JP2012098203A

JP2012098203A - フローセル

Info

Publication number: JP2012098203A
Application number: JP2010247429A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Oura; 光宏大浦; Sunao Takeda; 朴武田
Original assignee: Nippon Koden Corp
Current assignee: Nippon Koden Corp
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-05-24

Abstract

【課題】検液に含まれる気泡が内部流路内に滞留することがない。
【解決手段】内部流路に供給される検液の特性を検出する検出電極と、前記内部流路を外部と液密に隔てる密閉部材と、を備え、前記密閉部材における前記内部流路を画定する内面には、前記内部流路内において前記検液による旋回流が生じるように前記内部流路内に前記検液を供給する供給口と、供給された前記検液によって生じる前記旋回流の旋回中心近傍から前記検液を排出する排出口と、が設けられていることを特徴とするフローセル。
【選択図】図１

Description

本発明は、血液や体液等を含む各種の液体中に含まれる成分濃度などの特性を検出するためのフローセルに関する。

水質測定や血液成分の測定などに用いられフローセルが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００６−３１３１３１号公報

図６は、従来のフローセルの一例であるフローセル１０００の斜視図を示す。図７は、図６に示すフローセル１０００の分解斜視図を示す。図８は、図６に示すフローセル１０００のＢ−Ｂ断面矢視図を示す。

このフローセル１０００は、蓋部１１００と、Ｏリング１２００と、電極部材１３００と、基台１４００と、を備える。蓋部１１００は、本体部１１１０、注入部１１２０、および排出部１１３０で構成される。本体部１１１０は、略台形柱形状であり、側面のうちの互いに向かい合う一対の傾斜面に設けられた凹部に略円筒形の注入部１１２０および排出部１１３０が取り付けられている。

注入部１１２０および排出部１１３０は、各中央部に貫通孔１１２０Ｈ，１１３０Ｈが設けられている。そして、貫通孔１１２０Ｈは、本体部１１１０に設けられた供給流路１１７０に繋がっており、貫通孔１１３０Ｈは、同じく本体部１１１０に設けられた排出流路１１８０に繋がっている。供給流路１１７０は、本体部１１１０の下面に形成された凹部１１９０の表面に設けられた供給口１１５０まで延びている。排出流路１１８０は、本体部１１１０の凹部１１９０の表面における供給口１１５０と対向する位置に設けられた排出口１１６０まで延びている。

Ｏリング１２００は、ゴムなどの弾性材料によって形成されたリング状の部材であり、蓋部１１００に設けられたネジ挿通穴１１４０および基台１４００に設けられたネジ穴１４２０によって蓋部１１００と基台１４００とがネジ留めされて固定された際に、本体部１１１０の凹部１１９０の表面と当接する。このとき、Ｏリング１２００は、基台１４００の上面に固定された電極部材１３００の上面とも当接する。

電極部材１３００は、基板１３１０、検出電極１３２０、導電パターン１３３０、および端子１３４０で構成されており、基板１３１０の外形に対応する形状で基台１４００の上面に形成された凹状の電極部材固定部１４１０に載置された状態で基台１４００に固定されている。

図７に示すように、基板１３１０の上面には、フローセル１０００が図６に示すように組み立てられた状態においてＯリング１２００との当接部の内側にあたる位置に一対の検出電極１３２０が形成されている。基板１３１０の上面には、フローセル１０００が組み立てられた状態において外部に露出する位置に一対の端子１３４０が形成されている。そして、これら一対の端子１３４０の一方は、一対の検出電極１３２０の一方と導電パターン１３３０を介して電気的に接続されている。他方の端子１３４０は、他方の検出電極１３２０と導電パターン１３３０を介して電気的に接続されている。

図８に示すように、フローセル１０００には、蓋部１１００、Ｏリング１２００、および電極部材１３００で囲まれた空間が形成される。この空間は、供給口１１５０に繋がる供給流路１１７０および排出口１１６０に繋がる排出流路１１８０を介して外部と通じており、注入部１１２０の貫通孔１１２０Ｈから注入される検液によって満たされる内部流路２０００となる。

そして、内部流路２０００内に供給された検液は、図８に「Ｆｌｏｗ」を付して示す矢印の流路をたどって排出流路１１８０から排出される。すなわち、注入部１１２０から供給流路１１７０を経て供給口１１５０より内部流路２０００内に供給された検液は、内部流路２０００内に露出した検出電極１３２０の接触面１３５０と接触した後、排出口１１６０より排出流路１１８０を経て排出部１１３０から外部へ排出される。このとき、検出電極１３２０の接触面１３５０と接触した検液のイオン濃度等の特性が端子１３４０を通じて接続される外部機器等により測定される。

図６から図８を参照して説明したフローセル１０００では、図８に「Ｂ」を付して示すように、検液に含まれる気泡が内部流路２０００内に滞留することがあり、測定誤差の原因、あるいは測定自体を不能とする一因となっていた。そして、このような気泡の滞留は、内部流路２０００内において検液が滞留あるいはその流れが非常に遅い領域が生じることに起因する。

上記課題を解決するために、本発明は、内部流路に供給される検液の特性を検出する検出電極と、前記内部流路を外部と液密に隔てる密閉部材と、を備え、前記密閉部材における前記内部流路を画定する内面には、前記内部流路内において前記検液による旋回流が生じるように前記検液を供給する供給口と、前記旋回流の旋回中心近傍から前記検液を排出する排出口と、が設けられていることを特徴とするフローセルを提供する。

また、上記フローセルにおいて、前記内部流路は、水平断面が円形または楕円形であることがより好ましい。

また、上記フローセルにおいて、前記検出電極は、前記旋回流となっている前記検液と接触する水平な接触面を有し、前記排出口は、前記接触面に対して鉛直方向に設けられていることがより好ましい。

また、上記フローセルにおいて、前記内部流路は、前記水平断面の断面積が前記接触面側から前記排出口側へ向けて漸減している空間を含むことがより好ましい。

また、この場合、前記検液の供給方向は、前記水平断面における外周の接線方向成分を含むことが好ましい。

また、上記フローセルにおいて、前記密閉部材には、前記排出口から鉛直方向に延びる排出流路が形成されていることがより好ましい。

本発明によれば、検液が内部流路内を旋回流となって流れるとともに、そのスムーズな流れを維持しながら旋回中心近傍に設けられた排出口から排出されるので、検液に含まれる気泡が内部流路内に滞留することがない。

本発明の実施形態に係るフローセル１００の斜視図を示す。フローセル１００の分解斜視図を示す。フローセル１００のＡ−Ａ断面矢視図を示す。蓋部１１０を下面側から見た平面図であり、検液の流路に関連する部分を破線で示す。蓋部１１０の斜視図であり、検液の流路に関連する部分を破線で示す。従来のフローセルの一例であるフローセル１０００の斜視図を示す。フローセル１０００の分解斜視図を示す。フローセル１０００のＢ−Ｂ断面矢視図を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係るフローセル１００の斜視図を示す。図２は、フローセル１００の分解斜視図を示す。図３は、フローセル１００のＡ−Ａ断面矢視図を示す。図４は、蓋部１１０を下面側から見た平面図であり、検液の流路に関連する部分を破線で示す。図５は、蓋部１１０の斜視図であり、検液の流路に関連する部分を破線で示す。

フローセル１００は、蓋部１１０と、Ｏリング１２０と、電極部材１３０と、基台１４０とを備える。蓋部１１０は、本体部１１１、注入部１１２、および排出部１１３で構成される。図４及び図５は、フローセル１００に注入された検液の流れを説明するための図であるが、説明の便宜上、Ｏリング１２０、電極部材１３０、および基台１４０を省略して図示する。

本体部１１１は、互いに向かい合う一対の側面が傾斜面である略台形柱形状の部材であり、樹脂などで一体に形成されている。そして、本体部１１１における上記の傾斜した側面の一方には、円形の凹部が形成されており、当該凹部に略円筒形の注入部１１２が取り付けられている。また、本体部１１１の上面の中央部にも円形の凹部が形成されており、当該凹部には注入部１１２と略同一形状の排出部１１３が取り付けられている。

図３から図５に示すように、注入部１１２および排出部１１３は、各中央部に段付きの貫通孔１１２Ｈ，１１３Ｈが設けられている。そして、貫通孔１１２Ｈは、本体部１１１に設けられた供給流路１１７に繋がっている。貫通孔１１３Ｈは、同じく本体部１１１に設けられた排出流路１１８に繋がっている。供給流路１１７は、本体部１１１の下面の中央部に形成された凹部１１９の表面に設けられた供給口１１５まで真っすぐに延びている。排出流路１１８は、本体部１１１の凹部１１９の表面に設けられた排出口１１６まで延びている。

図３および図５に示すように、本例では、凹部１１９は、本体部１１１の下面の中央部が上方に向かって円形に窪んだ部分である。凹部１１９の水平断面は円形であり、当該水平断面の断面積が上方へ向かうにつれて漸減している。凹部１１９の最深部（最も上側）には、排出口１１６が設けられている。排出口１１６からは、鉛直方向に排出流路１１８が延びており、排出部１１３の貫通孔１１３Ｈへと繋がっている。また、本体部１１１の下面における凹部１１９のすぐ外側には、蓋部１１０がフローセル１００として組み立てられた際にＯリング１２０が嵌り込む円環形状の溝が形成されている。なお、本例では、凹部１１９の水平断面は円形であるが、楕円形であってもよい。

また、本例では、図４に示すように、供給口１１５は、凹部１１９表面における外周縁部近傍、すなわち、排出口１１６よりも上記Ｏリング１２０が嵌り込む溝に近い位置に設けられている。そして、注入部１１２の貫通孔１１２Ｈから供給口１１５へと延びる供給流路１１７の流路方向は、図４および図５に示すように、その水平方向成分が、凹部１１９における供給口１１５が設けられた位置のすぐ外側の外周の接線方向（凹部１１９の水平断面における外周の接線方向）と略等しくなるように設けられている。

Ｏリング１２０は、ゴムなどの弾性材料によって形成されたリング状の部材であり、図１に示すフローセル１００として組み立てられた状態では、蓋部１１０の本体部１１１の下面における凹部１１９の外側の溝に嵌り込む。このとき、Ｏリング１２０は、基台１４０の上面に固定された電極部材１３０の上面とも当接する。

電極部材１３０は、基板１３１、検出電極１３２、導電パターン１３３、および端子１３４で構成されており、基板１３１の外形に対応する形状で基台１４０の上面に形成された凹状の電極部材固定部１４１に載置された状態で基台１４０に固定されている。

図２に示すように、基板１３１の上面には、フローセル１００が組み立てられた状態においてＯリング１２０との当接部の内側にあたる位置に一対の検出電極１３２が形成されている。また、基板１３１の上面には、フローセル１００が組み立てられた状態において外部に露出する位置に一対の端子１３４が形成されている。そして、これら一対の端子１３４の一方は、一対の検出電極１３２の一方と導電パターン１３３を介して電気的に接続されている。また、他方の端子１３４は、一対の検出電極１３２の他方と導電パターン１３３を介して電気的に接続されている。

基台１４０は、蓋部１１０などを下方から支持する部材であり、蓋部１１０に設けられたネジ挿通穴１１４に対応する位置にネジ穴１４２が設けられている。これらのネジ挿通穴１１４およびネジ穴１４２でネジ留めすることによって蓋部１１０を基台１４０に固定することができる。

図３に示すように、フローセル１００が組み立てられた状態では、蓋部１１０の本体部１１１下側の凹部１１９、Ｏリング１２０の円環の内側部分の表面、および電極部材１３０の上面の一部で囲まれた空間が形成される。この空間（以下において「内部流路２００」と称する）は、図５に示すように、供給口１１５に繋がる供給流路１１７および排出口１１６に繋がる排出流路１１８を介して外部と通じている。

そして、注入部１１２の貫通孔１１２Ｈから検液を注入すると、検液は供給流路１１７を経て供給口１１５から内部流路２００内に供給される。このときの検液の供給方向は、上記のように、供給流路１１７の流路方向の水平方向成分が、凹部１１９の水平断面における外周の接線方向と略等しくなるように設けられていることにより、当該接線方向成分を含む。なお、内部流路２００内に供給された検液の流れる方向を、図３および図５に「Ｆｌｏｗ」を付した矢印で模式的に示す。

図３および図５に示すように、内部流路２００内に供給された検液は、その流れる方向の水平方向成分に上記接線方向成分を含むことにより、Ｏリング１２０の内面に沿って流れる旋回流となる。そして、検液は、内部流路２００内において検出電極１３２の電極部材１３０上に露出した面（接触面１３５）と接触しながら旋回し、内部流路２００の水平断面の中心を通る軸（図２から図５に「Ａｘ」を付して示す鉛直軸）を旋回しながら上方へと舞い上がる。そして、検液は、上記鉛直軸上に位置する排出口１１６より排出流路１１８を経て排出部１１３から外部へ排出される。このとき、検出電極１３２の接触面１３５と接触した検液のイオン濃度等が端子１３４を介して接続される外部機器（不図示）等により測定される。

ところで、本例では、内部流路２００内に供給された検液は、内部流路２００内を旋回流となって流れるとともに、内部流路２００内に滞留することなくスムーズに排出口１１６より排出される。従って、注入された検液に気泡が含まれていた場合でも、当該気泡が内部流路２００内における接触面１３５上に滞留するようなことがなく、滞留に起因する測定誤差が生じにくい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。

１００，１０００…フローセル
１１０，１１００…蓋部
１１１，１１１０…本体部（密閉部材）
１１２，１１２０…注入部
１１２Ｈ，１１２０Ｈ…貫通孔
１１３，１１３０…排出部
１１３Ｈ，１１３０Ｈ…貫通孔
１１４，１１４０…ネジ挿通穴
１１５，１１５０…供給口
１１６，１１６０…排出口
１１７，１１７０…供給流路
１１８，１１８０…排出流路
１１９，１１９０…凹部
１２０，１２００…Ｏリング（密閉部材）
１３０，１３００…電極部材
１３１，１３１０…基板
１３２，１３２０…検出電極
１３３，１３３０…導電パターン
１３４，１３４０…端子
１３５，１３５０…接触面
１４０，１４００…基台（密閉部材）
１４１，１４１０…電極部材固定部
１４２，１４２０…ネジ穴
２００，２０００…内部流路

Claims

内部流路に供給される検液の特性を検出する検出電極と、
前記内部流路を外部と液密に隔てる密閉部材と、を備え、
前記密閉部材における前記内部流路を画定する内面には、前記内部流路内において前記検液による旋回流が生じるように前記検液を供給する供給口と、前記旋回流の旋回中心近傍から前記検液を排出する排出口と、が設けられていることを特徴とするフローセル。
前記内部流路は、断面が円形または楕円形であることを特徴とする請求項１に記載のフローセル。
前記検出電極は、前記旋回流となっている前記検液と接触する水平な接触面を有し、
前記排出口は、前記接触面に対して鉛直方向に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフローセル。
前記内部流路は、前記水平断面の断面積が前記接触面側から前記排出口側へ向けて漸減している空間を含むことを特徴とする請求項３に記載のフローセル。
前記検液の供給方向は、前記水平断面における外周の接線方向成分を含むことを特徴とする請求項４に記載のフローセル。
前記密閉部材には、前記排出口から鉛直方向に延びる排出流路が形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載のフローセル。