JP6762009B2 - 体液粘性測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、体液の粘性を計測する体液粘性測定装置に関する。

体液の粘性を計測することは、健康状態を知る上で有効である。例えば、人の場合、脱水状態になっていたり、心筋梗塞や脳梗塞等を患っていたりすると、血液の粘性が上昇することが確認されている。また、血液粘度が上昇すると糖尿病発症のリスクが大きくなることが知られている。
体液の粘性の計測には様々な方法があり、その具体例が例えば特許文献１に記載されている。特許文献１には、基準粘度を有する基準流体と粘度を測定しようとする測定対象流体とを管の両側からそれぞれ注入し、管に一定間隔で連結された複数のカウンティングチャンネルのうち、測定対象流体が流れ込んだ数によって、測定対象流体の粘性を計測する方法が開示されている。

特表２０１３−５２０６７６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、計測精度がカウンティングチャンネルの配置ピッチに依存するという課題があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、計測精度が構造に依存するのを抑制した上で体液の粘性を計測可能な体液粘性測定装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る体液粘性測定装置は、流路を流れる体液の粘性を計測する体液粘性測定装置であって、前記流路に設けられ、外部の電源に接続される第１の導電部と、前記流路に設けられ、該流路内の前記体液を介して前記第１の導電部に電気的に接続される第２の導電部と、前記第２の導電部に接続された出力端子から出力される電気信号が所定の時間長当たりに予め定められた値以上上昇するタイミングの間隔から前記体液の粘性を算出する演算手段とを備え、前記第１、第２の導電部は、合わせて少なくとも３つあって、それぞれ前記体液の流れに沿って前記流路の異なる位置に配されている。

本発明に係る体液粘性測定装置において、前記演算手段は、更に前記出力端子から出力される電気信号の大きさから前記体液の電気伝導性及び粘性を算出するのが好ましい。

本発明に係る体液粘性測定装置において、前記第１、第２の導電部は、前記体液の流れに沿って交互に配置されているのが好ましい。

本発明に係る体液粘性測定装置において、前記第１、第２の導電部の配置ピッチは一定であるのが好ましい。

本発明に係る体液粘性測定装置において、前記流路の幅は、前記体液が毛細管現象によって流れる大きさであるのが好ましい。

本発明に係る体液粘性測定装置において、前記第２の導電部は複数あって、該複数の第２の導電部は一つの前記出力端子に接続されるのが好ましい。

本発明に係る体液粘性測定装置において、前記第２の導電部は複数あって、該複数の第２の導電部はその電気的状態がそれぞれ独立に監視され、各該第２の導電部に前記体液が接触した瞬間の時刻が記録されるのが好ましい。

本発明に係る体液粘性測定装置において、前記流路の前記第１、第２の導電部の配置領域の下流側で、前記体液に試薬液を合流させて、該体液及び該試薬液の混合液の粘性を所定の値に調整する液供給機構と、前記混合液の電気伝導率及び電解質濃度を計測する濃度導出手段とを更に備えるのが好ましい。

本発明に係る体液粘性測定装置において、前記演算手段は、前記濃度導出手段が計測した前記混合液の電解質濃度を用いて前記体液の粘性を算出するのが好ましい。

本発明に係る体液粘性測定装置において、それぞれ、前記流路、合わせて少なくとも３つの前記第１、第２の導電部及び前記出力端子を有する電極ユニットＰ、Ｑが設けられ、該電極ユニットＰの該流路の出側は、該電極ユニットＱの該流路の入り側に、前記体液から特定の物質を取り除くトラップを介して接続され、前記演算手段は、前記電極ユニットＰ、Ｑを流れる前記体液の粘性をそれぞれ算出してもよい。

本発明に係る体液粘性測定装置において、前記流路及び合わせて少なくとも３つの前記第１、第２の導電部を有するチップと、前記チップが装着される被装着体とが設けられ、前記被装着体には、装着された前記チップの前記第１の導電部を前記電源に接続する第１の回路と、装着された該チップの前記第２の導電部を前記出力端子に接続する第２の回路とが設けられていてもよい。

本発明に係る体液粘性測定装置において、前記流路、合わせて少なくとも３つの前記第１、第２の導電部及び前記出力端子を有する電極ユニットＲと、前記電極ユニットＲと同じ構造の電極ユニットＳとが設けられ、前記演算手段は、粘性が判明している標準サンプル液を前記電極ユニットＳの流路に流して算出した前記標準サンプル液の粘性を基に、前記体液を前記電極ユニットＲの前記流路に流して算出した前記体液の粘性を補正してもよい。

本発明に係る体液粘性測定装置において、前記流路、合わせて少なくとも３つの前記第１、第２の導電部及び前記出力端子を有する電極ユニットＲ’と、前記電極ユニットＲ’と同じ構造の電極ユニットＳ’と、前記電極ユニットＳ’の流路に、前記体液の粘性を変化させる粘性調整液を供給する液供給手段とが設けられ、前記演算手段は、前記電極ユニットＲ’の流路を流れる前記体液の粘性及び前記電極ユニットＳ’の流路を流れる前記粘性調整液及び前記体液の混合液の粘性をそれぞれ算出するようにしてもよい。

本発明に係る体液粘性測定装置は、流路に設けられた第１の導電部と、流路に設けられ、流路内の体液を介して第１の導電部に電気的に接続される第２の導電部と、第２の導電部に接続された出力端子から出力される電気信号が所定の時間長当たりに予め定められた値以上上昇するタイミングの間隔から体液の粘性を算出する演算手段とを備え、第１、第２の導電部が、合わせて少なくとも３つあって、それぞれ体液の流れに沿って流路の異なる位置で体液に接触するので、計測精度が構造に依存するのを抑制して、粘性を計測することが可能である。

本発明の一実施の形態に係る体液粘性測定装置の説明図である。 同体液粘性測定装置の電極ユニットの説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、同体液粘性測定装置のチップの部分断面図及び第１、第２の変形例に係るチップの部分断面図である。 複数の電極ユニットとトラップの接続を示す説明図である。 複数の電極ユニットと液供給機構の接続を示す説明図である。 試薬液を体液に合流させる電極ユニットの構成を示す説明図である。 標準サンプル液を利用して電気伝導率及び粘性を補正するために使用される電極ユニットＲ、Ｓを示す説明図である。 体液の粘性及び粘性調整液と体液の混合液の粘性を計測するために用いられる電極ユニットＲ’、Ｓ’を示す説明図である。 時間の経過による出力電流値の変化を示すグラフである。 図９のグラフの一部を拡大したグラフである。 第２の導電部にシングルチップマイコンを接続する例を示す説明図である。 シングルチップマイコンで生成されるデジタル信号の変化を示す説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２、図３（Ａ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る体液粘性測定装置１０は、流路１１を流れる体液Ｆの粘性を計測する装置であって、流路１１に設けられ、外部の交流電源（外部の電源の一例）Ｖに入力端子４０を介して接続される第１の導電部１２、１３、１４、流路１１に設けられた第２の導電部１５、１６、１７、１８、及び、第２の導電部１５、１６、１７、１８に接続された出力端子１９から出力されている電気信号が単位時間当たりに予め定められた値以上上昇するタイミングの間隔から、体液Ｆの粘性を算出する演算手段４４を有している。以下、詳細に説明する。

粘性の計測対象である体液Ｆは、電解質溶液であり、例えば、人の血液、髄液、汗、唾液、涙である。
体液粘性測定装置１０は、図１、図２に示すように、交流電源Ｖにスイッチ２０を介して接続される電極ユニット２１を備えている。電極ユニット２１は、図１、図２、図３（Ａ）に示すように、流路１１が設けられ、第１の導電部１２、１３、１４及び第２の導電部１５、１６、１７、１８を具備するチップ２２と、チップ２２が装着される被装着体２３を有している。

チップ２２は、図２、図３（Ａ）に示すように、前後に長い矩形状の板材２４及び上側に板材２４が固定された前後に長い板状のベース部材２５を備えている。
板材２４には、底面側に板材２４の長手方向に沿って凹部２６が形成され、板材２４の上面から凹部２６の一側にかけて形成された開口部２７及び板材２４の上面から凹部２６の他側にかけて形成された開口部２８が設けられている。本実施の形態では、開口部２７が体液Ｆの導入口、開口部２８が体液Ｆの排出口であるが、開口部２８を体液Ｆの導入口、開口部２７を体液Ｆの排出口として利用してもよい。

チップ２２の流路１１は、板材２４の底面をベース部材２５の上面に接触させて固定することで板材２４の凹部２６の開口がベース部材２５の上面で塞がれて形成されている。流路１１は親水性を有し、流路１１の幅は、体液Ｆが毛細管現象によって流路１１内を移動できる大きさであり、例えば、１０μｍ〜５００μｍの範囲である。そのため、開口部２７から体液Ｆが導入されると、体液Ｆが毛細管現象によって流路１１内を開口部２７側（一側）から開口部２８側（他側）に進行し、流路１１内には一側から他側に向かって流れが生じる。

本実施の形態では、シルウェット（Ｓｉｌｗｅｔ）を含有したＰＤＭＳ（ジメチルポリシロキサン）によって板材２４を形成し、流路１１の親水性を確保しているが、親水性処理は、これに限定されるものではない。

ベース部材２５の上面には、第１の導電部１２、１３、１４をそれぞれ有する導線３２、３３、３４及び第２の導電部１５、１６、１７、１８をそれぞれ有する導線３５、３６、３７、３８が設けられている。なお、本実施の形態では、ベース部材２５がガラスによって形成されているが、これに限定されない。

そして、導線３５（導線３２〜３４、３６〜３８についても同じ）は、図２、図３（Ａ）に示すように、第２の導電部１５（導線３２〜３４、３６〜３８については、それぞれ第１の導電部１２〜１４及び第２の導電部１６〜１８）が流路１１内に配されていればよく、本実施の形態のように、ベース部材２５の左端から右端に渡って、導線３５全体が、ベース部材２５の上面に密着している必要はない。
例えば、図３（Ｂ）に示すように、第２の導電部１５を流路１１の上側に固定して、ベース部材２５から離れるように導線３５を配線してもよいし、図３（Ｃ）に示すように、一端が流路１１内に配されるように導線３５を配線してもよい。これらは、導線３２〜３４、３６〜３８についても同じである。

流路１１においては、図１、図２に示すように、体液Ｆの流れに沿って、第２の導電部１５、第１の導電部１２、第２の導電部１６、第１の導電部１３、第２の導電部１７、第１の導電部１４及び第２の導電部１８が順に並べられている（即ち、第１の導電部及び第２の導電部は体液の流れに沿って交互に配置されている）。
従って、開口部２７に導入された体液Ｆは、流路１１内を進みながら、第２の導電部１５、第１の導電部１２、第２の導電部１６、第１の導電部１３、第２の導電部１７、第１の導電部１４及び第２の導電部１８に順に接触し、第１の導電部１２、１３、１４及び第２の導電部１５、１６、１７、１８は、体液Ｆの流れに沿って流路１１の異なる位置で体液Ｆに接触する。

また、第２の導電部１５、第１の導電部１２、第２の導電部１６、第１の導電部１３、第２の導電部１７、第１の導電部１４及び第２の導電部１８の配置ピッチは一定である。よって、開口部２７から導入された体液Ｆは、一定（実質的に一定）の時間間隔で、第２の導電部１５、第１の導電部１２、第２の導電部１６、第１の導電部１３、第２の導電部１７、第１の導電部１４及び第２の導電部１８に順に到達する。

体液Ｆは電気伝導性を有するため、開口部２７から導入された体液Ｆが第２の導電部１５を通過して第１の導電部１２まで達し、流路１１の開口部２７から第１の導電部１２までの領域全体に体液Ｆが存在する状態になった際、第２の導電部１５は、流路１１内の体液Ｆを介して、第１の導電部１２に電気的に接続される。その後、体液Ｆが第２の導電部１６まで達した際には、第２の導電部１６が、体液Ｆを介して、第１の導電部１２及び第２の導電部１５に電気的に接続される。そして、体液Ｆが第２の導電部１８まで達した際には、全ての第１の導電部１２、１３、１４及び第２の導電部１５、１６、１７、１８が、体液Ｆを介して電気的に接続される。

被装着体２３は、図１、図２に示すように、内側にチップ２２が嵌め込まれる枠部３９を備えている。枠部３９には、交流電源Ｖに接続される入力端子４０と、入力端子４０から３つに枝分かれした導線を有する回路４１（第１の回路）が、左側に設けられ、出力端子１９と、出力端子１９から４つに枝分かれした導線を有する回路４２（第２の回路）が、右側に設けられている。
枠部３９の内側にチップ２２が嵌め込まれる（即ち、被装着体２３に、チップ２２が装着される）ことによって、チップ２２は、第１の導電部１２、１３、１４が回路４１を介して入力端子４０に接続され、第２の導電部１５、１６、１７、１８が回路４２を介して出力端子１９に接続される。

即ち、複数の第２の導電部１５、１６、１７、１８は回路４２に接続され、回路４２は第２の導電部１５、１６、１７、１８を一つの出力端子１９に接続する。以下、特に記さない限り、チップ２２は被装着体２３に装着されているものとする。
出力端子１９には、図１に示すように、スイッチ４３を介して、演算手段４４が接続されている。スイッチ４３は、図１に示すように、演算手段４４の接続先を、電極ユニット２１の出力端子１９から、較正（校正）用の基準抵抗４４ａに切り替えることができる。

演算手段４４は、時計機能及び出力端子１９から出力されている電流（電気信号の一例）の値を計測する機能を有し、計測した電流値を時刻情報に関連付けることができる。
開口部２７に導入され流路１１を進む体液Ｆの先頭部が開口部２８に向かって進むのに従って、体液Ｆの先頭部は、第２の導電部１５、第１の導電部１２、第２の導電部１６、第１の導電部１３、第２の導電部１７、第１の導電部１４及び第２の導電部１８を順に通過し、出力端子１９から出力されている電流値（以下、単に「出力電流値」とも言う）は段階的に上昇する。出力電流値の段階的な上昇は、体液Ｆの先頭部が第１の導電部１２に到達してから開始する。

演算手段４４は、出力電流値が所定の時間長（本実施の形態では、０．５〜３秒間）当たりに予め定められた値以上上昇する時刻を検出して、出力電流値の段階的な上昇が生じたタイミングを検知できるように設計されている。演算手段４４には、以下の値が予め登録されている。

登録されている値：第２の導電部１５から第１の導電部１２までの距離、第１の導電部１２から第２の導電部１６までの距離、第２の導電部１６から第１の導電部１３までの距離、第１の導電部１３から第２の導電部１７までの距離、第２の導電部１７から第１の導電部１４までの距離、第１の導電部１４から第２の導電部１８までの距離

流路が毛細管である場合（つまり流路の断面が円形である場合）は、流路内を移動する流体の運動方程式は容易に解くことができ、Ｗａｓｈｂｕｒｎの式として知られる周知の結果が得られる。直径Ｄの毛細管中を移動する、粘性率η、表面張力γの流体の場合、Ｗａｓｈｂｕｒｎの式は以下の式（１）のように表される。

ここで、Ｌは流体の毛細管中への侵入距離、tは流体が毛細管中に侵入を始めてからの時間、θは接触角である。

一方、本発明のように、流路の断面が円形ではなく矩形である場合は、１）流体の運動が軸対称でないことに加え、２）流体の接する４つの面の接触角がすべて同じとみなすことができない等の理由で、流体の運動を解析的に解くことは困難である。しかし、式（１）からの類推で、流体の侵入距離Ｌと侵入時間ｔの間に、以下の式（２）の関係が成り立つことが容易に推測され、これは実験的に確認することができる。

ここで、Ｃは、流路の幾何学的形状（幅と高さ）及び流路内表面の性質（それぞれの面の接触角）によって決まる流路固有の定数である。定数Ｃの値は、粘性率η及び表面張力γの判明している体液類似の電解質溶液（基準溶液）の流動を記録することによって決定することができる。

演算手段４４は、体液Ｆの先頭部が第１の導電部１２から第２の導電部１６まで移動することによって、出力電流値の１回目の段階的な上昇タイミングと出力電流値の２回目の段階的な上昇タイミングの時間間隔を検出し、検出した時間間隔及び第１の導電部１２から第２の導電部１６までの距離を、上述した式のｔ及びＬにそれぞれ代入し、体液Ｆの粘性を算出する。

演算手段４４は、同様の手順で、体液Ｆの先頭部の第２の導電部１６から第１の導電部１３までの移動、体液Ｆの第１の導電部１３から第２の導電部１７までの移動、体液Ｆの第２の導電部１７から第１の導電部１４までの移動、及び、体液Ｆの第１の導電部１４から第２の導電部１８までの移動によって、それぞれ体液Ｆの粘性を算出する。

よって、演算手段４４は、出力電流値が所定の時間長当たりに予め定められた値以上上昇するタイミングの間隔から体液Ｆの粘性を算出することとなる。「出力電流値が所定の時間長当たりに予め定められた値以上上昇するタイミング」としているのは、体液Ｆの先頭部が第１の導電部１２、第２の導電部１６、第１の導電部１３、第２の導電部１７、第１の導電部１４又は第２の導電部１８を通過していないタイミングでも、出力電流値が多少上下することがあることから、体液Ｆの先頭部が第１の導電部１２、第２の導電部１６、第１の導電部１３、第２の導電部１７、第１の導電部１４又は第２の導電部１８を通過したタイミングを確実に検出するためである。

本実施の形態では、開口部２７から導入された体液Ｆが第２の導電部１８まで移動する間に、体液Ｆの粘性を５回計測することができる。体系Ｆの粘性を計測するためには、少なくとも２回の出力電流値の段階的な上昇を要することから、第１、第２の導電部は、合わせて少なくとも３つあって、それぞれが流路の流れに沿って異なる位置に配されていることが必要である。

また、演算手段４４は、出力電流値が段階的に上昇するタイミングの時間間隔から体液Ｆの粘性を算出するのに加え、出力電流値の大きさからも体液Ｆの粘性を算出可能である。以下、出力電流値の大きさから体液Ｆの粘性を算出する方法を説明する。
演算手段４４は、体液Ｆの先頭部が、第１の導電部１２、第２の導電部１６、第１の導電部１３、第２の導電部１７、第１の導電部１４及び第２の導電部１８を通過するごとに変化する出力電流値の大きさから、入力端子４０、出力端子１９間のインピーダンス（本実施の形態では、合成抵抗値）を求める。

そして演算手段４４は、求めたインピーダンスを基にして体液Ｆの電気伝導率（電気伝導性）及び粘性を導出する。入力端子４０、出力端子１９間のインピーダンスは、体液Ｆの電気伝導率によって決定されること、並びに、体液Ｆの電気伝導率と体液Ｆの粘性の間に直接的な相関関係があることは周知である（電気伝導率と粘性の間に相関関係があることは、例えば、Ｗａｌｄｅｎ則によって知られている）。

よって、演算手段４４は、入力端子４０、出力端子１９間のインピーダンスから体液Ｆの電気伝導率及び粘性を求めることが可能である。なお、入力端子４０、出力端子１９間のインピーダンスは、出力電流値が段階的に大きくなるのに応じて段階的に小さくなる。
演算手段４４による体液Ｆの粘性の導出には、出力電流値が段階的に上昇するタイミングからなされるもの（流体力学的観点による計測）と、出力電流値の大きさからなされるもの（電気伝導率を基にした計測）があり、状況に応じて、正確な値を選択可能である。
例えば、血液の凝固を抑制する抗凝固剤を血液に混合した場合には、電気伝導率に影響が出るため、流体力学的観点による計測値を選択することが考えられる。

ここで、演算手段４４は、出力電流値が段階的に上昇するたびに、流体力学的観点による体液Ｆの算出と、電気伝導率を基にした粘性の算出を行う。よって、所定量（第１の導電部１２、１３、１４及び第２の導電部１５、１６、１７、１８の全てが流路１１内の体液Ｆで電気的に接続される量）の体液Ｆを開口部２７から導入することによって、演算手段４４は、体液Ｆについて、流体力学的観点並びに電気伝導的観点の２種類の測定方法で粘性をそれぞれ複数回算出可能である。

そして、演算手段４４は、異なる測定方法で算出した複数の粘性値（本実施の形態では粘性係数）を基に、体液Ｆの最終的な粘性値を得る。例えば、算出した複数の粘性値の平均を最終的な粘性値にすることや、２つの測定方法のうち、粘性の各測定値にばらつきが小さい方を選択して最終的な粘性値を得ることができる。本実施の形態では、開口部２７から導入された体液Ｆが第２の導電部１８に到達するまで、出力電流値が段階的に６回上昇することから、演算手段４４は、流体力学的観点からの粘性の計測を５回行い、体液Ｆの電気伝導率の値からの粘性の計測を６回行うこととなる。

また、算出された各粘性値に所定以上の差異が生じた場合や、出力電流値が所定の時間間隔で段階的に上昇しない場合、演算手段４４は、異常ありを意味する信号を出力するように設計されている。
本実施の形態では、図１に示すように、演算手段４４が主として２つの電気回路４５、４６によって構成されているが、電気回路の数は２つである必要はない。
また、本実施の形態では、第１の導電部１２、１３、１４及び第２の導電部１５、１６、１７、１８が合わせて７つであるが、第１、第２導電部は合わせて少なくとも３つあればよい。

また、本実施の形態においては、電極ユニット２１が１つのみであったが、図４に示すように、２つの電極ユニット４８、４９（電極ユニットＰ、Ｑ）を設けることも可能である。電極ユニット４８、４９はそれぞれ、基本的に電極ユニット２１と同じ構造を備え、流路１１、及び合わせて７つ（即ち、合わせて少なくとも３つ）の第１の導電部１２、１３、１４及び第２の導電部１５、１６、１７、１８、及び出力端子１９を有している。

電極ユニット４８の流路１１の出側（他側）は、電極ユニット４９の流路１１の入り側（一側）に、体液Ｆから特定の物質（例えば、体液Ｆが血液の場合、特定の物質は血球）を取り除くトラップ５０を介して接続されている。なお、電極ユニット４８、４９において、電極ユニット２１と同様の構成については同じ符号を付して詳しい説明を省略する（以下同じ）。

従って、電極ユニット４８の開口部２７から導入された体液Ｆは、電極ユニット４８の流路１１を通過し、トラップ５０で特定の物質が取り除かれた後、電極ユニット４９の流路１１を流れる。そのため、図示しない演算手段は、電極ユニット４８の出力端子１９からの出力電流値を基に、特定の物質が取り除かれていない体液Ｆの電気伝導率及び粘性を算出（粘性については２つの測定方法で算出、以下同じ）し、電極ユニット４９の出力端子１９からの出力電流値を基に、特定の物質が取り除かれた体液Ｆ（例えば、血球が除去された血漿を含む血液）の電気伝導率及び粘性を算出する。

また、図５に示すように、流路１１の第１の導電部１２、１３、１４及び第２の導電部１５、１６、１７、１８の配置領域の下流側で、体液Ｆに試薬液を合流させて、体液Ｆ及び試薬液の混合液の粘性を所定の値に調整する液供給機構５２を設けてもよい。
図５に示す例では、電極ユニット４９の下流側に、電極ユニット４９の流路１１の出側に流路１１の入り側が接続された電極ユニット５１が設けられ、電極ユニット４９の流路１１と電極ユニット５１の流路１１の接続領域に、液供給機構５２が管を介して連結されている。

電極ユニット５１は、基本的に電極ユニット２１と同じ構造を備え、液供給機構５２は、例えば、ポンプ及び電磁弁を有して構成可能である。
液供給機構５２は、例えば、体積比で体液Ｆの略２０倍の蒸留水（試薬液の一例、以下、単に「水」とも言う）を、電極ユニット４９、５１の間で、体液Ｆに合流させて、体液Ｆ及び水の混合液の粘性率を水と同レベルにする。電極ユニット５１の出力端子１９には、出力端子１９からの出力電流値を基に電極ユニット５１の流路１１を流れる混合液の電気伝導率及び混合液の電解質濃度を計測する図示しない濃度導出手段が接続されている。濃度導出手段は、例えば、ソフトウェアプログラムがインストールされた電子計算機によって構成可能である。

試薬液を体液Ｆに合流させる構成は、直列接続した２つの電極ユニットの間に液体供給機構を設けるものに限定されない。例えば、図６に示すように、２つの電極ユニット５５、５６を設け、電極ユニット５５、５６の各流路１１に共通する一つの開口部２７から導入された体液Ｆが電極ユニット５５、５６の各開口部２８に向かって送られるようにし、開口部２７と電極ユニット５５の間に電極ユニット５５の流路１１に送られる体液Ｆに試薬液を合流させる液供給機構５２を設けるようにしてもよい。

演算手段は、濃度導出手段から、濃度導出手段が計測した電気伝導率及び電解質濃度を取得可能であり、濃度導出手段が計測した混合液の電気伝導率又は混合液の電解質濃度を用いて体液Ｆの粘性を算出する。
ここで、インピーダンスを基に体液の粘性を算出する計算式には、その体液の電解質濃度が必要である。この点、体液の電解質濃度の値は体液の種類ごとに一定範囲であり、ばらつきが小さい。よって、計算式に電解質濃度の予め定められた値を代入すれば、電解質濃度を計測せずとも、対象とする体液の粘性を算出することができる。但し、電解質濃度をより正確に算出する観点においては、計測した電解質濃度を計算式に代入して粘性を算出するのが好ましい。

また、図７に示すように、電極ユニット２１と同じ構造の２つの電極ユニット５３、５４（電極ユニットＲ、Ｓ）を設け、電極ユニット５３の流路１１に体液Ｆを流し、電極ユニット５４の流路１１に粘性が判明している標準サンプル液を流して、算出した体液Ｆの粘性を補正することもできる。
演算手段は、電極ユニット５４の流路１１に流した標準サンプル液の粘性及び電極ユニット５３の流路１１に流した体液Ｆの粘性をそれぞれ算出し、算出した標準サンプル液の粘性（具体的には、算出した標準サンプル液の粘性と、粘性が判明していた標準サンプル液の粘性の差）を基に、算出した体液Ｆの粘性を補正する。計測時の温度など環境の違いにより、算出される体液Ｆの粘性には多少の誤差が生じることが考えられるため、標準サンプル液の粘性を基に、算出した体液Ｆの粘性を補正するのは、より正確な粘性を得る上で好適である。更に、例えばサーミスター素子などの温度測定手段を電極ユニット上に設置して計測時の温度を記録し、より正確を期すこともできる。

更に、図８に示すように、電極ユニット２１と同じ構造の２つの電極ユニット５８、５９（電極ユニットＲ’、Ｓ’）及び電極ユニット５９の流路１１に体液Ｆの粘性を変化させる粘性調整液（例えば、凝固刺激試薬）を供給する液供給手段６０を設け、演算手段が、電極ユニット５８の流路１１を流れる体液Ｆの粘性及び電極ユニット５９の流路１１を流れる粘性調整液及び体液の混合液の粘性をそれぞれ算出するようにしてもよい。これによって、例えば、粘性調整液が血液（体液Ｆの一例）を凝固する効果を容易に計測することが可能である。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実験について説明する。
本実験においては、合わせて７つの第１、第２の導電部を有する電極ユニットを採用し、流路にショ糖を加えて粘度を上げた食塩水（以下、単に「食塩水」とも言う）を流した。図９、図１０に、計測された出力電流の時間軸に対する推移を示す。なお、図１０のグラフは、図９のグラフの一部を拡大したものであり、図１０には、段階的に上昇する出力電流それぞれに対応する合成抵抗の値を記している。
図９、図１０より、段階的に上昇する出力電流の各上昇値が略同じであること、並びに、出力電流が５〜６秒間隔で段階的に上昇したことが確認できた。その結果、段階的に上昇する出力電流それぞれから電気伝導率及び粘性を算出できることが分かる。
なお、図９において、Ｄは食塩水を導入した時点を示し、Ｗは流路に水を流して食塩水を洗い流した時点を示す。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、体液の粘性の計測は流体力学的観点からのみでもよい。その場合、電流の大きさを定量的に記録する必要はなく、体液が第２の導電部に到達した時刻（体液が第２の導電部に接触した瞬間の時刻）のみを正確に記録すればよい。つまり、電流値をアナログ値として記録する必要はなく、デジタル値として記録すればよいこととなるので、図１１に示すように、シングルチップマイコン６１を用いた簡素な構成にすることができる。

図１１に示す例では、複数の導電部１５、１６、１７、１８（第２の導電部）がそれぞれ独立してシングルチップマイコン６１の４つのチャンネル（入力端子）に接続されている。シングルチップマイコン６１は、標準的に装備しているインプットキャプチヤー機能によって、導電部１５、１６、１７、１８の電気的状態をそれぞれ独立に監視し、４つのチャンネルの電圧値が変化したタイミング、即ち体液Ｆが導電部１５、１６、１７、１８に到達したタイミングの時刻を読み取って記録する。図１２に示すｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３はそれぞれ体液Ｆの先頭部が導電部１５、１６、１７、１８に到達したタイミングを意味し、各チャンネルに対応するデジタル値はｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３で非連続的に上昇する。体液Ｆの粘性は、ｔ０、ｔ１の時間間隔、ｔ１、ｔ２の時間間隔、ｔ２、ｔ３の時間間隔を基に計測される。
そして、第１の導電部に交流電源を接続する代わりに、図１１に示すように、直流電源Ｅを接続するようにしてもよい。

また、体液が毛細管現象によって進む流路の代わりに、体液がポンプあるいは重力によって進む流路を採用してもよい。但し、毛細管現象によって体液が進行する流路を採用した場合、粘性を計測するために要する体液の量を少なくすることができる。
そして、本実施の形態では交流電源から入力端子に与えられる交流電圧の周波数が単一で一定であるが、入力端子に周波数が異なる複数の交流電圧を与えることもできる。入力端子に周波数が異なる交流電圧を与える場合、演算手段は、電気伝導率から粘性を算出するのに当たり、各周波数のインピーダンスを求めて体液の粘性を算出することとなる。

また、第１、第２の導電部が体液の流れに沿って交互に配置されている必要はない。更に、第１、第２の導電部の配置ピッチは一定でなくてもよい。
更に、第２の導電部が複数個ある場合、複数の第２の導電部を、一つの出力端子に接続する必要はなく、それぞれ別個の出力端子に接続してもよい。

１０：体液粘性測定装置、１１：流路、１２〜１４：第１の導電部、１５〜１８：第２の導電部、１９：出力端子、２０：スイッチ、２１：電極ユニット、２２：チップ、２３：被装着体、２４：板材、２５：ベース部材、２６：凹部、２７、２８：開口部、３２〜３８：導線、３９：枠部、４０：入力端子、４１、４２：回路、４３：スイッチ、４４：演算手段、４４ａ：基準抵抗、４５、４６：電気回路、４８、４９：電極ユニット、５０：トラップ、５１：電極ユニット、５２：液供給機構、５３、５４、５５、５６、５８、５９：電極ユニット、６０：液供給手段、６１：シングルチップマイコン、Ｅ：直流電源、Ｆ：体液、Ｖ：交流電源

Claims (13)

1. 流路を流れる体液の粘性を計測する体液粘性測定装置であって、
   前記流路に設けられ、外部の電源に接続される第１の導電部と、
   前記流路に設けられ、該流路内の前記体液を介して前記第１の導電部に電気的に接続される第２の導電部と、
   前記第２の導電部に接続された出力端子から出力される電気信号が所定の時間長当たりに予め定められた値以上上昇するタイミングの間隔から前記体液の粘性を算出する演算手段とを備え、
   前記第１、第２の導電部は、合わせて少なくとも３つあって、それぞれ前記体液の流れに沿って前記流路の異なる位置に配されていることを特徴とする体液粘性測定装置。
2. 請求項１記載の体液粘性測定装置において、前記演算手段は、更に前記出力端子から出力される電気信号の大きさから前記体液の電気伝導性及び粘性を算出することを特徴とする体液粘性測定装置。
3. 請求項１又は２記載の体液粘性測定装置において、前記第１、第２の導電部は、前記体液の流れに沿って交互に配置されていることを特徴とする体液粘性測定装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の体液粘性測定装置において、前記第１、第２の導電部の配置ピッチは一定であることを特徴とする体液粘性測定装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の体液粘性測定装置において、前記流路の幅は、前記体液が毛細管現象によって流れる大きさであることを特徴とする体液粘性測定装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の体液粘性測定装置において、前記第２の導電部は複数あって、該複数の第２の導電部は一つの前記出力端子に接続されることを特徴とする体液粘性測定装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の体液粘性測定装置において、前記第２の導電部は複数あって、該複数の第２の導電部はその電気的状態がそれぞれ独立に監視され、各該第２の導電部に前記体液が接触した瞬間の時刻が記録されることを特徴とする体液粘性測定装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の体液粘性測定装置において、前記流路の前記第１、第２の導電部の配置領域の下流側で、前記体液に試薬液を合流させて、該体液及び該試薬液の混合液の粘性を所定の値に調整する液供給機構と、前記混合液の電気伝導率及び電解質濃度を計測する濃度導出手段とを更に備えることを特徴とする体液粘性測定装置。
9. 請求項８記載の体液粘性測定装置において、前記演算手段は、前記濃度導出手段が計測した前記混合液の電解質濃度を用いて前記体液の粘性を算出することを特徴とする体液粘性測定装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の体液粘性測定装置において、それぞれ、前記流路、合わせて少なくとも３つの前記第１、第２の導電部及び前記出力端子を有する電極ユニットＰ、Ｑが設けられ、該電極ユニットＰの該流路の出側は、該電極ユニットＱの該流路の入り側に、前記体液から特定の物質を取り除くトラップを介して接続され、前記演算手段は、前記電極ユニットＰ、Ｑを流れる前記体液の粘性をそれぞれ算出することを特徴とする体液粘性測定装置。
11. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の体液粘性測定装置において、前記流路及び合わせて少なくとも３つの前記第１、第２の導電部を有するチップと、前記チップが装着される被装着体とが設けられ、前記被装着体には、装着された前記チップの前記第１の導電部を前記電源に接続する第１の回路と、装着された該チップの前記第２の導電部を前記出力端子に接続する第２の回路とが設けられていることを特徴とする体液粘性測定装置。
12. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の体液粘性測定装置において、前記流路、合わせて少なくとも３つの前記第１、第２の導電部及び前記出力端子を有する電極ユニットＲと、前記電極ユニットＲと同じ構造の電極ユニットＳとが設けられ、前記演算手段は、粘性が判明している標準サンプル液を前記電極ユニットＳの流路に流して算出した前記標準サンプル液の粘性を基に、前記体液を前記電極ユニットＲの前記流路に流して算出した前記体液の粘性を補正することを特徴とする体液粘性測定装置。
13. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の体液粘性測定装置において、前記流路、合わせて少なくとも３つの前記第１、第２の導電部及び前記出力端子を有する電極ユニットＲ’と、前記電極ユニットＲ’と同じ構造の電極ユニットＳ’と、前記電極ユニットＳ’の流路に、前記体液の粘性を変化させる粘性調整液を供給する液供給手段とが設けられ、前記演算手段は、前記電極ユニットＲ’の流路を流れる前記体液の粘性及び前記電極ユニットＳ’の流路を流れる前記粘性調整液及び前記体液の混合液の粘性をそれぞれ算出することを特徴とする体液粘性測定装置。

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