JP2582795B2 - 液面検知装置 - Google Patents

液面検知装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、自動化学分析を行うために用いられる血清
等を含む各種液体の液面検知装置に関する。
（従来の技術） 自動化学分析装置に適用される液面検知装置として先
に本出願人は第９図に示される構成のものを提案した。
自動化学分析を行う試料，試薬などを分取するプローブ
10をブリッジ回路２の一部構成要素としてプローブ10が
所定位置（上死点）から移動を開始すると位置の変化に
伴ってプローブ10と液面間のインピーダンス（容量）が
変化するので、ブリッジ回路２の出力が発生し、この出
力は増幅回路３を介して同期整流回路４に入力される。
一方、発振回路１の信号が自動移相回路９を介してその
同期整流回路４に加えられる。整流出力は低減濾波回路
5,増幅回路６を介して比較回路７に加えられ、予め設定
された検知レベルと比較されてCPU8に出力される。
このような構成でプローブ10が移動して位置が変化す
ると、ブリッジ回路２を構成している系に依存する固有
容量の値C0が変化して検知出力eSが変動した場合、CPU8
がこれを検出して零設定信号を自動移相回路９に加えら
れる。これにより自動移相回路９は発振回路１からの参
照信号eRの位相を調整することによって、入力信号eSと
の位相差を常に90゜に保つように働くので、プローブ10
の移動に基く検知出力の変動を抑えることができる。
（発明が解決しようとする問題点） ところでそのような従来の装置では、プローブ10が所
定位置から移動したとき、垂直方向に降下を開始した以
降に生じた要因によって受ける影響に対しては効果がな
いという問題がある。例えば液体が血清のように比誘電
率が大きい対象の場合はそのインピーダンスは第７図
（ａ）のように容量性となるため、入力信号esの整流信
号erの波形は正極側が大きくなるので問題はない。しか
し対象が純水のように比誘電率が小さい場合はそのイン
ピーダンスは第７図（ｂ）のように誘導性となるためer
の波形は負極側に大きくなる。すなわち、参照信号eRに
対して入力信号eSの位相のずれが逆となるので、結果と
して出力段の低域濾波回路出力信号e0の極性は第４図の
ように反転することにより、誤った液面検知信号が出力
される。
また、プローブ10が降下を開始してから或る一定時間
は、機構系のガタや振動等の影響を受けて検出される静
電容量が不安定に変化するので、この間は誤って液面検
知信号が出力されてしまうことになる。
本発明は以上のような問題に対処して成されたもの
で、プローブが降下を開始した以降に生じた要因によっ
て影響を受けることなく誤りのない液面検知信号を得る
ことができる液面検知信号を提供することを目的とする
ものである。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、正及び負の検知
レベルが設定され液面検知信号レベルと比較するレベル
比較手段と、プローブの降下開始後に一定時間液面検知
信号の出力を抑制する出力抑制手段とを備えたことを特
徴とするものである。
（作 用） 正及び負の検知レベルが設定されたレベル比較手段を
設けてあるので、検出されたインピーダンスが容量性及
び誘導性のいずれ側に変化しても正しい検知信号が出力
される。また出力抑制手段を設けてあるので、プローブ
の降下開始後一定時間は出力が抑制されるため不安定な
信号は出力されない。従って誤りのない液面検知信号を
得ることができる。
（実施例） 第１図は本発明実施例の液面検知装置を示すブロック
図で、１は発振回路、２はプローブ10をブリッジの一部
構成要素とするブリッジ回路、3,6は増幅回路、４は同
期整流回路、５は低減濾波回路で以上の構成は従来と同
一である。
７は比較回路で、予め設定された正のしきい値V
Th1（検知レベル）及び負のしきい値−VTh2を有し増幅
回路６の出力信号のレベルと比較するためのものであ
る。11は制御回路で予め設定された出力制御信号VLを一
定時間tL出力するためのもので、この出力制御信号VLは
比較回路７からの出力信号とともにゲート回路12に加え
られる。ゲート回路12出力制御信号VLが加えられている
間は比較回路７からの出力信号を通過させないように動
作する。
13は高域濾波回路で前段の低域濾波回路５の出力信号
esを微分することによりゆるやかな変化は緩和し、急峻
な変化はそのまま通過させるためのものである。14は移
相回路で発振回路１から加えられる参照信号eRの位相を
調整して同期整流回路４へ出力するためのものである。
第２図は液面検知を行う説明図で、プローブ10は所定
位置から上下機構18を駆動してシャーシ等の対向電極15
上に配置されている容器16内の試料17に向けて降下する
ように構成されている。
次に本実施例の作用を説明する。
図示しない制御回路の指令により第２図の上下機構18
を駆動し、プローブ10（検出電極として動作する）の降
下を開始する。降下するにつれプローブ10と対向電極15
間の距離は接近してくるので両者間に形成される静電容
量は増加してくる。第３図はこの関係を示す特性図で、
始めプローブ10が所定位置の高さにある状態では静電容
量はCsであったものが、プローブ10の降下につれ徐々に
増加し液面に接触するとその値はCt1からCt2に急峻に増
加する。なお降下開始後しばらくの間は、機構系のガタ
や振動等の影響を受けてCWのように不安定に変化する。
この変化の幅は数pF程度となり、その時間tMは数10乃至
数100ms程度となる。この変化を信号としてそのまま出
力すると誤った検知信号が出力されることになる。
しかし制御回路11からその時間tMを十分にカバーする
一定時間tLの間第５図に示すような出力抑制信号VLをゲ
ート回路12に加えることにより、第６図に点線で示され
るようにその誤りの検知信号はゲート回路12から出力さ
れない。
また、第３図の接液点に至る静電容量の変化（Cs乃至
Ct1）は機構系によっては10数pF程度にも及ぶ場合があ
り、これをそのまま出力すると誤った検知信号となる。
しかし高域濾波回路13の動作により、低域濾波回路５の
出力信号e0は微分されるのでその変化はゆるやかになる
ように緩和される。従ってその間の変化は無視できるの
で、誤った検知信号は出力されない。
この結果接液点以後の変化（Ct1乃至Ct2）のみが第４
図のように増幅回路６を介して、比較回路７から出力さ
れさらにゲート回路12を第６図の実線のような検知信号
として通過することができる。但し、増幅回路６の出力
信号Vsが比較回路７の正のしきい値Vth1より大きい場合
である。接液点以後の変化（Ct1乃至Ct2）に基く出力信
号Vsがしきい値Vth1以下の場合は比較回路７から出力さ
れないので、検知信号は得られない。
次に検知対象の差異について説明する。対象液体が血
清やこれと反応する試薬のように比誘電率が大きい場合
は、イオンを含んで導電性となるものが多いので液体全
体が同電位となり、第７図（ａ）のようにインピーダン
スの変化は容量性となってその整流信号erの波形は正極
側に大きくなる。従って比較回路７のVth1を適当なレベ
ルに設定することにより誤りのない検知信号を得ること
ができる。
次に対象液体が純水のように比誘電率が小さいもので
導電性を示さない場合は、液体全体が同電位とならない
ためインピーダンスの変化は静電容量があまり増えない
ので第７図（ｂ）のように誘導性となり、そのerの波形
は負極側に大きくなる。従ってこの場合は比較回路７に
−Vth2を適当なレベルで設定しておくことにより、同様
に誤りのない検知信号を得ることができる。
このように本実施例によれば、プローブ10の降下によ
って検出されるインピーダンスが容量性でも誘導性でも
誤りのない検知信号を得ることができる。またプローブ
10の降下開始後においても一定時間出力は抑制されるの
で、同様に誤りのない検知信号を得ることができる。
尚、実施例で示した低減濾波回路５と高域濾波回路13
は、１つの帯域濾波回路によって構成してもよい。また
制御回路11から出力する出力抑制信号はプローブ10の上
死点センサ信号そのもの、あるいはその信号をトリガー
として時定数を抑制信号に設定した単安定発振回路から
得るように構成してもよい。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、プローブの降下開
始以降においても種々の要因に影響されることなく誤り
のない液面検知信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明実施例の液面検知信号を示すブロック
図、第２図は本実施例装置の作用を示す説明図、第３図
乃至第６図は本実施例の作用を示す信号波形図、第７図
（ａ），（ｂ）及び第８図は本発明の背景を示す信号波
形図、第９図は従来例を示すブロック図である。 ２……ブリッジ回路、４……同期整流回路、 ７……比較回路、12……ゲート回路、 10……プローブ（検出電極）、11……制御回路、 13……高域濾波回路、14……移相回路、 15……対向電極。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プローブと液面間のインピーダンスの変化
    を検出して液面の検知を行なう液面検知装置において、 設定された正及び負の検知レベルと液面検知信号レベル
    とを比較するレベル比較手段と、 プローブの降下開始後に一定時間液面検知信号の出力を
    抑制する出力抑制手段とを備えたことを特徴とする液面
    検知装置。
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