JP2914534B2 - Liquid viscosity measurement method - Google Patents
Liquid viscosity measurement methodInfo
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- JP2914534B2 JP2914534B2 JP15828991A JP15828991A JP2914534B2 JP 2914534 B2 JP2914534 B2 JP 2914534B2 JP 15828991 A JP15828991 A JP 15828991A JP 15828991 A JP15828991 A JP 15828991A JP 2914534 B2 JP2914534 B2 JP 2914534B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は液体粘度測定方法に関す
る。さらに詳しくは、粘度を測定すべき液体に対応する
流動モデルを自動的に選定することにより、熟練を要す
ることなく、簡易かつ確実に粘度測定の精度を向上させ
ることができる液体粘度測定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a liquid viscosity. More specifically, the present invention relates to a liquid viscosity measuring method that can easily and surely improve the accuracy of viscosity measurement by automatically selecting a flow model corresponding to a liquid whose viscosity is to be measured, without requiring skill.
【0002】[0002]
【従来の技術】血液の粘度が、その人の健康状態によっ
て左右されることはよく知られており、したがって血液
粘度の測定は、病気の治療、予防に欠くことのできない
重要かつ有効な因子である。BACKGROUND OF THE INVENTION It is well known that the viscosity of blood depends on the health condition of the individual, and therefore, measurement of blood viscosity is an important and effective factor indispensable for treatment and prevention of diseases. is there.
【0003】従来より、血液粘度の測定には回転粘度計
が用いられているが、この回転粘度計には、同一血液
を剪断応力の大きさを変えて何回も使用しなければなら
ない、対数値の対数値による図微分をとらなければな
らず、計算が煩雑であり、誤差が生じ易い、テイラー
渦のような特殊な不安定な流れが回転速度の増大につれ
て生じる、粘度による発熱が生じる、遠心力により
血球などが偏位する惧れがある、一検体の測定に長時
間を要する、測定終了後、水洗いして血液を除去し、
ついで装置を乾燥したのちにつぎの検体の測定を行うの
で操作が煩雑である、など問題点がある。Conventionally, a rotational viscometer has been used to measure blood viscosity. In this rotational viscometer, the same blood must be used many times with varying shear stress. It is necessary to take the logarithmic derivative of the numerical value, the calculation is complicated, errors are easy to occur, special unstable flows such as Taylor vortices occur as the rotation speed increases, heat generation due to viscosity occurs, Blood cells may be displaced due to centrifugal force.It takes a long time to measure one sample.After the measurement is completed, wash with water to remove blood,
Then, after the apparatus is dried, the next sample is measured, so that the operation is complicated.
【0004】そこで、かかる従来の回転粘度計の欠点を
解消するものとして、本出願人はさきに簡便、迅速かつ
正確な測定が可能で、血液などの使用液体の量が少なく
て済む液体粘度測定方法、および小型で移動が容易であ
り、製作費の廉価な液体粘度測定装置を提案した(特願
平2-418855号)。この液体粘度測定方法は、所定内圧に
減圧された密封状態の管状容器を用い、その一端が液体
内に浸漬された細管の他端を管状容器内に連通させ、細
管両端の圧力差を利用し細管を通じて管状容器内に液体
を導き、管状容器内に連通接続された圧力センサによっ
て管状容器内圧力の経時変化を測定し、管状容器内圧力
および細管を流れる液体流量の経時変化に基づいて粘度
を決定するものである。In order to overcome the disadvantages of the conventional rotational viscometer, the applicant of the present invention has previously proposed a liquid viscometer capable of performing simple, quick and accurate measurement and requiring a small amount of liquid such as blood. A method and a liquid viscosity measuring device that is small, easy to move, and inexpensive to manufacture are proposed (Japanese Patent Application No. 2-418855). This liquid viscosity measurement method uses a sealed tubular container depressurized to a predetermined internal pressure, one end of which is communicated with the other end of the thin tube immersed in the liquid into the tubular container, and utilizes the pressure difference between both ends of the thin tube. The liquid is introduced into the tubular container through the thin tube, and the time-dependent change in the pressure in the tubular container is measured by a pressure sensor connected to the inside of the tubular container. To decide.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、さきに提案
した測定方法では、管状容器内圧力の経時変化をもとに
液体の剪断応力と剪断速度を算出し、この剪断応力と剪
断速度との比を求めることによって粘度を求めている。
このばあいに、液体の種類に応じて指数則モデル、ニュ
ートンモデルなどの流動モデルを選定し、各モデルに応
じた数式にしたがって粘度を求めている。In the measuring method proposed above, the shear stress and the shear rate of the liquid are calculated based on the time-dependent change in the pressure in the tubular container, and the ratio between the shear stress and the shear rate is calculated. To determine the viscosity.
In this case, a flow model such as an exponential law model or a Newton model is selected according to the type of the liquid, and the viscosity is determined according to a mathematical expression corresponding to each model.
【0006】しかしながら、予め液体に適用すべき流動
モデルがわかっているばあいは別として、さきに提案し
た測定方法では、算出した剪断速度および剪断応力をグ
ラフ上にプロットし(これはパソコンなどの画面上で行
うことも可能である)、えられたプロットの分布状況か
ら適用すべき流動モデルを判定していた。この判定は、
経験と熟練を要するうえに時間がかかるという問題があ
る。[0006] However, apart from the case where the flow model to be applied to the liquid is known in advance, in the measurement method proposed earlier, the calculated shear rate and shear stress are plotted on a graph (this is a personal computer or the like). The flow model to be applied was determined from the distribution of the obtained plots. This judgment is
There is a problem that it takes time and experience and skill.
【0007】本発明は、叙上の事情に鑑み、簡単にかつ
瞬時に流動モデルを選定して、液体の粘度を測定するこ
とができる液体粘度測定方法を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a liquid viscosity measuring method capable of easily and instantly selecting a flow model and measuring the viscosity of a liquid in view of the circumstances described above.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の液体粘度測定方
法は、減圧容器内に細管を介して液体を導入し、該減圧
容器内の圧力および細管を流れる液体流量の経時変化に
基づいて前記細管内壁における剪断応力および剪断速度
を算出し、えられた剪断応力および剪断速度の値から前
記液体の粘度を算出する液体粘度測定方法において、前
記液体に適用すべき流動モデルを選定する工程を含んで
おり、算出した剪断応力および剪断速度の値を用いて指
数則モデルの構造粘度指数ならびにニュートンモデル、
指数則モデル、ビンガムモデルおよびケーソンモデルの
相関係数を求め、えられた構造粘度指数および相関係数
を用いて前記流動モデルの選定を行うことを特徴として
いる。According to the liquid viscosity measuring method of the present invention, a liquid is introduced into a decompression container through a thin tube, and the liquid viscosity is measured based on a change in the pressure in the decompression container and the flow rate of the liquid flowing through the thin tube with time. A liquid viscosity measuring method for calculating the shear stress and the shear rate at the inner wall of the thin tube and calculating the viscosity of the liquid from the obtained values of the shear stress and the shear rate, including a step of selecting a flow model to be applied to the liquid. So
And use the calculated shear stress and shear rate
Structural viscosity index of a law model and Newton model,
Power law model, Bingham model and caisson model
Determine the correlation coefficient and obtain the obtained structural viscosity index and correlation coefficient.
Is used to select the flow model .
【0009】[0009]
【実施例】以下、添付図面を参照しつつ本発明の液体粘
度測定方法(以下、単に測定方法という)について詳細
に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a liquid viscosity measuring method (hereinafter, simply referred to as a measuring method) of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【0010】図1は本発明の測定方法に好適に用いるこ
とができる液体粘度測定装置の概略説明図、図2〜3は
本発明の測定方法の一実施例のフローチャートである。FIG. 1 is a schematic explanatory view of a liquid viscosity measuring apparatus which can be suitably used in the measuring method of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are flowcharts of one embodiment of the measuring method of the present invention.
【0011】図1に示される液体粘度測定装置10は、管
状容器12と、穿刺針装置20と、連通接続装置32と、圧力
センサ40と、該圧力センサ40からの出力信号を受けて、
それをデジタル信号に変換するAD変換器42と、該AD
変換器42からの出力信号が入力されるコンピュータ44
と、貯液管50と、恒温槽54とを主要素として構成されて
いる。各構成要素の詳細は以下のとおりである。The liquid viscosity measuring device 10 shown in FIG. 1 receives a tubular container 12, a puncture needle device 20, a communication connection device 32, a pressure sensor 40, and an output signal from the pressure sensor 40,
An AD converter 42 for converting it into a digital signal;
Computer 44 to which the output signal from converter 42 is input
, A liquid storage tube 50, and a thermostat 54 as main components. Details of each component are as follows.
【0012】管状容器12:管状容器12は、両端が開放
されたガラスまたは樹脂製の断面円形管本体14と、該管
本体14の各端部に密封嵌入されたゴム状弾性体(好まし
くは、ブチルゴム)製密封栓16、18からなっている。管
本体14内は、予め所定圧(たとえば、大気圧を基準とし
て-380mmHg)に排気されており、一対の密封栓16、18に
よって減圧状態が維持されている。Tubular container 12: The tubular container 12 is a glass or resin-made circular tube main body 14 having both ends opened, and a rubber-like elastic body (preferably, Butyl rubber). The inside of the tube main body 14 is exhausted to a predetermined pressure (for example, -380 mmHg based on the atmospheric pressure) in advance, and the reduced pressure is maintained by the pair of sealing stoppers 16 and 18.
【0013】穿刺針装置20:穿刺針装置20は、金属製
(JISSUS 304 材などのステンレス鋼が好適である)カ
ヌラ23の針尖端23a に近い部分にハブ30を設けてなる穿
刺針22と、穿刺針22を管状容器12の密封栓18に穿刺する
操作を容易かつ確実にするための有底管状ホルダー24と
を主部材として構成されている。ホルダー24は、管本体
14に比して短尺であり、また管本体14の端部を楽に受け
入れうる内径を有している。穿刺針22は、その針尖端23
a がホルダー24内に突出するように、雄螺子体として形
成されているハブ30部分でホルダー24の底壁26のほぼ中
央位置に設けられた雌螺子孔に螺合され、ホルダー24に
対して軸線方向に動かないようになされている。Puncture needle device 20: The puncture needle device 20 includes a puncture needle 22 provided with a hub 30 at a portion near a needle tip 23a of a metal (preferably stainless steel such as JISSUS 304 material) cannula 23; The main member is a bottomed tubular holder 24 for easily and reliably performing an operation for puncturing the puncture needle 22 into the sealing stopper 18 of the tubular container 12. Holder 24 is the pipe body
It is shorter than 14 and has an inner diameter that can easily receive the end of the tube body 14. The puncture needle 22 has its needle tip 23
a is screwed into a female screw hole provided at a substantially central position of the bottom wall 26 of the holder 24 at a hub 30 formed as a male screw body so that a protrudes into the holder 24. It is designed not to move in the axial direction.
【0014】連通接続装置32:連通接続装置32は、ハ
ブ38を有する金属製中空穿刺針34と、その一端がハブ38
に接続されて管本体14内の圧力を圧力センサ40に正確に
伝達しうる導圧管36からなっている。導圧管36の他端部
は圧力センサ40に気密に連通接続される。Communication connection device 32: The communication connection device 32 includes a metal hollow puncture needle 34 having a hub 38, and one end of which is connected to the hub 38.
And a pressure guiding tube 36 that can accurately transmit the pressure in the tube body 14 to the pressure sensor 40. The other end of the pressure guiding tube 36 is connected to the pressure sensor 40 in an airtight manner.
【0015】圧力センサ40、AD変換器42、コンピュ
ータ44:これらは、電線46、48をもって前記順序で互い
に連通接続されている。これらはまた、圧力センサ40で
測定された圧力値がAD変換器42に入力され、電気信号
としてコンピュータ44に入力されるようになっている。
コンピュータ44には、予め後述する各数式が入力設定さ
れる。A pressure sensor 40, an AD converter 42, and a computer 44 are connected to each other by wires 46, 48 in the aforementioned order. In these, the pressure value measured by the pressure sensor 40 is input to the AD converter 42 and input to the computer 44 as an electric signal.
The computer 44 is set in advance by inputting the following mathematical expressions.
【0016】貯液管50、恒温槽54:被試験液52を入れ
るための貯蔵管50としては、市販の試験管が好適に使用
される。恒温槽54は、所望温度で被試験液52の試験を行
うために、試験液が入れられた貯液管50を一定温度に保
つためのものである。Liquid storage tube 50, thermostatic chamber 54: As the storage tube 50 for containing the test liquid 52, a commercially available test tube is suitably used. The constant temperature bath 54 is for maintaining the storage tube 50 containing the test liquid at a constant temperature in order to test the test liquid 52 at a desired temperature.
【0017】つぎに前述したごとき装置を用いて行われ
る本発明の測定方法について説明する。Next, the measuring method of the present invention performed by using the above-described apparatus will be described.
【0018】まず、本発明の測定方法の原理の概要であ
るが、細管(管状容器の一端における第一の密封部材を
貫通させて管状容器内にその一端部を進入させうる中空
穿刺針が好適に使用される)の一端部を液体内に浸漬す
るとともに、他端部を減圧された管状容器(たとえば、
大気圧を基準として-380mmHgに減圧された管状容器)内
に連通させた状態にすると、前記液体に浸漬されている
細管端部の静圧と管状容器圧力との差圧に応じて細管内
を液体が流れ、管状容器内に流入する。細管内を流れる
液体の速さは、液体の粘度によって左右される。管状容
器内に液体が吸引されるあいだにおける管状容器内の圧
力変化は圧力センサによって測定され、この測定値から
数式モデルによって液体粘度が決定される。液体粘度の
決定は、コンピュータによって好適に行われる。そし
て、前記数式モデルの判定ないし選定はコンピュータに
より自動的に行われる。First, an outline of the principle of the measuring method of the present invention is as follows. A hollow puncture needle which can penetrate a first sealing member at one end of a tubular container and penetrate one end thereof into a tubular container is preferable. , One end of which is immersed in a liquid and the other end of which is a depressurized tubular container (eg,
When it is in communication with the tubular container reduced in pressure to -380 mmHg based on the atmospheric pressure), the inside of the thin tube is changed according to the differential pressure between the static pressure of the end of the thin tube immersed in the liquid and the pressure of the tubular container. The liquid flows and flows into the tubular container. The speed of the liquid flowing through the capillary depends on the viscosity of the liquid. The change in pressure in the tubular container while the liquid is sucked into the tubular container is measured by a pressure sensor, and the liquid viscosity is determined from the measured value by a mathematical model. The determination of the liquid viscosity is suitably performed by a computer. The determination or selection of the mathematical model is automatically performed by a computer.
【0019】コンピュータには、予め以下の値を入力し
ておく。The following values are input to the computer in advance.
【0020】PA :大気圧 Vo:管状容器の内容積と、管状容器と圧力センサとを
連結する部分の容積を合わせた体積 R:細管の内半径 L:細管の長さ つぎに、図1に示される装置の使用方法について説明す
る。P A : Atmospheric pressure Vo: Volume of the inner volume of the tubular container plus the volume of the portion connecting the tubular container and the pressure sensor R: Inner radius of the thin tube L: Length of the thin tube Next, FIG. The method of using the device shown in FIG.
【0021】初めに、図示されない保持装置で不動に固
定された管状容器12の密封栓16に対して連通接続装置32
における穿刺針34の尖った端部を貫通せしめる(図1参
照)。この操作の前または後に、被試験液52が入れられ
た貯液管50を恒温槽54に挿入する。ついで、穿刺針装置
20における穿刺針22の自由端側を貯液管50内の被試験液
52内に差し込む。First, a communication connecting device 32 is connected to the sealing stopper 16 of the tubular container 12 fixedly fixed by a holding device (not shown).
Through the sharp end of the puncture needle 34 (see FIG. 1). Before or after this operation, the liquid storage tube 50 containing the test liquid 52 is inserted into the thermostat 54. Then, puncture needle device
The free end side of the puncture needle 22 at 20 is the solution to be tested in the reservoir 50.
Insert into 52.
【0022】そして、コンピュータ44が起動された状態
において一定時間待機したのちに、連通接続装置32を介
して前記管状容器12内の負圧度を測定し、この負圧度が
規定値以下であれば、中空穿刺針22の突き出し表示を行
う(図2参照)。After the computer 44 is activated and waits for a predetermined time, the degree of negative pressure in the tubular container 12 is measured via the communication connection device 32, and if the negative pressure is less than the specified value. For example, the hollow puncture needle 22 is projected (see FIG. 2).
【0023】突き出し表示に従って、穿刺針22の尖端23
a を密封栓18に刺し込む。図1は、穿刺針22が密封栓18
を貫通する前の状態を示しているが、尖端23a は、密封
栓18を完全に貫通して管本体14の内部空間に差し込まれ
る。この貫通の瞬間から、貯液管50内の被試験液52が、
被試験液52の上面の気圧(実際には大気圧)と大気圧以
下に減圧された管状容器12内の圧力との差圧によって、
カヌラ23を通じて管本体14内に吸入される。According to the protruding display, the tip 23 of the puncture needle 22
a into the sealing stopper 18. FIG. 1 shows that the puncture needle 22 is
The tip 23a is completely inserted through the sealing plug 18 and inserted into the internal space of the tube main body 14. From the moment of this penetration, the test liquid 52 in the liquid storage tube 50 is
The pressure difference between the pressure on the upper surface of the test liquid 52 (actually, the atmospheric pressure) and the pressure in the tubular container 12 reduced to the atmospheric pressure or less,
It is sucked into the tube body 14 through the cannula 23.
【0024】被試験液52が管状容器12内に進入するにし
たがって、該容器内の空間容積が減少するとともに、圧
力が次第に上昇する。この内圧は、最終的に大気圧と等
しくなる。As the test liquid 52 enters the tubular container 12, the space volume in the container decreases and the pressure gradually increases. This internal pressure eventually becomes equal to the atmospheric pressure.
【0025】管状容器内12における圧力Pi(tiは或
る時点を示す)の時間変化は圧力センサ40により任意の
時間間隔で測定される。管状容器12内の圧力が、被試験
液52中の穿刺針22の尖端における静圧(被試験液が大気
中における液体溜り内にあるばあいには、大気圧に等し
いとみなしてよい)PAと等しくなると、管状容器12内
への被試験液52の流れは止まる。この間、穿刺針22内を
流れる被試験液52の剪断速度は、或る値から零まで変化
することになる。管状容器12内の圧力は、圧力センサ40
を経て連続的にコンピュータ44に送られるか、また圧力
センサ40からの出力値としてコンピュータ44に入力され
る。The time variation of the pressure P i (t i indicates a certain point in time) in the tubular container 12 is measured by the pressure sensor 40 at arbitrary time intervals. The pressure in the tubular container 12 is the static pressure at the tip of the puncture needle 22 in the test liquid 52 (when the test liquid is in the liquid reservoir in the atmosphere, it may be regarded as equal to the atmospheric pressure) P When it becomes equal to A , the flow of the test liquid 52 into the tubular container 12 stops. During this time, the shear rate of the test liquid 52 flowing through the puncture needle 22 changes from a certain value to zero. The pressure in the tubular container 12 is
, Or is continuously input to the computer 44 as an output value from the pressure sensor 40.
【0026】コンピュータ44に入力された管状容器12内
圧力変化に基づき、以下の考え方で被試験液52の流動特
性が決定される。Based on the pressure change in the tubular container 12 input to the computer 44, the flow characteristics of the test liquid 52 are determined based on the following concept.
【0027】圧力Piと管状容器12内空間部分の体積V
iとの積が一定であるという後述の式(1) で示される仮
定の下に、時刻tiにおける被試験液52の流量を圧力の
経時変化から計算する。The pressure P i and the volume V of the space inside the tubular container 12
The flow rate of the test liquid 52 at the time t i is calculated from the change with time of the pressure under the assumption that the product with i is constant and expressed by the following equation (1).
【0028】PoVo=PiVi……(1) 時刻tiにおける管状容器12内の被試験液52の体積Vi
は、次の式(2) で表される。[0028] P o V o = P i V i ...... (1) time t i the volume V i of the test liquid 52 in the tubular container 12 in
Is represented by the following equation (2).
【0029】vi=Vo−Vi……(2) したがって、流量Qiは次の式(3) で求められる。V i = V o −V i (2) Accordingly, the flow rate Q i is obtained by the following equation (3).
【0030】Qi=dvi/dt……(3) 一方、穿刺針22両端の圧力差は次のように表される。Q i = dv i / dt (3) On the other hand, the pressure difference between both ends of the puncture needle 22 is expressed as follows.
【0031】 ΔPi=(PA+ρghi)−(Pi+ρgHi)−ρgL ここでhiとHiは、それぞれ穿刺針22の液導入口部分
が被試験液52中に浸っている長さ、管状容器内における
穿刺針22の上端と液体表面とのあいだの長さであり、こ
れらの値は穿刺針22の肉厚を無視すれば、前記流量の計
算過程で求められる。The ΔP i = (P A + ρgh i) - (P i + ρgH i) -ρgL where h i and H i is the length of each liquid inlet portion of the puncture needle 22 is immersed in the test solution 52 The length between the upper end of the puncture needle 22 and the liquid surface in the tubular container, and these values can be obtained in the process of calculating the flow rate if the thickness of the puncture needle 22 is ignored.
【0032】穿刺針22の長さが、その内径の260 倍以上
であるとすれば、穿刺針22両端の圧力差に及ぼされる入
口効果、出口効果は5%以内となる。時刻tiでの穿刺
針22内壁における剪断応力(壁面剪断応力)τwiと剪
断速度gaiは、次式で求められる。If the length of the puncture needle 22 is 260 times or more the inner diameter of the puncture needle 22, the inlet effect and the outlet effect exerted on the pressure difference between both ends of the puncture needle 22 are within 5%. Time shear stress (wall shear stress) in the puncture needle 22 inside wall at t i tau wi and shear rate g ai is calculated by the following equation.
【0033】τwi=ΔPiR/(2L) gai=4Qi/(πR3 ) 実際には、圧力差ΔPiと流量Qiは、時間間隔Δtの
平均として求められる(Qi=(vi−vi−1)/Δ
t)。したがって、剪断応力τwiと剪断速度gaiも
時間間隔Δtの平均値となる。かくて、次式をうること
ができる。Τ wi = ΔP i R / (2L) g ai = 4Q i / (πR 3 ) In practice, the pressure difference ΔP i and the flow rate Q i are obtained as an average of the time interval Δt (Q i = ( v i -v i-1) / Δ
t). Therefore, the shear stress τ wi and the shear rate g ai are also average values of the time interval Δt. Thus, the following equation can be obtained.
【0034】τw=ΔPR/(2L) ga=4Q/(πR3 ) *ここで、gaは見掛けの壁面剪断速度(または見掛け
速度勾配)である。Τ w = ΔPR / (2L) g a = 4Q / (πR 3 ) * where g a is the apparent wall shear rate (or apparent velocity gradient).
【0035】 g=−du/dr=3ga/4+(τw/4)(dga/dτw) *ここで、gは一般的速度勾配、rは穿刺針22内半径位
置である。G = −du / dr = 3 g a / 4 + (τ w / 4) (d g a / dτ w ) * where g is a general velocity gradient and r is a radial position inside the puncture needle 22.
【0036】定常流動をする流体内の一点において剪断
応力τwと剪断速度gaとの比を求めることによって粘
度が求められる。図5は、人血について求められた壁面
剪断応力と剪断速度の関係を示す結果の一例である。た
だし、αは比例定数である。The viscosity is determined by determining the ratio between the shear stress τ w and the shear rate g a at one point in the fluid that flows in a steady state. FIG. 5 is an example of a result showing a relationship between a wall shear stress and a shear rate obtained for human blood. Here, α is a proportional constant.
【0037】血液はケイソン(Casson)流体と言われてき
たが、剪断速度が低い領域を除けばビンガム流体、指数
則流体などの非ニュートン流体の特性を示すものの、ほ
とんどニュートン流体とみなされうると言われている
が、人血を含めた液体の種類に応じて、たとえば、以下
の流動モデルを使用することができる。Although blood has been referred to as Casson fluid, it exhibits properties of non-Newtonian fluids such as Bingham fluids and power law fluids except for regions where the shear rate is low, but it can be regarded as almost Newtonian fluids. As mentioned, for example, the following flow model can be used depending on the type of liquid including human blood.
【0038】ニュートンモデルNewton model
【0039】[0039]
【数1】 (Equation 1)
【0040】指数則モデルPower law model
【0041】[0041]
【数2】 (Equation 2)
【0042】ビンガムモデルBingham model
【0043】[0043]
【数3】 (Equation 3)
【0044】ケーソンモデルCaisson model
【0045】[0045]
【数4】 (Equation 4)
【0046】本発明の測定方法においては、粘度を測定
すべき液体が、前述した4つの流動モデルのいずれに該
当するのかをコンピュータにより自動的に行っている。In the measuring method of the present invention, a computer automatically determines which of the above-mentioned four flow models the liquid whose viscosity is to be measured corresponds to.
【0047】図4は流動モデル選定フローチャートを示
している。FIG. 4 shows a flow model selection flowchart.
【0048】まず、さきに算出しておいたτiおよびg
aiを用いて指数則モデルの構造粘度指数NOS、ならびに
ニュートンモデルの相関係数RC ・NE、指数則モデルの
相関係数RC ・OS、ビンガムモデルの相関係数RC ・BI
およびケーソンモデルの相関係数RC ・CAを算出する。
これらの指数または係数の算出式は以下に示すとおりで
ある。ただし、数5〜数17中、CNはデータ数、τは剪
断応力、τr は降状応力、τBIはビンガムにおける剪断
応力、τCAはケーソンにおける剪断応力である。First, the previously calculated τ i and g
Using ai , the structural viscosity index N OS of the power law model, the correlation coefficient R C · NE of the Newton model, the correlation coefficient R C · OS of the power law model, and the correlation coefficient R C · BI of the Bingham model
Then, the correlation coefficient R C · CA of the caisson model is calculated.
The formulas for calculating these indices or coefficients are as shown below. Here, in Equations 5 to 17, CN is the number of data, τ is the shear stress, τ r is the yield stress, τ BI is the shear stress in Bingham, and τ CA is the shear stress in the caisson.
【0049】[0049]
【数5】 (Equation 5)
【0050】[0050]
【数6】 (Equation 6)
【0051】[0051]
【数7】 (Equation 7)
【0052】[0052]
【数8】 (Equation 8)
【0053】[0053]
【数9】 (Equation 9)
【0054】そして、NOSが0.9 より大きく、かつ、1.
1 より小さいばあいはニュートンモデルであると判定さ
れ、そうでないばあいはRC ・OS、RC ・BIおよびR
C ・CAの大小関係を調べ、最も値の大きい流動モデルが
選定される。If N OS is larger than 0.9 and 1.
If it is smaller than 1, it is determined that the model is a Newton model; otherwise, RC * OS , RC * BI and Rc
C ・ The magnitude relationship of CA is examined, and the flow model with the largest value is selected.
【0055】モデル選定が終了すると、各流動モデルに
対応した数式に従って粘度が算出される。When the model selection is completed, the viscosity is calculated according to the mathematical formula corresponding to each flow model.
【0056】ニュートンモデルにおける粘度μは次式に
より算出される。The viscosity μ in the Newton model is calculated by the following equation.
【0057】[0057]
【数10】 (Equation 10)
【0058】指数則モデルにおける粘度μなどは次式に
より算出される。The viscosity μ in the power law model is calculated by the following equation.
【0059】[0059]
【数11】 [Equation 11]
【0060】[0060]
【数12】 (Equation 12)
【0061】ビンガムモデルにおける粘度μなどは次式
により算出される。The viscosity μ in the Bingham model is calculated by the following equation.
【0062】[0062]
【数13】 (Equation 13)
【0063】[0063]
【数14】 [Equation 14]
【0064】ケーソンモデルにおける粘度μなどは次式
により算出される。The viscosity μ in the caisson model is calculated by the following equation.
【0065】[0065]
【数15】 (Equation 15)
【0066】[0066]
【数16】 (Equation 16)
【0067】[0067]
【数17】 [Equation 17]
【0068】[0068]
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の測定方法
によれば熟練を要することなく、測定後被試験液の流動
モデルの選定を瞬時に行うことができるとともに、他の
流動モデルを該当させたばあいの粘度も瞬時にうること
ができる。As described above, according to the measuring method of the present invention, the flow model of the test liquid can be instantaneously selected after the measurement without any skill, and other flow models can be applied. The viscosity of tobacco can be obtained instantaneously.
【図1】本発明の測定方法に好適に用いることができる
液体粘度測定装置の概略説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view of a liquid viscosity measuring device that can be suitably used in the measuring method of the present invention.
【図2】本発明の測定方法の一実施例のフローチャート
である。FIG. 2 is a flowchart of an embodiment of the measuring method of the present invention.
【図3】本発明の測定方法の一実施例のフローチャート
である。FIG. 3 is a flowchart of one embodiment of the measuring method of the present invention.
【図4】本発明の測定方法における流動モデル選定フロ
ーチャートである。FIG. 4 is a flow model selection flowchart in the measurement method of the present invention.
【図5】人血について求められた壁面剪断応力と剪断速
度との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between wall shear stress and shear rate determined for human blood.
10 液体粘度測定装置 12 管状容器 16 密封栓 18 密封栓 20 穿刺針装置 22 穿刺針 40 圧力センサ 42 AD変換器 44 コンピュータ 52 被試験液 10 Liquid viscosity measuring device 12 Tubular container 16 Sealing stopper 18 Sealing stopper 20 Puncture needle device 22 Puncture needle 40 Pressure sensor 42 AD converter 44 Computer 52 Liquid under test
Claims (2)
し、該減圧容器内の圧力および細管を流れる液体流量の
経時変化に基づいて前記細管内壁における剪断応力およ
び剪断速度を算出し、えられた剪断応力および剪断速度
の値から前記液体の粘度を算出する液体粘度測定方法に
おいて、前記液体に適用すべき流動モデルを選定する工
程を含んでおり、算出した剪断応力および剪断速度の値
を用いて指数則モデルの構造粘度指数ならびにニュート
ンモデル、指数則モデル、ビンガムモデルおよびケーソ
ンモデルの相関係数を求め、えられた構造粘度指数およ
び相関係数を用いて前記流動モデルの選定を行うことを
特徴とする液体粘度測定方法。1. A liquid is introduced into a decompression vessel via a thin tube, and a shear stress and a shear rate on the inner wall of the thin tube are calculated based on a time-dependent change in a pressure in the decompression container and a flow rate of a liquid flowing through the thin tube. a liquid viscosity measuring method for calculating the viscosity of the liquid from the values of shear stress and shear rate is, the and Nde including the step of selecting a flow model to be applied to the liquid, the calculated shear stress and shear rate values
Of structural viscosity index and newt of power law model
Model, power law model, Bingham model and Caeso model
Of the structural viscosity index and the obtained structural viscosity index.
And selecting the flow model using a correlation coefficient .
より大きく1.1 より小さいばあい、液体の流動モデルと
してニュートンモデルを選定し、前記構造粘度指数が前
記範囲外のばあい、指数則モデル、ビンガムモデルおよ
びケーソンモデルの各相関係数を比較し、最も大きな値
のモデルを液体の流動モデルとして選定する請求項1記
載の測定方法。 2. The structural viscosity index of the power law model is 0.9.
If it is larger and smaller than 1.1, the liquid flow model
To select the Newton model
If not, the power law model, Bingham model and
And the correlation coefficient of the caisson model
2. The model of claim 1 is selected as a liquid flow model.
Measurement method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15828991A JP2914534B2 (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Liquid viscosity measurement method |
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Publications (2)
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---|---|
JPH055692A JPH055692A (en) | 1993-01-14 |
JP2914534B2 true JP2914534B2 (en) | 1999-07-05 |
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- 1991-06-28 JP JP15828991A patent/JP2914534B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
小川浩平、外1名,"血液流動特性の測定とその問題点",循環制御,小玉株式会社出版部,平成2年9月30日,第11巻,第3号,p.311−319 |
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---|---|
JPH055692A (en) | 1993-01-14 |
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