JP7377680B2 - Viscosity change determination device and viscosity change determination method - Google Patents
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Description
本発明は、菌類の増殖に伴う液状被検体の粘性変化を測定する装置およびその方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for measuring changes in the viscosity of a liquid specimen due to the growth of fungi.
清涼飲料や乳製品飲料等の飲食物における品質劣化は、当該商品の評判を落とすだけでなく、企業の信用を失墜させる重大な問題につながる可能性がある。特に、微生物や細菌に起因する品質劣化は、最悪の場合、食中毒等に繋がる可能性があり、これを阻止するため、通常厳格な衛生管理の下に置かれる。 Deterioration in the quality of foods and beverages, such as soft drinks and dairy products, not only damages the reputation of the product, but also can lead to serious problems that damage a company's credibility. In particular, quality deterioration caused by microorganisms and bacteria can lead to food poisoning in the worst case, and to prevent this, food is usually placed under strict hygiene control.
特許文献1は、in situハイブリダイゼーションによる、飲料腐敗性微生物の特異的な迅速検出方法の発明を開示する。また、特許文献1は、当該検出方法の過程で用いる特異的なオリゴヌクレオチドプローブおよびこれらオリゴヌクレオチドプローブを含むキットも開示している。当該発明は、特定の核酸配列を有するオリゴヌクレオチドプローブを用いて試料中の飲料腐敗性微生物を検出するものであり、当該発明によれば、飲料腐敗性微生物を迅速に検出することができるとされている。
特許文献2は、食品の腐敗状態を、迅速、簡便かつ効率的に診断あるいは判断することを目的とする食品品質センサおよびその方法の発明を開示する。当該発明は、本体と、食製品に近くに配置されるエア入口と、エア出口と、少なくとも1つのセンサであって、複数の所定の分子、粒子、バクテリア、ウイルス、および生体細胞のうちの少なくとも1つに該センサを暴露すると、該センサの電気特性が変化する、少なくとも1つのセンサと、該入口からエアを吸入し、該少なくとも1つのセンサを通って、該出口から該エアを排出するエアポンプとを備えることを特徴とする。当該発明によれば、食品の腐敗状態を、迅速、簡便かつ効率的に診断あるいは判断することができるとされている。
特許文献3は、食料品や汚染物質の変動に対し調整することができ、迅速に応答する劣化検出器の提供を目的とする食料および飲料品質センサの発明を開示する。当該発明は、汚染物質への露出に応答して変化する特性を有する検出物質であって、汚染物質に対し固有の感度を有し、それに従って汚染物質に応答して特性が変化する検出物質; 及び前記検出物質が前記固有の感度とは異なる変更感度を示すようにさせるのに十分な量の調節剤、を含んで成ることを特徴とし、当該発明によれば、より速くより信頼性の高い検出が可能になるとされている。 US Pat. No. 5,001,200 discloses an invention for a food and beverage quality sensor that aims to provide a spoilage detector that can adjust to variations in foodstuffs and contaminants and that responds quickly. The invention relates to a detectable substance having properties that change in response to exposure to a contaminant, the detectable substance having an inherent sensitivity to the contaminant and whose properties change in response to the contaminant accordingly; and a modulating agent in an amount sufficient to cause the detection substance to exhibit an altered sensitivity different from the inherent sensitivity. It is said that detection is possible.
なお、特許文献4には、基準となる液体の誘電率に近い誘電率を持つ水溶液であっても、また分離して複数層を形成しているような液体でも、非接触でその液体種別を確実に判別することを目的とする液体種別を判別する方法の発明が開示されている。当該発明は、容器に一時的な衝撃を与えて容器内の液体に初期挙動を生じさせ、その挙動の経時変化を、当該液体の誘電率を測定する誘電率測定手段に現れる誘電率信号の経時変化を観察することにより、当該液体の種別を判別するものである。
Furthermore,
また、特許文献5には、被測定対象液体物の近傍に設置されて、該被測定対象液体物の静電容量値を測定し、該静電容量値から前記被測定対象物に固有の誘電率を求める静電容量センサと、前記被測定対象液体物に表面波を発生させて、前記表面波の遥動の時間的な減衰特性から該被測定対象液体物の流体粘度を推定する流体粘度推定手段と、を備え、前記静電容量センサが求めた前記誘電率と流体粘度推定手段が推定した流体粘度とに基づいて前記被測定対象液体物を同定する液体物検査装置が開示されている。
Further,
また、特許文献6は、液体物の粘性測定を簡便かつ連続的に行うことが可能な技術の提供、あるいは、液体物の粘性測定を小型な装置で実現し、かつ広い測定レンジで測定できる技術の提供を目的とする液体物測定装置の発明を開示する。当該発明は、液体物の粘性に関連した値を測定する液体物測定装置であって、液体物が流入する流入口および液体物が流出する流出口、または、液体物が流入し流出する流入出口を有する容器と、容器内の液体物の表面に振動を付加する加振機構と、容器に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた信号を出力する容量センサと、容量センサからの信号に基づく測定値を生成する測定値生成部と、を有する。
Additionally,
また、特許文献7は、簡便かつ連続的な測定が可能な、粘度等の液体物測定において、より高い精度での測定を可能とし、また、液体物の温度または温度変化の影響を排除した測定を可能とし、さらに、オイル等液体物の劣化度合いを、簡便、連続的かつ正確に判定することを目的とする液体物測定装置の発明を開示する。当該発明は、液体物を収容する容器と、前記容器内の前記液体物に振動を加える加振機構と、前記容器に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた信号を出力する容量センサと、前記容量センサが出力した前記信号の交流成分に基づき前記液体物の粘性に関連した粘性測定値を生成する測定値生成部と、を有し、前記加振機構が、前記容器の内壁寸法および前記液体物の収容量から計算される固有振動数で前記液体物の表面を振動させることを特徴とする。
In addition,
特許文献1~3に記載の技術を用いれば、飲食物等の品質劣化や腐敗等を検知、判断することができものの、特許文献1の技術では、オリゴヌクレオチド等のプローブ剤を被検体である飲食物等に添加または混合させる必要があり、特許文献2および3の技術では、特定のバクテリア等に感度があるセンサを用い、当該センサを被検体に近づける必要がある。すなわち、特許文献1~3の何れの従来技術においても、被検体に直接触れる、または被検体を露出状態に置く必要があり、被検体を容器等に充填したままの状態で、被検体に直接触れることなく、その品質を評価することができない問題があった。
Using the techniques described in
一方、本願の出願人は、特許文献4に記載の液体種別の判別方法を利用して、特許文献5~7に記載の発明について特許出願を行い、特許文献6に対応する特許第6527342号、特許文献7に対応する特許第6226505号を受けている。当該発明および特許発明では、容器に被検体である液体物を入れたまま、当該液体物の粘度を測定することが可能であり、たとえば飲料を被検体とし、測定された粘度と当該飲料の品質等とを関連付けることができれば、被検体である飲料等を容器に入れた状態で飲料等の品質評価が可能になる。ただし、乳飲料や糖分を多く含む飲料の場合、水やアルコールに比較して液体物に粘りがあり、容器内壁に液体物が付着して測定結果に偏差やばらつき等の誤差を生じる場合がある。
On the other hand, the applicant of the present application has filed patent applications for the inventions described in
本発明の目的は、容器内の飲料等液状被検体に直接触れることなく、当該液状被検体の粘性に影響する品質を評価することが可能な技術を提供することにある。また、当該品質評価を、再現性良くかつ小さな誤差で実現できる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique that makes it possible to evaluate the quality that affects the viscosity of a liquid sample such as a drink in a container without directly touching the liquid sample. Another object of the present invention is to provide a technique that can realize the quality evaluation with good reproducibility and small errors.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、液状被検体を収容する容器に振動を加える加振機構と、前記容器に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた容量信号を出力する容量センサと、前記容量信号に基づき前記液状被検体の粘性に関連した粘性測定値を生成する粘性測定値生成部と、前記液状被検体の以前の粘性測定値に基づく基準値を示す粘性基準値を記録する粘性基準値記録部と、前記粘性測定値と前記粘性基準値とを比較し、前記液状被検体の粘性の変化が所定値を超えたかを判定する粘性変化判定部と、を有する粘性変化判定装置を提供する。 In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention includes: an excitation mechanism that applies vibration to a container containing a liquid sample; a capacitive sensor that outputs a capacitance signal; a viscosity measurement value generator that generates a viscosity measurement related to the viscosity of the liquid object based on the capacitance signal; and a reference value that is based on a previous viscosity measurement of the liquid object. a viscosity reference value recording unit that records a viscosity reference value indicating a viscosity reference value; and a viscosity change determination unit that compares the viscosity measurement value and the viscosity reference value to determine whether a change in viscosity of the liquid sample exceeds a predetermined value. Provided is a viscosity change determination device having the following.
前記粘性測定値生成部が、前記加振機構における前記振動の開始から所定の待機時間の経過後に取得した前記容量信号に基づき前記粘性測定値を生成するものであってもよい。前記粘性測定値生成部が、前記容量信号を所定のサンプリング周期で所定の測定期間の間サンプリングするサンプリング部と、前記サンプリング部でサンプリングした各サンプル値からノルム値を計算するノルム値計算部と、を有し、前記ノルム値を前記粘性測定値としてもよい。前記加振機構が、前記容器の内壁寸法および前記液状被検体の収容量から計算される固有振動数で前記容器に振動を加えてもよい。前記液状被検体が、菌類の増殖に伴い粘性が変化する液体であり、前記粘性変化判定部が、前記液状被検体に含まれる前記菌類の数が所定数を超えたかを判定するものであってもよい。 The viscosity measurement value generation unit may generate the viscosity measurement value based on the capacitance signal acquired after a predetermined standby time has elapsed from the start of the vibration in the vibration mechanism. a sampling section in which the viscosity measurement value generation section samples the capacitance signal at a predetermined sampling period for a predetermined measurement period; and a norm value calculation section that calculates a norm value from each sample value sampled by the sampling section; and the norm value may be the viscosity measurement value. The vibration mechanism may apply vibration to the container at a natural frequency calculated from the inner wall dimensions of the container and the capacity of the liquid sample. The liquid specimen is a liquid whose viscosity changes with the growth of fungi, and the viscosity change determination section determines whether the number of fungi contained in the liquid specimen exceeds a predetermined number. Good too.
本発明の第2の態様においては、第1の態様における粘性変化判定装置に用いる容器であって、前記容器の内面が撥水性である粘性変化判定用容器を提供する。ここで、前記容器の内面に、撥水性材料が塗布またはスプレーされていてもよい。 In a second aspect of the present invention, there is provided a container for viscosity change determination, which is used in the viscosity change determination device according to the first aspect, and the inner surface of the container is water repellent. Here, a water-repellent material may be coated or sprayed on the inner surface of the container.
本発明の第3の態様においては、液状被検体を容器に収容するステップと、前記容器を加振機構に設置し、前記加振機構を始動して前記容器に振動を加えるステップと、前記容器に隣接して配置された容量センサから出力される容量信号に基づき、前記液状被検体の粘性に関連した粘性測定値を生成するステップと、粘性基準値が記録された粘性基準値記録部から前記粘性基準値を読み出すステップと、前記粘性測定値と前記粘性基準値とを比較し、前記液状被検体の粘性の変化が所定値を超えたかを判定するステップと、を有する粘性変化判定方法を提供する。 In a third aspect of the present invention, the steps include the steps of: accommodating a liquid specimen in a container; installing the container in a vibrating mechanism; and starting the vibrating mechanism to apply vibration to the container; generating a viscosity measurement value related to the viscosity of the liquid sample based on a capacitance signal output from a capacitance sensor disposed adjacent to the viscosity reference value recording unit in which the viscosity reference value is recorded; Provided is a viscosity change determination method comprising: reading a viscosity reference value; and comparing the viscosity measurement value and the viscosity reference value to determine whether the change in viscosity of the liquid specimen exceeds a predetermined value. do.
前記粘性測定値を生成するステップにおいて、前記加振機構の前記始動から所定の待機時間の経過後に取得した前記容量信号に基づき前記粘性測定値を生成してもよい。前記粘性測定値を生成するステップにおいて、前記待機時間の経過後所定の測定期間の間、所定のサンプリング周期で前記容量信号をサンプリングし、サンプリングした各サンプル値からノルム値を計算し、当該ノルム値を前記粘性測定値としてもよい。前記振動を加えるステップにおいて、前記容器の内壁寸法および前記液状被検体の収容量から計算される固有振動数で前記容器に振動を加えてもよい。前記液状被検体が、菌類の増殖に伴い粘性が変化する液体であり、前記判定するステップにおいて、前記液状被検体に含まれる前記菌類の数が所定数を超えたかを判定してもよい。 In the step of generating the viscosity measurement value, the viscosity measurement value may be generated based on the capacitance signal acquired after a predetermined waiting time has elapsed from the start of the vibration mechanism. In the step of generating the viscosity measurement value, the capacitance signal is sampled at a predetermined sampling period during a predetermined measurement period after the elapse of the waiting time, a norm value is calculated from each sampled sample value, and the norm value is calculated from each sample value. may be used as the viscosity measurement value. In the step of applying vibration, vibration may be applied to the container at a natural frequency calculated from the inner wall dimensions of the container and the capacity of the liquid sample. The liquid specimen may be a liquid whose viscosity changes as fungi multiply, and the determining step may determine whether the number of fungi contained in the liquid specimen exceeds a predetermined number.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 Note that the above summary of the invention does not list all the necessary features of the invention. Furthermore, subcombinations of these features may also constitute inventions.
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。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Furthermore, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution of the invention.
図1は、粘性変化判定装置100の概要を示す概念図である。粘性変化判定装置100は、容器ホルダ110、加振機構120、容量センサ130、粘性測定値生成部140、粘性基準値記録部150、粘性変化判定部160、表示部170および筐体180を有する。筐体180は、粘性変化判定装置100の土台であり、筐体180の内部には、容器ホルダ110、加振機構120、容量センサ130、粘性測定値生成部140、粘性基準値記録部150および粘性変化判定部160が収納されている。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an overview of a viscosity
容器ホルダ110は、容器112を保持し、加振機構120からの振動を容器112に伝える。容器ホルダ110は、容器112に振動を伝える必要性から、筐体180に対し、上下、左右、前後の各方向の少なくとも一つの方向に運動の自由度を有する必要がある。また、容量センサ130を容器ホルダ110の外側に配置する場合、容器ホルダ110を透して静電容量が測定できるよう、容器ホルダ110を誘電体で構成する必要がある。容器ホルダ110が容量測定に影響を与るものではない限り、容器ホルダ110の材質は特に制限されない。なお、容器112に直接振動を与えるような場合、あるいは、容器112に振動を与える以外の方法で液状被検体114の表面に振動を与える場合は、容器ホルダ110は必須ではない。
容器112は、本体112aおよび蓋部112bを有し、測定対象物である液状被検体114を収容する。なお、以下特に断らない限り、容器112と称する場合は容器112の本体112aを称するものとする。容器112の少なくとも本体112aは、液状被検体114を保持できる程度の化学的安定性および機械的強度を有する必要がある。また、容器112を透して静電容量を測定する必要があることから、容器112の少なくとも本体112aは、誘電体である必要がある。なお、図1において、容器112内の液状被検体114の表面は、実線または破線で示しており、実線は振動を受けて波打っている状態を、破線は静止時の状態を示している。なお、同図中のhは、静止時における容器112の底面から液状被検体114の表面までの距離であり、aは、容器横断面が正方形である場合の内壁間一辺の距離、または、容器横断面が長方形である場合の内壁間短辺の距離である。
The
液状被検体114は、たとえば、菌類の増殖に伴い粘性が変化する液体とすることができる。この場合、粘性変化判定部160は、液状被検体114に含まれる菌類の数が所定数を超えたかを判定できる。たとえば乳製品等の飲食料品は、菌類の増殖により粘性が高く、あるいは低くなる液体を含む。当該液体を液状被検体114とすれば、粘性の変化の度合いによって菌類の増殖状況を推定することが可能となり、予備実験等で所定の菌数に対応する粘性測定値を求めておき、当該粘性測定値に達した場合に、菌数が所定値を超えたと判断することができる。
The
加振機構120は、液状被検体114を収容する容器112に振動を加える。容器112に振動を加えることで容器112の内部にある液状被検体114に振動が加わる。液状被検体114に振動が加えられた結果、液状被検体114の表面に波動を生じ、当該波動の大きさを容量センサ130で測定することで、液状被検体114の粘性に関連した粘性測定値が測定できる。
The
本実施の形態1の加振機構120は、図1に示すように、偏心カム122およびモーター制御部124を有する振動機構であり、容器112の振動を通じて液状被検体114の表面に波動を生じるタイプの容器加振機構である。偏心カム122はモーターにより駆動され、モーター制御部124によって回転速度、すなわち振動周期が制御される。なお、加振機構120は、偏心カム122を用いた機構のほか、公知の振動発生機構を用いることができる。
As shown in FIG. 1, the
加振機構120は、たとえば、容器112の内壁寸法および液状被検体114の収容量から計算される固有振動数で容器112に振動を加える。加振機構120が、当該固有振動数で液状被検体114の表面を振動させることで、液状被検体表面に生じる波の振幅(波高)が大きくなり、容量センサ130の出力を大きくすることができる。固有振動数は基本波振動数に加え、高調波振動数を含むものとする。また、本発明における固有振動数の概念は、計算により導出された基本波振動数または高調波振動数と厳密に一致する値に限定されるわけではなく、当該計算により得られた値から若干外れた値であっても液状被検体表面で十分に高い波高が得られる限り、そのような外れた値を含むある程度の幅を有したものとする。
The
図2は、容器112の正面図、上面図および側面図であり、(a)は容器横断面が正方形の場合、(b)は容器横断面が長方形の場合である。容器112の横断面の形状が、図2に示すような正方形または長方形である場合、固有振動数(f=ω/2π)は、数1を用いて計算される値とすることができる。
数1においてn=1の場合は基本波の固有振動数であり、数2のようになる。容器112に加える振動は、固有振動数の正弦波振動、または、固有振動数の振動に同期したパルス振動とすることができる。
なお、容器112の内面、少なくとも本体112aの内面は、撥水性とすることができる。たとえば、容器112の内面に、撥水性材料を塗布またはスプレーし、当該内面を撥水性とすることができる。撥水性材料として、たとえばフッ素樹脂、石油系炭化水素、第4類第1石油類を例示することができる。容器112の内面を撥水性とすることで、液状被検体114の粘度が高い場合であっても、液状被検体114の表面を適切に波打たせることができ、安定的に粘性測定値を測定することができる。
Note that the inner surface of the
容量センサ130は、容器112に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた容量信号を出力する。容量センサ130は、検出電極132および接地電極134からなるコンデンサ電極対と、検出電極132の容量値を電圧に変換するC/Vコンバータ136とを有する。容器112内の液状被検体114の表面が振動によって波打つと、表面波の状態、たとえば波高に応じて検出電極132の容量値が変化する。この容量値の変化をC/Vコンバータ136が電圧変化として出力する。つまり、容量センサ130から出力される信号(容量信号)は、液状被検体114の表面の波動(波高)を反映したものとなる。液体表面の振動は、粘性、表面張力、密度をパラメータとして二階線形微分方程式でモデル化することが可能であり、表面張力および密度が変化しない条件においては、液体表面の振動は粘性に依存することになる。よって、静電容量の変化によって液状被検体114の表面の振動を測定すれば、粘性に関連した粘性測定値を測定することが可能になる。なお、接地電極134により検出電極132の浮遊容量を安定化し、容量センサ130からの出力信号(容量信号)に含まれる浮遊容量の影響を小さくすることができる。
C/Vコンバータ136は、たとえば、容量の変化を周波数の変化として出力する容量‐周波数変換回路、および周波数を電圧に変換する周波数-電圧変換回路によって構成できる。容量‐周波数変換回路は、たとえば一般的なLC共振回路とNOT論理回路を適切に組み合わせて構成することができる。
The C/
粘性測定値生成部140は、容量センサ130の出力信号(容量信号)に基づき液状被検体114の粘性に関連した粘性測定値を生成する。粘性測定値生成部140は、たとえば、サンプリング部142およびノルム値計算部144を備えることができる。すなわち、サンプリング部142およびノルム値計算部144は、容量センサ130からの出力信号(容量信号)をデジタル処理し、交流成分だけを抽出するような信号処理を行ってもよい。この場合、ノルム値を粘性測定値とすることができる。
The viscosity measurement
サンプリング部142は、容量信号を所定のサンプリング周期で所定の測定期間の間サンプリングし、ノルム値計算部144は、サンプリング部142でサンプリングした各サンプル値からノルム値を計算する。たとえば、サンプリング部142は、容量センサ130からの容量信号を、適切なサンプリング間隔ΔTで、サンプリング期間Tの間繰り返しサンプリングし、ノルム値計算部144は、サンプリング部142でサンプリングした各サンプル値xiから、数3に示すノルム値RAWを計算する。
ここで、xavは、各サンプル値xiの平均値、Tstartはサンプリング開始時間、Tendはサンプリング終了時間であり、適切なサンプリング間隔ΔTとして信号周期の1/2より短い時間、たとえば信号周期の1/10程度の時間が例示できる。サンプリング期間T=Tend-Tstartは信号周期以上であることが好ましく、たとえば信号周期の数倍程度が例示できる。 Here, x av is the average value of each sample value x i , T start is the sampling start time, T end is the sampling end time, and the appropriate sampling interval ΔT is a time shorter than 1/2 of the signal period, e.g. An example is a time period of about 1/10 of the cycle. It is preferable that the sampling period T=T end −T start be longer than the signal period, for example, several times the signal period.
図3は、容量センサ130の出力における容量信号の代表的な出力を示すグラフである。図3において縦軸は容量信号の値を示し、横軸は時間Tである。時間T=0msecで加振機構120による加振を開始している。
FIG. 3 is a graph showing a representative output of a capacitive signal at the output of
図3に示すように、時間T=0msecで加振を開始した後、容量信号のベースラインは、T=0~約3000msecの間で2000程度の高値から300程度の低値にアンダーシュートし、T=約3000msec以降で800程度の値に安定している。また、容量信号は、当該ベースラインに短周期の正弦波状波形が重畳されたような信号を示している。 As shown in Figure 3, after starting the excitation at time T = 0 msec, the baseline of the capacitance signal undershoots from a high value of about 2000 to a low value of about 300 between T = 0 and about 3000 msec. It stabilizes at a value of about 800 after T = about 3000 msec. Further, the capacitive signal is a signal in which a short-period sinusoidal waveform is superimposed on the baseline.
T=0~約3000msecのベースラインの変動は、容器112の内壁に液状被検体114が付着し安定するまでの現象に対応し、T=約3000msec以降のベースラインの安定は、容器112の内壁に液状被検体114が安定的に付着している現象に対応すると考えられる。また、短周期の正弦波状波形は、液状被検体114の表面の振動波形によるものと考えられる。
The fluctuation of the baseline from T=0 to approximately 3000 msec corresponds to the phenomenon in which the
以上の知見から、ベースラインが変動する期間を、粘性測定における待機時間Twに対応付け、ベースラインが安定している期間を、粘性測定における測定時間Tmに対応付けて、本実施の形態の粘性測定値生成部140を稼働させることができる。すなわち、本実施の形態の粘性測定値生成部140は、加振機構120における振動の開始(時間T=0msec)から所定の待機時間Twの経過後に取得した容量信号に基づき粘性測定値を生成することができる。数3におけるパラメータに対応付けるとすれば、サンプリング開始時間Tstartを、振動開始(T=0)から待機時間Twが経過した時(T=Tw)とし、サンプリング終了時間Tendを、測定開始時である待機時間Twから測定時間Tmが経過した時(T=Tw+Tm)とする。このように、待機時間Twの経過後に粘性測定を開始することで、ベースライン変動の影響を排除し、液状被検体114の表面の振動波形による値を安定的に計測することが可能になる。
Based on the above knowledge, the period during which the baseline fluctuates is associated with the waiting time Tw in viscosity measurement, and the period during which the baseline is stable is associated with the measurement time Tm in viscosity measurement. The measured
なお、上記した粘性測定値生成部140では、サンプリング部142およびノルム値計算部144を備える例を説明したが、これに限られるものではない。たとえば、粘性測定値生成部140として、バンドパスフィルタ、整流回路および積分回路を組み合わせて構成してもよい。すなわち、容量センサ130の出力信号を、バンドパスフィルタを通して直流成分が除去し、整流回路で整流した後、積分回路によって、交流成分を所定周期について積分した値を出力してもよい。この場合、バンドパスフィルタにより、浮遊容量等の影響が除去され、液状被検体114の表面の振動に起因する信号を抽出することができる。また、積分回路により微小信号が効率よく抽出され、あるいは複数の周波数を含んだ信号が適正に抽出される。
Although an example has been described in which the viscosity measurement
粘性基準値記録部150は、粘性基準値を記録する。粘性基準値は、液状被検体114の以前の粘性測定値に基づく基準値である。粘性基準値として、予備実験等によって予め定めた値が例示できる。また、粘性基準値は、液状被検体114の経時変化等を観察する場合の初期値(経時変化前の基準値)であってもよい。
The viscosity reference
粘性変化判定部160は、粘性測定値と粘性基準値とを比較し、液状被検体114の粘性の変化が所定値を超えたかを判定する。ここで所定値は任意の値であり、測定誤差や変化許容値を考慮して決定することができる。
The viscosity
表示部170は、粘性測定値生成部140が生成した粘性測定値を表示し、粘性変化判定部160の判定結果を表示する。
The
筐体180は、容器112の変位や動きに対し固定され、接地電位を与える存在として機能する。このため、筐体180は、振動によって動かない程度の質量を有し、導電体であることが好ましい。また、容量センサ130による静電容量の測定では外乱電界の影響を最小限に抑えることが好ましい。この観点から、筐体180の全体を導電体で構成し、粘性変化判定装置100の全体を囲む構成とすることが好ましい。導電体からなる筐体180によって電気的シールドを構成し、容量センサ130による静電容量の測定精度を向上することができる。
The
上記した粘性変化判定装置100によれば、加振機構120により容器112内の液状被検体114の表面に振動を加え、粘性測定値生成部140から液状被検体114の粘性測定値を取得できる。液状被検体114を、菌類の増殖に伴い粘性が変化する液体とすることで、液状被検体114に直接触れることなく、当該液状被検体114の粘性に影響する品質を評価することが可能になる。また、当該品質評価を、再現性良くかつ小さな誤差で実現できる技術を提供できる。
According to the above-described viscosity
図4は、乳飲料を液状被検体114とした場合の容量信号出力の経時変化を示すグラフであり、(a)は1日目、(b)は3日目、(c)は5日目、(d)は6日目のグラフである。(a)~(d)に示す1~6日の経時変化が示す通り、乳飲料の容量信号における経時変化は著しく、当該容量信号の経時変化は粘性の経時変化に対応する。
FIG. 4 is a graph showing the change in capacitance signal output over time when a milk drink is used as the
図5は、ノルム値の経時変化を示すグラフである。図4の乳飲料は、「Sample2」に対応する。「Sample1」は市販のミルクセーキ(乳飲料)を開封したのみのものであり、比較例として示す。「Sample3」は市販のミルクセーキ(乳飲料)に雑菌源として池の水を1滴滴下した例である。「Sample2」は市販のミルクセーキ(乳飲料)に雑菌源として池の水を2滴滴下した例である。「Sample2」、「Sample3」は、多少のバラツキがみられるものの、4日目以降においてノルム値が低下(菌が増加)する傾向にあり、雑菌源のより多い(池の水を2滴滴下した)「Sample2」においてその傾向が強い。一方、比較例として示した雑菌源を加えていない「Sample1」では、6日間の経過観察ではノルム値の低下傾向は特に見られない。
FIG. 5 is a graph showing changes in norm values over time. The milk drink in FIG. 4 corresponds to "
図6は、ノルム値と細菌数とを対応付けて示した経時変化グラフである。雑菌数の測定は、乳飲料に適当な雑菌添加処理を施してサンプルを作成し、経過日数毎のサンプルを、シャーレにて培養し、雑菌数をカウントする方法で実施した。経過日数が大きくなるに従いノルム値が低下(粘度が増加)し、雑菌数が増加している。当該結果から、粘度と雑菌数の間には明確な相関性が存在していることが判る。以上の点から、乳飲料等の雑菌数が本実施の形態の粘性変化判定装置100によって正確に推定できることは明らかである。
FIG. 6 is a graph of changes over time showing the norm value and the number of bacteria in association with each other. The number of bacteria was measured by preparing a sample by adding appropriate bacteria to a milk drink, culturing the sample every number of days in a Petri dish, and counting the number of bacteria. As the number of days elapsed increases, the norm value decreased (viscosity increased) and the number of bacteria increased. The results show that there is a clear correlation between viscosity and the number of bacteria. From the above points, it is clear that the number of bacteria in milk drinks and the like can be accurately estimated by the viscosity
以上、実施の形態では、本願発明を粘性変化判定装置として説明したが、本発明の粘性変化判定装置は、粘性変化判定方法として把握することも可能である。すなわち、液状被検体114を容器112に収容するステップと、容器112を加振機構120に設置し、加振機構120を始動して容器112に振動を加えるステップと、容器112に隣接して配置された容量センサ130から出力される容量信号に基づき、液状被検体114の粘性に関連した粘性測定値を生成するステップと、粘性基準値が記録された粘性基準値記録部150から粘性基準値を読み出すステップと、粘性測定値と粘性基準値とを比較し、液状被検体114の粘性の変化が所定値を超えたかを判定するステップと、を有する粘性変化判定方法として把握することが可能である。この場合、粘性測定値を生成するステップにおいて、加振機構120の始動から所定の待機時間の経過後に取得した容量信号に基づき粘性測定値を生成しても良い。また、粘性測定値を生成するステップにおいて、待機時間の経過後所定の測定期間の間、所定のサンプリング周期で容量信号をサンプリングし、サンプリングした各サンプル値からノルム値を計算し、当該ノルム値を粘性測定値とすることができる。また、振動を加えるステップにおいて、容器112の内壁寸法および液状被検体114の収容量から計算される固有振動数で容器112に振動を加えてもよい。また、液状被検体114が、菌類の増殖に伴い粘性が変化する液体であり、判定するステップにおいて、液状被検体114に含まれる菌類の数が所定数を超えたかを判定しても良い。
In the above embodiments, the present invention has been described as a viscosity change determination device, but the viscosity change determination device of the present invention can also be understood as a viscosity change determination method. That is, a step of accommodating the
また、本発明の粘性変化判定装置は、粘性変化判定用容器として把握することも可能である。この場合、前記した通り、容器の内面を撥水性としても良く、容器の内面に、撥水性材料が塗布またはスプレーされていてもよい。図7(a)は、容器内部に撥水処理を施した場合の容量信号の出力を示すグラフであり、図7(b)は容器内部に撥水処理を施さない場合の容量信号の出力を示す比較グラフである。同図に示す通り、撥水処理を施さない比較例の場合にベースラインの変動が大きいのに対し、撥水処理を施した場合の容量信号におけるベースラインの変動は小さく、安定して測定可能なことが判る。 Further, the viscosity change determination device of the present invention can also be understood as a viscosity change determination container. In this case, as described above, the inner surface of the container may be made water repellent, and a water repellent material may be coated or sprayed on the inner surface of the container. FIG. 7(a) is a graph showing the output of the capacitance signal when the inside of the container is subjected to water-repellent treatment, and FIG. 7(b) is a graph showing the output of the capacitance signal when the inside of the container is not subjected to water-repellent treatment. It is a comparison graph showing. As shown in the figure, while the baseline fluctuation is large in the case of the comparative example without water repellent treatment, the baseline fluctuation in the capacitance signal is small when water repellent treatment is applied, allowing stable measurement. I understand something.
また、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、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。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Further, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the embodiments described above. It is clear from the claims that such modifications or improvements may be included within the technical scope of the present invention.
100…粘性変化判定装置、110…容器ホルダ、112…容器、112a…本体、112b…蓋部、114…液状被検体、120…加振機構、122…偏心カム、124…モーター制御部、130…容量センサ、132…検出電極、134…接地電極、136…C/Vコンバータ、140…粘性測定値生成部、142…サンプリング部、144…ノルム値計算部、150…粘性基準値記録部、160…粘性変化判定部、170…表示部、180…筐体。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記容器に振動を加えて前記容器内の前記液状被検体の表面に波動を生じさせる加振機構と、
前記容器に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた容量信号を出力する容量センサと、
前記容量信号に基づき前記液状被検体の粘性に関連した粘性測定値を生成する粘性測定値生成部と、
前記液状被検体の以前の粘性測定値に基づく基準値を示す粘性基準値を記録する粘性基準値記録部と、
前記粘性測定値と前記粘性基準値とを比較し、前記液状被検体の粘性の変化が所定値を超えたかを判定する粘性変化判定部と、
を有する粘性変化判定装置。 The container is a container for containing a liquid specimen and has an inner surface treated with water repellent treatment;
a vibration mechanism that applies vibration to the container to generate waves on the surface of the liquid sample in the container ;
a capacitance sensor disposed adjacent to the container and outputting a capacitance signal according to a change in capacitance;
a viscosity measurement value generation unit that generates a viscosity measurement value related to the viscosity of the liquid object based on the capacitance signal;
a viscosity reference value recording unit that records a viscosity reference value indicating a reference value based on a previous viscosity measurement value of the liquid object;
a viscosity change determination unit that compares the viscosity measurement value with the viscosity reference value and determines whether the change in viscosity of the liquid specimen exceeds a predetermined value;
A viscosity change determination device having:
請求項1に記載の粘性変化判定装置。 The viscosity change determination device according to claim 1, wherein the viscosity measurement value generation unit generates the viscosity measurement value based on the capacitance signal acquired after a predetermined waiting time has elapsed from the start of the vibration in the vibration mechanism.
前記容量信号を所定のサンプリング周期で所定の測定期間の間サンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部でサンプリングした各サンプル値からノルム値を計算するノルム値計算部と、を有し、
前記ノルム値を前記粘性測定値とする
請求項1または請求項2に記載の粘性変化判定装置。 The viscosity measurement value generation section,
a sampling unit that samples the capacitance signal at a predetermined sampling period for a predetermined measurement period;
a norm value calculation unit that calculates a norm value from each sample value sampled by the sampling unit;
The viscosity change determination device according to claim 1 or 2, wherein the norm value is the viscosity measurement value.
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の粘性変化判定装置。 The viscosity change according to any one of claims 1 to 3, wherein the vibration mechanism applies vibration to the container at a natural frequency calculated from the inner wall dimensions of the container and the capacity of the liquid sample. Judgment device.
前記粘性変化判定部が、前記液状被検体に含まれる前記菌類の数が所定数を超えたかを判定するものである
請求項1から請求項4の何れか一項に記載の粘性変化判定装置。 The liquid specimen is a liquid whose viscosity changes with the growth of fungi,
The viscosity change determination device according to any one of claims 1 to 4, wherein the viscosity change determination unit determines whether the number of fungi contained in the liquid specimen exceeds a predetermined number.
液状被検体を前記容器に収容するステップと、
前記容器を加振機構に設置し、前記加振機構を始動して前記容器に振動を加えて前記容器内の前記液状被検体の表面に波動を生じさせるステップと、
前記容器に隣接して配置された容量センサから出力される容量信号に基づき、前記液状被検体の粘性に関連した粘性測定値を生成するステップと、
粘性基準値が記録された粘性基準値記録部から前記粘性基準値を読み出すステップと、
前記粘性測定値と前記粘性基準値とを比較し、前記液状被検体の粘性の変化が所定値を超えたかを判定するステップと、
を有する粘性変化判定方法。 a step of preparing a container treated with water repellent treatment;
accommodating a liquid analyte in the container;
installing the container in a vibrating mechanism and starting the vibrating mechanism to apply vibrations to the container to generate waves on the surface of the liquid sample in the container ;
generating a viscosity measurement related to the viscosity of the liquid analyte based on a capacitance signal output from a capacitance sensor located adjacent to the container;
reading the viscosity reference value from a viscosity reference value recording unit in which the viscosity reference value is recorded;
Comparing the viscosity measurement value and the viscosity reference value to determine whether the change in viscosity of the liquid sample exceeds a predetermined value;
A method for determining viscosity change.
請求項6に記載の粘性変化判定方法。 The viscosity change determination method according to claim 6 , wherein in the step of generating the viscosity measurement value, the viscosity measurement value is generated based on the capacitance signal acquired after a predetermined standby time has elapsed from the start of the vibration mechanism.
請求項7に記載の粘性変化判定方法。 In the step of generating the viscosity measurement value, the capacitance signal is sampled at a predetermined sampling period during a predetermined measurement period after the elapse of the waiting time, a norm value is calculated from each sampled sample value, and the norm value is calculated from each sample value. The viscosity change determination method according to claim 7 , wherein the viscosity measurement value is the viscosity measurement value.
請求項6から請求項8の何れか一項に記載の粘性変化判定方法。 The viscosity according to any one of claims 6 to 8 , wherein in the step of applying vibration, vibration is applied to the container at a natural frequency calculated from the inner wall dimensions of the container and the capacity of the liquid sample. Change determination method.
前記判定するステップにおいて、前記液状被検体に含まれる前記菌類の数が所定数を超えたかを判定する
請求項6から請求項9の何れか一項に記載の粘性変化判定方法。 The liquid specimen is a liquid whose viscosity changes with the growth of fungi,
The viscosity change determination method according to any one of claims 6 to 9 , wherein in the determining step, it is determined whether the number of fungi contained in the liquid specimen exceeds a predetermined number.
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