JPH03261864A - 自動化学分析装置の液面検出装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、血清などの液体試料中の物質を自動的に分析
するための自動化学分析装置における液面検出装置に関
する。

（従来の技術） 第３図に、自動化学分析装置のサンプリング装置の斜視
図を示す。サンプルトレイ２にはサンプル容器３を収容
するための収容口４が複数設けられている。サンプルト
レイ２は図示しない駆動系により回転軸６を中心に回転
し、サンプル容器３を所定のサンプリング位置Ｂに移動
させる。サンプル容器３中の試料を吸引、吐出して分析
に供するサンプルプローブ１はサンプリングアーム５に
取付けられており、サンプリングアーム５によりサンプ
リング位ａｌＢまで水平移動させられ、次いでサンプリ
ング位１ＦＢにあるサンプル容器３の底部に向かって下
方に移動する。

このとき、サンプル容器３中の試料の液面を検出し、自
動分析の測定動作を行うか否かを判定する装置が液面検
出装置である。液面検出装置としては、静電容量変化を
利用するものや、電気伝導度の変化を利用するものが知
られている。

静電容量変化を利用した液面検出装置としては、本件出
願人による特願昭６１−６３０７５号、および特願昭６
１−１３２７５３号の特許出願に開示した液面検出装置
がある。

第４図に、静電容量変化を利用した従来の液面検出装置
の模式図を示す。非導電性材料であるプラスチック材料
で成型されたサンプル容器１３は、導電性材料で成型さ
れたサンプルトレイ１２の収容口にセットされ、所定の
サンプリング位置に置かれている。サンプルプローブ１
０は導電性材料からなり、ブリッジ回路３０に接続され
ている。

サンプルトレイ１２は、導電性の物質から成型されてお
り、グランドとみなすことができ、ブリッジ回路３０に
おけるグランドと電気的に接続しているとみなせる。３
つの抵抗３０ａ、３０ｂ、３０Ｃをもつブリッジ回路３
０は、サンプルプローブ１０と、グランドとみなすサン
プルトレイ１２との間の静電容量の変化によって出力が
変化する。

この液面検出装置は、サンプルプローブ１０が試料の液
面Ａに接触したときに、回路３０から出力される値が変
化することを利用して試料の液面を検出しようとするも
のである。この出力は、液面検出判定手段１９に出力さ
れ、サンプルプローブ１０が試料液面Ａに接触していな
いときに出力される値を基準として、出力される値の変
化がある−４のレベルを越えたときにサンプルプローブ
１０が試料の液面に接触したと判定している。ここであ
る一定のレベルとは、出力される値の変化が静電容量の
変化によるものなのか、種々の雑音による変化であるの
かが区別できるようなレベルである。また、出力される
値の変化がある一定のレベルを越えないままサンプルプ
ローブ１０かサンプル容器１３の底面に接触した場合に
は、図示しないサンプルプローブ移動手段に負荷がかか
るので、それを検出してサンプル容器１３内に試料が無
いことの判定をしている。

ところが、従来の静電容量変化を利用した液面検出装置
においては、試料が微量になると試料のもつ静電容量が
小さくなるので、出力される値の変化が非常に小さくな
ってしまい、試料の液面を検出することが非常に困難に
なるという問題点があった。したがって、サンプル容器
１３内に微量の試料が存在していても、液面検出装置は
試料の液面を検出することができず、試料が無いと判定
してしまうので、自動化学分析装置による試料の自動分
析の測定が行われない場合があった。

つぎに、電気伝導度を利用する液面検出装置について第
５図にその模式図を示す。液面センナ部は、吸引・吐出
用のサンプルプローブ２０と副プローブ２１との、導電
性の物質からなる２本のプローブから成り、両者は固定
部２６によってその間隔等が設定されている。また、こ
れら２つのプローブは、導線２７．２８を介して液面検
出判定手段２９に接続されている。

この液面検出装置は、２つのプローブが、サンプルトレ
イ２２のサンプリング位置に置かれたプラスチック材料
からなるサンプル容器２３内で試料の液面Ａに接触した
ときの、２つのプローブ間の電気伝導度の変化を検出し
て試料の液面の検出を行うものである。液面検出判定手
段２９は、２つのプローブが試料液面Ａに接触していな
いときに出力される値を基準とし、出力される値の変化
がある一定のレベルを越えたときに２つのプローブか試
料液面Ａに接触したと判定する。ここである一定のレベ
ルとは、出力される値の変化が電気伝導度の変化による
ものなのか、種々の雑音による変化であるのかが区別で
きるようなレベルである。また、出力される値の変化が
ある一定のレベルを越えないまま２つのプローブがサン
プル容器２３の底面に接触した場合には、図示しないサ
ンプルプローブ移動手段に負荷がかかるので、それを検
出してサンプル容器２３内に試料が無いことを判定する
。

ところが、この電気伝導度の変化を利用する液面検出装
置においては、微量の試料の液面を検出するためにはサ
ンプルプローブ２０と副プローブ２１との間隔を狭くし
なければならないのだが、そうするとサンプルプローブ
２０と副プローブ２１との間に洗浄水等の液絡が生じて
しまい、液面検出を誤って判定してしまうという欠点が
ある。

したがって、サンプルプローブ２０と副プローブ２１と
の間隔を狭くすることが困難であるという構造的問題が
あり、微量の試料の液面を検出することに限界があった
。また、この液面検出装置においては、試料吸引のため
には本来不必要な副プローブ２１も試料液内に浸漬する
ので、試料の相互汚染（クロス・コンタミネーション）
が増大してしまうという問題点もあった。

このように、従来の自動化学分析装置の液面検出装置に
おいては、試料の量が微量になると、試料の液面の検出
が難しくなるという欠点があった。

したがって、これを補うためには、実際に化学反応など
に必要とされる量が微量であるにもかかわらず、試料液
面の検出の為だけにサンプル容器に入れる試料の量を多
くしなければならないという問題があった。乳児の血液
のようにサンプル量を増やせない試料等もあるので、少
ない試料の量でも液面を検出できることが望まれており
、従来の液面検出装置における試料液面を検出できる量
の下限よりも、液面検出範囲を拡げた自動化学分析装置
の液面検出装置が必要とされていた。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の自動化学分析装置の液面検出装置にあ
っては、試料の量が微量になると、試料の液面の検出が
難しいため、実際に化学反応などに必要とされる量か微
量であるにもかかわらず、試料の液面の検出の為だけに
サンプル容”器に入れる試料の量を多くしなければなら
ないという問題点があった。本発明は、従来の液面検出
装置では液面を検出することができなかったような微量
の試料でも、サンプル容器中の試料の液面を検出できる
ような自動化学分析装置の液面検出装置を提供すること
を目的としている。

［発明の構威］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の自動化学分析装置
の液面検出装置においては、サンプル容器とサンプルプ
ローブを導電性の物質で構威し、サンプルプローブとサ
ンプル容器との間の静電容量変化、または電気伝導度変
化を利用して、サンプル容器中の試料の液面を検出しよ
うとするものである。

（作用） 上記のように構成された自動化学分析装置の液面検出装
置を用いると、サンプル容器およびサンプルプローブが
導電性の物質で構成されていることから、サンプルプロ
ーブとサンプル容器との間の静電容量変化を利用した液
面検出回路においては従来に比べ出力される信号の大き
さを大きくすることが可能となり、また、サンプルプロ
ーブとサンプル容器との間の電気伝導度変化を利用した
液面検出回路においては試料に接触するプローブを１本
にすることが可能となるので、従来の液面検出装置では
液面を検出することかできなかったような範囲の微量の
試料まで検出することができるようになる。

（実施例） 実施例について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例である静電容量変化を
利用した液面検出装置の要部を示す模式図である。第４
図に示した従来の液面検出装置と同一部分に関しては同
一の符号を示しておく。

サンプルプローブ１０は導電性の物質からなり、ブリッ
ジ回路３０と電気的に接続している。サンプル容器４３
は、導電性の物質からなり、プラスチック材料でできた
サンプルトレイ４２の収容口にセットされている。サン
プル容器４３は導電性の物質であるので、グランドとみ
なすことができ、ブリッジ回路３０におけるグランドと
電気的に接続しているとみなすことができる。

本実施例の液面検出装置は、サンプルプローブ１０が試
料の液面Ａに接触したときのサンプルプローブ１０とサ
ンプル容器４３との間の静電容量変化を利用して、サン
プル容器４３内の試料の液面を検出するものである。サ
ンプルプローブ１゜が試料の液面Ａに接触すると、サン
プルプローブ１０とサンプル容器４３との間の静電容量
の値が変化するので、ブリッジ回路３０において出力さ
れる値もまた変化する。この出力は、液面検出判定手段
４つに出力され、サンプルプローブ１ｏが試料液面Ａに
接触していないときの回路３ｏの出力の値を基準とし、
サンプルプローブ１ｏがサンプル容器４３内を移動して
行き、出力の変化量がある一定のレベルを越えたときに
サンプルプローブ１０が試料の液面に接触したと判定す
る。このある一定のレベルとは、静電容量の変化と種々
の雑音との区別かできるようなレベルである。また、出
力の変化量かある一定のレベルを越えないままサンプル
プローブ１０が直接サンプル容器４３の底に接触した場
合には、図示しないサンプルプローブ移動手段に負荷か
かかるので、これを検出して試料が無いことの判定を行
う。

本実施例の液面検出装置においては、試料を保持してい
るサンプル容器４３をグランドとみなせるので、従来の
液面検出装置のように、非導電性材料からなるサンプル
容器を収容する導電性材料からなるサンプルトレイをグ
ランドとみなす場合に比べて、サンプルプローブ１０と
グランドとの距離を短くすることができる。

ここで、静電物質の誘電率をε、コンデンサを形成する
静電物質の表面積を５１サンプルプローブとグランドと
の距離をｄとすると、静電容量Ｃは Ｃ−ε　・　Ｓ／ｄ と表すことができるので、同じ量の試料にサンプルプロ
ーブが接触した場合、静電容ｉｋＣの値は本実施例の方
が従来の場合よりも大きくなる。したかって、サンプル
プローブが試料に接触したときの出力信号の変化を従来
に比べて大きくすることが可能となる。このため、サン
プル容器中に試料か十分ある場合はもちろん、従来まで
液面を検出することができなかった範囲の微量の試料ま
で検出することができるようになり、液面検出感度を向
上させることができる。

また、本実施例において、導電性の物質からなるサンプ
ル容器４３と少なくとも接する部分を導電性の物質で成
型したサンプルトレイを用いた場合には、サンプル容器
４３のグランドとしての効果はいっそう向上する。

第２図は、本発明の第２の実施例である電気伝導度変化
を利用した液面検出装置の要部を示す模式図である。第
５図に示した従来の液面検出装置と同一部分に関しては
同一の符号を示しておく。

サンプルプローブ５０、およびサンプル容器５３は導電
性の物質からなっている。サンプルトレイ５２は導電性
の物質から成型されており、収容口にサンプル容器５３
をセットしている。また、このサンプルトレイ５２に常
に接触し、回転せず固定されているような導電性の物質
からなる導電体７５を設け、サンプルプローブ５０と導
電体７５を、導線５７、導線５８を介して液面検出判定
手段５９に接続する。導電体７５としては、例えばブラ
シ状の物体などが考えられる。

本実施例の液面検出装置は、このようにサンプルプロー
ブ５０およびサンプル容器５３が液面検出判定手段５つ
に電気的に接続しているので、従来の液面検出装置のよ
うにサンプルプローブと副プローブとの２本のプローブ
の間の電気伝導度の変化を利用するものではなく、サン
プルプローブ５０とサンプル容器５３との間の電気伝導
度の変化を利用して試料の液面の検出を行うものである
。

つまり、試料液面Ａにサンプルプローブ５ｏが接触して
いないときに液面検出判定手段５９に出力される値を基
準とし、サンプルプローブ５ｏがサンプル容器５３内を
底部の方に移動して行き、出力の変化量がある一定のレ
ベルを越えたときに試料液面を検出したと判定するもの
である。このある一定のレベルとは、電気伝導度変化と
種々の雑音との区別ができるようなレベルである。また
、出力の変化量がある一定のレベルを越えないままサン
プルプローブ５０が直接サンプル容器５３の底部に接触
した場合には、図示しないサンプルプローブ移動手段に
負荷かかかるので、これを検出して試料か無いことの判
定を行う。

本実施例のようにプローブを１本にすることにより、プ
ローブが２本の場合の従来例のようにプローブ間に洗浄
水等の液絡が発生するということがなくなり、サンプル
容器中の試料か微量であっても試料の液面を正確に検出
することができるようになる。また、プローブが２本で
ある場合に比べ機構を簡素化することもできる。また、
試料に接触するプローブがサンプルプローブ１本のみに
なるので、従来の２本のプローブを利用した液面検出装
置に比べ、試料の相互汚染（クロス・コンタミネーショ
ン）を少なくすることができるという利点をもつ。

なお、第１、第２の実施例ともに、導電性の物質として
は、鉄などの金属、炭素含有プラスチック、導電性塗料
を塗布したプラスチック材料、導電性高分子材料などか
考えられる。

以上供述したように、本発明の自動化学分析装置の液面
検出装置を使用することにより、従来の液面検出装置に
比べてサンプル容器内にある微量の試料の液面まで検出
することができるようになる。よって、従来の液面検出
装置では試料の液面検出の為たけにサンプル容器に入れ
る試料の量を増やさなければならないような微量の試料
の場合においても、微量のまま液面検出が可能となり、
微量のまま試料の自動分析が可能となる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である
ことはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明による自動化学分析装置の
液面検出装置を使用すると、サンプル容器中に試料が十
分ある場合はもちろん、従来の液面検出装置では液面を
検出することができなかった範囲の微量の試料まで検出
することができるようになり、試料が微量のまま自動分
析を行なえるようになる。したがって、従来のように試
料の液面の検出の為だけにサンプル容器に入れる試料の
量を増やさなければならないという問題を解消すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例である静電容量変化を利
用した液面検出装置の要部を示す模式図、第２図は本発
明の第２の実施例である電気伝導度変化を利用した液面
検出装置の要部を示す模式図、第３図はサンプリング装
置の斜視図、第４図は従来の静電容量変化を利用した液
面検出装置の要部を示す模式図、第５図は従来の電気伝
導度変化を利用した液面検出装置の要部を示す模式図で
ある。 １０．５０・・・サンプルプローブ １２．５２・・・サンプルトレイ ４３．５３・・・サンプル容器 ４９．５９・・・液面検出判定手段 Ａ・・・試料液面 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも底部が導電性の物質からなるサンプル
   容器と、 前記サンプル容器の底部に向かって移動し試料を吸引、
   吐出する、少なくとも先端が導電性の物質からなるサン
   プルプローブと、 前記サンプル容器の底部および前記サンプルプローブの
   先端と電気的に接続され、前記サンプル容器と前記サン
   プルプローブとの間の静電容量変化を検出する手段とか
   らなることを特徴とする自動化学分析装置の液面検出装
   置。
2. （２）少なくとも底部が導電性の物質からなるサンプル
   容器と、 前記サンプル容器の底部に向かって移動し試料を吸引、
   吐出する、少なくとも先端が導電性の物質からなるサン
   プルプローブと、 前記サンプル容器の底部および前記サンプルプローブの
   先端と電気的に接続され、前記サンプル容器と前記サン
   プルプローブとの間の電気伝導度変化を検出する手段と
   からなることを特徴とする自動化学分析装置の液面検出
   装置。
3. （３）前記サンプル容器を収容するサンプルトレイが、
   導電性の物質からなることを特徴とする請求項１または
   ２いずれか１項記載の自動化学分析装置の液面検出装置
   。