JPS61182526A - 液面検出方法 - 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） 本発明は液面検出方法に関し、より特別には光ファイバ
を用いて液面位置を高精度かつ自動的に検出できる方法
に関する。

（従来技術とその問題点） 液面位置の高精度な検出は種々の分野にて応用可能であ
り、例えば生化学分野において、ウェル内に培養した細
胞が抗体産生能を有するか否かをチェックするためには
、産生じた抗体が含まれているウェル内の上澄液のみを
サンプリングして、抗体検出装置にてチェックするが、
該サンプリング動作を自動化するには上澄液のサンプリ
ングに使用されるピにットを降下させる際に、上澄液の
液面を検出してピペット先端を上澄液の液面に接する位
置からあらかじめ決められた距離、すなわちピペット吸
込口が完全に上澄液中に入り込みかつウェル底部の細胞
に接しない位置まで降下させて、引きつづく吸引作用に
備える必要がある。この場合、液面検出に使用されるセ
ンサとしては、せいぜい直径１０ｍｍ程度のウェルに適
用されるものであるため小型でなければならず、かつセ
ンサそのものが液面に接触したのでは検出の度毎にセン
サより液適を除去しなければならず自動化が困難である
ことから非接触式のものが望まれる。

また、センサは吸光度等液体の光学的特性の違いに影響
されることなく液面を検出できるものでなければならな
い。

しかしながら、従来か〜る条件を満足する液面センサは
なく、従ってサンプリング動作を自動化することはでき
なかった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記従来の欠点を除去すべくなされたもので、
このため本発明による液面検出方法は、互いに接近して
配置された送光ファイバと受光ファイバとから構成され
る近接センサと、先端が該近接センサより下方に位置す
る液面接触部材とを一体に上下移動機構により移動せし
めて、液面接触部材が液面に接触した際に発生する液面
形状の変化を受光ファイバの出力レベルに変化として検
出し、該出力レベル変化の微分値を求めて該微分値の所
定の変化より液面位置を検出するようにしたことを特徴
とする。

（作用） 液面検出センサとして、送光ファイバと受光ファイバと
からなる近接センサを使用しているのでセンサを小型化
でき、かつ非接触式に検出することができる。該近接セ
ンサと液面接触部材、例えばピペット、とか上下移動機
構により下降せしめられて液面接触部材が液面に接触す
ると、表面張力または毛細管現象により液が液面接触部
材に引き寄せられて液面形状が変化する。液面形状が変
化すると送光ファイバより受光ファイバへの入射光量が
変化し、従って液面形状の変化を受光ファイバの出力レ
ベル変化として検出することができる。該出力レベルの
変化は液面接触部材が液面に接触する時点で最大ピーク
を示すようにセンサ位置が決められている。従って該出
力レベル変化の微分値を求め、該微分値を予め決められ
た設定値と比較して該微分値の所定の変化を検出するこ
とにより、吸光度等液の光学的特性の変化によらず、液
面位置を検出することができる。

（実施例） 以下、本発明の内容を添附図に示した実施例に沿って説
明する。

第１図は、上述したサンプリング動作を自動化するため
のピペット駆動制御部を示すもので、図において１は細
胞が培養されているウェル、３は該ウェル内の上澄液を
吸引するためのピ纜ット、５はウェル内の上澄液液面を
検出するためのセンサ、７はこれらピ被ット３および液
面検出センサ５を互いに接近した状態で支持せるホルダ
ー、９は該ホルダー７に螺合されてモータ１１の駆動に
よりホルダー７を図示矢印のごとく上下動させる送りね
じ、１３はモータ１１の駆動回路、１５および１７は液
面検出センサ５を構成する送光ファイバ１９および受光
ファイバ２１にそれぞれ光学的に結合された発光素子お
よび受光素子、２３は受光素子１７からの出力信号にも
とづきウェル１内の液面検出時点を決定しモータ駆動回
路１３に制御信号を発する処理回路をそれぞれ示す。

本装置に使用される液面検出センサ５は、第２図に示す
ごとく、送光ファイバ１９と受光ファイバ２１とを組み
合わせた従来公知の近接センサがらなり、測定対象物２
５との相対距離に対して受光ファイバの出力レベルが第
３図に示すように、すなわち相対距離が減少するにつれ
出力レベルは変化するものである。

この液面検出センサ５をピペット３とともにホルダー７
に取付ける際、ピペット乙の先端が上澄液液面に接する
時点でセンサ５の先端と上澄液液面との間の距離が第６
図のａ。より大きくなるようにして取付ける。

今、モータ駆動回路１３によりモータ１１を駆　　　　
。

動してピはット３を液面検出センサ５とともに下降して
ゆき、ピペット先端がウェル１内の上澄液液面に接する
と、液面は第４図に示すように、液体の表面張力により
形状が変化する。このため、送光ファイバ１９より受光
ファイバ２１へ戻る光量が変化し、受光ファイバ２１の
出力は、ピペット先端が液面に接する時点のセンサ５と
液面との間の距離をａ□（＞ａＯ）とすると、第５図に
示すごと（変化する。すなわち距離ａ０でピークを示し
、その後急速に出力が低下する。それ故、処理装置２３
に予めセンサル液面間の距離ａ２（＞ａｌ）に対応する
出力レベルＰ０を設定しておき、センサ５を漸次液面に
接近させてゆき、センサル液面間の距離がａ２よりも小
さくなった後に出力レベルがＰ。以下に減少したことを
上記設定値と比較して検出することによって、ピはット
先端が液面に接する時点を検出することかできる。しか
しながら、この方法では液の種類が異なることにより、
吸光度等液の光学的特性が異なれば、それに応じて設定
値Ｐ。を変化させなげればならず、自動検出が困難であ
る。かＮる問題を解決すべく、本発明では出力レベルの
変化の特性が液の種類によらず一定であることに着目し
、受光ファイバ出力の微分値を利用している。すなわち
、処理回路２３にて第５図の受光ファイバ出力信号より
第６図に示すごとく出力信号の微分値を得る。該微分出
力信号は液の種類に依存せず、ファイバの特性によって
のみ変化する。従って、処理回路２３にて微分出力信号
を予め決められた値Ｐ１と比較してそれより低い値とな
った時を液面検出時点とすることにより液面位置を検出
することかできる。第７図は該処理回路２３０機能示す
。液面を検出した時点より所定時間経過後にモーター１
の駆動を停止させることにより、ピにット３を所望位置
に設定することができる。

なお、上記実施例はとくにピペット先端がウェル内の上
澄液液面に接する時点の液面検出に関連して述べられた
か、本発明はこれに限らず、広く液面位置を非接触式に
精度よくかつ自動的に検出する方法として使用できる。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば小型かつ非接触式のセン
サを用いて液面位置を精度よくかつ自動的に検出するこ
とができるので、抗体検出におけるサンプリング動作の
ごとく、液面検出を高精度に多数回行う動作を自動化す
ることができる。しかも、液面検出は液の光学的特性の
違いに左右されないので、多種類の液を含む液面検出に
利用可能である。　　　　　　　　　　　　　　　　　
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【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一応用例を示す装置構成図、第２
図しま本発明方法に使用される近接センサの部分図、第
３図は同センサの出力特性を示すグラフ、第４図はピペ
ットが液面に接するときの液面形状の変化を示す図。第
５図は第１図の装置に使用された液面検出センサの出力
特性を示すグラフ、第６図は同センサの微分出力特性を
示すグラフ、第７図は処理回路の機能を示すブロック図
である。 １・・・ウェル、　　　　　　６・・・ピペット５・・
・液面検出センサ、　７・・・ホルダー９・・・送りね
じ％　　　　１１・・・モータ１ろ・・・駆動回路、　
　　　１９・・・送光ファイバ２１・・・受光ファイバ
、　２３・・・処理回路第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに接近して配置された送光ファイバと受光ファイバ
   とから構成される近接センサと、先端が該近接センサよ
   り下方に位置する液面接触部材とを一体に上下移動機構
   により移動せしめて、液面接触部材が液面に接触した際
   に発生する液面形状の変化を受光ファイバの出力レベル
   に変化として検出し、該出力レベル変化の微分値を求め
   て該微分値の所定の変化より液面位置を検出する液面検
   出方法。