JPH0354417A - 液面検出装置 - 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、たとえば電極を上方から下降して、該電極が
容器内の肢体に接触した瞬間をとらえること等により液
面の高さの検出を行なう液面検出装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 液面の高さの検出は種々の分野で種々の方法を用いて行
なわれている。たとえば血液や尿等、彼検査液中の化学
成分または有形成分を定量分析する生化学分析装置にお
いて、容器に収納された披検査岐を定量取り出すために
披検査液を取り出す吸引ノズルに液面検出装置が取り付
けられている。

生化学分析装置に用いられる典型的な波面検出装置の一
例としては、たとえば特開昭６３−３２３７３号公報に
記載された方式がある。

第７図は、上記公報に記載された、従来の液面検出装置
の原理を説明するための説明図である。

吸引用ノズル７０と該ノズル７０とほぼ平行に設けられ
た電極７ｌが同時に下降して容器７２に収容されだ液体
７３に接すると、ノズル７０と電極７ｌとが液７３で短
絡されるため、この際のインピーダンスの変化が検出器
７４により検出され、ノズル７０と電極７１との両者が
液体７３に接した瞬間が求められるものである。

ここでたとえば上記生化学分析装置においては液の蒸発
防止用として容器に蓋がかぶせられている場合が多い。

上記方式を用いると吸引用ノズル７０の他に電極７ｌが
必要となり蓋に大きな孔を開ける必要があり、また、吸
引用ノズル７０の他に電極７１が必要であるためその分
機械的構造が複雑となるという問題点がある。また検出
される液体は導電性液体である必要もある。

上記問題点を解決するために吸引用ノズル以外の電極を
必要としない方式（吸引用ノズルのみを電極として用い
る方式）も提案されている（特開昭［１３−１１１４２
５号公報参照）。

第８Ａ図〜第８Ｃ図は、上記特開昭６３−１１１４２５
号公報に記載された、吸引用ノズル以外の電極を必要と
しない従来の液面検出装置の原理図、第９Ａ図〜第９Ｃ
図は、それぞれ第８Ａ図〜第８Ｃ図の等価回路図である
。

電圧Ｖの電源８０はスイッチ８ｌを経由して容量Ｃのコ
ンデンサ８２に接続され、該コンデンサ８２の一端は吸
引用ノズル８３と接続されている。液体８４の入った容
器８５は直接または間接的に接地されており、吸引用ノ
ズル８３と接地ラインとの間に等価的なコンデンサ８Ｂ
（当初の容Ｐｃｔ）が形成されている。

ここで第８Ａ図，第９Ａ図に示すようにスイッチ８ｌが
接続され、コンテンサ８２および上記等価的なコンデン
サ８６が電源８０の電圧Ｖに充電される。

次に、第８Ｂ図，第９Ｂ図に示すようにスイッチ８１が
開放され、吸引ノズルが容器８５内に下降される。

第８Ｃ図に示すように吸引ノズル８３が戚体８４に接し
た瞬間に、第９Ｃ図に示すように吸引ノズル８３と接地
ラインとの間に形成された等価的なコンデンサ８６の容
量が当初の容ＲＣ１からＣ２へと変化し、したがって吸
引ノズル８３の電位が当初の電圧ＶからＶ′へと変化す
る。したがってこの変化を検出することにより吸引ノズ
ル８３が液体８４に接した瞬間をとらえることができる
。

（発明が解決しようとする課題） 上記方式は、吸引ノズル８３の他には電極は必要とせず
容器の蓋の孔も吸引ノズル８３の太さだけでよいため小
さくて済むという特徴がある。しかしながらこの方式は
、ノイズに弱いという問題点を有している。即ち、コン
デンサを一旦充電した後吸引用ノズルが下降を始めると
、もはや電源８０とは切り離された状態となるため、下
降中にたとえば吸引用ノズル８３がゴミ等に接触して装
置本体（接地ライン）と短絡するとその時点をもって吸
引用ノズル８３が戒体と接触したと判断されてしまい、
それがノイズの影響で該検出となったのか否かというこ
とについては何ら自動的は検出されないという問題点が
ある。

本発明は、上記事情に鑑み、一本の電極（ノズル）のみ
を用いるという上記方式の長所を残し、かつノイズに強
い液面検出装置を提供することを目的とするものである
。

（課題を解決するための手段） 本発１！ｌ１の液面検出装置は、液面検出用電極と、該
電極に交流成分を含む電圧を印加する発振器と、該電極
の電圧を整流して取り出す整流器とを備えたことを特徴
とするものである。

（作　　用） 本発明は発振器を設けており、電極と接地ラインとの間
に形戊された等価的なコンデンサの充放電を繰り返すよ
うにし、整流器によりこの電極の電圧を整流して取り出
すようにしたものであり、電極が液に接する前と後の、
上記等価的なコンデンサの容量の変化による充放電の時
定数の変化を整流された電圧として取り出すことができ
る。また、常に充放電を繰り返しているため、一旦ノイ
ズが混入してもその後ただちに回復し、したがって該ノ
イズにより電極が液面に接触したとご；判断してもその
後の回復により誤判断であった旨が判１リ１シ、液面が
正確に検出され、ノイズの影響を受けにくい液面検出装
置となる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例について説明する。

第４図は、本発明の液面検出装置の一実施例が組み込ま
れた生化学分析装置の一例を示した斜視図である。

図示の生化学分析装置１０には、透明な蓋１１が備えら
れており、このＭｌｌを開けて被検査液、長尺テープ状
のテストフイルムｌ２等をこの装置ｌＯ内に収容しおよ
び取り出すように構成されている。この装置ｌＯには、
たとえば血清．尿等の多数の被検査液を円状に配列して
収容する被検査液収容手段ｌ３が備えられており、ここ
に収容された披検査液は、後述するように点着手段１４
により取り出され点着される。テストフイルム｛２は、
披検査岐中の測定したい特定の化学成分または有形成分
毎にその或分のみと呈色反応を示す試薬を含有させる等
、測定項目に対応して民数種類のテストフイルムｌ２が
用意されている。このテストフイルムＩ２の未使用の部
分は、フイルム供給カセット１５内に巻かれており、上
記測定に使用した部分は、フイルム巻取カセットｌ６内
に在かれている。またこのカセット１Ｂ内のりールｌｅ
ａの中央部には、後述するようにしてテストフイルムｌ
２を装置ＩＯ内に収容した後、このテストフイルムＩ２
をフイルム供給カセット１５から引き出すためのモータ
の回転軸と係合する孔１６ｂが設けられている。テスト
フイルム１２はカセット１５．１６に巻かれたまま、装
置ＩＯ内に収容される。フイルム供給カセット１５とフ
イルム巻取カセット１６とは、この図に示すように分離
されている。

この装置１０を用いて同時に複数項目の側定が行なうた
めにテストフイルム収容部１７には多数個のテストフイ
ルムｌ２の未使用の部分を並列させて収容できるよう、
フイルム供給カセット１５を１つずつ収容する多数のテ
ストフイルム収容手段から構成されている。

点着手段ｌ４はその先端に点着用ノズル１４ａを有し、
レールｌ８上に乗せられた移動手段ｌ９によりレールＩ
Ｂが延びる方向に移動され、後述するようにして彼検査
液収容手段ｌ３から彼検査液を取り出し、各テストフイ
ルム収容手段内から引き出されたテストフイルムｌ２上
の所定位置に点着する。また、移動手段ｌ９は、点着手
段ｌ４を上下方向にも移動するよう横或されており、こ
の移動手段１９により点着手段】４がレールｌ８の延び
る左右方向に移動されるときは、この点着手段は上昇し
た泣置にあり、上記被検査液の取り出し、点着、および
後述する洗浄の際には、下降される。

点着用ノズル１４ａは、テストフイルムｌ２上に点着し
たあとテストフイルム収容部１７と被検査液収容手段１
３の間に、この両者に近接して配置されたノズル洗浄部
２０で洗浄され、次の点着に再使用される。

点着されたテストフイルム１２は、後述するように、イ
ンキュベータによりインキユベートされ、各テストフイ
ルム収容手段毎に設けられた測光手段６０（第４図参照
）による光学濃度の測定が行なわれる。

装置１０全体の作動の制御、測定データの処理等は、回
路部２１とこの回路部２１に接続されたコンピュータ２
２により行なわれる。回路部２ｌの前面に設けられた操
作・表示部２３には、装置ｌＯの電源スイッチや装置Ｉ
Ｏにおける／ｒ！Ｉ費電流をモニタするための電流計等
が備えられている。コンピュータ２２には装置１０に指
示を与えるキーボード２４、指示のための補助情報やδ
ｊｌ定桔果等を表示するＣＲＴディスプレイ２５、側定
結果を印字出力するプリンタ２６、および装置１０に各
種の指示を与えるための命令や測定結果のデータ等を記
憶保存しておくためのフロッピィディスクを収容するフ
ロ・／ピイディスク装置２７が備えられている。

第５図は、第４図に斜視図を示した生化学分旧装置ＩＯ
の主要部の平面図である。

テストフイルム収容部ｌ７を構成する多数のテストフイ
ルム収容手段は、この中から引き出された全てのテスト
フイルムの点着の行なわれる所定位置２８が直線上に並
ぶように構成されており、さらにこの直線上にノズル洗
浄部２０、および被検査液収容手段１３内の被検査液取
出し位置！３ｂが配列されるように横成されている。

披検査液収容手段１３は、多数個の披検査液をほぼ円状
に配された各収容部１３ａ内に収容するように構成され
ている。また、この被検査液収容手段１３は、ほぼ内状
に配された各収容部１３ａが回転されるように構成され
ており、この収容部１３ａに収容された被検査液のうち
、次のａｌｌｌ定に用いる被検査液が取出し位置１３ｂ
に位置するように図示しない回転手段により自動的に回
転される。収容部Ｉ３ａに収容された被検査液の蒸発に
よる変質を防ぐために、取出し位置１３ｂ以外の収容部
１３ａの上には図示しない蓋がかぶせられる。

点着手段１４は、レール１８土に乗った移動手段ｌ９に
よりレールの延びる方向に移動され、取出し位置１３ｂ
から彼検査液を取り出しテストフイルム上の所定位置２
８に点着する。

第６図は第５図のｘ−ｘ’線に沿った断面の要部を示す
断面図である。

テストフイルム１２は、フイルム供給カセットｌ５に収
納されて装置１０内に装填され、装置１０内で使用され
るにつれて、順次フイルム巻取カセットｌ６に巻取られ
る。フイルム供給カセットＩ５は、内部が一例として１
５℃に温調された保冷ｊｌｉ　５　０に収容され、フイ
ルム巻取カセット１６は巻取室５１に収容される。保冷
ｂＪＬ５０は、断熱壁５０ａによって囲まれた内部５０
ｃ内にフイルム供給カセットｌ５を収容するものであり
、該断熱壁５０ａには該内部５０ｃを上記温度に冷却す
る冷却装置５８が取り付けられており、該内部５０ｃは
略均一な温度に保たれる。該内部５ｏＣが上記のように
低温に保持されることにより内部５０ｃのフイルム供給
カセット１５の温度も上記低温に保持される。またフィ
ルム供給カセットｌ５内には図示しない乾燥剤が収納さ
れており、カセットｌ５の内部は乾燥状態に保たれてい
る。カセットＩ５のフイルム取出し口１５ｄから引き出
されたテストフイルム１２は、断熱壁５０ａのフィルム
引出し口５０ｂを経て、最後はフィルム巻取カセットｌ
６に巻き取られる。　上記フィルム巻取カセット１６内
のりールｌ（ｉａの中央部に設けられた孔１６ｂには、
この巻取室５ｌに設けられた、本発明にいう移送手段の
一例としての巻取用モータ５３の回転軸が係合し、この
モータ５３の回転に従ってテストフイルム１２がフイル
ム供給カセットＩ５から保冷庫５０の前記フイルム引出
し口５０ｂを経由して間欠的に引き出され、フイルム巻
取カセット１６に巻き取られる。

フイルム供給カセット１５とフイルム巻取カセット１６
の間のテストフイルムｌ２が露出した部分には、このフ
イルムを一旦内部に保持した後通過させるインキュベー
タ５５が配されており、このインキュベータ５５内には
テストフイルム１２と被検査液との呈色反応による光学
濃度を測定するための測光手段６０が設置されている。

上述したようにテストフイルムｌ２はモータ５３の回転
により保冷１＋ｌｆ５０から間欠的に引き出され、図中
左方向に間欠的に送られる。フイルムｌ２が送られる際
にはインキュベータ５５の上Ｍ５５ａが矢印Ａ方向に上
昇している。テストフイルムＩ２が移動すると、上蓋５
５ａが矢印Ｂ方向に下降してテストフイルム１２を押す
。次いで上蓋５５ａのノズル神人孔５５ｂを塞いでいた
シャッタ５４が図中右方向に移動し、続いてノズル１４
ａが図示のように下降して上記ノズルｌｌｐ人孔５５ｂ
を通じてテストフイルム１２上の所定位置２８（第３図
参Ｉｔ＜０に披検査液が点着される。さらにその後ノズ
ル１４ａが上昇し、ンヤッタ５４か左方向に移動してノ
ズルｔ一ｐ人孔５５ｂをふさぎ、インキュベータ５５内
と外部との空気の出入りを防いでインキュベータ内部が
所定の温度（例えば３７℃）に保たれる。被検査戚が点
着された彼ｉ｛１１１定部１２ａは、このインキュベー
タ５５内において所定時間（一例として４分間）恒温保
持される。ｌｐｊ光手段６０により、点着の前後、イン
キュベーション終了後、またはその途中においてテスト
フイルムｌ２の点着を行なった披測定部１２ａの光学濃
度が＃［定される。この濃度４ｐ１定は、光照財器６１
から発せられた予め選定された波長を含む光をフイルム
ｌ２に照射し、フイルム１２への入射光、該フイルムＩ
２からの反射光をそれぞれ光検出器８２．６３により検
出することにより行なわれる。

測光手段６０により測定され求められた濃度信号は、コ
ンピュータ２２に（第４図参照）人力され、コンピュー
タ２２に記憶されている光学濃度と物質濃度との換算表
（検量線）を用いて、各４ｐｊ定項目に対応する被検査
液中の生化学物質の物質濃度が求められる。

ここで、点着ノズル１４ａを用いて被検査液収容手段ｌ
３の各収容部１３ａに収容された被検査液を取り出す際
に必要となる披検査液の液面検出について説明する。

第ＩＡ図は、本発明の液面検出装置の一実施例の原理を
説明するための原理説明図、第ＩＢ図は第ＩＡ図の等価
回路図である。

電源１から供給された電力は発振器２を経由してステン
レス製の点着用ノズル１４ａに印加される。

この点着ノズル１４ａと接地ライン（生化学分析装置１
０の本体）との間には、第ＩＢ図に示すように等価的な
コンデンサ３を考えることができる。また、点着ノズル
１４ａと接地ラインとの間には抵抗４が接続されている
。さらに、点着用ノズル１４ａには、該点着用ノズル１
４ａの電圧を整流して取り出す整流器５か接続されてい
る。

発振器２から供給された交流信号を含む電圧信号は、コ
ンデンサ３への充電と、抵抗４を経由しての放化とを繰
り返し、したがって整流器５の出力電圧は発振器２の出
力とこの充放電の時定数とにより定まる電圧となる。

ここて、点着ノズルＬ４ａが下降して披検査液６の表面
に接するとコンデンサ３の容量が急激に変化し、したが
って整流器５の出力電圧はこの時点て急激に変化し、点
着ノズル１４ａの先端が被検査液６に接したことが検出
される。ここでもし点着ノズル１４ａが被検査液６に接
する前に、何らかのノイズにより整流器５の出力電圧か
点着ノズルｌ４ａか被検査液６に接した場合と類似の変
化を呈してもその後直ちにもとの電圧に回復し、この回
復によりノイズの影響であった旨が判明し、被検査液６
゛の岐面を正確に検出することができる。

点着ノズル１４ａの先端が被検査液６に接したことが検
出されると、点着ノズル１４ａはその後さらに一定距離
だけ下降して該点着ノズル１４ａが被検査液６内の一定
の深さまで入り込み、該点着ノズル１４ａから一定量の
被検査液が吸い込まれる。

第２図は、本発明の液面検出装置のより具体的な一実施
例を表わす購戒図である。

図に示すＦ／Ｖコンバータ１０１としてはたとえばナシ
ョナルセミコンダクタ社ＬＭ２　９　０　７が採用され
る。該Ｆ／Ｖコンバータ１０１には電源Ｖ，，，周波数
ｆの発振器１０２，抵抗値Ｒの抵抗器ｌ０３，点着ノズ
ル１４ａと生化学分析装置ＩＯの本体（接地ライン）と
の間の等価的なコンデンサ１０４（容量をＣとする）と
が接続され、出力電圧Ｖｏは、ｖ。−Ｋ　−　ｆ　−　
Ｖ，ｃ−　Ｒ　−　Ｃ　　　　　−（１）（Ｋは比例定
数） により定まる。

この電圧Ｖ０は微分回路１０５　，　堆幅回路ｌ０６を
経由して最終的な出力電圧■ｌとして出力される。

ここで、Ｆ／Ｖコンバータｌｏｔは、本来的な使い方と
しテハ、（１）式のＶ，，，Ｒ，ＣＩ．ｔ固定され、周
波数ｆが変化することにより電圧Ｖｏが変化するように
構成されるが、ここでは、ｆ，　Ｖ，，，　Ｒを固定し
、Ｃが変化することによる電圧ｖｏの変化を検出するも
のである。

第３図は、第２図に示す電圧■。５　Ｖ１の変化の一例
を表わした図である。

点るノズル１４ａが下降して時刻ｔｏにおいて被検査Ｍ
　１０７と接するとコンデンサ１０４の容量の変化によ
り、図に示すように電圧Ｖ。は上昇し電圧Ｖｌは上に凸
のパルスとなる。またその後点着ノズル１４ａが上昇し
て時刻ｔｏにおいて被検査液ｌ０７と離れると、図に示
すように電圧ｖｏは下降し、ｆｌｉ　ｆｆ　Ｖ　ｔは下
に凸のパルスとなる。このような変化をとらえることに
より点着ノズル１４ａが被検査液１０７と接触したか否
かを検出することができる。

尚、上記実施例（第ＩＢ図参照）では等価的なコンデン
サ３と並列に抵抗４が設けられているが、批抗４とコン
デンサ３と直列に、即ちコンデンサ３と発振器２との間
に挿入し、コンデンサ３の放置は発振器２を経由して行
なうように構成してもよい。また積極的に抵抗４を設け
ることなく、発振器２の内部抵抗や配線材の抵抗等を上
記抵抗の代わりとして用いてもよい。即ちコンデンサ３
への充放電が所定の時定数をもって行なわれ、コンデン
サ３の容量変化によりその時定数が変化すればよいもの
である。

また、上記実施例は本発明の液面検出装置を生化学分析
装置に組み込んだ一例であるが、本発明は生化学分析装
置に限られず広く一般に液面を検出する際に用い得るも
のである。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明の液面検出装置は、
液面検出用電極と、該電極に交流成分を含む電圧を印加
する発振器と、該電極の電圧を整流して取り出す整流器
とを備えているため、一本の電極を備えるだけで該電極
が液面に接する前後の等価的なコンデンサの容量の変化
を検出することができ、これにより液面の高さが検出さ
れる。

また一旦ノイズが重畳しても次の瞬間にはこのノイズの
影響はキャンセルされ、液面の高さが正確に検出される
。

【図面の簡単な説明】

第ＩＡ図は、本発明の岐面検出装置の一実施例の原理を
説明するための原理説明図、 第ＩＢ図は、第ＩＡ図の等価回路図、 第２図は、本発明のｌ夜面検出装置のより具体的な一実
施例を表わす構成図、 第３図は、第２図に示す電圧Ｖｏ，Ｖ１の変化の一例を
表わした図、 第４図は、本発明の戚面検出装置の一実施例が組み込ま
れた生化学分折装置の一例を示した斜視図、 第５図は、第４図に示した生化学分析装置の主要部の平
面図、 第６図は、第５図のｘ−ｘ’線に沿った断面の要部を示
す断面図、 第７図は、従来の液面検出装置の一例原理を説明するた
めの説明図、 第８Ａ〜第８Ｃ図は、吸引用ノズル以外の電極を必要と
しない従来の液面検出装置の原理図、第９Ａ図〜第９Ｃ
図は、それぞれ第８Ａ図〜第８Ｃ図の等価回路図である
。 １・・・電源　　　　　　　　２・・・発振器３・・・
等価コンデンサ　　　４・・・抵抗５・・・整流器　　
　　　　　６・・・被検査液１０・・・生化学分析装置
　　　１２・・・テストフイルム１２ａ・・・被測定部
　　　　　＋２ｂ・・・披＆１定而ｌ３・・・被検査液
収容千段　　ｉ４・・・点着手段１４ａ・・・点着ノズ
ル １５．　１５ａ．　１５ｂ．・・・，１５ｎ・・・フイ
ルム供給カセット１Ｂ・・・フイルム巻取カセット ｌ７・・・テストフイルム収容部 ２ｌ・・・回路部　　　　　　　２２・・・コンピュー
タ２４・・・キーボード １０１・・・Ｆ／Ｖコンバータ １０２・・・発振器　　　　　　１０３・・・抵抗１０
４・・・等価コンデンサ　　１０５・・・微分回路１０
Ｇ・・・堆幅回路　　　　　１０７・・・被検査液第 １Ａ 図 第１８ 図 第 ２ 図 第 ３ 図 ＶＯ↑ 第 ４ 図 第 ５ 図 Ｘ“」 第 ア 図 第８Ａ 図 第８Ｂ図 第８Ｃ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液面検出用電極と、該電極に交流成分を含む電圧を印加
   する発振器と、該電極の電圧を整流して取り出す整流器
   とを備えたことを特徴とする液面検出装置。