JP2008089181A - 液状媒体のための微量配量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】取り扱いが簡単で、かつ確実に配量可能であり、特に薬学的に有効な媒体を排出するために使用する、液状媒体のための微量配量装置を提供する。
【解決手段】配量室と、媒体容量の排出処理のために配量室の少なくとも１つの境界面を振動させることができる、電気的または電子的に能動化可能な振動ユニットと、少なくとも１つの流れ通路を用いて配量室と接続されている媒体貯蔵器とを有する液状媒体のための微量配量装置に、少なくとも１つの流れ通路に、配量室内へ媒体を供給するため、および／または配量室から媒体を媒体貯蔵器内へ戻すために、手動で操作可能な送給装置を対応づける。
【選択図】図１

Description

本発明は、配量室と、媒体容量の排出処理のために配量室の少なくとも１つの境界面を振動させることができる、電気的または電子的に能動化可能な振動ユニットと、少なくとも１つの流れ通路を用いて配量室と接続されている媒体貯蔵器とを有する、液状媒体のための微量配量装置に関する。

この種の微量配量装置は、従来技術（たとえば、特許文献１を参照）から知られている。この既知の微量配量装置は、然るべき圧力差によって、かつ毛管作用によって、排出すべき媒体容量を毛管として形成されているストックチャンバから配量室へ吸い出す。さらに、充填装置が設けられており、その充填装置が、ストックチャンバおよび配量室を充填するために、液体をストックチャンバおよび配量室内へ給送する。
独国特許公開公報１０-２００４-００６４５２-Ａ１号明細書

本発明の課題は、簡単に取り扱うことができ、かつ確実に配量可能である、冒頭で挙げた種類の微量配量装置を提供することである。

この課題は、少なくとも１つの流れ通路に、配量室内へ媒体を供給するため、かつ配量室から媒体を媒体貯蔵器内へ戻すために、手動で操作可能な給送装置が対応づけられていることによって、解決される。本発明に基づく解決方法によって、操作者にとって、必要な場合に配量室を充填し、それによって次に配量室が完全に充填された状態でアプリケーションを開始できることが、可能になる。また、それによって確実かつ変化しない配量が保証される。これは特に、薬学的および医学的に有効な媒体において、該当する適用において不足配量または過剰配量を回避することができるようにするために、効果的である。送給装置による媒体供給は、直接または間接的に行うことができる。直接充填する場合には、送給装置が流れ通路を介して配量室と接続されている。間接的な充填の場合には、送給装置は、間接的に−圧力構築によって−媒体に、媒体が圧力貯蔵器から配量室へ送給されるように作用するために用いられる。

本発明の形態において、センサ装置が設けられており、そのセンサ装置は送給装置による充填を検出して、それに応じた信号を制御装置へ伝え、その制御装置がセンサ装置の該当する信号に従って振動ユニットをオンにし、あるいはオフにする。それによって、配量室が完全に充填されている場合に初めて、配量室内の媒体の排出が行われることが、保証される。検出されるのは、配量室の充填状態ではなく、むしろ、送給装置による充填処理である。好ましくは、センサ装置は少なくとも１つの距離センサを有しており、それが特に機械的な送給装置の始点および／または終点を検出する。送給装置による充填が圧力供給を介して間接的に行われる場合には、圧力供給が検出される。距離センサの代わりに、特に、圧力センサを設けることもできる。

本発明の他の形態において、手動で操作可能な送給装置は、機械的なピストンポンプを有している。ピストンポンプは、然るべき作業ストロークのために、操作者によって手動で操作される。初期位置へのバックストロークは、好ましくはばね力によって行われる。しかし、機械的なピストンポンプにおいて、ストロークプロセスの導入のみを手動で開始させ、次に作業ストロークを付勢されたばねユニットによってばね操作で遂行させることも、可能である。その場合には、他のばねユニットがバックストロークの責任を負うことができる。それによってユーザに依存せずに常に配量室の変らない充填が達成される。

配量室に付加的に、特に毛管として形成された前配量チャンバが対応づけられている場合に、手動で操作可能な、機械的な送給装置の送給量は、好ましくは、唯一の作業ストロークで配量室も前配量チャンバも充填できるように、寸法設計されている。

本発明の他の形態において、配量室と媒体貯蔵器との間および／または配量室と送給装置との間および／または送給装置と媒体貯蔵器との間の少なくとも１つの流れ通路に、少なくとも１つの弁装置が設けられている。それによって、媒体の誤った流れが回避されることが、保証される。また、それによって特に、配量室の領域内ですでに周囲空気と接触した、汚染された媒体が、媒体貯蔵器からのまだ汚染されていない媒体と混合することを、回避することができる。

本発明の他の形態において、弁装置は圧力に従って開放し、あるいは閉鎖する。他の形態において、弁装置は機械的な逆止め弁として形成されている。それによって、所望の流れ方向に抗しての媒体の望ましくない逆流または吸い戻しが回避される。

本発明の他の形態において、媒体貯蔵器と配量室との間の流れ通路に、フィルタ装置、特に微生物学的なフィルタ装置が設けられている。それによって、汚染された媒体が流れ通路を介して媒体貯蔵器内へ流入できないことが、保証される。媒体貯蔵器自体内の媒体、好ましくは薬学的液体は、微生物学的に純粋である。媒体貯蔵器は、周囲気体が媒体貯蔵機内へ流入できないように密に形成されている。

本発明の他の利点および特徴は、請求項から、および図面を用いて示す本発明の好ましい実施例の以下の説明から明らかにされる。

図１に示す微量配量装置は、液状の媒体をわずかな量で、かつ高精度で配量して排出するために用いられる。特に好ましいやり方で、この種の微量配量装置は、医療用に適用するために、薬学的液体の排出に用いられる。しかし同様に、微量配量装置を他の使用目的のために使用することもできる。高精度で配量するために、微量配量装置は配量室Ｄを有しており、その配量室は一方の側へ向かっては、多数の顕微鏡的に小さい排出開口部を介して周囲へ開放しており、かつ排出側とは逆の側に境界面が設けられており、その境界面に振動ユニットが対応づけられている。振動ユニットは、好ましくは圧電素子として形成されており、電気的または電子的な制御手段によって、配量室の境界面が振動するように、振動させることができる。この振動が、然るべき毛管力を介して配量室内にある液状の媒体が顕微鏡的に小さい排出開口部を通って周囲へ流出することをもたらす。配量チャンバとも称される配量室Ｄに、前配量チャンバ９が接続されており、その前配量チャンバは配量室Ｄと連通接続しており、かつ毛管として形成されている。前配量チャンバ９はその、配量室Ｄとは逆の終端側で開放している。開放した領域に微生物学的なフィルタユニット１６が設けられており、それによって周囲との圧力補償が可能にされ、そして同時に、汚染された空気が前配量チャンバ９内へ達することが阻止される。

振動ユニット、配量室Ｄ、排出開口部および前配量チャンバによって形成される排出ユニットの原理的構造は、特許文献１から知られた構成ユニットに相当するので、これ以上の詳細に関してはこの公報の内容を補足的に参照することができる。

配量室Ｄと前配量チャンバ９を充填することができるようにするために、配量室Ｄは前配量チャンバ９とは逆の側において流れ通路７と接続されており、その流れ通路が同様に流れ通路である、分岐された還流通路６を介して媒体貯蔵器２に接続されている。流れ通路７の流れ横断面は、還流通路６の流れ横断面よりも数倍大きい。

媒体貯蔵器２は、媒体として用いられる液体Ｆを気密に密閉された状態で貯蔵する。媒体貯蔵器２内へ、吸込み通路として用いられる流れ通路５が突出しており、その流れ通路の開放した吸込み短管が、液体Ｆの液面の下方に配置されており、従って、媒体貯蔵器２が実質的に空にならない間、恒久的に液体Ｆ内に埋没している。吸込み通路５は、充填装置として用いられる送給装置３と接続されており、その送給装置は手動で操作可能なスラストピストンポンプとして形成されている。送給装置３は、作業ピストン１３を有しており、それが対応する作業シリンダ内に線形に摺動可能に軸承されている。作業ピストンの摺動によって、作業シリンダのシリンダ室の容積が、原則的に知られた方法で変化する。作業シリンダのシリンダ室に流れ通路７が接続されており、その流れ通路が配量室Ｄへ通じている。さらに、シリンダ室は吸込み通路５とも接続されており、その吸込み通路が媒体貯蔵器２内へ連通している。作業ピストン１３のピストンロッドは、作業シリンダから突出して、その外側に位置する前端部にストッパブロック１５が設けられており、そのストッパブロックに復帰ばね装置１４が支持される。復帰ばね装置１４は、作業ピストン１３を然るべき機能ストロークに従って初期位置へ復帰させるために用いられる。

作業ピストン１３の、図１に示すその初期位置からの移動または初期位置への復帰を検出するために、ストッパブロック１５に、ここでは終端スイッチの形式の、センサ装置４が対応づけられており、それが信号線Ｓ１によって電気的または電子的な制御ユニットＳに接続されている。制御ユニットＳは、制御線Ｓ２を用いて振動ユニットの能動化または非能動化を制御する。

吸込み通路５に、シリンダ室の方向に開放する逆止め弁１０が対応づけられており、その逆止め弁は、送給装置３のシリンダ室内にすでにある液体が媒体貯蔵器２内へ還流することを防止する。流れ通路７にも、逆止め弁８が対応づけられており、その逆止め弁は、配量室Ｄの方向に開放しており、それによって流れ通路７および配量室Ｄから液体が送給装置３のシリンダ室内へ還流することが防止される。そして、還流通路６にも、媒体貯蔵器２へ向かって開放した逆止め弁１１が設けられている。逆止め弁１１は、媒体貯蔵器２内の圧力が流れ通路７内の圧力よりも高くなるとすぐに、還流通路６を閉鎖するために用いられる。逆止め弁１１の前段にフィルタ装置１２が接続されており、従ってそのフィルタ装置は流れ通路７と逆止め弁１１の間で還流通路６に配置されている。フィルタ装置１２は、微生物学的フィルタである。それによって、配量室Ｄおよび流れ通路７から汚染された液体が媒体貯蔵器２内へ還流することが、防止される。汚染する成分は、フィルタ装置１２内にひっかかって残る。

上述した配置によって、媒体貯蔵器２内の液体Ｆが純粋であり、従って汚染されないままであることが、保証される。

図１に示す微量配量装置の機能方法は、次のごとくである：

配量室Ｄおよび前配量チャンバ９を液体Ｆで充填するために、まず、作業ピストン１３が然るべきストロークを実行することによって、吸込み通路５を介して液体Ｆが送給装置３のシリンダ室内へ吸い込まれる。シリンダ室のこの最初の充填は、プライミング処理と称することもできる。この最初の充填の間にセンサ装置４の終端スイッチによって然るべき機能ストロークが検出されたにもかかわらず、振動ユニットのための制御プロセスが行われないことが、有意義である。シリンダ室が充填されるとすぐに、次の１つまたは複数のストロークにおいて配量室Ｄと前配量チャンバ９を充填することができる。そのために、作業ピストン１３が手動で流れ通路７の方向へ押され、それによってそれに応じた流れ圧力が逆止め弁８を開放し、液体が配量室Ｄと前配量チャンバ９内へ流入する。好ましくは、作業ピストン１３の作業ストロークと、それに伴ってシリンダ室の容積が、作用ピストン１３の唯一のストロークで配量室Ｄおよび前配量チャンバ９の十分な充填が行われるように、配量室Ｄと前配量チャンバ９の充填容量に合わせられている。シリンダ室の内部の圧力構築によって、強制的に吸込み通路５の逆止め弁１０が閉鎖されるので、液体は媒体貯蔵器２内へ押し戻されることはない。上述したように、流れ通路７と還流通路６の流れ横断面は著しく異なっているので、さらに還流通路６内の流れ抵抗は、液体が配量室Ｄ内へ圧入されるほど大きく、部分流を還流通路６内へ流出させることはない。

作業ピストン１３の然るべきバックトロークにおいてすでに、強制的に液体Ｆが再びシリンダ室内へ吸い込まれる。手動の負荷が除かれた後に復帰ばね装置１４の復帰力によって行われる、然るべきバックストロークにおいて、流れ通路７の逆止め弁８が閉鎖されるので、もはや配量室Ｄまたは流れ通路７から液体が吸い戻されることはない。上述したストロークの後に、配量室Ｄと前配量チャンバ９も、送給装置３のシリンダ室も充填されている。手動で作業ピストン１３の新たな作業ストロークが導入されるとすぐに、ピストン運動の導入と同時に制御ユニットＳを介して振動ユニットが能動化されるので、排出処理が行われる。作業ピストン１３の次のバックストロークにおいてストッパブロック１５が再び終端スイッチに当接するとすぐに、振動ユニットを非能動化することができる。

しかしまた、センサ装置の然るべき信号に従って、制御ユニットＳによって振動ユニットの他の駆動プロセスを設けることも、可能である。制御ユニットＳが、インテリジェントエレクトロニクスを有している場合には、それに応じてここで様々な駆動プログラムをプログラミングして実施することができる。特に、流れ通路７内の余分な液体が、還流通路６を通して媒体貯蔵器２内へ流出することができる。媒体貯蔵器２が閉鎖された圧力容器として形成されている場合には、媒体貯蔵器２から液体Ｆが取り出された場合に必然的に負圧が生じ、その負圧が然るべき吸込み圧力をもたらすことができ、それによって還流通路６の逆止め弁１１が開放し、それによって余分な液体が流れ通路７からも配量室Ｄおよび前配量チャンバ９からも媒体貯蔵器２内へ吸い戻される。これは特に、振動ユニットによる排出処理が配量室Ｄおよび／または前配量チャンバを完全に空にしなかった場合に、効果的である。

図２に示す微量配量装置は、原則的な構造において図１に示す微量配量装置に相当するので、図１に示す実施形態の開示を補足的に参照することができる。機能の等しい部分および構成ユニットには、図１の実施形態の場合と同一の参照符号が、文字ａを付加して設けられている。図２に示す実施形態における本質的な差は、送給装置３ａによる配量室Ｄと前配量チャンバ９ａの直接的な充填は行われず、むしろ、圧力密の媒体貯蔵器２ａの圧力供給を介して、間接的な充填が行われることである。そのために、流れ通路６ａが設けられており、その流れ通路は媒体貯蔵器２ａを配量室Ｄと接続し、かつ液体Ｆのための吸込み通路として形成されている。吸込み通路６ａは、図１の吸込み通路５と同様に、液体Ｆ内へ突出している。それに対して送給装置３ａは、圧力通路５ａが、強制的に液体Ｆと接触することなしに、単に媒体貯蔵器２ａの上方の領域内へ突出していることによって、単に圧力容器の形式に従って圧力通路５ａを介して媒体貯蔵器２ａと接続されている。

ピストン１３ａの、好ましくは手動の負荷が、線形のピストン運動をもたらし、それがシリンダ室を縮小し、かつ圧力通路５ａを介して媒体貯蔵器２ａを圧力下におく。

媒体貯蔵器２ａ内の圧力構築が、媒体貯蔵器内に過圧をもたらし、それが液体Ｆを流れ通路６ａを通して配量室Ｄ内および前配量チャンバ９ａ内へ圧入する。配量室Ｄ内にある液体を排出するために振動ユニットを、好ましくは同時に能動化することが、配量室Ｄと場合によっては前配量チャンバ９ａを所望の空にする。好ましくは圧力比は、配量室Ｄの排出開口部の領域において液体の恒久的な流出が行われないようにも、構成されるべきである。

配量室Ｄから周囲への媒体の排出処理の間、ピストン１３ａは復帰ばね１４ａの復帰力に抗して押圧され続けなければならない。好ましくは、制御ユニットＳは、ピストン１３ａによる圧力負荷の間振動ユニットが能動化され続けるように、構成されている。好ましくは手動の負荷の除去によって、ピストン１３ａの負荷が除去されるとすぐに、復帰ばね１４ａがピストンを再び図２に示す負荷を受けない初期位置へ復帰させる。それによって、互いに連通する空間、すなわちシリンダ室と媒体貯蔵器２ａ内の空間に基づいて、媒体貯蔵器２ａ内に負圧が発生し、それが配量室Ｄ内に残る残留媒体の吸い戻しをもたらす。配量室Ｄから汚染が媒体貯蔵器内へ達することを防止するために、好ましくは微生物学的に有効な、フィルタユニット１２ａが設けられている。これが汚染を引き留めるので、媒体貯蔵器内の液体は純粋なままである。ピストン１３ａの初期位置への復帰が、センサユニット４ａのセンサ信号をもたらすので、制御ユニットＳを介して振動ユニットをオフにすることができる。

図１は、本発明に基づく微量配量装置の実施形態を図式的に示しており、ここでは機械的な送給装置によって配量室の直接的な充填が行われる。 図２は、本発明に基づく微量配量装置の他の実施形態を示しており、ここでは媒体貯蔵器の圧力供給を介して配量室の間接的な充填が行われる。

符号の説明

１ 微量配量装置
２ 媒体貯蔵器
３ 送給装置
４ センサ装置
５ 流れ通路（吸込み通路）
６ 還流通路
７ 流れ通路
８ 逆止め弁
９ 前配量チャンバ
１０ 逆止め弁
１１ 逆止め弁
１２ 微生物学的フィルタ装置
１３ 作業ピストン
１４ 復帰ばね装置
１５ ストッパブロック
１６ 微生物学的フィルタユニット
Ｄ 配量室
Ｆ 液体
Ｓ 制御ユニット
Ｓ１ 信号線
Ｓ２ 制御線

Claims (7)

1. 配量室（Ｄ）と、媒体容量の排出処理のために前記配量室の少なくとも１つの境界面を振動させることができる、電気的または電子的に能動化可能な振動ユニットと、少なくとも１つの流れ通路を用いて前記配量室と接続される、特に圧力密の媒体貯蔵器とを有する、液状媒体のための微量配量装置であって、
   前記少なくとも１つの流れ通路（５、６、７；５ａ、６ａ）に、前記配量室（Ｄ）内へ媒体を供給するため、および／または前記配量室から前記媒体貯蔵器（２、２ａ）内へ媒体を戻すために、手動で操作可能な送給装置（３、３ａ）が対応づけられることを特徴とする、
   液状媒体のための微量配量装置。
2. センサ装置（４、４ａ）が設けられ、前記センサ装置が前記送給装置（３、３ａ）による充填処理を検出して、それに応じた信号を制御ユニット（Ｓ）へ伝え、前記制御ユニットが前記センサ装置の該当する信号に従って前記振動ユニットをオンにし、あるいはオフにすることを特徴とする、請求項１に記載の液状媒体のための微量配量装置。
3. 前記送給装置は、機械的なピストンポンプを有することを特徴とする、請求項１に記載の液状媒体のための微量配量装置。
4. 前記配量室（Ｄ）と前記媒体貯蔵器（２、２ａ）との間および／または前記配量室（Ｄ）と前記送給装置（３、３ａ）との間および／または前記送給装置と前記媒体貯蔵器（２ａ）との間の前記少なくとも１つの流れ通路（５、６、７；５ａ、６ａ）に、それぞれ弁装置（８、１０、１１；１０ａ）が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の液状媒体のための微量配量装置。
5. 前記弁装置（８、１０、１１；１０ａ）は、圧力に従って開放または閉鎖することを特徴とする、請求項４に記載の液状媒体のための微量配量装置。
6. 前記弁装置は、機械的な逆止め弁として形成されることを特徴とする、請求項５に記載の液状媒体のための微量配量装置。
7. 前記少なくとも１つの流れ通路（６、５ａ）に、フィルタ装置（１２、１２ａ）、特に微生物学的なフィルタ装置、が設けられることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の液状媒体のための微量配量装置。

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