Page 27 - 《中国医疗器械杂志》2025年第6期

Chinese Journal of Medical Instrumentation 2025年 第49卷 第6期

研 究 与 论 著

减少挂液量，提高加样准确度，但在触底加样或抽 缘，两者构成电容检测的两极。当针芯针尖接触到
液时，易出现堵针、喷溅液情况；斜口可实现触底 液面时，电容值发生变化，实现液面探测。电容值
加样或抽液时不堵针，但抽样后、加样后和针清洗 设计主要受以下因素影响：一是外套管的长度；二
后会存在挂液情况。平口设计时，外圈是否进行 是外套管与针芯之间的间隙，即外套管的内径和针
圆角处理也对挂液量有影响。针尖倒角形式如 芯的外径尺寸；三是外套管与针芯之间使用的绝缘
[24]
图4所示。圆角时，外壁液体因张力作用，会随着 材料与厚度，这会影响介电常数 。
圆角汇集到针尖端面，继而滴下，可有效改善挂液 在保证电容值的同时，外套管与针芯之间的
情况。A公司B项目加样针为悬空加样，故采用平 固定连接需保证同心。首先在针芯外套一层绝缘
口倒圆角设计。此外，部分厂商会在加样针针芯内 套管，绝缘套管不仅能起到绝缘作用，还可增强
外壁镀一层聚四氟乙烯（特氟龙），以降低挂液 针的强度。在外套管的上下两端，与针芯之间设
量，使针更容易清洗 。 置2个内外圈固定件，采用塑料材质，用于支
[18]
撑、定位外套管，确保内外管的同心位置要求。
可通过在外套管与针芯之间填充胶水来调节电容
值，也可采用不同厚度和材质的绝缘套管来调节
电容值。但必须保证内外管中间部分绝对密封，
圆角 直角 防止进水，以保证电容值的稳定性。电容值越稳
图4 针尖倒角形式 定，液面探测越准确 [25-26] 。若加样针在下降过程
Fig.4 Bevel geometry of the needle tip
中，电容值出现异常波动，则会导致液面探测误
1.1.7 针芯内外壁粗糙度要求确认 触发，使加样针误以为探测到液面，进而引发空
针芯内外壁粗糙度对加样针内外壁的挂液情况 吸、漏加样等问题。
及清洗效果影响显著。为满足携带污染要求，对针 内外管固定形式如图5所示。
芯内外壁抛光后的粗糙度要求较高，尤其是变径处 内外圈 内外圈
和变径后直段部分。外壁越粗糙，外壁和针尖处挂 针芯 固定件1 外套管 固定件2
液越多，在高速运转时越会出现甩液情况。若挂液
未被甩下，加样针从试管中抽完样本后，外壁挂液 图5 内外管固定形式
Fig.5 Fixed form of inner and outer tubes
会带入反应杯，使加样量偏多；清洗后，外壁的挂
液会进入样本管中，稀释样本，造成检测结果不准 1.3 其他部件设计
确；同时，若外壁挂液较多，高速运转时会出现甩 定位支架用于实现加样针与运动机构的定位
液情况，造成污染。内壁越粗糙，加样针加样时， 连接，通常采用弹簧等柔性连接方式。当加样针
附着在内壁的液体越无法被排出，导致加样量偏 在垂直方向发生碰撞时，柔性连接的缓冲作用可
小。而且内外壁越粗糙，加样针在进行内外清洗 防止针体折断。碰撞后针体向上移动，定位支架
时，越不易被冲洗干净，影响携带污染测试。 作为传感器挡片从传感器中脱出，触发仪器报警
不同厂商的抛光工艺存在差异，导致针芯内外 并停止运行。加样针上下运动主要可以通过圆柱
壁粗糙度不同 [19-22] 。一般而言，对于最小加样量较 形导套或导轨进行导向，防撞触发后，借助弹簧
小的加样针来说，要求内外壁粗糙度值算术平均值 的压力，使加样针恢复原状。不同运动结构的具
Ra≤0.05 μm，甚至可达Ra≤0.02 μm，可根据实际 体实现方式不同。液路接头和焊线接头也是组成
测试结果，适当调整粗糙度要求。 加样针的重要部件。液路接头主要用于实现液路
1.2 加样针主体电容设计 系统和加样针的密封连接，以完成抽样、加样与
加样针需具有液面探测功能，其原理是通过电 清洗的动作。焊线接头将信号线与液面探测板连
容值的变化来判断是否接触液面。当加样针尖接触 接，用于实现液面探测功能 。
[23]
到液面后，由于介质发生改变，电容值随之变化， 1.4 针组件防撞强度仿真
[23]
从而实现液面探测 。 以A公司B项目为例，其最终加样针组件结构
设计主体电容时，需确保针芯与外套管相互绝 如图6所示。

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