(57)【要約】      （修正有）【課題】流体のレオロジー的性質を測定するための装置および方法を提供する。【解決手段】レオメータ駆動ヘッドに装着されるように構成されるとともに、微粒子を含む流体のレオロジー的性質を広範囲の温度およびずり速度にわたって測定するのに使用されるミキサセンサを用いる。温度は１００℃を超える非常に高い温度とすることができ、ずり速度は、典型的には処理パイプラインシステム内に見られる様々なずり速度を含むことができる。【選択図】図１
2015180892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料のレオロジー的性質を測定するための装置であって、
レオメータおよび粘度計のうちの一方に装着するように構成されかつ配置された駆動ヘッド装着部と、
少なくとも３つのブレードを備えるシャフトであって、前記複数のブレードが前記シャフトの軸線を中心に放射状に離間され、前記駆動ヘッド装着部が前記駆動ヘッド装着部内に前記シャフトの上端部を受容するように構成され、前記複数のブレードのそれぞれが水平から約２０°〜約８０°回転され、前記複数のブレードが垂直方向に約０．２５インチ（０．６５ｃｍ）〜約１．２５インチ（３．２ｃｍ）だけ互いに離間される、シャフトと、
前記シャフトの端部を受容するように構成されたベースであって、Ｏリングシールを受け入れるように構成された少なくとも１つのＯリング溝をさらに含み、前記シャフトの下端部を受容するように構成されたベースと
を備える装置。
【請求項２】
前記シャフト、前記ベース、および前記駆動ヘッド装着部のうちの少なくとも１つが、鋼、合金鋼、ステンレス鋼、クロム、コバルトクロム、およびそれらを組み合わせたものからなる群から選択された材料から製造される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記選択された材料がコバルトクロムである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記複数のブレードが断続的ならせん状に配置され、かつ放射状に約４５°〜約１３５°で互いに離間される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記複数のブレードのそれぞれが実質的に三角形の形状にされる、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ベースがさらに粒子スクリーンと結合するように構成され、前記粒子スクリーンが、前記ベースを受容するように構成された開放中央部分を含み、前記粒子スクリーンが約１インチ（２．５ｃｍ）〜約３インチ（７．６ｃｍ）の直径を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記粒子スクリーンが実質的に円の形状であり、前記開放中央部分と周縁部との間に複数の穴をさらに含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記粒子スクリーンが、前記粒子スクリーンと一体に形成されるかまたは前記粒子スクリーンの前記穴に摩擦嵌合する複数のペグに載る、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
温度プローブをさらに備え、前記温度プローブが、前記粒子スクリーンの前記穴のうちの少なくとも１つを貫通して延びるように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも３つのブレードが、
それぞれが３つのセクションを備え前記シャフトに装着された少なくとも２つの湾曲ブレード、および
前記シャフトに装着された少なくとも２つの線形ブレード
である、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記３つのセクションのそれぞれが空間で隔てられる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記３つのセクションのそれぞれが等しい長さである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記線形ブレードが表面スクレーパブレードである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記線形ブレードのそれぞれが前記線形ブレードの上端部および下端部で前記シャフトに装着される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
前記線形ブレードのそれぞれが約１．５インチ（３．８ｃｍ）〜約３．５インチ（８．９ｃｍ）の長さを有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
前記線形ブレードのそれぞれが、前記線形ブレードの２つの異なる平行部分を形成する階段状の形を備え、前記線形ブレードの第１の平行部分が約０．１インチ（０．２５ｃｍ）〜約０．２インチ（０．５ｃｍ）の長さを有し、前記線形ブレードの第２の平行部分が約０．２インチ（０．５ｃｍ）〜約０．６インチ（１．５ｃｍ）の長さを有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
前記少なくとも３つのブレードを備えるシャフトが第１の対のブレード、第２の対のブレード、および逆円錐体を備え、前記第１の対のブレードのそれぞれが実質的に垂直に向けられ、前記第２の対のブレードのそれぞれが水平面に対して鋭角で向けられ、前記第１の対のブレードのそれぞれが約１０ｍｍ〜１５ｍｍの幅を有し、前記円錐体が前記シャフトと約１５°〜約４５°の角度をなす、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１の対のブレードのそれぞれおよび前記第２の対のブレードのそれぞれが、前記シャフトの軸線を中心に放射状に離間される、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の対のブレードのそれぞれおよび前記第２の対のブレードのそれぞれが、放射状に約１８０°で互いに離間される、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１の対のブレードは、前記第１のブレードの下側面が前記第２のブレードの上側面と同じ垂直高さになるように垂直方向に互いに離間される、請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１の対のブレードおよび前記第２の対のブレードが個別に、長方形、正方形、および長方形と正方形の組合せからなる群から選択された形状を含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１の対のブレードが前記シャフトの下部分に配置される、請求項１７に記載の装置。
【請求項２３】
前記第２の対のブレードが実質的に同じ水平面内に配置される、請求項１７に記載の装置。
【請求項２４】
前記逆円錐体が前記シャフトの上部分に配置される、請求項１７に記載の装置。
【請求項２５】
材料のレオロジー的性質を測定するためのシステムであって、
静止測定カップおよびインペラ駆動ヘッドを備えるデバイスと、
前記インペラ駆動ヘッドに装着されたインペラと
を備え、前記インペラが、
断続的ならせん状に配置された少なくとも３つのブレードを備えるシャフトと、
前記シャフトの端部を受容するように構成されたベースと
を備え、前記デバイスがレオメータおよび粘度計のうちの一方である、システム。
【請求項２６】
前記静止測定カップ内に入れられた流体をさらに含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記流体が微粒子を含む、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記静止測定カップが前記静止測定カップの底に静止粒子スクリーンを備える、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２９】
前記静止測定カップが一体の温度プローブを備える、請求項２５に記載のシステム。
【請求項３０】
前記少なくとも３つのブレードが、それぞれが３つのセクションを備え前記シャフトに装着された少なくとも２つの湾曲ブレード、および前記シャフトに装着された少なくとも２つの線形ブレードである、請求項２５に記載のシステム。
【請求項３１】
前記少なくとも３つのブレードを備える前記シャフトが、第１の対のブレード、第２の対のブレード、および逆円錐体を備えるシャフトであり、前記第１の対のブレードのそれぞれが実質的に垂直に向けられ、前記第２の対のブレードのそれぞれが水平面に対して鋭角で向けられる、請求項２５に記載のシステム。
【請求項３２】
材料のレオロジー的性質を測定する方法であって、
前記材料で満たされた静止円筒および回転可能なセンサ駆動ヘッドを備えるデバイスを準備するステップと、
前記回転可能なセンサ駆動ヘッドにセンサを装着するステップであって、前記センサが、断続的ならせん状に配置された少なくとも３つのブレードを備えるシャフト、および前記シャフトの端部を受容するように構成されたベースを備える、ステップと、
前記静止円筒内に前記センサを挿入するステップと、
前記センサを回転させるステップと
を含み、前記デバイスがレオメータおよび粘度計のうちの一方である、方法。
【請求項３３】
前記材料が流体である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記流体が微粒子を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記流体の温度を温度プローブで感知するステップをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記静止円筒の底に静止粒子スクリーンを置くステップをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
前記少なくとも３つのブレードが、それぞれが３つのセクションを備え前記シャフトに装着された少なくとも２つの湾曲ブレード、および前記シャフトに装着された少なくとも２つの線形ブレードであり、
前記センサを前記静止円筒内に挿入するステップと、
前記センサを回転させるステップと
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３８】
前記センサを異なる角速度で回転させるステップをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記少なくとも３つのブレードを備える前記シャフトが、第１の対のブレード、第２の対のブレード、および逆円錐体を備えるシャフトであり、前記第１の対のブレードのそれぞれが実質的に垂直に向けられ、前記第２の対のブレードのそれぞれが水平面に対して鋭角で向けられ、
前記センサを前記静止円筒内に挿入するステップと、
前記センサを回転させるステップと
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４０】
前記センサを異なる角速度で回転させるステップをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は一般に、材料のレオロジー的性質（rheological  properties）を特性化するための装置およびこの装置を使用するための方法に関する。より詳細には、本発明は、粒子を含む流体を様々な処理条件でレオロジー特性化（rheological  characterization）するためのミキサセンサを対象とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
[0002]材料のレオロジー特性（rheological  characteristics）を試験するための様々なタイプのレオロジー試験機器が研究所や製造プラントなどで広く利用できるようになっている。材料のレオロジー的性質を試験するための装置は当技術分野で容易に利用できるが、これらの装置は、レオロジー特性化を必要とするすべての流体でいつも使用できるとは限らない。例えば、既知の装置は、無菌処理システムなどの高温環境にさらされる流体を特性化する際の使用に適していない可能性がある。加えて、知られている装置は、微粒子を含む流体での使用に適していない可能性がある。実際、市販されているほとんどの装置では、流体中にある微粒子をレオロジー特性化の前に濾過するかまたはその他の方法で除去する必要がある。このように、特性化のために残される試料の唯一の部分が流体部分であり、これにより、処理パイプラインシステム内の試料の実際の処理条件を反映することができない、試料の精度の低いレオロジー測定値を与える可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
[0003]本開示は、材料のレオロジー的性質の測定に使用する装置およびこの装置を使用するための方法を提供する。一般的な実施形態では、材料のレオロジー的性質を測定するための装置が提供される。装置は、断続的ならせん状に配置された少なくとも３つのブレードを備えるシャフトと、シャフトの端部を受容するように構成されたベースとを具備する。
【０００４】
[0004]一実施形態では、シャフトは約２インチ（５．１ｃｍ）〜約６インチ（１５．２ｃｍ）の長さを有する。シャフトは約４インチ（１０．２ｃｍ）の長さを有することもできる。シャフトは、鋼、合金鋼、ステンレス鋼、クロム、コバルトクロム、またはそれらを組み合わせたものからなる群から選択された材料から製造されうる。一実施形態では、材料はコバルトクロムである。
【０００５】
[0005]一実施形態では、ベースはシャフトの下端部を受容するように構成される。ベースは、Ｏリングシールを受け入れるように構成された少なくとも１つのＯリング溝をさらに含むことができる。一実施形態では、ベースは、鋼、合金鋼、ステンレス鋼、クロム、コバルトクロム、またはそれらを組み合わせたものからなる群から選択された材料から製造される。一実施形態では、材料はコバルトクロムである。
【０００６】
[0006]一実施形態では、装置は駆動ヘッド装着部を具備する。駆動ヘッド装着部は、レオメータおよび粘度計のうちの一方に装着するように構成されかつ配置される。駆動ヘッド装着部は、駆動ヘッド装着部内にシャフトの上端部を受容するように構成されうる。駆動ヘッド装着部は、鋼、合金鋼、ステンレス鋼、クロム、コバルトクロム、またはそれらを組み合わせたものからなる群から選択された材料から製造されうる。一実施形態では、材料はコバルトクロムである。
【０００７】
[0007]一実施形態では、複数のブレードはシャフトの軸線を中心に放射状に離間される。複数のブレードは放射状に約４５°〜約１３５°で互いに離間されうる。一実施形態では、複数のブレードは、シャフトの軸線を中心にかつシャフトの周囲に沿って放射状に約９０°で互いに離間される。
【０００８】
[0008]一実施形態では、複数のブレードは垂直方向に約０．２５インチ（０．６５ｃｍ）〜約１．２５インチ（３．２ｃｍ）だけ互いに離間される。複数のブレードは垂直方向に約０．７５インチ（１．９ｃｍ）だけ互いに離間されてもよい。一実施形態では、複数のブレードは、放射状に約９０°で互いに離間されかつ垂直方向に約０．７５インチ（１．９ｃｍ）だけ互いに離間される。
【０００９】
[0009]一実施形態では、複数のブレードのそれぞれが水平から約２０°〜約８０°回転される。複数のブレードのそれぞれは水平から約４５°回転されてもよい。
【００１０】
[0010]一実施形態では、複数のブレードのそれぞれは実質的に三角形の形状にされる。
【００１１】
[0011]一実施形態では、ベースはさらに粒子スクリーンと結合するように構成される。粒子スクリーンはベースを受容するように構成された開放中央部分を含むことができる。粒子スクリーンは実質的に円の形状とすることができ、開放中央部分と周縁部との間に複数の穴を含むことができる。粒子スクリーンは約１インチ（２．５ｃｍ）〜約３インチ（７．６ｃｍ）の直径を有することができる。一実施形態では、粒子スクリーンは約１．５インチ（３．８ｃｍ）の直径を有する。粒子スクリーンは、粒子スクリーンと一体に形成されるかまたは粒子スクリーンの穴に摩擦嵌合する複数のペグに載ることもできる。
【００１２】
[0012]一実施形態では、装置は温度プローブを具備する。温度プローブは、粒子スクリーンの穴のうちの少なくとも１つを貫通して延びるように構成されうる。
【００１３】
[0013]別の実施形態では、材料のレオロジー的性質を測定するための装置が提供される。装置は、シャフトと、それぞれが３つのセクションを備えシャフトに装着された少なくとも２つの湾曲ブレードと、シャフトに装着された少なくとも２つの線形ブレードとを具備する。
【００１４】
[0014]一実施形態では、シャフトは約２インチ（５．１ｃｍ）〜約６インチ（１５．２ｃｍ）の長さを有する。シャフトは約４インチ（１０．２ｃｍ）の長さを有することもできる。シャフトは、鋼、合金鋼、ステンレス鋼、クロム、コバルトクロム、またはそれらを組み合わせたものからなる群から選択された材料から製造されうる。一実施形態では、材料はコバルトクロムである。
【００１５】
[0015]一実施形態では、ベースはシャフトの下端部を受容するように構成される。ベースは、Ｏリングシールを受け入れるように構成された少なくとも１つのＯリング溝をさらに含むことができる。一実施形態では、ベースは、鋼、合金鋼、ステンレス鋼、クロム、コバルトクロム、またはそれらを組み合わせたものからなる群から選択された材料から製造される。一実施形態では、材料はコバルトクロムである。
【００１６】
[0016]一実施形態では、装置は駆動ヘッド装着部を具備する。駆動ヘッド装着部は、レオメータおよび粘度計のうちの一方に装着するように構成されかつ配置される。駆動ヘッド装着部は、駆動ヘッド装着部内にシャフトの上端部を受容するように構成されうる。駆動ヘッド装着部は、鋼、合金鋼、ステンレス鋼、クロム、コバルトクロム、またはそれらを組み合わせたものからなる群から選択された材料から製造されうる。一実施形態では、材料はコバルトクロムである。
【００１７】
[0017]一実施形態では、ベースはさらに粒子スクリーンと結合するように構成される。粒子スクリーンはベースを受容するように構成された開放中央部分を含むことができる。粒子スクリーンは実質的に円の形状とすることができ、開放中央部分と周縁部との間に複数の穴を含むことができる。粒子スクリーンは約１インチ（２．５ｃｍ）〜約３インチ（７．６ｃｍ）の直径を有することができる。一実施形態では、粒子スクリーンは約１．５インチ（３．８ｃｍ）の直径を有する。粒子スクリーンは、粒子スクリーンと一体に形成されるかまたは粒子スクリーンの穴に摩擦嵌合する複数のペグに載ることもできる。
【００１８】
[0018]一実施形態では、装置は温度プローブを具備する。温度プローブは、粒子スクリーンの穴のうちの少なくとも１つを貫通して延びるように構成されうる。一実施形態では、湾曲ブレードのそれぞれは約１インチ（２．５ｃｍ）〜約４インチ（１０．２ｃｍ）の全長を有する。
【００１９】
[0019]一実施形態では、湾曲ブレードのそれぞれは約２．７インチ（６．９ｃｍ）の全長を有する。３つのセクションのそれぞれは空間で隔てられてもよい。３つのセクションのそれぞれは等しい長さとすることができる。各湾曲ブレードは約３０°〜約８０°の角度空間を占めることができる。一実施形態では、各湾曲ブレードは約７５°の角度空間を占める。少なくとも２つの湾曲ブレードは、シャフトの軸線を中心に放射状に約１８０°で互いに離間されうる。
【００２０】
[0020]一実施形態では、線形ブレードは表面スクレーパブレードである。線形ブレードのそれぞれは線形ブレードの上端部および下端部でシャフトに装着されうる。線形ブレードのそれぞれは約１．５インチ（３．８ｃｍ）〜約３．５インチ（８．９ｃｍ）の長さを有する。一実施形態では、線形ブレードのそれぞれは約２．３インチ（５．８ｃｍ）の長さを有する。線形ブレードは、線形ブレードの２つの異なる平行部分を形成する階段状の形を有することができる。線形ブレードの第１の平行部分は約０．１インチ（０．２５ｃｍ）〜約０．２インチ（０．５ｃｍ）の長さを有することができる。一実施形態では、線形ブレードの第１の平行部分は約０．１５インチ（０．４ｃｍ）の長さを有する。線形ブレードの第２の平行部分は約０．２インチ（０．５ｃｍ）〜約０．６インチ（１．５ｃｍ）の長さを有する。一実施形態では、線形ブレードの第２の平行部分は約０．４インチ（１．０ｃｍ）の長さを有する。少なくとも２つの線形ブレードは、シャフトの軸線を中心に放射状に約１８０°で互いに離間されうる。
【００２１】
[0021]さらに別の実施形態では、材料のレオロジー的性質を測定するための装置が提供される。装置は、第１の対のブレード、第２の対のブレード、および逆円錐体を備えるシャフトを具備し、第１の対のブレードのそれぞれは実質的に垂直に向けられ、第２の対のブレードのそれぞれは水平面に対して鋭角で向けられる。
【００２２】
[0022]一実施形態では、シャフトは約２インチ（５．１ｃｍ）〜約６インチ（１５．２ｃｍ）の長さを有する。シャフトは約４インチ（１０．２ｃｍ）の長さとすることもできる。シャフトは、鋼、合金鋼、ステンレス鋼、クロム、コバルトクロム、またはそれらを組み合わせたものからなる群から選択された材料から製造されうる。一実施形態では、材料はコバルトクロムである。
【００２３】
[0023]一実施形態では、ベースはシャフトの下端部を受容するように構成される。ベースは、Ｏリングシールを受け入れるように構成された少なくとも１つのＯリング溝をさらに含むことができる。一実施形態では、ベースは、鋼、合金鋼、ステンレス鋼、クロム、コバルトクロム、またはそれらを組み合わせたものからなる群から選択された材料から製造される。一実施形態では、材料はコバルトクロムである。
【００２４】
[0024]一実施形態では、装置は駆動ヘッド装着部を具備する。駆動ヘッド装着部は、レオメータおよび粘度計のうちの一方に装着するように構成されかつ配置される。駆動ヘッド装着部は、駆動ヘッド装着部内にシャフトの上端部を受容するように構成されうる。駆動ヘッド装着部は、鋼、合金鋼、ステンレス鋼、クロム、コバルトクロム、またはそれらを組み合わせたものからなる群から選択された材料から製造されうる。一実施形態では、材料はコバルトクロムである。
【００２５】
[0025]一実施形態では、ベースはさらに粒子スクリーンと結合するように構成される。粒子スクリーンはベースを受容するように構成された開放中央部分を含むことができる。粒子スクリーンは実質的に円の形状とすることができ、開放中央部分と周縁部との間に複数の穴を含むことができる。粒子スクリーンは約１インチ（２．５ｃｍ）〜約３インチ（７．６ｃｍ）の直径を有することができる。一実施形態では、粒子スクリーンは約１．５インチ（３．８ｃｍ）の直径を有する。粒子スクリーンは、粒子スクリーンと一体に形成されるかまたは粒子スクリーンの穴に摩擦嵌合する複数のペグに載ることもできる。
【００２６】
[0026]一実施形態では、装置は温度プローブを具備する。温度プローブは、粒子スクリーンの穴のうちの少なくとも１つを貫通して延びるように構成されうる。一実施形態では、湾曲ブレードのそれぞれは約１インチ（２．５ｃｍ）〜約４インチ（１０．２ｃｍ）の全長を有する。
【００２７】
[0027]一実施形態では、第１の対のブレードはシャフトの軸線を中心に放射状に離間される。第１の対のブレードは放射状に約１８０°で互いに離間されうる。第１の対のブレードは、第１のブレードの下側面が第２のブレードの上側面と同じ垂直高さになるように、垂直方向に互いに離間される。第１の対のブレードは、放射状に約１８０°で互いに離間されるとともに、第１のブレードの下側面が第２のブレードの上側面と同じ垂直高さになるように垂直方向に互いに離間される。第１の対のブレードは、長方形、正方形、または長方形と正方形の組合せからなる群から選択された形状を備える。第１の対のブレードのそれぞれは約１０ｍｍ〜１５ｍｍの幅を有することができる。一実施形態では、第１の対のブレードのそれぞれは約１３ｍｍの幅を有する。第１の対のブレードのそれぞれは約１０ｍｍ〜２０ｍｍの高さを有することができる。一実施形態では、第１の対のブレードのそれぞれは約１５ｍｍの高さを有する。一実施形態では、第１の対のブレードはシャフトの下部分に配置される。
【００２８】
[0028]一実施形態では、第２の対のブレードはシャフトの軸線を中心に放射状に離間される。第２の対のブレードは放射状に約１８０°で互いに離間されうる。第２の対のブレードは実質的に同じ水平面内に配置されうる。一実施形態では、第２の対のブレードは、放射状に１８０°で互いに離間され、かつ実質的に同じ水平面内に配置される。第２の対のブレードのそれぞれは垂直から約１５°回転されうる。一実施形態では、第２の対のブレードのそれぞれは水平から約４５°回転される。第２の対のブレードは、長方形、正方形、または長方形と正方形の組合せからなる群から選択された形状を含む。第２の対のブレードのそれぞれは約１０ｍｍ〜２０ｍｍの高さを有することができる。一実施形態では、第２の対のブレードのそれぞれは約１５ｍｍの高さを有する。第２の対のブレードのそれぞれは約１０ｍｍ〜約１５ｍｍの幅を有することができる。一実施形態では、第２の対のブレードのそれぞれは約１３．５ｍｍの幅を有する。一実施形態では、第２の対のブレードはシャフトの中間部分に配置される。
【００２９】
[0029]一実施形態では、第１の対のブレードは、第２の対のブレードからシャフトに沿って約５ｍｍ〜約１５ｍｍの距離だけ隔てられる。第１の対のブレードは、第２の対のブレードからシャフトに沿って約１０ｍｍの距離だけ隔てられてもよい。
【００３０】
[0030]円錐体の底面は約２０ｍｍ〜約４０ｍｍの直径を有する。
【００３１】
[0031]一実施形態では、円錐体の底面は約３０ｍｍの直径を有することができる。一実施形態では、円錐体はシャフトと約１５°〜約４５°の角度をなす。円錐体はシャフトと約３０°または３１°の角度をなすことができる。一実施形態では、逆円錐体はシャフトの上部分に配置される。
【００３２】
[0032]さらに別の実施形態では、材料のレオロジー的性質を測定するためのシステムが提供される。システムは、静止測定カップおよびインペラ駆動ヘッドを備えるデバイスと、インペラ駆動ヘッドに装着されたインペラとを具備する。インペラは、断続的ならせん状に配置された少なくとも３つのブレードを備えるシャフトと、シャフトの端部を受容するように構成されたベースとを具備する。
【００３３】
[0033]一実施形態では、デバイスはレオメータおよび粘度計のうちの一方である。
【００３４】
[0034]一実施形態では、システムは静止測定カップ内に入れられた流体を含む。流体は微粒子を含むことができる。
【００３５】
[0035]一実施形態では、静止測定カップは静止測定カップの底に静止粒子スクリーンを具備する。静止測定カップは一体の温度プローブも具備することができる。一実施形態では、温度プローブは粒子スクリーンと結合するように構成される。
【００３６】
[0036]別の実施形態では、材料のレオロジー的性質を測定するためのシステムが提供される。システムは、静止測定カップおよびインペラ駆動ヘッドを備えるデバイスと、インペラ駆動ヘッドに装着されたインペラとを具備する。インペラは、シャフトと、それぞれが３つのセクションを備えシャフトに装着された少なくとも２つの湾曲ブレードと、シャフトに装着された少なくとも２つの線形ブレードとを具備する。
【００３７】
[0037]一実施形態では、デバイスはレオメータおよび粘度計のうちの一方である。
【００３８】
[0038]一実施形態では、システムは静止測定カップ内に入れられた流体を含む。流体は微粒子を含むことができる。
【００３９】
[0039]一実施形態では、静止測定カップは静止測定カップの底に静止粒子スクリーンを具備する。静止測定カップは一体の温度プローブも具備することができる。一実施形態では、温度プローブは粒子スクリーンと結合するように構成される。
【００４０】
[0040]さらに別の実施形態では、材料のレオロジー的性質を測定するためのシステムが提供される。システムは、静止測定カップおよびインペラ駆動ヘッドを備えるデバイスと、インペラ駆動ヘッドに装着されたインペラとを具備する。インペラは、第１の対のブレード、第２の対のブレード、および逆円錐体を備えるシャフトを具備し、第１の対のブレードのそれぞれは実質的に垂直に向けられ、第２の対のブレードのそれぞれは水平面に対して鋭角で向けられる。
【００４１】
[0041]一実施形態では、デバイスはレオメータおよび粘度計のうちの一方である。
【００４２】
[0042]一実施形態では、システムは静止測定カップ内に入れられた流体を含む。流体は微粒子を含むことができる。
【００４３】
[0043]一実施形態では、静止測定カップは静止測定カップの底に静止粒子スクリーンを具備する。静止測定カップは一体の温度プローブも具備することができる。一実施形態では、温度プローブは粒子スクリーンと結合するように構成される。
【００４４】
[0044]別の実施形態では、材料のレオロジー的性質を測定するための方法が提供される。方法は、材料で満たされた静止円筒および回転可能なセンサ駆動ヘッドを備えるデバイスを準備すること、回転可能なセンサ駆動ヘッドにセンサを装着すること、静止円筒内にセンサを挿入すること、およびセンサを回転させることを含む。センサは、断続的ならせん状に配置された少なくとも３つのブレードを備えるシャフトとシャフトの端部を受容するように構成されたベースとを具備する。
【００４５】
[0045]一実施形態では、デバイスはレオメータおよび粘度計のうちの一方である。
【００４６】
[0046]一実施形態では、材料は流体である。流体は微粒子を含むことができる。
【００４７】
[0047]一実施形態では、方法は、流体の温度を温度プローブで感知することを含む。
【００４８】
[0048]一実施形態では、方法は、静止円筒の底に静止粒子スクリーンを置くことを含む。方法は、温度プローブを粒子スクリーンと結合させることをさらに含むことができる。
【００４９】
[0049]一実施形態では、方法は、センサを異なる角速度で回転させることを含む。
【００５０】
[0050]別の実施形態では、材料のレオロジー的性質を測定する方法が提供される。方法は、材料で満たされた静止円筒および回転可能なセンサ駆動ヘッドを備えるデバイスを準備すること、回転可能なセンサ駆動ヘッドにセンサを装着すること、静止円筒内にセンサを挿入すること、およびセンサを回転させることを含む。センサは、シャフトと、それぞれが３つのセクションを備えシャフトに装着された少なくとも２つの湾曲ブレードと、シャフトに装着された少なくとも２つの線形ブレードとを具備する。
【００５１】
[0051]一実施形態では、デバイスはレオメータおよび粘度計のうちの一方である。
【００５２】
[0052]一実施形態では、材料は流体である。流体は微粒子を含むことができる。
【００５３】
[0053]一実施形態では、方法は、流体の温度を温度プローブで感知することを含む。
【００５４】
[0054]一実施形態では、方法は、静止円筒の底に静止粒子スクリーンを置くことを含む。方法は、温度プローブを粒子スクリーンと結合させることをさらに含むことができる。
【００５５】
[0055]一実施形態では、方法は、センサを異なる角速度で回転させることを含む。
【００５６】
[0056]さらに別の実施形態では、材料のレオロジー的性質を測定するための方法が提供される。方法は、材料で満たされた静止円筒および回転可能なセンサ駆動ヘッドを備えるデバイスを準備すること、回転可能なセンサ駆動ヘッドにセンサを装着すること、静止円筒内にセンサを挿入すること、およびセンサを回転させることを含む。センサは、第１の対のブレード、第２の対のブレード、および逆円錐体を備えるシャフトを具備し、第１の対のブレードのそれぞれは実質的に垂直に向けられ、第２の対のブレードのそれぞれは水平面に対して鋭角で向けられる。
【００５７】
[0057]一実施形態では、デバイスはレオメータおよび粘度計のうちの一方である。
【００５８】
[0058]一実施形態では、材料は流体である。流体は微粒子を含むことができる。
【００５９】
[0059]一実施形態では、方法は、流体の温度を温度プローブで感知することを含む。
【００６０】
[0060]一実施形態では、方法は、静止円筒の底に静止粒子スクリーンを置くことを含む。方法は、温度プローブを粒子スクリーンと結合させることをさらに含むことができる。
【００６１】
[0061]一実施形態では、方法は、センサを異なる角速度で回転させることを含む。
【００６２】
[0062]本開示の一利点は、改良されたミキサセンサを提供することである。
【００６３】
[0063]本開示の別の利点は、実際の処理条件を厳密にシミュレートするレオロジー測定を可能にするミキサセンサを提供することである。
【００６４】
[0064]本開示のさらに別の利点は、微粒子を含む流体のレオロジー的性質を正確に特性化することができるミキサセンサを提供することである。
【００６５】
[0065]本開示のさらに別の利点は、レオロジー特性化中に試料流体中の微粒子が沈降しないようにするのに役立つミキサセンサを提供することである。
【００６６】
[0066]本開示の別の利点は、異なるレオメータ駆動ヘッドに装着されうる交換可能なミキサセンサを提供することである。
【００６７】
[0067]本開示のさらに別の利点は、同じレオメータ駆動ヘッドに装着されうる異なるミキサセンサを提供することである。
【００６８】
[0068]本開示の別の利点は、広範囲の温度および広範囲のずり速度にわたる条件で使用されるように構成されたミキサセンサを提供することである。
【００６９】
[0069]付加的な特徴および利点が本明細書に記述されており、下記の「詳細な説明」から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本開示の一実施形態によるミキサセンサの斜視図である。
【図２】本開示の一実施形態による粒子スクリーンの上面図である。
【図３】本開示の一実施形態によるミキサセンサおよび粒子スクリーンの斜視図である。
【図４】本開示の一実施形態によるミキサセンサの斜視図である。
【図５】本開示の一実施形態による、図４のミキサセンサの上面図である。
【図６】本開示の一実施形態によるミキサセンサの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
[0076]本開示および添付の特許請求の範囲で用いられているように、単数形の「１つの（a）」、「１つの（an）」および「その（the）」は、文脈上特段に明確に示していない限り、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「１つのポリペプチド（a  polypeptide）」は２つ以上のポリペプチドの混合物などを含む。
【００７２】
[0077]本明細書で用いられているように、「約（about）」はある数値範囲内の数を意味すると理解される。さらに、本明細書におけるすべての数値範囲は、その範囲内のすべての整数、全体または小数部を含むと理解されるべきである。
【００７３】
[0078]レオロジーは、主として液体状態の物体の流動を対象とする研究であるが、軟質固体または固体が加えられた力に応じて弾性的に変形するのではなく塑性流動で応動する条件下での軟質固体または固体としての材料の流動をも対象とする。物質の流動は一般に、単一の粘度値によって特性化されることはできないが、特定温度での粘度の測定値は材料の性質に関する貴重な情報を提供することができる。レオロジー研究は一般にレオメータを使用して行われ、レオメータは、流体に特定の応力場または変形を加え、得られた変形または応力を監視する。これらの機器は、定常流動または振動流動、ならびにずりと伸長の両方で動作することができる。
【００７４】
[0079]一般に測定される材料のレオロジー的性質は材料のずり粘度である。ずり粘度は単に粘度と呼ばれることが多く、加えられたずり応力に対する材料の反応を表す。言い換えると、ずり応力は、流体の表面上に横または水平方向に作用される「応力」（単位面積当たりの力）と人が流体中を下方へ移動するときの流体の速度の変化（「速度勾配」）との比である。体積粘度またはバルク粘度は圧縮に対する反作用を表し、流体中の音響の特性化に不可欠である。
【００７５】
[0080]粘度、および、例えば密度や実積率などのその他の複雑な流体特性は、製造プロセス中の化学的または物理的変化の指標として有用となりうるだけでなく、処理機器の設計および運転に特に不可欠でもある。しかしながら、粘度の評価は、粒子、繊維、細菌などを含む水性懸濁液などの非均質系を処理するときに得るのは容易でない、というのは、粘度の評価はしばしば非ニュートン性を呈するからである。当技術分野で知られるように、ニュートン流体は、流体の移動をもたらすのに必要なずり応力（τ）と有効ずり速度
【数１】
2015180892.tif 000003
との間の直接的な線形関係を呈する流体である。これらの流体の見掛け粘度は、ずり速度
【数２】
2015180892.tif 000004
の影響を受けず、一定のままである。これらの原理に従って挙動しない流体は非ニュートン流体と呼ばれ、非ニュートン流体の２つの例が、ずり粘稠化流体およびずり流動化流体である。
【００７６】
[0081]ずり粘稠化流体またはずり流動化流体は、
【数３】
2015180892.tif 000005
に線形関係を有することができる。ただし、
【数４】
2015180892.tif 000006
はずり速度であり、ηは見掛け粘度であり、Ｋはコンシステンシー指数であり、ｎはべき乗則指数である。このような線形関係を呈するずり粘稠化流体およびずり流動化流体は、べき乗則流体と呼ばれる。ニュートン流体もべき乗則流体であるが、非ニュートン流体ははるかに複雑である、というのは、非ニュートン流体は一環境ではべき乗則流体として挙動することができるが、別の環境ではそうではないからである。
【００７７】
[0082]非ニュートン流体の見掛け粘度（η）は、測定が行われるときの有効ずり速度
【数５】
2015180892.tif 000007
に依存し、見掛け粘度（η）は、
【数６】
2015180892.tif 000008
を用いて計算されうる。ニュートン流体のべき乗則指数（ｎ）は１であり、コンシステンシー指数（Ｋ）の値は、これらの流体に対する動的粘度（μ）と呼ばれる見掛け粘度（η）を与える。
【００７８】
[0083]上述したように、非均質系または複合系のレオロジー的性質を特性化しようとするとき、いくつかの困難が起こりうる。このような困難は通常、例えば、粒子沈降、相分離、材料構造の破壊などに関係している。このような問題に直面する、微粒子を含む流体の例として、いくつかのタイプの食品がある。例えば、ベビーフードの粘度は、ベビーフードがスプーン上に留まることができるくらい粘稠でなければならないが、幼児が食品を飲み込むのが困難なほどには粘稠でないことを考慮すると、特に重要である。しかしながら、ほとんどのベビーフードは懸濁液（例えば、果物のピューレ）であるので、従来の微小ギャップ粘度計は、相分離およびその後の壁での滑り、あるいはギャップ中の粒子または粒子凝集体によって生じる誤差のせいで、ベビーフードのレオロジー特性化には適さない可能性がある。
【００７９】
[0084]実際、大抵の市販のレオメータおよびレオメータの関連センサは、均質流体試料（例えば、微粒子を含まない流体試料）向けに設計されている。しかしながら、微粒子を含む流体試料を扱う場合、流体試料のレオロジー的性質を測定する前に、微粒子は濾過されるかまたはその他の方法で除去されなければならない。流体試料から微粒子を濾過して除くことにより、測定のために残っている試料の唯一の部分が流体部分となる。試料の流体部分だけを測定すると、試料のレオロジー測定の精度が低下し、実際の処理条件を模倣しないことがある。
【００８０】
[0085]したがって、ｉ）離散微粒子を含み、ｉｉ）非常に低い温度から非常に高い温度までの温度範囲にあり（例えば、１００°Ｃを超える温度などの無菌処理条件にあり）、かつｉｉｉ）典型的な処理パイプライン内に見られる様々なずり速度をカバーする食品試料用のレオロジー測定データが、レオロジーデータ測定値のより正確なエンジニアリング計算に必要である。したがって、本開示のミキサセンサは、実物大の生産状況を厳密に模倣する実験室条件で多相的な（例えば非均質な）製品のレオロジー的性質を予測するように設計される。しかしながら、当業者であれば、相分離または沈降の問題が起こる状況で特に有用となりうる、本開示のミキサセンサが粒子を含まない流体のレオロジー的性質を特性化するためにも使用されうることを即座に理解するであろう。
【００８１】
[0086]製品のレオロジー特性化のための理想的な幾何学センサは、クエット（Couette）としても知られている同心円筒システムを有する回転レオメータを使用して得られる。クエット粘度計は、恒温槽内に保持された静止カップの中で回転する円筒でなる。静止カップと内部の回転円筒との間の空間は測定されるべき流体で満たされる。内円筒が均一角速度（Ω）で回転すると、円筒と静止カップとの間の流体は、流体に抗力がかかるために内円筒より低い速度で移動する。これらの抗力は粘度計によって測定されうる。別法として、外側カップが回転し、一方内円筒が静止することができる。クエットは、明確なずり速度を見せるとともに、絶対レオロジーデータが得られるようにする。
【００８２】
[0087]対照的に、ミキサレオメトリーを用いて絶対レオロジーデータを得るのは、複雑な流動パターンのために困難となりうる。しかしながら、ミキサレオメトリーデータは、微小ギャップを有する同心円筒システムによって決定されることができない流体に対して、流体のレオロジー特性を良く表す。このような流体は、上述したように、例えば、典型的には沈降の問題、滑り、相分離、および時間依存性をもたらす微粒子を含む流体を含むことができる。これらのタイプの流体のレオロジー特性化を必要とし、従来の回転粘度計を使用することができないときに、ミキサ粘度計を使用できることが多い。
【００８３】
[0088]SteffeおよびDaubertの「Bioprocessing  Pipelines:  Rheology  and  Analysis」（2006）に記述されているように、個々のミキサ粘度計がそれぞれ、レオロジー特性化に使用する前に特性化されなければならない。分析は通常、無次元数と既知のレオロジー的性質を有する標準流体とを用いて実現される。個々のミキサ粘度計をそれぞれ特性化する方法は当技術分野で知られており、「Bioprocessing  Pipelines」に開示されている。これらの方法では、ニュートン流体の粘度（μ）が次式であるものとする。
【００８４】
[0089]
【数７】
2015180892.tif 000009
【００８５】
[0090]上式で、ｋ”はミキサ係数として定義される定数：
【数８】
2015180892.tif 000010
であり、Ａは無次元定数であり、ｄはインペラの直径である。既知の粘度を有するニュートン流体は、システムの関数であるｋ”とトルクとインペラの角速度と粘度とを決定するために使用される。
【００８６】
[0091]ミキサ粘度計内のべき乗則流体を評価するには、見掛け粘度（η）が平均ずり速度の関数として定義される。
【００８７】
[0092]
【数９】
2015180892.tif 000011
【００８８】
[0093]平均ずり速度
【数１０】
2015180892.tif 000012
は、ミキサ粘度計の定数（ｋ’）と角速度（Ω）との積である。この値を決定するには、ニュートン粘度および見掛け粘度が同じずり速度で等しいというマッチング粘度（matching  viscosity）の仮定が適用されなければならない。この仮定を用いると、平均ずり速度は次式になる。
【００８９】
[0094]
【数１１】
2015180892.tif 000013
【００９０】
[0095]次いで、ミキサ係数（ｋ”）およびミキサ粘度計定数（ｋ’）は以下のプロセスで求めることができる。最初に、従来の回転粘度計を使用して、選ばれたニュートン流体の選択された温度での粘度データを得る。試料のニュートン流体の例としては、はちみつ、コーンシロップ、シリコーン油などとすることができる。次に、同じ試料のニュートン流体を使用して、ミキサ粘度計でトルク対角速度の実験データを得る。
【数１２】
2015180892.tif 000014
を用いて、トルク（ｘ軸）に対して粘度と角速度の積（ｙ軸）をプロットする。次いで、ｋ”を式の傾きとして決定する。
【００９１】
[0096]次に、従来の粘度計内で試験されうるべき乗則流体（例えば非ニュートン流体）を得るとともに、これらの材料の適切な温度でのコンシステンシー係数（Ｋ）および流動挙動指数（ｎ）を決定する。べき乗則流体の例としては、グアーゴムおよびメチルセルロースの水溶液がある。
【００９２】
[0097]べき乗則流体を使用して、ミキサ粘度計でトルク対角速度の実験データを収集する。このデータと先に求められたｋ”と上記の平均ずり速度の式とを用いて、平均ずり速度をそれぞれの角速度で決定する。
【００９３】
[0098]先に生成された、平均ずり速度対角速度のデータセットをとって、ミキサ粘度計定数（ｋ’）を次式の傾きとして決定する。
【００９４】
[0099]
【数１３】
2015180892.tif 000015
【００９５】
[00100]上述したプロセスは、試験される各特定幾何形状の組合せ（例えば、インペラ（例えばミキサセンサ）とインペラのそれぞれのカップとの各組合せ）に特有の係数定数（ｋ”）およびミキサ粘度計定数（ｋ’）の値を提供する。したがって、この方法を使用して、既知のカップ構成で利用されるいかなる新しいインペラも、係数定数（ｋ”）およびミキサ粘度計定数（ｋ’）のインペラ自体の固有値を決定するために、特性化が必要である。
【００９６】
[00101]したがって、本開示のインペラ／ミキサセンサは、静止円筒カップ内で回転する複雑な幾何形状を有するミキサセンサを具備するミキサタイプのレオメータで使用するために設計されうる。本開示のミキサセンサは、ミキサタイプのレオメータの使用に関して論じられるが、当技術分野の技術者なら、ミキサセンサはこのような構成に限定されるものではなく、本開示のミキサセンサを使用することができる任意の粘度計またはレオメータで使用されうることを理解するであろう。例えば、本開示のミキサセンサは、任意のHaakeレオメータまたは同様のタイプのレオメータで使用されうる。上述したクエット粘度計と同様に、ミキサセンサと静止カップとの間の空間は測定されるべき流体で満たされる。
【００９７】
[00102]知られているミキサセンサには、パドルブレンダやリボンブレンダなどのインペラ駆動ミキサが含まれる。パドルブレンダは一般にＵ字形の水平トラフを有し、インペラシャフトがトラフの端から端まで延びており、パドルブレードまたはプラウブレードが装着されている。パドルブレンダのブレードは一般に、リボンブレンダのブレードより速い速度で動作するとともに、非常に短い混合時間を提供することができる。パドルブレンダは一般に、異なるサイズ、形状、および密度の材料をブレンドするときに良い選択肢であり、バッチプロセスにも連続プロセスにも使用することができる。加えて、パトルブレンダのブレードは、砕けやすい材料または特大の材料を混合するなどの低ずり混合用途に使用されうる。
【００９８】
[00103]パドルブレンダと同じように、リボンブレンダはＵ字形の水平トラフを有し、インペラのシャフトがトラフの端から端まで延びており、シャフトには長いリボンブレードが取り付けられている。シャフトが回転するとき、リボンブレードは混合物を空気にさらして流動床を形成する。リボンブレードは通常、容器の外側付近にある粉末が一方の方向に動かされ、容器の中間にある粉末が逆の方向に動かされるように構成される。リボンブレンダは一般に、粉末または粒状原材料のように、同じような形、サイズ、およびかさ密度の材料をブレンドするときに使用される。
【００９９】
[00104]しかしながら、当技術分野で既知のパドルブレンダおよびリボンブレンダにはいくつかの欠点がある。例えば、ブレンダは、無菌処理条件で使用される高温にあまり適していない可能性があり、あるいは、広範なずり速度で使用するために、または微粒子を含む流体で使用するために構成されていない可能性がある。したがって、本開示のミキサセンサは、微粒子を含む流体のレオロジー特性を決定するために、広範な温度でかつ広範なずり速度でミキサ粘度測定に使用されるように設計される。ミキサセンサは、粘度計駆動ヘッドを有する１つの一体片として製造されうるか、または粘度計駆動ヘッドに装着されるように構成されうる。
【０１００】
[00105]本開示のミキサセンサは、材料のレオロジー的性質のより正確で精密な測定を可能にするカスタムマイズされた幾何形状を含む。例えば、本開示のミキサセンサは、微粒子を含みかつ処理パイプラインシステムを貫流する流体の特性を精密に決定することができる。微粒子を含む流体のレオロジー特性を測定することにより、測定は、流体の微粒子を濾過して除いた後で測定される流体に特有ではない、実際の処理条件をより厳密に模倣する。加えて、本開示のミキサセンサは、非常に低い温度から非常に高い温度までのずっと広い温度範囲にわたって、これらの精密なレオロジー測定を決定することができる。本開示のミキサセンサは、無菌温度で、または１００℃より高い温度で精密なレオロジー特性を決定することができる。さらに、本開示のミキサセンサは、非常に広範なずり速度にわたってレオロジー測定を決定することができる。
【０１０１】
[00106]高温測定に関して、本開示のミキサセンサは、従来技術のミキサセンサに比べてはるかに大きい温度範囲にわたって精密なレオロジー測定値を決定することができる。例えば、一実施形態では、本開示のミキサセンサは、無菌温度でのレオロジー測定に使用されうる。加えて、ミキサセンサは、１００℃より高い温度でのレオロジー測定に使用されうる。一実施形態では、ミキサセンサはステンレス鋼を使用して製造され、これにより、少なくとも部分的にはミキサセンサを高温で使用することが可能になる。別の実施形態では、ミキサセンサは、具体的には、例えばHaake  RS-600などの高温レオメータで使用されるように設計される。
【０１０２】
[00107]実験は、各ミキサセンサを特性化して上述した方法に従って各ミキサセンサの定数値ｋ’およびｋ”を決定するように行うことができる。ｋ’およびｋ”の値は、幾何学的に固有のものであり、上述したような確立されたミキサ粘度測定手順を用いて各ミキサセンサに対して一度計算することが要求されるだけである。ｋ’値およびｋ”値が決定されると、これらの値は、レオメータのソフトウェア内のプログラムに組み込むことができ、それにより、レオメータで試験される任意試料の粘度を直接計算することが可能になる。このようにして、例えば、ミキサセンサおよび駆動ヘッドはレオメータ内のコントローラに装着され、コントローラは、上述した式を含む対応するサブルーチン内のすべての計算を実行することができる。
【０１０３】
[00108]図１に示されているように、本開示のミキサセンサ１０は、駆動ヘッド装着部１４およびベース部分１６に装着されたシャフト１２を具備する。シャフト１２は、シャフト１２に沿って放射状にかつ垂直方向に離間された複数のパネルまたはブレード１８を具備する。ブレード１８は、実質的に円筒形状のシャフト１２の軸線を中心にかつシャフト１２の周囲に沿って放射状に離間される。らせん状ミキサセンサ１０は、上述したように、流体のレオロジー的性質を決定するために粘度計またはレオメータで使用されるように設計される。
【０１０４】
[00109]シャフト１２は約２インチ（５．１ｃｍ）〜約６インチ（１５．２ｃｍ）の長さを有することができる。一実施形態では、シャフト１２は約４インチ（１０．２ｃｍ）の長さを有する。しかしながら、シャフト１２の全長は、シャフト１２の一部分が駆動ヘッド装着部１４および／またはベース部分１６の中に延びうるので、目に見えない可能性がある。シャフト１２の可視部分の長さは約１インチ（２．５ｃｍ）〜約５インチ（１２．７ｃｍ）とすることができる。一実施形態では、シャフト１２の可視部分の長さは約３．５インチ（８．９ｃｍ）である。図１によって示されているように、ミキサセンサ１０が完全に組み立てられたときに肉眼では見えないシャフト１２の一部分は、駆動ヘッド装着部１４内のねじ穴（図示せず）に隣接する第１のねじ部と、ベース部分１６内のねじ穴（図示せず）に隣接する第２のねじ部とを含む。これらのねじ部により、シャフト１２を駆動ヘッド装着部１４およびベース部分１６内に着脱可能にねじ込むことが可能になり、それにより、多くのミキサセンサを同じレオメータ／粘度計で使用することが可能になる。このように、駆動ヘッド装着部１４は特定のレオメータでの使用に適してもよい。
【０１０５】
[00110]シャフト１２は、使用するときに高トルクおよび高ずり速度に耐えられるほど丈夫な任意の材料から製造されうる。このような材料は、例えば、鋼、合金鋼、ステンレス鋼、クロム、コバルトクロム、およびその他の類似金属を含むことができる。同様に、駆動ヘッド装着部１４およびベース部分１６もまた、これらの材料または類似材料から製造されうる。しかしながら、当業者であれば、ミキサセンサ１０はこれらの材料だけの使用に限定されるものではなく、多くの材料がこの種の用途での使用に望ましい性質を有することを理解するであろう。
【０１０６】
[00111]シャフト１２は、シャフト１２に沿って互いに離間された複数のブレード１８を具備する。複数のブレード１８は、試験されている試料流体中の粒子が浮遊したままでいるようにするために、特定の間隔で放射状にかつ／または垂直方向に互いに離間されうる。ブレード１８は、シャフト１２の回転中に同時に回転し試料流体の粒子を持ち上げ、その後、粒子は、ミキサセンサ１０がその中で回転している円筒のシリンダ壁を落ちることができる。このようにして、ミキサセンサ１０は、特に大粒子（例えば、トウモロコシ、エンドウ、サルサ、トマトソース、ミートソースなど）のほかに、いかなるサイズの粒子の移動も促進する。
【０１０７】
[00112]図１に示されているように、一実施形態では、隣り合うブレード１８は放射状に約９０°で互いに離間されうる。隣り合うブレード１８は放射状に約４５°〜約１３５°で互いに離間されてもよい。隣り合うブレード１８は、シャフト１２の中心と第１のブレード１８の交点と、シャフト１２の中心と第２のブレード１８の交点との間で測定されるように、垂直方向に互いに離間されてもよい。例えば、隣り合うブレード１８は、シャフト１２に沿って約０．２５インチ（０．６５ｃｍ）〜約１．２５インチ（３．２ｃｍ）離間されうる。一実施形態では、隣り合うブレード１８は０．７５インチ（１．９ｃｍ）だけ離間される。
【０１０８】
[00113]複数のブレード１８のそれぞれは、水平に対して、シャフト１２上の他のブレード１８と同じまたは異なる角度に向けられうる。例えば、複数のブレード１８のそれぞれは、それぞれのブレード１８の中心と交差する水平面に対して約２０°〜約８０°の角度に向けられうる。一実施形態では、複数のブレード１８のそれぞれは、図１に示されているように、それぞれのブレード１８の中心と交差する水平面に対して約４５°の角度に向けられうる。このようにして、図１の複数のブレード１８は、シャフト１２の一部に巻き付く断続的ならせん状のスクリューを形成する。
【０１０９】
[00114]あるいは、当業者であれば、複数のブレード１８のそれぞれは、それぞれのブレード１８の中心と交差する水平面に対して異なる角度に向けられうることを理解するであろう。当業者であれば、上記の角度は、ブレード１８がフロントスラッシュ形状をなすように形成される必要はないが、バックスラッシュ形状をなすように反対方向に傾斜されうることも理解するであろう。したがって、当業者であれば、複数の異なる構成が、複数のブレード１８が水平からオフセットされる角度に関して可能であることを理解するであろう。
【０１１０】
[00115]図１に示されているように、ブレード１８は三角形の頂点が除去されたほぼ三角形の形状にされる。ブレード１８は、頂点が除去されたところでほぼ円筒形のシャフト１２の形状に合致するような形状にされ、ブレード１８は、溶接されるかまたはその他の方法でシャフト１２に装着されうる。図１に示されているように、ブレード１８が実質的に三角形の形状にされる一実施形態では、ブレード１８のシャフト１２とは反対側の平らな端部は約０．３インチ（０．８ｃｍ）〜約１インチ（２．５ｃｍ）の長さを有することができる。一実施形態では、ブレード１８のシャフト１２とは反対側の平らな端部は約０．６インチ（１．５ｃｍ）の長さを有する。当業者であれば、ブレード１８がシャフト１２の回転中に流体中の微粒子を混合する／浮遊させるのに適した形状およびサイズを有しうることを理解するであろう。
【０１１１】
[00116]駆動ヘッド装着部１４は、本願に例示されているように、特定のレオメータと結合するように構成されうる。したがって、一実施形態では、駆動ヘッド装着部１４はレオメータの磁性部分と結合する磁性部分を有することができる。一実施形態では、レオメータはHaake  RS600である。駆動ヘッド装着部１４は、レオメータと適切に結合するために必要な任意の形状を有することができる。駆動ヘッド装着部１４は約０．５インチ（１．３ｃｍ）〜約２インチ（５．１ｃｍ）の長さを有することができる。一実施形態では、駆動ヘッド装着部１４は約１インチ（２．５ｃｍ）の長さを有する。しかしながら、当業者であれば、駆動ヘッド装着部１４は、本開示のミキサセンサを他のレオメータおよび／または粘度計に適合させるように再設計されうることを理解するであろう。先に述べたように、シャフト１２はねじ部により駆動ヘッド装着部１４に装着されうる。
【０１１２】
[00117]同様に、やはり先に述べたように、シャフト１２はねじ部によりベース部１６に装着されうる。ベース部１６は、シャフト１２の一部分をベース部１６内に受け入れかつ回転中にシャフト１２を安定化するのに役立つ実質的に円筒状のベースとすることができる。ベース部分１６は、ベース部分１６の最上部が一番下のブレード１８の下部と接触しない限り、任意の高さを有することができる。このようにして、ベース部分１６の上面と一番下のブレード１８の下部との間に空間が存在するべきである。同様に、ベース部分１６は、ミキサセンサ１０が十分なレオロジーデータを記録できるようにする任意の直径を有することができる。このようにして、ベース部１６は、ミキサセンサ１０がその中で回転する円筒より小さい直径を有するべきである。一実施形態では、ベース部分１６は約０．２５インチ（０．６５ｃｍ）〜約０．７５インチ（１．９ｃｍ）の直径を有することができる。一実施形態では、ベース部分１６は約０．５インチ（１．３ｃｍ）の直径を有する。
【０１１３】
[00118]ベース部１６は、図２に示されているように、粒子スクリーン２０と結合するように構成されうる。粒子スクリーン２０は、レオロジー測定が行われる時間中に試料流体中の粒子が沈降しないようにするのを助けるとともに、レオロジー測定が行われた後でデバイスの容易な清掃を可能にするために設けられる。このようにして、粒子スクリーン２０は、試験が終了した後で試料流体から沈降する粒子を収集することができる。ミキサセンサ１０がその中で回転する円筒から粒子スクリーン２０を取り除くことにより、試料流体の粥状食物の大部分が、清掃用に粒子スクリーン２０により円筒から容易に持ち上げられうる。
【０１１４】
[00119]粒子スクリーン２０は、ベース部分１６と結合するように構成された中心切欠き部２２と、いくらかの流体は通過できるが、流体中を浮遊する微粒子は通過できない粒子スクリーン２０から切り抜かれた複数の内側同心円２４および複数の外側同心円２６とを含む。粒子スクリーン２０は約１インチ（２．５ｃｍ）〜約３インチ（７．６ｃｍ）の直径を有することができる。一実施形態では、粒子スクリーン２０は約１．５インチ（３．８ｃｍ）の直径を有する。粒子スクリーン２０の中心切欠き部分２２は、ベース部分１６の直径よりわずかに大きい直径を有することができる。粒子スクリーン２０の中心切欠き部分２２は約０．３インチ（０．８ｃｍ）〜約０．８インチ（２．０ｃｍ）の直径を有することができる。一実施形態では、中心切欠き部分２２は約０．５５インチ（１．４ｃｍ）または０．６インチ（１．５ｃｍ）の直径を有する。内側同心円上円２４および外側同心円上円２６は約０．１インチ（０．２５ｃｍ）〜約０．２インチ（０．５ｃｍ）の直径を有することができる。一実施形態では、内側同心円上円２４および外側同心円上円２６は約０．１５インチ（０．４ｃｍ）の直径を有する。
【０１１５】
[00120]内側同心円上円２４は、粒子スクリーン２０の中心軸線を中心として均等に放射状に互いに離間されうる。加えて、内側同心円上円２４は、内側同心円上円２４相互間に任意の角度θを作るように放射状に離間されうる。例えば、図２に示されているように、粒子スクリーン２０の中心軸線から内側同心円上円２４の中心を通って引かれた線は、粒子スクリーン２０の中心軸線から隣接する内側同心円上円２４の中心を通って引かれた線と角度θ１を作る。同様に、外側同心円上円２６は、粒子スクリーン２０の中心軸線を中心として均等に放射状に互いに離間されうる。加えて、外側同心円上円２６は、外側同心円上円２６相互間に任意の角度θを形成するように放射状に離間されうる。例えば、図２に示されているように、粒子スクリーン２０の中心軸線から外側同心円上円２６の中心を通って引かれた線は、粒子スクリーン２０の中心軸線から隣接する外側同心円上円２６の中心を通って引かれた線と角度θ２を作る。
【０１１６】
[00121]粒子スクリーン２０の中心切欠き部分２２は、中心切欠き部分２２の直径がベース部分１６の直径よりわずかに大きくなるように、ベース部分１６を受け入れるように構成される。このようにして、粒子スクリーン２０は、ミキサセンサ１０がその中で回転するレオメータの円筒の中に置くことができるが、粒子スクリーン２０はミキサセンサ１０とともには回転しない。言い換えると、粒子スクリーン２０は、ベース部分１６がシャフト１２とともに回転する間、ミキサセンサ１０がその中で回転する円筒の底に静止して着座する。
【０１１７】
[00122]粒子スクリーン２０は、図３に示されているように円筒２８の底に着座することができ、ミキサセンサ１０は、円筒２８の中で同じ高さを有する複数のペグ３０の上で回転する。粒子スクリーン２０は任意の数のペグ３０を具備することができる。一実施形態では、粒子スクリーン２０は約２個〜約４個のペグ３０を具備する。一実施形態では、粒子スクリーン２０は３個のペグ３０を具備する。
【０１１８】
[00123]ペグ３０は、粒子スクリーン２０と一体に形成されうるか、あるいは複数の内側切欠き同心円上円２４のいずれかまたは複数の外側切欠き同心円上円２６のいずれかに摩擦嵌合されうる。図２に示されているように、ペグ３０は複数の外側切欠き同心円上円２６に摩擦嵌合されうる。
【０１１９】
[00124]ペグ３０は、回転前または回転中にブレード１８の任意の部分と接触するように粒子スクリーン２０の上面を貫通して延びるべきではない。この種の接触は、ミキサセンサ１０が回転し始めるときに、ミキサセンサ１０および／またはミキサセンサ１０が装着されるレオメータに深刻な損傷を引き起こす可能性がある。加えて、ペグ３０は、粒子スクリーン２０をベース部分１６より高く上げることになるような高さを有するべきではない。この場合も、ミキサセンサ１０が回転しているときに粒子スクリーン２０の任意の部分がブレード１８の任意の部分に接触したとしても、このような接触は、ミキサセンサ１０とミキサセンサ１０が装着されたレオメータとのうちの一方または両方に大きな損傷を引き起こしうるであろう。
【０１２０】
[00125]粒子スクリーン２０とブレード１８との間のいかなるタイプの破壊的接触をも防止するために、ベース部分１６は、粒子スクリーン２０の上面３６に接触するＯリング３４と結合するように構成されかつ配置された任意の数のＯリング溝３２を含むことができる。例えば、図３では、ベース部分１６は、ベース部分１６の周囲に亘る１つのＯリング溝３２を含むとともに、Ｏリング溝３２内に着座する１つのＯリング３４を具備する。Ｏリング３４が、使用のために組み立てられたときに粒子スクリーン２０の上面３６に着座するため、Ｏリング３４は、ミキサセンサ１０の回転中の高ずり速度のせいで粒子スクリーン２０が上昇するのを妨げる。当業者であれば、Ｏリング溝３２は、粒子スクリーン２０の所望の高さに応じてベース部分１６の任意の場所に配置されうることを理解するであろう。同様に、粒子スクリーン２０の所望の高さは、測定されるべき流体中の粒子のサイズに依存することができる。したがって、ベース部分１６は、２つの異なる高さを有する少なくとも２つの異なる粒子スクリーン２０の使用を可能にするために、Ｏリング溝３２およびＯリング３４が配置される少なくとも２つの異なる高さ位置を有して製造されうる。
【０１２１】
[00126]上述してきたように、粒子スクリーン２０は、微粒子の沈降を回避するという利点と、ミキサセンサの上下ロータを変えずに異なる粒子径を有する異なる製品試料を収容するようにミキサセンサを変更する能力を与えるという利点とを提供することが当業者には明らかである。
【０１２２】
[00127]図３は、試験されている試料流体の温度を監視するために使用されうる温度プローブ３８も示している。一実施形態では、温度プローブ３８は、ミキサセンサ１０がその中で回転する円筒２８と一体形成される。したがって、粒子スクリーン２０は、温度プローブ３８を受け入れる切欠き部分を粒子スクリーン２０に設けるように特別に設計されうる。この場合も、温度プローブ３８は、温度プローブ３８が回転したときにミキサセンサ１０に損傷を与えるように一番下のブレード１８の下部分に接触するほど高くされるべきではない。
【０１２３】
[00128]図４は、円筒５０内の本開示の別のタイプのミキサセンサ４０を示し、ミキサセンサ４０は、少なくとも１つの湾曲ブレード４４と少なくとも１つの線形ブレード４６とに連結されたシャフト４２を具備する。線形ブレード４６は表面スクレーパブレードとすることができる。ミキサセンサ４０は、上述したように、流体のレオロジー的性質を決定するために粘度計またはレオメータで使用されるように設計される。ミキサセンサ４０は、任意のサイズの粒子、特に長い粒子（例えば、ニンジンのすりおろし、グリーンビーンズなど）の動きを促進するために使用されうる。
【０１２４】
[00129]シャフト４２は約２インチ（５．１ｃｍ）〜約６インチ（１５．２ｃｍ）の長さを有することができる。一実施形態では、シャフト４２は約４インチ（１０．２ｃｍ）の長さを有する。しかしながら、シャフト４２の全長は、ミキサセンサ１０と同様に、シャフト４２の一部分が駆動ヘッド装着部（図示せず）および／またはベース部分（図示せず）の中に延びうるので、目に見えない可能性がある。さらにミキサセンサ１０と同様に、シャフト４２は、駆動ヘッド装着部内のねじ穴（図示せず）に隣接する第１のねじ部と、ベース部分内のねじ穴（図示せず）に隣接する第２のねじ部とを含むことができる。これらのねじ部により、シャフト４２を駆動ヘッド装着部およびベース部分内に着脱可能にねじ込むことが可能になり、それにより、多くのミキサセンサを同じレオメータ／粘度計で使用することが可能になる。駆動ヘッド装着部およびベース部は図４には示されていないが、当業者であれば、両方ともミキサセンサ４０で使用されうることを理解するであろう。
【０１２５】
[00130]シャフト４２は、使用時に高トルクおよび高ずり速度に耐えられるほど丈夫な任意の材料から製造されうる。このような材料は、例えば、鋼、合金鋼、ステンレス鋼、クロム、コバルトクロム、およびその他の類似金属を含むことができる。同様に、駆動ヘッド装着部およびベース部分もまた、これらの材料から製造されうる。しかしながら、当業者であれば、ミキサセンサ４０はこれらの材料だけの使用に限定されるものではなく、多くの材料がこの種の用途での使用に望ましい性質を有することを理解するであろう。
【０１２６】
[00131]図４および図５は、２つの湾曲ブレード４４および２つの線形ブレード４６を具備するミキサセンサ４０を示す。しかしながら、当業者であれば、ミキサセンサ４０は多かれ少なかれタイプ別のブレードを有することができることを理解するであろう。図４に示されているように、湾曲ブレード４４は、垂直方向に、各セクションの間に狭い空間を有する３つのセクション４４ａ、４４ｂ、４４ｃに分けられる。湾曲ブレード４４の各セクション４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、少なくとも１つの実質的に水平のバー４８でシャフト４２に装着される。水平バー４８は、高トルク値、高ずり速度、高応力などに耐えるように構成されるべきであり、シャフト４２から湾曲ブレード４４まで約０．２５インチ（０．６５ｃｍ）〜約０．７５インチ（１．９ｃｍ）の長さとすることができる。一実施形態では、水平バー４８は、シャフト４２から湾曲ブレード４４まで約０．５インチ（１．３ｃｍ）の長さとすることができる。
【０１２７】
[00132]湾曲ブレード４４は約１インチ（２．５ｃｍ）〜約４インチ（１０．２ｃｍ）の全長を有することができる。一実施形態では、湾曲ブレード４４は約２．７インチ（６．９ｃｍ）の全長を有することができる。湾曲ブレード４４の各セクション４４ａ、４４ｂ、４４ｃは同じ長さまたは異なる長さを有することができる。例えば、一実施形態では、セクション４４ａ、４４ｂ、４４ｃのそれぞれは、セクション４４ａ、４４ｂ、４４ｃの間の約０．２インチ（０．５ｃｍ）の空間とともに、約０．７６インチ（１．９ｃｍ）の長さを有することができる。複数の個々のセクションに分けられた湾曲ブレード４４を設けると、レオロジー特性が改善され、試料流体中の微粒子が、ミキサセンサ４０がその中で回転する円筒５０の底に沈降しないようにするのに役立つ。
【０１２８】
[00133]図４および図５によって示されているよう、湾曲ブレード４４は、リボン状の形をなすようにシャフト４２の一部分のまわりで曲がっている。各湾曲ブレード４４は、図５によって示されているように、約３０°〜約８０°の角度空間θ３を占めることができる。一実施形態では、各湾曲ブレードは約７５°の角度空間θ３を占める。
【０１２９】
[00134]湾曲ブレード４４とは異なり、線形ブレード４６は、シャフト４２の一部分のまわりに曲げられてはおらず、ブレードの長さに沿って一定幅を有する実質的に垂直方向のブレードである。線形ブレード４６は、ブレードの長さに沿って一定形状を有するべきである、というのは、線形ブレード４６は混合およびレオロジー特性化に役立つように使用されるだけでなく、試料流体の粒子が円筒５０の内壁５２に蓄積しないようにするためにも使用されうるからである。このようにして、実質的に、線形ブレード４６の全長および全幅は、ミキサセンサ４０が円筒５０内で回転するときに内壁５２から材料をこすり落とすために、円筒５０の内壁５２に実質的に隣接して位置する。
【０１３０】
[00135]線形ブレード４６は内壁５２にそれほど近接しておりかつ内壁５２に蓄積した材料にさらされうるので、線形ブレード４６は、少なくとも１つの硬質で丈夫な水平バー５４でシャフト４２に連結されるべきである。一実施形態では、線形ブレード４６は、シャフト４２に線形ブレード４６の上部分にある第１の水平バー５４と線形ブレード４６の下部分にある第２の水平バー５４とで連結される。水平バー５４は約０．０５インチ（０．１ｃｍ）〜０．２インチ（０．５ｃｍ）の幅を有することができる。一実施形態では、水平バー５４は約０．１インチ（０．２５ｃｍ）の幅を有する。水平バー５４をさらに強くするために、バー５４の幅は、水平バー５４の外側部分から水平バー５４がシャフト４２に装着されている水平バー５４の内側部分まで移動するにつれて漸増することができる。この幅の増大は、合計で約０．１インチ（０．２５ｃｍ）〜約０．３インチ（０．８ｃｍ）となりうる。一実施形態では、幅の増大は約０．２インチ（０．５ｃｍ）である。
【０１３１】
[00136]円筒５０の内壁５２の表面をこするほど近接するためには、水平バー５４は、シャフト４２から反対方向に、ミキサセンサ４０がその中で回転する円筒５０の半径よりわずかに短い長さで延びていなければならない。別法として、水平バー５４は、実質的に円筒５０の全直径に亘って延びる１つの一体バーとすることができる。この構成では、水平バー５４は、水平バー５４の各端部に線形ブレード４６を有することができる。さらに、円筒５０は約１．０インチ（２．５ｃｍ）〜約２．０インチ（５．１ｃｍ）の直径を有することができるので、水平バー５４は円筒５０の直径よりわずかに短い全長を有するべきである。一実施形態では、円筒５０は約１．５インチ（３．８ｃｍ）の長さを有する。したがって、一実施形態では、水平バー５４は約１．４５インチ（３．６８ｃｍ）〜１．４９インチ（３．７８ｃｍ）の直径を有する。もちろん、線形ブレード４６が、シャフト４２にそれぞれ装着されている個々の水平バー５４に装着される一実施形態では、水平バー５４は、前述したように、円筒５０の半径よりわずかに短い長さを有する。
【０１３２】
[00137]線形ブレード４６は湾曲ブレード４４より短い長さを有することができる。例えば、線形ブレード４６は約１．５インチ（３．８ｃｍ）〜約３．５インチ（８．９ｃｍ）の長さを有することができる。一実施形態では、線形ブレード４６は約２．３インチ（５．８ｃｍ）の長さを有する。図５はさらに、線形ブレード４６は、水平バー５４に装着された第１の部分４６ａと、第１の部分４６ａに装着されるかまたは第１の部分４６ａと一体に形成された第２の部分４６ｂとを具備するように設計されうることを示している。このようにして、線形ブレード４６は、表面擦過を改善するために線形ブレード４６のより広い面積が円筒５０の内壁５２に隣接して回転できるようにする階段状の形状を有することができる。第１の部分４６ａは約０．１インチ（０．２５ｃｍ）〜約０．２インチ（０．５ｃｍ）の長さを有することができる。一実施形態では、第１の部分４６ａは約０．１５インチ（０．４ｃｍ）の長さを有する。第２の部分４６ｂは約０．２インチ（０．５ｃｍ）〜約０．６インチ（１．５ｃｍ）の長さを有することができる。一実施形態では、第２の部分４６ｂは約０．４インチ（１．０ｃｍ）の長さを有する。
【０１３３】
[00138]図５に示されているように、湾曲ブレード４４は、第１の湾曲ブレード４４が第２の湾曲ブレード４４から約１８０°で隔てられるように、実質的に互いに反対側にあることができる。加えて、湾曲ブレード４４は両方とも回転方向と同じ方向に向けられうる。言い換えると、第１の湾曲ブレード４４の最上セクション４４ａが、第１の湾曲ブレード４４の最下セクション４４ｃの前方の設定基準点を通ることができる。同様に、第２の湾曲ブレード４４（第１の湾曲ブレード４４の反対側にある）の最上セクション４４ａが、第２の湾曲ブレード４４の最下セクション４４ｃの前方の設定基準点を通ることができる。このようにして、第１の湾曲ブレード４４および第２の湾曲ブレード４４は同様の形状を有することができかつ同様の方向に向けられうる。
【０１３４】
[00139]同様に、線形ブレード４６は、第１の線形ブレード４６が第２の線形ブレード４６から約１８０°で隔てられるように、実質的に互いに反対側にあることができる。加えて、線形ブレード４６は両方とも回転方向と同じ方向に向けられうる。言い換えると、図５に示されているように、線形ブレード４６は、第１の部分４６ａが第２の部分４６ｂの前方で回転するように、水平バー５４に相対する方向に装着されうる。このようにして、第１および第２の線形ブレード４６は、同様の形状を有することができかつ同様の方向に向けられうる。
【０１３５】
[00140]図６に示されているように、本開示の別のミキサセンサ６０は、ミキサセンサ１０と同様に、駆動ヘッド装着部６４およびベース部分６６に装着されたシャフト６２を具備する。シャフト６２は、第１の組のブレード６８、第２の組のブレード７０、および固体円錐体７２を具備する。各組のブレード６８、７０は、シャフト６２に沿って放射状にかつ垂直方向に離間されうる。前述のミキサセンサと同様に、ミキサセンサ６０は、上述したように、流体のレオロジー的性質を決定するために粘度計またはレオメータで使用されるように設計される。
【０１３６】
[00141]シャフト６２は約２インチ（５．１ｃｍ）〜約６インチ（１５．２ｃｍ）の長さを有することができる。一実施形態では、シャフト６２は約４インチ（１０．２ｃｍ）の長さを有する。しかしながら、シャフト６２の全長は、シャフト６２の一部が駆動ヘッド装着部６４および／またはベース部分６６の中に延びうるので、目に見えない可能性がある。シャフト６２の可視部分の長さは約１インチ（２．５ｃｍ）〜約５インチ（１２．７ｃｍ）とすることができる。一実施形態では、シャフト６２の可視部分の長さは約３．５インチ（８．９ｃｍ）である。図６によって示されているように、ミキサセンサ６０が完全に組み立てられたときに肉眼では見えないシャフト６２の一部分は、駆動ヘッド装着部６４内のねじ穴（図示せず）に隣接する第１のねじ部と、ベース部分６６内のねじ穴（図示せず）に隣接する第２のねじ部とを含む。これらのねじ部により、シャフト６２を駆動ヘッド装着部６４およびベース部分６６内に着脱可能にねじ込むことが可能になり、それにより、多くのミキサセンサを同じレオメータ／粘度計で使用することが可能になる。このようにして、駆動ヘッド装着部６４は、例えば特定のレオメータと結合するように製造されるので、駆動ヘッド装着部６４は、レオメータに測定自由度を与えるために、複数の異なるタイプのミキサセンサに装着されうる。
【０１３７】
[00142]シャフト６２は、使用時に高トルクおよび高ずり速度に耐えられるほど丈夫な任意の材料から製造されうる。このような材料は、例えば、鋼、合金鋼、ステンレス鋼、クロム、コバルトクロム、およびその他の類似金属を含むことができる。同様に、駆動ヘッド装着部６４およびベース部分６６もまた、これらの材料から製造されうる。しかしながら、当業者であれば、ミキサセンサ６０はこれらの材料だけの使用に限定されるものではなく、多くの材料がこの種の用途での使用に望ましい性質を有することを理解するであろう。
【０１３８】
[00143]シャフト６２は、シャフト６２に沿って互いに離間された複数のブレード６８、７０を具備する。複数のブレード６８、７０は、試験されている試料流体中の粒子が試料流体中に浮遊したままでいるようにするために、特定の間隔で放射状にかつ／または垂直方向に互いに離間されうる。ブレード６８、７０は、シャフト６２の回転中に同時に回転し試料流体の粒子を持ち上げ、その後、粒子は、ミキサセンサ６０がその中で回転している円筒（図示せず）のシリンダ壁を落ちることができる。このようにして、ミキサセンサ６０は、どんなサイズの粒子の移動も促進するが、でんぷんベースの試料流体を特性化する場合に特に有益である。
【０１３９】
[00144]図６に示されているように、第１の対のブレード６８は、ベース部分６６の上面と一番下のブレード６８の最も下の部分との間の狭い空間を許容して、シャフト６２の下部の方に配置されうる。空間は約１ｍｍ〜２ｍｍ、または約１．５ｍｍとすることができる。第１の対のブレード６８は、シャフト６２の中心軸線を中心にかつシャフト６２の周囲に沿って１８０°で互いに隔てることができ、同じ水平高さにあってもよく、または異なる高さにあってもよい。図６に示されているように、シャフト６２の左側に付いているブレード６８はシャフト６２の右側に付いているブレード６８より低い。一実施形態では、シャフト６２の右側に付いているブレード６８の下部はシャフト６２の左側に付いているブレード６８の上部と同じ高さにある。
【０１４０】
[00145]第１の対のブレード６８のそれぞれは、同じまたは異なる寸法を有することができる。例えば、第１の対のブレード６８のそれぞれは約１０〜１５ｍｍの幅および約１０〜２０ｍｍの高さを有することができる。一実施形態では、第１の対のブレード６８のそれぞれは約１３ｍｍの幅および約１５ｍｍの高さを有する。第１の対のブレード６８のそれぞれの幅は、ブレード６８とミキサセンサ６０がその中で回転する円筒の内壁との間に空間を残すようにされるべきである。ブレード６８と円筒との間の空間は少なくとも約４〜５ｍｍ、または約４．５ｍｍであるべきである。
【０１４１】
[00146]やはり図６に示されているように、第２の対のブレード７０は、シャフト６２の中央の方にかつ第１の対のブレード６８の上方に配置されうる。シャフト６２は、第１の組のブレード６８と第２の組のブレード７０との間に、ブレードがシャフト６２上に配置されていない領域または空間を有するべきである。第１の組のブレード６８と第２の組のブレード７０との間の空間の長さは約５ｍｍ〜約１５ｍｍとすることができる。一実施形態では、第１の組のブレード６８と第２の組のブレード７０との間の空間の長さは約１０ｍｍである。
【０１４２】
[00147]第２の対のブレード７０は、シャフト６２の中心軸線を中心にかつシャフト６２の周囲に沿って１８０°で互いに隔てることができ、同じ高さにあってもよく、または異なる高さにあってもよい。図６に示されているように、シャフト６２の前側に付いているブレード７０はシャフト６２の後側に付いているブレード７０と同じ高さにある。言い換えると、ブレード６８は紙面と同じ面内にあるものとして図示されているが、ブレード７０は、紙面と垂直な面内に紙面の内外へ延びている。やはり図６に明瞭に示されているように、第２の対のブレード７０のそれぞれは垂直から反時計方向にわずかに回転される。例えば、第２の対のブレード７０のそれぞれは、垂直から反時計方向に約５°〜約４５°回転されうる。一実施形態では、第２の対のブレード７０のそれぞれは、垂直から反時計方向に約１０°〜約３０°回転されうる。一実施形態では、第２の対のブレード７０のそれぞれは垂直から反時計方向に約１５°回転されうる。ブレード７０は垂直から時計方向に回転されることもできる。
【０１４３】
[00148]しかしながら、第２の対のブレード７０のそれぞれの回転に先立って、ブレード７０は約１０ｍｍ〜約２０ｍｍの高さを有することができる。一実施形態では、第２の対のブレード７０のそれぞれは、底側から上側まで約１５ｍｍの高さを有する。第２の対のブレード７０のそれぞれは、約１０ｍｍ〜１５ｍｍの幅を有することもできる。一実施形態では、第２の対のブレード７０のそれぞれは約１３．５ｍｍの幅を有することができる。
【０１４４】
[00149]シャフト６２の上部分に、ミキサセンサ６０は逆円錐体７２を具備する。円錐体７２は、試料流体中に存在する粒子を試料流体中に浮遊した状態に保つ助けになるように、かつ、試料流体中に存在する粒子が、ミキサセンサ６０で使用される粒子スクリーン（図示せず）に、またはミキサセンサ６０がその中で回転する円筒（図示せず）の床上に沈降するのを妨げるように設計される。円錐体７２は逆さになっているので、円錐体７２の底面は、円錐体７２の頂点より高い、シャフト６２上の位置に配置されており、円錐体７２の頂点は、切り落とされていて円錐体７２を円錐台形状にしている。しかしながら、説明を簡単にするために、シャフト６２上の円錐切頭体は円錐体７２と称される。
【０１４５】
[00150]円錐体７２の底面は、ミキサセンサ６０がその中で回転する円筒内にはまる任意の直径を有することができる。例えば、円錐体７２の底面は約２０ｍｍ〜約４０ｍｍの直径を有することができる。一実施形態では、円錐体７２の底面は約３０ｍｍの直径を有することができる。加えて、頂点から測定すると、図６に示されているように、円錐体７２はシャフト６２と円錐体７２の外側面とで角度θ４を作る。θ４は約１５°〜約４５°とすることができる。一実施形態では、θ４は約３０°または３１°とすることができる。ブレード６８とブレード７０との間のシャフト６２上の空間と同様に、ブレード７０の最も上の部分と逆円錐体７２の最も下の部分との間のシャフト６２上に空間が存在することができる。この空間のシャフト６２に沿った長さは、約５ｍｍ〜約１５ｍｍとすることができる。一実施形態では、この空間のシャフト６２に沿った長さは約１０ｍｍとすることができる。図６には示されていないが、ミキサセンサ６０は、上述した粒子スクリーン２０と同様の粒子スクリーンとともに円筒内で使用されうる。
【０１４６】
[00151]方法
[00152]本開示のミキサセンサを使用するためのシステムおよび方法も提供される。例えば、本開示は、材料のレオロジー的性質を測定するためのシステムを提供する。システムは、静止測定カップおよびインペラ駆動ヘッドを備えるデバイスと、インペラ駆動ヘッドに装着されたインペラとを具備する。インペラは、断続的ならせん状に配置された少なくとも３つのブレードを備えるシャフトと、シャフトの端部を受容するように構成されたベースとを具備する。
【０１４７】
[00153]材料のレオロジー的性質を測定するための別のシステムも提供される。システムは、静止測定カップおよびインペラ駆動ヘッドを備えるデバイスと、インペラ駆動ヘッドに装着されたインペラとを具備する。インペラは、シャフトと、それぞれが３つのセクションを備えシャフトに装着された少なくとも２つの湾曲ブレードと、シャフトに装着された少なくとも２つの線形ブレードとを具備する。
【０１４８】
[00154]材料のレオロジー的性質を測定するためのさらに別のシステムは、静止測定カップおよびインペラ駆動ヘッドを備えるデバイスと、インペラ駆動ヘッドに装着されたインペラとを具備する。インペラは、第１の対のブレード、第２の対のブレード、および逆円錐体を備えるシャフトを具備し、第１の対のブレードのそれぞれは実質的に垂直に向けられ、第２の対のブレードのそれぞれは水平面に対して鋭角で向けられる。
【０１４９】
[00155]材料のレオロジー的性質を測定する方法も提供される。方法の一例は、材料で満たされた静止円筒および回転可能なセンサ駆動ヘッドを備えるデバイスを準備すること、回転可能なセンサ駆動ヘッドにセンサを装着すること、静止円筒内にセンサを挿入すること、およびセンサを回転させることを含む。センサは、断続的ならせん状に配置された少なくとも３つのブレードを備えるシャフトと、シャフトの端部を受容するように構成されたベースとを具備する。
【０１５０】
[00156]材料のレオロジー的性質を測定する方法の別の実施例は、材料で満たされた静止円筒および回転可能なセンサ駆動ヘッドを備えるデバイスを準備すること、回転可能なセンサ駆動ヘッドにセンサを装着すること、静止円筒内にセンサを挿入すること、およびセンサを回転させることを含む。センサは、シャフトと、それぞれが３つのセクションを備えシャフトに装着された少なくとも２つの湾曲ブレードと、シャフトに装着された少なくとも２つの線形ブレードとを具備する。
【０１５１】
[00157]材料のレオロジー的性質を測定するさらに別の方法は、材料で満たされた静止円筒および回転可能なセンサ駆動ヘッドを備えるデバイスを準備すること、回転可能なセンサ駆動ヘッドにセンサを装着すること、静止円筒内にセンサを挿入すること、およびセンサを回転させることを含む。センサは、第１の対のブレード、第２の対のブレード、および逆円錐体を備えるシャフトを具備し、第１の対のブレードのそれぞれは実質的に垂直に向けられ、第２の対のブレードのそれぞれは水平面に対して鋭角で向けられる。
【０１５２】
[00158]本明細書に記述されている現時点で好ましい諸実施形態に対する様々な変更および修正が当業者に明らかになることが理解されるべきである。このような変更および修正は、本開示の主題の精神および範囲から逸脱することなくかつ本開示の所期の利点を減らすことなくなされうる。したがって、このような変更および修正は、添付の特許請求の範囲で網羅されるものとする。
【図１】
2015180892.tif 000016
【図２】
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【図３】
2015180892.tif 000018
【図４】
2015180892.tif 000019
【図５】
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【図６】
2015180892.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月17日(2015.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料のレオロジー的性質を測定するためのシステムであって、
静止測定カップおよびインペラ駆動ヘッドを備えるデバイスと、
前記インペラ駆動ヘッドに装着されたインペラと
を備え、前記インペラが、
断続的ならせん状に配置された少なくとも３つのブレードを備えるシャフトと、
前記シャフトの端部を受容するように構成されたベースと
を備え、前記デバイスがレオメータおよび粘度計のうちの一方である、システム。
【請求項２】
前記静止測定カップ内に入れられた流体をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記流体が微粒子を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記静止測定カップが前記静止測定カップの底に静止粒子スクリーンを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記静止測定カップが一体の温度プローブを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも３つのブレードが、それぞれが３つのセクションを備え前記シャフトに装着された少なくとも２つの湾曲ブレード、および前記シャフトに装着された少なくとも２つの線形ブレードである、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも３つのブレードを備える前記シャフトが、第１の対のブレード、第２の対のブレード、および逆円錐体を備えるシャフトであり、前記第１の対のブレードのそれぞれが実質的に垂直に向けられ、前記第２の対のブレードのそれぞれが水平面に対して鋭角で向けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
材料のレオロジー的性質を測定する方法であって、
前記材料で満たされた静止円筒および回転可能なセンサ駆動ヘッドを備えるデバイスを準備するステップと、
前記回転可能なセンサ駆動ヘッドにセンサを装着するステップであって、前記センサが、断続的ならせん状に配置された少なくとも３つのブレードを備えるシャフト、および前記シャフトの端部を受容するように構成されたベースを備える、ステップと、
前記静止円筒内に前記センサを挿入するステップと、
前記センサを回転させるステップと
を含み、前記デバイスがレオメータおよび粘度計のうちの一方である、方法。
【請求項９】
前記材料が流体である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記流体が微粒子を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記流体の温度を温度プローブで感知するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記静止円筒の底に静止粒子スクリーンを置くステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも３つのブレードが、それぞれが３つのセクションを備え前記シャフトに装着された少なくとも２つの湾曲ブレード、および前記シャフトに装着された少なくとも２つの線形ブレードであり、
前記センサを前記静止円筒内に挿入するステップと、
前記センサを回転させるステップと
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記センサを異なる角速度で回転させるステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも３つのブレードを備える前記シャフトが、第１の対のブレード、第２の対のブレード、および逆円錐体を備えるシャフトであり、前記第１の対のブレードのそれぞれが実質的に垂直に向けられ、前記第２の対のブレードのそれぞれが水平面に対して鋭角で向けられ、
前記センサを前記静止円筒内に挿入するステップと、
前記センサを回転させるステップと
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
前記センサを異なる角速度で回転させるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【外国語明細書】
2015180892000001.pdf