大于等于临界角，利用过光接收单元接收到的光信号，可以更准确地检测试剂管路中是否存在试剂，保证了测量结果的可靠性。
文档编号G01N21/85GK102565063SQ20101061961
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者姜斌, 石汇林, 黄大欣 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司