JPH0319932B2 - - Google Patents

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JPH0319932B2
JPH0319932B2 JP55031712A JP3171280A JPH0319932B2 JP H0319932 B2 JPH0319932 B2 JP H0319932B2 JP 55031712 A JP55031712 A JP 55031712A JP 3171280 A JP3171280 A JP 3171280A JP H0319932 B2 JPH0319932 B2 JP H0319932B2
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Eichi Perauin Mirutan
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Technicon Instruments Corp
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Publication date
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Publication of JPH0319932B2 publication Critical patent/JPH0319932B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/7086—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using optical detecting arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis

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  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、試料と非混和性の流体から成る流体
区分によつて隔離された次次の試料区分を、光学
的に透明な導管内を通過させながら、その容積を
選択的に決定する、試料区分容積の選択的決定装
置に関する。
流れ又はその区分或はこれ等の両方の配置の変
化と、導管内を流れる空気により区分した液体流
れの若干の特性とを検出するのに、若干の方法及
び装置が知られているが、通常これ等は、流れ導
管内に検出器を取り付ける場所を必要とし、連続
流れ自動分析装置に使うには適していない。とく
に流れ導管内に検出器が存在すると、導管内の流
体流れを妨げ、洗浄作用が低下し、又は次次の区
分間に汚染を生ずる。さらに流れ導管内に検出器
を位置させると、とくに導管の内径が小さい場合
に切実な製作上の問題を伴う。又このような検出
器の較正又は配置変え又は交換或はこれ等のすべ
てがとくに困難となる。又区分した流れ液体の化
学的性質に従つて、分析液体及び検出器の間に化
学反応を生ずることがある。
さらに前記したような方法及び装置が知られて
いるが、これ等の方法及び装置は一般に、その全
般的な価値から、そしてこれ等をとくに高度の信
頼性標準に必ず適応しなければならない自動式生
物医学分析装置に応用する場合に、市場性を低下
させる比比較的精巧かつ高価な又多くの例でとく
に信頼の低い部品を使うことを必要としている。
従つて本発明の目的は、ガス−液体界面と、導
管に沿つて流れるガスにより区分した流体流れ内
の液体及びガスの各区分との検出用の新規な方法
及び装置を提供しようとするにある。
本発明の他の目的は、導管に沿いほぼ一定の流
量で流れるガスにより区分した液体流れ内の液体
区分の精密測定用の新規な方法及び装置を提供し
ようとするにある。
本発明の他の目的は、導管に沿い変化する流量
で流れるガスにより区分した液体流れ内の液体区
分の容積を高い精度で測定する新規な方法及び装
置を提供しようとするにある。
本発明の他の目的は、比較的安価な装置費用
で、長期にわたり、正確で信頼性の高い動作が確
実に得られるように、精度及び信頼性の保証され
た比較的簡単安価で容易に入手できる部品だけし
か使う必要のない前記のような方法及び装置を提
供しようとするにある。
本発明の他の目的は、流れ導管内の最適の流体
流れ方向が利用できるように、この導管に対し簡
単に位置を変えられる前記のような装置を提供し
ようとするにある。
さらに本発明の目的は、とくに米国特許第
2797419号及び同第3241432号の各明細書に記載さ
れているような自動式連続流れ血液分析装置に使
うのに適した前記のような方法及び装置を提供し
ようとするにある。
なお本発明の目的は、ガス−液体界面と、導管
に沿つて流れるガスにより区分した液体流れ内の
液体及びガスの各区分とを、このような液体の吸
収には無関係に検出する方法及び装置を提供しよ
うとするにある。
前記したように、ガスにより区分した液体流れ
のガス−液体界面と、液体及びガスの各区分の容
積とを検出するな方法及び装置は、光学的に透明
な導管に対して作用するように配置され、IR（赤
外線）エネルギー源及びIR検出器を備えている。
IR源からのエネルギーは導管を通過しIR検出器
に至る。操作時にはガス、液体及び標識液体の各
区分のIRエネルギーの屈折又は吸収の特性或は
これ等の両特性の差を検出し処理して、流れ内の
このような区分の個数及び配置を測定する。液体
区分容積の精密な決定は２組の本発明装置を流れ
導管に沿い互に精密な間隔を隔てた場所に配置す
ることによつてできる。
精密な液体区分容積決定は、２つの時限すなわ
ち液体区分がこのような一方の装置を過ぎて移動
するのに必要な時間と又この同じ液体区分の前縁
が２つの装置間の距離だけ移動するのに必要な時
間とを測定し、数学的に処理することによつて行
なう。本発明によれば、液体区分容積測定時限
（時間間隔）中に、液体区分速度SVが変化するに
もかかわらず、測定に生ずる誤差を最小にするこ
とができる。
以下本発明による決定法及び決定装置の実施例
を添付図面について詳細に説明する。
第１図，第２Ａ図及び第２Ｂ図に示すように本
発明に使用する検出装置は、ガス−液体界面及び
区分の検出兼信号発生手段１２と、信号処理手段
１４とを備えている。
信号発生手段１２は、区分した液体流れ１８が
流通する光学的に透明な導管１６に、作用するよ
うに関連させてある。液体流れ１８は、交互の液
体区分２０と、完全に通路をふさいでいる隔離ガ
ス区分２２とから成つている。このようなガス区
分２２は、不活性ガス又は空気から形成される。
導管１６は、たとえばテフロンから作られ、米国
特許第3241432号明細書に記載されているような
単一通路の連続流れ生化学分析装置の流れ導管を
形成する。区分した液体流れ１８は、ほぼ一定の
流量で導管１６を経て、たとえば比色分析のため
に適当に反応する水、血清等により構成した液体
区分２０と共にポンプ式に押し出される。さらに
各液体区分の少くとも１つは、適当な標識溶液区
分２４、たとえば塩化銅により構成される。標識
溶液区分２４は、後述の目的で流れ１８に導入さ
れる。
信号発生手段１２は、能動素子２７を持つ赤外
線IRの源２６たとえば発光ダイオードLEDと、
IR検出器２８たとえば能動面３０を持つシリコ
ン電池とを備えている。IR源２６と、IR検出器
２８とは、金属製ハウジング３２内で導管１６の
互に対向する側に作動的に配置されている。IR
検出器２８は、その能動面３０にIR源２６から
入射するIRエネルギーに正比例する電圧信号Ｖ
を生ずる。
IR源２６と、IR検出器２８とは、それぞれ絶
縁ブツシング３４，３６又は類似物によりハウジ
ング３２から電気的に絶縁されている。
ハウジング３２及びブツシング３４に、大体円
形の入力穴３８を形成し、IR源２６からIRに透
明な導管１６を経てIRエネルギーを通過させる
ようにしてある。又ハウジング３２及びブツシン
グ３６に、入力穴３８に整合するように大体円形
の出力穴４０を同様にして形成し、導管１６と流
れ１８の関連部分とを経て差向けたIRエネルギ
ーが、検出器２８の能動面３０へ通過するように
してある。ハウジング３２内に、検出器２８の能
動面３０を配置することにより、能動面３０を周
囲の余分なIRエネルギー放射線から有効にしや
へいする。
信号処理手段１４は、検出器２８の出力に接続
した増幅器４２を備えている。増幅器４２の出力
には信号比較論理手段４４を接続する。検出器２
８から出力される増幅信号Ｖと、論理手段４４に
加えられる適当な限界信号とについてはさらに詳
しく後述する。計数器手段４６は、論理手段４４
から出力される信号を計数するように動作する。
流れ制御手段４７は、論理手段４４と、計数器４
６とに接続され、導管１６内の区分した流体流れ
２０の配置を制御し、又実際の流体流れ配置と所
望の流体流れ配置との間の所定の変化の検出時
に、適当な警報を発生するように流れ制御手段４
７は動作する。
たとえば区分した液体流れ１８内の各空気−液
体界面を検出し又各標識液体区分２４を検出する
には、水、血清、試薬又は血清−試薬混合物の液
体区分２０により実質的に吸収されない又は屈折
させられない波長の付近を中心とするスペクトル
部分にわたつてIRエネルギーを放射するように、
IRエネルギー源を構成する。できれば、このよ
うな波長では、血液又は試薬或はこれ等の両方の
区分２０のIRエネルギーの透過特性は、水区分
２０の透過特性とほぼ同じである。たとえばこの
波長は、限定するわけではないが800ないし
1000nmの範囲である。
従つて第２Ａ図に示すように、穴３８，４０の
間で導管１６内を液体区分２０の１つが通過する
結果、源２６からのIRエネルギーの大部分が導
管１６及び液体区分２０にそしてこれ等を貫いて
透過し、屈折又は吸収或はこれ等の両方に基づく
比較的わずかなエネルギー損失を伴つて検出器２
８の活性面３０に衝突する。この結果、第３図に
示すように、検出器２８により比較的高い値を持
つ信号Vlが生ずる。信号発生手段１２の較正の
ためには、導管１６を経て水だけが流れるときに
検出器２８により出力される信号Vlの値を、別
の液体（又は流体）だけが導管１６を経て流れる
ときの信号Vlの値と比較する基準レベルとして
使用する。これ等の値の間の重要な変化は、源２
６の中央部のIRエネルギー放射線波長、又は信
号発生手段１２のその他の関連する動作特性、或
はこれ等の両方の適当な調節により実質的に除去
され、信号発生手段１２を通過する液体区分が、
水、血清又は試薬或はこれ等の全部により構成さ
れるかどうかに関係なく、信号Vlの各値が大体
確実に合致するようにする。
これに反して空気区分２２が各穴３８，４０間
の導管１６を通過するときは、源２６から放射さ
れるIRエネルギーの実質的な部分が、空気及び
テフロンの相対的IR屈折率の関数として屈折し
又は折曲がり、第２Ｂ図に例示したようにIRエ
ネルギーの実質的に一層少い部分が検出器２８の
能動面３０に衝突し、これに伴い検出器２８によ
り第３図に例示したような比較的低い値の信号
Vaが出力される。
液体標識区分２４は、IR源２６に対し選定し
た中心波長で非現実的でないIRエネルギー吸収
特性を持つ任意に実際的な物質により構成するの
がよい。たとえば塩化銅の溶液は、標識液体とし
て使うのにとくに適していることが分つた。この
ような溶液のIRエネルギー吸収は主として濃度
によるから、標識液体溶液に対する適当な濃度の
選択により、検出器２８は、各穴３８，４０の間
を標識液体区分２４が通るときに、信号Vlより
小さく信号Vaより大きい値の信号Vm、又は信
号Vaより小さい値の信号Vmが生ずる。
従つて導管１６及び信号発生手段１２を経て指
示した方向への区分液体流れ１８の流れにより、
大体第３図に示した波形５０を持つ信号Ｖが検出
器２８により生ずる。とくに各信号Vl、Vaは検
出器２８から、液体区分２０及び空気区分２２が
信号発生手段１２を経て通るのと一致して生ず
る。さらに信号発生手段１２を標識液体区分２４
が通過すると、前記したように標識液体の濃度に
従つて信号Vaより大きいか又は小さいが信号
Vl，Vaとは容易に区別できる図示のような信号
Vmを検出器２８により生ずる。
論理手段４４に加えられる限界信号は、第３図
に示すようにそれぞれ破線TH１，TH２，TH
３として示され、説明を明らかにするように波形
５０に重ね合わせてある。限界信号TH１は、信
号Vlより低いレベルに、かつ信号Va及び高い方
のレベルの信号Vmより高いレベルになるように
前もつて定められる〔比較的低い濃度の標識液体
区分２４を使うものと仮定して〕。限界信号TH
２は、高い方のレベルの信号Vmより低いレベル
に、かつ信号Vaより高いレベルになるように前
もつて定められる。限界信号TH３は、他の全部
の信号より低いレベルになるように前もつて定め
られる。
前記の条件のもとでは、各検出器信号Ｖ及び各
限界信号TH１，TH２，TH３を論理手段４４
に同時に加えると、導管１６を通過する空気、血
清又は試薬或はこれ等の全部の区分と、標識液体
区分との間を正確に高い信頼性のもとに区別する
能力を生ずる。とくに出力信号Ｖのレベルが限界
信号TH１のレベルを越える各例では、論理手段
４４は、検出兼信号発生手段１２を通る血清又は
試薬液体或はこれ等の両方の区分２０の通過を指
示する信号を計数器４６に送る。或は信号Ｖのレ
ベルが限界信号TH２のレベルよりは大きいが、
限界信号TH１のレベルよりは小さい各例では、
論理手段４４は、検出兼信号発生手段１２を通る
標識液体区分２４の通過を指示する信号を計数器
４６に送る。又信号Ｖのレベルが限界信号TH２
のレベルより小さい各例では、論理手段４４は、
検出兼信号発生手段１２を通る空気区分２２の通
過を指示する信号を計数器４６に送る。さらに第
３図の波形は、検出兼信号発生手段１２を通る空
気区分２２の通過の開始及び終了を、IR検出器
２８により生ずる信号Vaの開始及び終了によつ
て精密に指示する。
しかし信号比較論理手段４４は、各レベル間の
早い遷移信号には応答しないようにセツトされて
いる。論理手段４４は、信号Ｖがたとえば信号
Vaの最も短い予期される持続時間より長い持続
時間を持つときに出力を生ずるだけである。
従つて第１図に示す検出装置は、導管１６を通
過する区分流れのこのような空気−液体区分界面
の精密な検出と、又前記区分流れの液体及び空気
の各区分の精密な計数とこれ等の各区分間の正確
な区別とができる。さらにこのような区分流れ内
に１個又は複数個の標識液体区分を協働させるこ
とにより、計数を始める又は終えることのできる
各基準点が得られる。すなわち当業者には明らか
なように論理手段４４及び計数器４６からの各出
力信号を、流れ制御手段４７に前記したように加
えると、第１図に示す検出装置により区分した流
体流れ１８の配置を、この流れ１８の区分数及び
順序に関して精密に監視し、同期させかつ制御す
ることができる。
区分液体流れ１８の各液体区分２０の容積の精
密な決定は、第４図、第５図、第６図、第７図及
び第８図に例示した構成によつてできる。第４図
に示すように構成５２は、導管１６に対し互に間
隔を隔てた２個の信号発生手段１２Ａ，１２Ｂを
備え、各穴３７Ａ，４０Ａ及び各穴３８Ｂ，４０
Ｂが所定距離Ｄだけ精密な間隔を隔てるようにし
てある。液体区分容積の決定は、信号発生手段１
２Ａの互に整合した穴３８Ａ，４０Ａ間の導管１
６内の全液体区分２０Ａの通過に必要な時限TA
の精密な測定と、信号発生手段１２Ａの各穴３８
Ａ，４０Ａと信号発生装置１２Ｂの各穴３８Ｂ，
４０Ｂとの間の液体区分２０Ａの前縁の通過に必
要な時間TDの精密な測定とに基づく。時間TA
は液体区分２０Ａの容積に正比例し導管１６に沿
う流れ速度に反比例し、時間TDは流れ速度に反
比例するだけであるから、区分流れ速度要因は後
述のように時間TAの時間TDに対する比を取る
だけで所要の計算から容易になくなる。
液体区分容積決定用の信号処理手段５４は、検
出器２８Ａから生ずる信号Ｖを加える増幅器５６
及び信号比較論理手段５８と又検出器２８Ｂから
生ずる信号Ｖを加える増幅器５０及び信号比較論
理手段６２とを備えている。限界信号TH１は、
各信号比較論理手段５８，６２に加えられる。各
信号発生手段１２Ａ，１２Ｂを通る液体区分２０
の通過から生ずる検出器出力信号だけが標識区分
以外の各液体区分の容積決定に関連するから、各
限界信号TH２，TH３に対する要求がなくなる。
限界信号TH２，TH３は、標識区分２８の容積
が所望されるのでなければ必要がない。しかし互
に異る全部の流体区分の容積が所望される一般的
な場合には３つ全部の限界信号が必要である。信
号比較論理手段５８，６２から生ずる信号は、デ
ータ処理論理手段６４に同時に加えられる。論理
手段６４の出力は、後述のように区分容積計算の
ために区分容積論理手段６６に加えられる。第４
図に示した流れ制御手段６７は、図示のように区
分容積計算論理手段６６から加わる信号に従つて
区分流体流れ１８の各区分容積を制御し、実際の
区分容積及び所望の区分容積の間の所定の変化の
検出時に適当な警報を生ずる作用をする。
各信号発生手段１２Ａ，１２Ｂと、各信号比較
論理手段５８，６２との信号出力は、第５Ａ図及
び第５Ｂ図に同じ時間目盛で示してある。とくに
第５Ａ図の波形７０は、各穴３８Ａ，４０Ａ間の
液体区分２０の通過に伴い検出器２８Ａにより生
ずる信号Vlと、各穴３８Ａ，４０Ａ間の空気区
分２２の通過に伴い検出器２８Ａにより生ずる信
号Vaとを示す。限界信号TH１は、説明が分り
やすくなるように波形７０に破線で重ねてある。
波形７０及び限界信号TH１を、信号比較論理手
段５８に同時に加えることにより、論理手段５８
は、第５Ａ図の波形７２を持つ信号Vaを生ずる。
第５Ａ図の波形７０，７２の比較により、信号発
生手段１２Ａを通る液体区分２０の通過時間TA
が、信号比較論理手段５８から出力されるとくに
識別された信号パルスVcaの持続時間により精密
に決定できることが分る。信号Vcaの初め及び終
りは、信号発生手段１２の各穴３８Ａ，４０Ａ間
の液体区分の前縁及び後縁の通過にそれぞれ精密
に合致する。第５Ｂ図の波形７４は、各穴３８
Ｂ，４０Ｂ間の液体区分２０の通過に伴い検出器
２８Ｂにより生ずる信号Vlを示し、又各穴３８
Ｂ，４０Ｂ間の空気区分２２の通過に伴い検出器
２８Ｂにより生ずる信号Vaを示す。限界信号
TH１は、破線にして波形７４に重ねてある。波
形７４及び限界信号TH１の波形を、第４図の信
号比較論理手段６２に同時に加えることにより、
論理手段６２は、第５図の波形７６を持つ信号
Vcbを生ずる。又各波形７４，７６は、信号発生
手段１２Ｂを通る液体区分２０Ａの通過時間TA
が信号比較論理手段６２から出力されるとくに識
別した信号パルスVcbの持続時間により精密に決
定されることを示す。さらにそれぞれ第５Ａ図及
び第５Ｂ図に示した波形７２及び波形７６の比較
により、液体区分２０の前縁が信号発生手段１２
Ａ，１２Ｂ間の第４図の距離Ｄだけ進むのに必要
な時間TD１と液体区分２０の後縁が同じ距離Ｄ
だけ進むのに必要な時間TD２とをそれぞれ精密
に決定できることが明らかになる。
各液体区分２０の容積の精密な決定は、次の各
式に従つてデータ処理論理手段６４及び区分容積
計算論理手段６６により行われ、この場合これ等
の各式の関連項を例示するために第６図及び第７
図を参照する。
とくに先ず液体区分２０の速度が、信号発生手
段１２Ａ，１２Ｂ間の測定時限中に一定である場
合を考えると、次の式が成立する。
式１ TA＝（L1−L2）／SV 式２ L1＝VL／KB及びL2／KA／KB これ等の式で、 VL＝液体区分容積 Ｌ１＝液体区分長さ Ｌ２＝光学的アパーチヤ長さ KB＝導管１６の横断面積 VA＝空気区分容積 KA＝有効光学的アパーチヤ容積 SV＝導管１６内の液体区分の速度 式１内の各項を置換すると次のようになる。
式３ TA＝｛（VL／KB）−（KA／KB）｝／SV ＝（VL−KA）／（KB×SV） 式４ TD1＝Ｄ／SV 式３を式４で割ると次のようになる。
式５ TA／TD1＝（VL−KA）／（KB×Ｄ）＝
（VL−KA）／KC この式で KC＝各信号発生手段１２Ａ，１２Ｂ間の導管
１６の容積 液体区分容積VLに対し式５を解くと次のよう
になる。
式６ VL＝KC×（TA／TD1）＋KA KA及びKCはそれぞれ適当な較正又は物理的
測定により精密に定められる定数であるから、問
題の液体区分の容積VLは、第５Ａ図及び第５Ｂ
図の時間TA及び時間TD１に対する各値をデー
タ処理手段６４により定めることにより、区分容
積計算論理手段６６によつて容易に定めることが
できる。
従つて２つの互に無関係な測定値TA、TD１
が必要である。TD１測定値は、計算における速
度の影響を打消すために必要である。式３から明
らかなようにTA測定値は、液体区分が第１の対
の穴を通る時間を表わし、このような区分VLの
容積に比例し速度に反比例する。液体区分VLを
速度に無関係に定めるには、この区分が一定の距
離Ｄを移動する時間TD１を測定することによつ
て無関係な速度測定を行い、式４のSV測定値を
生ずる。式３対式４の比を取ることによつて式６
で示すように液体試料容積の最終計算から速度項
を消去する。
若干の例においては、導管１６内の液体区分速
度SVは、たとえば各信号発生手段１２Ａ，１２
Ｂの間をこのような液体区分が通る間に、各信号
発生手段１２Ａ，１２Ｂの導管１６内で上流側又
は下流側、或は上流側及び下流側の両側で区分流
れ１８内に付加的な流体を導入することによつ
て、区分速度測定時限中に変化する。このような
場合に時限TA中の液体区分速度SVは、時限TD
１中の速度とは異る。従つて式６に厳密に従い計
算論理手段６６により実施する液体区分容積VL
の決定には誤差を生ずる。このような誤差の大き
さは、液体区分速度の変化のタイミング及び程度
に依存する。この誤差を最少にすることは、第５
Ｂ図の時限TD２の利用と、式６に使うための一
層正確な平均時限項を生ずる適当な重みづけ係数
の利用とによつてできる。
とくにこの一層正確な平均時限項TDAは、次
のように定められる。
式７ TDA＝R1×TD1＋R2×TD2 この式で Ｒ１及びＲ２は、それぞれTD１及びTD２の
Taに対する各比に依存する重みづけ係数である。
平均時限項TDAを式６の時限項TD１の代りに
置換すると次のようになる。
式８ VL＝KC×（TA／TDA）＋KA 液体区分容積決定の精度は、液体区分速度SV
が区分測定中に一定でないときに、導管１６に沿
い互に異る距離を隔てた多数対の信号発生手段１
２の使用により選択的に得ることができるから、
前記の距離の１つが第８図に示すように導管１６
内に存在する各流れ条件に対し最も適当になるよ
うにする。測定時限中の速度変化に関係なく、時
限TAを時限TD１に実質的に等しくすれば、TA
及びTD１の測定値が共に同じ時限にわたるよう
にでき、同様に過渡速度の影響を受けないから、
誤差が生じない。これ等の環境のもとでは出力信
号比較論理手段８０を設けて、各対の信号発生手
段１２Ａ，１２Ｂの各データ処理論理手段６４か
ら出力されるTA信号及びTD１信号を比較し、
又互にほとんど等しいTA信号及びTD１信号を
前記の対のどれが生ずるかを定めることにより、
この対の間のほぼ一定の液体区分速度SVを指示
するようにしてある。TA信号はもちろん、液体
区分容積VLに正比例し、液体区分速度SVに反比
例するが、TD１信号は液体区分速度SVに比例
するだけである。このような例ではこれ等の互に
ほぼ等しいTA信号及びTD１信号を、図示のよ
うに出力信号比較論理手段８０から区分容積決定
のために区分容積比較論理手段６６に送る。
液体区分速度SVが導管１６に沿い一定でない
例において、正確な液体区分容積決定のための別
の変型として、第４図に示すように単一の対の信
号発生手段１２を利用できるが、区分液体流れ１
８内の過渡速度変化の影響が、このような場所で
最少になるように、この信号発生手段を導管１６
に対しできるだけ下流側の場所に配置する。
前記した所から明らかなように、測定時限中に
液体区分速度SVが変化しても、本装置により、
第５Ａ図及び第５Ｂ図のTA，TD１，TD２だけ
に対する各値を、又本装置の前記した目的に従つ
てデータ処理論理手段６４により決定することに
よつて液体区分容積を高い精度で決定することが
できる。
ガス−液体界面と、液体区分及びガス区分との
非侵入的検出のために、又これと同時に区分液体
流れ１８の各液体区分容積を決定するために、流
体流れ１８に関して本発明による方法及び装置を
利用する例を第９図に示してある。この利用例は
第９図で導管１６に対する互に間隔を隔てた信号
発生手段１２Ａ，１２Ｂの作動的配置と、詳しく
前記したように界面及び区分の検出のために信号
発生手段１２Ａから出力される信号を信号処理手
段１４に加えることと、同様に詳しく前記したよ
うに区分容積決定のために各信号発生手段１２
Ａ，１２Ｂから出力される信号を区分容積決定信
号処理手段８２に加えることとを示してある。こ
の例では、図示のように信号処理手段１４，８２
から流れ制御手段６７に、界面信号、区分信号及
び区分容積信号を同時に加えることにより、もち
ろん、区分部分、区分順序及び区分容積に関して
区分流体流れ２０の精密な監視、同期化及び制御
を極めて有利に行うことができる。
以上本発明をその実施例について詳細に説明し
たが本発明はなおその精神を逸脱しないで種種の
変化変型を行うことができるのはもちろんであ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に使用する検出装置の１実施例
の縦断面図、第２Ａ図及び第２Ｂ図はそれぞれ第
１図の検出装置の拡大横断面図、第３図は第１図
の装置により生ずる信号を示す線図である。第４
図は流れ導管に対して互に対向して配置した第１
図の検出装置のブロツク図、第５Ａ図及び第５Ｂ
図は第４図の検出装置により生ずる信号を示す線
図、第６図及び第７図は本装置の問題の種種の寸
法を識別するように示した流れ導管の部分縦断面
図である。第８図は同じ流れ導管に沿い動作する
ように配置した複数組の各検出装置を配置した本
発明装置の配置図、第９図は区分界面検出及び区
分容積決定を同時に行う本発明に使用する検出装
置のブロツク図である。 １０…検出装置、１２，１２Ａ，１２Ｂ…信号
発生手段、１４…信号処理手段、１６…導管、１
８…流体流れ、２０…液体区分、２２…ガス区
分、２６…赤外線源、２８…赤外線検出器、５４
…区分容積決定用信号処理手段、６６…区分容積
計算論理手段、８０…出力信号比較論理手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 試料とは非混和性の流体から成る流体区分に
    よつて少くとも隔離され、前記流体区分とは異な
    る放射エネルギーの吸収特性又は屈折特性或はこ
    れ等の両特性を持つ次次の試料区分を、光学的に
    透明な導管内を通過させながら、その溶積を、選
    択的に決定する、試料区分容積の選択的決定法に
    おいて、 前記導管に沿う互いに間隔を置いた少くとも３
    対の場所において、この導管と、その中を流れる
    前記試料区分及び流体区分を照射し、前記各対の
    各場所において前記導管を透過するエネルギーを
    検出すると共に、前記各対の各場所の１対の照射
    部材間の距離を互いに異ならせて、前記透過した
    エネルギーを表わす出力信号を、前記各対の各場
    所から供給し、 特定の試料区分が、前記各対の照射部材のうち
    の特定の照射検出部材を通過するのに必要とする
    時間TAと、同じ特定の試料区分の縁部が、前記
    各対の照射部材の一方から他方へ移動するのに必
    要とする時間TDとの各関連する値を、各対の各
    場所に対して決定するように、前記出力信号を処
    理し、 前記各対の各場所に対する前記TAと前記TD
    との前記関連する値から、前記TAがもつとも前
    記TDに近似する前記関連する値を選択し、 前記導管内の前記試料区分の流量の如何なる変
    化にも関係なく、前記近似するTAとTDとの関
    連する値から、前記試料区分の容積を決定する、
    試料区分容積の選択的決定法。 ２ 試料とは非混和性の流体から成る流体区分に
    よつて少くとも隔離され、前記流体区分とは異な
    る放射エネルギーの吸収特性又は屈折特性或はこ
    れ等の両特性を持つ次次の試料区分を、光学的に
    透明な導管内を透過させながら、その容積を、選
    択的に決定する、試料区分容積の選択的決定装置
    において、 前記光学的に透明な導管に沿う少くとも３つの
    互いに間隔を置いた領域において、前記導管の外
    部に配置されると共に、この導管とその中を流れ
    る前記試料区分及び流体区分の流れを照射するよ
    うに動作可能な、少くとも３対の放射エネルギー
    源装置と、 前記少くとも３つの領域において、前記導管の
    外部に配置されると共に、前記導管とその中を流
    れる前記試料区分及び流体区分の流れを透過する
    前記各放射エネルギー源装置からの放射エネルギ
    ーを検出してこの透過した放射エネルギーを表わ
    す出力信号を供給するように動作可能な、少くと
    も３対の放射エネルギー検出装置と、 前記導管内の前記試料区分の流量の如何なる変
    化にも関係なく、前記次次の試料区分のうちの選
    択した試料区分の容積を決定するように、前記出
    力信号を処理する信号処理装置と、 を備え、 前記各対の前記放射エネルギー源装置の照射部
    材間の距離を互いに異ならせた、試料区分容積の
    選択的決定装置。 ３ 使用するときに、放射エネルギーのスペクト
    ル内容を、前記試料区分及び前記流体区分の放射
    エネルギー吸収範囲のほぼ外にあるようにする特
    許請求の範囲第２項記載の試料区分容積の選択的
    決定装置。 ４ 前記放射エネルギー源装置が、赤外線エネル
    ギーを供給する特許請求の範囲第２項記載の試料
    区分容積の選択的決定装置。 ５ 前記赤外線エネルギーの主波長を、800ない
    し1000nmの範囲にする特許請求の範囲第４項記
    載の試料区分容積の選択的決定装置。 ６ 前記試料区分の１つが、前記照射部材の１つ
    を通過して前記導管内を流れるのに必要とする時
    間と、同じ前記試料区分の前縁が、前記導管内に
    おいて、前記放射エネルギー源装置の１対の２つ
    の照射部材間を、流れるのに必要とする時間とを
    決定する時間決定装置を、前記信号処理装置が備
    えた特許請求の範囲第２項記載の試料区分容積の
    選択的決定装置。 ７ 前記試料区分の１つの後縁が、前記２つの照
    射部材間を流れるのに必要とする時間を決定する
    後縁時間決定装置を、前記信号処理装置がさらに
    備えた特許請求の範囲第６項記載の試料区分容積
    の選択的決定装置。 ８ 特許請求の範囲第２項ないし第７項のいずれ
    か１つに記載の連続した流れ内の別別の試料区分
    の容積を決定する試料区分容積の選択的決定装置
    を備えた連続流れ自動分析装置。
JP3171280A 1979-03-16 1980-03-14 Method and device for detecting fluid flow section and section boundary and method and device for determining liquid section volume Granted JPS55125472A (en)

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