(57)【要約】  超音波を使用して流れ管路内の流体における１つ以上のパラメータを測定するための方法が開示されており、方法は、約１００ｋＨｚ〜約３００００ｋＨｚの範囲の周波数の超音波信号を流体を通じて伝えるステップと、流体を通過した超音波信号の振幅減衰を測定するステップと、測定された減衰を使用して流体におけるパラメータを測定するステップとを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路を通じて流れる流体における１つ以上のパラメータを測定する非貫入的な方法であって、
約１００ｋＨｚ〜約３００００ｋＨｚの範囲の周波数の超音波信号を流体を通じて伝えるステップと、
流体を通過した超音波信号の振幅減衰を測定するステップと、
測定された減衰を使用して流体におけるパラメータを測定するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記管路内の凝集体、溶質、粒子、沈殿物のうちの１つ以上を測定するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記管路内の流体圧力、溶質濃度、固体粒子濃度、対象分子の純度、対象分子の検出のうちの１つ以上を測定するステップを備える、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記管路内の流体中の凝集体の存在に関して流体を監視するステップを備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記管路内の流体中の溶質を監視するステップを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記管路内の流体における発酵を監視するステップを備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
金属製の管路内の流体中へ超音波信号を伝えるステップを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
プラスチック製の管路内の流体中へ超音波信号を伝えるステップを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
流体処理条件を調整して、流体における１つ以上のパラメータが所定の範囲の値に達することができるようにするステップを更に備えている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
２つ以上の超音波エミッタから前記管路内の流体を通じて超音波信号を伝えることを含む、前記管路内の流体のパラメータの変化を監視するステップを備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記管路内の流体の２つ以上のパラメータの変化を監視するステップを備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記管路内の流体の２つ以上のパラメータの変化を監視することが、２つ以上の超音波エミッタから流体中へ超音波信号を伝えることを含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
超音波信号が約１００ｋＨｚ〜約２５０００ｋＨｚの周波数を有している、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
超音波信号が約５００ｋＨｚ〜約２００００ｋＨｚの周波数を有している、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
超音波信号が約１０００ｋＨｚ〜約２５０００ｋＨｚの周波数を有している、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
超音波信号が約２０００ｋＨｚ〜約３００００ｋＨｚの周波数を有している、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記管路が約２ｍｍ〜約６ｍｍの範囲の直径を有している、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記管路が約６０ｍｍ〜約１５０ｍｍの範囲の直径を有している、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記管路が約１０ｍｍ〜約５０ｍｍの範囲の直径を有している、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記管路が約２００ｍｍ〜約２０００ｍｍの範囲の直径を有している、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記管路内の流体中の泡及び／又は気泡の存在を著しく減らすことなく発酵を監視するステップを備える、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
[0001]本発明は、特性及びプロセスを観察するための方法及び装置、例えば、超音波を使用して流れ管路（flowconduit）内の流動材料の１つ以上のパラメータ或いは流動材料における１つ以上のパラメータを測定するための方法及び装置に関し、特に、超音波を使用して管路内の流体の或いは流体における１つ以上のパラメータを監視すること、例えば、流体内における凝集体の存在及び／又は形成を決定し及び／又は管路内の発酵を監視することに関する。
【０００２】
[0002]分析のためにパイプからサンプルを持ち出す必要なくパイプを通じて流れる材料の特性を監視し、検査し、検出することは、多くの産業において重要である。これらの例としては、製薬産業における生成物の品質又は石油産業におけるパイプライン中の油の品質を監視すること、及び、血液又は血液分画液体の監視が挙げられる。
【０００３】
[0003]現在、パイプを通じて流れる材料の特性は、紫外線（ＵＶ）分光法又は導電率測定によって監視することができる。パイプからサンプルを抽出することなくこれらの測定を行うことができる場合であっても、依然としてＵＶ透過窓又は電極をパイプ内に設ける必要がある。これにより、ＵＶ窓又は電極がパイプの特定の固定された部分にしか存在し得ないため、測定値を取得できるポイントが限られてしまう。また、これらは、測定精度を維持するために定期的な交換又は洗浄を必要とする場合がある。これは、大量生産プロセス又は輸送プロセスを非効率的にする、流体流れの停止を余儀なくさせる場合がある。
【０００４】
[0004]また、ＵＶ分光法及び導電率測定等の方法は、特定のクラスの流れ材料においてしか使用することができない。例えば、ＵＶ分光法は、適したＵＶ発色団を有し且つ光を透過する材料においてのみ使用することができ、また、導電率測定は、少なくとも部分的に導電性を有する材料においてのみ使用できる。
【０００５】
[0005]現在、管路を通じて流れる流体の圧力変化は、一般に、流体流れと接触する圧力トランスデューサによって測定される。これは、流体のＵＶスペクトル又は導電率の測定と同様の問題を与え、また、圧力トランスデューサは、トランスデューサを挿入できるように特別に製造された管路の部位が位置するポイントでのみ動作できる。
【０００６】
[0006]流れる材料のある特性を測定するために超音波が使用されてきたが、これは流体の温度の測定も必要とするという点で問題となっていた。このことは、温度プローブが流体中に直接に挿入され、それにより、特別に製造される管路が必要となり、或いは、流体温度の読み取りが不正確になる場合がある管路の外側にプローブが配置されることを意味している。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]一実施形態において、本発明は、管路を通じて流れる流体における１つ以上のパラメータを測定する非貫入的な方法であって、約１００ｋＨｚ〜約３００００ｋＨｚの範囲の周波数の超音波信号を流体を通じて伝えるステップと、流体を通過した超音波信号の振幅減衰を測定するステップと、測定された減衰を使用して流体におけるパラメータを測定するステップとを備える方法に関する。
【０００８】
[0008]方法の一実施形態は、超音波信号の振幅減衰の経時的変化を決定するとともに、この変化を流体における１つ以上のパラメータの変化に関連付けることを含んでいる。
【０００９】
[0009]方法の好ましい実施形態は、管路内の流体中の凝集体、溶質、粒子、沈殿物のうちの１つ以上を測定し、より好ましくは監視することを含んでいる。これに加えて或いはこれに代えて、方法の実施形態は、管路内の流体における発酵を測定し、より好ましくは監視することを含んでいる。
【００１０】
[0010]本発明の実施形態は、様々な管路、例えば金属製の管路等の「再利用可能な」管路又はプラスチック製の管路等の「使い捨て可能な」管路を使用して実施することができる。
【発明の詳細な説明】
【００１１】
[0020]一実施形態において、本発明は、管路を通じて流れる流体における１つ以上のパラメータを測定する非貫入的方法に関し、当該方法は、約１００ｋＨｚ〜約３００００ｋＨｚの範囲の周波数で超音波信号を流体を通じて伝え、流体を通過した超音波信号の振幅減衰を測定し、測定された減衰を使用して流体におけるパラメータを測定することを含んでいる。
【００１２】
[0021]方法の一実施形態は、超音波信号の振幅減衰の経時的変化を決定し、この変化を流体における１つ以上のパラメータに関連付けることを含んでいる。
【００１３】
[0022]方法の一実施形態は、管路内における流体圧、溶質濃度、固体粒子濃度、対象分子の純度、対象分子の検出のうちの１つ以上を測定し、より好ましくは監視する（幾つかの更に好ましい実施形態では、これらのうちの２つ以上を監視する）ことを含んでいる。
【００１４】
[0023]方法の好ましい実施形態は、管路内の流体中の凝集物、溶質、微粒子、沈殿物のうちの１つ以上（幾つかの実施形態では、２つ以上）を測定し、より好ましくは監視することを含んでいる。これに加えて或いはこれに代えて、方法の実施形態は、管路内の流体中の発酵を測定し、より好ましくは監視することを含んでいる。
【００１５】
[0024]幾つかの実施形態において、方法は、管路内の気泡及び／又は泡の存在を著しく減少させることなく実行できる。
【００１６】
[0025]本発明の実施形態は、様々な管路、例えば金属製管路等の「再利用できる」管路又はプラスチック製管路等の「使い捨て可能な」管路を使用して実行できる。
【００１７】
[0026]管路内の流体を通過した後における超音波信号の変化は、空間にわたる変化、すなわち、同じ時間に測定される管路に沿う異なる場所であってもよく、経時的な変化、すなわち、異なる時間であるが管路に沿う同じ場所であってもよく、或いは、これらの両方の組み合わせであってもよい。超音波信号の変化は、管路上の同じ場所で記録された経時的変化であることが好ましい。
【００１８】
[0027]超音波信号の変化は、流体を通じた信号の飛行時間の変化、或いは、超音波信号の振幅減衰の変化であってもよい。超音波信号の変化は、超音波信号の振幅減衰の変化であることが好ましい。超音波信号の変化が信号の飛行時間の変化である場合には、通常、流体の温度を把握するために調整を行わなければならない。
【００１９】
[0028]管路内の流体は、液体、気体、液体／固体混合物又は懸濁液、流動固体、或いは、これらの任意の混合物であってもよい。流体は、例えば、溶質、微粒子、沈殿物、凝集体、ゾル、懸濁液、ミセル、乳濁液、及び、これらの任意の混合物のうちの１つ以上を含むことができる。
【００２０】
[0029]管路は、例えば様々な装置又はデバイス、例えばクロマトグラフィカラム、フィルタデバイス、容器のうちの１つ以上と流体連通してもよい。様々な適した装置及びデバイスが当分野で公知である。容器は、例えば、発酵槽、生物反応器又は化学的或いは医薬反応容器等の反応容器；例えば油、医薬、濾液、滞留液（ｒｅｔｅｎｔａｔｅ）、食料品、水、燃料、水素又は天然ガス等の燃料ガス、薬品、又は、流体廃棄物のための保管容器；混合容器、例えばクロマトグラフィ媒体を作る際に使用される反応乳濁液；分離容器；結晶化容器；又は、血液分画容器であってもよい。容器は、任意の適当な材料、例えば、金属（例えばステンレス鋼）又はプラスチック（例えば変形可能な材料、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、シリコン、アクリル樹脂、例えばバッグを形成するポリ塩化ビニルのうちの少なくとも１つ等）によって形成することができる。例えば流動材料（例えば流体）を受ける及び／又は収容するための様々な適当な容器が当分野で公知である。
【００２１】
[0030]一実施形態において、本発明は、超音波信号の振幅の減衰を利用して管路内部の材料の特性を決定する。これにより、振幅減衰が流体の温度に大きく依存していないことが分かると、温度プローブの必要性が避けられる。そのため、特別に適合された管路だけとともに使用されることに限定されないため、管路上の異なる場所へ容易に移動できる装置を製造することができる。
【００２２】
[0031]また、本発明の実施形態は、測定される材料の超音波応答と比較するべき基準セルを必要としない。
【００２３】
[0032]また、本発明の実施形態は、管路を通じて流れる流体の圧力を測定し、より好ましくは監視することもできる。
【００２４】
[0033]更に、超音波信号（例えば、低周波超音波信号）は、スチール管路等の金属製管路、例えば大径送水管の壁を通り抜けることができる。これは、導電率又はＵＶ又は可視スペクトル等の測定値をその場で記録できない管路内のパラメータの観察を可能にするため、特に有益である。
【００２５】
[0034]好ましい実施形態において、流体における１つ以上のパラメータ（幾つかの実施形態では、２つ以上のパラメータ）は、流体圧、溶質濃度、固体粒子濃度、凝集物の存在、溶質の性質（例えば、蛋白質は、塩及びアセトンに対して異なる超音波応答を与える）、流動材料中の固体粒子の構造的特徴、例えば結晶のサイズ及び／又は形態、対象分子の純度、更に下流の対象分子の収集の時期を決めるためのフロー中の対象分子の検出、使用品質（例えば食用適性等）、血液及び血液透析液体の観察並びに血液分画、例えばコーンの分画等の物理的パラメータから選択される。
【００２６】
[0035]プロセスは、測定場所又は測定場所の上流側の流体において行われてもよい。流体におけるプロセス（したがって、流体における１つ以上の監視可能なパラメータが処理される）は、例えば、発酵、濾過、化学合成、結晶化、クロマトグラフィ、食料品の劣化、液体又は液体／固体混合物の汚染から選択されることが好ましい。
【００２７】
[0036]管路内の流体を通じて超音波信号を伝える形態としては、管路の外側に超音波エミッタ（超音波トランシーバであってもよい）を取り付けて管路の壁を通じて超音波信号を伝送すること、管路内の流体から空間的に分離された管路の壁中に超音波エミッタを封入すること、或いは、管路の壁を貫通する超音波透過材料を介して超音波エミッタから超音波信号を伝送すること、を挙げることができる。別個の超音波受信器の使用を含むこれらの実施形態においても、受信器は、前述したように超音波エミッタに対して取り付けることができる。
【００２８】
[0037]超音波信号は、管路内の流体と直接に接触しない超音波エミッタによって管路内の流体中へ伝えられる。超音波エミッタは、管路の外側に取り付けられるとともに、管路の壁を通じて超音波信号を伝える。更に好ましくは、超音波信号は、超音波エミッタから管路の壁へとそれらの間にある超音波透過材料により伝えられる。好ましい実施形態において、超音波エミッタ（存在する場合には、超音波受信器）は管路の外面に対して取り外し可能に取り付けられる。
【００２９】
[0038]本発明の他の実施形態は、流れ管路内の流体の例えば物理的パラメータ等の１つ以上のパラメータの変化を測定し、より好ましくは監視するための方法で使用できる装置であって、隣接するその内面から壁層によって伝送面が分離された外部超音波エミッタソケットを伴う壁を有する流れ管路と、前記超音波エミッタソケット内にあり且つ前記流れ管路に向けて超音波信号を発するようになっている超音波エミッタとを備える装置に関する。
【００３０】
[0039]好ましくは超音波エミッタソケットの伝送面は超音波エミッタに対して相補的である。一実施形態では、伝送面が略平坦である。
【００３１】
[0040]一実施形態において、装置は、超音波エミッタソケットの伝送面と超音波エミッタ及び／又は送信器及び／又は受信器との間に介挿された超音波透過材料を有している。
【００３２】
[0041]一実施形態において、装置は、流れ管路を横切って超音波エミッタソケットの伝送面に対向するオプションの超音波反射体も流れ管路の内側に備えている。この実施形態において、超音波反射体は管路壁の内面である。幾つかの実施形態において、管路壁の内面は、略平坦であるとともに、超音波エミッタソケットの伝送面と略平行である。
【００３３】
[0042]一実施形態において、流れ管路及び超音波エミッタソケットは一体成形ユニットとして一体的に形成されている。
【００３４】
[0043]ここで使用される用語「一体成形」とは、その構造中に結合部を有さない１つの材料部分から形成されるユニットのことである。
【００３５】
[0044]超音波信号は材料部分間の界面から反射されるため、一体成形装置を使用すると、装置の結合部によって引き起こされる超音波信号の望ましくない反射が最小限に抑えられる。これにより、望ましくない超音波反射領域を与える結合部を有する装置が使用される場合よりも超音波受信器により受信される信号が明確になるとともに強くなる。同様の理由により、超音波反射体を含む実施形態において、一体成形装置は、超音波反射体から元の超音波受信器へと反射される明確で且つ強力な信号を与える。
【００３６】
[0045]装置の一実施形態では、超音波エミッタが超音波トランシーバであってもよい。
【００３７】
[0046]様々な超音波エミッタ、トランシーバ、受信器が本発明における使用に適している。一実施形態では、コア及びクラッド（コリメータとしての機能を果たす）を備えるＣＬＡＤ超音波トランシーバを使用できる。偽の超音波ノイズを低減し或いは除去するそのようなデバイスは、使い捨て可能なプラスチック（例えばポリエチレン）管路とともに使用する場合に特に望ましい。この場合、使い捨て可能な管路が監視中に移動され、例えばロッカー又は攪拌器上に配置される流動材料を収容する容器に対して管路が接続される。ＣＬＡＤトランシーバの１つの例がＳｙｎｔｈｅｓａｒｃ社（ケベック、カナダ）によって販売されている。
【００３８】
[0047]一般に、装置は、成形可能なエンジニアリング材料、例えばスチール、アルミニウム又はチタン等の金属、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリプロピレン又はポリメタクリレート等のプラスチック材料又はポリマーから形成される。
【００３９】
[0048]流れ管路は、任意の適切な材料、例えば金属（例えば、ステンレス鋼）又はプラスチック（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、シリコン、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のうちの１つ以上等の変形可能な材料）から形成することができる。「再利用可能な」管路（例えば金属製管路）又は「使い捨て可能な」管路（例えばプラスチック製管路）を含む様々な適切な管路が当分野で公知である。
【００４０】
[0049]本発明の幾つかの実施形態において、流れ管路は、約２ｍｍ〜約１００００ｍｍ又はそれ以上の横断寸法、例えば直径（又は、円形でない場合には最大直径）を有している。例えば、流れ管路は、約２ｍｍ〜約６ｍｍ、約１０ｍｍ〜約５０ｍｍ、又は、約６０ｍｍ〜約１５０ｍｍ又はそれ以上の直径を有することができる。
【００４１】
[0050]他の実施形態において、流れ管路は、約１２ｍｍ〜約１００００ｍｍ（１０ｍ）の直径を有しており、幾つかの実施形態では、約１２ｍｍ〜約２０００ｍｍ（２ｍ）、約１２ｍｍ〜約２００ｍｍ又は約２００ｍｍ〜約２０００ｍｍの直径を有している。
【００４２】
[0051]一般に、本発明に係る方法及び装置の実施形態は、約１００ｋＨｚ〜約３０ＭＨｚ（３００００ｋＨｚ）の周波数、より一般的には約５００ｋＨｚ〜約２５ＭＨｚ（２５０００ｋＨｚ）の範囲の周波数を有する超音波信号を利用する。例えば、本発明の幾つかの実施形態において、超音波信号は、約１０００ｋＨｚ〜約３００００ｋＨｚの周波数、約５００ｋＨｚ〜約２００００ｋＨｚの周波数、約２０００ｋＨｚ〜約２５０００ｋＨｚの周波数、約１０００ｋＨｚ〜約２００００ｋＨｚ又は約２０００ｋＨｚ〜約３００００ｋＨｚの周波数を有している。
【００４３】
[0052]例えば、管路が約２ｍｍ〜約６ｍｍの直径を有する金属（例えばステンレス鋼）製の管路等の再利用可能な管路又はプラスチック（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶＣ、及び／又は、シリコン）製の管路等の使い捨て可能な管路である幾つかの実施形態では、超音波信号の周波数が一般に約２０００ｋＨｚ〜約３００００ｋＨｚである。
【００４４】
[0053]管路が約１０ｍｍ〜約５０ｍｍの直径を有する金属製管路等の再利用可能な管路又はプラスチック製管路等の使い捨て可能な管路である幾つかの他の実施形態では、超音波信号の周波数が一般に約１０００ｋＨｚ〜約２５０００ｋＨｚである。
【００４５】
[0054]管路が約６０ｍｍ〜約１５０ｍｍの直径を有する金属製管路等の再利用可能な管路又はプラスチック製管路等の使い捨て可能な管路である幾つかの更なる他の実施形態では、超音波信号の周波数が一般に約５００ｋＨｚ〜約２００００ｋＨｚである。
【００４６】
[0055]管路が少なくとも約１７５ｍｍ、例えば約２００ｍｍ〜約２０００ｍｍ以上の直径を有する金属製管路等の再利用可能な管路又はプラスチック製管路等の使い捨て可能な管路である幾つかの更なる実施形態では、超音波信号の周波数が一般に約１００ｋＨｚ〜約２５０００ｋＨｚである。
【００４７】
[0056]本発明の幾つかの他の実施形態は、約１０ｍｍよりも大きい直径、幾つかの実施形態では約１０ｍｍ〜約１０ｍ（１００００ｍｍ）の直径を有する管路内の流体の測定のために、約１００ｋＨｚ〜約３０ＭＨｚ（３００００ｋＨｚ）の周波数、例えば約５００ｋＨｚ〜約３０ＭＨｚの周波数を有する超音波信号を利用する。
【００４８】
[0057]本発明の他の実施形態では、５００ｍｍを超える、幾つかの実施形態では８００ｍｍを超える、例えば２０００ｍｍ以上の管路の例えば直径等の横断寸法等の経路に関して、超音波信号の周波数が約１００ｋＨｚ〜約１ＭＨｚ、例えば約１００ｋＨｚ〜約２５０ｋＨｚである。或いは、管路の例えば直径等の横断寸法等の経路が１２ｍｍ〜５００ｍｍである場合、超音波信号の周波数は、約１ＭＨｚ〜約１０ＭＨｚ、例えば約１ＭＨｚ〜約３０ＭＨｚであってもよい。
【００４９】
[0058]例えば１００〜５００ｋＨｚの低周波超音波信号は例えば２０００ｍｍの更に長い経路長にわたってパラメータを観察するために使用することができ、一方、例えば１ＭＨｚの更に高い周波数の超音波信号は例えば２０００ｍｍを超える更に長い経路長にわたってパラメータを観察する際にあまり有効ではない。
【００５０】
[0059]一実施形態において、本発明は、管路の開口との管路界面を有する装着ブロックを備え、超音波エミッタからの超音波信号を装着ブロックを通過することなく管路界面から発することができるようにする超音波エミッタユニットを提供する。超音波エミッタユニットが管路の表面上の所定位置にある場合には、超音波エミッタと管路の表面との間にカップラント（ｃｏｕｐｌａｎｔ）のための超音波伝送空間が存在することが好ましい。また、超音波エミッタユニットは、装着ブロックを管路に対して取り付けるための手段も備えていることが好ましい。様々な装着ブロック及び装着ブロック取り付け手段が本発明での使用に適している。
【００５１】
[0060]また、超音波エミッタユニットは、装着ブロックが管路の表面上の所定位置にあるときに超音波伝送空間を超音波透過材料（ｃｏｕｐｌａｎｔ）で満たすことができるようにする超音波伝送空間へのアクセス穴も備えていることが好ましい。この実施形態において、超音波エミッタは、超音波エミッタ中にセットされてソケットの滑らかな壁と接触するシール界面を形成し或いはソケットの壁中にセットされて超音波エミッタの滑らかな壁と接触するシール界面を形成するシールにより、例えばＯリングシールにより、装着ブロックのソケット内にシールされることが好ましい。
【００５２】
[0061]エミッタは、超音波エミッタユニットが装着される管路に向けて超音波信号を発するように配置されることが好ましい。
【００５３】
[0062]超音波伝送空間は、例えばプラスチックフィルム等のフィルムとともに所定位置に保持される超音波透過材料（ｃｏｕｐｌａｎｔ）を収容していることが好ましい。この材料は、例えば水、他の液体、又は、超音波透過ペースト又はゲルであってもよい。様々な超音波透過材料が適している。超音波透過ゲルは、例えばケトン又はアルデヒド置換基を有する多価アルコールであることが好ましい。超音波透過ゲルはＰａｌｌ  Ｅｕｒｏｆｌｏｗ社からの専売特許製品であってもよい。
【００５４】
[0063]この超音波透過材料は、構成要素間の界面を正確に一致させて満たすことにより、ソケット内にセットされる超音波エミッタ及びユニットが装着される管路の表面からの超音波信号の効率的な通信を確保する。
【００５５】
[0064]好ましくは、管路界面は、超音波エミッタが固定される管路の表面をシールするシールをその上に有している。このシールにより、超音波透過材料は、装着ブロックが管路と向き合う超音波伝送容積から抜け出ない。シールは、ゴム又は発泡体等の弾性材料から形成されることが好ましい。このシールは、管路と装着ブロックとの間に水密シールを形成することが更に好ましい。
【００５６】
[0065]一般に、本発明の一実施形態に係る超音波エミッタユニットは、様々な異なる直径の管路に対して取り付けられてもよい。ユニットが管路界面上に弾性シールも備えている好ましい実施形態において、弾性シールは、様々な表面曲率に適応するように変形し、その結果、多くの異なる直径の管路に対するユニットの取り付けを可能にする。
【００５７】
[0066]装着ブロックを管路に対して取り付けるための手段は、任意の一時的な或いは永久的な手段を備えていてもよい。一時的な手段は、例えば、超音波エミッタユニットを周回或いは貫通し且つ管路の周囲に或いは管路に対して取り付く１つ以上のストラップ、バネ、クランプ又はブラケット、超音波エミッタユニットを貫通し且つ管路に取り付く磁気固定手段、ネジ又はボルト、又は、かぎホック固定具を含んでいてもよい。永久的な手段は、例えば、接着、溶着又は半田付けを含んでいてもよい。
【００５８】
[0067]本発明の一部の実施形態の装置において、超音波信号の生成は、超音波エミッタに接続される信号生成装置によって制御される。この信号生成装置は、各パルスの継続時間、パルスの発生頻度、各パルスの出力、及び、超音波信号が通過する管路のサイズ及び超音波の周波数に依存するパラメータのようなパラメータを制御してもよく、例えば１００ｋＨｚ信号を得るために、最大１０００ボルトのパルスが一般に使用され、一方、例えば３００ボルトパルスを用いて１ＭＨｚ信号を得ることができる。
【００５９】
[0068]管路を通じて流れる流体を通過した超音波信号は、信号処理装置、例えば標準的な信号処理装置によって解析できる。この信号処理装置は、観察される周波数の範囲、信号振幅器の利得、経時的な信号の記録の選好、受信信号を様々な出力装置に表示するための選好、警報信号、及び、以下のうちの１つ以上（幾つかの実施形態では、以下のうちの２つ以上）、すなわち、２１ＣＦＲ１１、ｃＧＡＭＰ、ＧｘＰ−関連システム（例えば優良試験所基準（ＧＬＰ）、臨床試験実施基準（ＧＣＰ）、及び／又は、製造管理規則（ＧＭＰ））、迅速微生物学的方法（ＲＭＭ）、例えばプロセスアナリティカルテクノロジー（ＰＡＴ）に従う搬出プロセス検証のうちの１つ以上にしたがって医薬等の生成物の製造を監視する受信信号をデータロギング装置に記録すること、のうちの１つ以上を選択するための制御を含んでいてもよい。
【００６０】
[0069]信号処理装置は、例えばＲＳ２３２、ＵＳＢ，ＧＰＩＢ、及び／又は、イーサネット接続を介して遠隔的に操作されてもよい。
【００６１】
[0070]本発明の装置の実施形態を使用する測定方法、検査方法及び監視方法は、それ自体、本発明の更なる実施形態である。
【００６２】
[0071]前述した方法及び装置は、管路内を流れる流体における物理的な特性又はプロセスの変化を検出するために使用されてもよい。
【００６３】
[0072]方法及び装置は、特に、管路を通じて流れる流体の成分の濃度の変化を測定し、より好ましくは監視するために使用されてもよい。これは、生成物、対象分子又は汚染物質の出現、反応物質の消失、流体中の汚染物質及び／又は所望の生成物の濃度の増大又は減少のうちの１つ以上を監視する（幾つかの実施形態では、これらのうちの２つ以上を監視する）こと、流体流れ中の固体材料の量すなわち液体／固体比率の変化、混和流体の相対的な特性、流体の存在又は不存在（例えば、オイルパイプが漏れに起因して空となる場合）、凝集物の存在、流体の圧力を検出すること、反応又はプロセスの超音波「フィンガプリント」がその通常の限界（経路）から外れている場合に警報を引き起こす制御経路、を含んでいてもよい。
【００６４】
[0073]また、前述した方法及び装置は、負又は正のフィードバック機構を提供してもよく、この場合、限界を有する制御経路を持つコンピュータによって超音波トレースが監視され、前記限界は、それを超えると、バルブ又は他のそのようなデバイスを開いて以下のうちの１つ以上を行うことにより、すなわち、試薬を加えること、希釈剤（例えば、水）を加えること、緩衝液／酸／アルカリを加えてｐＨを変えること、反応の温度及び／又は圧力を変えること、のうちの１つ以上を行うことにより流体におけるパラメータを元の設定限界内に至らせるように作用し、それにより、プロセスが元の制御下に至らされる。
【００６５】
[0074]また、本方法及び装置は、管路を通じて流れる流体の圧力の変化を測定するため、より好ましくは監視するために使用されてもよい。気体は液体よりもかなり圧縮できるため、この用途は、管路を通じて流れる気体を監視するのに特に有益である。
【００６６】
[0075]ここで説明した方法及び装置のための用途は、多種多様な技術分野において見出されてもよい。そのような用途の例は以下の通りである。
（ａ）例えばクロマトグラフィカラムからの、管路を通じて流れる溶離液及び／又は溶出液の圧力及び／又は成分又は汚染物質の濃度の変化の測定；
（ｂ）管路を通じて流れるミルク、ワイン又はビール等の流体食品の成分又は汚染物質の濃度及び／又は圧力の監視。また、本発明の実施形態は、パイプを通じて流れる流体食品が劣化しているかどうか、例えばミルクが酸っぱくなっているかどうかを示すために使用されてもよい；
（ｃ）油管路、例えばパイプライン内の原油又は他の油の圧力及び／又は成分又は汚染物質の濃度の変化の測定；
（ｄ）例えば発酵プロセス又は連続或いはバッチ反応装置プロセスによる合成前、合成中及び／又は合成後における、管路を通じて流れる合成又は生合成化学物質の圧力及び／又は成分又は汚染物質の濃度の変化の監視；
（ｅ）管路を通じて流れる飲用水、廃水又は川の水等の水の圧力及び／又は汚染物質の濃度の変化の監視、又は、管路を通じて流れる水中の浮遊物の量の変化の測定；
（ｆ）管路を通過する濾過生成物（例えば、濾液及び／又は滞留液（ｒｅｔｅｎｔａｔｅ））又は血液濾液等の透析流体の圧力及び／又は成分の濃度の変化の監視；
（ｇ）管路を通じて流れる天然ガス等の任意の気体の圧力及び／又は成分又は汚染物質の濃度の変化の監視；
（ｈ）水素生成装置の管路を通過する炭化水素又は水素の圧力及び／又は濃度の変化の監視；
（ｉ）例えばクロマトグラフィのためのビーズを形成するスチレンジビニルベンゼン（ＤＶＢ）又はポリメタクリレートの形成等の二相合成反応における相挙動の変化の監視；
（ｊ）管路内の流体中の成分又は汚染物質のサイズ及び／又は形態等の物理的なパラメータの変化、例えば管路内の抗体等の蛋白質の凝集物、管路内の懸濁液（例えばインスリン）中の結晶等の流体中の凝集物の形成及び／又は存在の監視；
（ｋ）容器内の発酵反応の物理パラメータの変化、例えばアルコール（ビール、ワイン等）及び大豆等の幾つかの食品の生成の監視。
【００６７】
[0076]前記リストからの用途（ａ）（ｄ）（ｈ）及び（ｊ）は特に好ましい。これらに加えて或いはこれらに代えて、本発明の実施形態は、プロセスアナリティカルテクノロジー（ＰＡＴ）等のプロセス検証に特に適している。
【００６８】
[0077]より好ましい実施形態では、処理条件を調整して１つ以上のパラメータが設定限界、所定値又は所定の範囲の値に達することができるように２つ以上のエミッタにより２つ以上のパラメータを監視することを含む用途が望ましい可能性がある。例えば、１つ以上の成分の濃度の変化が望ましくない値に達する場合には、１つ以上の成分の濃度が所望の（例えば、所定の）値又は値の範囲に達し或いは戻ることができるように、１つ以上の他の監視されたパラメータ（例えば、異なる場所及び／又は頻度で監視されたパラメータ）を調整することができる。これに代えて或いはこれに加えて、１つ以上のパラメータを超音波によって監視することができ、また、処理条件を調整して１つ以上のパラメータが設定限界、所定値又は所定の範囲の値に達することができるように、超音波を使用することなく１つ以上の他のパラメータ及び／又は性状（例えば、ｐＨ、栄養供給、エアレーション、攪拌速度のうちの１つ以上）を監視することができる。
【００６９】
[0078]以下は、本発明の実施形態にしたがった用途の幾つかの更なる例である。
【００７０】
[0079]例えば抗体（例えばモノクローナル抗体）、蛋白質、ペプチド、組み換え蛋白質、プラスミド、ウイルスのうちの１つ以上を生成する発酵又は細胞培養時において（例えば、懸濁時、潅流時、又は、細胞付着システムにおいて）、超音波は、管路内の以下のうちの１つ以上、すなわち、懸濁（攪拌）時の細胞の状態、細胞成長速度、生成物（例えば蛋白質）発現レベル、エアレーション、栄養供給、攪拌速度のうちの１つ以上を監視するために使用できる。前述したように、更に好ましい実施形態では、処理条件を調整して１つ以上のパラメータが所定値又は所定の範囲の値に達することができるように２つ以上のパラメータを監視することが望ましい可能性がある。
【００７１】
[0080]本発明の実施形態においては、流動材料を処理する際の様々なポイントで超音波を利用できる。例えば、遠心分離、濾過、及び／又は、クロマトグラフィ等を含む精製及び／又は分離プロセスの一環として、及び／又は、他の処理ポイントで、管路を通過するプロセス流体が超音波により監視されてもよい。
【００７２】
[0081]遠心分離、濾過（デッドエンド濾過、クロスフロー濾過、ダイアフィルトレーション、滅菌濾過、精密濾過、限外濾過のうちの１つ以上を含むがこれらに限定されない）及びクロマトグラフィのうちの１つ以上の後、超音波を使用して、望ましくない汚染物質（例えば細胞及び細胞残屑）の除去効率及び所望の生成物の伝送レベルのうちの１つ以上を確認し及び／又は制御することができる。幾つかの用途では、超音波を利用することにより得られる迅速な結果により、処理システムを迅速に最適化して、希釈及び／又は細胞損傷／製造損失を減らしつつ細胞濃度を増大させることができる。
【００７３】
[0082]濾過を含む用途に関して、本発明の幾つかの実施形態では、濾液／透過水側管路内の生成物の存在又は不存在を測定し、より好ましくは監視し及び／又は制御するために超音波を使用することができる。クロスフロー濾過及び／又はダイアフィルトレーションを含む用途に関して、本発明の幾つかの実施形態では、滞留液（ｒｅｔｅｎｔａｔｅ）側管路内の生成物の濃度を測定し、より好ましくは監視し及び／又は制御するため、及び／又は、濾液／透過水側管路内の生成物の存在又は不存在を測定し、より好ましくは監視し及び／又は制御するために超音波を使用することができる。
【００７４】
[0083]前述した全ての用途では、１つだけのユニットの代わりに、一連の超音波エミッタユニット（及び、随意的には、一連の超音波受信ユニット）が使用されてもよい。このことは、管路内の流体の特性が管路の長さに沿う異なる点で測定されてもよいことを意味している。
【００７５】
[0084]そのような超音波ユニットの配列を使用すると、パラメータの変化及び管路を通じたこれらの変化の伝搬を測定し、より好ましくは監視することができる。例えば、高濃度の溶質を有する流体材料が管路内で希釈される際には、希釈後の溶質の濃度とともに、管路内の流体を通じた溶質の拡散を監視することができる。或いは、例えば、凝集又は二量化、オリゴマー化、及び／又は、重合、例えば流体中の凝集物の形成を測定することができ、例えば検出し及び／又は監視することができる。例えば、凝集物の形成は、減衰を増大させるとともに、信号を降下させる。凝集の開始はノイズを引き起こし、したがって、信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比が小さくなる。更なる凝集が起こると、Ｓ／Ｎ比が低くなる。つまり、Ｓ／Ｎ比の降下（例えばノイズの増大）が凝集を示唆する。Ｓ／Ｎ比の更なる減少（例えばノイズの更なる増大）は多くの凝集を示唆する。例えばＳ／Ｎ比の変化に加えて、粘度増大（例えば、凝集物の濃度は超音波の減衰に比例する）及び／又は凝集に関連する圧力増大を監視するために超音波を使用することができる。
【００７６】
[0085]方法及び装置のための先に記された用途の全てにおいては、変化を経時的に観察することができ、例えば長期にわたって経時的に観察することができる。本発明は、流体の流量をリアルタイムで監視するために使用されてもよく、また、管路内の流体において変化が生じる時期を示すために使用されてもよい。所定の管路から記録された超音波信号と、流体材料の特定の特徴が変えられたとき、例えばミルクが酸っぱくなったとき或いはクロマトグラフィカラムから抽出される化学生成物が汚れたときに記録された前の信号とを比較することにより、これらの変化をそれらが再び起こるときにリアルタイムで検出することができる。これは、管路を通じて流れる流体生成物を品質制御目的で監視するのに特に有益である。
【００７７】
[0086]流体生成物の品質を監視するのみならず、本発明の方法及び装置の実施形態は、測定場所の上流側でのプロセスの進行を監視する場合にも有益である。この状況では、流体の超音波応答を使用して、例えばプロセスが終了に達した時期又はプロセスが特定の段階に達した時期を示すことができる。本発明の実施形態は、ＰＡＴ、ｃＧＡＭＰ、ＧｘＰ−関連解析及びＲＭＭのうちの１つ以上において特に適している。
【００７８】
[0087]超音波信号の振幅減衰は、超音波エミッタから発せられる信号の振幅と管路内の流体フローを通過した後に超音波受信器により受信された超音波信号の振幅との間の差として規定される。
【００７９】
[0088]一般に、超音波エミッタ及び受信器が使用される。例えば、この場合、エミッタ及び受信器は管路の両側に配置される。しかしながら、幾つかの実施形態では、超音波エミッタ及び受信器が超音波トランシーバに組み合わされる。例えば、超音波信号は、トランシーバから発せられて、流体フローを通過するとともに、超音波反射体により反射されて元の流体フローを通過し、超音波トランシーバによって受信される。或いは、例えば、超音波信号は超音波反射体を用いることなく反射される。例えば、管路の壁によって信号が反射される。
【００８０】
[0089]ここで、一例として、添付の例図を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明する。
【００８１】
[0090]図１及び１Ａに図示される実施形態は流れ管路１を示している。図示の管路１はそれぞれの端部に接続フランジ２を有しており、各接続フランジは管路１をフローシステムの他の部分に接続するためのＯリングシート３を有している。
【００８２】
[0091]図１及び１Ａに示される流れ管路１は、超音波トランシーバ５が挿入されてもよい超音波トランシーバソケット４を有している。超音波トランシーバソケット４は、管路の壁に隣接する平坦な超音波伝送面６を有している。超音波トランシーバ５を超音波トランシーバソケット４内に挿入する前に、所定量の超音波伝送材料が超音波伝送面６上で超音波トランシーバソケット４内に挿入されてもよい。これにより、超音波トランシーバ５と超音波伝送面６との間での超音波信号の伝達が促進される。
【００８３】
[0092]超音波トランシーバソケット４は、Ｏリング９を保持する凹部８をその側壁に有している。Ｏリング９は、トランシーバ５がソケット４内に挿入されるときにトランシーバ５の外面と接触してシールを形成する。
【００８４】
[0093]また、図１に示される流れ管路１は、オプションの平坦な超音波反射面７を超音波トランシーバソケット４の向かい側に有している。幾つかの実施形態において、平坦な反射面７は、一般的な管路の湾曲壁よりも明瞭な超音波反射を行う。図２には、オプションの平坦な超音波反射面７が更に明確に示されている。しかしながら、他の実施形態（例えば、図１Ａ及び図２Ａに示される実施形態並びに図３の管路２３において示される実施形態）では、流れ管路が平坦部分及び／又は超音波反射面を伴わない湾曲壁を有している。例えば、信号が管路の湾曲壁によって反射され、又は、超音波エミッタ及び超音波受信器は信号を発するとともに信号を反射することなく受信するようになっている。
【００８５】
[0094]使用時には、流れ管路１がフローシステム内に直列的に挿入されるとともに、流体が流れ管路を通じて流れる。流れ管路１は、好ましい流れ方向を有しておらず、そのため、いずれの周方向でもフローシステム内に挿入できる。
【００８６】
[0095]流体が管路を通じて流れているときに、超音波トランシーバ５は、超音波トランシーバソケット４内に挿入されるとともに、標準的な制御装置（図示せず）によってシミュレートされて超音波トランシーバ５及び制御装置によって決定される固有周波数で超音波信号を発する。超音波パルスは、随意的には超音波トランシーバ５と超音波伝送面６との間に挿入された超音波伝送材料を介して、超音波伝送面６に対して伝達される。
【００８７】
[0096]幾つかの実施形態において、超音波信号は、管路を通じて流れる流体を介して伝わり、図１に示されるように超音波反射面７から反射される（或いは、管路の湾曲壁によって反射される（図１Ａ））とともに、流体を通じて再び戻る。反射された超音波信号が超音波トランシーバ５によって検出され、反射された信号の振幅が発せられた信号の振幅と比較されるとともに、流体による超音波信号の振幅の減衰が信号処理装置（図示せず）によって決定される。
【００８８】
[0097]また、例えば、別個の超音波エミッタ及び超音波受信器（例えば管路の両側に配置される（図示せず））を有する実施形態では、受信された信号が超音波受信器によって検出され、反射された信号の振幅が発せられた信号の振幅と比較されるとともに、流体による超音波信号の振幅の減衰が信号処理装置によって決定される。
【００８９】
[0098]その後、振幅減衰の経時的な変化が、管路を通じて流れる流体における物理的特性又はプロセスに関連付けられ、例えば経験的に関連付けられる。
【００９０】
[0099]図２は図１のII−II線に沿う断面を示している。これは、管路の図示の実施形態の形状をより明確に断面で示しているとともに、超音波トランシーバソケット４の伝送面６に対する超音波反射面７のアライメントを示している。
【００９１】
[0100]図２Ａは図１ＡのIIＡ−IIＡ線に沿う断面を示している。これは、管路の図示の実施形態の形状をより明確に断面で示している
【００９２】
[0101]図３は、管路２３に取り付けられる本発明の他の実施形態に係る超音波エミッタユニット２１を示している。管路２３は好ましい流れ方向を有していない。装着ブロック２２は、装着ブロック２２を貫通して管路２３を取り囲むストラップ２４によって管路２３に取り付けられている。装着ブロック２２はこれ以外の方法では管路２３に何ら取り付けられていないため、装着ブロックを管路２３から容易に取り外すことができ、又は、装着ブロックを他の位置へ容易に移動させることができ、或いは、おそらく他の管路上に移動させることができる。図３は、超音波エミッタ２５がソケット内の所定位置に配置された装着ブロック２２を示している。
【００９３】
[0102]図４は図３のIV−IV線に沿う断面を示している。装着ブロック２２は、管路２３の表面に対してシールを形成するために、その上にシールを伴う管路界面２８を有している。装着ブロック２２は超音波エミッタ２５をソケット２６内に有している。超音波エミッタ２５は、装着ブロック２２内に突出する部分にＯリング２９を保持する凹部を有している。このＯリング２９は、超音波エミッタ２５と装着ブロック２２との間でシールを形成する。
【００９４】
[0103]超音波エミッタ２５と装着ブロック２２が取り付けられる管路２３の表面との間には超音波透過ゲル２７（カップラント（ｃｏｕｐｌａｎｔ））が配置されている。このゲルは、超音波エミッタ２５と管路２３の表面との間で超音波信号の良好な伝送を確保する。
【００９５】
[0104]また、以下の実施例は本発明を例示しているが、無論、この実施例が多少なりとも本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【実施例１】
【００９６】
[0105]この実施例は、超音波信号の振幅の減衰を使用して管路を通過するタンパク質の濃度を検出することを示している。
【００９７】
[0106]１０ｇ／ｌアルブミンの２つの別個の注入（１リットル及び０．５リットル）が４００ｍｍ直径の管路に対して同じ速度で加えられた。使用されたアルブミンはアガロース電気泳動により最小９８％であった。この場合、管路にはアガロース媒体が詰め込まれた。結果として得られた超音波トレースが図５に示されている。管路にアガロース媒体が詰め込まれる場合であっても、媒体はアルブミンサンプルがそれを通過するときに変化しないため、管路は効果的に流体を運ぶパイプとなる。
【００９８】
[0107]図５は、流れ管路内へのアルブミンの２つの注入に対応する超音波減衰トレースにおける２つのピーク５１，５２を示している。
【００９９】
[0108]アルブミンサンプルが管路に通されると、これらのサンプルがサイズによって分けられ、また、アルブミンが単量体及び二量体から成るため、アガロース媒体に関して複数のピークが観察される。すなわち、各サンプルは管路の内容積にわたって広げられる。５００ｍｌに対して１０００ｍｌといったように第１のサンプル５１が第２のサンプル５２の体積の２倍であるため、これにより、第１のサンプル５１の注入後の管路内の任意の所定の点におけるアルブミンの濃度は、第２のサンプル５２の注入後のそれの２倍になる。
【０１００】
[0109]超音波ピーク５１はピーク５２の振幅減衰の２倍よりも僅かに大きいことを示しており、このことは、管路を通過した超音波信号の振幅減衰を使用して管路内の種（アルブミン）の濃度を示すことができることを表わしている。
【０１０１】
[0110]この場合、アガロース媒体が詰め込まれた管路は、層流状態下で流体が流通する管路、すなわち、流体中の一定濃度の種が中心で速く流れ且つ壁でゆっくりと流れる管路におけるスローモーションモデルとして作用する。図示のように、この方法は、管路内の種の異なる濃度を検出するために使用できる。したがって、この実施例は、超音波信号の振幅減衰を使用して流体流れ中に種の濃度の変化も検出できることを示している。
【実施例２】
【０１０２】
[0111]この実施例は、超音波信号の振幅の減衰を使用することにより、非常に低い濃度で管路を通過する小分子アセトンの濃度を検出することを示している。
【０１０３】
[0112]４００ｍｍ直径の管路にはアガロース媒体が２５０ｍｍまで詰め込まれた。１ＭＨｚトランシーバが管路の底部から９ｃｍの位置に配置された。
【０１０４】
[0113]実験の間中、１ＭＨｚトランシーバからの超音波戻り信号は、制御ボックスを介して、その後、ＲＳ２３２ケーブルを介して、ｃｓｖ（カンマ区切り値）ファイルの形態を成すＰＣに記録された。圧電結晶トランシーバに対して電圧を印加することにより超音波パルスが管路を横切って発射された。結晶上で反射された任意の超音波信号を監視するために検出器が使用された。検出器は、読み取り値を、反射された音波パルスの振幅の変化として与えた。利得を変えてスクリーン上及び出力８０％フルスクリーン上にトレースを形成するために自動利得制御（ＡＧＣ）が使用された。したがって、ｙ軸は、出力信号を８０％最大出力に戻すために必要とされる利得であり、ｘ軸は時間である。
【０１０５】
[0114]計量はかり（１〜６０ｋｇの範囲）を使用して標準的なストックが用意された。２００ミリリットルのアセトンが約１５リットルの０．２μｍ濾過された都市水に対して加えられた。その後、更に水を加えて、１０ｍｌ／ｋｇのアセトン水溶液を得ることにより、ストックが全体で２０ｋｇまで形成された。
【０１０６】
[0115]注入ループとして０．５インチチューブを用いる注入ループシステムを使用して、０．９４ｌの１０ｍｌ／ｋｇ標準が、アガロース媒体が詰め込まれた４００ｍｍ直径管路内に注入された。管路にアガロース媒体が詰め込まれる場合であっても、媒体はアセトンサンプルがそれを通過するときに変化しないため、管路は効果的にプロセス流体を運ぶパイプとなる。
【０１０７】
[0116]１０ｍｌ／ｋｇが管路に通されると、サンプル容器が載置される計量はかりを使用して、更に水を加えることにより、アセトン濃度が８ｍｌ／ｋｇまで作られた。
【０１０８】
[0117]この８ｍｌ／ｋｇサンプルで注入ループが満たされ、また、１０ｍｌ／ｋｇサンプルを用いて行われたように０．９４ｌが注入された。
【０１０９】
[0118]前述した処理を使用して、６ｍｌ／ｋｇ、４ｍｌ／ｋｇ、２ｍｌ／ｋｇの水／アセトン濃度が用意されて注入された。
【０１１０】
[0119]結果として得られる超音波トレースが図６に示されている。２ｍｌ／ｋｇトレース以降の超音波の減衰の増大は、サンプルが使い果たされた後に管路内に空気が流入した結果であった。
【０１１１】
[0120]５つの全てのサンプルが観察されると、ファイルが閉じられてエクセルワードブックへ変換された。エクセルを使用して減衰が濃度に対してプロットされ、結果として得られたグラフが図７に示されている。
【０１１２】
[0121]グラフは、アセトン濃度と超音波減衰との間に直線的な関係があることを示唆している。
【０１１３】
[0122]この実施例にしたがって、サンプルが管路を通過し、それにより、管路内で移動するほぼ２０リットルの水によりサンプルが希釈される。これは、種に対する感度が２０リットルにおいて０．１ｍｌ又は０．２ｍｌ程度であることを示唆している。例えば、約５８ダルトンの分子量を持つ分子に関しては、約０．０８ｇ／２００００ｇの感度又は約５ｐｐｍ（100万分の1）の感度である。
【０１１４】
[0123]この実施例は、方法の実施形態を使用して管路内の種の異なる濃度を検出することができるとともに、超音波信号の振幅減衰を使用して流体流れ中に種の濃度の変化も検出できることを示している。
【０１１５】
[0124]したがって、一般に、本発明の実施形態が関連する管路は、粒子層を含まない；成分の分離を引き起こさない；開放された内部の流れ空間を画定する；壁での境界効果による以外に流体流れが妨げられない；固体を保持して液体を透過する要素により任意の点で中断されない内部空間を有する；一般にその最大横断寸法の２倍を超える長さのパイプとなる；のうちの任意の１つ以上によって示されるようにクロマトグラフィカラムではない。
【０１１６】
[0125]ここで引用された刊行物、特許出願、特許を含む全ての文献は、それぞれの文献が参照として組み込まれるべく個別に且つ具体的に示されるとともにその全体がここに記載されていたかのごとき同じ程度まで、参照として本明細書に組み込まれる。
【０１１７】
[0126]本発明を説明する上での（特に、以下の請求項との関連での）用語「ａ」「ａｎ」（１つの）及び「ｔｈｅ」（その）並びに類似する指示対象の使用は、本明細書において他に示されておらず或いは文脈により明らかに矛盾しなければ、単数及び複数の両方を網羅するものと解釈されるべきである。用語「備える」「有する」「含む」「包含する」は、他に言及されていなければ、非制限的用語（すなわち、「それを含むがそれに限定されない」ことを意味する）として解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書で他に示されていなければ、その範囲内に入るそれぞれの別個の値を個別に言及する簡単な表記方法としての役割を単に果たそうとするものであり、また、それぞれの別個の値は、あたかもそれがここに個別に示されているかのように本明細書中に組み込まれる。ここで説明した全ての方法は、本明細書において他に示されておらず或いは文脈により明らかに矛盾しなければ、任意の適切な順序で実行できる。本明細書で与えられる任意の例及び全ての例又は典型的な用語（例えば「等」）の使用は、単に本発明をよりうまく説明しようとするものであり、他に要求されていなければ本発明の範囲に制限をもたらすものではない。明細書中の用語は、本発明の実施に不可欠な任意の請求されていない要素を示すものとして解釈されるべきではない。
【０１１８】
[0127]ここには、本発明を実行するための本発明者に知られている最良の形態を含むこの発明の好ましい実施形態が記載されている。これらの好ましい実施形態の変形は、前述した説明を読めば当業者にとって明らかとなり得る。本発明者等は、当業者が必要に応じてそのような変形を使用することを予期しており、また、ここに具体的に示された方法以外の方法で本発明が実施されることを意図している。したがって、この発明は、適用法により認められる本明細書に添付された請求項に記載された主題の全ての改良及び等価物を含んでいる。また、前述した要素のその全ての想定し得るバリエーションでの任意の組み合わせは、本明細書において他に示されておらず或いは文脈により明らかに矛盾しなければ、本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】超音波トランシーバが並んで位置する流れ管路の一実施形態の長手方向断面図を示している。
【図１Ａ】超音波トランシーバが並んで位置する流れ管路の他の実施形態の長手方向断面図を示している。
【図２】図１のII−II線に沿う流れ管路の径方向断面図を示している。
【図２Ａ】図１ＡのIIＡ−IIＡ線に沿う流れ管路の径方向断面図を示している。
【図３】超音波エミッタユニットが取り付けられた管路の一実施形態の斜視図を示している。
【図４】超音波エミッタユニットが取り付けられた管路の図３のIV−IV線に沿う断面図を示している。
【図５】管路内の種の濃度を検出するために使用される超音波信号の振幅減衰の経時的変化を示している。
【図６】管路内のアセトンの僅かな濃度を検出するための超音波の使用を示している。
【図７】低濃度のアセトがカラムを通過する場合における、超音波減衰とアセトン濃度との間の関係を示している。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
2008527315.tif 000005
【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2008527315.tif 000013
2008527315.tif 000014