JP2000221251A - Measuring method for susceptibility of liquid or solid- liquid mixture - Google Patents
Measuring method for susceptibility of liquid or solid- liquid mixtureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、物質固有
の物性値である磁化率を測定する方法に関するものであ
る。さらに詳しくは、この出願の発明は、微量な液体ま
たは固体液体混合物の磁化率を、正確かつ迅速、更には
連続的に測定するための方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a magnetic susceptibility which is a physical property value inherent to a substance. More specifically, the invention of this application relates to a method for accurately, rapidly, and continuously measuring the magnetic susceptibility of a minute amount of a liquid or a solid-liquid mixture.
【０００２】[0002]
【従来の技術とその課題】従来、磁化率の測定は、物理
化学分野の基礎操作の一つと考えられてきた。この磁化
率の測定方法としては、従来では、磁場中において、被
測定物質に磁気力を作用させ、磁気力の釣り合いを精密
天秤により機械的に測定する方法が一般的に採用されて
いる。しかしながら、この方法においては、測定のため
の手順が複雑であり、測定に必要となる時間が長く、ま
た、連続的な測定が不可能であった。さらに、この方法
では、測定の高精度化のために、検出感度を高くする必
要があることから、必然的に一定量以上の被測定物質を
必要とし、微量な物質に対する測定が不可能であった。2. Description of the Related Art Conventionally, measurement of magnetic susceptibility has been considered as one of basic operations in the field of physical chemistry. Conventionally, as a method of measuring the magnetic susceptibility, a method of applying a magnetic force to a substance to be measured in a magnetic field and mechanically measuring the balance of the magnetic force with a precision balance has been generally adopted. However, in this method, the procedure for measurement is complicated, the time required for measurement is long, and continuous measurement is impossible. Furthermore, in this method, it is necessary to increase the detection sensitivity in order to increase the accuracy of the measurement, so that a certain amount or more of the substance to be measured is necessarily required, and measurement of a trace amount of substance is impossible. Was.
【０００３】近年、磁化率のモニタリングによる化学反
応量の推定や、血液や尿などの磁化率測定による身体状
況把握や病状診断など、化学工業や医療の分野におい
て、磁化率測定への関心が高まりつつある。このため、
以上のような従来の測定方法では対応が困難であった、
簡便かつ迅速、また、連続的な測定が可能であり、さら
には、被測定物質が微量であっても精度のよい測定が可
能な磁化率測定方法の開発が求められていた。[0003] In recent years, interest in magnetic susceptibility measurement has increased in the chemical industry and medical fields such as estimating the amount of chemical reaction by monitoring magnetic susceptibility, grasping the physical condition and diagnosing medical conditions by measuring magnetic susceptibility of blood and urine. It is getting. For this reason,
It was difficult to cope with the conventional measurement methods as described above,
There has been a demand for the development of a magnetic susceptibility measurement method that can perform simple and rapid, continuous measurement, and that can perform accurate measurement even if the substance to be measured is minute.
【０００４】この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑
みてなされたものであり、被測定物質に磁気力を作用さ
せ、磁気力の釣り合いを精密天秤により機械的に測定す
る従来方法の問題点を解消し、簡便かつ迅速、また、連
続的な測定が可能であり、さらに、被測定物質が微量で
あっても精度のよい測定が可能とされる、新しい磁化率
の測定方法を提供することを課題としている。[0004] The invention of this application has been made in view of the above circumstances, and there is a problem in the conventional method of applying a magnetic force to a substance to be measured and mechanically measuring the balance of the magnetic force with a precision balance. To provide a new magnetic susceptibility measurement method that eliminates the problem, enables simple, quick, and continuous measurement, and enables high-precision measurement even when the substance to be measured is minute. That is the task.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、まず第一には、磁束密度
および磁束密度勾配の分布が把握されている空間中にお
いて、２枚の固体平板を平行に設置して相互の間隔が一
定となる空間を形成し、この空間に測定対象である液体
または固体液体混合物とは異なる液体を供給した後にこ
の液体に測定対象である液体または固体液体混合物を注
入し、注入された液体または固体液体混合物の磁気力に
よる移動速度を測定し、移動速度と、既知である空間に
おける磁束密度および磁束密度勾配とから、液体または
固体液体混合物の磁化率を算出することを特徴とする液
体または固体液体混合物の磁化率測定方法を提供する。Means for Solving the Problems According to the invention of the present application, as a solution to the above-mentioned problems, first, in a space where the distribution of the magnetic flux density and the gradient of the magnetic flux density are grasped, two sheets are provided. A solid flat plate is installed in parallel to form a space where the distance between them is constant, and a liquid different from the liquid or solid liquid mixture to be measured is supplied to this space, and then the liquid or solid to be measured is supplied to this liquid. Inject the liquid mixture, measure the velocity of the injected liquid or solid liquid mixture by magnetic force, and determine the magnetic susceptibility of the liquid or solid liquid mixture from the movement velocity and the known magnetic flux density and magnetic flux density gradient in space. And a method for measuring the magnetic susceptibility of a liquid or a solid-liquid mixture.
【０００６】また、この出願の発明は、第２には、磁束
密度及び磁束密度勾配の分布が把握されている空間中に
おいて、直管を設置し、管内の空間に測定対象である液
体または固体液体混合物とは異なる液体を供給した後に
この液体に該空間中へ測定対象である液体または固体液
体混合物を注入し、注入された液体または固体液体混合
物の磁気力による移動速度を測定し、移動速度と、既知
である空間における磁束密度および磁束密度勾配とか
ら、液体または固体液体混合物の磁化率を算出すること
を特徴とする液体または固体液体混合物の磁化率測定方
法を提供する。Further, the invention of this application is, secondly, to install a straight pipe in a space where the distribution of the magnetic flux density and the magnetic flux density gradient is grasped, and to place a liquid or solid to be measured in the space inside the pipe. After supplying a liquid different from the liquid mixture, a liquid or a solid liquid mixture to be measured is injected into the liquid, and a moving speed of the injected liquid or the solid liquid mixture by a magnetic force is measured. And calculating a magnetic susceptibility of the liquid or the solid-liquid mixture from a known magnetic flux density and a magnetic flux density gradient in a space.
【０００７】さらに、この出願の発明は、第３には、磁
束密度および磁束密度勾配の分布が把握されている空間
を形成するために超伝導磁石を用いることを特徴とする
前記の液体または固体液体混合物の磁化率測定方法を、
第４には、光学的手段または電気伝導度計により、測定
対象である液体または固体液体混合物の移動速度を測定
することを特徴とする前記の液体または固体液体混合物
の磁化率測定方法を提供する。Further, the invention of the present application is, in the third aspect, characterized in that a superconducting magnet is used to form a space in which the distribution of the magnetic flux density and the magnetic flux density gradient is grasped. The method for measuring the susceptibility of a liquid mixture
Fourthly, there is provided a method for measuring the magnetic susceptibility of a liquid or a solid liquid mixture as described above, wherein the moving speed of the liquid or the solid liquid mixture to be measured is measured by optical means or an electric conductivity meter. .
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】この出願の発明は以上のとおりの
特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。この発明の液体または固体液体混合物の磁
化率測定方法においては、例えば図１に示すように、セ
ル（２）の中に２枚の平板（４）を間隔が一定となるよ
う平行に設置し、２枚の平板（４）間の空間を測定試料
である液体または固体液体混合物とは異なる液体（３）
で満たす。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The invention of this application has the features as described above, and the embodiments will be described below. In the method for measuring the magnetic susceptibility of a liquid or a solid-liquid mixture according to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, two flat plates (4) are installed in parallel in a cell (2) so that the interval is constant. The space between the two flat plates (4) is a liquid (3) different from the liquid or solid-liquid mixture that is the measurement sample.
Fill with.
【０００９】２枚の平板（４）間の表面は平滑で、２枚
の平板（４）間の距離は、試料となる液体または固体液
体混合物（５）が十分に流動できる程度に設定する。２
枚の平板（４）には、それぞれ同位置に小孔（８）が開
けられており、一方の平板の小孔には管（７）が連結さ
れており、この管（７）は測定試料となる液体または固
体液体混合物（５）を注入するためのものである。The surface between the two flat plates (4) is smooth, and the distance between the two flat plates (4) is set such that the liquid or solid-liquid mixture (5) to be a sample can flow sufficiently. 2
A small hole (8) is formed at the same position on each of the flat plates (4), and a tube (7) is connected to the small hole of one of the flat plates (4). For injecting a liquid or solid liquid mixture (5).
【００１０】セル（２）および２枚の平板（４）間の空
間を満たしている測定試料である液体または固体液体混
合物とは異なる液体（３）は、測定試料である液体また
は固体液体混合物（５）とは混ざらない非相溶性のもの
を選択するのが望ましい。測定試料である液体または固
体液体混合物（５）と色が異なるものや、電気伝導度の
異なるものなどが好ましい。The liquid (3) different from the liquid or solid liquid mixture which is the measurement sample filling the space between the cell (2) and the two flat plates (4) is the liquid or solid liquid mixture (the measurement sample). It is desirable to select an incompatible material that does not mix with 5). It is preferable that the liquid or the solid liquid mixture (5), which is the measurement sample, be different in color or different in electric conductivity.
【００１１】この発明の方法においては、空間中には人
工的に磁場を発生させているため、空間中の磁束密度分
布および磁束密度勾配分布は、２枚の平板（４）間の空
間において既知であり、例えば図１のような磁束密度分
布（１）を示す。人工的に磁場を発生するため手段とし
ては、磁石などが用いられ、測定を高精度で行うため
に、高い値の磁場を安定した状態で発生させる必要があ
るため、超伝導磁石などが用いられることが好ましい。
空間中の磁束密度分布は磁石などの設置条件によって異
なり、セル形状や平板の形状は、磁束密度分布に応じて
適宜に変更される。In the method of the present invention, since a magnetic field is artificially generated in the space, the magnetic flux density distribution and the magnetic flux density gradient distribution in the space are known in the space between the two flat plates (4). And shows, for example, a magnetic flux density distribution (1) as shown in FIG. As a means for artificially generating a magnetic field, a magnet or the like is used, and in order to perform measurement with high accuracy, it is necessary to generate a high value magnetic field in a stable state, so a superconducting magnet is used. Is preferred.
The magnetic flux density distribution in the space differs depending on the installation conditions of the magnet and the like, and the shape of the cell and the shape of the flat plate are appropriately changed according to the magnetic flux density distribution.
【００１２】一般に、空間において磁場の強度が異なる
場合、物体はその磁化率、磁束密度および磁束密度勾配
の積に比例する磁場力を受ける。このため、２枚の平板
（４）間の空間における磁束密度分布が、例えば図１に
示した磁束密度分布（１）である場合、小孔（８）より
測定試料である液体または固体液体混合物（５）を注入
すると、測定試料である液体または固体液体混合物
（５）が常磁性の場合には、磁場力が小孔を中心に放射
方向に働き、該測定試料は試料流動方向（６）の向きに
リングが拡大するように移動する。また、測定試料であ
る液体または固体液体混合物（５）が反磁性の場合に
は、磁束密度分布（１）とは逆に２枚の平板中心におい
て極大値をとるような磁束密度分布を、２枚の平板
（４）間の空間に発生させることにより、測定試料は試
料流動方向（６）の向きにリングが拡大するように移動
する。In general, when the strength of a magnetic field differs in space, an object receives a magnetic field force proportional to the product of its magnetic susceptibility, magnetic flux density and magnetic flux density gradient. For this reason, if the magnetic flux density distribution in the space between the two flat plates (4) is, for example, the magnetic flux density distribution (1) shown in FIG. When (5) is injected, when the liquid or the solid-liquid mixture (5), which is the measurement sample, is paramagnetic, a magnetic field force acts radially around the small hole, and the measurement sample moves in the sample flow direction (6). Move so that the ring expands in the direction of. When the liquid or the solid-liquid mixture (5), which is a measurement sample, is diamagnetic, a magnetic flux density distribution having a maximum value at the center of the two flat plates, opposite to the magnetic flux density distribution (1), is defined as 2 By generating the sample in the space between the flat plates (4), the measurement sample moves so that the ring expands in the sample flow direction (6).
【００１３】測定試料である液体または固体液体混合物
（５）の移動速度の測定方法としては、光学的手段によ
る方法や、センサーを用いる方法が挙げられる。移動速
度の測定方法として、光学的手段として、カメラ、ビデ
オカメラ、ディジタルカメラ、ディジタルビデオカメラ
などを用いて、測定試料である液体または固体液体混合
物（５）の移動の径時変化を撮影することにより、移動
速度を測定する方法や、各種センサーを用いて、電気伝
導度計、電位計、磁力計などに出力される測定値を用い
て移動速度を測定する方法などが、測定試料である液体
または固体液体混合物（５）および測定試料である液体
または固体液体混合物とは異なる液体（３）の組み合わ
せなどの条件に応じて、適宜に選択される。尚、光学的
な手段により、測定試料である液体または固体液体混合
物（５）の速度を測定する場合には、使用される２枚の
平板（４）は、透明とする。As a method for measuring the moving speed of the liquid or solid-liquid mixture (5), which is a measurement sample, a method using optical means and a method using a sensor are exemplified. As a method of measuring the moving speed, a camera, a video camera, a digital camera, a digital video camera, or the like is used as an optical means to photograph the time change of the movement of the liquid or the solid-liquid mixture (5) as the measurement sample. The method of measuring the moving speed, the method of measuring the moving speed by using various sensors, and the method of measuring the moving speed by using a measurement value output to an electric conductivity meter, an electrometer, a magnetometer, etc. Alternatively, it is appropriately selected according to conditions such as a combination of the solid liquid mixture (5) and the liquid (3) different from the liquid or the solid liquid mixture which is the measurement sample. When the velocity of the liquid or solid-liquid mixture (5) as a measurement sample is measured by optical means, the two flat plates (4) used are transparent.
【００１４】一般に、空間において磁場の強度が異なる
場合、物体はその磁化率、磁束密度および磁束密度勾配
の積に比例する磁場力を受け、物体の速度は該磁場力と
比例関係にある。この発明においては、これらの比例関
係を利用し、測定された測定試料である液体または固体
液体混合物（５）の移動速度の値と、既知である空間中
の磁束密度分布および磁束密度勾配分布の値より、測定
試料である液体または固体液体混合物（５）の磁化率を
算出する。In general, when the strength of a magnetic field differs in space, an object receives a magnetic field force proportional to the product of its magnetic susceptibility, magnetic flux density and magnetic flux density gradient, and the speed of the object is proportional to the magnetic field force. In the present invention, utilizing these proportional relationships, the value of the moving speed of the liquid or the solid-liquid mixture (5), which is the measured sample, and the known magnetic flux density distribution and the magnetic flux density gradient distribution in the space are measured. From the value, the magnetic susceptibility of the liquid or solid-liquid mixture (5) as the measurement sample is calculated.
【００１５】この発明に用いられるセルの内部構成が図
１のような場合の具体的な磁化率の算出方法の例を以下
に示す。まず、測定試料である液体または固体液体混合
物（５）からなるリングの径時変化を測定する。この測
定結果をAn example of a specific method of calculating the magnetic susceptibility when the internal configuration of the cell used in the present invention is as shown in FIG. 1 will be described below. First, the time-dependent change of the ring made of the liquid or the solid-liquid mixture (5) as the measurement sample is measured. This measurement result
【００１６】[0016]
【数１】 (Equation 1)
【００１７】（ｔは各測定時間、ｒｉｎは測定試料であ
る液体または固体液体混合物（５）からなるリングの各
測定時間における平均内径、ｒ０は測定試料である液体
または固体液体混合物（５）からなるリングの平均内径
の初期値、Ｆは未知係数を示す）を用いて、各測定時間
ｔにおける測定試料である液体または固体液体混合物
（５）からなるリングの各測定時間における平均内径ｒ
ｉｎを代入し、最小二乗法などにより当てはめ計算を行
い、未知係数Ｆを算出する。求められた未知係数Ｆを用
いて、(T is each measurement time, rin is the average inner diameter of the ring composed of the liquid or solid liquid mixture (5) as the measurement sample at each measurement time, and r0 is the liquid or solid liquid mixture (5) as the measurement sample. (The initial value of the average inner diameter of the ring, F indicates an unknown coefficient), and the average inner diameter r of the ring made of the liquid or solid-liquid mixture (5) as the measurement sample at each measurement time t at each measurement time
In is substituted, and the fitting calculation is performed by the least square method or the like, and the unknown coefficient F is calculated. Using the obtained unknown coefficient F,
【００１８】[0018]
【数２】 (Equation 2)
【００１９】（ｘ’は測定試料である液体または固体液
体混合物（５）の磁化率、ｘ０は測定試料である液体ま
たは固体液体混合物とは異なる液体（３）の磁化率、μ
０は真空の透磁率、ηは測定試料である液体または固体
液体混合物（５）の粘度、ｈは２枚の平板（４）の間
隔、Ｂ０は２枚の平板（４）中心における磁束密度、β
は磁束密度係数を示す）より、未知である測定試料であ
る液体または固体液体混合物（５）の磁化率ｘ’を算出
する。ここで、２枚の平板（４）間の空間における磁束
密度分布（１）は、平板中心からの距離ｒにより、次式
で表わされる。(X ′ is the magnetic susceptibility of the liquid or solid liquid mixture (5) as the measurement sample, x0 is the magnetic susceptibility of the liquid (3) different from the liquid or solid liquid mixture as the measurement sample, μ
0 is the magnetic permeability of vacuum, η is the viscosity of the liquid or solid-liquid mixture (5) to be measured, h is the distance between the two flat plates (4), B0 is the magnetic flux density at the center of the two flat plates (4), β
Indicates the magnetic flux density coefficient), the magnetic susceptibility x ′ of the liquid or the solid-liquid mixture (5), which is an unknown measurement sample, is calculated. Here, the magnetic flux density distribution (1) in the space between the two flat plates (4) is represented by the following equation by the distance r from the center of the flat plates.
【００２０】[0020]
【数３】 (Equation 3)
【００２１】このような磁化率算出方法の他に、あらか
じめ磁化率が既知である標準溶液を用いて検量線を作成
し、その検量線との比較により、液体または固体液体混
合物の磁化率を算出する方法も考えられる。この発明の
液体または固体液体混合物の磁化率測定方法において、
前述の例以外にも、セルの内部構成を以下に示すように
することも可能である。In addition to the above susceptibility calculation method, a calibration curve is prepared using a standard solution whose susceptibility is known in advance, and the susceptibility of the liquid or the solid-liquid mixture is calculated by comparison with the calibration curve. There are also ways to do this. In the method for measuring the magnetic susceptibility of a liquid or a solid liquid mixture according to the present invention,
In addition to the above-described example, the internal configuration of the cell may be as follows.
【００２２】例えば、前述の例同様、図２に示すように
セル（９）の中に２枚の平板（１１）を間隔が一定とな
るように設置し、セル（９）の内部および２枚の平板
（１１）間の空間を測定試料である液体または固体液体
混合物とは異なる液体（１０）で満たす。２枚の平板
（１１）間の表面は平滑で、２枚の平板（１１）間の距
離は、試料となる液体または固体液体混合物（１２）が
十分に流動できる程度に設定する。２枚の平板（１１）
には、それぞれ同位置に小孔（１４）が開いており、一
方の平板の小孔には管（１６）が連結してある。また、
２枚の平板（１１）の内、下部に設置された平板には円
形のスリット（１５）が入っており、測定試料となる液
体または固体液体混合物（１２）を注入するための管
（１６）と連結されている。For example, as shown in FIG. 2, two flat plates (11) are placed in a cell (9) at a constant interval as shown in FIG. The space between the flat plates (11) is filled with a liquid (10) different from the liquid or solid-liquid mixture that is the measurement sample. The surface between the two flat plates (11) is smooth, and the distance between the two flat plates (11) is set such that the liquid or the solid-liquid mixture (12) serving as a sample can sufficiently flow. Two flat plates (11)
Each has a small hole (14) at the same position, and a tube (16) is connected to the small hole of one flat plate. Also,
Of the two flat plates (11), the lower flat plate has a circular slit (15), and a tube (16) for injecting a liquid or a solid-liquid mixture (12) to be a measurement sample. Is linked to
【００２３】２枚の平板間の空間における磁束密度分布
が、前述の例と同様の磁束密度分布である場合、スリッ
ト（１５）より測定試料である液体または固体液体混合
物（１２）を注入すると、測定試料である液体または固
体液体混合物（１２）が常磁性の場合には、磁場力が小
孔を中心に放射方向に働き、該測定試料はリングが拡大
するように移動する。一方、測定試料である液体または
固体液体混合物（１２）が反磁性の場合には、磁場力が
常磁性の場合とは逆の方向に働き、該測定試料のリング
が収縮するように移動する。管（１６）は測定試料とな
る液体または固体液体混合物（１２）が反磁性である場
合、測定試料となる液体または固体液体混合物（１２）
を排出するためのものである。When the magnetic flux density distribution in the space between the two flat plates is the same as that of the above-described example, when a liquid or a solid-liquid mixture (12) as a measurement sample is injected from the slit (15), When the liquid or solid-liquid mixture (12), which is the measurement sample, is paramagnetic, the magnetic field acts radially around the small hole, and the measurement sample moves so that the ring expands. On the other hand, when the liquid or the solid-liquid mixture (12), which is the measurement sample, is diamagnetic, the magnetic field force acts in a direction opposite to that in the case of paramagnetism, and the ring of the measurement sample moves so as to contract. The tube (16) is a liquid or solid liquid mixture (12) to be measured when the liquid or solid liquid mixture (12) to be measured is diamagnetic.
It is for discharging.
【００２４】また、２枚の平板を用いる代わりに、図３
に示すように直管（１９）を用いることも可能である。
この場合、セル（１７）の中に管（１９）を設置し、セ
ル（１７）の内部および管内の空間を測定試料である液
体または固体液体混合物とは異なる液体（１８）で満た
す。管（１９）の断面形状および断面積は、試料となる
液体または固体液体混合物（１８）が十分に流動できる
限りにおいて任意である。管（１９）の長さは、測定条
件によって異なる。管（１９）には、対象位置に小孔
（２２）が開けられており、一方の小孔には管（２４）
が連結してある。さらに、管の下部には２つの小孔（２
３）が開けられており、２つの小孔（２３）のそれぞれ
は小孔（２２）を中心に対称に位置し、また、測定試料
となる液体または固体液体混合物（２０）を注入するた
めの管（２１）と連結されている。Instead of using two flat plates, FIG.
It is also possible to use a straight pipe (19) as shown in FIG.
In this case, a tube (19) is installed in the cell (17), and the inside of the cell (17) and the space in the tube are filled with a liquid (18) different from a liquid or a solid liquid mixture which is a measurement sample. The cross-sectional shape and cross-sectional area of the tube (19) are arbitrary as long as the liquid or solid-liquid mixture (18) serving as a sample can flow sufficiently. The length of the tube (19) depends on the measurement conditions. The tube (19) is provided with a small hole (22) at a target position, and one of the small holes has a tube (24).
Are connected. In addition, two small holes (2
3) is opened, each of the two small holes (23) is located symmetrically around the small hole (22), and is used for injecting a liquid or a solid-liquid mixture (20) to be a measurement sample. It is connected with the pipe (21).
【００２５】管内の空間における磁束密度分布が、前述
の例と同様の磁束密度分布である場合、小孔（２３）よ
り測定試料である液体または固体液体混合物（２０）を
注入すると、測定試料である液体または固体液体混合物
（２０）が常磁性の場合には、磁場力が小孔（２２）を
中心に外向きに働き、該測定試料はそれぞれが離反する
ように移動する。一方、測定試料である液体または固体
液体混合物（２０）が反磁性の場合には、磁場力が常磁
性の場合とは逆の方向に働き、該測定試料はそれぞれが
引き寄せ合うように移動する。管（２４）は測定試料と
なる液体または固体液体混合物（２０）が反磁性である
場合、測定試料となる液体または固体液体混合物（２
０）を排出するためのものである。In the case where the magnetic flux density distribution in the space in the tube is the same as the above-described example, when a liquid or a solid-liquid mixture (20) as a measurement sample is injected through the small hole (23), the measurement sample is removed. If a liquid or solid-liquid mixture (20) is paramagnetic, the magnetic field force acts outwardly about the small holes (22) and the measuring samples move away from each other. On the other hand, when the liquid or the solid-liquid mixture (20), which is the measurement sample, is diamagnetic, the magnetic field force acts in a direction opposite to that in the case of paramagnetism, and the measurement samples move so as to attract each other. When the liquid or solid liquid mixture (20) serving as a measurement sample is diamagnetic, the tube (24) is used for the liquid or solid liquid mixture (2) serving as the measurement sample.
0).
【００２６】以下実施例を示し、さらにこの発明につい
て詳しく説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.
【００２７】[0027]
【実施例】以上の液体または固体液体混合物の磁化率測
定方法により、実際に硫酸銅溶液の磁化率の測定を実施
した。用いられた装置の概要を図４に示す。セル（３
０）内部の構成は図１に従い、セル（３０）の中に２枚
の平板を間隔が０．５ｍｍとなるよう平行に設置し、２
枚の平板間の空間を水で満たした。２枚の平板には、そ
れぞれ中心に小孔が開けられており、一方の平板の小孔
には硫酸銅を注入するためのチューブ（２９）が連結さ
れ、チューブ（２９）の先にはコック（２６）の付い
た、硫酸銅をためておくための水槽（２５）が連結され
ている。セル（３０）は支持台（２７）によって超伝導
磁石（２８）上部より吊るされており、水平に固定され
ている。超伝導磁石（２８）により、セル（３０）中の
２枚の平板間の空間における磁束密度分布は、図５に示
すような分布となり、式（III）においてＢ0＝６．０
Ｔ、β＝１５０Ｔ／ｍ2である。EXAMPLE The magnetic susceptibility of a copper sulfate solution was actually measured by the above-described method for measuring the magnetic susceptibility of a liquid or a solid-liquid mixture. The outline of the used apparatus is shown in FIG. Cell (3
0) The internal configuration is as shown in FIG. 1, and two flat plates are installed in parallel in the cell (30) so that the interval is 0.5 mm.
The space between the plates was filled with water. A small hole is formed in the center of each of the two flat plates, and a tube (29) for injecting copper sulfate is connected to the small hole of one of the flat plates. A water tank (25) with (26) for storing copper sulfate is connected. The cell (30) is suspended from above the superconducting magnet (28) by a support (27) and is fixed horizontally. Due to the superconducting magnet (28), the magnetic flux density distribution in the space between the two flat plates in the cell (30) becomes a distribution as shown in FIG. 5, and in the formula (III), B 0 = 6.0.
T, β = 150 T / m 2 .
【００２８】コック（２６）を開くことにより、水槽
（２５）中の硫酸銅が、セル（３０）中の２枚の平板間
の空間へ注入される。硫酸銅は常磁性体であるから、注
入された硫酸銅は磁気力により外側へ移動する。その
際、２枚の平板の内の上部に配置された平板に開けられ
た小孔より、水が流入するため、硫酸銅はリング上に拡
散する。この様子は、ＣＣＤカメラ（３１）により撮影
され、ビデオデッキ（３６）により録画される。録画さ
れた映像は同時にモニタ（３５）に出力される。By opening the cock (26), the copper sulfate in the water tank (25) is injected into the space between the two flat plates in the cell (30). Since copper sulfate is a paramagnetic substance, the injected copper sulfate moves outward by magnetic force. At this time, since water flows in from small holes formed in the flat plate arranged at the upper part of the two flat plates, copper sulfate diffuses on the ring. This situation is photographed by the CCD camera (31) and recorded by the video deck (36). The recorded video is output to the monitor (35) at the same time.
【００２９】撮影された硫酸銅の拡散の様子を、図６に
示す。図６左図は硫酸銅注入後１秒後、右図は硫酸銅注
入後１秒後の様子である。ビデオデッキ（３６）に録画
された硫酸銅の拡散の様子から、測定時間ｔにおける硫
酸銅からなるリングの平均内径を測定した結果を表１に
示す。FIG. 6 shows the state of diffusion of the photographed copper sulfate. The left figure in FIG. 6 shows a state one second after copper sulfate injection, and the right figure shows a state one second after copper sulfate injection. Table 1 shows the results of measuring the average inner diameter of the ring made of copper sulfate at the measurement time t from the state of diffusion of copper sulfate recorded on the video deck (36).
【００３０】[0030]
【表１】 [Table 1]
【００３１】表１の結果を式（I）に代入し、最小二乗
法により未知数Ｆの値は０．１３０７と算出された。Ｆ
＝０．１３０７、水の体積磁化率ｘ0＝−８．９４×１
０-6、真空の透磁率μ0＝１．２６×１０-6Ｈｍ、硫酸
銅の粘度η＝２．３９×１０- 3Ｐａ、２枚の平板間隔ｈ
＝５．０×１０-4ｍを、式（II）に代入することにより
硫酸銅の体積磁化率ｘ’の値は１．５と求まる。尚、文
献より求められた硫酸銅の体積磁化率の値は１．８６で
ある。The result of Table 1 was substituted into the equation (I), and the value of the unknown F was calculated to be 0.1307 by the least squares method. F
= 0.1307, volume susceptibility of water x 0 = −8.94 × 1
0 -6, the magnetic permeability of vacuum μ 0 = 1.26 × 10 -6 Hm , viscosity η = 2.39 × 10 copper sulfate - 3 Pa, 2 flat plates spacing h
= 5.0 × 10 −4 m into the formula (II) gives the value of the volume susceptibility x ′ of copper sulfate as 1.5. The value of the volume susceptibility of copper sulfate determined from the literature is 1.86.
【００３２】[0032]
【発明の効果】この出願の発明の液体または固体液体混
合物の磁化率測定方法により、従来技術である被測定物
質に磁気力を作用させ、磁気力の釣り合いを精密天秤に
より機械的に測定する方法を用いても不可能であった、
簡便かつ迅速、また、連続的な測定が可能であり、さら
に、微量の測定試料による液体または固体液体混合物の
磁化率測定が実現した。これにより、磁化率のモニタリ
ングによる化学反応量の推定や、血液や尿などの磁化率
測定による身体状況把握や病状診断など、化学工業や医
療などの分野への応用も期待される。According to the magnetic susceptibility measuring method of the present invention, a magnetic force is applied to a substance to be measured, and the balance of the magnetic force is mechanically measured by a precision balance. Was impossible even with
Simple, rapid, and continuous measurement was possible, and the susceptibility measurement of a liquid or a solid-liquid mixture using a small amount of a measurement sample was realized. This is expected to be applied to fields such as the chemical industry and medical care, such as estimating the amount of chemical reaction by monitoring the magnetic susceptibility, grasping the physical condition and diagnosing a medical condition by measuring the magnetic susceptibility of blood or urine.
【図１】この発明の液体または固体液体混合物の磁化率
測定に用いられるセル内部における構成の概念図および
２枚の平板間の空間における超伝導磁石による磁束密度
分布図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a configuration inside a cell used for measuring magnetic susceptibility of a liquid or a solid liquid mixture of the present invention, and a magnetic flux density distribution diagram by a superconducting magnet in a space between two flat plates.
【図２】この発明の液体または固体液体混合物の磁化率
測定に用いられるセル内部における構成の概念図であ
る。FIG. 2 is a conceptual diagram of a configuration inside a cell used for measuring magnetic susceptibility of a liquid or a solid liquid mixture of the present invention.
【図３】この発明の液体または固体液体混合物の磁化率
測定に用いられるセル内部における構成の概念図であ
る。FIG. 3 is a conceptual diagram of a configuration inside a cell used for measuring the magnetic susceptibility of the liquid or solid liquid mixture of the present invention.
【図４】この発明の実施例で用いられた装置の概念図で
ある。FIG. 4 is a conceptual diagram of an apparatus used in an embodiment of the present invention.
【図５】実施例において、超伝導磁石による２枚の平板
間の空間の磁束密度分布図である。FIG. 5 is a diagram showing a magnetic flux density distribution in a space between two flat plates by a superconducting magnet in an example.
【図６】液体または固体液体混合物の磁化率測定方法の
実施例において、ＣＣＤカメラにより撮影された試料流
体の運動の観察図である。FIG. 6 is an observation view of the motion of a sample fluid photographed by a CCD camera in the embodiment of the method for measuring the magnetic susceptibility of a liquid or a solid liquid mixture.
１ 磁束密度分布 ２ セル ３ 測定試料である液体または固体液体混合物とは異な
る液体 ４ 平板 ５ 測定試料である液体または固体液体混合物 ６ 試料流体移動方向 ７ 試料を注入するための管 ８ 小孔 ９ セル １０ 測定試料である液体または固体液体混合物とは異
なる液体 １１ 平板 １２ 測定試料である液体または固体液体混合物 １３ 管 １４ 小孔 １５ スリット １６ 管 １７ セル １８ 測定試料である液体または固体液体混合物とは異
なる液体 １９ 管 ２０ 測定試料である液体または固体液体混合物 ２１ 管 ２２ 小孔 ２３ 小孔 ２４ 管 ２５ 水槽 ２６ コック ２７ 支持台 ２８ 超伝導磁石 ２９ 管 ３０ セル ３１ ＣＣＤカメラ ３２ 小孔 ３３ 硫酸銅溶液 ３４ 水 ３５ モニタ ３６ ビデオデッキ ３７ 硫酸銅溶液 ３８ 水 ３９ 小孔DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic flux density distribution 2 cell 3 Liquid different from liquid or solid liquid mixture which is a measurement sample 4 Plate 5 Liquid or solid liquid mixture which is a measurement sample 6 Sample moving direction 7 Tube for injecting sample 8 Small hole 9 Cell Reference Signs List 10 liquid different from liquid or solid liquid mixture as measurement sample 11 flat plate 12 liquid or solid liquid mixture as measurement sample 13 tube 14 small hole 15 slit 16 tube 17 cell 18 different from liquid or solid liquid mixture as measurement sample Liquid 19 tube 20 Liquid or solid liquid mixture to be measured 21 tube 22 small hole 23 small hole 24 tube 25 water tank 26 cock 27 support base 28 superconducting magnet 29 tube 30 cell 31 CCD camera 32 small hole 33 copper sulfate solution 34 water 35 Monitor 36 VCR 37 Copper sulfate solution 38 Water 39 Small hole
Claims (4)
握されている空間中において、２枚の固体平板を平行に
設置して相互の間隔が一定となる空間を形成し、この空
間に測定対象である液体または固体液体混合物とは異な
る液体を供給した後にこの液体に測定対象である液体ま
たは固体液体混合物を注入し、注入された液体または固
体液体混合物の磁気力による移動速度を測定し、移動速
度と、既知である空間における磁束密度および磁束密度
勾配とから、液体または固体液体混合物の磁化率を算出
することを特徴とする液体または固体液体混合物の磁化
率測定方法。In a space in which the distribution of magnetic flux density and magnetic flux density gradient is known, two solid flat plates are installed in parallel to form a space in which the distance between them is constant, and a measuring object is formed in this space. After supplying a liquid different from the liquid or the solid liquid mixture, the liquid or the solid liquid mixture to be measured is injected into the liquid, the moving speed of the injected liquid or the solid liquid mixture is measured by magnetic force, and the movement is performed. A method for measuring the magnetic susceptibility of a liquid or a solid-liquid mixture, comprising calculating the magnetic susceptibility of a liquid or a solid-liquid mixture from a velocity and a known magnetic flux density and a magnetic flux density gradient in a space.
握されている空間中において、直管を設置し、管内の空
間に測定対象である液体または固体液体混合物とは異な
る液体を供給した後にこの液体に測定対象である液体ま
たは固体液体混合物を注入し、注入された液体または固
体液体混合物の磁気力による移動速度を測定し、移動速
度と、既知である空間における磁束密度および磁束密度
勾配とから、液体または固体液体混合物の磁化率を算出
することを特徴とする液体または固体液体混合物の磁化
率測定方法。2. In a space where the distribution of magnetic flux density and magnetic flux density gradient is known, a straight pipe is installed, and a liquid different from the liquid or solid-liquid mixture to be measured is supplied to the space inside the pipe. A liquid or a solid liquid mixture to be measured is injected into a liquid, and a moving speed of the injected liquid or the solid liquid mixture by a magnetic force is measured.From the moving speed, a magnetic flux density and a magnetic flux density gradient in a known space are used. Calculating the magnetic susceptibility of a liquid or a solid liquid mixture, wherein the magnetic susceptibility of the liquid or solid liquid mixture is calculated.
握されている空間を形成するために超伝導磁石を用いる
ことを特徴とする請求項１または２の液体または固体液
体混合物の磁化率測定方法。3. The method for measuring the susceptibility of a liquid or a solid-liquid mixture according to claim 1, wherein a superconducting magnet is used to form a space in which the distribution of the magnetic flux density and the magnetic flux density gradient is grasped. .
測定対象である液体または固体液体混合物の移動速度を
測定することを特徴とする請求項１または２の液体また
は固体液体混合物の磁化率測定方法。4. The method according to claim 1, wherein:
3. The method for measuring the magnetic susceptibility of a liquid or solid liquid mixture according to claim 1, wherein the moving speed of the liquid or solid liquid mixture to be measured is measured.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11022967A JP2000221251A (en) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | Measuring method for susceptibility of liquid or solid- liquid mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11022967A JP2000221251A (en) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | Measuring method for susceptibility of liquid or solid- liquid mixture |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2000221251A true JP2000221251A (en) | 2000-08-11 |
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ID=12097362
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|---|---|---|---|
| JP11022967A Pending JP2000221251A (en) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | Measuring method for susceptibility of liquid or solid- liquid mixture |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000221251A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7527741B2 (en) | 2003-07-24 | 2009-05-05 | Ryoichi Aogaki | Microreactor including magnetic barrier |
-
1999
- 1999-01-29 JP JP11022967A patent/JP2000221251A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7527741B2 (en) | 2003-07-24 | 2009-05-05 | Ryoichi Aogaki | Microreactor including magnetic barrier |
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