特許 6688683 泡境界を検出する方法、及び当該方法を備える装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6688683

(24)【登録日】2020年4月8日

(45)【発行日】2020年4月28日

(54)【発明の名称】泡境界を検出する方法、及び当該方法を備える装置

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/26 20060101AFI20200421BHJP

   G01N 35/10 20060101ALI20200421BHJP

【ＦＩ】

   G01F23/26 A

   G01N35/10 C

【請求項の数】13

【外国語出願】

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-109993(P2016-109993)

(22)【出願日】2016年6月1日

(65)【公開番号】特開2016-224053(P2016-224053A)

(43)【公開日】2016年12月28日

【審査請求日】2019年3月22日

(31)【優先権主張番号】00783/15

(32)【優先日】2015年6月2日

(33)【優先権主張国】CH

(73)【特許権者】

【識別番号】501442699

【氏名又は名称】テカン・トレーディング・アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＴＥＣＡＮ Ｔｒａｄｉｎｇ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100084146

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 宏

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(72)【発明者】

【氏名】マルクス・シェーニ

(72)【発明者】

【氏名】フィリップ・オット

(72)【発明者】

【氏名】ラルス・カム

(72)【発明者】

【氏名】パウル・ツビンデン

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２０７３２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１１４１９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ ２３／２６

Ｇ０１Ｎ ３５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動可能なプローブ(3)で容量的に作動する測定装置(M)によって装置(100)の容器(5)における泡境界(2.1)を検出する方法であって、少なくとも１つの出力信号(s_out(t), s_out1(t), s_out2(t))が前記容量的に作動する測定装置(M)で処理され、当該方法は前記容器(5)において前記プローブ(3)の上方又は下方への移動(B)を行なう間に実行されるステップであって、
a)トータルキャパシタンス(C_T)についての充電プロセスを生成する入力信号(s_in(t))を予め決めることにより充電プロセスを行なうステップであって、前記トータルキャパシタンス(C_T)は、プローブ(3)、エア、泡(2)及び液体(1)から形成されるステップと、
b)第１のコンパレーター(VG1)及び第２のコンパレーター(VG2)に少なくとも１つの出力信号(s_out1(t)，s_out2(t))を提供するステップであって、前記少なくとも１つの出力信号(s_out1(t)，s_out2(t))が第１の基準電圧(U₁)に達する場合、前記第１のコンパレーター(VG1)が第１のコンパレーター出力信号(PWM1)を提供するように形成され、前記少なくとも１つの出力信号(s_out1(t)，s_out2(t))が、第２の基準電圧(U₂)に達する場合、第２のコンパレーター出力信号(PWM2)を提供するように前記第２のコンパレーター(VG2)が形成されるステップと、
c)前記プローブ(3)を放電するステップと、
d)前記ステップa)から前記ステップc)を繰り返すステップとを備える方法において、
前記第２の基準電圧(U₂)は前記第１の基準電圧(U₁)よりも大きく、
前記第１のコンパレーター出力信号(PWM1)及び前記第２のコンパレーター出力信号(PWM2)に基づいて、各放電後に及びそれぞれの次の新たな充電プロセスに先立って、前記評価プロセス(P1)の範囲内で前記トータルキャパシタンス(C_T)の残留電圧が評価されることを特徴とする方法。

【請求項2】

前記第１のコンパレーター出力信号(PWM1)及び前記第２のコンパレーター出力信号(PWM2)が、
条件B1.浸漬されたプローブ(3)の前記出力信号(s_out1(t))が、浮上したプローブ(3)の前記出力信号(s_out2(t))よりも初期の範囲(<Tx)において急に立ち上がるか否かと、
条件B2.前記浸漬されたプローブ(3)の前記出力信号(s_out1(t))が、前記浮上したプローブ(3)の前記出力信号(s_out2(t))よりも前記初期の範囲(<Tx)の後の範囲においてゆっくりと立ち上がるか否かを決定するとともに、
前記条件B1及び前記条件B2が満たされる場合、泡境界(2.1)の検出(Kf)を出力するために、前記評価プロセス(P1)の範囲内で互いに関連している、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記条件B1及び前記条件B2が満たされるまで前記プローブ(3)の上方又は下方への移動(B)を行なう間に、前記ステップa)から前記ステップd)が数回実行される、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記ステップa)から前記ステップd)が、10kHz以上のサイクル速度で実行され、好ましくは100kHz以上のサイクル速度で実行される、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記第１のコンパレーター出力信号(PWM1)及び前記第２のコンパレーター出力信号(PWM2)が、並列に切り替えられた２つのコンパレーター(VG1，VG2)の使用によって提供され、制御モジュール(11)によって関連付けられる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記第１のコンパレーター出力信号(PWM1)及び前記第２のコンパレーター出力信号(PWM2)が、パルス幅変調信号に関係し、当該パルス幅変調信号が前記コンパレーター(VG1，VG2)の出力側に配置されるさらなる回路ブロックによって回路に関して関連付けられる、請求項１又は請求項４に記載の方法。

【請求項7】

第１のアナログ信号(a₁(t))及び第２のアナログ信号(a₂(t))を得るために、前記第１のコンパレーター出力信号(PWM1)が第１のローパスフィルタ(TP1)に供給され、前記第２のコンパレーター出力信号(PWM2)が第２のローパスフィルタ(TP2)に供給される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載方法。

【請求項8】

前記第１のアナログ信号(a₁(t))が第１のバンドパスフィルタ(BP1)によって処理され、前記第２のアナログ信号(a₂(t))が第２のバンドパスフィルタ(BP2) によって処理され、これらのバンドパスフィルタ(BP1，BP2)の出力信号が、回路によって関連付けられる、請求項７に記載方法。

【請求項9】

容器(5)における泡境界(2.1)を検出する装置(100)は、
前記容器(5)と、
前記容器(5)の中に及び/又は前記容器(5)から移動可能なプローブ(3)と、
前記プローブ(3)における充放電プロセスを生成する入力信号(s_in(t))を提供するために前記プローブ(3)に接続される入力信号発生器(E)と、
前記充放電プロセスの間に前記プローブ(3)から少なくとも１つの出力信号(s_out(t)，s_out1(t)，s_out2(t))を取り出すために前記プローブ(3)に接続される容量的に作動する測定装置(M)と、を備え、
前記プローブ(3)が、前記充放電プロセスの間に周期的に充放電が可能であり、
前記少なくとも１つの出力信号(s_out(t)，s_out1(t)，s_out2(t))が、充電／放電の曲線(K1，K2)の時間進行に対応し、充電／放電の曲線(K1，K2)が、トータルの静電容量(C_T)の周期的な充放電によって生成され、前記トータルキャパシタンス(C_T)が、プローブ(3)、エア、泡(2)及び液体(1)から形成され、
前記装置(100)が２つのコンパレーター(VG1，VG2)を持った回路モジュール(10，11)を備え、前記２つのコンパレーター(VG1，VG2)が、前記少なくとも１つの出力信号(s_out(t)，s_out1(t)，s_out2(t))から第１のコンパレーター出力信号(PWM1)及び第２のコンパレーター出力信号(PWM2)を提供し、
前記２つのコンパレーター(VG1，VG2)が並列に接続され、
前記少なくとも１つの出力信号(s_out(t)，s_out1(t)，s_out2(t))が、第１の基準電圧(U₁)に達する場合、前記第１のコンパレーター出力信号(PWM1)を提供するために、前記第１のコンパレーター(VG1)が形成され、前記少なくとも１つの出力信号(s_out(t)，s_out1(t)，s_out2(t))が、第２の基準電圧(U₂)に達する場合、前記第２のコンパレーター出力信号(PWM2)を提供するために前記第２のコンパレーター(VG2)が形成される、装置において、
前記第２の基準電圧(U₂)が前記第１の基準電圧(U₁)よりも大きく、
前記回路モジュール(10，11)は、前記第１のコンパレーター出力信号(PWM1)及び前記第２のコンパレーター出力信号(PWM2)に基づいて、各放電後に及びそれぞれの次の新たな充電プロセスに先立って、前記評価プロセス(P1)の範囲内で前記トータルキャパシタンス(C_T)の残留電圧を評価するように形成されることを特徴とする、容量的に作動する装置(100)。

【請求項10】

パルス幅変調された出力信号(PWM1，PWM2)をそれぞれ提供するために、前記２つのコンパレーター(VG1，VG2)がそれぞれ形成され、前記パルス幅変調された出力信号(PWM1，PWM2)が制御モジュール(11)によって互いに関連することができる、請求項９に記載の装置(100)。

【請求項11】

パルス幅変調された出力信号(PWM1，PWM2)をそれぞれ提供するために、前記２つのコンパレーター(VG1，VG2)がそれぞれ形成され、前記パルス幅変調された出力信号(PWM1，PWM2)が、さらなる切り替わり要素(TP1，TP2，BP1，BP2)によって互いに関連することができる、請求項９に記載の装置(100)。

【請求項12】

10kHz以上のサイクル速度で、好ましくは100kHz以上のサイクル速度で入力信号(s_in(t))を提供するように、前記入力信号発生器(E)が形成されている、請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の装置(100)。

【請求項13】

前記装置が測定ブリッジの形での容量性分圧器を備える、請求項９に記載の装置(100)。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、容器中での泡境界を検出する方法に関する。この発明は、当該方法を用いる装置（respectively equipped apparatus: entsprechend ausgestattete Vorrichtung）に関する。

【背景技術】

【0002】

満足のいく分析的な正確さを得るために正確なピペット操作を要求する医薬品用器具と同様に多数の実験室システム及び医療がある。試験管、滴定濃度プレート及び他の液体コンテナにおける充填レベルを正確に規定することが、この目的のために必要である。泡-液の相境界及び気-泡の相境界の検出に関係のある用途もある。相境界という用語は、ガス状媒体及び液状媒体(気-液の相境界)間での移行、気-泡の相境界及び異なる液状媒体(泡-液の相境界)間での移行の両方について以下に使用されるものとする。

【0003】

相境界のそのような決定は、具体的には、測定又はテストシーケンスのオートメーションに関して関連する。いわゆる充填レベルの決定が液体のレベル検出によって典型的には生じる。つまり、エアと液体との間の相境界の位置が決定される。さらに、このプロセスは「液体のレベル検出」(LLD)として既知である。

【0004】

充填レベルを決定する様々な方法は、従来技術から既知である。従来技術は、液体の表面によって反射された光の検出、あるいは液体と接触するようになるとき、ピペットの電気的特性の測定のような異なる物理的な原理に基づく。気体と液体とが明確に異なる誘電率を有するので、気-液の相境界も、キャパシタンスの変化によって決定できる。

【0005】

液体のレベル検出は、例えばピペット装置において使用される。この場合、ピペットニードルは、できるだけ少ないサンプル液体の汚染を保つために、ピペットで吸引する間にピペット操作される液体の中に、できるだけ少なく浸漬されるものとする。したがって、吸引の間に、ピペットニードルは、典型的に、液体のレベルよりもわずか数ミリメートル下に浸漬される。しかしながら、エアが吸引されないようにピペットニードルが十分遠くに浸漬されることを保証する必要がある。吸引プロセスの間に、液体のレベルに関して等しく深い程度まで浸漬された状態を維持するように、ピペットニードルは減少する液体のレベルに沿って連続的に移動される。吸引の後に、吸引された体積及び液体容器の断面エリアに基づいて気-液の相境界のレベルがどこに位置していなければならないかが算出される。ピペットチップを浮上させる（surfacing）間に、気-液の相境界の計算された位置を持った浮上（surfacing）信号は、ピペット操作プロセスを確認するために比較される。

【0006】

したがって、一方では、液面のわずか下へのピペットチップの位置決めを可能にすることが望ましい。他方では、充填レベルは、ある液体容器から別の液体容器まで大いに変化することができる。したがって、ピペットチップは、大きなエリアにおいて正確に位置決めできる。したがって、液面を正確に且つ明確に検出することを可能にすることは例外的に重要である。

【0007】

既知の方法で液面の認識の信頼度は、多くの場合において不十分であり、特に泡の形成に影響を受けやすい液体の場合において不十分である。

【0008】

したがって、容器において進むことができるプローブの接触する泡及び/又は液体の間での識別を可能にすることは重要である(例えばピペットの形態で)。

【0009】

泡境界の検出だけが関係している用途が考慮される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

したがって、確実に作動して高精度を提示する、泡境界を検出するための方法を提供することが目的である。

【0011】

泡から液体へのプローブの移行を検出するための方法を提供することが、この発明のさらなる目的である。

【0012】

該方法を用いる装置（respective apparatuses: entsprechender Vorrichtungen）を提供することが、この発明のさらなる目的である。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上に同定されるようなこの発明の技術的な目的は、その特徴が請求項１で示される方法によって達成される。

【0014】

具体的には、移動可能なプローブを備える、容量的に作動する測定装置による装置の容器での泡境界を検出するための方法に関係している。少なくとも１つの出力信号は、測定装置によって処理される。方法は、容器においてプローブの上方又は下方への移動を実行する間に行なわれる以下のステップ、すなわち、
a)測定キャパシタンス(トータルの静電容量として既知)についての充電プロセスを生成する入力信号を予め決めることによって充電プロセスを行なうステップであって、前記測定キャパシタンスは、プローブ、エア、泡及び液体から形成されるステップと、
b)第１のコンパレーター及び第２のコンパレーターについて、測定キャパシタンスでの充電プロセスの間に生成される充電信号を提供するステップであって、充電信号が第１の基準電圧に達する場合に第１の出力信号を提供するように第１のコンパレーターが構成され、充電信号が第１の基準電圧よりも大きな第２の基準電圧に達する場合に第２の出力信号を提供するように第２のコンパレーターが構成されるステップと、
c)測定キャパシタンスを放電するステップと、
d)ステップa)からステップc)を繰り返すステップとを備える。
そして、第１の出力信号及び第２の出力信号が、評価プロセスの範囲内で互いに関連している。

【0015】

装置の容器での気-液境界及び気-泡境界の検出は、特に関係していて、それは測定キャパシタンスの充電信号を処理して、液体又は泡が接触したか否かを認識する、容量的に作動する測定装置を備える。

【0016】

測定キャパシタンスを周期的に充放電することによって(つまりステップa)からステップc)を繰り返すことによって)、第１のコンパレーターが第１のPWM信号(コンパレーター出力信号として既知)を出力し、第２のコンパレーターが第２のPWM信号(コンパレーター出力信号として既知)を出力する。PWMはパルス幅変調を表わす。

【0017】

これらの２つの出力信号のパルス幅が興味深く、特に、浮上するプローブと浸漬されるプローブとの間での出力信号のパルス幅の変化が興味深い。第１の出力信号での変化が、媒体の純粋な容量性の挙動の場合には、積が第２の出力信号の変化に対応するように、所定のファクターを乗算することができる。これは、導電性のいくらか良い液体にプローブを浸漬する場合である。しかしながら、泡が液体の上に位置している場合、液体のキャパシタンスは、泡の相対的な高インピーダンスの結果として放電時間の適切な選択の場合には完全に放電できない。これは、それに続く充電プロセスの間に、リターン電流が、それに続く充電プロセスの間に基礎的なキャパシタンス（basic capacitance）に流れ込むという結果に導く。リターン電流のフローは、特に充電曲線の始めで効果がある。所定のファクターを乗算した第１の出力信号のインパルス幅変化は、第２の出力信号のインパルス幅変化と比較して減少できる。浮上した（surfaced）プローブのインパルス幅と比較したインパルス幅変化は、さらにネガティブになることができる。放電時間及び基礎的なキャパシタンスの適切な選択の提供によって、プローブが液体又は泡に浸漬されているか否かを識別することが可能である。

【0018】

この発明の装置は、その特徴が独立した装置請求項において示される、実質的に容量的に作動する（operating）装置として形成される。

【0019】

この発明の装置は、
容器と、
容器の中に及び/又は容器から移動できるプローブと、
プローブ、大気、泡及び液体から測定キャパシタンスに充電信号を生成する入力信号を提供するためにプローブに接続される入力信号発生器と、
プローブに出力信号として充電信号を取り出す（tap: abzugreifen）ためにプローブに接続される測定装置とを備える。
当該装置は、
測定キャパシタンスは、充電信号によって周期的に充放電が可能であり、
充電信号は、測定キャパシタンスの周期的な充放電によって生成される充電／放電の曲線に対応し、
装置は、出力信号(あるいは充電信号)から第１の出力信号及び第２の出力信号を提供し、かつそれらを互いに関連させるように形成される２つのコンパレーターを持った回路モジュールを備えることを特徴とする。

【0020】

さらなる詳細は、それぞれの従属請求項において示される。

【発明の効果】

【0021】

この発明の最も重要な利点は、プローブ(例えば、ピペット又は針の形態で)の送り運動の間に、泡境界が高い信頼性を持って正確に検出される。それぞれ装備された装置が正確なデータを例えば供給すること、及び/又は、自動プロセスが、予知できないイベントが生じる可能性なしで実行されるか、あるいは、状況に適切で（adequate）はない誤った検出の結果として実行されることを保証する。

【0022】

泡境界の検出及び液体の境界の検出の両方が、計測（metrology）と回路（circuitry）に関して互換性をもつ、測定アプローチによって生じて、接触する泡又は液体を識別できるということは、この発明のさらなる利点である。

【図面の簡単な説明】

【0023】

この発明の範囲を制限しない例示の実施形態の概略図を参照して、この発明に係る方法が詳細に説明される。

【図1】この発明に係る検出方法の概略を図示する。それは、３つの異なる送り運動深さa)、b)及びc)でプローブとして使用されるピペットを示す。

【図2A】この発明に係る、実質的に容量的に作動する装置の第１の実施形態の概略の回路図を示す。

【図2B】充電曲線の概略の電圧−時間の図を示す。この場合、周期的な矩形の入力信号を予め決める、図２Ａによる装置の入力信号発生器が使用される。(注:トータルの静電容量が定電流で充電されることになっていたならば、図２Ｂの充電曲線が線形の進行（linear progression: linearen Verlauf）を有するであろう。)

【図3】この発明のさらなる実施形態の概略の等価回路を示す。

【図4】液体に浸漬されないプローブ(破線で延在曲線K1としてここに示される)で（with）、及び液体に浸漬されるプローブ(実線で延在曲線K2としてここに示される)で延在曲線（curve progression: Kurvenverlauf）が示される、概略の電圧−時間の図を示す。

【図5】泡に浸漬されないプローブ(破線で延在曲線K3としてここに示される)で、及び泡に浸漬されるプローブ(実線で延在曲線K4としてここに示される)で概略の電圧−時間の図を示す。(注:浸漬されないプローブの場合、図３における抵抗R_Fへの接続が中断されるだろう。)

【図6】この発明の装置のさらなる実施形態の概略の回路図を示す。

【図7】この発明の装置のさらなる実施形態の概略の回路図を示す。ここでは前記装置は図６の原理に基づく。

【図8】この発明の装置のさらなる実施形態の概略の回路図を示す。ここでは前記装置は図６及び図７の原理に基づく。

【発明を実施するための形態】

【0024】

この発明の好適な実施形態が以下に説明される。前記実施形態は例として提供される。実施形態は、発明全体の異なる構成（formation）と、この発明の組立体及び個々のパーツとの両方を備える。様々な実施形態の説明される組立体及び個々のパーツは、原則的に互いに結合することができる。あるいは、個々の実施形態の組立体及び個々のパーツは、他の実施形態の組立体及び個々のパーツと置き換えることができる。この場合に形成された組み合わせは、すべての当業者に既知である微調整（minor adjustment）に導くことができ、したがって、例えば組立体及び個々のパーツの相互作用又は相互の係合を可能にするために、より詳細に説明されない。

【0025】

相境界という用語は、異なる誘電率を有する２つ以上の媒体間の境界のために使用される。図１に示されたような気-泡相境界2.1、泡-液相境界1.1、及び、気-液の相境界は、特に関係している。

【0026】

モジュールという用語は、ハードウェアの形で、ソフトウェアの形で、あるいはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせとして実現される機能的グループ（functional group）を記述するために本願で使用される。

【0027】

「識別子（identifier: Kennung）」という用語は、コード、コード名、信号、なされるメモリ・エントリーに、あるいはセットされるフラグに対してここで使用される。

【0028】

デバイスが、この発明に関連して多くの方法で言及される。好ましくは、デバイスは、相境界を決定するための手段を装備している、実験室器具及び他のシステム、設備、機器、処理センター（handling center）などに関係がある。この発明に係る装置100は、そのような実験室デバイスの要素あるいは構成要素である。実験室デバイスは、いくつかの同一の装置100又はこの発明のいくつかの異なる装置100を備えることができる。

【0029】

好ましくは、すべての実施形態において、(液体)容器5の中にある媒体でプローブ3(例えばプローブとして使用したピペット又は針)の接触を検出するための、及び接触が液体1あるいは泡2で生じているかを識別するためのこの発明に係る方法は、形成される。ピペットの使用が以下に言及される。他の(ピペット)先端（tip: Spitzen）、針、小さなチューブなどが、プローブ3として適切であり、この発明のすべての実施形態において使用することができる。

【0030】

送り運動Bの性能（performance）が以下に言及される。当該送り運動Bは、容器5におけるプローブ3の上方又は下方の移動を記述することができる。

【0031】

検出のために、泡境界2.1の方向に、及び/又は、液体境界1.1の方向に、容器5の中に進めることができるピペット3は、好ましくは使用される。

【0032】

図１は、この発明の検出方法の基本原理を模式的に図示する。送り運動方向Bに沿った３つの異なる送り運動深さでピペット3が示される。すなわち、a)泡境界2.1を突き通す（piercing）前、b)泡境界2.1を突き通した後、c)液体境界1.1を突き通した後である。泡境界2.1及び/又は液体境界1.1の方向へのピペット3の送り運動Bの間に、周期的な入力信号s_in(t)が、ピペット3に印加される。一旦、ピペット3の先端が、容器5中の液体1と一緒に、泡2の表面2.1（例えば泡2）に接触すれば、ピペット3の先端が、測定電極を形成するプローブ3の一部分を形成し、あるいは測定キャパシタンス(トータルの静電容量として既知)が、ピペット3、大気、泡2及び液体1から得られる。

【0033】

図１は、第１の例示の等価回路図の基本の要素を示す。図示した等価回路は、入力信号発生器E及び測定装置Mを備える。プローブ3から取り出された（tapped）出力信号s_out(t)が、測定装置Mによって処理されている一方、前述の入力信号s_in(t)が入力信号発生器Eによって提供され、ピペット3上でそれぞれの充電信号を生成する。

【0034】

これらの態様は、特定の実施形態への言及によって、以下に詳細に説明される。

【0035】

図２Ａは、入力信号発生器E及び容量的に作動する測定装置Mの第１の例示の実施形態の概略の回路図を示す。入力信号発生器E及び容量的に作動する測定装置Mは、この発明に関連して使用することができる。ピペット3は、プローブとして使用され、泡面/液面とともにコンデンサーを形成する。大気は前記コンデンサーのプレート間で誘電体を形成する。ピペット3の先端は、２つのコンデンサー・プレートで測定コンデンサーの第１の部分として使用される。そして、液面1.1あるいは泡面2.1(状況に応じて)が、間に置かれたエア誘電体で第２の部分を形成する。(移動Bによって)ピペット3の位置が変化するとき、コンデンサー・プレートのプレート距離も変更される。したがって、ピペット3は、図２Ａにおいて２つの平行なコンデンサー・プレートで記号化される。それぞれのキャパシタンスは、直列のキャパシタンスC_Mとして本願で表記される。任意選択で容器5中の泡2と結合した液体1のキャパシタンスは、キャパシタンスC_liqとして表記され、２つの平行なコンデンサー・プレートで図２Ａにおいて記号化される。２つの平行なコンデンサー・プレートは、ここでは容器5の下に位置する。

【0036】

基礎的なキャパシタンスC_Bが得られる(図２Ａにおいて２つの平行なコンデンサー・プレートによって記号化された)。基礎的なキャパシタンスC_Bは、典型的にはライン・キャパシタンスと、プローブ・キャパシタンスと、入力信号発生器E、及び評価回路Aで配置される、回路パーツのキャパシタンスとを備える。基礎的なキャパシタンスC_Bは、ここでは、例えばおよそ100pFのケーブル・キャパシタンスと、およそ50pFの回路キャパシタンスと、およそ2pFの針キャパシタンスとからなる。トータルの静電容量C_T(図示せず)は、両方の基礎的なキャパシタンスC_B、シリーズ・キャパシタンスC_M、及び液体1及び/又は泡2の容量性影響(キャパシタンスC_liqとして既知)を備える。

【0037】

ピペット3の先端が液面1.1に接触するとき、トータルの静電容量C_Tの突然の検知可能な変化が生じる。このことは、泡表面2.1が接触される場合でもある。

【0038】

装置100及び/又は入力信号発生器Eは、周期的な矩形の入力信号s_in(t)の生成のために矩形の電圧発生器RG(矩形のパルス発生器として既知)を備える。矩形電圧の代わりに、周期的な三角形の入力信号s_in(t)のようなあるいは定電流などによって充放電する別の信号も使用することができる。

【0039】

矩形の電圧発生器RGは、入力信号s_in(t)を生成する入力信号発生器Eの一部と機能的に見なされる。前記入力信号s_in(t)は、プローブ3上の(ピペット3上の)充電の抵抗R_Lを介してそれぞれの充電信号を生成する。プローブ3は、測定電極としてすべての実施形態において使用される。具体的に、前記充電信号は、前述のトータルの静電容量C_Tの上で充電プロセスの間に得られる。

【0040】

図６、７及び８に示されるように、この発明に係る方法が、他の一般に既知のタイプの電圧発生器あるいは電流発生器に使用されることが理解される。

【0041】

入力信号s_in(t)として古典的な矩形信号を生成することは必ずしも必要ではない。矩形信号に接近する信号を別法として例えば生成することができるかもしれない。他の矩形波信号も、矩形のパルスの代わりにすべての実施形態で使用される。これらの信号と信号の形態のすべては、要するに周期的な入力信号s_in(t)としてここで表記される。

【0042】

図２Ａは、充電プロセスの間に、矩形のパルス発生器RGによって(充電)抵抗R_Lを介してトータルの静電容量C_Tが周期的に充放電されることを例示の回路図を参照することにより（by reference to）示す。

【0043】

入力信号s_in(t)が入力信号発生器Eによりプローブ3に、あるいはトータルの静電容量C_Tにそれぞれ印加されるが、下に説明されるように、プローブ3の出力信号s_out(t)は、評価回路Aによって処理/評価がなされる。プローブ3あるいはトータルの静電容量C_Tのそれぞれ上での充電信号の充電曲線の曲線形状の変化は、特に興味深い。この目的のために、評価回路Aはすべての実施形態において回路によってプローブ3に接続される。

【0044】

評価回路Aあるいは測定装置Mのそれぞれは、出力信号s_out(t)の増幅のためにすべての実施形態においてアンプVを備えることができる。アンプVは、図６、７及び８のすべての実施形態においてローパスフィルタTP1後の領域において使用することができる。なぜなら、コンパレーターVG1は、コンパレーターVG2によって処理される信号よりも明らかに小さくなりうる信号を処理するからである。それぞれのアンプVは一例として図８において示される。

【0045】

図２Ｂは、図２Ａの入力信号発生器Eで測定装置Mの充電曲線(充電信号)の概略の電圧−時間の図を示す。図２Ｂによる曲線は、コンデンサーの典型的な充電曲線に関係がある。充電挙動、あるいは前記充電曲線の時間進行（time progression: zeitverlauf）のそれぞれは、トータルの静電容量C_T及び抵抗の積に比例する。

【0046】

この発明に係る充放電プロセスは、高いサイクル速度（cycle rate）で繰り返される。好ましくは、10kHz以上であるサイクル速度で矩形の入力信号s_in(t)を提供するように、入力信号発生器Eは、すべての実施形態において形成される。好ましくは、それぞれの矩形の信号は、100kHz以上の周波数を有することができる。

【0047】

図２Ｂに示されるように、液体のレベル検出(さらなる評価プロセスP2と呼ばれる)の範囲内の出力信号s_out(t)の評価は、第１の電圧U₁に達するまでの第１の充電時間t₁の測定/決定及び第２の電圧U₂に達するまでの第２の充電時間t₂の測定/決定を備える。

【0048】

この発明に係る矩形の信号s_in(t)が印加されることの結果として、トータルの静電容量C_Tの放電プロセスが、充電プロセス(それは例として図２Ｂに示される)の後に起こる。もし液体1が容器5に位置するならば、新たな充電プロセスが始まる前に、トータルの静電容量C_Tは完全に放電される。この新たな充電プロセスは、再びゼロからスタートする。

【0049】

図３はこれらのプロセスの記載を可能にするために単純化された等価回路を示す。電圧源Uが左側に示される。電圧源Uは、例えばトランジスターTrあるいは他の放電スイッチの周期的な作動の間に、周期的な矩形の信号を生成して印加する。液体1は接地に対するキャパシタンスC_liqによってこの単純化された等価回路において記号化される。泡2は直列の抵抗R_Fとしてこの単純化された等価回路において表わされる。抵抗R_Fは、液体のキャパシタンスC_liq及び前述の直列のキャパシタンスC_Mで直列に配置される。泡2が容器5にない場合、R_F=0が当てはまる（apply）。トータルの静電容量C_Tの放電は、放電スイッチとして使用されるトランジスターTrによって生成される。電界効果トランジスターが、例えばトランジスターTrとして使用される。

【0050】

周期的な充放電の間に図２Ｂに係る延在曲線が得られる。図４に示されるように、前記延在曲線が周期的に繰り返される。プローブ3が液体1に位置していない場合、図４における延在曲線K1は、充放電曲線の経路（progression: Verlauf）を表わす。放電時間はt_Eで表記される。プローブ3が容器5に位置する液体1に浸る場合、液体のキャパシタンスC_liqは基礎的なキャパシタンスC_Bに加えられる。計算上の見地から、２つのキャパシタンスの値は、この場合、次のように加えなければならない。C_T=C_liq+C_B。図４に模式的に示されるように、充放電曲線の経路は延在曲線K2によって変更される。液体1へのプローブ5の浸漬は、２つの延在曲線K1，K2の違いの適切な評価によって(例えば２つのコンパレーターによって)検出できる。２つの延在曲線K1，K2の評価が、例えばパルス幅変調信号を生成及び比較することによって生じることができる。ここで、プローブ3が浸漬されないときのパルス幅変調信号は、プローブ3が浸漬されるときのパルス幅変調信号とは異なったパルス幅を有する。パルス幅がより大きいか小さいかという疑問は、直列接続されたコンパレーターの極性に依存する。

【0051】

泡2が容器5に位置する場合、充電曲線の検査は一例として図５に示されるような信号を供給する。プローブ3が泡2に位置していない場合(それは浮上状態（surfaced state）として本願で表記される)、図５における延在曲線K3は、充電曲線の経路を表わす。プローブ3が容器5(曲線K4)に位置する泡2の中に浸漬される場合(それは浸漬状態として本願で表記される)、直列回路が泡抵抗R_F及び直列のキャパシタンスC_M(C_Mは接触の後に無視することができ、したがって、短絡に相当する)から成り、液体のキャパシタンスC_liqが、基礎的なキャパシタンスC_Bに加えられる。放電時間t_Eが十分に短い方法で選択されている場合、特定の残留電荷が、放電後の相対的に高抵抗の泡抵抗R_Fにより液体1に残るが、基礎的なキャパシタンスC_Bは回路によって完全に放電される。次の充電の初めに、電流は、液体の後部（back）のC_liqでの電荷から回路の基礎的なキャパシタンスC_Bまで最初に流れる。この電流はR_Lの充電電流に加えられる。基礎的なキャパシタンスC_Bの充電電圧が液体のキャパシタンスの電圧と同じ電圧レベルに達するとき（すなわちU_C=U_liqの時だけ）に限り、電流は、液体1(図５における時間ポイントTx)に流れ込むだろう。

【0052】

この効果は、評価回路Aがすべての実施形態において２つのコンパレーターVG1，VG2を好ましくは備えるという点でこの発明によって利用される。浮上した（surfaced）プローブ3の信号K3と比較して、コンパレーターVG1（そのスイッチングしきい値がU₁に位置する）が、先にスイッチされ、VG2（そのスイッチングしきい値がU₂に位置する）が後でスイッチされる。したがって、時間変化Δt1，Δt2が、興味深い。これらの時間変化Δt1，Δt2の比較は、プローブ3によって接触された媒体が液体1だけから成るか、泡2が接触されたかどうかについて述べることを可能にする。

【0053】

このプロセスでは、第１のコンパレーター出力信号PWM1及び第２のコンパレーター出力信号PWM2のパルス幅が興味深い。媒体に接触する場合、特に、これらのコンパレーター出力信号PWM1，PWM2のパルス幅の時間変化Δt1，Δt2が興味深い。媒体の容量性挙動だけの場合には、積が第２のコンパレーター出力信号PWM2の時間変化Δt2に対応するように、第１のコンパレーター出力信号PWM1の時間変化Δt1は、所定のファクターkを乗ずることができる。これは、プローブ3が導電性のいくらか良い液体1に接触するときである。泡2が液体1上に位置する場合、放電時間t_E(図４を参照)の適切な選択の場合には、液体のキャパシタンスC_liqは、泡2の相対的に高い無力（impotence）の結果として完全に放電することができない。これは、それに続く充電プロセスの間に、逆電流がそれに続く充電プロセスの間に最初に基礎的なキャパシタンスC_Bに逆流するという結果に導く。逆電流の流れは特に充電曲線の初めに効果がある。所定のファクターkを乗じた第１のコンパレーター出力信号PWM1のパルス幅変更は、第２のコンパレーター出力信号PWM2のパルス幅変更と比較して減少することができる。パルス幅変更はネガティブになることができる。したがって、放電時間t_E及び基礎的なキャパシタンスC_Bの適切な選択の結果として、プローブ3が液体1又は泡2に浸漬されていることを識別することは可能である。

【0054】

図５は、２つの例示の曲線の拡大図を示す。図５における延在曲線K3は、プローブ3が泡2に位置していない場合(浮上した状態)、充電曲線の経路を表わす。プローブ3が泡2へ浸漬される場合、トータルの静電容量C_Tでの前の充電プロセスの残留電荷は、次の充電プロセスの間での挙動に影響を有する。したがって、それぞれの曲線K4の経路は、曲線K3の経路とわずかに異なる。簡単に言うと、曲線K4は初めに曲線K3よりも大きな勾配を有する。２つの曲線K3，K4と交わるポイントが領域X(図５を参照)で得られる。

【0055】

以下の２つの条件B1及びB2が、図５から導出される。
条件B1:泡に浸漬される(図５における曲線K4)ピペットニードルの出力信号s_outは、初期の領域(Tx未満の時間ウィンドウ)においてまだ浸漬されていない(図５における曲線K3)ピペットニードルの出力信号s_outよりも急に立ち上がる。
条件B2:泡に浸漬される(図５における曲線K4)ピペットニードルの出力信号s_outは、初期の領域後の領域(Txよりも大きな時間ウィンドウ)においてまだ浸漬されていない(図５における曲線K3)ピペットニードルの出力信号s_outよりもゆっくりと立ち上がる。

【0056】

２つの曲線K3，K4の相対的な経路は、以下のように説明される。充電サイクルの初めに、液体のキャパシタンスC_liqが、一時的に先行する充電サイクルからの残留電荷を有する。これは、一方で泡の相対的に高い抵抗R_Fによって引き起こされ、他方で完全な放電を防ぐために放電時間が短くなるべく故意に選択されたということによって引き起こされる。そのため、電圧U_C及びU_liqが同じ電圧レベル(つまり、次のものを印加する:U_C=U_liq。)に達するまで、液体のキャパシタンスC_liqは最初に放電される。電流は正の方向に流れる。図５に示されるように、これは、２つの曲線K3，K4の時間のポイントTxで交点Xに導く。

【0057】

この発明は、泡が生じるときに、液体のキャパシタンスC_liqを意図的に完全に放電しないためのアプローチに基づく。言いかえれば、装置100の回路構成及び影響力のあるパラメーター(例えば放電時間）は、残留電荷が、新しい充電サイクルがスタートする前に放電の間に常に液体のキャパシタンスC_liqのままであるように選択される。液体1での残留電荷は、回路Aによって確実に評価される泡2に浸漬されるプローブ3での波形（signal progression: Signalverlauf）を得るために意図的に使用される。液体のキャパシタンスC_liqの残留電荷は、抵抗R_F及び放電時間t_Eの関数である。

【0058】

放電時間は、装置100のすべての実施形態において好ましくはセットされるか又は他の方法で予め決められたポテンシャルパラメーターのうちの１つである。

【0059】

この発明によれば、放電時間の選択は、液体1の導電性に依存する。このことは、この発明の好ましい実施形態において、放電時間の設定あるいは規定が、液体1の導電性を考慮に入れることにより行なわれることを意味する。更に、好ましくは、２つのコンパレーター(図７でVG1，VG2を参照)は、信頼できて再現可能な方法で泡2の存在の検出を可能にするために、すべての実施形態において使用される。

【0060】

負の時間遅れΔt1が交点X(つまり初期の領域でt<Tx)の左側に生じて、正の時間遅れΔt2が交点X(つまり領域でt>Tx)の右側に生じることは、２つのコンパレーターの使用により決定できる。これら２つの時間遅れΔt1，Δt2は、模式的に図５に示される。例えば、時間遅れΔt2は、電圧U2で決定され、時間遅れΔt1は、電圧U1で決定される。このことは、コンパレーターVG2が電圧U2で比較のしきい値を有し、コンパレーターVG1が電圧U1で比較のしきい値を有することを意味する(図７と図８を参照。)。

【0061】

泡の検出を推測するためにΔt1<0及びΔt2>0が当てはまる（apply）必要があることが、図５から導出される。更に、以下の追加の関係がすべての実施形態に任意選択で当てはまる（apply）。ここで、Δt1<Δt2である。

【0062】

泡検出、あるいは出力信号s_out(t)(あるいはコンパレーター出力信号PWM1，PWM2)の評価のそれぞれは、(泡)評価プロセスP1として本願で表記される。

【0063】

図４と図５は、正の時間遅れΔt2が、液体1の中への浸漬の間と、泡の中への浸漬の間とに常に生じる(簡単に言えば、曲線K1が図４において曲線K2よりも上に位置するとともに、曲線K3が図５において曲線K4よりも上に位置するので)ことを示す。このことは、コンパレーターVG2によって決定することができる。正の時間遅れΔt2も、液体1の中でのプローブ3の浸漬の間に別のコンパレーターVG1において測定できる。当該他のコンパレーターは、他のすべての実施形態において(泡)評価プロセスP1の範囲内で泡検出の目的で使用される。したがって、以下の関係は、２つのコンパレーターVG1，VG2に当てはまる。ここで、Δt2>0及びΔt1>0である。

【0064】

他方では、泡2へのプローブ3の浸漬の間に、以下の関係が、２つのコンパレーターVG1，VG2に当てはまる。ここで、Δt1<0及びΔt2>0である。

【0065】

好ましくは、評価回路Aは、この発明のすべての実施形態において使用される。それは、
s_out1(t)からs_out2(t)までの、あるいは逆もまた同じ(曲線K4及びK3)の出力信号s_out(t)の延在曲線(注:２つの直接的な連続のサイクルは十分な測定セキュリティを提供しない。)の突然の変化を定性的に評価する(定性的評価)ために、及び/又は、
s_out1(t)からs_out2(t)までの、あるいは逆もまた同じ(曲線K4及びK3)の出力信号s_out(t)の延在曲線の突然の変化を定量的に評価する(定量的評価)ために、形成される。

【0066】

検出されて評価されるのを必要とする非常に小さな信号変化が関係しているので、特に定量的評価の場合には回路の複雑さは高い。定量的評価は、検出の場合から検出の場合まで測定されて比較されるために明確な量的変化に導く、多くの影響を及ぼす量があるということによって悪化する。

【0067】

この評価が、装置100の評価回路Aにおいてすべての実施形態に生じることができる。結果として、評価回路Aは識別子KIを出力する。あるいは、それは、別の回路あるいはコンピューターによって取り込まれる識別子KIを提供する。識別子KIは、エアと液体1との間、あるいはエアと泡2との間の相境界が検出されたことを示す。液体1及び泡2は、任意選択の評価プロセスP1の範囲内で識別される。それぞれの評価プロセスP1は、例えば識別子Kfを出力できる。Kf=1は、泡2の存在を示す。そして、Kf=0は、泡2がないことを示す。

【0068】

好ましくは、評価回路Aは、この発明のすべての実施形態において使用される。既に上で示されているように、評価回路Aは並列に切り替えられ、定性的評価を可能にする少なくとも２つのコンパレーターVG1，VG2を備える。これは、並列に切り替わるこれらのコンパレーターVG1，VG2が、互いとは一時的に別にある２つの出力信号s_out1(t)及びs_out2(t)の相関を可能にすることを意味する。時間測定の代替として、特定の電圧に達するまで、評価回路Aは、評価回路Aが時間とともに電流の進行（progression of current: Stromverlauf）を評価するようにすべての実施形態において構成される。

【0069】

図６は、この発明のさらなる実施形態の概略の回路図を示す。装置100は、評価回路A及び入力信号発生器Eが組み合わせられるこの実施形態の場合での測定装置/回路Mを備える。

【0070】

測定装置/回路Mは、共通の信号パス7を備える。共通の信号パス7は、プローブ3を供給する（feed）及びプローブ3からの信号を取り出す（tap）ために使用される。すべての実施形態は、共通の信号パス7を備えることができる。

【0071】

好ましくは、シールドケーブルは、信号パス7としてすべての実施形態において使用される。第１の回路モジュール8は、この場合において、プローブ3の周期的な充放電及び配置の他のキャパシタンスに使用される。既に上述されているように、プローブ3の充放電は、例えば周期的な矩形の信号シーケンスによって実行される。前記矩形の信号シーケンスは、この場合において、スイッチング要素Trによって生成され、信号パス7を介してプローブ3に印加される(図３に示されるように)。スイッチング要素Tr及び(充電)抵抗R_Lは、回路モジュール8の一部になりえる。スイッチング要素Trは図示した実施形態においてトリガー信号s_tr(t)によって回路モジュール8に供給される。トリガー信号s_tr(t)は、例えば信号パス9によって回路モジュール8に印加される。例示のトリガー信号s_tr(t)は信号パス9に隣接して図６において示される。前記信号は、スイッチング要素Trの開閉を生成する。スイッチング要素Trが閉じられている限り、接地への短絡が存在して、既に上述されているように、部分的な(泡検出の場合)あるいは全部の(液体の検出の場合)キャパシタンスの放電が生じる。スイッチング要素Trが再び開くとすぐに、新しい充電プロセスがスタートする。このプロセスは、≧10kHzの、好ましくは≧100kHzの非常に速いサイクル速度で繰り返される。信号パス7の上に図６に示されるように、前記周期的に充放電プロセスを繰り返すことは、出力信号s_out(t)の湾曲した経路（curved progression: Kurvenverlauf）を生成する。

【0072】

好ましくは、測定装置/回路Mは、すべての実施形態において、並列に切り替えられる２つのコンパレーターVG1，VG2を装備している評価回路Aを備える。図６の実施形態において、これらの２つのコンパレーターは第２の回路モジュール10に位置する。第２の回路モジュール10における２つのコンパレーターVG1，VG2の配線は、２つの出力信号s_out1(t)，s_out2(t)の相対的な比較が可能であるように構成される。２つの出力信号s_out1(t)，s_out2(t)の相関あるいは比較の結果として、以下の関係が当てはまるかどうかが決定される。Δt1<0(B1として既知の第１の条件)及びΔt2>0(B2として既知の第２の条件)。

【0073】

図６に示されるように、好ましくは、測定装置/回路Mはすべての実施形態において制御モジュール11を備える。説明される関係が存在する場合、つまり第１の条件B1及び第２の条件B2が満たされている場合、前記制御モジュール11は、制御モジュール11が識別子Kf(Kfは泡2と液体1との識別を可能にするための識別子である)を出力するように構成することができる。前記識別子Kfは、出力6で提供することができる(図２Ａのように)。前述の識別子KIも、出力6あるいは他の出力で提供することができる。

【0074】

信号パス12によって図６に記号化されるように、好ましくは、制御モジュール11は、回路モジュール10によって１つあるいはいくつかの信号で供給される。

【0075】

プロセスの所定のプロセスを処理するために、及び、及び液体1と泡2とを識別するための識別子Kf、及び/又は、エア−液体あるいはエア−泡境界を検出するための識別子KIの出力のようになされた決定とトリガーされるリアクションとを可能にするために、制御モジュール11は、好ましくは、すべての実施形態において、プロセッサーμP(図７を参照)を装備している。

【0076】

制御モジュール11は、信号パス9及びトリガー信号s_tr(t)によって図６に示されるように、御モジュール11が充放電プロセスの制御を担うようにすべての実施形態において形成される。好ましくは、放電プロセスの期間は、信頼できる泡検出に必要であるキャパシタンスC_liqにおける残留電荷を維持するために制御モジュール11によって影響を受けることができる。

【0077】

図７は、この発明の装置100のさらなる実施形態の概略の回路図を示す。前記装置100は図６の原理に基づく。

【0078】

回路モジュール8は、トランジスターTrを備える。トランジスターTrはスイッチング要素として使用される。この場合、前記トランジスターTrは、トリガー信号s_tr(t)によって切り替えられる。トリガー信号s_tr(t)は制御モジュール11によって提供される。模式的に示されるように(R_Lの代わりに定電流源を使用することも可能であろう)、回路モジュール8は(充電)抵抗R_Lをさらに備えることができる。信号パス7は、図示した例において、２つのコンパレーターVG1，VG2を並列に供給するために回路モジュール10まで貫通して接続される（through-connected）。このことは、２つのコンパレーターVG1，VG2が並列に切り替えられることを意味する。第１のコンパレーターVG1は出力信号s_out(t)を電圧U1と比較する(図５を参照)。第２のコンパレーターVG2は出力信号s_out(t)を電圧U2と比較する。ここで、U1<U2である。各コンパレーターは、ローパスフィルタ及び/又はさらなる回路ブロック(例えばアンプV)を出側に直列で（in outgoing series）備えることができる。パルス幅変調信号(PWM1，PWM2)は、出力側に(図７においてコンパレーターVG1，VG2の右側に)設けられる。これらの２つのコンパレーター出力信号PWM1，PWM2は、条件B1がΔt1<0及びB2がΔt2>0を満たしているかをチェックするために、制御モジュール11によって処理される。これらの条件B1及びB2が満たされている場合、制御モジュール11は例えば泡2の検出を示すために識別子Kf=1を出力する。

【0079】

さらなる詳細が以下に説明される。該詳細は実施形態の各々において考慮することができる。好ましくは、個々の充電曲線は、時間的に次のもの（next in time）に追従する充電曲線と直接的に比較されない。充電曲線での変化と、それぞれのパルス幅変化とは、相対的に小さい。したがって、それは多くの努力のみで従来のプロセッサーμP(それは回路11の一部とすることができる)によってのみ測定される。更に、信号対雑音比はある環境下で好ましくないかもしれない。

【0080】

したがって、以下に説明されるように、好ましくは、いくつかの充電曲線にわたって（over）平均することが、すべての実施形態において実行される。図６と図７に基づいたそれぞれの回路例が、図８に示される。図６と図７に関して行われた説明は本願で類似して適用される。２つのPWM信号PWM1，PWM2の各々は、１つのローパスフィルタTP1，TP2のそれぞれを介して各アナログ信号a₁(t)，a₂(t)に変換される。これらのローパスフィルタTP1，TP2は、図８に示されるように、コンパレーターVG1，VG2の後ろの領域に位置している。 サイクル周波数も、ローパス・フィルタTP1，TP2によって信号から完全にフィルターされる。アンプは、例えば破線で囲まれた回路シンボルによって図８に図示するように、ローパスフィルタTP1の後に、あるいはバンドパスフィルタBP1の後に、任意選択で配置することができる。このように生成されたアナログ信号a₁(t)，a₂(t)は、さらに非常に低い電圧範囲においてのみプローブ3の浸漬又は浮上の間にそれらの値を変更する。その結果、これらの変更の直接の評価が、高解像度のアナログ・ディジタル変換器で単に可能になる。

【0081】

この発明によれば、電圧変化がはるかに大きくて(トータルの静電容量CTによって決定された)、直列で直接的に接続されたアンプが、低い増幅でさえ過変調するので、好ましくは、電圧変化は評価/処理され、オフセットがマスクされる（masked out）。アナログ信号a₁(t)，a₂(t)の直接の電圧成分は、それぞれの直列に接続されたバンドパスフィルタBP1，BP2を介して直列に接続されたキャパシタンスを通してすべての実施形態において分離される。そして、有用な信号が同時に増幅される。好ましくは、コンパレーターVG1の信号は、一定のファクタ(ファクタk)でより増幅される。その結果、２つの純粋な液体の接触の場合、等しく大きくて、等しく偏極された（polarised）信号が、２つのバンドパスフィルタBP1，BP2の出力で生成される(図８を参照)。

【0082】

他方、泡2に接触して、BP1への出力信号a₁(t)(それは泡認識のために使用される)は、ほとんど逆に分極される（poled）。

【0083】

プローブ3が下方へ移動するとき、トータルの静電容量C_Tは、単に非常にゆっくり変化する。したがって、もしプローブ3が非常に素早く移動しなければ、出力信号は２つのバンドパスフィルタBP1，BP2上でほとんど生成されない。一旦プローブ3が媒体の中に入れば、キャパシタンスの非常に迅速な変化が生じる。当該変化は２つのバンドパスフィルタBP1，BP2によって明確に検出される。バンドパスフィルタBP2の出力信号は、プローブ3が媒体に入ったか又は媒体から浮上したかを決定するために有利には評価される。当該バンドパスフィルタBP2は、より高い基準電圧U₂で作動するコンパレーターVG2から生じる信号PWM2を処理する。バンドパスフィルタBP2の出力信号の評価が、前記出力信号が特定の最小値(閾値)に達するか否かが決定されるという点で生じる。

【0084】

好ましくは、前記最小値(閾値)は、すべての実施形態において液体1の導電性に応じて選択されている。評価の間に要求される比較が、例えばさらなるコンパレーター(図示せず)を介して起こることができる。あるいは、比較は、例えばプロセッサーμPによって実行することができる。そのようなさらなるコンパレーターが使用される場合、さらなるコンパレーターは、例えばバンドパスフィルタBP2の出力側に位置する。プロセッサーμPが比較を行なう場合、信号(複数可)は信号パス12を介してプロセッサーμPに伝えられる。

【0085】

このポイントのみにおいて、検出の認識の後に、別のバンドパスフィルタBP1の出力信号(つまり低基準電圧で生成されたPWM信号PWM1)が、バンドパスフィルタBP1の出力信号をバンドパスフィルタBP2の別の出力信号と比較するために評価される。バンドパスフィルタBP1の出力信号が反対位相（phase opposition）にある場合、泡検出が関係していると明確に推測される。バンドパスフィルタBP1の出力信号が等しい位相（equal phase）にあるが相当に低い場合、さらに、それは泡検出として解釈できる。例えば、交点Xが２つのコンパレーター・レベルU1，U2(図５を参照)よりも下に位置している非常に導電性のある液体1において、このような状況になりえる。両方の出力信号が実質的に同様に現われる場合、純粋な液体の接触が推測される。

【0086】

装置100は、例えばすべての実施形態において、識別子KI及び/又はKfを出力することができる。あるいは、装置100は、別の回路あるいはコンピューターによって取り出される（retrieved）識別子KI及び/又Kfを提供することができる。それぞれの識別子(identifier)の提供は、図２Ａと図６，７，８とにおいて参照シンボルKI/Kfで矢印6によって記号化される。構成に応じて、プローブ3が液体1、あるいは泡2に浸漬されたか否かを、装置100は識別できる。この場合、装置100は、すべての実施形態において、液体1に対して識別子Kf=0を、泡2に対してKf=1を出力できる。あるいは、それはそれぞれの識別子KIを提供できる。それぞれの識別子Kfの提供は任意選択である。

【0087】

これらの識別子は、すべての実施形態において、共通出力6に、あるいは装置100の分離した出力に設けられる（provided on）。

【0088】

装置100は、すべての実施形態において、アナログの電気回路及び/又はプロセッサーを持ったディジタル回路も含むことができる。

【0089】

泡2とのプローブ3の接触が認識された場合、さらなる「試験（examination）」は任意選択ですべての実施形態において起きる（follow）ことができる。その一方で、それに続く液体境界1.1(下方移動の間に泡2の下方に位置するか、あるいは上方移動の間に泡2の上方に位置する)の認識を可能にするために以前の方向にプローブ3が移動する。

【0090】

図面に係る全ての回路が基づく回路の概念も、この発明のすべての実施形態において逆にすることができる。これらの図面では、液体の容器5が接地されて、信号(入力信号s_in(t)として既知)がプローブ3に印加される。回路の概念の逆転では、プローブ3が接地されて、信号(入力信号s_in(t)として既知)が液体の容器5に印加されるであろう。この場合、回路E及びAの側で（on the part of）ある調整を提供することが必要であるかもしれない。

【0091】

上述されるように、接地に関係しない回路は別法として可能である。そのような代替の回路は、測定ブリッジの形で容量性分圧器を備えることができる。矩形の入力信号s_in(t)において電流曲線の経路（progression: Verlauf）を評価するか、予め決められた電流での電圧曲線を評価する回路も可能である。その放電後に及びそれに続く新たな充電に先立ってトータルの静電容量C_Tにおいて残留電圧を評価することはさらに可能である。当該回路も、この発明の実現又は実施のために使用される。

【符号の説明】

【0092】

参照符号のリスト

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】