JP2007303961A

JP2007303961A - 液面検知装置

Info

Publication number: JP2007303961A
Application number: JP2006132553A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Sato; 良次佐藤
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】簡易な構成で容易に静電気の帯電を検出し、検体液面の誤検知を防止できる液面検知装置を提供すること。
【解決手段】容器７に保持された検体８を分注する導体プローブ５と容器７の近傍に配置された金属板９とに電気信号Ｖ１を印加し、導体プローブ５と金属板９との間の静電容量の変化を測定し、静電容量の変化をもとに検体８の液面検知を行う液面検知装置１において、導体プローブ５に印加された電気信号Ｖ１が零電位となるタイミングを検出するタイミング検出部と、タイミング検出部が検出したタイミングによって導体プローブ５の電位を測定し、測定された導体プローブ５の電位が所定値を超えた場合、検体８の液面検知の動作を停止させる制御を行う液面検知制御部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器に保持された検体を分注する導体プローブと前記容器の近傍に配置された金属とに交流電圧を印加し、前記導体プローブと前記金属との間の静電容量の変化を測定し、前記静電容量の変化をもとに前記検体の液面検知を行う液面検知装置に関するものである。

従来から、血液、尿等の検体を化学的に分析する分析装置は、検体の分注を正確に行うため検体液面を検知する液面検知装置を備えている。液面検知装置は、検体を分注する導体プローブと検体を保持する容器の近傍に配置された金属板とに交流電圧を印加し、導体プローブと金属板との間の静電容量の変化をもとに検体液面を検知する。しかし、この静電容量の変化は微小であり、静電気等の外乱によって容易に変化し、検体液面を誤検知し易い。そこで、静電気により帯電した導体プローブを除電する技術が開示されている（特許文献１）。

特開２００１−４６４０号公報

ところで、導体プローブが帯電する場合として、検体を収容する容器が帯電する場合、検体自体が帯電する場合、帯電した物体が導体プローブに近接する場合、帯電した操作者が装置に接触することによって導体プローブが帯電する場合等がある。これらの場合に対して除電ブラシ等を用いた除電は、一部には有効であるが、全てには有効ではない。そのため、金属シ−ルドで導体プローブを被覆する等の帯電防止対策が必要となり、導体プローブの構造が複雑化するとともに導体プローブの製造コストがアップするという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で容易に静電気の帯電を検出し、検体液面の誤検知を防止できる液面検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１にかかる液面検知装置は、容器に保持された検体を分注する導体プローブと前記容器の近傍に配置された金属とに交流電圧を印加し、前記導体プローブと前記金属との間の静電容量の変化を測定し、前記静電容量の変化をもとに前記検体の液面検知を行う液面検知装置において、前記導体プローブに印加された前記交流電圧が零電位となるタイミングを検出するタイミング検出手段と、前記タイミング検出手段が検出したタイミングによって前記導体プローブの電位を測定し、測定された前記導体プローブの電位が所定値を超えた場合、前記検体の液面検知の動作を停止させる制御を行う液面検知制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２にかかる液面検知装置は、上記の発明において、容器に保持された検体を分注する導体プローブと前記容器の近傍に配置された金属とに交流電圧を印加し、前記導体プローブと前記金属との間の静電容量の変化を測定し、前記静電容量の変化をもとに前記検体の液面検知を行う液面検知装置において、前記導体プローブに印加される前記交流電圧の電位と前記導体プローブの電位とを乗算する乗算手段と、前記乗算手段が乗算した乗算値が零となるタイミングによって前記導体プローブの電位を測定し、測定された前記導体プローブの電位が所定値を超えた場合、前記検体の液面検知の動作を停止させる制御を行う液面検知制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明にかかる液面検知装置は、導体プローブに印加された交流電圧が零電位となるタイミングによって導体プローブの電位を測定して静電気の帯電を確実に検出し、検体液面の誤検知を防止できるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる液面検知装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、この発明にかかる液面検知装置１の概要構成を示すブロック図である。図１に示すように、この液面検知装置１は、制御部２と、サンプリング部３と、駆動部４と、導体プローブ５と、ホルダ６と、検体７を保持する容器８と、金属板９とを有する。

制御部２は、交流電圧である電気信号Ｖ１を導体プローブ５と接地された金属板９とに印加するとともに導体プローブ５の電位である電気信号Ｖｐを入力し、導体プローブ５の帯電の有無を検出する。

導体プローブ５の帯電が検出されない場合、制御部２は、サンプリング部３に制御信号ＳＳを出力し、サンプリング部３は、この制御信号ＳＳの制御のもと、駆動部４を駆動してホルダ６に保持された導体プローブ５を下降させ、液面検知を実行する。一方、導体プローブ５の帯電が検出された場合、制御部２は、液面検知を停止する。つまり、この液面検知装置１は、導体プローブ５が帯電している場合は、液面検知を実行せずに液面の誤検知を未然に防止するようにしている。

つぎに、制御部２の動作について図２を参照して説明する。図２は、制御部２の概要構成を示すブロック図である。図２に示すように、この制御部２は、交流電圧である電気信号Ｖ１を出力する交流発生部２０と、電気信号Ｖ１の電位が０Ｖとなるタイミングを検出してタイミング信号ＳＴを出力するタイミング検出部２１と、タイミング信号ＳＴを入力して導体プローブ５の電位である電気信号Ｖｐを測定し、導体プローブ５の帯電を検出するとともに検出信号ＳＮ,ＳＹを出力する液面検知制御部２２と、電気信号Ｖｐを入力するとともに検出信号ＳＮ,ＳＹを入力し、液面検知を実行する液面検知部２３とを有する。なお、液面検知制御部２２は、静電気による帯電の有無を判断する静電気検出部２２０を有する。

交流発生部２０は、所定の周波数を有する電気信号Ｖ１を導体プローブ５と金属板９とタイミング検出部２１とに出力する。タイミング検出部２１は、電気信号Ｖ１を入力し、電気信号Ｖ１の電位が０Ｖとなるタイミングを検出し、タイミング信号ＳＴを液面検知制御部２２に出力する。

液面検知制御部２２の静電気検出部２２０は、導体プローブ５から電気信号Ｖｐを入力するとともにタイミング信号ＳＴを入力し、タイミング信号ＳＴを入力したタイミングにおける電気信号Ｖｐを測定し、電気信号Ｖｐが所定の閾値Ｖｔｈを超えているか否かを判断し、帯電を検出する。

静電気検出部２２０は、電気信号Ｖｐが閾値Ｖｔｈ以下と判断し場合、導体プローブ５の帯電を検出せず、液面検知制御部２２は、液面検知部２３に検出信号ＳＮを出力する。静電気検出部２２０は、電気信号Ｖｐが閾値Ｖｔｈを超えていると判断した場合、導体プローブ５の帯電を検出し、液面検知制御部２２は、液面検地部２３に検出信号ＳＹを出力する。

液面検知部２３は、検出信号ＳＮを入力した場合、電気信号Ｖｐをもとに液面検知を実行し、サンプリング部３に制御信号ＳＳを出力し、検体８の液面検知を実行する。一方、検出信号ＳＹを入力した場合、液面検知部２３は、液面検知を停止する。

ここで、図３および図４を参照して導体プローブ５に印加される電圧である電気信号Ｖ１と導体プローブ５の電位である電気信号Ｖｐとの関係について説明する。図３は、導体プローブ５が帯電していない場合を示し、図４は、導体プローブ５が帯電している場合を示す。

図３に示すように、導体プローブ５が帯電していない場合、電気信号Ｖｐは、電気信号Ｖ１に対して周波数が同期し、電気信号Ｖ１の電位が０Ｖになる時刻Ｔ１,Ｔ２において、電位が０Ｖ、あるいは０Ｖ近傍の値となる。

一方、図４に示すように、導体プローブ５が帯電している場合、導体プローブ５の電位は、静電気によって浮遊し、電気信号Ｖｐは、電気信号Ｖ１に対して同期しない。その結果、時刻Ｔ１,Ｔ２において、電気信号Ｖｐは、０Ｖ、あるいは０Ｖ近傍の値とならず、所定の閾値Ｖｔｈを超えた値となる。

したがって、電気信号Ｖ１の電位が０Ｖとなるタイミングと同期したタイミングによって電気信号Ｖｐの電位を測定することによって導体プローブ５の帯電の有無を検出できる。液面検知制御部２２は、導体プローブ５の帯電を検出しない場合、検出信号ＳＮを出力し、液面検知を実行させ、導体プローブ５の帯電を検出した場合、検出信号ＳＹを出力し、液面検知を停止させる。

ここで、図５に示すフローチャートを参照して、制御部２が導体プローブ５の帯電を検出し、液面検知の動作を制御する動作手順について説明する。まず、交流発生部２０は、電気信号Ｖ１を出力し（ステップＳ１０１）、タイミング検出部２１は、電圧信号Ｖ１の電位が０となるタイミングを検出し、タイミング信号ＳＴを出力する（ステップＳ１０２）。

液面検知制御部２２の静電気検出部２２０は、タイミング信号ＳＴを入力したタイミングによって電気信号Ｖｐを測定し、電気信号Ｖｐが閾値Ｖｔｈ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。電圧信号Ｖｐが閾値Ｖｔｈ以下と判断した場合（ステップＳ１０３,ＹＥＳ）、帯電を検出せず、液面検知制御部２は、検出信号ＳＮを液面検知部２３に出力する（ステップＳ１０４）。液面検知部２３は、検出信号ＳＮを入力した場合、電気信号Ｖｐをもとに液面検知を実行する（ステップＳ１０５）。

一方、電圧信号Ｖｐが閾値Ｖｔｈを超えていると判断した場合（ステップＳ１０３,ＮＯ）、静電気検出部２２０は、帯電を検出し、液面検知制御部２２は、検出信号ＳＹを液面検知部２３に出力する（ステップＳ１０６）。液面検知部２３は、検出信号ＳＹを入力した場合、液面検知を停止する（ステップＳ１０７）。

この実施の形態１では、交流電圧である電気信号Ｖ１を導体プローブ５に印加し、その後、電気信号Ｖ１が０電位となるタイミングによって導体プローブ５の電位である電気信号Ｖｐを測定して所定の閾値Ｖｔｈとの大小関係を判断し、導体プローブ５の帯電を確実に検出できる。

また、導体プローブ５の帯電を確実に検出できるとともに液面検知を停止でき、液面の誤検知を防止できる。帯電の検出が確実に行えると、帯電要因に関わらず、帯電した時のみ除電を実施すればよく、複雑な構造で高価な導体プローブを用いる必要がない。

なお、この実施の形態１では、電気信号Ｖ１として正弦波信号を用いていたが、矩形波信号を用いてもよい。また、帯電を検出した場合、制御部２は、液面検知を停止するのみならず、帯電の発生を表示するようにしてもよいし、導体プローブ５に対する除電を実施する指示出力を行うようにしてもよい。

（実施の形態２）
つぎに、この発明にかかる実施の形態２について説明する。実施の形態１では、タイミング検出部２２が電気信号Ｖ１の電位が０Ｖとなるタイミングを検出していたが、この実施の形態２では、電気信号Ｖ１と電気信号Ｖｐとを乗算し、この乗算値が０となるタイミングによって電気信号Ｖ１の電位が０Ｖとなるタイミングを検出している。

図６は、この実施の形態２にかかる液面検知装置１００の概要構成を示すブロック図である。図６に示すように、この液面検知装置１００は、実施の形態１で示した制御部２に代えて制御部２Ａを備えている。その他の構成は、実施の形態１で説明した液面検知装置１と同一であり、同一の構成部分には同一の符号を付している。

図７は、制御部２Ａの概要構成を示すブロック図である。図７に示すように、制御部２Ａは、実施の形態１で示したタイミング検出部２１に代えて乗算器２４を配置し、液面検知制御部２２に代えて液面検知制御部２２Ａを配置している。液面検知制御部２２Ａは、静電気検出部２２０Ａを有している。なお、その他の構成は、実施の形態１で説明した制御部２と同一であり、同一の構成部分には同一の符号を付している。

交流発生部２０は、導体プローブ５と金属板１０と乗算器２４とに交流電圧である電気信号Ｖ１を出力し、乗算器２４は、導体プローブ５から入力した電気信号Ｖｐと導体プローブ５の電位である電気信号Ｖｐとを乗算し、乗算値を乗算信号ＳＪとして液面検知制御部２２Ａに出力する。

液面検知制御部２２Ａの静電気検出部２２０Ａは、乗算信号ＳＪと電気信号Ｖｐとをもとに導体プローブ５の帯電を検出する。帯電の検出がない場合、液面検知制御部２２Ａは、検出信号ＳＮを液面検地部２３に出力し、帯電の検出がある場合、検出信号ＳＹを液面検地部２３に出力する。液面検知部２３は、検出信号ＳＮを入力した場合、電気信号Ｖｐをもとに液面検知を実行し、検出信号ＳＹを入力した場合、液面検知を停止する。

上述したように、乗算器２４は、電気信号Ｖ１と電気信号Ｖｐとを乗算し、乗算信号ＳＪを出力する。電気信号Ｖ１は、所定の周期で０となり、電気信号Ｖｐは、導体プローブ５が帯電していない場合、電気信号Ｖ１に同期し、所定の周期で０、あるいは０近傍となる。一方、導体プローブ５が帯電している場合、電位はプラス側に浮遊し、０電位となることはない。その結果、乗算信号ＳＪは、導体プローブ５の帯電の有無に関わらず、電気信号Ｖ１に同期して０となる。

液面検知制御部２２Ａは、乗算信号ＳＪと電気信号Ｖｐとを入力し、静電気検出部２２０Ａは、乗算信号ＳＪが０となるタイミングによって電気信号Ｖｐの電位を測定し、電気信号Ｖｐと所定の閾値Ｖｔｈとの大小関係を判断し、帯電を検出する。

ここで、図８に示すフローチャートを参照して、制御部２Ａが導体プローブ５の帯電を検出し、液面検知の動作を制御する動作手順について説明する。まず、交流発生部２０は、交流電圧である電圧信号Ｖ１を出力する（ステップＳ２０１）。つぎに、乗算器２４は、電気信号Ｖ１と電気信号Ｖｐとを乗算し、乗算値である乗算信号ＳＪを液面検知制御部２２Ａに出力する（ステップＳ２０２）。液面検知制御部２２Ａの静電気検出部２２０Ａは、乗算信号ＳＪが０となるタイミングによって電気信号Ｖｐを測定し、所定の閾値Ｖｔｈとの大小関係を判断する（ステップＳ２０３）。

静電気検出部２２０Ａは、電気信号Ｖｐが閾値Ｖｔｈ以下であると判断した場合（ステップＳ２０３,ＹＥＳ）、帯電を検出せず、液面検知制御部２２Ａは、検出信号ＳＮを出力し（ステップＳ２０４）、液面検知部２３は、電気信号Ｖｐをもとに液面検知を実行する（ステップＳ２０５）。

一方、静電気検出部２２０Ａは、電気信号Ｖｐが閾値Ｖｔｈを超えていると判断した場合（ステップＳ２０３,ＮＯ）、静電気検出部２２０Ａは、帯電を検出し、液面検知制御部２２Ａは、検出信号ＳＹを出力し（ステップＳ２０６）、液面検知部２３は、液面検知を停止する（ステップＳ２０７）。

この実施の形態２では、乗算器２４が出力する乗算信号ＳＪによって電圧信号Ｖ１が電位となるタイミングを検出するようにしていた。乗算器２４を用いることによって、静電気検出部２２Ａは、確実に電気信号Ｖ１が０電位となるタイミングを検出することができる。

この発明の実施の形態１にかかる液面検知装置の概要構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１にかかる制御部の概要構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１にかかる帯電のない場合の電気信号Ｖ１,Ｖｐを示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態１にかかる帯電がある場合の電気信号Ｖ１,Ｖｐを示すタイミングチヤートである。この発明の実施の形態１にかかる制御部の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２にかかる液面検知装置の概要構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態２にかかる制御部の概要構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態２にかかる制御部の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１,１００液面検知装置
２,２Ａ制御部
３サンプリング部
４駆動部
５導体プローブ
６ホルダ
７容器
８検体
９金属板
２０交流発生部
２１タイミング検出部
２２,２２Ａ液面検知制御部
２３液面検知部
２４乗算器
２２０,２２０Ａ静電気検出部

Claims

容器に保持された検体を分注する導体プローブと前記容器の近傍に配置された金属とに交流電圧を印加し、前記導体プローブと前記金属との間の静電容量の変化を測定し、前記静電容量の変化をもとに前記検体の液面検知を行う液面検知装置において、
前記導体プローブに印加された前記交流電圧が零電位となるタイミングを検出するタイミング検出手段と、
前記タイミング検出手段が検出したタイミングによって前記導体プローブの電位を測定し、測定された前記導体プローブの電位が所定値を超えた場合、前記検体の液面検知の動作を停止させる制御を行う液面検知制御手段と、
を備えたことを特徴とする液面検知装置。
容器に保持された検体を分注する導体プローブと前記容器の近傍に配置された金属とに交流電圧を印加し、前記導体プローブと前記金属との間の静電容量の変化を測定し、前記静電容量の変化をもとに前記検体の液面検知を行う液面検知装置において、
前記導体プローブに印加される前記交流電圧の電位と前記導体プローブの電位とを乗算する乗算手段と、
前記乗算手段が乗算した乗算値が零となるタイミングによって前記導体プローブの電位を測定し、測定された前記導体プローブの電位が所定値を超えた場合、前記検体の液面検知の動作を停止させる制御を行う液面検知制御手段と、
を備えたことを特徴とする液面検知装置。