JP4732875B2 - 液体粘度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は血液等の粘度を測定するのに適する液体粘度測定装置に関する。

一般に被測定液の粘度を測定する測定手段としては、多数の手段が知られており、その内でも、例えば、被測定液を注入する注入時の圧力に基づいて粘度を測定する粘度測定装置が提案されている。

圧力に基づいて粘度を測定する粘度測定装置の概要は、試料の入ったシリンダと、シリンダに接続された細管と、シリンダ内を移動可能なピストンと、シリンダ内の圧力を計測する圧力計測手段とを備えた構造となっている。測定は、シリンダに対してピストンを予め設定された一定の相対速度で移動させることで、シリンダ内に注入された試料を細管から流出させ、その時のシリンダ内の圧力（圧力と粘度は比例関係にある）に基づき試料の粘度を求めるようになっている。
特開平９−３０４２６１号公報

流体粘度測定装置は、シリンダ内に試料を入れて測定するところから、その試料が血液の場合、次に待機する血液を測定する時、先に使用した測定済みの血液はシリンダ内に付着して残るところから、そのシリンダ内に付着した測定済みの血液をきれいに洗い流し乾燥させる洗浄工程と乾燥工程を必要とする。

このため、次の測定に入るまでの時間が長くなり作業能率の面で望ましくないこと。また、採血した血液はピストンを抜き取った後のシリンダ内へ注入する作業となるため、長時間にわたって外気と直接触れる結果、凝固が加速され正確な粘度測定のデータが得られにくなる等の問題をかかえる。しかも、多量の血液を必要とする。

そこで、本発明にあっては、前記問題点の解消を図った液体粘度測定装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明にあっては、圧力伝達膜によって仕切られ、その内部に被測定液が注入される測定容器と、測定容器内へ被測定液を注入する被測定液注入装置と、前記測定容器と接続連通し前記測定容器内に注入された被測定液が外へ向かって流れる流路管と、前記被測定液注入装置による被測定液の注入時に測定容器内にかかる圧力を前記圧力伝達膜を介して外から検出する圧力検出装置と、その圧力検出装置による圧力値から被測定液の粘度を算出する制御部とを有し、前記測定容器は被測定液が注入される第１の部屋と液体が充填される第２の部屋に、第１の部屋へ向かって張り出す半球状の形状の圧力伝達膜により仕切られると共に、第１の部屋には挿入可能なシール膜によって閉塞された被測定液取入口が設けられる一方、第２の部屋には挿入可能なシール膜によって閉塞された圧力検出用取入口が設けられて、流路管と一緒に装置本体の外へ取出し自在に装着セットされていることを特徴とする。

本発明によれば、被測定液の粘度測定完了後、使用済みの測定容器及び流路管を一緒に装置本体の外へ取り外し、新たな測定容器及び流路管を装置本体内へ装着セットすることで、迅速に次の測定に入ることができる。この結果、洗浄工程、乾燥工程の省略が図れると共に、測定完了から次の測定に入るまでの時間を短くし作業能率の大幅な向上が図れる。また、被測定液注入装置によって直接測定容器内へ被測定液を注入するため、外気と直接触れる機会をなくし、正確な測定結果を得ることができる。

本発明は第１に、前記測定容器を、圧力伝達膜により被測定液が注入される第１の部屋と液体が充填される第２の部屋とに仕切ると共に、第１の部屋には挿入可能なシール膜によって閉塞された被測定液取入口を設ける一方、第２の部屋には挿入可能なシール膜によって閉塞された圧力検出用取入口を設けることで、圧力伝達膜によって伝達される圧力を、流体を介して確実、正確に圧力検出装置に伝達できるようにする。

第２に、前記圧力伝達膜を、第１の部屋へ向かって張り出す半球状の形状とすることで、被測定液が注入される第１の部屋の容積を小さく抑え、使用する被測定液の使用量を少なくする一方、確実な圧力伝達を確保する。

以下、図１乃至図５に基づき本発明の実施形態について具体的に説明する。

図１は本発明にかかる液体粘度測定装置全体の概要説明図を示している。

液体粘度測定装置１は、装置本体３の内部に設けられた手等の挿入が可能な測定空間５（点線）内に、測定容器７と測定容器７内に被測定液９を注入する被測定液注入装置１１と、前記測定容器７内にかかる圧力を検出する圧力検出装置１３とを有している。

被測定液９としては、血液の外に、ソース等の調味料や塗料等がある。

測定容器７は、図３、図４に示すように測定容器支持部材１５の内部に装着セットされると共に、内部は圧力伝達膜１７によって上下に仕切られている。上下に仕切られた上位側は被測定液９が注入される第１の部屋１９、下位側は第２の部屋２１となっている。第１の部屋１９には、被測定液取入口２３と流路管２５とをそれぞれ有している。被測定液取入口２３は、一方（図面右側）の側壁から延長され第１の部屋１９と連続連通し合うと共に、採血針等の挿入が可能なシール膜２７によって閉塞されている。流路管２５は図１に示すように径の細いパイプで作られていて保温筒２９の内部に設けられたセット溝３１に沿って配置されている。流路管２５の一端は測定液取入口２３を介して前記第１の部屋１９と接続連通し、他端は測定空間５内において大気に開放している。

保温筒２９は、ヒンジ３３を支点として二つに分かれるアングル状に形成され、図１、実線の如く保温筒２９が二つに開いた時にセット溝３１が露出し、セット溝３１に対する流路管２５のセット及び取り外しが可能となる。

保温筒２９は熱伝導性に優れるアルミ等の材質によって作られ、ヒータ３５によって熱が与えられることで流路管２５を暖め、保温する。

第２の部屋２１は、液体３７が充填されると共に圧力検出用取入口３９を有している。液体３７は圧力伝達膜１７からの圧力を効率よく伝達する伝達触媒となっていて、飽和蒸気圧の低い液体、例えば、商品名：フロリナートＦＣ７０が使用されている。

圧力検出用取入口３９は、第２の部屋２１の底部に設けられていて、伝達針等の挿入が可能なシール膜４１によって閉塞されている。

圧力伝達膜１７は、第１の部屋１９へ向かって張り出した半球状の形状となっている。半球状の形状は、第１の部屋１９の容積を小さく抑えることで被測定液９の使用量を少なくすることと、圧力Ｐに対してその圧力方向に対する大きな変形量を確保し、確実な圧力伝達が得られる機能を備えている。

一方、測定容器７を装着セットする測定容器支持部材１５は、固定台４３に前面が開放されたケース部材４５が固定支持された形状となっている。固定台４３には、図２に示すようにケース部材４５の内部へ測定容器７を装着セットした時に測定容器７が付勢ばね４６により、常時上方（矢印イ）へ向け付勢される付勢保持具４８が設けられている。

ケース部材４５には、図３に示すように前面開放口４５a側から測定容器７の出し入れが可能となっている。ケース部材４５の天井部には、前面が開放されたスリット溝４７が設けられ、測定容器７の出し入れ時に、上方へ延長された流路管２５がスリット溝４７に沿って移動することで測定容器７の出し入れに支障が起きないようになっている。

圧力検出装置１３は、検出装置本体４９から伝達針５１が延長された構造となっていて、伝達針５１が第２の部屋２１への挿入時に針内部に満たされる液体３７を介して検出装置本体４９に圧力が伝達される手段となっている。検出装置本体４９によって検出された圧力値は制御部５３に入力されることで粘度が算出されるようになっている。

圧力と粘度は比例関係にあって粘度は次の式から導き出せる。

η＝π×γ⁴ ×Ｐ／（８×Ｑ×Ｌ）
η：粘度 π：円周率 γ：流路管の内径 Ｐ：圧力 Ｑ：流量 Ｌ：流路管の長さ
したがって、制御部５３に予め、円周率、流路管の内径及び長さ、流量の情報を入力しておくことで、圧力検出装置１３からの圧力値が圧力情報として制御部５３に入力されると、与えられた各情報に基づき前記式から粘度の算出を行い表示部５５に表示されるようになっている。

圧力検出装置１３の検出装置本体４９は、昇降台５７に固定支持され、昇降台５７は３箇所に配置されたガイドレール５９に沿って上下動可能となっている。

伝達針５１は、昇降台５７の上昇時に図３から図４に示すように圧力検出用取入口３９から第２の部屋２１内への挿入が可能となり、下降時には、第２の部屋２１からの後退が可能となっている。

昇降台５７を上下にガイドするガイドレール５９の上端は前記固定台４３に、下端はベース台６１にそれぞれ固定支持されている。昇降台５７の上下動は、その前面に設けられた手動操作部６３の取手６３ａを持って上へ引き上げることで上昇する。この時、手動操作部６３は、図２に示すように測定容器７の前方（図左側）への動きを規制するストッパとして機能している。上昇完了時の昇降台５７は、ストッパ部材６５を昇降台５７の下位に突出させることで、下方への動きが阻止された測定状態が確保されるようになっている。

ストッパ部材６５は、前記ベース台６１に固定支持されたストッパケース６７から付勢ばね６９によって常時前方（矢印ロ）へ向け付勢されると共に、手動用のストッパ操作部７１を有している。

したがって、ストッパ操作部７１を図３に示すように付勢ばね６９に抗して矢印のように引張ることで、ストッパ部材６５が後退し昇降台５７の下降が可能となる。

測定液注入装置１１は、血液を血管から直接採血する採血器７３をセットするセット台７５と採血器７３内の血液を押し出す押し出し部材７７とを有している。セット台７５は図５に示すように、採血器固定バンド７６と、Ｖ溝に形成された受面７９とを有している。受面７９のＶ溝は、そのＶ溝に沿って採血器７３を前進、移動させた時に採血器７３の採血針８１がケース部材４５に設けられた開口４５ａから第１の部屋１９に設けられた被測定液取入口２３と対応し進入可能な位置決め機能を備える。

押し出し部材７７は、採血器７３のピストン８３を押圧するもので、ねじ棒８５の正転又は逆転によりガイドレール８７に沿って矢印(図１矢印ハ方向)に移動可能となっている。ねじ棒８５及びガイドレール８７は支持ブラケット８９により両端支持されると共に、ねじ棒８５は軸受により回転自在となっている。ねじ棒８５はギヤによる減速機構９１を介して正転及び逆転可能な駆動モータ９３からの回転動力が与えられるようになっている。

駆動モータ９３としては設定された正確な回転動力が得られるステッピングモータが好ましいが、いずれのモータであってもよい。

駆動モータ９３の回転動力、即ち、押し出し部材７７の押し出し速度及びヒータ３５の加熱温度は、前記した制御部５３からの信号に基づいて作動制御される。

制御部５３は、圧力値から粘度を算出する外に、ヒータ制御機能及びモータ制御機能を有している。ヒータ制御機能は、ヒータ３５周囲の雰囲気温度を検出する温度センサ９５からの温度情報が入力されるとその温度情報に基づき、例えば、被測定液９が血液の場合、体温に近い３７℃となるようヒータ３５に指令信号を出力する。

モータ制御機能は、ずり速度、採血器７３の内径、流路管２５の内径の各条件がタッチパネル釦９７によって入力されると、被測定液９に対応した送り出し速度が得られるよう駆動モータ９３に指令信号を出力するようになっていて、その送り出し量、即ち、ストロークＬは前後一対のリミットスイッチＳ１，Ｓ２によって制御管理されるようになっている。

このように構成された液体粘度測定装置１に測定に入るには、始めに、図４に示すように第２の部屋２１内へ圧力検出装置１３の伝達針５１を挿入した後、採血した採血器７３をセット台７５にセットし、前進、移動させて採血針８１を被測定液取入口２３へ挿入する。挿入完了後、採血器７３を採血器固定バンド７６で固定することで測定に入れる。

測定に入る準備が完了すると採血器７３によって採血された血液を押し出し部材７７によって第１の部屋１９へ押し出し注入する。この時、血液は外気と直接触れることなく注入が行なえる。と同時に第１の部屋１９は圧力伝達膜１７によって容積が小さく仕切られているため、少ない量で一杯となる。一杯になった血液は、流路管２５を介して外へ向かって流れる。この時、第１の部屋１９に作用する圧力は圧力検出装置１３によって検出され、その圧力値は制御部５３に入力される。入力された圧力値に基づき制御部５３は粘度を算出し、その値を表示部５５に表示する。

測定完了後、次の測定に入るには、保温管２９を開いてガイド溝３１を露出させると共に、採血器固定バンド７６を緩めて採血器７３を後退させて採血針８１を抜き取る。

続いて、昇降台５７を下降させ、第２の部屋２１から圧力検出装置１３の伝達針５１を抜き取ることで、測定容器支持部材１５のケース部材４５から測定容器７及び流路管２５を一緒に取り外すことができる。取り外し完了後は、図３、図４に示すように、新しい測定容器７をケース部材４５に装着セットすることで、従来行なっていた被測定液の洗浄工程、乾燥工程の省略が図れるようになり、迅速に次の測定に入ることができる。

本発明にかかる流体測定装置全体の概要説明図。 図１のＡ−Ａ線切断概要説明図。 測定容器と圧力検出装置の動作説明図。 採血器の採血針を被測定液取入口へ挿入する動作説明図。 セット台の切断概要説明図。

符号の説明

３ 装置本体
７ 測定容器
９ 被測定液
１１ 被測定液注入装置
１３ 圧力検出装置
１７ 圧力伝達膜
１９ 第１の部屋
２１ 第２の部屋
２３ 被測定液取入口
２７ シール膜
３７ 液体
３９ 圧力検出用取入口
４１ シール膜
５３ 制御部

Claims (1)

1. 圧力伝達膜によって仕切られ、その内部に被測定液が注入される測定容器と、測定容器内へ被測定液を注入する被測定液注入装置と、前記測定容器と連続連通し前記測定容器内に注入された被測定液が外へ向かって流れる流路管と、前記測定被測定液注入装置による被測定液の注入時に測定容器内にかかる圧力を前記圧力伝達膜を介して外から検出する圧力検出装置と、その圧力検出装置による圧力値から被測定液の粘度を算出する制御部とを有し、前記測定容器は被測定液が注入される第１の部屋と液体が充填される第２の部屋に、第１の部屋へ向かって張り出す半球状の形状の圧力伝達膜により仕切られると共に、第１の部屋には挿入可能なシール膜によって閉塞された被測定液取入口が設けられる一方、第２の部屋には挿入可能なシール膜によって閉塞された圧力検出用取入口が設けられて、流路管と一緒に装置本体の外へ取出し自在に装着セットされていることを特徴とする液体粘度測定装置。

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