IVD-001 液面检测

液面检测在体外诊断这一领域中的应用十分广泛，这也是让很多人头疼的一个难点问题。本人在体外诊断中关于液面探测有丰富的经验，基本上各种使用场景都有遇到过。低容错率也是液面检测一个显著的特征。 不BB这些没用的了，直接开干。

1 简介

液面检测的目的主要是为了防止交叉污染。液面检测需要解决的难点主要体现在两个方面：抗干扰性、灵敏度。

2 检测方案

2.1 RC震荡检测方案

这种检测方案主要的特点：低成本。缺点就是：抗干扰性交叉。这种检测方案检测方案在之前的项目中得到应用。效果还可以，最小检测量能达到50ul，当时应用在三层针与单层中，具体的电路可以联系博主。

说明：
1 RF1采用的是IPEX4代射频同轴贴片座子，其对应的线材也是采用同轴线缆，能极大的增强抗干扰能力。
2 施密特触发器的供电电压不宜过高，否则可能导致影响相应的速度。
3 R1电阻用于调节输出的频率，C1用于改变检测的灵敏度。

2.2 CAV424检测方案

这种检测的方案当时是在学校中有使用过，忘记说了，博主读研期间的研究方向也是做IVD这个行业。鉴于我的毕业论文中也有这个模块，所以这个地方偷个懒直接使用毕业论文中的内容。
加样针必须配合相应的驱动板卡可实现对试剂有无的检测，板卡的核心是CAV424，是用于电容转换的集成芯片。系统主要可以分为三个部分，分别是输入放大部分，信号转换部分、输出比较部分。
输入放大部分使用的是AD8601芯片，是一种单电源放大器，低失调电压为500uV,信号带宽为8MHz。输出比较部分使用的LM393，是一种双电压比较器。同相输入端与反相输入端的差值将直接影响输出电平。信号转换部分使用的芯片是CAV424, 内部作原理图如2.17，C_osc来实现对参考振荡器的频率进行调节，并以此保证两个对称积分器在时间和相位上保持同步。两个积分器的振幅是由C_X1和C_X2的容值来决定的，其中C_X1是作为参考电容，提供一个基准，C_X2是作为测量电容。我们可以将两个电容容值的差值完全映射到两个积分器振幅的差值。电压差通过整流效应，并通过放大器对信号进行放大，通过调整R_L1和R_L2就可以输出需要的电压值。当C_X1和C_X2的容值相等时，那么经过整流效应和滤波之后，得到一个直流电压信号就是零；C_X2容值的改变量与得到的输出电压的结果与之呈现线性关系。而当C_X2的值变为零时，电路的输出端将会得到一个总是叠加于电压直流信号之上的偏置值。具体的检测电路也可以与博主联系。

根据CAV424的工作原理，我们可以得出输出表达式：
V_out=V_M+G_LP3/8 (V_X1-V_X2 )=V_M+G_LP3/8(I_CX1/(2f_osc C_X1 )I_CX2/(2f_osc C_X2 ))
取I_CX1=I_CX2=I_C，可简化为
V_out=V_M+G_LP3/16I_C1/f_osc *(1/C_X1 -1/C_X2 )
式2.1和式2.2中的G_LP均为：
G_LP=1+R_L1/R_L2
此外，V_M为参考电压，为一个固定值；I_C是积分器1和积分器2在充电时刻的电流，一般取5A；f_osc表示参考振荡器的频率变化区间，其具体的值由待测电容直接决定。

2.3 FDC2114检测方案

这种检测方案也是当时学校中使用的检测方案。当时是由于CAV424这种检测方案存在双针干扰的情况，所以替换成这种检测方案，经过测试表明：这种检测方案在双针干扰方面确实比上一种检测方案的效果要好。加油，奥里给！

这种检测方案可以同时对两路进行检测，插座也可使用方案1中的插座。

2.4 CYPRESS检测方案

这种检测方案是目前医疗领域的NO1正在使用的检测方案，这种检测放的使用的原理的比较简单。之前在公司也有使用过，听说在设备上的运行比较稳定，但是俺没有亲测过。我这有这家供应商的联系方式，他们可以免费设计电路。需要联系方式的可以找俺。这种检测方案的电路我这也有，这里就不发了，你懂的！

3 应用场景

液面检测的使用场景比较多，所以很难有那种检测方案是可以使用与所有的场景。下面就介绍一下博主遇到的使用的场景

3.1 单层针检测

3.2 双层针检测

这种检测针检测场景与单层针类似。

3.3 三层针检测

三层针结构，这也是目前我遇见过的最复杂的一根针，当时也是花费了不少的时间才搞定。如果哪位仁兄遇见更加复杂的针的结构，记得根博主分享一下。
下面就详细介绍一下这根检测针的特点，这根检测的主要分为三层：内层、中间层、外层。
内层和外层之间是相互连接在一起，最终与检测板卡的GND相连接，内层填充去离子水，用于保证检测系统的气密性，去离子水与内层的GND连接，可以排除内层液体对检测系统的影响。外层就相当于一个屏蔽罩，用于防止空间干扰。中间层是最主要的一层，是真正用于液面检测的一层，并不直接用于液面检测，而是通过TIP头进行液面检测（TIP是啥，自己百度）,这种检测方式能有效防止交叉污染。

3.4 多针检测

这种检测方案最容易遇到的问题的就是每根检测针之间的相互干扰。我这边是有碰到过两根针和四根针之间同时做检测的。当时遇到的最大的问题就是相互之间的干扰。

3.5 反向检测

这种检测方案适用于待测液体导电。

4 故障分析

• 检测过程中误触发？

• 将线材与管路严格分开；

• 可以考虑将管路用弹簧将液路套起来，然后将弹簧接地。

欢迎一起讨论技术问题，求关注！