JP6652371B2 - 比濁分析濁度計バイアル装置 - Google Patents

Description

本発明は、比濁分析濁度計用の比濁分析濁度計バイアル装置に関する。

比濁分析濁度計は、通常は液体、気体、または、液体と気体の混合物であり得る流体中に浮遊する固体粒子または他の粒子の濃度を決定する。特許文献１は、測定光線が軸方向でバイアル内部に入る際に通過する、光学的に透明で平坦な底部入口窓を有する円筒形の濁度計バイアルを備えた比濁分析濁度計を開示している。バイアル円筒本体の円筒形部分は、浮遊する粒子によって散乱された光が径方向でバイアル内部から出て、光検出手段によって受光される際に通過する、透明な出口窓を画定する。関連する流体容積内で散乱された光のみによって引き起こされ受信される一次光信号は、比較的低い強度のものである。したがって、関連する流体容積内で散乱された光によって引き起こされたものでなく、二次信号を引き起こすあらゆる光は、可能であれば回避するべきである。

バイアル上部開口は、実験用濁度計バイアルの場合は一時的に、プロセス用濁度計バイアルの場合は恒久的に、簡単なバイアル蓋によって閉じられる。濁度計バイアルが飲料水の濁度を測定するために使用される場合、軸方向の測定光線の強度は、流体濁度によって最小限にしか低減されず、そのため、バイアル蓋の内面での測定光線の反射は、光検出手段によって直接的に検出され得る高い強度の二次光信号を引き起こす可能性がある。高い強度の二次信号は、一次光信号の強度を決定することを、不可能ではないにしても困難にし得る。

米国特許第８７２４１０７号明細書

強い二次信号を回避する比濁分析濁度計バイアル装置を提供することが、本発明の目的である。

本目的は、請求項１の特徴を備えた比濁分析濁度計バイアル装置と、請求項１２の特徴を備えた比濁分析濁度計バイアルキャップとによって解決される。

請求項１によれば、比濁分析濁度計バイアル装置は、バイアルと、円形のバイアル上部開口を閉じる別体のバイアルキャップとによって画定される。

比濁分析濁度計には、測定光線を発生する測定光源が設けられている。光源は、任意の適切な波長のものとすることができる適切な電磁放射を発生する。濁度測定の間、バイアルは、濁度計のバイアル室内に置かれる。測定光線は、バイアルの平坦な平面の底部入口窓を通じてバイアル内部へと軸方向に指向される。濁度計には、測定光線の軸方向の配向に対して実質的に直角に、流体試料中に浮遊する粒子によって散乱された光を受光および検出するための散乱光検出装置も設けられている。

バイアルは缶形であり、バイアル内部を包囲し、円形のバイアル上部開口を画定する円筒形で透明なバイアル本体を備える。バイアル装置は、バイアル上部のバイアル開口を閉じる別体のバイアルキャップをさらに備える。バイアルキャップの近位領域（proximal area）は、バイアル内部に向けられた光トラップ空洞として形成される。光トラップ空洞の内面は、光吸収面として設けられ、好ましくは黒色とされる。光トラップ空洞には、光トラップ空洞が少なくとも数ミリメートルの軸方向空洞深さを有するように、横方向の側壁が設けられる。

測定光源からの光線は、光トラップ空洞の内部上部構造に衝突し、それにより光吸収面によって顕著に吸収される。光トラップ空洞の上部構造によって反射される光の部分は、光トラップ空洞に入る測定光線の強度の小さな部分だけが最終的に光トラップ空洞を出るように、残りの光エネルギーが顕著に吸収される横方向の内部空洞側壁に、少なくとも部分的に衝突する。その結果、光検出装置によって最終的に受信され得る二次光信号の強度は、大幅に低減される。

好ましくは、バイアルキャップに、バイアル内部へと延び入ると共に光トラップ空洞の少なくとも一部を画定する軸方向首部が設けられる。バイアル首部は２つの機能を有する。バイアル首部は、光トラップ空洞の軸方向長さが、上部バイアル開口から軸方向に延びるバイアルキャップの延在部分の軸方向長さより大きくなり得るように、光トラップ空洞の軸方向長さを延長する。さらに、軸方向首部は、バイアルキャップとバイアル本体との間の境界面の間の封止長さを延長する。

本発明の好ましい実施形態によれば、軸方向首部の径方向外側に、周方向の封止手段が設けられる。封止手段は、軸方向首部の円筒形部分から軸方向に延びる１つまたは複数の円形のシーリングリップとして設けられ得る。あるいは、封止手段は、長手方向断面で見て、接触領域におけるバイアル本体の内面と４５°未満の鋭角を画定する、単一の周方向封止膨出部として設けられる。円形の封止膨出部は、高い封止品質を有すると共に、歪められた濁度測定結果を最終的にもたらし得る以下の可能性、すなわち、流体試料中に溶解した固体粒子が蓄積されることで試料流体から抽出される可能性を回避する。

好ましくは、光トラップ空洞には、光トラップ空洞の軸方向端部に凸形錐状部が設けられる。軸方向の測定光線が凸形錐状部に衝突するとき、測定光線は、一部が吸収され、一部が横方向に反射されるが、軸方向には反射されない。そして、測定光線のうち横方向に反射される部分は、光トラップ空洞の横方向の側壁に完全に衝突する。その結果、測定光線は、光トラップ空洞の光吸収面に少なくとも２回衝突する。これは、測定光線の小さな部分だけが最終的にバイアル内部へと後向きに反射され得ることを確実にする。その結果、光検出装置によって最終的に受信される二次光信号の強度は、大幅に低減され得る。

本発明の好ましい実施形態によれば、バイアルキャップにチップ空洞が設けられ、そこにＲＦＩＤチップが収容される。ＲＦＩＤチップは、バイアル自体についての情報、および／または、バイアル内の流体試料についての情報を記憶できる。通常、バイアル装置は、バイアルキャップが上となるように、鉛直方向のバイアルの向きにおいて、使用者によって手で保持される。これによって、使用者は、ＲＦＩＤチップとＲＦＩＤ読取デバイスとの間のデータ転送を開始および実施するための濁度計装置のＲＦＩＤ読取デバイスの近くに、バイアルキャップを容易に位置付けることができる。

好ましくは、平面の長手方向のチップ空洞は、ＲＦＩＤアンテナを含むバイアルキャップのＲＦＩＤチップが同じく実質的に軸方向の平面内に配置されるように、実質的に軸方向の平面内に配置される。軸方向の平面は、円筒形のバイアル本体の長手方向軸と実質的に平行な平面である。ＲＦＩＤチップが軸方向の平面内に配置されている状態で、ＲＦＩＤアンテナの支配的な受信および送信方向は、長手方向バイアル軸に対して実質的に径方向である。濁度計のＲＦＩＤ読取デバイスが水平の支配的な向きで配置される場合、ＲＦＩＤ読取デバイスとＲＦＩＤチップとの電磁的結合品質は高い。

本発明の好ましい実施形態によれば、バイアルキャップに、横方向の把持凹所が設けられる。把持凹所は、透明なバイアル本体の外側への指紋の付着が回避されるように、バイアル装置をバイアル本体ではなくバイアルキャップで把持するよう、使用者を動機付ける。

好ましくは、バイアルキャップに、互いに対向して配置される２つの把持凹所が設けられる。把持凹所は、使用者が、例えば親指と人差し指といった２本の指で、バイアルキャップを手で把持するように動機付けられるよう、実質的に軸方向の平面内において互いに対向している。より好ましくは、ＲＦＩＤチップのチップ平面の向きは、２つの把持凹所の把持平面の向きに対して、中間において対称である。把持凹所が互いに厳密に対向して配置される場合、ＲＦＩＤチップの基底面は、両方の把持凹所平面に対して垂直に配置される。使用者が２つの把持凹所に指を添えてバイアルキャップを手で把持するとき、ＲＦＩＤチップおよびＲＦＩＤアンテナの支配的な電磁的配向は、実質的に水平で、バイアルキャップを保持する指と平行である。その結果、使用者は、バイアルキャップを、ＲＦＩＤチップの支配的な電磁的配向の方向に、濁度計のＲＦＩＤ読取デバイスへと、直観的に移動する。この装置は、使い勝手が良く、濁度計のＲＦＩＤ読取デバイスを使用するとき、高い信頼性をもたらす。

独立請求項１２によれば、比濁分析濁度計バイアルキャップに、請求項１のキャップに関連する特徴が設けられる。

本発明の２つの実施形態が、添付の図面を参照して説明される。

本発明による比濁分析濁度計バイアル装置の第１の実施形態の第１の長手方向断面を示す図である。 図１のバイアル装置のバイアルキャップの第２の長手方向断面を示す図である。 図１のバイアル装置のバイアルキャップの上面図である。 図１のバイアル装置のバイアルキャップの斜視図である。 本発明による比濁分析濁度計バイアル装置の第２の実施形態の第１の長手方向断面を示す図である。 図５のバイアル装置のバイアルキャップの第２の長手方向断面を示す図である。 図５のバイアル装置のバイアルキャップの上面図である。 図５のバイアル装置のバイアルキャップの斜視図である。

図１〜図８において、バイアル装置８、８’の２つの実施形態が示されている。図１〜図４に示されている第１の実施形態のバイアル装置８には、図５〜図８に示されている第２の実施形態のバイアル装置８’よりも、高度な光トラップが設けられている。いずれのバイアル装置８、８’も、別体のバイアルキャップ６０、６１によって閉じられる上部バイアル開口１３を有する、基本的に円筒形で缶状のバイアル１０を備えている。バイアル本体１４は、透光性ガラスから作られている。別体のバイアルキャップ６０、６１は、不透光性で黒色のプラスチックから作られている。

いずれのバイアル装置８、８’も、バイアル１０の透明な底部光入口窓１６を通じてバイアル内部へと軸方向に向けられる測定光線を発生する測定光源が設けられた比濁分析濁度計での使用に適合されている。光源は適切な波長の測定光を発生し、光入口窓１６は、測定光に対して透明である。バイアル本体１４の上端には、径方向のバイアルフランジ１８によって取り囲まれた円形のバイアル開口１３が設けられている。バイアル本体１４はバイアル内部２６を包囲している。両方の実施形態のバイアル１０は同一であるが、バイアルキャップ６０、６１は互いに異なっている。

バイアル装置８の第１の実施形態のバイアルキャップ６０は、黒色のプラスチック材料のプラスチックキャップ本体６０’から作られている。バイアルキャップ本体６０’は中空であり、その内部に長手軸方向の光トラップ空洞７０を画定する。光トラップ空洞７０には、４°未満の円錐角を有するわずかに円錐状の側面８２が設けられている。光トラップ空洞７０の上端には、円錐面８１を備えた凸形錐状部８０が設けられている。円錐面８１の円錐角は９０°であり、あるいは、９０°未満とすることができる。

バイアルキャップ本体６０’の外側に、互いに対向して配置された２つの横方向の把持凹所７６が設けられる。図２〜図４で見ることができるように、バイアルキャップ６０には、軸方向に配向された平面のチップ空洞７２が設けられ、チップ空洞７２はＲＦＩＤチップ９０を収容しており、それによってＲＦＩＤチップ９０もまた軸方向の平面内に配置されている。ＲＦＩＤチップ９０が軸方向の鉛直平面に配置されているため、ＲＦＩＤチップのアンテナも鉛直平面に配置され、それによって、ＲＦＩＤアンテナの支配的な電磁的配向は、ＲＦＩＤチップ平面に対して垂直であり、長手方向のバイアル軸に関して径方向を有する。ＲＦＩＤチップ９０のチップ平面の向きは、２つの把持凹所７６の把持平面の向きに対して、中間において対称である。

図２に示されているように、バイアル１０から鉛直方向に突出している突出バイアルキャップ部分は、いくつかの径方向リブ６８によって互いに径方向で連結されている、外側周壁６４と、同軸の内側周壁６６とによって、画定される。バイアルキャップ本体６０’には、バイアル本体１４のバイアルフランジ１８によって軸方向で支持される周縁フランジ６５が設けられている。バイアルキャップ本体のうちバイアルキャップフランジ６５より下の部分は、バイアル内部２６へと突出する実質的に円筒形の軸方向首部９３を画定する。軸方向首部９３には、円筒形の首部９３から径方向外向きに突出する３つのシーリングリップ９２によって画定された封止手段９１が設けられている。あるいは、Ｏリングが使用されてもよい。

図５に示されているように、第２の実施形態によるバイアルキャップ６１には、異なる光トラップ空洞７１と、軸方向首部９５の外側の異なる封止構成とを画定するバイアルキャップ本体６１’が設けられている。軸方向首部９５には、封止膨出部９４とバイアル本体１４の内面１５との間の円形の境界線において、図６に示されているような長手方向の断面で見て、およそ２０°の鋭角Ａを画定する、円形の封止膨出部９４である封止手段９７が、設けられている。

図５および図６に示されているように、光トラップ空洞７１の空洞端壁は、単にバイアル装置８’の長手方向軸に対する交差面（垂直面）内にある平坦な端壁８６である。この第２の実施形態によるバイアル装置８’は、光線が空洞端壁８６に到達する前に測定光線の強度を完全に吸収する濁度標準溶液流体のために使用される。

バイアルキャップ６０、６１の内面８１、８２、８１’、８２’は、黒色とされ、光を吸収する面または構造が設けられている。

８、８’ バイアル装置
１０ バイアル
１３ バイアル開口
１４ バイアル本体
１６ 光入口窓
２６ バイアル内部
６０、６１ バイアルキャップ
６４ 外側周壁
６６ 内側周壁
６８ 径方向リブ
７０、７１ 光トラップ空洞
７２ チップ空洞
７６ 把持凹所
８０ 凸形錐状部
９０ ＲＦＩＤチップ
９１、９７ 封止手段
９３、９５ 軸方向首部
９４ 封止膨出部
Ａ 鋭角

Claims (11)

1. バイアル（１０）と、別体のバイアルキャップ（６０；６１）とを備える比濁分析濁度計バイアル装置（８；８’）であって、
   前記バイアル（１０）が、バイアル内部（２６）と、底部入口窓（１６）と、円形の上部バイアル開口（１３）とを包含する透明で円筒形のバイアル本体（１４）を備え、
   前記バイアルキャップ（６０；６１）が、前記上部バイアル開口（１３）を閉じ、前記バイアル内部（２６）に対して開放している光トラップ空洞（７０；７１）を備え、
   前記光トラップ空洞（７０；７１）の内面（８１、８２；８１’、８２’）が光吸収面であり、
   前記バイアルキャップ（６０；６１）に、前記バイアル内部（２６）へと延び入ると共に前記光トラップ空洞（７０；７１）の少なくとも一部を画定する軸方向首部（９３；９５）が設けられる、比濁分析濁度計バイアル装置（８；８’）。
2. 前記軸方向首部（９３；９５）の径方向外側に、周方向の封止手段（９１；９７）が設けられる、請求項１に記載の比濁分析濁度計バイアル装置（８；８’）。
3. 前記光トラップ空洞（７０）には、前記光トラップ空洞（７０）の軸方向端部に凸形錐状部（８０）が設けられる、請求項１または２に記載の比濁分析濁度計バイアル装置（８）。
4. 前記バイアルキャップ（６０；６１）に、チップ空洞（７２）が設けられ、そこにＲＦＩＤチップ（９０）が設けられる、請求項１から３のいずれか１項に記載の比濁分析濁度計バイアル装置（８；８’）。
5. 平面の前記ＲＦＩＤチップ（９０）が軸方向の平面内に配置されるように、平面の前記チップ空洞（７２）が軸方向の平面内に配置される、請求項４に記載の比濁分析濁度計バイアル装置（８；８’）。
6. 前記バイアルキャップ（６０；６１）に、横方向の把持凹所（７６）が設けられる、請求項１から５のいずれか１項に記載の比濁分析濁度計バイアル装置（８；８’）。
7. 前記バイアルキャップ（６０；６１）に、互いに対向する２つの横方向の把持凹所（７６）が設けられる、請求項１から６のいずれか１項に記載の比濁分析濁度計バイアル装置（８；８’）。
8. 前記ＲＦＩＤチップ（９０）のチップ平面の向きが、幾何学的に、前記２つの把持凹所（７６）の把持平面の向きの間の中間にある、請求項５を引用する請求項７に記載の比濁分析濁度計バイアル装置（８；８’）。
9. 前記封止手段（９７）が、長手方向断面において前記バイアル本体（１４）の内面（１５）と４５°未満の鋭角（Ａ）を画定する単一の周方向封止膨出部（９４）である、請求項２、または、請求項２を引用する請求項３から８のいずれか１項に記載の比濁分析濁度計バイアル装置（８’）。
10. 前記バイアルキャップ（６０；６１）に、径方向リブ（６８）によって互いに連結される外側周壁（６４）と内側周壁（６６）とが設けられる、請求項１から９のいずれか１項に記載の比濁分析濁度計バイアル装置（８；８’）。
11. バイアル内部（２６）と、底部入口窓（１６）と、円形の上部バイアル開口（１３）とを包含する透明で円筒形のバイアル本体（１４）を備える比濁分析濁度計バイアル（１０）のための比濁分析濁度計バイアルキャップ（６０；６１）であって、
    前記バイアルキャップ（６０；６１）が、前記上部バイアル開口（１３）を閉じるように構成され、前記バイアル内部（２６）に対して開放している光トラップ空洞（７０；７１）を備え、
    前記光トラップ空洞（７０；７１）の内面（８１、８２；８１’、８２’）が光吸収面であり、
    前記バイアルキャップ（６０；６１）に、前記バイアル内部（２６）へと延び入ると共に前記光トラップ空洞（７０；７１）の少なくとも一部を画定する軸方向首部（９３；９５）が設けられる、比濁分析濁度計バイアルキャップ（６０；６１）。

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