JPS61149827A

JPS61149827A - 液体レベル測定装置

Info

Publication number: JPS61149827A
Application number: JP28215185A
Authority: JP
Inventors: ウイリアム　アイク
Original assignee: Abbott Laboratories
Current assignee: Abbott Laboratories
Priority date: 1984-12-18
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1986-07-08
Also published as: EP0185285A3; EP0185285A2

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】〈産業上の利用公費〉本発明は透明な実質的に円筒状の管の中の実質的に透明
な液体の液柱を測定するための、または該背中のえらば
れたレベルにおける実質的に透明な液体の存在または不
存在を検出するための、装置に関する。更に詳しくは本
発明は適切な試剤またはその他の物質が自動化学分析用
の試験管もしくはキュベツトに加えられたか否かを自動
的に検出するのに適する上記のような装置に関する。

〈従来の技術〉自動臨床診断および化学測定は迅速かつ効率的である。

然しそれらはプールプルーフ（誰でも誤りなくできるも
の）ではない。それらは一般に試料および試剤の注意深
い予備計量調製に依存している。試料の不適切な調製、
または試剤の間違いもしくは入れ忘れは不正確なまたは
意味のない結果を生じることがある。試料の適切な希釈
のような簡単なことでさえ得られる読みのスケールに影
響を及ぼす。このような誤りは試験からえられる結果か
らは容易に検出しえない。それ故、試料が適正に調節さ
れたか否かおよび試験に適切な試剤が加えられたか否か
を検出しうるようにすることが自動試験装置にとって望
ましい。ある場合に、これは試料の液体レベルが試験管
もしくはキュベツト中の予め定めたレベルにあるか否か
を測定するだけで行うことができる。たとえば、試験の
適正な性能が１飄１の試料と５−１の試剤とを必要とす
るならば、キュベツトもしくは試験管中の６＋ａｌレベ
ルでの液体を検出するように設計されたレベル検出器は
試剤が加えられたか否かを決定しうる。

もつと複雑な配列において、液体容積の定量的測定はど
の試剤を加えたか、または攪拌棒もしくはその他の物が
試験管中に存在するか否かを示すことができる。

然し、液体のレベルもしくは容積を決定するに際し、あ
る種の困難に遭遇する。第１に、それぞれの試料ばそれ
自身の個々のキュベツトもしくは試験管に隔離される。

また、検出器は試料または試剤を汚染することなしに操
作されなければならない。従ってレベルの検出法は非侵
入性でなければならない。また、試験管もしくはキュベ
ツト中の試料および試剤の化学的組成の変化は一般に液
体の透過または吸収スペクトルの使用による検出レベル
を管理できない。最後に、液体が透明もしくは実質的に
透明であるならば、該液体はそれで光線を分割させるこ
とによってレベル検出を行うように使用することはでき
ない。

〈発明が解決しようとする問題点とそれを解決するため
の手段〉本発明は透明な実質的に円筒状の管中の実質的に透明な
液体の液柱を測定するための、または該宮中のえらばれ
たレベルにおける実質的に透明な液体の存在もしくは不
存在を検出するための装置を説明する。

第１図は本発明による装置の１つの態様の物理的配置の
断面図である。この断面はキュベツトまたは官（１０）
の軸を通してとったものである。

第２図は本発明による装置の第２の態様の断面図である
。

第３図は第１図の装置と組合せて使用する電気回路のス
ケッチ・ダイヤグラムである。

これらの図面を参照して、光源（１２）は管（１Ｇ）の
円筒軸を横切って光（１４）を指向させる。管（１０）
の円筒軸に対して光源（１２）の反対側に光センサが配
置される。この光センサはセンサのレベルにおいて管中
に実質的に透明な液体（１８）が存在するときには該液
体によって集中される光を見分けることができ、実質的
に透明な液体が存在しないときには空の管によって拡散
される光を見分けることができるものである。

本発明は円筒状のガラスまたはプラスチックの容器がそ
こを通る光線を一般に拡散させるという−ｍ１戸榛ｔ、
−・−ず１〜！　赫１１謂す）欧ル入しｊばアルコール
または水が宮中に存在すると、容量によって形成されだ
液柱がレンズとして働いて管に対して光源とは反対側の
面に光の狭い帯を集光させる。この帯の垂直幅は管中の
液体の高さに正比例する。また、管の底部に不透明な物
体が存在するとこの帯の底部は存在しない。本発明の装
置はこれらの現象を利用するものである。

本発明の装置を操作するためには、該装置が上記の物理
／光学的原理の利点をとりうるものでなければならない
。特に、レベルを検出しようとする液体は透明もしくは
実質的に透明でなければならない。透明性は当業者に周
知の方法によってＮｅ−ｐｈｅｌｏｍｅｔｒｉｃ　Ｔｕ
ｂｉｄｉｔｙ　ＩＪｎｉｔにより測定することができる
。一般に、「実質的に透明」とは１００ＮＴＵ未満の混
濁度の読みをもつ液体をいう。同時に、液体が透明もし
くは実質的に透明であることは重要であるけれども、液
体が完全に無色であることは必要ではない。従って本発
明は分光光度針装置と組合せて使用することができる。

液体と同様に、使用すべき管もしくはキュベツトも透明
もしくは実質的に透明でなければならない。それは完全
に無色である必要はない。また、管もしくはキュベツト
が実質的に円筒状である（すなわち、横断面が円形もし
くは短軸／短軸の比が少なくとも０．７５の楕円の範囲
にある）ことも重要である。この管は、透明性の要件が
満たされ、材料の屈折率が本発明の装置の機能に包含さ
れる光学的原理の操作を妨げない限り、任意の通常の材
料たとえばガラスまたはプラスチックから作ることがで
きる。もちろん、材料は分析法に使用する試料および試
剤に対して非透過性であるようにえらばれるべきである
。特に好ましいのは平らな又は半球の底部をもつ円形横
断面のガラスまたはプラスチックの管である。

赤外から紫外までの範囲の輻射線を発生する任意の通常
の光源を本発明の装置の光源部材として使用することが
できる。単色もしくは凝集性の光源は必要ないが、光源
は十分に強く十分に平行であって液体を含む管の円筒軸
を横切って元締を映写するものでなければならない。レ
ーザー、光放出ダイオード、およびその他のソリッド・
ステート光源を使用することができるがこれらに限定す
る必要はない。通常の白熱灯が満足すべきものである。

管の円筒軸に対して光源と反対側に光センサ部材が配置
されろ。光センサ部材は光学的トランスジューサ（１６
）たとえばフォトセル、フォトレジスタ、フォトダイオ
ード、フォトトランジスタなどを使用する。管（１０）
からの光１！　（１２）の距離および管（１０）からの
トランスジューサ（１Ｂ）の距離は管の集光範囲内およ
び光源の有効範囲内にあれば特に重要ではない。管から
７．５ｃｍまでの距離および管から２．５０までの距離
がそれぞれ光源およびトランスジューサについて満足に
使用された。空間が貴重である場合にはもつと短い距離
を使用することもできる。管を光源と光学トランスジュ
ーサとの間に知られた水準で介在させたとき読みが行え
る・限り、管は不動である必要はない。光センサ部材の
光学トランスジューサはえらばれた水準に、好ましくは
液体（１８）の予期されろ面（２０）の直下に配置され
、これによって液体のメニスカス（２２）の曲率が光の
透過を妨害しないようにする。

このような装置の垂直配列を使用して容量測定を行うこ
とができる。光の集光帯の垂直の長さは雪中の液体の高
さに正比例するので、容量のわかっている管を使用すれ
ば、配列中のどのトランスジューサが実質的に透明な液
体によって集中される光によって活性化され、どのトラ
ンスジューサが活性化されないかを決定することによっ
て、えらばれたレベルにおける液体の存在または不存在
だけではなくて液体の実際の容量を決定することができ
る。この第２の具体例において、第２図に示すように、
１１間隔の光学トランスジューサ（２８）の薄いフィル
ムの列は１００μＩの桁の正確さで容量測定を与え、従
って液体の異なったレベル（２０゜ａＯ）を容易に測定
できる。また、撹拌棒や試剤被覆ビードのような異物の
存在は、この列１における光の帯の破壊を検出すること
によってこのような列により検出できる。このような異
物は管の底部における液柱の集光能を妨害するからであ
る。

どのような配置であれ、光センサ部材は第３図に示すよ
うな比較器もしくは類似の回路を更に備える。このよう
な回路は光学トランスジューサ（単数もしくは複数）に
接続され、そして実質的に透明な液体がえらばれたレベ
ルにおいて管中に存在するときには該液体によって集中
される狭°くて強い光線を児分けるように、そして実質
的に透明な液体がえらばれたレベルにおいて存在しない
ときには空の管によって透過される低レベルの拡散光を
見分けるように光学トランスジューサ（単数もしくは複
数）と関連して操作されるように設計される。一般にこ
れは光センサ部材の感度を調節して集光の最高値におい
て作動させるだけでよい。この回路は液体の存在が検出
されたとき即ち集中した光線が検出されたとき１つの出
力を与え、液体が検出されないとき即ち拡散光線が検出
されたとき別の信号を与える。出力信号はたとえば、装
置の残余に対して適切なように２元数字０，１または２
元用語であることができ、あるいはまた所望によりオン
またはオフを示すアナ四グ信号で他の回路とそれに付随
する信号出力回路は臨界的ではなく、エレクトロニクス
技術の通常の知識水準の範囲内にあり、そして特に本発
明の一部分を成すにすぎない。

〈実施例〉第１図は本発明の装置の好ましいへ体例を示すものであ
り、そこでは半球状端部（３２）をもつ円筒状ガラス管
端部がホルダ（８）中に保持されている。

配置ホルダ（８）の基部（３６）はそれぞれの継続する
管（１０）が光源部材（１２）および光学トランスジュ
ーサ（１６）に対して知られた位置に保持されることを
確保する。管中にはメニスカス（２２）のある表面（２
０）をもつ実質的に透明な液体（１８）がある。液体（
１８）があらかじめ定めたレベル（３４）に存在するか
否かを測定することが望まれる。レベル（３４）には光
源（１２）、この場合には光放出ダイオード、が配置さ
れており、この光源は導線（２４）を介して第３図の回
路に接続されている。導線（２４）を介して電流が供給
されると、光源（１２）は光ａｌｌ（１４）を与え、こ
の光線は管（１０）および実質的に透明な液体（１８）
を横切って走行する。実質的に透明な液体の存在によっ
て、光、ＩＩ（１４）は拡散ではなく集中されて光学ト
ランスジューサ（１Ｂ）上に強度を増して投入される。

光学トランスジューサは管（１０）の円筒軸に対して光
源（１２）と反対側の位置に保持される。この場合の光
学トランスジューサ（ＩＢ）はフォトトランジスタであ
って、そこに集中される光源（１２）からの光１ｌｌ（
１４）によって活性化される。フォトトランジスタ（１
６）は導線（２Ｂ）を介して第３図の回路に接続されて
いる。

第３図は第１図に示す物理的装置と組合せて使用する比
較器回路を図式的に示すものである。ダイオード（ＤＩ
）は好ましくはＬＤ２７１光放出ダイオードであり、第
１図の光源（１２）に相当する。ダイオ、−ド（Ｄｌ）
から比較器回路の残余への接続は第１図に導線（２４）
として示しである。トランジスタ（ｑｌ）は好ましくは
２Ｎ３９０６）ランジスタである。Ｑｌの基部が導線（
１）によって適切に偏倚されると、トランジスタ（ｑｌ
）は導通し、電力導線（Ｖ＋）および５６０オームケジ
スタ（Ｒ１）を介して供給される電圧がダイオード（Ｄ
ｌ）を活性化する。電圧の同様の供給が１５にレジスタ
（Ｒ２）を介してエミッタ（ｑ２）、すなわちＢＰ１０
３Ｂ−３フオトトランジスタに与えられる。フォトトラ
ンジスタ（ｑ２）の感度は、実質的に透明な液体（１８
）が所望のレベル（３４）において管（１０）に存在す
るときＱｌが導通して信号が発生しないように、５０に
オームのポテンショメータ（Ｒ３）を介して調節される
。実質的に透明な液体がレベル（３４）に存在しないと
きは、光の拡散がフォトトランジスタ（Ｑｌ）の活性化
を妨げ、差信号が発生する。増幅器（Ａ）は好ましくは
ＬＭ３１１操作増幅器であって、非転換入力導線を介し
てこの差信号を受信し、出力導線（７）を介して出力信
号を発信する。出力導線（７）は４７０オームのレジス
タ（Ｒ５）と関連してダイオード（Ｄ３）　［これもＬ
Ｄ２７１光放出ダイオードである］を活性化させる。ダ
イオード（Ｄ３）は発光して液体が所望レベルに存在し
ないことを示す。第３図には適切なバイアス・レジスタ
（Ｒ４，Ｒ：ａ）　［Ｒ４は２．７にオーム、Ｒ６は２
，２Ｍオームコとダイオード（Ｄ２）［（ＩＮ４１４８
）］ならびに操作増幅器の電力供給導線（８）とアース
導５（４１）も示しである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の１つの態様の物理的配置の
断面図である。この断面はキュベツトまたは管（１０）
の軸を通してとったものである。第２図は本発明による装置の第２の態様の断面図である
。第３図は第１図の装置と組合せて使用する電気回路のス
ケッチ・ダイヤグラムである。ｔ！ｌＺ１Ｍおよび第２図において；８・・・・・・ホルダ、　１０・・・・・・管、　１２
・・・・・・光源部材、　１６・・・・・・光学ｌ・ラ
ンスジューサ、　１８・・・・・実質的に透明な液体、
　２０・・・・・・液体の表面、２２・・・・・・液体
のメニスカス、　２４，２６・・・・・・導線、　３２
・・・・・・管の半球状端部、　３４・・・・・・液体
のあらかじめ定めたレベル、　　３６・・・・・・ホル
ダの基部。第３図において；Ａ・・・・・・増幅器、　Ｄｉ、Ｄ２．Ｄ３・・・・・
・ダイオ−２ド、　Ｑｌ、Ｑ２・・・・・・フォトトラ
ンジスタ、　艮１、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６・・
・・・・レジスタ、１．２，３，４，７，８・・・・・
・導線。特許出願人　　アボット　ラボラトリーズ７．−一一。

Claims

【特許請求の範囲】１、透明な実質的に円筒状の管のえらばれたレベルにお
ける実質的に透明な液体の存在または不存在を検出する
ための装置であつて、管に隣接していて且つえらばれた
レベルにおいて管の円筒軸を横切つて光を指向させる光
源部材と、管の円筒軸に対して光源部材と反対側に且つ
同じレベルにある光センサ部材とを備え、そしてこの光
センサ部材は実質的に透明な液体がえらばれたレベルに
存在するときには該液体によつて集中された光を見分け
、実質的に透明な液体がえらばれたレベルに存在しない
ときには空の管によつて拡散された光を見分けることが
できるものであることを特徴とする液体レベル検出装置
。２、光源部材が光放出ダイオードから成る特許請求の範
囲第１項記載の装置。３、光センサ部材がフォト・トランジスタから成る特許
請求の範囲第２項記載の装置。４、光センサ部材がフォト・トランジスタと操作的に接
続する比較器回路を更に備える特許請求の範囲第３項記
載の装置。５、比較器回路が光出力信号を与える光放出ダイオード
を更に備える特許請求の範囲第４項記載の装置。６、透明な実質的に円筒状の管の実質的に透明な液体の
液柱を測定するための装置であつて、管に隣接していて
且つ管の円筒軸を横切つて光を指向させる光源部材と、
管の円筒軸に対して光源部材と反対側にある光センサ部
材とを備え、そしてこの光センサ部材は実質的に透明な
液体が存在するときには該液体によつて集中された光を
見分け、実質的に透明な液体が存在しないときには空の
管によつて拡散された光を見分けることができるもので
あつて、該光センサ部材が相互に密な間隔の関係での垂
直整列の光学トランスジューサと、これらのうちのどの
トランスジューサが実質的に透明な液体により集中され
た光によつて活性されたかそしてどのトランスジューサ
が活性化されていないかを決定する装置とを備えている
ことを特徴とする液性測定装置。