JP2023167605A - 電気伝導性測定装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】樹脂体に微細な加工がなされたチップを用いることなく、安価に液体の電気伝導値を計測可能な電気伝導性測定装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】液体の電気伝導レベルを表す電導値を計測する電気伝導性測定装置１０において、液体を吸収可能な素材からなる流路１１と、流路１１に接触した状態で間隔を空けて設けられた第１の電極１２～１５及び第２の電極１６～１９と、第１の電極１２～１５に電圧を印加する印加部２０と、流路１１に吸収された液体を介して電気的に接続された第１の電極１２～１５及び第２の電極１６～１９間の電気抵抗値を検出し、液体の電導値を導出する演算部２１とを備える。【選択図】図１
Description
本発明は、液体の電気伝導レベルを計測する電気伝導性測定装置及びその製造方法に関する。
糖尿病や高脂血症等の生活習慣病の患者は日々の状態確認が重要である。糖尿病については家庭での使用を前提とした血糖値計測器が普及している。これに対し、高脂血症等、糖尿病以外の生活習慣病については、家庭で状態を確認する仕組みが確立しておらず、状態の確認には医療機関での診断や検査が必要となる。ここで、血液の粘性及び生活習慣病の間には相関があることが分かりつつあるため、血液の粘性を簡易的に計測できる仕組みが確立できれば、家庭で生活習慣病の状態を確認できるようになることが期待される。
また、唾液の各成分（コルチゾール、ＤＨＥＡ、テストステロン等）はストレスに応じて量が変化する。唾液の各成分の含有量は唾液の粘性に影響を与えることから、唾液の粘性の測定によりストレスの評価が可能である。
従って、体液の粘性の計測は人の健康状態の確認に有効である。体液の粘性は、例えば、特許文献１に記載された体液粘性測定装置を用いて計測できる。
従って、体液の粘性の計測は人の健康状態の確認に有効である。体液の粘性は、例えば、特許文献１に記載された体液粘性測定装置を用いて計測できる。
当該装置は、体液を流す流路が形成されたチップを有し、体液の粘性が計測されるごとにチップの交換ができるように設計されている。また、当該装置は、液体の電気伝導率を基にその液体の粘性を評価できるというＷａｌｄｅｎ則に基づいて、電気伝導率や電気抵抗率等の電気伝導のしやすさが分かる物理量（以下、「電気伝導値」とも言う）から体液の粘性を評価する。
しかしながら、樹脂板等に微細な加工をして製造されるチップは一定以上の製造コストを要し、例えば、当該装置を用いて家庭で体液の粘性を毎日計測したい患者にとっては、経済的負担が大きいという問題があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、樹脂体に微細な加工がなされたチップを用いることなく、安価に液体の電気伝導値を計測可能な電気伝導性測定装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、樹脂体に微細な加工がなされたチップを用いることなく、安価に液体の電気伝導値を計測可能な電気伝導性測定装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
前記目的に沿う第１の発明に係る電気伝導性測定装置は、液体の電気伝導レベルを表す電導値を計測する電気伝導性測定装置において、前記液体を吸収可能な素材からなる流路と、前記流路に接触した状態で間隔を空けて設けられた第１、第２の電極と、前記第１の電極に電圧を印加する印加部と、前記流路に吸収された前記液体を介して電気的に接続された前記第１、第２の電極間の電気抵抗値を検出し、前記液体の前記電導値を導出する演算部とを備える。
前記目的に沿う第２の発明に係る電気伝導性測定装置の製造方法は、液体の電気伝導レベルを表す電導値を計測する電気伝導性測定装置の製造方法において、貫通孔が形成された金型の一側面に疎液剤を塗布する工程と、前記液体を吸収可能なシートの一面側に、前記金型の一側面を押し付けて、前記シートの前記貫通孔に対応する領域に前記液体を吸収する流路を形成し、前記シートの該流路の周囲に該流路に吸収された前記液体が該流路外に流出するのを防止する疎液部を設ける工程とを有する。
前記目的に沿う第３の発明に係る電気伝導性測定装置の製造方法は、液体の電気伝導レベルを表す電導値を計測する電気伝導性測定装置の製造方法において、一側面に溝が形成された金型の該一側面に疎液剤を塗布する工程と、前記液体を吸収可能なシートの一面側に、前記金型の一側面を押し付けて、前記シートの前記溝に対応する領域に前記液体を吸収する流路を形成し、前記シートの該流路の周囲に該流路に吸収された前記液体が該流路外に流出するのを防止する疎液部を設ける工程とを有する。
第１の発明に係る電気伝導性測定装置は、液体を吸収可能な素材からなる流路と、流路に接触した状態で間隔を空けて設けられた第１、第２の電極と、第１の電極に電圧を印加する印加部と、流路に吸収された液体を介して電気的に接続された第１、第２の電極間の電気抵抗値を検出し、液体の電導値を導出する演算部とを備えるので、例えば、流路を紙によって形成でき、樹脂体に微細な加工がなされたチップを用いることなく、安価に液体の電気伝導値を計測可能である。
第２の発明に係る電気伝導性測定装置の製造方法は、貫通孔が形成された金型の一側面に疎液剤を塗布する工程と、液体を吸収可能なシートの一面側に、金型の一側面を押し付けて、シートの貫通孔に対応する領域に液体を吸収する流路を形成し、シートの流路の周囲に流路に吸収された液体が流路外に流出するのを防止する疎液部を設ける工程とを有する。また、第３の発明に係る電気伝導性測定装置の製造方法は、一側面に溝が形成された金型の一側面に疎液剤を塗布する工程と、液体を吸収可能なシートの一面側に、金型の一側面を押し付けて、シートの溝に対応する領域に液体を吸収する流路を形成し、シートの流路の周囲に流路に吸収された液体が流路外に流出するのを防止する疎液部を設ける工程とを有するので、樹脂体に微細な加工がなされたチップを用いることなく、安価に液体の電気伝導値を計測可能な電気伝導性測定装置を製造できる。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２（Ａ）、（Ｂ）、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る電気伝導性測定装置１０は、液体Ｌの電気伝導レベルを表す電導値を計測する装置であって、液体Ｌを吸収可能な素材からなる流路１１と、間隔を空けて交互に設けられた第１の電極１２、１３、１４、１５、第２の電極１６、１７、１８、１９と、第１の電極１２、１３、１４、１５に電圧を印加する印加部２０と、液体Ｌの電動値を導出する演算部２１とを備えている。以下、詳細に説明する。
図１、図２（Ａ）、（Ｂ）、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る電気伝導性測定装置１０は、液体Ｌの電気伝導レベルを表す電導値を計測する装置であって、液体Ｌを吸収可能な素材からなる流路１１と、間隔を空けて交互に設けられた第１の電極１２、１３、１４、１５、第２の電極１６、１７、１８、１９と、第１の電極１２、１３、１４、１５に電圧を印加する印加部２０と、液体Ｌの電動値を導出する演算部２１とを備えている。以下、詳細に説明する。
液体Ｌは特に限定されず、例えば、血液や唾液等の体液であってもよいし、電解液であってもよい。以下、特に記載しない限り、液体Ｌは体液（水分を含む液体の一例）として説明する。
液体Ｌの電気伝導レベルを表す電導値とは、液体Ｌの電気の通しやすさ又は電気の通しにくさを示す値であり、電導値として、例えば、電気伝導率、電気抵抗率、電気伝導率と相関がある値、及び、電気抵抗率と相関がある値が挙げられる。
液体Ｌの電気伝導レベルを表す電導値とは、液体Ｌの電気の通しやすさ又は電気の通しにくさを示す値であり、電導値として、例えば、電気伝導率、電気抵抗率、電気伝導率と相関がある値、及び、電気抵抗率と相関がある値が挙げられる。
第１の電極１２、１３、１４、１５及び第２の電極１６、１７、１８、１９は、図１、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、液体Ｌを吸収可能な素材によって形成されたシート２２の一面側（表面側）に設けられている。
本実施の形態において、シート２２は液体Ｌに対し親液性を有する（液体Ｌとの親和性が大きい）繊維によって形成された紙又は不織布からなり、プレス加工により変形する。
本実施の形態において、シート２２は液体Ｌに対し親液性を有する（液体Ｌとの親和性が大きい）繊維によって形成された紙又は不織布からなり、プレス加工により変形する。
矩形状のシート２２は、直線的な流路１１と、流路１１の一端部に連結された平面視して円形の給液部２３を有している。従って、流路１１は親液性を有する繊維によって形成された紙又は不織布からなっている。
また、給液部２３も、液体Ｌを吸収可能である。給液部２３に液体Ｌが供給されると、液体Ｌは、図３（Ａ）に示すように、給液部２３に吸収され、その一部又は大半が、図３（Ｂ）に示すように、流路１１に吸収され（流路１１へ移動し）、流路１１に吸収された液体Ｌの一部又は大半が流路１１を流路１１の他端部に向けて移動する。
また、給液部２３も、液体Ｌを吸収可能である。給液部２３に液体Ｌが供給されると、液体Ｌは、図３（Ａ）に示すように、給液部２３に吸収され、その一部又は大半が、図３（Ｂ）に示すように、流路１１に吸収され（流路１１へ移動し）、流路１１に吸収された液体Ｌの一部又は大半が流路１１を流路１１の他端部に向けて移動する。
シート２２は、図１に示すように、流路１１を有し、シート２２の流路１１の周囲には、給液部２３及び流路１１に吸収された液体Ｌが給液部２３外又は流路１１外に流出するのを防止する疎液部２５が形成されている。疎液部２５は、シート２２の所定領域に疎水液（液体Ｌが油分を含むものであれば、疎油液）を浸み込ませて形成されている。疎水液として、例えば、フッ素コーティング剤、油性塗料又はワックスを採用可能である。フッ素コーティング剤として、例えば、株式会社フロロテクノロジーのフロロサーフ（登録商標）が挙げられ、油性塗料として、例えば、株式会社カンペハピオの油性トップガード（「トップガード」は登録商標）が挙げられる。
第１の電極１２、１３、１４、１５及び第２の電極１６、１７、１８、１９はそれぞれ、図１、図２（Ｂ）に示すように、シート２２の一面側に流路部１１に直交（交差）して一部が流路１１に接触した状態で間隔を空けて平行に設けられた線分状の金属板（本実施の形態では銅板）であり、流路１１の一端部から他端部に向けて、第２の電極１６、第１の電極１２、第２の電極１７、第１の電極１３、第２の電極１８、第１の電極１４、第２の電極１９及び第１の電極１５が順に等ピッチで配されている。
流路１１は、図２（Ａ）に示すように、第１の電極１２、１３、１４、１５及び第２の電極１６、１７、１８、１９のいずれも接触していない領域（以下、「電極非接触領域」とも言う）が、シート２２の一面側に突出し露出している。これに対し、流路１１の第１の電極１２が接触する領域（以下、「電極接触領域」とも言う）は、図２（Ｂ）に示すように、一面側が第１の電極１２に覆われている。これは、第１の電極１３、１４、１５及び第２の電極１６、１７、１８、１９が接触する流路１１の各領域についても同様である。即ち、第１の電極１２、１３、１４、１５及び第２の電極１６、１７、１８、１９を形成する金属は、流路１１の一部の繊維を内包している。
流路１１の電極非接触領域及び電極接触領域は共に、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、他面側（裏面側）から両側面側にかけて疎液部２５により覆われている。そのため、流路１１に吸収された液体Ｌは、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、流路１１外に流出するのを防止された状態で、流路１１に沿って移動する。ここで、流路１１を移動する液体Ｌが流路１１から流出するのを防止する観点では、流路１１の断面の全周（流路１１の一面側を含む）が疎液部２５によって覆われるようにしてもよいし、流路１１の両側面側のみが疎液部２５によって覆われるようにしてもよい（即ち、流路１１の他面側は疎液部２５により覆われている必要はない）。
本実施の形態では、第１の電極１２の大半が、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、シート２２内に浸み込んだ状態で形成され、シート２２の一部の繊維を内包している。これは、第１の電極１３、１４、１５及び第２の電極１６、１７、１８、１９についても同様である。即ち、第１の電極１２、１３、１４、１５及び第２の電極１６、１７、１８、１９はそれぞれ、シート２２の一部の繊維を内包した金属からなっている。
また、本実施の形態では、第１の電極１２、１３、１４、１５及び第２の電極１６、１７、１８、１９にはそれぞれ、流路１１を移動する液体Ｌが流入する割れが形成されている。第１の電極１２、１３、１４、１５及び第２の電極１６、１７、１８、１９にこのような割れを形成することにより、割れを形成しない場合に比べて、液体Ｌと第１の電極１２、１３、１４、１５及び第２の電極１６、１７、１８、１９それぞれとの間の接触面積が大きくなるようにしている。
第１の電極１２、１３、１４、１５は、図１に示すように、導線２６を介して印加部２０に接続され、第２の電極１６、１７、１８、１９は導線２７及び図示しないＡＤ変換器経由で演算部２１に接続されている。
印加部２０は導線２６を介して所定の大きさの交流電圧を第１の電極１２、１３、１４、１５に印加可能に設計されている。なお、直流電圧を印加する印加部を採用してもよい。
印加部２０は導線２６を介して所定の大きさの交流電圧を第１の電極１２、１３、１４、１５に印加可能に設計されている。なお、直流電圧を印加する印加部を採用してもよい。
演算部２１は、例えば、ＣＰＵ、メモリ及び電気信号が入力されるインターフェース等を有して構成でき、第２の電極１６、１７、１８、１９から出力されＡＤ変換器を介して取得した電気信号（本実施の形態では、電圧信号）を基に液体Ｌの電導値を導出可能に設計されている。
電気伝導性測定装置１０は、以下の工程Ｓ１～Ｓ７を経て液体Ｌの電導値を計測する。
工程Ｓ１：印加部２０が第１の電極１２、１３、１４、１５に所定の大きさの電圧を印加した状態にする。
工程Ｓ２：給液部２３に所定量の液体Ｌを滴下し、液体Ｌを給液部２３に吸収させる。給液部２３に吸収された液体Ｌは、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、流路１１の一端部へ移動し、流路１１を流路１１の他端部に向けて移動する。
工程Ｓ３： 流路１１を移動する液体Ｌ（液体Ｌの先頭部）が、図３（Ｂ）に示すように、第２の電極１６を経て、第１の電極１２に達した状態となる。これにより、第２の電極１６及び第１の電極１２は、流路１１の第２の電極１６及び第１の電極１２間の領域に吸収されている液体Ｌを介して電気的に接続され、第２の電極１６から電気信号が出力される。
工程Ｓ４：演算部２１は、第２の電極１６からの電気信号をＡＤ変換器経由で取得し、取得した電気信号を基に第２の電極１６及び第１の電極１２間の電気抵抗値（以下、「１区間の電気抵抗値」とも言う）を検出し、当該電気抵抗値を基に、液体Ｌの電導値の一例である電気抵抗率を導出する。
流路１１の断面積をＳ、第２の電極１６及び第１の電極１２間の距離をＤ、１区間の電気抵抗値をＲ１、電気抵抗率をρ１として、演算部２１は、検出したＲ１を以下の式１に代入してρ１を算出する。なお、定数であるＳ及びＤは演算部２１に予め記憶されている。
ρ１＝（Ｓ／Ｄ）×Ｒ１ （式１）
断面積Ｓを正確に測定できない場合、給液部２３に吸収させた液体Ｌの質量を液体Ｌの密度で割って、給液部２３に吸収させた液体Ｌの体積を算出し、当該体積を基に流路１１の１区間分に吸収された液体Ｌの体積Ｖを求め、式１の代わりに以下の式１’を用いることによってρ１を算出可能である。
ρ１＝（Ｖ／Ｄ２）×Ｒ１ （式１’）
工程Ｓ５：流路１１を移動する液体Ｌが、第１の電極１２を経て、第２の電極１７に達した状態になり、第２の電極１６、第１の電極１２及び第２の電極１７が、流路１１の第２の電極１６、１７間の領域に吸収されている液体Ｌを介して電気的に接続されると、演算部２１は、第２の電極１６、１７から出力される電気信号をＡＤ変換器経由で取得する。このとき、第２の電極１６、１７は並列接続された状態となる。
演算部２１は、取得する電気信号の大きさが予め定めた値以上になったことにより、液体Ｌが第２の電極１７に達したのを検知して、第２の電極１６、１７間の電気抵抗値（以下、「２区間の電気抵抗値」とも言う）を検出し、液体Ｌの電導値を導出する。
ここで、第２の電極１６、１７間の距離は第２の電極１６及び第１の電極１２間の距離の２倍のため２Ｄとなる。また、２区間の電気抵抗値の理論値は１区間の電気抵抗値の半分の大きさとなる。２区間の電気抵抗値をＲ２、電気抵抗率をρ２として、演算部２１は、検出したＲ２を以下の式２に代入してρ２を算出する。
ρ２＝（Ｓ／２Ｄ）×Ｒ２ （式２）
工程Ｓ６：その後、演算部２１は、流路１１を移動する液体Ｌが、第１の電極１３、第２の電極１８等に到達する度に、液体Ｌの電気抵抗率を求める。ここでは、演算部２１によって求められた電気抵抗率の数をＮ個とする。
工程Ｓ７：演算部２１は求めたＮ個（複数）の電気抵抗率の平均値を最終的な液体Ｌの電気抵抗率とする。そして、演算部２１は最終的な液体Ｌの電気抵抗率を基にしてＷａｌｄｅｎ則により液体Ｌの粘性を求める。
また、電気伝導性測定装置１０は以下の工程を経て製造される（電気伝導性測定装置１０の製造方法は以下の工程を有する）。
工程Ｓ１１：シート２２の一面側にシルクスクリーン印刷を行い、第１の電極１２、１３、１４、１５、第２の電極１６、１７、１８、１９及び導線２６、２７の形成予定場所に導電性ペースト（例えば、銀ペースト）を塗布する。
工程Ｓ１２：シート２２に対するめっき処理によって、シート２２の一面側の導電性ペーストを塗布した部分に銅の層を設け、シート２２の一面側の流路１１の形成予定領域（流路形成予定領域）に接触した状態の第１の電極１２、１３、１４、１５、第２の電極１６、１７、１８、１９を間隔を空けて設けると共に、シート２２の一面側に導線２６、２７を形成する。
工程Ｓ１３：図５（Ａ）に示すように、流路１１及び給液部２３に対応した貫通孔２９が形成された板状の金型３０の一面側に疎液剤Ｑを塗布する。
工程Ｓ１４：疎液剤Ｑが塗布された一面側が下側に位置するように金型３０を水平に配し、金型３０の下方に一面側を上側に配した水平配置したシート２２を配置し、シート２２の直下に２枚のシート状の緩衝材３１、３２を設け、金型３０の真上にシート状の保護材３３を載せた状態で、保護材３３、金型３０、シート２２及び緩衝材３１、３２を重ね、これらをプレス機の上型３４及び下型３５の間に配置する。
工程Ｓ１５：上型３４を押し下げ、図５（Ｂ）に示すように、上型３４及び下型３５によって、保護材３３、金型３０、シート２２及び緩衝材３１、３２を挟んで圧力を与え、シート２２の一面側（上面側）に、金型３０の一側面を押し付けて、シート２２に疎液剤Ｑを浸み込ませる。本実施の形態では、この時点で、疎液剤Ｑがシート２２の他面側まで達していない。
工程Ｓ１６：一面側から疎液剤Ｑが浸み込んだシート２２をプレス機から取り出し、シート２２の他面側に刷毛等で疎液剤Ｑを塗布する。
工程Ｓ１７：シート２２を１３０℃で加熱して疎液剤Ｑを硬化させる。これによって、シート２２の金型３０の貫通孔２９に対応する領域に流路１１及び給液部２３を形成し、シート２２の流路１１の周囲に疎液部２５を設ける。本製造方法では、第１の電極１２、１３、１４、１５及び第２の電極１６、１７、１８、１９の上面側に疎液剤Ｑが硬化した層が形成されるが、図２（Ｂ）では、疎液剤Ｑが硬化した層の記載を省略している。
従って、電気伝導性測定装置１０の製造方法は、シート２２の一面側に、金型３０の疎液剤Ｑを塗布した一側面を押し付けて、シート２２の金型３０の貫通孔２９に対応する領域に流路１１を形成し、シート２２の流路１１の周囲に疎液部２５を設ける工程を有している。
従って、電気伝導性測定装置１０の製造方法は、シート２２の一面側に、金型３０の疎液剤Ｑを塗布した一側面を押し付けて、シート２２の金型３０の貫通孔２９に対応する領域に流路１１を形成し、シート２２の流路１１の周囲に疎液部２５を設ける工程を有している。
この点、電導値の計測に使用する液体Ｌ量を微量（例えば、１０μＬ）とすることをターゲットとした細い流路を形成する場合、流路の形成予定領域の表面をテープ等でマスキングし、疎液剤を流路の形成予定領域の表面側からシートに塗布して流路を形成する方法では、流路の形成予定領域まで疎液剤が浸入し、流路を安定的に形成することができない。よって、上記の工程Ｓ１１～工程Ｓ１７を経ることで、電導値の計測に使用する液体Ｌ量を微量とすることをターゲットとした細い流路１１も安定的に形成可能である。
なお、電導値の計測に使用する液体Ｌ量を２０μＬとすることをターゲットとした流路であれば、流路の形成予定領域の表面をテープでマスキングし、疎液剤を流路の形成予定領域の表面側からシートに塗布して流路を形成しても、液体Ｌの電導値の計測が可能なことを確認している。
なお、電導値の計測に使用する液体Ｌ量を２０μＬとすることをターゲットとした流路であれば、流路の形成予定領域の表面をテープでマスキングし、疎液剤を流路の形成予定領域の表面側からシートに塗布して流路を形成しても、液体Ｌの電導値の計測が可能なことを確認している。
また、貫通孔２９が形成された金型３０を用いる代わりに、図６に示すように、流路１１及び給液部２３に対応した溝３７が一面側に形成された板状の金型３８を用いてもよい。金型３８を用いる場合、電気伝導性測定装置１０の製造方法は、金型３８の一面側の溝３７を除く領域に疎液剤Ｑを塗布する工程、シート２２の一面側に、金型３８の疎液剤Ｑを塗布した一側面を押し付けて、シート２２の金型３８の溝３７に対応する領域に流路１１を形成し、シート２２の流路１１の周囲に疎液部２５を設ける工程を有する。
工程Ｓ１８：導線２６、２７にそれぞれ印加部２０及び演算部２１を接続する。これにより、電気伝導性測定装置１０が完成する。
上述した電気伝導性測定装置１０の製造方法は、第１の電極１２、１３、１４、１５及び第２の電極１６、１７、１８、１９をシート２２に形成した後に、シート２２に流路１１を設けるものであるが、流路１１を設けたシート２２に対して第１の電極１２、１３、１４、１５及び第２の電極１６、１７、１８、１９を形成するようにしてもよい。この場合、シート２２に対するめっき処理によって、シート２２の流路１１を形成した領域に接触した状態の第１の電極１２、１３、１４、１５及び第２の電極１６、１７、１８、１９を間隔を空けて設けることとなる。
本実施の形態では、シート２２として、ろ水時間３００秒以下、吸水度５ｃｍ以上、厚み０．３ｍｍ以下のろ紙を採用している。なお、ろ水時間はＪＩＳＰ３８０１によるものであり、吸水度は立設状態のシート２２の一部を２０℃の水中に浸漬し１０分間で水が上昇した高さを意味する。シート２２のろ水時間が３００秒を超える場合、流路１１の液体Ｌ（液体Ｌは水分を含むもの）を移動させる機能が低く、電導値の計測に時間を要することとなる。また、シート２２の吸水度が５ｃｍ未満の場合や、シート２２の厚みが０．３ｍｍを超える場合、上述した電気伝導性測定装置１０の製造方法により、疎液部２５を安定的に形成できないおそれが生じる。これは、疎液剤Ｑ（疎液剤Ｑは疎水剤）がシート２２に浸み込みにくく、疎液部２５を安定的に形成できないためである。
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実験について説明する。
＜第１実験＞
第１実験では、親水性を有するろ紙に、２個の第１の電極、２個の第２の電極、２個の第１の電極に接続された第１の導電部、２個の第２の電極に接続された第２の導電部及び流路を形成したサンプルＰ１を用いた。各第１の電極及び各第２の電極は銀ペーストに銅めっきを形成したもので、隣り合う第１、第２の電極間の距離は７．５ｍｍであった。流路はろ紙に疎水液である株式会社フロロテクノロジーのフロロサーフ（登録商標）又は株式会社カンペハピオの油性トップガード（「トップガード」は登録商標）を浸み込ませて形成したもので、幅は約１ｍｍであった。流路の一端部から他端部に向けて１つ目の第１の電極、１つ目の第２の電極、２つ目の第１の電極及び２つ目の第２の電極が順に設けられていた。ろ紙には給液部を設けなかった。
第１実験では、親水性を有するろ紙に、２個の第１の電極、２個の第２の電極、２個の第１の電極に接続された第１の導電部、２個の第２の電極に接続された第２の導電部及び流路を形成したサンプルＰ１を用いた。各第１の電極及び各第２の電極は銀ペーストに銅めっきを形成したもので、隣り合う第１、第２の電極間の距離は７．５ｍｍであった。流路はろ紙に疎水液である株式会社フロロテクノロジーのフロロサーフ（登録商標）又は株式会社カンペハピオの油性トップガード（「トップガード」は登録商標）を浸み込ませて形成したもので、幅は約１ｍｍであった。流路の一端部から他端部に向けて１つ目の第１の電極、１つ目の第２の電極、２つ目の第１の電極及び２つ目の第２の電極が順に設けられていた。ろ紙には給液部を設けなかった。
流路の一端部に約２０μＬの生理食塩水を滴下し、生理食塩水が流路を他端部に向かって移動する間の第１、第２の導電部間の電気抵抗値を計測した。生理食塩水の先頭部は、最終的に２つ目の第２の電極まで達した。
計測結果を図７に示す。計測結果より、電気抵抗値が３段階低下したことが確認された。
計測結果を図７に示す。計測結果より、電気抵抗値が３段階低下したことが確認された。
＜第２実験＞
第２実験では、２種類のサンプルＰ２、Ｐ３を用いた。サンプルＰ２は、サンプルＰ１に対し、第１、第２の電極をそれぞれ５個としたもので、隣り合う第１、第２の電極間の距離は２．５ｍｍであった。サンプルＰ３は、サンプルＰ２に対して、ろ紙が疎水性を有する点、ろ紙への親水処理によってろ紙を形成した点が異なる。また、生理食塩水にショ糖を加えた４種類の実験用溶液を用意した。各実験用溶液は、ショ糖の濃度が異なり、粘性率も異なっていた。なお、サンプルＰ２、Ｐ３（サンプルＰ１も同じ）は、第１、第２の電極の大半が、ろ紙内に形成され、ろ紙を構成する繊維を内包していた。
第２実験では、２種類のサンプルＰ２、Ｐ３を用いた。サンプルＰ２は、サンプルＰ１に対し、第１、第２の電極をそれぞれ５個としたもので、隣り合う第１、第２の電極間の距離は２．５ｍｍであった。サンプルＰ３は、サンプルＰ２に対して、ろ紙が疎水性を有する点、ろ紙への親水処理によってろ紙を形成した点が異なる。また、生理食塩水にショ糖を加えた４種類の実験用溶液を用意した。各実験用溶液は、ショ糖の濃度が異なり、粘性率も異なっていた。なお、サンプルＰ２、Ｐ３（サンプルＰ１も同じ）は、第１、第２の電極の大半が、ろ紙内に形成され、ろ紙を構成する繊維を内包していた。
サンプルＰ２、Ｐ３の流路の一端部に実験用溶液を滴下し、５個の第１の電極に接続された導電部及び５個の第２の電極に接続された導電部間の電気抵抗値を計測し、計測した電気抵抗値から電気抵抗率を算出した。その後、算出した電気抵抗率と各実験用溶液について予め計測しておいた粘性率とを比較した。
比較結果を図８に示す。比較結果より、サンプルＰ２、Ｐ３共に電気抵抗率と実験用溶液の粘性率間に相関があること、及び、サンプルＰ２はサンプルＰ３に比べ実験用溶液の粘性率の検出分解能が高いことが確認できた。
比較結果を図８に示す。比較結果より、サンプルＰ２、Ｐ３共に電気抵抗率と実験用溶液の粘性率間に相関があること、及び、サンプルＰ２はサンプルＰ３に比べ実験用溶液の粘性率の検出分解能が高いことが確認できた。
＜第３実験＞
第３実験では、サンプルＰ２のろ紙を切り取った幅１ｍｍの直線的な細長いサンプルＰ４を用いた。サンプルＰ４の長手方向に間隔を空けた２箇所にそれぞれピン状の電極を接触させ、サンプルＰ４の一端部に第２の実験で使用した実験用溶液を滴下し、２つのピン状の電極（それぞれ第１、第２の電極に相当）間の電気抵抗値を計測し、計測した電気抵抗値から電気抵抗率を算出した。この電気抵抗率の算出を、ピン状の電極のサンプルＰ４への接触状態を変えた各ケースにおいて粘性率が異なる４種類の実験用溶液に対して行った。
第３実験では、サンプルＰ２のろ紙を切り取った幅１ｍｍの直線的な細長いサンプルＰ４を用いた。サンプルＰ４の長手方向に間隔を空けた２箇所にそれぞれピン状の電極を接触させ、サンプルＰ４の一端部に第２の実験で使用した実験用溶液を滴下し、２つのピン状の電極（それぞれ第１、第２の電極に相当）間の電気抵抗値を計測し、計測した電気抵抗値から電気抵抗率を算出した。この電気抵抗率の算出を、ピン状の電極のサンプルＰ４への接触状態を変えた各ケースにおいて粘性率が異なる４種類の実験用溶液に対して行った。
実験結果を図９に示す。図９において、「サンプルＰ２」は第２実験におけるサンプルＰ２についての実験結果を表し、「サンプルＰ４（点接触）」はサンプルＰ４にピン状の電極の先端部を接触させた際の実験結果を表し、「サンプルＰ４（線接触）」はサンプルＰ４にピン状の電極の側部を線状に接触させた際（このとき、各ピン状の電極はサンプルＰ４に対し垂直に配した）の実験結果を表している。なお、図９において、縦軸は計測された電気抵抗値を相対値として表したものであり、横軸は実験用溶液の粘性率を相対値として表現したものである。
「サンプルＰ４（点接触）」の実験結果、及び、「サンプルＰ４（線接触）」の実験結果より、ピン状の電極を用いた場合も、２つの接触状態で、共に、電気抵抗率と実験用溶液の粘性率間に相関があることが確認された。また、「サンプルＰ２」は「サンプルＰ４（点接触）」及び「サンプルＰ４（線接触）」に比べ（即ち、大半がろ紙内に形成された第１、第２の電極を流路に接触させる場合、電極をろ紙の表面に接触させる場合に比べ）、実験用溶液の粘性率の検出分解能が高いことが確認できた。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、第１、第２の電極はそれぞれ１つずつであってもよい。第１の電極をシートの一面側及び他面側の双方に設け、一面側及び他面側にそれぞれ設けた第１の電極を電気的に接続するようにしてもよく、これは第２の電極についても同様である。
また、対象の液体を吸収しないシートに親液処理を行って流路を形成してもよい。シートに流路を形成することは必ずしも必要でなく、例えば、疎水性を有する基板に親水性のある紐状物を固定し、その紐状物を流路としてもよい。流路は紙又は不織布からなる必要はなく、例えば、木屑を成形したものやウレタンであってもよい。
例えば、第１、第２の電極はそれぞれ１つずつであってもよい。第１の電極をシートの一面側及び他面側の双方に設け、一面側及び他面側にそれぞれ設けた第１の電極を電気的に接続するようにしてもよく、これは第２の電極についても同様である。
また、対象の液体を吸収しないシートに親液処理を行って流路を形成してもよい。シートに流路を形成することは必ずしも必要でなく、例えば、疎水性を有する基板に親水性のある紐状物を固定し、その紐状物を流路としてもよい。流路は紙又は不織布からなる必要はなく、例えば、木屑を成形したものやウレタンであってもよい。
更に、第１、第２の電極には、流路を移動する液体が流入する割れが形成されていなくてもよい。但し、第１、第２の電極に当該割れが形成されていない場合、当該割れが形成されている場合に比べて、電導値の計測分解能が低くなる。
そして、第１、第２の電極はプラズマＣＶＤや蒸着等の気相法により形成することもできる。但し、気相法により第１、第２の電極を形成する場合、めっき処理（液相法）により第１、第２の電極を形成する場合に比べて、電導値の計測分解能が低くなる。
そして、第１、第２の電極はプラズマＣＶＤや蒸着等の気相法により形成することもできる。但し、気相法により第１、第２の電極を形成する場合、めっき処理（液相法）により第１、第２の電極を形成する場合に比べて、電導値の計測分解能が低くなる。
１０：電気伝導性測定装置、１１：流路、１２、１３、１４、１５：第１の電極、１６、１７、１８、１９：第２の電極、２０：印加部、２１：演算部、２２：シート、２３：給液部、２５：疎液部、２６、２７：導線、２９：貫通孔、３０：金型、３１、３２：緩衝材、３３：保護材、３４：上型、３５：下型、３７：溝、３８：金型、Ｌ：液体、Ｑ：疎液剤
Claims (9)
- 液体の電気伝導レベルを表す電導値を計測する電気伝導性測定装置において、
前記液体を吸収可能な素材からなる流路と、
前記流路に接触した状態で間隔を空けて設けられた第１、第２の電極と、
前記第１の電極に電圧を印加する印加部と、
前記流路に吸収された前記液体を介して電気的に接続された前記第１、第２の電極間の電気抵抗値を検出し、前記液体の前記電導値を導出する演算部とを備えることを特徴とする電気伝導性測定装置。 - 請求項１記載の電気伝導性測定装置において、前記流路は、親液性を有する繊維によって形成された紙又は不織布からなり、前記第１、第２の電極は、一部の前記繊維を内包した金属からなることを特徴とする電気伝導性測定装置。
- 請求項１記載の電気伝導性測定装置において、前記液体を吸収するシートが設けられ、該シートは前記流路を有し、該シートの前記流路の周囲には、該流路に吸収された前記液体が該流路外に流出するのを防止する疎液部が形成されていることを特徴とする電気伝導性測定装置。
- 請求項３記載の電気伝導性測定装置において、前記シートは、親液性を有する繊維によって形成された紙又は不織布からなり、前記第１、第２の電極は、一部の前記繊維を内包した金属からなることを特徴とする電気伝導性測定装置。
- 請求項２又は４記載の電気伝導性測定装置において、前記第１、第２の電極には、前記流路を移動する前記液体が流入する割れが形成されていることを特徴とする電気伝導性測定装置。
- 請求項１～４のいずれか１項に記載の電気伝導性測定装置において、前記液体は体液であって、前記演算部は、前記電導値を基にして前記液体の粘性を求めることを特徴とする電気伝導性測定装置。
- 液体の電気伝導レベルを表す電導値を計測する電気伝導性測定装置の製造方法において、
貫通孔が形成された金型の一側面に疎液剤を塗布する工程と、
前記液体を吸収可能なシートの一面側に、前記金型の一側面を押し付けて、前記シートの前記貫通孔に対応する領域に前記液体を吸収する流路を形成し、前記シートの該流路の周囲に該流路に吸収された前記液体が該流路外に流出するのを防止する疎液部を設ける工程とを有することを特徴とする電気伝導性測定装置の製造方法。 - 液体の電気伝導レベルを表す電導値を計測する電気伝導性測定装置の製造方法において、
一側面に溝が形成された金型の該一側面に疎液剤を塗布する工程と、
前記液体を吸収可能なシートの一面側に、前記金型の一側面を押し付けて、前記シートの前記溝に対応する領域に前記液体を吸収する流路を形成し、前記シートの該流路の周囲に該流路に吸収された前記液体が該流路外に流出するのを防止する疎液部を設ける工程とを有することを特徴とする電気伝導性測定装置の製造方法。 - 請求項７又は８記載の電気伝導性測定装置の製造方法において、前記シートに対するめっき処理によって、前記シートの流路形成予定領域又は前記流路が形成された領域に接触した状態の金属製の第１、第２の電極を間隔を空けて設ける工程を、更に有することを特徴とする電気伝導性測定装置の製造方法。
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