CN119901356A - 液位测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液位测量装置，包括竖直放置的导杆，导杆具有底端密封的中空腔体，中空腔体内设有分别连接到电路的多个霍尔传感器，其在竖直方向上从上到下以大致等间距阵列式排列在导杆内，每个霍尔传感器对应一个设定的高度，导杆外套有环形浮子，环形浮子内设有环形磁铁，环形磁铁环绕在导杆外壁上，环形浮子可以漂浮在液体表面并且跟随液体表面位置变化而沿导杆上下移动，从而带动环形浮子内的环形磁铁沿导杆上下移动，环形磁铁触发导杆内与环形磁铁最接近的那个霍尔传感器，使之产生电信号，从而通过被环形磁铁触发的霍尔传感器所处的高度位置来感知液体表面的高度位置。使试剂瓶中的试剂液位能够被精准测量和被实时监测。

Description

液位测量装置

技术领域

本发明涉及医疗检测器具的技术领域，涉及一种液位测量装置，尤其涉及一种用于监测与分析检测仪配套使用的试剂瓶内液位情况的液位测量装置。

背景技术

现有技术中，很多应用场合需要测量液体是否到达一定位置，通常通过液位传感器，即液位测量装置来实现液体液位的测量。现有的液位传感器有磁翻版、浮球、投入式、超声波、磁感应等多种，可根据不同的量程需求、防护等级、容器压力、信号输出方式等选择相应的传感器。一些液位传感器为磁性感应器，更有甚者，通过霍尔传感器作为液位传感器。

在生物化学分析领域，有些测试是需要多种试剂按序添加，对应的分析检测仪通常配备有装入不同试剂的试剂瓶。根据程序的设定，分析检测仪从不同的试剂瓶中吸取液体试剂并添加反应区域。常见的分析检测仪例如全自动生化分析仪、全自动化学发光分析仪、荧光定量PCR分析仪、全自动核酸分子杂交仪等。下面以核酸分子杂交仪为例，进一步说明。

核酸分子杂交是基因诊断的最基本的方法之一。它的基本原理是：互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基互补的原则进行，它不仅能在DNA和DNA之间进行，也能在DNA和RNA之间进行。因此，当用一段已知基因的核酸序列作出探针，与变性后的单链基因组DNA接触时，如果两者的碱基完全配对，它们即互补地结合成双链，从而表明被测基因组DNA中含有已知的基因序列。

全自动核酸分子杂交仪的工作流程是模拟整个杂交反应的手工操作模式，需要完成多种试剂的多次添加、保温、摇晃、显色等多个步骤，并按照杂交反应工艺把各个反应步骤依次连接起来，按预置程序自动完成一个分析项目，最后对膜条进行显色分析，由试验结果来确定是否含有特异DNA，据此来判定被检测人员是否感染病毒或是否携带特定基因。

通常，全自动核酸分子杂交仪的检测步骤如下：1.将放有膜条的反应杯放置于反应盘上的杯槽中。2.仪器利用注液泵将试剂瓶中的溶液I通过注液针注入反应杯中。3.在溶液I注入反应杯后，将待分析的样本依次注入每个反应杯中，待样本注入完成后，启动杂交过程(约30min)。4.在杂交过程中，反应盘通过往复旋转带动反应杯中的液体进行充分的混匀，以保证反应能够顺利进行。5.杂交过程结束后，反应杯依次旋转到吸液针正下方，升降机构将吸液针降低到反应杯底部位置，然后通过废液泵将杯中的反应残余液体吸走。6.反应杯再依次转到注液针下方，注液泵将装有溶液II试剂瓶中的溶液II通过注液针注入反应杯中。7.待溶液II注入完成后，启动洗膜过程(约10min)，在洗膜过程中，反应盘通过往复旋转带动反应杯中的液体进行充分的混匀，以保证反应能够顺利进行。8.洗膜过程结束后，反应杯依次旋转到吸液针正下方，升降机构将吸液针降低到反应杯底部位置，然后通过废液泵将杯中的反应残余液体吸走。9.反应杯再依次转到注液针下方，注液泵将装有结合液试剂瓶中的结合液通过注液针注入反应杯中。10.待结合液注入完成后，启动结合过程(约10min)，在催化过程中，反应盘通过往复旋转带动反应杯中的液体进行充分的混匀，以保证反应能够顺利进行。11.结合过程结束后，反应杯依次旋转到吸液针正下方，升降机构将吸液针降低到反应杯底部位置，然后通过废液泵将杯中的反应残余液体吸走。12.反应杯再依次转到注液针下方，注液泵将装有溶液I试剂瓶中的溶液I通过注液针注入反应杯中。13.待溶液I注入完成后，启动第一次清洗过程(约10min)，在清洗过程中，反应盘通过往复旋转带动反应杯中的液体进行充分的混匀，以保证反应能够顺利进行。14.清洗过程结束后，反应杯依次旋转到吸液针正下方，升降机构将吸液针降低到反应杯底部位置，然后通过废液泵将杯中的反应残余液体吸走。15.反应杯再依次转到注液针下方，注液泵将装有溶液III试剂瓶中的溶液III 通过注液针注入反应杯中。16.待溶液III注入完成后，启动第二次清洗过程(约3min)，在清洗过程中，反应盘通过往复旋转带动反应杯中的液体进行充分的混匀，以保证反应能够顺利进行。17.清洗过程结束后，反应杯依次旋转到吸液针正下方，升降机构将吸液针降低到反应杯底部位置，然后通过废液泵将杯中的反应残余液体吸走。18.反应杯再依次转到注液针下方，注液泵将显色液试剂瓶中的显色液通过注液针注入反应杯中。19.待显色液注入完成后，启动显色过程(约10min)，在显色过程中，反应盘通过往复旋转带动反应杯中的液体进行充分的混匀，以保证反应能够顺利进行。20.显色过程结束后，反应杯依次旋转到吸液针正下方，升降机构将吸液针降低到反应杯底部位置，然后通过废液泵将杯中的反应残余液体吸走。21.反应杯再依次转到注液针下方，注液泵将试剂瓶中的纯化水通过注液针注入反应杯中。22.待纯化水注入完成后，启动终止显色过程(约3min)，在终止显色过程中，反应盘通过往复旋转带动反应杯中的液体进行充分的混匀，以保证反应能够顺利进行。23.终止显色过程结束后，反应杯依次旋转到吸液正下方，升降机构将吸液针降低到反应杯底部位置，然后通过废液泵将杯中的反应残余液体吸走。24.在反应杯中的纯化水被吸干净后，将反应杯中的膜条依次取出，通过膜条上的显色位置判读实验结果。

整个杂交仪的检测流程涉及多个部件之间多步骤协作完成，任何一个部件或步骤出现问题，都会导致检测结果不准确或不正确。其中，多个试剂分别装载在单独的试剂瓶中，这些试剂瓶放置在杂交仪中，待杂交仪的注液针移动到某一试剂瓶中来吸取试剂后添加到杂交仪的反应杯中，完成一次反应检测后，吸液针再次到该试剂瓶中吸取试剂进行下一次反应检测。因此，每个试剂瓶中的液体量需要得到监测，保证试剂瓶中有足够的试剂，从而保证整个杂交仪的检测顺利进行。通常，这些试剂瓶中安装有液位感应器或者液位测量装置来进行液体的液位测量。现有实际液位监测做法是，在试剂瓶中的最高液位处或最低液位处安装一个霍尔传感器来对液位进行监测，只能检测某一液位监测，不能实现多点或连续液位监测，会出现某一试剂液体量不够影响整个杂交仪的检测结果。

发明内容

为了上述目的，本发明提供一种液位测量装置，该液位测量装置可以使试剂瓶中的试剂液位能够被准确测量和被实时探测。

本发明提供一种液位测量装置，包括竖直放置的导杆，所述导杆具有底端密封的中空腔体，中空腔体内设有分别连接到电路的多个霍尔传感器，所述多个霍尔传感器在竖直方向上从上到下以大致等间距阵列式排列在导杆内，每个霍尔传感器对应一个设定的高度，导杆外套有环形浮子，环形浮子内设有环形磁铁，所述环形磁铁环绕在导杆外壁上，所述环形浮子可以漂浮在液体表面并且跟随液体表面位置变化而沿导杆上下移动，从而带动环形浮子内的环形磁铁沿导杆上下移动，环形磁铁触发导杆内与环形磁铁最接近的那个霍尔传感器，使之产生电信号，从而通过被环形磁铁触发的霍尔传感器所处的高度位置来感知液体表面的高度位置，按照上述方式排列的多个霍尔传感器对液体表面高度位置实现多点实时探测。

进一步的技术方案是：所述霍尔传感器相对导杆垂直安装，使霍尔传感器与导杆之间的夹角为90度。

进一步的技术方案是：所述霍尔传感器相对导杆倾斜安装。霍尔传感器相对导杆倾斜安装，使相邻的霍尔传感器之间不存在感应空白区，从而环形磁铁探测的磁感应不存在磁感应空白区，形成连续探测。

进一步的技术方案是：所述霍尔传感器相对导杆为向下倾斜安装，倾斜角度设置以上一个霍尔传感器的末端延伸出的水平线能够接触到下一个霍尔传感器为准；或者所述霍尔传感器相对导杆为向上倾斜安装，倾斜角度设置以下一个霍尔传感器的末端延伸出的水平线能够接触到上一个霍尔传感器为准。

进一步的技术方案是：倾斜的角度在30度-80度之间。也即霍尔传感器与导杆之间的夹角在30度-80度之间。

进一步的技术方案中，进一步的技术方案是：霍尔传感器之间的间距介于3-30mm之间。

进一步的技术方案中，进一步的技术方案是：霍尔传感器之间的间距介于3-7mm之间。

进一步的技术方案是：所述液位测量装置还包括液路管，所述导杆和液路管相对平行固定，导杆和液路管底端通过固定块固定，导杆和液路管顶端通过支架固定。

进一步的技术方案是：所述液位测量装置还包括与电路电导通的温度感应器，所述温度感应器设置在导杆中空腔体的底部并且位于霍尔传感器的下方。

进一步的技术方案是：电路通过电线延伸出导杆中空腔体的开口端，所述电线与导杆中空腔体的开口端通过密封橡胶密封。

进一步的技术方案是：液路管具有两端开口的空腔，其中，空腔顶部连接软管。

进一步的技术方案是：还包括盖合盛装液体的瓶体的盖体，盖体与导管和液路管分别密封固定连接。

本发明的有益效果：本发明的液位测量装置，通过在竖直方向上设置多个等间距排列的霍尔传感器来实现多点探测或者使霍尔传感器探测环形磁铁的磁感应消除感应空白区，形成连续探测。使试剂瓶中的试剂液位能够被精准测量和被实时监测，避免了因磁感应空白区而产生的液位测量不准确或者不精确的情况。另外，本发明将液位感应部件和温度感应部件整合成一体，使装置高度集成化，大大缩小了装置的体积。本发明特别适用于大型的对检测精度要求高的并多个机构配合使用的检测仪器中，比如全自动核酸分子杂交仪，避免了因一个试剂出现问题导致整个大型仪器的检测数据出现问题的情况。

附图说明

图1是本发明的结构剖视示意图。

图2是本发明测量液位时的剖视示意图。

图3是图2的局部放大示意图。

图4是图3所示的另一实施例的局部放大示意图，不同倾斜角度。

图5是图4所示的另一实施例的局部放大示意图，同一倾斜角度，霍尔传感器间距不同。

图6是图3所示的另一实施例的局部放大示意图，另一不同倾斜角度。

图7是本发明另一实施例的局部剖视示意图。

图8是本发明另一实施例的结构剖视示意图。

图9是图8的局部放大示意图。

图10是将本发明应用到全自动核酸分子杂交仪的结构示意图。

附图标记：液位测量装置300，导杆20，中空腔体22，开口端23，电路板10，霍尔传感器30，霍尔传感器的末端延伸出的水平线31，霍尔传感器与导杆形成的夹角32，环形浮子40，环形磁铁50，温度感应器60，固定块70，支架71，液路管80，空腔81，垫圈21、82，电线90，试剂瓶100，瓶体11，盖体12，杂交仪200，反应盘210，磁感应空白区33，试剂15，试剂的液体表面16，密封橡胶91，软管83。

具体实施方式

下面对本发明涉及的结构或这些所使用的技术术语做进一步的说明。在下面的详细描述中，图例附带的参考文字是这里的一个部分，它以举例说明本发明可能实行的特定具体方案的方式来说明。我们并不排除本发明还可以实行其它的具体方案和在不违背本发明的使用范围的情况下改变本发明的结构。

如图1-图7所示，本发明的液位测量装置300，包括导杆20和液路管80，其中，导杆20和液路管80相互平行固定并且竖直放置，具体的实施例中，导杆和液路管的顶端通过支架71固定，导杆和液路管的底端通过固定块70固定。导杆20具有底端密封的中空腔体22，中空腔体内设有电路板10，以及与电路板20电路连接并电导通的多个霍尔传感器30，这些多个的霍尔传感器30在竖直方向上从上到下以阵列式紧密排列。一个具体的实施例中，多个的霍尔传感器30等间距排列。导杆20外壁设有环形浮子40，环形浮子内设有环形磁铁（又称“磁环”）50，该环形磁铁50环绕在导杆20外壁上。电路板10通过电线90延伸出导杆中空腔体22的开口端23，所述电线与导杆中空腔体的开口端23通过密封橡胶91密封。通过电路板和电线的电路连通至霍尔传感器来完成传感器的供电和测量。

因霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，环形浮子内的环形磁铁与霍尔传感器形成磁感应。环形浮子40飘浮在试剂15的液体表面16，当试剂的液体位置变化，环形浮子跟随着液位变化继续漂浮在液体表面16，从而环形浮子相对导杆20在竖直方向发生移动，进而带动环形浮子内的环形磁铁50沿导杆20上下移动，环形磁铁50触发离其最近的那个霍尔传感器30，使该霍尔传感器发出电信号。由于不同高度位置的霍尔传感器被触发所发出的电信号与环形磁铁的位置相对应，而环形磁铁的位置又通过环形浮子的高度与液体表面位置相对应，因此，被触发的那个霍尔传感器的高度即对应于液体表面位置的高度。所以多个竖直排列的霍尔传感器30就可以多点感应液体位置的高度。也就是说，环形磁铁50沿导杆20上下移动时能够被导杆内与环形磁铁位置对应的霍尔传感器探测，从而电路通过某一位置霍尔传感器30的探测获得磁体和环形浮子位置，从而获得液位值。进而实现多点实时探测液位值。

霍尔传感器30以大致等间距阵列式排布在导杆20内，使整个导杆内都具有霍尔传感器，从而，当导杆外壁的环形磁铁行进至最近的霍尔传感器处时，二者形成磁感应。理论上，整个导杆20上的任一位置都可以被感应到。在一个实施例中，如图8和图9所示，霍尔传感器30是与导杆20垂直等间距排列，这样的排布方式中，两个霍尔传感器之间具有间距，该间距内的磁感应就容易形成空白区33，但是只要合理控制空白区33的大小，使环形磁铁在上下移动过程中能至少感应到一个霍尔传感器，那么该实施例对液位的探测依然体现为多点的甚至是连续的。

优选的实施例中，多个霍尔传感器相对导杆为倾斜安装，使霍尔传感器探测环形磁铁的磁感应不存在感应空白区，形成连续探测。同时，霍尔传感器倾斜安装，一定程度上可以增加相邻两个霍尔传感器之间的间距，也即，同样高度的导杆内，可以减少霍尔传感器的排列数量。还能够减少了导杆中空腔体的尺寸。

具体的实施例中，如图3-图6所示，霍尔传感器相对导杆为向下倾斜的角度设置以上一个霍尔传感器的末端延伸出的水平线31能够接触到下一个霍尔传感器为准。

另一具体的实施例中，如图7所示，霍尔传感器相对导杆为向上倾斜的角度设置以下一个霍尔传感器的末端延伸出的水平线31能够接触到上一个霍尔传感器为准。

如图3-图5所示，当霍尔传感器相对导杆为向下倾斜排列时，同样是等间距阵列式排布，此时，上一个霍尔传感器的最低处低于下一个霍尔传感器的最高处，或者上一个霍尔传感器的最低处等于下一个霍尔传感器的最高处，也即，上一个霍尔传感器的末端延伸出的水平线31能够接触到下一个霍尔传感器，这样，保证了相邻的两个霍尔传感器之间即使有间距，但间距处有上一个霍尔传感器和/或下一个霍尔传感器存在，从而使霍尔传感器探测环形磁铁的磁感应不存在感应空白区，形成连续探测。

如图7所示，当霍尔传感器相对导杆为向上倾斜排列时，下一个霍尔传感器的最高处高于上一个霍尔传感器的最低处，或者下一个霍尔传感器的最高处等于上一个霍尔传感器的最低处，也即，下一个霍尔传感器的末端延伸出的水平线31能够接触到上一个霍尔传感器。同样的，保证了相邻的两个霍尔传感器之间即使有间距，但间距处有上一个霍尔传感器和/或下一个霍尔传感器存在，从而使霍尔传感器探测环形磁铁的磁感应不存在感应空白区，形成连续探测。

当然，霍尔传感器向上或向下倾斜的角度与霍尔传感器排列的间距相对应。比如：霍尔传感器的间距H比较大时，可以将霍尔传感器相对导杆倾斜的夹角32设置小一些，如图3和图5所示。或者，霍尔传感器的间距H比较小时，可以将霍尔传感器相对导杆倾斜的夹角32设置大一些，如图6所示。

在一些实施例中，霍尔传感器的间距H可以设置在3-30mm之间，或者3-25mm之间，或者3-20mm之间，或者3-15mm之间，或者3-10mm之间，或者3-7mm之间。间距H的值在上述选定的范围内越小，则对液体表面位置的感应越精确。霍尔传感器相对导杆倾斜的角度（夹角）在30度-80度之间。

本发明的液位测量装置设有电路连通的温度感应器60，该温度感应器60设置在导杆中空腔体的底部并同时位于霍尔传感器的下方。一些实施例中，温度感应器为热敏电阻。另一些实施例中，液位感应部件（霍尔传感器）和温度感应部件集成为一体。

本发明中，液路管80具有两端开口的空腔81，其中，空腔顶部连接软管83。

液位测量装置300安装在试剂瓶100中，试剂瓶100包括瓶身11和盖体12，二者之间密封连接。一些实施例中，盖体12被固定在液位测量装置300上，具体的实施例中，导杆和液路管通过垫圈21和垫圈82分别密封固定在盖体上，使盖体与液位测量装置固定连接。

另一些实施例中，如图10所示，该液位测量装置300安装在杂交仪200的试剂瓶100内，用于监测该试剂瓶内的试剂的液位高度。其中，每个试剂瓶中安装一个液位测量装置300，使杂交仪200的多个试剂瓶100的液位得到监测，保证了杂交仪200的检测顺利精准进行。

Claims (10)

1.一种液位测量装置，其特征在于，包括竖直放置的导杆，所述导杆具有底端密封的中空腔体，中空腔体内设有分别连接到电路的多个霍尔传感器，所述多个霍尔传感器在竖直方向上从上到下以大致等间距阵列式排列在导杆内，每个霍尔传感器对应一个设定的高度，导杆外套有环形浮子，环形浮子内设有环形磁铁，所述环形磁铁环绕在导杆外壁上，所述环形浮子可以漂浮在液体表面并且跟随液体表面位置变化而沿导杆上下移动，从而带动环形浮子内的环形磁铁沿导杆上下移动，环形磁铁触发导杆内与环形磁铁最接近的那个霍尔传感器，使之产生电信号，从而通过被环形磁铁触发的霍尔传感器所处的高度位置来感知液体表面的高度位置，按照上述方式排列的多个霍尔传感器对液体表面高度位置实现多点实时探测。

2.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述霍尔传感器相对导杆垂直安装，使霍尔传感器与导杆之间的夹角为90度。

3.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述霍尔传感器相对导杆倾斜安装。

4.根据权利要求3所述的液位测量装置，其特征在于，所述霍尔传感器相对导杆为向下倾斜安装，倾斜角度设置以上一个霍尔传感器的末端延伸出的水平线能够接触到下一个霍尔传感器为准；或者所述霍尔传感器相对导杆为向上倾斜安装，倾斜角度设置以下一个霍尔传感器的末端延伸出的水平线能够接触到上一个霍尔传感器为准。

5.根据权利要求3所述的液位测量装置，其特征在于，霍尔传感器与导杆之间的夹角介于30度-80度之间。

6.根据权利要求2或者3所述的液位测量装置，其特征在于，霍尔传感器之间的间距介于3-30mm之间。

7.根据权利要求2或者3所述的液位测量装置，其特征在于，霍尔传感器之间的间距介于3-7mm之间。

8.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述液位测量装置还包括液路管，所述导杆和液路管相对平行固定，导杆和液路管底端通过固定块固定，导杆和液路管顶端通过支架固定。

9.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述液位测量装置还包括与电路电导通的温度感应器，所述温度感应器设置在导杆中空腔体的底部并且位于霍尔传感器的下方。

10.根据权利要求9所述的液位测量装置，其特征在于，电路通过电线延伸出导杆中空腔体的开口端，所述电线与导杆中空腔体的开口端通过密封橡胶密封。