JPS63259420A

JPS63259420A - 自動化学分析装置

Info

Publication number: JPS63259420A
Application number: JP62093159A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Shimizu; 慶昭清水
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-04-17
Filing date: 1987-04-17
Publication date: 1988-10-26
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JP2566951B2

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、血清等の液体試料を試薬と反応させ吸光度を
自動的に測定し、その吸光度より濃度を演算０表示する
自動化学分析装置における液面検知装置に関する。

（従来の技術）自動化学分析装置に適用される液面検知装置として第４
図に示すような構成のものが提供されている。

この装置は採取プローブ６によって構成される液面セン
サ部と被検出液面間の浮遊容量をその構成の一部とした
ブリッジ回路３０を第５図（ａ）。

（ｂ）のように検知手段として構成し、プローブ６の被
検出面への接触の有無に起因するインピ−ダンスの変化
に伴う信号の振幅及び位相の変化を検知するようにした
ものである。ブリッジ回路３０は同一抵抗Ｒから成る３
０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ（７）４辺と、−辺３０
ｄにＣＸの浮遊容ｆｆ１３０ｅと系に依存するＣＯの固
有容ｆｆ１３０ｆが共に並列接続された構成となってい
る。このうち３０ｅと３Ｏｆを含む容１３０ｇは第５図
（ａ）のようにプローブ６と仮想接地３０ｈとしたサン
プル・カップ４とから成っている。浮遊容ｔｔ３０ｅの
値ＣＸはプローブ６が試料液面へ接触したとき、より大
きな変化を与える。よく知られているようにそのインピ
ーダンスは１／ｊ（Ｉ）ＣＸと表される。これはＺ（ω
）ｅ　（φ（（″）の形で記述すると、Ｚ（ω）　＝　１　、／　ｊωＣＸ。

φ（ω）＝　ｔａｎ−１（−１／ωｃＸ）となる。

従って容量のインピーダンス変化を検知するため、発振
回路２５により周波数ｆ＝ω／２πの発振信号をブリッ
ジ回路３０に加える。一般に、このような浮遊容ｆｆ１
３０ｅの値は数ｐＦよりも更に小ざいので、大きなイン
ピーダン変化を得るために周波数ｆは数十ＫＨ７以上で
あることが望ましい。

このようにして構成されたブリッジ回路３０の出力は、
増幅回路３５を介して、同期整流回路４０に入力信号ｅ
ｓを与える。一方、発振回路２５で形成された周波数ｆ
は、移相回路４５を介して、同期整流回路４０に参照信
号ｅＲを与える。

同期整流回路４０は、参照信号と同一の周波数成分を有
する入力信号成分だけを選択的に取り出すように、動作
する。その動作原理は第６図に示すように、入力信号と
同期した参照信号の極性に従って両波整流を行うもので
ある。参照信号は図に示すように振幅Ａの矩形波とし、
フーリエ級数で表すとｅＱ＝また、入力信号をｅｓ　（ｔ＞　＝Ｓ（ｔ）ｓｉｎ　（ωｔ−θ）とする
と、この両者の積として表される整流出力は低減濾波器
を通じて高調波成分等の不要交流成分を除くと、。。＝４Ａ８（１）ｓｉｎ（ｏｔ−ｆｌ＞　。

π ル＝二へ５（ｔ）ＣＯ３θ π となる。即ち、入力信号の振幅５（ｔ）及びその位相差
ＣＯＳθに比例した出力信号が得られ、この位相差をみ
ることにより容量ＣＸの変化を直接する場合よりも高感
度の検知をなし得るようになる。

上述した同期整流回路４０の出力を低減濾波回路５０に
より濾波し、得られた直流成分を増幅回路５５により増
幅した後、・比較回路６０に入力し、予め設定された検
知レベルと比較を行い、比較回路６０の出力をＣＰＵ７
５にセンサ信号７０として送り、所定の処理を行う。

（発明が解決しようとする問題点）ところで従来の装置では、プローブ６を保持しているア
ームを分析時試料吸引位置や吐出位置等へ移動すると、
固有容量３０ｆの値ＣＯが変化するのでこの影響を受け
て検知出力が変動するようになる。この結果液面検知の
誤動作を行うおそれがある。このため移相回路４５を手
動で操作して同期整流回路４０に対する入力信＠ｅｓと
参照信号ｅＲの位相を調整して低減濾波回路５０の出力
ｅＯを零にする必要があったが、調整が煩雑であるとい
う問題がある。

本発明はこのような問題に対処してなされたもので、出
力の零調整を自動的に行うことができる液面検知装置を
提供することを目的とするものである。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）上記目的を速成するために本発明は、採取プ、ローブに
よって構成される液面センサ部の出力信号を零調整する
自動移相回路を備えたことを特徴とするものである。

（作　用）自動移相回路を設は低減濾波回路の出力をこれにフィー
ドバックしてこれに応じて参照信号ｅＱの位相を調整す
ることにより、常に入力信号ｅｓとの位相差を９０°に
保つようにしたので、液面センサ部の出力信号を零に調
整することができる。

（実施例）第１図は本発明実施例の液面検知装置を示すブロック図
で、２５は発振回路、３０はブリッジ回路、３５は増幅
回路、４０は同期整流回路。

５０は低域濾波回路、５５は増幅回路、６０は比較回路
、７５はＣＰｔＪで以上は従来の構成と同一である。４
５は自動移相回路でアナログスイッチ回路８１．誤差増
幅回路８２．サンプルホールド回路８３２乗算回路８４
１位相遅回路８５２位相進回路８６．加算回路８６から
構成されている。

アナログスイッチ回路８１には増幅回路５５の出力信号
Ｖｓと共にＣＰＵ７５から必要に応じて零設定信号８０
が加えられ、能動状態にある零設定信号８０が加えられ
たときのみ導通するように動作する。このとき出力信号
Ｖｓは利得Ｇの誤差増幅回路８２によって増幅され、続
いてサンプルホールド回路８３によって増幅信号Ｖεが
保持される。

位相遅回路８５は発振回路２５の出力にθ２だけ位相遅
れを与えた信号ｅ２＝Ｅ２５ｉｎ（ωｔ＋θ２）を出力
し、乗算回路８４において前記増幅信号Ｖεと乗算され
る。この結果乗算回路８４は次の信号ｅ３を出力する。

ｅ　３　＝ＶＥ　　争　ｅ　２　＝Ｇ　　Φ　Ｖｓ　　
争　Ｅ２　５ｉｎ（ωｔ＋θ２）一方、位相進回路８６は発振回路２５の出力にθ１だけ
位相進みを与えた信号ｅｌ　＝Ｅ１　５ｉｎ（ωｔ−０
１）を出力し、加算回路８７において前記出力信＠ｅ３
と加算される。この結果乗算回路８７は次の信号ｅＲを
出力する。

ｅｒ＜　＝ｅｌ　＋ｅ３＝Ｅｔ　５ｉｎ（ωｔ−θ１）
十〇−Ｖｓ　−Ｅ２５ｉ１１（ωｔ＋６２）＝ＡＳｉｎ
（ωを十〇）ここで、Ａ　ＣＯ３θ；ＥＩ　　ＣＯ２Ｏ３＋Ｇ”ＶＳ　”Ｅ２　　ＣＯ２Ｏ３
゜Ａ　ｓｉｎθ＝ −Ｅｌ　　ｓｉｎθ１＋Ｇ１１ｖＳ１１Ｅ２　Ｓｉｎθ
２゜で示され、Ａ、θは上式で与えられる。

また、Ｅｌ、Ｅ２　、θ１．θ２．Ｇは定数として決定
されており、Ａ、θは各々Ｖｓの関数となっており、形
式的に、Ａ＝ｆ　（Ｖｓ　）　。

θ＝ｇ（Ｖｓ）で表される。

このようにして出力された参照信号ｅＲは同期整流回路
４０に加えられ、出力信号Ｖｓが発生したときは入力信
号ｅ５との位相差を９０’にするようにθを変化させる
べく動作する。

次に本実施例の作用を説明する。

採取プローブ６が移動して位置の変化に伴って、固有容
量３０ｆの値ｃｏが変化しこれに基づいて入力信号ｅｓ
の位相にずれが生じたとすると、低域濾波回路５０の出
力信号ｅＯすなわち増幅回路５５の出力信号ｖＳが生じ
る。これに基づきＣＰｔＪ７５から自動零調整を行うべ
く能動状態の零設定信号８０が出力されてアナログスイ
ッチ回路８１に加えられる。このため前記出力信号Ｖｓ
はアナログスイッチ回路８１を介して誤差増幅回路８２
に加えられ。ここでＧ倍増幅された後、サンプルホール
ド回路８３で増幅信号■εとして保持される。

続いて乗算回路８４によって前記ｅ３として出力された
後、ざらに加算回路８７によって参照信号ｅＲとして出
力され、同期整流回路４０に加えられる。参照信＠ｅＲ
は自動移相回路４５の働きによって、入力信号ｅｓとの
間に常に９０°の位相差を有するように制御されて同期
整流回路４０に加えられ。第６図の関係から明らかなよ
うに、両信号ｅｓ、ｅＲの位相差が９０’のとき同期整
流回路４０の出力は零となる。即ちこのときの整流波形
は第３図のようになり平均値は零となる。

このように本実施例によれば増幅回路５５に出力信号Ｖ
ｓが生じたときは、これを零になすような自動調整が行
われるので、調整の煩わしさを伴うことなくプローブの
移動に基づく検知出力の変動を抑えることができる。

第２図（ａ）、（ｂ＞は本発明の他の実施例を示すもの
で、ブリッジ回路３０を構成する４つの接点Ｐｌ乃至Ｐ
４のうら対向する接点Ｐ２　、　Ｐ４に一対のリード線
１９ａ、１９ｂを接続し、一方１９ａをプローブ６に接
続すると共に他方１９ｂを開放状態としたものである。

第２図（ｂ）の等価回路から明らかなように一対のリー
ド線１９ａ、１９ｂの固有″容量はその構成上同じ値Ｃ
ｏとなり、各々抵抗Ｒの一辺３０Ｇと３０ｄに並列に接
続されているとみなすことができる。また特に−辺３０
ｄにはリード線１９ａが接続されているプローブ６によ
るＣＸの浮遊母３０ｅが並列に接続されている。ここで
プローブ６の移動したときに生じる固有容ｆｆ１ｃｏの
変化は、ブリッジ回路３０の各辺で等しく生じるため接
点Ｐ２　、Ｐａ間の電位差はその影響を受けない。すな
わち各辺３０Ｇと３０ｄに並列接続されている固有容ｆ
ｆ１ｃｏは相殺されることになり、プローブ６と設置３
０ｈ間の浮遊容１３０ｅの値ＣＸの変化部のみがブリッ
ジ回路３０の出力電圧として得ることができるようにな
る。

このように本実施例によれば前もってプローブの移動に
よる固有容量の変化の影響を除去することができるので
、前記実施例と組み合せることにより正確な液面検知を
行うことができるようになる。なお本実施例のみ独立し
て適用することによっても十分な効果を得ることができ
るものである。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、液面センサ部の出力
信号を自動的に零調整できるので、正確な液面検知を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の液面検知装置を示すブロック図
、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施例における
ブリッジ回路の結線図及び等価回路、第３図は本実施例
によって得られる整流出力波形図、第４図は従来例のブ
ロック図、第５図（ａ＞、（ｂ）は従来例の結線図及び
等価回路、第６図は従来例の信号波形図である。６・・・採取プローブ、１９ａ、１９ｂ・・・リード線
、３０・・・ブリッジ回路、３０ａ乃至３０ｄ・・・ブリッジ回路の各辺、４０・・
・同期整流回路、４５・・・自動移相回路、８４・・・
乗算回路、８７・・・加算回路、Ｃｘ・・・プローブの
浮遊容量、ＣＯ・・・プロ゛−ブ移動時に変化する固有容量。代理人　弁理士　則　　近　　憲　　缶周　　　　　近
　　　　藤　　　　　猛（ｂ）第２図第５図５ＰＪ６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液面センサ部を構成する採取プローブの被検出液
面への接触の有無に起因するインピーダンスの変化に伴
う信号の振幅及び位相の変化を検出する液面検知装置に
おいて、前記液面センサ部からの出力信号を零調整する
手段を備えたことを特徴とする液面検知装置。
（２）前記液面センサ部と前記被検出液面間の浮遊容量
をその構成要素の一部としたブリッジ回路を備え、この
ブリッジ回路と採取プローブ間の固有容量の影響を除去
する手段を備えた特許請求の範囲第１項記載の液面検知
装置。
（３）前記除去する手段がブリッジ回路の対向する接点
に接続された一対のリード線から成り、一方が採取プロ
ーブに接続されると共に他方が開放状態に保たれる特許
請求の範囲第２項記載の液面検知装置。
（４）前記零調整する手段が、ブリッジ回路の出力信号
とブリッジ回路に加えられる参照信号との位相差を９０
°に調整する自動移相回路を備えた特許請求の範囲第１
項記載の液面検知装置。