JP3617890B2 - 液量比重測定装置 - Google Patents

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば尿などの比重と液量とを測定する液量比重測定装置に関し、試料の液量と比重とを１つのセンサを用いて同時に求められるようにした液量比重測定装置に関する。
【従来技術】
一般に、液体の液量測定法としては例えばメスシリンダなどの形状既知の試料容器に試料を入れ、その液面の位置で測定する方法が良く知られている。又、液体の比重測定法としては、比重１の物体を液に漬け、この物体が受ける浮力を電子天秤で測定して比重を求めるアルキメデス法や、シリンジポンプで一定量の試料を抜き取り、電子秤でこの抜き取りの前後の重量変化を測定して比重を求める減量重量法などが知られている。更に、液体の比重測定法としてはこれらの他に振動法、屈折率法がある。
【発明が解決しようとする課題】
これら従来の比重測定法は、いずれも、同時に試料の液量を測定できないので、別途液量測定を行わねばならず、試料の比重測定と液量測定とが２段階に分けて行われることになり、煩瑣である。
又、前記アルキメデス法、減量重量法においては、高価な電子天秤や電子秤を用いる必要がある上、外部振動の影響を受けやすく測定精度が悪くなるという問題がある。
更に、減量重量法においては、試料の抜き取り精度により測定精度が大きく損なわれることがあり、アルキメデス法では試料の液量が一定以上であることが求められ、少量の試料については測定できないという問題が生じる。
前記振動法や屈折率法では、比重検出用の振動センサや屈折率センサが用いられるが、同時に液量を測定する場合には別に液量センサを用いているので、部品点数が多く、装置が高価になる嫌いがある。
本発明は、このような事情を鑑みて、試料の液量と比重とを１つのセンサを用いて同時に求められるようにした液量比重測定装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、先ず、所定の原点より下方で昇降可能に設けた採取管１と、採取管１に設けた液検出手段２と、採取管１に接続された吸引手段３とを備え、この吸引手段３を作動させることにより、採取管１内に一定流量の流れを形成する。
又、本発明は、前記採取管１を昇降させる採取管移動装置４と、原点に位置する採取管の下方の所定の位置に配置される形状既知の試料容器５とを備え、吸引手段３により内部に一定流量の流れが形成されている採取管１を試料７を入れた試料容器５に向かって下降させる。
採取管１には最初は空気が吸引されるが、採取管１の下端が試料７の液面６に接した後は試料７が採取管１に吸入され、やがてこの試料７が液検出手段２に検出される。
液検出手段２としては、これに接する採取管１内を流れる流体が気相である空気から液相の試料７に変化することを検出できると共に、液相である試料７の比重計算に必要なデータを検出できるように構成してあればよく、その好適な例としては、屈折率センサ、密度センサなどを挙げることができる。
更に、本発明は、試料容器６内から採取管１内に吸引された試料７が液検出手段２に検出されるまでの原点からの採取管１の下降量を測定して試料容器５内の液量を演算する液量演算手段８と、液検出手段２の検出結果に基づいて比重を演算する比重演算手段９とを備え、この液量演算手段８により試料容器５内の液量を演算して、試料７の液量が測定され、又、比重演算手段９により比重を演算することにより試料７の比重が測定される。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
この実施例に係る液量比重測定装置は、まず、所定の原点より下方で昇降可能に設けた採取管１と、採取管１に設けた屈折率センサからなる液検出手段２と、前記採取管１に接続された吸引手段３とを備えて、この吸引手段３を作動させることにより、採取管１内にその先端から定流量の気体或いは液体が流入するようにしている。
前記採取管１は内部の流路形状を一定に保持できるようにしてあればよく、例えばガラス管、硬質樹脂管などで構成すればよく、ここでは内径３．２ｍｍのガラス管を用いた。
又、前記吸引手段３は吸引流量を一定に制御できるように構成してあればよく、例えば定流量真空ポンプを用いればよい。なお、この吸引手段３の吸引量は、特に限定されないが、ここでは１００ｍｌ／ｍｉｎとした。
この実施例は、更に、前記採取管１を昇降させる採取管移動装置４と、原点に位置する採取管１の下方の所定の位置に配置される形状既知の試料容器５とを備え、上述のようにして内部に定常流を形成した採取管１を原点から採取管移動装置４により試料容器５に向かって下降させるようにしている。
この採取管移動装置４は、既知の速度変化特性で採取管１を下降させるように構成してあればよく、ここでは、後述する液量演算手段８内での演算処理を簡単にするために採取管１を一定速度で下降させるように構成している。
即ち、例えば図２に示すように、この採取管移動装置４は、パルスモータ４ａと、ガイド４ｂに昇降案内されるスライダ４ｃと、このスライダ４ｃをパルスモータ４ａに連動させるチェーン（ねじ軸、ワイヤーなどでもよい）からなる連動手段４ｄと、前記パルスモータ４ａに一定周期で駆動パルスを供給する制御部４ｅとを備え、このスライダ４ｃに前記採取管１を支持させることにより採取管１を一定速度で下降させるようにしている。又、この採取管移動装置４には、液面位置を検出する基準を設定するために、採取管１が所定の原点に位置することを検出する原点センサ４ｆを設けている。
採取管１は原点以上の位置から下降させればよく、この実施例では、採取管１を原点よりも少し上の位置から採取管移動装置４を作動させて、採取管１が所定の下降速度に到達してから原点を通過するようにしている。
吸引手段３を作動させながら、採取管移動装置４を作動させて採取管１を下降させると、採取管１の先端が試料容器５内の液面６に達するまでは、採取管１には空気が流入しているが、採取管１の先端が試料容器５内の液面６に達すると、試料７が採取管１内に流入する。そして、試料７が液検出手段２に到達すると、液検出手段２が検出する屈折率が気相のそれから液相のそれに変化するので、この屈折率変化を検出することにより試料７が液検出手段２に検出される。
液量演算手段８は、原点センサ４ｆから制御部４ｅを介して入力する原点検出信号によりスタートし、カウンタ８ａで原点通過後試料７が液検出手段２に検出されて液検出手段２から液検出信号を入力するまでの前記パルスモータ４ａの駆動パルス数をカウントし、演算部８ｂにこのカウント数を入力する。演算部８ｂはこのカウント数を所定の補正値で補正し、試料７が液検出手段２に検出された時の液面の位置を演算し、更に、試料容器５内の液量を演算する。
上述したように採取管１内の流れは流量が一定で、試料７が採取管１の先端から液検出手段２に到達するまでの時間、即ち、この時間の間に制御部４ｅが出力するパルス数は一定であるので、このパルス数を前記補正値として液量演算手段８に記憶させておけばよい。
一方、前記液検出手段２は屈折率センサで構成されているので、この液検出手段２に試料７が接すると、その出力に基づいて、比重演算手段９により従来の屈折率法と同様の手順で検出結果に基づいて比重が演算される。
図２に示すように、試料容器５にオーバーフロー流路５ａを設け、試料容器５に供給管５ｂから供給される水道水の液面を一定にするようにして、その液面の位置を例えば１５０００回繰り返し測定したところ、外部振動の影響をほとんど受けることなく、その検出誤差の偏差は４．４４パルス分、０．１８ｍｍに相当する良好な結果を得ることができた。
又、この実施例においては、試料７の量が採取管１内をその全長の一部分でも封じることができる程度の少量であっても比重及び液量の測定ができることが分かった。
更に、この実施例において、液の検出により測定された液量に基づいて所定の分取量を分取した時の液面高さを演算し、この所定の分取量を分取した時の液面高さまで採取管１の下端を下げて液の吸引をすることにより、正確に所定の分取量の液を分取することができる。従って、特別に分取量を制御するための専用システムを設ける必要はなくなり、システムを全体として安価にできる。
上記の一実施例においては、液検出手段２を屈折率センサで構成し、試料７が液検出手段２に到達する時に生じる屈折率変化により試料７の液検出手段２への到達を検出し、その後に液検出手段２が検出する試料７の屈折率に基づいて比重を演算するようにしているが、液検出手段２としてこの屈折率センサに代えて密度センサを用いることも可能である。
液検出手段２を密度センサで構成する場合には、試料７が液検出手段２に到達する時に液検出手段２が検出する密度が気相のそれから液相のそれに変化するので、この密度変化により試料７の液検出手段２への到達が検出され、液検出手段２に到達した試料７の密度に基づいて比重演算手段９が比重を演算する。
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、１つの液検出手段を用いるだけで、吸引手段を作動させながら、採取管移動装置により採取管を所定の原点から下降させ、採取管の下端からその中に吸引された試料を液検出手段で検出することにより、外部振動の影響を殆ど受けることなく、原点から液面位置を測定して試料容器内の試料の液量を高精度に測定できる一方、液検出手段を屈折率センサで構成することにより、この出力に基づいて屈折率を高精度に測定できる効果が得られるのである。
又、この液量及び比重の測定は、採取管の内径を小さくすると共に、試料容器の形状を、試料が採取管内に吸引され採取管内をその全長の一部分でも封じることができるように工夫すれば、極少量の試料でも測定できる効果が得られる。
その上、尿分析などにおいて、最初に検出した液面から所定の分取量を分取した時の液面の高さを演算し、この所定の分取量を分取した時の液面の高さまで採取管の下端を下げて液を吸引することにより、正確に所定の分取量の試料を分取することができるので、分取量を制御するための専用システムを設ける必要がなく、システム全体を安価にできる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の一実施例の構成図である。
【符号の説明】
１ 採取管
２ 液検出手段
３ 吸引手段
４ 採取管移動装置
５ 試料容器
６ 液面
７ 試料
８ 液量演算手段
９ 比重演算手段

Claims (3)

1. 昇降可能に設けた採取管と、採取管に設けた液検出手段と、採取管に接続された吸引手段と、前記採取管を昇降させる採取管移動装置と、採取管の下方の所定の位置に配置される形状既知の試料容器と、試料容器内から採取管内に吸引された試料が液検出手段に検出されるまでの採取管の下降量を測定して試料容器内の液量を演算する液量演算手段と、前記液検出手段の検出結果に基づいて液の比重を演算する比重演算手段とを備えることを特徴とする液量比重測定装置。
2. 前記液検出手段を屈折率センサで構成し、この液検出手段に試料が到達した時の気相から液相への変化に伴う屈折率の変化に基づいて試料を検出させる一方、前記比重演算手段が液検出手段により検出された液の屈折率に基づいて比重を演算するように構成される請求項１に記載の液量比重測定装置。
3. 前記液検出手段が密度センサからなり、この液検出手段に、液が到達した時の気相から液相への変化に伴う密度の変化に基づいて試料を検出させる一方、液検出手段が検出する液の密度に基づいて比重を演算する比重演算手段を設けた請求項１に記載の液量比重測定装置。

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