在全自動(dòng)醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域中，液面探測(cè)幾乎是必不可少的功能，在全自動(dòng)醫(yī)療設(shè)備的加樣移液過(guò)程中，都需要檢測(cè)探針是否與試劑液面相接觸，作為設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行下一步工作的依據(jù)。為了提高檢測(cè)速度，減少試劑消耗，需要加樣針對(duì)液面進(jìn)行快速、精確的響應(yīng)。目前主流的探測(cè)方法有電阻式、電容式、超聲式、氣壓式、計(jì)數(shù)式、人工智能識(shí)別等。本文主要介紹了氣壓傳感器的工作原理、檢測(cè)原理。

氣壓傳感器的工作原理

氣壓傳感器是用于測(cè)量氣體絕對(duì)壓強(qiáng)的儀器，它能將檢測(cè)到的信息，按一定的規(guī)律電信號(hào)等信息傳送出去，主要的傳感元件是一個(gè)對(duì)氣壓傳感器內(nèi)的強(qiáng)弱敏感的薄膜和一個(gè)頂針開(kāi)控制，并在電路上也連接了一個(gè)柔性電阻器。在被測(cè)氣體的壓力變化時(shí)，薄膜的變化同時(shí)帶動(dòng)頂針的變化，從而引起該電阻器的電阻值產(chǎn)生變化，電阻值在變化后，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)采集器接受，并以適當(dāng)?shù)姆绞絺魉偷接?jì)算機(jī)上。

氣壓傳感器的檢測(cè)原理

氣壓傳感器是全自動(dòng)醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的核心裝置，如：氣壓傳感器是用于呼吸機(jī)的重要部件。呼吸機(jī)吸氧時(shí)會(huì)產(chǎn)生正壓，氣體會(huì)被吸入到患者的肺部，當(dāng)壓力上升到一定水平時(shí)，呼吸機(jī)就會(huì)停止供氣，呼氣閥也會(huì)接二連三地打開(kāi)，患者的胸腔和肺部會(huì)產(chǎn)生被動(dòng)性萎陷，產(chǎn)生呼氣。為了提高靈敏度和穩(wěn)定性，廠商一般采用MEMS工藝制造，可分為電容式和電阻式，通常在受力平面上分布四個(gè)形變電阻或電容，利用橋式電路檢測(cè)微小的壓力變化，其檢測(cè)精度可以達(dá)到0.005hPa，如下圖1所示。根據(jù)參考?jí)毫c(diǎn)的設(shè)計(jì)不同，可分為三種類(lèi)型：表壓式、差分式和絕對(duì)式；根據(jù)輸出接口類(lèi)型不同，可分為數(shù)字式和模擬式。數(shù)字式氣壓傳感器的集成雖然簡(jiǎn)單，但往往以犧牲響應(yīng)速度、精確度和靈活性為代價(jià)，并且由于采樣和量化的環(huán)節(jié)都在芯片中固化，使得后端難以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

在移液應(yīng)用中，泵和氣壓傳感器，槍頭布置在一條封閉的管路L內(nèi)，如下圖2所示。當(dāng)加樣臂下降時(shí)，TIP頭與液面接觸，引起封閉管路L中的壓力變化，從而使得模塊能夠檢測(cè)到液面。當(dāng)加樣臂在進(jìn)行抽取液體樣本時(shí)，封閉管路L中維持特定的負(fù)壓值，如果發(fā)生了凝塊堵塞TIP頭的情況，壓力值急劇下降，傳感器將能夠檢測(cè)到此異常。當(dāng)加樣臂在進(jìn)行吐液操作時(shí)，封閉管路L中維持特定的正壓值，如果發(fā)生了凝塊堵塞TIP頭的情況，壓力值急劇上升，這種異常變化同樣通過(guò)模塊檢測(cè)到。