(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体表面に絶縁被膜が施されて被検査液体との接触長が特定される接触部を備えた二本の電極を容器内の被検査液体内に離して差し込み、可変周波数発生手段から発生される特定時間間隔で周波数変化するクロック信号を一方の電極から液体中に印加し、被検査液体中を透過中に被検査液体の性状の影響を受けて位相又は電圧値又は電流値又は到達時間差が変化した透過クロック信号を他方の電極から取出し、その透過クロック信号と、液体に入れずに可変周波数発生手段から発生されたままの元クロック信号とを比較して、前記周波数ごとの位相又は電圧又は電流又は到達時間の変化分を位相差又は電圧差又は電流差又は到達時間差として求め、その位相差又は電位差又は電流値差又は到達時間差と周波数との関係を示す測定波形図を作成し、この測定波形図と、標準液体を前記被検査液体の測定方法と同じ測定方法で測定して性状を把握した標準波形図とを比較して、被検査液体の性状を分析することを特徴とする液体の性状分析方法。
【請求項２】
請求項１記載の液体の性状分析方法において、測定波形図と、コンピューターに認識させてある標準波形図とを、コンピューターで比較して被検査液体の性状を分析することを特徴とする液体の性状分析方法。
【請求項３】
導体表面に絶縁被膜が施されて被検査液体との接触長が特定された接触部を備え且つ被検査液体に差し込まれて前記接触部が液体と接触する第一と第二の電極と、特定時間間隔で周波数変化するクロック信号を発生する可変周波数発生手段と、クロック信号が被検査液体に浸漬された第一の電極に印加されて被検査液体内を透過中に被検査液体の性状の影響を受けて位相又は電圧値又は電流値又は到達時間が変化した透過クロック信号を被検査液体内の第二の電極から取出して、その透過クロック信号と液体に入れずに可変周波数発生手段から発生されたままの元クロック信号とを比較して前記周波数ごとの位相又は電圧又は電流又は到達時間の変化分を位相差又は電圧差又は電流差又は到達時間差として検出する検出手段と、両信号の位相差又は電圧差又は電流差又は到達時間差を特定時間間隔で変化する周波数ごとに比較し演算処理する演算手段と、演算結果を前記周波数と位相差又は電圧差又は電流差又は到達時間差の波形図として表示する表示手段とを備えたことを特徴とする液体の性状分析装置。
【請求項４】
請求項３記載の液体の性状分析装置において、標準波形図がコンピューターに認識されており、その標準波形図と測定波形図とをコンピューターで比較して被検査液体の性状をビジュアル分析可能としたことを特徴とする液体の性状分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水溶液を中心にあらゆる液体の水質ないし性状の分析装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
水を中心に液体を考えても、天然水には、雨水、河川水、湖沼水、地下水、湧水、温泉水、無機酸性水、塩水、海水などがある。これに対し、植物からとった果汁や樹液植物のしぼり汁などの天然由来のものがあり、さらに発酵させて作ったアルコールや酢、酵素液などを加工して作った液体もあった。動物で言えば牛乳や羊ややぎの乳があった。液体といっても実に様々であり、これまでは、これらの液体を、同一の方法で、測定しその液体が何の液体であるか、どのような性質を持っているのかを判別する分析方法はなかった。
【０００３】
たとえば、水の物理的は性質としては、「比重、密度」「水蒸気圧」「沸点」「蒸発熱」「融解熱」「比熱」「熱伝導率」「表面張力」「誘電率」、そして「ｐＨ」「酸化還元電位」などが従来の測定技術エリアに含まれている。これらの測定によって被測定液体の性状分析はできるが、たとえば物性の値が同一だからといって、同一の液体であるということにはならない。あくまでそれらの液体がどのような物性を持っているのかの分析的な一側面を見るための一方法でしかなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、目の前に持ち出された液体がどのような種類の液体であるのかを判別することができると、きわめて便利である。水で言えば浄水や活性水、そしてミネラル水ブームである。目の前に持ち出された水が、単なる水道水を浄水器に通して造った水なのか、採取が困難で貴重なミネラルウォーターであるのかを判別できると消費者に責任をもって販売できることになる。一人一人の人間の指紋は、すべて異なる。指紋によって一人一人が判別できる。そこまでいかなくても、水の種類や産地、加工のされ方などの違いによって、水が判別できるようになれば、色々な意味で大変有用なのである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
同一の液体であっても、印加するクロック信号の周波数の違いによって、印加するクロック信号と印加した後に取り出した透過クロック信号との位相差が異なり、任意の時間間隔で印加した一定エリアの可変周波数信号の下で、液体ごとに独特のパターンを描くことがわかった。この技術を利用することにより、液体ごとに描かれるパターンが異なり、パターンを見ることによって液体を特定することができ、上述した解決課題を解決した。
【０００６】
本願発明の液体の性状分析方法は、導体表面に絶縁被膜が施されて被検査液体との接触長が特定される接触部を備えた二本の電極を容器内の被検査液体内に離して差し込み、可変周波数発生手段から発生される特定時間間隔で周波数変化するクロック信号を一方の電極から液体中に印加し、被検査液体中を透過中に被検査液体の性状の影響を受けて位相又は電圧値又は電流値又は到達時間差が変化した透過クロック信号を他方の電極から取出し、その透過クロック信号と、液体に入れずに可変周波数発生手段から発生されたままの元クロック信号とを比較して、前記周波数ごとの位相又は電圧又は電流又は到達時間の変化分を位相差又は電圧差又は電流差又は到達時間差として求め、その位相差又は電位差又は電流値差又は到達時間差と周波数との関係を示す測定波形図を作成し、この測定波形図と、標準液体を前記被検査液体の測定方法と同じ測定方法で測定して性状を把握した標準波形図とを比較して、被検査液体の性状を分析するものである。測定波形図と、コンピューターに認識させてある標準波形図とを、コンピューターで比較して被検査液体の性状を分析することもできる。
【０００７】
本願発明の液体の性状分析装置は、導体表面に絶縁被膜が施されて被検査液体との接触長が特定された接触部を備え且つ被検査液体に差し込まれて前記接触部が液体と接触する第一と第二の電極と、特定時間間隔で周波数変化するクロック信号を発生する可変周波数発生手段と、クロック信号が被検査液体に浸漬された第一の電極に印加されて被検査液体内を透過中に被検査液体の性状の影響を受けて位相又は電圧値又は電流値又は到達時間が変化した透過クロック信号を被検査液体内の第二の電極から取出して、その透過クロック信号と液体に入れずに可変周波数発生手段から発生されたままの元クロック信号とを比較して前記周波数ごとの位相又は電圧又は電流又は到達時間の変化分を位相差又は電圧差又は電流差又は到達時間差として検出する検出手段と、両信号の位相差又は電圧差又は電流差又は到達時間差を特定時間間隔で変化する周波数ごとに比較し演算処理する演算手段と、演算結果を前記周波数と位相差又は電圧差又は電流差又は到達時間差の波形図として表示する表示手段とを備えたものである。標準波形図がコンピューターに認識されており、その標準波形図と測定波形図とをコンピューターで比較して被検査液体の性状をビジュアル分析可能とすることもできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して説明する。図１は本発明による液体の性状分析方法と性状分析装置を説明するための基本ブロック図である。２は可変周波数発生手段、４は液体測定部、６は検出手段、８は演算手段、１０は表示手段である。この可変周波数発生手段２では、例えば当初１ｋＨｚの周波数の信号を出力線１２と出力線１４から出力する。その上で１ｍｓごとに、周波数値を加算し変化させる。４０９６ステップで最後は４３５２ｋＨｚの周波数の信号を出力する。
【０００９】
出力されたクロック信号は、出力線１４から第一の電極１６に伝送され、液体測定部４の被検査液体５を透過して第二の電極１８で取り出されて入力線２０に送られる。検出手段６では出力線１２を通して伝送されてくる可変周波数発生手段２から出力される元クロック信号（パルス信号）と、前記入力線２０を通して送られてくる透過クロック信号の両方を検出手段６で検出する。
【００１０】
検出した両クロック信号は演算手段８で比較、演算される。出力線１２から送られてくる元クロック信号をＡ信号とし、入力線２０送られてくる透過クロック信号をＡ′信号とすると、Ａ′信号は被検査液体５を通過する分、遅れがでる。正確に言うと被検査液体に導電性の不純物があればあるほど、その分、抵抗が働いて遅れがでる。従って純水の場合はこの遅れはでない。この変化は、電圧や電流の変化として捉えるとき入力線２０から送られてくる透過クロック信号を検出するだけでも検出することはできるが、その変化値自体極めて微小であるため、Ａ信号とＡ′信号との差をとり、変化値のみを際立たせ、他の要因による変動を排除した。
【００１１】
この結果を表示手段１０で表示するようにした。そして表示手段１０では、横軸に可変していく周波数値をとり、縦軸に変化値（電圧係数）をとった。図２は、このような測定の結果、ある水道水（Ｘ1とＸ2）について表示手段１０で描き出した表示例である。同じ水道水ではあるが、河川の源流や途中の流域の様子が異なり、工業用水や家庭雑排水などが流れ込む様子も異なっているため実線のＸ1と破線のＸ2とでは明らかにことなっている。実験結果、電極の素材を同一のものを使用し、電極の間隔を同一にして、図１に示した測定方法で測定すると、同一の液体について同じパターンを描くことがわかった。液体の種類によって異なった表示パターンを描くこと、またそのパターンの抽出は、再現性のあることが確かめられた。
【００１２】
被検査液体５に浸漬した２本の電極１６、１８間の抵抗値はコンデンサとして考えれば１／２πｆｃ１として、コイルとして考えれば１／２πｆＬ１として考えられる。これらの複合したａ1×１／２πｆｃ１＋ｂ1×１／２πｆＬ１値が液体として抵抗値になり、特定周波数による共振作用なども加味されて、液体ごとの独自パターンが作られたと考えられる。
【００１３】
すでに様々な液体を使用し、本発明による測定実験を繰り返し、例えば、お酒、酢・・・など液体の種類ごとに産地や製造メーカーの上での違いはあるものの表示パターンの上で類似性を示す事がわかってきた。それらのなかで、本物の味とか標準品となるもののパターンを整理し、コンピューターにパターン認識させれば、新たに測定した液体の品質などもビジュアルに認識することができることになる。
【００１４】
図３は、本発明による図１に示した液体測定部４の詳細図で、図３（Ａ）は断面図、図３（Ｂ）は上面図である。図１と同一番号は、同一の内容を示す。２２は支持台、２３は持上部、２４はガイド部材、２６、２８は絶縁被膜、３０は外装ケース台である。３２、３４はリード線である。
【００１５】
測定するときには、持上部２３を持って、支持台２２を上方にスライドさせる。その上で、ガラスケース（容器）２１を図面手前の方に取り出し、この容器２１に所定の液体３を所定量注入し、元の位置に装着する。その上で、持上部２３を下方にスライドさせ支持台２２を元の位置に戻し、第一の電極１６と第二の電極１８を容器２１内の液体３中に挿入する。これら電極１６、１８は例えば直径０．３ｃｍで、材質は黄銅ベースに金メッキを施し７ｃｍの長さにしたものを使っている。これら電極１６、１８の夫々には絶縁被膜２６、２８が取り付けられて、絶縁被膜２６、２８のない接触部、例えば一端側から２ｃｍの部分は液体に接触し、それ以外は接触しないようにしてある。このためこの接触部の上の絶縁被膜の部分まで浸漬するように液体３を収容しても、液体３に浸漬されて対向する２本の電極１６、１８の夫々の接触部は２ｃｍで一定となる。
【００１６】
このようにして図１の可変周波数発生手段２からの出力線１４と結線されたリード線３２から、第一の電極１６を通して、所定の可変周波数を持つクロック信号が液体３に印加され、液体３を透過した透過クロック信号を第二の電極１８で受信し、受信した透過クロック信号は第二の電極１８からリード線３４を介して図１の入力線２０に送られる。
【００１７】
図４は本発明による電気回路部の１実施例である。３６はスイッチ入力部、３８はクロック発信部、４０は可変周波数制御部、４２は可変周波数発信器、４４は液体測定部、４６は検出手段、４８はＡ／Ｄ変換部、５０はコンピューター制御・操作・表示部である。
【００１８】
コンピューター制御・操作・表示部５０はたとえばパーソナルコンピューターとか任意の分析用ソフトウェア、そして表示部と操作部からなる。操作スイッチが入ると入力端子５２からの信号が入り、スイッチ入力部３６で作成されたスタート信号が出力線５４を介して可変周波数制御部４０の１２ビットカウンタ５５に送られる。１２ビットカウンタ５５ではクロック発信部３８から出力されたクロック信号が出力線５６を介して送られているため、このクロック信号によってカウント値がカウントアップされる。
【００１９】
この１２ビットカウンタ５５に、前記スタート信号が入力されるとそのカウンタの値が「０」から「４０９５」までカウントされ、「４０９５」がカウントされた次のクロック信号によってＭＳＢの出力線６０が出力反転するとカウンタ５８で検出し、１２ビットカウンタ５５のカウントを停止する。
【００２０】
１２ビットカウンタ５５からのカウント値は、可変周波数発信器４２に送られ、可変周波数発信器４２からは、例えば１ステップが１ｋＨｚで４０９６ステップに変化される発振信号が出力される。そのときには、可変周波数発信器４２から出力線６２に１ｋＨｚから、４０９６ＭＨｚまでの信号が１０ｍｓの間隔で送られる。
【００２１】
従って液体測定部４４の液体６４には、そうした可変周波数が第一の電極７０に順次印加され、液体６４を介することによって電気的な変化を受けた信号が第二の電極７２から入力線６６を介して検出部６８に送られる。
【００２２】
検出部６８では第一の電極７０と第二の電極７２間に得られるクロック信号と透過クロック信号との時間差を検出信号として検出し、出力線７２に送ってもよいが、両電極７０、７２間の電圧変化や電流変化を検出してもよい。ここで検出した信号は出力線７２を介してＡ／Ｄ変換部４８に送られＡ／Ｄ変換され出力端子７４に送られる。一方出力端子７６からはクロック発信部３８から発信するクロック信号が送られ、この両出力端子から出力される信号を受けてコンピューター制御・操作・表示部では、変化値を演算処理し、表示するようにしている。
【００２３】
図５は、本願発明の液体の性状分析方法と性状分析装置を使用して、異なる３種類の液体肥料を測定し、それらを実線、破線、一点鎖線で示した波形図である。含有する微量成分の違いによって、波形に差異が生じている。これらはそれぞれに再現性があることも分かった。現状ではどのような成分あるいは生成過程での違いが、波形上の差異として現出するかについて、研究中ではあるが、液体の微量成分の違いがこうした波形の上での差異として現れてくるという事実は大きい。
【００２４】
このように本願発明の液体分析装置によれば、水溶液等の液体に微量に含まれる物質等の違いをグラフ（波形図）などによって具体的に表すことができ、水溶液等の液質の微妙な差異の判別や、その液体に他の液体が混入した場合の判別などを的確に行うことができるものである。そしてこのような判別を大掛かりな装置や検査に熟練した技術者等を要することなく行うことができ、これらの液体の判別をきわめて簡易の手法で行うことができるものである。
【００２５】
さらに、本願発明の液体分析装置を利用することによって、例えば以下に示すような液体に対する種種の分析や測定等を行うことができる。
【００２６】
１．水質の性格分析
水質のイオンの安定度やその特性をグラフや数値によって管理することができる。不純物が含まれているか、また水の硬質をある程度予測できる。
２．水溶液の時間的変化の測定
上述の測定を継続して行うことにより、時間経過による水溶液の安定度等の測定を行うことができる。
３．水溶液の温度変化の測定
温度の変化、室温の変化や煮沸や凍結した後の変化などを測定して、水質の状態を検知できる。
４．他の物質や磁場などによる影響
浄水器などによる水質の変化を捉えることができる。
５．水分を含むものの性格分析
植物の葉や根などの測定分析や尿の測定分析を行うことができる。その結果により有機処理の判定や身体の状態の判定に使用できる。
６．美容関係や酒造メーカー、電子部品機器、食品メーカーなどの水を使用しているあらゆる会社の品質管理に簡易的に使用できる。また河川や湖沼などの水質汚染の管理などにも使用できる。
【００２７】
また、図２、図５の波形図において、波形に変化を生じる周波数は、含まれる物質等に関係しているものと思われる。従って、これらを分析する事によって物質の特定を行うことも可能と考えられるが、現状ではそこまでの実験は行っていない。しかしながら水質の違いや変化等を知るためには、波形の変化が生じることだけで充分であり、本発明による液体分析の装置を用いる事によってこれらの判別を有効に行うことができるものである。
【００２８】
本発明は、前記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく用いられた分析方法や分析装置に対し適用され、種々の変化が可能とされるものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本願発明によれば液体に可変周波数信号を印加することにより、その電気的な変化値を印加した周波数に対応させてみることにより、その液体がもつ独自のパターン図（波形図）を得ることができた。このパターン図をその液体を判別する判別図として利用すれば、液体を判別することができる。また判別図と液体の性状を関連させ、液体の性状分析に利用すれば他分野での利用効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を説明するための一実施例のブロック図である。
【図２】  本発明による液体の性状分析装置で描き出した水道水の波形図である。
【図３】  本発明による図１に示した実施例の液体測定部の詳細図である。Ａは断面図、Ｂは上面図である。
【図４】  本発明による液体の性状分析装置の電子回路の一実施例図である。
【図５】  本発明による液体の性状分析装置で描き出した３種類の液体肥料の波形図である。
【符号の説明】
２、４２・・・可変周波数発生手段
４、４４・・・液体測定部
１６、１８、７０、７２・・・電極
６、６８・・・検出手段
８・・・演算手段
１０・・・表示手段
【図１】
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【図２】
0003961930.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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