JPH11512829A - 管内における液体セグメントの容積を測定および制御する方法ならびにその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 先端と後端とを有し、管内に限定される液体セグメントの容積を測定または制御するための方法。管はある角度において照射光にさらされて、管の内壁から屈折される照射光は液体セグメントが管の中を通過する際にセグメントの先端および後端において測定される。

Description

【発明の詳細な説明】 管内における液体セグメントの容積を測定および制御する方法ならびにその装置 発明の背景 １．発明の分野 本発明は、液体ポンプ装置の分野に関するものであり、より具体的にはポンプ される液体の容積を正確に測定または制御するための方法およびその装置に関す るものである。本発明は、自動臨床分析器の分野に限定されるものではないが、 この分野に応用される場合には特に好適である。 ２．従来技術の説明 従来、自動臨床化学分析器は公知であり、一般的には拡張ポンプあるいはピス トンポンプのようなポンプ装置を用いて分析器中における様々な位置に配置され る試料液体容器、試薬液体容器および反応キュベットまたは反応容器のような容 器間において液体試料または液体試薬を所定の容積において移動させる。このよ うなポンプ装置の共通の問題としては、移動される液体の容積の測定および制御 に関するものであり、過去に様々な技術が用いられている。 臨床化学の業界において、患者から抽出される体液の量を最小限に留めたいと いう希望と、正確かつ迅速な診断を可能にするために多くの分析試験を行いたい という希望とが相矛盾するものとなっている。この問題を解決するための一つの 方法として、反応容器を小型化することによって患者から抽出される試料液をよ り少なくするか、あるいは抽出された患者の試料液を用いてより多くの分析試験 を行い得るようにしているものがある。このため、極めて少量の液状試料あるい は液状試薬を正確に測定する必要に迫られている。このような量は0.1〜１マイ クロリットルの範囲にあり、この容積を±0.5％の精度において制御する必要が あるために、このような少量のものを移動させることはより困難なものとなって いる。例えば、特にカルシウム、マグネシウムおよびグルコースのための自動分 析においては、試料液体の容積が不確実であることによって重大な誤分析を生じ ることがある。 米国特許第4,210,809号（Pelavin）において、正確に所定の距離を置いて設け られた一対のセンサによって生成される信号を用い、この２つのセンサの間を液 体セグメントの 先端が通過する時間を求め、併せてこれらのセンサのうちいずれか１つからの信 号を用いて液体セグメント全体の通過時間を求める正確な液体セグメントの測定 方法が開示されている。この方法は、液体セグメントを通過する照射光の伝達を 利用しているものであり、容積の測定は実質的に同一のエネルギー伝達特性を有 する液体からなるセグメントに限られるものであり、さらには伝達される照射光 の屈折および／または吸収によるエネルギーロスが比較的小さい液体に限られる ものである。このような限定を取り除き、測定技術とポンプ動作の制御方法が特 定の液体の処理に限定されるものではないようにすることが好ましい。 PCT国際出願WO第93／24,811号（Watt他）は、液体セグメント内における少な くとも２つの液相の質量容積を測定する方法に関するものであり、これらの液相 は異なる照射光吸収特性を有する。この方法において、２つの離れて配置される 双対エネルギー伝達計あるいはセンサを用いて、これら２つのセンサ間を液体セ グメントが通過する時間を求める。セグメントの先端は複数の連続した増加する 照射光の低下率を観測することによって検出され、またセグメントの後端は複数 の連続した減少する照射光の低下率を観測することによって検出される。異なる 液相によって伝達される照射光吸収率の相違は液体セグメント内の異なる液相の 質量容積を演算するために用いられる。この技術においては、液体セグメントを 通って照射光が伝達される際の２つの液相中における照射吸収率を知ることが必 要とされる。 故に、単一のセンサを用いて極めて少量の液体を正確に測定し、かつ液体の吸 収特性を利用するものではない液体ポンプ方法を提供することにより、限定され ない多種に亘る液体をポンプすることを可能にすることは有益であると思われる 。さらに、単一のセンサを用いて極めて少量の液体のポンプ動作を制御するため の液体ポンプ方法を提供することにより、装置内の制御手段を不必要に複雑化す ることを避けることができるため、有益であると思われる。 発明の概要 本発明は、先端と後端とを有し、管内に限定される液体セグメントの容積を求 めるための方法に関するものである。この容積は、単一の照射光検知手段を用い て、管の内壁と液体セグメントとの間に介在するインターフェースにおいて屈折 する照射光の量を、管を方位角度において入射する照射光にさらすことによって 管が液体を含有していない場合に検 知手段に到達する照射光の量が最大になるように管の軸周りを測定することによ って得られる。屈折された照射光の測定は、第一に管内に液体が存在していない 時点、第二にセグメントの先端が現れた時点、そして第三にセグメントの後端が 現れた時点において行われる。管の直径と液体セグメントの通過時間を求めるこ とにより、液体の容積が求められる。 図面の簡単な説明 本発明は、以下の詳細な説明と、本発明の一部を構成する添付の図面とによっ てより一層理解され得る。 図１は、本発明が用いられて好適な自動化学分析器の概略平面図； 図２は、図１における液体調剤装置の透視図； 図３は、本発明における液体処理装置の一部断面図を含む透視概略図； 図4aおよび図4bは、図３における液体処理装置の概略断面図； 図５は、図３における液体処理装置内で生成される信号を示すグラフ；および 図６は、図３における液体処理装置内で生成される信号と同装置内に含まれる 液体セグメントの容積との関係を示すグラフである。 発明の詳細な説明 図１において、複数の試料液体容器14を支持するために用いられる試料液体回 転ラック12と、複数の反応キュベット18を受持するための反応キュベット回転ラ ック16とを備える従来の自動化学分析器10の要素が概略的に示されている。反応 キュベット回転ラック16内には、複数の試薬液体カートリッジ20が（試薬液体カ ートリッジ20を示すために一部切り取られた形で示されている）蓋22の真下に設 けられており、この蓋によって操作において熱制御される種々の手段の範囲が覆 われている。二次的な分析モジュール21を分析器10に設け、反応キュベット18と は別個に操作されるようにしてもよい。試薬カートリッジ20は、デラウェア州ウ ィルミントンのE．I．du Pont de Nemours & Co，Inc社製の商品名FLEX^TMとして 市販されている多数の仕切りを有する容器であることが好ましい。反応キュベッ ト18は、キュベット回転ラック16の周辺に図示されないキュベットフィルムカー トリッジから２つの異なる組成を有する透明フィルム製のリボンを引くことによ って形成されている。好ましくは輪形状を呈するキュベット回転ラック16は、約 100の個別のキュベット孔を有し、各孔の内壁は光を透過させるような内壁であ る。反応キュベット18の上部には小さな 開口部が設けられており、これを通じて試薬液体および試料液体を追加すること が可能となる。試料液体回転ラック12とキュベット回転ラック16とに隣接して回 転式の試料液体アーム24と洗流手段26とが配置されている。 図２において、回転シャフト28に積載される試料液体アーム24が示されており 、図１と組み合わされた場合に試料液体アーム24の動作によって符号12，16，26 で示される３つのすべての要素と交差する弧が描かれるようになっている。試料 液体アーム24によって支持される中空の試料液体プローブ30によって液体が吸収 ・排出されて、例えば試料液体容器14からキュベット18に移される。従来の設計 の試薬液体アーム36によって適当な試薬液体カートリッジ20より試薬液体を抜き 取り、所定の反応キュベット18内にその試薬液体を入れて、その試薬液体と追水 とを超音波を用いて混合する。キュベット回転ラック16の真下に配置される図示 されない測光分析器によってキュベット18を通過する照射光の吸収性が様々な波 長において測定される。 図３において、本発明による液体測定装置37が示されており、これによって試 料液体あるいは試薬液体のいずれかあるいは両方の容積が測定および／または制 御される。すなわち試料液体プローブ30および／または試薬液体アーム36を用い て反応キュベット18内にある試料液体または試薬液体の容積を測定し、試料液体 または試薬液体の容積を制御する。 典型的には少量用に用いられる細管状の管38の一部分は第１および第２の開口 端部を有しており、従来より第１の開口端部がポンプ手段40と連結されて液体が 流れるように、また図３において矢印で示されているように第２の開口端部が液 体プローブ30（図２）と連結されて液体が流れるように構成されている。管38は 少なくとも照射光に対して光透過性を有することが必要であり、ニュージャージ ー州ペカンノックのBel-Art Products社において製造されているようなガラス製 の細管状の物質からなることが好ましい。この管38が血清等の体液をポンプする ために用いられる場合、ガラス製の管でその外径が0.060インチ、内径が0.020イ ンチである寸法のものが便利であることが判明した。管38は、測定ハウジング56 内を通過する。 ハウジング56内において、光透過性管38に対して平行でかつ隣接するような形 で照射光源42が配置されている。この照射光源42は、そのエネルギー密度が1.9 〜12.5ルーメンである線状フィラメントであることが好ましい。本発明を実施す るのに好適な商業用照射光源の一例としては、マサチューセッツ州ウォバーンの Gilway Technical Lamps社において製造されるGilway式軸導線ランプ（モデル71 59）がある。照射光源42は光透過性管38に入 射する照射波（平面電磁波）が管38の内壁から感光装置52の方向に屈折するよう に光透過性管に対して配置される。したがって光源42の位置は、（通常は入射波 の屈折を最大にするために同様の屈折率を有する空気などの気体が充填されてい る）管38が液体を含有していない場合に（感光装置52の位置によって決定される ）屈折率の方向の点から見て最適に画定される。光源42は方位角度φ（図4a参照 ）において配置されており、これは光源42からの屈折波と管38の内壁39からの屈 折波とによって形成され、感光装置52に到達する光を最大にする角度である。光 学レンズ44がハウジング46内（図３参照）に垂直に設けられており、光透過性管 38から屈折された照射光49と光学的に一直線になるように光透過性管38に対向し ており、管から屈折された照射光像を１から100倍の係数分拡大する。この光学 レンズ44はその焦点距離が3.0mmである両凸レンズであることが好ましく、10倍 に拡大された屈折照射光像が光学軸45に沿う形で検知手段52を通過し、開口部48 に入射するように用いられる。このような両凸レンズの一例としては、ジョージ ア州アトランタのEdmund Scientific社製のモデルA32023等が挙げられる。 厚さ0.013インチのステンレススチール製等の不伝導性物質からなるディスク5 0にはその寸法が約250ミクロン×3mmであるコリメータ開口部48が設けられ、こ の開口部48はハウジング46内にてその中心が光学軸45に沿って屈折照射光49の中 心に対して一直線を成すようにされている。検知手段52はハウジング内46の上部 に配置されて屈折照射光49を遮断している。この検知手段52は照射エネルギーか ら電気エネルギーへのフォトトランジスタ変換に基づく感光装置52であることが 好ましく、本発明においてはモトローラ・パート#MRD360が充分な効果を奏する ことが判明した。モトローラ・パート#MRD360はNPN構造のものであり、その最小 照射感度は約0.5ミクロンから約1.0ミクロンの照射波長の範囲に及び0.5mW/cm² において約12maであり、またそのダーリントン出力の応答時間は40ミクロ秒であ る。この特定の装置が好ましいとされるのは、論理エレクトロニクスに直接連結 されるのに好適であるからである。この好ましい感光装置はまた、その角照射収 集効率を向上するためにその構成において集積レンズをも含むものである。 ハウジング46の内部表面はいかなる異常照射をも最小限に押さえるために薄黒 色の酸化アルミニウムにてコーティングされていてもよい。ここでも組み立ての 利便性を鑑みて図示されているように中空ハウジング46を積載ブロック56内にて 光透過性管38と照射光源42とに対して固定的な関係に設置してもよい。 （図３において）測定装置は管の上に入射する照射光に対して管をさらすため の手段と 管38の（図4aおよび図4bにおいて最も良く見受けられる）内部表面39から屈折さ れる照射光の量を検知するための手段とを備えることが理解される。本発明は、 管38が液体を含有している場合の方が気体（空気）を含有している場合よりも入 射波49（図4bを参照のこと）の屈折率が小さくなるという点を利用している。屈 折が減少すれば感光装置52が屈折波を検知することがない。本発明を実施するに おいて、先端41および後端43を有する液体試料セグメントＳがポンプ手段40を用 いて管38を通って試料液体プローブ30にポンプされる。管38の内部表面39から屈 折される照射光の量は拡大レンズ44とコリメータ開口部50の中央開口部48を通り 、単一の照射光検知手段52を用いて検知される。 図示されている液体測定装置37の操作は、図4a、図4bおよび図５を参照しなが ら理解され得る。本明細書において「ポンプする」という用語あるいは「横断す る」という用語は、管の長さに亘って液体の容積を強制的に移動させること、試 料液体容器から正確に制御された容積の試料液体を移動させること、正確に制御 された容積の試料液体を試料液体容器に吸引すること、試薬液体容器から正確に 制御された容積の試薬液体を抽出すること、および正確に制御された容積の試薬 液体を試薬液体容器に吸引することとを含むものとする。なお、試料液体容器お よび／または試薬液体容器とは単一の反応容器を備え得ることが理解される。さ らに、「ポンプする」という用語は、正確に制御された容積の試料液体または試 薬液体が中空管を横断するようにポンプ装置の操作を行うことを含むものとする 。 図4aは、本発明の主要素を示すものであり、光透過性管38の内部表面39、拡大 レンズ44の中央光学軸およびコリメータ開口部50の開口部48および好ましくは感 光装置52である検知手段52とが開口しているあるいは空の管38からの屈折波内に ある直線45を成すように配置されている。先に定義されたような照射光源42の位 置は、すなわち照射光源42から生じる平面照射波49の最大部分が光透過性管38が 液体を含有していない場合に光透過性管38の内部表面39と光透過性管38の内部と の間のインターフェースとの間において屈折される位置である。その結果、内壁 39が屈折されて線45に沿ってレンズ44とに向かってこのレンズとコリメータ開口 部48とを通過し、検知手段52の上部に到達する平面照射波49は図５に示されるよ うに最大信号電圧60n；すなわち60a、60b、60c、.... 60nを生成する。本発明に おいては管38が液体を含有していない場合に第1の角度において照射光を屈折し 、管が液体を含有している場合に別の角度において照射光を屈折し得るものであ ることのみが重要であるので、本発明は多種の物質からなり幅広い寸法を有し得 る管38を用いて実施され得る。 図4bは、光透過性管38が液体セグメントＳを含有している場合に存在する本発 明の主要素の別の場合を示している。この場合の液体の屈折率は開口管のものと は異なり、照射光源42から発せられる照射波49の大部分は光透過性管38の内部表 面39とその管にポンプされる液体との間とのインナーフェースにおいて拡大レン ズ44、コリメータ開口部48および検知手段52とは反対の方向に屈折される。容易 にポンプされ得る殆ど全ての液体セグメントＳの屈折率は一般的に空気の屈折率 とは充分に異なるために、照射光の大部分が内部表面のインターフェースから光 学レンズ44の中心とは反対の方向に屈折されることが判明した。入射波49はレン ズ44とは反対の方向に屈折されるため、感光装置52は図5において示されている ように最小信号電圧62n；すなわち62a、62b、62c、.... 62nを生成し、この最小 信号電圧62nは以前に測定された最大信号電圧60nより明らかに少ないものである 。したがって懸案の液体セグメントＳの先端41と後端43との出現は従来技術にお いてなされていたよりもより正確に求められ得、さらに単一の検知手段のみが必 要とされるという利点を奏するものである。 このようにして図５に示される単一の感光装置52は感光装置52と一直線上にあ る管の内壁39から屈折される入射波49の量を測定することによって液体セグメン トの先端41および後端43とを正確に求めるために用いられ得る。セクション60n によって示されるように感光装置52から電圧信号が生成される。ポンプ40が駆動 され、液体セグメントＳが管38を一定の速度において横断あるいは移動するよう にされる。ポンプ手段40は管内の液体に対して容積における変位をもたらす。こ の変位は図示されないが従来より公知であるポンプ内に設けられているアクチュ エータが移動した距離を測定することによって測定される。アクチュエータは当 業者にとって公知である種々の手段を用いてその移動を測定することができるい かなる従来の動作制御装置であってもよい。例えば従来のステップモータとして 選択される好ましいアクチュエータにおいてステップモータアクチュエータの動 作におけるステップパルスの合計は移動距離に対して比例する。ステップパルス の回数は当業者にとって公知である従来のパルスコントローラを用いて供給・演 算され得る。例えば「ステップモータおよびサーボモータ装置ならびにその制御 」（ページA28〜30、Parker Motion Control、1995年）等を参照されたい。本発 明を実施するにおいてポンプ手段40内のアクチュエータが管42内を移動する際に その変位がスラグに対して一定の速度を付与する。 セグメントＳの先端41の像が光学拡大手段に入る時に形成されるカウントされ たステッ プパルスは、ポンプ手段40の変位のカウントを開始する信号として用いられる。 ポンプ手段40内のアクチュエータの各変位は変位される液体の一定容積に相当す る。カウントはセグメントＳの後端43の像が光学拡大手段に入る時間まで継続さ れる。先端41の像と後端43の像との間にカウントされる増加の合計数は光学的視 野を横断した容積に対して線型比例する。 予想される通り、この装置の容積分解能は拡大装置の光学分解能およびアクチ ュエータの分解能による。また、この装置の分解能は管38の内径とも関係がある ことが判明した。というのは直径が減少すると断面の容積が小さくなり、それに より液体の単位容積当たりのセグメントの線状移動率が高くなるためである。こ れらのパラメータは全て必要とされる特定の測定分解能周辺で最適にすることが できるが、本発明は単一の検知手段を用いることでのみ管38の内壁39における単 一の位置において屈折される照射光であり、ポンプされる液体の光学的特性とは 実質的に無関係に屈折される照射光の最大値に対応する方向とは別の方向に屈折 される照射光を検知するために、特定の設計を必要としない。 前述の通り、入射および屈折波49と直線45との間の角φは、管38内に液体が含 有されていない場合に管38の内壁39から感光装置52に屈折される入射波49の量が 最大値になるように設定される。液体セグメントＳの容積の精度を±10ナノリッ トル内に収めるためには拡大装置の光学分解能、アクチュエータの分解能および 管38の内径を以下のような値にすればよいということが判明した。さらに本発明 における管38が液体を含有していない場合に最大値となる管38の内壁39からの屈 折照射光にも基づいているため、ポンプされる液体の照射吸収特性を限定するこ となく管38を通じて多種多様の液体を供給することが可能である。これは測定さ れるおよび／または(peumed)液体の光学特性あるいは吸収特性を限定するような 従来技術の液体容積測定装置には見られない重要な要素である。さらに、別の液 体をポンプする際に別の較正処理を行う必要がない。したがって本発明によって 全血、血清、尿、水、グリセロールあるいは水性試薬を含むセグメントＳを構成 する広範囲の液体について複数の連続する液体セグメントの容積の液体が±10ナ ノリットル内の一定容積を有するように液体の横断をルーチン的に測定あるいは 制御し得るようになった。 検知手段において液体が存在する場合に生成される低電圧信号によって、従来 のパルスカウンタのようなカウンタ手段がアクチュエータの増加のカウントを開 始するようにする。セグメントＳの後端が照射光にさらされる管38の部分に到達 すると、管の内壁39から屈折される照射光が再び感光装置52と一直線になるよう に屈折されて、感光装置52より最大電 圧60nが生成される。この高圧信号によりパルスカウンタ63が不能となる。カウ ントされたパルスの合計は検知手段内を通過させられる液体の量に比例する。 当業者にとって液体セグメントＳが管38の照射光にさらされる部分を横断する 間にパルスカウンタ63よりカウントされる、最小電圧信号62nによって選出され るパルス数とセグメントＳの容積との間の較正は直線処理であることは容易に理 解され得る。図６において、 ポンプモジュールのようなステップモータ制御モータ等によって求められるよう な直線関係が図示されている。加えて、図３においてもっともよく見受けられる ように、感光装置52の出力口とポンプ手段40との間に連結される論理手段64とを 用いてポンプ手段の操作を制御し、複数の連続する液体セグメントの容積が一定 容積になるように液体の横断を制御するようにしてもよい。さらに、ポンプ手段 40を最小電圧信号62nを測定するのに関連するパルス数分、ポンプモードを維持 することによって所望の液体セグメントＳの容積を求めることができる。図５に は３つの異なる液体セグメントＳの容積に対応する３つの異なる最小電圧信号62 a，62b，62cが例示されており、62cに対応する第３の容積が最も大きく、62bに 対応する第２の容積が最も小さい。 自動臨床分析器内において、容積が5μL、照射光が前述のように定義される通 りであり、角度φが約115°であるガラス管を用いてポンプ動作を行うようにし たことにより、本発明は±10nLの精度において約0.3から1.2μLの間にて一定容 積の一連の液体セグメントを伝達するのに有益であった。開口部48は上述の通り の寸法を有し、導管の像の中心軸から外れている照射光のうち60〜99％の範囲に ある量を不鮮明にし、光学軸に対して平行な照射光を伝達するようになっている 。このように管から屈折される照射光49を60〜99％、好ましくは90.9〜99.9％の 間の範囲においてコリメートさせるようにしたことは液体端を高分解能にて検知 し、液体セグメントＳを伝達するポンプ手段40の変位を正確に制御することを可 能にするための重要な要素となっている。この場合、その総容積が100μLである ステップモータにより制御される注入ポンプ40は、10,000カウント／回転数の分 解能を有するミクロステップ装置によって制御された。ステップカウント装置の 全体の分解能は８カウント／nLであった。 加えて、フロリダ州クリアウォータのConcept Polymer Technologies社製のC- FLEXという商品名で知られるエラストマーからなり、その内径が0.030インチで あり外径が0.065インチである柔軟な管を用いて実験が行われた。このような管 を用い、照射光の入射角を 25°に設定して前述の駆動装置を用いて同様に端部における分解能を得た。柔軟 な管を用いる利点は診断用分析装置10の他の部分とのインターフェースの簡素化 が図れる点である。 組み立ての利便性を鑑みて、レンズ44、ディスク50および感光装置52とは閉鎖 した中空円柱54内に積載されており、その内部表面はいかなる異常照射光を最小 限に押さえるために薄黒色の酸化アルミニウムにてコーティングされていてもよ い。ここでも組み立ての利便性を鑑みて、中空円柱54は図示されているように光 透過性管38と照射光源42とに対して固定的な関係になるように積載ブロック56に 固定されてもよい。 本発明において、管38を通ってポンプされる液体の照射光屈折特性を考慮しな くてもよいという点は再較正処理を必要とすることなく多くの液体を38を通して 供給し得るという利点を奏する。さらに本発明は、単一の照射光検知ステーショ ンのみを有する簡素化された構造を用いて管内の液体セグメントの容積を正確に 求めることを可能にするという点も同様に重要である。本明細書において説明さ れた本発明の開示内容の利点を知る当業者はこれに対して多くの変形を行い得る 。このようなあるいはその他の変形は添付の請求の範囲に記載される本発明の範 囲内にあることは理解される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．照射光検知手段を用いて内壁を有する光透過性の管内を一定の速度において 横断する先端と後端とを有する液体セグメントの容積を求めるための方法であっ て、 管を照射光の源からの入射波にさらし、 照射光の源を検知手段に到達する照射光の量を最大にする角度であり、照射光 の源からの入射波と管の内壁からの屈折波との間に形成される方位角φに配置し 、 管の内壁にて屈折される照射光源からの波を検知し、および セグメントの先端および後端において管から屈折される照射光の量と管内に液 体がない場合に管から屈折される照射光の量とを比較するステップを有し、その 位置を過ぎたセグメントの先端と後端との間の距離を求める方法。 ２．さらに、照射光の量を測定するステップの前に１〜100倍の範囲にある係数 を用いて管から屈折される照射光を拡大するステップを有する請求項１に記載の 方法。 ３．さらに、照射光の量を測定するステップの前に60〜99％の間の範囲にある量 において管から屈折される照射光をコリメートするステップを有する請求項１に 記載の方法。 ４．前記管は、内部表面および外部表面を有し、管から屈折される照射光は管の 内部表面から屈折される請求項１に記載の方法。 ５．さらに、複数の連続した液体セグメントの容積が一定容積となるように液体 の横断を制御することを含む請求項１に記載の方法。 ６．前記液体セグメントの容積は、100ナノリットルから１マイクロリットルの 範囲にあることを特徴とする請求項６に記載の方法。 ７．前記照射光の波長は、0.4〜1.2ミクロンの間にある請求項１に記載の方法。 ８．前記液体セグメントは、１〜1.8の範囲の屈折率の液体からなる請求項１に 記載の方法。 ９．前記液体セグメントは、全血、血清、尿、水、グリセロールあるいは水性試 薬からなる請求項１に記載の方法。 10．管内を一定の速度において横断する先端と後端とを有する液体セグメントの 容積を求めるための装置であって、 管から屈折される照射光の量を測定するための単一の照射光検知手段； 検知手段に到達する照射光の量を最大にする角度であり、照射光の源からの入 射波と管の内壁からの屈折波との間に形成される方位角φに配置される照射光の 源； セグメントの先端および後端において管から屈折される照射光の量と管内に液 体がない場合に管から屈折される照射光の量とを比較するための手段 とを有し、管に沿った位置を過ぎたセグメントの先端と後端との間の距離を求め るための装置。 11．前記管から屈折される照射光は管の内部表面から屈折される請求項10に記載 の装置。 12．さらに、液体セグメントの容積が所定の容積となるようにポンプ手段を制御 するための手段を有する請求項10に記載の装置。 13．さらに、１〜100倍の範囲にある係数を用いて管から屈折される照射光を拡 大するための手段を有する請求項10に記載の装置。 14．さらに、60〜99％の間の範囲にある量において管から屈折される照射光をコ リメートするための手段を有する請求項11に記載の装置。 15．前記照射光の波長は、0.4〜1.2ミクロンの間にある請求項11に記載の装置。