JPH0769334B2 - 光学的データ収集装置 - Google Patents

光学的データ収集装置

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JPH0769334B2
JPH0769334B2 JP62500255A JP50025586A JPH0769334B2 JP H0769334 B2 JPH0769334 B2 JP H0769334B2 JP 62500255 A JP62500255 A JP 62500255A JP 50025586 A JP50025586 A JP 50025586A JP H0769334 B2 JPH0769334 B2 JP H0769334B2
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outer housing
inner housing
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radiant energy
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アイ ブラウン，リチャード
ティー フォリー，ジョン
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バクスター、インターナショナル、インコーポレイテッド
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    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明の分野 本発明は、動いている部材から離れてデータを集め、そ
してそのデータを動いていない場所へ持って来るための
非接触システムに関する。さらに詳しくは、本発明は外
側ハウジングが第１の回転速度で回転され、そして内側
ハウジングがより高い回転速度、通常外側ハウジングの
２倍の速度で回転される二重ハウジング遠心機に使用し
得る非接触感知システムに関する。
本発明の背景 近年、供血者からの全血の処理は血液を治療成分に分離
することを日常的に含むようになっている。これらの成
分は赤血球、血小板および血漿を含む。全血の採取およ
び後続のそれからの治療成分の分離を容易にする種々の
技術および装置が開発されている。
全血の処理における配慮の一つは処理が無菌条件下に行
われる必要性である。第２の配慮は処理が単一のシール
されたシステム内で行われない限り、血液成分の許容さ
れた貯蔵期間および使用できる寿命が実質上短縮される
との要件を含む。シールされたシステム内で処理された
成分は使用前４ないし６週間またはそれ以上貯蔵するこ
とができる。他方、全血もしくはその成分はもしシステ
ムシールが破られれば24時間以内に使用されなければな
らない。
全血の種々の治療成分への処理における一つの非常に普
通の工程は、これら成分の所望の分離を生ずるように血
液を遠心することを含む。
単一のシールされたシステム内での無菌処理の望ましい
目的を促進するため、二重ハウジング遠心機の一群が開
発された。このタイプの遠心機の一例が“移動および静
止端末間にエネルギー連通を提供するための装置”と題
するアダムスの米国再発行特許第29,738号に開示されて
いる。
アダムス特許は、外側回転ハウジングと内側回転ハウジ
ングを有する遠心機を開示する。内側ハウジングは外側
ハウジング内にそしてそれによって回転自在に支持され
ている。
外側ハウジングは通常１オメガと呼ばれる回転速度で回
転し、内側回転ハウジングは外側ハウジングの回転速度
の２倍もしくは２オメガで回転する。このため二つのハ
ウジングの回転速度には１オメガの差が存在する。
アダムス特許の遠心機は、運動部分と非運動部分との間
にシールを必要としない点において特に有利である。さ
らに、アダムス特許のシステムは、遠心機の二つのハウ
ジングが回転している間に、供血者からの全血を遠心機
へ注入することができる単一のシールされたシステム内
において血液を成分へ処理する便宜を与える。
アダムス特許のシステムは、所望の速度同期を提供する
ため二つのハウジングへ歯車およびシャフトによって連
結した単一モータを使用する。
アダムス特許の遠心機は、血液処理が単一のシールされ
た無菌システム内で実施できる装置を提供するが、アダ
ムス特許の機械的装置は歯車駆動システムにおいて通常
経験する摩耗を被る。このためアダムス開示に従った遠
心機は精密機械システムとして製作しなければならな
い。それは開いたループシステムであるから、二つの室
が実際に所望の速度で連続して作動することを確実にす
るように注意を払わなければならない。
アダムス特許の機械的装置の代替が“遠心力液体処理装
置”と題するロラチの米国特許第4,056,224号に開示さ
れている。ロラチ特許のシステムはアダムスタイプの二
重チャンバー遠心機を含んでいる。ロラチ遠心機の外側
ハウジングは、ベルトおよびシャフトによって内側回転
ハウジングへ連結された単一電気モータによって回転さ
れる。ロラチ機構は、アダムス機構と同じように二つの
回転ハウジングを駆動するための開いたループの、本質
上機械的な構造である。米国特許第3,986,442号および
第4,113,173号は別の開いたループの駆動システムを開
示する。
“対向して位置する回転支持手段を有する遠心装置”と
題するブラウンの米国特許第4,108,353号は、二つの別
の電気モータを含んでいるアダムスタイプの遠心機構造
を開示する。一方の電気モータは外側ハウジングへベル
トによって連結され、そして所望の名目回転速度で外側
ハウジングを回転する。第２のモータは回転する外側ハ
ウジング内に支持され、そして外側ハウジングの回転速
度の２倍の所望の高速度で内側ハウジングを回転する。
第２のモータの速度を第１のモータに関して連続して制
御する目的で、タコメータフィードバックが第２のモー
タからスリップリングもしくはブラシのセットを通って
提供される。ブラウン特許の構造はこのように閉鎖ルー
プ制御システムによって第２のモータの速度を連続して
制御する目的のため、内側モータの速度に相当する電気
信号を得ることを提供する。
“遠心力処理装置のための駆動システム”と題するブラ
ウン等の米国特許第4,109,855号はなお別の駆動システ
ムを開示する。
ブラウンらの特許のシステムは外側ハウジングを選択し
た速度で回転するため外側ハウジングへ取り付けた外側
シャフトを有する。外側シャフトと同軸な内側シャフト
が内側ハウジングへ連結される。内側シャフトは内側ハ
ウジングを外側ハウジングの２倍の回転速度で回転す
る。ブラウンらの特許の機構は開いたループシステムで
ある。
アグムス構造のさらに代替は、“可動マンドレルを有す
る遠心機”と題するリチャード、アイ、ブラウンの米国
特許第4,530,691号に開示されている。このブラウン特
許の明細書および図面をここに参照として取り入れる。
この後のブラウン特許の遠心機もまたアダムスタイプで
ある。しかしこの後者の遠心機は容易な開放のためヒン
ジ止めされた外側ハウジングを持っている。ヒンジ止め
された上方部分が底部分から離れて回転される時、それ
はそれと共に回転し得る内側ハウジングを持ち上げる。
内側ハウジングはその内部に、内側ハウジング内に配置
されたシールされた血液収集容器に対して連続して押し
付けられるばね付勢したマンドレルを支持している。こ
の後者のブラウン特許のシステムはまた、内側および外
側ハウジングを回転する二つの別の電気モータの使用を
開示する。
このように、先行技術からアダムスタイプの遠心機の二
重ハウジングを回転するための制御システムに関して二
つの独立したモータを使用することは公知であるが、内
側回転ハウジングから速度情報を獲得もしくは収集する
ための無接点システムは知られていない。
加えて、先行技術は内側ハウジングの回転方向に関する
制御情報を提供していない。
さらに、全血が処理される人力による遠心作業から、血
液が遠心処理にかけられる時、赤血球はシールされた容
器の一部分内にパックされ、そして血漿から分離される
ことが永年知られている。光学的に識別し得る界面が分
離された血漿とパックされた赤血球成分との間に現れ
る。
アダムスタイプの内側ハウジングは通常外側ハウジング
内に配置されるという事実に鑑み、血漿とパックされた
赤血球との間を界面の位置を容易にかつ目視的に決定す
ることは不可能である。そのため遠心機の二つのハウジ
ングが回転している間、この界面の位置を動的に検知す
ることができる必要性が続く。
本発明の概要 本発明によれば、運動している部材から選択された情報
を知得し、そして該情報を後の処理のため固定位置にお
いて収集するための装置が提供される。知得される情報
は変位および速度関連情報であることができる。該装置
は放射エネルギー源と、該放射エネルギーの一部を運動
部材へ伝送するための手段と、該運動部材へ取り付けた
複数の反射エレメントを含む。これらエレメントは入射
放射エネルギーの一部をそれを検出できる固定位置へ反
射する。反射された放射エネルギーに応答して運動部材
の速度に比例した電気信号を発生させることができる。
本発明による特定の装置においては、前記伝送手段は二
方向性光ファイバー部材とすることができる。放射エネ
ルギーは該光ファイバー部材を経由して運動部材へ伝送
され、またはそれから受け取ることができる。
反射エレメントは離したそして運動部材へ取り付けた複
数の鏡とすることができる。鏡は非反射部材によって分
離される。鏡から反射された放射エネルギーは放射エネ
ルギーパルスのシリーズとして光ファイバー部材によっ
て固定位置へ伝送される。検知器が放射エネルギーパル
スのシリーズを電気的パルスタリへ変換する。該パルス
タリの繰返数は運動部材の回転速度に比例する。
制御回路が該パルス列の繰返数をあらかじめ定めた速度
に相当するセットポイント値と比較する。それらの間の
差に応答する誤差信号を速度制御回路をドライブするた
めに使用することができる。該速度制御回路は運動部材
へ連結された主動装置である電気モータの回転速度を調
節するために使用することができる。
代わりに、比例積分微分制御システムを使用することが
できる。このシステムは運動部材の変位の制御を提供す
る。
本発明によるなお他の装置においては、反射エレメント
は赤および緑のような二つの異なる色のエレメントを含
むことができる。もし異なる色のエレメントが運動部材
に沿って交番に配置されており、そしてもし別々の検知
器が反射された赤色および反射された緑色光を提供すれ
ば、二つのセットパルス列を発生させることができる。
この二つのセットのパルス列は、この分野で既知のよう
に、速度のほかに運動方向を決定するために処理される
ことができる。
本発明の装置は、第１および第２の回転部材と組合わせ
るのに特に有用である。この組合わせにおいて、第１の
部材は第２の部材を回転自在に支持する。第２の部材を
第１の部材が回転する速度の２倍の回転速度で回転させ
ることが望ましい。
本発明のこの具体例によれば、反射性部材のリングが第
２の部材の一区域へ取り付けられる。二方向性光伝送部
材が第１の部材の回転軸を通って延び、そして一端を第
２の部材へ取り付けたリングへ隣接させて配置される。
静止放射エネルギー源および光センサーは光伝送部材の
外端に隣接して配置することができる。放射エネルギー
は伝送部材を経由して第２の運動部材上の反射リングへ
伝送される。反射された放射エネルギーパルスは該伝送
部材を経由して戻り、そして静止検知器により感知さ
れ、そして電気的パルス列へ変換される。
電気的パルス列の繰返数は第２の部材の回転速度へ比例
する。第２の部材の回転速度は先に記載したように制御
することができる。
本発明のなお他の具体例においては、光ファイバー部材
はドーブプリズムによって置き換えられることができ
る。ドーブプリズムはそれを通って伝送された像を該プ
リズム１回転毎に２回移転するであろう。もし該プリズ
ムが第１の部材の回転軸内に位置していれば、それは第
２の部材の選択された区域の像を光検知器上に投影する
であろう。
もし第２の部材が第１の部材の速度の２倍で回転してい
れば、伝送された像はそれが検出器に衝突する時静止し
ているであろう。もし二つの部材間の相対速度が2:1関
係から変化すれば、像は検知器に関して運動するであろ
う。直角位相検知器をこの運動を電気信号へ変換するた
めに使用することができる。この電気信号は制御システ
ムへ入力を提供するために使用することができ、そして
それは二つの部材の相対速度を制御するために使用する
ことができる。
本発明の数多くの他の利益および特徴は、以下の本発明
およびその具体例の詳細な説明から、請求の範囲から、
そして本発明の詳細が明細書の一部として完全に開示さ
れている添付図面から容易に明らかになるであろう。
図面の説明 第１図は、本発明に従った二つの独立した駆動モータと
光ファイバー光学システムを組込んだアダムスタイプの
遠心機の断面図である。
第２図は、第１図の遠心機に使用し得るデータリングの
部分拡大概略図である。
第３図は、第１図の遠心機に使用し得る速度制御システ
ムのブロックダイアグラムである。
第４図は、本発明に従った他の遠心機の部分断面図であ
る。
第５図は、第４図の遠心機に使用し得る他のデータリン
グの部分拡大概略図である。
第６図は、第４図の遠心機に使用し得る他の制御システ
ムき一部のブロックダイアグラムである。
第７図は、液体界面センサーを含んでいる遠心機を示す
部分断面図である。
第８図は、第７図の遠心機に使用し得る他のデータリン
グの平面図である。
第９図は、本発明に従って二つの独立した駆動モータ
と、そしてプリズムを使用した光学システムを組込んだ
アダムスタイプの遠心機の断面図である。
第10図は、第９図のプリズムの種々の光学的特徴を示す
一部を斜視図とした概略図である。
好ましい具体例の詳細な説明 本発明は多数の形の具体例が可能であるが、この開示は
本発明の原理の例示と考えるべきであり、そして本発明
を図示した特定具体例に限定することを意図しないとの
理解のもとに、本発明の特定具体例を図面に示し、ここ
に詳細に記載する。
図面に関し、第１図は、電気駆動モータ14へ機械的に連
結された外側回転ハウジング12を備える遠心機10を図示
する。モータ14は商業的に入手し得るパンケーキ型のモ
ータとすることができる。モータ14はパンケーキ型電機
子14bに隣接して位置する静止磁石14aを有する。モータ
14は軸Ａ−Ａのまわりでハウジング12を回転させる。
中空シャフト16はモータ14の電機子14bを回転ハウジン
グ12へ連結する。シャフト16はハウジング12のための回
転支持を提供する軸受構造18を通過する。静止ディスク
形プレート19が回転ハウジング12の下で軸受構造18へ取
り付けられる。
回転ハウジング12は、ヒンジ12cによって下方部分12bへ
連結された上方部分12aを有する。前に引用したブラウ
ン特許に図示されているように、ハウジング12の上方部
分12aは、第１図に示した閉位置から開位置へ上方部分1
2aのヒンジ12cを支点とする回転によって回転すること
ができる。ハウジング部分12aの上部部材20へは第２の
パンケーキ型電気モータ22が取り付けられる。モータ22
は軸Ａ′−Ａ′のまわりを回転するシャフト24を有す
る。軸Ａ−ＡおよびＡ′−Ａ′は第１図に示すように一
致している。軸Ａ−ＡおよびＡ′−Ａ′の一致は本発明
の要件ではない。軸Ａ−ＡおよびＡ′−Ａ′を相互から
離すことも本発明の精神および範囲内である。
シャフト24へは第２の内側ハウジング26が取り付けられ
る。ハウジング26はモータ22によってハウジング12内に
おいて回転される。軸受構造30はハウジング26に対して
回転支持を提供する。
内側ハウジング26はまた二つの分離し得るセクションを
形成する。上方セクション26aは、第１図に示すように
シャフト24へ取り付けられる。下方の除去自在セクショ
ンは可撓性クランプ32によって上方セクションへ除去自
在に取り付けられる。
ばね装備マンドレル34がハウジング26内に配置される。
このマンドレル34は第１図に示すように付勢ばね36によ
って下方へ付勢されている。
遠心機構造10の機械的性格のこれ以上の詳細は前に引用
したブラウン特許に記載されている。該ブラウン特許が
教えるように内側ハウジング26を外側ハウジングの２倍
の回転速度で回転させることが重要である。ハウジング
26は本発明の精神および範囲を逸脱することなく内側ハ
ウジング12のまわりに回転自在に装着することができる
ことも理解されるであろう。
ハウジング12が回転している間ハウジング26の回転速度
を動的に決定するため、光学システム40が設けられる。
光学システム40は電灯42のような放射エネルギー源を含
み、それはレンズ44を通過する放射エネルギーのビーム
を発生する。集束した光ビーム46は、レンズ44を出た後
ビーム分割器48へ入る。このビーム分割器48の目的はビ
ーム46の一部を軸Ａ−Ａに沿って上方へそして光ファイ
バー放射エネルギー伝送部材52の一端50中へ向けるため
である。
光ファイバー部材52は放射エネルギー伝送のための二方
向性部材として機能する。光ファイバー部材52は中空回
転シャフト16へ取り付けられ、そして回転軸Ａ−Ａに沿
ってそれに関し中心に配置される。シャフト16が回転
し、そのためハウジング12を回転させる時、光ファイバ
ー部材52も回転する。ビーム分割器48を離れて光ファイ
バー部材52の下端50中へ屈曲された放射エネルギー46は
実質上小さなもしくは皆無のロスをもって上端56へ伝送
される。上端56は選択的に反射する部材58に隣接してハ
ウジング12内に配置される。反射部材58はハウジング部
材26bの下表面60へ取り付けられる。選択的に反射する
部材58はデータリングと考えることができる。
端56から出て、そしてデータリング58へ投射された放射
エネルギーはデータリング58で選択的に反射され、端56
へ戻る。反射された放射エネルギーは光ファイバー部材
52を通過し、その下端50を出て、ビーム分割器48を通過
し、そして光検知ユニット66に衝突する。光検知ユニッ
ト64はライン68を経て制御システム70へ電気的に連結さ
れる。
このように、ハウジング部材12および26が固定した光検
知器66に関して回転する時、データリング58から反射さ
れた放射エネルギーのパルス列が光ファイバー部材52と
ビーム分割器46を通って伝送され、そして光検知器66へ
衝突する。ハウジング12に関しハウジング26の回転速度
に関する情報が集められ、そして後で処理のため固定光
検知器66によって制御システム70へ伝送されることがで
きる。
外側電気モータ14のシャフトの回転速度は、該シャフト
16の一端へタコメーターディスク72を取り付けることに
よって感知することができる。ディスク72が回転する
時、第２の検知器74をその回転速度を感知し、ライン76
上へそれに比例した電気的パルスを発生させるために使
用することができる。
後で論ずるように、本発明装置の利点の一つは、ハウジ
ング12の回転速度およびハウジング26の回転速度を両方
とも、ハウジング26がハウジング12の速度の２倍の速度
で回転するように正確に制御することができることであ
る。この制御は、多数の先行技術システムにおけるよう
に、ベルト、歯車およびプーリーを使用しない閉鎖ルー
プシステムによって達成される。
モータ14および22のそれぞれの速度をその間の機械的連
結の必要なしに精密にしかも独立に制御することができ
るから、システム10の必要とされる機械的公差が減少さ
れる。さらに、モータ14および22の速度制御は、もし二
つのモータが機械的に連結されるならば歯車、ベルトま
たは他の連結間に発生するであろう機械的摩耗によって
影響さない。
第２図に関して、データリング58が詳細に図示されてい
る。データリング58は複数の間隔を置いた反射部材80な
いし86によって形成される。部材80ないし86は離され、
そしてリングの下表面60に回転軸Ａ′−Ａ′のまわりに
取り付けられる。反射部材80ないし86の各自の間には非
反射もしくは黒色区域90ないし96が存在する。データリ
ング58の一区域に衝突している放射エネルギーのビーム
が第２図に図示されている。
リング58が回転しそして反射部材80ないし86がビーム46
の上を通過する時、該ビームの一部は光ファイバー部材
52の端56へ反射し戻され、そしてビーム分割器48を通っ
て検知ユニット66中へ再伝送される。その時部材52を通
って伝送された放射エネルギーのパルス列に相当する電
気的パルス列がライン68上に発生する。
部材80ないし86は好ましくは高度に反射性の鏡である
が、それらはまた表面60を研磨し、そしてそれの交番す
る区域を例えば陽極処理によって部材90ないし96を形成
するように黒色化することによって形成することもでき
る。
第３図は制御システム70を概略的に示す。制御システム
70は、ハウジング12に関するハウジング26の相対的回転
速度に相当する、ライン68上の電気的パルスを調整する
ための回路100を含んでいる。ハウジング12の回転速度
に相当する電気的パルス列を調整するため第２の調整回
路のセット102がライン76へ連結される。
調整回路100および102は、それぞれ比較回路104および1
06へ入力を提供する。セットポイント入力108および110
は、それぞれモータ22および14のためのあらかじめ定め
た所望の回転速度を規定する。比較回路104および106か
らの誤差信号は、二つのモータへの出力を提供するよう
にモータ制御増幅器のセット112中で増幅される。
第３図の制御システムは、ハウジング26の回転速度をハ
ウジング12の回転速度の２倍に維持するように増幅器11
2へ速度誤差信号を提供するであろう。データリング58
はハウジング26の回転方向に関するどんな情報も提供し
ないであろう。
両方のモータ14および22の速度制御を提供する第３図の
制御システム70の代わりに、モータ14へ、それが約その
名目上の回転速度でオープンループで作動するように電
気エネルギーを供給することができる。ライン76上の速
度フィードバック信号は比較回路104へのセットポイン
ト入力として使用することができる。増幅器112への誤
差信号入力はその時、モータ22がモータ14の回転速度の
２倍で作動するように調節することができる。
制御回路70を第３図にブロックダイアグラムで図示した
が、その実際の実現化は本発明の要件ではないことが理
解されるであろう。例えば、制御回路70はハード配線形
に実現することができる。代わりに商業的に入手し得る
マイクロプロセッサーを制御システム70を実現するため
に使用することができる。
第３図の制御システムは比例積分微分（PID）システム
として実現することができることが理解されるであろ
う。そのような実現化においては、内側ハウジング26の
速度を制御できるばかりでなく、外側ハウジング12とそ
して内側ハウジング26間の相対的変位も精密に制御する
ことができる。
第４図はシステム10の代替具体例を図示する。第４図に
おいて、第１図のエレメントに対応するエレメントは同
じ同定番号が与えられている。第４図のシステム120は
可視白色光を発生する放射エネルギー源42と、システム
10にも存在したビーム分割器48と、そして二つの追加の
ビーム分割器122および124とを含んでいる。ビーム分割
器122,124のそれぞれに関連して緑フィルター128および
赤フィルター130のような色つきフィルターがある。そ
れぞれのフィルター128および130の各自に関連して対応
する光検知器132および134がある。検知器132および134
からの出力はライン136および138を経由して制御システ
ム140へ連結される。
第４図に図示したシステム120の二色検知機構はハウジ
ング26bの下表面60へ取り付けたデータリング142と組合
わせて作動する。検知器132および134は選択された周波
数のビームの感知に応答して電気的パルス列を発生する
のに適している。フィルター128および130により、緑ま
たは赤の放射エネルギーパルスの選択されたシーケンス
が検出できる。
第５図に示したデータリング142は、複数の間隔を置い
た緑色の反射区域150ないし154を含んでいる。加えて、
リング142は複数の間隔を置いた赤色の反射区域160ない
し164を含んでいる。
ハウジング26が回転する時入射ビーム46は緑色反射部材
と赤色反射部材とに交番に入射する。反射された放射エ
ネルギーの緑色および赤色パルスは二方向部材52を通っ
て伝送し戻される。反射された緑色および赤色パルスは
それぞれの緑色および赤色フィルターを通過し、それぞ
れの検知器132および134によって検知される。検知され
た赤または緑放射エネルギーパルスのシーケンスは、第
１図のシステム10のパルス列によって提供されるのと同
じタイプの速度情報を提供する。加えて、間隔を置いた
パルス列の２セットがライン136および138上に発生され
るので、ハウジング26の回転方向も決定することができ
る。
もし望むなは、データリング142は第２図の反射部材80
ないし84に相当する反射部材170ないし174を含むことが
できる。データリング142のこれらの反射部材も複数の
非反射部材180ないし184によって離されている。鏡170
ないし174によって反射された光ビームはもし望むなら
ば冗長検知器190によって感知することができる。
第６図のモータ制御回路140はモータ22の速度を調節す
るのに必要な制御回路の部分を図示する。モータ14の速
度は第３図において論じた回路を使用して依然調節され
る。緑色光検知器132および赤色光検出器134からのパル
スは回路200および202によってそれぞれ調整される。調
整回路200および202からの出力は、ライン206上に方向
出力を発生されるために方向感知回路204によって使用
される。
第３図の制御システムに類似して、ライン208上に調整
回路202によって発生されたパルス列は比較回路210への
入力を提供する。赤色光検知器134からのパルスに相当
するパルス繰返数はセットポイント入力212と比較され
る。その時誤差信号がライン214に発生する。ライン214
上の誤差信号は速度誤差信号であり、それはモータ制御
回路216への入力を提供する。モータ制御回路216は続い
てモータ22の回転速度を調節するために使用することが
できる。
第７図は本発明のなお他の具体例を図示する。第１図の
エレメントに相当する第７図のエレメントは再び同じ同
定番号が与えられている。第７図は、前に引用したブラ
ウン特許で論じているように、血液を赤血球の血漿成分
とに分離する目的に使用し得るシステム220を図示す
る。前に引用したブラウン特許に記載されているよう
に、全血の容器がハウジング26のマンドレル34と下方部
分26bとの間に配置された後、ハウジング26が回転する
時血液はパックされた赤血球と血漿とに分離するであろ
う。成分への分離は第７図に概略的に図示されている。
分離操作の間、赤血球が第７図に示すようにハウジング
26bの側方へそして血漿成分から離れて駆動される時、
その間に目視し得る光学的界面が存在する。システム22
0によってこの界面が光学的に検知し得る。
システム10に使用した一般的タイプの光学システムがハ
ウジング部分26bの下表面へ取り付けたデータリング222
へ放射エネルギーのビームを伝送する。システム220に
おいては、下方ハウジング部材26bは好ましくは透明プ
ラスチック材料でつくられる。マンドレル34は高度に研
磨された鏡面を有するか、または鏡224が一般にデータ
リング222の上に下表面226へ取り付けられる。鏡面また
は鏡224はマンドレル34の下表面226に円形リングとして
形成することができる。
第７図に図示するように、血漿とパックした赤血球との
間の界面はデータリング222と反射表面もしくは鏡224の
間に位置する。光ファイバー部材52からの放射エネルギ
ーは血漿の区域を通って鏡面224へ通過するが、しかし
パックされた赤血球を通過しないであろう。このためデ
ータリング222が透明区域を有する限り、光ファイバー
部材52の端56からの放射エネルギーはデータリング222
の透明区域を通り、そして第７図に示すように界面が位
置している限り血漿を通り、鏡面224へ衝突するように
伝送されることができる。
鏡面224へ衝突する放射エネルギーは血漿を通り、デー
タリング222を通り、そして光ファイバー部材52を逆に
通って検知器66へ反射し戻され、使用し得る電気信号へ
変換されるであろう。データリング222と鏡面224の間に
位置している液体界面に相当する信号は、オペレータ制
御のためバルブおよび／または可視指示器を作動するた
めに使用することができる。
第８図は例示的データリング222を図示する。データリ
ング222は、部材230および232のような複数の間隔を置
いた反射部材を含むことができる。部材230および232は
第２図の間隔をおいた部材80ないし86に相当し、そして
ハウジング26の回転速度を決定するために使用すること
ができる。制御システムによって使用されるスタートも
しくはプローブ信号を発生させる目的で長い鏡区域240
を設けることができる。さらに、その中に血漿と赤血球
の間の界面が現れそして検知することができる透明区域
242を設けることができる。血漿とパックした赤血球の
間の界面のこの透明区域242に関する正確な位置は、鏡
面224から反射された放射エネルギーもしくは光の量を
変えるであろう。
第８図に示すように、反射部材と透明部材242は複数の
黒色もしくは吸収区域250ないし256によって引き離され
る。加えて、データリング222は区域260のような追加の
透明区域を備えることができる。さらに、区域262およ
び264のような種々のサイズの鏡区域を特別の制御信号
を発生させるために設けることができる。区域262およ
び264は非反射区域250ないし256より実質的に長い区域2
66のような非反射区域によって引き離されることができ
る。
加えて、もし望むならばデータリング222は、第５図の
データリング142のように複数の間隔を置いた赤色また
は緑色反射区域を備えることができる。この形状におい
ては、血漿と赤血球との間の界面の存在または不存在の
検知に加え、ハウジング26の回転方向を決定することが
できる。
本発明のなお他の具体例が第９図に図示されている。シ
ステム250は二重の回転自在に取り付けられたハウジン
グ12および26を含む。外側ハウジング12はパンケーキモ
ータ252によって回転される。モータ252は固定リング磁
石252aと、そして回転し得るパンケーキ電機子252bを含
んでいる。
電機子252bは、軸Ｂ−Ｂのまわりを回転する回転し得る
中空シャフト254へ機械的に取り付けられる。シャフト2
54はハウジング12の下方部分12bへ機械的に取り付けら
れる。軸受アセンブリ256がシャフト254を回転自在に支
持する。
第９図において、モータ252は軸受アセンブリ256の上に
配置される。シール258が回転シャフト254とモータ252
の間に配置される。軸受アセンブリ256は、このシステ
ム250においては軸受アセンブリ18がモータ14の上部に
配置される第１図の構造と反対に、モータ252の下に配
置されるが、外側モータに関する軸受アセンブリの正確
な配置は本発明の要件ではないことが理解されるであろ
う。
ドーブプリズム260が中空シャフト254内に配置される。
ドーブプリズム260の光軸はシャフト254の回転軸Ｂ−Ｂ
に相当する。
放射エネルギー源42および集束レンズ44は放射エネルギ
ーのビーム46を発生する。放射エネルギーのビームはビ
ーム分割器48によって90°曲げられ、そして軸Ｂ−Ｂに
沿ってトーブプリズム260中へ向けられる。
ビーム46がプリズム260を出る時、それは屈曲レンズ262
を通過する。レンズ262は、下方ハウジング部分26bの下
表面へ取り付けられた鏡上へ入射されるようにビーム46
を屈曲する。
鏡264で反射された放射エネルギーはレンズ262へ帰り、
そしてプリズム260へ衝突する。ビームは実質上同じ経
路に沿って走行し、プリズム260の下端を出る。反射さ
れたビームは次にビーム分割器48を通り、集束レンズ27
0を通り、そして直角位相検知器272上に衝突する。
直角位相検知器272上に反射された像は該検知器にそれ
に応答して電気信号を発生させる。直角位相検知器272
によってライン274上に発生させた電気信号は制御シス
テムまたは制御回路276への入力として使用することが
できる。
もしプリズムがその光軸のまわりを一回転すれば、それ
を通って伝送される像は２回転することはドーブプリズ
ムの認められた特徴である。この場合、もし部材26およ
び12がドーブプリズム260の１回転毎に望ましい2:1速度
関係を持っているならば、鏡264は２回回転したであろ
う。そのため直角位相検知器272へ入射する像は静止し
ているように見えるであろう。ハウジング26および12間
の2:1回転速度の変動は直角位相検知器274上の像の一方
向または他方向への運動としてそれ自体表示されるであ
ろう。
直角位相検知器272上の像の運動はライン274上の電気信
号の変化を生じ、それは制御回路276によって感知する
ことができる。ライン278上の制御回路276からの出力
は、回転シャフト254へ取り付けられた一連のスリップ
リング280を介して、第１図のモータ22に相当する上方
モータへ送られることができる。回転ハウジング12内に
配置されるリード線282は上方モータ22へそれへ電気的
制御信号を提供する目的で連結することができる。この
具体例においては、ライン108上のセットポイント入力
は直角位相検知器272上の所望の反射像位置に相当する
であろう。代わりに、制御システム276は前に記載した
比例積分微分制御システムとして実現することもでき
る。
第10図はドーブプリズムの特徴の図である。システム25
0中にドーブプリズム260の使用は、上方ハウジング26が
外側ハウジング12の回転速度の正確に２倍で回転してい
る時、直角位相検出器272上に静止像を発生するソリッ
ドステートストロボスコープを提供する。
第10a図はその先端を切り欠いた直角プリズム以外何物
でもないドーブプリズムを図示する。ドーブプリズムを
通して見る物体は一軸においてしかし他軸でなく倒立し
ているように見える。これは鏡効果は反射でなく線にあ
ることを除いて鏡によく似ている。第10b図はこの効果
を図示する。物体矢印はドーブプリズムを通して見る時
倒立して現れる。もし物体をある角度Ａだけ回転する
と、プリズムを通して見る時それは第10c図に示すよう
に反射方向に回転するように見える。もし物体が静止し
続け、そしてプリズムがある角度Ａだけ回転すれば、物
体は第10d図に示すように同一方向に角度2Aだけ回転し
たように見える。最後に、もし物体が角度2Aだけ回転し
そしてプリズムが丁度Ａの角度だけ回転すれば、第10e
図に示すように物体は全く回転しないように見える。
なお他の代替例においては、光学システムの代わりに、
第１図のモータ22の頂部へ取り付けた点線で示した発信
器290を固定位置へ速度情報を伝送するために使用する
ことができる。ハウジング26の回転速度に関する情報は
シャフト24へやはり点線で示したタコメーターディスク
292を取り付けることによって発生させることができ
る。同様にして血漿とパックした赤血球との間の光学的
界面の位置を検知し、固定位置へ伝送することができ
る。
発信器290は赤外もしくは無線周波数発信器とすること
ができる。ハウジング12の外部の受信器を送信された信
号を受信するために使用することができる。検知された
信号は電気信号へ変換し、そして制御システム70のよう
な制御システムへ供給することができる。
放射エネルギー源42の正確な形は本発明の要件ではない
ことが理解されるであろう。例えば、源42は白熱ランプ
とすることができる。この場合、放射エネルギービーム
46は可視光のビームであろう。
以上から、本発明の新規な着想の真の精神および範囲か
ら逸脱することなく多数の変更および修飾をなし得るこ
とが観察されるであろう。ここに例証した特定の装置に
関し限定を意図しないし、またはそれを推定してはなら
ないことを理解すべきである。勿論請求の範囲はそのよ
うな修飾はその範囲に属するものとしてカバーすること
が意図される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−87818（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−137860（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−99597（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−122316（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−36312（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−80750（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭60−20051（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】外側ハウジングによって回転自在に支持さ
    れた内側ハウジングであって、外側ハウジングは外側電
    気モータによって回転され、内側ハウジングは外側ハウ
    ジングによって支持された内側電気モータによって回転
    される、内側ハウジングの回転速度を制御するための装
    置であって、 放射エネルギー源と、 内側ハウジングへ取り付けられた反射手段と、 放射エネルギーの少なくとも一部を前記反射手段へ入射
    するように内側ハウジングの一区域へ伝送するための手
    段と、 前記反射手段から反射された放射エネルギーを感知しそ
    してそれらに応答して電気信号を発生するための手段
    と、 発生した電気信号に応答して内側ハウジングの外側ハウ
    ジングに関する回転速度を制御するための手段 を備えている前記装置。
  2. 【請求項２】前記反射手段は内側ハウジングの回転軸の
    まわりにリングに形成された第１の複数の間隔を置いた
    複数の反射部材を含んでいる第１項の装置。
  3. 【請求項３】前記リングは、内側ハウジングが回転する
    時前記反射部材が順次入射反射エネルギーを受けるよう
    に前記入射放射エネルギーに関し配向されている第２項
    の装置。
  4. 【請求項４】前記感知手段は前記外側ハウジングの外部
    に固定して配置されている第３項の装置。
  5. 【請求項５】外側ハウジングの回転速度を感知するため
    の手段を含んでいる第３項の装置。
  6. 【請求項６】前記伝送手段は一部外側ハウジングの回転
    軸に沿って配置された光ファイバー部材を含んでいる第
    ３項の装置。
  7. 【請求項７】前記外側ハウジングへ取り付けられ、反射
    された放射エネルギーを前記感知手段へ伝送するための
    第２の手段を含んでいる第３項の装置。
  8. 【請求項８】前記第１および第２の伝送手段は放射エネ
    ルギーを伝送するための二方向性手段よりなる第７項の
    装置。
  9. 【請求項９】前記二方向性手段は前記外側手段へ取り付
    けられそして少なくとも一部前記外側ハウジングの回転
    軸に沿って延びている二方向性光ファイバー部材を含ん
    でいる第８項の装置。
  10. 【請求項１０】前記二方向性手段は前記外側ハウジング
    へ取り付けられそして少なくとも一部前記外側ハウジン
    グの回転軸に沿って延びている選択されたプリズムを含
    んでいる第８項の装置。
  11. 【請求項１１】前記反射手段は前記第１の複数の反射部
    材によって散在された第２の複数の反射部材を含み、前
    記感知手段は前記第１および第２の複数の反射部材から
    それぞれ反射された第１および第２のビームを検知する
    ための第１および第２の手段を含んでいる第８項の装
    置。
  12. 【請求項１２】前記制御手段は前記内側ハウジングの回
    転方向を決定するための手段を含んでいる第11項の装
    置。
  13. 【請求項１３】前記プリズムはドーブプリズムである第
    10項の装置。
  14. 【請求項１４】前記ドーブプリズムは前記内側ハウジン
    グが前記外側ハウジングの２倍の回転速度を持つときの
    み前記感知手段上へ静止した反射像を投影する第13項の
    装置。
  15. 【請求項１５】前記制御手段は前記感知手段上に反射さ
    れた像の運動を感知するための手段と、そして前記運動
    を最小化するため前記外側または内側モータの回転速度
    を調節するための手段を含んでいる第14項の装置。
  16. 【請求項１６】収容されている流体を回転によって少な
    くとも二つの成分に分離するため外側ハウジングによっ
    て回転自在に支持された内側ハウジングであって、外側
    ハウジングは外側電気モータによって回転され、内側ハ
    ウジングは外側ハウジングによって支持された内側電気
    モータによって回転される、内側ハウジングの回転速度
    を制御するための装置であって、 放射エネルギー源と、 内側ハウジングへ取り付けられた反射手段と、 放射エネルギーの少なくとも一部を前記反射手段へ入射
    するように内側ハウジングの一区域へ伝送するための手
    段と、 前記反射手段から反射された放射エネルギーを感知しそ
    してそれらに応答して電気信号を発生するための手段
    と、 発生した電気信号に応答して内側ハウジングの外側ハウ
    ジングに関する回転速度を制御するための手段と、 内側ハウジングの回転によって分離された流体の二つの
    成分の間の界面の存在を感知するための手段 を備えている前記装置。
  17. 【請求項１７】前記界面感知手段は、流体界面を通過し
    た放射エネルギーを選択的に反射するための手段を含ん
    でいる第16項の装置。
  18. 【請求項１８】前記界面感知手段は、流体界面を通過し
    かつ反射された放射エネルギーを検知し、そしてそれら
    に応答して電気信号を発生するための手段を含んでいる
    第17項の装置。
  19. 【請求項１９】外側ハウジングによって回転自在に支持
    された内側ハウジングであって、外側ハウジングは外側
    電気モータによって回転され、内側ハウジングは外側ハ
    ウジングによって支持された内側電気モータによって回
    転される、内側ハウジングの回転速度を制御するための
    装置であって、 前記外側ハウジングによって支持され、前記内側ハウジ
    ングの回転速度を検知しそしてそれに比例した電気信号
    を発生するための手段と、 前記発生した電気信号に応答して、信号を選択した固定
    位置へ伝送するための手段と、 前記外側ハウジングの回転速度を検知しそしてそれに関
    連した電気信号を発生するための手段と、 前記伝送された信号および外側ハウジング電気信号に応
    答して、外側ハウジングの内側ハウジングに関する回転
    速度をその間にあらかじめ定めた関係を維持するように
    調節するための制御手段を備えている前記装置。
  20. 【請求項２０】前記伝送手段は赤外線発信器を含んでい
    る第19項の装置。
  21. 【請求項２１】前記伝送手段は無線周波数発信器を含ん
    でいる第19項の装置。
  22. 【請求項２２】前記伝送手段は放射エネルギーを伝送す
    るための二方向性手段を含んでいる第19項の装置。
  23. 【請求項２３】内側ハウジングの外側ハウジングに関す
    る回転変位を制御するための手段を含んでいる第19項の
    装置。
  24. 【請求項２４】前記変位制御手段は比例積分微分制御シ
    ステムを含んでいる第23項の装置。
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