JP2003503730A - 非ニュートン流体の特性を測定する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 非ニュートン流体、特に血液、の特性を測定するために、非磁性容器（１）が流体（２）を受けるために備えられる。磁性体（４）は容器（１）に含まれ、巻き線（５）が容器（１）のまわりに備えられる。ＡＣ電流供給装置（６）は、異なる大きさの入力ＡＣ電流を供給する巻き線に接続され、容器１に異なる強度の磁界を発生させ、磁性体（４）を流体中で異なるずり速度で振動させる。測定装置（８）が備えられ、磁性体（４）の振動の大きさ及び／又は位相を測定する。ずり速度決定装置（７）が備えられ、磁性体の振動の大きさ及び／又は位相と、入力ＡＣ電流の大きさ及び／又は位相との差を測定することにより、ずり速度を決定する。特定のずり速度における大きさの差は、前記流体の粘度に比例し、特定のずり速度における位相の差は、流体の粘弾性に比例する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 [技術分野] 本発明は、一般に非ニュートン流体の特性の測定に関し、特に非ニュートン流
体とりわけ血液の粘弾性を測定する方法及び装置に関する。

【０００２】 [発明の背景] 血液の粘度と粘弾性は健康管理における要因として見落とされ、あるいは少な
くとも無視されている。

【０００３】 西洋の世界における死の主要原因の一つは、血管の血液凝固（血栓）の形成で
ある。

【０００４】 人間の血液の粘度が高くなればなるほど、心臓発作や発病に至る血管の損傷を
大きくする危険が高まる。

【０００５】 重なる証拠により、血液の粘度は本態性高血圧の患者間では上昇し、血液の粘
着性（stickiness）はアテローム性動脈硬化症の初期段階であることが示されて
いる。

【０００６】 血液の粘弾性は抹消血管の病気や糖尿病のような症状に関係している。

【０００７】 高いずり速度においては、血液の粘度及び粘弾性は低い。しかしながら、低い
ずり速度が、局所的な高粘度を促進する、アテローム発生、血栓形成、及び虚血
の側で起こる。これは、ヘモロジカルな要因における異常が高血圧と血圧判定の
複雑さに関係することを示唆している。

【０００８】 血液は、ニュートン流体すなわち血漿中に、多くは弾性のある粒子すなわち血
球が懸濁したものである。これにより、全血の粘度と粘弾性とが、その血液が有
するずり速度に依存する非ニュートン特性をもたらす。

【０００９】 米国特許第４６４３０２１号は、シリンダに適用されるトルク及びシリンダの
回転速度に基づいて、試験管内の流体に沈められた回転シリンダにより、生体内
の流体たとえば血液の粘度を測定する方法及び装置を開示している。このシリン
ダは、同軸に試験管とシリンダを取り囲むように巻回され、調整可能な強度で電
流により電力を供給するインダクションにより発生する回転電磁界によって、回
転する。

【００１０】 回転シリンダを用いる、前記米国特許第４６４３０２１号に開示される方法は
、赤血球の変形を測定するには感度が十分ではなく、結果としてその方法では、
たとえば血液の粘弾性を測定することはできない。

【００１１】 [発明の要約] 本発明の目的は、非ニュートン流体特に血液の粘度及び粘弾性の測定を可能に
する、簡単で安価な方法及び装置を提供することである。

【００１２】 これは、本発明による次の方法によって達成される。すなわち、その方法は、
流体が磁性体を有する非磁性容器に受け取られ、巻き線がその容器のまわりに備
えられ、異なる大きさの入力ＡＣ電流が容器内の異なる強度の磁界を発生させる
巻き線に供給され、流体中に異なるずり速度で振動を起こさせ、磁性体の振動の
大きさ及び／又は位相が測定され、そしてずり速度が、磁性体の振動の大きさ及
び／又は位相と、入力ＡＣ電流の大きさ及び／又は位相との差を測定することに
より決定され、特定のずり速度における大きさの差は流体の粘度に比例し、特定
のずり速度における位相の差は流体の粘弾性に比例するものである。

【００１３】 その目的は、また本発明による次の装置によっても達成される。すなわち、そ
の装置は、流体を受ける非磁性体容器と、容器に含まれる磁性体と、容器の回り
に備えられる巻き線と、流体において異なるずり速度で前記磁性体を振動させる
ように、前記容器に異なる強度の磁界を発生させる異なる大きさの入力ＡＣ電流
を供給するための前記巻き線に接続されたＡＣ電流供給装置と、前記磁性体の振
動の大きさ及び／又は位相を測定する測定装置と、そして前記磁性体の振動の大
きさ及び／又は位相と、前記入力ＡＣ電流の大きさ及び／又は位相との差を測定
することによりずり速度を決定し、特定のずり速度における大きさの差は流体の
粘度に比例し、特定のずり速度における位相の差は流体の粘弾性に比例するずり
速度決定装置とを備える。

【００１４】 本発明による方法と装置によって、たとえば血液の粘弾性の診断測定が、単一
の血液試料だけを用いて可能となる。

【００１５】 本発明は、添付図面を参照して、より詳細に以下に説明される。 [発明の説明] 以下の説明は特に血液の粘度及び粘弾性の測定に向けられているが、一般に唾
液やチキソトロピー流体のような非ニュートン流体に対しても、この説明が等し
く妥当するものであることが分かる。

【００１６】 図１は、粘度及び粘弾性を測定するために、本発明による装置の一実施例を示
す。

【００１７】 図１に示す装置は、小量の血液試料２で満たされた非磁性材料の容器１を備え
る。

【００１８】 １図に示す実施例では、容器１は試験管である。

【００１９】 血液の粘度及び粘弾性の測定に際して、それ自体は公知の温度安定化装置３の
手段により、３７℃の温度に容器１の温度を安定化することが必要である。

【００２０】 図１にシリンダとして示されている磁性体４は、血液試料２内に自由に浮かぶ
ように容器１に配置されている。

【００２１】 入力ＡＣ電流供給装置６に接続された巻き線５が容器１のまわりに備えられる
。

【００２２】 本発明によると、電流供給手段６は、異なる大きさの入力ＡＣ電流を巻き線５
に供給するように構成され、容器１に異なる強さの磁界を発生させ、磁性体４が
容器１内の血液試料２中で異なるずり速度で振動するようにする。

【００２３】 本発明によれば、ＡＣ電流は、固定された低周波数、好ましくは１０Ｈｚより
低い周波数で、供給される。

【００２４】 異なる大きさのＡＣ電流での磁性体４のずり速度を決定するために、ずり速度
決定手段７が備えられる。

【００２５】 ずり速度決定手段７は、一方の入力端では、容器１の血液試料２内の磁性体４
の振動の大きさ及び／又は位相を測定するように構成されている測定装置８と接
続され、他方の入力端では、入力ＡＣ電流供給装置６に接続される。

【００２６】 ずり速度決定手段７は、測定装置８によって測定された磁性体４の振動の大き
さ及び／又は位相と、異なる大きさの入力ＡＣ電流で、電流供給装置６によって
巻き線５に供給される入力ＡＣ電流の大きさ及び／又は位相とを比較し、その差
を決定するように構成されている。

【００２７】 その大きさの差は流体の粘度に比例し、その位相の差は流体の粘弾性に比例す
る。

【００２８】 測定装置８は好ましくは非接触の装置、たとえば光学的又は磁気的装置である
。このような測定装置８が磁性体４の振動の大きさ及び／又は位相を決定するこ
とができるように、磁性体４は光学的又は磁気的に読取り可能又は検出可能な手
段（図示せず）とともに配置される。

【００２９】 巻き線５に異なる大きさの入力ＡＣ電流を供給することによって、容器１内の
血液試料２の粘度及び粘弾性が、異なるずり速度においてずり速度決定装置７に
よって決定される。

【００３０】 これに基づいて、ずり速度に対する粘度及び粘弾性の曲線が、図２に示される
ように形成される。

【００３１】 図２では、Ｖは異なるずり速度Ｓでの粘度を表わし、一方Ｅは異なるずり速度
Ｓでの粘弾性を表わす。

【００３２】 図２によりずり速度Ｓを増加して精査すると、赤血球の増加（図２の領域I）
、赤血球の減少（図２の領域II）、赤血球の変形（図２の領域III）の影響がみ
られる。

【００３３】 本発明によれば、容器１は、図１の磁性体４に対応する小さな磁性体があらか
じめ備えられている試験管又は注射器（図示せず）であってもよい。

【００３４】 注射器の場合、血液試料はそのような注射器によって患者から取り出されるこ
とができる。その注射器はそれから注射器内の血液の粘度及び／又は粘弾性を測
定するために、巻き線の中央の孔に置かれる。

【００３５】 前記説明から明らかなように、本発明によって血液の粘度及び／又は粘弾性の
診断測定に好適である簡単な装置が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 血液の粘弾性を測定する発明による装置の一実施例を示す図である。

【図２】 血液粘弾性とずり速度間の関係と同様に血液粘度とずり速度間の関係を示す図
である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年６月２１日（２００１．６．２１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体を有する非磁性容器に流体を受け入れ、 前記容器の回りに巻き線を備える非ニュートン流体の特性を測定する方法であ
   って、 前記巻き線に異なる大きさの入力ＡＣ電流を供給し、前記容器に異なる強度の
   磁界を発生させ、前記流体中において異なるずり速度で前記磁性体を振動させ、 前記磁性体の振動の大きさ及び／又は位相を計測し、 前記磁性体の振動の大きさ及び／又は位相と、前記入力ＡＣ電流の大きさ及び
   ／又は位相との差を測定することによりずり速度を決定し、前記流体の粘度に比
   例する特定のずり速度における大きさの差を決定し、前記流体の粘弾性に比例す
   る特定のずり速度における位相の差を決定する、方法。
2. 【請求項２】 前記入力ＡＣ電流を一定の低周波数で供給することを特徴と
   する請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 磁性体の振動の大きさ及び／又は位相を非接触で測定するこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 【請求項４】 磁性体の振動の大きさ及び／又は位相を光学的に測定するこ
   とを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 磁性体の振動の大きさ及び／又は位相を磁性的に測定するこ
   とを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. 【請求項６】 流体を受ける非磁性体容器（１）と、前記容器（１）に含ま
   れる磁性体（４）と、前記容器（１）の回りに備えられる巻き線（５）を備える
   非ニュートン流体の特性の測定装置において、 前記流体（２）において異なるずり速度で前記磁性体（４）を振動させるよう
   に、前記容器（１）に異なる強度の磁界を発生させるための前記巻き線（５）に
   接続されたＡＣ電流供給装置（６）と、 前記磁性体（４）の振動の大きさ及び／又は位相を測定する測定装置（８）と
   、 前記磁性体の振動の大きさ及び／又は位相と、前記入力ＡＣ電流の大きさ及び
   ／又は位相との差を測定することによりずり速度を決定し、前記流体の粘度に比
   例する特定のずり速度における大きさの差を決定し、前記流体の粘弾性に比例す
   る特定のずり速度における位相の差を決定する、ずり速度決定装置（７）と、 を備えることを特徴とする測定装置。
7. 【請求項７】 前記ＡＣ電流装置（６）は前記入力ＡＣ電流を一定の低周波
   数で供給するように構成されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記測定装置（８）は磁性体（４）の振動の大きさ及び／又
   は位相を非接触で測定するように構成されることを特徴とする請求項６又は７に
   記載の装置。
9. 【請求項９】 前記測定装置（８）は磁性体（４）の振動の大きさ及び／又
   は位相を光学的に測定するように構成されることを特徴とする請求項６又は７に
   記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記測定装置（８）は磁性体（４）の振動の大きさ及び／
    又は位相を磁気的に測定するように構成されることを特徴とする請求項６又は７
    に記載の装置。