(57)【要約】  ハウジング（２２）内を往復運動し、管（１８）から流体を収容するように適合されたカプセル（１２）と、カプセル（１２）の位置に比例するカプセル（１２）に力を印加するように適合された磁気力印加デバイス（２４）とを含む、流体の体積または質量流量を測定するための装置が提供される。カプセル（１２）の下側開口部に、流体的に阻止するためのシール（２０）が提供され、カプセル（１２）が排出するために下方に位置するとき、シール（２０）を押して開口するようにピン（３６）が設けられる。このようにして、流体の体積または質量流量は、連続して測定可能であり、体積流量が決定される。
2007503002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の質量流量を測定するための装置であって、
上側開口部および下側開口部を有するカプセルと、
上側端部および下側端部を有するハウジングであって、前記カプセルが、前記ハウジング内で上向きおよび下向きに移動するように適合された、ハウジングと、
所定の位置に設けられた力印加手段であって、前記力印加手段が、前記カプセルに力を印加するように適合され、前記力が、前記ハウジング内での前記カプセルの位置に比例する、力印加手段と、
前記ハウジングの前記上側端部に設けられた管であって、前記管を通って前記カプセル内に流体が流れる、管と、
前記力を測定するように適合された測定手段と、
前記力印加手段を制御するように適合されたコントローラと、
前記下側開口部に設けられたシールであって、前記シールが前記下側開口部を流体的に阻止するように適合された、シールと、
前記ハウジングの前記下側端部に設けられた開口手段であって、前記カプセルが下方に位置するとき、前記開口手段が、前記シールを開口するように適合された、開口手段と、
を備え、
前記ハウジング内のカプセルの位置が、カプセルに蓄積した流体の質量およびカプセルに印加された力に依存し、前記カプセルに流体が蓄積するにつれ、前記開口手段によって開口されたシールにより、流体が排出する前記下側端部へ向かってカプセルが下方に移動し、前記装置を通過する流体の量および流速が測定可能である、装置。
【請求項２】
前記カプセルが流体で充填され、前記測定手段が、前記カプセルにある流体の既知の質量を示す所定の力を測定し、前記コントローラが、前記下側開口部を通って流体が排出されるように、一時的に前記カプセルを下方に移動させるように適合され、流体の質量流速を獲得するために、所定の時間フレームにおいてカプセルが排出される回数が計算可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記管から前記カプセル内に流体が滴となって落ちている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記管から前記カプセルへ連続して流体が流れる、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ハウジングの前記上側端部に、前記カプセルに蓄積された流体を濾過するように適合されたフィルタが設けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記カプセルに、前記下側開口部に前記シールを押し進める手段が設けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記手段が、前記カプセルの内周囲に取り付けられたばねである、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記開口手段が、前記カプセルが下方に位置するときに前記シールを押しのけるように適合されたピンである、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記カプセルに障害物がある場合、流体が前記ハウジングを通って溢流する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記力が、磁気力、弾性力、電気力などの任意の力でありうる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
流体の体積流量を測定するための装置であって、
上側開口部および下側開口部を有するカプセルと、
上側端部および下側端部を有するハウジングであって、前記カプセルが、前記ハウジング内で上向きおよび下向きに移動するように適合された、ハウジングと、
前記上側端部に比較的近い位置に設けられた磁気手段であって、前記磁気手段が、前記カプセルに磁気力を印加するように適合され、前記力が、前記ハウジング内での前記カプセルの位置に比例し、前記力が、前記カプセルが前記磁気手段に隣接したとき最小の状態にある、磁気手段と、
前記ハウジングの前記上側端部に設けられた管であって、前記管を通って前記カプセル内に流体が流れる、管と、
前記磁気力を測定するように適合された測定手段と、
前記磁気手段を制御するように適合されたコントローラと、
前記下側開口部に設けられたシールであって、前記シールが前記下側開口部を流体的に阻止するように適合される、シールと、
前記ハウジングの前記下側端部に設けられたピンであって、前記ピンが、前記カプセルが下方に位置するときに前記シールを押しのけるように適合された、ピンと、
を備え、
前記ハウジング内のカプセルの位置が、カプセルに蓄積した流体の質量に依存し、前記カプセルに流体が蓄積するにつれ、前記開口手段によって押しのけられるシールにより、流体が排出する前記下側端部へ向かってカプセルが下方に移動し、前記装置を通過する流体の量および流速が測定可能である、装置。
【請求項１２】
前記カプセルが流体で充填され、前記測定手段が、前記カプセルにある流体の既知の体積を示す所定の磁気力を測定し、前記コントローラが、前記下側開口部を通って流体が排出されるように、前記カプセルを下方に移動させるようにするために、前記磁気手段を一時的に切断するように適合され、流体の体積流速を獲得するために、所定の時間においてカプセルが排出される回数が計算可能である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記磁気手段がＤＣコイルであり、前記測定手段が差動変圧器である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記差動変圧器が、ＡＣ入力コイルおよびＡＣ出力コイルを備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記ＤＣコイルおよび前記差動変圧器が、前記ハウジングを取り囲む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記ハウジングに、第２の磁気手段が設けられ、前記第２の磁気手段が、前記下側開口部に実質的に隣接して配置される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記管から前記カプセル内に流体が滴となって落ちている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１８】
前記管から前記カプセルへ連続して流体が流れる、請求項１１に記載の装置。
【請求項１９】
前記ハウジングの前記上側端部に、前記カプセルに蓄積された流体を濾過するように適合されたフィルタが設けられる、請求項１１に記載の装置。
【請求項２０】
前記カプセルに、前記下側開口部に前記シールを押し進める手段が設けられる、請求項１１に記載の装置。
【請求項２１】
前記手段が、前記カプセルの内周囲に取り付けられたばねである、請求項１１に記載の装置。
【請求項２２】
前記コントローラには、前記カプセルの較正基準が与えられ、前記較正基準は、前記カプセルの位置を前記カプセルに印加された前記磁気力に関係させる、請求項１１に記載の装置。
【請求項２３】
前記カプセルの元の位置が獲得されたとき、前記コントローラが、前記較正基準を再構成するように適合された、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
流体の体積流量を測定するための方法であって、
上側開口部および下側開口部を有するカプセルを設けるステップと、
上側端部および下側端部を有するハウジングを設けるステップであって、前記カプセルが、前記ハウジング内で上向きおよび下向きに移動するように適合された、ステップと、
前記上側端部に比較的近い位置に磁気手段を設けるステップであって、前記磁気手段が、前記カプセルに磁気力を印加するように適合され、前記力が、前記ハウジング内での前記カプセルの位置に比例し、前記力が、前記カプセルが前記磁気手段に隣接したとき最小の状態にある、ステップと、
前記ハウジングの前記上側端部に管を設けるステップと、
前記磁気力を測定するように適合された測定手段を設けるステップと、
前記磁気手段を制御するように適合されたコントローラを設けるステップと、
前記下側開口部にシールを設けるステップであって、前記シールが前記下側開口部を流体的に阻止するように適合された、ステップと、
前記ハウジングの前記下側端部にピンを設けるステップであって、前記ピンが、前記カプセルが下方に位置するときに前記シールを押しのけるように適合された、ステップと、
前記管を通って前記カプセル内に流体を流すステップと、
前記測定手段が、前記カプセルが排出されるように前記カプセルに印加された所定の磁気力を測定するとき、前記磁気手段を切断するステップと、
前記カプセルに流体がないとき、前記磁手段を接続するステップと、
を含み、
所定の時間において前記カプセルが排出される回数から体積流速が計算可能である、方法。
【請求項２５】
前記カプセルに印加された力を自己較正するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記下側端部に隣接して第２の磁気手段を配置するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量測定システムに関する。さらに詳しく言えば、本発明は、特に、流体が非連続的に流れる場合の体積または質量流量を測定するための装置およびその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用分野、科学分野、工場、および医療分野などの多くの分野において、流体の管理が重要である。特に、医療分野では、流量測定と流体の管理の精度は極めて重要なものである。流れが連続的な流れの場合、流量を測定する方法およびデバイスには多くのものがあるが、滴などの非連続的に流れる形態の場合、正確な測定技術の不足が顕著である。
【０００３】
一般に、体積滴の流れまたは他の非連続的な流体の流れが、収集手段または光学カウンタ（滴に対して）を用いて測定される。１９７９年に出願され、「Ｓｅｌｆ−Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｒｏｐ  Ｃｏｕｎｔ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ  Ｆｌｕｉｄ  Ｆｌｏｗ」という発明の名称のＢｏｗｍａｎの米国特許第４，３１４，４８４号に、光学カウンタの一例が開示されている。同特許には、滴チャンバを通過する滴の数を光学的に計数することによって、体積流量を測定するための自己補償光学滴カウント装置が開示されている。各滴を一度だけ計数するように光学カウント回路が設計されている。「Ｄｒｏｐｌｅｔ  Ｃｏｕｎｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ  Ｆｌｏｗ  Ｒａｔｅｓ」という発明の名称のＰａｚらの米国特許第６，６４０，６４９号には、別のカウンタが開示されている。０．０５ｍｌを超える流量の流れを測定するためのこの低流量計測デバイスにおいて、第１のチャンバが、第２のチャンバと流通状態にある入口および出口を有し、第１のチャンバは、層流を作り出す要素を含む。滴発生器から出る各小滴の通過を計数するための滴発生器の下方にある第２のチャンバに、電子システムが配置され、情報を受信および記録するための電子システムに、情報処理ユニットが接続される。
【特許文献１】米国特許第４，３１４，４８４号
【特許文献２】米国特許第６，６４０，６４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの手段とともに、他の流体管理手段には、測定結果の大きな誤りを累積的に発生することがある固有の大量のエラーがある。非連続的な測定が実行されるこのような流体管理システムは、上述したような科学分野または医療分野などの多くの研究分野において使用され、このような分野では、誤りが深刻かつ危険な結果をもたらすことにもなりかねない。
【０００５】
本発明の１つの目的は、特に、滴などのように流体が非連続的に流れる場合、体積または質量流量を正確に測定するための装置および方法を提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、尿測定デバイス、輸液または輸血デバイスなどの医療および流体管理の応用において体積または質量流量を確実に測定するための装置および方法を提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる別の目的は、個々の滴を計数することにより生じる固有のエラーがなくなるように、滴を計数せずに体積または質量流量を測定するための装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明の１つの態様によれば、流体の質量流量を測定するための装置であって、
上側開口部および下側開口部を有するカプセルと、
上側端部および下側端部を有するハウジングであって、前記カプセルが、前記ハウジング内で上向きおよび下向きに移動するように適合された、ハウジングと、
所定の位置に設けられた力印加手段であって、前記力印加手段が、前記カプセルに力を印加するように適合され、前記力が、前記ハウジング内での前記カプセルの位置に比例する、力印加手段と、
前記ハウジングの前記上側端部に設けられた管であって、前記管を通って前記カプセル内に流体が流れる、管と、
前記力を測定するように適合された測定手段と、
前記力印加手段を制御するように適合されたコントローラと、
前記下側開口部に設けられたシールであって、前記シールが前記下側開口部を流体的に阻止するように適合された、シールと、
前記ハウジングの前記下側端部に設けられた開口手段であって、前記カプセルが下方に位置するとき、前記開口手段が、前記シールを開口するように適合された、開口手段と、
を備え、
前記ハウジング内のカプセルの位置が、カプセルに蓄積した流体の質量およびカプセルに印加された力に依存し、前記カプセルに流体が蓄積するにつれ、前記開口手段によって開口されたシールにより、流体が排出する前記下側端部へ向かってカプセルが下方に移動し、前記装置を通過する流体の量および流速が測定可能である、装置が提供される。
【０００９】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記カプセルが流体で充填され、前記測定手段は、前記カプセルにある流体の既知の質量を示す所定の力を測定し、前記コントローラは、前記下側開口部を通って流体が排出されるように、一時的に前記カプセルを下方に移動させるように適合され、流体の質量流速を獲得するために、所定の時間フレームにおいてカプセルが排出される回数が計算可能である。
【００１０】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記管から前記カプセル内に流体が滴となって落ちている。
【００１１】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記管から前記カプセルへ連続して流体が流れる。
【００１２】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記ハウジングの前記上側端部に、前記カプセルに蓄積された流体を濾過するように適合されたフィルタが設けられる。
【００１３】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記カプセルに、前記下側開口部に前記シールを押し進める手段が設けられる。
【００１４】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記手段は、前記カプセルの内周囲に取り付けられたばねである。
【００１５】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記開口手段は、前記カプセルが下方に位置するときに前記シールを押しのけるように適合されたピンである。
【００１６】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記カプセルに障害物がある場合、流体が前記ハウジングを通って溢流する。
【００１７】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記力は、磁気力、弾性力、電気力などの任意の力でありうる。
【００１８】
本発明のさらなる別の好ましい実施形態によれば、流体の体積流量を測定するための装置であって、
上側開口部および下側開口部を有するカプセルと、
上側端部および下側端部を有するハウジングであって、前記カプセルが、前記ハウジング内で上向きおよび下向きに移動するように適合された、ハウジングと、
前記上側端部に比較的近い位置に設けられた磁気手段であって、前記磁気手段が、前記カプセルに磁気力を印加するように適合され、前記力が、前記ハウジング内での前記カプセルの位置に比例し、前記力が、前記カプセルが前記磁気手段に隣接したとき最小の状態にある、磁気手段と、
前記ハウジングの前記上側端部に設けられた管であって、前記管を通って前記カプセル内に流体が流れる、管と、
前記磁気力を測定するように適合された測定手段と、
前記磁気手段を制御するように適合されたコントローラと、
前記下側開口部に設けられたシールであって、前記シールが前記下側開口部を流体的に阻止するように適合される、シールと、
前記ハウジングの前記下側端部に設けられたピンであって、前記ピンが、前記カプセルが下方に位置するときに前記シールを押しのけるように適合された、ピンと、
を備え、
前記ハウジング内のカプセルの位置が、カプセルに蓄積した流体の質量に依存し、前記カプセルに流体が蓄積するにつれ、前記開口手段によって押しのけられるシールにより、流体が排出する前記下側端部へ向かってカプセルが下方に移動し、前記装置を通過する流体の量および流速が測定可能である、装置がさらに提供される。
【００１９】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記カプセルが流体で充填され、前記測定手段は、前記カプセルにある流体の既知の体積を示す所定の磁気力を測定し、前記コントローラは、前記下側開口部を通って流体が排出されるように、前記カプセルを下方に移動させるようにするために、前記磁気手段を一時的に切断するように適合され、流体の体積流速を獲得するために、所定の時間においてカプセルが排出される回数が計算可能である。
【００２０】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記磁気手段はＤＣコイルであり、前記測定手段は差動変圧器である。
【００２１】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記差動変圧器は、ＡＣ入力コイルおよびＡＣ出力コイルを備える。
【００２２】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記ＤＣコイルおよび前記差動変圧器は、前記ハウジングを取り囲む。
【００２３】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記ハウジングに、第２の磁気手段が設けられ、前記第２の磁気手段が、前記下側開口部に実質的に隣接して配置される。
【００２４】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記管から前記カプセル内に流体が滴となって落ちている。
【００２５】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記管から前記カプセルへ連続して流体が流れる。
【００２６】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記ハウジングの前記上側端部に、前記カプセルに蓄積された流体を濾過するように適合されたフィルタが設けられる。
【００２７】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記カプセルに、前記下側開口部に前記シールを押し進める手段が設けられる。
【００２８】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記手段は、前記カプセルの内周囲に取り付けられたばねである。
【００２９】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記コントローラには、前記カプセルの較正基準が与えられ、前記較正基準は、前記カプセルの位置を前記カプセルに印加された前記磁気力に関係させる。
【００３０】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記カプセルの元の位置が獲得されなかったとき、前記コントローラが、前記較正基準を再構成するように適合される。
【００３１】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、流体の体積流量を測定するための方法であって、
上側開口部および下側開口部を有するカプセルを設けるステップと、
上側端部および下側端部を有するハウジングを設けるステップであって、前記カプセルが、前記ハウジング内で上向きおよび下向きに移動するように適合された、ステップと、
前記上側端部に比較的近い位置に磁気手段を設けるステップであって、前記磁気手段が、前記カプセルに磁気力を印加するように適合され、前記力が、前記ハウジング内での前記カプセルの位置に比例し、前記力が、前記カプセルが前記磁気手段に隣接したとき最小の状態にある、ステップと、
前記ハウジングの前記上側端部に管を設けるステップと、
前記磁気力を測定するように適合された測定手段を設けるステップと、
前記磁気手段を制御するように適合されたコントローラを設けるステップと、
前記下側開口部にシールを設けるステップであって、前記シールが前記下側開口部を流体的に阻止するように適合された、ステップと、
前記ハウジングの前記下側端部にピンを設けるステップであって、前記ピンが、前記カプセルが下方に位置するときに前記シールを押しのけるように適合されたステップと、
前記管を通って前記カプセル内に流体を流すステップと、
前記測定手段が、前記カプセルが排出されるように前記カプセルに印加された所定の磁気力を測定するとき、前記磁気手段を切断するステップと、
前記カプセルに流体がないとき、前記磁手段を接続するステップと、
を含み、
所定の時間において前記カプセルが排出される回数から体積流速が計算可能である、方法がさらに提供される。
【００３２】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記方法は、前記カプセルに印加された力を自己較正するステップをさらに含む。
【００３３】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記方法は、前記下側端部に隣接して第２の磁気手段を配置するステップをさらに含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
流体管理の分野、特に、流速が非連続的であり、滴の形態を確立する場合、滴の光学カウンタを用いて体積または質量流量を測定することが通例である。これらの方法には、小滴の大きさおよび形状から生じる固有のエラーがある。本発明により、さまざまな物理的特性からの結果である滴そのものの特徴が測定に何ら影響を及ぼさないように、滴を蓄積する特有かつ新規の装置が提供される。
【００３５】
医療分野において今日特に使用されている装置では、滴が個々に計数されるため、測定の間にわたって流体の特徴のあらゆる動きや変化が大量の誤りを生じてしまうことがある。薬剤管理は測定結果に従って決定されるため、このような誤りの結果は極めて重大なものである。しかしながら、科学分野の同様のエラーもまた、深刻な結果をもたらす。
【００３６】
本発明により、流体の体積または質量流量を測定するための新規かつ特有の装置が提供される。以下の本明細書において、体積流量および質量流量という用語の使用は、場合により使用される。流体体積から流体質量およびその逆方向への移行は単純であり、管理されている流体に応じて、コントローラのソフトウェアに組み込むことができる。この装置は、ハウジング内を上向きおよび下向きに移動するカプセルを備える。ハウジングの付近であり、前記上側端部に比較的近い位置に、力印加手段が設けられ、力印加手段は、カプセルに力を印加するように適合される。印加される力は、電気力、磁気力、ばね力、弾性力、空気力などの任意の力でありうる。印加された力は、ハウジング内のカプセルの位置に比例し、その力は、カプセルが力印加手段に隣接するときに最小の状態にある。本発明の好ましい態様において、力印加手段は、磁気手段である。
【００３７】
この装置には、カプセル内に流体が蓄積するように前記カプセル内に流体が流れるようにする管がさらに設けられる。測定手段が、力を測定するように適合され、コントローラが、力印加手段を制御するように適合される。カプセルの下側開口部を流体的に阻止するようにカプセルの底部にシールが設けられる。ハウジングの下側端部に設けられた開口手段が、カプセルが下方位置で排出され、その元の重量を維持するように下方に位置するときにシールを開口するように適合される。
【００３８】
カプセルが流体で充填され、前記測定手段が、前記カプセルにある流体の既知の量を示す所定の力を測定すると、コントローラは、カプセルの下側開口部を介して流体が排出されるように、一時的にカプセルが下方に移動できるように適合され、所定の時間にカプセルが排出される回数は、流体の体積流速を得るように計算することができる。
【００３９】
以下、本発明の好ましい実施形態により、流体滴の体積流量を測定するための装置の断面図を示す図１を参照する。流体の体積流量の測定装置１０が、上側開口部１４および下側開口部１６を有するカプセル１２を備える。カプセルは、以下に説明するように、ハウジングに浮かぶプランジャとして作用するが、実際のところ、カプセルは、蓄積と排出を交互に行うように流体が適合される通路である。「カプセル」という用語は、以下の本明細書において、カプセル形状のプランジャに対して使用される。カプセル１２は、滴がしたたり落ちてくる管１８の下方に下がるように適合される。下側開口部１６は、開口部１６を流体的に阻止する、好ましくは、ゴム製のボール２０によって閉じられた状態に保たれる。管１８からしたたり落ちる滴（図１に図示せず）は、貯蔵部として作用するカプセル１２内に蓄積される。
【００４０】
場合により、カプセルに滴が蓄積できるようにするために、別の形状の阻止材を利用することができる。他の阻止材は、本発明の範囲内のものである。
【００４１】
ボール２０の密封性を高め、カプセル内に流体が蓄積するときにカプセル１２からの漏れがないようにするために、ボールに力を印加する手段をボールに与えることが好ましく、この力は、下側開口部１６にボール２０を保持するように下方に向けられる。
【００４２】
以下、本発明の別の好ましい実施形態による、流体滴の質量流量を測定するための装置の断面図を示す図３を参照する。ボール２０の頂部上に、カプセル１２の周囲に付着されたリング５２に取り付けられたばね５０が設けられる。ばね５０は、下側開口部１６に対して、下側開口部を密封するようにボール２０を下方に押す。
【００４３】
場合により、カプセル１２にしたたり落ち、または流入する流体を濾過するフィルタ５４をハウジング２２に設けて、下側開口部１６の密封状態の障害となりうるひどい汚れがないようにすることが好ましい。また、この場合、流体に固体が存在するかを観察し、それらを研究室検査に送る機会が得られる。これにより、医療分野でこの装置を使用する場合に病状の徴候をさらに得ることができる。
【００４４】
再度図１を参照すると、本明細書において前述したように、カプセル１２はプランジャであり、したがって、上側端部および下側端部を有するハウジング２２内を垂直方向に移動するように適合される。カプセル１２は、ハウジング２２内を上向きおよび下向きに移動するように適合される。カプセル１２は、磁気手段、弾性手段、または任意の他の手段によって発生しうる力によって、ハウジングの上側端部付近のハウジング１２内の所定の位置に維持される。いずれにせよ、カプセルを所定の位置に維持する力は、測定可能な力である必要がある。本明細書に開示する実施形態によれば、カプセル１２は、カプセル１２の周りで磁場を生成するソレノイドなどのＤＣコイル２４によって適所に維持される。この場合、カプセル１２が、ＤＣコイル２４に及ぼす影響を維持するように、金属要素などの磁気特性を備えた要素を含むことは明らかである。ＤＣコイル２４は、ハウジングの上側端部付近でハウジング２２を取り囲む。力印加手段としてコイルを使用すると、装置の精度と感度が増す。
【００４５】
カプセル１２が空のとき、カプセルを適所に維持するように、磁束によってカプセルに所定の力がかけられる。カプセル１２に滴が蓄積するにつれ、カプセルの重量、ひいては、カプセルによって印加される力が強くなっていく。ＤＣコイル２４によって印加される力は、ハウジング２２内でのカプセル１２の位置に応答する。
【００４６】
ハウジング２２を取り囲む位置に差動変圧器３０が設けられる。差動変圧器３０は、２つのＡＣコイル、すなわち、入力コイル３２および出力コイル３４を備える。入力コイル３２は、交流を受信するのに対して、出力コイル３４によって測定される出力は、カプセル１２とＤＣコイルの位置関係で影響を受ける。このようにして、差動変圧器３０を使用して、カプセルとカプセルに蓄積する流体の重量に比例するカプセル１２の位置を較正する。カプセルにしたたり落ちる流体が蓄積することで、カプセルの重量が重くなるにつれ、カプセルは下方に移動する。カプセルの位置は、出力コイル３４からデータを受信する処理手段（図示せず）によって記録され、流体の重量、ひいては、流体の体積に解釈可能である。カプセル１２が下方へ移行している速度を測定できると、管からの流体の滴または流量の体積または質量速度、および体積が分かっていれば、流体の具体的な比重などの情報を提供できる。
【００４７】
本発明の方法によれば、出力コイル３４によって測定され、カプセル１２が充填されたこと、または実質的に充填されたことを示す所定の値で、ＤＣコイル２４は、カプセル１２に作用する磁場をなくすように切断される。実際のところ、カプセルは、充填している流体の任意の所定の状態で磁力から切断されうる。
【００４８】
以下、排出状態にある図１に示す装置の断面図を示す図２を参照する。ＤＣコイル２４が切断されると、上方位置でカプセル１２を保持する力がなく、カプセルは、ハウジング２２の底部へ重力により下降する。ハウジング２２の下側端部には、ピン３６が設けられている。カプセル１２が下方に落ちると、ピン３６は、下側開口部１６を通過して、カプセル１２に蓄積された流体が排出管３８を介して排出できるようにボール２０を押しのける。
【００４９】
カプセル１２の流体が排出された直後、ＤＣコイル２４が再度接続され、カプセル１２をＤＣコイル２４に隣接した元の位置に戻るようにさせる。管１８からしたたる流体が再び蓄積し始める。カプセル１２が下降する回数は、管１２を通ってしたたり、または流れる流体の体積に比例する。排出管３８は、流体収集袋（図示せず）に接続されうる。カプセル１２にある流体の体積が既知であり、カプセルが充填されている時間も既知であるため、管１８からの体積流量の速度を測定することができる。また、流速を連続して測定できるように、カプセル１２が排出される回数も測定することができる。
【００５０】
本発明の装置の別の好ましい実施形態を示す図３を再度参照する。カプセル１２を確実に排出し、カプセルの密封性を高める、ボール２０に印加される力を解消するために、ハウジング２２の下側端部に隣接して、またはその下方に、追加のＤＣコイル５６が設けられる。ＤＣコイル２４が切断されると、ピン３６に対してカプセル１２を下方に向かわせるように、追加のＤＣコイル５６が接続される。追加のＤＣコイルにより、下側開口部１６からボール２０を取り外しやすくなり、ボール２０を下方に押すばね５０の力を解消しやすくなる。カプセルの排出が完了した後、追加のＤＣコイル５６が切断され、本明細書において以下に説明するように、ＤＣコイル２４は再び接続される。
【００５１】
ＤＣコイルおよびＡＣコイルとともに使用した場合の本発明の装置の高精度さにより、装置は、自己較正プロセスに進む。カプセルに付着した汚れなどの何らかの理由から、ＤＣコイルが再接続されたときに、カプセルが元の場所に戻らなければ（元の重量が変化すれば）、自己較正プロセスが実行され、このプロセスにおいて、カプセルが空のままであるときに位置していた場所が再度規定される。したがって、カプセルの位置に対するＤＣの較正は、再度較正される。あるいは、ＤＣコイルの自己較正は、プランジ型のカプセルを所定の位置に到達させるのに必要な電流を測定することによって実行されうる。電流を連続的または断続的に測定し、その結果の値を比較することが可能である。
【００５２】
あらゆる粘性の流体に対して、および特に粉末の形態の固体に対して、本発明の装置によって流量が測定可能であることに留意されたい。また、粉末もカプセルに蓄積可能であり、その体積流速の大きさを測定可能である。
【００５３】
安全上の理由から、カプセルに障害物がある場合、または何らかの理由でカプセルが機能していない場合、流体はカプセルを通過せずにハウジングを通って流れることを言及しておく。この場合、溢流が生じる。
【００５４】
流体が滴下して流れるか、または連続して流れる場合の流量の測定が可能であり、流速に関する制限はまったくないことに留意されたい。流体は、任意の粘性または密度のものであってもよく、どんな場合でも、本発明の装置および方法によって流速を測定することができる。測定中に流れの形態が非常に著しく変化すれば、測定は正確であり、測定の精度に速度が影響を及ぼすことない。
【００５５】
本明細書に示す実施形態の記載および添付の図面は、本発明をより深く理解するためだけのものであって、特許請求の範囲を限定するものではないことは明らかである。
【００５６】
また、当業者であれば、本明細書を読んだ後に、特許請求の範囲内である添付の図面および上述した実施形態を調節または補正してもよいことも明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
本発明をさらに深く理解し、本発明の実用的な応用を認識するために、図面を添付し、本明細書において参照する。同様の構成部品は、同様の参照番号によって示される。
【００５８】
図面は、実施例および好ましい実施形態としてのみ与えられ、本明細書および特許請求の範囲に規定されるような本発明の範囲を制限するものではないことに留意されたい。
【００５９】
【図１】本発明の好ましい実施形態による、流体滴の質量流量を測定するための装置の断面図を示す。
【図２】排出状態にある図１に示す装置の断面図を示す。
【図３】本発明の別の好ましい実施形態による流体滴の質量流量を測定するための装置の断面図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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