(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置（１００）における液体（１）の自動分類のための方法（２００）であって、
上記装置（１００）は、自動分類の後に、容器（１０１）内の上記液体（１）の容量性液位測定（ｃＬＬＤ）を行うように設計されており、
上記方法（２００）は、
上記容器（１０１）内に上記液体（１）を与えるステップと、
分類モジュール（１０４）とセンサ（１０２）との間をライン接続（１０５）するステップと、
上記液体（１）にセンサ（１０２）を浸漬する動作を行うとき、または、
上記液体（１）から外へセンサ（１０２）を取り出す動作を行うとき、
この液体（１）の容量性測定を行うステップと
を備え、
上記液体（１）に上記センサ（１０２）を浸漬する動作の間または上記液体（１）から上記センサ（１０２）を取り出す動作の間に形成される上記容量性測定の信号（ｓ（ｔ））の信号ジャンプは、上記液体（１）の自動分類を行うために、処理されることを特徴とする方法（２００）。
【請求項２】
請求項１に記載の方法（２００）であって、
上記信号ジャンプの領域の信号（ｓ（ｔ））の強度（ＳＩ）および／または上記信号ジャンプの振幅は、上記液体（１）の上記自動分類を行うために処理されることを特徴とする方法（２００）。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法（２００）であって、
上記容量性測定の上記信号（ｓ（ｔ））の上記信号ジャンプが予め定められた閾値（ｖＳ）を上回っていれば、上記液体（１）を第１の感度クラスに分類するステップ（Ｓ４）と、
上記容量性測定の上記信号（ｓ（ｔ））の上記信号ジャンプが上記予め定められた閾値（ｖＳ）を下回っていれば、上記液体（１）を第２の感度クラスに分類するステップ（Ｓ５）と
を備え、
これらのステップが、上記液体（１）の自動分類のために実行されることを特徴とする方法（２００）。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法（２００）であって、
上記液体（１）の上記自動分類は、上記装置（１００）の予め定められた決定環境において決定されて保存された閾値を用いてなされ、上記決定環境は、以下の仕様項目、すなわち、
上記容器（１０１）内の上記液体（１）の液体体積（ＦＶ）、
上記容器（１０１）内の上記液体（１）による、ぬれ表面積、
上記センサ（１０２）のタイプ、
上記容器（１０１）のタイプ、
上記容器（１０１）のためのキャリア（１０３．１）のタイプ、
上記キャリア（１０３．１）が配置される作業台（１０３．２）のタイプ
のうちの少なくとも一つに関して予め定められていることを特徴とする方法（２００）。
【請求項５】
請求項４に記載の方法（２００）であって、
上記液体（１）の上記自動分類は、上記装置（１００）の定められた分類環境においてなされ、以下の仕様項目、すなわち、
上記容器（１０１）内の上記液体（１）の液体体積（ＦＶ）、
上記容器（１０１）内の上記液体（１）による、ぬれ表面積、
上記センサ（１０２）のタイプ、
上記容器（１０１）のタイプ、
上記容器（１０１）のためのキャリア（１０３．１）のタイプ、
上記キャリア（１０３．１）が配置される作業台（１０３．２）のタイプ
のうちの少なくとも一つに関して、上記分類環境は、上記決定環境と同一であることを特徴とする方法（２００）。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法（２００）であって、
専用サンプル容器は、上記液体（１）の既知の液体体積（ＦＶ）で満たされている上記容器（１０１）として役立ち、この液体（１）の感度の自動決定のためのプロセッサ制御手順は、上記液体（１）の上記自動分類のために実行されることを特徴とする方法（２００）。
【請求項７】
請求項６に記載の方法（２００）であって、
上記手順のフレームワーク内で、上記センサ（１０２）は、上記専用サンプル容器内の上記液体（１）の液位より上の位置から、上記液体（１）内へ浸漬され、上記センサ（１０２）の浸漬の間、上記容量性測定（ｃＬＬＤ）が行われ、浸漬中に得られる容量変化によって、感度値がこの液体（１）のために決定され、あるいは、予め定められた量との比較によって、上記液体（１）が感度クラスに分類されることを特徴とする方法（２００）。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法（２００）であって、
上記容量性測定のフレームワーク内で、複数の上記センサ（１０２）は、上記容器（１０１）への浸漬動作を連続して行い、第１のセンサ（１０２）の浸漬の間の第１の信号ジャンプまたは第１の強度値と、第２のセンサ（１０２）の浸漬の間の第２の信号ジャンプまたは第２の強度値とが決定され、上記２つの信号ジャンプまたは上記２つの強度値から平均値が作られることを特徴とする方法（２００）。
【請求項９】
請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法（２００）であって、
上記液体（１）のための上記容量性測定のフレームワーク内で、
閾値（ｖＳ１；ｖＳ２）および／または、
一連の離散的な閾値（ｖＳ１；ｖＳ２）および／または、
閾値関数（ｖＳ（ＦＶ）；ｖＳ（ｂＯ））が決定され、上記閾値関数（ｖＳ（Ｖ）；ｖＳ（ｂＯ））は、上記容器（１０１）内の上記液体（１）の液体体積（ＦＶ）に対する依存、あるいは、上記容器（１０１）内のぬれ表面積に対する依存を有していることを特徴とする方法（２００）。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一つに記載の方法（２００）であって、
上記装置（１００）の次のステップにおいて、容量性液位測定（ｃＬＬＤ）は、上記センサ（１０２）によって与えられる信号（ｓ（ｔ）；ｓ１（ｔ）；ｓ２（ｔ））を使って行われ、この容量性液位測定（ｃＬＬＤ）のために、上記容量性液位測定（ｃＬＬＤ）の感度（Ｅ１，Ｅ２）の調整は、以前に行われた分類によって自動的になされることを特徴とする方法（２００）。
【請求項１１】
移送可能なセンサ（１０２）と、
液体（１）を受けるための容器（１０１）と、
容器環境（１０３）と、
充放電回路（２）と、
信号処理回路（６）と
を備える装置（１００）であって、
入力側（１１）は、上記センサ（１０２）に回路のように接続されることができ、
上記装置（１００）は、上記センサ（１０２）を使って、通常操作で上記容器（１０１）内の上記液体（１）の容量性液位測定（ｃＬＬＤ）を行うように設計されており、
閾値（ｖＳ１，ｖＳ２；ｖＳ（ＦＶ）；ｖＳ（ｂＯ））を、通常操作用に、上記充放電回路（２）及び／又は上記信号処理回路（６）のために、予め定めることができ、
上記装置（１００）は分類モジュール（１０４）を備え、該分類モジュール（１０４）は、
ｉ．上記入力側あるいはライン接続（１０５）により、上記センサ（１０２）に対して回路のように接続でき、
ｉｉ．上記センサ（１０２）を使って、上記容器（１０１）内の上記液体（１）の容量性測定を行うように設計され、
ｉｉｉ．上記液体（１）の容量性液位測定（ｃＬＬＤ）のための閾値（ｖＳ１，ｖＳ２；ｖＳ（ＦＶ）；ｖＳ（ｂＯ））の指定処理を開始させるために、上記充放電回路（２）及び／又は上記信号処理回路（６）に対して回路のように（１０６）接続できることを特徴とする装置（１００）。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置（１００）であって、
上記装置（１００）は、上記液体（１）の上記容量性測定のための予め定められた環境を備え、
上記予め定められた環境において、
専用容器（１０１）のタイプ、
上記専用容器（１０１）内の上記液体（１）の液体体積（ＦＶ）、
上記容器（１０１）内の上記液体（１）によるぬれ表面積、
センサ（１０２）のタイプ、
上記専用容器（１０１）を受けるため、あるいは保持するためのキャリア（１０３．１）のタイプ、
上記キャリア（１０３．１）が配置される作業台（１０３．２）のタイプ
のうちの少なくとも１つの点が、予め定められていることを特徴とする装置（１００）。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の装置（１００）であって、
上記分類モジュール（１０４）において、上記液体（１）の感度クラスおよび／または上記液体（１）の上記閾値（ｖＳ１，ｖＳ２；ｖＳ（ＦＶ）；ｖＳ（ｂＯ））の自動決定のための手順が実行されることを特徴とする装置（１００）。
【請求項１４】
請求項１１，１２または１３のいずれか一つに記載の装置（１００）であって、
上記閾値（ｖＳ１，ｖＳ２；ｖＳ（ＦＶ）；ｖＳ（ｂＯ））は、
一定の閾値（ｖＳ１，ｖＳ２）および／または
一連の離散的な閾値（ｖＳ１，ｖＳ２）および／または
閾値関数（ｖＳ（ＦＶ））から算出される閾値であり、ここで、上記閾値関数（ｖＳ（ＦＶ））は、上記容器（１０１）内の上記液体（１）の液体体積（ＦＶ）に対する依存を有し、および／または、
上記閾値（ｖＳ１，ｖＳ２；ｖＳ（ＦＶ）；ｖＳ（ｂＯ））は、閾値関数（ｖＳ（ｂＯ））から算出される閾値であり、ここで、上記閾値関数（ｖＳ（ｂＯ））は、上記容器（１０１）内の上記液体（１）による、ぬれ表面積に対する依存を有することを特徴とする装置（１００）。
【請求項１５】
請求項１１または１２に記載の装置（１００）であって、
上記分類モジュール（１０４）において、上記入力側あるいはライン接続（１０５）を介して、上記センサ（１０２）から伝送され、または与えられる容量性信号（ｓ（ｔ））の自動処理のための手順が実行されることを特徴とする装置（１００）。
【請求項１６】
請求項１３または１５に記載の装置（１００）であって、
上記分類モジュール（１０４）は、上記充放電回路（２）及び／又は上記信号処理回路（６）において、上記閾値（ｖＳ１，ｖＳ２；ｖＳ（ＦＶ）；ｖＳ（ｂＯ））の指定処理を開始させる制御変数または信号（ｅ）を与えるように設計されていることを特徴とする装置（１００）。
【請求項１７】
容器（１０１）内の液体（１）の容量性液位測定（ｃＬＬＤ）を行うための方法（２００）であって、上記方法（２００）は、
上記容器（１０１）内に上記液体（１）を与えるステップと、
分類モジュール（１０４）と、異なる感度で作動することのできるセンサ（１０２）との間をライン接続（１０５）するステップと、
上記液体（１）内にセンサ（１０２）を浸漬する動作を行うとき、または、
上記液体（１）からセンサ（１０２）を取り出す動作を行うとき、
上記容量性液位測定を行うステップと
を備え、
上記浸漬動作または上記取り出し動作を行う前または行っている間、上記容量性液位測定（ｃＬＬＤ）の感度の調整が、一連の予め定められた離散的な閾値（ｖＳ１；ｖＳ２）によって、または、予め定められた閾値関数（ｖＳ（ＦＶ）；ｖＳ（ｂＯ））によってなされることを特徴とする方法（２００）。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法（２００）であって、
上記離散的な閾値（ｖＳ１；ｖＳ２）または上記閾値関数（ｖＳ（ＦＶ）；ｖＳ（ｂＯ））は、上記容器（１０１）内の上記液体（１）の液体体積（ＦＶ）に対する依存、および／または、ぬれ表面積に対する依存を有することを特徴とする方法（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体で満たされた容器において容量性液位測定をするように設計されている装置での、液体の自動分類のための方法に関する。また、本発明は、対応する装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、容量性液位測定の事前設定の自動適応のための方法および装置に関する。ここで、好ましくは、上記事前設定は、自動分類を参照することによってなされる。
【背景技術】
【０００３】
液体のハンドリングおよび使用を含む、多数の医学用、生物学用、化学用、および製薬用の装置がある。したがって、例えば、医学的、生物学的、物理学的、化学的調査を行うため、または、対応する技術的、または科学的な分野でプロセスを行うための自動ハンドリングシステムがある。
【０００４】
最近では、大部分の自動液体ハンドリングシステムは、いわゆるコンピュータ制御ハンドリングシステムである。
【０００５】
典型的なコンピュータ制御ハンドリングシステムは、例えば、液体の容器、電動ピペットロボットおよびコントローラ（通常プロセッサベースのコントローラ）の設置のためのワークエリア（作業台または面）から成る。ピペットロボットは、液体サンプルを吸い込んで、分配するために、少なくともピペットから成る。上記コントローラで行われる連続したプログラムを実装することによって、上記ピペットロボットは、特定のハンドリングをそこで行うために、特定の位置に動かされうる。つまり、例えば、ピペットは、液体をそこに吸い上げるか、あるいは、液体を分配するために、容器内に下降されうる。
【０００６】
最新のハンドリングシステムは、ハンドリングシステムの容器の液体の液位を決定することを可能にする手段を一般的に備えている。液位の決定は、いくつかのプロセス・シーケンスのために基本的に重要である。例えば、液体を吸い上げるとき、偶然に吸い込まれる空気を防ぎたいならば、ピペットが液体内に十分に深く浸されることが事前に確保されなければならない。自動化されたシーケンスにおいて十分に深く浸されるために、容器内の液体の瞬間的な液位が決定されなければならない。
【０００７】
液体の液位が決定されなければならないシーケンスの他の例も、たくさんある。
【０００８】
容器内の液体の液位は、例えば、容量性液位測定（ｃＬＬＤ（capacitive liquid level detection: 容量性液位検知）とも呼ばれる）によって、決定されうる。ガスおよび液体は、大きく異なる誘電率を有するので、気液相境界は、静電容量の変化によって決定されうる。
【０００９】
図１を参照すると図式的に示されているように、相境界の検知は、容量的な方法で典型的になされる。図１は、液位の検知のために設計された周知の実験用器具１０の構造を示している。容器５内の液体１の存在または空気と液体１との間の相境界は、例えば、Ctip/liqおよび直列静電容量Ccouplの容量変化を観察することによって、ここでは検知される。充放電回路２は、センサ、例えばピペットチップ３の形態のセンサと、接地したベースプレート４との間の実効静電容量を測定できるために、充電および放電を交互に行えるようにしている。例えば、コントローラ７によってサポートされる信号処理回路６によって、信号処理がなされうる。
【００１０】
実験用器具１０に応じて、浮遊静電容量、センサまたはピペットチップ３による電気結合、液体１の導電性、および近接し合う測定チャネル（図１の次のチップと呼ばれる）間のクロストーク（crosstalk）から生じる有効静電容量は、非常に小さい。有効静電容量は、通常、数ピコファラッド（ｐＦ）の範囲にある。気体から液体内へ浸漬するときに得られる静電容量の変化は、もう一度、約１／１００〜１／１０００倍に減らされる。
【００１１】
容量性液位測定を行う装置の詳細は、例えば、本願出願人の公開された特許出願ＥＰ２５３０４４０Ａ１およびＷＯ２０１１０８０１９９Ａ２の明細書から得られうる。
【００１２】
容量性液位測定を行うハンドリングシステムにおいて、ユーザーは、基本的な設定をしなければならず、その結果、容量性液位測定は、上記システムによって確実かつ正確になされうる。容量性液位測定がうまくできる前に、検知パラメータの正しい設定が手動でされなければならないと言われている。 
【００１３】
検知パラメータの設定は、液位が測定される液体の物性に、とりわけ依存する。しかし、調査されるか、測定される液体のこれらの物性は、しばしば、知られておらず、推定値の形で知られているだけである。検知パラメータの誤った、または、不正確な指定（specification)は、液位測定機器において、不正確、または、さらに誤った検知結果につながりうることは、明らかである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ＥＰ２５３０４４０Ａ１
【特許文献２】ＷＯ２０１１／０８０１９９Ａ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで、本発明の課題は、ハンドリングシステムにおいて、自動検知および／または検知パラメータの自動決定および／または自動設定を可能にする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、液体の自動分類および／または事前設定された液体の分類を適用することによる容量液位測定装置ｃＬＬＤの適用に関する。
【００１７】
特に、液体の自動分類のための方法および装置が提供されることになっている。
【００１８】
設置値の自動指定のための、または、装置の設定のための方法および装置が提供され、容量性液位測定がうまく行われうる。対応して備えられた装置も、提供される。
【００１９】
本発明によると、装置における液体の自動分類のための方法が提供され、そこで、液体が充填される容器の容量性液位測定をするように、上記装置も設計される。
【００２０】
本発明の方法は、以下のステップ、すなわち、
・容器内に液体を与えるステップと、
・上記容器内の液体にセンサを浸漬する動作を行うとき、または、上記容器内の液体から外へセンサを取り出す動作を行うとき、この液体の容量性測定を行うステップと
を備え、
容量性測定の信号は、液体の自動分類を行うために処理される。
【００２１】
好ましくは、全ての実施形態において、容量性測定の信号の信号ジャンプが処理される。液体にセンサを浸漬する動作の間、または、液体から外へセンサを取り出す動作の間、上記信号ジャンプが生成される。液体の自動分類は、信号ジャンプの分析または処理によってなされる。
【００２２】
好ましくは、全ての実施形態において、浸漬動作または取り出し動作を行うとき、液体特有閾値が、この液体の容量性測定によって決定される。ここで、容量性測定の信号は、上記閾値を決定するために処理される。
【００２３】
好ましくは、全ての実施形態において、上記閾値は、浸漬または取り出しの間に生じる静電容量におけるジャンプ（信号ジャンプ）に関連している。
【００２４】
好ましくは、全ての実施形態において、閾値を決定するとき、以下の詳細、パラメータ、またはファクター、すなわち、
・容器のタイプ（ジオメトリ、厚さ、材料）、
・容器内の液体の液体体積、
・センサのタイプ（例えば固定された鋼鉄製のカニューレ、異なるわずかな量を有する導電プラスチック製の使い捨てピペットチップ）、
・容器用のキャリアのタイプ、
・キャリアが配置される作業台のタイプ
のうちの１つ以上は、指定され／事前に定められ／または既知である。
【００２５】
本発明によると、感度範囲（以下感度クラスとしても示される）への液体の自動分類または液体の分割がなされる。これは、容量性測定を用いてなされる。このケースでは、液体の分類／グループ化は、
・液体内に移送されうるセンサによって、および／または、
・液体から外に動かされうるセンサによって、
容量性方法でなされる。
１つ以上の予め定められた閾値または比較基準に関連する、液体特有の値（液体特有値）、液体特有の一連の離散値、または値関数を決めることによって、この液体の分類／グループ化がなされる。そして、１以上の予め定められた閾値、または、比較基準に関連させることによって、１以上の感度クラスまたはグループへの液体の分類がなされる。
【００２６】
本発明によると、好ましくは、複数の信号ジャンプまたは強度値が決定され、平均が信号ジャンプまたは強度値から作られる。
【００２７】
有利な実施形態は、それぞれの下位クレームから推測されうる。
【００２８】
特に、本発明は、装置の液体を分類／グループ化する方法に関する。この装置は、相境界の検知のために設計された容量作動測定装置（ここでは、容量性液位測定、すなわち、略してｃＬＬＤと呼ばれる）を備える、
【００２９】
本発明を用いることにより、感度設定値（settings)が予め定められうる。この感度設定は、速く、かつ、確実に、次の容量性液位測定（ｃＬＬＤ）を行うのに適している。
【００３０】
好ましくは、全ての実施形態は、閾値の自動指定（automated specification)に関係している。閾値は、特に好ましくは、適応可能な閾値として指定される。
【００３１】
好ましくは、全ての実施形態において、閾値は、浸漬および／または取り出しの間に予測される信号強度と相関する。
【００３２】
好ましくは、全ての実施形態において、閾値は、ｃＬＬＤによって検知されるようになっている液体の量への依存を有する。
【００３３】
特に好ましくは、全ての実施形態において、閾値は、測定される液体と容器との間で得られるインターフェースの大きさに対する依存、すなわち、いわゆる、ぬれ面積の大きさに対する依存を有する。
【００３４】
好ましくは、全ての実施形態において、感度設定は追跡され、および／または、動的に適応されうる。これは、特に好ましくは、ぬれ面積の関数としてなされる。
【００３５】
好ましくは、全ての実施形態において、２または３の感度グループが予め定められる。これらのグループのそれぞれは、液体の量および／またはぬれ面積の関数としての、それ自身の特有の感度プロフィールを有する。
【００３６】
特に好まれる実施形態は、感度クラスのそれぞれが、それ自身の特有の閾値プロフィール（上記感度プロフィールに適応するか、上記感度プロフィールに由来するプロフィール）を有する実施形態である。
【００３７】
容器の形状（ジオメトリ）および検知される液体の量も、関連する。したがって、好ましくは、全ての実施形態において、容器の形状（ジオメトリ）、または、液体によって覆われる壁面（ぬれ面積と呼ばれる）に、上記感度が依存している。
【００３８】
本発明によると、例えば他のシステム配置または構成において、例えば上記閾値を変換することにより、あるいは、表照会（table enquiry）によって表またはメモリから対応するエントリーを検索することにより、液体の液体特有値として与えられた閾値、あるいは、液体の分類またはグループ化が適用されうる。この原則は、本発明のすべての実施形態に適用されうる。
【００３９】
液体の液体特有値として与えられた閾値、あるいは、液体の分類またはグループ化は、他の実験器具に関連して使用されうる。この原則は、本発明の全ての実施形態に適用されうる。
【００４０】
本発明の好ましい実施形態では、以下の記述／ルール、すなわち、
・上記感度は、一定ではない、
・上記感度は、少なくとも、検知される液体の体積、および／または、ぬれ面積（あるいは、他のパラメータ）に依存している、
・好ましくは、異なる感度または感度曲線は、液体体積および／または、ぬれ面積に依存して、予め定められる、
・好ましくは、感度クラスへの分類が、上記センサの浸漬または取り出しの間に上記静電容量ジャンプの強度にしたがってなされる、
・適切な閾値、適切な一連の閾値または適切な閾値関数は、上記感度クラスによって予め定められる、
・上記液体の感度クラスに依存して（すなわち、導電率と誘電率に依存して）、異なる一連の閾値または異なる閾値関数が適用される、
のうちの１つ以上の記述／ルールが満たされる。
【００４１】
容量性液位測定（ｃＬＬＤ）は、非常に敏感であるから、測定される液体のための感度の正確な事前設定が特に重要である。誤った設定は、誤った、あるいは非常に不正確な結果につながりうる。本発明は、自動分類の結果として、より高い信頼性をｃＬＬＤに提供する。
【００４２】
容量性液位測定の成功のために、適切な感度設定値の選択または指定が、好ましくは、すべての実施形態において、本発明によって可能になる。好ましくは、適切な感度設定値の指定は、すべての実施形態において装置によって自動的にもたらされる。
【００４３】
使用される液体の詳細な情報について装置のユーザーが気にかける必要がないことは、本発明の長所である。これに加えて、ユーザーは、いずれの実施形態においても、いかなる手入力も必要ない。なぜならば、本発明の装置は、例えば対応する手順を引き出した後に、１以上の液体を自動的に分類するように、および／または、次の容量性液位測定（ｃＬＬＤ）のための事前設定値を予め定めるように、設計されているからである。
【００４４】
全ての実施形態において、本発明は、構成シーケンスと、そのような装置のハンドリングを、より単純に、かつ、よりエラーになりにくくする。
【００４５】
容量性液位測定（ｃＬＬＤ）を行うとき、本発明は、実施に従い、エラーに対するよりインテリジェントな検知と反応を可能にする。
【００４６】
本発明は、今日の液体ハンドリングシステムの機械的および物理的な制限を、さらに先進的なものにして、最も少ない量にする。
【００４７】
本発明の容量性液位測定（ｃＬＬＤ）は、ウエル（well）を有するマイクロプレート、プラスチックまたはガラスの管およびトレイのような、任意の流通している実験器具（容器）で機能する。
【００４８】
好ましくは、全ての実施形態において、容量性液位測定（ｃＬＬＤ）のために最適化される実験器具（容器）を受けるか、運ぶために、特別なキャリアが使われる。
そのようなキャリアは、以下の１以上の基準を満たさなければならない：
・キャリア壁が非導電性であるように設計されている、
・キャリアベースが導電性であると共に（例えば、作業台と共に）接地するように設計されている、
・キャリアベースが上記液体の近くに位置するように設計されている。
【００４９】
好ましくは全ての実施形態において、本発明は、速い信号および遅い信号を評価して、容量性液位測定（ｃＬＬＤ）を行う。ここで、異なる閾値は、速い信号および遅い信号を評価するために用いられる。この場合、上記２つの閾値のうちの少なくとも１つの閾値（好ましくは両方の閾値）は、検知される液体体積に対する依存、および／または、測定される液体によって即座にぬれる面積に対する依存がある。
【００５０】
液体の物性は、本発明のいずれの実施形態においても、知られている必要がない。
【００５１】
本発明は、全ての実施形態において、本発明に従って先に行われた自動分類の結果として、容量性液位測定（ｃＬＬＤ）のより高い信頼性を提供する。
【００５２】
本発明は、エラーに対する、よりインテリジェントな検知および反応を可能にする。
【００５３】
本発明により、容量性液位測定（ｃＬＬＤ）のフレームワーク内で、以前より少ない量（例えば、３８４個のウエルのマイクロプレートにおけるＶ型の基部で、ウエル内の約２μｌまでの水道水）を検知できる。
【００５４】
本発明により、あまり導電性のない液体の容量性液位測定（ｃＬＬＤ）のフレームワーク内で、より少ない量（例えば、３８４個のウエルのマイクロプレートにおけるＶ型の基部で、ウエル内の約３０μｌまでのエタノール）を検知することもできる。
【００５５】
全ての実施形態において、大部分の場合では、１回のｃＬＬＤ検知で十分である、すなわち、測定が繰り返される必要はない。上述したように、１つの速い信号および1つの遅い信号が容量性液位測定（ｃＬＬＤ）において使用されるならば、このことが特にあてはまる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
本発明に係るハンドリングシステム（装置）および本発明に係る方法が、本発明の範囲を制限しない典型的な実施形態の概略図面によって、詳細に説明される。
【図１】図１は、先行技術に係る実験用器具の概略図を示し、
【図２】図２は、エッペンドルフチューブ（登録商標）内の４つの異なる液体について、本発明に係る測定の結果を示す概略グラフを示し、
【図３】図３は、本発明の第1の典型的な方法の概略フロー図を示し、
【図４Ａ】図４Ａは、一方で、液体の容量性測定および分類を行い、他方で、容量性液位測定（ｃＬＬＤ）を行うために設計された、本発明に係る第１の装置の概略図を示し、
【図４Ｂ】図４Ｂは、８本のチューブ付きキャリアが配置される接地されたワークテーブルを備える、本発明に係る他の装置の一部の概略図を示し、
【図４Ｃ】図４Ｃは、１２本のチューブが取り付けられた典型的なキャリアの斜視図を示し、
【図５】図５は、さらなる実施形態に係る２つの異なる閾値（そして、できれば他の基準）の適用を描くことができるために、容量性液位測定（ｃＬＬＤ）についての本発明に係る２つの信号が、単純化された形で示された概略的な強度−時間図を示し、
【図６Ａ】図６Ａは、異なる液体体積でそれぞれ満たされた３つの同じ容器の概略図を示し、
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示される３つの充填レベルに関連する概略図を示し、ここで、一方では、導電性の液体からセンサを取り出すときの信号強度が示され、他方では、適切な閾値が示され、
【図７】図７は、第１のより早い信号および第２のより遅い信号を評価する容量性液位測定（ｃＬＬＤ）を行うのに適している一連の離散的な閾値を示す概略図を示し、
【図８Ａ】図８Ａは、左側に示されている容器に関連する、非常に模式的な図を示し、この図において、曲線は、３つの液体クラスのそれぞれのために予め定められており、
【図８Ｂ】図８Ｂは、左側に示されている容器に関連する、非常に模式的な図を示し、この図において、曲線は、３つの液体クラスのそれぞれのために予め定められている。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
典型的な液体ハンドリングシステム１００が以下に記載される。しかしながら、ここで、本発明は、他のハンドリングシステム、実験システム、医薬システムなどにも簡単に適用されうる。これらのシステムは、装置１００として全体的にここで示される。
【００５８】
ターム（term）容器１０１（実験器具とも呼ばれる）は、とりわけ以下の容器を含む。すなわち、ウエル有するマイクロプレート、トレイ、チューブ（ガラス製またはプラスチック製）、容器、ボトル、フラスコなどである。
【００５９】
これに加えて、各容器１０１には、キャリア１０３．１（ここでは、また、キャリア１０３．１と呼ばれる）が割り当てられる。いくつかの実施例を参照することによって、図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃに概略的な形で示されているように、キャリア１０３．１上、または、キャリア１０３．１内に、容器１０１は、配置されうる。
【００６０】
以下において、一タイプのセンサ１０２、一タイプの容器１０１、一タイプのキャリア１０３．１、または一タイプの作業台１０３．２の記載があるとき、「タイプ」という単語は、ジオメトリと、材料とを備えなければならない。
【００６１】
キャリア１０３．１は、例えば図４Ｂからわかるように、作業台１０３．２、または、他の適当な表面上に配置されている。
【００６２】
キャリア１０３．１と共に、作業台１０３．２は、ここでは、容器環境１０３として指定されている。
【００６３】
容量性液位測定ｃＬＬＤによって、液位の信頼性があると共に繰り返し正確な決定を可能にするために、測定される液体１は、異なる感度グループまたはクラスに分けられる。このプロセスも、ここでは、液体１の分類（またはグループ化）として指定される。この分類は、それぞれの液体１の導電率および実効的静的誘電率の直接的または間接的な測定によって、すべての実施形態において好ましくは行われる。
【００６４】
本発明のフレームワーク内で、導電率と誘電率の絶対的な測定または決定が必要とされないことが、調査で明らかとなった。液体１の質的な評価は、すべての実施形態にとって十分である。
【００６５】
導電率および誘電率は、まとめている（統合する）方法で働く容量測定プロセス（容量性測定と呼ばれる）によって液体１を分類するために、ここでは間接的に使用される特定の材料特性である。
【００６６】
物質、ここでは液体１の誘電率（通常εとして定義される）は、物質の誘電導電率を示す。単位は、一般的にＡｓ／Ｖｍである。誘電率は、周波数依存である。誘電率は、例えば、水中で非常に強く定められる。
【００６７】
誘電率は、周波数依存の誘電率ε（ω）（比誘電定数とも呼ばれる）およびフィールド定数ε０（真空の誘電定数）の積として表されうる。
【００６８】
測定構成の予め定められたジオメトリのための導電率の特定の大きさは、複合周波数依存のインピーダンスへのアドミタンス（admittance）Ｙを介してリンクされる。したがって、上記導電率は、本発明の装置１００の測定技術によって直接記録されうる。
【００６９】
「シーメンス／μｍ」（ｓ／μｍ）は、導電率のための単位として使われる。例：非常に純粋な水は、０．０５μＳ／ｃｍから０．１μＳ／ｃｍを有し、水道水は、３００μＳ／ｃｍから１ｍＳ／ｃｍを有する。
【００７０】
好ましくは、全ての実施形態において、その後、液体１を関連させ、または、予め定められた（例えば以前に決定された）参照量と比較するために、容量性測定が行われる（図３のステップＳ１参照）。ここで、上記参照量は、例えば、メモリ１０７（図４Ａ参照）から与えられうる。
【００７１】
上記分類は、容量性測定（図３のステップＳ１参照）によって、全ての実施形態においてなされる。好ましくは、この容量性測定は、センサ１０２の浸漬または取り出しの間になされる。しかし、センサ１０２が液体１中に位置する間、容量性測定も行われうる。この後者の場合、絶対の測定は、液体１を分類できるためになされる。
【００７２】
本発明のフレームワーク内で、好ましくは、全ての実施形態において、液位を検知するためにその後も用いられる同一の容量性液位測定システム１１０は、感度グループまたはクラスを決めるために、または、液体１を分類するために用いられる。
【００７３】
したがって、すべての装置１００で、好ましくは、全く同一の液位測定システム１１０が、液体１を分類するために、および、液位を検知するために使われる。このことは、自動分類の結果が、すぐに移され、容量性液位測定に適用されうるという利点を有する。
【００７４】
好ましくは、全ての実施形態において、特別な分類モジュール１０４が用いられ、この特別な分類モジュール１０４は、図４Ａに示されるように、回路のような接続またはリンク１０６を介して、充放電回路２および／または信号処理回路６の（測定）感度に影響を及ぼすこと、または感度の調整を可能にする。
【００７５】
上記実施形態によると、分類モジュール１０４は、回路２および／または６に対応する閾値、一連の閾値または閾値関数ｓＶ（ＦＶ）またはｓＶ（ｂＯ）を予め定めることができ、または、例えば、信号または量ｅによって、閾値、一連の閾値、または閾値関数ｓＶ（ＦＶ）またはｓＶ（ｂＯ）の指定処理を開始させることができる。
【００７６】
図４Ａの関数グループまたはアセンブリは、１つの回路に、部分的に、または、すべてが一緒に組み込まれうる。そのような回路は、好ましくは、メモリからの指示／命令を処理する少なくとも一つのプロセッサを備えるプロセッサ制御回路である。
【００７７】
この場合、および、プロセッサを備える他の実施形態において、プロセッサベースの実装例がここに記載されている。そのような実装は、ハードとソフトの組合せを備える。
【００７８】
本発明のフレームワーク内で、好ましくは、全ての実施形態において、周波数依存の導電プロセスは、液体システムで測定され、容量方法によって調査される。このプロセスは、ここでは、容量性測定として示される（図３のステップＳ１参照）。直流を使う液体１の抵抗測定と比較して、インピーダンスの容量性測定は、実質的により有益な複素量Ｚ、または、複素量Ｚのジャンプをあたえる。したがって、本発明の実施形態は、交流電圧（ＡＣ電圧）を使う容量性測定に基づいている。本発明の全ての実施形態において、この交流電圧は、例えば、充放電回路２によって与えられうるし、センサ１０２に印加されうる。センサ１０２は、この場合、低いポテンシャルで充電される。液体１への浸漬、または、液体１からの取り出しの間に、静電容量の突然の変化が得られ、それは、測定されうるか、評価されうる（例えば回路１０４または６によって）。
【００７９】
容量性測定を行うとき、測定または評価は、例えば分類モジュール１０４によってなされる。容量性液位測定を行うとき、測定または評価は、例えば信号処理回路６によってなされる。しかしながら、両方とも共通の回路モジュールでなされうる。
【００８０】
液体１の材料特性を特徴づけるための理想的なセンサジオメトリは、ごく少量のエッジ効果（edge effects）および浮遊静電容量しかない、検査対象の液体１中の均一な電界を備える。その間に液体１が配される、無限拡張の２枚の平面平行の電極板によってのみ、この必要条件は、満たされる。実際の装置１００では、環境はかなり異なる。容器１０１の実際の環境において線形に移送可能なセンサ１０２によって、十分に正確な測定が、容量性測定のフレームワーク内で分類できるようになされうるということを、調査は示した。特に、そのような容量性測定が、いくつかの（好ましくは３つ）感度グループまたはクラスのうちの１つに調査される液体１を分類するために、十分であることが明らかにされた。
【００８１】
誘電体と比べて、液体は固相において非常に複雑なふるまいを示す。液相では、様々な充電輸送プロセスも可逆および不可逆の電気化学反応も、作用する交番電界の周波数および振幅と温度とに依存して生じうる。したがって、本発明のフレームワーク内で、可能な限り調査される液体１で電気化学反応を避けるために、２００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの周波数帯、および、好ましくは２５０ｋＨｚ〜３５０ｋＨｚの周波数帯が、容量性測定のために選ばれる。
【００８２】
好ましくは、全ての実施形態において、容量性液位測定ｃＬＬＤの場合のように、同じ周波数帯が自動分類で使われる。したがって、好ましくは、同じ回路２が両方のプロセスに使われうる。
【００８３】
センサ１０２に印加される交流電圧（ＡＣ電圧）の大きさは、適切に大きい信号対雑音比の必要条件から得られる。本発明の全ての実施形態において、好ましくは、実用交流電圧は、使われるセンサジオメトリに依存して、約５Ｖで終わる充電カーブを有している。
【００８４】
好ましくは、全ての実施形態において、同じ振幅が、容量性液位測定の場合のように、自動分類で使われる。したがって、好ましくは、同じ回路２が両方のプロセスに使われうる。好ましくは、全ての実施形態において、同じ直接的な電圧フラクション（fraction）（分極化電圧）が、容量性液位測定の場合のように、自動分類で使われる。直接的な電圧フラクション（分極化フラクション）は、好ましくは約３Ｖである。
【００８５】
感度グループまたはクラスを決めるための、または、液体１を分類するための手順は、好ましくは、
分類される液体１の（定められた）液体体積ＦＶを与えるステップを備え、これは、全ての実施形態において、決められた容器１０１、すなわち、以前に指定されたタイプの容器１０１で、好ましくはなされる。
また、（定められた）センサ１０２、好ましくは以前に指定されたタイプのセンサ１０２は、この液体１の（定められた）液体体積ＦＶ内に移送され（浸漬動作と呼ばれる）、液体１の容量性測定が、（この場合）以前に十分に適応した感度で、または、最大感度でなされるステップを備え、この場合、好ましくはすべての実施形態において、定められた決定環境が使われる。そのような定められた決定環境は、少なくとも１つの定められた容器１０１（ここでも専用容器に指定されている）と、定められたキャリア１０３．１とを好ましくは備える。
また、液体１の容量性測定の間、センサ１０２により与えられる（検知）信号ｓ（ｔ）によって、液体１は、いくつかの感度グループまたはクラスのうちの１つに分類される。好ましくは、全ての実施形態は、感度グループまたはクラスへの分類を行うために、（検知）信号ｓ（ｔ）の信号ジャンプまたは容量性測定の（検知）信号ｓ（ｔ）の強度を使う。好ましくは、全ての実施形態において、感度クラスへの分類は、（検知）信号ｓ（ｔ）の強度を、少なくとも１つの予め定められた閾値に関連づけることによって、なされる。（検知）信号ｓ（ｔ）の強度が予め定められた閾値を上回っていれば、この液体は第１の感度クラス（図３のステップＳ４）に分類される。（検知）信号ｓ（ｔ）の強度が予め定められた閾値未満であれば、この液体は第２の感度クラス（図３のステップＳ５）に分類される。
このように特定の感度グループまたはクラスへの液体１の分類は、この液位測定のための適切な感度（事前）設定値を予め定めるために、容量性液位測定ｃＬＬＤにおいて、（すぐに、またはその後に）使われる。
【００８６】
液体１の容量性測定は、好ましくは、全ての実施形態において、最も高い感度で容量性測定を行う装置１００によって、なされる。最も高い感度および予め定められた閾値で測定された信号強度によって、液体は、いくつかの感度グループまたはクラスのうちの１つに分類される。
【００８７】
好ましくは、液体１の容量性測定は、例えば、同じタイプ１０２のピペットチップを備える実験用器具１００の全８つのセンサを使う同じチューブ１０１で、連続して行われる（例えば、２００の自由になるチップ１０２が８回使われうる）。それが静電的な影響によってしばしば誤るので、８つの測定の最初のものは好ましくは放棄される。好ましくは、全ての実施形態において、残りの７つの測定から、測定された信号の平均が決められ、上記分類がこの平均に基づいて行われる。
【００８８】
図４Ａは、分類モジュール１０４が、自動分類を容量性液位測定の実行につなげるために充放電回路２に回路のように接続されていることを示す。
【００８９】
しかしながら、全ての実施形態において、分類モジュール１０４は、信号処理回路６に、または、回路２および６の両方に、回路のように接続だけされうる。
【００９０】
本発明によると、液体１の特定の感度グループまたはクラスへの分類は、容量性液位測定ｃＬＬＤが異なる環境で（例えば、異なる容器１０１で、または、異なるプラットホームまたは装置１００で）なされるのを可能にする。
【００９１】
特定の感度グループまたはクラスによって、計算による適応が、異なる液体体積ＦＶに、および／または、異なるぬれ面積に、および／または、異なる容器１０１に、および／または、異なるキャリア１０３．１に、および／または、異なる作業台１０３．２に、および／または、異なるピペットチップ１０２に、なされうる。この場合、装置１００は、モジュールを備え、または、装置１００は、モジュールに接続されうる。このモジュールは、２つの回路２、６のうちの１つ、または、両方の回路２、６がセットされるか、または、液位測定ｃＬＬＤのために、それに応じてリセットされる前に、計算による適応を行う。
【００９２】
好ましくは、全ての実施形態は、装置１００において容量性液位測定にふさわしくない液体１を特定するか、除去することができるように設計されている。この特定または除去は、なされうる。例えば、液体１の容量性測定が、信号が最小値（低い閾値）未満なので、全く分類を許容しない（検知）信号ｓ（Ｔ）を与える場合である。
【００９３】
図２は、本発明の装置１００において、４つの異なる液体を使って行われた測定のグラフ図を示す。４つの液体の各々は、図２の凡例に示すように、異なるグラフ信号が割り当てられている。ここで、第１の液体はＥｔＯＨ（エタノール）から成り、第２の液体は脱イオン水（蒸留され、イオン除去された水）から成り、第３の液体は水道水から成り、第４の液体は３モルのＮａＣｌ（塩化ナトリウム）から成る。
【００９４】
図２は、（検知）信号ｓ（ｔ）の（信号）強度ＳＩが調べられれば、第１および第２の液体が明らかに識別されうることを、明らかにしている。第３および第４の液体は、強度ＳＩの検査によって、あまり明確に識別されえない。この場合、各々のケースでは、これらの第３および第４の液体は、第１および第２の液体から明らかに区別されうる。ここで、いわゆる体積単位ＶＥは、ｘ軸に（例えば１０μｌステップで）プロットされる。
【００９５】
図３は、本発明の好ましい方法２００の概略図を表す。方法２００は、図示された典型的な実施形態においては、Ｓ１からＳ５によって特徴づけられる５つのステップに分けられる。
【００９６】
第１ステップＳ１において、液体１の容量性測定がなされる。液体１にセンサ１０２を浸漬する動作を行うとき、または、液体１からセンサ１０２を取り出す動作を行うとき、この容量性測定は行われうる。容量性測定は、別々である、あるいは統合された分類モジュール１０４で、全ての実施形態において好ましくは処理される（検知）信号ｓ（ｔ）を与える（図４Ａ参照）。
【００９７】
好ましくは、全ての実施形態において、ステップＳ２のフレームワーク内で、液体１にセンサ１０２を浸漬する動作の間に、または、液体１からセンサ１０２を取り出す動作の間に得られる、容量性測定の信号ｓ（ｔ）の信号ジャンプは、液体１の自動分類を行うために、処理されるか、調べられる。
【００９８】
第２のステップＳ２において、例えば、上記信号ジャンプにおける（検知）信号ｓ（ｔ）の強度（信号強度）は調べられ／決定される。そして、ステップＳ３において、予め定められた閾値（例えばｓＶ１）、ここで示される実施例では−６０、によって、分類またはグループ化が行われる。図２の図において、強度ＳＩのための単位（unit）は、意図的に予め定められていない。なぜならば、この単位が特定の回路のような実施に依存するからである。類似する回路のような構成では、信号強度ＳＩは、例えばｍＶで与えられうる。デジタル回路のような構成では、信号強度ＳＩは、例えば、ＡＤＵで与えられうる。ＡＤＵは、アナログ・デジタル変換を表し、アナログ（検知）信号ｓ（ｔ）を定量化するのに用いられる定量化ステップの数を示す。
【００９９】
図２において、第２の液体の点群が−９０と−７０との間の範囲にあるのに対し、第１の液体の点群が−５０と−１８との間に範囲にある。閾値ｓＶ１は、−６０として予め定められていた。この閾値（例えばｓＶ１）を用いて、ステップＳ３で判断が行われる。（検知）信号ｓ（ｔ）の測定された強度が−６０を上回っているならば、対応する液体は、第１の感度クラス（第１のＣｌと呼ばれる）に分類される。さもなければ、液体は、第２の感度クラス（第２のＣｌと呼ばれる）に分類される。もう一つの閾値は、例えば−１００に指定されうる。（検知）信号ｓ（ｔ）の測定された強度が−１００未満かどうかを調べるもう一つのステップが、例えば、ステップＳ３に、加えられうる。このような場合には、それから、例えば、この液体が装置１００において容量性液位検知にふさわしくないことが確かめられうる。
【０１００】
液体の分類に対する影響を有する様々な要因がありうることを、正確な調査は示す。そのような影響が存在する場合、測定を行うとき、および／または、測定を評価するとき、これらは、本発明によって考慮される。その中に、以下の（環境）影響は、一役を担うことができる。すなわち、
・容器１０１内の液体１の液体体積ＦＶ、
・容器１０１のタイプ（材料およびジオメトリ）、
・センサ１０２のタイプ（材料およびジオメトリ）、
・キャリア１０３．１のタイプ（材料およびジオメトリ）、
・作業台１０３．２のタイプ（材料およびジオメトリ）
である。
【０１０１】
瞬間的ぬれ面積は、容器１０１内の液体１の瞬間的液体体積ＦＶから、および、容器１０１のジオメトリから、各々のケースで、必要に応じて決定されうる。さもなければ、逆に言えば、上記感度は、上記ぬれ表面積に関連するカーブまたは一連の値に対する依存を有しうる。すなわち、そのような場合には、上記ぬれ表面積への閾値Ｓｖ（ｂＯ）の依存がある。
【０１０２】
さらに、例えばキャリア１０３．１および作業台１０３．２の配線は、役割を果たす。接地を通して、例えば、それら両方が同じポテンシャルでありうる。そして、それは有利である。図４Ｂは、概略例を表す。図４Ｂにおいて、丸いベースを有する容器１０１は、作業台１０３．２上にあるキャリア１０３．１内に位置する。作業台１０３．２および／またはキャリア１０３．１は、接地されうる。好ましくは、全ての実施形態において、作業台１０３．２は、（図４Ｂで示すように）接地され、キャリア１０３．１は、不導電性材料（例えばプラスチック）から成る。接地した容器環境１０３は、特に適切である。
【０１０３】
液体１の自動分類は、本発明の全ての実施形態において、装置１００の予め定められた分類環境で、なされる。そのような予め定められた分類環境は、以下の仕様項目（specifications)の少なくとも１つが、予め定められた閾値（例えばＴ１）を決定するときに使われる仕様項目（決定環境）と同一であるという点で、特徴づけられる。すなわち、
・容器１０１の中の液体１の液体体積ＦＶまたは液体１と容器１０１の間のぬれ表面積、
・センサ１０２のタイプ、
・容器１０１（好ましくは、専用容器が使われる）のタイプ、
・キャリア１０３．１のタイプ、
・（専用の）キャリア１０３．１が配置される作業台１０３．２のタイプ
である。
【０１０４】
液体１と容器１０１の間のぬれ表面積がわかっていれば、ぬれ表面積が容器１０１のタイプおよび液体体積ＦＶに依存しているので、容器１０１および液体体積ＦＶのタイプが必ずしもわかっている必要はない。
【０１０５】
容量性測定が、既知の（予め定められた）液体、既知の（予め定められた）液体体積ＦＶ、および、それ以外の既知の環境１０３で既知の（予め定められた）センサ１０２でなされるとき、本発明は、例えば容器１０１を分類する、あるいは識別することを可能にする。この場合、例えば容器１０１の分類または識別は、例えば信号ｓ（ｔ）の強度によってなされうる。つまり、例えば、（ｃＬＬＤ）に適した容器１０１は、不適当なものが自動的に区別されうる。
【０１０６】
好ましくは、装置１００のすべての実施形態は、
・容器１０１および／または
・キャリア１０３．１および／または
・作業台１０３．２および／または
・センサ１０２
を分類する、あるいは識別するように設計された自動測定手順を備える。この場合、対応する測定手順を備えている装置１００では、例えば、液体１がどのタイプのコンテナ１０１に位置するか、あるいは、例えば、センサ１０２のどのタイプ（どのセンサタイプ）が現在使われているか、決定できる。
【０１０７】
本発明も、これらの異なる液体１が、液体１の誘電率および導電率によって識別されうるならば、装置１００で使われる異なる液体１を区別できるようにすることができる。そのような異なる液体１間の識別は、既に述べた分類なしでなされうる。そのような識別のために、比較容量性測定を行うだけで十分である。すなわち、この場合、相対的な測定がなされれば十分である。例えば、装置１００では、エタノールだけが第１の液体として存在し、蒸留されたイオン除去水は、第２の液体として存在することが分かっているならば、これら２つの液体は、信号ｓ（ｔ）の強度検査によって識別されうる。このように、液体１の混同は、自動シーケンスで避けられうる。
【０１０８】
好ましくは、全ての実施形態は、異なる液体１を識別するのにふさわしい測定手順を備えている。
【０１０９】
温度、圧力、および液体濃度の空間不均質によって、または、摂動場（perturbing field）によって発生されうる影響は、ここで考慮されない。しかし、高い再現性を達成するために、影響を有しうる重要な面が、できるだけ指定されなければならない。
【０１１０】
好ましくは、全ての実施形態において、液体特有値の決定がなされる。この液体特有値は、例えば、信号ｓ（ｔ）の強度によって引き出されうる（例えば、テーブル問い合わせ（table enquiry）によってテーブルから得られるか、回路で測定される）。あるいは、それは、計算されうるか、信号ｓ（ｔ）の強度から引き出されうる。この液体特有値は、存在すれば、好ましくは、全ての実施形態において、装置１００のその後の容量性液位測定ｃＬＬＤのために、閾値を正確に設定するために使われうる。この場合、上記液体特有値は、容量性液位測定ｃＬＬＤを行う前に、回路２および／または６に利用可能となる。それから、回路２および／または６は、容量性液位測定ｃＬＬＤのために、閾値を予め定めることによって、適切な感度（例えばＥ１またはＥ２）に自動的に予めセットされる。
【０１１１】
実施形態に従い、感度の事前設定は、１以上の閾値ｓＶ１、ｓＶ２、または、回路２および／または６による閾値関数ｓＶ（ＦＶ）またはｓＶ（ｂＯ）を指定することによってなされうる。あるいは、図４Ａで示すように、分類モジュール１０４によって、接続１０６を介して、回路２および／または６へ伝送され、あるいは、与えられる信号または制御変数によって、上記事前設定がなされうる。図４Ａにおいて、回路２は、信号または制御変数によって直接的または間接的に変えられうる、影響できるスイッチまたはアクチュエータ１２を備えうることが示されている。
【０１１２】
液体１のクラスへの分類がなされた（だけ）ならば、例えば図３に示されるように、装置１００のその後の容量性液位測定ｃＬＬＤのための閾値を設定は、特定のクラスに割り当てることによってなされうる。それから、そのようなクラスは、それぞれ、例えば、一定閾値（例えばｓＶ１）が割り当てられうる。したがって、例えば、装置１００の液体１において、液位測定ｃＬＬＤがなされる場合、特定のクラスに応じた閾値の設定をするために、この特定のクラスへの液体１の割り当てが調べられる。
【０１１３】
好ましくは、本発明の装置１００は、液位測定ｃＬＬＤがなされる前に適切な閾値を自動的にセットするために、（切替）スイッチ、またはアクチュエータ１２（上述したように）を備える。セットされた閾値は一定であってもよい。好ましくは、全ての実施形態において、それらは、液体体積ＦＶ（したがって、ｓＶ（ＦＶ）として示される）に対する依存、または、ぬれ表面積（したがって、ｓＶ（ｂＯ）として示される）に対する依存を有する。
【０１１４】
本発明に係る、既に述べたモジュール１０４を備える装置１００の典型的な実施を、図４Ａは示す。そして、このモジュール１０４は、装置１００内での液体１の自動分類のために設計される。モジュール１０４は、図４ａに示すように、ライン接続１０５を介してセンサ１０２に直接接続されうる。容量性測定（図３のステップＳ１）が行われる場合、例えば、モジュール１０４は、センサ１０２でタップされた（例えば、浸漬動作中の）信号ｓ（ｔ）の強度、または信号ジャンプの他の特性を決定する。そして、例えば、容器１０１内の液体１は、２つの異なる感度クラスのうちの１つに分類される。装置１００の後の時点において、液体１の液位測定ｃＬＬＤが容器１０１（またはもう一つの容器）で行われることになっているならば、モジュール１０４は、充放電回路２（および／または回路６）の閾値の設定に影響する。図４Ａは、（切替）スイッチまたはアクチュエータ１２が第１の感度Ｅ１から第２の感度Ｅ２に（または逆に）切り替えを可能にする実施形態を示す。感度が高ければ高いほど、逆に、対応する閾値がそれだけ低く設定される。
【０１１５】
本発明によると、本発明に係る全ての実施形態において、感度は、
・充放電回路２によって、センサ１０２の充放電中の対応する信号（例えば交流電圧の振幅および／または周波数）を予め定めることができるために、および／または、
・信号ａ（ｔ）を（例えば回路６によって）評価／処理するとき、（例えば回路６における増幅係数を適応させることによって）感度の対応する設定がなされるために、
予め定められうる（以前になされた液体１の分類に依存する）。
【０１１６】
このように、充放電回路２によって、液位測定ｃＬＬＤの「使える」出力信号ａ（ｔ）（例えば、ほとんど摂動影響を有さない信号）が与えられ、これは、以降の信号処理回路６で、さらに処理されると共に、評価されうる。
【０１１７】
プロセス２００のシーケンスは、例えば、装置１００のコントローラ７によって引き起こさせることができ、および／またはモニタさせることができる。しかしながら、モジュール１０４は、プロセス２００のシーケンス制御のために、それ自身のコントローラ（プロセッサ）を備えることもできる。
【０１１８】
容量性測定を行うとき、および、液位測定ｃＬＬＤの間の両方で、浸漬する間および取り出す間にセンサ１０２でタップされうる信号は、信号ジャンプを生成する。浸漬の間、信号は、取り出す間の信号と異なるサインを有する。好ましくは、液体１の自動分類の間、および、液位測定ｃＬＬＤを行うときも、ジャンプ高さ、または、振幅が評価される。したがって、ここでは、信号ｓ（ｔ）の信号強度ＳＩの話が、信号ジャンプの範囲内にある。
【０１１９】
すでに述べたように、好ましくは全ての実施形態において、液体１の自動分類は、所望の値の助けによってなされる。この所望の値は、（例えば、装置１００の予め定められた決定環境で）決定され、その後、（例えば、メモリ１０７に、図４Ａ参照）保存されたものである。所望の値が補助のために使われうるので、本発明は、質的または相対的な予測で動作する。例えば、上記信号ジャンプがｓＶ１＝−６０より大きければ、対応する液体１は第１のクラスに分類される、などである。
【０１２０】
容量性測定のフレームワーク内の全ての実施形態において、より速い信号ｓ１（ｔ）、および、より遅い信号ｓ２（ｔ）は、（検知）信号から引き出され／得られることができ、処理されうる。これらの２つの信号ｓ１（ｔ）およびｓ２（ｔ）から、速い信号ｓ１（ｔ）のための第１の閾値ｓＶ１および遅い信号ｓ２（ｔ）のための第２の閾値ｓＶｌが、定められる。この手順は、オプションである。
【０１２１】
図５は、より速い信号ｓ１（ｔ）、および、より遅い信号ｓ２（ｔ）の処理に基づく液位測定ｃＬＬＤを示す。図５において、２つの信号の信号強度ＳＩのふるまい(behaviour)は、時間ｔに対してプロットされる。さらに、２つの閾値ｖＳｓおよびｖＳｌの位置が示されている。信号ｓ１（ｔ）が第１の閾値ｖＳｓを上回るとき、これが、浸漬または取り出し（サイン（sign）次第）のための第１のポジティブな徴候として、みなされうる。信号ｓ２（ｔ）が第２の閾値ｖＳｌを上回るとき（ここで、ｖＳｌ＞ｖＳｓ）、これは、浸漬または取り出し（サイン次第）のための決定的な確証と、みなされうる。
【０１２２】
実用的な適用においては、これら２つの閾値ｖＳｓ，ｖＳｌに加えて、好ましくは他の基準（ここでは、第１の信号ｓ１（ｔ）のパルス幅Ｐ１と第２の信号ｓ２（ｔ）のスロープＳＴ）が評価され、検知の正しさをチェックする。
【０１２３】
本発明によると、液体１の自動分類の間、少なくとも２つの異なる閾値ｖＳｓ、ｖＳｌと、好ましくは他の基準（Ｐ１、ＳＴ）とが決められ、液位測定ｃＬＬＤにおける以後の使用のために保存されうる。より好ましい実施形態において、閾値ｖＳｓ、ｖＳｌは、液体体積ＦＶおよび／またはぬれ表面積に対する依存を有する。
【０１２４】
速い信号ｓ１（ｔ）と遅い信号ｓ２（ｔ）による以降の液位測定ｃＬＬＤのための全ての実施形態において、遅い信号ｓ２（ｔ）の閾値ｖＳｌは、速い信号Ｓ１（ｔ）の閾値ｖＳｓから決められうる。あるいは、その逆も決定されうる。
【０１２５】
閾値が一定でない実施形態が、以下に記述される。これらの実施形態は、分類される液体１の液体体積ＦＶ、および／または、ぬれ表面積に対する依存があることの発見に基づいている。以下の面にも影響がある、様々な依存の正確な調査は、強度ＳＩが特別な曲線プロフィールを有することを示した。
【０１２６】
強度ＳＩは、以下の面に強く依存している。すなわち、
・すでに述べたような液体１の導電率および比誘電率（relative static permittivity)、
・液体体積ＦＶ、
・容器１０１のタイプ、および／または、ぬれ表面積、
・キャリア１０３．１のタイプ、
・センサ１０２のタイプ、
・作業台１０３．２のタイプ、
・上述した要素の材料、
・動作Ｂの速度である。
【０１２７】
本発明に係る液位測定ｃＬＬＤにおいて、信号a(t)のジャンプまたは信号強度ＳＩは、これら全ての摂動影響よりも、かなり大きくなければならない。
【０１２８】
導電性の液体１については、体積ＦＶが小さくなればなる程、または、瞬間的なぬれ表面積が小さくなればなる程、信号ｓ（ｔ）またはａ（ｔ）が、ますます小さく、容器１０１のベースにより近くなる。
【０１２９】
容器１０１の形状（ジオメトリ）も、関連する。例えば、同じ液体体積ＦＶに関して、信号強度ＳＩは、わずかに曲がったベースを有する容器１０１（例えば図４Ｂ参照）において、Ｖ字形状ベースを有する容器（例えば図８Ｂ参照）よりも高い。
【０１３０】
本発明によると、最も少ない体積さえ、測定でき／検知できるはずである。つまり、測定できる限度は、小さな体積ＦＶの方向に移されるはずである。１０μｌ未満、好ましくは５μｌ未満の体積ＦＶが、好ましくは検知されうるはずである。
【０１３１】
本発明に係る容量性液位測定ｃＬＬＤにおいて、良好な結果を出すために、全ての実施形態において、容器１０１の材料は非導電性の材料であるべきで、容器１０１の基部は接地した作業台１０３．２と接触できるか、作業台１０３．２に近接しうる（距離ＡＢ＜２ｍｍ、図４Ｂ参照）。
【０１３２】
好ましくは、全ての実施形態において、容量性液位測定ｃＬＬＤのために最適化された特別なキャリア１０３．１が使われる。そのようなキャリア１０３．１は、次の基準のうちの１以上の基準を満たさなければならない（ここでは、図４Ｂの例が参照される）。すなわち、
・キャリア壁１０３．３は、非導電性であるように設計され、
・キャリアベース１０３．４は、（例えば、図４Ｂに図式的に示された作業台１０３．２と一緒に）導電性を有すると共に接地されように設計され、
・液体１の近くに位置するように、キャリアベース１０３．４が設計されている。
【０１３３】
図４Ｃは、ここでは、１２本のチューブ１０１が取り付けられている典型的なキャリア１０３．１の斜視図を示す。この図において、キャリア１０３．１のキャリアベース１０３．４とキャリア壁１０３．３とが明確に見られうる。キャリアベース１０３．４は、それが作業領域１０３．２と共に接地するように、作業領域１０３．２に接続されうる。
【０１３４】
概して、特に確実かつ正確に作動する装置１００またはプロセス２００が与えられるようになっているとき、以下のルールまたはアプローチが考慮されるべきである。
・上記閾値は、浸漬（または取り出し）の間に生じる静電容量（信号ジャンプ）のジャンプに関連している。
・上記閾値は、液体１に関する感度と、環境（例えば容器環境１０３）に関する感度の欠如との間でバランスされなければならない。
・上記閾値があまりに低く設定されれば、液位測定ｃＬＬＤがますます敏感になる。結果として、誤った測定が、より生じるようになる。
・上記閾値があまりに高く設定されれば、液位測定ｃＬＬＤがますます鈍感になる。つまり、センサ１０２は、静電容量ジャンプが検知されうるまで十分に大きくなる前に、液体１に、より深く挿入されなければならない（液位が見つからない）。さらに、弱い導電率を有する液体１は、もはや検知されえない。
【０１３５】
図６Ａは、異なる液体体積ＦＶでそれぞれ満たされる３つの同一の容器１０１の概略図を示す。液体体積ＦＶは、左から右に減少する。図６Ｂは、図６Ａに示される３つの充填レベルの状況に関連する概略図を示す。この図は、一方で、導電液体１からのセンサ１０２の取り出しの間の信号強度ＳＩを示し、他方で、適切な閾値を示す。
【０１３６】
上述したもののうちのいくらかは、これらの図から確かめられうる。液体体積ＦＶがより小さくなるか、ぬれ表面積を減らすにつれて、強度ＳＩは減少する。上記強度曲線（図６Ｂの上側の曲線）は、明確な第１の領域Ｍ１を有する。この領域Ｍ１は、単調に減少すると共に、一定の勾配を有する直線に近似されうる。上記強度曲線は、大きく減少すると共に、勾配が増加する第２の領域Ｍ２も有する。測定結果は、非常に小さな体積ＦＶには使えない。
【０１３７】
本発明によると、好ましくは、自動分類のフレームワーク内の全ての実施形態において、強度曲線の各々の値は、対応する閾値に割り当てられる。信号が液位測定ｃＬＬＤの浸漬または取り出しの間に検知可能なままであるために、関連する閾値は、強度曲線の値よりも常にわずかに低くなければならない。図６Ｂでは、下側の曲線は、閾値曲線の可能なプロフィールを表す。
【０１３８】
本発明によると、好ましくは、全ての実施形態において、一連の離散的な閾値が決定される（例えば、図７に示される）。しかし、全ての実施形態において、閾値関数ｓＶ（ＦＶ）またはｓＶ（ｂＯ）が定められうる。ここで、閾値関数ｓＶ（ＦＶ）は、液体体積ＦＶに対する依存を有し、閾値関数ｓＶ（ｂＯ）は、容器１０１内の液体１のぬれ表面積に対する依存を有する。
【０１３９】
好ましくは、全ての実施形態において、測定される液体体積ＦＶおよび／または瞬間的なぬれ表面積が閾値の選択についての影響を有するように、液位測定ｃＬＬＤが行われる。液体体積ＦＶを減らすことで、または、ぬれ表面積を減らすことで、閾値も好ましくは減少する。従って、ｃＬＬＤ液位測定の感度は、ますます低くなる。
【０１４０】
図７は、第１のより速い信号ｓ１（ｔ）および第２のより遅い信号ｓ２（ｔ）（図５参照）を評価する容量液位測定ｃＬＬＤを行うのに適している一連の離散的な閾値を示している概略図を示す。体積単位がｘ軸にプロットされ、信号強度ＳＩがｙ軸にプロットされる。体積ＦＶを増やすことで、浸漬または取り出しの間の信号ジャンプがますます大きくなる。すなわち、強度ＳＩが増加する。したがって、閾値もますますより大きくなる。
【０１４１】
好ましくは、２つの信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）で動作する全ての実施形態において、閾値曲線が使われ、両方の信号のための閾値曲線のプロフィールは、（図７で示すように）同一であるか類似している。より速い信号ｓ１（ｔ）のための閾値曲線は、ｖＳｓによって示され、より遅い信号ｓ２（ｔ）のための閾値曲線は、ｖＳｌで示される。好ましくは、全ての実施形態において、（図５にも示されるように）ｖＳｌ＞ｖＳｓを保持する。
【０１４２】
図８Ａは、左に示される容器１０１に関連する非常に概略的な図を示す。ここで、容器１０１は、わずかに曲がったベース１０８を有する。この図において図８Ａに概要の形で示される３つの液体クラスの各々のために、曲線２０１、２０２、２０３が予め定められている。図８Ａにおいて、体積単位ＶＥは、感度の関数としてプロットされる。ここでは、全３つの感度クラス第１Ｃｌ．，第２Ｃｌ．，および第３Ｃｌ．の液体について、液位測定ｃＬＬＤが成功できるために、体積ＦＶを減らすことで（あるいは、ぬれ表面積を減らすことで）、感度がかなり減少しなければならないことがわかる。３つの曲線２０１、２０２、２０３は、図８Ａに示すように、同一または類似でありえる。しかし、図８Ｂに示すように、３つの曲線は、かなり異なりうる。
【０１４３】
図８Ｂは、左に示される容器１０１に関連する非常に概略的な図を示す。ここで、容器１０１は、Ｖ字形状に先細りのベース１０８を有する。Ｖ字形状ベース１０８は、ぬれ表面積の曲線プロフィールの依存が明確に識別されうる状況を示すために、ここで特に明確に定められている。図８Ａと同様に、３つの感度クラス第１Ｃｌ．，第２Ｃｌ．，および第３Ｃｌ．が示されている。特に良好な導電性を有する液体（第３Ｃｌ．）に関して、対応する曲線２０４は、単調にわずかに増加する（例えば、Ｍ１領域において、線形に上昇しうる）プロフィールを有する。容器１０１の純粋な円筒形の領域から先細りのベース１０８への移行領域において、曲線２０４は、明らかに増加する傾斜を備える曲線プロフィール（図８Ｂの領域Ｍ２）を有している。良好な導電性を有する液体（第２Ｃｌ．）の曲線２０５は、傾斜および勾配がない直線プロフィール、または、その傾斜または勾配が非常に小さいプロフィール（図８Ｂの領域Ｍ１）を有する。ほとんど導電性を有しない液体（第１Ｃｌ．）の曲線２０６に関して、曲線２０６は、図８Ｂの概略図において、右の方へ傾いている。この曲線２０６は、図８Ｂの領域Ｍ２において、勾配を備える直線プロフィールを有する。曲線２０６の右への傾きは、ほとんど導電性を有しない液体に関して、曲線２０６の領域Ｍ１のぬれ面積の大きさが何の役割も演じないという単純化された方法で説明されうる。この領域では、作業台１０３．２からの距離ＡＢが、かなり支配的である。
【０１４４】
様々な液体の感度曲線は、異なるプロフィールを確かに有しうることが、図８Ｂから推論されうる。したがって、閾値曲線も、液体の導電率に応じて異なるプロフィールを有しうる。
【０１４５】
好ましくは２つ、特に好ましくは３つの感度クラス第１Ｃｌ．，第２Ｃｌ．，および第３Ｃｌ．は、予め定められうる（図８Ａおよび８Ｂ参照）。これらの感度クラス第１Ｃｌ．，第２Ｃｌ．，および第３Ｃｌ．は、例えば、以下のように定められうる。すなわち、
・１０μＳ未満の導電率と、２４と８０との間の比誘電率（低い導電率：第１Ｃｌ．）を有する導電性液体、
・１０μＳ未満の導電率と、８０よりも大きい比誘電率（良好な導電率：第２Ｃｌ．）を有する導電性液体、
・１００μＳよりも大きい導電率を有する導電性液体（非常に良好な導電率：第３Ｃｌ．）。
【符号の説明】
【０１４６】
１  液体
２  充放電回路
３  ピペットチップ
４  ベースプレート
５  容器
６  信号処理回路
７  コントローラ
１０  実験用器具
１１  入力側
１２  スイッチ／アクチュエータ
１００  装置
１０１  容器（実験器具）
１０２  センサ
１０３．１  キャリア／サポート
１０３．２  作業台／表面／ベースプレート
１０３．３  キャリア壁
１０３．４  キャリアベース
１０３  容器環境
１０４  分類モジュール
１０５  ライン接続
１０６  回路接続
１０７  メモリ
１０８  ベース
１１０  液位測定システム
２００  方法
２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６  曲線
ａ（ｔ）  ｃＬＬＤの出力信号
ＡＢ  距離
Ｂ  移送動作
ｃＬＬＤ  液位測定
Ｃｔｉｐ／ｌｉｑ  センサと液体との間の静電容量
Ｃｃｏｕｐｌ  結合コンデンサ
ε  誘電率
ε（ω）  周波数依存性誘電率
ε０  フィールド定数
ｅ  制御変数または信号
Ｅ１  第1の感度
Ｅ２  第２の感度
ＦＶ  液体体積
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６  プロセスステップ
ｓ（ｔ）  出力信号／（検知）信号
ＳＩ  （信号）強度
ＫＩ  感度クラス
Ｍ１  第１の範囲
Ｍ２  第２の範囲
ｔ  時間
ｓＶ１  第１の閾値
ｓＶ２  第２の閾値
ｓＶ（ＦＶ）  液体体積の関数としての閾値関数
ｓＶ（ｂＯ）  ぬれ表面積の関数としての閾値関数
ＶＥ  体積ユニット
ｖＳ  予め定められた閾値
ｖＳｓ  予め定められた閾値  速い信号
ｖＳｌ  予め定められた閾値  遅い信号
Ｙ  アドミタンス
Ｚ  複素量／インピーダンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
0006654358.tif 000006
【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
0006654358.tif 000009
【図６Ｂ】
0006654358.tif 000010
【図７】
0006654358.tif 000011
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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