(57)【要約】【課題】従来の粘度計の構造的欠点を改良し、強く且つ正しい動作を示す毛管粘度計を提供する。【解決手段】サンプル溶液の粘度を測定する方法及び装置であって、サンプル溶液を分流器に向かって搬送するための入口管を含み、前記分流器は、入力された流れを２つの別個の流れに分割する。分流器の下流に配置された２つの流れ内には、３つの毛管が配置されている。流れの各々は、１又は２個の毛管と、遅延用容積と、毛管の両端の圧力差を測定するために使用される１つのの流れ又は２つの流れの中に配置された液圧接続部を有する貫流形式の変換器を有している。【選択図】図１
2008008915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル溶液の粘度を測定するための装置であって、
（ａ）流れＱを有する前記サンプル溶液を搬送するための入口管と、
（ｂ）流れＱを流れＱ１とＱ２とに分割するために、前記入口管の下流に設けられ、同入口管と流体連通している分流器と、
（ｃ）前記分流器の下流の前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ１を有する第１の毛管と、
（ｄ）前記第１の毛管の下流において前記流れＱ１内に配置された遅延用容積Ｄ１と、
（ｅ）前記分流器の下流において前記流れＱ２内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ２を有する第２の毛管と、
（ｆ）前記遅延用容積Ｄ１の下流において前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ３を有する第３の毛管と、
（ｇ）前記第３の毛管の両端の圧力差を測定するために配置された液圧接続部を有し、前記第３の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第１の変換器Ｔ１と、
（ｈ）前記第２の毛管の両端の圧力差を測定するために配置された液圧接続部を有し、前記第２の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第２の変換器Ｔ２と、
（ｉ）前記変換器Ｔ１及びＴ２からの信号を処理して、前記サンプル溶液のための相対粘度情報と、前記サンプル溶液の流れのための相対流れ情報と、を発生する信号処理手段と、を含む装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記分流器の下流の流れＱ２内に配置された第２の遅延用容積Ｄ２を更に含む装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記変換器のうちの少なくとも１つの端部が閉塞されている装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、
前記信号処理手段が、アナログ・デジタル変換器を含んでおり、同アナログ・デジタル変換器の出力がデジタル信号処理装置へと送られる装置。
【請求項５】
サンプル溶液の粘度を測定するための装置であって、
（ａ）流れＱを有する前記サンプル溶液を搬送するための入口管と、
（ｂ）流れＱを流れＱ１とＱ２とに分割するために、前記入口管の下流に設けられ、同入口管と流体連通している分流器と、
（ｃ）前記分流器の下流の前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ１を有する第１の毛管と、
（ｄ）前記第１の毛管の下流において前記流れＱ１内に配置された第１の遅延用容積Ｄ１と、
（ｅ）前記分流器の下流の流れＱ２内に配置された第２の遅延用容積Ｄ２と、
（ｆ）前記遅延用容積Ｄ２の下流において前記流れＱ２内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ２を有する第２の毛管と、
（ｇ）前記遅延用容積Ｄ１の下流において前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ３を有する第３の毛管と、
（ｈ）前記第３の毛管の両端の圧力差を測定するために前記流れＱ１内に配置された配置された液圧接続部を有し、前記第３の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第１の貫流形式の変換器Ｔ１と、
（ｉ）前記第２の毛管の両端の圧力差を測定するために流れＱ２内に配置された液圧接続部を有し、前記第２の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第２の貫流形式の変換器Ｔ２と、
（ｊ）前記変換器Ｔ１及びＴ２からの信号を処理して、前記サンプル溶液のための相対粘度情報又は前記サンプル溶液の流れのための相対流れ情報を発生する信号処理手段と、を含む装置。
【請求項６】
サンプル溶液の粘度を測定するための装置であって、
（ａ）流れＱを有する前記サンプル溶液を搬送するための入口管と、
（ｂ）流れＱを流れＱ１とＱ２とに分割するために、前記入口管の下流に設けられ、同入口管と流体連通している分流器と、
（ｃ）前記分流器の下流の前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ１を有する第１の毛管と、
（ｄ）前記第１の毛管の下流において前記流れＱ１内に配置された遅延用容積Ｄ１と、
（ｅ）前記分流器の下流において前記流れＱ２内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ２を有する第２の毛管と、
（ｆ）前記遅延用容積Ｄ１の下流において前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ３を有する第３の毛管と、
（ｇ）前記第１の毛管の両端の圧力差を測定するために配置された液圧接続部を有し、前記第１の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第１の変換器Ｔ１と、
（ｈ）前記第２の毛管の両端の圧力差を測定するために配置された液圧接続部を有し、前記第２の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第２の変換器Ｔ２と、
（ｉ）前記変換器Ｔ１及びＴ２からの信号を処理して、前記サンプル溶液のための相対粘度情報と、前記サンプル溶液の流れのための相対流れ情報と、を発生する信号処理手段と、を含む装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、
前記分流器の下流の流れＱ２内に配置された第２の遅延用容積Ｄ２を更に含む装置。
【請求項８】
請求項６に記載の装置であって、
前記変換器のうちの少なくとも１つの端部が閉塞されている装置。
【請求項９】
サンプル溶液の粘度を測定するための装置であって、
（ａ）流れＱを有する前記サンプル溶液を搬送するための入口管と、
（ｂ）流れＱを流れＱ１とＱ２とに分割するために、前記入口管の下流に設けられ、同入口管と流体連通している分流器と、
（ｃ）前記分流器の下流の前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ１を有する第１の毛管と、
（ｄ）前記第１の毛管の下流において前記流れＱ１内に配置された遅延用容積Ｄ１と、
（ｅ）前記分流器の下流において前記流れＱ２内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ２を有する第２の毛管と、
（ｆ）前記遅延用容積Ｄ１の下流において前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ３を有する第３の毛管と、
（ｇ）前記第１の毛管の両端の圧力差を測定するために配置された液圧接続部を有し、前記第１の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第１の変換器Ｔ１と、
（ｈ）前記第２の毛管の両端の圧力差を測定するために配置された液圧接続部を有し、前記第２の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第２の変換器Ｔ２と、
（ｉ）前記変換器Ｔ１及びＴ２からの信号を処理して、前記サンプル溶液のための相対粘度情報又は前記サンプル溶液の流れのための相対流れ情報を発生する信号処理手段と、を含み、
前記変換器のうちの少なくとも１つが、貫流形式の変換器である、装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の装置であって、
前記信号処理手段が、アナログ・デジタル変換器を含んでおり、同アナログ・デジタル変換器の出力がデジタル信号処理装置へと送られる装置。
【請求項１１】
サンプル溶液の粘度を測定するための装置であって、
（ａ）流れＱを有する前記サンプル溶液を搬送するための入口管と、
（ｂ）流れＱを流れＱ１とＱ２とに分割するために、前記入口管の下流に設けられ、同入口管と流体連通している分流器と、
（ｃ）前記分流器の下流の前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ１を有する第１の毛管と、
（ｄ）前記第１の毛管の下流において前記流れＱ１内に配置された第１の遅延用容積Ｄ１と、
（ｅ）前記分流器の下流の流れＱ２内に配置された第２の遅延用容積Ｄ２と、
（ｆ）前記遅延用容積Ｄ２の下流において前記流れＱ２内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ２を有する第２の毛管と、
（ｇ）前記遅延用容積Ｄ１の下流において前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ３を有する第３の毛管と、
（ｈ）前記第１の毛管の両端の圧力差を測定するために前記流れＱ１及びＱ２内に配置された配置された液圧接続部を有し、前記第１の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第１の貫流形式の変換器Ｔ１と、
（ｉ）前記第２の毛管の両端の圧力差を測定するために流れＱ２内に配置された液圧接続部を有し、前記第２の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第２の貫流形式の変換器Ｔ２と、
（ｊ）前記変換器Ｔ１及びＴ２からの信号を処理して、前記サンプル溶液の相対粘度情報又は前記サンプル溶液の流れの相対流れ情報を発生する信号処理手段と、を含む装置。
【請求項１２】
サンプル溶液の粘度を測定するための装置であって、
（ａ）流れＱを有する前記サンプル溶液を搬送するための入口管と、
（ｂ）流れＱを流れＱ１とＱ２とに分割するために、前記入口管の下流に設けられ、同入口管と流体連通している分流器と、
（ｃ）前記分流器の下流の前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ１を有する第１の毛管と、
（ｄ）前記第１の毛管の下流において前記流れＱ１内に配置された遅延用容積Ｄ１と、
（ｅ）前記遅延用容積Ｄ１の下流において前記流れＱ２内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ２を有する第２の毛管と、
（ｆ）前記遅延用容積Ｄ１の下流において前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ３を有する第３の毛管と、
（ｇ）前記第１の毛管の両端の圧力差を測定するために配置された配置された液圧接続部を有し、前記第１の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第１の変換器Ｔ１と、
（ｈ）前記第３の毛管の両端の圧力差を測定するために配置された液圧接続部を有し、前記第３の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第２の変換器Ｔ２と、
（ｉ）前記変換器Ｔ１及びＴ２からの信号を処理して、前記サンプル溶液のための相対粘度情報又は前記サンプル溶液の流れのための相対流れ情報を発生する信号処理手段と、を含む装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、
前記分流器の下流の流れＱ２内に配置された第２の遅延用容積Ｄ２が更に含まれた装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の装置であって、
前記変換器のうちの少なくとも１つの端部が閉塞されている装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の装置であって、
前記変換器のうちの少なくとも１つが貫流形式の変換器である、装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の装置であって、
前記信号処理手段が、アナログ・デジタル変換器を含んでおり、同アナログ・デジタル変換器の出力がデジタル信号処理装置へと送られる装置。
【請求項１７】
サンプル溶液の粘度を測定するための装置であって、
（ａ）流れＱを有する前記サンプル溶液を搬送するための入口管と、
（ｂ）流れＱを流れＱ１とＱ２とに分割するために、前記入口管の下流に設けられ、同入口管と流体連通している分流器と、
（ｃ）前記分流器の下流の前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ１を有する第１の毛管と、
（ｄ）前記第１の毛管の下流において前記流れＱ１内に配置された第１の遅延用容積Ｄ１と、
（ｅ）前記分流器の下流の流れＱ２内に配置された第２の遅延用容積Ｄ２と、
（ｆ）前記遅延用容積Ｄ２の下流において前記流れＱ２内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ２を有する第２の毛管と、
（ｇ）前記遅延用容積Ｄ１の下流において前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ３を有する第３の毛管と、
（ｈ）前記第１の毛管の両端の圧力差を測定するために前記流れＱ１及びＱ２内に配置された配置された液圧接続部を有し、前記第１の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第１の貫流形式の変換器Ｔ１と、
（ｉ）前記第３の毛管の両端の圧力差を測定するために流れＱ１内に配置された液圧接続部を有し、前記第３の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第２の貫流形式の変換器Ｔ２と、
（ｊ）前記変換器Ｔ１及びＴ２からの信号を処理して、前記サンプル溶液のための相対粘度情報及び前記サンプル溶液の流れのための相対流れ情報を発生する信号処理手段と、を含む装置。
【請求項１８】
溶質と溶媒とを含むサンプル溶液の相対粘度を得るための方法であって、  第１の毛管と連通していて流れＱ１を有する第１の流れを形成し且つ第２の毛管と連通していて流れＱ２を有する第２の流れを形成する分流器であって、前記第１の毛管は幾何学的抵抗Ｒ１を有し、前記第２の毛管は幾何学的抵抗Ｒ２を有するようになされた、前記分流器と連通している入口管を設けることと、
前記溶液を受け入れ且つ流体の動きに遅延を生じさせるために前記第１の毛管と連通している遅延用容積と、流体を受け入れるために前記遅延用容積と連通しており且つ幾何学的抵抗Ｒ３を有する第３の毛管と、を更に設けることと、
前記溶液の存在下での前記第１の毛管の両端の圧力低下Ｐ１を測定する手段と、溶媒の存在下での前記第１の毛管の両端の圧力低下Ｐ１（基線：ｂａｓｅｌｉｎｅ）を測定する手段と、前記溶液の存在下での前記第２の毛管の両端の圧力低下Ｐ２を測定する手段と、溶媒の存在下での圧力低下Ｐ２（基線：ｂａｓｅｌｉｎｅ）を測定する手段と、前記溶液の存在下での前記第３の毛管の両端の圧力低下Ｐ３を測定する手段と、溶媒の存在下での圧力低下Ｐ３（基線：ｂａｓｅｌｉｎｅ）を測定する手段と、を設けることと、からなり、
前記相対粘度（ηｒｅｌ）は、
【数１】
2008008915.tif 000029
の相対関係のうちの一つ以上により決定される方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記分流器の下流で且つ前記第２の毛管の上流の流れＱ２と連通させて第２の遅延用容積Ｄ２が配置されてなされる、方法。
【請求項２０】
溶質と溶媒とを含むサンプル溶液の相対流れ（Ｑｒｅｌ）を得るための方法であって、
第１の毛管の下流で同第１の毛管と連通していて流れＱ１を有する第１の流れを形成し且つ第２の毛管と連通していて流れＱ２を有する第２の流れを形成する分流器であって、前記第１の毛管は幾何学的抵抗Ｒ１を有し、前記第２の毛管は幾何学的抵抗Ｒ２を有するようになされた、前記分流器と連通している入口管を設けることと、
前記溶液を受け入れ且つ流体の動きに遅延を生じさせるために前記第１の毛管と連通している遅延用容積と、流体を受け入れるために前記遅延用容積と連通しており且つ幾何学的抵抗Ｒ３を有する第３の毛管と、を更に設けることと、
前記溶液の存在下での前記第１の毛管の両端の圧力低下Ｐ１を測定する手段と、溶媒の存在下での前記第１の毛管の両端の圧力低下Ｐ１（基線：ｂａｓｅｌｉｎｅ）を測定する手段と、前記溶液の存在下での前記第２の毛管の両端の圧力低下Ｐ２を測定する手段と、溶媒の存在下での前記第２の毛管の両端の圧力低下Ｐ２（基線：ｂａｓｅｌｉｎｅ）を測定する手段と、前記溶液の存在下での前記第３の毛管の両端の圧力低下Ｐ３を測定する手段と、溶媒の存在下での前記第３の毛管の両端の圧力低下Ｐ３（基線：ｂａｓｅｌｉｎｅ）を測定する手段と、を設けることと、からなり、
前記相対流れ（Ｑｒｅｌ）は、
【数２】
2008008915.tif 000030
の相対関係のうちの一つにより決定される方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、
前記分流器の下流であって前記第２の毛管の上流の流れＱ２と連通して第２の遅延用容積Ｄ２が配置され、
前記相対流れ（Ｑｒｅｌ）が、
【数３】
2008008915.tif 000031
の式のうちの一つによって決定される方法。
【請求項２２】
溶媒と溶質とを含むサンプル溶液の相対粘度（ηｒｅｌ）又は相対流れ（Ｑｒｅｌ）を測定する方法であって、
Ａ．（ａ）流れＱを有する前記サンプル溶液を搬送するための入口管と、
（ｂ）流れＱを流れＱ１とＱ２とに分割するために、前記入口管の下流に設けられ、同入口管と流体連通している分流器と、
（ｃ）前記分流器の下流の前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ１を有する第１の毛管と、
（ｄ）前記第１の毛管の下流において前記流れＱ１内に配置された第１の遅延用容積Ｄ１と、
（ｅ）前記分流器の下流の流れＱ２内に配置された第２の遅延用容積Ｄ２と、
（ｆ）前記遅延用容積Ｄ２の下流において前記流れＱ２内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ２を有する第２の毛管と、
（ｇ）前記遅延用容積Ｄ１の下流において前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ３を有する第３の毛管と、
（ｈ）前記第３の毛管の両端の圧力差を測定するために前記流れＱ１内に配置された配置された液圧接続部を有し、前記第３の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第１の貫流形式の変換器Ｔ１と、
（ｉ）前記第２の毛管の両端の圧力差を測定するために流れＱ２内に配置された液圧接続部を有し、前記第２の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第２の貫流形式の変換器Ｔ２と、
（ｊ）前記変換器Ｔ１及びＴ２からの信号を処理して、前記サンプル溶液のための相対粘度情報又は前記サンプル溶液の流れのための相対流れ情報を発生する信号処理手段と、を含む装置を設けることと、
Ｂ．流体サンプルを前記装置の前記入口管内に配置し、同装置内を貫流する前記流体サンプルの相対粘度又は相対流れを得るために、前記信号処理手段を監視することと、からなる方法。
【請求項２３】
溶媒と溶質とを含むサンプル溶液の相対粘度（ηｒｅｌ）又は相対流れ（Ｑｒｅｌ）を測定する方法であって、
Ａ．（ａ）流れＱを有する前記サンプル溶液を搬送するための入口管と、
（ｂ）流れＱを流れＱ１とＱ２とに分割するために、前記入口管の下流に設けられ、同入口管と流体連通している分流器と、
（ｃ）前記分流器の下流の前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ１を有する第１の毛管と、
（ｄ）前記第１の毛管の下流において前記流れＱ１内に配置された第１の遅延用容積Ｄ１と、
（ｅ）前記分流器の下流の流れＱ２内に配置された第２の遅延用容積Ｄ２と、
（ｆ）前記遅延用容積Ｄ２の下流において前記流れＱ２内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ２を有する第２の毛管と、
（ｇ）前記遅延用容積Ｄ１の下流において前記流れＱ１内に配置され、幾何学的抵抗Ｒ３を有する第３の毛管と、
（ｈ）前記第１の毛管の両端の圧力差を測定するために前記流れＱ１及びＱ２内に配置された配置された液圧接続部を有し、前記第１の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第１の貫流形式の変換器Ｔ１と、
（ｉ）前記第２の毛管の両端の圧力差を測定するために流れＱ２内に配置された液圧接続部を有し、前記第２の毛管の両端の圧力差に比例した信号を発生する第２の貫流形式の変換器Ｔ２と、を含む装置を設けることと、
Ｂ．流体サンプルを前記装置の前記入口管内に配置し、同装置内を貫流する前記流体サンプルの相対粘度又は相対流れを得るために、前記信号処理手段を監視することと、からなる方法。
【請求項２４】
少なくとも２つの毛管と、流体の流れが粘度計内を通過するときに、同少なくとも２つの毛管の両端の圧力低下を測定する少なくとも２つの圧力変換器と、を有する粘度計であ
って、変換器の各々が流れの変化に対して異なる非直線的な応答を有し、更に流れの変化に対して異なる動力学的な応答をも有するようになされた粘度計において、粘度計の出力が高周波の流れ成分及び流れの過渡現象（トランジェント）によって影響を受けないように粘度計の出力を高める方法であって、
（ａ）流れの変化に対して直線的な関係を有する対応する直線化された圧力信号を形成するために、前記少なくとも２つの圧力変換器の非直線的な応答の各々を流れに対して直線化することと、
（ｂ）流れの変化に対して同じ動力学的関係を有する対応する均等化された圧力信号を形成するために、同直線化された圧力信号の各々を均等化することと、
（ｃ）前記均等化された圧力信号を利用して、高周波の流れ成分及び流れの過渡現象に影響されない粘度計出力を計算することと、からなる方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、
最初に、圧力変換器の応答を使用して均等化がなされ、二番目に、均等化された圧力信号を使って直線化がなされ、次いで、直線化された圧力信号を使って粘度計の出力が計算されるように、前記直線化及び均等化の段階の順序が逆である方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の方法であって、
前記圧力変換器の各々のための前記直線化段階が、
（ａ）前記粘度計全体が同じ溶媒によって満たされるのを確実にするために同粘度計内に十分な溶媒の流れを通過させることと、
（ｂ）前記粘度計の中を、既知の一定の流れを通過させ且つ流れ／圧力の対を得るために対応する一定圧力の変換器の応答を記録することと、
（ｃ）他の流れ／圧力の対を得るために、溶媒の流れを他の異なった既知の一定値に設定することと、
（ｄ）少なくとも意図した曲線の当て嵌め（ｃｕｒｖｅ  ｆｉｔ）のオーダーに１を加えた数に等しい数の圧力／流れの対を得ることと、
（ｅ）得られた圧力／流れの対を使用して、圧力／流れの相対関係の前記数学的な曲線の当て嵌めを計算することと、
（ｆ）前記計算された数学的な曲線の当て嵌めを使用して、前記非直線的な圧力変換器の応答から、直線化された、流れ対圧力の信号を得ることと、
の各段階を含む、流れに対する圧力の相対関係の数学的な曲線の当て嵌めに基づいてなされることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２４に記載の方法であって、
前記圧力変換器の各々のための前記直線化段階が、
（ａ）前記粘度計全体が同じ溶媒によって満たされるのを確実にするために同粘度計内に十分な溶媒の流れを通過させることと、
（ｂ）前記粘度計の中を、一定の基線の流れ“ＦＢａｓｅｌｉｎｅ”を通過させ且つ対応する一定の基線圧力に対する変換器の応答“ＰＢａｓｅｌｉｎｅ”を記録することと、
（ｃ）前記粘度計の中を、一定の第２の流れ“ＦＭｉｄ”を通過させ且つ対応する一定の第２の圧力変換器の応答“ＰＭｉｄ”を記録することと、
（ｄ）
【数４】
2008008915.tif 000032
の式に従って、前記非直線的な応答“Ｐ”から、各々の前記直線化された圧力信号“Ｐｌｉｎ”を得ることと、の各段階を含む、流れに対する圧力の相対関係の数学的な二次的な当て嵌めに基づいてなされることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２４に記載の方法であって、
前記均等化段階が、
（ａ）基準圧力変換器として、前記圧力変換器のうちの一つを選択することと、
（ｂ）前記直線化された圧力信号の各々を、前記基準圧力変換器の信号に関係付ける伝達関数動力学（ｔｒｎｓｆｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｄｙｎａｍｉｃｓ）を決定することと、
（ｃ）全ての圧力信号において、前記基準圧力変換器のものと等しい流れの変化に対する動力学的な応答を得るために、前記伝達関数動力学の各々を前記直線化された圧力信号の各々の対応する部分に適用することと、からなる方法。
【請求項２９】
請求項２４に記載の方法であって、
前記均等化段階が、
（ａ）前記直線化された圧力信号の各々を、流れの変化に対して最も速く応答する圧力変換器の信号に関係付ける伝達関数動力学を決定することと、
（ｂ）全ての圧力信号において、前記流れの変化に対して最も速く応答する変換器のものと等しい流れの変化に対する動力学的な応答を得るために、前記伝達関数動力学の各々を前記直線化された圧力信号の各々の対応する部分に適用することと、からなる方法。
【請求項３０】
請求項２４に記載の方法であって、
前記均等化段階が、
（ａ）前記直線化された圧力信号の各々を、流れの変化に対して最も遅く応答する圧力変換器の信号に関係付ける伝達関数動力学を決定することと、
（ｂ）全ての圧力信号において、前記流れの変化に対して最も遅く応答する変換器のものと等しい流れの変化に対する動力学的な応答を得るために、前記伝達関数動力学の各々を前記直線化された圧力信号の各々の対応する部分に適用することと、からなる方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法であって、
前記伝達関数力学を決定する前記段階が、
（ａ）前記粘度計全体が同じ溶媒によって満たされるのを確実にするために、同粘度計中を、十分な溶媒の流れを通過させることと、
（ｂ）可変成分と一定の定常成分とを備えた流れを、前記粘度計中を通過させることと、
（ｃ）定常成分と可変成分とを備えた前記直線化された圧力信号の各々に対する直線化された信号の読み取り値の列を形成するために、前記直線化された圧力信号の各々のたくさんの同時読み取り値を記録することと、
（ｄ）前記直線化された圧力の読み取り値の列上の前記定常成分を除去するために、前記直線化された圧力の読み取り値の列の各々を標準化（ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）して、同標準化された圧力の読み取り値の対応する等分目盛りの列を得ることと、
（ｅ）前記標準化された圧力の読み取り値の列の各々を同じデジタルフィルタによってフィルタにかけ、フィルタにかけられた圧力読み取り値の対応する列を得ることと、
（ｆ）前記フィルタにかけられた圧力の読み取り値の列を使用して、前記直線化された圧力信号の各々を、流れの変化に対して最も遅く応答する前記圧力変換器の信号と関係付ける伝達関数動力学を計算することと、からなる方法。
【請求項３２】
請求項３０に記載の方法であって、
前記伝達関数動力学を決定する段階が、学習ニューラルネットワーク（ｌｅａｒｎｉｎｇ  ｎｅｕｒａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ）を使用することを含む、方法。
【請求項３３】
少なくとも２つの毛管と、流体の流れが粘度計内を通過するときに、粘度計内の２つの異なる圧力低下を測定する２つの圧力変換器と、を有する粘度計であって、変換器の各々が、第２の変換器上の流れの過渡現象と比較して第１の変換器上の流れの過渡現象が円滑化されたように見えるように、流れの変化に対して異なる動力学的な応答を有するようになされた粘度計において、粘度計の出力が高周波の流れ成分及び流れの過渡現象（トランジェント）によって影響を受けないように粘度計の出力を高める方法であって、
（ａ）前記粘度計全体が同じ溶媒によって満たされるのを確実にするために同粘度計内に十分な溶媒の流れを通過させることと、
（ｂ）前記粘度計の中を、一定の基線の流れ“ＦＢａｓｅｌｉｎｅ”を通過させ、前記第１の変換器“Ｐ１Ｂａｓｅｌｉｎｅ”及び前記第２の変換器“Ｐ２Ｂａｓｅｌｉｎｅ”から、対応する一定の基線圧力に対する変換器の応答を記録することと、
（ｃ）前記粘度計の中を、一定の第２の流れ“ＦＭｉｄ”を通過させ且つ対応する一定の第２の圧力変換器の応答を、前記第１の変換器“Ｐ１Ｍｉｄ”及び前記第２の変換器“Ｐ２Ｍｉｄ”から記録することと、
（ｄ）
【数５】
2008008915.tif 000033
の式に従って、前記第１の変換器の非直線的な応答“Ｐ１”及び前記第２の変換器の非直線的な応答“Ｐ２”から、各々の直線化された圧力信号“Ｐ１ｌｉｎ”及び“Ｐ２ｌｉｎ”を得ることと、
（ｅ）前記一定の基線の流れ“Ｆｂａｓｅｌｉｎｅ”に等しい可変成分と一定の定常成分とを備えた流れを、前記粘度計中を通過させ、前記直線化された圧力信号の各々のための直線化された圧力の読み取り値の列を形成するために、前記直線化された圧力信号“Ｐ１ｌｉｎ”及び“Ｐ２ｌｉｎ”のたくさんの同時読み取り値を記録すること（前記圧力の読み取りは、同じ一定のサンプリング速度で連続的になされ、更に、前記直線化された圧力信号“Ｐ１ｌｉｎ”及び“Ｐ２ｌｉｎ”は、定常成分と可変成分とを有している）、
（ｆ）前記直線化された圧力の読み取り値の列上の前記定常成分を除去するために、全ての列の要素をそれらの各々の前記“Ｐ１Ｂａｓｅｌｉｎｅ”又は“Ｐ２Ｂａｓｅｌｉｎｅ”によって割り算することによって、前記直線化された圧力の読み取り値の列の標準化
して、同標準化された圧力の読み取り値の対応する等分目盛りの列を得ることと、
（ｇ）前記標準化された圧力の読み取り値の列を同じデジタルフィルタによってフィルタにかけ、フィルタにかけられた圧力読み取り値の対応する列を得ることと、
（ｈ）前記フィルタにかけられた圧力の読み取り値の列を使用して、
【数６】
2008008915.tif 000034
（式中、Ａ（ｔ）及びＢ（ｔ）は、各々、定数列“Ａ”及び定数列“Ｂ”のｔ番目の要素を表し、Ｆ１（ｔ）、Ｆ２（ｔ）、Ｆ１（ｔ−１）、Ｆ２（ｔ−１）、Ｆ１（ｔ−２）及びＦ２（ｔ−２）は、前記フィルタがかけられた圧力の読み取り値の列の各々のｔ番目、（ｔ−１）番目及び（ｔ−２）番目の要素を表す）
の式に従って、定数の列“Ａ”と、別の定数の列“Ｂ”とを計算することと、前記直線化された圧力信号の各々を、流れの変化に対して最も遅く応答する前記圧力変換器の信号と関係付ける伝達関数動力学を計算することと、
（ｉ）前記定数列“Ａ”と定数列“Ｂ”とを使用して、同定数列“Ａ”と定数列“Ｂ”との要素間において最も起こる可能性が高い値を計算することによって、係数“Ａ”と、別の係数“Ｂ”とを計算することと、
（ｊ）前記係数“Ａ”と係数“Ｂ”とを使用して、
Ｃ＝１−Ａ−Ｂ
の式により係数“Ｃ”を計算することと、
（ｋ）前記係数“Ａ”と係数“Ｂ”と係数“Ｃ”とを使用して、Ｐ２ｅｑｚｄ（ｔ）＝Ａ・Ｐ２ｅｑｚｄ（ｔ−１）＋Ｂ・Ｐ２ｌｉｎ（ｔ）＋Ｃ・Ｐ２ｌｉｎ（ｔ−１）の式により、前記直線化された圧力信号“Ｐ２ｌｉｎ”から均等化された圧力信号“Ｐ２ｅｑｚｄ”を得ること（ここで、前記直線化された圧力信号“Ｐ２ｌｉｎ”の読み取りは、前記直線化された圧力の読み取り値の列と同じ一定のサンプリング速度で行われ、更に、Ｐ２ｅｑｚｄ（ｔ）及びＰ２ｌｉｎ（ｔ）は、時間ｔにおける均等化され且つ直線化された読み取り値を表し、Ｐ２ｅｑｚｄ（ｔ−１）及びＰ２ｌｉｎ（ｔ−１）は、時間ｔ−１における均等化され且つ直線化された読み取り値を表す）と、  （ｌ）前記第１の変換器の非直線的な応答“Ｐ１”の代わりに前記直線化された圧力信号“Ｐ１ｌｉｎ”を使用し且つ前記第２の変換器の非直線的な応答“Ｐ２”の代わりに前記均等化された圧力信号“Ｐ２ｅｑｚｄ”を使用して、前記粘度計を貫通するサンプル溶液の粘度情報を更に得ることと、からなる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘度の測定の分野に関する。特に、本発明は、毛管粘度計の分野に関し、本明細書には、溶液の粘度を測定するのに使用される新規な３本の毛管からなる毛管粘度計が開示されている。本発明はまた、デジタル信号処理の分野にも関係し、より特定すると、本発明は、流体の粘度を測定するためのクロマトグラフィにおいて使用される粘度検出器すなわち粘度計において直に適用できる粘度及び相対的な流れを測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体粘度の測定は、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）の極めて重要な部分である。特に、サイズ除外クロマトグラフィ（Ｓｉｚｅ  Ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（ＳＥＣ））においては、濃度検出器と組み合わせた粘度検知器は、ポリマー分析における分子量について重要な情報を提供する。
【０００３】
もっとも基本的な毛管タイプの粘度計は、単一毛管粘度計である。この毛管粘度計は、毛管の中を流体が通過するときに、毛管の両端の圧力の低下が流体の粘度と流れに比例するという考えに基づいている。これらは、ポアズイユの法則に従って、
【０００４】
【数１】
2008008915.tif 000003
【０００５】
の関係にある。
実際上は、圧力変換器は、圧力の低下を測定するために毛管を横切るように配置される。流れが一定の場合には、圧力は、溶液の粘度にのみ比例する。粘度計は、極めて簡素であるが、圧力の出力もまた溶液の流速に比例するという欠点を有する。従って、毛管内の流体の流れの小さな乱れにより、それに対応する小さい圧力低下を発生させ、又は、溶液の粘度によって生じる圧力低下よりも大きい圧力低下さえも発生させる。
【０００６】
毛管内の流れは、基本的には、ポンプ装置の流れ及び装置全体の温度変化に依存する。ポンプによって形成される遅い流れ及び速い流れの全てが粘度計によって明確に検知される。また、クロマトグラフ内のどこの温度変化も、溶液の膨張及び収縮を生じさせ、これ
らは、次いで、同じく粘度計によって検出される流れの乱れを生じさせる。注入されたサンプルによる粘度の変化さえも、潜在的には流れの乱れを生じさせる可能性がある。ポンプ装置が、粘度計内を通過するサンプルによって生じる変動する圧力負荷に迅速に反応することができない場合にもまた、粘度計内の流れの乱れを生じさせる。
【０００７】
これらの問題は、全て、単一毛管の粘度計から良好な性能を得るために、ポンプ及び装置全体に極めて厳密な要件を課す。ポンプ装置は、ポンプの往復動作に通常伴うような緩慢なドリフト又は速い変位のいずれからも影響を受けない極めて性格で且つ一定の流れを供給しなければならない。温度変化による流れの誤差を排除するために、装置全体が一定の温度に維持されなければならない。サンプルの粘度による流れの乱れを防止するために、装置内の容積及び管のサイズは、注意深く考慮されなければならない。
【０００８】
いくつかのタイプの毛管粘度計がある。上記した単一毛管の粘度計は、元々は、米国特許第３，８３７，２１７号に記載されたものである。もう一つ別の単一毛管構造が米国特許第４，２８６，４５７号に示されている。単一毛管構造は、温度に対する感度、小さいポンプの脈動に対する感度及び注入のような装置の小さい乱れに対する一般的な影響を含む多くの欠点を有する。
【０００９】
多数の毛管からなる構造は、米国特許第４，４６３，５９８号（ヘイネイ（Ｈａｎｅｙ））に記載されている。ヘイネイは、２つの別個の枝部を有するブリッジタイプの粘度測定装置を開示している。各枝部は、直列に配列された２つの毛管を有している。これらの枝部は、共通の入口ライン及び出口ラインによって頂部及び底部において接続されている。閉塞端部（ｄｅａｄ−ｅｎｄｅｄ）を有するブリッジの圧力変換器は、第１及び第２の毛管の間の中間において２つのブリッジを横切って同ブリッジを接続して、これらの点において２つの枝部の両端の圧力変化を測定する。通常の作動（枝部の両方における粘度が同じ状態）においては、同じ抵抗及び圧力差のない両方の枝部を流れ落ちる流体の流れがある。作動時には、一方の枝部に異なる粘度の流体が導入され、それが毛管内に入ると、圧力差が生じ始め、サンプルが毛管内全体に入ると最大値に達する。次いで、変換器によってこの圧力差が測定され、数学的な処理によって２つの溶液の相対的な粘度が求められる。この構造のポイントとなる欠点は、抵抗がほぼ等しくなるように毛管同士のバランスを取る必要があることである。
【００１０】
スコット・ディー・アボット（Ｓｃｏｔ  Ｄ．Ａｂｂｏｔｔ）及びワレス・ダブリュー・ヨウ（Ｗａｌｌａｃｅ  Ｗ．Ｙａｕ）（アボット等という）に付与された米国特許第４，６２７，２７１号及び第４，５７８，９９０号は、流速及び温度の脈動に影響されないで粘度を測定するために使用することができる差圧式毛管粘度計を記載している。これらの特許は、溶媒がリザーバから装置内へ押し出され、装置は、溶質を捕捉するために使用される大きな堆積カラムによって隔離されている２つの毛管の上流に溶質注入弁を含んで、溶媒のみが第２の毛管内を流れるようになされた粘度計を開示している。両方の毛管の両端の圧力変化が測定されて電気信号に変換され、この電気信号は、差動対数増幅器（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）に供給される。差動対数増幅器の出力信号は、相対粘度の自然対数に相関している。内部粘度及び極限粘度との両方ともが、相対粘度に対して実験的に測定された値と数学的に相関がある。これらの特許に開示された装置は、流速及び温度の脈動に影響されない粘度測定を提供するけれども、この装置は、ポンプ装置又はサンプル注入器によって惹き起されるような高速の流れの過渡現象又は高周波の流れパルスに感応する。
【００１１】
ヨウ（Ｙａｕ）の米国特許第４，７９３，１７４号及び第４，８７６，８８２号は、大きな堆積カラムが除去されていること及びその代わりに小さい分離容積が２つの毛管の間に配置されていること以外は、同様の装置を開示している。この装置は、流速及び温度の
脈動には影響されない状態を保ちつつ、大きな堆積カラムに伴う遅延を有効に排除している。しかしながら、これらの特許に記載されている装置は、最良の性能を得るためには、緊密に整合された毛管を必要とし且つこれらは速い流れの過渡現象及び高周波の流れパルスに感応する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
更に、上記の構造は全て正しい作動のためには排出されなければならない“閉塞端部”（ｄｅａｄ−ｅｎｄ）接続を備えた圧力変換器を使用している。この装置は、以下に記すような付加的な問題をも生じさせる。従って、これらの構造の全てがいくらかの欠点を有しており、いずれも、今日まで、強く且つ正しい動作を示していない。従って、毛管粘度計のための改良された構造に対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、サンプル溶液の粘度を測定するための装置であって、サンプル溶液の流れＱを搬送するための入口管と、入口管と流体連通しており且つ同入口管の下流に設けられた流体の分流器（流れＱを流れＱ１とＱ２とに分割する）と、前記分流器の下流の流れＱ１内に配置された第１の毛管Ｒ１と、毛管Ｒ１の下流の流れＱ１内に配置された第１の遅延用容積Ｄ１と、分流器の下流の流れＱ２内に配置された第２の遅延用容積Ｄ２と、流れＱ２内の遅延用容積Ｄ２の下流に配置された第２の毛管Ｒ２と、流れＱ１内の遅延用容積Ｄ１の下流に配置された第３の毛管Ｒ３と、流れＱ１及びＱ２内に配置された液圧接続部を有する第１の貫流（ｆｌｏｗ−ｔｈｒｏｕｇｈ）形式の変換器Ｔ１（この接続部は毛管Ｒ１の両端の圧力差を測定するために配置され、変換器Ｔ１は毛管Ｒ１の両端の圧力差に比例した信号を発生する）と、流れＱ２内に配置された液圧接続部を有する第２の貫流形式の変換器Ｔ２（この接続部は、毛管Ｒ２の両端の圧力差を測定するために配置されており、変換器Ｔ２は毛管Ｒ２の両端の圧力差に比例した信号を発生する）と、変換器Ｔ１及びＴ２からの信号を処理してサンプル溶液のための相対粘度情報及びサンプル溶液の流れのための相対流れ情報を発する信号処理手段と、を含んでいる。
【００１４】
本発明の目的は、相対粘度と相対流れの情報を別個に提供することである。
本発明のもう一つ別の目的は、溶液がいかなる流体の閉塞端部をも備えず且つ他の粘度計構造のような排出要件を必要とせずに、その構成要素の全ての中を常に流れている貫流形式の粘度計を提供することである。
【００１５】
本発明の更に別の目的は、粘度計の流れの低周波成分及び高周波成分の両方に影響されない相対粘度出力を提供することである。
本発明の更に別の目的は、毛管の制限の整合又はバランスを必要とせず、従って、相対粘度出力が毛管の制限許容度に影響を受けない毛管粘度計を提供することである。
【００１６】
本発明の更に別の目的は、流れ対圧力の相対関係における非直線性を補償する方法を提供することである。
本発明の更に別の目的は、種々の流体特性を有する圧力変換器の効果を補償する方法を提供することである。
【００１７】
更に、本発明によれば、速い流速の乱れの問題が、複数の毛管からなる粘度計構造に通常含まれる２つの圧力測定の動力学に関するデジタル信号処理方法によって解決される。この方法は、２本以上の毛管と少なくとも２つの圧力変換器とを有するどのような粘度計とも共に使用することができる。この技術を使用すると、粘度計の検出器の出力は、粘度計の流れの低周波及び高周波成分の両方に影響されない。粘度計の性能は、特別なポンプ装置又はどのような流れ円滑化装置も使用することなく著しく高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、本発明によってのみ解決される粘度の検出に対するいくつかの極めて重要な改良を提供する。本発明の主要な利点は、以下の説明中に示されている。  相対粘度出力及び相対流れ出力
本発明の粘度計は、相対粘度情報と相対流れ情報とを別個に提供する。相対粘度（ηｒｅｌ）は、溶液が粘度計内を流れている間の溶媒の粘度（η０）に対する溶液の粘度（η）の比の時間に関する関数である。相対流れ（Ｑｒｅｌ）は、特定の“基準”時間における溶媒の流れ（Ｑ０）に対する溶液の流れ（Ｑ）の比の時間に関する関数である。
【００１９】
相対粘度情報は、次の式に従って、“比粘度”（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）（ηｓｐ）、“インヘレント粘度”（Ｉｎｈｅｒｅｎｔ  Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）（ηｉｎｈ）、“還元粘度”（Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｖｉｃｏｓｉｔｙ）（ηｒｅｄ）及び“固有粘度”（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）（ηｉｎｔｒ）を求めるための手段としてのサイズ除外クロマトグラフィ（ＳＥＣ）において直接的な用途がある。
【００２０】
【数２】
2008008915.tif 000004
【００２１】
式中、Ｃは、ポリマー溶液の濃度である。
相対流れ
相対流れ情報は、流れの制限による保持時間の脈動を補正するために、サイズ除外クロマトグラフィにおいて使用することもできる。これは、この分析技術における基本的な要件である連続的なサンプルの注入同士の間におけるより良好な保持時間の反復性を提供する。保持時間の補正は、相対粘度クロマトグラフィに適用できるのみならず、粘度計と直列に接続された他の検出器からの他のクロマトグラフィにも適用できる。このことに加えて、相対流れ信号は、ポンプ装置の補正機能を判定する可変診断手段である。
【００２２】
従来技術において知られている粘度を測定するための方法及び装置は、部分的に又は完全に粘度計の流れと独立しているが、流れに関する値を提供する能力を欠いている。従って、従来技術は、一連のサンプルを通して保持時間の反復性を保証するためには、一定の流れを供給するポンプ装置と共に使用しなければならない。相対流れの値に関して、本発明の粘度計は、一連のサンプルにおける供給された流れの誤差を許容することができる。
【００２３】
貫流
本発明は、溶液が、いかなる流体の閉塞端部をも伴わずに且つ他の粘度計構造に必要とされる排出要件も必要とせずに、構成要素の全てを常に貫流している貫流形式の粘度計である。単一の毛管からなる粘度計を含む種々の圧力変換器を使用する従来技術による粘度計においては、変換器内の溶媒は停滞しており、この溶媒は、圧力伝達媒体としてのみ作用する。変換器の各側は、貫通路を備えた接続管及び“Ｔ”型結合に接続されている。
【００２４】
変換器内の溶媒は、汚染物質を除去するために始終排出されなければならないばかりでなく、変換器内の溶媒の良好な圧力伝達を維持するために毎回形式が変更される。この排出は、ソレノイド弁によって手動により又は自動的になすことができる。手動による排出は、通常使用される有害な溶媒にから生じる安全性の問題がある。自動による排出は、必
要とされる弁及び制御による価格と信頼性の問題がある。
【００２５】
本発明においては、溶媒が常に変換器のキャビティを貫流しているので、変換器の排出が必要とされず、変換器は常に最良の作動状態にある。
速い流れの変化に影響されない粘度出力
従来技術による粘度計は、流れのドリフト及び遅い流れの脈動のような低周波の流れ成分に影響されない粘度出力値を提供する。しかしながら、これらの従来技術による粘度計は、ポンプ装置のパルス又はクロマトグラフィ装置のサンプル注入による過渡現象のような高速の流れの脈動のような高周波の流れ成分に感応する。これらの従来技術による粘度計の構造は、これらの高速の流れによる乱れを減じるか又は濾過するために、円滑なポンプ装置又は付加的な装置を必要とする。本発明の粘度計は、粘度計の流れの低周波及び高周波の成分の両方に影響されない相対粘度出力を提供する。従って、特定のポンプ装置又はどのような流れ円滑装置をも使用する必要がない。
【００２６】
毛管の独立性
組合わされた毛管を必要とするいくつかの従来技術による粘度計と異なり、本発明は、いずれにしても、毛管の整合又はバランスを必要としない。従って、相対粘度出力は、毛管の制限の許容度に影響されない。このことにより、いかなる種類の毛管の調製又は粘度計の流体のバランスの必要がないので、粘度計の製造が容易になる。
【００２７】
さらに、毛管の相対的な制限のための要件がない。いくつかの毛管の組み合わせは、他のものと比較して利点を有するけれども、これらの毛管は、均等である必要はなく且ついかなる特別な形体の大きさである必要もない。また、使用される差圧変換器も、同じ大きさである必要はない。これらは、異なるフルスケール圧力のものとすることができる。毛管のための唯一の要件は、毛管の両端の圧力の低下が、圧力変換器のダイナミックレンジの範囲内でなければならないことである。圧力低下は、変換器が飽和する程大きくてはならず且つ信号対ノイズの比が許容不可なほど小さくてはならない。
【００２８】
また、以下の詳細な説明において説明するように、毛管の１つだけが、クロマトグラフィの観点（内部容積及び剪断速度）上からの特別な配慮を必要とするだけである。制限が意図する内部容積及び剪断速度に合致する特定の内径及び長さによって確保されなければならないのは一つの毛管のみである。その他の毛管は、このような要件は必要とせず、従って、これらの毛管の制限は、種々の内径及び長さによって得ることができる。このことは、毛管の設計的な配慮を更に緩和させる。
【００２９】
好ましい実施形態
本発明の好ましい実施形態は、３つの毛管と、２つの遅延用容積と、２つの差圧変換器と、を使用している。これらの構成要素を以下に詳説する。
【００３０】
概念の説明
図１は、３つの毛管からなる貫流形式の粘度計の構成図であり、この図から、３つの毛管（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）と２つの遅延用容積（Ｄ１，Ｄ２）との相対的な配置を認識することができる。
【００３１】
毛管は、その中を溶液が貫流するときに、圧力の低下を生じるある長さと内径の管部材（通常はステンレス鋼で作られている）である。上記したように、圧力低下は、ポアズイユの法則によって与えられる。図１において、毛管は、電気抵抗の記号と似たノコギリ歯状の波形によって表されている。
【００３２】
遅延用容積もまた管状部材であるが、毛管よりも遥かに大きい内径を有し、これによっ
て、溶液がその中を貫流するときに無視し得る圧力低下を生じる。遅延用容積の目的は、毛管に対する分布（影響）のピーク（ＳＥＣピーク）の到達時間を遅らせることであり、この遅延時間は、遅延用容積の内部容積に比例し、溶液の流れに反比例する。これらの遅延用容積は、分布のピークが少なくともピークの幅に等しい時間だけ遅延せしめられるような大きさとされている。
【００３３】
溶液の流れ（Ｑ）は、２つの枝部に分割されている。枝部Ｑ１は、２つの毛管Ｒ１，Ｒ３を有し、これらの毛管の間に遅延用容積Ｄ１が配置されており、他方の枝部Ｑ２は、遅延用容積Ｄ２と同遅延用容積Ｄ２の下流に別の毛管Ｒ２を有している。  圧力Ｐ１、Ｐ２及びＰ３は、圧力変換器によって、３つの毛管のうちのいずれか２つの間で測定される。しかしながら、第３の毛管は、上記した貫流機能又は意図する粘度出力を得るためには、常に存在しなければならない。圧力変換器の配置は以下に詳説する。
【００３４】
最初、粘度計の両方の枝部Ｑ１、Ｑ２の中を一定の溶媒が貫流している。従って、３つの毛管と２つの遅延用容積とは、溶媒（粘度η０）のみで満たされている。これが基線（ｂａｓｅｌｉｎｅ）状態である。
【００３５】
分布のピーク（粘度η）が粘度計に導入されると、このピークは枝部Ｑ１及びＱ２へと分かれて毛管Ｒ１へと入るが、毛管Ｒ２又はＲ３には入らない。Ｒ２及びＲ３は、遅延用容積があるために溶媒（粘度η０）のみで満たされたままである。次いで、分布のピークの粘度が溶媒の粘度と異なっているので、毛管Ｒ１の流れの制限は変化するが、毛管Ｒ２及びＲ３は、依然として溶媒で満たされているのでそれらの流れの制限は変化しない。しかしながら、流れの制限の変化によって２つの枝部に分かれた流れが変化するので、３つの毛管全ての圧力低下が変化する。差圧変換器は、これらの圧力低下のうちの２つを測定し、これらの測定値から相対粘度と相対流れとを求めることができる。
【００３６】
分布ピークがＲ１を完全に通過して遅延用容積Ｄ１及びＤ２内に入ると、３つの毛管の全ての内部には溶媒（粘度η０）が存在することとなり、粘度計は再び基線状態となる。この時点で、粘度計は、相対粘度のクロマトグラムを完全に供給し、全体のクロマトグラムの分析部分をなす。相対粘度クロマトグラムの残りの部分及び流出部分（以下に説明する）は分析上の意味を持たない。
【００３７】
分布ピーク（粘度η）が遅延用容積Ｄ１及びＤ２を出てＲ２及びＲ３に入ると、Ｒ１は溶媒（粘度η０）のみで満たされているので、相対粘度は反対の極性のピーク（通常は負のピーク）を示す。しかしながら、このピークは、遅延用容積によるピークの幅を広げる作用による分布のピークよりも幅が広い。既に述べたように、クロマトグラムのこの部分は以下なる分析的な意味も持たない。
【００３８】
分布ピークがＲ２及びＲ３を完全に通過すると、粘度計全体が溶媒（粘度η０）のみで満たされ、粘度計は基線状態に戻る。この時点で、粘度計は、新しい分布ピークを受け入れ可能である。
【００３９】
クロマトグラムの分析部分中の分布ピークと接触状態となるのはＲ１のみであるので、長さ及び内径に関する特定のクロマトグラフィに関する考慮を必要とするのはＲ１のみである。Ｒ１は、内部容積及びせん断速度に関するクロマトグラフィに関する要件に合致しつつ意図した圧力低下を生ずるように選択しなければならない。
【００４０】
クロマトグラムの分析部分中にＲ２及びＲ３は溶媒のみで満たされており、従って、これらは、長さ及び内径に関する特別なクロマトグラフィに関する配慮を必要としない。これらは、内径及び長さに関係なく、意図した圧力低下を生じるように選択することができ
る。
【００４１】
遅延用容積Ｄ２が省略されている場合にも、粘度計は作動するけれども、理想的な性能を得ることはできない。最初に、クロマトグラムの分析中に、Ｒ２は分布ピーク（粘度η）によって満たされるので、以下に示す粘度計方程式は有効ではない。このことを説明する別の一組の方程式がたてられたとしても、圧力変換器のうちの一つは常にＲ２の前に配置されなければならない（このことは以下に説明されている）ので、Ｒ２によって観察される正確な粘度は、Ｒ１において認識される粘度とは異なるであろう。このような変換器の接続によってＲ２にとどく分布ピークの幅の広がりが生じ、Ｒ１における粘度に等しい粘度をＲ２内に保証することができなくなり、又は、Ｒ１における粘度と容易に関係付けられる粘度さえも保証されない。このことに加えて、Ｒ２は内部容積についての要件を有し、このことは、現存するＤ２と共に存在する長さ及び内径の自由度が失われることを意味する。
【００４２】
遅延用容積の大きさを選ぶ場合に、これらの容積は、ピークがＲ１を完全に通過するまで分布ピークがＲ２又はＲ３内に入らないように十分に大きいものでなければならない。上記したように、一度ピークが遅延用容積から出てＲ２及びＲ３に入ると、クロマトグラムの分析は終わり、クロマトグラムの残りの部分（流出部分）は分析的な意味を持たない。しかしながら、次のサンプルの分布ピークがＲ１に入る前に、前の分布ピークがＲ２及びＲ３を完全に通過するのを保証するために、連続するサンプル同士の間に十分な時間が経過しなければならない。
【００４３】
厳密的には必要ではないが、分布ピークを両方の遅延用容積から同時に出て行かせるためには、これらの遅延用容積はその中の流れに比例した容積を有しなければならない。
【００４４】
【数３】
2008008915.tif 000005
【００４５】
Ｒ２＝Ｒ１＋Ｒ３である特定の場合には、流れは半分ずつに分けられ、両方の遅延用容積が等しくされる。このことは、極めて便宜的ではあるが必須ではない。
変換器の貫流接続
粘度計の毛管の両端の微少な圧力低下を測定するためには、実際には全ての粘度計構造において差圧変換器が通常使用される。これらの差圧変換器は、膜によって隔てられた比較的大容積の２つのキャビティを有している。両方のキャビティ間の圧力差によって膜が歪み、膜の歪みが磁気カップリング又は公知の他の手段によって電気信号に変換される。キャビティのうちの一方は毛管の一方の端部に接続され、他方のキャビティは毛管の他端に接続されている。従って、変換器の電気出力信号は、毛管の両端の圧力低下に比例する。各キャビティは、入口ポートと排出ポートとを有している。図２ａは、このタイプの差圧変換器の概念図であり、この変換器においては、キャビティを含んでいる変換器の２つの半体が“＋”及び“−”の符号が付されている。これらの符号は、正のキャビティ圧力が負のキャビティ圧力よりも大きい場合に、変換器は、正の信号を提供し、その逆の場合には負の信号を提供することを意味している。
【００４６】
“閉塞端部”又は標準接続状態の変換器
図２ｂは、典型的には本発明によって使用されない標準的な接続状態で使用されている変換器の構成図である。入口ポートは、キャビティを管部材及び“Ｔ”型結合を介して測定箇所（毛管の両端）に接続している。排出ポートは、使用される溶媒によってキャビテ
ィを満たすように使用され、従って、測定点と膜との間に良好な圧力伝達がある。一度キャビティが溶媒で満たされると、排出ポートは閉じられ、新しい排出が必要とされるまで閉じられたままである。従って、標準的な接続状態では、変換器キャビティは安定した溶媒で満たされていて、この溶媒が測定点からの圧力を伝達する。変換器の正しい作動を確保するためには、排出及び装置の開放が必要である。排出動作は、キャビティ内に新鮮で気泡のない溶媒を維持するために始終なされなければならず且つ溶媒の種類が変えられる度毎に確実になされなければならない。キャビティ内に同じ溶媒が長期間保持されると、内部に気泡が形成され、これは圧力信号内にノイズを生じるかもしれない。キャビティ内の溶媒が毛管内を通過している溶媒と異なる場合には、毛管内の溶媒の流れを覆うキャビティ内の溶媒の潜在的なにじみ出しが存在する。これは、溶媒混合物に関する他の物理的又は化学的な問題と共に信号にノイズ又はドリフトを生じるかもしれない。この排出は、手動によって又はソレノイド弁又は他の手段によって自動的になすことができる。手動による排出は、サイズ除外クロマトグラフィにおいて通常使用される有害な溶媒による安全性の問題を生じる。自動的な排出は、必要とされる弁及び制御から生じるコスト及び信頼性の問題を生じる。
【００４７】
貫流接続状態の変換器
貫流接続においては、変換器の排出ポートは決して閉じられない。その代わりに、排出ポートは出口ポートとして使用されて、溶媒をキャビティを“貫流”させる。各キャビティにおける両方のポートは、一方が入口であり、他方が出口である限りにおいて、入口ポートか出口ポートとして使用することができる。
【００４８】
図２ｃは、貫流接続状態で使用されている変換器の構成図である。流体の流れは、入口ポートから変換器キャビティの一方内へと入る。この流れは、出口ポートからキャビティを出て行き毛管内を通過する。次いで、この流れは、同様の方法で他方のキャビティを通過する。従って、流体の流れに閉鎖端部は存在しない。  変換器によって測定される差圧は、図２ｂの標準接続状態で測定される圧力と同じである。変換器のポート又はキャビティ自体が著しい圧力低下を生じない場合には、このことは正しく、ポートの内径とキャビティの容積とは毛管よりもはるかに大きいので、このことは通常は正しい。このような場合でないときは、変換器をこの要件に合うように設計することは常に可能である。
【００４９】
この構造は大きな利点がある。貫流接続においては、変換器の排出は必要でない。このことは、標準的な接続に影響を及ぼす、性能、安全性、コスト及び信頼性に関する排出に関する全ての問題を排除する。変換器は、他の溶媒を抜き取る閉鎖端部の容積がないので、理想的な特性状態にあり、キャビティ内の溶媒は、常に、毛管を通過するものと同じくらい新鮮で且つ気泡がない。この点で、変換器はあたかも永久的に排出されつつある。排出が必要とされないので、手動による排出動作における溶媒の処理に関する安全性の問題はない。同様に、自動的な排出のための弁は必要とされず、弁に関するコスト及び信頼性の問題も排除される。
【００５０】
ピークの幅の広がりがない貫流接続状態の変換器
上記したように、図２ｃの貫流接続及び図２ｂの標準接続は、変換器において同じ圧力測定を提供する。このことは、溶媒の粘度が測定されるときには、毛管“Ｒ”の前側の変換器キャビティの容積（正のキャビティ半体）が測定に影響を及ぼす。キャビティの容積は、通常は、分布ピークの幅の広がりを生じさせるのに十分な大きさを有している。従って、貫流接続において測定される圧力のピークは、標準接続において測定される値と異なるかもしれない。しかしながら、毛管の後側のキャビティの容積（負のキャビティ半体）は圧力の読みに影響を及ぼさない。この問題を解決する貫流接続を以下に説明する。
【００５１】
図２ｄは、貫流接続において使用されるがピークの幅の広がりを生じさせない変換器を
示す構成図である。流れの一部分は、別の毛管“ｋＲ”（通常は、ｋ＞１である）に向かって分流され、ピークの幅の広がりを生じさせる変換器のキャビティは、この新しい流路で接続されている。圧力測定は依然として“Ｒ”を通る流れのみに依存するが、“Ｒ”の前には流路内にキャビティ容積はなく、圧力ピーク内の幅の広がりは存在しない。しかしながら、流れの分割により、測定圧力は、標準的な接続によって得られるものよりも小さく、ｋ（ｋ＋１）まで小さくなる。このことは、通常は一つの問題点であるが、標準的な接続による場合と同じ測定値を得るために、毛管の両方の値を増加させることができる可能性は常に存在し、または、変換器の目盛りを変形することはできる。
【００５２】
また、流れを分割することは、ピークが毛管の両方を通過する間の流れの分割の量が異なるので、圧力ピークの測定に間接的に影響を及ぼす。本発明においては、このことが十分に考慮されて貫流接続が使用されている。いかなる場合にも、ｋ≫１である場合には、この影響は極めて小さくすることができ、遅延用容積Ｄが毛管“ｋＲ”の前に挿入されている。
【００５３】
この貫流接続においては、圧力測定は、変換器キャビティの容積からは、たとえそれが極めて大きくても、全く影響を受けないことに注目することは重要である。このことは、低い貫流制限を受けるまで基本的に低減された変換器の機械的な要件を実質的に緩和する。図６ｂ及び６ｃは、この実施形態を示している。
【００５４】
本発明における貫流接続
図１に示された本発明においては、毛管Ｒ２及びＲ３のために図２ｃに示した貫流接続を使用するのが好ましい。遅延用容積により、クロマトグラムの分析部分中、これらの毛管は溶媒（粘度η０）によって満たされる。従って、Ｒ２及びＲ３には考慮すべき幅の広がりの問題は存在せず、図２ｃの接続部を使用することができる。
【００５５】
しかしながら、毛管Ｒ１（図１）の場合は、同毛管Ｒ１は、クロマトグラムの分析部分中に分布ピーク（粘度η）によって満たされるので、問題がある。毛管Ｒ１に対して図２ｃの接続形式が使用される場合には、幅の広がりの問題が発生する。従って、毛管Ｒ１に対しては、以下に説明するように、図２ｄの接続部を使用する必要がある。
【００５６】
毛管Ｒ１（図１）の両端のＰ１を測定するための変換器の接続は、理想的な結果をもたらすいくつかの配置によってなすことができる。Ｒ１（枝部Ｑ１内）の前の圧力は、遅延用容積Ｄ２（枝部Ｑ２内の）の前の圧力と同じである。Ｄ２はいかなる流れの制限をも生じさせないかまたは毛管による制限と比較して無視し得るので、Ｒ１の前の圧力もまたＤ２の後の圧力と同じである。従って、Ｐ１を測定するための変換器の正のキャビティはＤ２のどちらの側にも接続することができる。両方の場合における接続形式が図２ｄに示されており、これらは、Ｒ１を貫流する分布ピークの幅の広がりを生じさせない。同様に、Ｐ１を測定する変換器の負のキャビティはＤ１のいずれかの側に接続することができる。
【００５７】
図３ａないし３ｄは、貫流接続された変換器により、Ｒ１を貫流する分布ピークにいかなる幅の広がりも生じさせることなく、毛管Ｒ１（Ｐ１）の両端の圧力を測定するための４つの可能な方法を示している。
【００５８】
Ｐ１を測定するための好ましい接続は、図３ａ及び３ｄに示したものである。その理由は、遅延用容積による流れの制限が無視し得ないものである場合には、図３ａの接続以外の全ての場合にＰ１に若干影響を及ぼすからである。図３ｄの接続形式においては、遅延用容積における制限が各々の流れに比例する場合には、両方の遅延用容積の作用が図３ｄの接続においては相殺される。
【００５９】
図４ａないし４ｆは、貫流接続された変換器によって、Ｒ１を通過する分布ピークにいかなる幅の広がりをも生じさせないで、Ｒ２の両端の圧力（Ｐ２）を測定する変換器の接続形態を形成するための６つの可能な方法を示している。図４ａは、好ましい接続（図２ｃにおける場合と同様）を示しており、その他は、同じ圧力の種々の点で変換器キャビティを接続するための方法に基づいた他の実施形態を示している。
【００６０】
図５ａないし５ｆは、貫流接続された変換器によって、Ｒ１を通過する分布ピークにいかなる幅の広がりをも生じさせないで、Ｒ３の両端の圧力（Ｐ３）を測定する変換器の接続形態を形成するための６つの可能な方法を示している。図４ａは、好ましい接続（図２ｃにおける場合と同様）を示しており、その他は、同じ圧力の種々の点で変換器キャビティを接続するための方法に基づいた他の実施形態を示している。
【００６１】
本発明は、これらの３つの圧力測定のうちの２つを必要とする。上記したＰ１、Ｐ２及びＰ３を測定するための全ての可能な方法を組み合わせることによって、使用される２つの変換器のいくつかの可能な貫流接続がもたらされる。Ｐ１とＰ２とが選択された圧力測定である場合には、図３及び図４から全部で２４個の変換器の貫流接続の組み合わせがある。また、これら２４個の組み合わせのうちの１２個は、同じ箇所に接続された各変換器に１つのキャビティを有している。このことにより、変換器キャビティが最初に接続される位置を変えることによって別の１２個の別個の組み合わせを形成することができる。従って、Ｐ１及びＰ２を使用して全部で３６個の変換器の貫流組み合わせが存在する。
【００６２】
Ｐ１とＰ３とが選択された測定圧力である場合には、図３及び図５から全部で２４個の変換器の貫流接続の組み合わせがある。また、これら２４個の組み合わせのうちの１２個は、同じ箇所に接続された各変換器に１つのキャビティを有している。このことにより、変換器キャビティが最初に接続される位置を変えることによって別の１２個の別個の組み合わせを形成することができる。従って、Ｐ１及びＰ３を使用して全部で３６個の変換器の貫流組み合わせが存在する。
【００６３】
Ｐ２とＰ３とが選択された測定圧力である場合には、図４及び図５から全部で３６個の変換器の貫流接続の組み合わせがある。また、これら３６個の組み合わせのうちの１２個は、同じ箇所に接続された各変換器に１つのキャビティを有している。このことにより、変換器キャビティが最初に接続される位置を変えることによって別の１２個の別個の組み合わせを形成することができる。従って、Ｐ２及びＰ３を使用して全部で４８個の変換器の貫流組み合わせが存在する。
【００６４】
これらの組み合わせの結果として、全部で１２０個の可能な別個の本発明の実施形態が存在する。これらの全てが、分布ピークにおける幅の広がりを生じさせることなく貫流による相対粘度測定値を提供する。図６ａないし６ｃは、３つの別個の実施形態または実施例の構成図である。図７ａないし７ｃは、“閉塞端部”すなわち標準状態における変換器を使用した同様の３つの実施形態を示している。
【００６５】
好ましい実施形態
図８は、本発明の好ましい実施形態を示している。本発明の実際的な実験のための主たる設計上の考慮は、３つの毛管のみが著しい流れの制限を生じさせる点である。この構造において使用される他の全ての要素は、毛管によるものと比較して無視し得る圧力低下を生じさせる。以下の説明は、この図における符号が付された要素を参考にしている。
【００６６】
溶液の流れ（Ｑ）は、ピークの幅の広がりを最小にするために、内径の小さい管（１）を介して粘度計に到達する。この流れは、内部容積の小さい“Ｔ”型の結合（２）において２つの成分Ｑ１及びＱ２に分けられる。
【００６７】
Ｑ１は以下の要素の中を通過する。すなわち、圧力低下Ｐ１が生じる毛管Ｒ１（３）、内径が大きいユニオン（４）、内径が大きい接続管（５）、遅延用容積Ｄ１（６）、内径が大きい接続管（７）、変換器Ｔ１の負のキャビティ（８）、内径の大きい接続管（９）、内径の大きいユニオン（１０）、毛管Ｒ３（１１）、内径の大きい結合（１２）及び内径の大きい接続管（１３）を通過する。
【００６８】
Ｑ２は以下の要素の中を通過する。すなわち、内径が大きい接続管（１４）、遅延用容積Ｄ２（１５）、内径が大きい接続管（１６）、変換器Ｔ１の正のキャビティ（８）、内径の大きい接続管（１７）、変換器Ｔ２の正のキャビティ（２３）、内径の大きい接続管（１８）、内径の大きいユニオン（１９）、圧力低下Ｐ２が生じる毛管Ｒ２（２０）、内径が大きいユニオン（２１）、内径の大きい接続管（２２）、変換器Ｔ２の負のキャビティ（２３）及び内径が大きい接続管（２４）の中を通過する。
【００６９】
２つの流れ成分Ｑ１及びＱ２は、内径が大きい“Ｔ”型のユニオン（２５）において再び接続され、次いで、流れＱ全体が管（２６）を介して粘度計から出ていく。粘度計の後方に接続された管２６または他のいかなる要素も、変換器の最大絶対圧を越えない限り、粘度計の性能に影響を及ぼさない。また、“Ｔ”型のユニオン（２５）と出口管（２６）とは、２つの枝部が大気圧に通気されている場合には不要である。
【００７０】
変換器Ｔ１（８）とＴ２（２３）との電気出力は、アナログ・デジタル変換器（２７）へ送られる。変換器からのデジタル出力は、デジタル信号処理装置（２８）において処理され、相対粘度及び相対流れの情報が得られる。
【００７１】
毛管は、一般的に０．２２８６ミリメートル（０．００９インチ）ないし０．３５５６ミリメートル（０．００１４インチ）の範囲の内径のステンレス鋼の管材によって作られる。好ましい大きさは０．３０４８ミリメートル（０．０１２インチ）である。アルミニウム又は工業プラスチックのような他の材料も使用可能である。内径が大きい接続管とユニオンとは、一般的には、１．０１６ミリメートル（０．０４０インチ）以上の内径を有する。遅延用容積は、一般的には、内径が１．５７４８ミリメートル（０．０６２インチ）以上の管材によって作られる。
【００７２】
毛管Ｒ１は、クロマトグラムの分析中に分布ピークと接触する唯一の毛管である。従って、長さと内径とに関して特定のクロマトグラフィ上の考慮を必要とするのは１つの毛管だけである。Ｒ１は、内部容積（典型的には、８〜１６マイクロリットル）及び流体のせん断速度（典型的には、３０００〜３０００／秒）というクロマトグラフィ上の要件に合致しつつ、変換器のダイナミックレンジ内にある意図した圧力低下を生じるように選択される。これとは逆に、Ｒ２及びＲ３は、クロマトグラムの分析中は溶媒によって満たされているので、長さ及び内径に関する特別なクロマトグラフィ上の考慮を必要としない。これらは、内径及び長さとは関係なく、意図した圧力低下を生じるように選択することができる。
【００７３】
本発明におけるＳＥＣにおける分布ピークの流路は以下の通りである。最初は、粘度計内を一定の溶媒の流れ（Ｑ０）が通過する。従って、全ての粘度計の構成要素は溶媒（粘度η０）のみで満たされる。これが基線状態であり、この状態では、変換器は基準圧力Ｐ１Ｂａｓｅｌｉｎｅ及びＰ２Ｂａｓｅｌｉｎｅの読みを示す。
【００７４】
分布ピーク（粘度η）を含む溶液の流れ（Ｑ）が管（１）を通って粘度計に到達する。“Ｔ”型のユニオン（２）において、ピークが２つの部分（必ずしも等しくなくてもよい）に分割されて、ピークの一部分が毛管Ｒ１（３）へと進み、他の部分が管（１４）を通
って遅延用容積Ｄ２（１５）へと進む。これによって、２つの効果が生じる。すなわち、毛管Ｒ１（３）の両端の圧力低下は、毛管を通過するより高い粘度の溶液によって増加し（η＞η０と仮定する）、このため、分割された流れの割合が基線状態において分割された流れに対して変化する。
【００７５】
Ｑ２（１５）を通過するピークの一部は、この遅延用容積から出ていくのにある時間を要する。この時間内に、ピークの一部分Ｑ１が毛管Ｒ１（３）を通過し、ユニオン（４）及び管（５）を通って遅延用容積Ｄ１（１６）内に入る。同様にして、ピークのこの部分は遅延用容積Ｄ１（６）を出て行くのにある時間を要する。
【００７６】
ピーク（粘度η）が毛管Ｒ１（３）を通過し、遅延用容積Ｄ１（６）及びＤ２（１５）によって遅延せしめられる間、粘度計の残りの構成要素は依然として溶媒（粘度η０）で満たされる。従って、基線状態中に測定された圧力に対する変換器Ｔ２（２３）によって測定された圧力低下の変化は、流れの分割の変化に直接関係がある。しかしながら、基線状態において測定された圧力に対する、変換器Ｔ１（８）によって測定された圧力低下の変化は、粘度の変化及び流れの分割割合の変化の両方に関係する。２つの圧力測定値から、以下に説明するように、信号処理部分において相対粘度を導き出すことができる。
【００７７】
ピークが一度Ｒ１（３）を完全に通過して遅延用容積Ｄ１（６）及びＤ２（１５）内に入ると、クロマトグラムの“分析”（ａｎａｌｙｔｉｃａｌ）部分は終了し、全ての関係ある相対粘度情報が得られる。Ｒ１（３）をも含む粘度計の構成要素の残りの部分は、溶媒（粘度η０）によって満たされている。この状況において、粘度計は基線状態にある。次いで、ピークは、遅延用容積Ｄ１（６）を出て、クロマトグラムの“洗い流し”（ｆｌｕｓｈ）部分となる。ピークは、その大きさ及び流れの分割割合に依存して同時に又は何回かで両方の遅延用容積から出て行くが、このことは、クロマトグラムのこの部分が分析に関して特に意味を持たないので重要ではない。
【００７８】
元来よりも広いピークが、遅延用容積Ｄ１（６）から管（１７）及び変換器Ｔ１（８）の負のキャビティを通過する。次いで、このピークは、管（９）及びユニオン（１０）を通って毛管Ｒ３（１１）内へと入る。このことにより、変換器Ｔ１（８）及びＴ２（２３）の両方によって圧力低下として測定される分割流の変化が生じる。ピークは、次いで、結合部（１２）、管（１３）及び“Ｔ”型ユニオン（２５）を通過し、ここで、両方の枝部からの流れが再度接続されて管（２６）を通って出て行く。元来よりも広いピークが遅延用容積Ｄ２（１５）から出て、管（１６）、変換器Ｔ１（８）の正のキャビティ、管（１７）及び変換器Ｔ２（２３）の正のキャビティを通過する。次いで、このピークは、管（１８）及びユニオン（１９）を通って毛管Ｒ２（２０）内へと入る。Ｒ２（２０）における粘度の変化が、圧力低下の変化として、変換器Ｔ２（２３）によって測定される分流の変化を生じさせる。ピークは、次いで、ユニオン（２１）、管（２２）、変換器Ｔ２（２３）の負のキャビティ、管（２４）、両方の枝部からの流れが再び接続される“Ｔ”型のユニオン（２５）及び出口管（２６）を通過する。溶媒（粘度η０）が毛管Ｒ１（３）を通過している間に、毛管Ｒ２（２０）及びＲ３（１１）を通過するピーク（粘度η）の結合された効果は、相対粘度が、相対粘度の分布ピーク（通常は正のピーク）のものと反対の極性（通常は負のピーク）のピークを示すことである。しかしながら、負のピークは、遅延用容積による幅の広がり及び分散作用による分布ピークよりも広い。
【００７９】
ピークが一度毛管Ｒ２及びＲ３を完全に通過すると、粘度計全体が再び溶媒（粘度η０）のみによって満たされる。このことにより、粘度計が基線状態に戻されて、新しい分布ピークを受け入れる準備ができる。
【００８０】
信号処理
Ａ．変換器の信号処理
粘度計の圧力変換器の２つの特性は、主として、多数毛管からなる毛管粘度計の高速の流れの変化に対する感度に応答可能である。一方は変換器の応答の若干の非直線性であり、他方はそれらの動力学的な応答である。
【００８１】
いくつかの場合には、圧力変換器の信号は、ポアズイユの法則に正確に従わず、従って、測定された圧力と粘度計との間の相対関係は若干非直線的である。他の部材もまた、実際的な粘度計の構造のスペース上の制限により曲げられた毛管のように作用するけれども、圧力変換器は、それら自体がこの非直線性のほとんどに対して応答可能である。
【００８２】
変換器に通常含まれる圧力の変化は変換器の全目盛と比較して極めて小さいので、変換器の応答の若干の非直線性は、通常は、多数毛管粘度計の低周波の応答に影響を及ぼさない。しかしながら、低速か高速に拘わらず、流れの大きな脈動が存在する場合には、これらは、非直線的な応答によって若干歪む。結局、変換器の信号の粘度計による通常の信号処理は、流れの乱れを相殺することができない。
【００８３】
実際には、変換器の非直線性からの差が、この作用の大きさを決定する。各変換器の応答の非直線性が正確に等しい場合には、変換器の信号の粘度計による処理は流れの乱れを完全に相殺する。
【００８４】
既に述べた粘度計の圧力変換器のもう一方の特性は、圧力変換器の動力学的な応答性である。非直線性の場合のように、高速の流れの変化に対する多数毛管粘度計の感度に影響を及ぼすのは、変換器の動力学的な応答の変化である。
【００８５】
いくつかの要因により、多数毛管粘度計構造に使用される変換器の高速の流れ変化に対する動力学的な応答は、各変換器によって異なる。このことは、各変換器において測定される圧力の過渡現象の“形状”（ｓｈａｐｅ）を変化させる。この現象に応答可能な主たる要素は、粘度計の流体の配置における変換器の種々の配置と、各変換器の膜の機械的キャパシタンス（容量）及び流体のキャパシタンスと、この構造に於いて使用される遅延用容積の流体キャパシタンスである。  本発明において開示されているデジタル信号処理方法は、実質的に、２つの段階、すなわち、非直線性及び以下に説明する多数毛管装置における動力学的な応答の問題を解決することである。この方法は、多数毛管粘度計の構造の形式に依存せず、従って、２本以上の毛管及び少なくとも２つの圧力変換器を備えたどのような粘度計にも適用できる。この結果、粘度計が、動力学的な応答に影響を及ぼすことなく高周波の流れの乱れを排除できるので著しい性能の増大がもたらされる。
【００８６】
この方法のこれら２つの段階は、以下において“圧力の直線化（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ）”及び“動力学的な均等化（ｄｙｎａｍｉｃ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）”と称され、これらは、通常は、この順序で行われる。しかしながら、これらは、動力学的均等化がまず最初に行われ、二番目に圧力の直線化がなされるように、逆の順序で行うことができるが、その場合は、粘度計による高周波の流れの乱れの排除の性能の増大は、通常の順序での段階と同程度に良好ではないかもしれない。
【００８７】
図１５及び図６ｂは、本発明の方法による利点を得ることができる２つの多数毛管粘度計の構造の構成図である。図１５は、２つの毛管及び２つの変換器からなる粘度計を示しており、図６ｂは、３つの毛管及び２つの変換器からなる粘度計を示している。
【００８８】
圧力信号が本発明の方法を使用して“前処理（ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓ）”されるた後に、これらの信号は、特定形態の粘度計の構造に対応する通常の処理を使用して更に処理される。本実施例においては、このような処理方法は部分Ｂにおいて与えられ、この部分Ｂ
に引き続いて、変換器の信号処理がなされる。
【００８９】
ここに開示されたデジタル信号処理方法を使用して得られものと同じ結果が、圧力変換器の出力においてアナログの電子部品を使用しても得ることができることは重要である。このアナログによる解決方法は可能であるけれども、実行するのが難しく、変化する粘度計の状態を吸収することは通常は適応性が低い。
【００９０】
この方法のこの２つの段階を、２つの圧力変換器を使用した粘度計構造からなる特定の場合について以下に説明する。同様の概念を、２以上の圧力測定を備えた他の粘度計構造に適用することができる。以下の説明において、Ｐ１とＰ２とは、両方の変換器から発生される圧力信号を表している。
【００９１】
１）圧力の直線化
二次的な当て嵌め（ｑｕａｄｒａｔｉｃ  ｆｉｔ）を使用したより特別に以下に示す導入によって、圧力変換器の各々は、流れに対して直線化される。これは、流れに対する圧力の相対関係を有するかもしれないいかなる微少な非直線性をも補償し且つ粘度計の流れの変化に対する相対粘度の非依存性を増大させる。
【００９２】
この補正の基本的な考え方は、圧力信号の各々に対して、流れに対する圧力の相対関係の曲線の当て嵌め（ｃｕｒｖｅ  ｆｉｔ）を使用して、基線近辺の流れと直線関係にある圧力値を計算することである。
【００９３】
以下の実施例は、二次的な当て嵌めを使用している。変換器の各々に対して２つの公知の流れにおける圧力測定がなされ、これらの測定値が使用されて二次的な当て嵌めの係数が計算される。これらの圧力測定がなされる間、粘度計は溶媒のみによって満たされていなければならず、従って粘度計の内側に古い溶媒又サンプルのいかなる痕跡もあってはならない。圧力測定（Ｐ１Ｂａｓｅｌｉｎｅ及びＰ２Ｂａｓｅｌｉｎｅ）のうちの一つが、粘度計が通常の作動中に有する基線の流れ（ＦｌｏｗＢａｓｅｌｉｎｅ）でなされる。他の圧力測定（Ｐ１Ｍｉｄ及びＰ２Ｍｉｄ）が基線の流れの近くの中間の流れの点（ＦｌｏｗＭｉｄ）においてなされる。ポンプの脈動が圧力信号に現れる場合には、これらの圧力測定を行う間に特別な注意がなされなければならない。ポンプの脈動が測定に影響を及ぼさないためには、整数のパルスの周期の間に、測定値が瞬間的な圧力の読み取り値の平均値として計算されなければならない。二次的な当て嵌めにおいて使用する係数は次の式によって与えられる。
【００９４】
【数４】
2008008915.tif 000006
【００９５】
【数５】
2008008915.tif 000007
【００９６】
これらの係数によって、直線化された圧力（Ｐ１ｌｉｎ及びＰ２ｌｉｎ）が、以下の方程式を使用して連続して測定された圧力（Ｐ１及びＰ２）の関数として計算される。
【００９７】
【数６】
2008008915.tif 000008
【００９８】
これらの直線化された圧力の値は、以下の段階において使用されるものである。  ２）動力学的な均等化
この段階の目的は、両方の圧力信号の動力学的な応答を均等化することである。これによって、ポンプ装置からのパルスのような高周波の流れ成分又はサンプル注入装置からの速い過渡現象に依存しない相対粘度信号が形成される。
【００９９】
粘度計における種々の流体成分のみならず圧力変換器それ自体によって形成されるフィルタ作用によって、粘度計内の流れの過渡現象は、圧力変換器内のフィルタがかけられた過渡現象として表される。このフィルタ作用は各圧力信号に対して異なるので、フィルタがかけられた圧力の過渡現象もまた異なる。
【０１００】
この異なる動力学的な現象の結果は、圧力信号（例えばＰ１）のうちの一つにおける流れの過渡現象が別の圧力信号（例えばＰ２）における同じ流れの過渡現象と比較して“円滑化された”（ｓｍｏｏｔｈｅｄ）ように見え、この円滑化は、粘度計によるもののみである。粘度計の流体幾何学的研究は、一般的に、どちらかの圧力信号が円滑化された圧力信号であると仮定されている。“動力学的均等化”（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）は、粘度計の流体力学がＰ１圧力信号に適用するのと同じ円滑化をＰ２圧力信号に適用する。“動力学的均等化”は、いずれにしてもＰ１圧力信号を変化させない。最終的な結果は、両方の圧力信号が流れの過渡現象に等しく応答すること、及びこれらの過渡現象が相対粘度信号が計算されるとき又は特定のタイプの多数毛管の粘度計構造に対応する通常の圧力信号処理中に、これらの過渡現象が相殺されることである。
【０１０１】
動力学的均等化が、いずれにしても、次の段階において述べられる相対粘度の計算のような粘度計構造に対応する信号処理に単独に依存する粘度計の定常状態の応答を変形しないことに注目することは重要である。
【０１０２】
“動力学的均等化”は、Ｐ２の圧力信号と比較してＰ１圧力信号を円滑化させる伝達関数が何であるかを見付け出し、次いで、この伝達関数をＰ２圧力信号に適用する。他の方法を使用することもできるけれども、この方法は、サンプル採取したデータ装置において実行し易い方法である。
【０１０３】
殆どの多数毛管粘度計構造の基本的なモデルは、この伝達関数がラプラス変換平面におけるｐｏｌｅ  ｚｅｒｏ  ｐａｉｒを有することを開示している。これは、伝達関数の現在の出力が現在の入力に依存し且つ以下の方程式に従って、サンプル採取したデータ装置の前回の入力及び出力に依存する不連続な時間ドメインにおける関数に変換する。
【０１０４】
出力（ｔ）＝Ａ・出力（ｔ−１）＋Ｂ・入力（ｔ）＋Ｃ・入力（ｔ−１）
式中、Ａ、Ｂ及びＣは重量係数であり、“ｔ”は現在のサンプルを表し、“ｔ−１”は前回のサンプルを表す。この伝達関数が定常状態を変化させないようにするために満足すべき条件は、３つの係数の総和が１でなければならないことである。この３つの係数がわかると、“均等化”されたＰ２圧力信号（Ｐ２ｅｑｚｄ（ｔ））が、次の方程式によって
直線化されたＰ２圧力信号（Ｐ２ｌｉｎ（ｔ））から得ることができる。
【０１０５】
【数７】
2008008915.tif 000009
【０１０６】
伝達関数の更に正確な表現を得るために、より多くの係数と“ｔ−２”“ｔ−３”・・・“ｔ−ｎ”のサンプルを使用することができる。次に行う過程は以下に説明するものと同じであるが、一般的には、３つの係数が適切である。係数Ａ、Ｂ及びＣの計算は、基線の流れの間に集められた一連の圧力データ点に基づいた多数のプロセスである。実際のデータから係数を計算する別の可能な方法は、学習ニューラルネットワーク（ｌｅａｒｎｉｎｇ  ｎｅｕｒａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ）を使用することであり、当業者は、同様に他の方法をも見つけることができるあろう。
【０１０７】
２．１）圧力の列
直線化されたＰ１と直線化されたＰ２のデータ点の列は、溶媒のみによって満たされた粘度計によって集められ、このようなデータの列は、“基線の流れ”において粘度計が通常の作動中に有するものであろう。この列は、少なくとも１つの流れの過渡現象を含むのに十分な長さでなければならない。ポンプのパルスが存在する場合には、列内に２〜３のパルスを含むことで十分である。ポンプのパルスが存在しない場合には、これらは、既知の回数で流れを若干変えることによって、人工的に発生させることができる。これらの目的は、両方の圧力変換器の応答を同じ流れの過渡現象に捕捉することであり、これから係数を計算することができる。
【０１０８】
ほぼ同時に集められた圧力のサンプルによって２つの列が満たされることは、この計算にとって基本的である（両方の列における各要素は同時に採取されたサンプルに対応する）。
【０１０９】
以下の説明においては、変数“ｔ”は列の１つの特定の要素を示しており、変数“ｔ−１”は要素“ｔ”の前の１つの要素を示しており、“ｔ−２”は要素“ｔ”の前の２つの要素を示している。データ点が収集されたサンプリング速度は、通常のデータ収集中に使用されるサンプリング速度と同じであろうということが仮定されている。要素の増加程度は要素が集められた時間を増加させることを意味することも仮定されている。この列は、“列Ｐ１”及び“列Ｐ２”と名付けられ、各々が要素“Ｐ１ｌｉｎ（ｔ）”及び“Ｐ２ｌｉｎ（ｔ）”を含んでいる。
【０１１０】
２．２）標準化
この段階においては、２つの列が１に標準化されて、圧力データ点の定常状態の成分を排除し、可変成分のみを残す。“圧力の直線化”段階において記載したものと同じ方法に従ってデータ点の平均値が計算されて、各列に対する基線の圧力値（Ｐ１Ｂａｓｅｌｉｎｅ及びＰ２Ｂａｓｅｌｉｎｅ）を得る。次いで、列中の各圧力データ点を各々の基線圧力値によって割り算する。標準化された列は、“列Ｎ１”と“列Ｎ２”となり、各々が要素“Ｎ１（ｔ）”と“Ｎ２（ｔ）”とを含んでいる。
【０１１１】
【数８】
2008008915.tif 000010
【０１１２】
２．３）フィルタ
圧力信号中に存在するノイズは、係数Ｂ及びＣの計算に大きく影響する。従って、標準化された列内の信号は、単極フィルタによってフィルタがかけられて改良される。フィルタがかけられた列は、“列Ｆ１”及び“列Ｆ２”となり、これらは各々、要素“Ｆ１（ｔ）”及び“Ｆ２（ｔ）”を含んでいる。
【０１１３】
【数９】
2008008915.tif 000011
【０１１４】
上記の方程式中の係数は、特定のサンプリング速度のための特定のフィルタリング量を表す。各々の場合における２つの係数の値は、使用されるサンプリング速度及び圧力信号内に存在するノイズの量に依存するが、それらの総和は常に１でなければならない。
【０１１５】
２．４）“列Ａ”及び“列Ｂ”の計算
２つのフィルタがかけられた列は定常状態の構成成分を有していないので、各々の要素は、上記したものと同じ“動力学的均等化”方程式によって関係付けられる。すなわち、Ｐ２ｌｉｎ（ｔ）の値からＰ２ｅｑｚｄ（ｔ）を与える方程式は、Ｆ２（ｔ）の値からＦ１（ｔ）の値を提供する方程式と同じ方程式である。従って、Ｆ１（ｔ）及びＦ１（ｔ−１）は以下のように表される。
【０１１６】
【数１０】
2008008915.tif 000012
【０１１７】
これらの方程式から、Ｆ１及びＦ２の値のみの関数としてＡ及びＢを表すことができる。
【０１１８】
【数１１】
2008008915.tif 000013
【０１１９】
これらの方程式に“列Ｆ１”及び“Ｆ２”の要素を全て適用すると、Ａの値及びＢの値の
集合すなわち“列Ａ”及び“列Ｂ”を得ることができる。
２．５）係数Ａ及びＢの計算
理想的及び完全な装置においては、“列Ａ”内の要素は全て同じであるべきであり、“列Ｂ”内の要素もまた同じであるべきである。しかしながら、これは、圧力信号内に存在するノイズにより、本当の装置内ではこのような場合はない。列内の各要素は異なっているが、求めるべき係数の値である特定の値に向かっている明確な傾向がある。従って、係数Ａの値は、“列Ａ”の各要素の間において起こる可能性が最も高い値である。同様のことが“列Ｂ”にも適用される。
【０１２０】
この段階を行う前に、不合理な値を有する両方の列内のいつくかの要素は排除される。係数Ａ及びＢの両方が、粘度計の動力学的な現象を表すために使用されるモデルと使用されるサンプリング速度とによって課される制限を有する。通常は、これらの係数は、正で且つ１以下であるべきであるが、特定の粘度計構造及びサンプリング速度に対しては、より狭い限界幅を計算することができる。この限界を越える値を有する列内の全ての要素は、装置内のノイズにより且つ排除されなければならない。
【０１２１】
列内の要素の残りの間に起こる可能性が最も高い値を容易に計算するための１つの方法を以下に説明するが、他の方法も同様に機能するかもしれない。
係数Ａを計算するためには、“列Ａ”内の各要素の平均値及び中間値が計算される。次いで、この平均値が中間値よりも大きい場合には、平均値よりも大きい値を有する全ての要素が排除される。平均値が中間値よりも小さい場合には、平均値よりも小さい値を有する全ての要素が排除される。次いで、新しい平均値及び中間値が計算され、同様の方法に従ってより多くの列要素が排除される。この方法は、平均値が中間値に等しくなるまで繰り返される。この状態は、通常は、列内に２つの要素のみが残ったときに起こる。係数Ａは、平均値と中間値とを等しくするために得られた値である。同様の方法が続けられて“列Ｂ”から係数Ｂを計算する。
【０１２２】
２．６）係数Ｃの計算
係数Ａ及びＢの値が求められると、３つの係数の和が１でなければならないという要件から係数Ｃが計算される。従ってＣ＝１−Ａ−Ｂである。
【０１２３】
Ｂ．変換器の信号処理
この段階においては、上で求められた前処理された圧力信号を使って、基本的な相対粘度と相対流れの計算がなされる。
図１において、
【０１２４】
【数１２】
2008008915.tif 000014
【０１２５】
ポアズイユの法則により、毛管の両端の圧力低下は
【０１２６】
【数１３】
2008008915.tif 000015
【０１２７】
によって与えられる。
また、２つの枝部内の流れの相対関係は、
【０１２８】
【数１４】
2008008915.tif 000016
【０１２９】
である。
これらの方程式によって、流れ“Ｑ”に依存する下の方程式を得ることができる。
【０１３０】
【数１５】
2008008915.tif 000017
【０１３１】
粘度計が溶媒のみ（η＝η０）によって満たされており、粘度計内に対照する基線の流れＱ０があるとき、上の式は以下のようになる。
【０１３２】
【数１６】
2008008915.tif 000018
【０１３３】
図８の好ましい実施形態に対しては、使用される２つの変換器は、毛管Ｒ１及びＲ２のみの両端の圧力低下を測定する。従って、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ１Ｂａｓｅｌｉｎｅ及びＰ２Ｂａｓｅｌｉｎｅの方程式のみが考慮に入れられる。
【０１３４】
これら４つの方程式に使って、相対粘度及び相対流れのための以下の式を導き出すことができる。
【０１３５】
【数１７】
2008008915.tif 000019
【０１３６】
遅延用容積Ｄ２が除去されている場合には、毛管の両端の圧力低下は、
【０１３７】
【数１８】
2008008915.tif 000020
【０１３８】
となる。
上記と同じ方法を使用して、Ｄ２が存在しない場合の相対粘度計及び相対流れの式を以下のように得ることができる。
【０１３９】
【数１９】
2008008915.tif 000021
【０１４０】
相対粘度の式は同じであるが、相対流れの式は違っている。
Ｒ２及びＲ３のみの両端の圧力低下を測定し且つ遅延用容積Ｄ２が存在するこれらの実施形態に対しては、相対粘度計及び相対流れの式は以下の通りとなる。
【０１４１】
【数２０】
2008008915.tif 000022
【０１４２】
Ｄ２が除去されている場合には、相対粘度の式は同じであるが、相対流れの式は次に示すように変わる。
【０１４３】
【数２１】
2008008915.tif 000023
【０１４４】
最後に、Ｒ１及びＲ３のみの両端の圧力低下を測定し且つ遅延用容積Ｄ２が存在する実施形態に対しては、相対粘度及び相対流れの式は以下の通りとなる。
【０１４５】
【数２２】
2008008915.tif 000024
【０１４６】
Ｄ２が除去されている場合には、相対粘度の式は同じであるが、相対流れの式は下のように変わる。
【０１４７】
【数２３】
2008008915.tif 000025
【０１４８】
実験結果
図９ないし図１４は、図８の好ましい実施形態を使用して得られたクロマトグラムを示している。上記した点以外の分析条件は以下の通りである。
【０１４９】
【表１】
2008008915.tif 000026
【０１５０】
図９，１０及び１１は、標準的な溶液の注入によって得られた相対粘度のクロマトグラムを示している。
【０１５１】
【表２】
2008008915.tif 000027
【０１５２】
図９の信号対ノイズ比は２７５であり、図１０は２２８０であり、図１１は４１５である。クロマトグラム内の逆さの“窪み”（ｄｉｐｓ）は、Ｒ２及びＲ３を通過する分布ピー
クによるものである。
【０１５３】
流れの変化に影響されない相対粘度及び相対流れの信号の利点を明確に示すために、以下の実験がなされた。溶媒の流れは、０．９ミリリットル／分まで低下させ、２６３０分子量の溶液を注入した。６０分のクロマトグラムの間に、流れは１ミリリットル／分まで直線的に増加して元に戻った。
【０１５４】
図１２は、流れの過渡現象を正確に追跡した相対流れのクロマトグラムを示している。図１３は、振幅が流れの過渡現象によって実際に影響されない相対粘度のクロマトグラムを示している。しかしながら、ピーク保持時間は、流れの過渡現象によって明らかに影響され、図９のクロマトグラムのものとは明確に異なっている（約２分の差）。
【０１５５】
リアルタイムのプロセス又は予め進めるプロセスにおける相対流れ情報を使用すると、図１３のピークをちょうど良い時に再配置することができ、従って、保持時間は、あたかも流れが１マイクロリットル／分で一定であったかのようである。図１４は、補正された相対粘度のクロマトグラムを示しており、これは、図９のクロマトグラムと等しいピーク保持時間を有している。
【０１５６】
図１６は、本発明の前処理する方法を行わない多数毛管粘度計構造の粘度計出力を示しており、図１７は、本発明の前処理する方法を行なった同様の粘度計構造の粘度計出力を示している。使用された多数毛管粘度計の形式は、相対粘度出力を発生する３つの毛管からなる貫流形式の粘度計である。試験条件は以下の表に要約される。
【０１５７】
【表３】
2008008915.tif 000028
【０１５８】
流体フィルタを備えたデァアルピストンの交流ポンプが粘度計に直接接続され、この粘度計は、恐らく毛管粘度計に対する最悪の可能な条件を示している。図１６は、本明細書に記載した前処理方法が使用されず、ポンプの高速の流れの過渡現象を明確に示している。図１７は、図１６と同様のプロット目盛りを使用し、前処理方法が使用されたときにポンプの脈動による過渡現象が５０倍以上減少されることを示している。
【０１５９】
図１７のプロット中に依然として見ることができる小さい乱れは、動力学的均等化において３つ以上の係数を使用して低減することができ、これにより、ポンプの脈動も更に減少する。しかしながら、３つの係数は、実際的な用途においては十分であることがわかった。
【０１６０】
等価物
当業者は、本明細書に特に記載した本発明の特定の実施形態の等価物を認識し又はわずかな定期的な実験を使用して本発明を認識するであろう。このような等価物は、請求の範囲内に包含されることを意図されたものである。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】毛管と遅延用容積との相対的な接続を示す、本発明の構成図である。
【図２】ａは、２つの変換器キャビティ、入口ポート及び出口ポートの配置を示す差圧変換器の構成図である。
【０１６２】
ｂは、“閉塞端部”すなわち標準的な接続において使用される差圧変換器の構成図である。
ｃは、貫流接続において使用される差圧変換器の構成図である。
【０１６３】
ｄは、ピークの幅の広がりのない貫流接続において使用される差圧変換器の構成図である。
【図３】ａないしｄは、貫流接続され、Ｒ１を通る分布のピーク（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｐｅａｋ）にいかなる幅の広がりをも生じさせないで変換器によって毛管Ｒ１の両端の圧力（Ｐ１）を測定する４つの可能な方法を示す構成図である。
【図４】ａないしｆは、貫流接続され、Ｒ１を通る分布のピークにいかなる幅の広がりをも生じさせないで変換器によって毛管Ｒ２の両端の圧力（Ｐ２）を測定する６つの可能な方法を示す構成図である。
【図５】ａないしｆは、貫流接続され、Ｒ１を通る分布のピークにいかなる幅の広がりをも生じさせないで変換器によって毛管Ｒ３の両端の圧力（Ｐ３）を測定する６つの可能な方法を示す構成図である。
【図６】ａないしｃは、本発明の１２０個のべつこの可能な実施形態から選んだ３つの実施例の構成図である。
【図７】ａないしｃは、図６ａないしｃの３つの実施例の構成図であるが、“閉塞端部”すなわち標準的な接続状態にある変換器を示している。
【図８】本発明の好ましい実施形態の構成図である。
【図９】２６３０Ｍｗの幅の狭い標準の相対粘度のクロマトグラムである。
【図１０】１２６００００Ｍｗの幅の狭い標準の相対粘度のクロマトグラムである。
【図１１】ＮＢＳ７０６の幅の広い標準の相対粘度のクロマトグラムである。
【図１２】流れの過渡現象の相対流れのクロマトグラムである。
【図１３】図１２と同じ流れの過渡現象を有する、２６３０Ｍｗの幅の狭い標準の相対粘度のクロマトグラムである。
【図１４】図１２の相対流れのクロマトグラムを使用して時間を補正した相対粘度のクロマトグラムである。
【図１５】２本の毛管及び２つの変換器を備えた粘度計の構成図である。
【図１６】本発明による前処理アルゴリズムを備えていない３本の毛管からなる貫流形式の粘度計における相対粘度の基線（ｂａｓｅｌｉｎｅ）の曲線のグラフである。
【図１７】本発明による前処理アルゴリズムを備えた３本の毛管からなる貫流形式の粘度計における相対粘度の基線（ｂａｓｅｌｉｎｅ）の曲線のグラフである。
【図１】
2008008915.tif 000035
【図２】
2008008915.tif 000036
【図３】
2008008915.tif 000037
【図４】
2008008915.tif 000038
【図５】
2008008915.tif 000039
【図６】
2008008915.tif 000040
【図７】
2008008915.tif 000041
【図８】
2008008915.tif 000042
【図９】
2008008915.tif 000043
【図１０】
2008008915.tif 000044
【図１１】
2008008915.tif 000045
【図１２】
2008008915.tif 000046
【図１３】
2008008915.tif 000047
【図１４】
2008008915.tif 000048
【図１５】
2008008915.tif 000049
【図１６】
2008008915.tif 000050
【図１７】
2008008915.tif 000051
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月9日(2007.10.9)
【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】
少なくとも２つの毛管と、流体の流れが粘度計内を通過するときに、同少なくとも２つの毛管の両端の圧力低下を測定する少なくとも２つの圧力変換器と、を有する粘度計であって、変換器の各々が流れの変化に対して異なる非直線的な応答を有し、更に流れの変化に対して異なる動力学的な応答をも有するようになされた粘度計において、粘度計の出力が高周波の流れ成分及び流れの過渡現象（トランジェント）によって影響を受けないように粘度計の出力を高める方法であって、
（ａ）流れの変化に対して直線的な関係を有する対応する直線化された圧力信号を形成するために、前記少なくとも２つの圧力変換器の非直線的な応答の各々を流れに対して直線化することと、
（ｂ）流れの変化に対して同じ動力学的関係を有する対応する均等化された圧力信号を形成するために、同直線化された圧力信号の各々を均等化することと、
（ｃ）前記均等化された圧力信号を利用して、高周波の流れ成分及び流れの過渡現象に影響されない粘度計出力を計算することと、からなる方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
最初に、圧力変換器の応答を使用して均等化がなされ、二番目に、均等化された圧力信号を使って直線化がなされ、次いで、直線化された圧力信号を使って粘度計の出力が計算されるように、前記直線化及び均等化の段階の順序が逆である方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記圧力変換器の各々のための前記直線化段階が、
（ａ）前記粘度計全体が同じ溶媒によって満たされるのを確実にするために同粘度計内に十分な溶媒の流れを通過させることと、
（ｂ）前記粘度計の中を、既知の一定の流れを通過させ且つ流れ／圧力の対を得るために対応する一定圧力の変換器の応答を記録することと、
（ｃ）他の流れ／圧力の対を得るために、溶媒の流れを他の異なった既知の一定値に設定することと、
（ｄ）少なくとも意図した曲線の当て嵌め（ｃｕｒｖｅ  ｆｉｔ）のオーダーに１を加えた数に等しい数の圧力／流れの対を得ることと、
（ｅ）得られた圧力／流れの対を使用して、圧力／流れの相対関係の前記数学的な曲線の当て嵌めを計算することと、
（ｆ）前記計算された数学的な曲線の当て嵌めを使用して、前記非直線的な圧力変換器の応答から、直線化された、流れ対圧力の信号を得ることと、
の各段階を含む、流れに対する圧力の相対関係の数学的な曲線の当て嵌めに基づいてなされることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記圧力変換器の各々のための前記直線化段階が、
（ａ）前記粘度計全体が同じ溶媒によって満たされるのを確実にするために同粘度計内に十分な溶媒の流れを通過させることと、
（ｂ）前記粘度計の中を、一定の基線の流れ“ＦＢａｓｅｌｉｎｅ”を通過させ且つ対応する一定の基線圧力に対する変換器の応答“ＰＢａｓｅｌｉｎｅ”を記録することと、  （ｃ）前記粘度計の中を、一定の第２の流れ“ＦＭｉｄ”を通過させ且つ対応する一定の第２の圧力変換器の応答“ＰＭｉｄ”を記録することと、
（ｄ）
【数１】
2008008915.tif 000052
の式に従って、前記非直線的な応答“Ｐ”から、各々の前記直線化された圧力信号“Ｐｌｉｎ”を得ることと、の各段階を含む、流れに対する圧力の相対関係の数学的な二次的な当て嵌めに基づいてなされることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記均等化段階が、
（ａ）基準圧力変換器として、前記圧力変換器のうちの一つを選択することと、
（ｂ）前記直線化された圧力信号の各々を、前記基準圧力変換器の信号に関係付ける伝達関数動力学（ｔｒｎｓｆｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｄｙｎａｍｉｃｓ）を決定することと、
（ｃ）全ての圧力信号において、前記基準圧力変換器のものと等しい流れの変化に対する動力学的な応答を得るために、前記伝達関数動力学の各々を前記直線化された圧力信号の各々の対応する部分に適用することと、からなる方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記均等化段階が、
（ａ）前記直線化された圧力信号の各々を、流れの変化に対して最も速く応答する圧力変換器の信号に関係付ける伝達関数動力学を決定することと、
（ｂ）全ての圧力信号において、前記流れの変化に対して最も速く応答する変換器のものと等しい流れの変化に対する動力学的な応答を得るために、前記伝達関数動力学の各々を前記直線化された圧力信号の各々の対応する部分に適用することと、からなる方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記均等化段階が、
（ａ）前記直線化された圧力信号の各々を、流れの変化に対して最も遅く応答する圧力変換器の信号に関係付ける伝達関数動力学を決定することと、
（ｂ）全ての圧力信号において、前記流れの変化に対して最も遅く応答する変換器のものと等しい流れの変化に対する動力学的な応答を得るために、前記伝達関数動力学の各々を前記直線化された圧力信号の各々の対応する部分に適用することと、からなる方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、
前記伝達関数力学を決定する前記段階が、
（ａ）前記粘度計全体が同じ溶媒によって満たされるのを確実にするために、同粘度計中を、十分な溶媒の流れを通過させることと、
（ｂ）可変成分と一定の定常成分とを備えた流れを、前記粘度計中を通過させることと、
（ｃ）定常成分と可変成分とを備えた前記直線化された圧力信号の各々に対する直線化された信号の読み取り値の列を形成するために、前記直線化された圧力信号の各々のたくさんの同時読み取り値を記録することと、
（ｄ）前記直線化された圧力の読み取り値の列上の前記定常成分を除去するために、前記直線化された圧力の読み取り値の列の各々を標準化（ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）して、同標準化された圧力の読み取り値の対応する等分目盛りの列を得ることと、
（ｅ）前記標準化された圧力の読み取り値の列の各々を同じデジタルフィルタによってフィルタにかけ、フィルタにかけられた圧力読み取り値の対応する列を得ることと、
（ｆ）前記フィルタにかけられた圧力の読み取り値の列を使用して、前記直線化された圧力信号の各々を、流れの変化に対して最も遅く応答する前記圧力変換器の信号と関係付ける伝達関数動力学を計算することと、からなる方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法であって、
前記伝達関数動力学を決定する段階が、学習ニューラルネットワーク（ｌｅａｒｎｉｎｇ  ｎｅｕｒａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ）を使用することを含む、方法。
【請求項１０】
少なくとも２つの毛管と、流体の流れが粘度計内を通過するときに、粘度計内の２つの異なる圧力低下を測定する２つの圧力変換器と、を有する粘度計であって、変換器の各々が、第２の変換器上の流れの過渡現象と比較して第１の変換器上の流れの過渡現象が円滑化されたように見えるように、流れの変化に対して異なる動力学的な応答を有するようになされた粘度計において、粘度計の出力が高周波の流れ成分及び流れの過渡現象（トランジェント）によって影響を受けないように粘度計の出力を高める方法であって、
（ａ）前記粘度計全体が同じ溶媒によって満たされるのを確実にするために同粘度計内に十分な溶媒の流れを通過させることと、
（ｂ）前記粘度計の中を、一定の基線の流れ“ＦＢａｓｅｌｉｎｅ”を通過させ、前記第１の変換器“Ｐ１Ｂａｓｅｌｉｎｅ”及び前記第２の変換器“Ｐ２Ｂａｓｅｌｉｎｅ”から、対応する一定の基線圧力に対する変換器の応答を記録することと、
（ｃ）前記粘度計の中を、一定の第２の流れ“ＦＭｉｄ”を通過させ且つ対応する一定の第２の圧力変換器の応答を、前記第１の変換器“Ｐ１Ｍｉｄ”及び前記第２の変換器“Ｐ２Ｍｉｄ”から記録することと、
（ｄ）
【数２】
2008008915.tif 000053
の式に従って、前記第１の変換器の非直線的な応答“Ｐ１”及び前記第２の変換器の非直線的な応答“Ｐ２”から、各々の直線化された圧力信号“Ｐ１ｌｉｎ”及び“Ｐ２ｌｉｎ”を得ることと、
（ｅ）前記一定の基線の流れ“Ｆｂａｓｅｌｉｎｅ”に等しい可変成分と一定の定常成分とを備えた流れを、前記粘度計中を通過させ、前記直線化された圧力信号の各々のための直線化された圧力の読み取り値の列を形成するために、前記直線化された圧力信号“Ｐ１ｌｉｎ”及び“Ｐ２ｌｉｎ”のたくさんの同時読み取り値を記録すること（前記圧力の読み取りは、同じ一定のサンプリング速度で連続的になされ、更に、前記直線化された圧力信号“Ｐ１ｌｉｎ”及び“Ｐ２ｌｉｎ”は、定常成分と可変成分とを有している）、
（ｆ）前記直線化された圧力の読み取り値の列上の前記定常成分を除去するために、全ての列の要素をそれらの各々の前記“Ｐ１Ｂａｓｅｌｉｎｅ”又は“Ｐ２Ｂａｓｅｌｉｎｅ”によって割り算することによって、前記直線化された圧力の読み取り値の列の標準化して、同標準化された圧力の読み取り値の対応する等分目盛りの列を得ることと、
（ｇ）前記標準化された圧力の読み取り値の列を同じデジタルフィルタによってフィルタにかけ、フィルタにかけられた圧力読み取り値の対応する列を得ることと、
（ｈ）前記フィルタにかけられた圧力の読み取り値の列を使用して、
【数３】
2008008915.tif 000054
（式中、Ａ（ｔ）及びＢ（ｔ）は、各々、定数列“Ａ”及び定数列“Ｂ”のｔ番目の要素を表し、Ｆ１（ｔ）、Ｆ２（ｔ）、Ｆ１（ｔ−１）、Ｆ２（ｔ−１）、Ｆ１（ｔ−２）及びＦ２（ｔ−２）は、前記フィルタがかけられた圧力の読み取り値の列の各々のｔ番目、（ｔ−１）番目及び（ｔ−２）番目の要素を表す）
の式に従って、定数の列“Ａ”と、別の定数の列“Ｂ”とを計算することと、前記直線化された圧力信号の各々を、流れの変化に対して最も遅く応答する前記圧力変換器の信号と関係付ける伝達関数動力学を計算することと、
（ｉ）前記定数列“Ａ”と定数列“Ｂ”とを使用して、同定数列“Ａ”と定数列“Ｂ”との要素間において最も起こる可能性が高い値を計算することによって、係数“Ａ”と、別の係数“Ｂ”とを計算することと、
（ｊ）前記係数“Ａ”と係数“Ｂ”とを使用して、
Ｃ＝１−Ａ−Ｂ
の式により係数“Ｃ”を計算することと、
（ｋ）前記係数“Ａ”と係数“Ｂ”と係数“Ｃ”とを使用して、Ｐ２ｅｑｚｄ（ｔ）＝Ａ・Ｐ２ｅｑｚｄ（ｔ−１）＋Ｂ・Ｐ２ｌｉｎ（ｔ）＋Ｃ・Ｐ２ｌｉｎ（ｔ−１）の式により、前記直線化された圧力信号“Ｐ２ｌｉｎ”から均等化された圧力信号“Ｐ２ｅｑｚｄ”を得ること（ここで、前記直線化された圧力信号“Ｐ２ｌｉｎ”の読み取りは、前記直線化された圧力の読み取り値の列と同じ一定のサンプリング速度で行われ、更に、Ｐ２ｅｑｚｄ（ｔ）及びＰ２ｌｉｎ（ｔ）は、時間ｔにおける均等化され且つ直線化された読み取り値を表し、Ｐ２ｅｑｚｄ（ｔ−１）及びＰ２ｌｉｎ（ｔ−１）は、時間ｔ−１における均等化され且つ直線化された読み取り値を表す）と、  （ｌ）前記第１の変換器の非直線的な応答“Ｐ１”の代わりに前記直線化された圧力信号“Ｐ１ｌｉｎ”を使用し且つ前記第２の変換器の非直線的な応答“Ｐ２”の代わりに前記均等化された圧力信号“Ｐ２ｅｑｚｄ”を使用して、前記粘度計を貫通するサンプル溶液の粘度情報を更に得ることと、からなる方法。