JPH01178826A - 液面センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液面センサに係り、特に、免疫自動分析装置及
び生化学自動分析装置に用いられる試料容器内の液面位
を検出するに好適な液面センサに関する。

〔従来の技術〕

液面センサとしては、プローブ及び金属棒の２本で構成
される電極の電極間の導電性又は静電容量の変化を検出
するものが知られている。このうち静電容量の変化を検
出するものとしては、特開昭５８−１８２６２１号公報
に記載されているものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術におけるプローブ及び金属棒の２本により
構成される電極を用いた液面センサでは、試料容器の表
面が蒸発防止用のフィルム等で覆われていた場合、各電
極がフィルムに接触した際フィルムの表面を液面として
検出する恐れがあった。

又さらに各電極がフィルムを突き破って容器内の液面を
検出するには、プローブと金属棒それぞれに強度が必要
となり、各電極を強固なもので構成しなければならなか
った。

本発明の目的は、試料容器の表面に装着されたシール材
の影響を受けることなく、単一の電極を試料容器内に挿
入するだけで試料容器内の液面位を検出することができ
る液面センサを提供することができる。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明は、試料容器を接地
する接地電極と、試料容器内に挿入可能に形成されたプ
ローブ電極と、前記各電極に接続され、両電極間の静電
容量値に応じた信号を出力する静電容量値検出手段と、
基１′％値記憶指令を出力する指令手段と、該基準値記
憶指令により該指令発生時点の静電容量検出手段出力を
基７（＋！値として記憶する基準値記憶手段と、基準値
記憶手段に記憶された基準値と静電容量検出手段の出力
とを比較して、静電容量検出手段の出力が前記基ｉ：Ｉ
ｉ値を越えたときに液面位検出信号を出力する液面位検
出手段と、を有する液面センサを構成したものである。

〔作用〕

試料容器を接地電極を介して接地し、プローブ電極を試
料容器内に挿入する。そして、プローブ電極が試料容器
内の試料と接触する前に、基準値指令を出力して、この
ときの両電極間の静電容量値を基準値として記憶する。

この静電容量値は空気コンデンサの容量値とほぼ等しく
数ｆＦ程度の値となる。このあとプローブ電極を移動さ
せプローブ電極が試料容器内の試料と接触すると静電容
量検出手段の出力が前記基準値を越える。即ち、プロー
ブ電極が試料容器内の試料と接触すると、各電極間の静
電容量値は数ｐＦとなる。これにより液面位検出手段か
ら液面位検出信号が出方される。この結果、単一のプロ
ーブ電極を試料容器内に挿入するだけで、試料容器内の
試料の液面位を確実に検出することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

第１図において、試料容器１０は接地電極としての金属
板１２を介して接地されている。そして試料容器１０の
上面はシール材としてのフィルム１４で覆われている。

試料容器１０は、第２図に示されるように、パルスモー
タの駆動によって回転するディスク１６内に収納されて
いる。このディスク１６の近傍にはパルスモータによっ
て駆動するシリンダ１８が設置されており、シリンダ１
８のシリンダロッ１（２０先端にはサンプリングアーム
２２が固定されている。サンプリングアーム２２の先端
側には絶縁材２４を介してプローブ電極２６が固定され
ている。サンプリングアーム２２はシリンダロンド２０
を支点として回転可能に構成されていると共に、シリン
ダロンド２０の上下動に伴って上下動するように構成さ
れている。

そしてプローブ電極２６はシリンダロンド２ｏの上下動
に伴って試料容器１０に対して下降すると共に上昇する
ように構成されている。

又、プローブ電極２６はシュンフロンチューブ２８、電
極弁３０．シリンジ３２に接続されていると共にシリン
ジ３２を介して電極弁３４．シュンフロンチューブ３６
に接続されている。シュンフロンチューブ３６の端部は
、チエイス液（純水）３８を収容する容器４０内に挿入
されている。又、プローブ電極２６はリード線４２を介
して静電容量値検出手段としての静電容量検出回路４４
に接続されている。

静電容量検出回路４４は発振回路４６．積分回路４８．
ｆｌ流回路５０から構成されており、積分回路４８がリ
ード線４２を介してプローブ電極２６に接続され、整流
回路５０が液面位検出判定回路５２に接続されている。

発振回路は、第３図及び第４図に示されるように、一定
周期のパルス信号を積分回路４８へ出力するように構成
されている。積分回路４８は抵抗４８Ａ、４８Ｂ、４８
Ｃ，４８Ｄ、コンデンサ４８Ｅ、４８Ｆ、オペアンプ（
演算増幅器）４８Ｇから構成されており、オペアンプ４
８Ｇの子端子が抵抗４−８　Ａを介して発振回路４６に
接続され。

アースラインが金ａＦｊ、１２に、一端子がリード線４
２を介してプローブ電極２６に接続されている。

そして積分回路４８は発振回路４６からのパルス信号を
、金属板１２とプローブ電極２６間の静電容量値に応じ
て積分し、積分した信号を整流回路５０へ出力するよう
に構成されている。即ち、プローブ電極２６が試料容器
１０内の試料と非接触状態にあるときには、金属板１２
とプローブ電極２６間の静電容量は数ｆＦ（１０−１”
ファラッド）程度であるため特性Ａで示されるような信
号を出力する。一方、プローブ電極２６が試料容器１０
内の試料と接触したときには、金属板１２とプローブ電
極２６間の静電容量が数ｐＦ（１０″″１２フアラツド
）に変化するため、積分回路４８の出力電圧が数十ｍＶ
上昇し、特性Ｂで示される信号を出力するようになって
いる。整流回路５０はダイオード５０Ａ、コンデンサ５
０Ｂ、抵抗５０Ｃから構成されており、積分回路４８か
ら特性Ａの信号を受けたときには、特性ａで示される信
号を出力し、積分回路４８から特性Ｂで示される信号を
受けたときには特性Ｂで示される信号を出力するように
構成されている。即ち、整流回路５０は積分回路４８の
積分値のレベルに応じた信号を出力するように構成され
ている。

液面位検出判定回路５２は、第５図に示されるように、
抵抗５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、スイッチ５２Ｄ、５２Ｅ
、コンデンサ５２Ｆ、コンパレータ５２Ｇから構成され
ており、抵抗５２Ａがプラス電源に接続され、端子、５
２Ｈが整流回路５ｏに接続され、端子５２Ｉから液面位
検出信号を出力するように構成されている。スイッチ５
２Ｄ。

５２Ｅは、基準値記憶指令を出力する指令手段としての
パルス発生回路（図示省略）からの指令に従って接点を
開閉するように構成されており、コンデンサ５２Ｆが基
準値記憶手段として、コンパレータ５２Ｇが液面位検出
手段として構成されている。

基準値記憶指令によりスイッチ５２ＤがＯＮとなりスイ
ッチ５２ＥがＯＦＦになると、整流回路５０の出力信号
が抵抗５２Ｂ、５２Ｃによって分圧されてコンパレータ
５２Ｇのプラス端子に入力される。このときコンデンサ
５２Ｆは抵抗５２Ａ。

スイッチ５２Ｄを介して充電される。この充電電圧は、
コンパレータ５２Ｇのプラス端子に印加される電圧より
も高レベルになるように設定されている。このため、プ
ローブ電極２６が試料容器１０内の試料と非接触状態に
あるときには、端子５２Ｉからはハイレベルの信号が出
力される。

次に、プローブ電極２６がフィルム１４を突き破って試
料容器１０内に挿入されたとき、スイッチ５２ＤをＯＦ
Ｆに、スイッチ５２ＥをＯＮにすると、コンデンサ５２
　Ｆの充電電荷がスイッチ５２Ｅを介して放電される。

そしてコンデンサ５２Ｆの電圧が端子５２　）−Ｉの電
圧、即ち基準値記憶指令発生時点の整流回路５０の出力
電圧と一致したときに、この電圧が基準値として記憶さ
れる。

このときコンデンサ５２Ｆは整流回路５０の出力信号に
よって充電されることになる。そしてスイッチ５２Ｅが
ＯＮの状態にあるときにプローブ電（似２６が試料容器
１０内の試料と接触すると、整流回路５０の出力レベル
が上昇しコンパレータ５２Ｇのプラス端子の電圧がマイ
ナス端子の電圧よりも高くなり、端子５２Ｉの出力レベ
ルがローレベルに反転する。即ち、端子５２Ｉからは液
面位検出信号としてローレベルの信号が出力される。

そしてこの信号を基にパルスモータの駆動を停止させる
ことによってプローブ電極２６の下降を停止させること
ができる。なお、上記以外の動作状態においては、スイ
ッチ５２Ｄを常にＯＮ状態とし、コンパレータ５２Ｇが
誤動作するのを防止するために、マイナス端子に常時電
力を供給する。

又、プローブ電極２６を試料容器１０内に挿入する際、
プローブ電極２６がフィルム１４を突き破ったあと一旦
プローブ電極２６の移動を停止させることによって水滴
等の影響を受けることなく、液面位を確実に検出するこ
とができる。即ち、プローブ電極２６と金属板１２間の
静電容量値は、第７図及び第８図に示されるように、フ
ィルム１４に付着した水滴等によって静電容量値にばら
つきがある。このため、基準値を設定する場合。

プローブ電極２６がフィルム１４を突き破る前に設定す
ると、静電容量値のばらつきによって基準値に誤差が生
じる。そこで、プローブ電極２６がフィルム１４を突き
破ったあと基準値を設定すれば、水滴等により静電容量
値にばらつきが生じても、これらのばらつきを補正した
基準値を設定することができるため、液面を確実に検出
することができる。

又、液面位検出判定回路５２の代わりに、第９図に示さ
れるように、Ａ／Ｄコンバータ５４Ａ。

データラッチ部５４　Ｂ、ＲＡＭ５４Ｃ，比較判定部５
４Ｄから構成されるシングルチップマイクロコンピュー
タ５４を用いることも可能である。

即ち、Ａ／Ｄコンバータ５４　Ａにより、第１０図に示
されるように、タロツク信号に同期して整流回路５０の
出力信号をデジタル信号に変換し。

Ａ／Ｄコンバータ５４Ａの出力信号を初期値データとし
てＲＡＭ５４Ｇに格納する一方、データラッチ部５４Ｂ
にはＡ／Ｄコンバータ５４Ａの出力信号を順次格納する
。そして比較判定部５４Ｄにおいてデータランチ部５４
Ｂに格納されるデータとＲＡＭ５４Ｃに格納された初期
値データとを比較し、データラッチ部５４Ｂにラッチさ
れたデータが初期値データを越えたときに、プローブ電
極２６が液面に接触したとして液面位検出信号を出力す
ることによって、液面を確実に検出することができる。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、一対の電極のう
ち一方の電極を試料容器内に挿入するだけで、試料容器
に装着されたシール材の影響を受けることなく試料容器
内の液面位を確実に検出することができ、信頼性の向上
に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明に係るセンサが用いられる装置の要部斜視図、第３図
は静電容量検出回路の構成図、第４図は第３図に示す回
路の波形図、第５図は液面位検出判定回路５２の構成図
、第６図は第５図に示す回路の波形図、第７図は静電容
量値とプローブ電極の移動距離との関係を示す線図、第
８図はプローブ電極と金属板との関係を示す線図、第９
図は本発明の他の実施例を示す要部構成図、第１０図は
第９図の波形図である。 １０・・・試料容器、１２・・・金属板、１４・・・フ
ィルム、２６・・・プローブ電極、４４・・・静電容量
検出回路、５２・・・液面位検出判定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、試料容器を接地する接地電極と、試料容器内に挿入
   可能に形成されたプローブ電極と、前記各電極に接続さ
   れ、両電極間の静電容量値に応じた信号を出力する静電
   容量検出手段と、基準値記憶指令を出力する指令手段と
   、該基準値記憶指令により該指令発生点の静電容量検出
   手段出力を基準値として記憶する基準値記憶手段と、基
   準値記憶手段に記憶された基準値と、静電容量検出手段
   の出力とを比較して、静電容量検出手段の出力が前記基
   準値を越えたときに液面位検出信号を出力する液面位検
   出手段とを有することを特徴とする液面センサ。