JP5565490B1 - 送液ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】シリンジ、送液管およびピストンやこれらに接続される配管部材へのストレスが軽減され、部品が消耗しにくいため部品の交換頻度を低くすることができるとともに、複数台を並列配置する場合に設置スペースを小さくすることが可能な送液ポンプを提供する。
【解決手段】上部にシリンジ１６が固定され、下部に切欠溝１４が形成された基板１２と、モータ取付板２６と、モータ取付板に取り付けられたモータ２８と、モータ取付板を基板に対して揺動可能に支持する揺動支持部材３０と、モータの回転軸に取り付けられたカム３４と、ピストンとカムとを連結する連結部材３６とを備えた送液ポンプとする。そして、モータによってカムを回転させて、モータ取付板を揺動支持部材を支点として揺動させるとともに、連結部材を基板の切欠溝内で上下動させてピストンを上下動させることにより、液の吸引・吐出を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、機器分析において試料液に所定量の薬剤を添加する場合などに使用される送液ポンプに関する。

従来、機器分析において、試料液に所定量の薬剤を添加するための送液ポンプとして、図５に示す定量シリンジポンプが提案されている（特許文献１参照）。図５の定量シリンジポンプにおいて、２０２は基板、２０４は取付板、２０６は取付板２０４に固定されたシリンジ、２０８はシリンジ２０６の後端側からシリンジ２０６内に挿入されたピストンを示す。ピストン２０８の先端部外周にはＯリングが装着されている。

図５において２１０は、取付板２０４に固定された送液管を示す。この送液管２１０は、軸方向両端側にそれぞれ逆止弁２１２、２１４が取り付けられているとともに、その軸方向中間部にシリンジ２０６の先端側が連結され、送液管２１０の内部とシリンジ２０６の内部とは連通している。

図５において２１６は、基板２０２に軸２１８により回動可能に取り付けられた回転板を示す。この回転板２１６には、シリンジ２０６から突出したピストン２０８の後端側所定箇所が、その回転中心２２０から離れた偏心位置に連結部材２２２によって連結されている。回転板２１６は、基板２０２の背面に取り付けられたモータの軸２１８の回転によって回転する。

本例の定量シリンジポンプにおいては、取付板２０４を基板２０２に軸２２６によって回動可能に取り付けることにより、シリンジ２０６をその先端側付近を支点２２８として振り子運動可能に配設してある。また、モータで回転板２１６を回転させることにより、シリンジ２０６から突出したピストン２０８の後端側に円運動を行わせてピストン２０８を往復動させるようにしてある。

本例の定量シリンジポンプでは、まず、図５に示すピストン２０８が最も前進した状態から、モータの作動により回転板２１６を回転させると、シリンジ２０６の回転板２１６に連結された箇所が図５に示した仮想円２３０に沿って円運動を行い、ピストン２０８が後退する。この場合、ピストン２０８は後端側が円運動するので傾斜した状態となるが、シリンジ２０６はその先端側付近を支点として振り子運動可能であるので、図６に示すように、ピストン２０８が傾斜するとそれに合わせてシリンジ２０６も振り子運動により傾斜し、ピストン２０８の往復動は妨げられない。その後、図７に示すピストン２０８がもっとも後退した状態となり、さらに回転板２１６が回転すると、図５に示すピストン２０８が最も前進した状態に戻り、以降は回転板２１６の回転により上記運動を反復するものである。

本例の定量シリンジポンプは、上述した運動を行うことにより、ピストン２０８を後退させたときには、送液管２１０の軸方向一端側からシリンジ２０６内に例えば薬剤槽２３２から吸引チューブ２３４を介して薬剤を吸引する。また、ピストン２０８を前進させたときには、送液管２１０の軸方向他端側からシリンジ２０６内の薬剤を吐出チューブ２３６を介して例えば反応槽２３８の試料液中に吐出するものである。

特開２００４−９２５６３

しかし、図５に示した従来の特許文献１のポンプは、次のような問題点を有していた。
（ア）特許文献１のポンプは、シリンジが揺動する構造であるため、シリンジ、送液管およびピストンやこれらに接続される配管部材（吸引チューブ、吐出チューブ、チューブの継手、送液管の逆止弁、ピストンのＯリング等）にストレスがかかり、部品が消耗しやすかった。また、部品が消耗しやすいため、部品の交換頻度が高くなっていた。
（イ）特許文献１のポンプは、複数台を並列配置（例えば２〜４連配置）しようとした場合、チューブ等の配管部品が動くため、隣接するポンプの配管部品同士が接触して互いに干渉しないようにする必要があり、大きい設置スペースを要していた。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、シリンジ、送液管およびピストンやこれらに接続される配管部材へのストレスが軽減され、部品が消耗しにくいため部品の交換頻度を低くすることができるとともに、複数台を並列配置する場合に設置スペースを小さくすることが可能な送液ポンプを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、
シリンジと、
前記シリンジの後端側からシリンジ内に挿入されたピストンと、
軸方向両端側にそれぞれ逆止弁または開閉弁が取り付けられているとともに、その軸方向中間部に前記シリンジの先端側が連結された送液管と、
上部前面側に上下方向に沿って前記シリンジが固定され、上部前面側に左右方向に沿って前記送液管が固定され、下部に上下方向に沿って切欠溝が形成された基板と、
前記基板の後方に配置されたモータ取付板と、
回転軸を有し、前記モータ取付板に取り付けられたモータと、
前記基板の上部と前記モータ取付板の上部と連結し、前記モータ取付板を前記基板に対して揺動可能に支持する揺動支持部材と、
前記モータの回転軸に取り付けられたカムと、
前記ピストンの後端側と前記カムのモータ回転軸取付位置から離間した箇所とを連結し、前記基板の切欠溝に挿通された連結部材とを具備し、
前記モータの回転軸を回転させて前記カムを回転させることにより、前記モータ取付板を前記揺動支持部材の中心軸を支点として揺動させるとともに、前記連結部材を前記基板の切欠溝内で上下動させてピストンを上下動させ、ピストンを後退させたときに送液管の軸方向一端側からシリンジ内に液を吸引するとともに、ピストンを前進させたときに送液管の軸方向他端側からシリンジ内の液を吐出することを特徴とする送液ポンプを提供する。

本発明では、基板にシリンジおよび送液管を取り付けた状態で、モータの回転軸を回転させてカムを回転させることにより、モータ取付板を揺動支持部材の中心軸を支点として揺動させるとともに、連結部材を上下動させてピストンを上下動させる。すなわち、本発明では、モータの回転軸の回転運動を、カムによってモータ取付板の揺動運動およびピストンの上下運動（往復運動）に変換する。したがって、本発明では、送液時にはモータ取付板が揺動し、シリンジ、送液管およびピストンは揺動しないため、シリンジ、送液管およびピストンやこれらに接続される配管部材にストレスがかかりにくい。

本発明の送液ポンプは、下記の効果を奏する。
（ａ）シリンジ、送液管およびピストンが揺動しない構造であるため、シリンジ、送液管およびピストンやこれらに接続される配管部材（吸引チューブ、吐出チューブ、チューブの継手、送液管の逆止弁、ピストンのＯリング等）にストレスがかかりにくく、部品が消耗しにくい。また、部品が消耗しにくいため、部品の交換頻度を低くすることができる。
（ｂ）複数台を並列配置（例えば２〜４連配置）する場合、チューブ等の配管部品が動かず、隣接するポンプの配管部品同士が接触しても問題がないため、配置の自由度が向上し、複数台を並列配置するための設置スペースを小さくすることもできる。

本発明に係る送液ポンプの一例を示す一部断面概略正面図である。 図１のポンプの一部断面概略側面図である。 図１のポンプにおけるピストンおよびモータ取付板の動きを説明する図である。 複数台のポンプを並列配置した状態を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。 従来の送液ポンプの一例を示す一部断面概略正面図である。 図５のポンプにおけるシリンジおよびピストンの動きを説明する図である。 図５のポンプにおけるシリンジおよびピストンの動きを説明する図である。

次に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明に係る送液ポンプの一例を示す一部断面概略正面図、図２は一部断面概略側面図である。

本例の送液ポンプ１０において、１２は下部に上下方向に沿って切欠溝１４が形成された縦長長方形の金属製の基板、１６は基板１２の上部前面側に上下方向に沿って固定部材（図示せず）により固定された合成樹脂製のシリンジ、１８はシリンジ１６の後端側からシリンジ１６内に挿入された合成樹脂製のピストンを示す。基板１２は、測定装置本体（図示せず）に固定されている。切欠溝１４は、上端部が半円形、それより下方が長方形に切り欠かれている。また、切欠溝１４の上下方向の長さは、後述するピストン１６のストローク長より長く形成されている。

図中２０は、基板１２の上部前面側に左右方向に沿って固定部材（図示せず）により固定された合成樹脂製の送液管を示す。送液管２０は、軸方向両端側にそれぞれ逆止弁２２、２４が取り付けられているとともに、その軸方向中間部にシリンジ１６の先端側が連結され、送液管２０の内部とシリンジ１６の内部とは連通している。また、送液管２０とシリンジ１６とは略Ｔ字状に一体的に連結されている。

図中２６は、基板１２の後方に配置された縦長長方形の金属製のモータ取付板を示す。モータ取付板２６の背面には、モータ２８が固定されている。また、基板１２の上部とモータ取付板２６の上部とは揺動支持部材３０により連結され、この揺動支持部材３０によってモータ取付板２６が基板１２に対して揺動可能に支持されている。揺動支持部材３０の構造に限定はないが、例えば、基板１２およびモータ取付板２６の一方に固定された回転軸と、他方に固定された軸受とからなる構造を有するものが挙げられる。

モータ２８の回転軸３２には、長方形の板状のカム３４が固定されている。また、ピストン１８の後端側とカム３４のモータ回転軸取付位置から離間した箇所とは連結部材３６で連結され、この連結部材３６は基板１２の切欠溝１４に挿通されている。連結部材３６の構造に限定はないが、例えば、両端側がカム３４およびピストン１８に回転可能に取り付けられた円柱状の連結ピンを用いることができる。

本例の送液ポンプ１０は、モータ２８の回転軸３２を回転させてカム３４を回転させることにより、モータ取付板２６を揺動支持部材３０の中心軸を支点３１として揺動させるとともに、連結部材３６を切欠溝１４内で上下動させてピストン１８を上下動させ、ピストン１８を後退させたときに送液管２０の軸方向一端側からシリンジ１６内に液を吸引するとともに、ピストン１８を前進させたときに送液管２０の軸方向他端側からシリンジ１６内の液を吐出するものである。

上述した本例のポンプ１０の動作を図３を参照して説明する。以下の説明では、モータ２８の回転軸３２（以下「モータ回転軸３２」という。）の位置をＡ、連結部材３６の位置をＢ、ＡとＢを結ぶ線をＬとする。なお、図３（ｂ）〜（ｈ）においては、各部材の参照符号を省略する。
（１）ピストン１８が上死点にある状態、すなわちＡが下方、Ｂが上方、Ｌが垂直の状態（図３（ａ））から、モータ回転軸３２が正面視で反時計回りに回転を開始すると、カム３４もＡを軸として反時計回りに回転を開始する（図３（ｂ））。このとき、連結部材３６は基板１２の切欠溝１４の左内側面に接触しながら下方に移動するため、ピストン１８は下死点方向に引かれる。これとともに、モータ取付板２６は、支点３１（揺動支持部材３０の中心軸）を軸に正面視右方向に揺動する。Ｌが水平になる位置まで連結部材３６が下方に移動したときに、モータ取付板２６の右方向への揺動が最大となる（図３（ｃ））。
（２）カム３４がさらに回転すると連結部材３６は切欠溝１４内を下方に移動し（図３（ｄ））、Ａを上方、Ｂを下方としてＬが垂直になり、ピストン１８は下死点に到達する（図３（ｅ））。このとき、モータ取付板２６は、支点３１を軸に正面視左方向に揺動して元の位置まで戻る。
（３）さらにカム３４が反時計回りに回転すると、連結部材３６は基板１２の切欠溝１４の右側面に接触しながら上方に移動するため、ピストン１８は上死点方向に押される（図３（ｆ））。これとともに、モータ取付板２６は、支点３１を軸に正面視左方向に揺動する。Ｌが水平になる位置まで連結部材３６が上方に移動したときに、モータ取付板２６の左方向への揺動が最大となる（図３（ｇ））。
（４）カム３４がさらに回転すると、連結部材３６は切欠溝１４内を上方に移動し（図３（ｈ））、Ａを下方、Ｂを上方としてＬが垂直になり、ピストン１８は上死点に到達する（図３（ａ））。このとき、モータ取付板２６は、支点３１を軸に正面視右方向に揺動して元の位置まで戻る。

本例のポンプ１０では、切欠溝１４の上下方向の長さが、ピストン１６のストローク長より長く形成されているので、上述のように連結部材３６が切欠溝１４内で上下動するときに、連結部材３６が切欠溝１４から外れることがない。

本例の送液ポンプ１０は、上述した運動を行うことにより、ピストン１８を後退させたときには、送液管２０の軸方向一端側からシリンジ１６内に例えば薬剤槽４０から吸引チューブ４２を介して薬剤を吸引する。また、ピストン１８を前進させたときには、送液管２０の軸方向他端側からシリンジ１６内の薬剤を吐出チューブ４４を介して例えば反応槽４６の試料液中に吐出するものである。

この場合、ピストン１６のストローク長の調整、すなわち液の吸引・吐出量の調整は、連結部材３６の円運動の大きさを調節すること、具体的にはカム３４への連結部材３６の取付位置を調節することによって行うことができる。

また、本例の送液ポンプ１０は、図４に示すように、複数台を並列配置（本例では３連配置）する場合、吸引チューブ４２、吐出チューブ４４が動かず、両者が接触しても問題がないため、送液ポンプ１０を平面視で斜めにして配置することにより、配置の自由度が向上し、複数台を並列配置したときの幅（設置スペース）５０を小さくすることも可能である。本例の３連ポンプは、例えば、３種類の薬剤を用いる分析機器に使用することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では送液管の軸方向両端側にそれぞれ逆止弁を取り付けたが、逆止弁を開閉弁に代え、所定のタイミングで開閉弁を開閉させるようにしてもよい。また、モータ取付板あるいは連結部材の所定の位置をマイクロスイッチや光スイッチで検出し、この検出信号で開閉弁を開閉させるようにしてもよい。さらに、モータの回転方向は、いずれの方向でもよい。

１０ 送液ポンプ
１２ 基板
１４ 切欠溝
１６ シリンジ
１８ ピストン
２０ 送液管
２２、２４ 逆止弁
２６ モータ取付板
２８ モータ
３０ 揺動支持部材
３１ 支点
３２ モータ回転軸
３４ カム
３６ 連結部材

Claims (3)

1. シリンジと、
   前記シリンジの後端側からシリンジ内に挿入されたピストンと、
   軸方向両端側にそれぞれ逆止弁または開閉弁が取り付けられているとともに、その軸方向中間部に前記シリンジの先端側が連結された送液管と、
   上部前面側に上下方向に沿って前記シリンジが固定され、上部前面側に左右方向に沿って前記送液管が固定され、下部に上下方向に沿って切欠溝が形成された基板と、
   前記基板の後方に配置されたモータ取付板と、
   回転軸を有し、前記モータ取付板に取り付けられたモータと、
   前記基板の上部と前記モータ取付板の上部と連結し、前記モータ取付板を前記基板に対して揺動可能に支持する揺動支持部材と、
   前記モータの回転軸に取り付けられたカムと、
   前記ピストンの後端側と前記カムのモータ回転軸取付位置から離間した箇所とを連結し、前記基板の切欠溝に挿通された連結部材とを具備し、
   前記モータの回転軸を回転させて前記カムを回転させることにより、前記モータ取付板を前記揺動支持部材の中心軸を支点として揺動させるとともに、前記連結部材を前記基板の切欠溝内で上下動させてピストンを上下動させ、ピストンを後退させたときに送液管の軸方向一端側からシリンジ内に液を吸引するとともに、ピストンを前進させたときに送液管の軸方向他端側からシリンジ内の液を吐出することを特徴とする送液ポンプ。
2. 前記切欠溝の上下方向の長さは、前記ピストンのストローク長より長いことを特徴とする請求項１に記載の送液ポンプ。
3. 前記ピストンのストローク長の調整を、前記カムへの前記連結部材の取付位置の調節によって行うことを特徴とする請求項１または２に記載の送液ポンプ。