特許 7041134 粘度計及びその使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-14

(45)【発行日】2022-03-23

(54)【発明の名称】粘度計及びその使用方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 11/04 20060101AFI20220315BHJP

   G01N 11/08 20060101ALI20220315BHJP

【ＦＩ】

G01N11/04 A

G01N11/08

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2019519250

(86)(22)【出願日】2017-10-11

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-10-17

(86)【国際出願番号】 US2017056097

(87)【国際公開番号】W WO2018071512

(87)【国際公開日】2018-04-19

【審査請求日】2020-10-09

(31)【優先権主張番号】15/290,936

(32)【優先日】2016-10-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506306558

【氏名又は名称】レオセンス，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110002169

【氏名又は名称】彩雲国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ベイク， セオン－ギ

【審査官】北条 弥作子

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－０５９８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１５７６９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第０４５７４６２２（ＵＳ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０３１６３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２００７－５２８５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００７０４２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６３９３８９８（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １１／００－１３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粘度計であって、
液体流路と、前記液体流路に沿って配置された少なくとも２つの圧力センサとを有し、前記液体流路を通して流れる液体の圧力低下を測定するように構成された粘度センサと、
前記粘度センサに結合され、かつ液体を収容するシリンジと結合されるように構成されたディスペンシング機構と、
前記ディスペンシング機構の動作を制御し、前記粘度センサからデータを受け取って処理するように構成された電子コントローラであって、前記ディスペンシング機構を、既知の流量で、シリンジから前記粘度センサへ前記液体を供給するように、前記電子コントローラによって制御するために構成された該電子コントローラと、を含む粘度計であって、
気体の供給源と結合され、前記液体流路を通して、前記気体を供給するように構成され、
前記気体についての１回以上の測定に基づいて、前記粘度センサが予め定義された基準内で動作しているかを判定することを特徴とする粘度計。

【請求項2】

前記シリンジは、バレルと、プランジャとを含み、前記ディスペンシング機構は、アダプタであって、前記ディスペンシング機構の前記アダプタの移動により前記プランジャを押し、そして、前記ディスペンシング機構の前記アダプタの移動により前記プランジャを引くために前記プランジャに結合された該アダプタを含むことを特徴とする請求項１に記載の粘度計。

【請求項3】

前記粘度センサの出口に結合される正圧源を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の粘度計。

【請求項4】

前記粘度センサ及び前記シリンジに結合され、前記粘度センサと前記シリンジとの間に配置された選択弁を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の粘度計。

【請求項5】

前記気体は、調整された乾燥気体であることを特徴とする請求項１に記載の粘度計。

【請求項6】

前記電子コントローラは、前記粘度センサの圧力センサにより測定された前記調整された乾燥気体の圧力の１回以上の測定に基づいて、前記粘度センサが予め定義された基準内で動作しているかを判定することを特徴とする請求項５に記載の粘度計。

【請求項7】

前記粘度センサは、圧力センサ膜及びセンサ基体によって形成され、少なくとも２つの圧力センサを提供するモノリシックセンサプレートを含んでいることを特徴とする請求項６に記載の粘度計。

【請求項8】

ディスペンシング機構を使用して、既知の流量でシリンジから前記シリンジに結合された粘度センサへと液体を供給するステップであって、前記粘度センサが、液体流路及び前記液体流路に沿って配置された少なくとも２つの圧力センサを有するものである該ステップと、
前記シリンジから前記粘度センサへと前記液体を供給する間に前記液体流路を通して流れる前記液体の圧力低下を測定するステップと、
前記ディスペンシング機構を使用して、既知の流量で前記粘度センサから前記シリンジへと前記液体を回収するステップと、
前記粘度センサから前記シリンジへと前記液体を回収する間に前記液体流路を通して流れる前記液体の圧力低下を測定するステップと、を含み、
前記粘度センサは、気体源に結合されており、
前記粘度センサの前記液体流路を通して、前記気体が供給され、
前記粘度センサの前記圧力センサによって、前記気体の圧力を測定するステップと、
前記粘度センサの前記圧力センサによる前記気体の圧力の１回以上の測定に基づいて、前記粘度センサが予め定義された基準内で動作しているかを判定するステップと、を更に含むことを特徴とする方法。

【請求項9】

前記ディスペンシング機構を使用して、前記シリンジから前記粘度センサに前記液体を供給するステップが、前記ディスペンシング機構のアダプタの移動により前記シリンジのプランジャを押すことを含み、
前記ディスペンシング機構を使用して、前記粘度センサから前記シリンジへと前記液体を回収するステップが、前記ディスペンシング機構のアダプタの移動により前記シリンジのプランジャを後方に引くことを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記粘度センサからの前記液体の回収速度を高め、前記粘度センサの前記圧力センサの損傷を回避するために前記粘度センサの出口に正圧を加えるステップを更に含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記圧力低下から前記液体の粘度を決定するステップを更に含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項12】

前記粘度センサは、圧力センサ膜及びセンサ基体によって形成され、少なくとも２つの圧力センサを提供するモノリシックセンサプレートを含んでいることを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項13】

粘度計を診断するための方法であって、
圧力を調整した乾燥気体を、液体流路及び少なくとも２つの圧力センサを有する粘度計に送るステップと、
前記粘度計の前記少なくとも２つの圧力センサを使用して前記気体の圧力を測定するステップと、
前記測定された圧力に基づいて、前記粘度計の動作状態を判定するステップと、を含むことを特徴する粘度計を診断するための方法。

【請求項14】

前記測定された圧力に基づいて、直接的に、前記液体流路が塞がれている及び／又は狭くなっているかどうかを判定することを含む請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記測定された圧力を前記気体の流量に変換し、
前記気体の前記流量に基づいて、前記液体流路が塞がれている及び／又は狭くなっているかどうかを判定することを含む請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、一般に粘度計に関し、限定するものではないが、貫流型粘度センサを利用して液体の粘度を測定する粘度計等の粘度計に関する。

【背景技術】

【0002】

粘度は液体の流れに対する抵抗の測定値であり、Dynamics of Polymeric Liquids, Vol. 1, 1987, R. B. Bird, R. C. Armstrong, and O. Hassager（非特許文献１）に記載のように、その値は非ニュートン流体については変形率に応じて変化する。変形率は、（時間）－１を単位とするせん断率によって与えられる。既知のせん断率で測定された粘度は「真の」粘度である。真の粘度のせん断率に対する依存性は、材料を特徴づける粘度曲線であり、効率的処理のために考慮すべき重要な因子である。しかし、多くの場合、粘度は不明確な試験条件の下で測定され、せん断率を知ること、又は計算することはできない。不明確な条件の下では、測定された粘度値は「見かけの」値にすぎない。真の粘度は既知のせん断率で測定されるので、真の粘度値は普遍的であるが、見かけの粘度値はそうではない。代わりに、見かけの粘度値は測定システムに依存する。例えば、一般的な測定としては、スピンドルが一定速度で回転させられている間に、大量の試験液体に漬けたスピンドルのトルクを測定する。この場合、試験条件が不明確でせん断率が未知であることから、トルク値からは見かけの粘度値しか得られない。見かけの粘度値は、せいぜいスピンドルの回転速度の関数として測定できるに過ぎない。実際、試験液体の「構成方程式」が既知の場合、スピンドルの回転速度はせん断率と相関性を有し得る。しかし、「構成方程式」は、殆ど全ての非ニュートン流体の液体について未知である。従って、真の粘度値は、大半の非ニュートン流体の液体について不明確な試験条件で測定することはできない。

【0003】

見かけの粘度値のみを与える粘度測定の方法が開発され、製造における品質管理や材料の特性化のために用いられてきた。リアルタイムの粘度測定のために種々のオンライン粘度計が設計されている。米国特許第５，３１７，９０８号明細書（Fitzgeraldら）（特許文献１）及び米国特許第４，８７８，３７８号明細書（Harada）（特許文献２）は、プロセス制御のために見かけの粘度値を測定するシステムに関する。米国特許第６，３９３，８９８号明細書（Hajdukら）（特許文献３）は、多くの試験液体を同時に測定するシステムを開示している。これらの粘度計は、見かけの粘度値を測定する。しかし、見かけの粘度測定値の非普遍性のために、特定の方法で測定された特定のサンプルの見かけの粘度と真の粘度との相関関係は、必要な場合には個別に見いだされなければならない。材料のための配合の基本的な開発には、真の粘度測定値が必要である。また、ダイ、金型、押出スクリュー等の加工装置及び付属品の設計には、材料の真の粘度値が必要である。しかし、見かけの粘度測定値は、測定が容易かつ迅速に行え、多くの場合より経済的であるため、目安として迅速に行われる試験のために用いられてきた。真の粘度値は得ることがより困難であり、僅かな種類の装置、即ちレオメータ及びキャピラリ粘度計を用いて測定することしかできない。レオメータは、試験サンプルに対して正確で既知のせん断率を与え、それにより真の粘度値を測定する。レオメータは多用途であり、通常は他の特性の測定も行うための機能も備え付けられている。従って、それらは通常高額である。更に、レオメータを用いた粘度測定には、通常大量のサンプルが必要である。また、レオメータはオンライン測定の用途にあまり適していない。円形キャピラリ粘度計は、適切な補償を考慮に入れるか否かに応じて、見かけの粘度値及び真の粘度値を測定することができる。キャピラリ粘度計は、粘度のためにキャピラリに沿った圧力低下の測定を必要とする。キャピラリは断面形状が円形なので、入口及び出口の圧力のみを測定することができる。この制限のために、直径に対する長さの比率が異なる２つの異なるキャピラリを用いて入口の効果を補正しない場合には、キャピラリ粘度計は見かけの粘度しか測定できない。しかし、２つのキャピラリを用いると、キャピラリ粘度計は嵩張るようになり、及び／又は測定時間が長くなる。キャピラリ粘度計は、米国特許第６，５７５，０１９号明細書（Larson）（特許文献４）、米国特許第４，９２０，７８７号明細書（Dualら）（特許文献５）、米国特許第４，９１６，６７８号明細書（Johnsonら）（特許文献６）、及び米国特許第４，７９３，１７４号明細書（Yau）（特許文献７）に記載されている。マイクロ流体粘度計は、米国特許第６，６８１，６１６号明細書（Michael Spaidら）（特許文献８）、及び米国特許出願公開第２００３／０１８２９９１号明細書（Michael Spaidら）（特許文献９）に記載されている。流体流路におけるマーカーの滞留時間を用いて粘度を測定するが、この粘度値は、試験液体がニュートン流体でない場合には真の粘度値ではない。非ニュートン流体の液体については見かけの粘度しか測定されない。米国特許第５，５０３，００３号明細書（Brookfield）（特許文献１０）に記載された可搬粘度計は、粘度測定のために大量の液体の中で回転するスピンドルのトルクを測定するという広く知られた方法を利用する。そこに記載されているように、また良く知られているように、この方法は見かけの粘度値しか測定できない。

【0004】

要するに、殆どの粘度測定技術は見かけの粘度値しか得られず、比較的大量のサンプルを必要とする。また、これらの装置では、次のサンプルの測定の前に液体に接触する部品（コンテナ、スピンドル等）のクリーニングが必要である。そのようなクリーニングには時間がかかるので、粘度測定には一般的にはセットアップから試験まで３０分程度の時間がかかる。現在の技術では大量のサンプルボリュームを要するために、クリーニング時間が長くなり、廃棄物の量も増える。従って、少量のサンプルで迅速に真の粘度値を測定する純粋な可搬粘度計は存在しない。米国特許第７，２９０，４４１号明細書（特許文献１１）に開示されたスリット式粘度計は、少量のサンプルの真の粘度値の測定を可能にする。しかし、その粘度計は、粘度計を通過する液体の流れを提供し、それを制御するための高精度の液体ディスペンシングシステム及び関連する電子装置を必要とする。従来技術では、可搬性を有し種々のサンプルとともに用いることができる単純で高精度の液体ディスペンシングシステムは開示されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】米国特許第５，３１７，９０８号明細書

【文献】米国特許第４，８７８，３７８号明細書

【文献】米国特許第６，３９３，８９８号明細書

【文献】米国特許第６，５７５，０１９号明細書

【文献】米国特許第４，９２０，７８７号明細書

【文献】米国特許第４，９１６，６７８号明細書

【文献】米国特許第４，７９３，１７４号明細書

【文献】米国特許第６，６８１，６１６号明細書

【文献】米国特許出願公開第２００３／０１８２９９１号明細書

【文献】米国特許第５，５０３，００３号明細書

【文献】米国特許第７，２９０，４４１号明細書

【非特許文献】

【0006】

【文献】Dynamics of Polymeric Liquids, Vol. 1, 1987, R. B. Bird, R. C. Armstrong, and O. Hassager

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

一部の実施形態によれば、可搬粘度測定装置即ち粘度計が、小型の粘度測定センサ、小型の粘度測定センサに液体サンプルを強制的に流入させるための可搬式高精度液体ディスペンシングシステム、粘度計の動作を制御するためのコントローラ、及び液体の粘度の測定値を表示するためのディスプレイを備える。本出願人に付与された米国特許第６，８９２，５８３号明細書及び米国特許第７，２９０，４４１号明細書にはセンサの設計が記載されており、これらの特許文献は引用によりその全内容を本明細書の一部とする。その可搬システムは、液体の真の粘度値を測定し、測定のために少量の液体サンプルしか必要としない。本出願では、試験対象の液体のサンプルを得て、その液体サンプルを試験のために粘度計に挿入するための迅速で容易な方法も記載する。

【0008】

一部の実施形態による可搬高精度液体ディスペンシングシステムは、容積型サンプルコンテナとともに動作する容積型ポンプを備え、容積型サンプルコンテナは容積型ピペットとも称され、ピペットに粘度の測定対象である液体のサンプルが供給される。ピペットは粘度計から取り外し可能及び交換可能であり得、従って粘度計から取り外したときに試験対象の液体サンプルをピペットに引き入れ、次に、液体のサンプルを収容したピペットを、その液体のサンプルの粘度の測定のために粘度計に挿入することができる。ピペットは、サンプルをピペットに引き入れ（これは手で行うことができる）、粘度計内にあるときにピペットからサンプルを強制的に出すためにピペット内で摺動するプランジャを有する。容積式ポンプの一実施形態では、高精度モータがリードスクリューを駆動し、そのリードスクリューは、ピペットが粘度計内に位置決めされたときプッシュバックをピペットプランジャに接触するように動かす。プッシュバックがピペット内でプランジャを動かすと、液体はピペットから小型粘度測定センサの流路内にディスペンシングされる。制御電子装置は、試験対象の液体をピペットから小型粘度測定センサの流路内に既知の流量で供給するために高精度モータの動作を制御する。

【0009】

小型貫流型粘度測定センサは、圧力センサアレイと組み合わされたミクロンスケールの流路を備え、圧力センサアレイは、流路内で完全な流れとなった液体の流れの圧力低下を測定する。一部の実施形態では、流れの速度場が（流路の入口からの遷移によって）定常状態に達したとき、流れは、完全な流れとなったものとみなされる。一部の実施形態では、液体の完全な流れとなった流れは、流路の長さに沿って同一の速度プロファイルを有する。例えば、流路の第１の端部の近くの流路の中心における液体の完全な流れとなった流れの速度は、流路の第１の端部と反対側の第２の端部の近くの流路の中心における液体の完全な流れとなった流れの速度と同一である。圧力低下は、流路を通して流れる液体のせん断応力に比例する。せん断率は流量に比例する。サンプル液体の粘度は、せん断応力をせん断率で除すことにより計算される。得られる粘度の測定値はディスプレイに示すことができる。マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサをベースにした電子装置は、ポンプのモータを制御し、圧力センサからのデータを処理するための粘度計のコントローラ電子装置（本明細書において電子コントローラとも称する）を形成することができる。処理済みデータは表示することができ、また遠隔の装置に格納及び／又は送信することもできる。

【0010】

一部の実施形態では、サンプルの温度制御が必要な場合、粘度計、粘度センサ、及び／又はピペット内のサンプルは、ペルチェ効果をベースにした温度制御装置又は他の一般的に許容される温度制御手段を用いて設定温度に調節することができる。

【0011】

一部の実施形態では、粘度計は、種々の用途のために測定された粘度値の履歴を格納し、及び／又は高頻度で測定されると予測される液体のような種々の液体の既知の粘度値のデータベースを格納できるように構成される。このことにより、既知の液体の既知の粘度と、既知の液体と考えられるサンプルの測定された粘度との迅速な比較が可能となる。既知の値と測定値との相違は、試験液体が考えられた液体ではないことを示しているか、又は粘度計に問題があり粘度計がチェックされ得ることを示している可能性がある。

【0012】

一部の実施形態によれば、粘度計が、液体流路を有する粘度センサと、前記液体流路に沿って配置された少なくとも２つの圧力センサとを有し、前記液体流路を通して流れる液体の圧力低下を測定するように構成される。前記粘度計は、既知の流量でシリンジから前記粘度センサへ液体を供給するように構成されたディスペンシング機構と、前記ディスペンシング機構の動作を制御し、前記粘度センサからデータを受け取って処理するように構成された電子コントローラも備え得る。

【0013】

一部の実施形態では、前記ディスペンシング機構は前記シリンジと結合されるように構成され、前記シリンジは粘度センサと結合され、かつ液体を収容するように構成される。

【0014】

一部の実施形態では、前記粘度計はサンプル装填インタフェースを含み、このサンプル装填インタフェースを通して液体を受け取る様に前記粘度計が構成されている。一部の実施形態では、前記シリンジが前記サンプル装填インタフェースを含む。一部の実施形態では、前記サンプル装填インタフェースが、前記粘度センサ及び前記シリンジに結合されると共に前記粘度センサと前記シリンジとの間に配置されたた選択弁又は切替弁（本明細書全体において、用語「選択弁」は多種多様な弁を表すために用いられる）を含む。

【0015】

一部の実施形態では、前記粘度計は、前記シリンジ及び前記ディスペンシング機構に結合するように構成された輸送装置を含む。前記輸送装置は、前記シリンジを、試験液体を前記シリンジに吸引するための第１の位置と前記シリンジを前記粘度センサに結合するための第２の位置との間で動かすように構成され、前記第２の位置は前記第１の位置と異なり、前記輸送装置は、前記シリンジを、ユーザの介入とは無関係に前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させるように構成される。

【0016】

一部の実施形態では、前記粘度計は、ユーザの介入とは無関係に前記試験液体を前記シリンジに吸引するように構成される。

【0017】

一部の実施形態では、前記粘度計が、複数の粘度センサを含む粘度センサモジュールを含む。

【0018】

一部の実施形態では、複数の液体流路が前記粘度センサに画定され、前記複数の液体流路の内の２以上の液体流路の各々に沿って少なくとも２つの圧力センサが配置される。

【0019】

一部の実施形態では、前記粘度計が、温度制御装置を含む。一部の実施形態では、前記温度制御装置が前記電子コントローラに接続され、前記電子コントローラが前記温度制御装置を制御するように構成される。一部の実施形態では、前記粘度センサが、温度制御される。一部の実施形態では、前記シリンジが温度制御される。

【0020】

一部の実施形態では、前記電子コントローラは、複数の温度において、第１のタイプのタンパク質を含む前記液体の粘度値を決定し、前記複数の温度における前記液体の前記粘度値から前記第１のタイプのタンパク質の融解温度を決定するように構成される。

【0021】

一部の実施形態では、前記電子コントローラは、複数の温度において、第２のタイプのタンパク質を含む第２の液体の粘度値を決定し、前記複数の温度における前記第２の液体の粘度値から前記第２のタイプのタンパク質の融解温度を決定するように構成される。

【0022】

一部の実施形態では、前記電子コントローラは、前記電子コントローラに結合され、混合溶液を得るために前記液体と溶媒を混合するように構成されたミキサーを含む。前記混合溶液における溶質の濃度は、前記液体における溶質の濃度と異なる。前記電子コントローラは、前記混合溶液の粘度を測定し、前記溶質の複数の濃度に対する混合溶液の粘度値を得るために混合と測定の反復を開始するように構成される。

【0023】

一部の実施形態では、前記粘度計は、サンプルインジェクタを含む。前記サンプルインジェクタは、前記粘度センサに液体の連続流れを供給するように構成される。前記液体の連続流れは２以上の試験液体のバッチを含む。前記２以上の試験液体のバッチのなかの任意の２つの隣接する試験液体のバッチは、前記２つの隣接する試験液体のバッチと非混和性の少なくとも１つの不活性液体によって分離される。

【0024】

一部の実施形態では、前記粘度計は、前記粘度センサの前記液体流路を通してクリーニング溶液を供給するように構成されたポンプを含む。

【0025】

一部の実施形態では、前記粘度計は、気体源と結合し、前記液体流路を通して前記気体を供給するように構成される。

【0026】

一部の実施形態では、前記気体は、調整された乾燥気体である。

【0027】

一部の実施形態では、前記粘度計は、前記調整された乾燥気体についての１回以上の測定に基づいて前記粘度センサの動作状態を判定するように構成される。

【0028】

一部の実施形態では、前記粘度計は、予め選択された基準液を用いることによって自己較正するように構成される。

【0029】

一部の実施形態では、前記粘度計は、ｐＨ計、密度計、及び導電率計の内の１以上を含む。

【0030】

一部の実施形態では、前記液体流路は、矩形の液体流路を有する。

【0031】

一部の実施形態では、前記粘度センサは入口及び出口を有し、前記入口はシリンジに結合するように構成され、前記粘度計は、前記粘度センサの前記出口に結合される正圧源を更に含む。

【0032】

一部の実施形態によれば、粘度測定を実施するための方法が、液体流路を有する粘度センサを含む粘度計において、既知の流量でシリンジから前記液体流路への液体を受け入れるステップを含む。前記粘度計は、ディスペンシング機構と、電子コントローラとを更に含む。少なくとも２つの圧力センサが前記液体流路に沿って配置され、前記液体流路を通して流れる液体の圧力低下を測定するように構成される。前記電子コントローラは、前記ディスペンシング機構の動作を制御し、データを受け取って処理するように構成される。前記ディスペンシング機構は、前記シリンジに結合し、前記既知の流量で前記シリンジ内の液体の前記粘度センサへ供給するように構成される。前記方法は、前記液体の粘度を測定するステップも含む。

【0033】

一部の実施形態によれば、粘度測定を実施するための方法が、シリンジを、試験液体を前記シリンジに吸引するための第１の位置と、ユーザの介入とは無関係に前記シリンジを粘度計の粘度センサに結合するための第２の位置との間で動かすステップを含む。前記第２の位置は前記第１の位置と異なる。前記方法は、前記粘度センサにシリンジを結合するステップも含む。前記粘度センサは液体流路を有する。前記方法は、前記粘度計において、既知の流量で前記シリンジから前記液体流路へ液体を受容するステップを更に含む。前記粘度計は、ディスペンシング機構と、電子コントローラとを更に含む。少なくとも２つの圧力センサが前記液体流路に沿って配置され、前記液体流路を通して流れる液体の圧力低下を測定するように構成される。前記電子コントローラは、前記ディスペンシング機構の動作を制御し、データを受け取って処理するように構成される。前記ディスペンシング機構は、前記シリンジに結合し、前記既知の流量で前記シリンジ内の液体を前記粘度センサへ供給するように構成される。前記粘度計はサンプル装填インタフェースを更に含み、このサンプル装填インタフェースを通して液体を受け取る様に前記粘度計が構成されており、前記シリンジが前記サンプル装填インタフェースを含む。前記方法は前記液体の粘度を測定するステップを含む。

【0034】

更に別の特徴及び利点は、例示として典型的な実施形態の特徴も共に示す添付の図面と関連して行われる下記の詳細な説明を参照することにより明確となろう。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】図１は、一部の実施形態による可搬粘度計の概略図である。

【図2A】図２Ａは、一部の実施形態による貫流型粘度センサの概略図である。

【図2B】図２Ｂは、一部の実施形態による貫流型粘度センサの概略図である。

【図2C】図２Ｃは、一部の実施形態による貫流型粘度センサの概略図である。

【図3】図３は、一部の実施形態によるシステムにおいて利用可能なピペットの断面図であり、ピペットの中間位置にあるピペットプランジャを示す。

【図4】図４は、一部の実施形態による図３のピペットの類似の断面図であり、液体のサンプルがピペットに引き込まれる前、又は液体のサンプルがピペットからディスペンシングされた後の位置にあるピペットプランジャを示す。

【図5】図５は、一部の実施形態による可搬粘度計の概略図である。

【図6A】図６Ａは、一部の実施形態による粘度計の概略図である。

【図6B】図６Ｂは、一部の実施形態による粘度計の概略図である。

【図6C】図６Ｃは、一部の実施形態による粘度計の概略図である。

【図6D】図６Ｄは、一部の実施形態による粘度計の概略図である。

【図6E】図６Ｅは、一部の実施形態による粘度計の概略図である。

【図7】図７は、一部の実施形態による融解温度を決定する方法を示すグラフである。

【図8A】図８Ａは、一部の実施形態による液体の粘度を測定する方法を示す流れ図である。

【図8B】図８Ｂは、一部の実施形態による液体の粘度を測定する方法を示す流れ図である。

【図8C】図８Ｃは、一部の実施形態による液体の粘度を測定する方法を示す流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、図示した例示的実施形態を参照し、それを説明するために本明細書において特定の言葉を使用する。但し、そのことによって特許請求の範囲を限定することを意図するものではないことは理解されよう。

【0037】

一部の実施形態による、可搬性で、使用がより容易で、より高精度で、従来技術の粘度計より迅速な液体サンプルの粘度を測定する手段となる、改善された粘度計について説明する。図１を参照すると、粘度計２２は、その全体を参照番号２０で示す高精度ポンプ、粘度測定を行うことが必要な液体サンプルを供給するための液体コンテナ１４、貫流型粘度センサ１５、コントローラ１８、及びディスプレイ１９を含む。

【0038】

ポンプ２０は、図示され、ピペット１４とも称されるサンプルコンテナとともに動作し、ピペットは、ピペットバレル又は本体１３、及びピペットバレル１３に摺動可能に配置されるプランジャ１２を備え、プランジャ端部２４はバレル１３の端部から延出している。ピペット１４は、取り付け機構２８によって粘度計に着脱可能に配置され保持され得、従ってピペットを取り外して、試験対象の液体のサンプルで満たし、粘度計の取り付け機構内に再度入れること、又はピペットを取り外して、試験対象のサンプルを含む別の類似のピペットに交換することが可能である。ピペットは使い捨て可能に作製することができ、この場合、新しい清潔なピペットが液体の各サンプルのために用いられる。ポンプは、高精度モータ２３、ギヤ駆動機構又はベルト駆動機構等の駆動機構２６を介してモータ２３により回転可能なリードスクリュー１０、及びピペット１４が粘度計内に配置されたときピペットプランジャ端部２４の末端２５と接触する、リードスクリュー１０に取り付けられたプッシュバック１１を備える。プッシュバック１１は、モータ２３によるリードスクリュー１０の回転に応じてリードスクリュー１０に沿って横方向に動く。

【0039】

ピペットの構造の一例が図３及び図４に示されている。ピペットプランジャ４１は、ピペットバレル４０に密封状態で摺動可能に受容されるプランジャヘッド４２を有し、端部４５がピペットバレル４０から延出している。ピペットバレル及びピペットプランジャの両方を、プラスチックから射出成形によって作製することができる。プランジャは、バレル４０の内部を前後に摺動することができる。ピペットにサンプル液体を充填するときの空気の混入を最小にするために、プランジャヘッド４２の端部は、図４に示すように、液体流れバレル端部４３にぴったりと嵌合するような形状とされ、両者間のあらゆる空気ギャップ４４を最小にしている。図４に示す状態にあるピペットの場合、ピペットの液体流れ端部４３を、粘度を決定する対象の液体の中に挿入することができる。ユーザは、ピペットバレル４０から延出するプランジャ４１の端部４５を把持し、ピペットバレルの端部４３からプランジャを後方に引いて、バレル端部４３の開口を通してサンプルをピペットバレルに引き入れることができる。図３は、ピペットに引き入れられた液体サンプルを含むことになるピペットバレルにおける空間４６を形成するべくバレルから後方に引かれたプランジャ４１を示す。ピペットプランジャ４１がピペットバレル４０内において継続して後方に引かれると、大きくなってゆく空間４６内にサンプルが継続して引き入れられる。所望の量のサンプルがピペットバレルに引き入れられたとき、ユーザはプランジャ４１を後方へ引くのを止める。プランジャ４１がバレル４０の液体流れ端部４３に向けて押し込まれた場合には、空間４６内の液体がバレル端部４３の開口を通してバレル４０から放出される。

【0040】

貫流型粘度センサ１５は、液体入口コネクタ１６及び液体出口コネクタ２１を含む。図１に示すように、ピペットバレル１３の端部から放出された液体は、粘度センサ１５への液体入口に液体入口コネクタ１６を介して結合される。液体放出チューブ１７は、液体出口コネクタ２１を介して結合され、粘度センサ１５の液体出口から離れる液体をガイドする。

【0041】

図２Ａは、一部の実施形態による貫流型粘度センサ１５の斜視図を示す。図２Ｂ及び図２Ｃの理解を容易にするべく描かれた平面ＡＡ及び平面ＢＢも図２Ａに示されている。

【0042】

図２Ｂは、一部の実施形態による貫流型粘度センサ１５の（図２Ａに示す）平面ＡＡに沿った断面図である。

【0043】

図２Ｂを参照すると、貫流型粘度センサ１５は液体流路３１を有しており、流路入口３５及び流路出口３６が流路基体３９に形成されている。流路３１は矩形の断面を有し、流路基体３９は流路３１の３つの側面を提供し、１つの側面は開放されたままとなっている。圧力センサ膜３７及び圧力センサ基板３０によって形成されたモノリシックセンサプレート３８が流路基板３９と組み合わせられて、流路３１の開放側面を閉じている。モノリシックセンサプレート３８は、複数の独立した圧力センサを提供するとともに、少なくとも２つの独立した圧力センサが流路３１に沿って流路入口３５及び流路出口３６から十分に間隔をおいて配置されるように、流路基体３９に対して配置されることによって、流路３１を通して完全な流れとなった液体の流れの圧力低下を圧力センサによって測定可能とする。前に説明したように、圧力低下は、流路を通して流れる液体のせん断応力に比例する。せん断率は流量に比例する。サンプル液体の粘度は、せん断応力をせん断率で除すことによって計算される。

【0044】

図２Ｂに示す実施形態では、３つの独立した圧力センサが、流路３１に沿ってモノリシックセンサプレート３８によって提供される。独立した圧力センサの各々は、圧力センサ膜３７におけるキャビティ３３によって形成される。それぞれのキャビティ３３の上に延びる圧力センサ膜３７の部分３４は、そのようなキャビティ３３それぞれの上に延びる圧力センサ膜３７の部分３４に圧力が加わると、それぞれのキャビティ３３内に反れる。それぞれのキャビティ内への反りの大きさは、流路３１内のそれぞれのキャビティの上の圧力センサ膜に対して液体流れによって加えられる圧力に比例する。

【0045】

膜の各キャビティ内への変位を検出するために各キャビティに検出器が設けられており、キャビティ上の膜に加えられた圧力の測定値を提供する。種々の検出器を用いることができ、例えば、一方のキャパシタ電極がキャビティの上の圧力センサ膜の上に配置され他方のキャパシタ電極がキャビティを覆うセンサ基体３０の上に配置されたキャパシタンス検出器を用いることができる。膜の変位は両キャパシタ電極を互いに近づくように動かし、圧力の測定値を提供するキャパシタンスを変化させる。液体流路３１に沿った圧力センサ膜３７の表面が、実質的に滑らかな連続した表面であり、個々の圧力センサが表面内に挿入されて不規則部及び不連続部を形成することがないことに留意されたい。この滑らかな流路表面は、正確な圧力測定値を得るために重要である。圧力センサ並びに圧力センサの変更形態及び異なる実施形態のより詳細な説明、及び貫流型粘度センサのより詳細な説明は、米国特許第６，８９２，５８３号明細書（特許文献１２）及び米国特許第７，２９０，４４１号明細書（特許文献１１）に記載されており、これらの特許文献の全内容は引用により本明細書の一部とする。液体流路入口３５の周囲において流路基体３９に取り付けられた液体入口コネクタ１６は、加圧されたサンプル液体、ここではピペット１４から放出された液体の源の接続を提供し、液体流路出口３６の周囲において流路基体３９に取り付けられた液体出口コネクタ２１は、サンプル液体ドレイン又は保持リザーバへの接続を提供する。

【0046】

図２Ｃは、一部の実施形態による貫流型粘度センサ１５の（図２Ａに示す）平面ＢＢに沿った断面図である。図２Ｃに示すように、一部の実施形態では、複数の液体流路が粘度センサに画定される。一部の実施形態では、前記複数の液体流路の内の２以上の液体流路の各々に沿って少なくとも２つの圧力センサが配置される。他のいくつかの実施形態では、ただ１つの液体流路が粘度センサ内に画定される。

【0047】

一部の実施形態では、複数の粘度センサが、１つの基体に形成され、その１つの基体が、複数の粘度センサのための複数の流路を画定する。一部の実施形態では、複数の粘度センサの各粘度センサがそれぞれの基体の上に形成される。

【0048】

図１に再度参照すると、コントローラ１８は、粘度計及び周辺要素の動作を制御し、計算を行い、測定した粘度及び他の情報（例えば粘度計の状態）を表示できるディスプレイ１９を制御し、かつ他のコンピュータ等の他の装置と通信し、そこにデータを転送するための、１以上のマイクロコントローラ又はマイクロプロセッサ及びその他の電気的及び電子的要素を備える。通信は、ＲＳ２３２又はＵＳＢ等のポートを介して、又は無線又は他の通信手段を介して可能である。コントローラ１８は、通常、例えばキーボード、タッチボタンパッド又はキーパッド、外部コンピュータ、或いはボタン、マウス、又はディスプレイ１９のタッチスクリーン等の他のデータ入力手段のようなインタフェース手段を備え、それによってユーザが制御用又は他の目的のための命令及び情報をコントローラに入力可能である。

【0049】

液体のサンプルの粘度を測定するために、粘度を決定する対象である液体のサンプルを、液体サンプル保持ピペット内において取得する。ピペット内の液体のサンプルは、粘度計のユーザによって液体の源からピペット内に引き出されたものか、そうでなければピペットに入れて粘度計のユーザに供給されたものであり得る。図１に示すように、ピペット１４は粘度計２２に取り付けられ、取り付け機構２８によって粘度計の所定位置に保持される。次にコントローラを稼働させて、粘度測定を行うべく粘度計を制御する。コントローラは、プッシュバック１１をピペットプランジャの端部２５に当接する図１に示す位置に進めるべくモータ２３を作動させることになる。代替的に、コントローラが稼働される前のピペットが粘度計に取り付けられたときに、プッシュバック１１を、ユーザにより手動で配置することもできる。

【0050】

プッシュバック１１がピペットプランジャの端部２５に当接する所定位置にある場合、コントローラは、液体をピペットから既知の所望の流量又は複数の所望の流量で放出するために、プッシュバック１１及びピペットプランジャ１２を所望の速度又は複数の異なる所望の速度で前進させるべくリードスクリュー１０を回転させるようにモータ２３を制御する。プランジャが動くと、液体はピペットから粘度センサ１５に強制的に導入され、流路３１を通して流れ、流路のなかで完全な流れとなった液体の流れの圧力低下が、モノリシック圧力センサ３８の圧力センサによって測定される。その圧力は、流路３１に沿った圧力センサのそれぞれの膜の部分の上の局所的な圧力が、センサ膜部分３４をそれぞれのキャビティ３３内に反らせるときに測定される。流路３１に沿って測定された圧力低下（流路に沿って連続する圧力センサ間の測定された圧力の差）は、特定の流量における液体の粘度に比例する。サンプルの粘度が流量に応じて変化する場合、流れを止めるか又は止めることなく順次異なる流量で液体を供給するように制御装置に指令することができる。圧力値が得られ、粘度値が流量の関数として計算されたとき、その関係は既知の方式で非ニュートン流体の粘度のために補正される。測定された粘度は、ディスプレイ１９に表示されてもよく、コントローラのメモリ又は補助メモリに格納及び／又は遠隔のメモリ又はコンピュータに送信されてもよい。

【0051】

液体が、粘度センサ１５の液体流路３１内に初期の設定流量（又はせん断率）で注入されると、粘度計は液体流路３１内の圧力を検知する。コントローラは、粘度測定を最も高い精度又は保証された精度で行うために圧力レベルが最適であるか否かを決定するべくプログラミングすることができる。圧力レベルが低すぎる場合には、コントローラは次の流量値を決定し設定して、流量をその設定された値まで上げる。コントローラは、特定の粘度測定のために最適な流量に達するまで処理の反復を継続する。このようにして、未知の液体の粘度を高精度で自動的に測定することができる。

【0052】

液体のサンプルの粘度測定値又は複数の粘度測定値が得られたときには、プッシュバック１１を、使用済みピペットを取り外し、試験対象の新しい液体サンプルを収容した新たなピペットを粘度計に挿入できる位置に動かして戻す。新しい試験対象の液体のサンプルを有するピペットは、新しい使い捨てピペットであるか、又は再充填された使用済みのピペットであり得る。新たな粘度測定のために、コントローラは、新しい液体のサンプルの粘度を決定するべく上述の様にして粘度計を動作させる。この試験では、新しいサンプルからの液体は、粘度センサ１５内の古いサンプルからの液体に取って代わる。このようにして、粘度センサのクリーニングは不要となる。試験対象の２つ連続する液体が相溶性（compatible）又は混和性（miscible）でない場合には、粘度センサ１５は、新しい液体を粘度センサ１５に供給する前に試験対象の両液体に対して相溶性のクリーニング液でクリーニングする必要がある。このクリーニングは、クリーニング液を含むピペットを粘度計に装填し、粘度計を動作させてクリーニング液を、粘度センサ１５を通して試験対象の２種の液体の間に強制的に導入することによって行うことができる。

【0053】

粘度計２２は、真の可搬性を有するように再充電可能バッテリー等のバッテリーで給電してもよく、又は移動した各場所で電源に接続することによって給電してもよい。

【0054】

一部の実施例では、粘度の測定対象の液体の温度を制御することが望ましいことがあり得る。温度制御が必要な場合、粘度計２２、粘度センサ１５、及び／又はピペット１４内のサンプルを、ペルチェ効果をベースにした温度制御装置又は他の一般的に許容される温度制御手段を用いて設定温度に調節することができる。例えば、図１に類似する図５に示すように、液体サンプル保持ピペット１４が取り付け機構２８に取り付けられたときにピペット及びその中に収容された液体サンプルを加熱又は冷却するように、温度制御装置５０をピペット取り付け機構２８内に設置するか、又はそれに接触させ得る。温度制御装置５０がどのようにピペット取り付け機構２８に取り付けられるかに応じて、ピペット取り付け機構も設定温度に加熱又は冷却され得る。ピペット内のサンプルが設定温度に達するまでにある程度の時間が必要であり得る。同様に、粘度センサ１５の材料形成流路３１を加熱又は冷却し、その温度を設定温度に維持するように、温度制御装置５２を粘度センサ１５内に設置するか、又はそれに接触させることができる。これは、流路３１を通して流れる材料を実質的に設定温度に維持するために役立つことになる。図示されたように、温度制御装置は、ペルチェ型装置又は他の既知の温度制御装置であり得る。更に、温度センサは、粘度計内の種々の場所においてサンプル液体の温度を測定するべく配置することができる。例えば、前に引用した本発明者の特許文献に示すように、温度センサを、流路３１に沿ってセンサ膜３７における１以上の場所に含めることができる。上述のように粘度計２２の個々の構成要素の温度を別々に制御するのではなく、温度制御対象となる粘度計２２、又はその部品をハウジング内に取り付け、ハウジング内の温度、即ちハウジング内の粘度計全体又は粘度計の部品の温度を一緒に温度制御することができる。

【0055】

前に引用した本発明者の特許文献に示すように、前述した貫流型粘度センサは非常に小型で、通常は半導体材料又は他の微細加工で用いられる材料から作製される。例えば、圧力センサ膜はシリコンウエハの一部分であり得、圧力センサ基体及び流路基体は硼珪酸ガラスウエハの一部分で有り得る。流路は、一般的には、約１０マイクロメータの狭い幅と約１マイクロメータの浅い深さとを有し、約１００マイクロメータ程度の短い長さの小型の流路であり得る。従って、貫流粘度センサは非常に小型で、粘度決定において小さいサンプルサイズを用いることができる。貫流粘度センサのサイズがこのように小さく、粘度試験のために必要なサンプルの量が少量であることは、他の粘度計の要素、例えばピペットやポンプも比較的小型にでき、粘度計を比較的小型の可搬性の高いユニットとして容易に作製可能であることを意味する。

【0056】

可搬粘度計を作製するのでなく、固定粘度計を提供するために同じ粘度計構造を用いることが可能である。この場合、試験対象の液体サンプルが異なるピペットの異なる場所から収集され、次にそれが粘度計に輸送され、粘度計の場所で試験される。

【0057】

必要な場合には、高頻度で測定されるか又は測定される可能性のある液体の公表された、或いは既知の粘度値のデータベースを、粘度計コントローラのメモリに記憶させておくことができる。そのような利用可能なデータベースがある場合には、ユーザは選択された液体についてのデータベースから既知の粘度値を表示し、その粘度値と当該既知の液体と考えられるサンプル液体の測定された粘度値とを比較することが容易に行える。公表された値と測定値との間の相違は、試験液体が考えられた液体ではないことを示しているか、又は粘度計に問題があり粘度計がチェックされ得ることを示している可能性がある。加えて、種々の理由のために、ユーザが、そのときの試験対象の液体以外の特定の液体の既知の粘度値を時折みておくことが有益であり得る。更に、粘度計は、測定された粘度値の履歴を適切な識別情報とともに記憶しておくことができ、更にその履歴を粘度計のユーザが種々の目的のために使用することができる。例えば、そのような測定粘度値の履歴がある場合、ユーザは、製造プロセスにおいて異なる時点で使用される液体要素の粘度を比較して、その液体要素が液体要素に要求される仕様に収まることを確実にすることができ、又は液体要素の粘度値を決定し、得られる製品の特定の所望の属性と相関をとることができる。

【0058】

ポンプの例示的な実施形態が図示され、一部の実施形態ではピペット内のプランジャを動かすためのモータ、リードスクリュー、及びプッシュバックを有するものとして説明されているが、ピペット内のプランジャを動かす種々の他の手段、又はサンプルコンテナからのサンプル液体の高精度での放出を提供する他の手段を用いることも可能である。

【0059】

図６Ａは、一部の実施形態による粘度計の概略図である。

【0060】

図６Ａは、粘度計が粘度センサモジュール６１０を含むことを示す。一部の実施形態では、粘度センサモジュール６１０が１つの粘度センサを備える。一部の実施形態では、粘度センサモジュール６１０が複数の粘度センサを備える。一部の実施形態では、粘度センサは、液体流路及び少なくとも２つの圧力センサを有する。前記少なくとも２つの圧力センサは、液体流路に沿って配置され（例えば、液体流路の上流の位置に配置された第１の圧力センサと液体流路の下流の位置に配置された第２の圧力センサ）、液体流路を通して流れる液体の圧力低下を測定するように構成される。

【0061】

図６Ａに示すように、粘度計は、ディスペンシング機構６３０（例えば、高精度ポンプ２０、図１）も備える。一部の実施形態では、ディスペンシング機構６３０は、シリンジ６２０（例えばピペット）と結合するように構成される。一部の実施形態では、ディスペンシング機構６３０は、シリンジ６２０と着脱自在に結合するように構成される。ディスペンシング機構６３０は、シリンジ６２０から粘度センサへ既知の流量で液体を供給するように構成される。一部の実施形態では、シリンジ６２０は、粘度センサと結合される。一部の実施形態では、シリンジ６２０は、粘度センサと着脱自在に結合される。

【0062】

図６Ａは、粘度計が、ディスペンシング機構６３０の動作を制御し、粘度センサモジュール６１０（又は粘度センサモジュール６１０における１以上の粘度センサ）からのデータを受信して処理するように構成された電子コントローラ６６０を備えることも示す。

【0063】

一部の実施形態では、ディスペンシング機構６３０はオートサンプラを含む。一部の実施形態では、オートサンプラは、複数のコンテナ（例えば、チューブ、バイアル、又はプレート上のウェル）からの液体サンプルを収集し、収集された液体サンプルを順番に供給する（例えば、第１のコンテナからの第１の液体サンプルをディスペンシングし、その後第２のコンテナからの第２の液体サンプルを供給する）ように構成される。

【0064】

一部の実施形態では、粘度計は選択弁６５０を備える。一部の実施形態では、選択弁６５０は、その一端において粘度センサモジュール６１０（又は粘度センサモジュール６１０内の粘度センサ）の入口に結合され、別の端部においてシリンジ６２０に結合される。一般的に、選択弁６５０は、粘度センサモジュール６１０とシリンジ６２０との間に配置される。一部の実施形態では、選択弁６５０は、シリンジ６２０とは異なる１以上の源から１種以上の気体又は液体を受け取るように構成される。これについては、図６Ｃ及び図６Ｅに関連して後述する。一部の実施形態では、電子コントローラ６６０は、選択弁６５０の動作を制御するように構成される。

【0065】

一部の実施形態では、電子コントローラ６６０は、予め選択された液体の予め定められた粘度値を、（例えば、電子コントローラ６６０の不揮発性メモリに、又は粘度計に配置、又は粘度計から離れた位置にある別体の記憶装置に）記憶するように構成される。一部の実施形態では、予め選択された液体の予め定められた粘度値が、粘度計で粘度値を測定する液体を特定するために使用される。

【0066】

一部の実施形態では、粘度計は、出口モジュール６７０も備える。出口モジュール６７０は、粘度センサモジュール６１０の出口（又は粘度センサモジュール６１０内の粘度センサの出口）に結合される。一部の実施形態では、出口モジュール６７０は、粘度センサモジュール６１０内の粘度センサの１以上の出口に結合される。

【0067】

図６Ｂは、一部の実施形態による粘度計の概略図である。図６Ｂに示す粘度計は、図６Ａに関連して上述した、粘度センサモジュール６１０、ディスペンシング機構６３０、及び電子コントローラ６６０を備える。一部の実施形態では、図６Ａに関連して上述した一定の特徴が、図６Ｂに適用可能である。簡潔にするために、これらの特徴については、ここでは繰り返して説明しない。

【0068】

図６Ｂは、一部の実施形態では、粘度センサモジュール６１０が粘度センサ６１２を備えることを示す。図６Ｂは、一部の実施形態では、粘度センサモジュール６１０が、サンプル予備調節器６１４を備えることも示す。

【0069】

一部の実施形態では、サンプル予備調節器６１４は、温度制御装置（例えば、熱電装置、特に、冷却、加熱、又はその両方のために構成された、ペルチェ型装置のようなソリッドステート熱電装置）を備える。一部の実施形態では、サンプル予備調節器６１４は、温度制御装置を用いてサンプル液体の温度を制御するように構成される。一部の実施形態では、サンプル予備調節器６１４は、サンプル液体の温度を測定する温度センサを備える。

【0070】

一部の実施形態では、粘度センサモジュール６１０内の粘度センサ６１２が、温度制御装置に結合される。粘度センサ６１２に結合された温度制御装置は、粘度センサ６１２の温度を制御するように構成される。一部の実施形態では、粘度センサ６１２が温度センサに結合される。一部の実施形態では、粘度センサモジュール６１０は、温度制御装置に結合される。粘度センサモジュール６１０に結合された温度制御装置は、温度センサモジュール６１０の温度を制御するように構成される。一部の実施形態では、粘度センサモジュール６１０は、温度センサに結合される。一部の実施形態では、シリンジ６２０が、温度制御装置に結合される。シリンジ６２０に結合された温度制御装置は、シリンジ６２０の温度を制御するように構成される。一部の実施形態では、シリンジ６２０は温度センサに結合される。

【0071】

一部の実施形態では、電子コントローラ６６０は、上述の１以上の温度制御装置の動作（例えば、加熱又は冷却動作）を開始するように構成される。一部の実施形態では、電子コントローラ６６０は、上述の１以上の温度センサから温度情報を受け取るように構成される。

【0072】

一部の実施形態では、シリンジ６２０は、１以上のバレル６２２及びプランジャ６２４（ピストンとも称する）を有する。例えば、一部の実施形態では、シリンジ６２０は、粘度センサに液体を供給するためのバレル６２２とプランジャ６２４の両方を有する。一部の実施形態では、シリンジ６２０は、プランジャ６２４を備えず、それを通して粘度計に液体がディスペンシングされるバレル６２２を有する。

【0073】

一部の実施形態では、ディスペンシング機構６３０は、アダプタ６３２、モータ６３４、及びリードスクリュー６３６の内の１以上を備える。一部の実施形態では、リードスクリュー６３６は、モータ６３４及びアダプタ６３２に結合される。例えば、一部の実施形態では、モータ６３４の回転が、リードスクリュー６３６の回転を開始させ、これがアダプタ６３２のリードスクリュー６３６の長さ方向に沿った直線移動を開始させる。一部の実施形態では、アダプタ６３２は、シリンジ６２０のプランジャ６２４に嵌合するように構成される。一部の実施形態では、アダプタ６３２は、シリンジ６２０のプランジャ６２４に着脱自在に嵌合するように構成される。例えば、一部の実施形態では、モータ６３４の回転がプランジャ６２４の直線移動を開始させる。

【0074】

図６Ｂは、一部の実施形態において、粘度計がサンプル装填インタフェース６２６を備えることも示している。一部の実施形態では、シリンジ６２０は、サンプル装填インタフェース６２６に結合される。一部の実施形態では、シリンジ６２０がサンプル装填インタフェース６２６を備える。一部の他の実施形態では、選択弁６５０がサンプル装填インタフェース６２６を備える。一部の実施形態では、選択弁６５０がサンプル装填インタフェース６２６に結合される。一部の実施形態では、ディスペンシング機構６３０がサンプル装填インタフェース６２６を備える。一部の実施形態では、ディスペンシング機構６３０は、サンプル装填インタフェース６２６に結合されるように構成される。例えば、一部の実施形態では、ディスペンシング機構６３０は、サンプル装填インタフェース６２６を通して受け取った液体の、（例えばシリンジ６２０を通した）粘度計への供給を開始する蠕動ポンプを備える。そのような実施形態では、粘度計はプランジャを必要としない（従って、一部の実施形態では、シリンジ６２０はプランジャを有していない）。

【0075】

一部の実施形態では、出口モジュール６７０は正圧源６７２、ｐＨメータ６７４、導電率計６７６、及び密度計６７８の内の１以上を備える。ｐＨメータ６７４は、液体のｐＨを測定するように構成される。本明細書において、ｐＨは、液体の酸度又は塩基度の測定値をさす。密度計６７８は液体の密度を測定するように構成される。導電率計６７６は液体の導電率を測定するように構成される。一部の実施形態では、ｐＨメータ６７４は、（例えば粘度計による）液体の粘度の測定と同時に液体のｐＨを測定するように構成される。一部の実施形態では、密度計６７８は、（例えば粘度計による）液体の粘度の測定と同時に液体の密度を測定するように構成される。一部の実施形態では、導電率計６７６は、（例えば粘度計による）液体の粘度の測定と同時に液体の導電率を測定するように構成さ
れる。

【0076】

一部の実施形態では、正圧源６７２はポンプを含む。一部の実施形態では、ポンプは、粘度センサモジュール６１０（又は粘度モジュール６１０の粘度センサ６１２）の出口に予め定められた圧力を供給するように構成される。一部の実施形態では、正圧源６７２は、加圧気体源（例えば、窒素ガスタンク又は加圧空気を供給するポンプ等の加圧気体タンク）を含む。一部の実施形態では、正圧源６７２によって粘度センサモジュール６１０の出口に供給された圧力により、粘度センサモジュール６１０（又は粘度モジュール６１０の粘度センサ６１２）内の液体がシリンジ６２０に向かって動く。場合によっては、（例えばプランジャ６２４を引くことにより）シリンジ６２０に負圧を加えて粘度センサ６１２内の液体をシリンジ６２０に動かすことにより、粘度センサ６１２内の圧力センサが損傷する（例えば、場合によっては、シリンジ６２０からの吸引によって生成される真空が粘度センサ６１２の圧力センサを損傷させる）。従って、粘度センサ６１２の出口に正圧を加えることにより、粘度センサ６１２に負圧を加えることなく、粘度センサ６１２内の液体をシリンジ６２０に動かすことが可能となり、それによって粘度センサ６１２内の圧力センサの損傷を回避することができる。一部の実施形態では、粘度センサ６１２の出口に加えられる正圧と粘度センサ６１２の入口に加えられる負圧の両方を用いて、粘度センサ６１２内の液体をシリンジ６２０に動かす。そのような実施形態では、粘度センサ６１２の入口に加えられる負圧を、粘度センサ６１２の入口で必要とされる負圧より小さいものとして、粘度センサ６１２の出口に正圧を加えることなく粘度センサ６１２内の液体をシリンジ６１２へと動かし、それによって粘度センサ６１２内の圧力センサの損傷を低減させる。

【0077】

一部の実施形態では、正圧源６７２による圧力の供給は、電子コントローラ６６０によって制御される。例えば、正圧源６７２がポンプを含むとき、電子コントローラ６６０はポンプの動作（例えば、始動又は停止）を制御するように構成される。別の実施例では、正圧源６７２が制御弁を備えた加圧気体源を含むとき、電子コントローラ６６０は制御弁の動作（例えば開放及び閉鎖）を制御するように構成される。一部の実施形態では、正圧源６７２は、廃棄物コンテナを含む。

【0078】

液体は、複数種の方式で粘度計に供給することができる。

【0079】

一部の実施形態では、液体は、粘度モジュール６１０にディスペンシングされる前に初めにシリンジに供給される。一部の実施形態では、バレル６２２は側部ポートを備え、バレル６２２は側部ポートを介してサンプル装填インタフェース６２６に結合される。一部の実施形態では、プランジャ６２４は端部位置まで動かされ、それによりサンプル装填インタフェース６２６を通したサンプルのバレル６２２への装填を可能にする。次に、液体はバレル６２２内に注入される。場合によっては、注入された液体はシリンジ６２０（又はシリンジ６２０のバレル６２２）を充填する。ディスペンシング機構６３０のアダプタ６３２を動かすことによって、プランジャ６２４は動かされて、粘度センサモジュール６１０への液体の注入を開始する。アダプタ６３２の速度（従ってプランジャ６２４の速度）を制御することにより、粘度センサ６１２内の液体の流量及びせん断率が制御される。

【0080】

一部の実施形態では、注入された液体は、シリンジ６２０に回収して戻される。これは、液体の体積が限定されている場合又は液体が再使用される場合に必要となることが多い。この場合、プランジャ６２４はアダプタ６３２の移動により引かれる。一部の実施形態では、正圧源６７２（又は正圧源６７２によって加えられる正圧）を用いて注入された液体の回収を促進する。特に、正圧源６７２（又は正圧源６７２によって加えられる正圧）が、注入された液体の回収速度を大幅に高める。従って、一部の実施形態では、注入された液体は、正圧源６７２によって加えられる圧力によってシリンジ６２０に回収される。一部の実施形態では、注入された液体は、主として正圧源６７２によって加えられた圧力によってシリンジ６２０に回収される。一部の実施形態では、注入された液体は、正圧源６７２によって加えられた圧力のみによってシリンジ６２０に回収される。

【0081】

一部の実施形態では、オートサンプラを用いて液体を粘度計に供給する。オートサンプラは、バイアル又はウェル（例えば９６ウェルプレートのウェル）のアレイを受容するように構成される。バイアル又はウェルのアレイは、それぞれ粘度測定のための液体を収容する。オートサンプラは、バイアル又はウェル内の液体を、（一部の実施形態ではシリンジ６２０とは別体である）注入シリンジ内に吸引し、次にシリンジ６２０に液体を装填するために注入シリンジをサンプル装填インタフェース６２６に動かす。一部の実施形態では、粘度計は、無人で多数のサンプルを試験するための液体ハンドリング装置に結合される。一部の実施形態では、液体ハンドリング装置は、トレイ内のバイアル又はウェルプレート（例えば９６ウェルプレート又は３８４ウェルプレート）からサンプル溶液を取り出すように構成される。

【0082】

一部の実施形態では、シリンジ６２０及びディスペンシング機構６３０は、オートサンプラの一体化された部分である。オートサンプラは、液体をシリンジ６２０に吸引するためにシリンジ６２０を位置決めし、ディスペンシング機構６３０を用いて液体のシリンジ６２０内への装填を開始するように構成される。オートサンプラは、液体がシリンジ６２０内に装填された後、液体を粘度センサモジュール６１０の入口内に供給するためにシリンジ６２０を動かして位置決めし、ディスペンシング機構６３０を用いて粘度測定のために制御された流量での液体の供給を開始するように構成される。一部の実施形態では、これらの動作の全てが電子コントローラによって制御される。一部の実施形態では、１以上の測定された粘度値が表示される。一部の実施形態では、これらの動作が完全に自動化され、複数の液体のために反復されて、粘度測定のスループットを高めている。

【0083】

一部の実施形態では、液体は、粘度センサモジュール６１０とシリンジ６２０との間に配置された選択弁６５０を介して装填される。一部の実施形態では、選択弁６５０は３以上のポートを有する。例えば、一部の実施形態では、２位置３ポート弁が用いられる。第１のポートは粘度センサモジュール６１０に結合され、第２のポートはシリンジ６２０に結合され、第３のポートは液体を受けるために用いられる。弁が第１の位置にあるとき、第３のポート及び第２のポートは流体的に接続され（例えば、第３のポートに供給された液体が第２のポートを通してシリンジ６２０に流入する）、第１のポートは流体的に遮断される（例えば、第３のポートに供給された液体又は第２のポートに接続されたシリンジ６２０内の液体は、粘度センサモジュール６１０内に流入しない）。弁が第２の位置にあるとき、第１のポート及び第２のポートは流体的に接続され（例えば、第２のポートに接続されたシリンジ６２０内の液体が第１のポートに接続された粘度センサモジュール６１０内に流入する）、第３のポートは流体的に遮断される（例えば、第３のポートに供給された液体が、第１のポートに接続された粘度センサモジュール６１０又は第２のポートに接続されたシリンジ６２０内に流入しない）。弁が第１の位置にある間、プランジャ６２４は引かれて液体を第３のポートからシリンジ６２０内に吸引する。一部の実施形態では、プランジャ６２４の端部に隣接してエアギャップが形成された場合には、サンプル装填インタフェース６２６を通して追加の液体を供給してエアギャップを無くすことができる。液体がシリンジ６２０内に装填された後、弁は第２の位置に切り換えられ、それによりシリンジ６２０と粘度センサモジュール６１０を流体的に接続する。次にディスペンシング機構６３０が、粘度測定のために、制御された速度又はせん断率での液体の粘度センサモジュール６１０への供給を起こさせる。

【0084】

一部の実施形態では、シリンジ６２０は複数の注入弁の組み合わせを含む。一部の実施形態では、シリンジ６２０は、プランジャ６２４又はバレルを有さず複数の注入弁の組み合わせを含む。複数の注入弁の組み合わせは、半連続的な液体の試験を容易にする。一部の実施形態では、液体（本明細書ではサンプル液体とも称する）は、注入弁のサンプルループに供給された後に、その液体が複数の液体の流れに注入される。一部の実施形態では、液体のサンプルループへの装填及び複数の液体の流れへの液体の注入は反復される。この反復により、半連続的な粘度測定を可能とすることができる。

【0085】

一部の実施形態では、サンプル液体は、移動溶離液によって外囲される。一部の実施形態では、移動溶離液は、サンプル液体と混和性である。一部の実施形態では、移動溶離液は、サンプル液体と非混和性である。例えば、フッ化炭素は優れた溶離液である。一部の実施形態では、移動溶離液は、図６Ｃに関連して後述する非混和性液体源６８２によって供給される。

【0086】

一部の実施形態では、液体は、サンプル装填インタフェース６２６を用いることなく、直接的にシリンジ６２０内に装填される。例えば、一部の実施形態では、シリンジ６２０は粘度センサモジュール６１０から遮断され、シリンジ６２０の一端（シリンジ６２０のプランジャ６２４と反対側の一端）が、サンプル液体に挿入される。サンプル液体は、プランジャ６２４を引くことによってシリンジ６２０内に装填される。次にシリンジ６２０が動かされて、粘度センサモジュール６１０の入口に結合される。シリンジ６２０が粘度センサモジュール６１０の入口に結合された後、サンプル液体は粘度測定のために注入される。一部の実施形態では、輸送装置（例えば、オートサンプラのロボットアーム）を用いた、容積型シリンジの上下動及び位置決めが利用される。

【0087】

本明細書に記載された粘度計は、高圧環境（例えば、粘度センサ６１２内の圧力センサが、センサ膜３３（図２Ｂ）の上とセンサ膜３３の下の間の圧力の差のみを検出するように構成されている場合、３０００ｐｓｉ程度の高圧）で動作可能である。このことは、センサ膜（３３）の下にベントライン３１（図２Ｂ）を形成することによって達成することができる。ベントラインは、粘度計がさらされるあらゆる圧力条件の下で膜の上（３７、図２Ｂ）と下（３３）の圧力を平衡化する。液体が、制御された流量で流路（３４、３５、３６、図２Ｂ）を通して流れると、液体の粘度により膜の上（３７）の圧力が上昇する。圧力の増分は、チップ（３９、図２Ｂ）によって高精度で測定される。

【0088】

一部の実施形態では、シリンジ６２０内の液体は、予め選択された圧力の下に維持される。一部の実施形態では、ディスペンシング機構６３０は、予め選択された圧力に維持される。ある一定の液体では液体の粘度が液体の圧力に応じて変化するので、このことは重要である。そのような液体の場合、シリンジ内の液体は、高精度の粘度測定のために所望の圧力条件で保存される必要がある。例えば、（例えば深い油井からの）汲み上げプロセス中のオイルの粘度は、石油事業での大きな関心事である。深い油井にあるオイルは、汲み上げプロセス中に一般的には高圧（例えば、一般的には大気圧より高い圧力である深い油井内の現場の圧力）に維持される。しかし、低圧（例えば大気圧）でのオイルの粘度の測定は精度が低くなる。低圧では、高圧下でオイルに溶解していたオイル内の揮発性物質が蒸発し、オイルの粘度を変化させるからである。このプロセスは、オイル中の揮発性物質が蒸発してしまった後で単にオイルを高圧に再度加圧しても元に戻すことができない。従って、そのような用途では、シリンジ内の液体は、高精度の粘度測定のために予め選択された圧力に維持される必要がある。

【0089】

図６Ｃは、一部の実施形態による粘度計の概略図である。図６Ｃに示す粘度計は、図６Ａ及び図６Ｂに関連して上述した、粘度センサモジュール６１０、ディスペンシング機構６３０、及び電子コントローラ６６０を備える。一部の実施形態では、図６Ａ及び図６Ｂに関連して上述した一定の特徴が、図６Ｃに適用可能である。簡潔にするために、これらの特徴については、ここでは繰り返して説明しない。

【0090】

図６Ｃの粘度計は、図６Ｂに関連して上述した選択弁６５０も備える。

【0091】

一部の実施形態では、選択弁６５０は、第２のシリンジ６８０に結合される。一部の実施形態では、粘度計は第２のシリンジ６８０を備える。一部の実施形態では、シリンジ６２０は、第１の液体を供給するように構成され、第２のシリンジ６８０は第２の液体を供給するように構成される。一部の実施形態では、第１の液体は第１のタイプのタンパク質を含み、第２の液体は第２のタイプのタンパク質を含む。

【0092】

一部の実施形態では、第２のシリンジ６８０は、第２のディスペンシング機構６９０に結合される。一部の実施形態では、第２のシリンジ６８０は、シリンジ６２０にも結合されたディスペンシング機構６３０に結合される。

【0093】

場合によっては、複数種の液体の混合物の粘度を測定することが必要である。一部の実施形態では、混合物の粘度を測定する前に、初めにオフラインで複数種の液体を混合する。一部の実施形態では、粘度計は、複数種の液体をオンラインで混合するように構成されたミキサーを含む。一部の実施形態では、粘度計は、混合比（例えば、複数種の液体の流量の比）を調節することによって、混合物の粘度を濃度の関数として測定する。一部の実施形態では、複数種の液体の混合比は、液体を供給するために外部のポンプが用いられる場合には１種以上の液体の圧送流量を変化させることによって変えられる。例えば、第１の液体が溶媒で、第２の液体が溶媒に高濃度で溶解したポリマーの溶液である。混合比を変えることによって、混合物の粘度は、ポリマー濃度の関数として測定可能である。一部の実施形態では、混合物は、粘度センサモジュール６１０の入口に直接的に注入される。他の一部の実施形態では、混合物が初めにシリンジ６２０に注入される。一部の実施形態では、選択弁６５０が複数種の液体を混合するために用いられる。例えば、一部の実施形態では、選択弁６５０は、複数種の液体の流量の比を調節するように構成されたマルチポート可変流量弁を含む。

【0094】

一部の実施形態では、選択弁６５０は、非混和性液体源６８２に結合される。一部の実施形態では、非混和性液体源６８２は、ポンプと、非混和性液体を保存するように構成されたリザーバとを備える。非混和性液体源６８２は、シリンジ６２０内の液体及び第２のシリンジ６８０内の液体と非混和性の液体を供給するように構成される。例えば、シリンジ６２０及び第２のシリンジ６８０が極性液体（例えば水）を含む場合、非混和性液体源６８２は非極性液体を供給するように構成される。一部の実施形態では、電子コントローラ６６０が非混和性液体源６８２の動作を制御するように構成される。一部の実施形態では、電子コントローラ６６０が、粘度センサモジュール６１０に入る２種類の液体サンプルの間への非混和性の液体の供給を開始するように構成される。２種類の液体サンプルの間への非混和性の液体の供給により、２種類の液体サンプル間の混合が防止される。

【0095】

図６Ｄは、一部の実施形態による粘度計の概略図である。図６Ｄに示す粘度計は、図６Ａ及び図６Ｂに関連して上述した、粘度センサモジュール６１０、ディスペンシング機構６３０、及び電子コントローラ６６０を備える。図６Ｄは、図６Ａ及び図６Ｂに関連して上述したシリンジ６２０も示す。一部の実施形態では、粘度計は、図６Ａ～図６Ｃに関連して上述した選択弁６５０を備える。一部の実施形態では、図６Ａ～図６Ｃに関連して上述した一定の特徴が、図６Ｄに適用可能である。例えば、一部の実施形態では、図６Ｄに示す粘度計が、第２のシリンジ６８０（図６Ｃ）及び第２のディスペンシング機構６９０（図６Ｃ）の内の１以上のものを備える。簡潔にするために、これらの特徴については、ここでは繰り返して説明しない。

【0096】

図６Ｄでは、粘度計が、シリンジ６２０及びディスペンシング機構６６０に結合された輸送装置６９２も備える。一部の実施形態では、輸送装置６９２は、試験液体をシリンジ６２０に吸引するための第１の位置（例えば、図６Ｄに示すシリンジ６２０の位置）と、シリンジ６２０を粘度センサモジュール６１０（又は粘度センサモジュール６１０の粘度センサ）に結合するための第２の位置（例えば、図６Ｂに示すシリンジ６２０の位置）との間でシリンジ６２０を動かすように構成される。図６Ｂ及び図６Ｄに示すように、（図６Ｂの、シリンジ６２０を粘度センサモジュール６１０に結合するため）第２の位置は、（図６Ｄの、試験液体をシリンジ６２０に吸引するための）第１の位置とは異なる。一部の実施形態では、輸送装置６９２は、ユーザの介入とは無関係に（例えば、ユーザからの手動による入力を行うことなく）シリンジ６２０を第１の位置と第２の位置との間で動かすように構成される。一部の実施形態では、電子コントローラ６６０は、輸送装置６９２の動作を制御するように構成される。

【0097】

一部の実施形態では、シリンジ６２０は、第１の位置に配置されているとき、試験液体コンテナ６９６（例えば、バイアル、チューブ、ボトル等）内の試験液体に接触する。一部の実施形態では、ディスペンシング機構６３０は、（例えばシリンジ６２０のプランジャを後方に引くことによって）シリンジ６２０内への試験液体の吸引を開始するべく稼働される。

【0098】

一部の実施形態では、輸送装置６９２はロボットアームを含む。一部の実施形態では、輸送装置６９２は１以上のロータリ・ジョイントを含む。一部の実施形態では、輸送装置６９２は、１以上のレール６９４を含む。一部の実施形態では、輸送装置６９２は、シリンジ６２０を第１の位置と第２の位置との間で動かすためのベルト・プーリ機構を含む。一部の実施形態では、電子コントローラ６６０が、輸送装置６９２を制御するように構成される。

【0099】

図６Ｅは、一部の実施形態による粘度計の概略図である。図６Ｅに示す粘度計は、図６Ａ及び図６Ｂに関連して上述した、粘度センサモジュール６１０、ディスペンシング機構６３０、及び電子コントローラ６６０を備える。図６Ｄは、図６Ａ及び図６Ｂに関連して上述したシリンジ６２０も示す。一部の実施形態では、粘度計は、図６Ａ～図６Ｃに関連して上述した選択弁６５０を備える。一部の実施形態では、図６Ａ～図６Ｄに関連して上述した一定の特徴が、図６Ｅに適用可能である。例えば、一部の実施形態では、図６Ｅに示す粘度計が、輸送装置６９２（図６Ｄ）を備える。別の例として、一部の実施形態では、図６Ｅに示す粘度計が、第２のシリンジ６８０（図６Ｃ）及び第２のディスペンシング機構６９０（図６Ｃ）を備える。簡潔にするために、これらの特徴については、ここでは繰り返して説明しない。

【0100】

一部の実施形態では、選択弁６５０は、クリーニング液源６９７、気体源６９８、及び基準液源６９９の内の１以上に結合される。一部の実施形態では、クリーニング液源６９７、気体源６９８、及び基準液源６９９のなかの少なくとも１つが、ポンプと、それぞれの気体又は液体を保存するように構成されたリザーバとを備える。

【0101】

一部の実施形態では、クリーニング液源６９７が、クリーニング液を供給するように構成される。例えば、一部の実施形態では、クリーニング液源６９７が、選択弁６５０をクリーニングするために選択弁６５０にクリーニング液を供給する。一部の実施形態では、クリーニング液源６９７が、粘度センサモジュール６１０（又は粘度センサモジュール６１０の粘度センサ、特に粘度センサの液体流路）をクリーニングするためにクリーニング液を供給する。一部の実施形態では、クリーニング液源６９７が、シリンジ６２０をクリーニングするためにクリーニング液を供給する。一部の実施形態では、混和性で揮発性の溶液が、クリーニング液として用いられ、それによってクリーニング液をより速やかに蒸発できる。

【0102】

一部の実施形態では、気体源６９８が、気体を供給するように構成される。一部の実施形態では、気体源６９８から供給される気体は、乾燥気体（乾燥した窒素及び清浄な乾燥した空気（例えば露点が華氏-１００度の空気等））である。一部の実施形態では、気体
源６９８が、選択弁６５０を乾燥させるために選択弁６５０に気体を供給する。例えば、あらゆる残存液体（例えば、クリーニング液）が、その気体で乾燥される。一部の実施形態では、気体源６９８が、粘度センサモジュール６１０（又は粘度センサモジュール６１０の粘度センサ）を乾燥させるために気体を供給する。一部の実施形態では、気体源６９８が、シリンジ６２０を乾燥させるために気体を供給する。

【0103】

一部の実施形態では、基準液源６９９が、基準液を供給するように構成される。一部の実施形態では、基準液は、（例えば、１以上の温度等の１以上の測定条件の下で）既知の粘度を有する液体である。一部の実施形態では、基準液源６９９は、粘度センサモジュール６１０（又は粘度センサモジュール６１０の粘度センサ）に基準液を供給する。一部の実施形態では、粘度センサモジュール６１０は、較正のために１以上の測定条件の下で基準液の粘度を測定する。

【0104】

一部の実施形態では、電子コントローラ６６０が、クリーニング液源６９７の動作を制御するように構成される。一部の実施形態では、電子コントローラ６６０が、気体源６９８の動作を制御するように構成される。一部の実施形態では、電子コントローラ６６０が、基準液源６９９の動作を制御するように構成される。一部の実施形態では、電子コントローラ６６０が、粘度測定の完了に応答してクリーニング液の供給を開始するように構成される。一部の実施形態では、電子コントローラ６６０が、クリーニング液供給の完了に応答して気体の供給を開始するように構成される。一部の実施形態では、電子コントローラ６６０が、２つの液体サンプルの間への基準液の供給を開始するように構成される。一部の実施形態では、電子コントローラ６６０が、基準液供給の完了に応答してクリーニング液及び気体の内の１以上のものの供給を開始するように構成される。

【0105】

粘度計は、種々の用途において用いることができる。一部の実施形態では、巨大分子の分子サイズ（分子量）を決定するために用いられる。固有粘度は、分子のサイズに関係がある。固有粘度［η］は、次の式で計算される。

【0106】

【数1】

【0107】

式中、ηｓは溶媒の粘度、ｃは溶質（例えば巨大分子）の濃度、ηは、溶媒と溶質を含む溶液の粘度である。固有粘度を測定するために、異なる溶質濃度の溶液の粘度値を測定する。一部の実施形態では、測定された粘度値を溶質濃度ゼロに向けて外挿することによって、固有粘度を決定する。

【0108】

一部の実施形態では、巨大分子の溶質と溶媒を、異なる巨大分子溶質濃度で混合することによって溶液の組を調製し、各溶液の粘度を測定する。一部の実施形態では、溶液の組はオフラインで（例えば、粘度計の外部で）調製される。一部の他の実施形態では、溶液の組はオンラインで調製される。一部の実施形態では、溶液の組は粘度計内のミキサーを用いて調製される。例えば、第１のシリンジには、高い溶質濃度の溶液（本明細書では、ストック溶液とも称する）が装填され、第２のシリンジには、低い溶質濃度の溶液又は溶質を含まない溶液（例えば溶媒）が装填される。第１のシリンジ及び第２のシリンジの溶液が供給される流量を変更することによって、異なる溶質濃度の混合物が得られる。このようにして、濃度は、連続的に又は離散的に変更することができる。

【0109】

固有粘度は、次のマルク－ホウインク－桜田の式に従って巨大分子の分子量と関係付けられる。

【0110】

【数2】

【0111】

式中、Ｍは分子量、Ｋ及びαは、溶液の温度のみに依存するパラメータである。従って、一部の実施形態では、巨大分子（例えばタンパク質）の分子量が、溶液の固有粘度並びにその溶液の温度についてのＫ及びαの値から、マルク－ホウインク－桜田の式を用いて決定される。一部の実施形態では、粘度計が、複数の温度についての予め決定されたＫ及びαの値を記憶している。

【0112】

一部の実施形態では、粘度計が、タンパク質（例えば、巨大分子タンパク質）の融解温度の決定のために用いられる。タンパク質の融解温度は、タンパク質が変性する閾値温度と定義される。融解温度において、タンパク質は一般的にその機能を喪失（その効能の喪失と記載されることが多い）する。タンパク質の融解温度は、溶液中のタンパク質の安定性と関係を有することが知られている。従って、タンパク質の融解温度は、生物学的及び化学的反応において大きな重要性を有する。タンパク質の融解温度の測定のために円二色性及び示差走査熱量測定が使用されてきた。しかし、これらの従来の方法には限度がある。例えば、多くの実際の用途においては、タンパク質濃度は低く、このことによってこれらの従来の方法による高精度の測定が困難となる。加えて、滞留時間即ち溶液が一定温度にさらされる間の時間は、タンパク質の融解温度の決定において重要なパラメータである。従来の方法の場合には、タンパク質の温度は一定の走査速度とともに昇降し、滞留時間は、独立して変化することができず、これにより融解温度を高精度で決定することが困難になる。更に、溶液の粘度の変化と溶液中のタンパク質の融解温度との相関をとることは依然として困難である。特に、従来のレオメータ中の溶液は空気にさらされた状態におかれ、溶液の溶媒の蒸発とタンパク質の早期の変性により、粘度測定値の精度が低下する。他の従来の方法、例えば円二色性をベースにした従来の方法では、高いタンパク質濃度の溶液の粘度の測定は行うことができない。

【0113】

要するに、従来の粘度計は、固有粘度のかわりに見かけの粘度を測定するもので、大量の液体を必要とする。従来の粘度計では大量の液体が必要であることから、クリーニング時間やクリーニング液の廃液の量も大きくなる。従来の粘度計とは異なり、本明細書に記載の粘度計は、タンパク質の融解温度を高精度で測定するように構成される。少なくとも１つの態様では、溶液は、本明細書に開示された粘度計内に完全に包入され、溶液（又は溶液中の溶媒）の蒸発は生じない。従って、溶質濃度は、粘度測定を高い精度で行うために正確に保存される。

【0114】

一部の実施形態では、巨大分子の粘度は温度の関数として測定される。図７は、一部の実施形態による融解温度を決定する方法を示すグラフである。図７は、複数の温度でのリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）の粘度を示す（円形の印で示す）。図７に示すように、リン酸緩衝生理食塩水の粘度は、温度の上昇につれて単調に低下する。図７は、ウシ・ガンマ・グロブリン溶液（例えば、３ｍｇ／ｍｌのウシ・ガンマ・グロブリン溶液）の粘度が、６２℃以下の温度範囲において温度の上昇につれて低下することも示す（正方形の印で示す）。図７は更に、グロブリン溶液の粘度が６４℃及びそれ以上の温度で横ばいになるか又は上昇することを示す。粘度が横ばいになるか又は上昇する点での温度は、融解温度に関連する。従って、この実施例では、グロブリンの融解温度は６４℃と決定される。

【0115】

図８Ａ～図８Ｃは、一部の実施形態による液体の粘度を測定する方法８００を表す流れ図である。

【0116】

一部の実施形態では、以下の操作の各々が、ユーザの介入とは無関係に（例えばユーザの介入なしで）、粘度計によって実施される。

【0117】

一部の実施形態では、方法は、粘度センサにシリンジを結合すること（８０２）を含む（例えば、図６Ｂにおいては、シリンジ６２０は、粘度センサモジュール６１０における粘度センサ６１２に結合される）。一部の実施形態では、シリンジは粘度計と連通するように結合され、従ってシリンジは粘度センサ（例えば粘度センサにおける液体流路）に液体を供給するように構成される。

【0118】

一部の実施形態では、シリンジはサンプル装填インタフェースを含む（例えば、図６Ｂでは、シリンジ６２０がサンプル装填インタフェース６２６を含む）。

【0119】

一部の実施形態では、前記方法は、シリンジを、ユーザの介入とは無関係に、試験液体をシリンジに吸引するための第１の位置と、シリンジを粘度センサに結合するための第２の位置との間で動かすこと（８０４）を含む。第２の位置は第１の位置と異なる。例えば、図６Ｂ及び図６Ｄに示すように、シリンジ６２０を、（図６Ｄに示す）第１の位置と、（図６Ｂに示す）第２の位置との間で動かす。

【0120】

一部の実施形態では、シリンジを第１の位置と第２の位置との間で動かすことが、輸送装置を用いてシリンジを第１の位置と第２の位置との間で動かすこと（８０６）を含む。例えば、図６Ｄに示すように、輸送装置（例えばロボットアーム）を用いてシリンジを、第１の位置と第２の位置の間で動かす。図６Ｂは輸送装置６９２を示していないが、当業者であれば、輸送装置６９２がシリンジを図６Ｄに示す第１の位置から図６Ｂに示す第２の位置に移動させることが可能であることを理解できるであろう。

【0121】

一部の実施形態では、前記方法が、ユーザの介入とは無関係に、試験液体をシリンジに吸引すること（８０８）を含む。一部の実施形態では、図６Ｄに示すように、ディスペンシング機構６３０を用いて、シリンジ６２０のプランジャを引くことによってシリンジ６２０内に試験溶液を吸引する。一部の実施形態では、試験溶液が加圧コンテナに保管され、ディスペンシング機構６３０を用いることなくシリンジ６２０内に強制的に導入される。

【0122】

前記方法は、液体流路を有する粘度センサ（例えば、粘度センサ６１２、図６Ｂ）を含む粘度計において、シリンジからの液体を既知の流量で液体流路内に受容すること（８１０）を含む。粘度計は、ディスペンシング機構（例えばディスペンシング機構６３０、図６Ｂ）と、電子コントローラ（例えば、電子コントローラ６６０、図６Ｂ）とを備える。少なくとも２つの圧力センサが液体流路に沿って配置され、液体流路（例えば図２Ｂ）を通して流れる液体の圧力低下を測定するように構成される。電子コントローラ（例えば、電子コントローラ６６０、図６Ｂ）は、ディスペンシング機構の動作を制御し、データを受け取って処理するように構成される。ディスペンシング機構は、シリンジに結合し、既知の流量でシリンジ内の液体を粘度センサへ供給するように構成される。

【0123】

前記方法は、液体の粘度を測定すること（８１２）を含む。一部の実施形態では、液体の粘度が、粘度センサモジュール６１０（又は粘度センサモジュール６１０内の粘度センサ６１２、図６Ｂ）を用いて測定される。液体の粘度の測定は、図２Ｂに関連して上述されており、簡潔にするために、繰り返して説明しない。

【0124】

一部の実施形態では、粘度計はサンプル装填インタフェース（例えば、サンプル装填インタフェース６２６、図６Ｂ）を含み、このサンプル装填インタフェースを通して液体を受け取る様に粘度計が構成されている。

【0125】

一部の実施形態では、複数の液体流路が粘度センサに画定され、複数の液体流路の内の２以上の液体流路の各々に沿って少なくとも２つの圧力センサが配置される。例えば、図２Ｃに示す液体流路３１が１つの粘度センサに画定される。

【0126】

一部の実施形態では、粘度計は、複数の粘度センサを含む粘度センサモジュールを含む。例えば、一部の実施形態では、図２Ｃに示す液体流路３１の各々が、それぞれの粘度センサによって用いられる。一部の実施形態では、複数の粘度センサが、１つの粘度センサモジュールに配置される。一部の実施形態では、複数の粘度センサにより、粘度計によって測定可能なせん断率のダイナミックレンジが大きくなる。一部の実施形態では、複数の粘度センサモジュール、複数のシリンジ、及び複数のディスペンシングモジュールを含めることによって、せん断率のダイナミックレンジが大きくされる。例えば、第１の粘度センサモジュールと第１のシリンジの第１の組が第１のせん断率の範囲を測定するように構成され、第２の粘度センサモジュールと第２のシリンジの第２の組が、第１のせん断率の範囲と異なる第２のせん断率の範囲を測定するように構成される。せん断率の範囲を２つ組み合わせることにより、より広いせん断率の範囲における粘度測定が可能となる。このことは一定の用途では望ましい。一部の実施形態では、複数の粘度センサモジュール、複数のシリンジ、及び複数のディスペンシングモジュールの組を用いて、粘度測定のスループットを上げる。

【0127】

一部の実施形態では、液体がポリマー（例えば巨大分子）を含み、前記方法は、ポリマーの分子量を決定すること（８１４）を含む。

【0128】

一部の実施形態では、液体がタンパク質を含み、前記方法は、タンパク質の融解温度を決定すること（８１６）を含む。

【0129】

一部の実施形態では、前記方法が、複数の温度において、第１のタイプのタンパク質（例えば球状タンパク質）を含む液体の粘度値を決定すること、及び複数の温度における液体の粘度値から第１のタイプのタンパク質の融解温度を決定すること（８１８）を含む。一部の実施形態では、第１のタイプのタンパク質の融解温度を決定することが、温度の上昇につれて第１のタイプのタンパク質の粘度が横ばいになるか上昇する温度を特定することを含む。一部の実施形態では、第１のタイプのタンパク質の融解温度を決定することが、第１のタイプのタンパク質についての粘度－温度グラフの変曲点を特定することを含む。

【0130】

一部の実施形態では、前記方法が、複数の温度において、第２の液体の粘度値を決定すること（８２０）を含む。第２の液体は、第２のタイプのタンパク質（例えば線維性タンパク質）を含む。前記方法は、複数の温度における第２の液体の粘度値から第２のタイプのタンパク質の融解温度を決定することも含む。第１のタイプのタンパク質の融解温度の決定の詳細な説明の内容が、第２のタイプのタンパク質の融解温度の決定にも適用できるので、簡潔のため説明を繰り返さない。

【0131】

一部の実施形態では、前記方法が、粘度センサの温度を制御すること（８２２）を含む。一部の実施形態では、温度を制御することが、１以上の温度制御装置（例えば、１以上の熱電加熱又は冷却装置）を操作すること（８２４）を含む。

【0132】

一部の実施形態では、前記方法は、第１の温度に粘度センサの温度を維持し、第１の温度と異なる第２の温度にシリンジの温度を維持すること（８２６）を含む。一部の実施形態では、前記方法は、粘度センサの温度とシリンジの温度を同じ温度に維持することを含む。

【0133】

一部の実施形態では、前記方法は、シリンジの温度を制御すること（８２８）を含む。一部の実施形態では、温度を制御することが、１以上の温度制御装置（例えば１以上の熱
電加熱又は冷却装置）を操作することを含む。

【0134】

一部の実施形態では、前記方法は、粘度計において、混合溶液を得るために液体と溶媒を混合すること（８３０）を含む。混合溶液における溶質の濃度は、液体における溶質の濃度と異なる。前記方法は、混合溶液の粘度を測定することも含む。前記方法は、溶質の複数の濃度での混合溶液の粘度値を得るために混合と測定を反復することを更に含む。一部の実施形態では、前記方法は、混合溶液の粘度値から液体の固有粘度を決定することを含む。一部の実施形態では、液体の固有粘度を決定することが、混合溶液の粘度値を外挿して、溶質を含まない溶液の粘度値である可能性が高い粘度値を得ることを含む。

【0135】

一部の実施形態では、前記方法は、液体流路における液体の少なくとも一部をシリンジに移動させて戻すこと（８３２）を含む。これにより、限定的な量の液体を用いて複数回の粘度測定が可能となる。例えば、一部の実施形態では、液体流路からシリンジに戻された液体を用いて、複数の温度で液体の粘度を測定する。

【0136】

一部の実施形態では、前記方法は、液体の粘度を測定する前に、少なくとも２つの圧力センサについての圧力基準を満たす流量を特定すること（８３４）を含む。例えば、一部の実施形態では、粘度計が、液体の粘度の測定の前に、完全な流れとなった液体の流れが、粘度センサの液体流路に存在するか否かを判定する。

【0137】

一部の実施形態では、前記方法が、粘度センサに液体の連続流れを供給すること（８３６）を含む。液体の連続流れは、２以上の試験液体のバッチを含む。２以上の試験液体のバッチのなかの任意の２つの隣接する試験液体のバッチは、２つの隣接する試験液体のバッチと非混和性の少なくとも１つの不活性液体によって分離される。２つの隣接するバッチは、液体の連続流れにおける一連のバッチにおいて互いに隣接する。しかし、一部の実施形態では、２つの隣接するバッチが非混和性液体によって分離されているので、２つの隣接するバッチは互いに接触しない。

【0138】

一部の実施形態では、前記方法が、粘度センサの液体流路を通してクリーニング溶液を供給すること（８３８）を含む。一部の実施形態では、粘度センサの液体流路を通してクリーニング溶液を供給することが、粘度センサの液体流路をクリーニングすることを含む。一部の実施形態では、前記方法は、クリーニング溶液を選択弁に供給することを含む。一部の実施形態では、クリーニング溶液を選択弁に供給することが、選択弁をクリーニングすることを含む。一部の実施形態では、前記方法が、クリーニング溶液をシリンジに供給することを含む。一部の実施形態では、クリーニング溶液をシリンジに供給することが、シリンジをクリーニングすることを含む。

【0139】

一部の実施形態では、前記方法は、液体流路を通して気体を流すこと（８４０）を含む。一部の実施形態では、液体流路を通して気体を流すことが、液体流路を乾燥させることを含む。一部の実施形態では、前記方法が、気体を選択弁に供給することを含む。一部の実施形態では、気体を選択弁に供給することが、選択弁を乾燥させることを含む。一部の実施形態では、前記方法が、気体をシリンジに供給することを含む。一部の実施形態では、気体をシリンジに供給することが、シリンジを乾燥させることを含む。一部の実施形態では、気体は清浄な乾燥した空気を含む。一部の実施形態では、気体は乾燥した窒素ガスを含む。

【0140】

一部の実施形態では、前記方法は、粘度計の健全性を判定するために使用する、予め設定された圧力の乾燥空気を用いて粘度計を診断することを含む。例えば、一部の実施形態では、圧力を調整した乾燥空気が粘度計に送られる。そして、粘度計は、（例えば、２つの圧力センサを用いて）チップ内で圧力を測定する。一部の実施形態では、測定された圧力が、空気の既知の粘度を用いて流量に変換される。測定された流量を健全な粘度計チップの予め定められた流量（又は、健全な粘度計チップの所定の流量の範囲）と比較することにより、粘度計（及びチップと空気源とを接続する通路）の健全性を、サンプルを注入する前に診断する。サンプルを注入する前に粘度計の健全性をチェックすることは有用である。特に、サンプルを注入する前に粘度計の健全性をチェックすることで、粘度計の故障によって貴重なサンプルが無駄になるのを避けることができる。

【0141】

一部の実施形態では、前記方法は、粘度計を気体源と結合することを含む。気体は調整された乾燥気体である。前記方法は、液体流路を通して気体を提供すること、粘度センサを用いて測定を行うこと、及び粘度センサを用いて行った測定に基づいて、粘度センサが予め定義された基準内で動作しているか（例えば、液体流路が塞がれている及び／又は狭くなっているかどうか）を判定することも含む。

【0142】

一部の実施形態では、粘度センサを用いて測定を行うことは、粘度センサ内で気体の圧力を測定することを含む。例えば、流路が少なくとも部分的に塞がれている場合、粘度センサ（例えば、粘度計の２つ以上の圧力センサ）で測定された圧力は、気体源での気体の圧力よりも高い。

【0143】

一部の実施形態では、粘度センサを用いて測定を行うことは、気体の圧力を気体の流量に変換することを含む。例えば、流路が少なくとも部分的に塞がれている場合、流量は予め定められた流量（例えば、健全な粘度計の流量）よりも少ない。

【0144】

一部の実施形態では、前記方法は、ユーザの入力とは無関係に予め選択された基準液を用いて粘度を較正すること（８４２）を含む。例えば、一部の実施形態では、予め選択された基準液の粘度を測定し、測定された粘度を、測定の前に記憶させた予め選択された基準液の粘度（本明細書では、予め選択された基準液の予め知られた粘度と称する）と比較する。一部の実施形態では、その後の粘度測定を、測定された粘度と予め選択された基準液の予め知られた粘度との間の差に基づいて調節する。一部の実施形態では、予め選択された基準液の粘度を複数の温度で測定し、複数の温度で測定された粘度値を用いて粘度計を較正する。一部の実施形態では、複数の予め選択された基準液を用いて粘度計を較正する。

【0145】

一部の実施形態では、前記方法は、液体のｐＨ、密度、及び導電率の内の１以上を測定すること（８４４）を含む。一部の実施形態では、液体のｐＨ及び導電率を同時に測定する。一部の実施形態では、液体のｐＨ及び粘度を同時に測定する。一部の実施形態では、液体の導電率及び粘度を同時に測定する。一部の実施形態では、液体の密度及び粘度を同時に測定する。一部の実施形態では、液体の密度及びｐＨを同時に測定する。一部の実施形態では、液体の密度及び導電率を同時に測定する。

【0146】

説明を目的とした上述の記述は、特定の実施形態を参照して記載されている。しかし、上述の例示的記載は包括的な説明を意図したものでも、本発明を開示されたままの形態に限定することを意図したものでもない。上述の教示内容を考慮して多くの改変及び変更が可能である。前記実施形態は、本発明の原理及び実際の用途を最も良く説明し、それによって当業者が本発明並びに意図された特定の用途に適合するような種々の改変を施した種々の実施形態を最も良く利用することを可能にする目的で選択され記載されたものである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】