JPS5839384Y2 - 二層液の界面検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、上下に二層に分離している液体、たとえば
遠心分離された血清と血餅とについて、上層液（血清）
の上面および上層液と下層液（血餅）との境界面を検出
する装置に関する。

血液を試験管内に流し込みこれを静かに放置するかまた
は遠心分離すると、上層に麦わら色の透明な血清が析出
し、下層に赤色の血餅が退縮する。

上層の血清のみを分取する場合、前もって血清と血餅と
の境界面を検出し吸引ノズルを位置決めする必要がある
。

上下二層の液体の境界面を検出する装置の１つに、試験
管などの検体容器を挾んで投光器および受光器を配置し
、検体容器と投、受光器を相対的に移動させて検体容器
内を透過する光の光量の変化にもとづいて境界面を検出
するものがある。

しかし、この装置では検出容器は透明でなければならず
、また容器の壁面が汚れている場合には境界面検出が不
正確になることがある。

とくに試験管の周壁には検体番号などを付す場合が多く
、これらの数字または文字が誤検知の原因となる。

そこで、これらの欠点を克服するものとして出願人は、
投、受光素子と、一端がこの投、受光素子に導かれたオ
プチカル・ファイバとからなり、投光素子によりオプチ
カル・ファイバを通して光を照射しその反射光をオプチ
カル・ファイバを通して受光素子で受光する光学プロー
ブを用い、オプチカル°ファイバの他端を二層液内にそ
の上層から進入させていって境界面を検出する装置を提
案した。

この装置では、二層液の境界面での反射光による受光素
子の出力が所定の設定値に達したことにより二層液の境
界を検出している。

ところが、多数の血液検体中には、脂肪粒子などで濁っ
ている乳び血清を含むものがあり、この場合には、オプ
チカル・ファイバの上記他端から照射された光は脂肪粒
子によっても反射されるという問題がある。

乳びの度合が大きい血清では、脂肪粒子による反射光量
が正常血清における境界面からの反射光量よりも大きく
なることさえ起こる。

したがって、このような乳び血清では、あらかじめ所定
の設定値を固定的に定めておくと正確な境界面検出が不
可能となり、血清の正確な分取もできないことになる。

この問題を解決するために出願人は、オプチカル・ファ
イバの上記他端が二層液の上層に進入したときの受光素
子出力を初期値として、この初期値にもとづいて上記設
定値を変え、乳びなどの有無に影響されずに二層液の境
界面を検出する装置を創作した。

オプチカル・ファイバの上記他端が二層液の上層に進入
すると上記受光素子の出力が急激に変化するので、この
ことによりオプチカル・ファイバの上層液への進入が検
出される。

そしてこの時点における上記受光素子の出力が初期値と
なる。

しかしながら試験管などのように横断面積の比較的小さ
い容器に二層液が入っている場合には。

表面張力によって容器の内周縁部において上層液の上面
が立上っている部分の影響が強くあられれ、この水平で
ない部分からの反射光を受光して上層液の上面を正確に
検出できない場合がある。

この考案は上記実情に鑑み、きわめて簡単な構成で、表
面張力による現象の影響を受けることなく正確に上層液
の上面および上層液と下層液との境界面の両方を検出し
うる装置を提供するものである。

以下図面にもとづいてこの考案を液体吸引吐出用ノズル
を備えたノズル装置に適用した場合の実施例について詳
しく説明する。

この実施例において左右、上下とは第１図を基準とする
。

ノズル装置は絶縁体よりなる支持体１を含んでおり、こ
の支持体１はその右端部において可動体（図示路）に取
付けられる。

この支持体１には、液体吸引吐出用ノズル２、光学プロ
ーブ３および気泡検出器４が設けられている。

ノズル２は支持体１の中央部よりやや右寄りの箇所から
垂直下方にのびている。

このノズル２は金属でつくられており、上端部は左方に
曲げられ金属性ブロック３４内に挿入されて支持されて
いる。

ノズル２の上端には金属性ブロック３４内において可撓
性導管５が接続されており、この導管５は支持体１の左
半部下面に形成された凹所３１内を通って外部に引出さ
れている。

光学プローブ３は、ノズル２にそって平行に下方にのび
下端がやや曲げられた保護管１１、この保護管１１内に
挿入されたオプチカル・ファイバ１２ならびに投光素子
１３および受光素子１４から構成されている。

保護管１１の下端およびオプチカル・ファイバ１２の下
端はノズル２の下端とほぼ同一高さ位置にある。

保護管１１およびオプチカル・ファイバ１２は支持体１
の下面に取付けられた箱形ブロック１５内で固定されて
いる。

またオプチカル・ファイバ１２は多数本のファイバを束
ねたものであって、ブロック１５内で２群に分けられそ
の１群の上端は投光素子１３の発光面にのぞみ他の１群
の上端は受光素子１４の受光面にのぞんでいる。

投、受光素子１３．１４は支持体１の右半部上面に形成
された凹所１６，１７内にスペーサ１８．１９をそれぞ
れ介して収められている。

一方の凹所１６内には端子２３が設けられている。

投光素子１３としてはたとえば発光ダイオードが、受光
素子１４としてはフォト・ダイオードやフォト・トラン
ジスタなどがそれぞれ用いられる。

保護管１１は金属たとえばステンレス鋼でつくられ、そ
の外周面はテフロンでコーティングされており、下端の
みが研摩されることによりテフロンが除去されステンレ
スが露出している。

この保護管１１にはブロック１５内においてリード線（
図示路）の一端が接続され、このリード線の他端は後述
する端子４０に接続されている。

気泡検出器４は、凹所３１内に設けられた２個の金属性
ブロック３３，３４と、凹所３１内の導管５内に挿入さ
れている電極３５゜３６とから構成されている。

導管５は両ブロック３３．３４内にそれぞれ挿通および
挿入されており、これらのブロック３３．３４により固
定されている。

電極３５．３６は各ブロック３３．３４に電気的に接続
されている。

もちろん、導管５内に電極３５．３６が存在しても導管
５内に液体を流通させることができる。

支持体１の左半部上面にも凹所３２が形成されており、
この凹所３２内に各ブロック３３．３４に電気的に接続
された端子３７．３８が設けられている。

凹所３１内の両ブロック３３．３４間の位置に導管５が
ゆるく貫通している端子ブロック４１があり、このブロ
ック４１の下端に上述の端子４０が設けられ、また凹所
３２内にこのブロック４１に電気的に接続された端子３
９が設けられている。

可撓性導管５は液体の自動吸引吐出装置（図示路）に接
続されている。

また上記の可動体が水平動または上下動することにより
、支持体１ならびにこれに取付けられたノズル２および
オプチカル・ファイバ１２もまた水平動する。

支持体１が水平動して下方に配置された試験管その他の
容器の真上に至ると、次に下降していってノズル２およ
びオプチカル・ファイバ１２の下端部が容器内に入り、
所定位置に位置決めされてノズル２を通して液体の吸引
または吐出が行なわれる。

ノズル２と保護管１１は１対の電極を構成している。

ノズル２はブロック３４に固定されているから、ノズル
２は端子３８に電気的に接続されている。

この端子３８は接地端子である。また上述のように保護
管１１は端子４０に接続され、端子４０と端子３９とは
ブロック４１を通して電気的に接続されているから、保
護管１１は端子３９に接続されている。

両端子３８．３９はリード線により上面検出器（ともに
図示路）に接続され適当な電圧が印加されている。

この検出器は端子３８゜３９間の抵抗変化を検出して上
面検出信号を出力するものである。

ノズル２の下方にある試験管その他の容器内に、上下に
二層に分離している液体、たとえば血清と血餅とに分離
された血液が入っており、このうちの上層液（血清）の
みをノズル２により分取する場合を考える。

ノズル２および保護管１１の下端が上層液の上方にある
ときには上記雨下端間の抵抗はきわめて大きな値であり
、電流は殆んど流れない。

支持体１が下降していってノズル２と保護管１１の先端
が上層液内に進入すると、上層液を通して電流が流れる
。

この電流が上記の上面検出器によって検出され、ノズル
２の下端が上層液内に進入したことが検出される。

光学プローブ３の投光素子１３の端子２２は適当な電源
に接続さへ素子１３を流れる電流によって投光素子１３
が発光する。

また受光素子１４の端子２１はリード線により境界面検
出器（いずれも図示路）に接続されている。

この検出器には。後述する初期値に応じて変えられる設
定値があり、受光素子１４の受光信号のレベルが上記設
定値を超えた場合に境界面検出信号が出力される。

投光素子１３からの光はオプチカル・ファイバ１２を通
ってその下端面から外部に照射される。

オプチカル・ファイバ１２の下端が上記の二層液内に入
っているときにはオプチカル・ファイバ１２から照射さ
れた光は上層液と下層液との境界面で反射してファイバ
１２内に入り、ファイバ１２を通って受光素子１４に受
光される。

オプチカル・ファイバ１２を上層液中に進入させかつ下
降させていったときの受光素子１４の出力は境界に近づ
くにつれてしだいに増加している。

したがって、受光素子１４の出力が所定レベルに達した
ことを検出することによりオプチカル・ファイバ１２の
下端したがってノズル２の下端が境界面の上方であって
かつ境界面に近い高さ位置に達したことを検知できる。

ノズル２および保護管１１の下端が上層液に進入して上
面検出器から検出信号が出力されると、境界面検出器は
この時点における受光素子１４の出力を読取る。

ノズル２および保護管１１の下端が上層液に進入したと
きにはオプチカル・ファイバ１２の下端もまた上層液内
に進入している。

上面検出信号が出力された時点における受光素子１４の
出力が上層液の上面付近における反射光量を表わしてお
りこれはその上層液について固有の値であって、これを
初期値という。

境界面検出器はこの初期値に応じて上記設定値を定める
。

支持体１がさらに下降してオプチカル・ファイバ１２の
下端が上層液内を下降していくと、受光素子１４の出力
は次第に増加していき遂に上記の設定値を超えるので境
界面検出器から検出信号が出力される。

この境界面検出信号が出力されると上記可動体の下降が
停止し、ノズル２の下端は上層液と下層液との境界面の
上方であってかつ接近した位置に位置決めされる。

この状態でノズル２による上層液の分取が行なわれる。

気泡検出器４の端子３７．３８は吸引終了検出器に接続
されている。

この終了検出器もまた端子３７．３８間の抵抗変化を検
出するものである。

上述のようにノズル２が所定位置に位置決めされたのち
ノズル２の下端のレベルまで上層液が吸引されてしまう
と導管５内を気泡が通過する。

１対の電極間に流れる電流はこの気泡の通過によって急
激に変化するので、この変化が吸引終了検出器によって
検出され、上層液の吸引が終了したことが分る。

この実施例ではノズルが電極に兼用されているからノズ
ル装置の構成がきわめて簡単となっている。

この考案はノズルの位置決め以外にも他の用途に適用で
きるのは言うまでもない。

以上のようにこの考案によれば、電極棒とオプチカル・
ファイバの保護管との間の抵抗変化によって上層液の上
面を検出しているから、表面張力によって立上っている
面からの反射光に影響されることなく正確に上層液の上
面を検出することができる。

また、上層液と下層液との境界面の検出は境界面からの
反射光量の変化にもとづいているので、この検出もまた
確実である。

上層液の上面の検出が正確であるから、オプチカル・フ
ァイバが上層液に進入したときの初期値の測定も正確に
行なうことができ、このことにより上層液によって光の
透過光量が異なる場合であっても初期値に応じて境界面
検出のための設定値を変えることが可能となり、常に正
確に境界面の位置を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の実施例を示し、第１図はノズル装置を
示す縦断面図、第２図は同平面図、第３図は同側面図で
ある。 ２・・・・・・ノズル、３・・・・・・光学プローブ、
１１・・・・・・保護管、１２・・・・・・オプチカル
・ファイバ、１３・・・・・・投光素子、１４・・・・
・・受光素子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 （１）上下に二層に分離している液体について上層液の
   上面および上層液と下層液との境界面を検出する装置で
   あって、一方の電極を形成する１本の電極棒と、他方の
   電極を構成する導電性保護管およびこの保護管内に挿入
   され一端が上記保護管の先端までのび他端が投、受光素
   子に導かれたオプチカル・ファイバからなる光学プロー
   ブとを備えて境界検出子を構成し、この検出子が上記液
   体の上方から、および液体中を下降中に上記電極棒と上
   記保護管との間の抵抗変化により上層液の上面を検出し
   、この検出に伴い上記光学プローブの受光素子の受光量
   から上層液の初期値を検出し、上記光学プローブの受光
   素子で受光する反射光量と上記初期値に応じて定められ
   た設定値とを比較して上層液と下層液との境界面を検出
   する。 二層液の界面検出装置。（２）上記電極棒が液体吸引吐
   出用ノズルである、実用新案登録請求の範囲第（１）項
   記載の二層液の界面検出装置。 （３）上記保護管が絶縁体で被覆され、その先端が露出
   している、実用新案登録請求の範囲第（１）項記載の二
   層液の界面検出装置。