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    公开号:WO1980000272A1
    申请号:PCT/JP1979/000178
    申请日:1979-07-05
    公开日:1980-02-21
    发明作者:A Koomoto；S Yano；Y Fujinaga；T Tsuji；T Nagaoka；T Kawara；T Miyake；A Yagi
    申请人:Shimadzu Corp；A Koomoto；S Yano；Y Fujinaga；T Tsuji；T Nagaoka；T Kawara；T Miyake；A Yagi；
    IPC主号:G01G23-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] •電子天びん
    [0003] 技術分野
    [0004] こ の発明は、 天びん部に電子的重量検出器を内蔵し、 重量測定増幅器を付加し、 さ ら に電子式周辺機器を組合 せ て計測値のデ - タ 処理が電子的に行え る電子天びんの 改良に関する も のであ る。
    [0005] 背景技術
    [0006] 電子天びんは、 試験研究分野におい てお も に広 く 用い ら れ てい るが、 医学 ' 薬学の分野での実験動物 （ ネ ズ ミ な ど ：） に よ る毒性試験やそ の他の実験に け る実験動物 の体重測定'に も 盛ん に用い られ て い る 。 こ の場合、 実験 動物は体重計測中 も 動 き 回 り 、 そ の振動のた め正確な計 測が困難と ¾ る か ら 、 電子天びんの出力回路に積分器や 電圧 Z パ ル ス カ ウ ン タ で一定の時間た と えば 2 秒の間に 0 . 2 秒 ご と 1 0 回デ - タ を サ-ン プ リ ン グ し 、 こ れ を積算 する手段を設け、 次にデ ィ ジ ィ タ ル平均値演算手段を 用 い て積算した 1 0 回のデ - タ を平均化する方法が一般に 行われ ている。 し力 > し、 動物の動 き は不規則で、 と く に 薬物な ど を投与し た直後は、 そ の動 き が著し く 激 しいの で計測指示値の変動は ひ じ ょ う に大 き く 、 こ の変動指示 値を 上記の よ う に 0 . 2 秒ご と に 1 0 回サ ン プ リ ン グ し 、 積算平均し て も バ ラ ツ キが大 き く 、 極端に大き い値や小 さ い値が 1 0 回のサ ン プ リ ン グ中に含まれ て し ま う カ ら そ の単純平均値は、 真値に対 し かな り の誤差を も つ恐れ があ る。 こ の対策と し て、 ノヽ- ン ド ノ、0 ス フ ィ ル タ を用いて 或る変動幅以上の指示値を カ ツ トする変動レ ベ ル検出制 御手段 ど も 考え られてい るが、 こ の よ う 手段は、 そ の構成が複雑化 し高価と るるだけでな く 、 指示の安定の 度合と無関係に極大 ' 極小値をカ ツ トする こ と は統計上 真の平均値を求める こ と に はな らず、 十分な解決の対策 手段と はな っ てい い。
    [0007] また、 上記動物用電子天びん以外の工場の生産ラ イ ン におけ る品質管理計測器と し て使用 さ れる電子天びん に おい て も 、 工場現場の据付け場所によ っ て避けがたい振 動や風 ¾ どの外乱のた め に、 上述した よ う 平均値演算 手段が付設されてお り 、 本来な ら数回の減衰振動後に安 定する指示値がいつまで も 安定せず変動し、 読取 り ゃプ リ ン ト ア ウ ト で き ¾ い よ う な と き に、 そ の平均値演算手 段を動作さ せ て平均値を表示する よ う に し ている。 し か し、 この場合に も上記と 同様に単純平均であるか ら外乱 の度合によ っ て大き 誤差を も つ恐れがある。
    [0008] 発明の開示
    [0009] したがっ て、 こ の発明は、 従来の電子天びんが振動る どの外乱によ っ て変動する指示値の、 一定の平均化時間 の間 に サ ンプ リ ン グ し た すベ て の デ - タ を積算し、 そ れ を単純平均する も ので あ っ たた め に デ ー タ のバ ラ ツ キ に よ つ て この平均値が真値に対し誤差を含んでいた欠点を
    [0010] O PI WIPO 解決 し、 電子天びんの計測精度を高め る こ と を 目的 とす る も ので あ る。
    [0011] さ ら に、 こ の発明は、 高め ら れた計測精度の読取 り を 容易な ら し め る こ と を 目的 と する も ので あ る 。
    [0012] すま わ ち、 こ の発明の電子天びんは、 一定の時間間 隔 で指示値を サ ン プ リ ン グ し て記憶 さ せる と 共に最新のサ ン プ リ ン グ値 と 先にサ ン プ リ ン グ し た記憶値 と を予め設 定 し た個数ま で新し い も の か ら 順次比較し 、 そ の差の値 が予め設定 し た許容値を越え る と き は先にサ ン プ リ ン グ し た記憶値を消去 し、 さ ら にサ ン プ リ ン グ と比較を く り 返 し、 そ の間表示器に （ g ) ¾ どの単位記号を フ ラ ッ シ
    [0013] ュ さ せ てお き 、 設定個数全部の差の値が許容値以内に入 つ た と き 、 する わ ち デ - タ のバ ラ ツ キ が許容値幅に収ま り 、 天びんの振動が安定限界に入 っ た こ と を比較手段が 検知し、 こ の時点では じ め て こ れ ら サ ン プ リ ン グ し た記 憶値を積算'し 、 平均値演算を行い、 平均値を指示値 と し て表示する よ う に した も のであ る。
    [0014] こ の発明 は上記し た と お り で あ っ て、 従来の電子天び ん におけ る単純平均値演算と は異な り 、 天びんの振動が 安定限界に入 り 、 デ - タ のバ ラ ツ キが一定の許容値幅以 内に な っ た時点でただ ち に平均値演算を開始し、 平均化 する も ので あ る か ら 、 統計的に真値に近い平均値を得る こ と がで き 、 電子天びんの計測精度を格段に冋上さ せる も のであ る。
    [0015] OMPI WIPO
    [0016] ノ ま た 、 サ ン プ リ ン グ開始か ら 平均値演算終了ま での待 時間の間、 た と え ば （ g ：) な どの単位記号を表示器に フ ラ ッ シ ュ さ せ てお く 力ゝ ら 、 変動 し ている指示値を誤っ て 読取る こ と は皆無 と ¾ り 、 表示さ れた平均値すな わ ち計 測値のみを容易に読取る こ とがで き る も ので あ る。
    [0017] 図面の簡単 ¾説明
    [0018] Fi g- 1 は、 こ の発明の一実施例の電子天びんの構成ブ 口 ッ ク 図で ある 。
    [0019] Fi g - 2 は、 こ の発明の電子天 びんを実験動物の体重測 定に用いた と き の応答性グ ラ フ であ る。
    [0020] 発明を実施する た め の最良の形態
    [0021] Fi-g - 1 におい て、 1 は電磁力平衝式天びん部、 W はそ の天びん部で計測 さ れた 直流電流のひ よ う 量横出信号で あ り 、 こ の信号 W を重量測定増幅器 2 にて直流電圧の ァ ナ ロ グ信号 A と し、 A Z D 変換器 3 で デ イ ジ イ タ ル信号 D に変換 し、 一定の時間間隔でひ よ う 量計測値を サ ン プ リ ン グ し てデ - タ 入力制御部 6 に伝送する。 7 は検知 レ ベ ル設定器で、 ひ ょ う 量時の み 自動プ リ ン ト の許可を与 え る も ので あ る。 こ の検知 レ ベ ル設定器 7 に よ っ て、 測 定 レ ン ジ に応じ て任意の ひ よ う 量の検知レ ベ ル 、 た と え ば測定 レ ン ジ の 2 0 〜 3 0 %を設定し、 前記デ ィ ジ イ タ ル信号 D がそ の検知 レ ベ ル に達 した と き 、 すな わ ち天び んの さ ら （ 図示せず ：） に試料 （ 被計測対象 ） がの つ た こ と を横知すれば、 制御部 6 はた だ ち に印字許可信号を 0
    [0022] OMPI WIPO N に し て待機する。
    [0023] さ て、 サ ン プ リ ン グの時間間隔を た と え ば 1 0 0 m秒 にす る と 、 こ の 1 0 0 m秒ご と の デ ー タ Di〜Dn を そ の サ ン プ リ ン グ順序に し た力； つ て記憶機構 8 の メ モ リ レ ジ ス タ 群 Mi〜Μπ に記億 さ せ る。 メ モ リ レ ジ ス タ 群 Mi〜Μπ は、 た と えば 1 6 個設け、 後記サ ン プ リ ン グ回数設定の最大 回数の記憶容量を持たせ るが、 メ モ リ レ ジ ス タ の稼動数 は その設定回数に よ つ て異な り 、 かつ そ の記億値はサ ン プ リ ン グ ご と に更新さ れる よ う に し て あ る。 9 は比較器 で、 記憶手段 8 の記憶値 Di Dnの う ち も っ と も新しいデ - タ を、 た と え ば Dnと すれば、 こ の デ - タ Dn を基準 と し て （Dn- i ) 、 （Dn - 2 ) と い う 順序でそ れぞれ比較する機 能を有 し、 そ の比較条件は ま ずサ ン プ リ ン グ回数
    [0024] 10で、 指示の安定度を考慮し何回のサ ン プ リ ン グ
    [0025] 均を と る かで そ の 回数 N を 、 た と え ば 4 、 8 、 1
    [0026] ずれか に設定する 。 つ ぎ に、 許容値設定器 11でサ
    [0027]
    [0028] ン グ回数 N 内におい て、 最新のデ - タ と そ れよ り 先にサ ン プ リ ン グ さ れ記億さ れた デ - タ と の最大許容値す ¾ わ ち デ - タ のバ ラ ツ キ の幅を デ ィ ジ ッ ト （ 最小表示単位つ で 2 〜 4 0 の範囲で任意に設定する。 た と え ば、 実験動 物の体重測定時は 1 2 〜 4 0 、 振動が小さ い場合は 2 〜 9 位に設定する 。 こ の設定 と 比較器 9 の機能を Fig. 2 の 応答性グ ラ フ を参照し が ら 説明する。
    [0029] Fig. 2 におい て、 縦軸 W は天びん感知ひ よ う 量 （： g )
    [0030] O PI WIPO で P は設定 し た許容値であ る。 今、 これ を 3 0 デ ィ ジ ッ ト （：た と え ば測定 レ ン ジ 0 〜 9 9.9 9 g の場合 3 0 m g に相当する ） と する と 、 こ の 3 0 デ ィ ジ ッ ト （： 3 0 m g ) は指示値 Wがいかな る値であ つ て も 一定であ る。 Wcは 前述の検知 レ ベ ル であ り 、 た と え ば 2 0 〜 3 0 g に設定 する。 横軸 T は計測経過時間 （ 秒 ） 、 1 〜 1 3 は 1 0 0 m秒ご と の サ ン プ リ ン グ回数 N で あ る。 TAは実験動物を 天びんの さ ら にのせ た時点、 TBは Fig. 1 の信号 D が Fig. 2 の検知 レベル Wc に達した時点で、 印字許可信号が O N さ れ待機さ れる。
    [0031] Fig. 1 に おい て 、 サ ン プ リ ン グ回数設定器 10 で回数 N = 4 と 設定さ れた とする と 、 サ ン プ リ ン グ値はデ ― タ D2 、 D3、 D4と し て順次メ モ リ レ ジ ス タ Μι〜 M4 に記憶さ れる 、 こ の最新のデ - タ D4が入っ た と き 、 こ れを基準 I と し て た だ ち に比較器 9 は比較を開始し、 デ - タ D4 と Da、 デ ー タ 1>4と D2、 デ ー タ D4と Di、 の 3 回の比較を し 、 そ の 差カミ 3 0 デ ィ ジ ッ ト 以上 ら 不合格で、 3 0 デ ィ ジ ッ ト 以内ま た は等し ければ合格だ と 判定する （： Fig. 2 参照 ：） 。 こ の結果、 天びんの応答過渡期のた めデ - タ D3と の差 以外はすべて不合格であ っ て、 した が っ てデ - タ D4を残 し て デ ー タ D3〜 Diを メ モ リ レ ジ ス タ M3〜 Miか ら 消去する よ う 比較器 9 か ら 信号 S を制御部 6 に送る。 制御部 6 は そ の信号 S に よ り デ ー タ D3〜Diを消去し 、 デ ー タ D4を メ モ リ レ ジ ス タ Mlに移す と 共に新 し いサ ン プ リ ン グ値の デ - タ Ds、 、 D7を記億手段 8 へ送る 。 こ の 間、 平均値演 算器 12は動作せず、 ま た デ ィ ジ イ タ ル表示器 13は数字表 示をせず、 た と え ば単位記号 （ g ：) 及び小数点を フ ラ ッ シ ュ さ せ、 サ ン プ リ ン グ継続中で あ る こ と を使用者に示 すよ う 構成し て あ り 、 こ れは こ の発明の第 2 の特徵で あ る。 勿論、 フ ラ ッ シ ュ さ せるかわ り に、 試料 （ 実験動物 ) を のせ る 以前の値 （ 通常はゼ ロ で あ る ) を表示する と 力 >、 ブ ラ ン ク と し て も 良い こ と はい う ま で も ない。 さ ら に、 印字器 14は動作せず待機し ている。
    [0032] Fi g . 2 に おい て、 デ ー タ の サ ン プ リ ン グがる さ れた と き 、 こ れを基準 II と して比較を開始 し、 そ の結果デ - タ D7と De、 デ ー タ D7と ！ )5と の比較は合格 ¾ ので あ るがデ - タ D7と Daの比較が不合格 と判定さ れるか ら今回 も デ - タ D6〜 D4を刷新する。 さ ら につづい て、 デ ー タ ！) 8、 D9、 Bioを サ ン プ リ ン グ し、 こ の最新のデ — タ Dioを基準 I と し て比較を 開始するが、 こ の 間試料の実験動物が激 し く 動 き 符号ィ 、 口 の よ う 極大 ' 極小値に近いデ - タ ！ )《、 D9 がサ ン プ リ ン グ さ れ、 デ - タ Dioと D9と の差は許容値 P を は るかに越えた値であ る力 > ら 不合格 と な り 、 つ ぎのデ - タ Da、 D7と の比較は し ないで、 こ れ ら デ - タ は刷新 さ れ る 。 ひ き つづ き 、 デ ー タ Du、 Di2、 Disのサ ン プ リ ン グが行 われ、 デ - タ D1Sを基準 IV と し て比較が開始 さ れ る。 そ の 結果今度は デ - タ Di3と Di2、 デ - タ Di3と Du、 デ - タ Disと D10 の差がすべ て合格であ り すな わ ち動物の動 き が定常化 し 天びんの振動が安定限界に入 つ た こ と を比較器 9 が検知 し、 こ のデ ー タ Dio〜 Disの 4 ffiのサ ン プ リ ン グ値を積算演 算する こ と に よ つ て真の平均値に近い平均値 rが得 ら れ るか ら 、 こ の と きた だち に平均値演算器 12を動作さ せ、 演算し、 最少桁以下は 4 捨 5 入し て平均値 WTを表示器 13 及び印字器 14に伝送し、 指示値と し て表示及び プ リ ン ト する も のであ る。
    [0033] お、 用途に よ っ ては印字を要し ¾い も の も あ り 、 こ の場合は印字器 14を付加する必要はない。
    [0034] おま た 、 ； P i g . 2 におい て、 はデ ー タ 表示及びプ リ ン ト ァ ゥ ト の時点、 TC〜 TDの閭は実験動物を天びんの さ ら か ら 降そ う と 準備する.時間、 TD〜 TE は天びんの さ ら が 空掛け位置へ復帰する時間、 ½ は動物の糞、 尿 どが さ ら に残っ てい るた めのひ ょ う 量値で、 こ れをゼ ロ 調整し 終 るのが TFの時点で あ る。 以上でつ ぎの試料 （ 実験動物 ) を天びん にのせる準備が完了する。
    [0035] 産業上の利用可能性
    [0036] こ の発明は、 以上説明 した よ う に被計測対象そ の も の の振動や外乱に よ る影響を受け て ひ ょ う 量計測する場合 の電子天びんの そ の計測精度を格段に高め る こ と がで き た も のであ るか ら 、 医学 · 薬学の分野に おける実験動物 の体重測定や工場現場に据付け て行 う 工場の 生産ラ ィ ン におけ る品質管理等に き わめ て有効に利用し う る も ので あ る。
    [0037] OMPI
    [0038] WIPO さ ら に、 船舶や自動草等の本質的に振動する と こ ろ に するひ よ う 量計測手段と し て も 有効な も のであ る。
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1. 天びん にのせ た試料のひ よ う 量計測値を一定の時間間 隔でサ ン プ リ ン グ し、 こ れを順次複数個記憶する記憶手 段と、
    その記憶値群のそれぞれを最新のサ ン プ リ ン グ ひ よ う 量計測値と逐次比較する比較手段と 、
    一定の変動許容値幅以上の変動差がそ の記憶値群の中 に. 1 つ以上ある と きはその記憶値群全部あるいは変動許 容値を越えた記憶値:以前の記憶値全部を消まする消去手 段と、
    サ ン プ リ ン グ と比較動作を く り 返し、 一定の変動許容 値幅以内の記憶値が予め定め ら れた個数に達した と き、 こ れ ら各記憶値を平均化する平均値演算手段と、
    こ の平均値演算手段か ら伝送さ れた平均値 〔 ひ よ う 量 計測値 ） を表示又は記録又は表示及び記録する手段と、 か ら な る電子天びん。
    2. 請求の範囲第 1 項記載の電子天びんにおいて、 サ ンプ リ ン グ開始か ら平均値表示をする ま での待時間の間、 一 定の符号を表示手段中に表示又は点滅さ せる手段を設け て る電子天びん。
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0016841A4|1980-11-28|
    GB2049945A|1980-12-31|
    JPS5510586A|1980-01-25|
    US4347903A|1982-09-07|
    GB2049945B|1983-04-20|
    EP0016841A1|1980-10-15|
    CH655576B|1986-04-30|
    JPS5823576B2|1983-05-16|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1980-02-21| AK| Designated states|Designated state(s): CH DE GB US |
    1980-02-21| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): FR |
    1980-12-18| RET| De translation (de og part 6b)|Ref country code: DE Ref document number: 2952958 Date of ref document: 19801218 Format of ref document f/p: P |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP78/84696||1978-07-10||
    JP53084696A|JPS5823576B2|1978-07-10|1978-07-10||DE19792952958| DE2952958A1|1978-07-10|1979-07-05|Electronic balance|
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