JPH0328341Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は液面検知回路に関するものである。

例えば、血清試料などの分析を行なう自動分析
装置においては、サンプルカツプや試薬タンクか
ら一定量の血清試料や試薬を反応管に分注するた
め、サンプルカツプ内に収容されている試料液面
や試薬タンク内の試薬液面を検出して、分注器の
採取ノズルを液面から常に一定深さに侵入させる
ようにしている。

第１図は従来の液面検知回路の構成を示す線図
である。この液面検知回路は、分注器を構成する
採取ノズル１と一対の電極２Ａ，２Ｂとを、採取
ノズル１の先端が一対の電極２Ａ，２Ｂの先端よ
りも所定量突出させて保持部材３に一体に保持
し、この保持部材３を液体４を収容する容器５に
対して昇降させるようにし、電極２Ａ，２Ｂ間が
液体４を介して導通したときに保持部材３の下降
を停止させることにより採取ノズルを液体４中に
所定量侵入させるようにしたものである。電極２
Ａ，２Ｂ間の導通の検出は、電極２Ａ，２Ｂにそ
れぞれリード線６Ａ，６Ｂを接続すると共に、こ
れらリード線６Ａ，６Ｂ間に電源７および抵抗８
を直列に接続し、電極２Ａ，２Ｂが液体４を介し
て導通したときに抵抗８に流れる電流によつて生
じる電圧降下を増幅器９により検出して行なつて
いる。

第１図に示す液面検知回路を自動分析装置に用
いる場合には、分注すべき試料や試薬の電気分解
による悪影響や液面検知信号の遅れを防止するた
め、電源７として一般に高周波を使用し、リード
線６Ａ，６Ｂはシールド線を用いる。しかし、こ
の場合シールド線が長くなると、その浮遊容量に
よつて抵抗８に流れる電流が減少し、特に液体４
の導電率が低いときには液面検知ができない欠点
がある。

また、従来の液面検知回路として、第２図に示
すものがある。この液面検知回路は、第１図と同
様に採取ノズル１および一対の電極２Ａ，２Ｂを
保持部材３を介して一体に昇降させ、電極２Ａ，
２Ｂが容器５内の液体４を介して導通したとき
に、保持部材３の下降を停止させることにより、
採取ノズル１を液体４中に所定量侵入させるよう
にしたものであるが、第２図では電極２Ａをシー
ルド線１１Ａおよび電源１２を経て接地し、電極
２Ｂはシールド線１１Ｂおよび抵抗１３を経て演
算増幅器１４の反転入力端子に接続すると共に、
シールド線１１Ｂと抵抗１３との接続点１５を抵
抗１６を経て接地している。演算増幅器１４の非
反転入力端子は接地し、その出力は抵抗１７を経
て反転入力端子に負帰還させている。

第２図に示す液面検知回路において、電極２
Ａ，２Ｂが液体４に接したときの等価回路は第３
図に示すようになる。第３図において、符号Z₁₈
は電極２Ａ，２Ｂ間の液面４のインピーダンスを
示し、符号１９Ａ，１９Ｂはシールド線１１Ａ，
１１Ｂのそれぞれの浮遊容量を示す。ここで、演
算増幅器１４の入力端すなわち抵抗１３と１６と
の接続点１５に入力される電圧V₁₅は、電源１２
の電圧をV₁₂とすると、 V₁₅＝｜Z₁₅／Z₁₅＋Z₁₈｜×V₁₂ …(1) で表わされる。なお、Z₁₅は接続点１５の接地に
対するインピーダンスで、演算増幅器１４の入力
インピーダンスを無限大とすると、 Z₁₅＝R₁₆R₁₃−ｊ１／C_19B・ω で表わされる（ただし、R₁₆は抵抗１６の値、
R₁₃は抵抗１３の値、C_19Bは浮遊容量１９Ｂの値、
ωは電源１２の角周波数）。

第２図に示す液面検知回路では、電源周波数を
高くしたり、シールド線（特にシールド線１１
Ｂ）が長く、浮遊容量C_19Bが大きくなると、シー
ルド線１１Ｂのインピーダンス−ｊ１／C_19B・ωが 小さくなり、Z₁₅≪Z₁₈となつて入力信号V₁₅が小
さくなり耐雑音性が低下し、液面検知ができなく
なる欠点がある。また、かかる液面検知回路の出
力電圧、すなわち演算増幅器１４の出力電圧V₁₄
は、負帰還抵抗１７の抵抗値をR₁₇とすると、 V₁₄＝−R₁₇／R₁₃・V₁₅＝−｜Z₁₅／Z₁₅＋Z₁₈｜・ R₁₇／R₁₃・V₁₂ …(2) で与えられるが、この出力電圧V₁₄は上記(1)式か
ら明らかなように電極２Ａ，２Ｂ間のアドミツタ
ンス１／Z₁₈に正比例しない。したがつて電極２Ａ， ２Ｂの液体４中への侵入量が検知しにくい。

本考案の目的は上述した種々の不具合を解決
し、誘電率が低い液体でも安定に液面を検知し得
るように適切に構成した液面検知回路を提供しよ
うとするものである。

本考案の自動分析装置の液面検知回路は、検知
すべき血清試料等の液面に対して相対的に上下動
する一対の電極と、一方の電極にシールド線を介
して接続される電源と、他方の電極にシールド線
を介して接続され、電極間のインピーダンスに対
応して流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換
回路を具え、この電流変換電圧回路に接続される
他方の電極の電位の電位をほぼ零電位に保つよう
に構成し、前記一対の電極間のインピーダンスに
対応する前記電流電圧変換回路の出力信号により
液面を検知するようにしたことを特徴とするもの
である。

以下図面を参照して本考案を詳細に説明する。

第４図は本考案の液面検知回路の一例の構成を
示す線図である。本例の液面検知回路は、上述し
たと同様に採取ノズル１および一対の電極２Ａ，
２Ｂを保持部材３を介して一体に昇降させ、電極
２Ａ，２Ｂが容器５内の液体４を介して導通した
ときに、保持部材３の下降を停止させて、採取ノ
ズル１を液体４中に所定量侵入させるものである
が、本例では電極２Ａをシールド線２１Ａおよび
電極２２を経て接地し、電源２Ｂはシールド線２
１Ｂを経て、電流電圧変換回路３０に接続され
る。電極２Ｂの電位をほぼ零電位に保つために、
電流電圧変換回路を次のように構成する。電圧電
流変換回路の入力端子を演算増幅器２３の反転入
力端子に接地し、演算増幅器２３の非反転入力端
子は接地する。入力端子と非反転入力端子との間
には抵抗２５とコンデンサ２６とを並列に接続す
る。

第４図に示す液面検知回路において、電極２
Ａ，２Ｂが液体４に接したときの等価回路は第５
図に示すようになる。第５図において、符号Z₂₇
は電極２Ａ，２Ｂ間の液体４のインピーダンスを
示し、符号２８Ａ，２８Ｂはシールド線２１Ａ，
２１Ｂのそれぞれの浮遊容量を示す。

本例の液面検知回路においては、電極２Ｂから
の入力信号は演算増幅器２３の反転入力端子に直
接入力される。また演算増幅器２３の非反転入力
端子は接地されて、反転入力端子はイマージナ
ル・シヨートされているから、反転入力端子への
入力電位Vinはシールド線２１Ｂの電位とほぼ同
じとなる。したがつて、シールド線２１Ｂの浮遊
容量２８Ｂの影響はなくなる。また、電流電圧変
換回路３０の出力電圧V_put は、帰還抵抗２４の抵抗値をR₂₄、電源２２の電
圧をV₂₂とすると、 V_put＝R₂₄×V₂₂／Z₂₇ …(3) で表わされ、電極間のアドミツタンス（１／Z₂₇）に 正比例するから、電極の液体中の挿入量も検出す
ることができる。なお、本例において、抵抗２５
は電極２Ａ，２Ｂが空気中にあるときに入力電位
V_ioを零電位に保ち、ノイズで誤つた出力が発生
するのを防止するものであり、コンデンサ２６は
高周波に対するインピーダンスを低くするための
ものである。

なお、本考案は上述した例にのみ限定されるも
のではなく、幾多の変形または変更が可能であ
る。例えば、上述したように分注器に用いる場合
には、採取ノズルを電極に兼用してもよいし、採
取ノズルの電極のそれぞれの先端を同一位置に合
わせ、液面検知から所定時間経過後、あるいは電
極が液体中に所定量侵入したのを検出して採取ノ
ズルおよび電極の下降を停止させるようにするこ
ともできる。

以上、本考案によれば、シールド線の浮遊容量
や電源周波数に影響する液面検知出力の低下を有
効に防止することができると共に、液面検知出力
として電極間のアドミツタンスに正比例した出力
が得られるから、導電率が低い液体でも安定に液
面を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液面検知回路の構成を示す線
図、第２図は同じく従来の他の液面検知回路の構
成を示す線図、第３図は第２図の等価回路図、第
４図は本考案の液面検知回路の一例の構成を示す
線図、第５図は第４図の等価回路図である。 １……採取ノズル、２Ａ，２Ｂ……電極、３…
…保持部材、４……液体、５……容器、２１Ａ，
２１Ｂ……シールド線、２２……電源、２３……
演算増幅器、２４，２５……抵抗、２６……コン
デンサ、Z₂₇……液体インピーダンス。３０……
電流電圧変換回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 検知すべき血清試料等の液面に対して相対的に
   上下動する一対の電極と、一方の電極にシールド
   線を介して接続される電源と、他方の電極に接続
   され、電極間のインピーダンスに対応して流れる
   電流を電圧に変換する電流電圧変換回路を具え、
   この電流電圧変換回路に接続される他方の電極の
   電位をほぼ零電位に保つように構成し、前記一対
   の電極間のインピーダンスに対応する前記電流電
   圧変換回路の出力信号により液面を検知するよう
   にしたことを特徴とする自動分析装置の液面検知
   回路。