JP2014523837A - 制御された量の粘性流体を流体送出装置に正確に送り出すシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

制御された量の粘性流体を、流体リザーバ（１２）から一又は複数の流体送出装置（３１）に正確に送り出すシステム（１０）及び方法。リザーバ（１２）と、容量可変な充填チャンバ（１８）と、リザーバ（１２）から充填チャンバ（１８）に流動的に相互連結する構造体（１７１、１７３）とがある。バルブ体（２２）は、リザーバ（１２）からの流体の流れを充填チャンバ（１８）に向けることに用いられる。充填チャンバ（１８）から流体を分注する装置（２０）がある。バルブ体（２４）は、充填チャンバ（１８）からの流体の流れを流体送出装置（３１）に向けることに用いられる。制御装置（２８）は、充填チャンバ（１８）から流体を分注する装置（２０）の作動を自動的に制御し、さらにバルブ体（２２、２４）の作動も制御してもよい。

Description

本開示は粘性流体の流体ディスペンサへの送出に関する。

制御された少量の流体を特定の位置で分注することが望ましいとされる状況が数多く存在する。一例を挙げると、皮下注射器様アセンブリの針の基部にわずか１ミリリットルの何分の一かのＵＶ硬化型接着剤を分注するような、自動製造ラインにおける接着剤の分注である。そこで分注された接着剤は、プラスチックの基部の定位置に針を保持するよう硬化される。ほかにも、制御された少量の流体をきわめて正確に分注しなければならない状況が無数にある。

生産環境において、自動化された組み立てラインでは中断ができるだけ少ないことが好ましい。流体ディスペンサの補充や交換が必要になり一度中断が起こると、そのラインを停止し、流体ディスペンサを取り外し、充填したディスペンサを定位置に適切に置かねばならない。多くの組み立てラインはいくつかの流体ディスペンサを用いており、そのそれぞれに流体を保持する必要がある。この状況により、空の流体ディスペンサを交換するべく、かなり頻繁に製造を中断せねばならないことになる。したがって、できるだけ素早く流体ディスペンサを交換できる流体分注システムを設計することが望ましい。

さまざまな産業工程において、接着剤はシリンジから分注される。シリンジには、流体分注工程とは別の製造位置で、前もって既知量の流体を充填しておくことが好ましい。このやり方だと、流体分注工程でシリンジが空になったとき、適切に充填されたシリンジと素早く簡単に交換できる。また、１つのシステムで複数の分注吐出器を用いる場合も、全てのシリンジに前もって同じ量の流体を充填しておくと、それら全て同時に流体が尽きるため、再装填時停止時間に機械を止めておくのは一度ですむ。ステッピングモータと、全て厳密に同じ高さ（量）が充填されるシリンジとによりこれが可能になる。その結果、シリンジが完全に空になることはないため、製造停止時間がより短くなり、流体の無駄もより少なくなる。

開示の一態様は、総じて、制御された量の粘性流体を、流体リザーバから一又は複数の流体送出装置に正確に送り出すシステムである。当該システムは、流体を入れるように構成された、キャビティを画成する容量可変な充填チャンバと、キャビティ内を移動可能でありキャビティの実効的な容積を変動させる、充填チャンバキャビティ内の可動プランジャと、リザーバを充填チャンバに流体連結する構造体と、流体を充填チャンバから分注するよう、プランジャを自動的に動かす装置と、充填チャンバからの流体の流れを、一又は複数の流体送出装置に流体接続する構造体と、所定の量の流体を充填チャンバから流体送出装置に分注するよう、プランジャを動かす装置の作動を自動的に制御する制御装置と、を備える。流体送出装置はシリンジを備えてもよく、流体はシリンジから分注される接着剤であってもよい。このシステムは、一又は複数のシリンジ位置を伴うシリンジ台をさらに備えてもよい。シリンジ台は、充填される複数のシリンジを解除可能に保持するよう構成配置され、各シリンジ位置に対応付けられたルアー作動バルブを有する。シリンジ台は、本体と、本体内に、本体内で流体流路と流体連通する複数のルアー作動バルブとを有してもよく、流体流路は、本体内で１つは流体注入口として、もう１つは流体排出口として用いられる、２つの別々の開口部を終端とする。

このシステムは、リザーバから充填チャンバに流体を移送する圧縮空気補助部をさらに備えてもよい。プランジャを動かす装置は、プランジャと機械的に連結するよう構成された出力軸付きのステッピングモータを備えてもよい。このシステムは、充填チャンバへの流体の流れ及び充填チャンバからの流体の流れを、選択的に通過及び阻止するのに用いられるバルブ体をさらに備えてもよく、制御装置は、さらにいくつか又は全てのバルブ体の作動を自動的に制御する。プランジャは、充填チャンバキャビティ内に位置しその遠位端の近くに封止体を保持するプランジャ本体と、封止体の遠位で始まり封止体の近位で終わるプランジャ本体内の流通路と、キャビティから空気を流出させ得るように開くことが可能である、流通路内の選択的操作可能なバルブと、を画成してもよい。選択的操作可能バルブは、ルアー作動バルブであってもよい。プランジャは、プランジャを動かす装置と連結するよう構成された、その近位端にある解除可能な連結部を画成してもよい。

リザーバを充填チャンバに流体連結する構造体と、充填チャンバからの流体の流れを一又は複数の流体送出装置に流体接続する構造体と、充填チャンバと、プランジャとは、全て相互連結した流体処理アセンブリの一部であってもよい。このシステムは、流体処理アセンブリを、一ユニットとして当該システムから取り外し及び交換が可能なように、解除可能に支持及び保持する支持構造体をさらに備えてもよい。

ここでさらなる特徴は、制御された量の粘性流体を、流体リザーバから一又は複数の流体送出装置に正確に送り出すシステムである。このシステムは、流体を入れるように構成された、キャビティを画成する容量可変な充填チャンバと、キャビティ内を移動可能でありキャビティの実効的な容積を変動させる、充填チャンバキャビティ内の可動プランジャとを備える。プランジャは、充填チャンバキャビティ内に位置しその遠位端の近くに封止体を保持するプランジャ本体を画成する。プランジャ本体内には封止体の遠位で始まり封止体の近位で終わる流通路がある。流通路内には選択的操作可能バルブがあり、バルブはキャビティから空気を流出させ得るように開くことが可能である。プランジャは、その近位端に解除可能な連結部を画成する。リザーバを充填チャンバに流体連結する構造体がある。プランジャの解除可能な連結部に、機械的に連結するよう構成された出力軸付きステッピングモータがあり、ステッピングモータは、充填チャンバから流体を分注するよう、自動的に制御されプランジャを動かすように構成されている。充填チャンバからの流体の流れを、一又は複数の流体送出装置に流体接続する構造体と、充填チャンバへの流体の流れ及び充填チャンバからの流体の流れを、選択的に通過及び阻止するのに用いられるバルブ体とがある。所定の量の流体を充填チャンバから流体送出装置に分注するよう、プランジャを動かす装置の作動を自動的に制御し、さらにいくつか又は全てのバルブ体の作動も自動的に制御する制御装置がある。リザーバを充填チャンバに流体連結する構造体と、充填チャンバからの流体の流れを一又は複数の流体送出装置に流体接続する構造体と、充填チャンバと、プランジャとは、全て相互連結した流体処理アセンブリの一部である。流体処理アセンブリを、一ユニットとして当該システムから取り外し及び交換が可能なように、解除可能に支持及び保持する支持構造体がある。

ここでさらなる特徴は、制御された量の粘性流体を、流体リザーバから一又は複数の流体送出装置に正確に送り出す方法である。この方法は、（１）流体を入れるように構成された、キャビティを画成する容量可変な充填チャンバと、キャビティ内を移動可能でありキャビティの実効的な容積を変動させる、充填チャンバキャビティ内の可動プランジャと、リザーバを充填チャンバに流体連結する、一又は複数のバルブを備える構造体と、充填チャンバから流体を分注するよう、自動的にプランジャを動かす制御をされるステッピングモータと、充填チャンバからの流体の流れを、一又は複数の流体送出装置に流体接続する、一又は複数のバルブを備える構造体と、ステッピングモータ及び少なくともいくつかのバルブの作動を自動的に制御する制御装置とを備える流体充填システムを与えること、（２）リザーバからの流体の流れを充填チャンバに向けることに用いられるバルブを開き、同時に充填チャンバからの流体の流れを流体送出装置に向けることに用いられるバルブを閉じて、いったん流体送出装置が充填されたら、リザーバからの流体の流れを充填チャンバに向けることに用いられるバルブを閉じ、それから充填チャンバからの流体の流れを流体送出装置に向けることに用いられるバルブを開くように、バルブを自動的に制御する制御装置を用いること、（３）充填チャンバからの流体の流れを流体送出装置に向けることに用いられるバルブが開かれる一方で、流体を流体送出装置内に移動させるように、ステッピングモータを操作して充填チャンバから流体を排出するようプランジャを作動させる制御装置を用いること、以上の各ステップを含む。

プランジャは、充填チャンバキャビティ内に位置しその遠位端の近くに封止体を保持するプランジャ本体を画成してもよい。プランジャ本体内には、封止体の遠位で始まり封止体の近位で終わる流通路があってもよく、流通路内に選択的操作可能バルブがあってもよく、このバルブはキャビティから空気を流出させ得るように開くことが可能である。選択的操作可能バルブはルアー作動バルブであってもよい。プランジャは、ステッピングモータの出力軸と連結するよう構成された、その近位端にある解除可能な連結部を画成してもよい。リザーバを充填チャンバに流体連結する構造体と、充填チャンバからの流体の流れを一又は複数の流体送出装置に流体接続する構造体と、充填チャンバと、プランジャとは、全て相互連結した流体処理アセンブリの一部であってもよい。この流体充填システムは、流体処理アセンブリを、一ユニットとして当該システムから取り外し及び交換が可能なように、解除可能に支持及び保持する支持構造体、をさらに備えてもよい。

図１は、制御された量の粘性流体を、流体送出装置に正確に送り出すシステムの概略ブロック図である。当該システムは、制御された量の粘性流体を、流体送出装置に正確に送り出す方法を実施するのに用いてもよい。 図２は、制御された量の粘性流体を、流体送出装置に正確に送り出すシステムにおける充填チャンバの拡大断面図である。 図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）は、制御された量の粘性流体を流体送出装置に正確に送り出すシステムにおける２つのシリンジ及びシリンジ台の、それぞれ斜視図、側面図、断面図である。 図４は、制御された量の粘性流体を流体送出装置に正確に送り出す、開示されたシステム及び方法を用いることのできる、流体送出装置の詳細な断面図を含んで、流体送出装置から流体を送り出すシステムを示す図である。 図５は、別のプランジャを示す図である。 図６は、図５のプランジャを用いるシステムを示す図である。 図７は、図６のシステムを部分的に分解して一部を示す図である。 図８は、図７をさらに分解して一部を示す図である。 図９は、図６のシステムの交換可能な可湿潤構造体を示す図である。 図１０は、別のディスペンサを用いる、開示されたシステムを示す図である。

図面に示す本実施形態は、制御された量の粘性流体を、流体送出装置に正確に送り出すシステム及び方法を実施するものである。一実施例において、流体送出装置はシリンジである。もう一つの実施例において、流体送出装置は分注用先端具（例えば、注射針）などの流体ディスペンサである。当該システムは、流体リザーバと、容量可変な充填チャンバと、リザーバと充填チャンバとを流体連結して規定量の流体をリザーバから充填チャンバに移送するのに用いられる構造体とを有することができる。充填チャンバから流体を充填される、もしくは充填チャンバから流体を供給される、流体送出装置が一又は複数存在する。充填される一又は複数の流体送出装置をそれぞれ保持する構造体は、一又は複数存在してよい。ステッピングモータで駆動されるプランジャは、充填チャンバから流体を分注するよう作動させることができる。バルブ体は、リザーバからの流体の流れを、充填チャンバに向けることに用いられ、またバルブ体は、充填チャンバからの流体の流れを一又は複数の流体送出装置に向けることにも用いられる。制御装置は、ステッピングモータの作動を自動的に制御する。また、制御装置はバルブ体を自動的に制御してもよい。流体は粘性の接着剤でもよい。流体は、充填されたシリンジから分注してもよいし、分注用先端具から直接分注してもよい。リザーバから充填チャンバへの流体の流れは、粘性流体を管路、配管、パイプ、もしくは管路類や配管類など他の同様な送液構造体を通して粘性流体を押し出す、圧縮空気補助部を介して行えるようにしてもよい。

図１は、シリンジに流体を正確に充填するシステム１０の一実施形態の概略ブロック図である。この場合、流体送出装置として一般にシリンジが用いられることになる。この流体は、一般に接着剤などの粘性流体であるが、必ずしも粘性の流体である必要はなく、また必ずしも接着剤である必要はない。さまざまな産業工程において、接着剤はシリンジや分注用先端具から分注される。シリンジを用いる場合は、流体分注工程とは別の製造位置で、前もってシリンジに既知量の流体を充填しておくことが望ましい。このやり方により、流体分注工程でシリンジが空になると、適切に充填されたシリンジと素早く簡単に交換することができる。また、１つのシステムで複数の分注位置が用いられる場合、全てのシリンジに前もって同じ量の流体を充填しておくと、それら全て同時に流体が尽きるため、再装填時の中断時間に機械の停止を一度にとどめられる。ステッピングモータと、全て厳密に同じ高さ（量）まで充填されるシリンジとによりこれが可能になる。その結果、シリンジが完全に空になることはないため、製造の中断時間がより短くなり、流体の無駄もより少なくなる。

図１でのシステム１０は、リザーバ１２に保持された規定量の流体を充填チャンバ１８内に充填する。流体は、その後チャンバ１８からシリンジ又は直接分注用先端具に輸送（計測供給）される。シリンジ台を用いる場合、各シリンジ台１４及び１６（詳細は図３を参照）は、シリンジが充填できるような方法で、一又は複数のシリンジを保持する。図３で、通常シリンジ台１４又は１６は、一又は複数のルアー作動バルブ３０及び／又は他の充填口構成部を備え、そこにシリンジ３１を素早く簡単に、流動的に連結することができる。ルアー作動バルブは、シリンジが存在しないときは充填管路を閉鎖し、ルアーロック付きの標準的シリンジがバルブを介してシリンジ台に連結されたら、自動的に充填管路を開放する。

リザーバ１２は、一般に、充填チャンバ１８に１回の充填分を上回る十分な流体を保持する。何度も充填されるシリンジの容積は３〜３０ミリリットルである。一般にリザーバ１２の容積は１〜５リットルであってもよい。または、システムを、５〜５５ガロンのリザーバなど、より大きなリザーバを持つ別の流体ポンプシステムに接続することもできる。シリンジの容積、リザーバの容積、充填チャンバの容積は限定されないが、この技術は他の状況にも適用できる。

充填チャンバ１８は、基本的に中間リザーバであり、リザーバ１２から引き込まれた規定量の流体を保持するよう構成されている。一般に充填チャンバ１８内の全ての流体は、充填チャンバ１８から一又は複数のシリンジ台の一又は複数のシリンジに送り出されるか、自動制御で計測供給され一又は複数の流体分注用先端具に直接送り出される。しかし、本開示は、一又は複数の流体送出装置への充填が、充填チャンバ１８内の全ての流体より少ない場合も予想している。また本開示は、一又は複数の流体送出装置への充填が、充填チャンバ１８の１つ分の容積より大きい場合も予想している。

リザーバ１２から充填チャンバ１８に、その後充填チャンバ１８からシリンジ又は分注用先端具に充填される流体の流れは、バルブ２２及び２４によって方向づけられる。これらのバルブは手動で操作することができ、それらのうち一又は複数を、マイクロプロセッサ制御装置２８で自動制御することもできる。また、それらはステッピングモータドライバ（図示せず）で駆動してもよい。ステップ動作の確認用にエンコーダを加えてもよい。

流体は、好ましくは以下のように、リザーバ１２から充填チャンバ１８へ移動する。圧搾空気又は他の圧力源が、制御装置２８（この段階では、バルブ２４は制御装置２８により閉じられている）によって開かれるバルブ２２を介して、粘性流体をチャンバ１８内に移動させる流体駆動力としてリザーバ１２に印加される。チャンバ１８は一般に、容積を明確に規定された内部キャビティを有する。流体を充填する実効的な容積は、キャビティ内の可動プランジャを介して変動させることができる。プランジャの位置は、出力軸のあるステッピングモータ２０によって制御される。一実施例において、充填チャンバ１８は３０ミリリットルのキャビティ３８を構成する（図２参照）。キャビティ３８は、充填チャンバ１８が連続してさまざまな流体に用いられる場合の相互汚染を抑制する、交換可能／使い捨て可能なリザーバとすることができる（そうであってもよいし、そうでなくてもよい）。これらのリザーバは、ステンレス鋼、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）、Ａｃｅｔｙｌ、Ｄｅｌｒｉｎ（登録商標）などの材質で構成されてもよい。また、このリザーバは、特に流体が時間を経て硬くなるものやキャビティの壁内に溜まり得るのに十分な粘着性のある物質である場合に、キャビティ１８内での流体の蓄積や硬化を防ぐのに役立つ。

ステッピングモータ２０はステップ毎に、または単位刻みで動き、その数はモータの速度に正比例する。言い換えるとその数は、ドライバからのパルスの周波数に正比例する。例えば、１０００Ｈｚの周期でパルスを受信するステッピングモータ２０の速度は、３００ｒｐｍである。

この例において、ステッピングモータ２０の一体化部分である送りネジは、１秒間に１０００ステップの割合で、各ステップ毎に０．０００６２５インチずつの増分として、係合したナット及び出力軸を動かす。３０ミリリットルのキャビティでは、１ステップ毎が約０．００５ｍｌの容積に相当する。

非限定的一実施例において、それぞれが３、５、１０、３０ｍｌの容積のシリンジを操作可能な、一揃いの３つの分注吐出器（ステッピングモータ）がある。一つの分注吐出器（「ＳＤＡＶ」吐出器）は１ステップ毎に０．０００１２５インチ移動する。二番目の吐出器（「ＭＤＡＶ」吐出器）はＳＤＡＶの２倍となる、１ステップ毎に０．０００２５インチ移動する。三番目の吐出器（「ＬＤＡＶ」吐出器）はＭＤＡＶの２倍となる、１ステップ毎に０．０００５インチ移動する。下記の情報は、これら３つの分注吐出器の各モデルについて、４つのシリンジ容積のそれぞれ１ステップ毎の容積を示す。

（ＳＤＡＶ分注吐出器）
・３ｃｃシリンジバレルによる１ステップは、０．０００２３ｃｃの流体を分注。
・５ｃｃシリンジバレルによる１ステップは、０．０００３９ｃｃの流体を分注。
・１０ｃｃシリンジバレルによる１ステップは、０．０００６５ｃｃの流体を分注。
・３０ｃｃシリンジバレルによる１ステップは、０．００１２９ｃｃの流体を分注。

（ＭＤＡＶ分注吐出器）
・３ｃｃシリンジバレルによる１ステップは、０．０００４５ｃｃの流体を分注。
・５ｃｃシリンジバレルによる１ステップは、０．０００７９ｃｃの流体を分注。
・１０ｃｃシリンジバレルによる１ステップは、０．００１３１ｃｃの流体を分注。
・３０ｃｃシリンジバレルによる１ステップは、０．００２５７ｃｃの流体を分注。

（ＬＤＡＶ分注吐出器）
・３ｃｃシリンジバレルによる１ステップは、０．０００９０ｃｃの流体を分注。
・５ｃｃシリンジバレルによる１ステップは、０．００１５８ｃｃの流体を分注。
・１０ｃｃシリンジバレルによる１ステップは、０．００２６１ｃｃの流体を分注。
・３０ｃｃシリンジバレルによる１ステップは、０．００５１４ｃｃの流体を分注。

システム１０及びステッピングモータ２０は、速度低下と引き替えに、さらにいっそう細かい分割能を可能にするマイクロステッピングモードで作動させることもできる。

作動中、チャンバ１８は、流体駆動力がリザーバ１２に加えられるまで、いずれの流体入り口も閉じたままである。容積／高さアルゴリズムを実行し、制御装置２８は、ステッピングモータ２０の回転方向を逆転させ、連結した出力軸とプランジャ３６とを（図２参照）、リザーバ１２からの流体流速に相当する速度で、結果的に所望の量となる的確な高さまで後退させ、その量が最終的にシリンジ又は分注用先端具に送り出されることになる。プランジャが後退するにつれ、プランジャ３６の背後のキャビティ３８に流体が充填される。このことは、容積出力の正確さに悪影響を及ぼす、キャビティ内の空隙の発生を防ぐ。充填チャンバ１８は、図２の、通気キャップ３９を特色としている。キャップ３９の通気孔はプランジャの上方にあり、後退や伸長を容易にできる一方で、キャビティ３８が完全に無空気・無空隙を保たれるよう確保する。駆動体を用いる場合は、必要な充填の高さを、手作業で計算し設定する。

充填チャンバ１８から一又は複数のシリンジ、もしくは一又は複数の分注用先端具など他のディスペンサへの、所望の量の流体の輸送は、一般に以下のように行われる。制御装置２８はバルブ２２を閉じバルブ２４を開く。制御装置２８はその後、ステッピングモータ２０を操作して軸を下に移動する。（制御装置２８は軸を上に移動して充填し、下に移動して分注する）つまり、プランジャはキャビティ３８の排出口４２に向かって移動することで、バルブ２４を介して流体を放出する。そこで流体は、シリンジ台１４及び／又はシリンジ台１６へ移動することができる（図３）。バルブ２４の出力は、容積測定上均衡のとれた方法で、例えばシリンジ台１４及び／又はシリンジ台１６といった出力先に接続され、流体のシリンジ又は他のディスペンサへの厳密に均等な配分を確保する。１つのシリンジだけに充填される場合は、シリンジ台１４及びシリンジ台１６上の各充填口に取り付けられたルアー作動バルブ３０が、流動防止具として自動的に作動する。この状態で、制御装置２８は、相当する量を分注するのに必要なステップ数（距離）に十分なだけ、アクチュエータを前進させるようステッピングモータ２０に指示を与える。

充填チャンバ１つ分を上回る量が一又は複数のシリンジに送り出される場合、制御装置は、ステッピングモータを制御して、キャビティ３８からの流体を全て放出するようプランジャを進ませる。この工程は、所望の総送出量を達成するまで繰り返される。

充填チャンバ１８の非限定的一実施形態を図２に示す。キャビティ３８は構造体又は本体４０内に形成される。流路４２及びさらなる流路４４及び４５は、流体をキャビティ３８の内外に向かわせる。取り付け具及び／又は一体化機構４６及び４７は、チューブ体又は他の流体移送構造体を構造体４０に取り付けて、流体の流路４２、４４、４５に入ったり出たりする流れを可能にする接続を与える。プランジャ３６は、一又は複数のＯリング又は他の封止体（３７ａ、３７ｂ）を保持しており、キャビティ３８内の、ステッピングモータ２０の出力軸に連結したプランジャ作動軸３４の遠位端に位置する。

シリンジ台１４又は１６の一実施形態を、図３ａ、３ｂ、３ｃに示す。ここで図３ｃは、図３ｂのＡ−Ａ線における断面図である。流路４６は、容積測定上均衡のとれた方法で、流体を注入口から、チューブ体又は他の流体移送構造体をつないで連結させる取り付け具及び／又は一体化機構４８を介して、シリンジ３１が流体連結することのできるルアー作動バルブ３０及び／又は他の充填口構成部に向かわせる。流体は充填チャンバ１８からシリンジ３１に流れ込み、所定の容積／高さまでシリンジ３１に充填される。

図４は、前もって充填されたシリンジ５２から、表面５８上に位置するデバイス７０に、流体を送り出すシステム５０を示す。このシステムは、ここで考えられる流体送出装置の一つの型にすぎない。シリンジ５２は、流体を充填したチャンバ５４と、ステッピングモータ６０により送りネジ６２を介して矢印「Ａ」の方向に対して上下動されるプランジャ６４を有する。制御装置６６はステッピングモータ６０を操作する。デジタルメモリ６８は、制御装置６６に作動情報を提供するのに用いられるよう構成された、取り外し可能なメモリカードであってもよい。あるいは、制御装置６６及びメモリ６８はマイクロプロセッサで実施することもできる。マイクロプロセッサは、必ずしも必要ではないが、ネットワーク接続して作動情報を受信することもできる。作動情報には、ステッピングモータ６０が、規定量の流体５４を分注用先端具（皮下注射器様針）５６を介して分注するのに必要なステップの数が含まれていてもよい。

流体ディスペンサ内の流体を完全に活用する一方、空のシリンジから分注しようとして製品に影響を及ぼすことがないようにするには、制御装置６６がシリンジ５２内の流体の正確な量を認識している必要がある。また、モータ６０の微細な１回のステップで流体の分注が完遂されるよう、最初の分注実行の前に、分注用先端具５６全体に流体を充填しておく必要がある。言い換えると、システムは、最初の１滴が分注される前に、圧縮された空気も流体の先に押し出された空気もない、無空気状態でなければならない。これを達成するには、システム５０は、モータ６０がシリンジ５２から流体５４を完全に空にする操作ができるよう、メモリ６８を介してステップの数をロードしてもよい。

一代替実施形態において、システム１０は、シリンジやシリンジ台などの流体ディスペンサを取り除いて、充填チャンバから、例えばシリンジよりむしろ分注用先端具によって、流体が利用される位置（例えば、デバイス７０）に直接流体を送り出してもよい。充填チャンバのキャビティ及びそのキャビティと分注位置との間の管路類に、気泡又は他の圧縮性の流体が含まれていない限り、ステッピングモータ２０の作動は、ステッピングモータ６０に関する上記と同様の方法で、所望の量の流体を分注用先端具（例えば、ノズル又は皮下注射器様針）に送り出すよう制御することができる。

記載の実施形態は、特許請求の範囲を限定するものではなくむしろ裏付けするものである。特許請求の範囲内で他の実施形態及び選択的態様も考えられる。分注チャンバ及び分注用先端具は、いずれも本技術分野において現在知られているもの、または将来開発されるものとして、ここに示したものや記載したものと異なる態様をとることもできる。また、流体ディスペンサを用いる場合、必ずしもシリンジである必要はなく、ステッピングモータで操作される必要もない。ディスペンサは、本技術分野において現在知られている空気動式や容積式など、現在知られている手段、または将来開発される手段で操作することができる。

その他の実施形態を図５〜図９に示す。図５は、図２に示した充填キャビティやこの第２の実施形態に示す充填キャビティなどの、充填キャビティ用プランジャ１００の代替実施形態を示す。プランジャ１００は、この充填チャンバキャビティに嵌め込むよう設計された封止端部１０３を備え、本実施形態では、チャンバの壁に対する密着封止を行って液体をそこより下に維持するための２つのＯリング１０４ａ及び１０４ｂを保持する。構造体１０３は、それ自体が軸１１２の端部に保持されている構造体１０２の端部に保持されており、軸１１２はその上端に、プランジャをステッピングモータと連結したり分離したりできるローレット付きノブ１１６を介して、時計回り及び逆時計回りに動かすことのできる連結部１１４を有している。このプランジャと前述のプランジャの一つの相違点は、プランジャを介して空気を抜く方法にある。この場合、構造体１０２は端部１０５に向かって開いた内部流通路（図示せず）を備える。ルアー作動バルブ１０６はこの流通路の別の端部に位置する。連結部１０８は、ルアーロックが支え持つ皮下注射器様本体１１０を、バルブ１０６を介して構造体１０２に連結するのを可能にする。この連結が行われると、開口部１０５から空の皮下注射器様本体１１０に流れ込む空気通路が発生する。この構成により、最初にキャビティに流体が充填されるにつれて、充填チャンバキャビティ内の空気がこの通路を通って排出される。いったん全ての空気が抜かれたら、本体１１０はバルブ１０６を閉じて取り外すことができ、こうして充填チャンバ内は無空気環境に保たれる。

図６は、図５に示した充填チャンバの構成を採用するシステム１２０を示す。収容部１３１に収まった送りネジ及び遠位連結部１３２を有するステッピングモータ１３０は、連結部１１６と機械的に連結する。物理的エンクロージャ２００は、正面カバーや上部カバーを除いて示す。このエンクロージャは当該システムの作動には必要ではないが、本実施形態において、システムの固定と保護との両方の役割を果たす。基部１２１はエンクロージャ２００の一部で、フランジ部材１２２を支持している。電源１２６及びプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）１２４も示されている。これに続く図面でより詳細に示される流体処理アセンブリ１４０は流体操作ハードウェアを構成し、本実施形態では一ユニットとして簡単に交換でき、本実施形態がさまざまに異なる種類の流体を扱うのに用いられるのを可能にする。この図面ではシリンジ１６１及び１６２を保持するシリンジ台を示しているが、それに代わり、充填チャンバは、上述のように、充填チャンバから計測供給される流体を分注する分注用先端具や他の装置に、直接供給するのに用いることもできる。支持アセンブリ１５０はこの充填チャンバ及びアセンブリ１４０の支持構造体を構成し、これも以下により詳細に示すような構成を備える。

アセンブリ１４０及び１５０を図７〜図９により詳細に示す。アセンブリ１４０はプランジャアセンブリ１００を含む充填チャンバ１５２を備える。流体注入口１７１は、上述のように、より大きなリザーバ又は流体供給部に連結される。バルブ１７２は、アセンブリ１４０の取り外しや交換を容易にするため閉じることができる。パイプ又はチューブ１７３はチャンバ１５２につながっている。パイプ又はチューブ１７４はチャンバ１５２の排出口でバルブ１７５につながっている。パイプ又はチューブ体１７６及び１７７はルアーロックバルブアセンブリにつながっており、この上にシリンジ本体１６１及び１６２が連結している。

アセンブリ１５０は、蝶ネジアセンブリ１５６及び１５７を介して定位置に保持される枢動ブラケット１５４及び１５５を備えている。ブラケット１５４及び１５５は、収容アセンブリに対して充填チャンバ１５２を定位置に固く保持する。ブラケット１５４及び１５５が充填チャンバに向かって固く締まったら、半円形収容構造体１６２が充填チャンバを定位置に保持する。

湿潤部分（例えば、交換アセンブリ１４０）を交換するには、刻み目付きネジ連結部１１６及び１３２を逆時計回りに回して、プランジャアセンブリ１００の端部１１４をステッピングモータ送りネジから外す。そこでブラケット１５４及び１５５が解除され枢開する。バルブ１７２及び１７５は閉じる。注入系路を連結部１７１から取り外す。そうしてアセンブリ１４０全体を持ち上げてエンクロージャから取り出し、異なる流体を用いるよう構成された、別の類似したアセンブリと交換することができる。その交換アセンブリが定位置に収まると、バルブ１７２が開かれ、上述のように充填チャンバから（必要に応じて）空気が抜かれる。その後バルブ１７５を開くことができる。そうして、充填チャンバは、ほかで述べたように、シリンジ台又は直接他の流体ディスペンサのいずれかに、流体を供給する操作が可能になる。

図１０はシステム１２０を示す。システム１２０では、充填チャンバが上述のようにシリンジなどの別の分注装置に供給するというより、分注用先端具２０６を介して流体を直接分注する。ホース又は管路２０２が出力制御バルブ２０４から分注用先端具２０６、例えば針でよい、まで伸びている。分注用先端具２０６は、それ自体がスタンド２１０に保持された据え付け部２０８によって定位置に保持される。この構成は充填チャンバが、別のディスペンサに充填するのに用いられる充填チャンバとしてより、ディスペンサとして用いられることを可能にする。

ここにいくつかの実施形態及び選択的態様を記載した。本発明の精神及び発明の範囲から逸脱するのでなければ、変更を加えてもかまわない。例を挙げる。

従って、他の実施形態は特許請求の範囲の内にある。

Claims (17)

1. 制御された量の粘性流体を、流体リザーバから一又は複数の流体送出装置に正確に送り出すシステムであって、
   前記流体を入れるように構成された、キャビティを画成する容量可変な充填チャンバと、
   前記キャビティの前記実効的な容積を変動させるために、前記キャビティ内を移動可能である、前記充填チャンバのキャビティ内の可動プランジャと、
   前記リザーバを前記充填チャンバに流体連結する構造体と、
   流体を前記充填チャンバから分注するよう、前記プランジャを自動的に動かす装置と、
   前記充填チャンバからの流体の流れを、一又は複数の流体送出装置に流体接続する構造体と、
   所定の量の流体を前記充填チャンバから前記流体送出装置に分注するよう、前記プランジャを動かす前記装置の作動を自動的に制御する制御装置と、
   を備えるシステム。
2. 前記流体送出装置はシリンジを備え、前記流体は前記シリンジから分注される接着剤である、
   請求項１に記載のシステム。
3. 各シリンジ位置で充填される複数のシリンジを解除可能に保持するよう構成配置され、各シリンジ位置に対応付けられたルアー作動バルブを備えるシリンジ台をさらに備える、
   請求項２に記載のシステム。
4. 前記シリンジ台は、本体と、前記本体内で本体内部の流体流路と流体連通する複数のルアー作動バルブとを備え、前記流体流路は、本体内で１つは流体入口として、もう１つは流体出口として、それぞれ用いられる二つの別々の開口部を終端とする、
   請求項３に記載のシステム。
5. 前記リザーバから前記充填チャンバに流体を移送する圧縮空気補助部をさらに備える、
   請求項１に記載のシステム。
6. 前記プランジャを動かす前記装置は、前記プランジャと機械的に連結するよう構成された出力軸のあるステッピングモータを備える、
   請求項１に記載のシステム。
7. 前記充填チャンバへの流体の流れ及び前記充填チャンバからの流体の流れを、選択的に通過及び阻止するのに用いられるバルブ体をさらに備え、前記制御装置は、さらにいくつか又は全ての前記バルブ体の作動を自動的に制御する、
   請求項１に記載のシステム。
8. 前記プランジャは、前記充填チャンバキャビティ内に位置しその遠位端の近くに封止体を保持するプランジャ本体を画成し、前記封止体の遠位で始まり前記封止体の近位で終わる前記プランジャ本体内の流通路をさらに画成し、前記流通路内の選択的操作可能なバルブであって、前記キャビティから空気を流出させ得るように開くことが可能であるバルブ、をさらに画成する、
   請求項１に記載のシステム。
9. 前記選択的操作可能なバルブは、ルアー作動バルブである、
   請求項８に記載のシステム。
10. 前記プランジャは、前記プランジャを動かす前記装置と連結するよう構成された、その近位端にある解除可能な連結部を画成する、
    請求項９に記載のシステム。
11. 前記リザーバから前記充填チャンバに流体連結する前記構造体、前記充填チャンバからの流体の流れを一又は複数の流体送出装置に流体接続する前記構造体、前記充填チャンバ、及び、前記プランジャは、全て相互連結される流体処理アセンブリの一部であり、
    当該流体処理アセンブリを、一ユニットとして当該システムから取り外し及び交換が可能なように、解除可能に支持及び保持する支持構造体、をさらに備える、
    請求項１に記載のシステム。
12. 制御された量の粘性流体を、流体リザーバから一又は複数の流体送出装置に正確に送り出すシステムであって、
    前記流体を入れるように構成された、キャビティを画成する容量可変な充填チャンバと、
    前記キャビティ内を移動可能であり前記キャビティの前記実効的な容積を変動させる、前記充填チャンバキャビティ内の可動プランジャとを備え、前記プランジャは、前記充填チャンバキャビティ内に位置しその遠位端の近くに封止体と、その遠位端に解除可能な連結部とを保持するプランジャ本体を画成し、
    前記プランジャ本体内に画成され、前記封止体の遠位で始まり前記封止体の近位で終わる流通路と、
    前記流通路内の選択的操作可能なバルブであって、前記キャビティから空気を流出させ得るように開くことが可能なバルブと、
    前記リザーバを前記充填チャンバに流体連結する構造体と、
    前記プランジャの解除可能な連結部に、解除可能に機械的に連結するよう構成された出力軸を有するステッピングモータであって、前記充填チャンバから流体を分注するよう、自動的に制御して前記プランジャを動かすように構成される、ステッピングモータと、
    前記充填チャンバからの流体の流れを、一又は複数の流体送出装置に流体接続する構造体と、
    前記充填チャンバへの流体の流れ及び前記充填チャンバからの流体の流れを、選択的に通過及び阻止するのに用いられるバルブ体と、
    所定の量の流体を前記充填チャンバから前記流体送出装置に分注するよう、前記プランジャを動かす前記装置の作動を自動的に制御し、さらにいくつか又は全ての前記バルブ体の作動も自動的に制御する制御装置とを備え、
    前記リザーバを前記充填チャンバに流体連結する前記構造体、前記充填チャンバからの流体の流れを一又は複数の流体送出装置に流体接続する前記構造体、前記充填チャンバ、及び前記プランジャは、全て相互連結した流体処理アセンブリの一部であり、
    また、当該流体処理アセンブリを、一ユニットとして当該システムから取り外し及び交換が可能なように、解除可能に支持及び保持する支持構造体も備える、システム。
13. 制御された量の粘性流体を、流体リザーバから一又は複数の流体送出装置に正確に送り出す方法であって、
    （１）前記流体を入れるように構成された、キャビティを画成する容量可変な充填チャンバと、
    前記キャビティ内を移動可能であり前記キャビティの前記実効的な容積を変動させる、前記充填チャンバキャビティ内の可動プランジャと、
    前記リザーバを前記充填チャンバに流体連結する、一又は複数のバルブを備える構造体と、
    前記充填チャンバから流体を分注するよう、自動的に前記プランジャを動かす制御をされるステッピングモータと、
    前記充填チャンバからの流体の流れを、一又は複数の流体送出装置に流体接続する、一又は複数のバルブを備える構造体と、
    前記ステッピングモータ及び少なくともいくつかの前記バルブの作動を自動的に制御する制御装置と、
    を備える流体充填システムを与えることと、
    （２）前記リザーバからの流体の流れを前記充填チャンバに向けることに用いられるバルブを開き、前記充填チャンバからの流体の流れを流体送出装置に向けることに用いられるバルブを閉じて、
    いったん前記流体送出装置が充填されたら、前記リザーバからの流体の流れを前記充填チャンバに向けることに用いられるバルブを閉じて、前記充填チャンバからの流体の流れを流体送出装置に向けることに用いられるバルブを開く、
    ように前記バルブを自動的に制御する前記制御装置を用いることと、
    （３）前記充填チャンバからの流体の流れを流体送出装置に向けることに用いられる前記バルブが開かれる一方で、流体を前記流体送出装置内に移動させるように、前記ステッピングモータを操作して前記充填チャンバから流体を排出するよう前記プランジャを作動させる前記制御装置を用いることと、
    を含む方法。
14. 前記プランジャは、前記充填チャンバキャビティ内に位置しその遠位端の近くに封止体を保持するプランジャ本体を画成し、前記封止体の遠位で始まり前記封止体の近位で終わる前記プランジャ本体内の流通路をさらに画成し、前記流通路内の選択的操作可能バルブであって、前記キャビティから空気を流出させ得るように開くことが可能であるバルブ、をさらに画成する、
    請求項１３に記載の方法。
15. 前記選択的操作可能バルブは、ルアー作動バルブである、
    請求項１４に記載の方法。
16. 前記プランジャは、前記ステッピングモータの出力軸と連結するよう構成された、その近位端にある解除可能な連結部を画成する、
    請求項１５に記載の方法。
17. 前記リザーバを前記充填チャンバに流体連結する前記構造体、前記充填チャンバからの流体の流れを一又は複数の流体送出装置に流体接続する前記構造体、前記充填チャンバ、及び前記プランジャは、全て相互連結した流体処理アセンブリの一部であり、
    前記流体充填システムは、前記流体処理アセンブリを、一ユニットとして当該システムから取り外し及び交換が可能なように、解除可能に支持及び保持する支持構造体、をさらに備える、
    請求項１６に記載の方法。

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