特許 6989359 液面検知装置、及び液面検知方法

(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】6989359

(24)【登録日】2021年12月6日

(45)【発行日】2022年1月5日

(54)【発明の名称】液面検知装置、及び液面検知方法

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/26 20220101AFI20211220BHJP

【ＦＩ】

   G01F23/26 A

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-219869(P2017-219869)

(22)【出願日】2017年11月15日

(65)【公開番号】特開2019-90698(P2019-90698A)

(43)【公開日】2019年6月13日

【審査請求日】2020年10月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000141897

【氏名又は名称】アークレイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126505

【弁理士】

【氏名又は名称】佐貫 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100105407

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】竹原 優

(72)【発明者】

【氏名】吉田 迅

【審査官】 公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００１−５０６７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５２１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２５４３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３２７３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０８３７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１６７６１３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ ２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極と、第２電極との間の静電容量に依存する時定数で発振する発振回路と、
前記第１電極を上下方向に移動させる駆動部と、
前記第１電極と液面とが非接触の第１状態における前記発振回路の発振周波数と、予め用意された発振周波数設定値とのずれ量を算出する算出部と、
前記ずれ量と予め用意された閾値設定値に基づいて、液面検知閾値を得る補正部と、
前記第１状態における前記発振回路の発振周波数と、前記第１電極を下降させた第２状態における前記発振回路の発振周波数との差分が前記液面検知閾値を超えた場合に、液面を検知する検知部と、
を備える液面検知装置。

【請求項2】

前記第１状態における前記発振回路の発振周波数が前記発振周波数設定値より小さい場合に、前記補正部は、前記液面検知閾値を、前記閾値設定値より大きい値にする、
請求項１に記載の液面検知装置。

【請求項3】

前記第１状態における前記発振回路の発振周波数が前記発振周波数設定値より大きい場合に、前記補正部は、前記液面検知閾値を、前記閾値設定値より小さい値にする、
請求項１又は２に記載の液面検知装置。

【請求項4】

前記発振回路の発振周波数は、前記発振回路が所定回数の発振を行うのに要する時間長として計測される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の液面検知装置。

【請求項5】

前記補正部は、下記の式、
液面検知閾値＝補正係数（前記時間長の計測値−前記時間長の設定値）＋前記閾値設定値
を用いて前記液面検知閾値を求める、
請求項４に記載の液面検知装置。

【請求項6】

前記発振回路の発振周波数は、前記発振回路の単位時間あたりの発振回数として計測される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の液面検知装置。

【請求項7】

第１電極と、第２電極との間の静電容量に依存する時定数で発振する発振回路と、
前記第１電極を上下方向に移動させる駆動部と、
前記第１電極と液面とが非接触の第１状態における前記発振回路の発振周波数と、前記第１電極を下降させた第２状態における前記発振回路の発振周波数との差分が閾値を超えた場合に、液面を検知する検知部と、
前記第１状態における前記発振回路の発振周波数と、予め用意された発振周波数設定値とのずれ量を算出する算出部と、
前記ずれ量に基づいて前記発振回路の発振周波数を補正する補正部と、を備え、
前記補正部は、前記時定数の算出に用いる静電容量の設定値Ｃと、前記発振回路の発振周波数の設定値Ｆと、前記第１状態における前記発振回路の発振周波数Ｆ’と、以下の式、
Ｃ’＝Ｃ−Ｃ×（Ｆ／Ｆ’−１）
と、を用いて前記時定数の算出に用いる静電容量をＣ’に変更する補正を行う、液面検知装置。

【請求項8】

第１電極と、第２電極との間の静電容量に依存する時定数で発振する発振回路と、
前記第１電極を上下方向に移動させる駆動部と、
前記第１電極と液面とが非接触の第１状態における前記発振回路の発振周波数と、前記第１電極を下降させた第２状態における前記発振回路の発振周波数との差分が閾値を超えた場合に、液面を検知する検知部と、
前記第１状態における前記発振回路の発振周波数と、予め用意された発振周波数設定値とのずれ量を算出する算出部と、
前記ずれ量に基づいて前記発振回路の発振周波数を補正する補正部と、を備え、
前記補正部は、前記時定数の算出に用いる抵抗値の設定値Ｒと、前記発振回路の発振周波数の設定値Ｆと、前記第１状態における前記発振回路の発振周波数Ｆ’と、以下の式、
Ｒ’＝Ｒ−Ｃ×（１−Ｆ’／Ｆ）
と、を用いて前記時定数の算出に用いる抵抗値をＲ’に変更する補正を行う、液面検知装置。

【請求項9】

液面と接触可能な第１電極と第２電極との間の静電容量に依存する時定数で発振する発振回路を用いて、前記第１電極と前記液面とが非接触の第１状態における前記発振回路の発振周波数と、予め用意された発振周波数設定値とのずれ量を算出する工程と、
前記ずれ量と予め用意された閾値設定値に基づいて、液面検知閾値を得る工程と、
前記第１状態における前記発振回路の発振周波数と、前記第１電極を下降させた第２状態における前記発振回路の発振周波数との差分が前記液面検知閾値を超える場合に前記液面を検知する工程と、を備える液面検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液面検知装置、及び液面検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、液体収容容器から液体を吸引するノズル自体を前記液体収容容器内の静電容量を検出する液面検出センサとし、当該センサにより検出する前記静電容量に基づき液面検出信号を出力する液面検知回路とを有する液面検知装置がある。液面検知装置は、水の比誘電率が空気の比誘電率よりも高いことを利用し、ノズルが液面に接することによる静電容量の変化を捉えて液面を検知する（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平２−２５４３６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の液面検知装置では自動調整機能を設けて周辺部材による影響を排除しているが、ノズルが液面に接触しても、発振周波数の変化量が閾値を超えるに至らず、液面が検知されない場合が生じていた。

【0005】

本発明は、液面検知の精度を高めることのできる液面検知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】

【0006】

本発明の態様の一つは、第１電極と、第２電極との間の静電容量に依存する時定数で発振する発振回路と、
前記第１電極を上下方向に移動させる駆動部と、
前記第１電極と液面とが非接触の第１状態における前記発振回路の発振周波数と、前記第１電極を下降させた第２状態における前記発振回路の発振周波数との差分が閾値を超えた場合に、液面を検知する検知部と、
前記第１状態における前記発振回路の発振周波数と、予め用意された設定値とのずれ量を算出する算出部と、
前記ずれ量に基づいて前記閾値又は前記発振回路の発振周波数を補正する補正部と、を備える。

【0007】

また、本発明の他の態様は、液面と接触可能な第１電極と第２電極との間の静電容量に依存する時定数で発振する発振回路を用いて、前記第１電極と前記液面とが非接触の第１状態における前記発振回路の発振周波数と、予め用意された設定値とのずれ量を算出する工程と、
前記ずれ量に基づいて閾値又は前記発振回路の発振周波数を補正する工程と、
前記第１状態における前記発振回路の発振周波数と、前記第１電極を下降させた第２状態における前記発振回路の発振周波数との差分が前記閾値を超える場合に前記液面を検知する工程と、を備える液面検知方法である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、液面検知の精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る液面検知装置を含む分析装置の概略構成を示した斜視図である。

【図2】実施形態に係る分析装置の制御系を示す図である。

【図3】ノズルと装置の筐体との間の静電容量を模式的に示す図である。

【図4】実施形態に係る液面検知装置の構成例を示す図である。

【図5】発振回路の一例を示す図である。

【図6】液面検知処理の一例を示すシーケンス図である。

【図7】液面検知処理の例を示すフローチャートである。

【図8】液面検知閾値の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施形態に係る液面検知装置は、以下を備える。
（１）第１電極と、第２電極との間の静電容量に依存する時定数で発振する発振回路
（２）前記第１電極を上下方向に移動させる駆動部
（３）前記第１電極と液面とが非接触の第１状態における前記発振回路の発振周波数と、前記第１電極を下降させた第２状態における前記発振回路の発振周波数との差分が閾値を超えた場合に、液面を検知する検知部
（４）前記第１状態における前記発振回路の発振周波数と、予め用意された設定値とのずれ量を算出する算出部
（５）前記ずれ量に基づいて前記閾値又は前記発振回路の発振周波数を補正する補正部

【0011】

実施形態に係る液面検知装置によれば、前記第１状態における前記発振回路の発振周波数と予め用意された設定値とのずれ量に基づいて閾値又は発振回路の発振周波数を補正する。これによって、発振周波数が設定値からずれた場合であっても、補正部による補正によって、液面検知の精度を高めることができる。

【0012】

発振周波数は、発振回路の単位時間あたりの発振回数として計測されてもよく、発振回路が所定回数の発振を行うのに要する時間長として計測されてもよい。液面検知に使用される、第１状態における発振周波数と、補正に使用される、第１状態における発振周波数とは、同じタイミングで計測されても、異なるタイミングで計測されてもよい。

【0013】

実施形態に係る液面検知装置において、第１状態における発振回路の発振周波数が設定値より小さい場合に、補正部は、閾値を、予め用意された閾値設定値より大きくする補正を行うようにしてもよい。また、第１状態における発振回路の発振周波数が設定値より大きい場合に、補正部は、閾値を、予め用意された閾値設定値より小さくする補正を行うようにしてもよい。

【0014】

前記液面検知装置において、補正部は、下記の式、
閾値＝補正係数（時間長の計測値−時間長の設定値）＋閾値の設定値を用いて閾値を補正するようにしても良い。

【0015】

また、液面検知装置において、補正部は、時定数の算出に用いる静電容量の設定値Ｃと、発振回路の発振周波数の設定値Ｆと、第１状態における発振回路の発振周波数Ｆ’と、以下の式、
Ｃ’＝Ｃ−Ｃ×（Ｆ／Ｆ’−１）
とを用いて時定数の算出に用いる静電容量をＣ’に変更する補正を行う様にしてもよい。

【0016】

また、液面検知装置において、補正部は、時定数の算出に用いる抵抗値の設定値Ｒと、発振回路の発振周波数の設定値Ｆと、第１状態における発振回路の発振周波数Ｆ’と、以
下の式、
Ｒ’＝Ｒ−Ｃ×（１−Ｆ’／Ｆ）
とを用いて時定数の算出に用いる抵抗値をＲ’に変更する補正を行うようにしてもよい。
上述したＦ及びＦ’の双方とも、第１状態における発振回路の発振周波数を示す。Ｆは常温・常湿における固定の温度・湿度での発振周波数を想定しており、Ｆ’は高温・高湿又は低温・低湿における発振周波数を想定している。

【0017】

以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。ただし、本発明は実施形態の構成に限定されない。例えば、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨ではない。

【0018】

（実施形態）
図１は、実施形態に係る液面検知装置を含む分析装置１の概略構成を示した斜視図である。分析装置１は、検体に対して所定の分析を行う装置である。なお、本実施形態では試薬パッドを用いた尿分析装置を例示して説明するが、それ以外の分析装置であってもよい。また、液面検知装置は分析装置以外の装置に実装されてもよく、単体の装置であってもよい。分析装置１の筐体２内に収容された制御部３と、載置部４と、ノズル１０と、表示部１８と、を備えている。載置部４には、液体の検体を収容した容器３０（図３参照）が載置される。ノズル１０は、載置部４に載置された容器３０から検体を吸引して採取し、試験紙に設置された複数の試薬パッドに検体を滴下（点着）する。なお、検体としては尿や血液及び体液を例示できる。また、検体容器には、採尿カップ、または、試験管（スピッツを含む）などを例示できる。

【0019】

試薬パッドに点着された検体について、分析装置１の内部に設置された光学系により特定波長での反射もしくは吸収などが測定され、その測定結果に基づく検査結果が表示部１８に出力される。

【0020】

図２は、実施形態に係る分析装置１が備える制御系を説明する図である。制御部３には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＲＡＭ
（Random Access Memory）１３、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）１４、およびインターフェイス回路（Ｉ／Ｆ）１５を備えており、バ
ス線１６により相互に接続されている。

【0021】

インターフェイス回路１５には、表示部（ディスプレイ）１８、操作部１９、モータ駆動部２１、ポンプ駆動部２２、バルブ駆動部２３、及び、液面検知部２４が接続されている。

【0022】

ＣＰＵ（central processing unit ）１１は、ＲＯＭ（read only memory）１２に格納されてＲＡＭ（random access memory）１３に読み込まれたプログラムに基づいて動作し、分析装置１の全体を制御する。ＲＯＭ１２には、ＣＰＵ１１を動作させるためのプログラムやデータが格納されている。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１にワーク領域を提供するとともに、各種のデータやプログラムを一時的に記憶する。ＥＥＰＲＯＭ１４は、各種の設定データなどを記憶する。ＥＥＰＲＯＭ１４は、補助記憶装置の一例であり、ＥＥＰＲＯＭ以外の不揮発性記憶媒体（ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）など）を適用
できる。インターフェイス回路１５は、ＣＰＵ１１と各種回路との間の通信を制御する。

【0023】

表示部１８は、ＬＣＤ（liquid crystal display）や発光ダイオードなどを備えており、ＣＰＵ１１により制御されて各種の情報や検査結果などを表示する。操作部１９は、キー、ボタン、スイッチなどを備えており、ユーザの操作に応じた操作信号をＣＰＵ１１に
供給する。

【0024】

ノズル１０は、モータ駆動部２１によって水平方向および上下方向に移動させられる。液面検知部２４は、容器３０内の液面３２を検知する。表示部１８、操作部１９、モータ駆動部２１、バルブ駆動部２３、及び、液面検知部２４は、制御部３のＣＰＵ１１によって制御される。

【0025】

容器３０に収容されている検体（「液体」の一例である）３１の液面３２は、液面検知部２４によって検知される。液面３２は、以下のようにして検知することができる。例えば、図３に示すように、ノズル１０と接地された分析装置１の筺体２とを電極とするコンデンサＣ１を考える。ここでいう筐体２の壁面は、容器３０を介してノズル１０を対向している側壁面である。コンデンサＣ１の静電容量は、以下の式１で求められる。
静電容量＝ε_０×ε_ｒ×Ｓ／ｄ ・・・（式１）
但し、ε_０は真空の誘電率であり、ε_ｒは比誘電率であり、Ｓは電極表面積であり、ｄは電極間距離である。

【0026】

比誘電率は物質に応じた値を採る。例えば、空気の比誘電率は約１．０であり、水の比誘電率は約８０である。よって、ノズル１０が液面３２に接した場合の静電容量は、ノズル１０が液面３２と接する前の静電容量の８０倍となる。このような静電容量の変化を捉えることで、液面を検知することができる。このようにノズルが液面に接すると静電容量が大きく変化するので、湿度や温度などの環境による影響は無視できると考えていた。しかし、液面の誤検知の発生原因について解析を行った結果、予想以上に環境要因の影響を受けていることを見出した。

【0027】

但し、静電容量を直接測定することは困難であるので、図３に示したコンデンサＣ１をＲＣ回路に含む発振回路（ＲＣ発振回路、ＣＲ発振回路ともいう）を用意し、発振回路の単位時間当たりの発振回数（発振周波数を含む）によって、静電容量の変化を捉える。

【0028】

なお、図３に示す例では、ノズル１０がコンデンサＣ１をなす二つの電極の一方（液面と接触可能な第１電極に相当）となり、接地された筐体２の壁面がコンデンサＣ１をなす二つの電極の他方（第２電極に相当）となる場合を例示している。但し、ノズル１０以外の液面３２と接触する部材が第１の電極として用いられてもよい。

【0029】

図４は、液面検知部２４を含む液面検知装置の構成例を示す図であり、図５は発振回路の一例を示す。液面検知部２４は、ＣＰＵ４１と、発振回路４２と、ＣＰＵ４１と接続されたメモリ４５とを含む。

【0030】

図５に示すように、発振回路４２はコンパレータ４３を含む。コンパレータ４３は、入力であるＡ点の電圧とＢ点の電圧を比較する。Ａ点の電圧がＢ点の電圧より低い場合には、コンパレータ４３（発振回路４２）の出力Ｖ_outは０[Ｖ]となり、Ａ点の電圧がＢ点の
電圧より高い場合には、コンパレータ４３（発振回路４２）の出力Ｖ_outは電源電圧Ｖ_cc[Ｖ]となる。

【0031】

抵抗素子Ｒ４及びコンデンサＣ１はＲＣ回路４４を構成しており、発振回路４２の出力Ｖ_outは、抵抗素子Ｒ４の抵抗値とコンデンサＣ１の静電容量とで決まる時定数τ（τ＝
抵抗×静電容量）に従った発信周波数の発振波形（以下、パルスという）となる。コンデンサＣ１は、図３に示したコンデンサＣ１であり、コンデンサＣ１を形成する一方の電極はノズル１０に設けられ、他方の電極は筐体２に設けられている。ノズル１０が液面３２と接触すると、コンデンサＣ１の静電容量が増大することで、時定数τが大きくなり、発振周波数（単位時間当たりの発振回数）が減少する。発振回路４２から出力されるパルス
は、ＣＰＵ４１に入力される。

【0032】

ＣＰＵ４１は、メモリ４５に記憶されたプログラムを実行することによって、液面検知処理（検体検知処理ともいう）を行う。実施形態に係る液面検知処理では、発振周波数として、発振回路から出力される所定数のパルスの時間長（すなわち、発振回路が所定回数の発振を行うのに要する時間長）を計測し、計測値に基づいて閾値の補正を行う。このため、液面検知処理は、所定数のパルスの時間長を計測する処理、所定数のパルスの時間長と閾値とを用いて液面（検体）を検知する処理、閾値を補正する処理などを行う。すなわち、ＣＰＵ４１は、プログラム実行によって、計測部、検知部、算出部、補正部として動作する。

【0033】

メモリ４５は、プログラム及びデータを記憶した記憶媒体であり、データとして、例えば、それぞれ予め用意された、所定数のパルスの時間長の設定値（以下「時間長設定値」と称する）と、閾値の設定値（以下「閾値設定値」と称する）などを記憶している。

【0034】

時間長設定値は、環境条件や測定位置などを固定した基準条件下においてノズル１０（第１電極）と液面３２とが非接触の場合（第１状態に相当）に発振回路４２から出力された所定数のパルスの時間長を示す。所定数のパルスの時間長は、時間単位（秒など）で表現されてもよいが、ここではその時間長を単位時間長で割った値（すなわち、所定数のパルスの時間長に含まれる単位時間長の個数）によって表記する。所定数及び単位時間長は適宜選択可能である。

【0035】

所定数のパルスの時間長は、単位時間当たりの発振回数（発振周波数）に依存し、発振回数（発振周波数）が小さくなるほど大きくなる。閾値設定値は、ノズル１０と液面３２との接触により増加する所定数のパルスの時間長と、基準である時間長設定値とを考慮して決定される。すなわち、発振回数の変化量に相当する、所定数のパルスの時間長と時間長設定値との差分が、閾値設定値以上であることを以て液面３２が検知される。

【0036】

ＣＰＵ４１は、一例として、以下のようにして、液面検知の開始時における所定数のパルスの時間長を計測する。計測は、上述したように、所定数のパルスの時間長に含まれる単位時間長の個数をカウントすることにより行われる。ＣＰＵ４１は、発振回路４２から所定数のパルスの抽出をｎ回繰り返す。ｎは例えば５であるが、ｎの値は、５より多くても少なくても良く、１以上の値を適宜設定可能である。ｎ回分の単位時間長の個数のカウント値のうち、最大のカウント値と最小のカウント値とを廃棄し、残りのカウント値の平均値を第１の時間長として求める。なお、１回分のカウントにて得られた単位時間長の個数を第１の時間長とする場合もあり得る。ｎが２回の場合に平均値を第１の時間長とする場合もあり得る。ｎが３回のときに、カウント値の最小値と最大値を除いたものを第１の時間長とする場合もあり得る。なお、第１の時間長は「前記第１の電極と前記液面とが非接触の第１状態における前記発振回路の発振周波数」に相当する。

【0037】

ＣＰＵ４１は、液面検知処理の開始及び終了を、ノズル１０の動作を制御するＣＰＵ１１からの指示に従って行う。ＣＰＵ１１は、図示しないモータの回転量を含むノズル１０の制御量データをノズルユニット３１に供給する。ノズルユニット３１は、モータ駆動部２１（駆動部に相当）、モータ（図示せず）、ノズル１０のアクチュエータ（図示せず）、及びノズル１０などを含んでいる。モータ駆動部２１は、ＣＰＵ１１から供給される制御量に従ってモータ及びアクチュエータを駆動させ、ノズル１０を上下方向及び水平方向に移動させ、所定の位置に配置する。なお、液面検知部２４は、ＣＰＵ１１とノズルユニット３１と同じ装置内に備えられるものであっても、ＣＰＵ１１及びノズルユニット３１を備える装置に、後付けで取り付けられるものであってもよい。ＣＰＵ１１、ノズルユニット３１及び液面検知部２４が同じ装置内に備えられる場合では、ＣＰＵ１１が行う処理
とＣＰＵ４１が行う処理とが同じＣＰＵ（プロセッサ）にて行われるようにしてもよい。第１電極をノズル１０に取り付けて、ノズル１０と共に第１電極が上下動するようにしてもよい。

【0038】

図６は、液面検知処理の一例を示すシーケンス図である。ＣＰＵ１１（第１ＣＰＵ）は、液面検知処理の開始に当たって、モータ駆動部２１を制御して、ノズル１０の下端が容器３０の液面３２に対向する位置に移動させる。ＣＰＵ１１は、液面検知処理の開始指示をＣＰＵ４１（第２ＣＰＵ）に供給する（図６＜１＞）。液面検知処理の開始信号を受けたＣＰＵ４１は、上述した手法で第１の時間長を算出する（図６＜２＞）。ＣＰＵ１１は、ノズル１０の下降速度を増加させながら、ノズル１０を下降させる（図６＜３＞）。一定時間が経過すると、ＣＰＵ１１は、ノズル１０が一定の速度で下降するように下降速度を変更する（図６＜４＞）。なお、＜２＞の第１の時間長の測定タイミングは、ノズル１０が液面に接触する前であれば、上記したノズル１０の下降開始前であってもよく、ノズル１０の下降中（液面３２との接触前）であってもよい。例えば、ノズルの先端が容器３０の上端に達する時点で第１の時間長を測定してもよい。

【0039】

続いて、ＣＰＵ４１は、閾値補正及び第２の時間長の計測処理を行う（図６＜５＞）。そして、ＣＰＵ４１は、第１の時間長の計測後に計測する第２の時間長と閾値を用いて、液面（検体）の有無を判定する（図６＜６＞）。

【0040】

図７は、ＣＰＵ１１及びＣＰＵ４１の処理の詳細を示すフローチャートであり、図８は、閾値の補正の説明図である。ＣＰＵ４１は、ＣＰＵ１１から液面検知処理の開始信号（開始指示）を受信する（Ｓ０１）。開始信号の受信を契機に、ＣＰＵ４１は第１の時間長の計測を行う（S０２）。

【0041】

ＣＰＵ４１は、液面検知閾値の演算を行う（Ｓ０３）。すなわち、ＣＰＵ４１は、Ｓ０２で計測した第１の時間長と、メモリ４５に予め用意され、メモリ４５から読み出した時間長設定値及び閾値設定値とから、液面検知判定に用いる閾値（液面検知閾値という）を算出する。ＣＰＵ４１は、以下の式２を用いて液面検知閾値を算出する。
液面検知閾値＝
補正係数×(第１の時間長−時間長設定値)＋閾値設定値・・・（式２）
但し、式２において、補正係数、時間長設定値、及び閾値設定値は定数である。式２における“(第１の時間長−時間長設定値)”は、「発振周波数に係る値の測定値と発振周波数に係る値の設定値とのずれ量」に相当する。なお、第１の時間長、時間長設定値、及び閾値設定値の単位は「個」である。もっとも、第１の時間長、時間長設定値、及び閾値設定値は、個数に単位時間長を乗じた時間の単位［sec］で表現されてもよい。このように
、第１の時間長は、液面検知閾値の算出に使用される、「前記第１の電極と前記液面とが非接触の状態で測定された前記発振周波数に係る値の測定値」の一例でもある。但し、第１の時間長と異なるタイミングで計測された時間長が液面検知閾値の補正に使用されてもよい。

【0042】

例えば、補正係数＝−０．５、閾値設定値＝５０[個]、時間長設定値＝１００[個]と仮定する。この場合に第１の時間長の測定値が例えば９０であれば、液面検知閾値は５５［個］となる。これに対し、第１の時間長が例えば１２０であれば、液面検知閾値は４０[
個]となる。このように、第１の時間長が時間長設定値より小さい場合には、液面検知閾
値が閾値設定値より大きい値に補正される。また、第１の時間長が時間長設定値より大きい場合には、液面検知閾値が閾値設定値より小さい値に補正される。このようにして、予め用意された時間長設定値と実際に測定された時間長である第１の時間長との差分を閾値の増減により吸収する。なお、閾値の補正範囲には許容範囲が設定されている。図８の例では、閾値の上限値と下限値とが閾値設定値の±５０％（許容範囲係数１）となるように
基準閾値の補正範囲を定めている。但し、許容範囲係数ｘ（０＜ｘ≦１）の採り方は適宜設定可能である。閾値の補正が許容範囲を超えた場合は、補正を行わず、エラーと判断し、その旨を表示部１８に出力するなどしてユーザに報知してもよい。

【0043】

図７に戻って、液面検知閾値を算出したＣＰＵ４１は、液面検知が継続中か否かを判定する（Ｓ０４）。この判定は、ＣＰＵ４１がＣＰＵ１１からの液面検知の終了信号を受信しているか否かを以て行うことができる。或いは、ＣＰＵ４１がＣＰＵ１１から液面検知の指示（液面検知開始信号と同じ）を継続的に受信しているか否かを以て判定することもできる。液面検知が継続中でないと判定される場合、ＣＰＵ４１は検体（液面３２）なしと判定する。

【0044】

液面検知が継続中と判定したＣＰＵ４１は、発振回路４２の出力から所定数のパルスを計測し、これらの所定数のパルスの時間長を単位時間長で割った値（第２の時間長）を算出する（Ｓ０５）。第２の時間長は「前記第１電極を下降させた第２状態における前記発振回路の発振周波数」に相当する。

【0045】

Ｓ０６では、ＣＰＵ４１は、第１の時間長と第２の時間長との差分（第２の時間長から第１の時間長を減じた値）が液面検知閾値以上になったか否かを判定する。この判定は、例えば、以下の式３を用いて判定する。
第２の時間長≧第１の時間長＋液面検知閾値・・・（式３）

【0046】

すなわち、ＣＰＵ４１は、第１の時間長の計測後に計測した第２の時間長が第１の時間長と液面検知閾値との和以上になっているか否かを判定する。ノズル１０が液面３２と接触すると、コンデンサＣ１の静電容量が増大するため、時定数τの値が大きくなり、単位時間あたりの発振回数が減少する。すなわち、第２の時間長が増大する。

【0047】

Ｓ０６において第２の時間長と第１の時間長との差が液面検知閾値以上であると判定される場合には（Ｓ０６のＹｅｓ）、ＣＰＵ４１は処理をＳ０７に進め、そうでない場合には（Ｓ０６のＮｏ）、ＣＰＵ４１は処理をＳ０４に戻す。Ｓ０７では、ＣＰＵ４１は、第２の時間長と第１の時間長との差が液面検知閾値以上であることを検知してから一定時間が経過したか否かを判定する。一定時間が経過したと判定される場合には（Ｓ０７のＹｅｓ）、ＣＰＵ４１は検体（液面３２）ありと判定し、そうでない場合には（Ｓ０７のＮｏ）、ＣＰＵ４１は処理をＳ０４に戻す。このように、第２の時間長と第１の時間長との差が液面検知閾値以上となった状態が一定時間継続する場合に、検体（液面）ありと判定される。なお、Ｓ０４〜Ｓ０７のループは、上述したＳ０６及びＳ０７の条件が満たされるか、またはＳ０４で液面検知が継続中でないと判定されるまで繰り返される。なお、図７の処理では、一定時間の継続を待って検体（液面３２）検知と判定しているが、一定時間の継続を待たずして検体（液面）検知と判定してもよい。

【0048】

図６に戻って、ＣＰＵ４１が検体（液面３２）あり、と判定する場合には、ＣＰＵ４１は、検体ありを示す信号をＣＰＵ１１に送る。ＣＰＵ１１は、検体ありの信号を受信する（図６＜７＞）。すると、ＣＰＵ１１は、ノズル１０の下降速度の減速を開始し（図６＜８＞）、所定時間経過後にノズル１０の下降を停止し（図６＜９＞）、液面検知処理の終了信号をＣＰＵ４１へ送る（図６＜１０＞）。ＣＰＵ４１は、終了信号を受けて液面検知処理を終了する。その後ＣＰＵ１１は、ノズル１０の吸引による検体（液体）の採取等、分析のための所定の制御を行う。

【0049】

基準条件下で測定すれば、所定数のパルスの時間長は一定であるが、湿度や温度などの周辺環境の影響により変動する。実施形態に係る液面検知装置によれば、液面検知閾値が第１の時間長と時間長設定値との差に応じて補正されるので、液面検知装置が置かれた場
所の温度や湿度によって発振回路４２の発振周波数にずれが生じていても、そのずれを吸収し、精度の良い液面検知を行うことができる。

【0050】

＜変形例１＞
上述した実施形態では、所定数のパルスを抽出し、所定数のパルスの時間長（発振回路が所定回数の発振を行うのに要する時間長）を、「発振周波数」として計測していた。この所定数のパルスの時間長は発振回路４２の単位時間あたりの発振回数（発振周波数）に依存する。このため、所定のパルスの時間長の代わりに、単位時間あたりの発振回数を、発振周波数として計測することができる。

【0051】

例えば、ＣＰＵ４１が、第１の時間長の代わりに、所定のタイミング（例えば液面検知処理の開始時）における単位時間当たりの発振回数を第１の発振回数（第１状態における発振回路の発振周波数に相当）として求め、その後の単位時間当たりの発振回数を第２の発振回数（第２状態における発振回路の発振周波数に相当）として求め、第１の発振回数と第２の発振回数との差分が液面検知閾値以上の場合に（｜第１の発振回数−第２の発振回数｜≧液面検知閾値）、液面を検知するようにしても良い。第１の発振回数は、ｎ回単位時間あたりの発振回数を求め、最大値と最小値とを廃棄し、残りの発振回数の平均値を求めることで得ても良い。変形例１では、時間長設定値の代わりに、発振回数設定値がメモリ４５に予め用意される。液面検知閾値は、“液面検知閾値＝補正係数×（第１の発振回数−発振回数設定値））＋基準閾値”の式によって求める。但し、液面検知閾値の算出に用いる発振回数の測定値は、第１の発振回数の測定タイミングと同じタイミングで測定されたものであっても、異なるタイミングで測定されたものであってもよい。要は、ノズル１０（第１の電極）と液面３２とが非接触の状態で測定された単位時間あたりの発振回数であればよい。

【0052】

＜変形例２＞
実施形態及び変形例１では、閾値設定値の補正により得られた液面検知閾値を用いて液面３２の検知を行っている。閾値を補正する構成に代えて、発振周波数の補正を行い、閾値設定値を固定的に使用することが考えられる。この場合、例えば、発振回路４２に含まれるＲＣ回路の静電容量や抵抗値を変更することにより発振周波数が補正されるようにする。

【0053】

例えば、発振回路４２の発振周波数の設定値である設定発振周波数は、以下の式４で表すことができる。
Ｆ＝１／Ａ×Ｒ×Ｃ・・・（式４）
但し、Ａは定数、Ｒは抵抗値、Ｃは静電容量である。

【0054】

湿度や温度変化などによって、実際の発振周波数Ｆ’が設定発振周波数Ｆからずれる場合、静電容量は、ＣからＣ＋δＣとなる。発振周波数Ｆ’は以下の式５で表される。
Ｆ’＝１／Ａ×Ｒ×（Ｃ＋δＣ）・・・（式５）
発振周波数Ｆ’は、ＲＣ回路の静電容量を変更する方法（第１の方法）と抵抗値を変更する方法（第２の方法）とのいずれかにより補正することができる。

【0055】

（第１の方法）
発振周波数Ｆ’と発振周波数設定値Ｆとの比は以下の式６で表現される。
Ｆ’／Ｆ＝{１／Ａ×Ｒ×（Ｃ＋δＣ）}×{Ａ×Ｒ×Ｃ／１}
＝Ｃ／（Ｃ＋δＣ）・・・（式６）
式６より、静電容量Ｃを以下の式７で表されるＣ’に変更する。具体的には、発振回路４２中のＲＣ回路４４をなすコンデンサＣ１（図５）の電極間の誘電体の変更等によってコンデンサＣ１の静電容量をＣ’に変更する操作を行い、周波数を補正する。これにより、
発振周波数のずれをなくすことができ、閾値設定値の変更なく、第１及び第２の測定値の差分が閾値設定値以上となるかの判定によって液面３２の検知を行うことができる。
Ｃ’＝Ｃ−δＣ＝Ｃ−Ｃ×（Ｆ／Ｆ’−１）・・・（式７）

【0056】

（第２の方法）
抵抗値で補正する場合、発振周波数の比Ｆ’／Ｆについて以下の式８が満たされることを要する。
Ｆ’／Ｆ＝{１／Ａ×（Ｒ−δＲ）×（Ｃ＋δＣ）}×（Ａ×Ｒ×Ｃ／１）＝１・・・（式８）
このとき、以下の式９が成立すれば良い。
Ｃ／（Ｃ＋δＣ）＝Ｒ−δＲ／Ｒ・・・（式９）
ここで、δＣ＝Ｃ×（Ｆ／Ｆ’−１）であるから、抵抗Ｒを以下の式１０で表されるＲ’に変更する。例えば、発振回路４２中のＲＣ回路４４をなす抵抗素子Ｒ４（図５）に可変抵抗を適用し、抵抗素子Ｒ４の抵抗値を変更することで、抵抗値Ｒ’への変更を行うことができる。
Ｒ’＝Ｒ−δＲ＝Ｒ−Ｒ×（１−Ｆ’／Ｆ）・・・（式１０）
これにより、第１の方法と同等の効果を得ることができる。以上説明した実施形態及び変形例１及び２で説明した構成は適宜組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0057】

１・・・分析装置
３・・・制御部
１０・・・ノズル
２４・・・液面検知部
１１，４１・・・ＣＰＵ
４２・・・発振回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】