JP2007047002A - 液面検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試料容器や検体に静電気が帯電しても静電ノイズに起因した液面の誤検知を回避可能な液面検知装置を提供すること。
【解決手段】容器６に保持された検体又は試薬を含む液体試料６ａを分注するプローブ３と容器６との間における静電容量の変化を検知し、検知した信号に基づいて液体試料の液面にプローブ下端が接触したか否かを判定する液面検知装置１。電気絶縁性を有する筒体からなり、プローブ下端を筒体の下部開口端４ｄよりも内側に保持すると共に、接地された導電体４ｅを外周の少なくとも下端に設けたカバー部材４がプローブ３の外側に配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液面検知装置に関するものである。

従来、自動分析装置や分注装置は、分注操作に伴うコンタミネーションを回避するため、検体や試薬を含む液体試料を分注する分注プローブと前記液体試料を保持した試料容器との間の静電容量の変化に基づいて液面を検知する静電容量式の液面検知装置を使用している（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２７１３１９号公報

しかしながら、前記自動分析装置等は、合成樹脂からなる構成部分が多く静電気を帯電し易いため、湿度が低いと液体試料を保持した試料容器に静電気が帯電することがある。また、液体試料は、血液や体液等の検体のときには、それ自体が帯電している場合がある。このため、従来の液面検知装置は、分注ノズルが液面に達する前に試料容器や検体に帯電した静電気が分注ノズルに放電されることがあり、放電によって生ずる静電ノイズにより液面を誤検知することがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、試料容器や検体に静電気が帯電しても静電ノイズに起因した液面の誤検知を回避可能な液面検知装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る液面検知装置は、容器に保持された検体又は試薬を含む液体試料を分注するプローブと前記容器との間における静電容量の変化を検知し、検知した信号に基づいて前記液体試料の液面に前記プローブ下端が接触したか否かを判定する液面検知装置であって、電気絶縁性を有する筒体からなり、前記プローブ下端を当該筒体の下部開口端よりも内側に保持すると共に、接地された導電体を外周の少なくとも下端に設けたカバー部材が前記プローブの外側に配置されていることを特徴とする。

また、請求項２に係る液面検知装置は、上記の発明において、前記カバー部材は、前記プローブの軸方向に沿って移動可能であることを特徴とする。

また、請求項３に係る液面検知装置は、上記の発明において、前記カバー部材は、前記液体試料よりも比重が小さいことを特徴とする。

また、請求項４に係る液面検知装置は、上記の発明において、前記カバー部材は、外方へ延出する延出部が下端に形成されていることを特徴とする。

本発明にかかる液面検知装置は、電気絶縁性を有する筒体からなり、プローブ下端を当該筒体の下部開口端よりも内側に保持すると共に、除電部を有するカバー部材をプローブの外側に配置したので、試料容器や検体に静電気が帯電しても静電ノイズに起因した液面の誤検知を回避することができるという効果を奏する。

（実施の形態１）
以下、本発明の液面検知装置の実施の形態１を図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、実施の形態１に係る液面検知装置の概略構成を示す図である。

液面検知装置１は、図１に示すように、分注装置或いは自動分析装置のアーム２に保持されたプローブ３によってサンプルカップ６内の血液等の検体６ａを検体容器に分注する際に使用され、プローブ３とサンプルカップ６との間における静電容量の変化に基づいてプローブ３の下端が検体６ａの液面に接触したか否かを検知する。液面検知装置１は、発振回路１１、微分回路１２及び判定回路１８を備えている。

アーム２は、制御部１９に制御された駆動部９によって駆動され、プローブ３とカバー部材４とを支持した状態で上下方向に昇降すると共に、水平面内を回動する。プローブ３は、ステンレス等の導電性材料から成形され、アーム２の昇降作動並びに水平面内の回動によって分注位置へ移動され、制御部１９の制御の下にサンプルカップ６内の検体６ａを吸引し、吸引した検体６ａを反応容器に吐出する。プローブ３は、カバー部材４が外側に配置されており、リード線５によって微分回路１２と接続されている。

カバー部材４は、検体６ａよりも比重の小さい電気絶縁性を有する円筒状の部材である。カバー部材４は、本体４ａの上部に半径方向外方へ延出する上フランジ４ｂが設けられ、本体４ａの下端外周には接地された導電体４ｅが全周に亘って設けられている。本体４ａは、アーム２に設けた複数の開口２ａに上フランジ４ｂと共に挿通して浮動可能とするため、複数の開口２ａに対応させて上部が周方向に沿って切り欠かれている。導電体４ｅは、本体４ａの表面に導電性金属を蒸着することによって設けられている。カバー部材４は、プローブ３の外周にプローブ３を覆うように本体４ａを同心円上に配置し、上フランジ４ｂをアーム２の上面に係止することにより、本体４ａがプローブ３に沿って浮動自在にアーム２に支持されている。これにより、カバー部材４は、下端が検体６ａ接触するまでプローブ３の下端をカバー部材４の下部開口端４ｄよりも内側に保持している。ここで、サンプルカップ６は、接地された金属板７が下部近傍に配置されている。

発振回路１１は、制御部１９の制御の下に正弦波の電気信号を発振し、発振した電気信号を微分回路１２へ出力する。このとき、発振回路１１は、矩形波の電気信号を発振してもよい。

微分回路１２は、抵抗１３，１４、コンデンサ１５，１６及びオペアンプ１７を有しており、プローブ３が液面に非接触の際のプローブ３とサンプルカップ６との間の静電容量値の下で発振回路１１が発振する正弦波の周波数Ｆocにおいて感度（＝出力電圧）が最大になるように調節されている。

判定回路１８は、微分回路１２が出力する出力電圧に基づいてプローブ３が液面に接触しているか否かを判定し、判定結果を制御部１９へ出力する。ここで、プローブ３とサンプルカップ６との間の静電容量は、プローブ３が液面に接触している状態と、非接触の状態とでは異なっている。このため、微分回路１２は、図２−１に示すように、非接触状態の静電容量値の下で発振回路１１の周波数Ｆocのときに感度（＝出力電圧）が最大になるように調節しておく。すると、微分回路１２は、接触状態の静電容量値の下では、図２−２に示すように、発振回路１１の周波数Ｆocであっても非接触状態の静電容量値の場合に比べて感度（＝出力電圧）が低下してしまう。従って、発振回路１１が正弦波の電気信号を発振する場合、非接触状態の静電容量値の下では、微分回路１２は、図３−１に示すように振幅Ａ1の出力電圧（Ｖout）を判定回路１８に出力する。これに対して、接触状態の静電容量値の下では感度（＝出力電圧）が低下するため、微分回路１２の出力電圧（Ｖout）は、図３−２に示すように振幅Ａ2が振幅Ａ1よりも小さくなる。従って、判定回路１８は、微分回路１２から出力される出力電圧（Ｖout）の値の相違に基づいてプローブ３が液面に接触しているか否かを判定することができる。

以上のように構成される液面検知装置１は、制御部１９による制御の下にアーム２がプローブ３とカバー部材４を支持した状態で分注位置に回動した後、アーム２が下降してプローブ３が下方に配置されたサンプルカップ６の検体６ａ中に挿入され、検体６ａを吸引する。このとき、カバー部材４は、検体６ａよりも比重が小さく、プローブ３に沿って浮動自在にアーム２に支持されている。このため、カバー部材４は、図４に示すように、下端が検体６ａの液面に接触すると、本体４ａがプローブ３に沿って浮動可能となる。従って、アーム２が、更に下降すると、図５に示すように、プローブ３は、カバー部材４の下端が検体６ａの液面に接触した状態で、検体６ａを吸引可能な深さまで下端が検体６ａ内に挿入される。そして、検体６ａ内に挿入され状態で、プローブ３が検体６ａを吸引すると、アーム２が上昇した後、水平方向に回動し、吸引した検体６ａが反応容器に吐出される。反応容器に検体６ａを吐出したプローブ３は、カバー部材４と共に洗浄部へ搬送されて洗浄された後、新たな検体の分注に供される。

この一連の分注動作に際し、プローブ３は、図３及び図４に示すように、カバー部材４の下端が検体６ａの液面に接触するまで、外側に配置したカバー部材４によって下端が下部開口端４ｄよりも内側に保持されている。従って、プローブ３の外側にカバー部材４が配置されていない場合、液面検知装置１は、サンプルカップ６に帯電した静電気がプローブ３の下端へ放電されるが、プローブ３の外側にカバー部材４を配置し、プローブ３の下端を下部開口端４ｄよりも内側に保持したことにより、サンプルカップ６からプローブ３下端へ静電気が放電し難くなる。しかも、カバー部材４は、接地された導電体４ｅが下端外周に設けられている。このため、カバー部材４の下端が検体６ａの液面に接触するまでの間、図６に示すように、検体６ａやサンプルカップ６に帯電した静電気は、プローブ３下端ではなく導電体４ｅに流れ、プローブ３への放電は生じない。従って、液面検知装置１は、放電に起因したノイズ信号が微分回路１２には流れない。

そして、図４に示すように、カバー部材４の下端が検体６ａの液面に接触すると、導電体４ｅも同時に液面に接触し、検体６ａやサンプルカップ６が接地される。この後、図５に示すように、プローブ３の下端が検体６ａを吸引可能な深さまで検体６ａ内に挿入され、判定回路１８は、プローブ３の下端が検体６ａの液面に接触することによって生ずる微分回路１２から出力される出力電圧（Ｖout）の値の相違に基づき、プローブ３が液面に接触したか否かを判定する。従って、液面検知装置１は、検体６ａの液面を誤検知することがなく、プローブ３の下端が検体６ａの液面に接触しているか否かを正確に検知することができる。

ここで、図５に示すように、カバー部材４は、検体６ａの液面に下端が接触した状態で、上部がアーム２に設けた複数の開口２ａに挿通されてプローブの軸方向に沿って移動可能であり、空気が内外を流通する。このため、プローブ３の下端が検体６ａ内に挿入されても、サンプルカップ６内で検体６ａの液面が大きく上昇することはなく、プローブ３は、常に下端が常に一定の深さまで検体６ａ内に挿入され、カバー部材４は下端が検体６ａの液面に接触するだけである。従って、液面検知装置１は、洗浄に際してプローブ３やカバー部材８の下端を洗浄する範囲を広げる必要がない。

また、発振回路１１が矩形波の電気信号を発振する場合、微分回路１２の出力電圧（Ｖout）は、プローブ３が液面に接触している状態と非接触の状態とで振幅の相違が生じる。このため、判定回路１８は、この振幅の相違によってもプローブ３が液面に接触しているか否かを判定することができる。更に、液面検知装置１は、微分回路１２から出力される出力電圧（Ｖout）の値の相違に基づいてプローブ３が液面に接触しているか否かを判定回路１８によって判定したが、微分回路１２から出力される出力信号の位相変化によってもプローブ３の下端が液面に接触しているか否かを検知することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の液面検知装置の実施の形態２について説明する。実施の形態１の液面検知装置は、カバー部材４が上フランジ４ｂを有し、本体４ａがプローブ３に沿って浮動自在なカバー部材４を使用した。これに対し、実施の形態２の液面検知装置は、カバー部材の下端に液体試料中への潜り込みを規制する下フランジを設けている。図７は、実施の形態２に係る液面検知装置の概略構成を示す図である。図７に示す液面検知装置２０は、実施の形態１の液面検知装置１と同一の構成部分に同一の符号を付している。

液面検知装置２０は、図７に示すように、プローブ３の外側に配置されるカバー部材８がアーム２に浮動自在に支持されている。カバー部材８は、検体６ａよりも比重の小さい電気絶縁性を有する円筒状の部材であり、本体８ａの上端に設けた上フランジ８ｂの他に下端に半径方向外方へ延出する下フランジ８ｃが設けられている。また、カバー部材８は、本体８ａの表面の一部に、下フランジ８ｃ外縁から上フランジ８ｂ下部に亘る範囲に導電体８ｅが設けられている。導電体８ｅは、本体８ａの表面に導電性金属を蒸着して形成され、接地されている。カバー部材８は、図７に示すように、プローブ３の下端をカバー部材８の下部開口端８ｄよりも内側に保持している。

液面検知装置２０は、プローブ３の外側に配置されるカバー部材８がアーム２に浮動自在に支持されている。このため、一連の分注動作に際し、プローブ３は、図７及び図８に示すように、カバー部材８の下部開口端８ｄが検体６ａの液面に接触するまで、外側に配置したカバー部材８によって下端が下部開口端８ｄよりも内側に保持されている。従って、液面検知装置２０は、サンプルカップ６に静電気が帯電しても、プローブ３の外側にカバー部材８を配置し、プローブ３の下端を下部開口端８ｄよりも内側に保持したことにより、サンプルカップ６からプローブ３下端へ静電気が放電し難くなる。しかも、カバー部材８は、下フランジ８ｃ外縁から上フランジ８ｂ下部に亘る範囲に導電体８ｅが設けられている。このため、下フランジ８ｃが検体６ａの液面に接触するまでの間、検体やサンプルカップ６に帯電した静電気は、プローブ３下端ではなく導電体４ｅに流れ、プローブ３への放電は生じない。従って、液面検知装置２０は、放電に起因したノイズ信号が微分回路１２には流れない。

そして、図８に示すように、カバー部材８の下フランジ８ｃが検体６ａの液面に接触すると、導電体８ｅの下端も同時に液面に接触し、検体６ａやサンプルカップ６が接地される。この後、図９に示すように、プローブ３の下端が検体６ａを吸引可能な深さまで検体６ａ内に挿入され、判定回路１８は、プローブ３下端が検体６ａの液面に接触することによって生ずる微分回路１２から出力される出力電圧（Ｖout）の値の相違に基づき、プローブ３下端が液面に接触したか否かを判定する。従って、液面検知装置２０は、検体６ａの液面を誤検知することがなく、プローブ３の下端が検体６ａの液面に接触しているか否かを正確に検知することができる。

このとき、液面検知装置２０は、カバー部材８の下フランジ８ｃ外縁から上フランジ８ｂ下部に亘る範囲に導電体８ｅを設けたので、導電体８ｅは、検体６ａやサンプルカップ６の他に、アーム２も接地して、放電に起因したノイズ信号を抑制することができる。また、カバー部材８は、下フランジ８ｃを設けたことにより、実施の形態１のカバー部材４に比べて検体６ａ内への潜り込みが少なくなり、カバー部材８の洗浄に要する洗浄液の量を少なく抑えることができる。

なお、実施の形態１，２の液面検知装置は、液体試料として血液等の検体の液面を検知する場合について説明したが、液体試料は試薬であってもよい。

以上のように、本発明にかかる液面検知装置は、試料容器や検体、特に検体に静電気が帯電しても静電ノイズに起因した液面の誤検知を回避するのに有用であり、分注装置や自動分析装置に搭載して使用するのに適している。

実施の形態１に係る液面検知装置の概略構成を示す図である。 プローブが液面に非接触の状態の下で発振回路の周波数のときに最大となるように調節した微分回路の周波数と出力電圧との関係を示す周波数特性図である。 プローブが液面に接触した状態の図２−１の周波数特性を有する微分回路の周波数特性図である。 プローブが液面に非接触の状態で、発振回路が正弦波の電気信号を発振した場合における図２−１の周波数特性を有する微分回路の出力特性図である。 プローブが液面に接触した状態で、発振回路が正弦波の電気信号を発振した場合における図２−１の周波数特性を有する微分回路の周波数特性図である。 プローブ下端を下部開口端よりも内側に保持してプローブの外周を覆うカバー部材の下端が液体試料の液面に接触した状態を示す図である。 図４に示す状態からプローブ下端が液体試料中に挿入された状態を示す図である。 図１の液面検知装置におけるカバー部材とサンプルカップとの間における静電気の流れを示す拡大図である。 実施の形態２に係る液面検知装置の概略構成を示す図である。 プローブ下端を下部開口端よりも内側に保持してプローブの外周を覆うカバー部材の下端が液体試料の液面に接触した状態を示す図である。 図８に示す状態からプローブ下端が液体試料中に挿入された状態を示す図である。

符号の説明

１ 液面検知装置
２ アーム
３ プローブ
４ カバー部材
４ａ 本体
４ｂ 上フランジ
４ｃ 下フランジ
４ｄ 下部開口端
４ｅ 導電体
５ リード線
６ サンプルカップ
６ａ 検体
７ 金属板
８ カバー部材
８ａ 本体
８ｂ 上フランジ
８ｃ 下フランジ
８ｄ 下部開口端
８ｅ 導電体
９ 駆動部
１１ 発振回路
１２ 微分回路
１３，１４ 抵抗
１５，１６ コンデンサ
１７ オペアンプ
１８ 判定回路
１９ 制御部
２０ 液面検知装置

Claims (4)

1. 容器に保持された検体又は試薬を含む液体試料を分注するプローブと前記容器との間における静電容量の変化を検知し、検知した信号に基づいて前記液体試料の液面に前記プローブ下端が接触したか否かを判定する液面検知装置であって、
   電気絶縁性を有する筒体からなり、前記プローブ下端を当該筒体の下部開口端よりも内側に保持すると共に、接地された導電体を外周の少なくとも下端に設けたカバー部材が前記プローブの外側に配置されていることを特徴とする液面検知装置。
2. 前記カバー部材は、前記プローブの軸方向に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の液面検知装置。
3. 前記カバー部材は、前記液体試料よりも比重が小さいことを特徴とする請求項２に記載の液面検知装置。
4. 前記カバー部材は、外方へ延出する延出部が下端に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液面検知装置。

Images