JP5919658B2 - 薬剤包装体 - Google Patents
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Description
本発明は、薬剤包装体、特に、流動性の薬剤を吐出するためのノズルを有する薬剤包装体に関する。
ボイラへの給水や冷却塔その他の各種の水処理施設の用水や排水等についての溶存酸素濃度、硬度、ｐＨおよび残留塩素濃度などの測定装置として、セル内に採取した試料水へ所定の薬剤を添加し、それにより発生する試料水の変化を透過光強度の変化として検出することで測定する装置が知られている（例えば、特許文献１）。
この種の測定装置は、自動測定を目的として、薬剤の添加装置の改良が進められている。例えば、特許文献１、２には、薬剤カートリッジと、この薬剤カートリッジからセル内の試料水へ薬剤を徐々に添加するための添加機構とを備えた添加装置が記載されている。ここで、薬剤カートリッジは、ケース内に収納された薬剤包装体を備えたものであり、薬剤包装体は、流動性の薬剤を収容するための容器と、当該容器の内部と外部とを連通するための管体（接続部）と、管体に一端が接続されかつ他端に薬剤を吐出するためのノズルを有する、弾性材料からなるチューブとを備えたものである。一方、添加機構は、押圧ローラを回転することでチューブを扱き、それによって管体を通じて容器からチューブ内に流動してきた薬剤をノズルから吐出するものである。
薬剤包装体において用いられる容器は、ポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂等の樹脂材料からなる成形品であり、一定の形状を維持したものである。このため、添加機構によりチューブのノズルから薬剤を安定に吐出するためには、容器に外気の導入部を設ける必要がある。ところが、当該導入部から容器内に外気が流入すると、容器内の薬剤が外気の影響で変性することがある。例えば、試料水の溶存酸素濃度や残留塩素濃度の測定においては、試料水に対して酸化還元型の発色試薬を薬剤として添加する必要があるが、この種の発色試薬は、外気と触れることでそれ自体の酸化還元が進行する。したがって、上述の添加装置においては、酸化還元型の薬剤の適用が実質的に困難である。
本発明の目的は、流動性の薬剤を収容するための容器と、当該容器に通じかつ先端に薬剤を吐出するためのノズルを有する弾性材料からなるチューブとを備えた薬剤包装体について、容器に収容された薬剤が外気に触れるのを避けながら、薬剤を容器から円滑に吐出できるようにすることにある。
本発明の薬剤包装体は、流動性の薬剤を収容するための容器と、容器の内部と外部とを連通するための、容器の下縁に配置された管体と、管体に一端が接続されかつ他端に薬剤を吐出するためのノズルを有する、弾性材料からなる第１チューブとを備えている。容器は、柔軟シートからなりかつ両側縁にまちを有する袋状に形成されるとともに、柔軟シートの内面同士の溶着により内部が管体を足部とする漏斗状に形成されている。ノズルは、先端が閉鎖しかつ先端側の側面を貫通する吐出孔が形成されたノズル本体と、吐出孔を閉鎖するようノズル本体の先端側の外周面に装着された、弾性材料からなる第２チューブとを備えており、第１チューブから薬剤が圧送されたときに吐出孔から溢れ出る薬剤により形成されるノズル本体と第２チューブとの間の隙間を通じて薬剤を吐出する。
柔軟シートの一例は、容器の内面側から外面側に向けて直鎖低密度ポリエチレン樹脂フイルム層、延伸ポリアミド樹脂フイルム層、アルミニウム箔層および延伸ポリエチレンテレフタレート樹脂フイルム層を積層した積層シートからなるものである。また、柔軟シートの他の例は、容器の内面側から外面側に向けて直鎖低密度ポリエチレン樹脂フイルム層、酸化アルミニウム蒸着ポリアミド樹脂フイルム層および延伸ポリエチレンテレフタレート樹脂フイルム層を積層した積層シートからなるものである。
本発明の薬剤包装体は、上述のような容器、管体および第１チューブを備えているため、容器に収容された薬剤が外気に触れるのを避けながら、管体および第１チューブを通じて容器から薬剤を円滑に吐出することができる。
図１および図２を参照して、本発明の実施の一形態に係る薬剤包装体を用いた測定装置を説明する。図において、測定装置１は、試料水の溶存酸素濃度を測定するためのものであり、測定セル１０、測定部２０および試薬供給部３０を主に備えている。
測定セル１０は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を筒状に成形した不透明な容器であり、側壁に対向する一対の光透過窓１０ａ，１０ｂが嵌め込まれているとともに、上部に開口部１１を有している。また、測定セル１０の底部近傍の側壁には、測定装置１に対して測定対象になる試料水を供給するための流路２に接続された導入路１２が設けられている。導入路１２は、流路２側から順にフイルター１３、定流量弁１４および電磁弁１５を有しており、流路２からの試料水を測定セル１０内へ供給可能に設定されている。また、測定セル１０の側壁には、開口部１１の近傍において、試料水を外部に排出するための排水路１６が設けられている。
また、測定セル１０の底部には、攪拌装置１７が設けられている。攪拌装置１７は、攪拌子１７ａとステータ１７ｂとを備えている。攪拌子１７ａは、測定セル１０の底部において回転可能に配置されており、磁石（図示省略）を内蔵している。ステータ１７ｂは、攪拌子１７ａを取り囲むよう測定セル１０の外側に配置されており、電磁誘導コイルを備えている。この電磁誘導コイルには、電源（図示省略）から電流が供給されるように設定されている。
測定部２０は、試料水における所要の波長の光の透過光強度を測定するためのものであり、光透過窓１０ａ，１０ｂを挟んで対向する発光体２１ａと受光体２１ｂとを有している。ここで、発光体２１ａは、例えば、所要の波長の光を発光可能なＬＥＤ（発光ダイオード）であり、また、受光体２１ｂは、例えば、光透過窓１０ａ，１０ｂを透過する発光体２１ａからの光を受光可能なフォトトランジスタである。
試薬供給部３０は、図２に示すように、測定セル１０の開口部１１に対して着脱可能に配置される試薬カートリッジ４０と、この試薬カートリッジ４０から測定セル１０へ試薬を排出させるための排出装置６０とを主に備えている。試薬カートリッジ４０は、中空のカートリッジケース４１と、この中に収納された薬剤包装体５０とを備えている。
カートリッジケース４１は、樹脂成形品であり、薬剤包装体５０をその内部に収納するために、正面ケース４２と背面ケース４３とに二分割されている。正面ケース４２と背面ケース４３とを組み合わせることで形成されるカートリッジケース４１は、概ね直方体状に形成された容器収納部４４と、その底面中央から延設された筒状のローラ出入部４５とを有している。ローラ出入部４５の基端には、カートリッジケース４１の内側に向けて、管体止め片４５ａが形成されている。この管体止め片４５ａは、薬剤包装体５０の管体５２（後述）を保持するための突起である。一方、ローラ出入部４５の先端には、カートリッジケース４１の内側に向けて、ノズル止め片４５ｅが形成されている。このノズル止め片４５ｅは、薬剤包装体５０のノズル５４（後述）を保持するための突起である。また、ローラ出入部４５の背面ケース４３側には、上下方向に延びるスリット４５ｂが形成されている。さらに、ローラ出入部４５の正面ケース４２側内面には、スリット４５ｂと対向する押圧面４５ｃが上下方向に形成されている。この押圧面４５ｃは、上下方向の略中央部において、弧状に凹んだ湾曲面４５ｄを有している。
薬剤包装体５０は、図３に示すように、流動性の試薬（薬剤）を収容するための容器５１、管体５２、チューブ５３およびノズル５４を備えている。容器５１は、例えば、所要の形状に裁断された数枚の柔軟なシート７０の周縁部（図３の網掛け部分）を気密に接着することで形成された袋状のものであり、その両側縁のそれぞれにおいて、内部に試薬を充填することで厚さ方向に膨らむまち（ガゼット）７１を有している。
なお、この実施の形態において、容器５１に収容される試薬は、試料水の溶存酸素濃度を測定するためのものであり、酸素と反応することで発色する薬剤（例えば、インジゴカルミン）を還元剤とともに水やアルコール系化合物（特に、グリコール化合物などの多価アルコール化合物）などの溶媒に溶解したものである。
ここで用いられるシート７０は、試薬の保存安定性を高めるため、外気の侵入を阻止可能なガスバリア性および遮光性を有するとともに、容器５１の内面側において耐薬品性および熱溶着性を有するものが好ましい。このようなシート７０としては、例えば、図４に示すように、容器５１の内面側から外面側に向けて直鎖低密度ポリエチレン樹脂フイルム層７０１、延伸ポリアミド樹脂フイルム層７０２、アルミニウム箔層７０３および延伸ポリエチレンテレフタレート樹脂フイルム層７０４の各層を接着剤層を挟んで積層した４層シートを用いることができる。また、図５に示すように、容器５１の内面側から外面側に向けて直鎖低密度ポリエチレン樹脂フイルム層７０１、酸化アルミニウム蒸着ポリアミド樹脂フイルム層７０５および延伸ポリエチレンテレフタレート樹脂フイルム層７０４の各層を接着剤層を挟んで積層した３層シートを用いることもできる。これらの積層シートを用いた場合、容器５１は、所要の形状に裁断した数枚のシート７０の内面同士を熱溶着することで形成することができる。なお、各積層シートの接着剤層には、例えば、ポリウレタン系、エポキシ系、ポリエステル系、シアノアクリレート系、ポリアクリル酸エステル系またはポリ酢酸ビニル系などの各種接着剤を用いることができる。
管体５２は、両端が開口した、耐薬品性を有する樹脂製の部材（例えば、高密度ポリエチレン樹脂の成形品）であり、一端側に径を縮小したコネクタ部５２ａが形成されている。また、管体５２の長さ方向の略中央部の外周には、カートリッジケース４１の管体止め片４５ａと係合する受け部５２ｂが形成されている。管体５２は、容器５１の下縁中央部において、容器５１の内部と外部とを連通するよう配置されており、受け部５２ｂからコネクタ部５２ａ側の部分が容器５１から突出している。
ここで、管体５２は、容器５１の内側に配置された端部の外周面に対してシート７０の内面が気密に接着されている。また、容器５１の内部、すなわち内部空間は、下部が管体５２を足部とする漏斗状に形成されるよう、シート７０同士の接着部に傾斜部７２が形成されている。
チューブ５３は、弾性材料からなるものであり、一端に管体５２のコネクタ部５２ａが挿入されることで管体５２に連結している。
チューブ５３を形成する弾性材料としては、フッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンとの共重合体等の二元系フッ素ゴムを例示することができる。二元系フッ素ゴムは、ガスバリア性（特に、酸素遮断性）および耐薬品性に優れていることから、容器５１に収容する試薬が試料水の溶存酸素濃度を測定するための酸化還元型試薬の場合に特に適しており、通常、プレス成形によりチューブ５３を形成することができる。
ノズル５４は、容器５１に収容された試薬を吐出するためのものであり、チューブ５３の先端に接続されている。ノズル５４は、図６に示すように、基端が開口しかつ先端が閉鎖した管状のノズル本体５５と、このノズル本体５５の先端側の外周面に装着された虫ゴム５６とを備えている。ノズル本体５５は、耐薬品性を有する樹脂製の部材（例えば、高密度ポリエチレン樹脂の成形品）であり、その内径は、長さ方向に均一に設定されている。ノズル本体５５の基端側には、コネクタ部５５ａが形成されており、このコネクタ部５５ａがチューブ５３の先端に挿入されている。一方、ノズル本体５５の先端側の側面には、ノズル本体５５の中心軸と直交する方向に貫通する吐出孔５５ｂが形成されている。すなわち、ノズル本体５５は、その内部と連通する２つの吐出孔５５ｂを有している。また、ノズル本体５５の長さ方向の略中央部の外周には、肉厚の段差部５５ｃが形成されている。この段差部５５ｃの基端側の外周には、カートリッジケース４１のノズル止め片４５ｅと係合する受け部５５ｄが形成されている。さらに、段差部５５ｃの先端側の外周には、溝部５５ｅが形成されており、この溝部５５ｅには、シールリング５７（例えば、フッ素ゴム製のＤリング）が装着されている。虫ゴム５６は、耐薬品性を有する弾性材料（例えば、ポリオレフィン系ゴム）からなるチューブであり、２つの吐出孔５５ｂを閉鎖するようノズル本体５５の先端側の外周面に装着されている。
このような薬剤包装体５０は、管体５２の受け部５２ｂがカートリッジケース４１の管体止め片４５ａと係合され、容器収納部４４内において容器５１が起立した状態で配置されている。また、チューブ５３は、ローラ出入部４５内において下方に延びており、ノズル本体５５の受け部５５ｄがカートリッジケース４１のノズル止め片４５ｅと係合されている。この結果、容器５１に収容された流動性の試薬は、管体５２を通じてチューブ５３内に充満し、ノズル本体５５の吐出孔５５ｂからの流出が虫ゴム５６により阻止された状態になる。なお、試薬カートリッジ４０の装着時、ノズル５４の先端部分は、測定セル１０内に突出するよう配置され、測定セル１０の内周面に対してシールリング５７により気密に装着される。
排出装置６０は、薬剤包装体５０の容器５１内に収容された試薬を排出するためのものであり、図示しないモーターに接続された回転駆動軸６１、駆動アーム６２および押圧ローラ６３を主に備えている。回転駆動軸６１は、スリット４５ｂの外側に配置されており、図２の反時計方向に回転可能である。駆動アーム６２は、一端が回転駆動軸６１に連結されており、他端に押圧ローラ６３が回転自在に装着されている。この駆動アーム６２は、回転駆動軸６１の回転により、図２に二点鎖線で示すように反時計方向に回転可能であり、この回転により、スリット４５ｂ部分において押圧ローラ６３がローラ出入部４５から出入り可能に設定されている。
上述の測定装置１は、制御装置（図示省略）を備えており、この制御装置が各部の動作を制御することで、次のように試料水の溶存酸素濃度を測定する。
次に、上述の測定装置１による試料水の水質検査動作を説明する。
先ず、測定装置１の電磁弁１５を開放状態に設定する。これにより、試料水が流路２から導入路１２を通じて測定セル１０内に流入する。この際、試料水中に含まれる夾雑物はフイルター１３により取り除かれる。また、測定セル１０内に流入する試料水の流量は、定流量弁１４により制御される。測定セル１０内に連続的に流入する試料水は、測定セル１０内を満たし、排水路１６から外部に連続的に排出される。このとき、ステータ１７ｂの電磁誘導コイルに通電すると、それによって生じる磁場を攪拌子１７ａ内の磁石が受け、それによって測定セル１０内の攪拌子１７ａが回転する。これにより、測定セル１０内に流入した試料水は攪拌され、測定セル１０が試料水により前洗浄される。
先ず、測定装置１の電磁弁１５を開放状態に設定する。これにより、試料水が流路２から導入路１２を通じて測定セル１０内に流入する。この際、試料水中に含まれる夾雑物はフイルター１３により取り除かれる。また、測定セル１０内に流入する試料水の流量は、定流量弁１４により制御される。測定セル１０内に連続的に流入する試料水は、測定セル１０内を満たし、排水路１６から外部に連続的に排出される。このとき、ステータ１７ｂの電磁誘導コイルに通電すると、それによって生じる磁場を攪拌子１７ａ内の磁石が受け、それによって測定セル１０内の攪拌子１７ａが回転する。これにより、測定セル１０内に流入した試料水は攪拌され、測定セル１０が試料水により前洗浄される。
上述のような前洗浄の後、ステータ１７ｂの電磁誘導コイルへの通電を一旦停止し、また、電磁弁１５を閉鎖すると、測定セル１０内への試料水の流入が断たれ、測定セル１０内において、排水路１６のレベルまで試料水が貯留される。この結果、ノズル５８の先端部は、貯留された試料水中に配置されることになる。この状態で測定部２０を作動させ、発光体２１ａから受光体２１ｂに向けて光を照射する。そして、発光体２１ａから照射される光について、試料水の透過光強度を測定する。
次に、ステータ１７ｂの電磁誘導コイルへの通電を開始して攪拌子１７ａの回転を再開し、その状態を継続しながら、同時に排出装置６０のモーターを駆動させて回転駆動軸６１を回転させる。この結果、駆動アーム６２が図２の反時計方向に回転し、それに伴って押圧ローラ６３がチューブ５３を押圧面４５ｃへ押圧しながら下方向に扱く。そして、容器５１内から管体５２を通じてチューブ５３内へ流出した試薬は、ノズル５４へ圧送され、ノズル本体５５の吐出孔５５ｂから溢れ出る。これにより、ノズル本体５５と虫ゴム５６との間に隙間が形成され、この隙間を通じて一定量の試薬が測定セル１０内の試料水中へ吐出される。このため、駆動アーム６２の回転動作を繰返すと、試料水には、駆動アーム６２の回転動作毎に、上述の一定量の試薬が試料水中へ断続的に徐々に注入されることになる。
ここで、容器５１は、柔軟なシート７０からなり、両側縁にまち７１を有するものであるため、ノズル５４から試薬が吐出されるに従ってまち７１が閉じる方向に収縮する。このため、容器５１は、外気を流入させずにノズル５４から試薬を吐出させることができ、収容した試薬を外気の影響で変性させることなく安定に維持することができる。また、容器５１は、内部空間が上述のような漏斗状に形成されているため、収容した試薬を管部５２へ円滑に集中させることができ、それによって試薬を円滑に管部５２内へ流し落とすことができる。このため、容器５１に収容した試薬は、残さずに使い切ることができる。
上述のようにして測定セル１０内に注入された試薬は、攪拌子１７ａの回転により攪拌される試料水中に溶解され、試料水に含まれる溶存酸素と反応して試料水を変色させる。
上述のような試薬の注入工程において、制御装置は、攪拌子１７ａの回転を継続し、また、測定部２０により、徐々に注入される試薬により変色する試料水の透過光強度（Ｉ）を連続的に測定する。この際、制御装置は、試料水に対して注入される試薬の量の増加に伴う透過光強度の変化の変化量を判定する。ここで判定する透過光強度の変化量は、通常、上述の一定量の試薬が注入される前後の透過光強度の差（ΔＩ）である。通常、試料水の透過光強度は、試薬の注入回数（すなわち、駆動アーム６２の回転動作数）に従って、徐々に減少する。ここで、試料水中の溶存酸素の全てが第Ｘ回目以前に注入された試薬と反応した場合、第Ｘ回目より後の注入動作においてそれ以上の試薬を注入しても、試料水の変色は進行しにくくなり、試料水の透過光強度は変化しにくくなる。すなわち、試薬の第Ｘ回目の注入後の透過光強度Ｉ１と第Ｘ＋１回目の注入後の透過光強度Ｉ２との差（Ｉ１−Ｉ２、すなわち、上記ΔＩ）は、微差になる。したがって、ΔＩが所定量以下になったとき、試料水にそれまで以上の試薬を注入しても、その試薬は試料水中の溶存酸素との反応に関与せず、そのままの状態で試料水中に残留することになる。
そこで、制御装置は、ΔＩが所定量以下になったと判定した場合、駆動アーム６２の回転動作を停止する。これにより、試料水に対する試薬の追加的な注入が停止される。続いて、制御装置は、その時点における試料水の透過光強度（ＩＢ）と試薬注入前の透過光強度（ＩＡ）との比（透過光強度比：ＩＢ／ＩＡ）を求める。そして、予め作成された透過光強度比と溶存酸素濃度との検量線データに基づいて、制御装置は、試料水中の溶存酸素濃度を算出する。
このようにして試料水中の溶存酸素濃度を測定した後、再度攪拌子１７ａを回転させるとともに電磁弁１５を開放すると、測定セル１０内に貯留された、試薬を含む試料水は、導入路１２から新たに流入する試料水により押し流され、排水路１６から外部に排出される。これにより、測定セル１０の洗浄が完了する。
なお、上述のような試料水の水質検査において、薬剤包装体５０の内部に充填された試薬がなくなったとき、試薬カートリッジ４０を取り外してカートリッジケース４１の正面ケース４２と背面ケース４３とを分割し、薬剤包装体５０のみを交換することもできるが、通常は取り外した試薬カートリッジ４０の全体を別の試薬カートリッジ４０に交換するのが好ましい。
上述の実施の形態では、試料水の溶存酸素濃度を測定するために薬剤包装体５０の容器５１にそのための試薬を収容した場合について説明したが、この試薬（薬剤）は、試料水について測定する他の水質指標、例えば、残留塩素濃度、硬度、シリカ濃度、Ｍアルカリ度またはｐＨ等に応じて他のものに変更することができる。ここで、残留塩素濃度は、溶存酸素濃度を測定する場合と同じく外気の影響を受けて変性しやすい酸化還元型の試薬（薬剤）を用いる必要があるが、他の水質指標についてはキレート剤や錯形成剤等の外気の影響を受けにくい試薬を用いることができる。このため、他の水質指標の測定のための薬剤包装体５０では、チューブ５３を形成する弾性材料として、サンゴバン社の商標「ファーメド」等のポリオレフィン系ゴムを用いることができ、その場合、チューブ５３は押出成形により形成することができる。
５０ 薬剤包装体
５１ 容器
５２ 管体
５３ チューブ
５４ ノズル
７０ シート
７１ まち
７０１ 直鎖低密度ポリエチレン樹脂フイルム層
７０２ 延伸ポリアミド樹脂フイルム層
７０３ アルミニウム箔層
７０４ 延伸ポリエチレンテレフタレート樹脂フイルム層
７０５ 酸化アルミニウム蒸着ポリアミド樹脂フイルム層
５１ 容器
５２ 管体
５３ チューブ
５４ ノズル
７０ シート
７１ まち
７０１ 直鎖低密度ポリエチレン樹脂フイルム層
７０２ 延伸ポリアミド樹脂フイルム層
７０３ アルミニウム箔層
７０４ 延伸ポリエチレンテレフタレート樹脂フイルム層
７０５ 酸化アルミニウム蒸着ポリアミド樹脂フイルム層
Claims (3)
- 流動性の薬剤を収容するための容器と、
前記容器の内部と外部とを連通するための、前記容器の下縁に配置された管体と、
前記管体に一端が接続されかつ他端に前記薬剤を吐出するためのノズルを有する、弾性材料からなる第１チューブとを備え、
前記容器は、柔軟シートからなりかつ両側縁にまちを有する袋状に形成されるとともに、前記柔軟シートの内面同士の溶着により内部が前記管体を足部とする漏斗状に形成されており、
前記ノズルは、先端が閉鎖しかつ先端側の側面を貫通する吐出孔が形成されたノズル本体と、前記吐出孔を閉鎖するよう前記ノズル本体の先端側の外周面に装着された、弾性材料からなる第２チューブとを備えており、前記第１チューブから前記薬剤が圧送されたときに前記吐出孔から溢れ出る前記薬剤により形成される前記ノズル本体と前記第２チューブとの間の隙間を通じて前記薬剤を吐出する、
薬剤包装体。 - 前記柔軟シートは、前記容器の内面側から外面側に向けて直鎖低密度ポリエチレン樹脂フイルム層、延伸ポリアミド樹脂フイルム層、アルミニウム箔層および延伸ポリエチレンテレフタレート樹脂フイルム層を積層した積層シートからなる、請求項１に記載の薬剤包装体。
- 前記柔軟シートは、前記容器の内面側から外面側に向けて直鎖低密度ポリエチレン樹脂フイルム層、酸化アルミニウム蒸着ポリアミド樹脂フイルム層および延伸ポリエチレンテレフタレート樹脂フイルム層を積層した積層シートからなる、請求項１に記載の薬剤包装体。
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