CN102667468B - 液体特性分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种液体分析装置（100），可以不使电磁波信号在液体中衰减地可靠地进行无线通信，并且可以简便且迅速地分析液体的特性，为了达到该目的，对容器（B）中的液体的特性进行分析的液体分析装置（100）包括：传感器部（1），通过使传感器面（1c、1d）与所述液体接触，检测该液体的特性，并输出与检测值对应的值的电信号；发送部（2），把所述电信号转换成电磁波信号，并对该电磁波信号进行无线输出；收容体（10），使所述传感器面（1c、1d）露出，所述传感器部（1）和发送部（2）收容在该收容体（10）的内部，并且该收容体（10）具有防止液体进入其内部的结构，配置在所述容器（B）内，浸渍在液体中。液体分析装置（100）还包括贴紧部件（30），使所述收容体（10）的电磁波信号的通过部位（11）与所述容器（B）的内壁大体贴紧。

Description

液体特性分析装置

技术领域

本发明涉及检测容器内液体的特性，通过电磁波信号等对检测到的检测结果进行无线通信的液体特性分析装置。

背景技术

有各种各样的液体特性分析装置，其中之一是pH计。例如如专利文献1所示，把安装有传感器部的柱状电极浸在液体中测定pH，通过信号电缆与电极连接的pH计主体显示测定结果。

例如如配制中的缓冲液(バッファー)那样，在某种液体中添加其他液体，液体量逐渐增加，在使用所述pH计测定这样的液体的情况下，随着液面升高逐渐提高电极的高度。这样做的原因在于：一方面为了测定，电极的前端部需要浸在液体中；另一方面为了防止液体进入电极的基端部，需要使电极的基端部不与液体接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2009－156670号

专利文献2：日本专利公开公报特开2002－014072号

发明内容

本发明所要解决的技术问题

可是，调整电极的高度很麻烦，这成为妨碍迅速测定的主要原因。具体地说，在液体量少时，把电极靠在装有液体的容器内；当液体量为一定量以上时，把电极装在臂上；当液体量继续增加时，调整臂的高度或更换臂，由此来调整电极的高度。

另一方面，如专利文献2所示，开发了测定气体特性的装置，使安装有传感器部的传感器芯片与气体接触，检测气体特性的变化，把检测结果通过电磁波信号向外部装置发送。可是，如果通过该装置测定液体的特性，则由于发送的电磁波信号在液体中衰减，不能进行无线通信，其结果是难以测定液体的特性。

因此本发明是用于一举解决所述的问题点而做出的发明，本发明的主要目的在于提供一种液体分析装置，可以使电磁波信号在液体中不衰减地可靠地进行无线通信，并且可以简便且迅速地分析液体的特性。

解决技术问题的技术方案

即，本发明提供一种液体特性分析装置，对容器中的液体的特性进行分析，其特征在于包括：传感器部，通过使传感器面与所述液体接触，检测所述液体的特性，并输出与检测值对应的值的电信号；发送部，把所述电信号转换成电磁波信号或声波信号，对该电磁波信号或声波信号进行无线输出；收容体，配置在所述容器内，浸渍在所述液体中，使所述传感器面露出，所述传感器部和所述发送部收容在该收容体的内部，并且该收容体具有防止液体进入该收容体内部的结构；以及贴紧部件，使所述收容体的电磁波信号或声波信号的通过部位与所述容器的内壁大体贴紧，所述贴紧部件包括：第一磁性部，设置在所述收容体中；以及第二磁性部，配置在所述容器外，利用在所述第一磁性部和所述第二磁性部之间产生的磁力，使所述收容体的电磁波信号或声波信号的通过部位与所述容器的内壁大体贴紧，所述第二磁性部设置在放置台中，该放置台用于放置所述容器，所述容器内的所述收容体由于所述第二磁性部的磁力变化而转动。此外，液体的特性例如包括化学特性、物理特性、电特性、光学特性，更详细地说，包括pH、残留氯浓度、温度、浓度、粘度、流速、压力、电导率和吸光度等。此外，电磁波信号也可以是声波信号。

按照所述的液体特性分析装置，由于收容体具有防水结构，所以可以把整个收容体浸在液体中，即使液面升高也不需要调整收容体的高度，可以简便且迅速地分析液体的特性。此外由于贴紧部件使收容体的电磁波信号的通过部位与所述容器的内壁大体贴紧，所以可以使电磁波信号在液体中不衰减地可靠地进行无线通信。

只要所述贴紧部件是使所述收容体的电磁波信号的通过部位与所述容器的底面内壁大体贴紧的部件，则由于可以使收容体配置在容器底部，所以可以使传感器面的位置尽可能低，所以即使液体少也可以进行分析。

为了利用简单的结构就可以容易地使收容体与所述容器的内壁贴紧，优选的是，所述贴紧部件包括：第一磁性部，设置在所述收容体中；以及第二磁性部，配置在所述容器外，利用在所述第一磁性部和所述第二磁性部之间产生的磁力，将所述收容体的电磁波信号的通过部位拉向所述容器的内壁从而使所述收容体的电磁波信号的通过部位与所述容器的内壁大体贴紧。

只要是下述结构：所述第二磁性部设置在放置台中，该放置台用于放置所述容器，所述容器内的所述收容体由于所述第二磁性部的磁力变化而转动，则收容体可以兼作为搅拌液体的部件。

为了即使在收容体的转动中也能够可靠地进行无线通信，优选的是，所述通过部位被设定在所述收容体的转动轴上。

所述液体特性分析装置还包括接收部，该接收部配置在所述容器外，接收来自所述发送部的电磁波信号，所述接收部设置在所述放置台的与所述通过部位相对的部位。按照该结构，可以更可靠地进行无线通信。

为了促进装置的紧凑化，优选的是，在所述放置台上设置有显示分析结果的显示部。

所述电磁波信号可以是红外线信号。按照该结构，例如通过红外线信号的调制(例如频率调制或振幅调制等)传递来自传感器部的测定结果，另一方面，利用红外线信号强度的衰减可以测定温度。如果采用该结构，则由于不仅可以实现通过温度补偿提高测定精度，而且无须在收容体中设置温度传感器，所以可以实现减少零部件和使收容体小型化。

在所述收容体的表面设置有凹部，使所述传感器面在所述凹部露出，按照该结构，通过用凹部舀取液体或将液体滴在凹部中，即使是微量液体也可以对该液体进行分析。

所述收容体也可以包括第一单元和第二单元，所述传感器部设于第一单元，所述发送部设于所述第二单元，所述第一单元和所述第二单元可以分离，按照该结构，根据需要可以容易地更换传感器部或发送部中的任意一个，并且不更换的部分可以继续使用，所以可以抑制更换时的费用。

本发明还提供一种搅拌件，在容器内转动，对该容器内的液体进行搅拌，其特征在于，所述搅拌件包括传感器部，通过使传感器面与所述液体接触，该传感器部检测所述液体的特性。

发明效果

按照所述结构的本发明，可以使电磁波信号在液体中不衰减地可靠地进行无线通信，并且可以简便且迅速地分析液体的特性。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的液体特性分析装置的整体立体图。

图2是与图1为相同实施方式的液体特性分析装置的示意结构图。

图3是与图1为相同实施方式的液体特性分析装置的功能结构图。

图4是表示本发明第二实施方式的收容体的结构的图。

图5是表示本发明其他实施方式的液体特性分析装置的整体立体图。

附图标记说明

100…液体特性分析装置

1…传感器部

1c、1d…传感器面

2…发送部

3…接收部

5…显示部

10…收容体

11…通过部位

12…发送窗

13…第一单元

14…第二单元

15…凹部

20…放置台

30…贴紧部件

31…第一磁性部

32…第二磁性部

B…容器

具体实施方式

下面参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。

<第一实施方式>

本实施方式的液体特性分析装置100是测定配制中的缓冲液的pH的装置，如图1所示，液体特性分析装置100包括：收容体10，配置在容器B内，且浸渍在液体中；放置台20，用于放置容器B。下面对各部分进行详细叙述。

如图2等所示，在收容体10的内部收容有传感器部1和发送部2，传感器部1包括电极1a、1b，电极1a、1b具有传感器面1c、1d，收容体10仅使传感器面1c、1d露出，具有防止液体进入内部的结构，在此收容体10为两端被封闭的圆筒形，由能透过红外线信号的材料制成。此外，作为收容体10的形状除了圆筒形以外，也可以是胶囊形、长方体形等，总之，只要是可以在容器B内转动、对液体进行搅拌的形状就可以。

如图2等所示，传感器部1通过使传感器面1c、1d与液体接触，检测液体的特性(在此为pH)，输出与检测值对应的值的电信号，传感器部1包括：工作电极1a，具有传感器面1c；以及参比电极1b，具有传感器面1d。各电极1a、1b可以分离，在各电极1a、1b的性能恶化时等可以更换。工作电极1a的传感器面1c在收容体10的一端露出，参比电极1b的传感器面1d在另一端露出。此外，作为工作电极1a可以例举的有ISFET(离子敏感场效应晶体管)或玻璃电极等。

如图2等所示，发送部2把来自传感器部1的电信号转换成红外线信号，对该红外线信号进行无线输出，发送部2包括：光源2a(在此为LED)，通过发送窗12射出红外线信号，发送窗12设置在收容体10的红外线信号的通过部位11(在此设在收容体10的底面中央部)，具有透光性；以及光源控制部2b，用于根据从传感器部1接收到的电信号使光源2a点亮，光源控制部2b安装有电池6，该电池6提供使收容体10的各部分动作的能量。

如图1和图2所示，放置台20中安装有接收部3、计算部4、显示部5，在此放置台20大体为长方体形。

如图2等所示，接收部3通过接收窗21接收从发送部2射出的红外线信号，把红外线信号转换成电信号输出，接收部3设置在与发送窗12相对的部位，在此为光电二极管，接收窗21设置在放置台20的使红外线信号通过的部位(在此设在放置台20的顶面中央部)。接收窗21由能透过红外线信号的材料制成。

如图3等所示，计算部4从接收部3接收电信号，按照规定的计算处理，从电信号取出作为表示传感器部1的检测结果的值的检测值，根据检测值计算出作为表示液体特性的值的液体特性值。

如图3等所示，显示部5设置在放置台20上，显示分析结果，在此显示部5显示从计算部4接收到的液体特性值。

在本实施例中还设置有贴紧部件30。如图2所示，贴紧部件30包括：第一磁性部31，设置在收容体10中；以及第二磁性部32，设置在放置台20中，利用在第一磁性部31和第二磁性部32的各磁性部之间产生的磁力，把收容体10的设置在红外线信号通过部位11的发送窗12向容器B的内壁拉从而使发送窗12与容器B的内壁大体贴紧。

如图2所示，第一磁性部31利用与第二磁性部32之间产生的磁力，把收容体10的红外线信号的发送窗12向容器B的底面内壁拉从而使发送窗12与容器B的底面内壁大体贴紧，在此使用夹着光源2a和从光源2a射出的红外线信号的光轴、且安装在收容体10内下部的一个或多个(在此为两个)磁性体31a、31b构成第一磁性部31。第一磁性部31不限于所述的配置，总之，只要安装在比收容体10的重心靠近发送窗12的位置就可以。

如图2所示，第二磁性部32在其与第一磁性部31之间产生磁力，通过使第二磁性部32的磁力发生变化来使容器B内的收容体10转动，第二磁性部32包括：一个或多个(在此为两个)磁铁32a、32b，分别配置在与放置台20中的第一磁性部31相对的位置；以及安装有磁铁32a、32b的转子(图中没有表示)。如果驱动转子使转子转动，则各磁铁32a、32b转动，从第二磁性部32对第一磁性部31施加的磁力发生变化。由于第二磁性部32的磁力变化，收容体10在发送窗12大体贴紧在容器B的底面内壁上的状态下转动，搅拌容器B内的液体。在收容体10的转动轴上配置发送窗12和接收窗21，在此，收容体10的转动轴和从光源2a射出的红外线信号的光轴大体一致。

下面对使用本实施方式的液体特性分析装置100，边搅拌液体边测定液体的pH的步骤进行说明。如果操作人员按下搅拌开始开关，则转子被驱动转动，第二磁性部32的磁铁32a、32b转动。由于第二磁性部32的磁力变化，收容体10转动并搅拌液体。

与搅拌液体同时测定液体的pH。传感器部1测定液体的pH，输出与测定值对应的值的电信号。发送部2把电信号转换成红外线信号，通过发送窗12射出红外线信号。此时收容体10转动，在该转动的转动轴上设置有收容体10的发送窗12和放置台20的接收窗21。因此射出的红外线信号通过接收窗21到达接收部3。接收部3把红外线信号转换成电信号，计算部4从电信号取出检测值，计算出液体特性值，显示部5显示液体特性值。

此外，也可以不搅拌液体亦即不使收容体10转动而测定液体的pH。此外，在液体的搅拌前和搅拌后也可以测定液体的pH。

按照所述结构的液体分析装置，在收容体10中实际上仅使传感器面1c、1d在收容体10的表面露出，使得传感器面1c、1d能够与液体接触，其他的构件全都收容在具有防水结构的收容体10内，所以可以把整个收容体10浸在液体中，即使液面升高也不需要调整收容体10的高度，从而可以简便且迅速地分析液体的特性。此外，贴紧部件30使收容体10的设在电磁波信号的通过部位11的发送窗12与所述容器B的内壁大体贴紧，所以可以使电磁波信号在液体中不衰减，可以可靠地进行无线通信。

此外，第一磁性部31被安装在比收容体10的重心靠近发送窗12的位置，所以利用在各磁性部31、32之间产生的磁力，可以可靠地使收容体10的发送窗12和接收部3相对。此外，收容体10为圆筒形，所以容易转动，可以更可靠地使发送窗12和接收部相对。

<第二实施方式>

如图4所示，本实施方式的液体特性分析装置100包括收容体10，收容体10包括：第一单元13，设置有传感器部1；以及第二单元14，设置有发送部2和第一磁性部31，第一单元13和第二单元14可以分离，连接各单元13、14则大体形成为胶囊形状。在第一单元13的表面设有凹部15，传感器部1的传感器面1c、1d在凹部15露出。

第一单元13的一个端面是平面，另一个端面是半球面，第一单元13分别由平面和半球面封闭形成圆筒形。在一个端面的中央设置有连接器13a，在另一个端面设置有凹部15。传感器部1的传感器面1c、1d在凹部15以相邻的方式露出。

第二单元14的一个端面为平面，另一个端面为半球面，第二单元14分别由平面和半球面封闭形成圆筒形。在一个端面的中央设置有与连接器13a连接的孔14a。在本实施方式中，第一磁性部31设置在第二单元14中，但也可以设置在第一单元13中，还可以设置在各个单元13、14中。此外，收容体10包括两个单元13、14，但也可以包括多个单元。

按照所述结构的液体特性分析装置100，由于收容体10包括可以分离的多个单元13、14，所以根据需要可以容易地更换传感器部1或发送部2中的任意一方，并且不更换的部分可以继续使用，所以可以抑制更换时的费用。

此外，在收容体10的表面设置有凹部15，所以可以用凹部15舀取液体或在凹部15中滴下液体，即使是微量的液体也可以分析。

此外，各传感器面1c、1d在同一个凹部15中以接近的方式露出，因此不需要分别与液体接触，即使是微量的液体也可以简便且迅速地进行分析。

此外，本发明不限于所述各实施方式。例如只要第一磁性部和第二磁性部中的至少一方是磁铁就可以，另一方是磁铁或磁性体中的任意一种就可以。此外，第一磁性部是磁铁或磁性体中的任意一种、且第二磁性部是电磁铁也可以，相反地第二磁性部是磁铁或磁性体中的任意一种、且第一磁性部是电磁铁也可以。

此外，使收容体由能够透过电磁波信号的材料制成，但是只要至少通过部位是能使电磁波信号透过的材料就可以，收容体可以由多种材料制成。此外，收容体也可以包括收容体主体和可以开关的开关盖。按照该结构，可以容易地更换提供用于使收容体动作的能量的电池和传感器部等。

在本实施方式中，作为电磁波信号使用了红外线信号，但不限于此，也可以使用电波、可见光、紫外线、X射线、伽马射线等。此外不限于电磁波，也可以使用声波。

此外，也可以是下述结构：传感器部是测定液体的pH的部件，电磁波信号是红外线信号。按照该结构，可以利用红外线信号的调制(例如频率调制或振幅调制等)传递来自传感器部的测定结果，另一方面利用红外线信号强度的衰减来测定温度。此外由于无须在收容体设置温度传感器，因此不会导致收容体的大型化，并且可以利用温度对pH的测定结果进行修正，可以高精度地测定pH。

接收部也可以是连接在接收器上的光传递部件的前端部。

此外，液体特性分析装置也可以包括：控制信号发送部，设置在容器外，发送控制信号(例如分析开始信号和分析结束信号)；以及控制信号接收部，设置在收容体上，接收各信号。控制信号也可以包括用于使收容体动作的能量。

也可以在下述以往的液体搅拌装置中使用放置台40，所述液体搅拌装置包括配置在容器B内且浸渍在液体中的搅拌件(图中没有表示)、以及放置容器B并驱动所述搅拌件转动的放置台40。此时由于在放置台40上没有设置接收部3等，所以例如只要采用图5所示的结构即可。在该图5中，设置有配置在放置台40和容器B之间的中间件41和与该中间件41电连接的显示器42。

中间件41包括接收部3和第一计算部(图中没有表示)，并且不遮挡磁力。中间件41不限于此，总之，只要不妨碍利用在各磁性部31、32之间产生的磁力而发生的收容体10的贴紧或转动就可以。第一计算部按照规定的计算处理，从电信号取出作为表示传感器部1的检测结果的值的检测值，所述电信号是从接收部3接收到的电信号。

显示器42包括第二计算部(图中没有表示)和显示部5。第二计算部根据检测值计算出作为表示液体特性的值的液体特性值。在此采用的是显示器42包括第二计算部和显示部5，但是也可以采用中间件41包括第二计算部和显示部5。此时也可以不设置显示器42。

此外，也可以在搅拌件上设置传感器部，该搅拌件在容器内转动、对该容器内的液体进行搅拌，所述传感器部通过使传感器面与所述液体接触可以检测该液体的特性。

在所述搅拌件或所述收容体上也可以设置显示检测结果的显示部，也可以在所述搅拌件或所述收容体中设置存储检测结果的存储部(例如存储器)，把所述存储部与通用的或专用的计算机电连接，可以获得所述检测结果。

此外，本发明也可以把各结构组合，在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行各种变形。

Claims (5)

1.一种液体特性分析装置，对容器中的液体的特性进行分析，其特征在于包括：

传感器部，通过使传感器面与所述液体接触，检测所述液体的特性，并输出与检测值对应的值的电信号；

发送部，把所述电信号转换成电磁波信号或声波信号，对该电磁波信号或声波信号进行无线输出；

收容体，配置在所述容器内，浸渍在所述液体中，使所述传感器面露出，所述传感器部和所述发送部收容在该收容体的内部，并且该收容体具有防止液体进入该收容体内部的结构；以及

贴紧部件，使所述收容体的电磁波信号或声波信号的通过部位与所述容器的内壁大体贴紧，

所述贴紧部件包括：第一磁性部，设置在所述收容体中；以及第二磁性部，配置在所述容器外，利用在所述第一磁性部和所述第二磁性部之间产生的磁力，使所述收容体的电磁波信号或声波信号的通过部位与所述容器的内壁大体贴紧，

所述第二磁性部设置在放置台中，该放置台用于放置所述容器，所述容器内的所述收容体由于所述第二磁性部的磁力变化而转动。

2.根据权利要求1所述的液体特性分析装置，其特征在于，所述通过部位被设定在所述收容体的转动轴上。

3.根据权利要求1所述的液体特性分析装置，其特征在于，所述液体特性分析装置还包括接收部，该接收部配置在所述容器外，接收来自所述发送部的电磁波信号或声波信号，所述接收部设置在所述放置台的与所述通过部位相对的部位。

4.根据权利要求1所述的液体特性分析装置，其特征在于，所述电磁波信号是红外线信号。

5.根据权利要求1所述的液体特性分析装置，其特征在于，在所述收容体的表面设置有凹部，所述传感器面在所述凹部露出。