(57)【要約】【課題】従来よりも小型で、かつ少量の検体量でも流体の弾性を測定できる弾性測定装置及び弾性測定方法を提供することができる。【解決手段】流体である検体が移動可能な流路を有する管状の流路部と、前記流路に吸引力を与える吸引源と、前記吸引源を駆動し、前記流路部の両端の間に前記検体の界面を形成させる制御部と、前記吸引源の駆動開始から所定時間後における前記流路部の所定の位置から前記界面までの長さを表示する表示部と、を備える、ことを特徴とする。【選択図】図１
2020106485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体である検体が移動可能な流路を有する管状の流路部と、
前記流路に吸引力を与える吸引源と、
前記吸引源を駆動し、前記流路部の両端の間に前記検体の界面を形成させる制御部と、
前記吸引源の駆動開始から所定時間後における前記流路部の所定の位置から前記界面までの長さを表示する表示部と、
を備えた、弾性測定装置。
【請求項２】
前記所定の位置から前記界面までの長さを測定する測定部をさらに備える、
請求項１に記載の弾性測定装置。
【請求項３】
前記測定部は、前記吸引源の駆動前における前記所定の位置から前記界面までの長さを測定し、前記吸引源の駆動開始から前記所定時間後における前記所定の位置から前記界面までの長さと、前記吸引源の駆動前における前記所定の位置から前記界面までの長さと、を比較する、
請求項２に記載の弾性測定装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記流路に異なる大きさの二つ以上の吸引圧をかけ、
前記測定部は、前記二つ以上の吸引圧毎の前記所定の位置から前記界面までの長さを比較する、
請求項２に記載の弾性測定装置。
【請求項５】
前記流路部は、コーティング剤、プラズマ処理、又はエッチング処理によって親水化されている、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の弾性測定装置。
【請求項６】
前記コーティング剤は、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレアート、カルボキシベタインモノマーを含むポリマーブラシ、ポリオキシエチレン（１０）オクチルフェニルエーテル、ジ（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウム、ソルビタンモノラウレート、３−［（３−コラミドプロピル）ジメチルアンモニオ］−１−プロパンスルホナート、ポリビニルピロリドン、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、ポリエチレングリコール、不飽和カルボン酸、ヒドロキシアルキルエステル、(メタ)アクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、Ｎ−アクリロイルモルホリン、ビニルラクトン、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチルビニエーテル、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、Ｎ−ビニルピロリドンからなる群より選ばれる１種又は２種以上を含む、
請求項５に記載の弾性測定装置。
【請求項７】
前記コーティング剤は、トリシラノール基、アルキル基、アルキレン基、又はフェニル基を含む、
請求項６に記載の弾性測定装置。
【請求項８】
前記流路部は、異なる断面積を有する複数の流路を備え、
前記表示部は、前記吸引源の駆動開始から前記所定時間後における前記所定の位置から前記界面までの長さを、前記複数の流路毎に表示する、
請求項１に記載の弾性測定装置。
【請求項９】
前記流路部は、同じ断面積を有する複数の流路を備え、
前記制御部は、前記複数の流路毎に異なる大きさの吸引圧をかけ、
前記表示部は、前記吸引源の駆動開始から前記所定時間後における前記所定の位置から前記界面までの長さを、前記複数の流路毎に表示する、
請求項１に記載の弾性測定装置。
【請求項１０】
前記流路部は、同じ断面積であり、かつ異なる接触角を有する複数の流路を備え、
前記表示部は、前記吸引源の駆動開始から前記所定時間後における前記所定の位置から前記界面までの長さを、前記複数の流路毎に表示する、
請求項１に記載の弾性測定装置。
【請求項１１】
前記測定部は、前記界面が略移動しなくなった時、前記所定の位置から前記界面までの長さを測定する、
請求項２乃至請求項１０のいずれかに記載の弾性測定装置。
【請求項１２】
前記測定部は、さらに前記吸引源の駆動開始から前記所定時間後の前記検体の流動速度を測定する、
請求項２乃至請求項１１のいずれかに記載の弾性測定装置。
【請求項１３】
前記流路は、毛細管現象を起こす断面積を有する、
請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の弾性測定装置。
【請求項１４】
前記吸引源は吸引口を備えた圧電ポンプであり、
前記吸引口と前記界面とは連通している、
請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の弾性測定装置。
【請求項１５】
前記吸引源の吸引圧は４００Ｐａ以上である、
請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の弾性測定装置。
【請求項１６】
前記吸引源の吸引圧は４００Ｐａ未満である、
請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の弾性測定装置。
【請求項１７】
前記流路部は透光性を有する、
請求項１乃至請求項１６のいずれかに記載の弾性測定装置。
【請求項１８】
前記流路と前記吸引源との間に、弁又はチューブの少なくともいずれかを有する、
請求項１乃至請求項１７のいずれかに記載の弾性測定装置。
【請求項１９】
吸引源を駆動し、
管状の流路部の流路に吸引圧をかけ、流体である検体を前記流路に流入させて、前記流路部の両端の間に前記検体の界面を形成し、
前記吸引源の駆動開始から所定時間後における前記流路部の所定の位置から前記界面までの長さを表示する、
弾性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の弾性を測定する弾性測定装置及び弾性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、液体のレオロジーの一例として伸びの測定方法を開示している。特許文献２乃至特許文献５は、液体の粘性の測定方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４５０６０３号公報
【特許文献２】特開平６−２２９９０２号公報
【特許文献３】特表２００３−５１５１２３号公報
【特許文献４】特開平５−２９６９１１号公報
【特許文献５】国際公開第２００６／００６６０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の装置は、粘液を伸ばして切れるところまで引っ張るため、長いストロークを必要とし、かつ多量の検体量を必要とする。
【０００５】
そこで、この発明は、従来よりも小型で、かつ少量の検体量でも流体の弾性を測定できる弾性測定装置及び弾性測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の弾性測定装置は、流体である検体が移動可能な流路を有する管状の流路部と、前記流路に吸引力を与える吸引源と、前記吸引源を駆動し、前記流路部の両端の間に前記検体の界面を形成させる制御部と、前記吸引源の駆動開始から所定時間後における前記流路部の所定の位置から前記界面までの長さを表示する表示部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る弾性測定装置において、吸引源は、流路の所定の位置から他端側へ向かう吸引力を流路部に与える。流路部は、吸引力により流体である検体を流路の所定の位置から流路に引き込む。流路部は、検体を流路において吸引力により流路の所定の位置側から他端側へ引っ張る。これにより、検体の界面は、流路の所定の位置から他端側へ移動する。
【０００８】
流路中に引き込まれた検体は、弾性を有する場合、吸引量（流路中に引き込まれた検体の長さ）に応じた弾性力を発揮する。流路中の検体の吸引量が多くなるほど、流路中の検体の弾性力が大きくなる。検体は、流路部において弾性力により流路の他端側から所定の位置側へ検体自身を引っ張る。検体の界面は、吸引力と弾性力との釣り合う位置で安定する。
【０００９】
このとき、弾性の大きい検体は、少ない吸引量で大きい弾性力を発揮する。これに対して弾性の小さい検体は、弾性の大きい検体と同等の弾性力を発揮するために、弾性の大きい検体より多くの吸引量を要する。従って、弾性の大きい検体は吸引量の少ない位置で釣り合い、弾性の小さい検体は吸引量の多い位置で釣り合う。このように、検体の弾性の大きさは、流路部において検体の界面の位置に影響する。従って、本発明に係る弾性測定装置は、釣り合った状態の検体の長さ（流路部の所定の位置から検体の界面までの長さ）によって検体の弾性を測定できる。
【００１０】
また、本発明に係る弾性測定装置は、伸びて切れるところまで検体を引っ張る必要がない。このため、本発明に係る弾性測定装置は、従来よりも短い距離で流体の弾性を測定でき、装置全体を小型化することができる。さらに、本発明に係る弾性測定装置は、流路部へ引き込まれる検体量で測定に足りる。このため、本発明に係る弾性測定装置は、少量の検体量で測定できる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、小型で、かつ少量の検体量でも測定できる弾性測定装置及び弾性測定方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態に係る弾性測定装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る弾性測定装置の使用状態を説明するための模式図である。
【図３】図３は、弾性測定装置を使用した場合における検体の長さの経時変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、及び図４（Ｄ）は、弾性測定装置を使用した場合における、検体の弾性に対する検体の長さを測定した結果を吸引圧毎に示すグラフである。
【図５】流路の内径を変えた場合における、検体の弾性に対する検体の長さを測定した結果を示すグラフである。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る弾性測定装置を用いた測定方法のフローチャートである。
【図７】図７は、第２実施形態に係る弾性測定装置の構成を示す模式図である。
【図８】図８（Ａ）は、検体の粘度に対する検体の長さを測定した結果を示すグラフである。図８（Ｂ）は、検体の弾性に対する検体の長さを測定した結果を示すグラフである。
【図９】図９は、毛細管の接触角を説明するための図である。
【図１０】図１０は、第６実施形態に係る弾性測定装置において、吸引ポンプ１２の駆動開始から所定時間後の検体Ｓの長さＬの変化を示す。
【図１１】図１１（Ａ）は、第６実施形態に係る弾性測定装置において、粘度に対する界面の移動速度を表すグラフである。図１１（Ｂ）は、第６実施形態に係る弾性測定装置において、弾性に対する界面の移動速度を表すグラフである。
【図１２】図１２は、第７実施形態に係る弾性測定装置の構成を示す模式図である。
【図１３】図１３は、第８実施形態に係る弾性測定装置の構成を示す模式図である。
【図１４】図１４は、第９実施形態に係る弾性測定装置の構成を示す模式図である。
【図１５】図１５は、接触角と誤差との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、第１実施形態に係る弾性測定装置１０の構成を示す模式図である。図２は、弾性測定装置１０の使用状態を説明するための模式図である。図１及び図２は、流路部１１及び吸引ポンプ１２の一部のみ断面を示している。図１に示すように、弾性測定装置１０は、流路部１１、吸引ポンプ１２、制御部１３、電源４４、及びスケール１４を備えている。吸引ポンプ１２は、流路部１１と、制御部１３とに接続されている。電源４４は、制御部１３と接続されている。なお、吸引ポンプ１２は、本発明の吸引源の一例である。スケール１４は、本発明の表示部の一例である。
【００１４】
流路部１１は、例えば、管状のガラス管である。流路部１１は、第１端１５と第２端１６とを有する。第１端１５は、本発明の所定の位置に相当する。このように、所定の位置は、流路部１１の一端であることが好ましい。第２端１６は、第１端１５と反対側の流路部１１の端部である。流路部１１は、第１端１５から第２端１６に亘る流路１７を有する。なお、流路部１１の素材は、ガラスに限ることなく、他の素材も使用することができる。流路部１１は、透光性を有することが好ましい。これにより、流路１７の様子が外から視認できる。第１端１５は、測定時に、検体Ｓと接触するように配置される。
【００１５】
検体Ｓは、粘弾性を有する流体である。検体Ｓは、例えば、唾液である。唾液は、ムチンを含む。ムチンは、長い側鎖及び主鎖を有する高分子である。このため、唾液は、粘弾性を有する。なお、検体Ｓは、唾液に限られず、その他、多糖類又はたんぱく質等を含む粘弾性を有する流体であればよい。
【００１６】
吸引ポンプ１２は、吸引口１２１及び吐出口１２２を備える。吸引ポンプ１２は、吸引口１２１が流路部１１側を向くように配置されている。吸引口１２１は、流路部１１の第２端１６と接続している。吸引ポンプ１２は、吸引口１２１を介して流路１７と接続している。吸引ポンプ１２は、流路１７に吸引力を与える。
【００１７】
制御部１３は、電源４４からの電圧を制御して吸引ポンプ１２に供給する。吸引ポンプ１２は、供給された電圧で駆動して、第１端１５側から第２端１６側へ向かう吸引力を流路１７に与える。
【００１８】
スケール１４は、流路部１１の軸方向に沿うように配置されている。スケール１４は、第１端１５から第２端１６に亘る目盛り１４１を有する。スケール１４の目盛り１４１は、流路部１１の第１端１５から第２端１６までの位置を示す。
【００１９】
図２に示すように、第１端１５は、検体Ｓと接触している。吸引ポンプ１２は、例えば圧電ポンプである。圧電ポンプは、高周波数かつ低振幅で駆動できる。このため、圧電ポンプは、流体の流れを定常的に生じるため、他の種類のポンプと比べて脈動が生じ難い。吸引ポンプ１２は、脈動の少ない安定した吸引力を流路１７に与えることができる。従って、吸引ポンプ１２は、安定した吸引力により検体Ｓの界面ＩＦの位置を安定して移動させる。このため、ユーザは、弾性測定装置１０を用いて、早く精度よく界面ＩＦの位置を測定できる。なお、吸引ポンプ１２は、圧電ポンプに限ることなく、吸引力を流路１７に与えることができるものであれば、これに替えて用いられる。
【００２０】
流路部１１は、吸引力により検体Ｓを第１端１５側から流路１７に引き込む。流路部１１は、検体Ｓを吸引力により流路１７の第１端１５側から第２端１６側へ引っ張る。なお、ユーザは、吸引力の大きさを、検体Ｓの種類、流路部１１の内径等に対応して適宜設定することができる。吸引力の大きさは、検体Ｓを流路１７に引き込むことができ、かつ第２端１６から流出しない程度である。
【００２１】
検体Ｓの界面ＩＦは、吸引力により第１端１５から第２端１６側へと移動する。ユーザは、界面ＩＦの位置に対応するスケール１４の目盛り１４１を読み取ることにより、流路１７中に引き込まれた検体Ｓの第１端１５から界面ＩＦまでの長さＬを得ることができる。
【００２２】
検体Ｓは、弾性を有する。このため、流路１７中に引き込まれた検体Ｓは、バネの様に吸引量（流路１７中に引き込まれた検体Ｓの第１端１５から界面ＩＦまでの長さＬ）に応じた弾性力を発揮する。なお、検体Ｓの弾性とは、検体Ｓが有する固有の値である。これに対して、検体Ｓの弾性力とは、流路１７中に引き込まれた検体Ｓに加えらえた力に対する復元力を示す。検体Ｓの長さＬが長くなるほど、流路１
７中の検体Ｓの弾性力は大きくなる。検体Ｓの界面ＩＦは、吸引力と弾性力との釣り合う位置で安定する。また、制御部１３は、検体Ｓの界面ＩＦの位置を安定させるまで吸引ポンプ１２を所定時間（Ｔ１）駆動する。なお、ユーザは、所定時間（Ｔ１）を、検体Ｓの種類、流路部１１の内径等に対応して適宜設定することができる。
【００２３】
図３は、弾性測定装置１０を使用した場合における、検体Ｓの長さＬの経時変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。検体Ｓの長さＬの変化は、吸引ポンプ１２の駆動開始０．１秒後から表されている。なお、図３は、検体Ｓの一例として、ダイユータンガム水溶液を使用する場合を示している。ダイユータンガム水溶液は、０．０１重量％、又は０．０３重量％の２種類の濃度を想定する。以下、０．０１重量％の濃度のダイユータンガム水溶液を検体Ｓ１とし、０．０３重量％の濃度のダイユータンガム水溶液を検体Ｓ２として説明する。検体Ｓ２は、検体Ｓ１と比べてダイユータンガムの濃度が高く、大きい弾性を有する。また、吸引ポンプ１２の吸引力は、２００Ｐａ、３００Ｐａ、４００Ｐａ、及び５００Ｐａの４種類を想定する。
【００２４】
図３に示すように、いずれの場合も検体Ｓ（検体Ｓ１又は検体Ｓ２）の長さＬは、時間が経過するにつれて大きくなる。検体Ｓの長さＬの変化は、ある程度の時間を経過すると、小さくなる。このようにして、検体Ｓの界面ＩＦは、吸引力と弾性力との釣り合う位置で安定する。
【００２５】
また、検体Ｓの界面ＩＦが安定する時、すなわち界面ＩＦが略移動しなくなった時の検体Ｓの長さＬを用いる。従って、ユーザは検体Ｓ１の長さＬをより正確に読み取ることができる。
【００２６】
検体Ｓ１の長さＬは、吸引ポンプ１２の吸引力が同一の場合、検体Ｓ２よりも長い。弾性の大きい検体（例えば、検体Ｓ２）は、少ない吸引量（例えば、長さＬ＝Ｌ１）で大きい弾性力（例えば、Ｅ１）を発揮する。これに対して、弾性の小さい検体（例えば、検体Ｓ１）は、検体Ｓ２と同等の大きさの弾性力（Ｅ１）を発揮するために、検体Ｓ２より多くの吸引量（長さＬ＝Ｌ２、Ｌ２＞Ｌ１）を要する。このため、弾性の大きい検体Ｓ２の場合、吸引量の少ない位置（長さＬ＝Ｌ１）で検体Ｓ２の界面ＩＦは安定する。これに対して、弾性の小さい検体Ｓ１の場合、吸引量の多い位置（長さＬ＝Ｌ２）で検体Ｓ１の界面ＩＦは安定する。
【００２７】
また、検体Ｓ１の長さＬは、吸引ポンプ１２の吸引力が大きくなるにつれて、長くなる。すなわち、吸引ポンプ１２の吸引力が大きくなるにつれて、吸引力と弾性力とを釣り合わせるために、検体Ｓ１の長さＬは長くなる。検体Ｓ２の長さＬも、同様に吸引ポンプ１２の吸引力が大きくなるにつれて、長くなる。
【００２８】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、及び図４（Ｄ）は、弾性測定装置１０を使用した場合における、検体Ｓの弾性に対する検体Ｓの長さＬを測定した結果を、吸引圧毎に示すグラフである。検体Ｓの長さＬは、検体Ｓの界面ＩＦが安定した時の値である。検体Ｓは、キサンタンガム水溶液、グァーガム水溶液、又はダイユータンガム水溶液の3種類を想定する。図４（Ａ）図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、及び図４（Ｄ）は、それぞれ、吸引ポンプ１２の吸引力が１００Ｐａ、２００Ｐａ、３００Ｐａ、又は４００Ｐａの場合の結果を示している。なお、検体Ｓの弾性は、レオメータで周波数1ｋＨｚ、ｒ１％の条件において測定した貯蔵弾性率を示す。グラフ中の破線は、図毎の検体Ｓの弾性と検体Ｓの長さＬとの近似直線である。
【００２９】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、及び図４（Ｄ）に示すように、検体Ｓの弾性が大きくなるにつれ、いずれの吸引力においても検体Ｓの長さＬは短くなる。図３と同様に、検体Ｓの長さＬは、吸引ポンプ１２の吸引力が大きくなるにつれて長くなる。
【００３０】
表１は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、及び図４（Ｄ）それぞれにおける検体Ｓの弾性と検体Ｓの長さＬとの相関係数、近似直線の傾きを示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１に示すように、吸引ポンプ１２の吸引力がいずれの場合も、ある程度高い相関係数が得られる。このため、検体Ｓの弾性と検体Ｓの長さＬとの間には強い相関がある。また、吸引ポンプ１２の吸引力が４００Ｐａの時の近似直線の傾きは、吸引ポンプ１２の吸引力が１００Ｐａ、２００Ｐａ、及び３００Ｐａの時と比べて大きい。すなわち、吸引ポンプ１２の吸引力が４００Ｐａ以上の場合、検体Ｓの長さＬの変化量が大きくなる。このため、長さＬの測定値の分解能が高まる。一方、吸引ポンプ１２の吸引力が小さくなるにつれ、相関係数が１に近づく。よって、吸引ポンプ１２の吸引力が４００Ｐａ未満の場合、検体Ｓの弾性に対する検体Ｓの長さＬの相関関係がより高くなる。
【００３３】
このように、検体Ｓの弾性の大きさは、流路部１１における検体Ｓの界面ＩＦの位置（長さＬ）と強い相関がある。従って、本発明に係る弾性測定装置１０は、釣り合った状態の検体Ｓの界面ＩＦの位置（長さＬ）を比較することによって、検体Ｓの弾性を相対的に測定できる。
【００３４】
また、弾性測定装置１０は、検体Ｓを伸びて切れるところまで引っ張る必要がない。このため、弾性測定装置１０は、従来よりも短い距離で検体Ｓの弾性を測定でき、弾性測定装置１０全体を小型化することができる。さらに、弾性測定装置１０は、流路部１１へ引き込む検体量で十分に測定できる。このため、弾性測定装置１０は、少量の検体量で測定できる。
【００３５】
なお、検体Ｓは、質量を有するため、検体Ｓの自重により第２端１６から第１端１５側に引っ張られる。また、流路部１１は管状であるため、毛細管現象を起こす。検体Ｓは、毛細管現象によって第１端１５から第２端１６側に引っ張られる。このため、弾性測定装置１０は、自重と毛細管現象を加味すれば正確な弾性の値を得られる。また、弾性測定装置１０は、第１端１５側を鉛直下向きになるようにして使用しているが、これに限られない。例えば、弾性測定装置１０は、第１端１５側を鉛直上向きになるようにして使用してもよい。この場合、検体Ｓは、自重により第１端１５から第２端１６側に引っ張られる。また、弾性測定装置１０は、流路部１１の軸方向を水平になるようにして使用してもよい。この場合、検体Ｓの自重は加味されない。
【００３６】
図５は、流路１７の内径を変えた場合における、検体Ｓの弾性に対する検体Ｓの長さＬを測定した結果を示すグラフである。検体Ｓの長さＬは、検体Ｓの界面ＩＦが安定した時の値である。検体Ｓは、キサンタンガム水溶液、又はグリセリン水溶液の２種類を想定する。グリセリン水溶液は粘性を有するが、弾性を有しない。流路部１１は、０．５ｍｍ、０．９３ｍｍ、又は１．６８ｍｍの内径を想定する。
【００３７】
図５に示すように、キサンタンガム水溶液を測定する場合、流路部１１の内径が小さくなるほど、検体Ｓの長さＬは長くなる。また、流路部１１の内径が小さくなるほど、検体Ｓの弾性に対する検体Ｓの長さＬの変化は大きくなる。このため、流路部１１の内径が小さくなるほど、検体Ｓの長さＬの測定値の分解能が高まる。
【００３８】
一方、グリセリン水溶液を測定する場合、流路部１１の内径が小さくなるほど、検体Ｓの長さＬは長くなる。この場合、グリセリン水溶液の濃度を変えたとしても、グリセリン水溶液は弾性を有しないため、検体Ｓの長さＬは変化しない。
【００３９】
図６は、弾性測定装置１０を用いた弾性測定方法のフローチャートである。
【００４０】
図６に示すように、制御部１３は、駆動電圧を吸引ポンプ１２の圧電素子に印加することにより、吸引ポンプ１２を駆動する（Ｓ１１）。制御部１３は、吸引ポンプ１２により流路１７に吸引圧をかける。これにより、制御部１３は、検体Ｓを流路１７に流入させ、流路部１１の第１端１５側及び第２端１６の間に検体Ｓの界面ＩＦを形成する（Ｓ１２）。
【００４１】
制御部１３は、駆動電圧を吸引ポンプ１２の圧電素子に印加する時刻を計時する。制御部１３は、吸引ポンプ１２の駆動開始から所定時間（Ｔ１）経過したか否かを判断する（Ｓ１３）。制御部１３は、所定時間（Ｔ１）経過していないと判断した場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、駆動電圧を吸引ポンプ１２の圧電素子に印加し続ける。制御部１３は、所定時間（Ｔ１）経過したと判断した場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、スケール１４は、流路部１１の第１端１５から界面ＩＦまでの長さＬを示す（Ｓ１４）。これにより、弾性測定装置１０は、所定時間（Ｔ１）経過後の界面ＩＦの位置（長さＬ）から検体Ｓの弾性を測定できる。
【００４２】
以下、第２実施形態に係る弾性測定装置２０について説明する。なお、第２実施形態以降の実施形態は、第１実施形態と組み合わせることができる。また、第２実施形態以降の実施形態は、それぞれ可能な範囲において他の実施形態と組み合わせることができる。
【００４３】
図７は、第２実施形態に係る弾性測定装置２０の構成を示す模式図である。弾性測定装置２０の説明においては、第１実施形態と異なる点についてのみ説明を行い、同様の点については説明を省略する。なお、図７は、接続チューブ７２の断面を示している。
【００４４】
図７に示すように、弾性測定装置２０は、接続チューブ７２をさらに備える。接続チューブ７２は、流路部１１と吸引ポンプ１２との間を繋いでいる。接続チューブ７２は、可撓性を有していてもよい。接続チューブ７２は、流路１７と吸引ポンプ１２との距離を隔てるため、吸引ポンプ１２への検体Ｓの流入を抑制する。これにより、接続チューブ７２は、吸引ポンプ１２の故障を防ぐことができる。接続チューブ７２は、本発明に係るチューブの一例である。なお、接続チューブ７２に替えて、液体の流入を抑制する弁等も使用することができる。
【００４５】
以下、第３実施形態に係る弾性測定装置３０について説明する。弾性測定装置３０の説明においては、第１実施形態と異なる点についてのみ説明を行い、同様の点については説明を省略する。なお、弾性測定装置３０は、概ね第１実施形態と同様の構成であるため、図示は省略する。
【００４６】
弾性測定装置３０は、スケール１４に替えて不図示の測定部及び表示部を、備えている。測定部は、第１端１５から界面ＩＦまでの長さを測定し、表示部に測定値を表示する。表示部は、例えば測定値をデジタル値で表示するディスプレイであってもよい。測定部は、第１端１５から界面ＩＦまでの長さを測定できるものであればよく、公知の光学センサ等の技術が用いられる。
【００４７】
以下、第４実施形態に係る弾性測定装置４０について説明する。弾性測定装置４０の説明においては、第３実施形態と異なる点についてのみ説明を行い、同様の点については説明を省略する。なお、弾性測定装置４０は、概ね第１実施形態と同様の構成であるため、図示は省略する。
【００４８】
弾性測定装置４０の流路部１１は、毛細管である。なお、毛細管は、本発明の流路部の一例である。
【００４９】
流路部１１における流路１７の直径は、例えば１．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。流路部１１は、細い流路１７を有するため、測定に必要な検体Ｓの量は少量で足りる。毛細管は、毛細管現象を起こす。流路部１１は、第１端１５を検体Ｓへ接触させると、毛細管現象により流路１７に検体Ｓを所定量吸い上げる。毛細管現象による検体Ｓの所定量は、流路１７の接触角（濡れ性）、検体Ｓの自重、粘度、又は表面張力等に依存する。流路１７の接触角（濡れ性）、検体Ｓの自重、粘度、又は表面張力は、検体Ｓの種類によって異なる。
【００５０】
測定部は、吸引ポンプ１２の駆動前において、流路１７中に引き込まれた検体Ｓの第１端１５から界面ＩＦまでの長さ（例えば、Ｌ０）を測定する。すなわち、Ｌ０は、毛細管現象によって流路１７に吸い上げられた検体Ｓの量を示す。
【００５１】
測定部は、吸引ポンプ１２の駆動開始から所定時間（Ｔ１）経過後、流路１７中に引き込まれた検体Ｓの第１端１５から界面ＩＦまでの長さＬを測定する。測定部は、吸引ポンプ１２の駆動前の測定値（Ｌ０）と、吸引ポンプ１２の駆動開始から所定時間（Ｔ１）経過後の測定値（ＬＴ１）と、を比較する。例えば、測定部は、ＬＴ１とＬ０との差を表示部に表示する。測定部は、毛細管現象による検体Ｓの長さＬの値を差し引いた検体Ｓの変化量を表示部に表示する。
【００５２】
図８（Ａ）は、検体Ｓの粘度に対する検体Ｓの長さＬを測定した結果を示すグラフである。図８（Ｂ）は、検体Ｓの弾性に対する検体Ｓの長さＬを測定した結果を示すグラフである。検体Ｓの長さＬは、検体Ｓの界面ＩＦが安定した時の値である。検体Ｓは、キサンタンガム水溶液、又はグリセリン水溶液を想定する。吸引ポンプ１２の吸引力は、０Ｐａ、３００Ｐａ、及び５００Ｐａの３種類を想定する。吸引ポンプ１２の吸引力が０Ｐａである時、毛細管現象によって流路１７に吸い上げられた検体Ｓの長さＬを示す。
【００５３】
図８（Ａ）に示すように、キサンタンガム水溶液を測定する場合、吸引ポンプ１２の吸引力が大きくなるほど、キサンタンガム水溶液の長さＬの変化は大きくなる。この時、キサンタンガム水溶液の粘度が大きくなるほど、キサンタンガム水溶液の長さＬは小さくなる。一方、グリセリン水溶液を測定する場合、吸引ポンプ１２の吸引力が大きくなるほど、グリセリン水溶液の長さＬの変化は大きくなる。この時、グリセリン水溶液の粘度の変化によって、グリセリン水溶液の長さＬはほとんど変化しない。このように、毛細管７１を使用すると、弾性を有する液体と弾性を有しない液体とで、粘度に対する検体Ｓの長さＬの変化に差がでる。従って、弾性測定装置４０は、毛細管７１使用することにより、粘弾性を有する物質の弾性を評価することができる。
【００５４】
図８（Ｂ）に示すように、キサンタンガム水溶液を測定する場合、キサンタンガム水溶液の弾性が大きくなるほど、キサンタンガム水溶液の長さＬは小さくなる。この時、吸引ポンプ１２の吸引力が大きくなるほど、キサンタンガム水溶液の長さＬの変化は大きくなる。従って、弾性測定装置４０は、吸引ポンプ１２の吸引力を高くすることによって、検体Ｓの長さＬの測定値の分解能を高めることができる。
【００５５】
また、測定部は、毛細管現象による検体Ｓの長さＬの値を差し引いた検体Ｓの変化量を表示部に表示する。これにより、弾性測定装置４０は、吸引ポンプ１２の吸引力のみによる界面ＩＦの移動量を測定できる。弾性測定装置４０は、毛細管現象の影響がなく、さらに正確に検体Ｓの弾性測定できる。また、ユーザは、予め毛細管現象を考慮して、測定値（ＬＴ１）を補正する必要がない。従って、弾性測定装置４０は、簡便に弾性を測定できる。
【００５６】
以下、第５実施形態に係る弾性測定装置５０について説明する。弾性測定装置５０の説明においては、第1実施形態と異なる点についてのみ説明を行い、同様の点については説明を省略する。なお、弾性測定装置５０は、概ね第１実施形態と同様の構成であるため、図示は省略する。
【００５７】
図９は、流路部１１の接触角θを説明するための図である。図９に示すように、説明の都合上、流路部１１の内径は２ｒとする。検体Ｓの界面ＩＦは、接触角θで湾曲している。図９に示すｈは、検体Ｓの界面ＩＦの高低差であり、検体Ｓの界面ＩＦにおける流路部１１の軸方向の最も高い位置から最も低い位置までの差を示す。
【００５８】
流路部１１の接触角（濡れ性）θは、以下の（式１）で算出される。
【００５９】
【数１】
2020106485.tif 000004
【００６０】
例えば、二つの異なる接触角（θ１及びθ２）について検体Ｓの長さＬを比較する。以下、接触角θ１の場合の検体Ｓの長さＬをＬ１、接触角θ２の場合の検体Ｓの長さＬをＬ２とする。検体Ｓの表面張力をＴ、検体Ｓの密度をρ、検体Ｓの重力加速度をｇ、及び流路１７の半径をｒとして説明する。なお、検体Ｓは、ニュートン流体と仮定する。
【００６１】
（式２）は、接触角がθ１の場合における毛細管現象による検体Ｓの長さＬ（Ｌ１）を示す。（式３）は、接触角がθ２の場合における毛細管現象による検体Ｓの長さＬ（Ｌ２）を示す。（式２）に示す値は、算出されるＬ１の理論値である。（式３）に示す値は、算出されるＬ２の理論値である。
【００６２】
【数２】
2020106485.tif 000005
【００６３】
【数３】
2020106485.tif 000006
【００６４】
検体Ｓの長さＬは、流路１７の接触角θにより影響を受ける。（式４）は、接触角（θ１及びθ２）における検体Ｓを弾性を有さないニュートン流体と仮定した場合の理論値の検体Ｓの長さＬを比較する式である。（式４）は、さらに接触角（θ１及びθ２）における弾性を有する検体Ｓを測定した場合の検体Ｓの長さＬの実測値と比較する。
【００６５】
【数４】
2020106485.tif 000007
【００６６】
（式４）に示すように、接触角（θ１）の検体Ｓの長さＬ（Ｌ１理論値）と接触角（θ２）の検体Ｓの長さＬ（Ｌ２理論値）の比は、接触角（θ１及びθ２）における検体Ｓの長さＬの実測値の比と異なる。検体Ｓは弾性を有する場合、せん断応力が変化し、検体Ｓの伸張度合は変化する。このように、検体Ｓの長さＬにおける理論値の比と実測値の比との違いは、検体Ｓの弾性の影響によるものと考えられる。
【００６７】
流路部１１は、コーティング剤、プラズマ処理、又はエッチング処理によって親水化されていてもよい。流路部１１は、親水化されることにより、検体Ｓの接触角θは大きく、かつ均一になる。これにより、弾性測定装置５０は、親水化されない場合に比べて、より高い精度で弾性を測定できる。
【００６８】
コーティング剤は、例えば、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレアート、カルボキシベタインモノマーを含むポリマーブラシ、ポリオキシエチレン（１０）オクチルフェニルエーテル、ジ（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウム、ソルビタンモノラウレート、３−［（３−コラミドプロピル）ジメチルアンモニオ］−１−プロパンスルホナート、ポリビニルピロリドン、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、ポリエチレングリコール、不飽和カルボン酸、ヒドロキシアルキルエステル、(メタ)アクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、Ｎ−アクリロイルモルホリン、ビニルラクトン、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチルビニエーテル、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、又はＮ−ビニルピロリドンからなる群より選ばれる１種又は２種以上を含むことが好ましい。これらのコーティング剤は、流路部１１における検体Ｓの接触角θをより均一にする。従って、弾性測定装置５０は、より高い精度で弾性を測定できる。
【００６９】
また、コーティング剤は、トリシラノール基、アルキル基、アルキレン基、又はフェニル基を含んでもよい。コーティング剤はこれらの分子構造を有すると、流路部１１の表面を安定してコーティングする。従って、コーティング剤は、より均一に流路部１１をコーティングする。従って、弾性測定装置５０は、より高い精度で弾性を測定できる。
【００７０】
以下、第６実施形態に係る弾性測定装置６０について説明する。弾性測定装置６０の説明においては、第３実施形態と異なる点についてのみ説明を行い、同様の点については説明を省略する。なお、弾性測定装置６０は、概ね第１実施形態と同様の構成であるため、図示は省略する。
【００７１】
弾性測定装置６０は、第３実施形態と同様に不図示の測定部を備える。測定部は、さらに吸引ポンプ１２の駆動開始から所定時間後の検体Ｓの流動速度を測定する。
【００７２】
図１０は、弾性測定装置６０において、吸引ポンプ１２の駆動開始から所定時間後の検体Ｓの長さＬの変化を示す。検体Ｓの長さＬの変化は、吸引ポンプ１２の駆動開始から表されている。なお、図１０は、検体Ｓの一例として０．１重量％のキサンタンガム水溶液を使用する場合を示している。また、吸引ポンプ１２の吸引力は、１００Ｐａ、２００Ｐａ、３００Ｐａ、及び４００Ｐａの４種類を想定する。
【００７３】
図１０に示すように、いずれの場合も検体Ｓの長さＬは、時間の経過とともに大きくなる。また、吸引ポンプ１２の駆動開始から所定時間経過後には、検体Ｓの長さＬの変化はほとんどない。図１０に示す破線は、吸引ポンプ１２の駆動開始から３秒後までの３秒間に亘る検体Ｓの長さＬの変化量の近似曲線である。近似曲線は、検体Ｓの長さＬの上昇量を時間に対して対数近似した対数近似曲線である。
【００７４】
吸引ポンプ１２の駆動開始から３秒後までの３秒間の検体Ｓの長さＬの変化量の近似曲線の傾きは、界面ＩＦの移動速度を示す。吸引ポンプ１２の吸引力が大きくなるにつれて、検体Ｓの長さＬの変化量の近似曲線は、急な傾きになる。すなわち、吸引ポンプ１２の吸引力が大きくなるにつれて、検体Ｓの流動性が大きくなる。
【００７５】
図１１（Ａ）は、弾性測定装置６０において、レオメータで計測した検体Ｓの粘度に対する界面ＩＦの移動速度（吸引ポンプ１２の駆動開始から３秒後までの３秒間）を表したグラフである。図１１（Ｂ）は、弾性測定装置６０において、レオメータで計測した検体Ｓの弾性に対する界面ＩＦの移動速度（吸引ポンプ１２の駆動開始から３秒後までの３秒間）を表したグラフである。検体Ｓは、キサンタンガム水溶液、グァーガム水溶液、又はダイユータンガム水溶液を想定する。なお、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）中の点線は、それぞれの水溶液毎の近似直線を示す。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）中の破線は、全ての水溶液の近似直線を示す。
【００７６】
図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、粘性は、界面ＩＦの移動速度と相関関係が高い。従って、弾性測定装置６０は、界面ＩＦの移動速度から粘度も測定できる。
【００７７】
以下、第７実施形態に係る弾性測定装置７０について説明する。図１２は、第７実施形態に係る弾性測定装置７０の構成を示す模式図である。弾性測定装置７０の説明においては、第1実施形態と異なる点についてのみ説明を行い、同様の点については説明を省略する。なお、図１２は、表示部を省略している。
【００７８】
図１２に示すように、弾性測定装置７０は、流路部３１、流路部３２、流路部３３、及び接続チューブ７３を備える。流路部３１は、流路３７を有する。流路部３２は、流路３８有する。流路部３３は、流路３９を有する。流路３７、流路３８、及び流路３９は、異なる断面積を有する。断面積は、流路３７、流路３８、流路３９の順に大きくなる。接続チューブ７３は、各流路部（流路部３１、流路部３２、及び流路部３３）と吸引ポンプ１２との間を繋いでいる。なお、弾性測定装置７０は、３つの流路部を備えるが、流路部の数は２つでもよく、４つ以上でもよい。
【００７９】
吸引ポンプ１２は、流路３７、流路３８、及び流路３９に同一の吸引力を与える。弾性測定装置７０は、吸引ポンプ１２を駆動させて所定時間経過後に安定した検体Ｓの長さＬを表示する。検体Ｓの長さＬは、流路３７、流路３８、流路３９の順に小さくなる。すなわち、流路部の断面積が大きくなるにつれ、検体Ｓの長さＬは小さくなる。このように、弾性測定装置７０は、断面積が異なる流路の検体Ｓの長さＬを一回の吸引で比較できる。従って、弾性測定装置７０は、検体Ｓに対して一回の測定で異なる条件下による測定値を比較できる。
【００８０】
以下、第８実施形態に係る弾性測定装置８０について説明する。図１３は、第８実施形態に係る弾性測定装置８０の構成を示す模式図である。弾性測定装置８０の説明においては、第1実施形態と異なる点についてのみ説明を行い、同様の点については説明を省略する。なお、図１３は、表示部を省略している。
【００８１】
図１３に示すように、弾性測定装置８０は、流路部１０１、流路部１０２、流路部１０３、３つの吸引ポンプ１２、及び３つの接続チューブ７２を備える。流路部１０１、流路部１０２、及び流路部１０３はそれぞれ各吸引ポンプ１２と接続チューブ７２を介して接続されている。制御部１３は、各吸引ポンプ１２と接続されている。流路部１０１、流路部１０２、及び流路部１０３は、それぞれ同じ断面積を有する流路１７を有する。なお、弾性測定装置８０は、３つの流路部を備えるが、流路部の数は２つでもよく、４つ以上でもよい。
【００８２】
各吸引ポンプ１２は、３つの流路１７にそれぞれ異なる吸引力を与える。吸引力は、流路部１０１、流路部１０２、及び流路部１０３の順に小さくなる。弾性測定装置８０は、各吸引ポンプ１２を駆動させて所定時間経過後に安定した検体Ｓの長さＬを表示する。検体Ｓの長さＬは、流路部１０１、流路部１０２、流路部１０３の順に小さくなる。すなわち、各流路部に与える吸引力が小さくなるにつれ、検体Ｓの長さＬは小さくなる。このように、弾性測定装置８０は、与えられる吸引力の異なる流路における検体Ｓの長さＬを一回の吸引で比較できる。従って、弾性測定装置８０は、検体Ｓに対して一回の測定で異なる条件下による測定値を比較できる。
【００８３】
以下、第９実施形態に係る弾性測定装置９０について説明する。図１４は、第９実施形態に係る弾性測定装置９０の構成を示す模式図である。弾性測定装置９０の説明においては、第1実施形態と異なる点についてのみ説明を行い、同様の点については説明を省略する。なお、図１４は、表示部を省略している。
【００８４】
弾性測定装置９０は、流路部１９１、流路部１９２、流路部１９３、及び接続チューブ７３を備える。流路部１９１は流路９７を備える。流路部１９２は流路９８を備える。流路部１９３はは流路９９を備える。吸引ポンプ１２は、３つの流路９７、流路９８、及び流路９９に同一の吸引力を与える。３つの流路９７、流路９８、及び流路９９は、異なる接触角θを有する。接触角θは、流路９７、流路９８、及び流路９９、すなわち流路部１９１、流路部１９２、流路部１９３の順に大きくなる。弾性測定装置９０は、吸引ポンプ１２を駆動させて所定時間経過後に安定した検体Ｓの長さＬを表示する。検体Ｓの長さＬは、流路部１９１、流路部１９２、流路部１９３の順に小さくなる。すなわち、各流路部に与える接触角θは小さくなるにつれ、検体Ｓの長さＬは大きくなる。
【００８５】
このように、弾性測定装置９０は、異なる接触角θを有する流路の検体Ｓの長さＬを一回の吸引で比較できる。従って、弾性測定装置９０は、検体Ｓに対して一回の測定で異なる条件下による測定値を比較できる。
【００８６】
図１５は、流路１７の接触角θと検体Ｓの長さＬの誤差との関係を表すグラフである。図１５に示す破線は、近似直線である。
【００８７】
図１５に示すように、流路１７の接触角θが２５°以下の時、検体Ｓの長さＬの誤差は７％以内である。これに対して、流路１７の接触角θが４０°以上の時、検体Ｓの長さＬの誤差は７％より大きい。よって、流路１７の接触角θが小さいほうが、比較的検体Ｓの長さＬの誤差は少ない。従って、弾性測定装置９０は、小さい接触角θの流路１７を用いることにより、検体Ｓの長さＬをより正確に測定できる。
【００８８】
最後に、本実施形態の説明は、すべての点で例示であり、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８９】
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０…弾性測定装置
１１，３１，３２，３３，１０１，１０２，１０３…流路部
１２…吸引ポンプ（吸引源）
１３…制御部
１４…スケール（表示部）
１５…第１端（所定の位置）
１７，３７，３８，３９…流路
７１…毛細管（流路部）
７２，７３…接続チューブ（チューブ）
ＩＦ…界面
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２…検体
【図１】
2020106485.tif 000008
【図２】
2020106485.tif 000009
【図３】
2020106485.tif 000010
【図４】
2020106485.tif 000011
【図５】
2020106485.tif 000012
【図６】
2020106485.tif 000013
【図７】
2020106485.tif 000014
【図８】
2020106485.tif 000015
【図９】
2020106485.tif 000016
【図１０】
2020106485.tif 000017
【図１１】
2020106485.tif 000018
【図１２】
2020106485.tif 000019
【図１３】
2020106485.tif 000020
【図１４】
2020106485.tif 000021
【図１５】
2020106485.tif 000022