JP2001132646A - Diaphragm pump - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤフラムポン
プに係り、特に、送液用のダイヤフラムポンプに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diaphragm pump, and more particularly, to a diaphragm pump for feeding liquid.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムの
変位により圧力室内の圧力を変化させて送液を行うもの
であり、大型のポンプから小型のポンプまで様々な大き
さと構成のダイヤフラムポンプが用いられている。例え
ば、小型のポンプとしては、特開平５−２４８３５６号
公報などに提案されているような、マイクロマシニング
技術により形成されたマイクロポンプなどがある。この
ようなマイクロポンプでは、圧力室を構成する壁の一部
が可撓性を有するダイヤフラムになっており、このダイ
ヤフラムとなっている壁の外側には、接着層を介して駆
動手段、例えばディスク状の圧電素子などが接着されて
いる。圧電素子を用いた場合、圧電素子に駆動電圧が印
加されることにより、圧電素子がディスクの周囲方向に
伸縮動し、この圧電素子の伸縮動により、ダイヤフラム
がダイヤフラムの面にほぼ垂直な方向に撓んで往復動す
ることにより、圧力室の体積が変化し、圧力室内の圧力
が変化することで送液をおこなっている。2. Description of the Related Art A diaphragm pump changes the pressure in a pressure chamber by the displacement of a diaphragm to send a liquid, and diaphragm pumps of various sizes and configurations from large pumps to small pumps are used. . For example, as a small-sized pump, there is a micro-pump formed by a micro-machining technique as proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-248356. In such a micropump, a part of the wall constituting the pressure chamber is a flexible diaphragm, and driving means such as a disk is provided outside the wall serving as the diaphragm via an adhesive layer. A piezoelectric element or the like is bonded. When a piezoelectric element is used, when a driving voltage is applied to the piezoelectric element, the piezoelectric element expands and contracts in the peripheral direction of the disk, and the expansion and contraction of the piezoelectric element causes the diaphragm to move in a direction substantially perpendicular to the surface of the diaphragm. By reciprocating while flexing, the volume of the pressure chamber changes, and the liquid is sent by changing the pressure in the pressure chamber.
【０００３】また、大型のダイヤフラムポンプでも、圧
力室の体積や駆動手段としてモータなどを用いる点を除
けば、マイクロポンプとほぼ同様の構成となっており、
モータなどの回転を直進往復運動などに変換してダイヤ
フラムをダイヤフラムの面に垂直な方向に撓ませて往復
動させることで送液を行っている。[0003] A large diaphragm pump has almost the same structure as a micro pump except that a volume of a pressure chamber and a motor are used as a driving means.
The liquid is sent by converting the rotation of a motor or the like into a linear reciprocating motion and bending and reciprocating the diaphragm in a direction perpendicular to the surface of the diaphragm.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のダ
イヤフラムポンプでは、駆動手段とダイヤフラムとの接
合部の構造や加工精度、個々のダイヤフラムの品質差、
個々の駆動手段の性能のばらつきなどにより、個々のポ
ンプ間での送液精度にばらつきが生じ、十分な送液精度
が得られない場合がある。特に、マイクロポンプでは、
ダイヤフラムと駆動手段との接合部、すなわちダイヤフ
ラムと圧電素子などとを接着する接着層の品質を個々の
ポンプ間で均一にすることは難しい。したがって、接着
層の品質のばらつきによって、駆動手段に同じ電圧を印
可したときに圧力室内に発生する圧力がポンプ毎に異な
る上、送液量が微量であるため、十分な送液精度が得ら
れ難いという問題がある。In the conventional diaphragm pump as described above, the structure and processing accuracy of the joint between the driving means and the diaphragm, the quality difference between the individual diaphragms,
Due to variations in the performance of the individual driving means, variations in the liquid-feeding accuracy between the individual pumps may occur, and sufficient liquid-feeding accuracy may not be obtained. In particular, for micropumps,
It is difficult to make the quality of the joint between the diaphragm and the driving means, that is, the quality of the adhesive layer for bonding the diaphragm and the piezoelectric element, uniform among the individual pumps. Therefore, due to the variation in the quality of the adhesive layer, the pressure generated in the pressure chamber when the same voltage is applied to the driving means differs from pump to pump, and the amount of liquid sent is very small. There is a problem that it is difficult.
【０００５】本発明の課題は、ダイヤフラムポンプの送
液精度を向上することにある。[0005] An object of the present invention is to improve the liquid feeding accuracy of a diaphragm pump.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明のダイヤフラムポ
ンプは、以下の手段により上記課題を解決する。ダイヤ
フラムと、このダイヤフラムを往復変位させる駆動手段
と、ダイヤフラムで一部が画成された圧力室と、ダイヤ
フラムの変位計測手段と、この変位計測手段で検出した
値に基づいてダイヤフラムの変位を制御する制御手段と
を備える。A diaphragm pump according to the present invention solves the above-mentioned problems by the following means. A diaphragm, driving means for reciprocating the diaphragm, a pressure chamber partially defined by the diaphragm, displacement measuring means for the diaphragm, and controlling displacement of the diaphragm based on a value detected by the displacement measuring means. Control means.
【０００７】このような構成とすることにより、変位計
測手段によりダイヤフラムの変位を計測し、計測された
値に基づいて制御手段が所定の送液量になるようにダイ
ヤフラムの変位を適切に制御することができる。したが
って、ダイヤフラムと駆動手段との接合部の品質差、個
々のダイヤフラムの品質差、個々の駆動手段の性能のば
らつきなどによる個々のポンプ間での送液量のばらつき
を解消し、送液量を正確に制御できるので、送液精度を
向上できる。また、変位計測手段は、ダイヤフラムに取
り付けられた歪みゲージを備える構成とする。[0007] With this configuration, the displacement of the diaphragm is measured by the displacement measuring means, and the displacement of the diaphragm is appropriately controlled based on the measured value so that the control means has a predetermined liquid sending amount. be able to. Therefore, it is possible to eliminate the variation in the amount of liquid transfer between individual pumps due to the quality difference of the joint between the diaphragm and the driving means, the quality difference of each diaphragm, the performance of each driving means, etc. Since the control can be performed accurately, the accuracy of liquid feeding can be improved. Further, the displacement measuring means is provided with a strain gauge attached to the diaphragm.
【０００８】ところで、上記のように、個々のポンプ毎
の送液量のばらつきを解消し、ダイヤフラムポンプの送
液精度を向上した場合、または大型のポンプなどで接合
部の品質の差、個々のダイヤフラムの品質差、個々の駆
動手段の性能のばらつきなどが送液精度に影響しないよ
うな場合でも、送液対象となる液体の種類や性状、温
度、純度などの条件によって、液体中に含まれる塵埃な
どの固体粒子などからなる異物や気泡などが圧力室内な
どに混入し、混入した気泡や異物によってダイヤフラム
の正常な動作が妨げられ、十分な送液精度を得られなく
なる場合がある。By the way, as described above, the dispersion of the liquid supply amount for each pump is eliminated and the liquid supply accuracy of the diaphragm pump is improved, or the difference in the quality of the joint portion due to the large pump or the like, Even when the quality difference of the diaphragm, the variation in the performance of the individual driving means, etc. do not affect the liquid sending accuracy, it is included in the liquid depending on the type, properties, temperature, purity, etc. of the liquid to be sent. Foreign matter or air bubbles formed of solid particles such as dust may be mixed into the pressure chamber or the like, and the mixed air bubbles or foreign matter may hinder the normal operation of the diaphragm, and may make it impossible to obtain sufficient liquid feeding accuracy.
【０００９】これに対して、ダイヤフラムと、このダイ
ヤフラムを往復変位させる駆動手段と、ダイヤフラムで
一部が画成された圧力室と、この圧力室内の異常圧力を
検出するための圧力検出手段とを備える。このように構
成すれば、圧力検出手段が、気泡や異物などの混入によ
って発生する圧力室内の異常圧力を検出し、気泡や異物
などの混入を検出できる。On the other hand, a diaphragm, driving means for reciprocating the diaphragm, a pressure chamber partially defined by the diaphragm, and pressure detecting means for detecting an abnormal pressure in the pressure chamber are provided. Prepare. According to this structure, the pressure detecting means can detect an abnormal pressure in the pressure chamber caused by the incorporation of bubbles, foreign matter, or the like, and can detect the incorporation of bubbles, foreign matter, or the like.
【００１０】さらに、圧力検出手段で検出した圧力室内
の異常圧力に基づいてダイヤフラムの変位を制御し、正
常時の変位よりも大きくダイヤフラムを変位させる制御
手段を備えれば、気泡や異物などの混入を検出した場
合、正常時の変位よりも大きくダイヤフラムを変位させ
ることで気泡や異物などの除去動作をおこなうことで気
泡や異物などを除去できる。したがって、気泡や異物な
どが混入し、送液が正常に行われない状態を低減できる
ので、送液精度を向上できる。[0010] Further, if there is provided control means for controlling the displacement of the diaphragm based on the abnormal pressure in the pressure chamber detected by the pressure detecting means and displacing the diaphragm larger than the normal displacement, the inclusion of bubbles and foreign matter may be provided. Is detected, bubbles and foreign substances can be removed by performing the operation of removing bubbles and foreign substances by displacing the diaphragm larger than the normal displacement. Therefore, it is possible to reduce the state where the liquid is not normally transmitted due to the incorporation of bubbles and foreign substances, and thus the liquid feeding accuracy can be improved.
【００１１】また、制御手段が、除去動作を行った後
に、圧力検出手段が圧力室内の異常圧力を検出したとき
は、異常圧力の検出を警告し、かつ圧電素子を停止させ
れば、ダイヤフラムポンプの保守必要時期を知らせるこ
ともできる。When the control means performs the removing operation and the pressure detecting means detects an abnormal pressure in the pressure chamber, a warning of the detection of the abnormal pressure is issued, and if the piezoelectric element is stopped, the diaphragm pump is stopped. You can also tell when maintenance is needed.
【００１２】ここで、圧力検出手段は、圧力室の圧力に
応じて変位する圧力検出用ダイヤフラムと、この圧力検
出用ダイヤフラムに取り付けられた歪みゲージとを備え
る構成とする。Here, the pressure detecting means includes a pressure detecting diaphragm which is displaced in accordance with the pressure in the pressure chamber, and a strain gauge attached to the pressure detecting diaphragm.
【００１３】また、圧力室内などに気泡や異物などが混
入することによって圧力室内の圧力が変われば、駆動す
る側から見たダイヤフラムの機械インピーダンスが変わ
るので、その駆動手段にも反力としてダイヤフラムの機
械インピーダンスの変化が伝えられる。したがって、駆
動手段がダイヤフラムに取り付けられた圧電素子である
場合、圧電素子に作用するダイヤフラムからの反力の変
化は、圧電素子の変形量に影響を与える。このため、圧
力検出手段は、圧電素子への印加電圧を計測する電圧計
測手段と圧電素子へ流入する電流を計測する電流計測手
段とを含み、電圧計測手段で計測された電圧と電流計測
手段で計測された電流との比、すなわち圧電素子の電気
的なインピーダンスに基づいて前記圧力室内の異常圧力
を検出することができる。Further, if the pressure in the pressure chamber changes due to the incorporation of bubbles or foreign matter into the pressure chamber or the like, the mechanical impedance of the diaphragm viewed from the driving side changes. Changes in mechanical impedance are transmitted. Therefore, when the driving means is a piezoelectric element attached to the diaphragm, a change in the reaction force acting on the piezoelectric element from the diaphragm affects the amount of deformation of the piezoelectric element. For this reason, the pressure detecting means includes voltage measuring means for measuring a voltage applied to the piezoelectric element and current measuring means for measuring a current flowing into the piezoelectric element, and the voltage measured by the voltage measuring means and the current measuring means The abnormal pressure in the pressure chamber can be detected based on the ratio to the measured current, that is, the electrical impedance of the piezoelectric element.
【００１４】さらに、圧力検出手段は、圧電素子に取り
付けられたセンシング用圧電素子と、このセンシング用
圧電素子の出力電圧を計測する電圧計測手段とを含み、
この電圧計測手段で計測したセンシング用圧電素子の出
力電圧に基づいて圧力室内の異常圧力を検出することも
できる。Further, the pressure detecting means includes a sensing piezoelectric element attached to the piezoelectric element, and a voltage measuring means for measuring an output voltage of the sensing piezoelectric element.
The abnormal pressure in the pressure chamber can be detected based on the output voltage of the sensing piezoelectric element measured by the voltage measuring means.
【００１５】また、分析装置に上記のいずれかの構成の
ダイヤフラムポンプを備えれば、試料や試薬などの送液
精度が向上することにより、分析装置の分析精度を向上
することができる。If the analyzer is provided with the diaphragm pump having any one of the above-mentioned structures, the accuracy of liquid sending of a sample or a reagent is improved, so that the analysis accuracy of the analyzer can be improved.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
を適用してなるダイヤフラムポンプの第１の実施形態を
図１乃至図６を参照して説明する。図１は、本発明を適
用してなるダイヤフラムポンプの概略構成と動作を示す
断面図である。図２は、ダイヤフラムポンプの概略構成
を示す分解図である。図３は、本発明を適用してなるダ
イヤフラムポンプを備えた小型分析装置の一例の概略構
成を示す表面の一部を破断した斜視図である。図４は、
図３のIV−IV線での部分断面図である。図５は、本発明
を適用してなるダイヤフラムポンプを備えた分析装置の
他の例の概略構成を示す斜視図である。図６は、本発明
を適用してなるダイヤフラムポンプを備えた試薬容器と
試薬の供給動作を示す斜視図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of a diaphragm pump according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration and operation of a diaphragm pump to which the present invention is applied. FIG. 2 is an exploded view showing a schematic configuration of the diaphragm pump. FIG. 3 is a perspective view, partially broken away, showing a schematic configuration of an example of a small analyzer equipped with a diaphragm pump to which the present invention is applied. FIG.
FIG. 4 is a partial sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3. FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of another example of the analyzer provided with the diaphragm pump to which the present invention is applied. FIG. 6 is a perspective view showing a reagent container provided with a diaphragm pump to which the present invention is applied and a supply operation of the reagent.
【００１７】本実施形態ダイヤフラムポンプ１は、マイ
クロマシニング技術により形成されたマイクロポンプで
あり、図１に示すように、入口ポート３、入口バルブ
５、圧力室７、出口バルブ９、出口ポート１１、圧力室
７内の圧力を変化させるためのダイヤフラムとなる可撓
性を有するダイヤフラム部１３、ダイヤフラム部１３の
駆動手段であるディスク状の圧電素子１５、圧電素子１
５に電圧を印加するパワーアンプ１７、そしてパワーア
ンプ１７による圧電素子１５への印加電圧などを制御す
る制御部１９などで構成されている。入口ポート３、入
口バルブ５、圧力室７、出口バルブ９、出口ポート１
１、ダイヤフラム部１３などのダイヤフラムポンプの構
成要素は、図２に示すように、例えばＳｉＯ2などの半
導体材料で形成された４層の半導体層２１、２３、２
５、２７の各々に異方性エッチングなどにより形成され
ており、ダイヤフラムポンプ１は、これら４層の半導体
層２１、２３、２５、２７を、例えば金薄膜などを介し
て接着することにより形成されている。The diaphragm pump 1 of the present embodiment is a micro pump formed by a micro machining technique. As shown in FIG. 1, an inlet port 3, an inlet valve 5, a pressure chamber 7, an outlet valve 9, an outlet port 11, A flexible diaphragm 13 serving as a diaphragm for changing the pressure in the pressure chamber 7, a disk-shaped piezoelectric element 15 serving as driving means of the diaphragm 13, and a piezoelectric element 1
The power amplifier 17 includes a power amplifier 17 for applying a voltage thereto, and a control unit 19 for controlling a voltage applied to the piezoelectric element 15 by the power amplifier 17. Inlet port 3, inlet valve 5, pressure chamber 7, outlet valve 9, outlet port 1
1. As shown in FIG. 2, the components of the diaphragm pump such as the diaphragm portion 13 are four semiconductor layers 21, 23, 2 formed of a semiconductor material such as SiO 2.
5 and 27 are formed by anisotropic etching or the like, and the diaphragm pump 1 is formed by bonding these four semiconductor layers 21, 23, 25 and 27 via, for example, a gold thin film or the like. ing.
【００１８】半導体層２１に形成されたダイヤフラム部
１３の外側の面、すなわち圧電素子１５側の面には、歪
みゲージ２９がプリントなどの方法により取り付けられ
ており、その上に接着材または他の接着手段などからな
る接着層３１を介して圧電素子１５が接着されている。
歪みゲージ２９は、配線３３により制御部１９に電気的
に接続されている。制御部１９は、このダイヤフラムポ
ンプ１を備えた装置や機器類全体の動作を制御する図示
していない制御装置と配線３５により電気的に接続さ
れ、さらに、配線３７によりパワーアンプ１７に電気的
に接続されている。パワーアンプ１７は、配線３９によ
り、圧電素子１５に電気的に接続されている。A strain gauge 29 is attached to the outer surface of the diaphragm 13 formed on the semiconductor layer 21, that is, the surface on the side of the piezoelectric element 15 by printing or the like, and an adhesive or other material is placed thereon. The piezoelectric element 15 is bonded via an adhesive layer 31 made of a bonding means or the like.
The strain gauge 29 is electrically connected to the control unit 19 by a wiring 33. The control unit 19 is electrically connected to a control device (not shown) that controls the operation of the apparatus and the entire apparatus including the diaphragm pump 1 via a wiring 35, and is further electrically connected to the power amplifier 17 via a wiring 37. It is connected. The power amplifier 17 is electrically connected to the piezoelectric element 15 by a wiring 39.
【００１９】なお、本実施形態の駆動手段である圧電素
子１５は、電圧が印加されることによって力学的な力を
発生し、振動や伸縮動を生ずる圧電性物質でできてい
る。しかし、ダイヤフラム部１３をダイヤフラム部１３
の面に垂直な方向に往復動させることができる他の様々
な駆動手段、例えば、磁歪素子や熱変形素子などを用い
てもよい。また、歪みゲージ２９は、ダイヤフラム部１
３の撓みによってダイヤフラム部１３にプリントされた
金属線が変形することで起こる金属線の電気抵抗の変化
に基づいてダイヤフラム部１３の変位を計測するもので
ある。しかし、ダイヤフラム部１３の変位を計測できれ
ば、変形により抵抗変化が起こる様々な材料、例えば、
合成樹脂や半導体材料などを用いて形成することができ
る。The piezoelectric element 15, which is the driving means of the present embodiment, is made of a piezoelectric substance that generates a mechanical force when a voltage is applied and generates vibration and expansion and contraction. However, the diaphragm 13 is
Various other driving means capable of reciprocating in a direction perpendicular to the plane of the drawing, for example, a magnetostrictive element or a heat deformation element may be used. Further, the strain gauge 29 is provided in the diaphragm section 1.
The displacement of the diaphragm 13 is measured based on a change in the electrical resistance of the metal wire caused by the deformation of the metal wire printed on the diaphragm 13 due to the bending of the third. However, if the displacement of the diaphragm section 13 can be measured, various materials in which resistance changes due to deformation, for example,
It can be formed using a synthetic resin, a semiconductor material, or the like.
【００２０】このような構成の本実施形態のダイヤフラ
ムポンプ１の動作と本発明の特徴部について説明する。
まず、ダイヤフラムポンプ１を駆動するため、制御部１
９が図示していない制御装置からの駆動信号を受ける
と、制御部１９がパワーアンプ１７を介して圧電素子１
５に駆動電圧を印加する。電圧が印加されると、圧電素
子１５は、図１に示すように、周縁部方向４１に伸縮
し、接着層３１を介してダイヤフラム部１３も伸縮動す
る。このとき、圧電素子１５とダイヤフラム部１３との
ユニモルフ的な効果により、ダイヤフラム部１３は、ダ
イヤフラムの面に垂直な方向４３に撓み往復動する。こ
のようなダイヤフラム部１３の往復動により、圧力室７
の体積が変化し、圧力室７内の圧力が変化する。圧力室
７の体積が増大して圧力室７内が負圧になった場合に
は、出口バルブ９が閉じ、入口バルブ５が開くことで、
入口ポート３より圧力室７へ液体が吸引される。圧力室
７の体積が縮小して圧力室７内が正圧になった場合に
は、入口バルブ５が閉じ、出口バルブ９が開くことで、
圧力室７内の液体が出口ポート１１より吐出される。こ
のような動作を行うことによって、微量の液体を送液す
る事が可能となる。The operation of the diaphragm pump 1 according to this embodiment having the above-described configuration and the features of the present invention will be described.
First, in order to drive the diaphragm pump 1, the control unit 1
When the control unit 19 receives a drive signal from a control device (not shown), the control unit 19 controls the piezoelectric element 1 via the power amplifier 17.
5 is applied with a drive voltage. When a voltage is applied, the piezoelectric element 15 expands and contracts in the peripheral direction 41 as shown in FIG. 1, and the diaphragm 13 also expands and contracts via the adhesive layer 31. At this time, due to the unimorph effect of the piezoelectric element 15 and the diaphragm 13, the diaphragm 13 bends in a direction 43 perpendicular to the surface of the diaphragm and reciprocates. The reciprocating motion of the diaphragm 13 causes the pressure chamber 7
Changes, and the pressure in the pressure chamber 7 changes. When the volume of the pressure chamber 7 increases and the inside of the pressure chamber 7 becomes a negative pressure, the outlet valve 9 is closed and the inlet valve 5 is opened,
The liquid is sucked into the pressure chamber 7 from the inlet port 3. When the volume of the pressure chamber 7 is reduced and the pressure inside the pressure chamber 7 becomes a positive pressure, the inlet valve 5 is closed and the outlet valve 9 is opened,
The liquid in the pressure chamber 7 is discharged from the outlet port 11. By performing such an operation, a small amount of liquid can be sent.
【００２１】ここで、圧電素子１５への印加電圧がほぼ
同じであり、圧電素子１５がほぼ同等の伸縮動作を行っ
ている場合でも、個々のポンプの接着層３１の接着状態
や品質の差、さらにダイヤフラム部１３の品質の差、圧
電素子１５の性能のばらつきなどによって圧電素子１５
の動作のダイヤフラム部１３への伝達がポンプ毎に異な
り、ダイヤフラム部１３の撓み具合がポンプ毎に変わっ
てくる。特に、本実施形態のようなダイヤフラムポンプ
１では、個々のポンプ間での接着層３１の品質などの差
を均一にすることは難しい。このため、従来のダイヤフ
ラムポンプでは、圧電素子へ同じ電圧を印加しても、個
々のポンプ毎にダイヤフラムの変位に差が生じて送液量
にばらつきが生じ、十分な送液精度が得られない。Here, even when the voltage applied to the piezoelectric element 15 is substantially the same and the piezoelectric element 15 is performing substantially the same expansion and contraction operation, the difference in the bonding state and quality of the bonding layers 31 of the individual pumps, Further, due to a difference in quality of the diaphragm portion 13 and a variation in performance of the piezoelectric element 15, the piezoelectric element 15
The transmission of the above operation to the diaphragm portion 13 differs for each pump, and the degree of bending of the diaphragm portion 13 changes for each pump. In particular, with the diaphragm pump 1 as in the present embodiment, it is difficult to make the difference in the quality of the adhesive layer 31 between the individual pumps uniform. For this reason, in the conventional diaphragm pump, even if the same voltage is applied to the piezoelectric element, there is a difference in the displacement of the diaphragm for each pump, and the amount of liquid supply varies, so that sufficient liquid supply accuracy cannot be obtained. .
【００２２】これに対し、本実施形態のダイヤフラムポ
ンプ１は、ダイヤフラム部１３の撓み、すなわち変位を
ダイヤフラム部１３にプリントしてある歪みゲージ２９
で計測し、制御部１９でダイヤフラム部１３の目標変位
との差を評価する。すなわち、歪みゲージ２９により検
出されるダイヤフラム部１３の変位に関する信号は、制
御部１９に入力され、制御部１９では、その信号に基づ
いて圧電素子１５に印加すべき適当な強度の駆動電圧を
パワーアンプ１７へ司令する。つまり、ダイヤフラム部
１３の変位が、図示していない制御装置により指令され
た目標値に達していない場合には、制御部１９は、圧電
素子１５への印加電圧を増加させ、また、目標値を超え
ている場合には、圧電素子１５への印加電圧を減少させ
る。このようにダイヤフラム部１３の変位を、ダイヤフ
ラム部１３を駆動する圧電素子１５へフィードバックす
ることによって、接着層３１の品質のばらつきによる個
々のポンプ毎の送液量のばらつきが解消され、精度の高
い送液を行うことができる。On the other hand, the diaphragm pump 1 of the present embodiment has a strain gauge 29 in which the deflection, that is, the displacement of the diaphragm 13 is printed on the diaphragm 13.
And the control unit 19 evaluates the difference from the target displacement of the diaphragm unit 13. That is, a signal relating to the displacement of the diaphragm section 13 detected by the strain gauge 29 is input to the control section 19, and the control section 19 outputs a drive voltage of an appropriate intensity to be applied to the piezoelectric element 15 based on the signal. Command the amplifier 17. That is, when the displacement of the diaphragm unit 13 has not reached the target value commanded by the control device (not shown), the control unit 19 increases the voltage applied to the piezoelectric element 15 and sets the target value to If it exceeds, the voltage applied to the piezoelectric element 15 is reduced. By feeding back the displacement of the diaphragm section 13 to the piezoelectric element 15 for driving the diaphragm section 13 in this manner, variations in the amount of liquid supplied to each pump due to variations in the quality of the adhesive layer 31 are eliminated, and high accuracy is achieved. The liquid can be sent.
【００２３】なお、ダイヤフラム部１３の変位を検出す
る歪みゲージ２９の出力と実際のダイヤフラム部１３の
変位の関係は、ポンプ１の出荷時などに較正されてお
り、両者の関係に関する情報は制御部１９に予め入力さ
れている。また、圧電素子１５の駆動周波数を固定すれ
ば、ポンプ１の送液量はダイヤフラム部１３の変位によ
って決まる。この送液量とダイヤフラム部１３の変位の
関係も制御部１９に予め入力されており、制御部１９で
は、図示していない制御装置から指令された目標送液量
に対応するダイヤフラム部１３の変位を算出する機能を
有している。さらに、ダイヤフラム部１３の変位と送液
量の目標値との偏差に基づくパワーアンプ１７の制御則
は圧電素子１５、ダイヤフラム部１３の動作特性に基づ
いて最適に設計されている。The relationship between the output of the strain gauge 29 for detecting the displacement of the diaphragm 13 and the actual displacement of the diaphragm 13 is calibrated at the time of shipment of the pump 1 and the like. 19 is input in advance. Further, if the driving frequency of the piezoelectric element 15 is fixed, the amount of liquid sent from the pump 1 is determined by the displacement of the diaphragm 13. The relationship between the liquid transfer amount and the displacement of the diaphragm unit 13 is also input to the control unit 19 in advance, and the control unit 19 controls the displacement of the diaphragm unit 13 corresponding to the target liquid transfer amount commanded by a control device (not shown). Is calculated. Further, the control law of the power amplifier 17 based on the deviation between the displacement of the diaphragm 13 and the target value of the liquid sending amount is optimally designed based on the operating characteristics of the piezoelectric element 15 and the diaphragm 13.
【００２４】このような本実施形態のダイヤフラムポン
プ１は、マイクロマシーニンング技術によって構成され
たマイクロポンプであるため量産性に優れ、さらに、微
量の液体を精度高く送液できるため、様々な分析装置、
例えば、環境分野で上水、下水、湖沼、河川などの水質
管理などに用いる分析装置、医療分野で臨床検査、薬物
動体検査などに用いる分析装置、食品分野で品質管理な
どに用いる分析装置、化学工業分野で生産物などの組成
管理や品質検査などに用いる分析装置などにおける試薬
や試料などの液体の吸引及び吐出用ポンプとして、ま
た、コンビナトリアルケミストリーなどの分野における
微量分析及び試験装置や、プリンターの印字ヘッドなど
にも用いることができる。The diaphragm pump 1 according to the present embodiment is a micropump constituted by a micromachining technique, so that it is excellent in mass productivity, and is capable of sending a very small amount of liquid with high precision. apparatus,
For example, analyzers used for water quality control of water supply, sewage, lakes, rivers, etc. in the environmental field, analyzers used for clinical tests and drug dynamics tests in the medical field, analyzers used for quality control in the food field, and chemicals Pumps for suctioning and discharging liquids such as reagents and samples in analyzers used for composition control and quality inspection of products in the industrial field, and microanalysis and testing devices in fields such as combinatorial chemistry and printers. It can also be used for a print head and the like.
【００２５】本実施形態のダイヤフラムポンプ１を備え
た分析装置の一例を以下に示す。まず、分析装置として
必要なほとんど全ての要素と機能とを一枚のチップ４５
上に集積化し、微量の試料と試薬などにより分析が行え
る小型分析装置４６について例示する。小型分析装置４
６は、図３及び図４に示すように、試薬や洗浄液などを
貯蔵する容器４７、４９、容器４７、４９から、各々、
吸引チューブ５１、５３を介して試薬や洗浄液などを吸
引する２基のダイヤフラムポンプ１ａ、１ｂ、送液チュ
ーブ５５を介してダイヤフラムポンプ１ａから送られて
きた試薬５７などとサンプリングチューブ５９から送ら
れてきた試料６０との反応を行う反応容器６１などで構
成されている。反応容器６１には、反応物を測定するた
めの図示していない測定手段、例えば光源と受光素子、
光電子増倍管やシンチレーション計数管などが備えられ
ており、反応容器６１内での試料６０と試薬５７などと
の反応などの測定の結果が配線６３を介して反応容器６
１に備えられた図示していない測定手段から出力され
る。An example of an analyzer provided with the diaphragm pump 1 of the present embodiment will be described below. First, almost all the elements and functions necessary for the analyzer are provided on a single chip 45.
An example of a small analyzer 46 which is integrated above and can be analyzed with a small amount of sample and reagents will be described. Small analyzer 4
6 are containers 47 and 49 for storing reagents, washing liquids, and the like, as shown in FIGS.
The two diaphragm pumps 1a and 1b suck suction of a reagent, a washing liquid, and the like via the suction tubes 51 and 53, the reagent 57 sent from the diaphragm pump 1a via the liquid sending tube 55, and the like, and are sent from the sampling tube 59. And a reaction container 61 for performing a reaction with the sample 60. The reaction container 61 includes measuring means (not shown) for measuring a reactant, such as a light source and a light receiving element.
A photomultiplier tube, a scintillation counter tube, and the like are provided, and a measurement result such as a reaction between the sample 60 and the reagent 57 in the reaction vessel 61 is sent to the reaction vessel 6 via the wiring 63.
The signal is output from a measuring means (not shown) provided in 1.
【００２６】また、分析が終了した時点で、容器４９か
ら、吸引チューブ５３、ダイヤフラムポンプ１ｂ、送液
チューブ６４などを介して送液されてきた洗浄液６５と
共に、試薬５７と試料６０などは、反応容器６１より廃
液６６として排出チューブ６７から排出される。試薬５
７および洗浄液６５の送液量や送液のタイミングなど
は、分析装置全体の動作を制御している図示していない
制御装置からの司令を、配線３５を介して受けた制御部
１９が圧電素子１５ａ、１５ｂの印加電圧を調整するこ
とにより制御される。なお、この小型分析装置４６で
は、パワーアンプ１７は、制御部１９と一体的に組み込
まれている。また、図３ではダイヤフラムポンプ１ａ、
１ｂと制御部１９との間には、各々１つの配線３９ａ、
３９ｂしか示していないが、配線３９ａ、３９ｂは、複
数本の信号線で構成されており、ダイヤフラムポンプ１
ａ、１ｂの制御に必要な情報及び電力のやりとりが行わ
れている。このように、送液精度を向上したダイヤフラ
ムポンプ１ａ、１ｂを搭載している小型分析装置４６で
は、微量の試薬５７などを精度高く送液することができ
るため、分析精度を向上することができる。When the analysis is completed, the reagent 57 and the sample 60 are reacted with the washing liquid 65 sent from the container 49 via the suction tube 53, the diaphragm pump 1b, the liquid sending tube 64 and the like. The waste liquid 66 is discharged from the container 61 through the discharge tube 67 as waste liquid 66. Reagent 5
The control unit 19, which receives a command from a control device (not shown) controlling the operation of the entire analyzer, via a wiring 35, controls the piezoelectric element 7 and the amount of the cleaning liquid 65 and the timing of the cleaning liquid 65. It is controlled by adjusting the applied voltages of 15a and 15b. In the small analyzer 46, the power amplifier 17 is integrated with the control unit 19. In FIG. 3, the diaphragm pump 1a,
1b and one wiring 39a between the control unit 19,
Although only 39b is shown, the wirings 39a and 39b are composed of a plurality of signal lines, and the diaphragm pump 1
Information and power necessary for the control of a and 1b are exchanged. As described above, in the small analyzer 46 equipped with the diaphragm pumps 1a and 1b having improved liquid sending precision, a small amount of the reagent 57 and the like can be sent with high accuracy, so that the analysis accuracy can be improved. .
【００２７】次に、複数の試料をバッチ的に分析するバ
ッチ処理式分析装置７１に本実施形態のダイヤフラムポ
ンプ１を搭載した場合について例示する。バッチ処理式
分析装置７１は、図５に示すように、反応容器７３を格
納する反応ディスク７５、反応ディスク７５に格納され
ている反応容器７３の恒温状態に保つ恒温槽７７、試料
カップ７９を収納する試料用ターンテーブル８１、試薬
ボトル８３を格納する試薬用ターンテーブル８５、試料
を反応容器７３に分注するサンプリング手段８７、分注
された試料と試薬を反応容器７３内で攪拌して混合する
攪拌手段８９、反応容器７３内の混合物の反応過程や反
応後などの吸光度を測定する測光手段９１、測光が終了
した後に反応容器７３を洗浄する洗浄手段９３、パーソ
ナルコンピューターなどからなるコンソール９５、そし
てマイクロコンピューターなどからなるメインコントロ
ーラ９７などで構成されている。なお、コンソール９５
とメインコントローラ９７とは、電気的に接続されてお
り、また、メインコントローラ９７と反応ディスク７
５、試料用ターンテーブル８１、試薬用ターンテーブル
８５、サンプリング手段８７、攪拌手段８９、洗浄手段
９３の図示していない駆動手段と、さらにメインコント
ローラ９７と測光手段９１とは、各々、電気的に接続さ
れている。試薬用ターンテーブル８５に設置される各々
の試薬ボトル８３には、図６に示すように、試薬ボトル
８３内の試薬９９を反応容器７３へ分注するために、底
部に本実施形態のダイヤフラムポンプ１が取り付けられ
ている。なお、分析装置７１の上記の各構成要素は、コ
ンソール９５で設定した分析パラメータに従って、メイ
ンコントローラ９７によって制御されている。Next, an example will be described in which the diaphragm pump 1 of the present embodiment is mounted on a batch processing analyzer 71 for analyzing a plurality of samples in a batch. As shown in FIG. 5, the batch processing type analyzer 71 contains a reaction disk 75 for storing the reaction container 73, a constant temperature bath 77 for keeping the reaction container 73 stored in the reaction disk 75 at a constant temperature, and a sample cup 79. A sample turntable 81, a reagent turntable 85 for storing a reagent bottle 83, a sampling means 87 for dispensing a sample into the reaction container 73, and agitating and mixing the dispensed sample and the reagent in the reaction container 73. Stirring means 89, photometric means 91 for measuring the absorbance of the mixture in the reaction vessel 73 during the reaction process or after the reaction, washing means 93 for washing the reaction vessel 73 after photometry is completed, a console 95 including a personal computer, and the like, It is composed of a main controller 97 composed of a microcomputer or the like. The console 95
And the main controller 97 are electrically connected to each other.
5. The sample turntable 81, the reagent turntable 85, the sampling means 87, the stirring means 89, the driving means (not shown) of the washing means 93, and the main controller 97 and the photometric means 91 are electrically connected to each other. It is connected. As shown in FIG. 6, a diaphragm pump according to the present embodiment is provided at the bottom of each reagent bottle 83 installed on the reagent turntable 85 in order to dispense the reagent 99 in the reagent bottle 83 to the reaction container 73. 1 is attached. Note that the above components of the analyzer 71 are controlled by the main controller 97 in accordance with the analysis parameters set on the console 95.
【００２８】このバッチ処理式分析装置７１では、ま
ず、試料カップ７９よりサンプリング手段８７によって
反応容器７３内に試料が分注される。次に、その反応容
器７３を格納した反応ディスク７５が試薬分注位置まで
回転し、試薬ボトル８３の底部に取り付けられたダイヤ
フラムポンプ１により、試薬ボトル８３から反応容器７
３内に試薬９９が分注される。さらに、反応ディスク７
５は、攪拌手段８９が設置されている位置まで回転し、
反応容器７３内の試料と試薬との攪拌による混合が行な
われる。試料と試薬９９との混合が終了した時点から反
応が終了するまで測光手段９１により吸光度測定が行わ
れ、反応が終了した時点で洗浄手段９３で反応容器７３
内の試料・試薬混合物が吸引除去され、洗浄処理が施さ
れる。このような一連のプロセスが複数のサンプルに対
して逐一バッチ処理的に進められていく。In the batch processing type analyzer 71, first, a sample is dispensed from the sample cup 79 into the reaction vessel 73 by the sampling means 87. Next, the reaction disk 75 storing the reaction container 73 rotates to the reagent dispensing position, and the diaphragm pump 1 attached to the bottom of the reagent bottle 83 moves the reaction disk 75 from the reagent bottle 83 to the reaction container 7.
The reagent 99 is dispensed into 3. Furthermore, the reaction disk 7
5 rotates to the position where the stirring means 89 is installed,
The sample and the reagent in the reaction container 73 are mixed by stirring. From the time when the mixing of the sample and the reagent 99 is completed to the time when the reaction is completed, the absorbance is measured by the photometric means 91.
The sample / reagent mixture in the sample is removed by suction, and a washing process is performed. Such a series of processes is carried out batch by batch with respect to a plurality of samples.
【００２９】この分析過程において、試薬ボトル８３の
底部に取り付けられた本実施形態のダイヤフラムポンプ
１により高い分注精度で試薬が反応容器７３に供給され
るため、精度の高い分析結果を得ることができる。も
し、ダイヤフラムポンプ１に異常が検知された場合に
は、分析装置７１が停止するようにメインコントローラ
９７にプログラムしておけば、さらに精度の高い分析結
果を得ることができる。In this analysis process, the reagent is supplied to the reaction vessel 73 with high dispensing accuracy by the diaphragm pump 1 of the present embodiment attached to the bottom of the reagent bottle 83, so that a highly accurate analysis result can be obtained. it can. If an abnormality is detected in the diaphragm pump 1, if the main controller 97 is programmed to stop the analyzer 71, an analysis result with higher accuracy can be obtained.
【００３０】このように、本実施形態のダイヤフラムポ
ンプ１では、歪みゲージ２９によりダイヤフラム部１３
の変位を計測し、計測されたダイヤフラム部１３の変位
に応じて制御部１９が圧電素子１５への印加電圧を制御
することができる。したがって、ダイヤフラム部１３の
変位を適切に制御し、接着層３１、つまりダイヤフラム
部１３と駆動手段である圧電素子１５との接合部の品質
差による個々のポンプ間での送液量のばらつきを解消
し、送液量を正確に制御することができる。すなわち、
送液精度を向上することができる。As described above, in the diaphragm pump 1 of the present embodiment, the diaphragm 13
, And the control unit 19 can control the voltage applied to the piezoelectric element 15 in accordance with the measured displacement of the diaphragm unit 13. Accordingly, the displacement of the diaphragm 13 is appropriately controlled, and the variation in the amount of liquid sent between the individual pumps due to the difference in the quality of the adhesive layer 31, that is, the quality of the joint between the diaphragm 13 and the piezoelectric element 15 as the driving means is eliminated. In addition, it is possible to accurately control the amount of liquid to be sent. That is,
The accuracy of liquid transfer can be improved.
【００３１】さらに、本実施形態のダイヤフラムポンプ
１を備えた分析装置、例えば小型分析装置４６やバッチ
処理式分析装置７１などでは、試薬などを精度高く供給
できるため、装置の分析精度を向上することができる。
また、送液精度を向上したダイヤフラムポンプ１を搭載
した小型分析装置４６のような装置により、微量の試料
や試薬などによる分析が可能となるため、分析のランニ
ングコストの低減や、少量しか得られにくい試料で様々
な項目の分析を行うことができる。Further, in the analyzer equipped with the diaphragm pump 1 of the present embodiment, for example, the small analyzer 46 and the batch processing analyzer 71, reagents and the like can be supplied with high accuracy, so that the analysis accuracy of the device can be improved. Can be.
In addition, a device such as the small analyzer 46 equipped with the diaphragm pump 1 with improved liquid feeding accuracy enables analysis with a small amount of sample or reagent, so that the running cost of the analysis can be reduced and only a small amount can be obtained. Various items can be analyzed with difficult samples.
【００３２】また、本実施形態では、ダイヤフラム部１
３にディスク状の圧電素子１５を接着してダイヤフラム
を駆動しているが、本発明は、これに限らず、様々な駆
動手段を用いたダイヤフラムポンプに適用できる。例え
ば、図７に示すように、積層型の圧電素子１０１で駆動
してもよい。このとき、積層型の圧電素子１０１をダイ
ヤフラム部１３に接着層３１を介して接着するが、駆動
させる際には圧電素子１０１の接着層３１と反対側の端
部１０３を動かない部材１０５に固定する必要がある。
このため、接着層３１の厚みや弾性的な特性が異なれ
ば、ダイヤフラム部１３に伝達される力が変わり、ポン
プの送液量が変化してしまう。このような場合でも、ダ
イヤフラム部１３の変位を歪みゲージ２９により計測
し、制御部１９で圧電素子１５への印加電圧を制御する
ことによって、送液性能を一定にすることができる。In this embodiment, the diaphragm 1
Although the diaphragm is driven by bonding the disk-shaped piezoelectric element 15 to 3, the present invention is not limited to this, and can be applied to a diaphragm pump using various driving means. For example, as shown in FIG. 7, the piezoelectric element 101 may be driven by a laminated piezoelectric element 101. At this time, the laminated piezoelectric element 101 is adhered to the diaphragm portion 13 via the adhesive layer 31, but when driven, the end 103 of the piezoelectric element 101 opposite to the adhesive layer 31 is fixed to the immovable member 105. There is a need to.
For this reason, if the thickness and elastic characteristics of the adhesive layer 31 are different, the force transmitted to the diaphragm 13 changes, and the amount of liquid sent by the pump changes. Even in such a case, the displacement of the diaphragm 13 is measured by the strain gauge 29, and the control unit 19 controls the voltage applied to the piezoelectric element 15, so that the liquid sending performance can be kept constant.
【００３３】また、本実施形態では、歪みゲージ２９が
ダイヤフラム部１３の圧電素子側の面に取り付けられて
いるが、送液対象である液体の種類などにより、歪みゲ
ージ２９の腐食などが起こらない場合には、歪みゲージ
２９は、ダイヤフラム部１３の圧力室７側の面に取り付
けてもよい。加えて、歪みゲージ２９を腐食させるよう
な液体の送液を行う場合でも、歪みゲージ２９の表面を
耐腐食性の被膜で覆うようにすれば、歪みゲージ２９を
ダイヤフラム部１３の圧力室７側の面に取り付けること
ができる。In this embodiment, the strain gauge 29 is attached to the surface of the diaphragm 13 on the side of the piezoelectric element. However, the strain gauge 29 does not corrode due to the type of liquid to be sent. In this case, the strain gauge 29 may be attached to the surface of the diaphragm 13 on the pressure chamber 7 side. In addition, even when a liquid is supplied so as to corrode the strain gauge 29, if the surface of the strain gauge 29 is covered with a corrosion-resistant coating, the strain gauge 29 is moved to the pressure chamber 7 side of the diaphragm portion 13. Can be attached to the surface.
【００３４】また、本実施形態では、入口バルブ５、出
口バルブ９を備えているが、入口バルブ５、出口バルブ
９は、備えていなくてもよい。例えば、送液対象となる
液体の表面張力を利用して送液を行う構成としてもよ
い。すなわち、入口側ポート３の開口に送液対象となる
液体の入った容器の開口を密着させて取り付け、出口ポ
ート１１で表面張力により保持された状態にある液体
を、圧力室７内に圧力を増大し、送液対象となる液体に
かかる力が、その液体の表面張力よりも大きくなること
によって送液をおこなうような構成としてもよい。さら
に、ダイヤフラム部１３が入口バルブ５と出口バルブ９
とを兼ねる構成としてもよい。In the present embodiment, the inlet valve 5 and the outlet valve 9 are provided, but the inlet valve 5 and the outlet valve 9 may not be provided. For example, the liquid may be sent using the surface tension of the liquid to be sent. That is, the opening of the container containing the liquid to be fed is attached in close contact with the opening of the inlet port 3, and the liquid held in the outlet port 11 by the surface tension is pressured into the pressure chamber 7. The liquid may be sent by increasing the force applied to the liquid to be sent, which is greater than the surface tension of the liquid. Further, the diaphragm 13 is provided with the inlet valve 5 and the outlet valve 9.
A configuration may also be used.
【００３５】また、本実施形態では、圧力室７内の圧力
変化に応じて受動的に開閉する入口バルブ５と出口バル
ブ９とを設けているが、入口ポート３と出口ポート１１
の開口部、または各々に連通する流路にダイヤフラムと
このダイヤフラムの駆動手段などからなり、能動的に開
閉状態を制御できるバルブを設けてもよい。この場合、
ダイヤフラムポンプの送液精度をさらに向上することが
できる。In the present embodiment, the inlet valve 5 and the outlet valve 9 which are opened and closed passively according to the pressure change in the pressure chamber 7 are provided.
May be provided with a diaphragm and a driving means for the diaphragm, which can actively control the opening / closing state, in the openings or the flow paths communicating with each other. in this case,
The liquid feeding accuracy of the diaphragm pump can be further improved.
【００３６】また、本実施形態のダイヤフラムポンプ１
は、４層の半導体層２１、２３、２５、２７で形成され
ているが、半導体層２１、２３、２５、２７に代えて、
フォトレジスト材料やその他の合成樹脂材料、またガラ
スなどの透明な材料からなる層によりダイヤフラムポン
プを形成するようにしてもよい。ガラスなどの材料でダ
イヤフラムポンプを形成した場合には、耐薬品性を向上
でき、また、透明な材料であることからダイヤフラムポ
ンプ内の液体の状態、例えば気泡や異物の混入を目視に
より確認することができるので好ましい。ただし、ダイ
ヤフラム部１３を形成する層は、可撓性を有する材料で
形成する必要がある。Further, the diaphragm pump 1 of the present embodiment
Is formed of four semiconductor layers 21, 23, 25 and 27, but instead of the semiconductor layers 21, 23, 25 and 27,
The diaphragm pump may be formed by a layer made of a transparent material such as a photoresist material, another synthetic resin material, or glass. When the diaphragm pump is made of a material such as glass, chemical resistance can be improved, and since it is a transparent material, the state of the liquid in the diaphragm pump, for example, the inclusion of bubbles and foreign matter should be visually checked. Is preferred. However, the layer forming the diaphragm portion 13 needs to be formed of a flexible material.
【００３７】また、本実施形態では、パワーアンプ１７
と制御部１９とを分離して構成しているが、パワーアン
プ１７と制御部１９とを一体的に構成してもよい。さら
に、制御部１９とダイヤフラムポンプ１を備えた装置全
体の動作を制御している図示していない制御装置とが分
離して構成されているが、装置全体の動作を制御してい
る制御装置と制御部１９とを一体的に構成してもよい。In this embodiment, the power amplifier 17
Although the power amplifier 17 and the control unit 19 are configured separately from each other, the power amplifier 17 and the control unit 19 may be integrally configured. Further, the control unit 19 and a control device (not shown) that controls the operation of the entire device including the diaphragm pump 1 are configured separately, and a control device that controls the operation of the entire device is provided. The control unit 19 may be integrally configured.
【００３８】さらに、本実施形態のダイヤフラムポンプ
１は、マイクロマシニング技術で形成されたマイクロポ
ンプであるが、本発明は、本実施形態のようなマイクロ
マシニング技術で形成されたマイクロポンプに限らず、
大型のダイヤフラムポンプにも適用できる。この場合、
ダイヤフラムの変位の計測に本実施形態のような歪みゲ
ージをダイヤフラムにプリントすることなどにより取り
付けてもよいし、機械的な変位計測手段、例えば、ダイ
アフラムに当接し、ダイアフラムの往復動に応じて往復
動するピストンとそのピストンの周囲を取り巻くソレノ
イドコイルなどからなるソレノイド式の変位計測手段な
どを設けてもよい。Further, the diaphragm pump 1 of the present embodiment is a micro pump formed by the micro machining technology, but the present invention is not limited to the micro pump formed by the micro machining technology as in the present embodiment,
It can also be applied to large diaphragm pumps. in this case,
In order to measure the displacement of the diaphragm, a strain gauge as in the present embodiment may be attached by printing on the diaphragm, or may be attached to a mechanical displacement measuring means, for example, the diaphragm, and reciprocate according to the reciprocating motion of the diaphragm. A solenoid-type displacement measuring means including a moving piston and a solenoid coil surrounding the piston may be provided.
【００３９】（第２の実施形態）第２の実施形態につい
て図８を参照して説明する。図８は、本発明を適用して
なるダイヤフラムポンプの第２の実施形態の概略構成を
示す断面図である。なお、本実施形態では、第１の実施
形態と同一のものには同じ符号を付して説明を省略し、
第１の実施形態と相違する構成及び特徴部などについて
説明する。(Second Embodiment) A second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a sectional view showing a schematic configuration of a second embodiment of the diaphragm pump to which the present invention is applied. Note that, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
Configurations and features different from those in the first embodiment will be described.
【００４０】本実施形態のダイヤフラムポンプ１０７
が、第１の実施形態のダイヤフラムポンプ１と相違する
点は、図８に示すように、圧力室７内部の異常圧力を検
出するために、上から２層目の半導体層２３、すなわち
圧力室７の底面に、圧力室７とは隔離された空間１０９
を有し、空間１０９の上側の隔壁が圧力検出用のダイヤ
フラム部１１１となっている圧力検出手段１１３が形成
されていることである。空間１０９内側のダイヤフラム
部１１１の面には、ダイヤフラム部１１１の変位を計測
するため、歪みゲージ２９と同様の歪みゲージ１１５が
取り付けられている。歪みゲージ１１５は、図示してい
ない配線により、図１に示した制御部１９と電気的に接
続されている。The diaphragm pump 107 of the present embodiment
However, the difference from the diaphragm pump 1 of the first embodiment is that, as shown in FIG. 8, in order to detect an abnormal pressure inside the pressure chamber 7, the second semiconductor layer 23 from the top, that is, the pressure chamber 7, a space 109 isolated from the pressure chamber 7
And pressure detecting means 113 in which a partition above the space 109 is a diaphragm 111 for pressure detection is formed. On the surface of the diaphragm 111 inside the space 109, a strain gauge 115 similar to the strain gauge 29 is attached for measuring the displacement of the diaphragm 111. The strain gauge 115 is electrically connected to the control unit 19 shown in FIG. 1 by a wiring (not shown).
【００４１】ところで、第１の実施形態のように、歪み
ゲージ２９によってダイヤフラム部１３の変位を計測
し、計測されたダイヤフラム部１３の変位に応じて圧電
素子１５の動作を制御することでダイヤフラムポンプ１
の接着層３１の品質の差による個々のポンプ毎の送液量
のばらつきを解消し、ダイヤフラムポンプ１の送液精度
を向上することができる。しかし、送液対象となる液体
の種類や性状、温度、純度などの条件によって、液体中
に含まれる塵埃などの固体粒子などからなる異物や気泡
などが圧力室７などに混入した場合には、気泡や異物に
よってダイヤフラム部１３の正常な動作が妨げられ、十
分な送液精度が得られなくなる場合がある。すなわち、
ポンプの作動中、圧力室７内に満たされている液体に気
泡が混入または発生すると、気泡が緩衝材の役割を果た
し、圧力室７内の圧力を十分に昇圧または降圧すること
ができなくなり、送液性能が低下してしまう。また、送
液中に圧力室７内などに異物が混入すると、入口バルブ
５や出口のバルブ９などの正常な動作を妨げる場合があ
る。このとき、圧力室７内が正圧の場合には、極端に圧
力が上昇し、負圧の場合には極端に圧力が下がることに
なり、送液性能が低下してしまう。By the way, as in the first embodiment, the displacement of the diaphragm 13 is measured by the strain gauge 29, and the operation of the piezoelectric element 15 is controlled in accordance with the measured displacement of the diaphragm 13, so that the diaphragm pump is operated. 1
In this case, it is possible to eliminate variations in the amount of liquid supplied to each pump due to the difference in the quality of the adhesive layer 31, and to improve the liquid supply accuracy of the diaphragm pump 1. However, depending on the type and properties of the liquid to be sent, conditions such as temperature, purity, and the like, when foreign matter or air bubbles formed of solid particles such as dust contained in the liquid are mixed into the pressure chamber 7 or the like, Normal operation of the diaphragm 13 may be hindered by bubbles or foreign matter, and sufficient liquid feeding accuracy may not be obtained. That is,
During operation of the pump, if air bubbles are mixed in or generated in the liquid filled in the pressure chamber 7, the air bubbles play a role of a buffer material, and the pressure in the pressure chamber 7 cannot be sufficiently increased or decreased. The liquid sending performance is reduced. Further, if foreign matter enters the pressure chamber 7 during the liquid feeding, the normal operation of the inlet valve 5 and the outlet valve 9 may be hindered. At this time, if the pressure in the pressure chamber 7 is positive, the pressure will increase extremely, and if it is negative, the pressure will decrease extremely, and the liquid sending performance will decrease.
【００４２】これに対し、本実施形態のダイヤフラムポ
ンプ１０７は、圧力室７内の圧力に応じて変形する圧力
検出用のダイヤフラム部１１１を有する圧力検出手段１
１３が形成されており、ダイヤフラム部１１１の変位を
歪みゲージ１１５で検出する事によって、圧力室７内の
圧力変動を検出してモニターすることができる。このた
め、気泡や異物などの混入を圧力室７内の異常な圧力変
動から異常圧力を検出することができ、さらに、気泡や
異物などの混入の検出情報に基づいて補償を行うことが
可能となる。On the other hand, the diaphragm pump 107 of the present embodiment has a pressure detecting means 1 having a pressure detecting diaphragm portion 111 deformed according to the pressure in the pressure chamber 7.
13 is formed, and by detecting the displacement of the diaphragm portion 111 with the strain gauge 115, the pressure fluctuation in the pressure chamber 7 can be detected and monitored. For this reason, it is possible to detect an abnormal pressure from the abnormal pressure fluctuation in the pressure chamber 7 for the intrusion of bubbles and foreign substances, and to perform compensation based on the detection information of the intrusion of bubbles and foreign substances. Become.
【００４３】つまり、気泡や異物がポンプ内に混入する
ことにより、または混入した気泡や異物が残留し、集積
や堆積することにより、圧力室７内の圧力変動が所定の
範囲を越え、所定の送液量が得られない状態になったこ
とを圧力検出手段１１３からの圧力室７内の圧力情報に
基づいて制御部１９が異常圧力を検出した場合は、一時
的に通常の送液動作を停止して気泡や異物などの除去動
作を行う。気泡や異物などの除去は、瞬時的に送液量を
大きくすることで行え、送液量の増大は、ダイヤフラム
部１３の変位量や振動数を大きくすることで達成でき
る。そこで、気泡や異物などを除去するのに十分な送液
量を潜在的に実現できるようにダイヤフラム部１３とそ
れを駆動する圧電素子１５とを設計し、制御部１９、ま
たはダイヤフラムポンプ１０７を備えた装置全体の動作
を制御する図示していない制御装置などは、瞬時的に送
液量を大きくする除去動作と通常の送液動作との切り替
えを制御できるようにしている。That is, when the bubbles and foreign substances enter the pump, or when the mixed bubbles and foreign substances remain and accumulate or accumulate, the pressure fluctuation in the pressure chamber 7 exceeds a predetermined range, and When the control unit 19 detects an abnormal pressure based on the pressure information in the pressure chamber 7 from the pressure detection means 113, the normal liquid feeding operation is temporarily stopped. Stop and perform the operation of removing air bubbles and foreign matter. Removal of bubbles, foreign matter, and the like can be performed by instantaneously increasing the liquid supply amount, and the increase in the liquid supply amount can be achieved by increasing the displacement amount and the vibration frequency of the diaphragm unit 13. Therefore, the diaphragm unit 13 and the piezoelectric element 15 for driving the diaphragm unit 13 are designed so as to potentially realize a liquid supply amount sufficient to remove bubbles, foreign matter, and the like, and the control unit 19 or the diaphragm pump 107 is provided. A control device (not shown) that controls the operation of the entire apparatus can control switching between the removing operation for instantaneously increasing the liquid supply amount and the normal liquid supply operation.
【００４４】このように、本実施形態のダイヤフラムポ
ンプ１０７では、ダイヤフラム部１３の変位を計測して
正確に送液量を制御することに加えて、制御部１９が、
圧力検出手段１１３で検出した圧力室７内の圧力変動に
基づいて気泡や異物などの混入を検出することができ
る。気泡や異物などの混入を検出した場合には、制御部
１９は、圧電素子１５に気泡や異物などの除去動作を行
わせ、気泡や異物などの混入による異常な送液状態の発
生を低減できるので、さらに送液精度を向上することが
できる。As described above, in the diaphragm pump 107 of the present embodiment, in addition to measuring the displacement of the diaphragm section 13 to accurately control the liquid supply amount, the control section 19
Based on the pressure fluctuation in the pressure chamber 7 detected by the pressure detecting means 113, it is possible to detect the incorporation of bubbles, foreign matter, and the like. When detecting the incorporation of bubbles or foreign matter, the control unit 19 causes the piezoelectric element 15 to perform an operation of removing bubbles or foreign matter, thereby reducing the occurrence of an abnormal liquid sending state due to the incorporation of bubbles or foreign matter. As a result, the accuracy of liquid transfer can be further improved.
【００４５】また、制御部１９、または図示していない
制御装置などが、気泡や異物などの除去動作を行った後
でも、圧力室７内のの圧力変動の異常が検出される場合
には、警告信号を出力し、ダイヤフラムポンプ１０７の
動作を停止するようにダイヤフラムポンプ１０７の動作
を制御すれば、ポンプの保守必要時期を知らせることも
できる。If the control unit 19 or a control device (not shown) detects an abnormality in the pressure fluctuation in the pressure chamber 7 even after performing the operation of removing bubbles, foreign matter, and the like, If a warning signal is output and the operation of the diaphragm pump 107 is controlled so as to stop the operation of the diaphragm pump 107, it is also possible to notify the maintenance time of the pump.
【００４６】さらに、本実施形態のダイヤフラムポンプ
１０７は、ダイヤフラム部１３の変位を計測して正確に
送液量を制御すること、また、気泡や異物などのダイヤ
フラムポンプ１０７内への混入を検出した場合には、気
泡や異物などの除去動作などを行うことができるため、
正確で安定した試薬などの液体の分注や送液ができる。
したがって、本実施形態のダイヤフラムポンプ１０７を
備えた分析装置などでは、ダイヤフラムポンプ１０７に
よる正確で安定した液体の分注や送液性能により、さら
に分析精度を向上することができる。特に、本実施形態
のダイヤフラムポンプ１０７を用いることにより、試料
や試薬の微量化と、それに伴う分注量や送液量の誤動作
の回避などが望まれている集積化された小型分析装置な
どの性能を向上することができる。Further, the diaphragm pump 107 of the present embodiment measures the displacement of the diaphragm section 13 to accurately control the amount of liquid supplied, and detects the intrusion of bubbles and foreign matter into the diaphragm pump 107. In such a case, it is possible to perform an operation of removing bubbles, foreign matter, and the like.
Dispenses and sends liquids such as reagents accurately and stably.
Therefore, in the analyzer including the diaphragm pump 107 according to the present embodiment, the analysis accuracy can be further improved by the accurate and stable liquid dispensing and liquid feeding performance by the diaphragm pump 107. In particular, by using the diaphragm pump 107 of the present embodiment, it is possible to reduce the amount of a sample or a reagent, and to avoid the malfunction of the dispensed amount or the amount of the liquid to be transferred, thereby reducing the size of an integrated small analyzer. Performance can be improved.
【００４７】また、本実施形態では、圧力検出手段１１
３を圧力室７の底面に形成したが、圧力検出手段１１３
は、ダイヤフラム部１３が形成されている部分以外の部
分であれば、圧力室７のどこに形成してもよい。さら
に、本実施形態では、圧力検出手段１１３は、空間１０
９を有し、ダイヤフラム部１１３の空間１０９の内部側
の面に歪みゲージ１１５を取り付けているが、送液対象
である液体の種類などにより、歪みゲージ１１５の腐食
などが起こらない場合には、歪みゲージ１１５は、ダイ
ヤフラム部１１３の圧力室７側の面に取り付けてもよ
い。加えて、歪みゲージ１１５を腐食させるような液体
の送液を行う場合でも、歪みゲージ１１５の表面を耐腐
食性の被膜で覆うようにすれば、歪みゲージ１１５をダ
イヤフラム部１１３の圧力室７側の面に取り付けること
ができる。In this embodiment, the pressure detecting means 11
3 is formed on the bottom surface of the pressure chamber 7,
May be formed anywhere in the pressure chamber 7 as long as it is a portion other than the portion where the diaphragm portion 13 is formed. Furthermore, in the present embodiment, the pressure detecting means 113
9, the strain gauge 115 is attached to the inner surface of the space 109 of the diaphragm 113. However, when the strain gauge 115 does not corrode due to the type of liquid to be sent, The strain gauge 115 may be attached to the surface of the diaphragm 113 on the pressure chamber 7 side. In addition, even when a liquid is supplied so as to corrode the strain gauge 115, if the surface of the strain gauge 115 is covered with a corrosion-resistant coating, the strain gauge 115 is moved to the pressure chamber 7 side of the diaphragm 113. Can be attached to the surface.
【００４８】また、本実施形態では、ダイヤフラム部１
３の変位を歪みゲージ２９で計測して正確に送液量を制
御することに加えて、制御部１９が、圧力検出手段１１
３で検出した圧力室７内の圧力変動に基づいて気泡や異
物などの混入を検出することができる構成としている。
しかし、大型のダイヤフラムポンプなどで、送液量が大
きいため、ダイヤフラムと駆動手段との接合部の品質の
差、ダイヤフラムの品質の差、駆動手段の性能のばらつ
きなどによるポンプ毎の送液量のばらつきが問題になら
ない場合には、ダイヤフラムの変位計測手段である歪み
ゲージ２９は備えず、圧力検出手段１１３のみを備えた
構成にすることもできる。In this embodiment, the diaphragm 1
In addition to accurately controlling the liquid sending amount by measuring the displacement of the pressure sensor 3 with the strain gauge 29, the control unit 19
The configuration is such that it is possible to detect the incorporation of bubbles or foreign matter based on the pressure fluctuation in the pressure chamber 7 detected in step 3.
However, since the liquid transfer rate is large with large diaphragm pumps, etc., the liquid transfer rate of each pump due to differences in the quality of the joint between the diaphragm and the driving means, differences in the quality of the diaphragm, and variations in the performance of the driving means, etc. If the variation does not cause a problem, the configuration may be such that only the pressure detecting means 113 is provided without the strain gauge 29 as the diaphragm displacement measuring means.
【００４９】（第３の実施形態）第３の実施形態につい
て図９を参照して説明する。図９は、本発明を適用して
なるダイヤフラムポンプの第３の実施形態の概略構成を
示す断面図である。なお、本実施形態においても、第１
の実施形態と同一のものには同じ符号を付して説明を省
略し、第１の実施形態及び第２の実施形態と相違する構
成及び特徴部などについて説明する。(Third Embodiment) A third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a sectional view showing a schematic configuration of a third embodiment of the diaphragm pump to which the present invention is applied. Note that, also in the present embodiment, the first
The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The configurations and features different from those of the first embodiment and the second embodiment will be described.
【００５０】本実施形態も、第２の実施形態と同様に、
ダイヤフラムポンプ内などに混入した気泡や異物などを
圧力検出手段で異常圧力として検出し、気泡や異物など
の除去動作などにより、ダイヤフラムポンプの送液精度
をさらに向上させるものである。しかし、本実施形態が
第２の実施形態と相違する点は、第２の実施形態のよう
に圧力室７内に備えたダイヤフラム部１１１と歪みゲー
ジ１１５などを含む圧力検出手段１１３などを用いず、
ダイアフラム部１３を駆動する圧電素子１５の電気的イ
ンピーダンスにより異常圧力を検出し、気泡や異物など
の混入を検出することにある。すなわち、本実施形態の
ダイヤフラムポンプ１は、図９に示すように、ダイヤフ
ラムポンプ１を駆動している間のパワーアンプ１７によ
る圧電素子１５への印加電圧を計測する電圧計１１９
と、圧電素子１５に流入する電流を計測する電流計１２
１とを配線３９に設けている。なお、電圧計１１９と電
流計１２１とは、各々、図示していない配線により、図
１に示すような制御部１９に電気的に接続されており、
電気インピーダンスの変化により圧電素子１５の変形量
を計測する変形量手段を構成している。In this embodiment, as in the second embodiment,
The pressure detecting means detects bubbles or foreign matters mixed in the diaphragm pump or the like as abnormal pressure, and further improves the liquid feeding accuracy of the diaphragm pump by removing the bubbles or foreign matters. However, the present embodiment is different from the second embodiment in that a pressure detecting unit 113 including a diaphragm 111 and a strain gauge 115 provided in the pressure chamber 7 is not used unlike the second embodiment. ,
An object of the present invention is to detect an abnormal pressure based on the electrical impedance of the piezoelectric element 15 that drives the diaphragm 13 and to detect the incorporation of bubbles and foreign matter. That is, as shown in FIG. 9, the diaphragm pump 1 of the present embodiment includes a voltmeter 119 that measures a voltage applied to the piezoelectric element 15 by the power amplifier 17 while the diaphragm pump 1 is being driven.
And an ammeter 12 for measuring a current flowing into the piezoelectric element 15.
1 is provided on the wiring 39. Note that the voltmeter 119 and the ammeter 121 are each electrically connected to the control unit 19 as shown in FIG.
This constitutes a deformation amount means for measuring the deformation amount of the piezoelectric element 15 based on the change in the electrical impedance.
【００５１】このような本実施形態のダイヤフラムポン
プ１では、第２の実施形態において説明したように、圧
力室７内などに気泡や異物などが混入することによって
圧力室７内の圧力が変われば、駆動する側から見たダイ
ヤフラム部１３の機械インピーダンスが変わるので、そ
の駆動源である圧電素子１５にも反力としてダイヤフラ
ム部１３の機械インピーダンスの変化が伝えられる。圧
電素子１５に作用する反力の変化は、圧電素子１５の変
形量に影響を与えるため、圧電素子１５の電気的なイン
ピーダンスが変化する。したがって、電圧計１１９と電
流計１２１とで計測したダイヤフラムポンプ１を駆動し
ている間の圧電素子１５への印加電圧と流入する電流と
の比、つまりインピーダンスを制御部１９で算出してモ
ニターしておけば、このインピーダンスにより、異常圧
力を検出でき、気泡や異物などのダイヤフラムポンプ１
内への混入を検出することができる。このように、本実
施形態では、電圧計１１９、電流計１２１、制御部１９
などが圧力検出手段を構成している。In the diaphragm pump 1 of this embodiment, as described in the second embodiment, if the pressure in the pressure chamber 7 changes due to the incorporation of bubbles or foreign matter into the pressure chamber 7 or the like. Since the mechanical impedance of the diaphragm 13 as viewed from the driving side changes, the change in the mechanical impedance of the diaphragm 13 is also transmitted as a reaction force to the piezoelectric element 15 as a driving source. Since the change in the reaction force acting on the piezoelectric element 15 affects the amount of deformation of the piezoelectric element 15, the electrical impedance of the piezoelectric element 15 changes. Therefore, the ratio between the voltage applied to the piezoelectric element 15 and the current flowing into the piezoelectric element 15 while the diaphragm pump 1 is being driven, which is measured by the voltmeter 119 and the ammeter 121, that is, the impedance is calculated by the control unit 19 and monitored. If this is done, abnormal pressure can be detected by this impedance, and the diaphragm pump 1 such as air bubbles and foreign matter can be detected.
Can be detected. As described above, in the present embodiment, the voltmeter 119, the ammeter 121, the control unit 19
These constitute pressure detecting means.
【００５２】このように、本実施形態では、パワーアン
プ１７と圧電素子１５間の配線３９に電圧計１１９と電
流計１２１とを備えており、圧電素子１５への印加電圧
と流入する電流との比の変化、つまりインピーダンスの
変化を検出することにより、気泡や異物などの混入を検
出することができる。As described above, in the present embodiment, the voltmeter 119 and the ammeter 121 are provided on the wiring 39 between the power amplifier 17 and the piezoelectric element 15, so that the voltage applied to the piezoelectric element 15 and the current flowing therethrough are different. By detecting a change in the ratio, that is, a change in the impedance, it is possible to detect the incorporation of bubbles, foreign matter, and the like.
【００５３】また、本実施形態では、電圧計１１９と電
流計１２１などからなる圧力検出手段を設けたが、図１
０に示すように、ダイヤフラム部１３の駆動手段である
圧電素子１５上に取り付けられ、圧電素子１５の変形を
検出するためのセンシング用圧電素子１２３と、センシ
ング用圧電素子１２３の出力電圧を計測するため、配線
１２４を介してセンシング用圧電素子１２３に電気的に
接続された電圧計１２５とを設けてもよい。この場合、
電圧計１２５は、図１に示すような制御部１９に電気的
に接続されており、この電圧計１２５、センシング用圧
電素子１２３、制御部１９などが、圧力検出手段を構成
する。In this embodiment, the pressure detecting means including the voltmeter 119 and the ammeter 121 is provided.
As shown in FIG. 0, the sensing piezoelectric element 123 is mounted on the piezoelectric element 15 which is a driving unit of the diaphragm unit 13 and detects the deformation of the piezoelectric element 15, and measures the output voltage of the sensing piezoelectric element 123. Therefore, a voltmeter 125 electrically connected to the sensing piezoelectric element 123 via the wiring 124 may be provided. in this case,
The voltmeter 125 is electrically connected to the control unit 19 as shown in FIG. 1, and the voltmeter 125, the sensing piezoelectric element 123, the control unit 19, and the like constitute a pressure detecting unit.
【００５４】このような圧力検出手段を備えた場合も、
ダイヤフラムポンプ１内への気泡や異物などの混入によ
るダイヤフラム部１３の機械インピーダンスが変わるこ
とにより、その駆動源である圧電素子１５にも反力とし
て圧電素子１５の変形量が変化する。したがって、圧電
素子１５の変形量に応じて変形するセンシング用圧電素
子１２３の変形による出力電圧を電圧計１２５で計測し
その変化を制御部１９などで検出しモニターすることで
圧力室７内の異常圧力を検出し、ダイヤフラムポンプ１
内への気泡や異物の混入を検出することができる。When such a pressure detecting means is provided,
When the mechanical impedance of the diaphragm 13 changes due to the incorporation of bubbles or foreign matter into the diaphragm pump 1, the deformation of the piezoelectric element 15 changes as a reaction force to the piezoelectric element 15 that is the driving source. Therefore, the output voltage due to the deformation of the sensing piezoelectric element 123 deformed according to the deformation amount of the piezoelectric element 15 is measured by the voltmeter 125, and the change is detected and monitored by the control unit 19 or the like, so that the abnormal state in the pressure chamber 7 is obtained. The pressure is detected and the diaphragm pump 1
It is possible to detect air bubbles and foreign matter entering the inside.
【００５５】また、本実施形態では、ダイヤフラム部１
３の変位を歪みゲージ２９で計測して正確に送液量を制
御することに加えて、圧力検出手段として電圧計１１９
と電流計１２１、またはセンシング用圧電素子１２３と
電圧計１２５などを備え、気泡や異物などの混入を検出
することができる構成としている。しかし、第２の実施
形態と同様に、大型のダイヤフラムポンプなどで、送液
量が大きいため、ダイヤフラムと駆動手段との接合部の
品質の差、ダイヤフラムの品質の差、駆動手段の性能の
ばらつきなどによるポンプ毎の送液量のばらつきが問題
にならない場合には、ダイヤフラムの変位計測手段であ
る歪みゲージ２９は備えず、圧力検出手段として電圧計
１１９と電流計１２１、またはセンシング用圧電素子１
２３と電圧計１２５などのみを備えた構成にすることも
できる。In the present embodiment, the diaphragm 1
In addition to accurately controlling the amount of liquid sent by measuring the displacement of No. 3 with the strain gauge 29, a voltmeter 119 is used as pressure detecting means.
And an ammeter 121, or a sensing piezoelectric element 123 and a voltmeter 125, etc., and can detect the incorporation of bubbles and foreign matter. However, as in the second embodiment, a large-diameter diaphragm pump or the like has a large liquid-feeding amount. If there is no problem in the amount of liquid sent from pump to pump due to, for example, the strain gauge 29 as the diaphragm displacement measuring means is not provided, and the voltmeter 119 and the ammeter 121 or the sensing piezoelectric element 1 are used as pressure detecting means.
23 and a voltmeter 125 alone.
【００５６】[0056]
【発明の効果】本発明によれば、ダイヤフラムポンプの
送液精度を向上することができる。According to the present invention, the liquid feeding accuracy of the diaphragm pump can be improved.
【図１】本発明を適用してなるダイヤフラムポンプの第
１の実施形態の概略構成と動作を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration and operation of a first embodiment of a diaphragm pump to which the present invention is applied.
【図２】本発明を適用してなるダイヤフラムポンプの第
１の実施形態の概略構成を示す分解図である。FIG. 2 is an exploded view showing a schematic configuration of a first embodiment of a diaphragm pump to which the present invention is applied.
【図３】本発明を適用してなるダイヤフラムポンプを備
えた小型分析装置の一例の概略構成を表面の一部を破断
して示た斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of an example of a small analyzer equipped with a diaphragm pump to which the present invention is applied, with a part of a surface thereof cut away.
【図４】図４は、図３のIV−IV線での部分断面図であ
る。FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3;
【図５】本発明を適用してなるダイヤフラムポンプを備
えたバッチ処理式分析装置の一例の概略構成を示す斜視
図である。FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of an example of a batch processing type analyzer provided with a diaphragm pump to which the present invention is applied.
【図６】本発明を適用してなるダイヤフラムポンプを備
えた試薬容器と試薬の供給動作を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a reagent container provided with a diaphragm pump to which the present invention is applied and a supply operation of the reagent.
【図７】本発明を適用してなるダイヤフラムポンプの別
の実施形態を示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing another embodiment of the diaphragm pump to which the present invention is applied.
【図８】本発明を適用してなるダイヤフラムポンプの第
２の実施形態の概略構成を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a schematic configuration of a second embodiment of the diaphragm pump to which the present invention is applied.
【図９】本発明を適用してなるダイヤフラムポンプの第
３の実施形態の概略構成を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing a schematic configuration of a third embodiment of the diaphragm pump to which the present invention is applied.
【図１０】本発明を適用してなるダイヤフラムポンプの
別の実施形態を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing another embodiment of the diaphragm pump to which the present invention is applied.
１ ダイヤフラムポンプ ７ 圧力室 １３ ダイヤフラム部１３ １５ 圧電素子 １７ パワーアンプ １９ 制御部 ２９ 歪みゲージ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diaphragm pump 7 Pressure chamber 13 Diaphragm part 13 15 Piezoelectric element 17 Power amplifier 19 Control part 29 Strain gauge
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小出 晃 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 佐々木 康彦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 寺山 孝男 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 Ｆターム(参考） 3H077 AA01 BB10 CC02 CC09 DD06 EE05 FF10 FF36 FF55 FF57 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Akira Koide 502, Kandachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Inside the Machinery Research Laboratory (72) Inventor Takao Terayama 882, Omo, Ichiki, Hitachinaka-shi, Ibaraki F-term in the Hitachi Measuring Instruments Group (Reference) 3H077 AA01 BB10 CC02 CC09 DD06 EE05 FF10 FF36 FF55 FF57
Claims (8)
変位させる駆動手段と、前記ダイヤフラムで一部が画成
された圧力室と、前記ダイヤフラムの変位計測手段と、
該変位計測手段で検出した値に基づいて前記ダイヤフラ
ムの変位を制御する制御手段とを備えてなるダイヤフラ
ムポンプ。1. A diaphragm, driving means for reciprocatingly displacing the diaphragm, a pressure chamber partially defined by the diaphragm, displacement measuring means for the diaphragm,
Control means for controlling the displacement of the diaphragm based on the value detected by the displacement measuring means.
に取り付けられた歪みゲージを含むことを特徴とする請
求項１に記載のダイヤフラムポンプ。2. The diaphragm pump according to claim 1, wherein said displacement measuring means includes a strain gauge attached to said diaphragm.
変位させる駆動手段と、前記ダイヤフラムで一部が画成
された圧力室と、該圧力室内の異常圧力を検出するため
の圧力検出手段とを備えてなるダイヤフラムポンプ。A diaphragm, a driving means for reciprocating the diaphragm, a pressure chamber partially defined by the diaphragm, and a pressure detecting means for detecting an abnormal pressure in the pressure chamber. Become a diaphragm pump.
られた圧力検出用ダイヤフラムと、該圧力検出用ダイヤ
フラムに取り付けられた歪みゲージとを含むことを特徴
とする請求項３に記載のダイヤフラムポンプ。4. The diaphragm according to claim 3, wherein said pressure detecting means includes a pressure detecting diaphragm provided in said pressure chamber, and a strain gauge attached to said pressure detecting diaphragm. pump.
付けられた圧電素子であり、前記圧力検出手段は、前記
圧電素子への印加電圧を計測する電圧計測手段と前記圧
電素子へ流入する電流を計測する電流計測手段とを含
み、前記電圧計測手段で計測された電圧と前記電流計測
手段で計測された電流との比に基づいて前記圧力室内の
異常圧力を検出することを特徴とする請求項３に記載の
ダイヤフラムポンプ。5. The driving unit is a piezoelectric element attached to the diaphragm, and the pressure detecting unit is configured to measure a voltage applied to the piezoelectric element and a current flowing into the piezoelectric element. The method according to claim 3, further comprising a current measuring unit, wherein the abnormal pressure in the pressure chamber is detected based on a ratio between a voltage measured by the voltage measuring unit and a current measured by the current measuring unit. The described diaphragm pump.
付けられた圧電素子であり、前記圧力検出手段は、前記
圧電素子に取り付けられたセンシング用圧電素子と、該
センシング用圧電素子の出力電圧を計測する電圧計測手
段とを含み、該電圧計測手段で計測した前記センシング
用圧電素子の出力電圧に基づいて前記圧力室内の異常圧
力を検出することを特徴とする請求項３に記載のダイヤ
フラムポンプ。6. The driving means is a piezoelectric element attached to the diaphragm, and the pressure detecting means measures a piezoelectric element for sensing attached to the piezoelectric element and an output voltage of the piezoelectric element for sensing. 4. The diaphragm pump according to claim 3, further comprising a voltage measuring unit, wherein the abnormal pressure in the pressure chamber is detected based on an output voltage of the sensing piezoelectric element measured by the voltage measuring unit. 5.
変位させる駆動手段と、前記ダイヤフラムで一部が画成
された圧力室と、前記ダイヤフラムの変位計測手段と、
前記圧力室内の異常圧力を検出する圧力検出手段と、前
記変位計測手段で計測した値及び前記圧力検出手段で検
出した異常圧力に基づいて前記ダイヤフラムの変位を制
御する制御手段とを備えてなるダイヤフラムポンプ。7. A diaphragm, driving means for reciprocating the diaphragm, a pressure chamber partially defined by the diaphragm, displacement measuring means for the diaphragm,
A diaphragm comprising pressure detecting means for detecting an abnormal pressure in the pressure chamber, and control means for controlling displacement of the diaphragm based on a value measured by the displacement measuring means and an abnormal pressure detected by the pressure detecting means. pump.
ヤフラムポンプを備えてなる分析装置。8. An analyzer comprising the diaphragm pump according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31909799A JP3740673B2 (en) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | Diaphragm pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31909799A JP3740673B2 (en) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | Diaphragm pump |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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