(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体を余裕をもって収容する測定室と、比較用容積室と、両室に同位相で同一の容積変化を周期的に与えるための容積変化付与手段と、前記測定室と比較用容積室の各室内の前記容積変化に伴って変化する圧力の差を検出するための差圧計と、前記測定室と比較用容積室との間、及びこれら両室と外部空間との間の巨視的な圧力平衡を保持するための微細通気路とを備えた容積測定系を構成し、
前記測定室に検体を入れ、外部空間が基準気圧の状態と、基準気圧より高い圧縮気圧の状態のそれぞれにおいて前記両室に周期的な容積変化を与え、
基準気圧の時の両室の差圧から検体の初期体積を、圧縮気圧の時の両室の差圧から検体の圧縮体積を、それぞれ導出することにより、検体の体積弾性率を算出することを特徴とする微細試料の体積弾性率測定方法。
【請求項２】
測定室の容積をＶ１、収容した検体の初期体積をＸ、その検体分を除く測定室中の容積をＶｘ、比較用容積室の容積をＶ２、両室に与える同位相で同一の容積変化をΔＶ、前記基準気圧下における前記測定室と比較用容積室の各室内の圧力Ｐ１、Ｐ２の変化をΔＰ１、ΔＰ２、同Ｐ１、Ｐ２の平均値を〔Ｐ１〕＝〔Ｐ２〕＝Ｐ、前記圧縮気圧下における前記測定室と比較用容積室の各室内の圧力Ｐ１’、Ｐ２’の変化をΔＰ１’、ΔＰ２’、同Ｐ１’、Ｐ２’の平均値を〔Ｐ１’〕＝〔Ｐ２’〕＝Ｐ’とし、
各室に共通するＰＶｎポリトロープ変化の微分式における容積増分ｄＶと圧力増分ｄＰを、前記容積変化ΔＶ、及びそれに伴う圧力変化ΔＰ１、ΔＰ２、及びΔＰ１’、ΔＰ２’にそれぞれ置換し、両時の差圧近似式
・  ΔＰ１−ΔＰ２＝ｎＰΔＶ（１／Ｖｘ−１／V2）     ・ ・・・（１）
・  ΔＰ１’−ΔＰ２’＝ｎＰ’ΔＶ（１／Ｖｘ’−１／V2）・・・（２）
を得て、基準気圧下に置かれた前記容積計内の容積Ｖｘに対応する検体の初期体積Ｘと、圧縮気圧下に置かれた前記容積計内の容積Ｖｘ’に対応する検体の圧縮体積Ｘ’を求めることを特徴とする請求項１に記載の体積弾性率測定方法。
【請求項３】
前記基準気圧が、大気圧からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の体積弾性率測定方法。
【請求項４】
前記容積変化付与手段が、前記測定室と比較用容積室に出入する一対のピストンからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の体積弾性率測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小生体組織その他の微細検体の力学的性質、特に体積弾性率の測定方法及び測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟骨や骨などの再生治療を目的とした細胞組織培養において、その成熟度は患部に移植するのに適した時期を判定する上で是非とも必要であり、それは力学的強度によって評価される。しかしながら、今日まで、微小で柔らかい生体組織は歪みや応力を正確に測定するための試験片として形状が整えられないため、通常の力学物性測定法で力学的性質を測定することは困難であり、しかも測定によって組織が破壊するなどの損傷を受けるため、培養の途中段階で継続的に測ることができなかった。
【０００３】
現在、生体組織の物性測定に関する公知の装置としては、生体表層組織を光学的に分析し、皮膚の弾力、張り、みずみずしさを判定したり（例えば、特許文献１参照）、より深く光を入射させ、肩こり、肝硬変、乳ガン、あるいは脂肪肝の進行度を推定するもの（例えば、特許文献２参照）は存在するが、上記のような再生組織の硬さそのものを、培養の途中段階で継続的且つ有効に測定できるものは存在しなかった。
【特許文献１】特開平１１−２４４２６６号公報
【特許文献２】特開平１０−０００１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、微小で柔らかいために整形できず、通常の試験器では測定できない物体、特に軟骨や骨、血管等、生体組織の成熟度を、体積弾性率として計測しようとするものである。
【０００５】
体積弾性率とは、体積Ｖの物体に一定の圧力Ｐを加えて、その体積がdＶだけ縮小したとき、フックの法則により、応力ＰがＰ＝−ｋdＶ/Ｖで表せる場合の比例定数ｋのことである。
【０００６】
従って、本発明が解決しようとする問題点は、微小検体の初期体積をまず測定し、ついで一定の圧力増加のもとに縮小した体積を測定し、これによって体積弾性率を演算出力する方法及び装置を構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題解決のため、請求項１に記載した本発明は、検体を余裕をもって収容する測定室と、比較用容積室と、両室に同位相で同一の容積変化を周期的に与えるための容積変化付与手段と、前記測定室と比較用容積室の各室内の前記容積変化に伴って変化する圧力の差を検出するための差圧計と、前記測定室と比較用容積室との間、及びこれら両室と外部空間との間の巨視的な圧力平衡を保持するための微細通気路とを備えた容積測定系を構成し、
前記測定室に検体を入れ、外部空間が基準気圧の状態と、基準気圧より高い圧縮気圧の状態のそれぞれにおいて前記両室に周期的な容積変化を与え、
基準気圧の時の両室の差圧から検体の初期体積を、圧縮気圧の時の両室の差圧から検体の圧縮体積を、それぞれ導出することにより、検体の体積弾性率を算出することを特徴とする微細試料の体積弾性率測定方法である。
【０００８】
請求項２に記載した本発明は、前記の体積弾性率測定方法において、測定室の容積をＶ１、収容した検体の初期体積をＸ、その検体分を除く測定室中の容積をＶｘ、比較用容積室の容積をＶ２、両室に与える同位相で同一の容積変化をΔＶ、前記基準気圧下における前記測定室と比較用容積室の各室内の圧力Ｐ１、Ｐ２の変化をΔＰ１、ΔＰ２、同Ｐ１、Ｐ２の平均値を〔Ｐ１〕＝〔Ｐ２〕＝Ｐ、前記圧縮気圧下における前記測定室と比較用容積室の各室内の圧力Ｐ１’、Ｐ２’の変化をΔＰ１’、ΔＰ２、同Ｐ１’、Ｐ２’の平均値を〔Ｐ１’〕＝〔Ｐ２’〕＝Ｐ’とし、
各室に共通するＰＶｎポリトロープ変化の微分式における容積増分ｄＶと圧力増分ｄＰを、前記容積変化ΔＶ、及びそれに伴う圧力変化ΔＰ１、ΔＰ２、及びΔＰ１’、ΔＰ２’にそれぞれ置換することにより、両時の差圧近似式
・  ΔＰ１−ΔＰ２＝ｎＰΔＶ（１／Ｖｘ−１／V2）     ・ ・・・（１）
・  ΔＰ１’−ΔＰ２’＝ｎＰ’ΔＶ（１／Ｖｘ’−１／V2）・・・（２）
を得て、基準気圧下に置かれた前記容積計内の容積Ｖｘに対応する検体の初期体積Ｘと、圧縮気圧下に置かれた前記容積計内の容積Ｖｘ’に対応する検体の圧縮体積Ｘ’を求めるものである。
【０００９】
請求項３に記載した本発明は、前記基準気圧として、大気圧を用いたものである。
【００１０】
請求項４に記載した本発明は、前記容積変化付与手段として、前記測定室と比較用容積室に出入する一対のピストンを用いたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明において、検体は測定室の試料受け入れ部に挿入可能な微小物であれば、いかなる形状でもよく、従って生きたままの微小生体組織の計測が可能となる。従来、不定形で生きたままの細胞の強度(硬さ)は歪ゲージなどで測定できないため、適当に処理した試料を目安として計測していたにすぎない。しかし、本発明によれば、上記のごとく不定形の生体組織でも正確に計測できるため、例えば、健常者の生体軟骨の体積弾性率と、治療用に作った生体軟骨の体積弾性率とを比較すれば、その治療用の生体軟骨の成熟度をそのまま計測できることになる。
【００１２】
すなわち、本発明によれば、不定形の生体組織をそのままでその力学的性質、例えば歪み度、弾性率などを定量的に計測することが可能となり、再生医学、生体工学などの分野の研究に画期的な貢献をもたらすものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の方法を実施する装置の一例を示す縦断面図であって、1は硬質プラスチック等からなるベースブロック、２はベースブロック1の上端に支持された容積計構造体としての筐体、３は筐体2内のピストン駆動カムを回転駆動するためにベースブロック1に埋設されたモータである。
【００１４】
筐体2は、この場合、円缶状であり、天板４下方の缶内を、隔壁カップ５と、図２に関して後述する弦壁１４等によって、測定室６と、比較用容積室７とに区分している。隔壁カップ５には測定室６内に出入するピストン８ａと、比較用容積室７内に出入するピストン８ｂとからなる同一形状のピストン対を収容するシリンダ室を有し、シリンダ室の中間下部は同じく隔壁カップ５に形成されたカム軸孔９に連通している。カム軸孔９は、筐体2の底板に形成されたカム軸孔９’と重なり、モータ３の出力軸に支持されたピストン駆動カム１０を回転可能に嵌合させている。（なお、円滑で安定なカム１０の回転を保証するためには、そのカム１０の下部を、カム軸孔９に完全に嵌合する円形台座部として形成することが望ましい。）
【００１５】
天板４は、この場合、測定室６と比較用容積室７の厚み（垂直高さ）の半分より大きい十分な厚みを有し、隔壁カップ５の上面５ａを覗く中心開口１１を有し、この中心開口１１の上部に嵌合されるキャップ１２の下方を試料受け入れ部１１’とし、底面としての前記上面５ａに微小な検体を支持するようになっている。試料受け入れ部１１’は天板４下面に形成されたチャンネル１３を介して測定室６と実質的な時間遅れのない完全連通状態となり、従って、測定室６の延長部分としての空間を形成している。隔壁カップ５には、測定室６と比較用容積室７との間を十分長い時定数で通気・連通し、巨視的に、すなわち平均値として圧力平衡させる微細管路（図２：１７）が設置され、これら両室６，７と筐体2の外部との間も、例えば、筐体２に設けた微細管路２１ａ、２１ｂにより同様の関係に維持される。
【００１６】
図２は、図１のピストン中心軸を通るA-A矢視断面図である。この図２から明らかな通り、円缶状の筐体2の、背面及び正面円弧範囲内に形成された弦壁１４，１４’は、隔壁カップ５を固定すると共に、測定室６と比較用容積室７の幅を決定するものである。背面側の弦壁１４には、筐体2の外側から突入した差圧計１５の、一対の内部検知端（図示せず）に達する検知導通管１６，１６が貫通し、測定室６と比較用容積室７にそれぞれ開口している。差圧計１５を構成する圧力センサの素子構造としては、半導体ダイヤフラム型、圧電型、静電容量型、弾性体ダイヤフラム型等を用いうるが、この実施態様では差圧計として構造化しやすい静電容量型を採用した。このような静電容量型差圧センサにおいて、前記一対の内部検知端とは、上下固定電極間に位置する中央電極を支持したシリコンダイヤフラムの両面のことであり、上下各電極と中央電極との間の静電容量は差圧に応じたシリコンダイヤフラムの位置変位に従うことになる。
【００１７】
同じく図２において、１７で示す微細管路は、測定室６と比較用容積室７との間を、前述したように通気・連通する機能を有するとともに、ピストン８ａと８ｂの後端を支持したピストン戻しバネ１８の保持孔を兼ねている。ピストン戻しバネ１８は、これらのピストン先端を常時カム１０に圧接させ、カム回転に応じたピストン運動を保証するものである。なお、測定室６及び比較用容積室７の各室と外部との微細管路２１ａ、２１ｂは両室６、７共に設けることが望ましいが、いずれか一方の室のみに設けた場合でも、両室６、７間の微細管路１７を通じて他方の室にも、その圧力伝達関係を及ぼすことができる。
【００１８】
図３は、筐体２から検出した差圧を取り出して処理する測定回路構成を示す略図である。差圧計１５の差圧出力は、FFTアナライザ（高速フーリエ変換解析装置）１９に供給され、このFFTアナライザ１９によって、ピストン運動などに伴って発生するノイズ等を除去した正確な差圧信号として出力され、内蔵した演算回路により検体の体積弾性率を算出するものである。但し、専用の演算回路及び出力装置を、FFTアナライザ１９外部に更に接続してもよい。なお、２０は差圧計１５及びFFTアナライザ１９等のための電源である。上記のような装置構成を用いた場合の測定原理は次の通りである。容積計の全体（１、２、１５）は外部圧力設定用の圧力容器２２に包囲される。
【００１９】
まず、基準気圧（例えば、大気圧）下におかれた容積計の、測定室６と比較用容積室７の容積を、ピストン８ａ，８ｂの室内への突入及び退出により、同位相で周期的にΔＶだけ変化させるものとする。ここで、試料受け入れ部１１’まで含めた測定室６の容積と圧力をＶ１，Ｐ１，比較用容積室７の容積と圧力をＶ２，Ｐ２とする。両室6，7間の微細管路１７は、ΔＶの変化に対して十分長い時定数（約１分以内）でＰ１＝Ｐ２となるように設定され、そのΔＶ変化が一定周期で生ずることを考慮すれば、周期内の平均圧力をＰ１＝Ｐ２＝Ｐと表すことができる。この状態で、ＰＶ変化を与えるポリトロープ指数をｎとすると、準静的過程においては
・  Ｐ１Ｖ１ｎ＝Const                                      ・・・（３）
この両辺を時間で微分すると、       
・  Ｐ１ｎＶ１ｎ−１ｄＶ１＋ｄＰ１Ｖ１ｎ＝０                  ・・・（４）
より、この微分式（１）中の容積増分ｄＶ１及び圧力増分ｄＰ１を容積変化ΔＶ１＝ΔＶ及び対応する圧力変化ΔＰ１と置換すれば、測定室の圧力瞬時値Ｐ１の分解能もΔＶ生成周期当たりとなり、〔Ｐ１〕＝Ｐが適用されることになる。従って、圧力変化式は
・  ΔＰ１＝−ｎＰΔＶ／Ｖ１                              ・・・（５）
が得られ、同様に比較用容積室についてもΔＶ２＝ΔＶであるから、
・  ΔＰ２＝−ｎＰΔＶ／Ｖ２                              ・・・（６）
が得られ、測定室（試料受け入れ部１１’）に試料を入れない状態では
・  ΔＰ１−ΔＰ２＝ｎＰΔＶ（１／Ｖ１−１／Ｖ２）        ・・・（７）
として表現される。
【００２０】
ここで、微小体積Ｘ（Ｖ１の数１００分の１〜１０００分の１程度）を持った試料を測定室（試料受け入れ部１１’）に入れて残り容積をＶｘとすると、その容積に応じた差圧が測定室６と比較用容積室７との間に発生する。この関係が、冒頭に掲げた式（１）である。
・  ΔＰ１−ΔＰ２＝ｎＰΔＶ〔１／（Ｖ１−Ｘ）−１／Ｖ２〕
・                ＝ｎＰΔＶ（１／Ｖｘ−１／Ｖ２）        ・・・（１）
前述の通り、上式（１）で、〔Ｐ１〕＝〔Ｐ２〕＝Ｐを採用し得た理由は、測定室６と比較用容積室７との間の空気抵抗が、十分長い時定数（約１分以内）で両室の圧力を平衡させる程度の大きさだからであるが、このような空気流通関係は、各室６、７と容積計の外部空間との間にも成立し、このＰには容積計の既知又は設定値としての容積計外部圧力を用いることができる。これによって差圧ΔＰ１−ΔＰ２を測定すれば、式（１）の右辺は容積Ｖｘ以外のすべてが既知の定数となるため、このＶｘ、従って試料体積Xを容易に求めることができる。
【００２１】
さらに、試料受け入れ部１１’まで含む測定室６の容積Ｖ１と、比較用容積室７の容積Ｖ２とを予めＶ１＝Ｖ２＝Ｖとなるように設定しておけば、上式（１）の１行目は、
・  ΔＰ１−ΔＰ２＝ｎＰΔＶ〔１／（Ｖ−Ｘ）−１／Ｖ〕    ・・・（８）
この右辺を通分して、
・  ΔＰ１−ΔＰ２＝ｎＰΔＶ〔（Ｖ−Ｖ＋Ｘ）／Ｖ（Ｖ−Ｘ）〕
・                ＝〔ｎＰΔＶ／（Ｖ−Ｘ）〕Ｘ          
・                ＝〔ｎＰΔＶ（Ｖ＋Ｘ）／（Ｖ２−Ｘ２）〕Ｘ・・・（９）
分母の微小体積の二乗Ｘ２はＶ２に対して無視できるため、
・  ΔＰ１−ΔＰ２＝〔ｎＰΔＶ（Ｖ＋Ｘ）／Ｖ２〕Ｘ
・                ＝ｎＰΔＶ（Ｘ／Ｖ＋Ｘ２／Ｖ２）          ・・（１０）
同じく、右辺第２項を無視して
・  ΔＰ１−ΔＰ２＝（ｎＰΔＶ／Ｖ）Ｘ                  ・・・（１１）
として試料体積Xを容易に求めることができる。
【００２２】
次に差圧計の出力信号から、実際の差圧ΔＰ２−ΔＰ１を表す有効出力Ｙｓを抽出する方法について述べる。測定室６に検体体積Ｘを投じたことで発生した差圧ΔＰ１−ΔＰ２の出力信号は、結局、容積変化ΔＶを生ずるピストン８ａ、８ｂの周期運動に応じた周波数の振動成分となる。
【００２３】
ここで、ピストン８ａ、８ｂの運動が、時間軸において正弦波で表せるような単振動であれば、差圧計出力の主要成分は、その振動周波数による正弦波信号となるであろうが、図２から明らかなとおり、ピストン８ａ、８ｂを、バネ１８に抗して駆動するピストン駆動カム１０は、正方形の４頂点を切削した変形８角形ともいうべき形状であり、大きくは正方形の頂点間を１周期とする基本波成分（一次成分）と、変形８角形の鈍角頂点間を１周期とする倍周波成分（二次成分）とからなり、その他、装置の振動や衝撃による雑音も加わることになる。本発明の実施においては、ピストンの基本振動数、すなわち頂点を削いだ正方形カムの回転数１９Ｈｚの４倍（正方形の四辺を掛けた値）である７６Ｈｚを、一次成分の周波数とするとき、最も精度よく測定することができた。
【００２４】
従って、本発明の実施形態においては図３に示すとおり、差圧計１５の出力をＦＦＴアナライザ１９に入力し、ここで高速フーリエ変換して得られた信号のうち、圧力変動を示す基本波成分（一次成分）と倍周波成分（二次成分）とを抽出し、第３調波成分以上はノイズとして無視する。この場合、二次成分は変形８角形による信号であって、一次成分に含まれた４頂点変形による誤差分から差し引かれるべき信号成分として存在することになる。そのため、FFT演算処理を経た差圧計出力は、一次成分から二次成分を差し引いた値Ｙｓ∝ΔＰ１−ΔＰ２として用いられる。かくして式（１）のΔＰ１−ΔＰ２＝ｎＰΔＶ（１／Ｖｘ−１／V2）より
・  Ｘ＝Ｖ１−Ｖｘ                                      ・・・（１２）
として、又は簡単に式（１１）のΔＰ１−ΔＰ２＝（ｎＰΔＶ／Ｖ）Ｘより、基準圧力Ｐ（例えば、大気圧）における検体の体積Ｘが得られる。
【００２５】
次に、容積計自体を基準圧力Ｐより高い気圧Ｐ’下において、同様な容積変化ΔＶが適用される測定室６内の、より高圧となった微振動圧Ｐ１’下において変化（収縮）した同一検体の体積Ｘ’を得る。
・  Ｘ’＝Ｖ１−Ｖｘ’                                  ・・・（１３）
これらの試料体積Ｘ及びＸ’の値から、体積歪みεｖ及び体積弾性率Ｋは、
・  εｖ＝（Ｘ−Ｘ’）／Ｘ                            ・・・（１４）
及び
・  Ｋ＝Ｐ／εｖ                                      ・・・（１５）
として算出することができる。
【実施例１】
【００２６】
未知試料についての差圧出力Ｙｓから、体積Xを求めるためのＹｓ−X校正用の回帰直線を作成する。これには体積既知で弾性率の高い試料、ここでは鋼球を、まず、大気圧（ｋＰａ単位で表して０ｋＰａ）下において測定室の試料受け入れ部１１’に入れたときの出力を求める。このとき、鋼球１個の体積をｘ、個数NとしてX=Nxとする。実際の鋼球体積ｘは４．１９ｍｍ３であり、その０個から４個までの出力座標を打点して作図したものが図４の回帰直線Aである。次に、容積計ごと密閉容器に入れて圧縮空気を送り込み、同様の試料個数について容積計出力を求め、作図する。鋼球の体積弾性率は十分に大きく、加えられる圧力（高圧）に対して体積変化が殆ど起こらないものとみなす。高圧下測定における回帰直線Ｂは圧力５０ｋＰａの場合、回帰直線Ｃは１００ｋＰａの場合を示している。
【００２７】
これらの回帰直線は、Ｘ座標ゼロ（試料なし）において各固有の出力を有し、一定の勾配を持った一次直線となっており、大気圧の時の一般式を、
・  Ｙｓ＝ａX＋ｂ                                      ・・・（１２）
高圧を加えたときの一般式を、
・  Ｙｓ’＝ａ’X’＋ｂ’                              ・・・（１３）
として表せることを示している。実際に数値計算法を用いて算出された一次直線の式は、  
Ａ（基準圧：大気圧）で、Ｙｓ＝４．０５１８X＋４８６．８４〔ｍＶ〕、
Ｂ（５０ｋＰａ）で、Ｙｓ’＝２．０４１３X’＋２３８．８８〔ｍＶ〕、
Ｃ（１００ｋＰａ）で、Ｙｓ’＝１．３３１７X’＋１４７．１３〔ｍＶ〕となった。グラフ作成において、Ｙｓ、Ｙｓ’とＸ、Ｘ’との直線関係の精度を示す寄与率Ｒ２は、それぞれ０．９８５２、０．９７５及び０．９８１であり、いずれも高精度であることが明らかである。
【００２８】
従って、基準圧時及び高圧・圧縮時の試料体積ＸとＸ’は、ＦＦＴアナライザの出力Ｙｓと、Ｙｓ’から得た（ΔＰ２−ΔＰ１）と（ΔＰ２’−ΔＰ１’）を前式（１）、（２）に適用して算出できることは勿論、上記Ｙｓ＝ａX＋ｂと、Ｙｓ’＝ａ’X’＋ｂ’の直線上の位置（又はＹｓ及びＹｓ’をアドレスとするテーブル内の数値）から直ちに求めることが可能であり、本発明方法を実施する装置としては、後者のＹｓ式及びＹｓ’式を用いた方式として初期設定する方が簡便である。
【実施例２】
【００２９】
上記の校正曲線を用いて、物性値が既知で生体軟組織に近似しているシリコーンゴム粒の体積を測定した。まず表１において、その既知物性値を鋼球の物性値と共に示す。
・                              表１
・    試料の種類      体積V      ヤング率E          体積弾性率Kｋ
・                  〔ｍｍ３  〕    〔ｋＰａ〕        〔ｋＰａ〕  
・      鋼球        ４．１９      ２００×１０６  極高値（約170×106）
・シリコーンゴム  １１．５          ８０                ６７０＊
＊ただし、K＝Ｅ／３（１−２ν）であり、ポアソン比ν＝０．４８とする。
次に、表２として差圧計のFFT処理出力を校正用の回帰直線に当てはめて得られた測定結果を示す。
・                              表２
・    圧力Ｐ            差圧計のFFT処理出力        体積（計算値）
・  〔ｋＰａ〕           〔ｍＶ〕／76Hz−152Hz         〔ｍｍ３〕
・        ０              ５２９．４３１          １０．５（−１．０＊）
・    １００              １５９．０８４            ８．９８
＊実体積との誤差が−１．０であることを示す。
【００３０】
上記の測定で得られた体積を用いて、シリコーンゴム粒の体積弾性率Ｋを計算すると、
Ｋ＝Ｐ／εν＝１００／〔（１０．５−８．９８）／１０．５〕＝６９０〔ｋＰａ〕
この値は、表１に掲げた既知物性値の一つとしての既知体積弾性率K＝６７０に対して＋約３％足らずの誤差を生じたのみであり、しかも、このKが同一のシリコン粒に対する絶対的な真値とも言えないことから、ほぼ正確な値が得られたものと解することができる。
【００３１】
以上の実施例において、測定室と比較用容積室にΔＶ変化を与えるための容積変化付与手段としてはカム駆動／バネ復帰式のピストンを採用したが、電磁駆動式のピストンや、ダイヤフラム等、他の物理的変位手段を用いてもよい。また測定室と比較用容積室の内外を満たすガスを不活性ガスとして、装置構造や試料の酸化又は劣化を防ぐ方式とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の方法は以上の通りに実施されることにより、形状が特定されない種々の検体について、それが微小生体組織であるときは生きたままで、その力学的特性の一つである体積弾性率を迅速且つ精度よく測定できるものであるため、培養された軟骨や骨、血管などの生体組織の成熟度を計測する医療用計器として、また不定形の柔軟な物質、例えば合成繊維、植物繊維、種子、脂肪など、広範な物質の物性の機械的な性質の解明に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は本発明の方法を実施する装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１のピストン中心軸を通るA-A矢視断面図である。
【図３】筐体の各室から検出した圧力の差を取り出して処理する測定回路構成を示す略図である。
【図４】測定室に０個から４個まで鋼球を入れて測定したときの出力座標を打点して作図した図であって、筐体を大気圧下（０ｋＰａ）に置いた場合の直線A、５０ｋＰａの場合の直線Ｂ、１００ｋＰａの場合の直線Ｃを描いたものである。
【符号の説明】
【００３４】
１  ベースブロック
２  筐体
３  モータ
４  天板
５  隔壁カップ
６  測定室
７  比較用容積室
８ａ、８ｂ  ピストン
９、９’  カム軸孔
１０  ピストン駆動カム
１１  中心開口
１１’  試料受け入れ部
１２  キャップ
１３  チャンネル
１４  弦壁
１５  差圧計
１６  検知導通管
１７  微細管路
１８  ピストン戻しバネ
１９  電源
２０  ＦＦＴアナライザ
２１ａ，２１ｂ  微細管路
２２  圧力容器
【要約】
【課題】  微細試料の体積弾性率測定方法を提供しようとする。
【解決手段】  検体を余裕をもって収容する測定室６と、比較用容積室７と、両室に同位相で同一の容積変化を周期的に与えるための容積変化付与手段８ａ、８ｂと、前記測定室と比較用容積室の各室内の前記容積変化に伴って変化する圧力の差を検出するための差圧計１５と、前記測定室と比較用容積室との間、及びこれら両室と外部空間との間の巨視的な圧力平衡を保持するための微細通気路１７、２１ａ、２１ｂとを備えた容積測定系を構成し、外部空間が基準気圧の時の両室の差圧から検体の初期体積を、圧縮気圧の時の両室の差圧から検体の圧縮体積を、それぞれ導出することにより、検体の体積弾性率を算出するものである。
【選択図】図２
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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