JPH09101316A - 液面検知機能を有する分析装置 - Google Patents

液面検知機能を有する分析装置

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JPH09101316A
JPH09101316A JP7257294A JP25729495A JPH09101316A JP H09101316 A JPH09101316 A JP H09101316A JP 7257294 A JP7257294 A JP 7257294A JP 25729495 A JP25729495 A JP 25729495A JP H09101316 A JPH09101316 A JP H09101316A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】プローブ停止時のセンサ信号の擾乱に影響され
ずに、被吸引溶液の空吸いの有無を正確に検知するこ
と。 【解決手段】試料又は試薬液を分注するプローブ2を液
面検出用電極として働かせるように構成された分析装置
において、プローブ2が被検出液面に接触した時の接触
情報を用いて、この接触情報発生から所定の間の不感時
間を設け、プローブ2の下降動作停止に伴うセンサ信号
の擾乱の影響を防止する機能を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液面検知機能を有す
る分析装置に係わり、特に分注プローブが液面に接触し
た時の静電容量の変化から液面を検出し得る分析装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】自動化学分析装置の液体分注用プローブ
にプローブが液面と接触した時の静電容量変化を利用し
て、プローブ自体を液面検知用電極として用いるように
なってきている。このような静電容量式においては、静
電容量変化を電気信号変化に変換する必要がある。この
ような方式の最近の例としては特開昭62−21881
8号や特開昭63−259420号のようなブリッジ回
路方式がある。又、他の最近の例としては特開平02−
59619号のような微分回路方式が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の液面検知センサ
は正に被検出液面の検知を目的としているために、例え
ば特開平02−59619号のように液面検知後はセン
サ機能を停止してしまうとか、或いは装置框体をはじめ
とする周囲環境から受ける浮遊容量の影響を避けるため
に微分回路等を用いて液面接触時の電気信号の変化分の
検知のみに関心が払われていた。そのため、微量なサン
プルの吸引途中でのサンプル不足や、泡立ち試薬での泡
検知による空吸い等が起こってもそれを検知することは
できず誤った測定結果を与える恐れがあった。現状は微
量なサンプル量の吸引をモニタするためにセンサ感度を
高くする必要があり、その結果プローブがサンプル容器
底面に近い状態で液面検知して停止すると、プローブの
振動とサンプル容器の間の振動変化とか或いはプローブ
保持機構の停止時の振動に伴い、微小な静電容量の振動
変化が生じ、センサ信号に擾乱を与える。このため液面
を検知したにも係わらず、サンプル不足を起こしたかの
ような誤った結果を与える場合があった。
【0004】本発明の目的は、プローブ停止時のセンサ
信号の擾乱に影響されずに、被吸引溶液の空吸いの有無
を正確に検知できる液面検知機能を有する分析装置を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明
は、試料又は試薬液を分注するプローブを液面検出用電
極として働かせるように構成された分析装置において、
プローブが被検出液面に接触した時の接触情報を用い
て、この接触情報発生から所定の間の不感時間を設け、
プローブの下降動作停止に伴うセンサ信号の擾乱の影響
を防止する機能を備えた。
【0006】上述のように本発明は、プローブが被検出
液面に接触した時の接触情報を用いて、この接触情報発
生から所定の間の不感時間を設け、プローブの下降動作
停止に伴うセンサ信号の擾乱の影響を防止する機能を備
えたため、微量なサンプル量の吸引をモニタするために
センサ感度を高くしても、プローブがサンプル容器底面
に近い状態で液面検知して停止し、プローブの振動とサ
ンプル容器の間の振動変化とか或いはプローブ保持機構
の停止時の振動に伴い、微小な静電容量の振動変化が生
じ、センサ信号の擾乱を引き起こしても、被吸引溶液の
空吸いの有無を正確に検知できる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1〜図7を参照して、本発明の
一実施例を説明する。図1は、本発明の液面検知機能を
備えた分析装置の一実施例であり、煩雑さを避けるため
図は主にサンプリング動作に係わる装置構成部分を中心
に示している。上下及び回動可能なアーム1に取り付け
られたプローブ2には本発明の液面検知装置10が具備
されている。サンプラ3が駆動され、サンプル吸引位置
Aに所定の検体が収容されているサンプル容器4が設定
されるとプローブ2はサンプル吸引位置Aに移動し、続
いて試料液面を検知するまで下降する。試料液面を検知
するとプローブ2は所定量の吸引が可能なだけ下降をし
た後停止し、測定項目に応じて予め決められた試料液量
を図示されていないシリンジにより吸引する。シリンジ
とプローブ2はパイプで接続されており、このパイプに
は水が密閉されており、シリンジの移動量により吸引量
が決まるようになっている。試料の吸引が終わるとプロ
ーブ2は上昇し、続いて回動可能な反応ライン6上に取
り付けられた反応管5上の試料吐出位置Bに移動する。
試料吐出位置Bでプローブ2は所定距離下降した後、シ
リンジは所定量の試料を反応管5内に吐出する。吐出が
終わると、プローブ2は上昇し、次の試料吸引に備え
る。プローブ2は、サイクル毎に以上の動作を繰り返
す。
【0008】図2は、本発明の静電容量方式の液面検知
装置の原理ブロック図である。液面検知装置10の構成
は次のようになっている。オシレータ11で作られた角
周波数ωの正弦波をブリッジ回路12に加え、その両端
からシールドされたペア線17を介してプローブ2にシ
ールドペア線17の一方を接続し、他方は解放状態とす
る。プローブ2の静電容量変化、すなわちブリッジ回路
12の両端の静電容量変化に対応する電圧を計装アンプ
14で差動増幅した後、全波整流器15と低域ろ波器1
6により平均値として取り出し、センサ信号18とす
る。後に詳述するような信号比較回路30により液面検
知信号19を図示しないシステム制御部に送る。システ
ム制御部は、装置の初期動作やアームが下降動作を行う
前など必要な場合にリセット信号20を送り、信号比較
回路30をリセットする。
【0009】また、図7はプローブ2の静電容量変化を
ブリッジ回路12で電圧信号に変換し、計装アンプ1
4、整流回路15、低域ろ波回路16を通過させた後の
静電容量−電圧特性を示している。この40に示すよう
な特性の場合、静電容量が小さい領域において、電圧信
号が小さく、プローブ2の微小な静電容量変化を検出す
るのに適さない。センサ感度を高くするためには、41
に示すような特性にブリッジ回路12の初期状態を平衡
状態からプローブ側に予め所定量変位させる必要があ
り、解放側のシールドペア線と接続されたブリッジ回路
端子に所定の値の補償用コンデンサ13が取り付けられ
る。
【0010】前述の信号比較回路30の詳細説明を図3
を参照して行う。信号比較回路30は、加算回路31に
より所定の閾値VTHだけ小さくなるようにバイアスされ
たセンサ信号TP3と所定のRC時定数を通してなまら
せたセンサ信号TP2とを第1の比較回路32で比較す
る。第1の比較回路32の出力TP4は波形整形回路3
3に接続される。波形整形回路33の出力Qは、入力の
立ち下がりのスロープにより後述するプローブ停止時の
振動発生の時間を越える所定の時間幅のパルスを与え
る。初期状態では、フリップフロップ回路(以下、F/
F回路と呼ぶ)34のQ出力はHIGHで、サンプルホ
ールド回路(以下、S/H回路と呼ぶ)35はサンプリ
ング状態となっている。TP3がTP2より閾値VTH
け低いので第1の比較回路32の出力TP4はHIGH
状態を保っている。 プローブが液面に接触して、セン
サ信号が閾値VTHを越えるようなセンサ信号変化に対し
て、第1の比較回路32の出力TP4はHIGH→LO
W→HIGHと変化するので、TP4の立ち下がりのス
ロープで波形整形回路33がトリガされ、F/F回路3
4はセットされる。S/H回路35はS/H GATE
がLOWとなり、液面接触時のセンサ信号TP1の立ち
上がりの電圧値VTHをホールドする。この時点で、第2
の比較回路36の入力電圧TP3とTP6はその大きさ
が反転するので、第2の比較回路36の出力TP7はH
IGHからLOWへと変わる。液面検知信号19はF/
F回路34のQであるから、同様にHIGHからLOW
へと変わる。
【0011】ところで、プローブが液面を検知して停止
する間に、プローブの振動とサンプル容器の間の振動変
化とか或いはプローブ保持機溝の停止時の振動に伴い、
微小な静電容量の振動変化が生じ、ホールドされた電圧
値VTHより低下してしまうことがある。この時、第2の
比較回路36の出力TP7は再びLOWからHIGHに
変化する。F/F回路34は、TP5のセット信号がア
クティブ状態の時、クロック入力があってもセット信号
の優先度が高いから、その出力QはLOW状態を保持
し、停止時の振動による誤動作を避けることができる。
【0012】このように、プローブがサンプル溶液に接
触している間は、センサ信号電圧TP1はホールドされ
た電圧値VTHより大きい状態を保つ。所定の吸引動作が
終了して、センサプローブが上昇し液面から離れるか、
或いは吸引途中でサンプル溶液の不足が起こると、セン
サ信号18は急激に小さくなりVTH以下になる。すると
第2の比較回路36の出力TP7はLOWからHIGH
へと反転し、その立ち上がりのスロープでF/F回路3
4はリセットされ、Q出力即ち液面検知信号19を再び
HIGHとする。S/H GATEはHIGHとなるた
めにS/H回路35はサンプリング状態となり、TP3
がTP6より閾値VTHだけ小さくなるので比較回路36
の出力TP7はHIGH状態を保つ。
【0013】ところで、プローブが液面を検知して停止
する間に、プローブの振動とサンプル容器の間の振動変
化とか或いはプローブ保持機溝の停止時の振動に伴い、
微小な静電容量の振動変化が生じ、ホールドされた電圧
値VTHより低下してしまうことがある。この時、第2の
比較回路36の出力TP7は再びLOWからHIGHに
変化する。F/F回路34は、TP5のセット信号がア
クティブ状態の時、クロック入力があってもセット信号
の優先度が高いから、その出力QはLOW状態を保持
し、停止時の振動による誤動作を避けることができる。
【0014】このようにして、センサプローブが液面に
接触している間、液面検知信号19を反転状態に保つこ
とができ、プローブ停止に伴うセンサ信号の擾乱による
誤動作を防止する。
【0015】信号比較回路30の具体的な回路構成例を
図4に示す。本例では、加算回路での閾値電圧としてV
THの正電圧を必要とする。波形整形回路は単安定マルチ
バイブレータにより構成される。
【0016】本発明の液面検知機能を備えた分析装置の
サンプリング時の動作シーケンスを図1の装置構成と図
5のフローチャートを参照して述べる。プローブがサン
プラのサンプル吸引のホーム位置Aに移動し、下限位置
まで下降開始する(STEP1)。下限位置に到達する
までサンプル液面を検知しなければ、サンプル不足が起
こったとして所定のエラー処理ルーチンを実行する(S
TEP2)。このエラー処理ルーチンは、例えば分析装
置の図示しないモニタにエラーが起こったことを表示す
るものである。途中でサンプル液面検知を行えば(ST
EP3)プローブの下降を停止し(STEP4)、続い
てシリンジポンプを駆動しサンプル吸引を開始する(S
TEP5)。サンプル吸引の間、プローブのサンプル液
面接触の有無をチェックする(STEP7)。サンプル
液面の接触が保たれたままシリンジポンプが所定のサン
プル量の吸引を終われば(STEP6)、ホーム位置ま
でプローブは上昇し(STEP11)、次の動作シーケ
ンスを実行する。一方、シリンジポンプの吸引途中でプ
ローブのサンプル液面との接触がなくなった場合は、シ
リンジポンプの駆動を停止する(STEP8)。そして
停止までの間のシリンジポンプの移動距離から実効吸引
量を算出する(STEP9)。実行吸引量の判定を行い
(STEP10)、実効吸引量が判定基準量以上なら
ば、反応管へのサンプル吐出時に実効吸引量を吐出す
る。判定基準量以下ならば、所定のエラー処理ルーチン
を実行する。判定基準としては、所望のものを選択すれ
ばよい。例えば、確実に所定サンプル量を吐出させるた
めに設定される所定サンプル量よりも多いダミー量とし
たり、ダミー量+所定サンプル量とする。あるいは、ダ
ミー量+(所定サンプル吐出量/n)としたり、(ダミ
ー量+所定サンプル吐出量)/nなどとしてもよい。こ
こで、nはn>1の実数である。
【0017】図6は、本発明の液面検知機能を備えた分
析装置のサンプリング動作において、イオン交換水20
μlを検知した時の、図3で述べたTP1、TP5及び
液面検知信号の各点でのセンサ信号波形の変化の実測値
を示している。この実測の結果、TP1に擾乱が生じて
いる間、TP5にパルスが加わっているため、液面検知
信号には擾乱の影響が除去されている。
【0018】
【発明の効果】本発明の分析装置によれば、被吸引溶液
の空吸いの有無を正確に検知できる液面検知機能を有す
る分析装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液面検知機能を備えた分析装置の実施
【図2】本発明の静電容量方式の液面検知装置の原理ブ
ロック図
【図3】本発明の信号比較回路の詳細説明
【図4】信号比較回路の具体的構成例
【図5】本発明の液面検知機能を備えた分析装置のサン
プリング時の動作シーケンスを表すフローチャート
【図6】本発明の液面検知機能を備えた分析装置のサン
プリング動作におけるセンサ信号波形の変化の様子
【図7】ブリッジ回路両端からの静電容量−電圧特性
【符号の説明】
1 アーム 2 プローブ 3 サンプラ 4 サンプル容器 5 反応管 6 反応ライン 10 液面検知装置 11 オシレータ 12 ブリッジ回路 13 補償容量 14 計装アンプ 15 全波整流器 16 低域ろ波器 17 シールドペア線 18 センサ信号 19 液面検知信号 20 リセット信号 30 信号比較回路 31 加算回路 32 第1の比較回路 33 波形整形回路 34 フリップフロップ回路 35 サンプルホールド回路 36 第2の比較回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料又は試薬液を分注するプローブを液面
    検出用電極として働かせるように構成された分析装置に
    おいて、プローブが被検出液面に接触した時の接触情報
    を用いて、この接触情報発生から所定の間の不感時間を
    設け、プローブの下降動作停止に伴うセンサ信号の擾乱
    の影響を防止する機能を有することを特徴とする分析装
    置。
  2. 【請求項2】前記プローブが、被検出液面に接触した時
    の静電容量の変化によって液面を検出するよう構成され
    ることを特徴とする請求項1記載の分析装置。
  3. 【請求項3】前記機能は、プローブが被検出液面に接触
    した時の接触情報に基づき波形整形回路により所定の不
    感時間に対応するパルス幅を設けると共に、前記接触情
    報により液面接触開始時のセンサ信号をホールドするサ
    ンプルホールド回路とそのホールドされたセンサ信号と
    現在時刻のセンサ信号の大小を比較する比較回路と、前
    記サンプルホールド回路をセットもしくはリセットする
    ために前記波形整形回路の出力信号によりセットされ、
    前記比較回路の出力変化の立ち上がりでリセットされる
    セットリセット回路より構成されることを特徴とする請
    求項1記載の分析装置。
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JP2013205405A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Toshiba Corp 自動分析装置及び検査システム
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