液面検知装置および自動分析装置
【課題】容器に収容された液体の液面に加えて、その液面よりも上方に発生した泡を適確に検知することができる液面検知装置および自動分析装置を提供する。
【解決手段】導電性材料を用いて形成され、液体の吸引および吐出を行う第１の電極と、前記第１の電極と容器に収容された液体との接触を異なる２つの感度で電気的に検知し、この検知した結果に基づいて前記第１の電極と前記液体との接触状態を判定する判定手段と、を備える。前記第１の電極は、液体の吸引および吐出を行うプローブである。
【解決手段】導電性材料を用いて形成され、液体の吸引および吐出を行う第１の電極と、前記第１の電極と容器に収容された液体との接触を異なる２つの感度で電気的に検知し、この検知した結果に基づいて前記第１の電極と前記液体との接触状態を判定する判定手段と、を備える。前記第１の電極は、液体の吸引および吐出を行うプローブである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の容器に収容された液体の液面を検知する液面検知装置および当該液面検知装置を備えた自動分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検体と試薬とを反応させることによってその検体の成分を分析する自動分析装置において、検体や試薬等の液体を細管状のプローブによって吸引する際にその液体の液面を検知する技術として、液体の導電性を利用して液面を検知する導通方式と、液体を介した導電体間の静電容量の変化に基づいて液面を検知する静電容量方式とが知られている。
【０００３】
このうち導通方式では、導電性を有するプロ−ブと、このプローブの近傍に固設された導体棒（電極）との間に電圧を印加しておき、プローブおよび導体棒が液面と接触した際に液体を介して電気的に導通するのをプローブからの出力電圧の変化によって液面を検知する（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
他方、静電容量方式では、プローブ自身またはプローブの近傍に設けられる電極と、液体を収容する容器の近傍に配設された電極との間の静電容量の変化を検出することによって液面を検知する（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１３２６４０号公報
【特許文献２】特開２００３−５７０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の導通方式による液面検知技術では、液面の上方に泡が発生している場合には、その泡を検知することができなかった。このため、プローブが液面を検知するまで下降すると、プローブの外側面やプローブの内側面のうち、通常は洗浄しないような箇所に泡が付着してしまうことがあった。このように泡が付着したままで次の分注を行うと、コンタミネーションを生じる恐れがあるため、液面だけでなく泡も適確に検知することができる技術が待望されていた。
【０００７】
また、静電容量方式による液面検知技術では、液面の上方に泡が発生している場合、その泡を液面と検知してしまうという不具合があった。この場合、プローブによって液体を吸引する際に空気が混入してしまい、正常な吸引が行われないため、液面と泡とを適確に区別して検知することができる技術が待望されていた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容器に収容された液体の液面に加えて、その液面よりも上方に発生した泡を適確に検知することができる液面検知装置および当該液面検知装置を備えた自動分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の発明は、容器に収容された液体の液面を検知する液面検知装置であって、導電性材料を用いて形成された第１の電極と、前記第１の電極と前記液体との接触を異なる２つの感度で電気的に検知し、この検知した結果に基づいて前記第１の電極と前記液体との接触状態を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明における「液体」には、微量の固体成分を含有する液体も含まれる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１の電極は、液体の吸引および吐出を行うプローブであることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、導電性材料を用いて形成され、前記第１の電極の近傍に前記第１の電極に対して離間して固設され、前記第１の電極の端部付近に端部を有する第２の電極と、前記第１または第２の電極に接続され、所定の周波数の信号を発生する発振回路と、をさらに備え、前記判定手段は、前記第１および第２の電極が前記液体と接触し、前記液体を介して前記第１および第２の電極が導通したときに前記第１の電極から出力される出力電圧を、互いに異なる値を有する第１および第２の基準電圧とそれぞれ比較する第１および第２の比較回路を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記第１および第２の基準電圧は、前記第１および第２の電極が前記液体の液面と接触したときの前記出力電圧との大小関係が同じである一方、前記第１および第２の電極が前記液体の泡と接触したときの前記出力電圧との大小関係が異なることを特徴とする。
【００１４】
本発明における「泡」とは、容器に収容された液体の一部が液面よりも上方で薄膜状をなしているものであり、泡と泡との間または泡と液面との間には空気層が介在している。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、導電性材料を用いて形成され、前記容器と一体にまたは前記容器の近傍に配設された第２の電極と、所定の周波数の信号を発生し、この発生した信号を少なくとも前記第１の電極に供給する発振回路と、前記第１の電極と前記発振回路との間に直列に介在して接続される抵抗と、をさらに備え、前記判定手段は、前記第１の電極が前記液体と接触することによって生じる前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量の変化に起因した前記抵抗の両端からの出力電圧の差を、互いに異なる値を有する第１および第２の基準電圧とそれぞれ比較する第１および第２の比較回路を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記第１および第２の基準電圧は、前記第１の電極が前記液体の液面と接触したときの前記抵抗の両端からの出力電圧の差との大小関係が同じである一方、前記第１の電極が前記液体の泡と接触したときの前記抵抗の両端からの出力電圧の差との大小関係が異なることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、検体と試薬とを反応させることによって前記検体の成分の分析を行う自動分析装置であって、請求項１〜６のいずれか一項に記載した液面検知装置を含み、液体としての前記試薬を分注する試薬分注手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、請求項１〜６のいずれか一項に記載した液面検知装置を含み、液体としての前記検体を分注する検体分注手段をさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る液面検知装置および自動分析装置によれば、導電性材料を用いて形成された第１の電極と、前記第１の電極と容器に収容された液体との接触を異なる２つの感度で電気的に検知し、この検知した結果に基づいて前記第１の電極と前記液体との接触状態を判定する判定手段と、を備えたことにより、容器に収容された液体の液面に加えて、その液面よりも上方に発生した泡を適確に検知することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以後、「実施の形態」と称する）を説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る液面検知装置の構成を示す図である。同図に示す液面検知装置１は、液体の吸引または吐出を行う導電性プローブおよびこのプローブの近傍に設けられる電極が、液体の液面に到達したときに液体を介して導通するのを検出することにより、プローブと液面との接触の有無および接触がある場合の接触状態を判定する装置である。なお、ここでいう「液体」には、微量の固体成分を含有する液体も含まれ、具体的には後述するような検体や試薬が想定される。なお、本実施の形態１における液体は、導電性を有するものとする。
【００２２】
液面検知装置１は、金属等の導電性材料から成り、容器２０内に収容される液体Ｌｑを吸引または吐出する細管状のプローブ２（第１の電極）と、プローブ２と同様の導電性材料から成り、プローブ２の近傍にプローブ２に対して離間して固設され、プローブ２との相対位置を変えずにプローブ２と連動可能な棒状の電極３（第２の電極）と、プローブ２および電極３を組として鉛直方向の昇降動作や水平方向の回転動作を行わせることによってプローブ２および電極３を移送する移送部４と、電極３に接続され、所定の周波数の交流信号を発生する発振回路５と、プローブ２の導通状態に応じてプローブ２と液体Ｌｑとの接触状態を判定する判定部６と、判定部６からの出力に応じた液面検知装置１の動作制御を行うためにＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を用いて構成される制御部７と、所定の情報を出力する出力部８と、を備える。
【００２３】
判定部６は、プローブ２および電極３が液体Ｌｑと接触し、この接触した液体Ｌｑを介してプローブ２と電極３とが導通したときにプローブ２から出力される出力電圧を、互いに異なる第１および第２の基準電圧とそれぞれ比較する比較回路６１（第１の比較回路）および比較回路６２（第２の比較回路）と、比較回路６１および６２からの出力に所定の信号処理を施す信号処理回路６３と、を有する。
【００２４】
図２は、比較回路６１の構成を示す図である。同図に示す比較回路６１は、逆相端子（−）側でプローブ２に接続され、プローブ２からの出力電圧Ｖを入力する比較器６１１と、この比較器６１１の正相端子（＋）側に接続され、所定の電圧Ｖrefを抵抗６１２および６１３によって分圧する分圧回路６１４とを有する。分圧回路６１４は、比較器６１１に対して第１の基準電圧である基準電圧Ｖ1（＞０）を入力する。比較回路６２も比較回路６２と同様の構成を有している。比較回路６２では、正相端子側に接続される分圧回路から第２の基準電圧である基準電圧Ｖ2（＞０）を入力している。２つの基準電圧Ｖ1およびＶ2の値は異なっており、Ｖ1＜Ｖ2を満たしている。これらの基準電圧Ｖ1およびＶ2の値は、比較回路６１および６２が有する分圧回路の抵抗値を調整することによって定められる。
【００２５】
判定部６では、２つの基準電圧Ｖ1およびＶ2を用いることによってプローブ２が液体Ｌｑの液面と接触したか、またはプローブ２が液体Ｌｑの液面上方に発生した泡と接触したかを判定する。以下、この点について説明する。プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触した場合、プローブ２の先端は液面から所定量だけ下降する（もぐり込む）ように設定されている。このため、プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触した場合には、その分だけプローブ２と液体Ｌｑとの接触面積も多くなる。これに対して、プローブ２が液面上方に発生した泡と接触した場合、泡は表面が薄膜状であってその内部（泡と泡との間または泡と液面との間）には空気が介在しているため、プローブ２の先端には薄い膜状の液体Ｌｑが付着するだけである。その結果、プローブ２と液体Ｌｑとの接触面積は、プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触する場合よりも顕著に小さい。なお、電極３と液体Ｌｑとの接触面積についても、ここで説明したプローブ２と液体Ｌｑとの接触面積と同じことがいえる。
【００２６】
上述した説明から、液体Ｌｑとの接触によってプローブ２と電極３とが導通したときのプローブ２と電極３との間の抵抗値は、プローブ２と液体Ｌｑの液面と接触した場合の方が、プローブ２と泡状の液体Ｌｑとが接触した場合よりも小さいことがわかる。したがって、プローブ２の出力電圧Ｖの振幅Ｖ0は、プローブ２が液面と接触した場合の方が、プローブ２が泡と接触する場合よりも大きくなる。この意味で、２つの基準電圧Ｖ1およびＶ2は、プローブ２と液体Ｌｑとの接触状態すなわちプローブ２が液体Ｌｑの液面と接触しているのか液体Ｌｑの泡と接触しているのかを弁別可能な値として設定される。
【００２７】
図３および図４は、プローブ２の出力電圧Ｖの時間変化を示す図である。これらの図においては、横軸が時間ｔを示し、縦軸がプローブ２からの出力電圧Ｖを示している。また、図３および図４では、時間ｔ1に液体Ｌｑとの接触し始めた場合を示している。
【００２８】
図３は、プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触した場合を示す図であり、接触後の出力電圧Ｖの振幅Ｖ0は、比較回路６２の基準電圧Ｖ2よりも大きい（Ｖ0＞Ｖ2）。これに対し、図４は、プローブ２が液体Ｌｑからなる泡と接触した場合を示す図であり、接触後の出力電圧Ｖの振幅Ｖ0は、比較回路６１の基準電圧Ｖ1よりも大きく、比較回路６２の基準電圧Ｖ2よりも小さい（Ｖ2＞Ｖ0＞Ｖ1）。なお、図３および図４では、発振回路５から正弦波が供給される場合を模式的に示しているが、発振回路５から矩形波を供給するようにしてもよい。
【００２９】
信号処理回路６３は、比較回路６１および６２からの出力に対して所定の信号処理を施すことにより、判定結果に対応する検知信号を制御部７へ出力する。例えば、出力電圧Ｖの振幅Ｖ0がＶ0＞Ｖ2を満たす場合すなわち図３に示すような時間変化をする場合には、「液面」という判定結果に対応した検知信号を制御部７へ送信する。また、出力電圧Ｖの振幅Ｖ0がＶ2＞Ｖ0＞Ｖ1を満たす場合すなわち図４に示すような時間変化をする場合、「泡」という判定結果に対応する検知信号を制御部７へ送信する。
【００３０】
なお、判定部６の前段にノイズ低減用のフィルタを設けることも可能である。この場合には、ノイズと判断し得るような一定値以上の出力範囲をカットするが、カットする出力範囲は、予め機械の性能等に応じて設定すればよい。
【００３１】
引き続き、液面検知装置１の構成を説明する。液面検知装置１は、プローブ２に圧力を伝達する圧力伝達用媒体である洗浄液Ｗａの吸排動作を行うシリンジ９と、プローブ２とシリンジ９とを接続し、洗浄液Ｗａの流路をなすチューブ１０と、を備える。なお、圧力伝達用媒体としての洗浄液Ｗａは、イオン交換水や蒸留水等の非圧縮性流体から成る。
【００３２】
シリンジ９は、シリンダ９ａとピストン９ｂとを有し、ピストン駆動部１１によってピストン９ｂがシリンダ９ａの内部を図１で鉛直上下方向に摺動することにより、洗浄液Ｗａを介してプローブ２に伝達すべき圧力を発生する。シリンジ９は、チューブ１０とは異なるチューブ１２にも接続されている。このチューブ１２の他端は、洗浄液Ｗａの流量を調整する電磁弁１３に接続されている。電磁弁１３は三方弁であり、チューブ１２以外にも２本のチューブ１４および１５が接続されている。チューブ１４の他端は、洗浄液Ｗａの吸排動作を行うポンプ１６に接続されている。ポンプ１６は、さらに別のチューブ１７に接続されており、このチューブ１７の他端は、洗浄液Ｗａを収容する洗浄液タンク１８に達している。他方、チューブ１５の他端は、プローブ２および電極３を一括して洗浄するプローブ洗浄部１９に接続されている。電磁弁１３およびポンプ１６の動作は、制御部７によって制御されている。
【００３３】
以上の構成を有する液面検知装置１が液体Ｌｑの吸引または吐出を行う際には、制御部７の制御のもと、まず電磁弁１３が有する３つの弁のうちチューブ１５に接続していない２つの弁を開き、ポンプ１６によって洗浄液Ｗａを吸引し、シリンジ９、チューブ１０およびプローブ２の順に洗浄液Ｗａを順次流入し充填させた後、電磁弁１３で開いていた２つの弁を閉じてポンプ１６の動作を終了する。その後、プローブ２で液体Ｌｑの吸引または吐出を行う際には、制御部７の制御のもと、ピストン駆動部１１が駆動してシリンジ９のピストン９ｂを移動させることにより、洗浄液Ｗａを介してプローブ２の先端部に適当な吸引圧（負圧）または吐出圧（正圧）を発生させる。なお、プローブ２の先端部で液体Ｌｑを吸引したとき、液体Ｌｑと洗浄液Ｗａとの間には空気層が介在するため、液体Ｌｑを吸引または吐出するときに液体Ｌｑが洗浄液Ｗａと混合することはない。
【００３４】
次に、液面検知装置１が行う液面検知処理の概要を、図５に示すフローチャートを参照して説明する。なお、以下では、液面検知装置１が液体Ｌｑの分注を１回行う過程で液面検知処理を行う場合を説明する。
【００３５】
まず、制御部７からの制御信号に応じて移送部４が駆動し、所定の吸引位置でプローブ２を下降させる（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１において、プローブ２が下降する際に電極３も連動していることはいうまでもない。後述するステップでも、プローブ２が上昇、下降、または停止する際には、電極３も連動している。
【００３６】
この後、プローブ２は液面を検知するかまたは所定の上限値ｈmaxに達するまで下降する。具体的には、プローブ２の初期位置からの下降量Δｈが上限値ｈmaxよりも小さい（Δｈ＜ｈmax）場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、判定部６から検知信号が出力されていれば（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、液体Ｌｑと接触したとしてプローブ２を停止する（ステップＳ１０４）。これに対して、判定部６から検知信号が出力されなければ（ステップＳ１０３でＮｏ）、ステップＳ１０１に戻ってプローブ２の下降を続ける。この意味で、ステップＳ１０２において判断の基準となる下降量の上限値ｈmaxは、容器２０に液体Ｌｑが収容されずに空の状態であっても下降を停止すべき値として設定されるのが好ましい。
【００３７】
制御部７は、判定部６の信号処理回路６３から出力される検知信号に基づいた制御を行う。まず、プローブ２からの出力電圧Ｖの振幅Ｖ0が比較回路６２における基準電圧Ｖ2以上であり、「液面」と判定した場合（ステップＳ１０５で（Ａ））、プローブ２による液体Ｌｑの分注動作を行う（ステップＳ１０６）。具体的には、制御部７の制御のもと、ピストン９ｂを駆動してプローブ２の先端部に吸引圧（負圧）を発生させ、所定量の液体Ｌｑを吸引する。その後、移送部４がプローブ２を所定の吐出位置まで移送し、ピストン９ｂを駆動してプローブ２の先端部に吐出圧（正圧）を発生させ、プローブ２の先端部で保持している液体Ｌｑを所定の容器へ吐出する。続いて、移送部４がプローブ２をプローブ洗浄部１９まで移送し、プローブ２（および電極３）を洗浄する（ステップＳ１０７）。洗浄されたプローブ２は、制御部７の制御のもと、移送部４によって次の分注の初期位置へ移送される（ステップＳ１０８）。このときプローブ２が移送される初期位置は、次の分注動作の内容によって異なる。
【００３８】
他方、プローブ２からの出力電圧Ｖの振幅Ｖ0が基準電圧Ｖ1より大きくかつ基準電圧Ｖ2より小さく、接触した液体Ｌｑを「泡」と判定した場合（ステップＳ１０５で（Ｂ））には、分注異常処理を行う（ステップＳ１１０）。ここでいう分注異常処理としては、液体Ｌｑの液面の上方に泡が存在していることを出力部８から出力し報知する処理などが含まれる。このような分注異常処理の後は、プローブ２の洗浄（ステップＳ１０７）およびプローブ２の次の分注の初期位置への移送（ステップＳ１０８）を行い、一連の処理を終了する。
【００３９】
ここまで、プローブ２の初期位置からの下降量Δｈが上限値ｈmaxよりも小さい場合、その後に続く処理を説明してきたが、プローブ２の初期位置からの下降量Δｈが上限値ｈmaxに達した場合（ステップＳ１０２でＮｏ）には、それ以上プローブ２を下降しても液体Ｌｑと接触する可能性がないので、プローブ２を停止し（ステップＳ１０９）、分注異常処理（ステップＳ１１０）、プローブ洗浄処理（ステップＳ１０７）、および次の分注の初期位置への移送処理（ステップＳ１０８）を順次行う。なお、この場合には、プローブ２が液体Ｌｑと接触することがないので、分注異常処理や洗浄処理を行わずにステップＳ１０８へ進み、プローブ２を次の分注の初期位置へ移送するようにしてもよい。
【００４０】
以上説明した液面検知処理では、２つの異なる基準電圧Ｖ1およびＶ2を用いることにより、プローブ２および電極３の各先端部が液体Ｌｑと接触した場合、その接触した液体Ｌｑが液面なのか泡なのかを弁別することができる。したがって、プローブ２が液体Ｌｑの泡と接触した場合であっても、プローブ２がさらに下降することによって泡がプローブ２の上方に付着してしまうのを防止することができる。この結果、液体Ｌｑの液面の上方に存在する泡に起因する分注異常が発生したとしても、特別な洗浄処理を行わずに済み、コンタミネーションも防止することができる。
【００４１】
本実施の形態１に係る液面検知装置１は、検体の成分の分析を行う自動分析装置に適用することができる。図６は、本発明の一実施の形態に係る自動分析装置要部の構成を模式的に示す図である。同図に示す自動分析装置１００は、液体Ｌｑに相当する検体と試薬とを所定の容器にそれぞれ分注し、その容器内部に収容された液体に対して光学的な測定を行う測定機構１０１と、この測定機構１０１を含む自動分析装置１００の制御を行うとともに測定機構１０１における測定結果の分析を行う制御分析機構１０２とを有し、これら二つの機構が連携することによって複数の検体の成分の生化学的な分析を自動的かつ連続的に行う装置である。
【００４２】
最初に、自動分析装置１００の測定機構１０１について説明する。測定機構１０１は、主として一般検体を収容する検体容器２１が搭載された複数のラック２２を収納して順次移送する検体移送部３１と、一般検体以外の各種検体（検量線作成用のスタンダード検体、精度管理検体、緊急検体、ＳＴＡＴ検体、再検査用検体等）を収容する検体容器２３を保持する検体容器保持部３２と、試薬容器２４を保持する試薬容器保持部３３と、検体と試薬とを反応させる容器である反応容器２５を保持する反応容器保持部３４と、反応容器２５の内部に収容された液体を攪拌する攪拌部３５と、反応容器２５内部を通過した光の波長成分ごとの強度等を測定する測光部３６と、を備える。
【００４３】
また、測定機構１０１は、検体移送部３１上の検体容器２１や検体容器保持部３２上の検体容器２３に収容された検体を反応容器２５に分注する検体分注部３７と、試薬容器保持部３３上の試薬容器２４に収容された試薬を反応容器２５に分注する試薬分注部３８と、反応容器２５の洗浄を行う容器洗浄部３９と、を備える。このうち、検体分注部３７および試薬分注部３８は、上述した液面検知装置１と同様の機能構成を有しており、プローブ２とプローブ洗浄部１９とをそれぞれ具備している。検体分注部３７は、液体Ｌｑとして検体容器２１の内部に収容されている検体の液面検知を行う一方、試薬分注部３８は、液体Ｌｑとして試薬容器２４の内部に収容されている試薬の液面検知を行う。
【００４４】
検体容器２１および２３には、内部に収容する検体を識別する識別情報をバーコードまたは２次元コード等の情報コードにコード化して記録した情報コード記録媒体がそれぞれ貼付されている（図示せず）。同様に、試薬容器２４にも、内部に収容する試薬を識別する識別情報を情報コードにコード化して記録した情報コード記録媒体が貼付されている（図示せず）。このため、測定機構１０１には、検体容器２１に貼付された情報コードを読み取る情報コード読取部ＣＲ１、検体容器２３に貼付された情報コードを読み取る情報コード読取部ＣＲ２、および試薬容器２４に貼付された情報コードを読み取る情報コード読取部ＣＲ３が設けられている。
【００４５】
検体容器保持部３２、試薬容器保持部３３、および反応容器保持部３４は、検体容器２３、試薬容器２４および反応容器２５をそれぞれ収容保持するホイールと、このホイールの底面中心に取り付けられ、その中心を通る鉛直線を回転軸としてホイールを回転させる駆動手段とを有する（図示せず）。
【００４６】
各容器保持部の内部は一定の温度に保たれている。例えば、試薬容器保持部３３内は、試薬の劣化や変性を抑制するために室温よりも低温に設定される。また、反応容器保持部３４内は、人間の体温と同程度の温度に設定される。
【００４７】
測光部３６は、白色光を照射する光源と、反応容器２５を透過してきた白色光を分光する分光光学系と、分光光学系で分光した光を成分ごとに受光して電気信号に変換する受光素子とを有する。
【００４８】
なお、検体の成分の生化学的な分析を行う際には一つの検体に対して２種類の試薬を用いることが多いため、第１試薬用の試薬容器保持部３３と第２試薬用の試薬容器保持部３３とを別個に設けてもよい。この場合には、個々の試薬容器保持部３３に対応した試薬分注部３８を２個設ければよい。また、検体または試薬の分注後の適当なタイミングで複数の反応容器２５内部の液体の攪拌を同時に行うため、攪拌部３５を複数個設けてもよい。
【００４９】
ところで、図６では、測定機構１０１の主要な構成要素を模式的に示すことを主眼としているため、構成要素間の位置関係は必ずしも正確ではない。正確な構成要素間の位置関係は、試薬容器保持部３３の数や分注動作のインターバルにおける反応容器保持部３４のホイールの回転態様などの各種条件に応じて定められるべき設計的事項である。
【００５０】
次に、自動分析装置１００の制御分析機構１０２について説明する。制御分析機構１０２は、検体の分析に必要な情報や自動分析装置１００の動作指示信号などを含む情報の入力を受ける入力部４１と、検体の分析に関する情報を出力する出力部４２と、測定機構１０１における測定結果に基づいて検体の分析データを生成するデータ生成部４３と、検体の分析に関する情報や自動分析装置１００に関する情報を含む各種情報を記憶する記憶部４４と、制御分析機構１０２内の各機能または各手段の制御を行うとともに測定機構１０１の駆動制御を行う制御部４５と、を備える。
【００５１】
入力部４１は、キーボードやマウスを有している。この入力部４１として、トラックボール、トラックパッドなどのポインティングデバイスや、音声入力用のマイクロフォン等のユーザインターフェースをさらに有してもよい。
【００５２】
出力部４２は、各種情報を表示する液晶、プラズマ、有機ＥＬ、ＣＲＴ等のディスプレイ装置を有している。この出力部４２として、音声出力用のスピーカや、紙などに情報を印刷して出力するプリンタをさらに有してもよい。なお、出力部４２は、液面検知装置１の出力部８の機能を兼備している。
【００５３】
データ生成部４３は、測定機構１０１の測光部３６から受信した測定結果の分析演算を行う。この分析演算では、測光部３６から送られてくる測定結果に基づいて反応容器２５内部の液体の吸光度を算出したり、吸光度の算出結果と検量線や分析パラメータ等の各種情報とを用いて反応容器２５内部の液体の成分を定量的に求める成分量算出処理等を行ったりすることにより、検体ごとの分析データを生成する。このようにして生成された分析データは、出力部４２から出力される一方、記憶部４４に書き込まれて記憶される。
【００５４】
記憶部４４は、分析項目、検体情報、試薬の種類、検体や試薬の分注量、検体や試薬の有効期限、分析に使用する検量線に関する情報、検量線の有効期限、各分析項目の参照値や許容値などの分析に必要なパラメータ、およびデータ生成部４３で生成した分析データなどを記憶する。
【００５５】
制御部４５は、記憶部４４で記憶する各種プログラムを記憶部４４から読み出すことによって自動分析装置１００の各種動作の制御および演算を実行する。この制御部４５は、液面検知装置１の制御部７の機能を兼備している。
【００５６】
以上の構成を有する自動分析装置１００においては、液体Ｌｑの泡の発生を検知した場合には、それ以上プローブ２を下降させることなくプローブ２の洗浄を行うため、正常時と同じ箇所だけプローブ２を洗浄すればよい。このため、泡がプローブ２の上方であって通常の洗浄の際には洗浄しない箇所に付着してしまう恐れがなく、余分な洗浄を行わないで済む。したがって、洗浄時間の増加を抑制し、分析速度を向上させることができる。また、洗浄に使用する洗浄液Ｗａの消費量を抑えることも可能となり、コストの削減を実現することができる。
【００５７】
ところで、試薬容器２４は、搬送される際に試薬容器２４内部の試薬が揺れて泡が発生しやすい。このため、従来の自動分析装置では、試薬容器２４を試薬容器保持部へ設置するときに泡発生の有無を調べておく必要があり、オペレータの負担となっていた。これに対して、本実施の形態１に係る自動分析装置１００では、試薬容器２４を試薬容器保持部３３へ設置した後は、分注動作の前に泡検知を自動的に行う設定とすることができるので、オペレータの負担が減り、より効率的な分析を行うことが可能となる。また、自動分析装置１００のメインテナンスに要するコストを削減することもできる。この点に鑑みて、試薬分注部３８のみに液面検知装置１の機能を具備させる構成とすることも可能である。
【００５８】
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、導電性材料を用いて形成され、液体の吸引および吐出を行うプローブ（第１の電極）と、このプローブと容器に収容された液体との接触を異なる２つの感度で電気的に検知し、この検知した結果に基づいてプローブと液体との接触状態を判定する判定手段と、を備えたことにより、容器に収容された液体の液面に加えて、その液面よりも上方に発生した泡を適確に検知することが可能となる。
【００５９】
また、本実施の形態１によれば、導通方式による液面検知を行うので、ノイズに強いという効果も得ることができる。
【００６０】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る液面検知装置の構成を示す図である。同図に示す液面検知装置５１は、液体の吸引または吐出を行う導電性のプローブ（第１の電極）と液体を収容する容器の近傍に設けられた電極（第２の電極）との間の静電容量の変化に基づいて、プローブと液面との接触の有無および接触がある場合の接触状態を判定する装置である。なお、図７において、上記実施の形態１で説明した液面検知装置１と同じ構成を有する部位については、同一の符号を付してある。
【００６１】
本実施の形態２に係る液面検知装置５１は、所定の周波数の交流信号を発生し、この発生した信号をプローブ２へ供給する発振回路５２と、プローブ２と発振回路５２との間に直列に介在する抵抗５３と、抵抗５３の端部であって発振回路５２と接続される側の端部に発振回路５２の側から抵抗５３と並列に接続される基準回路５４と、抵抗５３の端部であってプローブ２と接続される側の端部にプローブ２の側から抵抗５３と並列に接続され、基準回路５４と同様の構成を有する電圧変化回路５５と、基準回路５４の出力電圧と電圧変化回路５５の出力電圧とを比較することによってプローブ２と液体Ｌｑとの接触の有無および接触がある場合の接触状態を判定する判定部５６と、液体Ｌｑを収容する容器２０の近傍に設けられた電極５７と、を備える。
【００６２】
抵抗５３の抵抗値は、プローブ２が液体Ｌｑと接触したときに基準回路５４の出力と電圧変化回路５５の出力との間に充分な差が生じるように設定されている。
【００６３】
基準回路５４および電圧変化回路５５は同じ構成を有しており、具体的には整流器と平滑コンデンサとを備え、直流化した信号を判定部５６へ送出する。
【００６４】
判定部５６は、基準回路５４の出力電圧と電圧変化回路５５の出力電圧との差動増幅を行う差動増幅器５６１と、差動増幅器５６１の出力を互いに異なる第１および第２の基準電圧とそれぞれ比較する比較回路５６２（第１の比較回路）および比較回路５６３（第２の比較回路）と、２つの比較回路５６２および５６３からの出力に対して所定の信号処理を施すことによって得られる検知信号を制御部７へ送出する信号処理回路５６４と、を有する。差動増幅器５６１の正相端子側は基準回路５４に接続される一方、差動増幅器５６１の逆相端子側は電圧変化回路５５に接続される。
【００６５】
比較回路５６２および５６３の構成は、上記実施の形態１における比較回路６１の構成と同様である（図２を参照）。比較回路５６２は、差動増幅器５６１からの出力を逆相端子側に入力し、正相端子側に入力される第１の基準電圧である基準電圧ΔＶ1（＞０）との大小を比較する。また、比較回路５６３は、差動増幅器５６１からの出力を逆相端子側に入力し、正相端子側に入力される第２の基準電圧である基準電圧ΔＶ2（＞０）との大小を比較する。２つの基準電圧ΔＶ1およびΔＶ2の値は異なっており、ΔＶ1＜ΔＶ2を満たしている。これらの基準電圧ΔＶ1およびΔＶ2の値は、比較回路５６２および５６３がそれぞれ有する分圧回路の抵抗値を調整することによって定められる。
【００６６】
判定部５６では、２つの基準電圧ΔＶ1およびΔＶ2を用いることによってプローブ２が液体Ｌｑの液面と接触したか、またはプローブ２が液体Ｌｑの液面上方に発生した泡と接触したかを判定する。以下、この点について説明する。プローブ２が液体Ｌｑと接触していない状態では、基準回路５４の出力と電圧変化回路５５の出力とはほぼ同じである（以後、この出力電圧をＶairとする）。プローブ２が液体Ｌｑと接触すると、プローブ２と電極５７との間の静電容量は大きくなるため、電圧変化回路５５の出力が小さくなり、電圧降下を生じる。これに対して、基準回路５４の出力は、プローブ２と液体Ｌｑとの接触の有無に関わらずにほぼ一定である。
【００６７】
プローブ２が液体Ｌｑと接触したときのプローブ２と電極５７との間の静電容量変化は、プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触した場合の方が、プローブ２が液体Ｌｑの泡と接触した場合よりも大きい。したがって、液体Ｌｑと接触後の電圧変化回路５５の出力電圧をＶLqとすると、このＶLqの値は、プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触した場合の方が、液体Ｌｑの泡と接触した場合より小さくなる。比較回路５６２および５６３における基準電圧ΔＶ1およびΔＶ2は、プローブ２が液体Ｌｑと接触した後の差動増幅器５６１からの出力すなわち電圧降下ΔＶ＝Ｖair−ＶLqの値を、プローブ２の液体Ｌｑとの接触状態、より具体的には液体Ｌｑの液面と接触しているか泡と接触しているかに応じて弁別することが可能な値として設定される。
【００６８】
図８および図９は、電圧変化回路５５の出力電圧Ｖの時間変化を示す図である。これらの図においては、横軸が時間ｔを示し、縦軸が電圧変化回路５５の出力電圧Ｖを示している。また、図８および図９では、時間ｔ2に液体Ｌｑとの接触し始めた場合を示している。
【００６９】
図８は、プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触した場合を示す図である。この場合の接触後の電圧変化回路５５の出力電圧ＶLqは、非接触時における比較回路５６３の出力電圧Ｖ4（＝Ｖair−ΔＶ2）よりも小さい。換言すると、接触後の差動増幅器５６１からの出力ΔＶ＝Ｖair−ＶLqは、ΔＶ2＝Ｖair−Ｖ4よりも大きい（ΔＶ＞ΔＶ2）。
【００７０】
図９は、プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触した場合を示す図である。この場合の接触後の出力電圧ＶLqは、非接触時の比較回路５６２の出力電圧Ｖ3（＝Ｖair−ΔＶ1）よりも小さく、非接触時の比較回路５６３の出力電圧Ｖ4（＝Ｖair−ΔＶ2）よりも大きい。換言すると、接触後の差動増幅器５６１からの出力ΔＶ＝Ｖair−ＶLqは、ΔＶ1＝Ｖair−Ｖ3よりも大きく、ΔＶ2＝Ｖair−Ｖ4よりも小さい（ΔＶ2＞ΔＶ＞ΔＶ1）。
【００７１】
引き続き、判定部５６の構成を説明する。信号処理回路５６４は、比較回路５６２および５６３からの出力に対して所定の信号処理を施すことにより、判定結果に対応する検知信号を制御部７へ出力する。例えば、差動増幅器５６１からの出力電圧ΔＶがΔＶ＞ΔＶ2を満たす場合すなわち電圧変化回路５５の出力電圧Ｖが図８に示すような電圧降下を生じる場合、「液面」という判定結果に対応した検知信号を制御部７へ送信する。また、差動増幅器５６１からの出力電圧ΔＶがΔＶ2＞ΔＶ＞ΔＶ1を満たす場合すなわち電圧変化回路５５の出力電圧Ｖが図９に示すような電圧降下を生じる場合、「泡」という判定結果に対応する検知信号を制御部７へ送信する。
【００７２】
電極５７は、図７においては平板状をなす場合を図示しているが、平板状以外の形状をなしていてもよく、例えば容器２０を覆うような形状でもよい。また、容器２０を導電性材料によって形成することによって電極５７の機能を兼備させてもよい。さらに、液面検知装置１の筐体を構成する金属部分（板金）を電極５７としてもよい。
【００７３】
以上の構成を有する液面検知装置５１が行う液面検知処理の概要を説明する。本実施の形態２における液面検知処理は、上述した実施の形態１で説明した液面検知処理と同様の処理の流れを有する（図５を参照）。そこで、以下では、上記実施の形態１と異なる点についてのみ説明を行い、ステップ番号も図５と同じ番号を使用する。
【００７４】
ステップＳ１０３において判定部５６が検知信号を出力する場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、ステップＳ１０５において判定部５６では、液体Ｌｑと接触後の電圧変化回路５５の電圧降下ΔＶと基準電圧ΔＶ1およびΔＶ2との大小を比較し、液体Ｌｑとの接触の有無、および接触がある場合の液体Ｌｑとの接触状態（「液面」か「泡」か）を判定する。この判定において、電圧降下ΔＶがΔＶ＞ΔＶ2を満たしていれば、信号処理回路５６４は「液面」と判定したことに対応する検知信号を制御部７へ送出する。他方、電圧降下ΔＶがΔＶ2＞ΔＶ＞ΔＶ1を満たしていれば、信号処理回路５６４は「泡」と判定したことに対応する検知信号を制御部７へ送出する。
【００７５】
以上説明した液面検知処理によれば、２つの異なる基準電圧ΔＶ1およびΔＶ2を用いることにより、プローブ２の先端が液体Ｌｑと接触した場合、その接触した液体Ｌｑが液面なのか泡なのかを弁別することができる。したがって、プローブ２が液体Ｌｑの泡と接触した場合であっても、プローブ２がさらに下降することによって泡がプローブ２の上方に付着してしまうのを防止することができる。この結果、液体Ｌｑの液面の上方に存在する泡に起因する分注異常が発生したとしても、特別な洗浄処理を行わずに済み、コンタミネーションも防止することができる。
【００７６】
本実施の形態２に係る液面検知装置５１は、上記実施の形態１に係る液面検知装置１と同様に、検体の成分の分析を行う自動分析装置に適用することができる。
【００７７】
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、導電性材料を用いて形成され、液体の吸引および吐出を行うプローブ（第１の電極）と、このプローブと容器に収容された液体との接触を異なる２つの感度で電気的に検知し、この検知した結果に基づいてプローブと液体との接触状態を判定する判定手段と、を備えたことにより、容器に収容された液体の液面に加えて、その液面よりも上方に発生した泡を適確に検知することが可能となる。
【００７８】
また、本実施の形態２によれば、抵抗の前段に配置された基準回路の出力とその抵抗の後段に配置された電圧変化回路の出力との差を差動増幅することにより、液体が微量であっても静電容量の変化を適確に検知することができ、高精度な液面検知を実現することが可能となる。また、装置の小型化にも好適である。
【００７９】
（その他の実施の形態）
ここまで、本発明を実施するための最良の形態を詳述してきたが、本発明は上記２つの実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、第１の電極としてプローブとは異なる棒状部材を配設してもよい。この場合、プローブは導電性を有していなくてもよい。
【００８０】
また、本発明に係る液面検知装置を免疫分析用の自動分析装置の分注機構に適用してもよい。この場合、自動分析装置には、不均一系反応を用いた免疫分析に必要なＢ／Ｆ洗浄を行うＢ／Ｆ洗浄部と、測光部として発光物質の発光量をカウントする光電子増倍管とを設ければよい。これらの点を除く自動分析装置の構成は、上述した自動分析装置の構成とほぼ同様である。
【００８１】
このように、本発明は、ここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る液面検知装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】比較回路の構成を示す図である。
【図３】プローブが液面と接触した場合のプローブからの出力電圧の時間変化を示す図である。
【図４】プローブが泡と接触した場合のプローブからの出力電圧の時間変化を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る液面検知装置が行う液面検知処理の概要を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る自動分析装置要部の構成を模式的に示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る液面検知装置の構成を模式的に示す図である。
【図８】プローブが液面と接触した場合の電圧変化回路の出力電圧の時間変化を示す図である。
【図９】プローブが泡と接触した場合の電圧変化回路の出力電圧の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１、５１ 液面検知装置
２ プローブ
３、５７ 電極
４ 移送部
５、５２ 発振回路
６、５６ 判定部
７、４５ 制御部
８ 出力部
９ シリンジ
９ａ シリンダ
９ｂ ピストン
１０、１２、１４、１５、１７ チューブ
１１ ピストン駆動部
１３ 電磁弁
１６ ポンプ
１８ 洗浄液タンク
１９ プローブ洗浄部
２０ 容器
２１、２３ 検体容器
２２ ラック
２４ 試薬容器
２５ 反応容器
３１ 検体移送部
３２ 検体容器保持部
３３ 試薬容器保持部
３４ 反応容器保持部
３５ 攪拌部
３６ 測光部
３７ 検体分注部
３８ 試薬分注部
３９ 容器洗浄部
４１ 入力部
４２ 出力部
４３ データ生成部
４４ 記憶部
５３、６１２、６１３ 抵抗
５４ 基準回路
５５ 電圧変化回路
６１、６２、５６２、５６３ 比較回路
６３、５６４ 信号処理回路
１００ 自動分析装置
１０１ 測定機構
１０２ 制御分析機構
５６１ 差動増幅器
６１１ 比較器
６１４ 分圧回路
ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３ 情報コード読取部
Ｌｑ 液体
Ｗａ 洗浄液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の容器に収容された液体の液面を検知する液面検知装置および当該液面検知装置を備えた自動分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検体と試薬とを反応させることによってその検体の成分を分析する自動分析装置において、検体や試薬等の液体を細管状のプローブによって吸引する際にその液体の液面を検知する技術として、液体の導電性を利用して液面を検知する導通方式と、液体を介した導電体間の静電容量の変化に基づいて液面を検知する静電容量方式とが知られている。
【０００３】
このうち導通方式では、導電性を有するプロ−ブと、このプローブの近傍に固設された導体棒（電極）との間に電圧を印加しておき、プローブおよび導体棒が液面と接触した際に液体を介して電気的に導通するのをプローブからの出力電圧の変化によって液面を検知する（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
他方、静電容量方式では、プローブ自身またはプローブの近傍に設けられる電極と、液体を収容する容器の近傍に配設された電極との間の静電容量の変化を検出することによって液面を検知する（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１３２６４０号公報
【特許文献２】特開２００３−５７０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の導通方式による液面検知技術では、液面の上方に泡が発生している場合には、その泡を検知することができなかった。このため、プローブが液面を検知するまで下降すると、プローブの外側面やプローブの内側面のうち、通常は洗浄しないような箇所に泡が付着してしまうことがあった。このように泡が付着したままで次の分注を行うと、コンタミネーションを生じる恐れがあるため、液面だけでなく泡も適確に検知することができる技術が待望されていた。
【０００７】
また、静電容量方式による液面検知技術では、液面の上方に泡が発生している場合、その泡を液面と検知してしまうという不具合があった。この場合、プローブによって液体を吸引する際に空気が混入してしまい、正常な吸引が行われないため、液面と泡とを適確に区別して検知することができる技術が待望されていた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容器に収容された液体の液面に加えて、その液面よりも上方に発生した泡を適確に検知することができる液面検知装置および当該液面検知装置を備えた自動分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の発明は、容器に収容された液体の液面を検知する液面検知装置であって、導電性材料を用いて形成された第１の電極と、前記第１の電極と前記液体との接触を異なる２つの感度で電気的に検知し、この検知した結果に基づいて前記第１の電極と前記液体との接触状態を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明における「液体」には、微量の固体成分を含有する液体も含まれる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１の電極は、液体の吸引および吐出を行うプローブであることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、導電性材料を用いて形成され、前記第１の電極の近傍に前記第１の電極に対して離間して固設され、前記第１の電極の端部付近に端部を有する第２の電極と、前記第１または第２の電極に接続され、所定の周波数の信号を発生する発振回路と、をさらに備え、前記判定手段は、前記第１および第２の電極が前記液体と接触し、前記液体を介して前記第１および第２の電極が導通したときに前記第１の電極から出力される出力電圧を、互いに異なる値を有する第１および第２の基準電圧とそれぞれ比較する第１および第２の比較回路を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記第１および第２の基準電圧は、前記第１および第２の電極が前記液体の液面と接触したときの前記出力電圧との大小関係が同じである一方、前記第１および第２の電極が前記液体の泡と接触したときの前記出力電圧との大小関係が異なることを特徴とする。
【００１４】
本発明における「泡」とは、容器に収容された液体の一部が液面よりも上方で薄膜状をなしているものであり、泡と泡との間または泡と液面との間には空気層が介在している。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、導電性材料を用いて形成され、前記容器と一体にまたは前記容器の近傍に配設された第２の電極と、所定の周波数の信号を発生し、この発生した信号を少なくとも前記第１の電極に供給する発振回路と、前記第１の電極と前記発振回路との間に直列に介在して接続される抵抗と、をさらに備え、前記判定手段は、前記第１の電極が前記液体と接触することによって生じる前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量の変化に起因した前記抵抗の両端からの出力電圧の差を、互いに異なる値を有する第１および第２の基準電圧とそれぞれ比較する第１および第２の比較回路を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記第１および第２の基準電圧は、前記第１の電極が前記液体の液面と接触したときの前記抵抗の両端からの出力電圧の差との大小関係が同じである一方、前記第１の電極が前記液体の泡と接触したときの前記抵抗の両端からの出力電圧の差との大小関係が異なることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、検体と試薬とを反応させることによって前記検体の成分の分析を行う自動分析装置であって、請求項１〜６のいずれか一項に記載した液面検知装置を含み、液体としての前記試薬を分注する試薬分注手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、請求項１〜６のいずれか一項に記載した液面検知装置を含み、液体としての前記検体を分注する検体分注手段をさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る液面検知装置および自動分析装置によれば、導電性材料を用いて形成された第１の電極と、前記第１の電極と容器に収容された液体との接触を異なる２つの感度で電気的に検知し、この検知した結果に基づいて前記第１の電極と前記液体との接触状態を判定する判定手段と、を備えたことにより、容器に収容された液体の液面に加えて、その液面よりも上方に発生した泡を適確に検知することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以後、「実施の形態」と称する）を説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る液面検知装置の構成を示す図である。同図に示す液面検知装置１は、液体の吸引または吐出を行う導電性プローブおよびこのプローブの近傍に設けられる電極が、液体の液面に到達したときに液体を介して導通するのを検出することにより、プローブと液面との接触の有無および接触がある場合の接触状態を判定する装置である。なお、ここでいう「液体」には、微量の固体成分を含有する液体も含まれ、具体的には後述するような検体や試薬が想定される。なお、本実施の形態１における液体は、導電性を有するものとする。
【００２２】
液面検知装置１は、金属等の導電性材料から成り、容器２０内に収容される液体Ｌｑを吸引または吐出する細管状のプローブ２（第１の電極）と、プローブ２と同様の導電性材料から成り、プローブ２の近傍にプローブ２に対して離間して固設され、プローブ２との相対位置を変えずにプローブ２と連動可能な棒状の電極３（第２の電極）と、プローブ２および電極３を組として鉛直方向の昇降動作や水平方向の回転動作を行わせることによってプローブ２および電極３を移送する移送部４と、電極３に接続され、所定の周波数の交流信号を発生する発振回路５と、プローブ２の導通状態に応じてプローブ２と液体Ｌｑとの接触状態を判定する判定部６と、判定部６からの出力に応じた液面検知装置１の動作制御を行うためにＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を用いて構成される制御部７と、所定の情報を出力する出力部８と、を備える。
【００２３】
判定部６は、プローブ２および電極３が液体Ｌｑと接触し、この接触した液体Ｌｑを介してプローブ２と電極３とが導通したときにプローブ２から出力される出力電圧を、互いに異なる第１および第２の基準電圧とそれぞれ比較する比較回路６１（第１の比較回路）および比較回路６２（第２の比較回路）と、比較回路６１および６２からの出力に所定の信号処理を施す信号処理回路６３と、を有する。
【００２４】
図２は、比較回路６１の構成を示す図である。同図に示す比較回路６１は、逆相端子（−）側でプローブ２に接続され、プローブ２からの出力電圧Ｖを入力する比較器６１１と、この比較器６１１の正相端子（＋）側に接続され、所定の電圧Ｖrefを抵抗６１２および６１３によって分圧する分圧回路６１４とを有する。分圧回路６１４は、比較器６１１に対して第１の基準電圧である基準電圧Ｖ1（＞０）を入力する。比較回路６２も比較回路６２と同様の構成を有している。比較回路６２では、正相端子側に接続される分圧回路から第２の基準電圧である基準電圧Ｖ2（＞０）を入力している。２つの基準電圧Ｖ1およびＶ2の値は異なっており、Ｖ1＜Ｖ2を満たしている。これらの基準電圧Ｖ1およびＶ2の値は、比較回路６１および６２が有する分圧回路の抵抗値を調整することによって定められる。
【００２５】
判定部６では、２つの基準電圧Ｖ1およびＶ2を用いることによってプローブ２が液体Ｌｑの液面と接触したか、またはプローブ２が液体Ｌｑの液面上方に発生した泡と接触したかを判定する。以下、この点について説明する。プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触した場合、プローブ２の先端は液面から所定量だけ下降する（もぐり込む）ように設定されている。このため、プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触した場合には、その分だけプローブ２と液体Ｌｑとの接触面積も多くなる。これに対して、プローブ２が液面上方に発生した泡と接触した場合、泡は表面が薄膜状であってその内部（泡と泡との間または泡と液面との間）には空気が介在しているため、プローブ２の先端には薄い膜状の液体Ｌｑが付着するだけである。その結果、プローブ２と液体Ｌｑとの接触面積は、プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触する場合よりも顕著に小さい。なお、電極３と液体Ｌｑとの接触面積についても、ここで説明したプローブ２と液体Ｌｑとの接触面積と同じことがいえる。
【００２６】
上述した説明から、液体Ｌｑとの接触によってプローブ２と電極３とが導通したときのプローブ２と電極３との間の抵抗値は、プローブ２と液体Ｌｑの液面と接触した場合の方が、プローブ２と泡状の液体Ｌｑとが接触した場合よりも小さいことがわかる。したがって、プローブ２の出力電圧Ｖの振幅Ｖ0は、プローブ２が液面と接触した場合の方が、プローブ２が泡と接触する場合よりも大きくなる。この意味で、２つの基準電圧Ｖ1およびＶ2は、プローブ２と液体Ｌｑとの接触状態すなわちプローブ２が液体Ｌｑの液面と接触しているのか液体Ｌｑの泡と接触しているのかを弁別可能な値として設定される。
【００２７】
図３および図４は、プローブ２の出力電圧Ｖの時間変化を示す図である。これらの図においては、横軸が時間ｔを示し、縦軸がプローブ２からの出力電圧Ｖを示している。また、図３および図４では、時間ｔ1に液体Ｌｑとの接触し始めた場合を示している。
【００２８】
図３は、プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触した場合を示す図であり、接触後の出力電圧Ｖの振幅Ｖ0は、比較回路６２の基準電圧Ｖ2よりも大きい（Ｖ0＞Ｖ2）。これに対し、図４は、プローブ２が液体Ｌｑからなる泡と接触した場合を示す図であり、接触後の出力電圧Ｖの振幅Ｖ0は、比較回路６１の基準電圧Ｖ1よりも大きく、比較回路６２の基準電圧Ｖ2よりも小さい（Ｖ2＞Ｖ0＞Ｖ1）。なお、図３および図４では、発振回路５から正弦波が供給される場合を模式的に示しているが、発振回路５から矩形波を供給するようにしてもよい。
【００２９】
信号処理回路６３は、比較回路６１および６２からの出力に対して所定の信号処理を施すことにより、判定結果に対応する検知信号を制御部７へ出力する。例えば、出力電圧Ｖの振幅Ｖ0がＶ0＞Ｖ2を満たす場合すなわち図３に示すような時間変化をする場合には、「液面」という判定結果に対応した検知信号を制御部７へ送信する。また、出力電圧Ｖの振幅Ｖ0がＶ2＞Ｖ0＞Ｖ1を満たす場合すなわち図４に示すような時間変化をする場合、「泡」という判定結果に対応する検知信号を制御部７へ送信する。
【００３０】
なお、判定部６の前段にノイズ低減用のフィルタを設けることも可能である。この場合には、ノイズと判断し得るような一定値以上の出力範囲をカットするが、カットする出力範囲は、予め機械の性能等に応じて設定すればよい。
【００３１】
引き続き、液面検知装置１の構成を説明する。液面検知装置１は、プローブ２に圧力を伝達する圧力伝達用媒体である洗浄液Ｗａの吸排動作を行うシリンジ９と、プローブ２とシリンジ９とを接続し、洗浄液Ｗａの流路をなすチューブ１０と、を備える。なお、圧力伝達用媒体としての洗浄液Ｗａは、イオン交換水や蒸留水等の非圧縮性流体から成る。
【００３２】
シリンジ９は、シリンダ９ａとピストン９ｂとを有し、ピストン駆動部１１によってピストン９ｂがシリンダ９ａの内部を図１で鉛直上下方向に摺動することにより、洗浄液Ｗａを介してプローブ２に伝達すべき圧力を発生する。シリンジ９は、チューブ１０とは異なるチューブ１２にも接続されている。このチューブ１２の他端は、洗浄液Ｗａの流量を調整する電磁弁１３に接続されている。電磁弁１３は三方弁であり、チューブ１２以外にも２本のチューブ１４および１５が接続されている。チューブ１４の他端は、洗浄液Ｗａの吸排動作を行うポンプ１６に接続されている。ポンプ１６は、さらに別のチューブ１７に接続されており、このチューブ１７の他端は、洗浄液Ｗａを収容する洗浄液タンク１８に達している。他方、チューブ１５の他端は、プローブ２および電極３を一括して洗浄するプローブ洗浄部１９に接続されている。電磁弁１３およびポンプ１６の動作は、制御部７によって制御されている。
【００３３】
以上の構成を有する液面検知装置１が液体Ｌｑの吸引または吐出を行う際には、制御部７の制御のもと、まず電磁弁１３が有する３つの弁のうちチューブ１５に接続していない２つの弁を開き、ポンプ１６によって洗浄液Ｗａを吸引し、シリンジ９、チューブ１０およびプローブ２の順に洗浄液Ｗａを順次流入し充填させた後、電磁弁１３で開いていた２つの弁を閉じてポンプ１６の動作を終了する。その後、プローブ２で液体Ｌｑの吸引または吐出を行う際には、制御部７の制御のもと、ピストン駆動部１１が駆動してシリンジ９のピストン９ｂを移動させることにより、洗浄液Ｗａを介してプローブ２の先端部に適当な吸引圧（負圧）または吐出圧（正圧）を発生させる。なお、プローブ２の先端部で液体Ｌｑを吸引したとき、液体Ｌｑと洗浄液Ｗａとの間には空気層が介在するため、液体Ｌｑを吸引または吐出するときに液体Ｌｑが洗浄液Ｗａと混合することはない。
【００３４】
次に、液面検知装置１が行う液面検知処理の概要を、図５に示すフローチャートを参照して説明する。なお、以下では、液面検知装置１が液体Ｌｑの分注を１回行う過程で液面検知処理を行う場合を説明する。
【００３５】
まず、制御部７からの制御信号に応じて移送部４が駆動し、所定の吸引位置でプローブ２を下降させる（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１において、プローブ２が下降する際に電極３も連動していることはいうまでもない。後述するステップでも、プローブ２が上昇、下降、または停止する際には、電極３も連動している。
【００３６】
この後、プローブ２は液面を検知するかまたは所定の上限値ｈmaxに達するまで下降する。具体的には、プローブ２の初期位置からの下降量Δｈが上限値ｈmaxよりも小さい（Δｈ＜ｈmax）場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、判定部６から検知信号が出力されていれば（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、液体Ｌｑと接触したとしてプローブ２を停止する（ステップＳ１０４）。これに対して、判定部６から検知信号が出力されなければ（ステップＳ１０３でＮｏ）、ステップＳ１０１に戻ってプローブ２の下降を続ける。この意味で、ステップＳ１０２において判断の基準となる下降量の上限値ｈmaxは、容器２０に液体Ｌｑが収容されずに空の状態であっても下降を停止すべき値として設定されるのが好ましい。
【００３７】
制御部７は、判定部６の信号処理回路６３から出力される検知信号に基づいた制御を行う。まず、プローブ２からの出力電圧Ｖの振幅Ｖ0が比較回路６２における基準電圧Ｖ2以上であり、「液面」と判定した場合（ステップＳ１０５で（Ａ））、プローブ２による液体Ｌｑの分注動作を行う（ステップＳ１０６）。具体的には、制御部７の制御のもと、ピストン９ｂを駆動してプローブ２の先端部に吸引圧（負圧）を発生させ、所定量の液体Ｌｑを吸引する。その後、移送部４がプローブ２を所定の吐出位置まで移送し、ピストン９ｂを駆動してプローブ２の先端部に吐出圧（正圧）を発生させ、プローブ２の先端部で保持している液体Ｌｑを所定の容器へ吐出する。続いて、移送部４がプローブ２をプローブ洗浄部１９まで移送し、プローブ２（および電極３）を洗浄する（ステップＳ１０７）。洗浄されたプローブ２は、制御部７の制御のもと、移送部４によって次の分注の初期位置へ移送される（ステップＳ１０８）。このときプローブ２が移送される初期位置は、次の分注動作の内容によって異なる。
【００３８】
他方、プローブ２からの出力電圧Ｖの振幅Ｖ0が基準電圧Ｖ1より大きくかつ基準電圧Ｖ2より小さく、接触した液体Ｌｑを「泡」と判定した場合（ステップＳ１０５で（Ｂ））には、分注異常処理を行う（ステップＳ１１０）。ここでいう分注異常処理としては、液体Ｌｑの液面の上方に泡が存在していることを出力部８から出力し報知する処理などが含まれる。このような分注異常処理の後は、プローブ２の洗浄（ステップＳ１０７）およびプローブ２の次の分注の初期位置への移送（ステップＳ１０８）を行い、一連の処理を終了する。
【００３９】
ここまで、プローブ２の初期位置からの下降量Δｈが上限値ｈmaxよりも小さい場合、その後に続く処理を説明してきたが、プローブ２の初期位置からの下降量Δｈが上限値ｈmaxに達した場合（ステップＳ１０２でＮｏ）には、それ以上プローブ２を下降しても液体Ｌｑと接触する可能性がないので、プローブ２を停止し（ステップＳ１０９）、分注異常処理（ステップＳ１１０）、プローブ洗浄処理（ステップＳ１０７）、および次の分注の初期位置への移送処理（ステップＳ１０８）を順次行う。なお、この場合には、プローブ２が液体Ｌｑと接触することがないので、分注異常処理や洗浄処理を行わずにステップＳ１０８へ進み、プローブ２を次の分注の初期位置へ移送するようにしてもよい。
【００４０】
以上説明した液面検知処理では、２つの異なる基準電圧Ｖ1およびＶ2を用いることにより、プローブ２および電極３の各先端部が液体Ｌｑと接触した場合、その接触した液体Ｌｑが液面なのか泡なのかを弁別することができる。したがって、プローブ２が液体Ｌｑの泡と接触した場合であっても、プローブ２がさらに下降することによって泡がプローブ２の上方に付着してしまうのを防止することができる。この結果、液体Ｌｑの液面の上方に存在する泡に起因する分注異常が発生したとしても、特別な洗浄処理を行わずに済み、コンタミネーションも防止することができる。
【００４１】
本実施の形態１に係る液面検知装置１は、検体の成分の分析を行う自動分析装置に適用することができる。図６は、本発明の一実施の形態に係る自動分析装置要部の構成を模式的に示す図である。同図に示す自動分析装置１００は、液体Ｌｑに相当する検体と試薬とを所定の容器にそれぞれ分注し、その容器内部に収容された液体に対して光学的な測定を行う測定機構１０１と、この測定機構１０１を含む自動分析装置１００の制御を行うとともに測定機構１０１における測定結果の分析を行う制御分析機構１０２とを有し、これら二つの機構が連携することによって複数の検体の成分の生化学的な分析を自動的かつ連続的に行う装置である。
【００４２】
最初に、自動分析装置１００の測定機構１０１について説明する。測定機構１０１は、主として一般検体を収容する検体容器２１が搭載された複数のラック２２を収納して順次移送する検体移送部３１と、一般検体以外の各種検体（検量線作成用のスタンダード検体、精度管理検体、緊急検体、ＳＴＡＴ検体、再検査用検体等）を収容する検体容器２３を保持する検体容器保持部３２と、試薬容器２４を保持する試薬容器保持部３３と、検体と試薬とを反応させる容器である反応容器２５を保持する反応容器保持部３４と、反応容器２５の内部に収容された液体を攪拌する攪拌部３５と、反応容器２５内部を通過した光の波長成分ごとの強度等を測定する測光部３６と、を備える。
【００４３】
また、測定機構１０１は、検体移送部３１上の検体容器２１や検体容器保持部３２上の検体容器２３に収容された検体を反応容器２５に分注する検体分注部３７と、試薬容器保持部３３上の試薬容器２４に収容された試薬を反応容器２５に分注する試薬分注部３８と、反応容器２５の洗浄を行う容器洗浄部３９と、を備える。このうち、検体分注部３７および試薬分注部３８は、上述した液面検知装置１と同様の機能構成を有しており、プローブ２とプローブ洗浄部１９とをそれぞれ具備している。検体分注部３７は、液体Ｌｑとして検体容器２１の内部に収容されている検体の液面検知を行う一方、試薬分注部３８は、液体Ｌｑとして試薬容器２４の内部に収容されている試薬の液面検知を行う。
【００４４】
検体容器２１および２３には、内部に収容する検体を識別する識別情報をバーコードまたは２次元コード等の情報コードにコード化して記録した情報コード記録媒体がそれぞれ貼付されている（図示せず）。同様に、試薬容器２４にも、内部に収容する試薬を識別する識別情報を情報コードにコード化して記録した情報コード記録媒体が貼付されている（図示せず）。このため、測定機構１０１には、検体容器２１に貼付された情報コードを読み取る情報コード読取部ＣＲ１、検体容器２３に貼付された情報コードを読み取る情報コード読取部ＣＲ２、および試薬容器２４に貼付された情報コードを読み取る情報コード読取部ＣＲ３が設けられている。
【００４５】
検体容器保持部３２、試薬容器保持部３３、および反応容器保持部３４は、検体容器２３、試薬容器２４および反応容器２５をそれぞれ収容保持するホイールと、このホイールの底面中心に取り付けられ、その中心を通る鉛直線を回転軸としてホイールを回転させる駆動手段とを有する（図示せず）。
【００４６】
各容器保持部の内部は一定の温度に保たれている。例えば、試薬容器保持部３３内は、試薬の劣化や変性を抑制するために室温よりも低温に設定される。また、反応容器保持部３４内は、人間の体温と同程度の温度に設定される。
【００４７】
測光部３６は、白色光を照射する光源と、反応容器２５を透過してきた白色光を分光する分光光学系と、分光光学系で分光した光を成分ごとに受光して電気信号に変換する受光素子とを有する。
【００４８】
なお、検体の成分の生化学的な分析を行う際には一つの検体に対して２種類の試薬を用いることが多いため、第１試薬用の試薬容器保持部３３と第２試薬用の試薬容器保持部３３とを別個に設けてもよい。この場合には、個々の試薬容器保持部３３に対応した試薬分注部３８を２個設ければよい。また、検体または試薬の分注後の適当なタイミングで複数の反応容器２５内部の液体の攪拌を同時に行うため、攪拌部３５を複数個設けてもよい。
【００４９】
ところで、図６では、測定機構１０１の主要な構成要素を模式的に示すことを主眼としているため、構成要素間の位置関係は必ずしも正確ではない。正確な構成要素間の位置関係は、試薬容器保持部３３の数や分注動作のインターバルにおける反応容器保持部３４のホイールの回転態様などの各種条件に応じて定められるべき設計的事項である。
【００５０】
次に、自動分析装置１００の制御分析機構１０２について説明する。制御分析機構１０２は、検体の分析に必要な情報や自動分析装置１００の動作指示信号などを含む情報の入力を受ける入力部４１と、検体の分析に関する情報を出力する出力部４２と、測定機構１０１における測定結果に基づいて検体の分析データを生成するデータ生成部４３と、検体の分析に関する情報や自動分析装置１００に関する情報を含む各種情報を記憶する記憶部４４と、制御分析機構１０２内の各機能または各手段の制御を行うとともに測定機構１０１の駆動制御を行う制御部４５と、を備える。
【００５１】
入力部４１は、キーボードやマウスを有している。この入力部４１として、トラックボール、トラックパッドなどのポインティングデバイスや、音声入力用のマイクロフォン等のユーザインターフェースをさらに有してもよい。
【００５２】
出力部４２は、各種情報を表示する液晶、プラズマ、有機ＥＬ、ＣＲＴ等のディスプレイ装置を有している。この出力部４２として、音声出力用のスピーカや、紙などに情報を印刷して出力するプリンタをさらに有してもよい。なお、出力部４２は、液面検知装置１の出力部８の機能を兼備している。
【００５３】
データ生成部４３は、測定機構１０１の測光部３６から受信した測定結果の分析演算を行う。この分析演算では、測光部３６から送られてくる測定結果に基づいて反応容器２５内部の液体の吸光度を算出したり、吸光度の算出結果と検量線や分析パラメータ等の各種情報とを用いて反応容器２５内部の液体の成分を定量的に求める成分量算出処理等を行ったりすることにより、検体ごとの分析データを生成する。このようにして生成された分析データは、出力部４２から出力される一方、記憶部４４に書き込まれて記憶される。
【００５４】
記憶部４４は、分析項目、検体情報、試薬の種類、検体や試薬の分注量、検体や試薬の有効期限、分析に使用する検量線に関する情報、検量線の有効期限、各分析項目の参照値や許容値などの分析に必要なパラメータ、およびデータ生成部４３で生成した分析データなどを記憶する。
【００５５】
制御部４５は、記憶部４４で記憶する各種プログラムを記憶部４４から読み出すことによって自動分析装置１００の各種動作の制御および演算を実行する。この制御部４５は、液面検知装置１の制御部７の機能を兼備している。
【００５６】
以上の構成を有する自動分析装置１００においては、液体Ｌｑの泡の発生を検知した場合には、それ以上プローブ２を下降させることなくプローブ２の洗浄を行うため、正常時と同じ箇所だけプローブ２を洗浄すればよい。このため、泡がプローブ２の上方であって通常の洗浄の際には洗浄しない箇所に付着してしまう恐れがなく、余分な洗浄を行わないで済む。したがって、洗浄時間の増加を抑制し、分析速度を向上させることができる。また、洗浄に使用する洗浄液Ｗａの消費量を抑えることも可能となり、コストの削減を実現することができる。
【００５７】
ところで、試薬容器２４は、搬送される際に試薬容器２４内部の試薬が揺れて泡が発生しやすい。このため、従来の自動分析装置では、試薬容器２４を試薬容器保持部へ設置するときに泡発生の有無を調べておく必要があり、オペレータの負担となっていた。これに対して、本実施の形態１に係る自動分析装置１００では、試薬容器２４を試薬容器保持部３３へ設置した後は、分注動作の前に泡検知を自動的に行う設定とすることができるので、オペレータの負担が減り、より効率的な分析を行うことが可能となる。また、自動分析装置１００のメインテナンスに要するコストを削減することもできる。この点に鑑みて、試薬分注部３８のみに液面検知装置１の機能を具備させる構成とすることも可能である。
【００５８】
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、導電性材料を用いて形成され、液体の吸引および吐出を行うプローブ（第１の電極）と、このプローブと容器に収容された液体との接触を異なる２つの感度で電気的に検知し、この検知した結果に基づいてプローブと液体との接触状態を判定する判定手段と、を備えたことにより、容器に収容された液体の液面に加えて、その液面よりも上方に発生した泡を適確に検知することが可能となる。
【００５９】
また、本実施の形態１によれば、導通方式による液面検知を行うので、ノイズに強いという効果も得ることができる。
【００６０】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る液面検知装置の構成を示す図である。同図に示す液面検知装置５１は、液体の吸引または吐出を行う導電性のプローブ（第１の電極）と液体を収容する容器の近傍に設けられた電極（第２の電極）との間の静電容量の変化に基づいて、プローブと液面との接触の有無および接触がある場合の接触状態を判定する装置である。なお、図７において、上記実施の形態１で説明した液面検知装置１と同じ構成を有する部位については、同一の符号を付してある。
【００６１】
本実施の形態２に係る液面検知装置５１は、所定の周波数の交流信号を発生し、この発生した信号をプローブ２へ供給する発振回路５２と、プローブ２と発振回路５２との間に直列に介在する抵抗５３と、抵抗５３の端部であって発振回路５２と接続される側の端部に発振回路５２の側から抵抗５３と並列に接続される基準回路５４と、抵抗５３の端部であってプローブ２と接続される側の端部にプローブ２の側から抵抗５３と並列に接続され、基準回路５４と同様の構成を有する電圧変化回路５５と、基準回路５４の出力電圧と電圧変化回路５５の出力電圧とを比較することによってプローブ２と液体Ｌｑとの接触の有無および接触がある場合の接触状態を判定する判定部５６と、液体Ｌｑを収容する容器２０の近傍に設けられた電極５７と、を備える。
【００６２】
抵抗５３の抵抗値は、プローブ２が液体Ｌｑと接触したときに基準回路５４の出力と電圧変化回路５５の出力との間に充分な差が生じるように設定されている。
【００６３】
基準回路５４および電圧変化回路５５は同じ構成を有しており、具体的には整流器と平滑コンデンサとを備え、直流化した信号を判定部５６へ送出する。
【００６４】
判定部５６は、基準回路５４の出力電圧と電圧変化回路５５の出力電圧との差動増幅を行う差動増幅器５６１と、差動増幅器５６１の出力を互いに異なる第１および第２の基準電圧とそれぞれ比較する比較回路５６２（第１の比較回路）および比較回路５６３（第２の比較回路）と、２つの比較回路５６２および５６３からの出力に対して所定の信号処理を施すことによって得られる検知信号を制御部７へ送出する信号処理回路５６４と、を有する。差動増幅器５６１の正相端子側は基準回路５４に接続される一方、差動増幅器５６１の逆相端子側は電圧変化回路５５に接続される。
【００６５】
比較回路５６２および５６３の構成は、上記実施の形態１における比較回路６１の構成と同様である（図２を参照）。比較回路５６２は、差動増幅器５６１からの出力を逆相端子側に入力し、正相端子側に入力される第１の基準電圧である基準電圧ΔＶ1（＞０）との大小を比較する。また、比較回路５６３は、差動増幅器５６１からの出力を逆相端子側に入力し、正相端子側に入力される第２の基準電圧である基準電圧ΔＶ2（＞０）との大小を比較する。２つの基準電圧ΔＶ1およびΔＶ2の値は異なっており、ΔＶ1＜ΔＶ2を満たしている。これらの基準電圧ΔＶ1およびΔＶ2の値は、比較回路５６２および５６３がそれぞれ有する分圧回路の抵抗値を調整することによって定められる。
【００６６】
判定部５６では、２つの基準電圧ΔＶ1およびΔＶ2を用いることによってプローブ２が液体Ｌｑの液面と接触したか、またはプローブ２が液体Ｌｑの液面上方に発生した泡と接触したかを判定する。以下、この点について説明する。プローブ２が液体Ｌｑと接触していない状態では、基準回路５４の出力と電圧変化回路５５の出力とはほぼ同じである（以後、この出力電圧をＶairとする）。プローブ２が液体Ｌｑと接触すると、プローブ２と電極５７との間の静電容量は大きくなるため、電圧変化回路５５の出力が小さくなり、電圧降下を生じる。これに対して、基準回路５４の出力は、プローブ２と液体Ｌｑとの接触の有無に関わらずにほぼ一定である。
【００６７】
プローブ２が液体Ｌｑと接触したときのプローブ２と電極５７との間の静電容量変化は、プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触した場合の方が、プローブ２が液体Ｌｑの泡と接触した場合よりも大きい。したがって、液体Ｌｑと接触後の電圧変化回路５５の出力電圧をＶLqとすると、このＶLqの値は、プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触した場合の方が、液体Ｌｑの泡と接触した場合より小さくなる。比較回路５６２および５６３における基準電圧ΔＶ1およびΔＶ2は、プローブ２が液体Ｌｑと接触した後の差動増幅器５６１からの出力すなわち電圧降下ΔＶ＝Ｖair−ＶLqの値を、プローブ２の液体Ｌｑとの接触状態、より具体的には液体Ｌｑの液面と接触しているか泡と接触しているかに応じて弁別することが可能な値として設定される。
【００６８】
図８および図９は、電圧変化回路５５の出力電圧Ｖの時間変化を示す図である。これらの図においては、横軸が時間ｔを示し、縦軸が電圧変化回路５５の出力電圧Ｖを示している。また、図８および図９では、時間ｔ2に液体Ｌｑとの接触し始めた場合を示している。
【００６９】
図８は、プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触した場合を示す図である。この場合の接触後の電圧変化回路５５の出力電圧ＶLqは、非接触時における比較回路５６３の出力電圧Ｖ4（＝Ｖair−ΔＶ2）よりも小さい。換言すると、接触後の差動増幅器５６１からの出力ΔＶ＝Ｖair−ＶLqは、ΔＶ2＝Ｖair−Ｖ4よりも大きい（ΔＶ＞ΔＶ2）。
【００７０】
図９は、プローブ２が液体Ｌｑの液面と接触した場合を示す図である。この場合の接触後の出力電圧ＶLqは、非接触時の比較回路５６２の出力電圧Ｖ3（＝Ｖair−ΔＶ1）よりも小さく、非接触時の比較回路５６３の出力電圧Ｖ4（＝Ｖair−ΔＶ2）よりも大きい。換言すると、接触後の差動増幅器５６１からの出力ΔＶ＝Ｖair−ＶLqは、ΔＶ1＝Ｖair−Ｖ3よりも大きく、ΔＶ2＝Ｖair−Ｖ4よりも小さい（ΔＶ2＞ΔＶ＞ΔＶ1）。
【００７１】
引き続き、判定部５６の構成を説明する。信号処理回路５６４は、比較回路５６２および５６３からの出力に対して所定の信号処理を施すことにより、判定結果に対応する検知信号を制御部７へ出力する。例えば、差動増幅器５６１からの出力電圧ΔＶがΔＶ＞ΔＶ2を満たす場合すなわち電圧変化回路５５の出力電圧Ｖが図８に示すような電圧降下を生じる場合、「液面」という判定結果に対応した検知信号を制御部７へ送信する。また、差動増幅器５６１からの出力電圧ΔＶがΔＶ2＞ΔＶ＞ΔＶ1を満たす場合すなわち電圧変化回路５５の出力電圧Ｖが図９に示すような電圧降下を生じる場合、「泡」という判定結果に対応する検知信号を制御部７へ送信する。
【００７２】
電極５７は、図７においては平板状をなす場合を図示しているが、平板状以外の形状をなしていてもよく、例えば容器２０を覆うような形状でもよい。また、容器２０を導電性材料によって形成することによって電極５７の機能を兼備させてもよい。さらに、液面検知装置１の筐体を構成する金属部分（板金）を電極５７としてもよい。
【００７３】
以上の構成を有する液面検知装置５１が行う液面検知処理の概要を説明する。本実施の形態２における液面検知処理は、上述した実施の形態１で説明した液面検知処理と同様の処理の流れを有する（図５を参照）。そこで、以下では、上記実施の形態１と異なる点についてのみ説明を行い、ステップ番号も図５と同じ番号を使用する。
【００７４】
ステップＳ１０３において判定部５６が検知信号を出力する場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、ステップＳ１０５において判定部５６では、液体Ｌｑと接触後の電圧変化回路５５の電圧降下ΔＶと基準電圧ΔＶ1およびΔＶ2との大小を比較し、液体Ｌｑとの接触の有無、および接触がある場合の液体Ｌｑとの接触状態（「液面」か「泡」か）を判定する。この判定において、電圧降下ΔＶがΔＶ＞ΔＶ2を満たしていれば、信号処理回路５６４は「液面」と判定したことに対応する検知信号を制御部７へ送出する。他方、電圧降下ΔＶがΔＶ2＞ΔＶ＞ΔＶ1を満たしていれば、信号処理回路５６４は「泡」と判定したことに対応する検知信号を制御部７へ送出する。
【００７５】
以上説明した液面検知処理によれば、２つの異なる基準電圧ΔＶ1およびΔＶ2を用いることにより、プローブ２の先端が液体Ｌｑと接触した場合、その接触した液体Ｌｑが液面なのか泡なのかを弁別することができる。したがって、プローブ２が液体Ｌｑの泡と接触した場合であっても、プローブ２がさらに下降することによって泡がプローブ２の上方に付着してしまうのを防止することができる。この結果、液体Ｌｑの液面の上方に存在する泡に起因する分注異常が発生したとしても、特別な洗浄処理を行わずに済み、コンタミネーションも防止することができる。
【００７６】
本実施の形態２に係る液面検知装置５１は、上記実施の形態１に係る液面検知装置１と同様に、検体の成分の分析を行う自動分析装置に適用することができる。
【００７７】
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、導電性材料を用いて形成され、液体の吸引および吐出を行うプローブ（第１の電極）と、このプローブと容器に収容された液体との接触を異なる２つの感度で電気的に検知し、この検知した結果に基づいてプローブと液体との接触状態を判定する判定手段と、を備えたことにより、容器に収容された液体の液面に加えて、その液面よりも上方に発生した泡を適確に検知することが可能となる。
【００７８】
また、本実施の形態２によれば、抵抗の前段に配置された基準回路の出力とその抵抗の後段に配置された電圧変化回路の出力との差を差動増幅することにより、液体が微量であっても静電容量の変化を適確に検知することができ、高精度な液面検知を実現することが可能となる。また、装置の小型化にも好適である。
【００７９】
（その他の実施の形態）
ここまで、本発明を実施するための最良の形態を詳述してきたが、本発明は上記２つの実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、第１の電極としてプローブとは異なる棒状部材を配設してもよい。この場合、プローブは導電性を有していなくてもよい。
【００８０】
また、本発明に係る液面検知装置を免疫分析用の自動分析装置の分注機構に適用してもよい。この場合、自動分析装置には、不均一系反応を用いた免疫分析に必要なＢ／Ｆ洗浄を行うＢ／Ｆ洗浄部と、測光部として発光物質の発光量をカウントする光電子増倍管とを設ければよい。これらの点を除く自動分析装置の構成は、上述した自動分析装置の構成とほぼ同様である。
【００８１】
このように、本発明は、ここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る液面検知装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】比較回路の構成を示す図である。
【図３】プローブが液面と接触した場合のプローブからの出力電圧の時間変化を示す図である。
【図４】プローブが泡と接触した場合のプローブからの出力電圧の時間変化を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る液面検知装置が行う液面検知処理の概要を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る自動分析装置要部の構成を模式的に示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る液面検知装置の構成を模式的に示す図である。
【図８】プローブが液面と接触した場合の電圧変化回路の出力電圧の時間変化を示す図である。
【図９】プローブが泡と接触した場合の電圧変化回路の出力電圧の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１、５１ 液面検知装置
２ プローブ
３、５７ 電極
４ 移送部
５、５２ 発振回路
６、５６ 判定部
７、４５ 制御部
８ 出力部
９ シリンジ
９ａ シリンダ
９ｂ ピストン
１０、１２、１４、１５、１７ チューブ
１１ ピストン駆動部
１３ 電磁弁
１６ ポンプ
１８ 洗浄液タンク
１９ プローブ洗浄部
２０ 容器
２１、２３ 検体容器
２２ ラック
２４ 試薬容器
２５ 反応容器
３１ 検体移送部
３２ 検体容器保持部
３３ 試薬容器保持部
３４ 反応容器保持部
３５ 攪拌部
３６ 測光部
３７ 検体分注部
３８ 試薬分注部
３９ 容器洗浄部
４１ 入力部
４２ 出力部
４３ データ生成部
４４ 記憶部
５３、６１２、６１３ 抵抗
５４ 基準回路
５５ 電圧変化回路
６１、６２、５６２、５６３ 比較回路
６３、５６４ 信号処理回路
１００ 自動分析装置
１０１ 測定機構
１０２ 制御分析機構
５６１ 差動増幅器
６１１ 比較器
６１４ 分圧回路
ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３ 情報コード読取部
Ｌｑ 液体
Ｗａ 洗浄液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に収容された液体の液面を検知する液面検知装置であって、
導電性材料を用いて形成された第１の電極と、
前記第１の電極と前記液体との接触を異なる２つの感度で電気的に検知し、この検知した結果に基づいて前記第１の電極と前記液体との接触状態を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする液面検知装置。
【請求項２】
前記第１の電極は、液体の吸引および吐出を行うプローブであることを特徴とする請求項１記載の液面検知装置。
【請求項３】
導電性材料を用いて形成され、前記第１の電極の近傍に前記第１の電極に対して離間して固設され、前記第１の電極の端部付近に端部を有する第２の電極と、
前記第１または第２の電極に接続され、所定の周波数の信号を発生する発振回路と、
をさらに備え、
前記判定手段は、前記第１および第２の電極が前記液体と接触し、前記液体を介して前記第１および第２の電極が導通したときに前記第１の電極から出力される出力電圧を、互いに異なる値を有する第１および第２の基準電圧とそれぞれ比較する第１および第２の比較回路を有することを特徴とする請求項１または２記載の液面検知装置。
【請求項４】
前記第１および第２の基準電圧は、前記第１および第２の電極が前記液体の液面と接触したときの前記出力電圧との大小関係が同じである一方、前記第１および第２の電極が前記液体の泡と接触したときの前記出力電圧との大小関係が異なることを特徴とする請求項３記載の液面検知装置。
【請求項５】
導電性材料を用いて形成され、前記容器と一体にまたは前記容器の近傍に配設された第２の電極と、
所定の周波数の信号を発生し、この発生した信号を少なくとも前記第１の電極に供給する発振回路と、
前記第１の電極と前記発振回路との間に直列に介在して接続される抵抗と、
をさらに備え、
前記判定手段は、前記第１の電極が前記液体と接触することによって生じる前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量の変化に起因した前記抵抗の両端からの出力電圧の差を、互いに異なる値を有する第１および第２の基準電圧とそれぞれ比較する第１および第２の比較回路を有することを特徴とする請求項１または２記載の液面検知装置。
【請求項６】
前記第１および第２の基準電圧は、前記第１の電極が前記液体の液面と接触したときの前記抵抗の両端からの出力電圧の差との大小関係が同じである一方、前記第１の電極が前記液体の泡と接触したときの前記抵抗の両端からの出力電圧の差との大小関係が異なることを特徴とする請求項５記載の液面検知装置。
【請求項７】
検体と試薬とを反応させることによって前記検体の成分の分析を行う自動分析装置であって、
請求項１〜６のいずれか一項に記載した液面検知装置を含み、液体としての前記試薬を分注する試薬分注手段を備えたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載した液面検知装置を含み、液体としての前記検体を分注する検体分注手段をさらに備えたことを特徴とする請求項７記載の自動分析装置。
【請求項１】
容器に収容された液体の液面を検知する液面検知装置であって、
導電性材料を用いて形成された第１の電極と、
前記第１の電極と前記液体との接触を異なる２つの感度で電気的に検知し、この検知した結果に基づいて前記第１の電極と前記液体との接触状態を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする液面検知装置。
【請求項２】
前記第１の電極は、液体の吸引および吐出を行うプローブであることを特徴とする請求項１記載の液面検知装置。
【請求項３】
導電性材料を用いて形成され、前記第１の電極の近傍に前記第１の電極に対して離間して固設され、前記第１の電極の端部付近に端部を有する第２の電極と、
前記第１または第２の電極に接続され、所定の周波数の信号を発生する発振回路と、
をさらに備え、
前記判定手段は、前記第１および第２の電極が前記液体と接触し、前記液体を介して前記第１および第２の電極が導通したときに前記第１の電極から出力される出力電圧を、互いに異なる値を有する第１および第２の基準電圧とそれぞれ比較する第１および第２の比較回路を有することを特徴とする請求項１または２記載の液面検知装置。
【請求項４】
前記第１および第２の基準電圧は、前記第１および第２の電極が前記液体の液面と接触したときの前記出力電圧との大小関係が同じである一方、前記第１および第２の電極が前記液体の泡と接触したときの前記出力電圧との大小関係が異なることを特徴とする請求項３記載の液面検知装置。
【請求項５】
導電性材料を用いて形成され、前記容器と一体にまたは前記容器の近傍に配設された第２の電極と、
所定の周波数の信号を発生し、この発生した信号を少なくとも前記第１の電極に供給する発振回路と、
前記第１の電極と前記発振回路との間に直列に介在して接続される抵抗と、
をさらに備え、
前記判定手段は、前記第１の電極が前記液体と接触することによって生じる前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量の変化に起因した前記抵抗の両端からの出力電圧の差を、互いに異なる値を有する第１および第２の基準電圧とそれぞれ比較する第１および第２の比較回路を有することを特徴とする請求項１または２記載の液面検知装置。
【請求項６】
前記第１および第２の基準電圧は、前記第１の電極が前記液体の液面と接触したときの前記抵抗の両端からの出力電圧の差との大小関係が同じである一方、前記第１の電極が前記液体の泡と接触したときの前記抵抗の両端からの出力電圧の差との大小関係が異なることを特徴とする請求項５記載の液面検知装置。
【請求項７】
検体と試薬とを反応させることによって前記検体の成分の分析を行う自動分析装置であって、
請求項１〜６のいずれか一項に記載した液面検知装置を含み、液体としての前記試薬を分注する試薬分注手段を備えたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載した液面検知装置を含み、液体としての前記検体を分注する検体分注手段をさらに備えたことを特徴とする請求項７記載の自動分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２６２２０（Ｐ２００８−２６２２０Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２００７９６（Ｐ２００６−２００７９６）
【出願日】平成１８年７月２４日（２００６．７．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２４日（２００６．７．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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