JP2011502081A - 少量流体供給装置及びその使用方法 - Google Patents

少量流体供給装置及びその使用方法 Download PDF

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Abstract

本発明は製造環境において少量の流体を供給する装置及び方法に関し、同装置は、ハウジング(18)、ハウジングの孔(42)に適合する寸法である軸(22)、軸(22)の管路(46)内に適合する寸法であるプランジャ(24)、及び前記軸を回転させるため軸に接続されたモータ(20)、を備える。

Description

開示の内容
〔関連出願〕
本出願は、米国仮出願第60/982,864号(2007年10月26日出願)の非仮出願である。
本発明は流体供給装置及び方法に関し、本明細書にこれらを開示する。
〔背景技術〕
医療装置の多くは、溶液中にある状態で消費者に提供される。このような製品の性質上、医療装置の包装材内に含まれる溶液の量は一定でなければならない場合が多い。コンタクトレンズ、特にソフトコンタクトレンズは、通常溶液中にある状態で消費者に供給されるものの一例である。コンタクトレンズは通常、ブリスター包装として知られる使い捨て容器内に包装され、又約1mLの溶液とともに消費者に供給される。この溶液は、製造工程の最終段階で、通常はレンズの密封及び消毒前に前記ブリスター包装に供給される。
コンタクトレンズが最初に製造された頃は、その工程は手作業で、又多くの作業者による介入を必要とした。製造業の発展により手作業の工程数は減少し、又製造速度は向上したが、速度の向上によって製造工程に問題が加わることも多い。既存の機械装置は溶液を包装材に供給することはできるが、高速運転では、かかる機械装置は頻繁に故障し、また、正確な量の溶液供給が一貫して行われない。現在の機械装置では各包装材につき個別のポンプを使用する必要があり、これらのポンプは約1mLの溶液を正確に分配するために少なくとも2.5秒間に少量ずつ液体を供給しなければならない。これに加えて、既存の溶液供給装置を高速で使用すると溶液に泡及び気泡が生じる。この状態は、消毒前に包装材を密封するための、更なる下流の工程の能力に影響を及ぼす。したがって、これらの問題を改善した方法及び装置があれば有用であり、以下の発明はこの必要性を満たすものである。
装置の斜視図。 分解した装置の斜視図。 装置の切断面図。
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、溶液供給装置を含み、同装置は
ハウジングに連結される流体貯留部と、
ハウジング内部を貫通する孔、ハウジング入口開口部、及びハウジング出口開口部を備えたハウジングであって、前記ハウジング開口部が整列状態にある、ハウジングと、
内部を貫通する管路を備えた軸であって、前記孔内に適合し、かつ前記孔と前記軸との間を液密に封止する寸法である、軸と、
プランジャであって、前記管路の一部分内に適合し、前記管路の第1端と前記管路の第2端との間をスライドし、かつ前記プランジャと前記管路との間を液密に封止する寸法である、プランジャと、
前記軸と作動的に接続され前記軸を回転させるモータと、を備え、
前記軸が孔内で回転すると、前記ハウジング開口部及び前記管路が整列状態かつ非整列状態となる。
図1〜3に本発明の一実施形態を示す。図1は、流体貯留部(図示せず)に連結具12により接続された溶液供給装置10を示す。ハウジング18は四角い物体であり、それは、前記ハウジングの対向壁(片面を示す)に位置しかつ一方から他方へ物体を通過させることができるよう互いに一直線になったハウジング開口部16を含む。モータ20は軸22に装着されている。図2は、装置の分解図を示す。ハウジング18、孔42、ハウジング開口部16に加えて、軸22、スライドプランジャ24、及び管路46が、示されている。本図においてハウジング18はU字型の外フレーム26内に設置されている。フレーム26の一壁は、フレーム開口部28(1つのみ示す)を含む。フレーム26は、管路38及び開口部40(図示せず)を含むカバー36で覆われている。管路38は連結具12(図示せず)に連結されている。フレーム端部30a及び30bは、Oリング32a、32b及びガスケット14と共に、液密な封止形成に役立つように用いられている。取付具44はフレーム開口部28に連結されている。図3は、装置の切断面図を示す。ハウジング18の対向壁は灰色部分で表し、かつ軸22の内部は斜線で表す。プランジャ24は管路46内の水平線で表す。管路46内のプランジャ24上のスペースは充填容量部48である。
装置10を用いて包装材に充填する際は、流体は、貯留部から連結具12を通って管路38へ、そしてハウジング開口部16a、管路端部46a及び充填容量部48へと至るように流れ、あるいはポンプにより送出される。その時軸22は時計回りに回転し、かつハウジング開口部16a及び管路端部46aは軸22の動きにより閉じられ、流体を充填容量部48内に囲む。回転が継続するにつれて、管路端部46aはハウジング開口部16bと整列し、かつ管路端部46bはハウジング開口部16aと整列する。ハウジング開口部16aは流体貯留部(図示せず)からの圧力(ヘッド圧力)に曝され、かつこの圧力に応じて、プランジャ24が管路46内をスライドし、充填容量部48に満たされた流体を、ハウジング開口部16bを通して吐出する。同時に貯留部からの流体がハウジング開口部16aを通して流入し、プランジャ24の動きによって生じた充填容量部を満たす。回転が継続するにつれて、装置10は、コンタクトレンズ包装材へ供給するための一定量の流体を、ハウジング開口部16を通して取付具44に絶え間なく吐出する。本実施形態は、約100μL〜約5mLの溶液、より好ましくは約500μL〜約2mL、更に好ましくは約750μL〜約1mLの溶液供給に用いることができる。
ハウジング、軸、及びプランジャは膨張係数の低い材料からなる。好ましい材料は、酸化アルミニウム(アルミナ)や、あるいは、酸化アルミニウムと、酸化マグネシウム、酸化クロム(III)、酸化鉄などその他の構成成分との組み合わせといった、セラミックである。市販材料の1つは、レスコ・プロダクツ(Resco Products Inc.)社製で、商標名Exceline FG−95として販売されている。Oリング32a及び32bは、シリコン、合成ゴム、又はフッ素エラストマーから作られる。モータ20は軸22を回転できるものでなければならない。これは回転インデックスモータを使用することで達成可能で、以下の非限定な例、ロータリーエアシリンダー、ステッピング・モータ、サーボモータ(sevomotor)、モータ/ブレーキの組み合わせ、及び同類のもの、を含む。
流体貯留部については、流体は外部ポンプを用いて貯留部内を通過させても、又は重力を利用して流出させても、よい。ハウジングへの流体の供給は重力を用いるのが好ましい。重力を利用する場合、流体貯留部及び関連の接続要素の寸法は、流体がハウジングに移動する流量(cm/sec)を決定する。この流量は、液体が装置から分配される流量に等しい。重力供給型流体貯留部及び関連の接続要素の寸法の関係は次式で表される。
ヘッド高さ(「H」)、すなわち、流体貯留部内の、流体のハウジングへの流入点までの流体高さ、及び、流体をハウジングに接続するホースの直径(「D」)を知れば、その流体の流量(Q)は、次式から算出できる。
流量=流体速度(m/s)×ノズル断面積(m
流体速度(「V」)=2の平方根×重力加速度
Figure 2011502081
同様に、装置から包装材までの流量(cm/s)、流体の流速(cm/s)、一回分の容量(cm)及び分配時間(s)、並びに装置の出口孔直径(D)間の関係は次式で表される。
流量=流体速度(cm/s)×ノズル断面積(cm
例えば950μL(0.950cm)を0.5秒で分配する場合は、流量は1.9cm/sとなる。吐出ノズルの内径が2mmの場合、同ノズルの断面積は0.031415cmとなる。これらの数値を用いて、流体の流速を算出することができ、すなわち60.5cm/sとなる。
本発明は更に、製造環境において少量の流体を供給する方法を含み、同方法は
流体を流体貯留部から装置へ通すことであって、前記装置が
内部を貫通する孔、ハウジング入口開口部、及びハウジング出口開口部を備えたハウジングであって、前記ハウジング開口部が整列状態にある、ハウジングと、
内部を貫通する管路を備えた軸であって、前記孔内に適合し、かつ前記孔と前記軸との間を液密に封止する寸法である、軸と、
プランジャであって、前記管路の一部分内に適合し、前記管路の第1端と前記管路の第2端との間をスライドし、かつ前記プランジャと前記管路との間を液密に封止する寸法である、プランジャと、
前記軸と作動的に接続され前記軸を回転させるモータと、
を備える、流体を流体貯留部から装置へ通すことと、
前記軸を回転させ前記プランジャを前記管路の前記第2端に向けスライドさせ、かつ流体を前記流体貯留部から前記ハウジング入口開口部を介し前記管路へ流出させることと、
前記軸を回転させ前記管路内に含まれる流体を囲うことと、
前記軸を回転させ流体を前記管路から前記管路の前記第1端及び前記ハウジング出口開口部を介して吐出し、かつ前記プランジャを前記管路の前記第1端に向けスライドさせ、かつ流体を前記流体貯留部から前記ハウジング入口開口部及び前記管路の前記第2端を介し前記管路へ流出させることと、を含む。
既知の方法に代え本発明の方法を用いることで、包装材に向け吐出される気泡及び泡の量は大幅に減少する。これに加え、本発明の好ましい方法では流体の供給に重力を用いるので、本発明の装置及び方法を用いることでエネルギーコスト及び設備コストの双方が削減される。本発明を、少量の流体を多くの異なる種類の包装材に正確に供給することに用いてもよいが、本発明の方法及び装置は特に、眼用レンズ包装材に包装溶液を供給するのに適している。これに適用する際は、ハウジング開口部の数を増やし、複数の包装材に同時に分配されるようにする。好ましくは、少なくとも3つのハウジング入口開口部及び少なくとも3つのハウジング出口開口部を有する。本発明から明らかな通り、かかる装置においては管路の数も少なくとも3つとなる。
これに加え、図に例示されるように、ガスケット、Oリング及び同類のものを用いて2つ以上のハウジングを連結し、複数の分配部を設けてもよい。
本明細書で使用される「眼用レンズ」とは、眼内又は眼上にある装置を指す。これらの装置は光学補正をもたらすことができるか、又は美容用であっても良い。眼用レンズは、ソフトコンタクトレンズ、眼内レンズ、オーバレイレンズ、接眼インサート、及び光学インサートを含むがこれらに限られない。本発明の特に好ましい眼用レンズは、米国一般名の、エタフィルコン(etafilcon)A、ゲンフィルコン(genfilcon)A、レネフィルコン(lenefilcon)A、ロトリフィルコン(lotrifilcon)A、ロトリフィルコン(lotrifilcon)B、バリフィルコン(balifilcon)A、ポリマコン(polymacon)、ベイフィルコン(bafilcon)、アコフィルコン(acofilcon)A、アクアフィルコン(acquafilcon)A、アロフィルコン(alofilcon)A、アルファフィルコン(alphafilcon)A、エイミフィルコン(amifilcon)A、アスティフィルコン(astifilcon)A、アタラフィルコン(atalafilcon)A、ビスフィルコン(bisfilcon)A、ビュフィルコン(bufilcon)A、クロフィルコン(crofilcon)A、サイクロフィルコン(cyclofilcon)A、ダルフィルコン(darfilcon)A、デルタフィルコン(deltafilcon)A、デルタフィルコン(deltafilcon)B、ジメフィルコン(dimefilcon)A、ドロオキシフィルコン(drooxifilcon)A、イプシフィルコン(epsifilcon)A、エステリフィルコン(esterifilcon)A、フォコフィルコン(focofilcon)A、ガリフィルコン(galyfilcon)A、ゴヴァフィルコン(govafilcon)A、ヘフィルコン(hefilcon)A、ヘフィルコン(hefilcon)B、ヘフィルコン(hefilcon)D、ヒラフィルコン(hilafilcon)A、ヒラフィルコン(hilafilcon)B、ハイオキシフィルコン(hioxifilcon)A、ハイオキシフィルコン(hioxifilcon)B、ハイオキシフィルコン(hioxifilcon)C、ハイドロフィルコン(hydrofilcon)A、レネフィルコン(lenefilcon)A、リクライフィルコン(licryfilcon)A、リクライフィルコン(licryfilcon)B、リドフィルコン(lidofilcon)B、リドフィルコン(lidofilcon)A、マフィルコン(mafilcon)A、メシフィルコン(mesifilcon)A、メタフィルコン(methafilcon)B、ミパフィルコン(mipafilcon)A、ネルフィルコン(nelfilcon)A、ネトラフィルコン(netrafilcon)A、オキュフィルコン(ocufilcon)A、オキュフィルコン(ocufilcon)B、オキュフィルコン(ocufilcon)C、オキュフィルコン(ocufilcon)D、オキュフィルコン(ocufilcon)E、オフィルコン(ofilcon)A、オマフィルコン(omafilcon)A、オキシフィルコン(oxyfilcon)A、ペンタフィルコン(pentafilcon)A、パーフィルコン(perfilcon)A、ペヴァフィルコン(pevafilcon)A、フェムフィルコン(phemfilcon)A、セノフィルコン(senofilcon)A、シラフィルコン(silafilcon)A、シロキシフィルコン(siloxyfilcon)A、テフィルコン(tefilcon)A、テトラフィルコン(tetrafilcon)A、トリフィルコン(trifilcon)A、又はキシロフィルコン(xylofilcon)Aとして知られるものである。本発明の特に好ましい眼用レンズは、ゲンフィルコンA、レネフィルコンA、ロトリフィルコンA、ロトリフィルコンB、又はバリフィルコンAである。最も好ましいレンズは、エタフィルコンA、ネルフィルコンA、ヒラフィルコン及びポリマコンを含むが、これらに限定されない。
眼用レンズの多くは、レンズを使用者に供給する前に、個別のブリスター包装に包装され、密封及び消毒される。ブリスター包装及び消毒方法の例は、次の参考文献に開示されており、これらを参照することによりその全体を本発明の一部とする。米国特許第D435,966S号、同第4,691,820号、同第5,467,868号、同第5,704,468号、同第5,823,327号、同第6,050,398号、同第5,696,686号、同第6,018,931号、同第5,577,367号、及び同第5,488,815号。
本治療方法において用いられる「包装溶液」は、水性溶液でもよい。典型的な溶液は、塩水、他の緩衝液及び脱イオン水を含むが、これらに限定されない。好ましい水溶液は、脱イオン水又は塩を含有する塩水で、塩化ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム又は同酸の対応するカリウム塩を含むが、これらに限定されない。これらの成分は一般に混合して、酸及びその共役塩基を含む緩衝液を形成するので、酸や塩基が加わっても、pHには比較的小さな変化しか起こらない。緩衝液は更に、2−(N−モルフォリノ)エタンスルホン酸(2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid)(MES)、水酸化ナトリウム、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−2,2’,2”−ニトリロトリエタノール(2,2-bis(hydroxymethyl)-2,2',2"-nitrilotriethanol)、n−トリス(ヒドロキシメチル)メチル−2−アミノエタンスルホン酸(n-tris(hydroxymethyl)methyl-2-aminoethanesulfonic acid)、クエン酸、クエン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、酢酸、酢酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸など、及びそれらの組み合わせを含む。包装溶液は、ホウ酸緩衝塩水溶液又はリン酸緩衝塩水溶液又は脱イオン水であるのが好ましい。
以上の本発明の説明は、発明を限定するものでなく、単にその使用法を例示するものに過ぎない。その他の変更であって、相応の技能を有する者にとって以上の記述から明らかであるものは、本発明の範囲内とみなす。
〔実施の態様〕
(1) 溶液供給装置において、
ハウジングに連結される流体貯留部と、
内部を貫通する孔、ハウジング入口開口部、及びハウジング出口開口部を備えたハウジングであって、前記ハウジング開口部が整列状態である、ハウジングと、
内部を貫通する管路を備えた軸であって、前記孔内に適合し、かつ前記孔と前記軸との間を液密に封止する寸法である、軸と、
プランジャであって、前記管路の一部分内に適合し、前記管路の第1端と前記管路の第2端との間をスライドし、かつ前記プランジャと前記管路との間を液密に封止する寸法である、プランジャと、
前記軸と作動的に接続され前記軸を回転させるモータと、を備え、
前記軸が前記孔内で回転すると、前記ハウジング開口部及び前記管路が整列状態及び非整列状態となる、溶液供給装置。
(2) 前記プランジャ及び管路が、約100μL〜約5mLの溶液を、管路に挿入されたプランジャで前記管路に加えることができる寸法である、実施態様1に記載の溶液供給装置。
(3) 前記プランジャ及び管路が、約500μL〜約2mLの溶液を、管路に挿入されたプランジャで前記管路に加えることができる寸法である、実施態様1に記載の溶液供給装置。
(4) 前記プランジャ及び管路が、約700μL〜約1mLの溶液を、管路に挿入されたプランジャで前記管路に加えることができる寸法である、実施態様1に記載の溶液供給装置。
(5) 少なくとも3つのハウジング入口開口部及び少なくとも3つのハウジング出口開口部を備える、実施態様1に記載の溶液供給装置。
(6) 2つのハウジングであって、各ハウジングが内部を貫通する孔、少なくとも3つのハウジング入口開口部、及び少なくとも3つのハウジング出口開口部を備え、前記ハウジング開口部が整列状態にある、ハウジングと、
2つの軸であって、各軸が内部を貫通する3つの管路を備え、前記軸が、前記孔内に適合し、かつ前記孔と前記軸との間を液密に封止する寸法である、軸と、
6つのプランジャであって、各前記プランジャが前記管路の一部分内に適合し、前記管路の第1端と前記管路の第2端との間をスライドし、かつ前記プランジャと前記管路との間を液密に封止する寸法である、プランジャと、を備える、実施態様1に記載の溶液供給装置。
(7) 製造環境において少量の流体を供給する方法において、
流体を流体貯留部から装置へ通すことであって、前記装置が、
内部を貫通する孔、ハウジング入口開口部、及びハウジング出口開口部を備えたハウジングであって、前記ハウジング開口部が整列状態にある、ハウジングと、
内部を貫通する管路を備えた軸であって、前記孔内に適合し、かつ前記孔と前記軸との間を液密に封止する寸法である、軸と、
プランジャであって、前記管路の一部分内に適合し、前記管路の第1端と前記管路の第2端との間をスライドし、かつ前記プランジャと前記管路との間を液密に封止する寸法である、プランジャと、
前記軸と作動的に接続され前記軸を回転させるモータと、
を備える、流体を流体貯留部から装置へ通すことと、
前記軸を回転させ前記プランジャを前記管路の前記第2端に向けスライドさせ、流体を前記流体貯留部から前記ハウジング入口開口部を介し前記管路へ流出させることと、
前記軸を回転させ前記管路内に含まれる流体を囲うことと、
前記軸を回転させ流体を前記管路から前記管路の前記第1端及び前記ハウジング出口開口部を介して吐出し、前記プランジャを前記管路の前記第1端に向けスライドさせて、流体を前記流体貯留部から前記ハウジング入口開口部及び前記管路の前記第2端を介し前記管路へ流出させることと、を含む、方法。
(8) 前記少量の流体が約100μL〜約5mLである、実施態様7に記載の方法。
(9) 前記少量の流体が約500μL〜約2mLである、実施態様7に記載の方法。
(10) 前記少量の流体が約700μL〜約1mLである、実施態様7に記載の方法。

Claims (10)

  1. 溶液供給装置において、
    ハウジングに連結される流体貯留部と、
    内部を貫通する孔、ハウジング入口開口部、及びハウジング出口開口部を備えたハウジングであって、前記ハウジング開口部が整列状態である、ハウジングと、
    内部を貫通する管路を備えた軸であって、前記孔内に適合し、かつ前記孔と前記軸との間を液密に封止する寸法である、軸と、
    プランジャであって、前記管路の一部分内に適合し、前記管路の第1端と前記管路の第2端との間をスライドし、かつ前記プランジャと前記管路との間を液密に封止する寸法である、プランジャと、
    前記軸と作動的に接続され前記軸を回転させるモータと、を備え、
    前記軸が前記孔内で回転すると、前記ハウジング開口部及び前記管路が整列状態及び非整列状態となる、溶液供給装置。
  2. 前記プランジャ及び管路が、約100μL〜約5mLの溶液を、管路に挿入されたプランジャで前記管路に加えることができる寸法である、請求項1に記載の溶液供給装置。
  3. 前記プランジャ及び管路が、約500μL〜約2mLの溶液を、管路に挿入されたプランジャで前記管路に加えることができる寸法である、請求項1に記載の溶液供給装置。
  4. 前記プランジャ及び管路が、約700μL〜約1mLの溶液を、管路に挿入されたプランジャで前記管路に加えることができる寸法である、請求項1に記載の溶液供給装置。
  5. 少なくとも3つのハウジング入口開口部及び少なくとも3つのハウジング出口開口部を備える、請求項1に記載の溶液供給装置。
  6. 2つのハウジングであって、各ハウジングが内部を貫通する孔、少なくとも3つのハウジング入口開口部、及び少なくとも3つのハウジング出口開口部を備え、前記ハウジング開口部が整列状態にある、ハウジングと、
    2つの軸であって、各軸が内部を貫通する3つの管路を備え、前記軸が、前記孔内に適合し、かつ前記孔と前記軸との間を液密に封止する寸法である、軸と、
    6つのプランジャであって、各前記プランジャが前記管路の一部分内に適合し、前記管路の第1端と前記管路の第2端との間をスライドし、かつ前記プランジャと前記管路との間を液密に封止する寸法である、プランジャと、を備える、請求項1に記載の溶液供給装置。
  7. 製造環境において少量の流体を供給する方法において、
    流体を流体貯留部から装置へ通すことであって、前記装置が、
    内部を貫通する孔、ハウジング入口開口部、及びハウジング出口開口部を備えたハウジングであって、前記ハウジング開口部が整列状態にある、ハウジングと、
    内部を貫通する管路を備えた軸であって、前記孔内に適合し、かつ前記孔と前記軸との間を液密に封止する寸法である、軸と、
    プランジャであって、前記管路の一部分内に適合し、前記管路の第1端と前記管路の第2端との間をスライドし、かつ前記プランジャと前記管路との間を液密に封止する寸法である、プランジャと、
    前記軸と作動的に接続され前記軸を回転させるモータと、
    を備える、流体を流体貯留部から装置へ通すことと、
    前記軸を回転させ前記プランジャを前記管路の前記第2端に向けスライドさせ、流体を前記流体貯留部から前記ハウジング入口開口部を介し前記管路へ流出させることと、
    前記軸を回転させ前記管路内に含まれる流体を囲うことと、
    前記軸を回転させ流体を前記管路から前記管路の前記第1端及び前記ハウジング出口開口部を介して吐出し、前記プランジャを前記管路の前記第1端に向けスライドさせて、流体を前記流体貯留部から前記ハウジング入口開口部及び前記管路の前記第2端を介し前記管路へ流出させることと、を含む、方法。
  8. 前記少量の流体が約100μL〜約5mLである、請求項7に記載の方法。
  9. 前記少量の流体が約500μL〜約2mLである、請求項7に記載の方法。
  10. 前記少量の流体が約700μL〜約1mLである、請求項7に記載の方法。
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