JP2001004642A - Liquid level detection mechanism having bias voltage in shield drive - Google Patents

Liquid level detection mechanism having bias voltage in shield drive

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JP2001004642A
JP2001004642A JP11171923A JP17192399A JP2001004642A JP 2001004642 A JP2001004642 A JP 2001004642A JP 11171923 A JP11171923 A JP 11171923A JP 17192399 A JP17192399 A JP 17192399A JP 2001004642 A JP2001004642 A JP 2001004642A
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JP
Japan
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probe
liquid level
circuit
shield drive
bias voltage
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JP11171923A
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Japanese (ja)
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Daii Sho
大偉 蕭
Hiroaki Ishizawa
宏明 石澤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an arm head in a liquid level detection mechanism from lowering and fluctuation in a floating capacity due to rotational motion so as to detect a liquid level more precisely even in a minute amount of a sample by forming the same potential low impedance drive in an outer tube as that of an inner tube without dropping the outer tube to the ground. SOLUTION: In a case of a liquid level detection mechanism, for example, wherein a probe is used as a shield drive 20, bias power is applied to an input signal by using an adding circuit 40 and a transolver circuit is included, a shield drive is constructed of an operational amplifier between a probe inner tube and a probe outer tube constructed coaxially with each other, and a low impedance is accomplished at the same potential as that of the inner tube without dropping the outer tube to the ground. Apparently, an electrostatic capacity between the inner tube and the outer tube becomes zero. Even if the probe is lowered or a wiring position is shifted, no fluctuation is caused in electrostatic capacity. An electrostatic capacity increased by the contact of probe with a liquid surface is that between the probe and the liquid carrying container. The adding circuit 40 uses an operational amplification adding circuit and the like. The transolver protects an IC in a base board from noise or electrostatic discharge from the probe.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は液面検知機構、特に
自動分析装置において試料,試薬又はそれらの反応液で
ある液体をプローブを用いて容器に分注し、その分注さ
れた液体の液面を前記プローブを用いて検出するタイプ
の液面検知機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid level detecting mechanism, and more particularly to an automatic analyzer, in which a sample, a reagent or a liquid as a reaction liquid thereof is dispensed into a container using a probe, and the dispensed liquid is dispensed. The present invention relates to a liquid level detection mechanism that detects a surface using the probe.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動分析装置においては、試料,試薬ま
たはそれらの反応液である液体をプローブを用いて容器
に分注し、その分注された液体の液面を前記プローブを
用いて検出するタイプの液面検知機構が用いられること
がある。
2. Description of the Related Art In an automatic analyzer, a sample, a reagent, or a liquid which is a reaction solution thereof is dispensed into a container using a probe, and the level of the dispensed liquid is detected using the probe. A liquid level detection mechanism of a type may be used.

【0003】液面検出方式にはいくつかのタイプがある
が、液面検出時にプローブの液体に対する浸入量をでき
るだけ少なくし得るのに有効な静電容量式のものが多く
用いられる。
[0003] There are several types of liquid level detection methods, and a capacitance type effective for minimizing the amount of probe penetrating into the liquid at the time of liquid level detection is often used.

【0004】従来の静電容量式液面検知法としては、静
電容量を作り出す一対の電極を構成する必要があるが一
般的にプローブを一電極、また、同時に活電部として働
かせ、接地された液体容器保持部との間の静電容量を検
出する手法が用いられる。プローブと液体容器保持部間
の静電容量を検出パラメータとしてブリッジ回路などの
手段を用いインピーダンスの変化を液面検出部に取込
み、液面の有無を検出している。
In the conventional capacitance type liquid level detection method, it is necessary to form a pair of electrodes for generating capacitance. In general, a probe is used as one electrode and simultaneously as a live part, and is grounded. A method of detecting the capacitance between the liquid container holding unit and the liquid container holding unit is used. Using the capacitance between the probe and the liquid container holding unit as a detection parameter, a change in impedance is taken into the liquid level detection unit using a bridge circuit or the like, and the presence or absence of the liquid level is detected.

【0005】特開平6−3395 号はブリッジ回路などのバ
ランス回路でバイアス電圧を0にするのはできないため
に、液面に接触した時の容量と前記プローブが下降運動
を行う時点の容量を比較して、容量の変化量により液面
の有無を判断する。回路はプローブが下降運動を行う時
点の静電容量をインピーダンスに換算し、サンプルホー
ルド回路で電圧という形で記憶させる。その後にコンパ
レータを使用して、記憶した電圧と液面接触時の電圧と
比較して、液面接触時の電圧が記憶した電圧より数十m
Vが高ければ液面ありと判断する。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-3395, since the bias voltage cannot be reduced to 0 by a balance circuit such as a bridge circuit, the capacitance at the time of contact with the liquid surface is compared with the capacitance at the time when the probe moves downward. Then, the presence or absence of a liquid level is determined based on the amount of change in capacity. The circuit converts the capacitance at the time when the probe performs the downward movement into impedance, and stores it in the form of a voltage in the sample and hold circuit. Then, using a comparator, the stored voltage is compared with the voltage at the time of liquid surface contact, and the voltage at the time of liquid surface contact is several tens of meters from the stored voltage.
If V is high, it is determined that there is a liquid level.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】現在の液面検知機構に
おいて、サンプリングアームが上下,回転運動をしてい
る時に、上記プローブ,液面検知基板のパターン,プロ
ーブと液面検知基板をつなぐ配線などが浮遊容量が持っ
ているため、配線の位置ずれや基板のパターンとグラン
ドとの距離変化やグローブの振動などで容量の変化が発
生する。これより液面に接触する前に容量の変化が発生
し、プローブの空中停止と液面検知不能の原因となって
いる。
In the current liquid level detecting mechanism, when the sampling arm is moving up and down and rotating, the probe, the pattern of the liquid level detecting board, the wiring connecting the probe and the liquid level detecting board, etc. Because of the stray capacitance, a change in capacitance occurs due to wiring displacement, a change in the distance between the substrate pattern and the ground, and vibration of the globe. As a result, a change in the capacitance occurs before the liquid comes into contact with the liquid surface, which causes the probe to stop in the air and to be unable to detect the liquid surface.

【0007】上記液面検知機構において、メンテナンス
時にプローブ経由でノイズや静電放電が入った場合、基
板上のICが壊れる原因になっている。
In the above liquid level detection mechanism, if noise or electrostatic discharge enters through a probe during maintenance, the IC on the substrate may be broken.

【0008】上記液面検知機構において、人の接触や動
きなどの自然帯電でサンプリングアームが帯電した時
に、サンプリングアーム内の基板パターンと上記配線の
容量が変化し、基準となるホールド電圧が不安定にな
り、誤検知の原因になっている。液面検知回路の検出回
路のブリッジ回路などのバランス回路において、バラン
スをうまくとるためには上記プローブの容量管理が大変
重要になっている。プローブが内外二重の金属管から作
るもので、pファラット単位での品質管理となるため、
歩留まりが悪くなっており、原価が上がっている。
In the above liquid level detection mechanism, when the sampling arm is charged by natural charging such as contact or movement of a person, the capacitance of the substrate pattern in the sampling arm and the wiring changes, and the reference hold voltage becomes unstable. , Causing false detection. In a balance circuit such as a bridge circuit of a detection circuit of a liquid level detection circuit, the capacity management of the probe is very important for achieving a good balance. The probe is made of double inner and outer metal tubes, and the quality is controlled in p-farat units.
Yields are getting worse and costs are rising.

【0009】液面検知基板において、サンプリングアー
ムが下降する時点での電圧を記憶する回路をサンプルホ
ールド回路に記憶して、液面に接触した時の電圧とコン
パレータで比較して液面検知の有無を判断する。サンプ
ルホールド回路をキバンに組み込んだことによって、基
板の大きさおよび使用部品が多くなり、装置全体の信頼
性が落ちるとともに原価も上がる。
In the liquid level detecting board, a circuit for storing the voltage at the time when the sampling arm is lowered is stored in the sample and hold circuit, and the voltage at the time of contact with the liquid level is compared with a comparator to determine whether the liquid level is detected. Judge. By incorporating the sample-and-hold circuit into Kiban, the size of the substrate and the number of components used increase, so that the reliability of the entire apparatus decreases and the cost increases.

【0010】液面検知回路において、ブリッジ回路など
の回路で容量バランスをとっている。このため、基板上
使う抵抗やコンデンサなどの素子のバラツキと基板につ
なぐプローブの容量のパラツキが前記バイアス電圧に影
響する。場合によってこのバラツキにより、液面検知不
能になることもありうる。
In the liquid level detection circuit, the capacity is balanced by a circuit such as a bridge circuit. For this reason, variations in elements such as resistors and capacitors used on the substrate and variations in capacitance of a probe connected to the substrate affect the bias voltage. In some cases, this variation may make it impossible to detect the liquid level.

【0011】本発明の目的はサンプリングアームの上
下,回転運動による浮遊容量変化による液面検知への影
響をなくし、プローブ経由の外部ノイズ,静電放電から
基板上のICを守り、かつ液面検知回路を簡素化できる
自動分析装置を提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate the influence on the liquid level detection due to a change in stray capacitance due to the vertical and rotational movements of the sampling arm, protect the IC on the substrate from external noise and electrostatic discharge via the probe, and detect the liquid level. An object of the present invention is to provide an automatic analyzer that can simplify a circuit.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】アームの上下運動などで
静電容量変化検出用金属二重管のプローブによる浮遊容
量の変化を防ぐ目的を達成するには、外側管をGNDに
落とさずに内側管と同電位低インピーダンスドライブに
したものである。
In order to achieve the purpose of preventing the stray capacitance from being changed by the probe of the capacitance change detecting metal double tube due to the vertical movement of the arm, etc., the outer tube must be dropped to GND without dropping it to GND. This is a low impedance drive with the same potential as the tube.

【0013】プローブ経由のノイズや静電放電による基
板上のIC破壊を防ぐ目的を達成するには、液面検知回
路の入力回路信号にバイアス電圧を加え、トランゾーブ
回路を保護回路として導入したものである。
In order to achieve the purpose of preventing the destruction of the IC on the substrate due to noise or electrostatic discharge through the probe, a bias voltage is applied to the input circuit signal of the liquid level detection circuit, and a transorb circuit is introduced as a protection circuit. is there.

【0014】アームヘッドの帯電,アームの上下運動な
どによる基板パターンの浮遊容量の変化を防ぐ目的を達
成するには、基板をアームヘッドの内部にいれて、アー
ムヘッドの内層側に金属あるいは金属蒸着,金属ペスト
でシールドドライブを構成したものである。
In order to achieve the purpose of preventing the change of the floating capacitance of the substrate pattern due to the charging of the arm head, the vertical movement of the arm, etc., the substrate is placed inside the arm head and metal or metal is deposited on the inner layer side of the arm head. The shield drive is composed of metal plague.

【0015】上下,回転運動による振動で基板とプロー
ブ間の配線の浮遊容量の変化を防ぐ目的を達成するに
は、プローブから基板上につなぐ配線をシールド線にし
たものである。
In order to achieve the purpose of preventing the stray capacitance of the wiring between the substrate and the probe from being changed by vibrations caused by vertical and rotational movements, the wiring connecting the probe to the substrate is a shield line.

【0016】上記プローブをシールドドライブにする時
に使用部品の数を増やせない目的を達成するには、シー
ルドドライブで使うトランジスタ、あるいはICなどを
専用のものを使わずに、検出回路に元々ついている先頭
のものを利用することをしたものである。
In order to achieve the object of not increasing the number of parts to be used when the probe is used as a shield drive, it is necessary to use a transistor or an IC used in the shield drive without using a dedicated one. It is a thing that uses the thing of.

【0017】基板で使う部品を少なくして、基板サイズ
の小さくする目的を達成するには、液面検知で使う基準
値電圧を定常値0にし、基準電圧値を記憶に用いるサン
プルホールド回路をやめることをしたものである。
In order to achieve the purpose of reducing the size of the substrate by reducing the number of components used on the substrate, the reference value voltage used for liquid level detection is set to a steady value of 0, and the sample and hold circuit that uses the reference voltage value for storage is stopped. That's what I did.

【0018】基板で使う部品を少なくして、基板サイズ
の小さくする目的を達成するには、液面検知で使う入力
信号にバイアス電圧をかけ、それ以降の回路が片電源で
実現でき、余計なコネクタ類を省くことにしたものであ
る。
In order to achieve the purpose of reducing the size of the substrate by reducing the number of components used on the substrate, a bias voltage is applied to the input signal used for liquid level detection, and the circuits thereafter can be realized with a single power supply. The connector is omitted.

【0019】上記プローブ生産上において、プローブの
容量の管理が必要でないものにする目的を達成するに
は、プローブをシールドドライブにすることでバランス
回路上で見かけ上で容量を0に見なされたものにしたも
のである。
In order to achieve the purpose of eliminating the need for managing the capacitance of the probe in the production of the probe, the probe is made to be a shield drive so that the capacitance is apparently regarded as zero on the balance circuit. It was made.

【0020】上記プローブが分注に影響しない程度の曲
がりがある場合でも、プローブ交換などのメンテナンス
しなくてもよい目的を達成するには、プローブをシール
ドドライブにすることでプローブの曲がりによる静電容
量の変化が見かけ上で0にすることをしたものである。
Even if the probe has a bend that does not affect dispensing, in order to achieve the purpose of requiring no maintenance such as replacement of the probe, it is necessary to use a shield drive for the probe so that electrostatic bending due to the bend of the probe can be achieved. The change in capacitance is set to 0 apparently.

【0021】液面検知回路の入力回路信号にバイアス電
圧を加えることによって、トランゾーブなどの保護回路
の導入ができて、プローブ経由のノイズや静電放電によ
る基板上のIC破壊を防ぐことができる。
By applying a bias voltage to the input circuit signal of the liquid level detection circuit, it is possible to introduce a protection circuit such as a transorb, and to prevent the destruction of the IC on the substrate due to noise through the probe or electrostatic discharge.

【0022】静電容量変化検出用金属二重管のプローブ
の外側管をGNDに落とさずに内側管と同電位低インピ
ーダンスドライブにした場合、アームの上下運動などで
による浮遊容量の変化を防ぐことができる。
When the outer tube of the metal double tube probe for detecting a change in capacitance is driven to the same potential and low impedance as the inner tube without dropping it to GND, the change in stray capacitance due to the vertical movement of the arm, etc. is prevented. Can be.

【0023】液面検知基板をアームヘッドの内部にいれ
て、アームヘッドの内層側に金属あるいは金属蒸着,金
属ペストでシールドドライブを構成した場合、アームヘ
ッドの帯電,アームの上下運動などによる基板パターン
の浮遊容量の変化を防ぐことができる。
When a liquid level detection substrate is placed inside the arm head and a shield drive is formed by metal or metal deposition or metal plaster on the inner layer side of the arm head, the substrate pattern due to arm head charging, arm vertical movement, etc. The change in the stray capacitance of the device can be prevented.

【0024】プローブから基板上につなぐ配線をシール
ド線にした場合、上下,回転運動による振動で基板とプ
ローブ間の配線の浮遊容量の変化を防ぐことができる。
When the wiring connecting the probe to the substrate is a shield line, it is possible to prevent a change in the stray capacitance of the wiring between the substrate and the probe due to vibrations caused by vertical and rotational movements.

【0025】シールドドライブで使うトランジスタ、あ
るいはICなどを専用のものを使わずに、検出回路に元
々ついている先頭のものを利用する場合、上記プローブ
をシールドドライブにする時に使用部品の数を増やさな
いことができる。
In the case where the first one originally provided in the detection circuit is used without using a dedicated transistor or IC for the shield drive and using a dedicated one, the number of parts used when the probe is used for the shield drive is not increased. be able to.

【0026】液面検知で使う基準値電圧を定常値0に
し、基準電圧値を記憶に用いるサンプルホールド回路を
やめることをした場合、基板で使う部品を少なくして、
基板サイズを小さくすることができる。
When the reference value voltage used in the liquid level detection is set to the steady value 0 and the sample and hold circuit that uses the reference voltage value for storage is stopped, the number of components used on the substrate is reduced,
Substrate size can be reduced.

【0027】液面検知の入力信号にバイアス電圧をかけ
た、それ以降の回路部分が片電源で構成した場合、基板
で使うコネクタなどを少なくして、基板サイズを小さく
することができる。
When a bias voltage is applied to the input signal of the liquid level detection and the subsequent circuit portion is constituted by a single power supply, the number of connectors used on the substrate can be reduced, and the substrate size can be reduced.

【0028】プローブをシールドドライブにすることで
バランス回路上で見かけ上で容量を0に見なされたもの
にした場合、上記プローブ生産上において、プローブの
容量の管理が必要でないものにすることができる。
In the case where the capacitance is regarded as zero on the balance circuit by making the probe a shield drive, it is not necessary to manage the capacitance of the probe in the production of the probe. .

【0029】プローブをシールドドライブにすることで
プローブの曲がりによる静電容量の変化が見かけ上で0
にすることをした場合、上記プローブが分注に影響しな
い程度の曲がりがある場合でも、プローブ交換などのメ
ンテナンスしなくでも正確に液面検知することができ
る。
By making the probe a shield drive, the change in capacitance due to the bending of the probe is apparently zero.
In this case, even when the probe has a bend that does not affect dispensing, the liquid level can be accurately detected without maintenance such as probe replacement.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】図2は本発明にもとづく一実施例
の液体分注装置の機構部の概略を示す。これは一般に知
られている例と本質的に同じである。サンプリング機構
1のサンプリングアーム2は上下すると共に回転し、試
料である液体5は液体容器保持部4に配置された容器3
に分注され、その分注された液体の液面はプローブ6を
用いて後述される液面検出装置により検出される。ま
た、分注された液体5はサンプリング機構1によりプロ
ーブ6を用いて吸引される。
FIG. 2 schematically shows a mechanism of a liquid dispensing apparatus according to one embodiment of the present invention. This is essentially the same as the generally known example. The sampling arm 2 of the sampling mechanism 1 moves up and down and rotates, and the liquid 5 which is a sample is placed in the container 3 placed in the liquid container holder 4.
The liquid level of the dispensed liquid is detected by a liquid level detecting device described later using the probe 6. The dispensed liquid 5 is sucked by the sampling mechanism 1 using the probe 6.

【0031】図3は一般に知られている液体分注装置の
液面検出装置の実施例を示す。この液面検出装置は静電
容量式のものである。交流発信回路7から出力される交
流信号は、プローブ6を通して検出される静電容量値の
変化を検出すべく検出回路8に入力される。交流信号と
しては一般的には正弦波が用いられるが、方形波,三角
波等が用いられてもよい。検出回路8では交流状態のま
ま、検出された静電容量の変化を増幅し、その増幅され
て信号は整流回路9に入力される。整流回路9では入力
された交流信号を直流信号に変換し、比較回路10に入
力される。比較回路10では入力された静電容量の変化
を変化前後と比較し、プローブ6と容器3内の液体の液
面との接触の有無、つまり、液面検出の有無を表す検出
信号15が得られる。比較回路10が直流信号で動作す
るようにするのはそのほうが回路が簡素化され、安価と
なるからである。少量検体の場合は通常に静電容量の変
化は10-12 ファラット(1pF)以下となり、この変
化量に対応する出力電圧の変化も数十mVである。この
ため、浮遊容量の変動が誤検知の原因になることは十分
可能である。
FIG. 3 shows an embodiment of a liquid level detecting device of a generally known liquid dispensing device. This liquid level detecting device is of a capacitance type. The AC signal output from the AC transmission circuit 7 is input to the detection circuit 8 to detect a change in the capacitance value detected through the probe 6. A sine wave is generally used as the AC signal, but a square wave, a triangular wave, or the like may be used. The detection circuit 8 amplifies the detected change in the capacitance in the AC state, and the amplified signal is input to the rectification circuit 9. The rectifier circuit 9 converts the input AC signal into a DC signal, and inputs the DC signal to the comparison circuit 10. The comparison circuit 10 compares the change in the input capacitance before and after the change, and obtains a detection signal 15 indicating whether or not the probe 6 is in contact with the liquid surface of the liquid in the container 3, that is, whether or not the liquid surface is detected. Can be The reason why the comparison circuit 10 is operated with a DC signal is that the circuit is simplified and the cost is reduced. In the case of a small amount of sample, the change in capacitance is usually 10 -12 farat (1 pF) or less, and the change in output voltage corresponding to this change is also several tens mV. Therefore, it is sufficiently possible that a change in the stray capacitance causes a false detection.

【0032】図1は本発明にもとづく一実施例の液体分
注装置の液面検出装置に主要部の概略を示す。前記プロ
ーブをシールドドライブ20にし、かつ加算回路40を
使って入力信号にバイアス電圧を加え、トランゾーブ4
0回路が含む液面検知機構を示す。同軸構造のプローブ
の内側管と外側管の間にオペアンプでシールドドライブ
を構成し、外側管をGNDに落とさずに、内側管と同電
位で低インピーダンスになる。見かけ上で内側管と外側
管の間の静電容量が0になる。プローブが下降しても、
配線の位置がずれても、これらによる静電容量の変動が
なくなる。プローブが液面に接触により増えた静電容量
はプローブと液体保持容器間の静電容量である。加算回
路40はオペアンプ加算回路などを使用する。トランソ
ーブ40はプローブからのノイズ、静電放電から基板内
のICを保護している。
FIG. 1 schematically shows a main part of a liquid level detecting device of a liquid dispensing device according to an embodiment of the present invention. The probe is used as a shield drive 20, and a bias voltage is applied to the input signal using an adder circuit 40, and the
5 shows a liquid level detection mechanism included in circuit 0. A shield drive is formed by an operational amplifier between the inner tube and the outer tube of the coaxial structure probe, and the impedance becomes low at the same potential as the inner tube without dropping the outer tube to GND. Apparently, the capacitance between the inner tube and the outer tube becomes zero. Even if the probe goes down,
Even if the position of the wiring is displaced, the fluctuation of the capacitance due to these is eliminated. The capacitance increased due to the contact of the probe with the liquid surface is the capacitance between the probe and the liquid holding container. The addition circuit 40 uses an operational amplifier addition circuit or the like. The transorb 40 protects the IC in the substrate from noise from the probe and electrostatic discharge.

【0033】図4はプローブが下降を行う時点と液面に
到達する寸前と液面に接触したときの検出静電容量の変
化を示している。aはプローブの下降による浮遊容量の
変化がない場合の状況を示している。容量変化がΔCよ
りも大きい場合は液面あり、小さいときは液面なしと判
断する。aの容量の変化量はプローブと液体容器保持部
間容量でC1>ΔC、正常に液面検知ができる。bの場
合を見ると、プローブの下降により、液面に接触する寸
前の浮遊容量が下降時点よりC4も大きくなった。液面
に接触したときの容量変化はC2=C1+C4となる。
このときでも正常に液面検知できるが、液面はいる寸前
の容量変化が大きいため、ノイズが混入する場合にすぐ
空中停止になるおそれがある。
FIG. 4 shows the change in the detected capacitance at the time when the probe descends, immediately before reaching the liquid surface, and when the probe comes into contact with the liquid surface. FIG. 7A shows a situation where there is no change in the stray capacitance due to the lowering of the probe. If the capacity change is larger than ΔC, it is determined that there is a liquid level, and if it is smaller, it is determined that there is no liquid level. The amount of change in the capacitance a is the capacitance between the probe and the liquid container holding portion, C1> ΔC, and the liquid level can be detected normally. Looking at the case b, due to the lowering of the probe, the floating capacitance immediately before coming into contact with the liquid surface also increased C4 from the time of the lowering. The capacitance change when contacting the liquid surface is C2 = C1 + C4.
Even at this time, the liquid level can be normally detected. However, since the change in the capacity immediately before the liquid level is present is large, there is a possibility that the air stops immediately when noise is mixed.

【0034】cの図を見ると、プローブの下降による容
量変化はC5となっている。液面はいる寸前の容量は下
降時点の容量も小さいため、液面に接触するときの容量
変化はC3=C1−C5となり、C3がΔCより小さけ
れば、液面検知できなくなる。
Referring to the figure c, the capacitance change due to the lowering of the probe is C5. Since the capacity immediately before the liquid level is low is the capacity at the time of descent, the change in the capacity at the time of contact with the liquid level is C3 = C1−C5. If C3 is smaller than ΔC, the liquid level cannot be detected.

【0035】図5は今回導入したトランゾーブ回路を示
す。入力信号にバイアスを加えることによって、トラン
ゾーブ素子が活動状態になる。プローブからノイズや静
電放電が入ると、トランゾーブ素子の両端に逆電圧が生
じ、打ち消すことにより基板上ICの保護が実現する。
FIG. 5 shows the transorb circuit introduced this time. By applying a bias to the input signal, the transorb element is activated. When noise or electrostatic discharge enters from the probe, a reverse voltage is generated at both ends of the transorb element, and by canceling the reverse voltage, protection of the IC on the substrate is realized.

【0036】図6は一般に使われている液面検知比較回
路の概略図である。抵抗10A,10B,コンデンサ1
0C,アナログスイッチ10G,コンパレータ10Dか
ら構成されており、端子10Fから静電容量検出回路の
出力電圧を印加し、端子10Gから液面検知検出信号を
出力する。アナログスイッチ10Gは、プローブ6下降
位置検出信号に従って接点を開閉するよう構成されてお
り、コンデンサ10Cが静電容量変化の基準値記憶手段
として、コンパレータ10Dが液面検知手段として構成
されている。
FIG. 6 is a schematic diagram of a commonly used liquid level detection comparison circuit. Resistance 10A, 10B, capacitor 1
It comprises an output switch 10C, an analog switch 10G, and a comparator 10D. The output voltage of the capacitance detection circuit is applied from a terminal 10F, and a liquid level detection detection signal is output from a terminal 10G. The analog switch 10G is configured to open and close contacts according to a probe 6 descent position detection signal. The capacitor 10C is configured as a reference value storage unit for capacitance change, and the comparator 10D is configured as a liquid level detection unit.

【0037】プローブ6下降位置検出信号は、プローブ
6が回転してきてプローブ6が下降位置に入った時点で
発生する。プローブ6が下降を開始した時点で信号は出
力されなくなりアナログスイッチ10Gが開かれ、同状
態での静電容量検出回路出力電圧をコンデンサ10Cに
基準電圧として設定され、コンデンサ10Cの放電時間
内は、基準電圧を維持する。
The probe 6 lowering position detection signal is generated when the probe 6 rotates and the probe 6 enters the lowering position. When the probe 6 starts to descend, no signal is output, the analog switch 10G is opened, and the output voltage of the capacitance detection circuit in the same state is set as the reference voltage for the capacitor 10C. During the discharging time of the capacitor 10C, Maintain the reference voltage.

【0038】コンデンサ10Cの放電時間内にプローブ
6がさらに下降し、液面にプローブ6が接触すると静電
容量検出回路の出力電圧が数十mV上昇しコンパレータ
10Dのマイナス端子の電圧がコンデンサ10Dから放電
される基準電圧よりも高くなる。よって、端子10Fか
らは液面検知信号として信号が出力される。
When the probe 6 further falls during the discharging time of the capacitor 10C and the probe 6 comes into contact with the liquid surface, the output voltage of the capacitance detecting circuit rises by several tens mV and the comparator
The voltage at the negative terminal of 10D becomes higher than the reference voltage discharged from the capacitor 10D. Therefore, a signal is output from the terminal 10F as a liquid level detection signal.

【0039】図7に示したように、本発明では一般に使
われている比較回路で使われているアナログスイッチと
電圧ホールド用コンデンサを簡素化することにできる。
コンパレータ10Dだけを使って、静電容量検出回路出
力電圧と10Jの分圧電圧と比較する。理論上比較回路
のバイアス電圧は入力回路上にかけたバイアス電圧の値
Vとなるが、抵抗やコンデンサなどの素子のバラツキを
考えて、10Jの分圧電圧をVよりある程度の裕度を持
たせて、Vプラス十数mVに設定し、プローブが下降し
て液面に接触した時に10F端子に静電容量検出回路出
力電圧が数十mV上がり、コンパレータ10DでVプラ
ス十数mVの10J分圧電圧と比較して、液面検知信号
を出力する。比較する基準値が現在より大幅に下げるこ
とができたため、ごく微量の検体でも正確に液面検知を
行うことができる。
As shown in FIG. 7, in the present invention, it is possible to simplify an analog switch and a voltage holding capacitor used in a generally used comparison circuit.
The output voltage of the capacitance detection circuit is compared with the divided voltage of 10J using only the comparator 10D. Theoretically, the bias voltage of the comparison circuit becomes the value V of the bias voltage applied to the input circuit. However, considering the dispersion of elements such as resistors and capacitors, the divided voltage of 10 J is given a certain tolerance from V in consideration of variations in elements such as resistors and capacitors. , V plus tens of mV, the output voltage of the capacitance detection circuit rises by several tens of mV to the 10F terminal when the probe comes down and comes into contact with the liquid level, and the comparator 10D divides the voltage by 10J of V plus tens of mV. And outputs a liquid level detection signal. Since the reference value to be compared can be greatly reduced from the current level, the liquid level can be accurately detected even with a very small amount of sample.

【0040】以上説明した実施例によれば、前記プロー
ブをシールドドライブにすることにより、サンプリング
アームの下降,回転動作によるプローブ配線,基板パタ
ーンの浮遊容量の変化に対する液面検知への影響をなく
すと同時に液面検知回路を簡素化することができる。さ
らに、バイアス電圧をかけ、トランゾーブ回路の導入に
よりプローブからのノイズや静電放電によるICの破壊
を防ぐことができる。以上の実施例では容器3に分注さ
れるべき液体は試料のみならず、試薬であってもよい
し、あるいは試料と試薬の反応液であってもよい。容器
保持部はサンプルディスクのみならず、ライン上のサン
プルラックなどであってもよい。
According to the embodiment described above, by using the probe as a shield drive, it is possible to eliminate the influence on the liquid level detection due to the change in the stray capacitance of the probe wiring and the substrate pattern due to the lowering and rotating operation of the sampling arm. At the same time, the liquid level detection circuit can be simplified. Further, by applying a bias voltage and introducing a transorb circuit, it is possible to prevent the destruction of the IC due to noise from the probe and electrostatic discharge. In the above embodiment, the liquid to be dispensed into the container 3 may be not only the sample but also a reagent, or a reaction liquid of the sample and the reagent. The container holding unit may be not only a sample disk but also a sample rack on a line.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、液面検知機構のアーム
ヘットの下降,回転運動による浮遊容量の変動を防ぐこ
とができ、微量な検体でもより正確な液面検知ができ
る。さらに液面検知回路を簡素化することができ、基板
の信頼性をアップすることができる。それにプローブの
容量管理が必要でなくなるために、生産の歩留まりを上
げ、製品の原価低減につながる。
According to the present invention, it is possible to prevent the fluctuation of the floating capacity due to the lowering and rotating movement of the arm head of the liquid level detecting mechanism, and it is possible to detect the liquid level more accurately even with a small amount of sample. Further, the liquid level detection circuit can be simplified, and the reliability of the substrate can be improved. In addition, since it is not necessary to manage the capacity of the probe, the yield of production is increased and the cost of the product is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】プローブをシールドドライブにし、トランゾー
ブ保護回路がある液面検知機構を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a liquid level detection mechanism in which a probe is a shield drive and a transorb protection circuit is provided.

【図2】一般的に知られている液体分注装置の液面検知
機構を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a liquid level detection mechanism of a generally known liquid dispensing apparatus.

【図3】一般的に知られている液面検知回路概略図。FIG. 3 is a schematic diagram of a generally known liquid level detection circuit.

【図4】プローブが下降を行う時点と液面に到達する寸
前と液面に接触したときの検出静電容量の変化を示す概
略図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a change in detected capacitance when a probe descends, immediately before reaching a liquid surface, and when the probe comes into contact with the liquid surface.

【図5】トランゾーブ回路の概略図。FIG. 5 is a schematic diagram of a transorb circuit.

【図6】一般的な液面検知回路の比較回路の一部を示す
図。
FIG. 6 is a diagram showing a part of a comparison circuit of a general liquid level detection circuit.

【図7】本発明で使う液面検知回路の比較回路の一部を
示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a part of a comparison circuit of the liquid level detection circuit used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…サンプリング機構、2…サンプリングアーム、3…
容器、4…サンプルディスク、5…液体、6…プロー
ブ、7…交流発振回路、8…検出回路、9…整流回路、
10…比較回路、10A,10B,10J,10K,4
0A,40B,40C,40E…抵抗、10C…コンデ
ンサ、10D…コンパレータ、10E,10F…端子、
10G…アナログスイッチ、20,40D…オペアン
プ、30…液面検知回路概略図、40…加算回路。
1. Sampling mechanism 2. Sampling arm 3.
Vessel, 4 sample disk, 5 liquid, 6 probe, 7 AC oscillation circuit, 8 detection circuit, 9 rectifier circuit,
10: comparison circuit, 10A, 10B, 10J, 10K, 4
0A, 40B, 40C, 40E: resistance, 10C: capacitor, 10D: comparator, 10E, 10F: terminal,
10G: analog switch, 20, 40D: operational amplifier, 30: schematic diagram of liquid level detection circuit, 40: addition circuit.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】血液,尿などの検体または試薬を分注する
ための分注用プローブを備え、前記プローブを液面検知
センサーとして働かせ、液面に接触した時の静電容量の
変化により液面検知を行う自動分析装置において、静電
容量変化検出用金属二重管のプローブの外側管をグラン
ドに落とさず、内側管と同電位低インピーダンスドライ
ブすること、さらに入力信号に対しバイアス電圧をか
け、かつ液面検知信号がシールドドライブを経由して液
面検知回路に入力する機能を有する液面検知機構を特徴
とする自動分析装置。
1. A dispensing probe for dispensing a sample or a reagent such as blood or urine, the probe serving as a liquid level detecting sensor, and a change in capacitance when the probe comes into contact with the liquid level. In an automatic analyzer that performs surface detection, the outer tube of the metal double tube probe for capacitance change detection should be driven to the same potential and lower impedance as the inner tube without dropping it to ground, and a bias voltage should be applied to the input signal. An automatic analyzer characterized by a liquid level detection mechanism having a function of inputting a liquid level detection signal to a liquid level detection circuit via a shield drive.
【請求項2】上記請求項1プローブの内外間にシールド
ドライブを有し、入力信号にバイアス電圧をかけた回路
を備えた液面検知機構において、高速なツェナーダイオ
ード特性を有する電圧サージ保護素子、例えばトランゾ
ーブなどを有することを特徴とする装置。
2. A voltage surge protection element having a high-speed Zener diode characteristic in a liquid level detection mechanism having a shield drive between the inside and outside of the probe and a circuit for applying a bias voltage to an input signal. For example, a device having a transorb or the like.
【請求項3】上記請求項1プローブの内外間にシールド
ドライブを有し、入力信号にバイアス電圧をかけた回路
を備えた液面検知機構において、それ以降の回路部分が
片電源で構成していることを特徴とする装置。
3. A liquid level detecting mechanism having a shield drive between the inside and outside of the probe and a circuit for applying a bias voltage to an input signal, wherein a circuit portion thereafter comprises a single power supply. An apparatus characterized in that:
【請求項4】上記請求項1プローブの内外層間にシール
ドドライブを有し、入力信号にバイアス電圧をかけた回
路を備えた液面検知機構において、液面検知回路基板を
アームヘッドの内部に収納されて、さらにアームヘッド
の内層を金属,金属蒸着、あるいは金属ペストで構成し
ていることを特徴とする装置。
4. A liquid level detecting mechanism having a shield drive between an inner layer and an outer layer of the probe and applying a bias voltage to an input signal, wherein the liquid level detecting circuit board is housed inside the arm head. The apparatus further comprising an inner layer of the arm head made of metal, metal vapor deposition, or metal plague.
【請求項5】上記請求項1プローブの内外層間にシール
ドドライブを有し、入力信号にバイアス電圧をかけた回
路を備えた液面検知機構において、前記プローブの内外
層の間にシールドドライブを構成する時に専用のトラン
ジスタ,ICなどを使用せずに、液面検知回路上のもの
を利用するを特徴とする装置。
5. A liquid level detecting mechanism having a shield drive between an inner layer and an outer layer of the probe and applying a bias voltage to an input signal, wherein the shield drive is formed between the inner layer and the outer layer of the probe. A device that uses a liquid level detection circuit without using a dedicated transistor, IC, or the like.
【請求項6】上記請求項1プローブの内外層間にシール
ドドライブを有し、入力信号にバイアス電圧をかけた回
路を備えた液面検知機構において、コンパレータを使用
した比較回路だけで液面検知ができることを特徴とする
装置。
6. A liquid level detecting mechanism having a shield drive between an inner layer and an outer layer of the probe and applying a bias voltage to an input signal, wherein the liquid level is detected only by a comparison circuit using a comparator. An apparatus characterized by being able to.
【請求項7】上記請求項1プローブの内外層間にシール
ドドライブを有し、入力信号にバイアス電圧をかけた回
路を備えた液面検知機構において、プローブの静電容量
の管理が必要でなくなることを特徴とする装置。
7. A liquid level detecting mechanism having a shield drive between an inner layer and an outer layer of a probe and a circuit for applying a bias voltage to an input signal does not require management of the capacitance of the probe. An apparatus characterized by the above.
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JP2007322288A (en) * 2006-06-01 2007-12-13 Olympus Corp Liquid level detector
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