JP4178391B2

JP4178391B2 - Liquid pump

Info

Publication number: JP4178391B2
Application number: JP2003071025A
Authority: JP
Inventors: 孝雄津田; 眞徳宗末
Original assignee: 孝雄津田; 株式会社ケムコ
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: JP2004278407A; US20040179956A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液体の少量供給を必要とする分野、例えば液体クロマトグラフ、化学反応マイクロシステム（マイクロトータルアナリシスシステム）におけるチップへの試料の供給、９６ウエルプレートなどへの試薬の供給などに用いられる液体ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体を少量供給する方法としては、古くから使用されているマイクロピペットにより手動で行われている。マイクロピペットの操作の自動化は、オートマチックディスペンサーにおいて実施されている。また、多数のサンプルの集積として９６ウエルプレートがあり、このプレートへの分注作業にはマイクロ分注器が用いられているが、マイクロ分注器における液体の連続的な供給にはシリンダー型液体ポンプの作動による送液を用いている。また、従来汎用されている液体クロマトグラフ用ポンプは、プランジャーやシリンダーの往復運動を用いたものがある。
【０００３】
これらの液体ポンプでは、モータとカムを用いた機械的な駆動部を必要とし、またプランジャーの機密性を確保するための精密な工作と、プランジャーを収めている管壁との摩擦熱の発生に耐える部材の選択が必要となり、また送液を連続的に行うための弁の工夫や脈流の防止のための液溜めが必要となっていた。
【０００４】
そこで、プランジャーの往復運動をさせる駆動部として、従来のモータとカムを用いた機械的な駆動部でなく、ベローズ内に閉じ込めた液体の熱膨張あるいは収縮により発生するベローズの伸びを駆動部とするものが発案された。すなわち、この液体ポンプは、図６に示すように、中空内部に膨張収縮液２５を封入した液収容部２１と、この液収容部２１内の液の熱膨張収縮に対応して直線方向に往復運動する駆動部２２と、この駆動部２２の往復動作によって吸排液するポンプ機構部２４と、液収容部２１の加熱と冷却を交互に行わせる加熱冷却手段２３を備えたものとしており、前記駆動部２２を液収容部２１に連通させた蛇腹状のベローズ２６とし、前記ポンプ機構部２４をシリンダー２７とこのシリンダー２７内を往復移動するプランジャー２８とを有するものとしている（特許文献１）。
【０００５】
さらに、この種の液体ポンプには、プランジャーやシリンダーの往復運動を用いることなく、伸縮する隔膜に弁の機能をもたせ、これを３個以上、連続的に設置することにより送液を行うものが存在する。すなわち、この液体ポンプは、図７に示すように、外部刺激で柔軟に伸縮する隔膜３１を有した隔室３２と、前記隔室をある距離をおいて互いに隣接した複数の隔室群と、前記隔室群の隔膜面を覆うように構成された筒状の空間を有し、前記空間内で隔膜が伸びた第一状態の時に、前記隔膜に対向する面に接する構造を有し、前記隔室群の隔膜を順次伸縮動作させることで、前記筒状空間の一端からもう一端に微量の流量で送液することを特徴とする微量送液装置を少なくとも３台有したものとしている（特許文献２）。
【０００６】
また、この種の液体ポンプには、静電駆動型ダイヤフラムポンプの送液時のダイヤフラム変形による送液が提案されている。すなわち、この液体ポンプは、図８に示すように、送液室４１と、前記送液室４１の入口側に第１の流体抵抗手段４２を、出口側に第２の流体抵抗手段４３を設け、前記送液室４１の少なくとも１面が可変可能なダイヤグラム４４と、前記ダイヤグラム４４を可変する駆動手段とを備え、前記ダイヤグラム４４を駆動することによって、前記送液室に前記入口側から流体を吸引し、かつ出口側から吐出させる構成としており、前記駆動手段が、電気的に絶縁された固定電極４５と、可動電極４６と、前記可動電極４６に設けた加圧部材４７からなり、前記固定電極４５と可動電極４６との間に電力を供給したときに、前記加圧部材４７が前記ダイヤフラム４４を変形し、前記送液室を圧縮して送液室の液体を吐出する構成としている（特許文献３）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３７１９５５号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】
特開２００２−３１１００７号公報（第２頁、図２）
【特許文献３】
特開平１１−８２３０９号公報（第２頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の液体ポンプは、シリンダー内におけるプランジャーの往復運動に機械的な駆動部を用いており、精密な工作が必要であるためコストが高くつくという問題点を有していた。
【０００９】
さらに、上記従来の液体ポンプにおいては、機械的な駆動部やシリンダー内から騒音が発生するという問題点を有していた。液体ポンプを医療機器に装着した際の騒音の発生は、医療現場での患者への生理的な負荷や医療行為への障害が生じることがあった。また、騒音に非常に注意を払う必要のある音響関係の現場においても、騒音のない液体ポンプが望まれていた。
【００１０】
また、上記従来の液体ポンプにおいて、ベローズ内に閉じ込めた液体の熱膨張あるいは収縮により発生するベローズの伸びを駆動部とするものでは、液体の熱膨張係数が非常に小さく駆動力を得るために液体の量を多くする必要があり、そのため液体ポンプが大型になるという問題点を有していた。
【００１１】
さらに、上記従来の液体ポンプにおいて、伸縮する隔膜に弁の機能をもたせ、これを３個以上、連続的に設置することにより送液を行うものでは、機構が複雑なものになると共に隔膜に劣化が生じる虞れがあり、耐久性に劣るという問題点を有していた。
【００１２】
また、上記従来の何れの液体ポンプにおいても、機械的駆動部の発熱や脈流の発生により、マイクロリットル単位、あるいはナノリットル単位の極微量の液体の送液が困難であるという問題点を有していた。
【００１３】
そこで、この発明は、上記従来の問題点を解決することをその課題としており、非常に簡便な機構を有し、しかも製造に必要な部品数を少なくして、コストパフォーマンスが高いものとすると共に小型化が可能なものとし、またポンプ流の制御が簡便に行え、作動中に騒音がまったく発生せず、しかもマイクロリットル単位、さらにはナノリットル単位の極微量の液体の送液も簡単に行うことのできる液体ポンプを提供することを目的としてなされたものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そのため、この発明の液体ポンプは、先後端口１ａ、１ｂを設けた圧力容器１内に液体を密封状態に保つと共に、前記圧力容器１およびこの圧力容器１内に密封された液体を同時に加熱または冷却し、これらの熱膨張率の差によって先後端口１ａ、１ｂから送液するようにしたものであって、前記圧力容器１を長尺状のチューブとし、このチューブの内径を約０．５ｍｍ以下のものとし、長さを約１０ｍ以上のものとしている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の液体ポンプの実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
この発明の液体ポンプは、図１、２に示したように、先後端口１ａ、１ｂを設けた圧力容器１内に液体（図示せず）を密封状態に保つと共に、前記圧力容器１およびこの圧力容器１内に密封された液体を同時に加熱または冷却し、これらの熱膨張率の差によって先後端口１ａ、１ｂから送液するようにしている。
【００２１】
すなわち、前記圧力容器１およびこの圧力容器１内に密封された液体を同時に加熱または冷却することにより、液体の熱膨張により圧力容器内に圧力が生じ、液体に圧力差流としての流れが生じ、この液体が先後端口１ａ、１ｂから吐出あるいは吸入される。液体の熱膨張率が圧力容器１の熱膨張率よりも高い場合には、加熱に伴って圧力容器１内が加圧され、液体が後端口１ｂから吐出され、加熱の停止による自然冷却もしくは冷却器による強制冷却により圧力容器１内が減圧され、液体が先端口１ａから吸入される。
【００２２】
前記先後端口１ａ、１ｂには密栓２をし、圧力容器１内の液体を密封状態に保っている。
【００２３】
前記圧力容器１は、長尺状のチューブとするのが好ましく、金属チューブ、合成樹脂チューブなどとすることができるが、熱伝導性に優れたものとするのが好ましい。金属チューブは、合成樹脂チューブに比べ一般的に熱伝導性に優れているので、その選択が特に問題になることは少ないが、合成樹脂チューブとした場合には、その種類によって熱伝導性に相当に違いがでる場合があるので、その選択は重要なものとなる。金属チューブとしては、ステンレスチューブ、鉄チューブ、銅チューブ、真鍮チューブ、チタンチューブなどが使用される。合成樹脂チューブとしては、ポリエチレンチューブ、塩化ビニール樹脂チューブ、ナイロンチューブ、フッ素樹脂チューブなどが使用され、なかでもポリエチレンチューブが熱伝導性に優れており好ましいといえる。また、前記圧力容器１の熱膨張率については、この圧力容器１内に密封状態に保たれる液体との組み合わせによって決められるものであり、熱膨張率が高いものであっても低いものであっても、特に問題とはならない。なお、前記圧力容器１を金属チューブとした場合は、その熱膨張率が液体の熱膨張率より高くなることはないが、前記圧力容器１を合成樹脂チューブとした場合は、その熱膨張率が液体の熱膨張率より高くなることもある。したがって、前記圧力容器１を金属チューブとするか、合成樹脂チューブとするかは、圧力容器１およびこの圧力容器１に密封された液体を加熱するか冷却するかによったり、液体を送液する方向（液体を圧力容器１の先後端口１ａ、１ｂの何れから吐出または吸入するか）などによって、好ましい方が選択される。
【００２４】
さらに、前記圧力容器１は、液体の流路、すなわちチューブの内径を非常に小さくすると共に、チューブの長さを非常に長くすることにより、ナノリットル単位、あるいはマイクロリットル単位の極微量の液体の送液も簡単に行うことができる。図に示した圧力容器１では、チューブの内径を約０．５ｍｍ以下のものとし、長さを約１０ｍ以上のものにすることにより、ナノリットル単位、あるいはマイクロリットル単位の極微量の液体の送液が可能となった。
【００２５】
前記圧力容器１を熱伝導性の良いものとした場合には、図１に示したように、この圧力容器１を加熱、冷却槽３に入れることにより、圧力容器１およびこの圧力容器１内に密封された液体を同時に加熱または冷却することができる。また、前記圧力容器１を金属チューブなどの導電性部材とした場合には、電圧の印加により発熱するものとすることができる。すなわち、前記圧力容器１を電圧の印加により発熱するものとした場合には、図２に示したように、圧力容器１を三脚４に支持された絶縁体５に巻き付け、この圧力容器１に保温カバー６を被せてこの保温カバー６内の雰囲気を一定に保ち、電源Ｐから電力を供給して、圧力容器１に電圧を印加することにより、圧力容器１およびこの圧力容器１内に密封された液体を同時に加熱することができる。この場合、圧力容器１の加熱または冷却の温度域は、この圧力容器１内に密封された液体の融点より高い温度と、その液体の沸点より低い温度の間であれば可能であるといえる。しかし、圧力容器１の加熱または冷却の温度域は、その液体の融点と沸点の中間域の数十度程度の温度差の温度域とするのが、脈流などが発生せず、安定した状態で送液することができるものとなる。
【００２６】
前記液体は、メタノール、エチレングリコールなどのアルコール類、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテルなどのエーテル類、アセトン、エチルメチルケトンなどのケトン類、ノルマルヘキサン、イソヘキサンなどのパラフィン類、シクロヘキサンなどのナフテン類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族類、水などを例示することができるが、特に限定されることはない。また、前記液体の熱膨張率についても、前記圧力容器１との組み合わせによって決められるものであり、熱膨張率が高いものであっても低いものであっても、特に問題とはならないが、送液量を多くしたい場合には、熱膨張率の高い液体とするのが好ましい。例示したなかでは、メタノール、ジエチルエーテル、アセトン、ベンゼンなどが、熱膨張率が高く好ましい。
【００２７】
前記加熱、冷却槽３は、空気浴槽または液体浴槽とすることができ、熱源としてはシースヒータなどが用いられるが、ペルチェ素子を用いたものとすれば、加熱、冷却が行い易く、また温度制御がし易いものとなる。
【００２８】
なお、図３に示したように、この発明の液体ポンプの圧力容器１の後端口１ｂに圧力ゲージなどの圧力指示器７を取り付けて、圧力容器１の温度変化による内圧を計測したところ、その内圧は５０°Ｃにおいて２１．６×１０⁵Ｐａ、６０°Ｃにおいて３５．３×１０⁵Ｐａ、７０°Ｃにおいて５３．１×１０⁵Ｐａ、８０°Ｃにおいて６６．６×１０⁵Ｐａであった。この場合、圧力容器１としては、内径が約０．５ｍｍで、長さが約１０ｍのステンレス製コイルチューブを用い、液体としてはエチレングリコールを用いた。
【００２９】
さらに、図４に示したように、この発明の液体ポンプの後端口１ｂに継手８を取り付け、この継手８にメタノールを密封保持したＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）チューブ（０．８ＩＤ×４５０ｍｍ）９を連結し、このＰＥＥＫチューブ９の先端にインジェクションバルブ１０を介して、ＨＰＬＣ用ＯＤＳカラム（０．３２ＩＤ×１５０ｍｍ）１１を連結し、さらにこのＯＤＳカラム１１の先端にＵＶ検出器１２を連結し、液体クロマトグラフを実施した。
【００３０】
また、図５に示したように、この発明の液体ポンプの後端口１ｂに継手８を取り付け、この継手８にメタノールを密封保持したＰＥＥＫチューブ（０．８ＩＤ×４５０ｍｍ）９を連結し、このＰＥＥＫチューブ９の先端にインジェクションバルブ１０を介して、ＨＰＬＣ用ＯＤＳカラム（０．３２ＩＤ×１５０ｍｍ）１１を連結し、さらにこのＯＤＳカラム１１の先端にＵＶ検出器１２を連結し、液体クロマトグラフを実施した。
【００３１】
その結果、図４、図５の何れの場合においても、前記ＵＶ検出器１２によって良好な検出結果が得られたので、この発明の液体ポンプによる極微量の液体の送液が確認された。なお、圧力容器１としては、図４に示したものでは内径が約０．５ｍｍで、長さが約１０ｍのステンレス製コイルチューブを用い、図５に示したものでは内径が約０．８ｍｍで、長さが約１０ｍのステンレス製コイルチューブを用いた。また、液体としては、図４に示したものではエチレングリコールを用い、図５に示したものではメタノールを用いた。
【００３２】
【発明の効果】
この発明の液体ポンプは、以上に述べたように構成されており、非常に簡便な機構を有し、しかも製造に必要な部品数を少なくしたので、コストパフォーマンスが高いものとなると共に小型化が可能なものとなる。
【００３３】
また、この発明の液体ポンプは、圧力容器の加熱または冷却によって、ポンプ流の制御が簡便に行えるものとなる。
【００３４】
さらに、この発明の液体ポンプは、圧力容器を加熱または冷却するだけであるので、作動中に騒音がまったく発生しないものとなる。
【００３５】
しかも、この発明の液体ポンプは、圧力容器の液体の流路の径を非常に小さくすることにより、マイクロリットル単位、さらにはナノリットル単位の極微量の液体の送液も簡単に行うことができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の液体ポンプの一実施形態を示す要部断面図である。
【図２】この発明の液体ポンプの他の実施形態を示す要部断面図である。
【図３】図１に示すこの発明の液体ポンプに圧力指示器を取り付けた状態を示す説明図である。
【図４】図１に示すこの発明の液体ポンプを用いた液体クロマトグラフ装置の概略説明図である。
【図５】図２に示すこの発明の液体ポンプを用いた液体クロマトグラフ装置の概略説明図である。
【図６】従来の液体ポンプの一例を示す断面図である。
【図７】従来の液体ポンプの他の例を示す説明図である。
【図８】従来の液体ポンプのさらに他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１圧力容器
１ａ先端口
１ｂ後端口
３加熱、冷却槽[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used in fields that require a small amount of liquid supply, such as liquid chromatography, sample supply to a chip in a chemical reaction microsystem (micro total analysis system), reagent supply to a 96-well plate, and the like. It relates to a liquid pump.
[0002]
[Prior art]
As a method of supplying a small amount of liquid, it is manually performed by a micropipette that has been used for a long time. Automation of the operation of the micropipette is carried out in an automatic dispenser. In addition, there is a 96-well plate as a collection of a large number of samples, and a micro-dispensing device is used for dispensing to this plate, but a cylinder-type liquid is used for continuous supply of liquid in the micro-dispensing device. The pumping is used. In addition, conventionally used liquid chromatograph pumps use a reciprocating motion of a plunger or a cylinder.
[0003]
These liquid pumps require a mechanical drive unit using a motor and a cam. Also, the precision work for ensuring the confidentiality of the plunger and the frictional heat between the pipe wall containing the plunger. It is necessary to select a member that can withstand the generation, and it is necessary to devise a valve for continuously feeding liquid and to store a liquid for preventing pulsating flow.
[0004]
Therefore, as a drive part for reciprocating the plunger, the drive part is not a mechanical drive part using a conventional motor and cam, but the extension of the bellows generated by thermal expansion or contraction of the liquid confined in the bellows. What to do was invented. That is, as shown in FIG. 6, the liquid pump reciprocates in a linear direction corresponding to the thermal expansion / contraction of the liquid storage portion 21 in which the expansion / contraction liquid 25 is sealed inside the hollow and the liquid in the liquid storage portion 21. The driving unit 22 that moves, the pump mechanism unit 24 that sucks and discharges liquid by the reciprocating operation of the driving unit 22, and the heating and cooling means 23 that alternately heat and cool the liquid storage unit 21 are provided. The portion 22 is a bellows-like bellows 26 communicating with the liquid storage portion 21, and the pump mechanism portion 24 includes a cylinder 27 and a plunger 28 that reciprocates in the cylinder 27 (Patent Document 1).
[0005]
Furthermore, in this type of liquid pump, without reciprocating the plunger or cylinder, the function of the valve is provided on the expanding and contracting diaphragm, and liquid feeding is performed by continuously installing three or more of these. Exists. That is, as shown in FIG. 7, the liquid pump includes a compartment 32 having a diaphragm 31 that flexibly expands and contracts by an external stimulus, and a plurality of compartment groups adjacent to each other at a certain distance. Having a cylindrical space configured to cover the diaphragm surface of the compartment group, and having a structure in contact with the surface facing the diaphragm when the diaphragm extends in the space in a first state; It is assumed that at least three microfluidic feeding devices characterized in that the diaphragm of the compartment group is sequentially expanded and contracted to feed a small amount of liquid from one end of the cylindrical space to the other end (patent) Reference 2).
[0006]
In addition, for this type of liquid pump, liquid feeding by diaphragm deformation at the time of liquid feeding by an electrostatic drive type diaphragm pump has been proposed. That is, as shown in FIG. 8, this liquid pump is provided with a liquid feeding chamber 41, a first fluid resistance means 42 on the inlet side of the liquid feeding chamber 41, and a second fluid resistance means 43 on the outlet side. A diagram 44 in which at least one surface of the liquid feeding chamber 41 can be changed, and a driving means for changing the diagram 44. By driving the diagram 44, fluid is supplied to the liquid feeding chamber from the inlet side. The driving means is composed of an electrically insulated fixed electrode 45, a movable electrode 46, and a pressurizing member 47 provided on the movable electrode 46. When power is supplied between the electrode 45 and the movable electrode 46, the pressure member 47 deforms the diaphragm 44, compresses the liquid feeding chamber, and discharges the liquid in the liquid feeding chamber ( Patent text 3).
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2002-371955 A (2nd page, FIG. 1)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-311007 (second page, FIG. 2)
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-82309 (2nd page, FIG. 1)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional liquid pump has a problem in that the mechanical driving unit is used for the reciprocating motion of the plunger in the cylinder, and a precise work is required, so that the cost is high.
[0009]
Further, the conventional liquid pump has a problem that noise is generated from the mechanical drive unit and the cylinder. The generation of noise when the liquid pump is mounted on a medical device may cause a physiological load on a patient at a medical site or an obstacle to medical practice. In addition, a liquid pump without noise has been desired even in an acoustic field where it is necessary to pay great attention to noise.
[0010]
Further, in the above conventional liquid pump, in the case where the driving portion is the expansion of the bellows generated by the thermal expansion or contraction of the liquid confined in the bellows, the liquid has a very small coefficient of thermal expansion to obtain a driving force. Therefore, there is a problem that the liquid pump becomes large.
[0011]
Furthermore, in the above-described conventional liquid pump, if the diaphragm functions as a valve, and the liquid is sent by continuously installing three or more diaphragms, the mechanism becomes complicated and the diaphragm deteriorates. There was a possibility that this would occur, and there was a problem of poor durability.
[0012]
In addition, any of the above conventional liquid pumps has a problem that it is difficult to feed a very small amount of liquid in microliter units or nanoliter units due to the generation of heat or pulsating flow in the mechanical drive unit. Was.
[0013]
Accordingly, the present invention has an object to solve the above-mentioned conventional problems, has a very simple mechanism, and reduces the number of parts necessary for manufacturing, and has high cost performance. It can be downsized, and the pump flow can be easily controlled, no noise is generated during operation, and even a very small amount of liquid can be sent in microliter units or even nanoliter units. The object of the present invention is to provide a liquid pump that can perform such a process.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the liquid pump of the present invention keeps the liquid sealed in the pressure vessel 1 provided with the front and rear end ports 1a and 1b, and simultaneously heats or cools the pressure vessel 1 and the liquid sealed in the pressure vessel 1. The liquid is fed from the front and rear end ports 1a and 1b due to the difference in thermal expansion coefficient. The pressure vessel 1 is a long tube, and the inner diameter of the tube is about 0.5 mm or less. It shall be about 10m or more in length .
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the liquid pump of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0020]
As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid pump of the present invention keeps a liquid (not shown) in a sealed state in a pressure vessel 1 provided with leading and trailing end ports 1a and 1b. The liquid sealed in the container 1 is heated or cooled at the same time, and liquid is fed from the front and rear end ports 1a and 1b depending on the difference in thermal expansion coefficient.
[0021]
That is, by simultaneously heating or cooling the pressure vessel 1 and the liquid sealed in the pressure vessel 1, pressure is generated in the pressure vessel due to thermal expansion of the liquid, and a flow as a pressure differential flow is generated in the liquid. This liquid is discharged or sucked from the front and rear end ports 1a and 1b. When the thermal expansion coefficient of the liquid is higher than the thermal expansion coefficient of the pressure vessel 1, the inside of the pressure vessel 1 is pressurized with heating, and the liquid is discharged from the rear end port 1b. The inside of the pressure vessel 1 is depressurized by forced cooling by the vessel, and the liquid is sucked from the tip end 1a.
[0022]
The front and rear end ports 1a and 1b are sealed with a stopper 2 to keep the liquid in the pressure vessel 1 in a sealed state.
[0023]
The pressure vessel 1 is preferably a long tube, and can be a metal tube, a synthetic resin tube, or the like, but is preferably excellent in thermal conductivity. Since metal tubes are generally superior in thermal conductivity compared to synthetic resin tubes, the selection of them is unlikely to be a particular problem. However, when a synthetic resin tube is used, it corresponds to thermal conductivity depending on the type. The choice is important because there may be differences. As the metal tube, a stainless steel tube, an iron tube, a copper tube, a brass tube, a titanium tube, or the like is used. As the synthetic resin tube, a polyethylene tube, a vinyl chloride resin tube, a nylon tube, a fluororesin tube, or the like is used, and among them, the polyethylene tube is excellent in thermal conductivity and can be said to be preferable. Further, the coefficient of thermal expansion of the pressure vessel 1 is determined by the combination with the liquid kept in a sealed state in the pressure vessel 1, and even if the coefficient of thermal expansion is high, it is low. However, it is not a problem. When the pressure vessel 1 is a metal tube, the coefficient of thermal expansion is not higher than that of the liquid, but when the pressure vessel 1 is a synthetic resin tube, the coefficient of thermal expansion is It may be higher than the thermal expansion coefficient of the liquid. Therefore, whether the pressure vessel 1 is a metal tube or a synthetic resin tube depends on whether the pressure vessel 1 and the liquid sealed in the pressure vessel 1 are heated or cooled, or the liquid is fed. The preferred one is selected according to the direction (which of the front and rear end ports 1a and 1b of the pressure vessel 1 discharges or sucks the liquid).
[0024]
Furthermore, the pressure vessel 1 has a very small liquid flow path, that is, an inner diameter of the tube, and a very long tube length. Liquid feeding can also be performed easily. In the pressure vessel 1 shown in the figure, the inner diameter of the tube is about 0.5 mm or less and the length is about 10 m or more, so that a very small amount of liquid in nanoliter units or microliter units can be sent. Liquid became possible.
[0025]
When the pressure vessel 1 has good thermal conductivity, as shown in FIG. 1, the pressure vessel 1 is placed in the pressure vessel 1 and the pressure vessel 1 by heating and cooling tank 3. The sealed liquid can be heated or cooled simultaneously. Further, when the pressure vessel 1 is made of a conductive member such as a metal tube, the pressure vessel 1 can generate heat upon application of a voltage. That is, when the pressure vessel 1 generates heat by applying a voltage, the pressure vessel 1 is wound around an insulator 5 supported by a tripod 4 as shown in FIG. The pressure vessel 1 and the pressure vessel 1 were sealed by covering the cover 6 and keeping the atmosphere in the heat insulation cover 6 constant, supplying power from the power source P, and applying a voltage to the pressure vessel 1. The liquid can be heated simultaneously. In this case, it can be said that the temperature range of heating or cooling of the pressure vessel 1 can be between the temperature higher than the melting point of the liquid sealed in the pressure vessel 1 and the temperature lower than the boiling point of the liquid. However, the temperature range of heating or cooling of the pressure vessel 1 is set to a temperature range with a temperature difference of about several tens of degrees between the melting point and boiling point of the liquid. It will be possible to send liquid.
[0026]
The liquid includes alcohols such as methanol and ethylene glycol, ethers such as diethyl ether and isopropyl ether, ketones such as acetone and ethyl methyl ketone, paraffins such as normal hexane and isohexane, naphthenes such as cyclohexane, benzene, Aromatics such as toluene and xylene, water and the like can be exemplified, but are not particularly limited. Further, the coefficient of thermal expansion of the liquid is determined by the combination with the pressure vessel 1, and even if the coefficient of thermal expansion is high or low, there is no particular problem. When it is desired to increase the amount of liquid, it is preferable to use a liquid having a high coefficient of thermal expansion. Of these, methanol, diethyl ether, acetone, benzene and the like are preferable because of their high coefficient of thermal expansion.
[0027]
The heating and cooling bath 3 can be an air bath or a liquid bath, and a sheath heater or the like is used as a heat source. However, if a Peltier element is used, heating and cooling can be easily performed and temperature control can be performed. It becomes easy to do.
[0028]
As shown in FIG. 3, when a pressure indicator 7 such as a pressure gauge is attached to the rear end 1b of the pressure vessel 1 of the liquid pump of the present invention and the internal pressure due to the temperature change of the pressure vessel 1 is measured, The internal pressure is 21.6 × 10 ⁵ Pa at 50 ° C., 35.3 × 10 ⁵ Pa at 60 ° C., 53.1 × 10 ⁵ Pa at 70 ° C., and 66.6 × 10 ⁵ Pa at 80 ° C. there were. In this case, as the pressure vessel 1, a stainless steel coil tube having an inner diameter of about 0.5 mm and a length of about 10 m was used, and ethylene glycol was used as the liquid.
[0029]
Further, as shown in FIG. 4, a joint 8 is attached to the rear end 1b of the liquid pump of the present invention, and a PEEK (polyether ether ketone resin) tube (0.8 ID × 450 mm) in which methanol is sealed and held in the joint 8 9, an HPLC ODS column (0.32 ID × 150 mm) 11 is connected to the end of the PEEK tube 9 via an injection valve 10, and a UV detector 12 is connected to the end of the ODS column 11. Liquid chromatograph was carried out.
[0030]
Further, as shown in FIG. 5, a joint 8 is attached to the rear end 1b of the liquid pump of the present invention, and a PEEK tube (0.8 ID × 450 mm) 9 in which methanol is hermetically held is connected to the joint 8. An HPLC ODS column (0.32 ID × 150 mm) 11 was connected to the tip of the tube 9 via an injection valve 10, and a UV detector 12 was connected to the tip of the ODS column 11 to perform liquid chromatography. .
[0031]
As a result, in both cases of FIG. 4 and FIG. 5, a good detection result was obtained by the UV detector 12, and it was confirmed that a very small amount of liquid was fed by the liquid pump of the present invention. As the pressure vessel 1, a stainless steel coil tube having an inner diameter of about 0.5 mm and a length of about 10 m is used in the one shown in FIG. 4, and the inner diameter is about 0.8 mm in the one shown in FIG. A stainless steel coil tube having a length of about 10 m was used. As the liquid, ethylene glycol was used in the one shown in FIG. 4, and methanol was used in the one shown in FIG.
[0032]
【The invention's effect】
The liquid pump according to the present invention is configured as described above, has a very simple mechanism, and reduces the number of parts necessary for manufacturing, so that the cost performance is high and the size is reduced. It will be possible.
[0033]
In the liquid pump of the present invention, the pump flow can be easily controlled by heating or cooling the pressure vessel.
[0034]
Furthermore, since the liquid pump of the present invention only heats or cools the pressure vessel, no noise is generated during operation.
[0035]
In addition, the liquid pump of the present invention can easily supply a very small amount of liquid in microliter units or even nanoliter units by making the diameter of the liquid flow path of the pressure vessel very small. It will be a thing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part showing an embodiment of a liquid pump according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part showing another embodiment of the liquid pump of the present invention.
3 is an explanatory view showing a state in which a pressure indicator is attached to the liquid pump of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
4 is a schematic explanatory diagram of a liquid chromatograph apparatus using the liquid pump of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
5 is a schematic explanatory diagram of a liquid chromatograph apparatus using the liquid pump of the present invention shown in FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a conventional liquid pump.
FIG. 7 is an explanatory view showing another example of a conventional liquid pump.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another example of a conventional liquid pump.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressure vessel 1a Front end 1b Rear end 3 Heating and cooling tank

Claims

The liquid is kept sealed in the pressure vessel (1) provided with the front and rear end ports (1a, 1b), and the pressure vessel (1) and the liquid sealed in the pressure vessel (1) are simultaneously heated or cooled. The liquid pump is configured to send liquid from the front and rear end ports (1a, 1b) due to the difference in the coefficient of thermal expansion. The pressure vessel (1) is a long tube, and the inner diameter of the tube is about 0. A liquid pump characterized by having a length of 5 mm or less and a length of about 10 m or more .