JPS63109330A

JPS63109330A - 液面検出方法及びその装置

Info

Publication number: JPS63109330A
Application number: JP25529886A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Uchigaki; 隆年内垣; Yoshito Komada; 世志人駒田
Original assignee: Kyoto Daiichi Kagaku KK
Current assignee: Arkray Inc
Priority date: 1986-10-27
Filing date: 1986-10-27
Publication date: 1988-05-14
Also published as: EP0273128A1

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】（ａ）　　産業上の利用分野本発明は、自動化学分析装置における試薬及び試料の液
面検出方法及びその装置に関するものである。

世）　従来の技術自動化学分析の分野においては、試料液を検出装置内に
取り入れ、測定を行なった後に排出するという工程を採
る。このなかで試料液を測定するためには、定量的に試
料液を測定装置に採取する必要がある。この採取がサン
プリングである。

試料等のサンプリングは、試料容器に吸引ノズルを浸漬
し、吸引ポンプで吸引する方法が一般的である。

この場合に、試料の液面が問題となる。即ち、ノズルを
必要以上に浸漬することは測定誤差に繋がるため、液面
を検知して必要最小限の浸漬で済ませることが重要であ
る。

この理由は、ノズルを浸漬するとその外面に試料が付着
し、このノズルを反応液中に浸漬した場合にサンプリン
グした試料と同様に反応し、試料量の増加に繋がり誤差
となる。また、サンプリングした試料を空気等で吹き出
す方式では、ノズルを反応液中に浸漬しなくてもよく、
ノズル外面に付着した試料は反応液に影響を与えないよ
うであるが、反面この方式では完全に吹き出すことが難
しいことと、外面からも試料が滴下することがあり、や
はり誤差となる欠点がある。

これらの理由から、吸引ノズルはできる限り浸漬せずに
サンプリングをすることが必要となる。

このためには、前記した液面の検知が必要である。

この液面の検知の方法は従来から種々のものが知られて
いる０例えば、電極を液に接近させて、液面に接した時
点で電気信号を発するように構成する方法や、ガラスフ
ァイバー等を用いて液面からの反射光量を測定して液面
を検知する光学的方法或いはノズル以外の空気排出管を
液面に接近させて、その排出管中の圧力の変化を検知し
て液面を検出する方法等がある。

さらに、吸引ノズルと同形状の排出管を別途設けて、吸
引ノズルと該排出管から同時に空気を排出させてその差
圧を検出する方法もある。

（ｅ）　　発明が解決しようとする問題点以上のような
方法の内、電極方式においては口径の小さい試料容器で
は電極を挿入するのが困難であることや、電極間での液
絡による誤動作が生じるという欠点がある。

排出管を利用する方式では、別途排出管を設けることと
、さらには測定すべき空気圧を発生させるための空気供
給装置を設ける必要があった。別途設けた排出管の存在
によって、内径の小さな試料容器には挿入示困難か、ま
たは非常に厳格な制御が必要であるという欠点があり、
別途エアーコンプレッサーを設置しなければならないこ
とからコストアップ、大型化すると共にさらには付帯す
る装置が増加することによって信頼性が低下する原因と
なっていた。

また、差圧を検出する方式においては、ノズル先端から
空気を排出させるための三方弁、差圧検知用の排出管、
試料吸引ポンプ及び圧力調整器から構成される検知圧供
給装置を設ける必要があった。

（ｄ）　　問題点を解決するための手段以上のような現
状に鑑み、本発明者等は鋭意研究の結果本発明を完成さ
せたものであり、試料吸引ポンプを利用することにより
サンプリングノズルから空気を吐出又は吸引させること
を最大の特徴とするものである。即ち、試料吸引ポンプ
から吐出又は吸引される空気の該サンプリングノズル中
の圧力の変動を検知し、該サンプリングノズルがサンプ
リングすべき試料の液面に近接又は接触したことを検出
し、膣液の液面を測定する点にある。

ここで「試料」とは、その中に含まれる特定の物質の濃
度等を測定する対象物をいい、血液、尿等の場合が多い
。

「サンプリング」とは、試料容器からノズル等によって
吸引して、濃度測定部に試料を取り入れることをいう。

「ノズルが近接する」とは、ノズル先端が試料液面に近
づき、吸引又は吐出の圧力抵抗が大きくなる時点をいう
。実際の距離としては、１〜数＋ｌｌｌ１１程度である
が、これはノズルの内径と吸引吐出のエアー量によって
変化するものである。よって、内径と吐出量を決定する
と、それを記憶しておけば近接した時点を検知できるこ
ととなる。

「接触」とは、ノズル先端が試料液面と接することをい
う。

「圧力検出装置」とは、いわゆる拡散型半導体等の圧力
センサー等でよく、その値の変動即ち、圧力カーブの立
ち上がりを測定できるようなものであればどのようなも
のでもよい。　　　−「試料吸引ポンプ」とは、ピスト
ン式やダイヤフラム式の往復運動式のポンプをいい、試
料を吸引するためのものである。

本発明は、試料吸引ポンプの吐出行程を利用してサンプ
リングノズルに空気を供給し、ノズル先端から空気を排
出しつつ、サンプリングノズル内圧力を圧力センサーで
測定しながら、ノズルを液面に近づけ、圧力が急激に変
化した時点を液面又は液面近傍とする方法である。この
液面そのものか、近傍かは圧力の変動の程度によって区
別できるものであり、近傍まで接近すると空気の排出が
減少し圧力カーブが上昇する。この上昇時点を液面近傍
時点とし、さらにノズルを接近させると、ノズルが液面
に接してノズル口が閉止され圧力カーブはより急激に上
昇することとなる。この急激上昇時点を液面とするので
ある。

しかし、空気の排出が非常に微量で近傍時点での圧力の
変動がわずかで検出が難しい場合には、圧力上昇が液面
到達時点のみの場合もある。これは、空気排出量と圧力
検出器の性能等の問題であり、限定するものではない。

このようにして液面レベルを記憶装置に記憶させて、ノ
ズルが液に浸漬した場合には一旦ノズルを引き上げ、そ
の後所定の深さまでノズルを浸漬することとなる。この
−度引き上げる理由は、ノズルから空気を排出している
ため、液面測定時にノズル先端に空気の気泡が残り、そ
のまま試料を吸引するとその気泡の分だけ試料が少なく
なり、試料の量の誤差になるためである。この気泡の分
も加味して吸引量を設定すればよいが、気泡の大きさが
一定でないため、バラツキが生じるので問題がある。

さらに、サンプリングノズル内の圧力変動を検知するこ
とにより液面を検出するためには、ノズル先端から空気
を吸引することによっても同様に行なうことができる。

すなわち、ノズル先端から空気を吸引すると共にノズル
内圧力を圧力検出器で測定しながらノズルを液面に近づ
け、圧力変動により液面又は液面近傍を検出する方法で
ある。

空気の吸引は、試料吸引ポンプの吸引行程を利用するこ
とによって行なう。

このように、本発明の根本は圧力供給装置を不要にした
点にあり、このためにサンプリングポンプをその目的に
使用するものである。この考え方が新規なものであり、
その他の点については本発明の趣旨を変えない限り特に
限定するものではない。

（ｅｌ　　実施例以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、本発明に係る液面検出装置（Ｌ）の一実施例
を示すものであって、サンプリング用ノズル（２）、プ
ランジャポンプ（３）、圧力センサー（４）及び圧力信
号判別器（５）より構成したものである。

ここで、液面検知からサンプリングまでの手順を次に詳
述する。

プランジャ（６）は最初ａの位置にあり、ノズル（２）
はノズル移送機構（図示せず）により下降し始める。ノ
ズル先端部（７）が試料容器（８）の位置Ｕに達したと
きプランジャ駆動機構（図示せず）によりプランジャ（
６）が押し出されてノズル先端部（７）から空気が吐出
される。プランジャ（６）はノズル（２）が位置Ｂに達
した時、ちょうどｂ点にくるように設定される。尚、ノ
ズル位置Ｕ及びＢは試料液面りの最高位置及び最低位置
である。ノズル先端部（７）が液面りに達するまでは配
管（９）内の圧力上昇はほとんど無視することができる
。配管（９）内の圧力は三方継手（１のを介して圧力セ
ンサー（４）で測定され、センサー出力はセンサー増幅
器、微分回路及び比較回路とからなる圧力信号判別器（
５）に接続されている。ノズル先端部（７）が液面りに
達したとき配管（９）内の圧力は急激に上昇し、液面判
別信号出力（１１）は液面検知信号を発生する。液面検
知の応答を速くするには、配管（９）、三方継手（１０
）、圧力センサー（４）及びノズル（２）の内空容積を
極力少なくする必要がある。液面検知信号出力（１１）
によりノズル移送機構及びプランジャ（６）は停止する
と共に停止位置Ｓを記憶しておく、停止位置Ｓの記憶は
例えばパルスモータ−を駆動手段として用いる場合は、
その駆動パルス数を記憶することで可能である。

次いで、ノズル（２）は位置Ｙまで一定距離上昇し、こ
の時プランジャ（６）はｂ位置まで押し出される。

ｂ位置は試料吸引開始位置である。再びノズル（２）は
先のＳの位置まで下降し、プランジャ（６）が引き出さ
れ、所望量の試料（１２）がノズル（２）内にサンプリ
ングされる。この時、ノズル先端部（７）の位置はＳ以
外の任意の位置に設定することも可能であって、試料吸
引に最適な位置に設定することが出来る。試料サンプリ
ングの後、ノズル（２）は上昇し、目的とする移送先に
移動し、プランジャ（６）がｄ点まで押し出されてノズ
ル（２）内の試料（１２）が吐出される。試料（＋２）
吐出の後プランジャ（６）はａ位置に戻り次のサンプリ
ングに備える。

次に、液面検出方法としては、ノズル先端部（７）から
空気を吸引することによっても行なうことができる。つ
まり、プランジャ（６）を引き出すと共にノズル（２）
を下降させ、ノズル先端部（７）が液面りに達したとき
の圧力変動により液面検知信号を出力させるものであっ
て、前述した実施例と略同様に液面検出を行わしめる方
法である。ただ、この場合には、液面検知の際に試料（
１２）を吸引してしまうことがあるので、ノズル（２）
を上昇させる前にこれを吐出するようプランジャ（６）
を少し押し出しておく方がよい。これは、ノズル（２）
を上昇させてから押し出した場合には、ノズル先端部（
７）から試料（１２）が滴下しない場合があり、次に試
料（１２）を吸引するときの初期圧が変化するためにサ
ンプリングの精度が悪化するためである。

（ｆ）　　発明の効果以上のように本発明に係る液面検出方法及び装置は、試
料吸引用のポンプ例えばプランジャポンプに液面検出機
能を兼用させたことにより、構成要素が少なく低コスト
となり、その操作方法も簡単・確実であってしかも信頼
性が高くなる。また、小口径の試料容器からのサンプリ
ングも可能となり、どのようなサンプリング装置にも適
用できる。

さらに、ノズル先端部外面への試料付着も極めて少なく
、微量試料のサンプリングを高精度に行なうことが可能
となる。かつ、圧力センサーからの出力により、試料の
吸引・吐出時におけるノズルの詰まりゃ試料吸引ポンプ
の漏れ等をモニタリングすることも可能であるという極
めて有益な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液面検出装置の一実施例を示す概
略図である。 ■・・・液面検出装置２・・・ノズル３・・・プランジャポンプ４・・・圧力センサー５・・・圧力信号判別器６・・・プランジャ７・・・ノズル先端部８・・・試料容器１０・・・三方継手１２・・・試料し”、ｊ

Claims

【特許請求の範囲】１、サンプリングノズルから空気を吐出又は吸引し、該
サンプリングノズル内の圧力の変動を検知することによ
って、該サンプリングノズルがサンプリングすべき試料
の液面に近接又は接触したことを検出し、該液の液面を
測定する方法であって、該サンプリングノズルからの空
気の吐出又は吸引を試料吸引ポンプを利用することによ
って行なうことを特徴とする液面検出方法。２、試料吸引ポンプは、プランジャポンプである特許請
求の範囲第１項記載の液面検出方法。３、サンプリングノズルと、該サンプリングノズルから
空気を吐出又は吸引させるべく接続した試料吸引ポンプ
と、該サンプリングノズルにおける空気の吐出時又は吸
引時の圧力変動を検知する圧力センサーより成ることを
特徴とする液面検出装置。４、試料吸引ポンプは、プランジャポンプである特許請
求の範囲第３項記載の液面検出装置。