JPH07101168B2 - 管とフロートとの間のギャップの測定装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、透明若しくは半透明の管と該管内にほぼ同軸
的に配置された円筒形のフロートとの間のギャップの半
径方向の寸法を測定するための装置及び方法に関する。
本発明は、また、該管の軸に対して垂直に照準され且つ
該管及びギャップを通過する光の楕円偏光ビームからの
光と、該管及びフロートの組立体によって反射され且つ
屈折された偏光光線との関係にも関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） ギャップの均一性及び半径方向寸法を測定するために、
透明若しくは半透明の管と該管内にほぼ同軸的に配置さ
れたフロートとの間のギャップの半径方向の寸法を測定
することができることは、重要である。該ギャップが該
組立体の軸に沿って且つその周囲において不変の半径方
向寸法を有するように、高い正確度及び精度で測定する
ことが特に重要である。所定の半径方向寸法の均一なギ
ャップは、該ギャップによって画定される空間内の物質
の体積及び体積比例パラメータの分析にとって重要であ
る。

米国特許第3,994,599号には、管状のガラス製品の壁厚
及び同心性を測定するための方法及び装置が示されてい
る。この特許された方法及び装置は管状ガラス製品に対
して指向されたコヒーレントな光ビームを用い、ビーム
の一部が管の内表面及び外表面によって反射されると反
射された部分が製品から離れた一点において集光し、そ
の離隔距離が壁厚に関係するようになされている。複数
のこのようなビームが円周上の互いに離隔された点に指
向されると干渉縞ができ、該縞の間隔は、管の外表面と
内表面との同心性が欠如している各点において変化す
る。この特許によるレーザービーム反射は、壁厚を測定
するために使用されているが、管と管内にほぼ同心的に
配置されたフロートとの間のギャップの半径方向寸法を
測定するためには使用されていない。壁厚を変えること
は、軸に沿ったどこか一点若しくはいくつかの点でのギ
ャップ測定におけるほんの一つのファクターでしかな
い。

米国特許第3,307,446号には、管材料が引き抜かれる際
にガラス管の壁厚を測定するために使用される光源及び
光ピックアップが示されている。この場合にも、管の内
壁及び外壁からの光反射の相対的な差異が測定されて壁
厚が与えられる。この技術は三角測量の原理に基づくも
のであり、従って、該測定の分解能は、検知器配列の空
間分解能及び光源と検知器の間の夾角によって制限を受
ける。この技術において受け取ることができる光信号は
弱く、界面反射のみであり、従って不要な信号が発生す
る可能性が高い。また、この技術は、測定されている管
内の屈折率の変化から独立したものではない。

また、光源及び反射を利用して孔を測定することも知ら
れいる（例えば、米国特許第3,806,252号及び第4,690,5
56号を参照のこと）。後者の特許は、平行にした光ビー
ムを孔に沿って指向させる（該孔の軸はビーム中心線に
対して若干傾いている）ことによって、長い一般的に円
筒形の孔の真直度を点検する方法を示している。この孔
の壁は、孔の端部を越えて出る反射光からなる軸外のリ
ング及び非反射光からなる軸上の点を概して形成するい
くらかの光ビームを反射する。反射光が散乱すること
は、光を反射する孔の壁面が真直でないことを示す。複
数の位置を通って該円筒形孔を回転させることによって
全周を点検することができる。

この方法は、孔の真直度、直径及び真円性のずれを点検
するために利用することができるけれども、この特許さ
れた装置及び方法においては、レーザービームが孔を通
って軸方向に指向され該軸に対して若干傾斜されること
が必要とされるので、管と該管と実質的に同軸的に配置
されて該孔を満たすフロートとのギャップの測定のため
に使用することはできない。

円筒形のフロートを具備した透明の管内のギャップの寸
法測定は、定量バッフィコート遠心分析機での血液サン
プルの分析において科学的目的のために使用される精密
孔のガラス毛細管における重要なファクタである。ニュ
ージャージー州フランクリンレイクス（Franklin Lake
s,NewJersey）にあるベクトン ディッキンソン アン
ド カンパニー（Becton Dickinson and Company）によ
って市販されているQBC（登録商標）という製品は、固
体の円筒形プラスチックのフロートを含む毛細管を有す
る。この装置においては、患者の血液を管内に引き込
み、管の端部をプラスチックのキャップで密閉し、この
管をマイクロヘマトクリット遠心分離機内で５分間回転
する。血漿の比重と赤血球の比重の中間の特定の比重を
有するプラスチックフロートは、遠心分離中に赤血球の
頂部に浮き上がり、伸張したバッフィコートによって包
囲される。該フロートは管の断面積の90％以上を占め、
従って該バッフィコートは管の内壁とフロートの外径と
の間のギャップ内において10倍に広げられる。個々のバ
ッフィコート層は容易に測定することができる。米国特
許第4,567,754号および第4,190,328号は、定量バッフィ
コート管を開示しており、これらの特許の背景はバッフ
ィコートを読み取るために使用する工程に対して有用な
ものである。

サンプル内の各成分の相対的な量はギャップの体積若し
くは半径方向寸法の関数であるので、毛細管の孔とフロ
ートとの間のギャップは特定の用途においては重要であ
る。従って、バッフィコートを分析すべく使用される特
定の管及びフロートを規制することは、基本的な問題で
ある。過去においては、管材料の孔径の精度（通常は完
成品の精度）を測定する技術が製造中に制御できる唯一
のパラメータであったので、ギャップの許容誤差は無視
しなけらばならなかった。最近の米国特許出願第194,61
4号は、不変の孔径の管材料の測定及び製作技術を提案
している。管材料の内壁とフロートの外側との間に捕ら
えられた材質の広がりが予期した通りであることを点検
するために、毛細管材料及びそれの各フロートの寸法
は、製造中に標準寸法規制液によって点検される。この
工程は煩わしく、緩慢で且つ正確に行うこと困難であ
る。管の引き抜き工程中に精密孔毛細管の内径の正確な
読みを与えるために、レーザーによって提供されるよう
な光源を使用することができることは重要である。

（課題を解決するための手段） 本発明の装置は、透明若しくは半透明な管と該管内に実
質的に同心的に配置された円筒形フロートとの間のギャ
ップの半径方向の寸法を測定するものである。単色光源
と第１の波長板とを含む光源部によって、管とギャップ
の材料が透明若しくは半透明であるような波長で楕円偏
光光ビームが光軸Ｃに沿って提供される。管の材料の屈
折率は、ギャップ内の物質の屈折率よりも大きい。光軸
と一直線に配置された光ビーム集光手段は、該光ビーム
を一平面内の光の線に変換するための偏光光ビームを受
け取る。

管と円筒形フロートとの組立体の並進及び回転手段は、
該組立体の長手軸に直角な光の線を有する平面を通って
管と円筒形フロートとの組立体を並進させ且つ回転させ
る。該組立体の並進は長手軸に沿ったものであり、一
方、該組立体の回転は長手軸を中心とするものであり、
該光の線によって該組立体の少なくとも一部分からの照
明を該平面内に形成する。光軸に沿って該組立体を越え
た位置に配置された濾光手段は、組立体によって反射さ
れ且つフロート、管及び管とフロートとの間のギャップ
によって屈折された照明からの光を遮断し、管及及び管
とフロートとの間のギャップによって屈折された照明か
らの光を透過させる。

光軸に沿って濾光手段を越えた位置に配置された光検知
手段は、濾光手段によって透過された光を受ける。光検
知手段は受けた光に応じた信号を発生する。前記光検知
手段と結合された信号処理手段は光検知手段からの信号
を処理する。

単色光源は、好ましくは光軸Ｃに沿って直線偏光光ビー
ムを第１波長板に対して提供するレーザーダイオードで
あってもよく、この第１波長板は直線偏光ビームの偏光
状態を回転させて楕円状として楕円偏光光ビームを提供
する。第１波長板は好ましくは3/8波長板であり直線偏
光ビームの状態が45°回転されて楕円偏光ビームを形成
し、その結果、楕円偏光の長軸が該組立体の長手軸に対
して直角に配向される。

濾光手段は、その中に、フロート、管及び管とフロート
との間のギャップからの焦点に向かう屈折光を遮断する
ための空間フィルタを有してもよい。該空間フィルタの
材質は、焦点において該照明を遮断し且つ吸収すべく非
反射性で不透明であるのが最も好ましい。好ましい実施
例においては、光ビーム集光手段は、光軸と同軸の集光
軸を有する円柱レンズである。信号処理手段は、光検知
手段によって受け取られた光の強度変化を記録し且つ解
析する。

もう一つの実施例における光ビーム集光手段は、最初に
楕円偏光光ビームの平面内のスポット光にするために光
軸と同軸の集光軸を有する球面レンズと、次いで光の線
を発生する該組立体の長手軸に対して横方向の平面内で
スポット光を往復させるための走査手段とを含んでもよ
い。該スポット光は照明の強度を時間の関数として変化
せしめ、その結果、光検知手段が受けた光よって、スポ
ット光が管とフロートとの間のギャップを横切る毎に高
い照度を有するパルス状の信号が発生する。該別の実施
例における信号処理手段は、光検知手段が受けたパルス
の幅の変化を記録する。操作手段は、並進及び回転手段
が該組立体を回転させる速度よりも速い周波数でスポッ
ト光を往復運動させる。

透明もしくは半透明の管と該管内に実質的に同心的に配
置された円筒形のフロートとの間のギャップを測定する
ための方法もまた、本発明の一部である。該好ましい方
法は、光軸に沿った楕円偏光された光の単色ビームを、
管と円筒形フロートとの組立体に送ることを含む工程を
有する。ここでは、該ビームは管及びギャップの物質が
透明か若しくは半透明であるような波長であり、管の材
料の屈折率はギャップ内の物質の屈折率よりも大きい。
この方法はまた、光ビームを平面内の光の線に変えるた
めに光軸に沿った光ビームを集光させる工程を有する。

この方法はまた、該組立体を、該組立体の長手軸に直角
な光の線を有する該平面内で並進させ且つ該組立体を該
平面内で並進させながら長手軸を中心として回転させる
工程を更に有する。該方法は、該平面内にある該組立体
の少なくとも一部からの光の線を有する照明を形成する
もう一つの工程を有する。

該好ましい方法の次の工程は、該組立体からの照明を、
次のことを行うことによって濾光することである。すな
わち、該組立体によって反射された照明からの光を遮断
し、フロート、管及び管とフロートとの間のギャップに
よって屈折された照明からの光を遮断し、管及び管とフ
ロートとの間のギャップによって屈折された照明を透過
させるとによってなされる。好ましい方法においては、
透過された光を検知し且つ受けた光に応じた信号を発生
する工程の後に、検知した光からの信号が処理される。
該方法は、長手軸の周囲に沿って複数箇所のギャップ測
定をする付加工程を有してもよく、この複数箇所の測定
は、ギャップの半径方向寸法に均一性を測定するために
使用される。

（実施例） 本発明は多くの異なった形の実施例によって満足するこ
とができるけれども、本発明の幾つかの好ましい実施例
を図に示し且つ詳説する。そして、本開示は本発明の原
理の例示と考えられるべきものであり、本発明を、図示
した実施例に限定することを意図するものではない。本
発明の範囲は、添付した特許請求の範囲及びそれらに相
当するものによって判断されるであろう。

上記を念頭に入れて、第１図は、管13と円筒形フロート
14との間のギャップ11の半径方向寸法を測定するための
好ましい装置10の概略図であり、この装置においては、
管13、フロート14及びそれらの間のギャップ11によって
楕円偏光光ビーム“A"が屈折および反射され、第2,3,4
及び５図の光路図に示すように“B"と名付けられた照明
を作り出す。特に、そして以下に詳しく説明するよう
に、管13、フロート14及びそれらの間のギャップ11は光
ビーム“A"を反射及び屈折して特定の照明“B"を作り出
す。この特定の照明“B"とは、光検知手段15及び信号処
理手段16によるギャップ11の半径方向寸法の測定のため
に使用される光のみを透過すべく濾光された照明“B"で
ある。

装置10は光軸“C"に沿って整列され、単色光源17が、管
13及びギャップ11の材料が透明若しくは半透明であるよ
うな波長で光軸Ｃに沿った楕円偏光光ビームＡを提供す
るようになされている。管13の材料の屈折率は、ギャッ
プ11内の物質の屈折率よりも大きい。光ビーム集光手段
18すなわち光軸Ｃに対して一直線に配置された円柱レン
ズは、光ビームを第１図の紙面である平面“E"内の光線
“D"に変換するための楕円偏光光ビームＡを受ける。組
立体12の長手軸“F"に対して直角な光線Ｄを有する平面
Ｅ内で組立体12を並進及び回転させる手段19は、図中で
はブロックとして図示しているが、これは、コレットに
よって組立体12を同軸上に保持する極めて細かいピッチ
の親ねじを駆動するステッピングモーターであってもよ
い。並進及び回転段19は、組立体12を長手軸Ｆを中心と
して回転させながら組立体12を長手軸Ｆに沿って並進さ
せて、平面Ｅ内に組立体12の少なくとも一部分20からの
光線Ｄを有する照明Ｂを作る。

光軸Ｃに沿って組立体12を越えた位置に配置された濾光
手段21は、組立体12によって反射された照明Ｂからの光
を遮断し且つフロート14、管13及び管13とフロート14と
の間のギャップ11によって屈折された照明Ｂからの光を
遮断する。濾光手段21は、管13及び管とフロートとの間
のギャップ11によって屈折された照明Ｂからの光を透過
させる。光軸Ｃに沿って濾光手段21の先に配置された光
検知手段15は、濾光手段21によって透過された光を受け
る。光検知手段15は受けた光に応じた信号を発生し、光
検知手段15と結合した信号処理手段16はそこからの信号
を処理する。信号処理手段16は、光検知手段によって受
けた光の強度変化を記録し且つ解析する。検知手段に入
射する光の強度は半径方向の寸法を測定するために使用
されるので、重要である組立体12の部分における変化に
よる影響を最小にするために、回転された組立体12の周
りの平面Ｅ内の照明Ｂの複数の読みを平均化することが
できる。半径方向の寸法を計算する式は、分数の形の平
均強度の読みをインチのような寸法単位に変換するのに
使用される定数を、ある分数に掛けたものに等しい。こ
の分数は、ギャップ11内の物質の平均読みを、ギャップ
11内の物質で満たされた（フロートを含まない）管13の
読みの平均読みによって割ったものである。特に、管13
内に同心的に配置されたフロート14がない場所において
ギャップ内の物質によって満たされた管13について読み
取った平均読みは、半径方向寸法の測定には関係のない
強度のふらつき及びドリフトを補償する。

単色光源17の好ましい実施態様は第１波長板22に光軸Ｃ
に沿った直線偏光光ビームを供給するレーザーダイオー
ドであり、第１波長板22は、線状ビームの偏光状態を回
転して楕円状にし楕円偏光光ビームＡを提供する。好ま
しい第１波長板22は3/8波長板であり、直線偏光ビーム
の状態が45度回転されて楕円偏光ビームＡが形成され、
楕円偏光の長軸が組立体12の長手軸Ｆに対して直角に配
向される。濾光手段21の一部である偏光器23は、組立体
12によって反射された照明Ｂを遮断し且つ管13及び管13
とフロート14との間のギャップ11によって屈折された照
明Ｂを透過させる。偏光器23は直線偏光器である。濾光
手段21は、光軸Ｃ上における組立体12の先に、照明Ｂの
偏光状態を回転させるための第２波長板24を含む。好ま
しい第２波長板24は、該照明の状態を回転させるための
3/8波長板である。

濾光手段21は、フロート14、管13及び管13とフロート14
との間のギャップ11から焦点に達する屈折された光を遮
断する空間フィルタ25を含む。空間フィルター25の材質
は、焦点において照明Ｂを遮断若しくは吸収するように
非反射性で且つ不透明である。

装置10のもう一つ別の実施例は、物理的事項の殆どが同
じであるが、光検知手段15によって発生された信号の解
析が強度変化である代わりに時間依存性であるという点
で作用が異なる。第２図の部品を第１図から区別するた
めに、第１図の参照番号はダッシュがないのに対して前
者の装置10′の参照番号はダッシュを含む。この別の実
施例に関して特にここで述べたこれらの部品は、全てダ
ッシュを有し、この別の実施例についての説明の中にこ
れらの部品についての説明がない場合には、それは第１
図に関して述べたものと同じだからである。

第２図は、管13′の組立体12′と円筒形フロート14′と
の間のギャップ11′の半径方向寸法を測定するための好
ましい装置10′の概略図であり、この装置においては、
管13′、フロート14′及びそれらの間のギャップ11′に
よって楕円偏光光ビーム“Ａ′”が屈折および反射さ
れ、第3,4,5及び６図に示すよに“Ｂ′”と名付けられ
た照明を作り出す。第１図の好ましい実施例と同様に、
管13′、フロート14′及びそれらの間のギャップ11′
は、光ビームＡ′を反射及び屈折して特定の照明Ｂ′を
作り出す。この特定の照明Ｂ′とは、光検知手段15′及
び信号処理手段16′によるギャップ11′の半径方向寸法
の測定のために使用される光のみを透過すべく濾光され
た照明Ｂ′である。この実施例内のこれらの構成要素
は、全て時間軸に基づく解析動作をするように設計され
ている。

装置10′は光軸“Ｃ′”に沿って整列され、単色光源1
7′が、管13′及びギャップ11′の材料が透明若しくは
半透明であるような波長で光軸Ｃ′に沿った楕円偏光光
ビームＡ′を提供するようになされている。管13′の材
料の屈折率は、ギャップ11′内の物質の屈折率よりも大
きい。

第２図すなわちこの別の実施例の装置10′における光ビ
ーム集光手段18′は、光軸Ｃ′と同軸上にその焦点軸を
有するように配置された球面レンズである。光ビーム集
光手段18′は、最初に、楕円偏光光ビームＡ′を平面
Ｅ′内のスポット光にし、走査操作手段26は、組立体1
2′の長手軸Ｆ′に対して横方向に平面Ｅ′内のこのス
ポット光を往復運動させて光線Ｄ′を作る。このスポッ
ト光は照明Ｂ′の強度を時間の関数として変化させ、光
検知手段15′が受けた光は、第２図に示すパルス状の信
号を形成し、この信号は、スポット光が管13′とフロー
ト14′との間のキャップ11′を横切る毎に高い照度を示
す。信号処理手段16′は、光検知手段15′が受け取った
パルス27の幅の変化を記録する。走査手段26は、並進及
び回転手段19′が組立体を回転させる速度よりも早い周
期でこのスポット光を往復運動させる。

光軸Ｃ′に沿って組立体12′を越えた位置に配置された
濾光手段21′は、組立体12′によって反射された照明
Ｂ′からの光を遮断し且つフロート14′、管13′及び管
13′とフロート14′との間のギャップ11′によって屈折
された照明Ｂ′からの光を遮断する。濾光手段21′は、
管13′及び管13′とフロート14′との間のギャップ11′
によって屈折された照明Ｂ′からの光を透過させる。光
軸Ｃ′に沿って濾光手段21′を越えた位置に配置された
光検知手段15′は、濾光手段21′によって透過された光
を受ける。光検知手段15′は受けた光に応じた信号を発
生し、光検知手段15′と結合した信号処理手段16′は、
光検知手段15′からの信号を処理する。信号処理手段1
6′は、光検知手段15′が受けた照明パルスのパルス幅
の変化を記録し且つ解析する。

好ましい実施例においては単色光源17′は、第１波長板
22′に光軸Ｃ′に沿った直線偏光光ビームを供給するレ
ーザーダイオードであり、第１波長板22′は、線状ビー
ムの偏光状態を回転して楕円状にし楕円偏光光ビーム
Ａ′を提供する。好ましい第１波長板22′は3/8波長板
であり、直線偏光ビームの状態が45度回転されて楕円偏
光ビームＡ′が形成され、楕円偏光の長軸が組立体の長
手軸Ｆ′に対して直角に配向される。濾光手段21′の一
部である偏光器23′は、組立体12によって反射された照
明Ｂ′を遮断し且つ管13′及び管13′とフロート14′と
の間のギャップ11′によって屈折された照明Ｂ′を透過
させる。偏光器23′は直線偏光器である。濾光手段21′
は、光軸Ｃ′上に沿って組立体を越えた位置に、照明
Ｂ′の偏光状態を回転させるための第２波長板24′を含
む。好ましく第２波長板24′は、該照明の状態を回転さ
せるための3/8波長板である。

濾光手段21′は、フロート14′、管13′及び管13′とフ
ロート14′との間のギャップ11′からの焦点に向かう屈
折光を遮断する空間フィルタ25′を含む。空間フィルタ
ー25′の材質は、焦点において照明Ｂ′を遮断若しくは
吸収するように非反射性で且つ不透明である。

本発明はまた、透明若しくは半透明な管13及び管13内に
ほぼ同心的に配置された円筒形のフロート14との間のギ
ャップ11の半径方向寸法を測定する第１図の装置10のた
めの方法をも含む。この方法は、光軸Ｃに沿った楕円偏
光の単色ビームを管13及び円筒形フロート14の組立体に
向けて送る工程を有し、ここで、このビームＡは管13及
びギャップ11の材料が透明若しくは半透明の波長であ
り、管13の材料の屈折率はギャップ11内の物質の屈折率
よりも大きい。次の工程は、光軸Ｃに沿った光ビームＡ
を集光させてこの光ビームを平面Ｅ内の光線Ｄに変換す
ることである。この工程に引き続いて、この組立体を、
組立体12の長手軸Ｆに対して直角な光線Ｄを有する平面
Ｅを通って並進させる工程がある。この工程の後に、組
立体12を長手軸Ｆを中心にして回転させ且つ平面Ｅを通
って並進させる工程が行われる。

照明Ｂは、組立体12の少なくとも一部20からの光線Ｄを
有する平面内に作られる。照明Ｂは、組立体によって反
射された照明Ｂからの光を遮断すること及びフロート1
4、管13及び管13とフロート14との間のギャップ11によ
って屈折された照明Ｂからの光を遮断することによって
組立体12から濾光される。また、照明Ｂは、管13及び管
13とフロート14との間のギャップ11によって屈折された
照明を透過させることによって濾光される。光がひとた
び濾光されると、透過された光を検知する工程及び受け
た光に応じた信号を発生する工程が行われる。次いで、
検知された光からの信号を処理する工程によって半径方
向寸法が与えられる。

この明細書の発明のための理論的原理は、その内側にほ
ぼ同心的に配置されたフロートを有する管に入射する楕
円偏光された光ビームが、管13、フロート14及び２つの
異なった焦点を有するレンズのようにふるまう管13とフ
ロート14との間のギャップ内の物質によって反射及び屈
折されるという概念によるものである。大部分の光線
は、それらを濾光して除く管13のすぐ後ろに集光する。
関連する光線は、管13の後ろの別の焦点に集光する。

この関連する光線は、フロート14によって屈折されずギ
ャップ11内のみを通過するので使用することができ且つ
重要である。光の異なった光路の光路図は、光が組立体
の中を通過するときに光に対して及ぼす影響を理解する
上で有用である。第３図は、全てが管13とギャップ11と
の界面によって反射されるような光の光路図であり、第
４図は管13及びギャップ11によって屈折された光の光路
図である。第５図は、管13、ギャップ11及びフロート14
によって屈折された光の光路図である。特に、管13及び
ギャップ11内の物質がこの光の波長に対して透明である
ならば、反射及び屈折された光を選択的に使用してギャ
ップ11の半径方向寸法を測定することができる。

管13の組立体及び実質的に同心的に配置されたフロート
14からの反射され且つ屈折された光の選択的は使用は、
濾光手段21によって達成され、この濾光手段21は、光軸
に沿って該組立体を越えた位置に配置され，（ａ）組立
体によって反射された照明からの光を遮断し、（ｂ）フ
ロート14、管13及び管13とフロート14との間のギャップ
11によって屈折された照明を遮断し、（ｃ）管13及び管
13とフロート14との間のギャップ11によって屈折された
照明からの光を透すように調整されている。

第６図は、第3,4,5図に光路を示した光線の光路図であ
り、濾光手段が関連する光以外の全ての光を遮断するよ
うに働くように互いに重ね合わされた光路を示してい
る。

開示された組立体のための管材料品質レベルを提供すべ
く、管13の押出品及びフロート14のための押出品（これ
らは各々良好な製造法によって作られる）は通常十分均
一である。装置10及びこの方法が測定しようとする精度
レベルは、管13内の何らかの欠陥が測定されたギャップ
11を即刻及び大きく変化させて組立体12が典型的なもの
ではないことを示すように、すなわち製造上の欠陥の影
響を受けないようなものである。管13は、実質的に同軸
である比較的同心の壁を具備すべきである。

ギャップ11の半径方向寸法の正確な測定は、管13若しく
はフロート14と接触することなく測定することができる
装置において有用である。結局、ひとたび装置10が較正
され且つ許容値の範囲が規定されると、規定された値の
範囲内でのギャップ11の測定は正しいと考えることがで
き、例えば、管13とフロート14との間の空間の体積を軸
方向の全長に亘って正しく算出するために使用すること
ができる。

各測定を製造工程において作られた組立体の各々のため
のギャップ11の半径方向寸法の測定の均一性のために使
用することができるようにするために、該方法を長手軸
Ｆの周りのギャップ11の複数の測定をするために使用し
てもよい。更に、この方法は、QBC管を測定するための
装置10を調整する較正技術として使用することができ
る。次に示すテスト結果の表には、遠心分離された血液
サンプルを有する７個のサンプルQBC管についてのデー
タが示されており、このデータ内では、血小板（PLT）
と比較して白血球（WBC）が測定され、これらの測定
は、特定の血液成分を表す区域すなわち層の長さを測定
することによるここで説明したような通常の方法でなさ
れたものである。この実験においては、次いで装置10を
用いてギャップが測定さ、この７個のサンプルの各々に
ついてのギャップの値を表に示した。

これらのギャップの値は測定単位ではなく相対的な数字
すなわち半径方向のギャップ寸法の変化量若しくは変化
率を表している。各ギャップの値は、ギャップの大き
さ、従ってフロートと管との間にある血液サンプルの成
分の厚み若しくはセグメントの変化を表示するものであ
る。ギャップの値は多くの異なった方法で利用すること
ができ、例えば、表の中のギャップの値の平均値を計算
することができ、この平均値との差の百分率を決定する
ことができる。この差の百分率は次いでWBC若しくはPLT
の測定された読みを調整するために使用してもよく、こ
の方法及びこの装置により１インチの百万分の10のギャ
ップの半径方向の寸法変化を補正することができるの
で、これらの調整された値はより正確である。

ここでは特定のやり方について説明しているが、ここに
記載した装置はQBC管測定での使用のためのだけのもの
ではない。本装置は、使用される光の波長に対して透明
な管とギャップを具備するあらゆる管とフロートの組合
わせのためのものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、管と円筒形フロートとの間のギャップを測定
するための好ましい装置であり、そこでは楕円偏光光ビ
ームが、管、フロート及びそれらの間のギャップによっ
て屈折され且つ反射されて、検知器及び信号処理装置に
よるギャップ測定のために使用される光のみを透過させ
るべく濾光された照明が形成されるような装置の概略図
であり、 第２図は、半径方向寸法の時間軸解析を提供すべく光学
系を変更した、第１図に示す装置と類似の装置の別の実
施例を示す概略図であり、 第３図は、管とギャップにおける干渉によって全て内側
において反射された光の光路図であり、 第４図は、管とギャップによって屈折された光の光路図
であり、 第５図は、管、ギャップ及びフロートによって屈折され
た光の光路図であり、 第６図は、第3,4,5図に軌跡を示した光線を互いに重ね
た光路図である。 13,13′……管、14,14′……フロート、15,15′……光
検知手段、16,16′……信号処理手段、17,17′……単色
光源、18,18′……光ビーム集光手段、21,21′……濾光
手段、22,22′……第１波長板、23,23′……直線偏光
器、24,24′……第２波長板、25,25′……空間フィル
タ、26,26′……走査手段

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明若しくは半透明な管と前記管内に実質
   的に同軸的に配置された円筒形のフロートとの間のギャ
   ップの半径方向の寸法を測定するための装置であって、 前記管及びギャップの材料が透明若しくは半透明であり
   且つ前記管の材料の屈折率が前記ギャップ内の材料の屈
   折率よりも大きいような波長で光軸に沿って楕円偏光光
   ビームを提供する光源部と、 前記光軸と一直線に配置され、前記楕円偏光光ビームを
   受けて同楕円偏光光ビームを一つの平面内に含まれる光
   の線に変えるための光ビーム集光手段と、 前記管と前記円筒形のフロートとの組立体を、当該組立
   体の長手軸と直角な前記光の線を含む平面を通って並進
   させ且つ回転させる手段であり、前記組立体を前記長手
   軸を中心に回転させつつ前記長手軸に沿って並進させ
   て、前記平面内にある前記組立体の少なくとも一部分か
   らの光の線による照明を形成する手段と、 前記光軸に沿った前記組立体を越えた位置に配置され、
   前記照明のうちの前記組立体によって反射された光を遮
   断し、前記管、前記管とフロートとの間のギャップ及び
   前記フロートによって屈折された光を遮断し、前記管及
   び前記管とフロートとの間のギャップによって屈折され
   た光を透過するように調整された濾光手段と、 光軸に沿った前記濾光手段を越えた位置に配置され、前
   記濾光手段によって透過された光を受けるための光検知
   手段であり、受けた光に応じた信号を発生することがで
   きる光検知手段と、 前記光検知手段と結合され同光検知手段からの信号を処
   理するための信号処理手段、とからなる装置。
2. 【請求項２】前記光源部が単色光源と第１の波長板とを
   含み、同単色光源が、第１の波長板に、光軸に沿った直
   線偏光ビームを提供するレーザダイオードであり、前記
   第１波長板は3/8波長板であり、前記直線偏光ビームの
   状態を45°回転して楕円偏光を形成し、前記楕円偏光の
   長軸を前記組立体の長手軸に対して直角に配向する、請
   求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】前記濾光手段が、前記照明の偏光状態を回
   転させる光軸に沿った第２波長板と、前記照明のうち、
   前記組立体によって反射された光を遮断し、前記管及び
   前記管と前記フロートとの間のギャップによって屈折さ
   れた光を透過させる偏光器とを含む、請求項２に記載の
   装置。
4. 【請求項４】前記濾光手段が、前記照明の状態を回転さ
   せる3/8波長板を有し、前記偏光器が直線偏光器であ
   り、前記濾光手段が前記フロート、前記管及び前記管と
   フロートとの間のギャップからの焦点に向かう屈折光を
   遮断する空間フィルタを含む、請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】前記空間フィルタの材質が、焦点において
   前記照明を遮断し且つ吸収すべく非反射性であり且つ不
   透明である、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】前記光ビーム集光手段はその集光軸が光軸
   と同軸であるように配置された円柱レンズであり、前記
   信号処理手段は、前記光検知手段が受けた光の強度変化
   を記録し且つ解析し、前記光ビーム集光手段は、その集
   光軸が光軸と同軸であるように配置された最初に前記楕
   円偏光光ビームを前記平面内のスポット光にする球面レ
   ンズと、次いで前記組立体の長手軸に対して横切る平面
   内で前記スポット光を往復させ前記光の線を発生する走
   査手段とを含む、請求項１に記載の装置。
7. 【請求項７】前記スポット光が前記照明の強度を時間の
   関数として変化させ、それにより前記光検知手段が受け
   た光が、前記スポット光が前記管とフロートとの間のギ
   ャップを横切る毎に高い照度のパルス信号を形成する、
   請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】前記信号処理手段は、前記光検知手段が受
   けたパルスの幅の変化を記録し、前記走査手段は、前記
   並進及び回転手段が前記組立体を回転させる速度より速
   い周波数で前記スポット光を往復させる、請求項７に記
   載の装置。
9. 【請求項９】透明若しくは半透明な管と前記管内に実質
   的に同軸的に配置された円筒形のフロートとの間のギャ
   ップの半径方向の寸法を測定するための方法であって、 前記管と円筒形フロートとの組立体に光軸に沿った楕円
   偏光された光の単色ビームを送ること、その際、前記ビ
   ームは前記管及びギャップの材料が透明若しくは半透明
   であり且つ前記管の材料の屈折率が前記ギャップ内の材
   料の屈折率より大きいのような波長であり、 前記光軸に沿った光ビームを集光させてこの光ビームを
   一つの平面に含まれる光の線に変えること、 前記組立体の長手軸に直角な前記光の線を含む平面を通
   って前記組立体を並進させること、 前記組立体が前記平面を通って並進している間に、前記
   組立体を前記長手軸を中心に回転させること、 前記平面内に含まれる前記組立体の少なくとも一部分か
   らの光の線による照明を形成すること、 前記照明のうち、前記組立体によって反射された光を遮
   断し、前記フロート、前記管及び前記管とフロートとの
   間のギャップによって屈折された照明光を遮断し、前記
   管及び前記管とフロートとの間のギャップによって屈折
   された光を透過することにより、前記組立体からの照明
   を濾光すること、 前記透過された光を検知すること及び受けた光に応じた
   信号を発生すること、並びに 前記検知された光からの信号を処理すること及び前記長
   手軸の周囲で複数のギャップの測定をすること、ここで
   該複数の測定は前記ギャップの半径方向寸法の均一性を
   測定するために使用する、からなる方法。
10. 【請求項１０】透明若しくは半透明な管と該管内に実質
    的に同軸的に配置された円筒形のフロートとの間のギャ
    ップの半径方向の寸法を測定する装置であって、 レーザダイオード及び前記管及びギャップの材料が透明
    若しくは半透明であり且つ前記管の材料の屈折率が前記
    ギャップ内の材料の屈折率より大きいような波長で光軸
    に沿って楕円偏光光ビームを提供する3/8波長板と、 前記光軸と一直線に配置され、前記楕円偏光光ビームを
    受けて前記光ビームを一つの平面内に含まれる光の線に
    変えるための球面レンズと、 前記管と円筒形のフロートとの組立体を、前記組立体と
    長手軸と直角な前記光の線を含む前記平面を通って並進
    させ且つ回転させる手段であり、前記組立体を前記長手
    軸を中心に回転させつつ前記長手軸に沿って並進させ
    て、前記平面内に含まれる前記組立体の少なくとも一部
    分からの光の線による照明を形成する手段と、 前記光軸に沿った前記組立体を越えた位置に配置され、
    前記照明のうち、前記組立体によって反射された光を遮
    断し、前記管、前記管とフロートとの間のギャップ及び
    前記フロートによって屈折された光を遮断し、前記管及
    び前記管とフロートとの間のギャップによって屈折され
    た光を透過するように調整された空間フィルタおよび偏
    光器と、 光軸に沿って前記空間フィルタ及び偏光器を越えた位置
    に配置され、これらによって透過された光を受けるため
    の光検知手段であり、受けた光に応じた信号を発生する
    ことができる光検知手段と、 前記光検知手段と結合され前記光検知手段からの信号を
    処理するための信号処理手段、とからなる装置。