JP2006144740A - マイクロポンプ、液体供給装置及び液体供給システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 流量1μl/分から10ml/分および圧力10から10000Paの範囲の送液能力を有するマイクロポンプ11であって、液体の補給口15と吐出口16とを有するとともに内部に円筒形のポンプ室12を有するケーシング13と、外周部に螺旋状の溝17が形成され、ケーシング12内に配置されたスクリュー軸14とを有することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
μ―TASにおいては、試薬等の送液手段としてマイクロポンプが広く用いられており、従来、上記のマイクロポンプとしては、ダイヤフラム式の定量ポンプ(特許文献1参照)やインクジェット式のマイクロポンプ(特許文献2参照)が提供されている。
今日、医療現場では、迅速な診断を行なうために、電源等を含めた診断システム全体の大きさを極力小さくすることが重要な課題となっており、液体を数百ナノリットル単位で精度良く搬送することができるマイクロポンプの開発が強く望まれている。
流量1μl/分から10ml/分および圧力10から10000Paの範囲の送液能力を有するマイクロポンプであって、液体の補給口と吐出口とを有するとともに内部に円筒形のポンプ室を有するケーシングと、外周部に螺旋状の溝が形成され、前記ケーシング内に配置されたスクリュー軸とを有することを特徴とする。
また、スクリュー軸14の螺旋状の溝17の頂部18のスクリュー軸14の軸線Lからの垂直距離T1(図1(b)参照)と溝17の底部19のスクリュー軸14の軸線Lからの垂直距離T2(図1(b)参照)との比T1/T2は、5/1から100/99の範囲内とすることができ、さらに、デッドボリュームと液体の経路の確保とを考慮した場合には、3/2から100/95の範囲内とすることが好ましい。
また、吐出口16の大きさは、液体の表面張力により液体が流出することのない程度の大きさであれば良く、例えば、液体が緩衝液等の場合には、吐出口16の断面積を1μm2から10mm2の範囲内とすることができ、好ましくは100μm2から1mm2の範囲内とすることが好ましい。
また、ポンプ室12およびスクリュー軸14の形状等を規定することにより、ポンプ室12の内容積とスクリュー軸14の占める体積との差を1μlから10μlの範囲内とすることができる。したがって、上記のマイクロポンプ11においては、ポンプ室12内に残存するデッドボリュームを最大でも10μlと小さくすることができるとともに、ポンプ室12の内壁面とスクリュー軸14の外周面に形成された螺旋状の溝とで構成される液体の経路を確保することができるので、液体の搬送を確実に行なうことができる。
また、ポンプ室12およびスクリュー軸14の形状等が規定されているので、上記のマイクロポンプ11は、数百ナノリットル単位での液体の搬送に適したものである。
また、ポンプ室12の内壁面またはスクリュー軸14の外周面には、親水性処理を施しても良い。この場合には、ポンプ室12内への液体の導入が確実かつ容易に行うことができる。
そして、吐出口16の下流側に設けられた貯留槽52の下部にゲート53が設けられ、ゲート53の下方には、配管54が接続されている。
上記の構成の液体供給装置61では、補給槽22とマイクロポンプ11と液体吐出手段57とが一体となって形成されているので、液体供給装置61の移動や保管が容易であるとともに、これらの部材を接続する必要がないので即座に使用することができる。
液体供給装置71においては、マイクロポンプ11の補給口15に連通するように補給槽22が設けられ、この補給槽22の外周部を覆うように、例えば銅等の熱伝導性の良い材料からなる熱伝導性ブロック72が配置されている。また、熱伝導性ブロック72と熱的に接触して着脱可能なように、熱交換器73が設置されている。これら熱伝導性ブロック72と熱交換器73とは、温度調節手段74を構成している。
したがって、上記の構成の液体供給装置71では、補給槽22内の液体75が、外部の温度変化によって、その性質が変化することを防止できる。また、熱交換器73と分離できるため、熱交換器73の配置条件に制限されることなく、任意の場所に液体75を供給することができる。
また、本発明のマイクロポンプまたは液体供給装置において、スクリュー軸の回転動作及び軸線方向の動作を制御することにより、連続的または間欠的に液体を供給する液体供給システムを提供することができる。
12 ポンプ室
13 ケーシング
14 スクリュー軸
15 補給口
16 吐出口
17 溝
18 頂部
19 底部
21、31、41、51、61、71 液体供給装置
22 補給槽
32 駆動装置(駆動手段)
52 貯留槽
53 ゲート
55 加圧室
56 ヒーター(加圧手段)
57 液体吐出手段
74 温度調節手段
Claims (16)
- 流量1μl/分から10ml/分および圧力10から10000Paの範囲の送液能力を有するマイクロポンプであって、
液体の補給口と吐出口とを有するとともに内部に円筒形のポンプ室を有するケーシングと、外周部に螺旋状の溝が形成され、前記ケーシング内に配置されたスクリュー軸とを有することを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項1に記載のマイクロポンプにおいて、
前記ポンプ室の軸線に直交する断面がなす円の直径Rが、0.1mmから10mmであることを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項1または請求項2に記載のマイクロポンプにおいて、
前記スクリュー軸の外周部に形成された前記溝の頂部の前記スクリュー軸の軸心からの垂直距離T1と、前記溝の底部の前記スクリュー軸の軸心からの垂直距離T2との比T1/T2が、5/1から100/99の範囲内であることを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載のマイクロポンプにおいて、
前記吐出口の断面積が、1μm2から10mm2の範囲内であることを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載のマイクロポンプにおいて、
前記ポンプ室の内容積と前記スクリュー軸の占める体積との差が、1μlから10μlの範囲内であることを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載のマイクロポンプと、該マイクロポンプの前記スクリュー軸を駆動する駆動手段とを備えた液体供給装置。
- 請求項1から請求項5のいずれかに記載のマイクロポンプと、前記マイクロポンプより送液される液体の補給槽を備えたことを特徴とする液体供給装置。
- 請求項7記載の液体供給装置において、
前記補給槽を温度調節する温度調節手段が設けられたことを特徴とする液体供給装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載のマイクロポンプと、該マイクロポンプより移送された液体を一時保持する貯留槽と、該貯留槽内に貯留された液体を外部に吐出させる液体吐出手段とを備えたことを特徴とする液体供給装置。
- 請求項9記載の液体供給装置において、
前記液体吐出手段は、加圧室と、加圧手段と、前記貯留槽の下流側に常態において液体の通過を阻止し一定以上の圧力下において液体の通過を許すゲートとで構成されていることを特徴とする液体供給装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載のマイクロポンプを複数並列に設け、該マイクロポンプの前記スクリュー軸が、連結手段を介して前記スクリュー軸の駆動手段に連結されていることを特徴とする液体供給装置。
- 請求項7から請求項10のいずれかに記載の液体供給装置において、
前記マイクロポンプの前記スクリュー軸を駆動する駆動手段を設けたことを特徴とする液体供給装置。 - 請求項6または請求項11もしくは請求項12に記載の液体供給装置において、
前記駆動手段は、前記スクリュー軸を正回転かつ逆回転させることができるように構成されたことを特徴とする液体供給装置。 - 請求項6または請求項11から請求項13のいずれかに記載の液体供給装置において、
前記スクリュー軸は、前記スクリュー軸の軸線方向に移動可能、かつ、前記吐出口または前記補給口を開閉可能に配置され、
前記駆動手段は、前記スクリュー軸を回転させるとともに、前記スクリュー軸の軸線方向に移動できるように構成されていることを特徴とする液体供給装置。 - 請求項14に記載の液体供給装置において、
前記スクリュー軸をその軸線方向に移動させることにより、液体を一定容量の液滴として外部に吐出できることを特徴とする液体供給装置。 - 請求項15に記載の液体供給装置と、前記スクリュー軸の回転運動及び軸線方向の運動を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする液体供給システム。
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