JPH11241995A - 管を通過する液体セグメント及びガスセグメントの流れを検出する方法及び装置 - Google Patents

管を通過する液体セグメント及びガスセグメントの流れを検出する方法及び装置

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JPH11241995A
JPH11241995A JP10352643A JP35264398A JPH11241995A JP H11241995 A JPH11241995 A JP H11241995A JP 10352643 A JP10352643 A JP 10352643A JP 35264398 A JP35264398 A JP 35264398A JP H11241995 A JPH11241995 A JP H11241995A
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tube
light
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liquid
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JP10352643A
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David Kleinschmitt
デイヴィド、クラインシュミット
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Bayer Corp
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Bayer AG
Bayer Corp
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length

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  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 細長い透明な管を通って流れる液体セグメン
ト及びガスセグメントの流れ内の液体及びガスの存在を
検出し、前記流れの流動方向を感知する気泡検出器／方
向センサを提供することにある。 【解決手段】 方向センサは、第１及び第２の光源３
５、５０と、第１及び第２の入力光ファイバー束３０、
５５と、第１及び第２のコレクション光ファイバー束４
５、６０とを持つ。第１及び第２の入力光ファイバー束
３０、５５は、光が管４０を通過するように管に結合さ
れる。管に液体を満たすときは、各光源３５、５０から
管を通過する光は第１及び第２の所定領域を通過する。
管４０にガスを満たすときは、管を通過する光は所定領
域の外部に進む。各コレクション光ファイバー束に受け
取られる光に基づいて管内の液体の存在と、管内のガス
の存在と、管４０を通る液体及びガスの流れの方向とを
指示する各信号を生ずる回路６５、７０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、細長い管を経て流れる
液体セグメント（ｌｉｑｕｉｄ ｓｅｇｍｅｎｔ）及び
ガスセグメント（ｇａｓ ｓｅｇｍｅｎｔ）の流れ内で
液体及びガスの間を識別しこのようなセグメント流（ｓ
ｅｇｍｅｎｔ ｓｔｒｅａｍ）の流れ方向を感知する方
法及び装置に関する。本発明は又、既知の吸光度特性
（ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉ
ｃ）を持つマーカ染料（ｍａｒｋｅｒ ｄｙｅ）を含む
このようなセグメント流内の液体セグメントの存在を検
出する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】臨床化学分析装置のような分析器具シス
テムでは、血清又は尿のような液体試料は、各セグメン
トの流れを生成するように若干の各試料を気泡、典型的
には空気により互いに隔離し液体セグメント及びガスセ
グメントの流れを細長い管を経て流すことによって処理
することが多い。この流れが管を経て流れる際に、種種
の分析測定を行う。若干のシステムでは液体セグメント
及びガスセグメントのセグメント流の流れは処理中に方
向を逆にすることができる。
【０００３】このようなシステムでは、処理及び分析が
正確になるように、液体セグメント及びガスセグメント
の間を識別しセグメント流の流れ方向を判定できること
が大切である。この機能性を生ずる装置は、当業界では
よく知られ典型的には気泡検出装置と呼ばれる。このよ
うな従来の気泡検出装置の１例はクレインシュミット
（Ｋｌｅｉｎｓｃｈｍｉｔｔ）等を発明者とする米国特
許第５，４６６，９４６号明細書（以下'９４６特許明
細書と称する）に記載してあるがこれは本説明に参照し
てある。
【０００４】後述の図１及び図２は'９４６特許明細書
に記載してある前記した従来の気泡検出装置の横断面図
である。図１及び図２に示すように気泡検出装置は、光
源１１から白色入力光を受けてこの光を透明管１２の横
断面を経て差向けるイルミネーション光ファイバー束
（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃ
ｂｕｎｄｌｅ）１０を備える。透明な管１２では液体及
びガスのセグメント流が管１２の縦方向軸線に直交する
方向に通過する。管１２でイルミネーション光ファイバ
ー束１０の反対の側には、従来の分析装置器具（図示し
てない）に光を差向けるコレクション光ファイバー束
（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃ ｂ
ｕｎｄｌｅ）１４と一層小さい光ファイバー束１５とが
位置する。光ファイバー束１５は、コレクション光ファ
イバー束１４を配置した所定区域の外部に延びる光だけ
を受ける。光ファイバー束１５により集束した光は、光
を電気エネルギーに変換するフォトダイオード１６に入
れる。比較器１７はフォトダイオード１６の出力を基準
電圧１８と比較し制御信号１９を生ずる。
【０００５】図１に示すように管１２が液体を含むとき
は、イルミネーション光ファイバー束１０からの光は液
体を充てんした管１２の通過時に曲げられすなわち屈折
して光線は所定区域外には実質的に全く延びなくて光フ
ァイバー束１５に達しない。このような状態のもとでは
フォトダイオード１６からの信号は低くすなわち基準電
圧１８以下で、比較器１７は、管１２内に液体の存在す
ることを指示する第１のレベルを持つ制御信号１９を生
ずる。
【０００６】図２に示すように管１２が空気のようなガ
スを含むときは、イルミネーション光ファイバー束１０
からの光線はあまり大きくは屈折しないですなわち曲が
らなくて従ってこの光のかなりの部分が所定区域を越え
て配置され束１５に集束される。従ってフォトダイオー
ド１６からの信号は高く基準電圧１８以上であり、比較
器１７はガスが管１２内に存在することを指示する第２
のレベルを持つ制御信号１９を生ずる。
【０００７】各光ファイバー束１０、１４、１５の高さ
とこれ等の光ファイバー束の管１２に対する近接度と
は、液体が管１２内に存在するときは光線がほぼ全く光
ファイバー束１５に当たらないように十分な光が確実に
曲がりすなわち屈折するように選定しなければならな
い。'９４６特許明細書には特定の幾何学的形状を述べ
てあるからこの場合反復しては述べない。
【０００８】図３は'９４６特許明細書に記載した気泡
検出器の別の実施例を示す。この特許明細書では液体セ
グメント及びガスセグメントの各セグメント流の流れ方
向は液体／ガス境界面の検出のほかに検出する。図３及
び図４に示すように気泡検出器は、同じイルミネーショ
ン光ファイバー束１０を共有する光ファイバー束１５、
１５'から成る２条の光径路チャネルを備える。各光フ
ァイバー束１５、１５'は、ガスセグメント及び液体セ
グメントの間の境界面を検出するように最小の液体セグ
メント又はガスセグメントの幅より短い距離だけ互いに
間隔を隔てる。
【０００９】各光ファイバー束１５、１５'からの出力
はフォトダイオード１６、１６'に送られる。これ等の
フォトダイオードの各出力は、比較器１７、１７'に受
け取られ、基準電圧１８、１８'と比較され、出力１
９、１９'を生ずる。各出力１９、１９'は、２種類の出
力信号２１、２２を生ずる論理回路２０に加える。一方
の信号は液体／ガス境界面が生じたことを指示し、他方
の信号はセグメント流の流れ方向を指示する。論理回路
２０とこの回路に利用されセグメント流の流れ方向を判
定する方法との詳細は'９４６特許明細書に詳述してあ
るから本説明では反復しては述べない。
【００１０】'９４６特許明細書に記載してある気泡検
出器は２条の各光径路チャネルに対し管１２を経て光を
差向けるのに単一の光源１１と単一のイルミネーション
光ファイバー束１０とを利用するから、又光は各光径路
チャネル内でほぼ同じ方向に移動するから、これ等の２
条のチャネル間には光学的クロストーク（ｏｐｔｉｃａ
ｌ ｃｒｏｓｓ−ｔａｌｋ）の生ずる傾向がある。従っ
て第１のチャネルからの光の若干は第２チャネルに専用
のフォトダイオードに受け取られ又はこの逆の関係にな
り、従って信号識別の問題を生ずる。
【００１１】
【発明の開示】本発明は、細長い透明な管を経て流れる
液体セグメント及びガスセグメントの流れ内の流体セグ
メント及びガスセグメントの存在を検出し、この管内の
セグメント流の流れ方向を感知する方法及び装置に係わ
る。
【００１２】本発明の１態様は、気泡検出器／方向セン
サに係わる。このようなセンサの１例は、第１及び第２
の光源と第１及び第２の入力光ファイバー束（すなわち
イルミネーション光ファイバー束）と第１及び第２のコ
レクション光ファイバー束とを備える。第１の入力光フ
ァイバー束は、第１の光源を管にその第１の側に結合
し、管内に存在する液体セグメントに応答してこの管の
第２の側の第１の所定領域内に又管内に存在するガスセ
グメントに応答して第２の側の第１の所定領域の外部に
光が管を貫いて進むようにする。第２の入力光ファイバ
ー束は、第２の光源をこの管にその第２の側で結合し、
管内に存在する液体セグメントに応答してこの管の第１
の側の第２の所定領域内に又管内のガスに応答して第１
の側の第２の所定領域の外部に光が管を貫いて進むよう
にする。
【００１３】第１及び第２のコレクション光ファイバー
束は、それぞれ管の第２及び第１の側に結合され各所定
領域の外部に位置する。第１及び第２のコレクション光
ファイバー束に回路を結合してある。この回路は、セグ
メント流の流れ方向を指示する第１の出力と管内の液体
セグメント及びガスセグメントの少なくとも一方の存在
を指示する第２の出力とを持つ。
【００１４】別の実施例によれば本発明は、管の第２の
側に結合した付加的なコレクション光ファイバー束を備
える。この付加的光ファイバー束は第１の所定領域内に
位置する。これ等の実施例では回路は、付加的光ファイ
バー束に結合され、既知の吸光度特性を持つマーカ染料
を含む管内の液体セグメントの存在を指示する出力を生
ずる。
【００１５】本発明の他の態様は、細長い透明な管を経
て流れる液体セグメント及びガスセグメントの流れ内の
液体セグメント及びガスセグメントの存在を検出し又流
れ方向を検出する方法に係わる。このような方法の１例
では、管の第１の側に隣接する第１の位置でこの管を第
１の光で照明し、この管を通って第１の光を通し、そし
てこの管内の液体セグメントの存在に応答して第１の光
を第１の所定領域内に屈折させ、又この管内のガスセグ
メントの存在に応答して第１の光を第１の所定領域の外
部に屈折させ、管の第２の側に隣接して位置する第２の
位置で第１の所定領域の外部にこの管を通過する第１の
光の量を検出することから成る。この方法は又、管の第
２の側に隣接する第３の位置においてこの管を第２の光
で照明し、この管を経て第２の光を通し、そしてこの管
内の液体セグメントの存在に応答して第２の光を第２の
所定領域内に屈折させ、又この管内のガスセグメントの
存在に応答して第２の光を第２の所定領域の外部に屈折
させ、そしてこの管の第１の側に隣接して位置する第４
の位置でこの管を経て第２の所定領域の外部に進む第２
の光の量を検出することから成る。この方法では次い
で、管内に存在する液体セグメント及びガスセグメント
の少なくとも一方を判定し、そして第１及び第２の光の
量に基づいて管内のセグメント流の流れ方向を判定す
る。
【００１６】他の実施例では本方法は、管の第２の側に
隣接して位置させた第５の位置に管を経て第１の所定領
域内に進む第３の光の量を検出し、公知の吸光度特性を
持つマーカ染料を含む液体セグメントが第１及び第３の
光の量と既知の吸光度特性とに基づいてこの管内に存在
することを判定する。
【００１７】以下本発明を好適な実施例について添付図
面により詳細に説明する。添付図面を通じ同様な部品に
同様な参照数字を付してある。
【００１８】
【実施例】図５には本発明の第１の実施例による気泡検
出器／方向センサ（ｂｕｂｂｌｅｄｅｔｅｃｔｏｒ／ｄ
ｉｒｅｃｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ）のブロック図を示し
てある。図５に示すようにイルミネーション光ファイバ
ー束３０は、発光ダイオードすなわちＬＥＤ３５から入
力光を受け細長い透明な管４０の直径を経て管４０の縦
方向軸線に実質的に直交する方向に光を差向ける。コレ
クション光ファイバー束４５は管４０のイルミネーショ
ン光ファイバー束３０の反対の側に位置させてある。同
様に管４０のコレクション光ファイバー束４５と同じ側
に位置させたイルミネーション光ファイバー束５５はＬ
ＥＤ５０から入力光を受け、透明な管４０の直径を経て
管４０の縦方向軸にほぼ直交する方向にこの光を差向け
る。コレクション光ファイバー束６０は管４０のイルミ
ネーション光ファイバー束５５の反対の側に位置する。
この場合の「管の側」という用語は、図６及び図７に示
すように管の縦方向軸線に交差しこの軸線に大体直交す
る平面４２により定められた管部分を意味する。
【００１９】イルミネーション光ファイバー束３０及び
イルミネーション光ファイバー束５５は、それぞれ管４
０の各側に対して、それぞれ光を管４０を経て差向ける
方向がこれ等の束の間に実質的にクロストークを生じな
いように位置させなければならない。本発明の好適な実
施例では、イルミネーション光ファイバー束３０からの
光の方向がこの光が管４０を通過する際にイルミネーシ
ョン光ファイバー束５５からの光が管４０を通過する際
のこの光の方向とは実質的に反対になるように、イルミ
ネーション光ファイバー束３０及びイルミネーション光
ファイバー束５５を管４０の側に対し又相互に対し位置
させることにより、前記の結果が最適の状態で得られ
る。しかし経験上明らかなように本発明の範囲を逸脱し
ないで、前記のようにして各束を位置決めする必要がな
く又クロストークのおそれを最少にするその他種種の位
置決め方法が可能であるのはもちろんである。
【００２０】さらに各コレクション光ファイバー束４
５、６０は、後述のようにそれぞれ所定領域の外側を通
る光だけしか受けないように管４０に対し位置させる。
とくに図６に示すように管４０が液体を含むときはイル
ミネーション光ファイバー束３０又は５５からの光は管
４０を通過するときに曲げられ又は屈折して光線は、コ
レクション光ファイバー束４５又は６０の外周縁部に定
められる区域は実質的に全く通過しない。光線はほぼ全
部がコレクション光ファイバー束４５又は６０の外周縁
部の外側の区域を通過する。すなわち前記した所定領域
は、管が液体を含むときはほぼ全部の光線が通る区域と
して定められる。さらに図７に示すように管４０が空気
のようなガス体を含むときは、イルミネーション光ファ
イバー束３０又は５５からの光はあまり強くは曲がった
り屈折したりしなくて、このことは光が前記した所定領
域を通過するようには曲がらないか屈折しないことを意
味し、従ってイルミネーション光ファイバー束３０又は
５５からの光のほぼ全部が所定領域外の区域で管を通過
し、コレクション光ファイバー束４５又は６０によりか
なりの部分が集束される。
【００２１】すなわち図６及び図７において管４０の縦
方向軸線に交差するように平面４３に対してイルミネー
ション光ファイバー束３０、５５及びコレクション光フ
ァイバー束４５、６０の寸法を設定することは重要なこ
とである。この設定は、液体充てん管４０を通過すると
きに光線がいずれの場合でもよいがコレクション光ファ
イバー束４５又は６０に占められない前記した所定領域
内に屈折するようにしなければならなくて、又ガス充て
ん管４０を通過するときに光線がいずれの場合でもよい
がこのようには屈折しなくて所定領域の外側を通りコレ
クション光ファイバー束４５又は６０の占める区域に入
るようにしなければならない。平面４３に対する正確な
寸法は、管４０の直径と管４０内の液体の屈折率と管自
体の屈折率との関数である。本発明の特定の応用に対す
るイルミネーション光ファイバー束３０、５５とコレク
ション光ファイバー束４５、６０との設定のための最適
の寸法は前記した要因に基づいて当業者には明らかであ
る。
【００２２】さらにキユマー（Ｋｕｍａｒ）等を発明者
とする米国特許第５，３９９，４９７号明細書に記載し
てあるように、液体セグメント及びガスセグメントの流
れが管４０を流通する際に残留液体が管４０の内面に固
定しないようにするために管４０の内面に油のような隔
離液体の膜を使うのが有利である。このような隔離液体
を本発明に関して使うときは、束３０、５５及び束４
５、６０を図６及び図７に示すように平面４３の上方を
意味する管４０の上半部に位置させ、光径路が管４０の
上半部を通るようにするのがよい。隔離液体は低い流れ
速度で管４０の下半部にたまるようになるので、この配
置が好適である。この場合、光径路が管４０の下半部を
通り従ってたまった隔離液体を通るからイルミネーショ
ン光ファイバー束３０、５５及びコレクション光ファイ
バー束４５、６０を管４０の下半部に位置させると性能
が低下するようになる。隔離液体を使わないと、管４０
の下半部に比べて管４０の上半部にイルミネーション光
ファイバー束３０、５５及びコレクション光ファイバー
束４５、６０を位置させることがあまり重要でないのは
もちろんである。
【００２３】図５に示すようにコレクション光ファイバ
ー束４５、６０により集束した光は、光を電気エネルギ
ーに変換するようにそれぞれ光検出器／増幅器集積回路
装置（ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ／ａｍｐｌｉｆｉｅ
ｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ ｄｅｖｉｃ
ｅ）６５、７０に入力する。適当な光検出器／増幅器集
積回路装置はたとえばバー・ブラウン（Ｂｕｒｒ−Ｂｒ
ｏｗｎ）社製の部品番号ＯＰＴ１０１がある。光検出器
／増幅器集積回路装置６５、７０の機能を果たす集積回
路装置を使う代りに各別の光検出器素子（ｐｈｏｔｏｄ
ｅｔｅｃｔｏｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）及び増幅器素子（ａ
ｍｐｌｉｆｉｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）を使ってもよいの
は当業者には明らかである。光検出器／増幅器集積回路
装置６５、７０の出力はそれぞれ比較器７５、８０によ
り受ける。各比較器７５、８０は各光検出器／増幅器回
路装置６５、７０の出力を基準電圧と比較し制御信号９
０、９５を生ずる。
【００２４】すなわち管４０が各イルミネーション光フ
ァイバー束３０、５５間又は各コレクション光ファイバ
ー束４５、６０間の位置に液体を含むときは、それぞれ
光検出器／増幅器集積回路装置６５、７０により出力す
る信号は低くすなわち基準電圧８５以下であり、比較器
７５、８０はそれぞれ、管４０内に液体のあることを指
示する第１のレベルを持つ制御信号９０、９５を生ず
る。管４０が各光ファイバー束３０、４５間又は各光フ
ァイバー束５５、６０間の位置に空気のようなガスを含
むときは、それぞれ光検出器／増幅器集積回路装置６
５、７０により出力する信号は高くすなわち基準電圧８
５より高く、各比較器７５、８０はそれぞれ、管４０内
にガスの存在することを指示する第２のレベルを持つ制
御信号９０、９５を生ずる。
【００２５】イルミネーション光ファイバー束３０及び
５５は管４０の縦方向軸線に沿い、管４０を経て流れる
最小の液体セグメント又はガスセグメントの幅より小さ
い距離だけ互いに隔離するのがよい。この配置によりガ
スセグメント及び液体セグメント間の境界面の検出がで
きる。
【００２６】制御信号９０、９５はそれぞれ論理回路１
００に送る。液体セグメント又はガスセグメントの存在
と液体セグメント及びガスセグメントから成る流れの流
れ方向とを指示する信号を出力するように、集積回路チ
ップ又はソリッドステートマシン（ｓｏｌｉｄ ｓｔａ
ｔｅ ｍａｃｈｉｎｅ）を使いソフトウエアで具体化し
た普通の論理回路を使って、論理回路１００を具現する
（ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ）のがよい。論理回路１００を具
現するのに使う特定の組の論理状態は'９４６特許明細
書に詳しく記載してあるから本説明では反復して述べな
い。しかし論理回路１００は、本発明の範囲を逸脱しな
いで所望の機能性を得るのに従来の技術の１つにより多
くの方式で形成することができる。
【００２７】図８には本発明の第２の好適な実施例によ
る気泡検出器／方向センサのブロック図を示してある。
図８のこの第２の好適な実施例では図５に示した比較器
７５、８０、基準電圧８５、制御信号９０、９５及び論
理回路１００の代りにコンピュータ１２０を使ってあ
る。すなわち光検出器／増幅器集積回路装置６５、７０
の出力は直接コンピュータ１２０に送る。この好適な実
施例では、比較器７５、８０、基準電圧８５、制御信号
９０、９５及び論理回路１００により得られる機能性及
び論理はコンピュータ１２０にロードしたソフトウエア
により十分に得られる。コンピュータ１２０はこの場
合、管４０内の液体又はガスのセグメント流れの流れ方
向とこれ等の各セグメントの存在とを指示する信号を出
力することができる。ソフトウエアのこの機能性を生成
する方法の詳細は当業者には明らかでありこの場合反復
説明は行わない。図８に示した実施例は、付加的なハー
ドウエア素子を必要としないので好適なものである。
【００２８】前記したように本発明の好適な実施例では
各イルミネーション光ファイバー束３０、３５が管４０
の互いに対向する側に配置され、イルミネーション光フ
ァイバー束５５から管４０を経て進む光とは実質的に反
対の方向に光がイルミネーション光ファイバー束３０か
ら管４０を経て進むようにすることによって、本発明の
気泡検出器／方向センサが２条の光径路チャネルの間の
光学的クロストークから確実に有効に免れるようにす
る。この場合有利にも従来の前記した欠点が除かれる。
【００２９】さらに分析器具では、液体セグメント及び
ガスセグメントの流動流れを利用しこの流れに既知の場
所で既知の吸光度特性を持つマーカ染料を含む液体セグ
メントを周期的に挿入するのが普通である。このこと
は、流動するセグメント流れの軌道をこの流れが分析シ
ステムを貫流して移動する際に保持するようにして行わ
れる。とくにマーカ染料を含む液体セグメントは、流れ
内の特定のセグメントの場所の標識として検出され使用
することができる。
【００３０】図９にはマーカ染料を含む液体セグメント
を検出することのできる本発明の１変型を示してある。
とくにコレクション光ファイバー束１１０は、イルミネ
ーション光ファイバー束３０又は５５の反対の管４０の
側に管４０に隣接して位置させてある。さらにコレクシ
ョン光ファイバー束１１０は図６及び図７について前記
した所定領域内に位置し、管４０が液体を含むときはイ
ルミネーション光ファイバー束３０又は５５からの光が
管を通過するときに曲げられ又は屈折して束１１０に向
けられるようにする。コレクション光ファイバー束１１
０により集束した光は、光検出器１１５に次いで増幅器
１１６に送られ光を電気エネルギーに変換する。各別の
光検出器１１５及び増幅器１１６の代りに前記したよう
に光検出器／増幅器集積回路装置を使ってもよい。
【００３１】増幅器１１６の出力は論理回路１００に入
力される。論理回路１００は、気泡検出器／方向センサ
が前記したように管４０内に液体の存在することを判定
したときに論理回路１００によりコレクション光ファイ
バー束１１０により集束した光と特定のマーカ染料又は
使用染料の既知の吸光度特性とを使ってこの液体が試料
セグメントであるか又はマーカ染料を含むセグメントで
あるかどうかを判定することができるような普通の論理
素子を使って形成してある。とくにマーカ染料を含まな
い液体セグメントが管内に存在するときは、液体試料の
特性によって特定の量の光がコレクション光ファイバー
束１１０に達する。この光の量は、分析しようとする液
体試料である全部の液体セグメントの間で実質的に変わ
らない。しかしマーカ染料を含む液体セグメントが管内
に存在するときは、使用マーカ染料の特定の吸光度特性
に従って異なる既知量の光がコレクション光ファイバー
束１１０に達する。すなわち論理回路１００は、コレク
ション光ファイバー束１１０に受け取られる光の量に基
づいてマーカ染料を含む又含まない各液体試料間を識別
することができる。従って流れ内の特定のセグメントの
場所は判定し探知することができる。所望の機能性が得
られるように論理回路１００内に普通の論理素子を設け
るのに必要な特殊事項は当業者には明らかであるから反
復しては述べない。
【００３２】図１０には、マーカ染料を含む液体セグメ
ントを又検出することができ、そして図９に示した論理
回路１００の代りにコンピュータ１２０を使った本発明
のさらに別の変型を示してある。コンピュータ１２０に
は、前記した論理回路１００の機能性の全部を果たすソ
フトウエアをロードする。ソフトウエアのこの機能性を
備える方法の詳細は当業者には明らかであるから説明は
省く。
【００３３】以上本発明を詳細に述べたがこれは例示し
ただけで限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】液体を含む管を示す従来の気泡検出器の横断面
図である。
【図２】ガスを含む管を示す従来の気泡検出器の横断面
図である。
【図３】液体セグメント及びガスセグメントから成る流
れの流れ方向を検出することのできる従来の気泡検出器
のブロック図である。
【図４】図３に示した従来の気泡検出器の光ファイバー
束を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施例による気泡検出器／方向セ
ンサのブロック図である。
【図６】液体を含む管を示す図５の６−６線に沿う断面
図である。
【図７】ガスを含む管を示す図５の７−７線に沿う断面
図である。
【図８】本発明の第２の好適な実施例による気泡検出器
／方向センサのブロック図である。
【図９】マーカ染料の存在を検出することのできる本発
明の変型による気泡検出器／方向センサの横断面図であ
る。
【図１０】図９のなお別の変型の横断面図である。
【符号の説明】
３０ イルミネーション光ファイバー束 ３５ 光源 ４０ 管 ４５ コレクション光ファイバー束 ５０ 光源 ５５ イルミネーション光ファイバー束 ６０ コレクション光ファイバー束 ６５、７０ 回路

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体セグメント及びガスセグメントの流
    動流れ内の液体セグメント及びガスセグメントの存在と
    流れの方向とを検出する検出装置において、 縦方向軸線と、第１の側及び第２の側とを持つ細長い透
    明な管であって、前記縦方向軸線に沿い第１の方向及び
    第２の方向の少なくとも一方の方向に前記液体セグメン
    ト及びガスセグメントが前記管を通って流動できるよう
    にして成る管と、 第１の光源と、 前記管内に存在する液体セグメントに応答し前記第１の
    光源からの光を前記管を通って第１の所定領域内に進ま
    せ、かつ前記管内に存在するガスセグメントに応答し前
    記第１の光源からの光を前記管を通って前記第１の所定
    領域の外部に進ませるように、前記第１の光源を前記管
    の第１の側に結合する第１の入力光ファイバー束と、 前記管の前記第２の側に結合され、前記第１の所定領域
    の外部に位置させた第１のコレクション光ファイバー束
    と、 第２の光源と、 前記管内に存在する液体セグメントに応答し前記第２の
    光源からの光を前記管を通って第２の所定領域内に進ま
    せ、かつ前記管内に存在するガスセグメントに応答し前
    記第２の光源からの光を前記管を通って前記第２の所定
    領域の外部に進ませるように、前記第２の光源を前記管
    の第２の側に結合する第２の入力光ファイバー束と、 前記管の前記第１の側に結合され、前記第２の所定領域
    の外部に位置させた第２のコレクション光ファイバー束
    と、 前記管を通る流れの流れ方向を指示する第１の出力と、
    前記管内の液体セグメント及びガスセグメントの少なく
    とも一方の存在を指示する第２の出力とを持ち、前記の
    第１及び第２のコレクション光ファイバー束に結合した
    回路と、を包含する検出装置。
  2. 【請求項２】 前記第１の光が前記管を通ってこの管の
    前記縦方向軸線に直交する第１の方向に進むように、前
    記第１の入力光ファイバ束を前記管に対して位置させ、
    前記第２の光が前記管を通ってこの管の前記縦方向軸線
    に直交する第２の方向に進むように、前記第２の入力光
    ファイバ束を前記管に対して位置させ、前記第１の方向
    及び第２の方向を相互に実質的に反対にした請求項１の
    検出装置。
  3. 【請求項３】 前記第１及び第２の光源が発光ダイオー
    ドである請求項１の検出装置。
  4. 【請求項４】 前記回路に、 前記第１のコレクション光ファイバー束の出力に結合さ
    れ、第１の増幅器への入力となる出力を生ずる第１の光
    検出器と、 前記第２のコレクション光ファイバー束の出力に結合さ
    れ、第２の増幅器に結合された第２の光検出器と、 それぞれ基準電圧入力を受け取り、前記第１の増幅器の
    出力に結合した第１の比較器及び前記第２の増幅器の出
    力に結合した第２の比較器と、 前記第１の比較器の出力と、前記第２の比較器の出力と
    を入力として受け取る論理回路と、を設けた請求項１の
    検出装置。
  5. 【請求項５】 前記回路に、 前記第１のコレクション光ファイバー束の出力に結合さ
    れ、第１の増幅器への入力を出力とする第１の光検出器
    と、 前記第２のコレクション光ファイバー束の出力に結合さ
    れ、第２の増幅器に結合した第２の光検出器と、 前記第１の増幅器の出力と、前記第２の増幅器の出力と
    に結合したソフトウエアを持つコンピュータとを設けた
    請求項１の検出装置。
  6. 【請求項６】 前記第１の入力光ファイバー束及び第２
    の入力光ファイバー束を、前記管の前記縦方向軸線に沿
    い前記流れ内の最小の液体セグメント又はガスセグメン
    トの幅より小さい距離だけ互いに隔離した請求項１の検
    出装置。
  7. 【請求項７】 前記管の前記第２の側に結合され、前記
    第１の所定領域内に位置させた第３のコレクション光フ
    ァイバー束をさらに備え、前記回路を、前記第３のコレ
    クション光ファイバー束に結合し、既知の吸光度特性を
    持つマーカ染料を含む前記管内の液体セグメントの存在
    を指示する第３の出力を生ずるようにした請求項１の検
    出装置。
  8. 【請求項８】 液体セグメント及びガスセグメントの流
    動流れ内で既知の吸光度特性を持つマーカ染料を含む液
    体セグメントの存在を検出する検出装置において、 縦方向軸線と、第１の側及び第２の側とを持つ細長い透
    明な管と、 光源と、 前記管内に存在する液体セグメントに応答し前記光源か
    らの光を前記管を通って所定の領域内に進ませ、かつ前
    記管内に存在するガスセグメントに応答し、前記光源か
    らの光を前記管を通って前記所定領域の外部に進ませる
    ように、前記光源を前記管の前記第１の側に結合する入
    力光ファイバー束と、 前記管の前記第２の側に結合され、前記所定領域の外部
    に位置させた第１のコレクション光ファイバー束と、 前記管の前記第２の側に結合され、前記所定領域内に位
    置させた第２のコレクション光ファイバー束と、 前記第１及び第２のコレクション光ファイバー束に結合
    され、前記管内で前記マーカ染料を含む液体セグメント
    の存在を指示する出力を生ずる回路と、を包含する検出
    装置。
  9. 【請求項９】 前記回路が、前記管内でガスセグメント
    及び液体セグメントの少なくとも一方の存在を指示する
    第２の出力を生ずるようにした請求項８の検出装置。
  10. 【請求項１０】 前記光源が、発光ダイオードである請
    求項８の検出装置。
  11. 【請求項１１】 前記回路に、 前記第１のコレクション光ファイバー束の出力に結合さ
    れ、第１の増幅器への入力となる出力を生ずる第１の光
    検出器と、 前記第２のコレクション光ファイバー束の出力に結合さ
    れ、第２の増幅器への入力となる出力を生ずる第２の光
    検出器と、 前記第１の増幅器の出力に結合され、基準電圧入力を受
    け取る比較器と、 この比較器の出力と、前記第２の増幅器の出力とを入力
    として受け取る論理回路と、を設けた請求項８の検出装
    置。
  12. 【請求項１２】 前記回路に、 前記第１のコレクション光ファイバー束の出力に結合さ
    れ、第１の増幅器への入力となる出力を生ずる第１の光
    検出器と、 前記第２のコレクション光ファイバー束の出力に結合さ
    れ、第２の増幅器への入力となる出力を生ずる第２の光
    検出器と、 前記第１の増幅器の出力と、前記第２の増幅器の出力と
    に結合されるソフトウエアを持つコンピュータと、を設
    けた請求項８の検出装置。
  13. 【請求項１３】 縦方向軸線と、第１の側及び第２の側
    とを持つ細長い透明な管を通って流れる液体セグメント
    及びガスセグメントの流れ内の液体セグメント及びガス
    セグメントの存在を検出し、かつ流れ方向を検出する検
    出方法において、 前記管の第１の側に隣接する第１の位置において、この
    管を第１の光で照明し、 この第１の光を前記管を通過させ、この管内の液体セグ
    メントの存在に応答して前記第１の光を第１の所定領域
    内に屈折させ、前記管内のガスセグメントの存在に応答
    して前記第１の光を前記第１の所定領域の外部に屈折さ
    せ、 前記管の第２の側に隣接して位置する第２の位置におい
    て、前記管を通って前記第１の所定領域の外部に進む第
    １の光の量を検出し、 前記管の第２の側に隣接する第３の位置において、この
    管を第２の光で照明し、 前記第２の光を前記管を通過させ、この管内の液体セグ
    メントの存在に応答して前記第２の光を第２の所定領域
    内に屈折させ、前記管内のガスセグメントの存在に応答
    して前記第２の光を、前記第２の所定領域の外部に屈折
    させ、 前記管の第１の側に隣接して位置する第４の位置におい
    て、前記管を通って前記第２の所定領域の外部に進む第
    ２の光の量を検出し、 液体セグメント及びガスセグメントの少なくとも一方が
    前記管内に存在することを判定し、前記第１の光の量及
    び第光２の光の量に基づいて前記管内の前記流れの流れ
    方向を判定する、ことから成る検出方法。
  14. 【請求項１４】 前記第１の光を、前記管の前記縦方向
    軸線に直交する第１の方向に前記管を通過させ、前記第
    ２の光を、前記管の前記縦方向軸線に直交する第２の方
    向に前記管を通過させ、前記第１の方向及び第２の方向
    を相互に実質的に反対にする請求項１３の検出方法。
  15. 【請求項１５】 前記第１の位置及び第３の位置を、前
    記管の前記縦方向軸線に沿い前記流れ内の最小の液体セ
    グメント又はガスセグメントの幅より小さい距離だけ互
    いに隔離する請求項１３の検出方法。
  16. 【請求項１６】 さらに、前記管の前記第２の側に隣接
    して位置する第５の位置において、前記管を通って前記
    第１の所定領域内に進む第３の光の量を検出し、 既知の吸光度特性を持つマーカ染料を含む液体セグメン
    トが、前記第１及び第３の光の量と、前記既知の吸光度
    特性とに基づいて前記管内に存在することを判定する、
    請求項１３の検出方法。
  17. 【請求項１７】 縦方向軸線と、第１の側及び第２の側
    とを持つ細長い透明な管を通って流れる液体セグメント
    及びガスセグメントの流れ内で既知の吸光度特性を持つ
    マーカ染料を含む液体セグメントの存在を検出する検出
    方法において、 前記管の前記第１の側に隣接する第１の位置において、
    この管を光で照明し、 前記光を前記管を通って進ませ、この管内の液体セグメ
    ントの存在に応答して前記光を所定の領域内に屈折さ
    せ、前記管内のガスセグメントの存在に応答して前記光
    を前記第１の所定領域の外部に屈折させ、 前記管の前記第２の側に隣接して位置する第２の位置に
    おいて前記管を通って前記所定の領域の外部に進む第１
    の光の量を検出し、 前記管の前記第２の側に隣接して位置する第３の位置に
    おいて前記管を通過する第２の光の量を検出し、 前記第１及び第２の光の量と、前記既知の吸光度特性と
    に基づいてこの既知の吸光度特性を持つマーカ染料を含
    む液体セグメントが前記管内に存在することを判定す
    る、ことから成る検出方法。
  18. 【請求項１８】 さらに液体セグメント及びガスセグメ
    ントの少なくとも一方が、前記第１の光の量に基づいて
    前記管内に存在することを判定する請求項１７の検出方
    法。
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