JP4814642B2 - 液体調合装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の貯留容器から指定量の液体を調合容器に供給して液体を調合する液体調合装置に関する。

従来から、様々な分野において、異なる複数の液体を定められた一定の比率で調合する液体調合が行われている。例えば、医薬分野では、処方箋にしたがって、複数種類の水薬を調合している。従来、このような調合は、各水薬を人手でメスシリンダ等を用いて計量することにより行われていた。しかしながら、かかる人手による計量は、煩雑であるだけでなく、調合ミスが生じやすいという問題もあった。

そこで、水薬等の液体の調合を自動で行う液体調合装置が従来から提案されている。例えば、特許文献１には、水薬の調合を自動化する水薬自動調剤機が開示されている。この水薬自動調剤機では、複数の薬品容器および各薬品容器に設置されたポンプを回転テーブルに設置している。水薬を調合する際には、回転テーブルを駆動することにより指定の薬品容器のノズルを薬ボトル上に移動させたうえで、ポンプを駆動して指定量の水薬を薬ボトルに吐出している。この調剤機によれば、指定量の薬液が自動的に薬ボトルに吐出されるため、水薬調剤を自動で行うことができる。

特開２００３−３２５６３９号公報

しかしながら、かかる水薬調剤機では、投薬瓶とは分離されたポンプで水薬の吐出量等を管理している。そのため、確実に投薬瓶に水薬が吐出されたか否かは確認できない。また、複数の薬品容器それぞれに吸引吐出量を厳密に制御できるポンプを設ける必要がある。吸引吐出量を厳密に制御できるポンプは高価になりやすく、かかるポンプを多数設けた場合、装置全体が高額になりやすい。また、多数のポンプを設けた場合、その制御が複雑になるという問題もある。

そこで、本発明では、自動液体調合がより正確にでき得る液体調合装置を提供することを目的とする。

本発明の液体調合装置は、複数の貯留容器から指定量の液体を調合容器に供給して液体を調合する液体調合装置であって、調合容器を収容する容器であって、開口部を有する収容容器と、貯留容器ごとに設けられ、各貯留容器ごとに設定された吐出位置に位置する収容容器の開口部を遮蔽して収容容器の内部を密閉するとともに、当該収容容器の内圧を減圧することにより貯留容器内の液体を当該貯留容器ごとに設けられた吐出配管の先端から吐出させて調合容器に導く吐出ユニットと、収容容器および吐出ユニットを相対移動させることにより、収容容器を選択された貯留容器に対応する吐出位置に移送させる移送手段と、を備えることを特徴とする。

好適な態様では、各吐出ユニットは、収容容器が吐出位置に移送された際に、収容容器の開口部を遮蔽して密閉空間を形成する蓋体を備える。

他の好適な態様では、吐出ユニットは、液体の吐出に伴う収容容器の内圧変化量に基づいて吐出液体積を制御する。この場合、吐出ユニットは、密閉された収容容器を減圧した後に収容容器と貯留容器を連通することにより水薬の吐出を行い、水薬吐出に伴う内圧変化量が目標吐出液体積に応じた値に達すれば収容容器と貯留容器との連通を遮断することで水薬吐出を終了することが望ましい。また、吐出ユニットは、収容容器と貯留容器とを接続する吐出配管に設けられたバルブを開閉することで、収容容器と貯留容器とを連通または遮断することも望ましい。さらに、吐出ユニットは、液体吐出に先立って、吐出配管内に水薬を導くことで、吐出配管内の気体を排除することが望ましい。

他の好適な態様では、吐出ユニットは、複数の吐出ユニットで共用される単一のポンプと、ポンプと複数の吐出ユニットを接続する配管であって、吐出ユニットの数に応じて分岐した加減圧配管と、加減圧配管の各分岐路に設けられた加減圧用バルブと、を備えており、加減圧用バルブを開閉することで、ポンプと連通される吐出ユニットを切り替える。

他の好適な態様では、移送手段は、収容容器を垂直方向に移送させる垂直移送手段を備えており、前記垂直移送手段は、収容容器が載置される載置台と、当該載置台を下方から支持するとともに垂直面内で回転自在のカムと、を備え、当該カムの回転に伴い載置台が昇降する。

他の好適な態様では、収容容器は、収容する調合容器の大きさに応じて選択されるアダプタであって、収容容器と調合容器との間に介在することで調合容器の大きさの相違を吸収するアダプタを備える。

本発明によれば、調合容器を収容した収容容器の内部を密閉状態にし、この密閉空間を減圧することで貯留容器内の液体を調合容器に導いている。そして、水薬の吐出が行われて収容容器内の気体体積が変化した場合、この収容容器の内圧は、変化する。したがって、収容容器の内圧を確認することで、水薬吐出が確実におこなわれたか否かを確認できる。その結果、自動液体調合がより正確にできる。また、この水薬の吐出、および、吐出確認に必須となる密閉容器は、収容容器を吐出位置に移送させることで形成されている。換言すれば、複数の薬瓶で、一つの密閉容器を共用していることになる。そのため、装置全体の構成を簡易にすることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である水薬調合装置１０の構成を示す図であり、図２は、その概略上面図である。この水薬調合装置１０は、ユーザの指示に応じて複数種類の水薬の調合を自動で行う装置である。調合に必要となる水薬は貯留容器である薬瓶１００ａ，１００ｂ，・・・１００＊（以下、添字ａ，ｂ，・・・，＊は省略する）に貯留されており、水薬調合の際は、この薬瓶１００から指定量の水薬を調合容器である投薬瓶１１０に吐出する。

各薬瓶１００には、後述する吐出ユニット１４が設けられており、この吐出ユニット１４および薬瓶１００は、図２に図示するように回転テーブル１８に円形配列されている。なお、図１は、見易さのため、この円形配列を直線配列に変換して図示している。回転テーブル１８の下方には、投薬瓶１１０を収容した収容容器１２および当該収容容器１２を垂直方向に移送させる垂直移動機構１６が設けられている。水薬調合を行う際には、回転テーブル１８を回転させて所望の薬瓶１００に接続された吐出配管３４の先端を投薬瓶１１０の上方に移動させる。その状態で、投薬瓶１１０を収容容器１２ごと上方に移動させ、収容容器１２の上部に形成された開口部を回転テーブル１８の底面に貼着された蓋体３０で遮蔽する。開口部が蓋体３０で遮蔽されることにより、収容容器１２の内部が密閉状態になる。そして、この密閉状態の収容容器１２の内部を減圧させることで薬瓶１００内の水薬を投薬瓶１１０へと導く。この作業を水薬調合に必要な複数の水薬で繰り返すことで自動での水薬調合が実現される。

次に、この水薬調合装置１０の各部について詳細に説明していく。図３は、図１のＡ部の詳細図である。既述したとおり、投薬瓶１１０は、収容容器１２に収容されている。収容容器１２は、投薬瓶１１０を収容可能な程度の大きさを備えた略円筒形状の容器であり、その上部は完全に開口している。収容容器１２の上端には外側方向に延びる鍔部１３が形成されており、この鍔部１３が回転テーブル１８の底面に貼着された蓋体３０に密着することで収容容器１２の内部が密閉される。なお、当然ながら、収容容器１２は、投薬瓶１１０を収容でき、また、上昇して蓋体３０に密着することで密閉空間が形成できるのであれば、その形状や大きさは、特に限定されない。ただし、収容容器１２に比して投薬瓶１１０が小さい場合、投薬瓶１１０の上端と吐出配管３４の先端とが離れてしまい、水薬吐出が適切に行えない場合がある。このような問題を解決するために、投薬瓶１１０のサイズに関わらず、収容容器１２内における当該投薬瓶１１０の上端高さをほぼ一定に保つアダプタを設けてもよい。図８（Ｂ）は、アダプタ６０の一例を示す図である。図８（Ｂ）に図示するような、収容容器１２に比して小さい投薬瓶１１０を用いる場合には、収容容器１２と投薬瓶１１０の間に、アダプタ６０を介在させ、収容容器１２内における当該投薬瓶１１０の上端高さをほぼ一定に保つことが望ましい。かかるアダプタ６０を設けることで、比較的大きい投薬瓶１１０を用いた場合（図８（Ａ）参照）と、比較的小さい投薬瓶１１０を用いた場合（図８（Ｂ）参照）のいずれの場合であっても、投薬瓶１１０の上端位置をほぼ同じ高さに保つことができ、適切な水薬吐出が可能となる。

収容容器１２は、垂直移動機構１６の一部である載置台４２に載置されている。載置台４２は、垂直方向延びるガイド軸４４に挿通されており、当該ガイド軸４４に沿って垂直方向にのみ移動可能となっている。この載置台４２の下方は、楕円カム４６により支持されている。楕円カム４６は、垂直面内で回転可能となっており、当該楕円カム４６の回転に伴い載置台４２が昇降する。この楕円カム４６の回転は、垂直移動機構駆動部５０により制御されている。この載置台４２が最上昇高さまで上昇した場合、収容容器１２の鍔部１３は蓋体３０に密着し、収容容器１２の内部は密閉状態になる。この密閉状態になる位置が、吐出位置となる。また、載置台４２が最下降高さまで下降した場合、収容容器１２の鍔部１３は後述する吐出配管３４の先端より下になる。すなわち、載置台４２の最下降高さは、吐出配管３４および収容容器１２が水平面内で相対移動した際に、物理的干渉を生じないような高さに設定されている。

なお、本実施形態では、垂直移動機構として、楕円カム４６を備えた機構を用いているが、収容容器１２を、その開口部が蓋体３０で遮蔽される位置に相対移動できる機構であれば、当然、他の機構であってもよい。例えば、リードスクリューとモータを備えた垂直移動機構などであってもよい。また、収容容器１２を垂直方向に移送させるのではなく、後述する吐出ユニット１４を垂直方向に移送させてもよい。

吐出ユニット１４は、各薬瓶１００ごとに設けられており、収容容器１２の開口部を遮蔽する蓋体３０、薬瓶１００内の水薬を投薬瓶１１０に導く吐出機構、および、収容容器内部の空気層を加減圧する加減圧機構等を備えている。

蓋体３０は、回転テーブル１８の底面に貼着されており、収容容器１２の開口部が完全に覆える程度の大きさを備えている。また、蓋体３０の底面、すなわち、収容容器１２との対向面には、収容容器１２の鍔部１３との密着性を確実にするためのＯリング３２が設けられている。収容容器１２が最上昇高さまで上昇した場合、収容容器１２の開口部は蓋体３０により完全に覆われるとともに、鍔部１３とＯリング３２が密着する。その結果、収容容器１２の内部は、外界と完全に遮断された密閉空間となる。

蓋体３０の底面には、さらに、吐出配管３４内における水薬の位置を検出するための水センサ４０が設けられている。この水センサ４０は、吐出配管３４に対して光照射し、その際の透過量等で吐出配管３４内の液体の有無を検知する光学センサである。この水センサ４０は、吐出配管３４の先端近傍に設定された基準位置Ｘに検知光を照射できるように設置されており、基準位置Ｘにおける水薬の有無が検知できる。制御部５６は、基準位置Ｘにおける水薬の有無検知結果が切り替わった時点、すなわち、水薬有りの状態から水薬無しの状態に切り替わった時点、あるいは、水薬無しの状態から水薬有りの状態に切り替わった時点を、水薬の先頭が基準位置Ｘに達した時点として処理する。かかる水センサ４０を設けるのは、水薬吐出に先立って吐出配管３４内の気体を排除するためであるが、これについては、後に詳説する。

吐出機構は、薬瓶１００の底部近傍と投薬瓶１１０の上部近傍とを接続する吐出配管３４、および、吐出配管３４に設けられた吐出用バルブ３６を備えている。吐出配管３４は、薬瓶１００に貯留された水薬を投薬瓶１１０へと導くための配管であり、その基端は薬瓶１００の底部近傍、すなわち、薬瓶１００内の水薬中に位置している。また、吐出配管３４の先端は蓋体３０を貫通して蓋体３０の下方へと突出している。なお、吐出配管３４が蓋体３０を貫通する貫通箇所は、収容容器１２の密閉性を担保するべく、確実なシールが施されている。

薬瓶１００に貯留されている水薬は、この吐出配管３４を通じて、投薬瓶１１０へと導かれる。この水薬の流れを適宜、許可、または、遮断するために、吐出配管３４の途中には制御部５６により開閉制御される吐出用バルブ３６が設けられている。この吐出用バルブ３６を、密閉状態の収容容器１２の内圧に応じて適宜、開放、または、閉鎖することにより、所望の量の水薬を吐出することができる。なお、このバルブ３６としては、ピンチバルブが望ましい。これにより、洗浄は吐出配管３４のみについて行えばよく、メンテナンス作業を簡易化できる。また、吐出配管３４の交換も容易に行える。収容容器１２の内圧と吐出用バルブ３６の開閉タイミングとの関係については後に詳説する。なお、薬瓶１００の内部は、薬瓶１００の上部近傍と外界とを連通する大気開放配管により、常に、大気圧に維持されている。

加減圧機構は、密閉状態の収容容器１２の内部を加減圧するポンプ２０と、当該ポンプ２０と収容容器１２の内部とを接続する加減圧配管２２、および、当該加減圧配管２２に設けられた加減圧用バルブ２５を備えている。図１に図示する通り、本実施形態では、薬瓶１００の数に応じて分岐した単一の加減圧配管２２に単一のポンプ２０が接続された構成となっている。そして、このポンプ２０で収容容器１２の内圧を可変することにより、水薬の吐出を行っている。このポンプ２０は、吐出量の制御方法によって、いろいろ考えられるが、本実施形態では、気体の吸引、吐出体積を定量的に制御できるシリンジポンプを用いる。ポンプ駆動部５４は、制御部５６からの指示に応じて、このポンプ２０を駆動する。

加減圧配管２２から分岐した分岐路２４は、それぞれ、蓋体３０を貫通して蓋体３０の下方へと突出している。各分岐路２４には、制御部５６により開閉制御される加減圧用バルブ２５が設けられており、この加減圧用バルブ２５を開閉することにより、ポンプ２０に連通される分岐路２４、ひいては、収容容器１２の加減圧が実行される吐出ユニット１４が切り替えられるようになっている。

加減圧配管２２には、さらに、単一の圧力計２６および大気開放弁２８が設けられている。圧力計２６は、各加減圧用バルブ２５よりポンプ寄りの位置に設けられており、加減圧配管２２の内部の圧力を計測できるようになっている。また、大気開放弁２８は、加減圧配管２２の内部と外界とを連通する配管上に設けられており、やはり、各加減圧用バルブ２５よりポンプ寄りの位置に設けられている。この大気開放弁２８を開放することにより、加減圧配管２２および加減圧用バルブ２５が開放された分岐路２４に接続された収容容器１２の内部を大気圧に戻すことができる。

回転テーブル１８は、複数の吐出ユニット１４を収容容器１２に対して水平移動させるための移動機構である。この回転テーブル１８は、水平移動機構駆動部５２により、その駆動が制御されている。なお、複数の吐出ユニット１４を収容容器１２に対して相対的に水平移動できる機構であれば、回転テーブル以外の移動機構を用いてもよい。例えば、回転テーブルに代えて、ベルトコンベアやＸＹテーブル等の垂直移動機構を用いてもよい。また、吐出ユニット１４を水平移動させるのではなく、収容容器１２を水平移動させる機構であってもよい。

制御部５６は、水薬調合装置１０全体を制御する。この制御部５６は、予め、各種水薬の吐出位置等を装置情報として記憶している。また、水薬調合時にユーザから入力される調合に必要な水薬種類および液体体積等を、調合情報として一時記憶している。そして、水薬調合を行う際には、調合情報および装置情報に基づいて、回転テーブル１８や、垂直移動機構１６、各種バルブ２５，２８，３６等の駆動シーケンスを生成し、生成された駆動シーケンスに応じた指令信号を各駆動部５０，５２，５４に出力する。

次に、この水薬調合装置１０で、水薬を吐出する際の原理について説明する。本実施形態では、収容容器１２を蓋体３０で遮蔽して密閉した状態で、対応する加減圧用バルブ２５のみを開放するとともにポンプ２０を駆動して、収容容器１２の内部を減圧する。そして、目標量の減圧ができれば、続いて、吐出用バルブ３６を開放して、薬瓶１００内部と収容容器１２の内部とを連通させる。吐出用バルブ３６が開放されると、薬瓶１００に貯留されている水薬は、圧力差によって収容容器１２へと導かれる。そして、吐出配管３４から吐出された水薬は、収容容器１２の内部に収容された投薬瓶１１０へと供給される。このとき、水薬の吐出に伴う収容容器１２の内圧変化を、圧力計２６でモニタリングし、吐出開始から終了までの収容容器１２の内圧変化量が、目標吐出液体積に対応する内圧変化量に達すれば吐出用バルブ３６を閉鎖して、水薬吐出を終了する。

ここで、目標吐出液体積ΔＶａと収容容器１２の内圧との関係について説明する。目標吐出液体積ΔＶａを、収容容器１２に収容された投薬瓶１１０に吐出した場合、収容容器１２の内部の気体の体積変化量は、ΔＶａとみなすことができる。そして、水薬吐出開始時の収容容器１２、当該収容容器１２に接続された分岐路２４を含む加減圧配管２２、および、シリンジポンプ２０のシリンダ内の気体体積（以下「収容容器内の気体体積」という）をＶｓとすると、水薬吐出後の収容容器内の気体体積は（Ｖｓ−ΔＶａ）とおける。また、水薬吐出の開始から終了までの間に大幅な温度変化はないと考えられるため、収容容器内の気体体積（Ｖ）と圧力（Ｐ）との積（ＰＶ）は、ほぼ一定とみなせる。したがって、吐出開始時の収容容器１２の内圧をＰｓ，目標吐出液体積ΔＶａの水薬を吐出した後の収容容器の内圧をＰｅとおくと、次の式が成り立つ。
Ｖｓ・Ｐｓ＝（Ｖｓ−ΔＶａ）・Ｐｅ・・・式１

本実施形態では、吐出開始時の内圧Ｐｓがシリンジポンプ２０の減圧動作によって得られる。この減圧前の収容容器内の内圧を大気圧Ｐ０、気体体積をＶ０とすると式２が成立する。
Ｖ０・Ｐ０＝Ｖｓ・Ｐｓ・・・式２
この式２を式１に代入すると、次の式３が得られる。
Ｖ０・Ｐ０＝（Ｖｓ−ΔＶａ）・Ｐｅ・・・式３
ここで、吐出終了時の収容容器１２の内圧ＰｅをＰ０（大気圧）とすると、式３は、
Ｖｓ＝Ｖ０＋ΔＶａ・・・式４
となる。つまり、減圧後の体積Ｖｓをこの式４を満たすような値にし、かつ、減圧前および水薬吐出終了時の内圧を同じ大気圧Ｐ０にすれば、目標吐出液体積ΔＶａを投薬瓶に吐出できることになる。ここで、改めて式４をみれば分かるとおり、減圧後の気体体積Ｖｓは、減圧前の気体体積Ｖ０に、目標吐出液体積ΔＶａを付加した値である。ここで、本実施形態では、ポンプ２０としてシリンジポンプを用いている。シリンジポンプで減圧した場合、減圧前の気体体積Ｖ０と減圧後の気体体積Ｖｓとの体積差は、シリンジポンプで吸引した気体体積となる。つまり、減圧前および水薬吐出終了時の内圧を同じ大気圧Ｐ０とした場合、シリンジポンプ２０での吸引気体体積が目標吐出液体積になる。

そして、この制御方法によれば、シリンジポンプでの吸引体積が目標吐出液体積になるため、収容容器内の気体体積や、投薬瓶内の液体積が不明であっても、簡易に、吐出液体積を制御することできる。また、大気圧の絶対値を考慮しなくてもよいというメリットがある。

なお、本実施形態では、シリンジポンプの吸引気体体積で吐出液体積を制御しているが、収容容器の内圧で吐出液体積を制御してもよい。この場合は、予め、あらかじめ、式１を満たすような吐出開始圧Ｐｓを求めておく。この吐出開始圧Ｐｓは、式１を変形した式５で求めることができる。
Ｐｓ＝Ｐｅ（１−ΔＶａ／Ｖｓ）・・・式５
そして、求まった吐出開始圧Ｐｓまで、収容容器１２の内部を減圧した上で、吐出用バルブ３６を開放し、収容容器１２の内圧が吐出停止圧Ｐｅになった時点で吐出用バルブ３６を閉鎖して吐出を終了させれば、目標吐出液体積ΔＶａの吐出ができることになる。この場合、ポンプによる体積制御を行う必要がないため、比較的安価なポンプ、例えば、ダイアフラムポンプ等を用いることができる。

本実施形態において、吐出停止時の内圧Ｐｅを、高い値に設定すると、吐出停止時の内圧Ｐｓに達する前、換言すれば、所望体積の水薬吐出がなされる前に、薬瓶１００内と収容容器１２内の圧力が平衡状態になり、水薬の吐出が停止することになる。薬瓶１００内と収容容器１２内の圧力が平衡になる圧力値は、水頭圧ρｇｈにより変動するため、吐出停止時の内圧Ｐｅは、水頭圧ρｇｈを考慮して設定する。なお、Ｐｅを大気圧Ｐ０にする場合、薬瓶１００中の液面が吐出配管３４の出口より常に高い位置にあるようにする必要がある。

図４は、水薬吐出時の収容容器１２の内圧変化を示す図である。図４において、横軸は時間を、縦軸は収容容器１２の内圧をそれぞれ示している。また、細実線Ｌ１は薬瓶１００の貯留水薬の液面レベルが低い場合を、太実線Ｌ２は薬瓶１００の貯留水薬の液面レベルが高い場合をそれぞれ示している。

吐出開始圧Ｐｓまで減圧した状態で、吐出用バルブ３６を開放すると、投薬瓶１１０には、吐出配管３４を介して、水薬が吐出される。この水薬の吐出に伴い、収容容器１２内の気体体積が減少するとともに収容容器１２の内圧が上昇する。そして、吐出配管３４の基端および先端での圧力が等しくなれば、すなわち、薬瓶１００と収容容器１２の内圧が等しくなれば、水薬の吐出が自動的に停止し、収容容器１２の内圧は一定値に収束する。この内圧の収束値は、大気圧Ｐ０に水頭圧ρｇｈを付加した値である。水頭圧ρｇｈは、薬瓶１００内の水薬の液面レベルに応じて変動し、液面レベルが高いほど水頭圧ρｇｈも高くなる。

次に、この水薬調合装置１０での、水薬調合の流れについて説明する。図５は、水薬調合の流れを示すフローチャートである。水薬調合を行う際、ユーザは、まず、水薬調合に必要な水薬種類およびその液体積を調合情報として制御部５６に入力する。制御部５６は、入力された調合情報および予め記憶している装置情報に基づいて、各部の駆動シーケンスを生成する（Ｓ１０）。

駆動シーケンスが生成できれば、得られた駆動シーケンスに基づいて、水薬の調合を実行する。具体的には、まず、全てのバルブを閉鎖するとともに、吐出すべき水薬に対応する吐出配管３４が収容容器１２の上方に位置するべく、回転テーブル１８を駆動させる（Ｓ１２）。このとき、吐出配管３４と収容容器１２との物理的干渉を防止するために、収容容器１２は、最下降高さに下降させておく。

続いて、垂直移動機構１６を駆動して、収容容器１２を最上昇高さまで上昇させ、収容容器１２の開口部を回転テーブル１８底面に貼着された蓋体３０で遮蔽させる（Ｓ１４）。このとき、収容容器１２の密閉性を向上させるために、収容容器１２と蓋体３０が接触した後、ポンプ２０での気体吸引動作を行うことが望ましい。すなわち、収容容器１２の上昇により、収容容器１２と蓋体３０が接触すれば、吐出すべき水薬に対応する加減圧用バルブ２５のみを開放し、ポンプ２０を吸引駆動させる。このポンプ２０の吸引駆動により、収容容器１２の内部は、軽い負圧となる。そして、この負圧の影響により、収容容器１２の鍔部１３と蓋体３０との密着性が向上し、収容容器１２内の密閉性をより向上できる。収容容器１２の鍔部１３と蓋体３０とが確実に密着した状態になれば、大気開放弁２８を開放し、収容容器１２の内部を大気圧に戻す。収容容器１２の内部を大気圧に戻せば、大気開放弁を閉鎖し、再び、収容容器１２を密閉状態にする。

次に、吐出配管の内部に存在する気体を排出する（Ｓ１６）。気体を排除する場合は、まず、吐出用バルブ３６および加減圧用バルブ２５を開放して薬瓶１００と収容容器１２、および、収容容器１２とポンプ２０を連通させる。この状態で、ポンプ２０を駆動して、収容容器１２の内部の気体を低速吸引する。この気体吸引に伴い、収容容器１２の内圧は低速減圧され、薬瓶１００に貯留されている水薬が吐出配管３４の先端近傍へと低速移動する。このとき、蓋体３０の底面に設けられた水センサ４０は、水薬が吐出配管３４の基準位置Ｘまで移動したか否かを検出している。水センサ４０により、水薬が基準位置Ｘまで移動したことが検知されれば、制御部５６は、ポンプ２０の駆動を即座に停止させる。また、同時に、吐出用バルブ３６を閉鎖し、薬瓶１００と収容容器１２との連通を遮断する。このポンプ２０の駆動停止により、吐出配管３４内での水薬の移動も停止する。水薬が基準位置Ｘに達した時点で減圧動作を停止しているため、水薬は基準位置Ｘで留まり、投薬瓶１１０には吐出されていない。その一方で、吐出配管３４の内部には、水薬が充填しており、吐出配管３４の内部に存在していた気体はほぼ排除されたことになる。この状態になれば、再度、大気開放弁２８を開放し、収容容器１２の内部を大気圧に戻す。

ここで、このように吐出配管３４の内部に存在する気体を排除するのは、次の理由による。既述したとおり、本実施形態では、密閉空間、すなわち、収容容器１２および加減圧配管２２の気体体積変化量を目標吐出液体積としている。そして、この気体体積変化量に応じた内圧変化量を与えることで、吐出液体積を制御している。換言すれば、水薬吐出開始時の密閉空間の気体体積が、当初の予定と異なる場合には、吐出液体積に誤差が生じることになる。この誤差を低減するために、本実施形態では、予め、吐出配管３４の内部を水薬で充填させて、余分な気体を排除している。なお、この気体排除処理は、各薬瓶１００の初回吐出の際にのみ行えばよい。すなわち、２回目以降では吐出配管３４の気体は排除されているため、この気体排除処理は不要となる。

吐出配管３４内の気体が排除できれば、続いて、水薬の吐出処理を開始する（Ｓ１８）。図６は、この水薬吐出処理のより詳細な流れを示すフローチャートである。水薬吐出処理を行う場合は、まず、全てのバルブ２５，２８，３６を閉鎖し、収容容器１２を密閉状態にする（Ｓ２２）。その後、加減圧用バルブ２５を開放するとともに、シリンジポンプ２０で目標吐出液体積ΔＶａと同じ体積の気体を吸引して、収容容器１２の内部を減圧する（Ｓ２４，Ｓ２６）。

続いて、吐出用バルブ３６を開放する（Ｓ３０）。吐出用バルブ３６が開放されると、薬瓶１００に貯留された水薬は、吐出配管３４を通じて薬瓶１００内部から収容容器１２内部へと導かれる。そして、吐出配管３４の先端から吐出した水薬は、収容容器１２の内部に収容された投薬瓶１１０へと供給されることになる。

この水薬の供給に伴い、収容容器１２の気体体積は減少し、内圧が上昇することになる。このときの内圧変化も圧力計２６でモニタリングする。制御部５６は、収容容器１２の内圧が大気圧Ｐ０に達すれば、吐出用バルブ３６を閉鎖し、水薬の吐出を停止させる（Ｓ３２，Ｓ３４）。そして、加減圧配管２２に設けられた大気開放弁２８を開放して、収容容器１２の内圧を大気圧に戻せば、水薬吐出処理が終了となる。

なお、図７は、シリンジポンプに代えてダイアフラムポンプ等を用い、収容容器の内圧変化に基づいて、吐出液体積を制御する場合の流れを示すフローチャートである。この場合は、まず、目標吐出液体積ΔＶａに基づいて、吐出開始圧Ｐｓを算出する（Ｓ２０）。これは、式５で求めることができる。続いて、シリンジポンプを用いる場合と同様に、全バルブ２５，２８，３６を閉鎖した後、加減圧用バルブ２５のみを開放する（Ｓ２２，Ｓ２４）。そして、ポンプ２０（ダイアフラムポンプ）を駆動して収容容器１２の内部の減圧を開始する（Ｓ２７）。この減圧時において、制御部５６は、収容容器１２の内圧をモニタリングしておく（Ｓ２９）。内圧が吐出開始圧Ｐｓに達すれば、減圧動作を停止する（Ｓ２８）。この後の処理は、シリンジポンプを用いる場合（図６のステップＳ３０以降）と同じになる。

水薬吐出処理が終了すれば、最後に、垂直移動機構１６を駆動して、収容容器１２を下降させれば、一種類の水薬の吐出が終了となる（Ｓ４２）。一種類の水薬吐出が完了すれば、制御部５６は、算出した駆動シーケンスに基づいて、調合に必要な水薬がまだ残っているか否かを判断する（Ｓ４４）。調合に必要な水薬がある場合は、回転テーブル１８を駆動して、当該水薬に対応する吐出配管３４を収容容器１２の上方へと移動させる（Ｓ４６）。そして、再び、ステップＳ１４〜ステップＳ４４を実行する。これを繰り返し、調合に必要な水薬が全て投薬瓶１１０に吐出されれば、水薬調合は終了となる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、密閉容器、すなわち、収容容器１２の内圧を制御することで吐出液体積の制御を行っている。しかも、気体の吸引・吐出量を制御できるシリンジポンプ等を用いれば、収容容器の体積、大気圧の絶対値等の影響を受けることなく吐出液体積を制御できる。そのため、より簡易な構成で高精度の自動液体調合が可能となる。また、一つのポンプ２０や圧力計２６を、複数の吐出ユニット１４で共用する構成となっている。そのため、水薬調合装置を安価に提供することができる。また、ポンプの制御や配線等、メンテナンス等を簡易化できる。さらに、吐出液体積の制御に必要となる密閉容器は、投薬瓶１１０を収容した収容容器１２を吐出ユニットに対して相対移動させることにより形成されている。換言すれば、複数の吐出ユニット１４で、単一の密閉容器を共用しているといえる。そのため、より簡易に、かつ、小型の水薬調合装置を提供できる。

なお、本発明の一実施例として水薬調合装置を説明したが、複数種類の液体を調合する装置であれば、他の装置にも当然適用してもよい。また、少なくとも、中間槽の空気層の加減圧で、水薬の吸引、吐出ができるのであれば、その他の構成は本実施形態と異なる構成であってもよい。また、水薬の吸引吐出の手順も適宜、変更してもよい。

本発明の実施形態である水薬調合装置の構成を示す図である。 水薬調合装置の概略上面図である。 図１におけるＡ部の詳細図である。 水薬の吐出時間と収容容器の内圧との関係を示すグラフである。 水薬調合の流れを示すフローチャートである。 水薬吐出処理のより詳細な流れを示すフローチャートである。 ダイアフラムポンプを用いた場合の水薬吐出処理の流れを示すフローチャートである。 収容容器内での投薬瓶の位置を示す図であり、（Ａ）はアダプタを用いない場合を、（Ｂ）はアダプタを用いた場合の様子を示す。

符号の説明

１０ 水薬調合装置、１２ 収容容器、１４ 吐出ユニット、１６ 垂直移動機構、１８ 回転テーブル、２０ ポンプ、２２ 加減圧配管、２５ 加減圧用バルブ、２６ 圧力計、２８ 大気開放弁、３０ 蓋体、３４ 吐出配管、３６ 吐出用バルブ、５６ 制御部、６０ アダプタ、１００ 薬瓶、１１０ 投薬瓶。

Claims (9)

1. 複数の貯留容器から指定量の液体を調合容器に供給して液体を調合する液体調合装置であって、
   調合容器を収容する容器であって、開口部を有する収容容器と、
   貯留容器ごとに設けられ、各貯留容器ごとに設定された吐出位置に位置する収容容器の開口部を遮蔽して収容容器の内部を密閉するとともに、当該収容容器の内圧を減圧することにより貯留容器内の液体を当該貯留容器ごとに設けられた吐出配管の先端から吐出させて調合容器に導く吐出ユニットと、
   収容容器および吐出ユニットを相対移動させることにより、収容容器を選択された貯留容器に対応する吐出位置に移送させる移送手段と、
   を備えることを特徴とする液体調合装置。
2. 請求項１に記載の液体調合装置であって、
   各吐出ユニットは、収容容器が吐出位置に移送された際に、収容容器の開口部を遮蔽して密閉空間を形成する蓋体を備えることを特徴とする液体調合装置。
3. 請求項１または２に記載の液体調合装置であって、
   吐出ユニットは、液体の吐出に伴う収容容器の内圧変化量に基づいて吐出液体積を制御することを特徴とする液体調合装置。
4. 請求項３に記載の液体調合装置であって、
   吐出ユニットは、密閉された収容容器を減圧した後に収容容器と貯留容器を連通することにより水薬の吐出を行い、水薬吐出に伴う内圧変化量が目標吐出液体積に応じた値に達すれば収容容器と貯留容器との連通を遮断することで水薬吐出を終了することを特徴とする液体調合装置。
5. 請求項３または４に記載の液体調合装置であって、
   吐出ユニットは、収容容器と貯留容器とを接続する吐出配管に設けられたバルブを開閉することで、収容容器と貯留容器とを連通または遮断することを特徴とする液体調合装置。
6. 請求項３から５のいずれか１項に記載の液体調合装置であって、
   吐出ユニットは、液体吐出に先立って、吐出配管内に水薬を導くことで、吐出配管内の気体を排除することを特徴とする液体調合装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の液体調合装置であって、
   吐出ユニットは、
   複数の吐出ユニットで共用される単一のポンプと、
   ポンプと複数の吐出ユニットを接続する配管であって、吐出ユニットの数に応じて分岐した加減圧配管と、
   加減圧配管の各分岐路に設けられた加減圧用バルブと、
   を備えており、加減圧用バルブを開閉することで、ポンプに連通される吐出ユニットを切り替えることを特徴とする液体調合装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の液体調合装置であって、
   移送手段は、収容容器を垂直方向に移送させる垂直移送手段を備えており、
   前記垂直移送手段は、
   収容容器が載置される載置台と、
   当該載置台を下方から支持するとともに垂直面内で回転自在のカムと、
   を備え、当該カムの回転に伴い載置台が昇降することを特徴とする液体調合装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の液体調合装置であって、
   収容容器は、収容する調合容器の大きさに応じて選択されるアダプタであって、収容容器と調合容器との間に介在することで調合容器の大きさの相違を吸収するアダプタを備えることを特徴とする液体調合装置。

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