JP6075407B2 - 液体搬送装置、及び、液体搬送方法 - Google Patents
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Description
弾性を有するチューブと、前記チューブが液体を搬送する搬送方向に沿って並ぶ複数のフィンガーと、複数の前記フィンガーをそれぞれ駆動する駆動部と、を備えることを一つ目の前提とする。そして、前記チューブを押し潰すように前記フィンガーを駆動する閉鎖動作によって、前記チューブ内部の液体を前記搬送方向に搬送することと、押し潰された前記チューブの形状が復元することにより前記フィンガーが押し戻される開放動作によって、前記チューブ内部に液体を吸引することと、を行なう液体搬送装置であることを二つ目の前提とする。その上で、前記搬送方向の最下流側のフィンガーの閉鎖動作が完了し、前記搬送方向の最下流側のフィンガーと隣り合うフィンガーの開放動作が完了した後で、前記搬送方向の最上流側のフィンガーの閉鎖動作が開始されることを特徴とする液体搬送装置。
このような液体搬送装置によれば、液体搬送量の精度を高くすることができる。
このような液体搬送装置によれば、フィンガーの動作を遅くする必要のない部分では動作を速くすることができるので、全体の液体搬送速度を向上させることができ、正確褐迅速な液体搬送を行うことが可能になる。
このような液体搬送装置によれば、チューブの使用条件によってチューブの復元時間が変化した場合であっても液体搬送量にばらつき等が生じることなく、正確な液体搬送を行なうことができる。
このような液体搬送装置によれば、チューブの復元時間が変化した場合であっても液体搬送量にばらつき等が生じることなく、正確な液体搬送を行なうことができる。
このような液体搬送装置によれば、カム機構によって正確な液体搬送を行なうことができるため、液体搬送装置の構成が単純になる。また、カムの回転速度やカムの形状を調整することによって、液体搬送の精度をコントロールすることができる。
このような液体搬送装置によれば、液体搬送量の精度を向上させつつ、搬送装置を高効率に駆動させることができる。
<液体搬送装置の基本的構成>
本実施形態において用いられる液体搬送装置の形態として、送液ポンプ10を例に挙げて説明する。
図1は、本実施形態の送液ポンプ10の外観を示す斜視図である。図1において、送液ポンプ10は、チューブを蠕動運動させることによって液体を搬送するチューブポンプ20と、液体を収容するパック状の液体収容容器90とを備える。そして、チューブポンプ20と液体収容容器90とは、チューブ80によって接続されている。
チューブポンプ20による液体搬送動作について簡単に説明する。カム61が液体の搬送方向(回転方向)に所定の速度で回転するのに合わせて、搬送方向上流側から搬送方向下流側に順次フィンガーが押され(駆動され)、チューブを順番に押し潰していく(閉鎖動作)。すなわち、フィンガー41〜47まで、搬送方向に沿って順次フィンガーが駆動されていく。これにより、チューブ80に蠕動運動が生じ、チューブ内に充填された液体が回転方向下流側に押し出され、流出する。つまり、回転方向に液体が搬送される。そして、カム61の回転に応じて閉鎖されていたフィンガーがカム61の凸部から外れることにより、回転方向上流側のフィンガー41から回転方向下流側のフィンガー47へと順次開放されていく。このとき、チューブの復元力によって回転方向の上流側からチューブ内に液体が流入する。
この動作を繰り返すことによって、搬送方向(図2では回転方向)に液体が搬送される。
図3は、フィンガー41〜47のそれぞれについて、開放・閉鎖の動作と時間との関係を表す図である。
1サイクル毎に規定量の液体を搬送するために、Filled-up time>0となればよいことを説明したが、当該Filled-up timeはチューブ80の復元力によって影響されるものである。
比較例として、チューブの復元力が弱い場合の例について説明する。図6は、比較例の場合に、フィンガー41〜47のそれぞれについて、開放・閉鎖の動作と時間との関係を表す図である。図7は、図6の時間eにおけるチューブとフィンガーの関係を表す概念図である。
そこで、本実施形態では、チューブ80の復元力に応じて、常にFilled-up time>0となるように調整してフィンガーを動作させる。
第1実施例ではカム61の回転速度を遅くすることで、Filled-up time>0となるように調整を行うが、その分1サイクルの液体搬送時間(図8において時間aから時間eまで)が長くなってしまう。
本実施形態では、カム61の回転速度を調整するに際してチューブ80の復元力を考慮するが、同じチューブを使用した場合であっても、使用条件によって押し潰されたチューブが復元するまでに要する時間が異なる場合がある。
そこで、第3実施例として、チューブの復元時間が変化する場合の例について説明する。
第2実施形態では、第1実施形態で説明したFilled-up timeに加えて、駆動部60のモーター(不図示)の効率を考慮することにより、正確な液体搬送を実現しつつ、エネルギー効率の良い液体搬送を行なう。なお、送液ポンプ10の構成は第1実施形態と同様である。
前述の実施形態では、モーターが常に駆動(連続駆動)している場合の液体搬送について説明していたが、必ずしも連続的なモーター駆動が行われるとは限らない。例えば、液体搬送装置の使用用途に応じて30秒間駆動して、30秒間停止するような間欠駆動が行なわれる場合も考えられる。そこで、第3実施形態では、間欠駆動時にも効率の良い液体搬送を行なう。
一実施形態としてフィンガーで押圧するチューブポンプを用いた液体搬送装置を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
前述した実施形態において、チューブポンプの送液機構として、フィンガーを用いてチューブを押す機構について説明しているが、この限りではない。例えば、送液機構としてローラーで押す機構や、タイヤ(リング)で押す機構などを用いてもよく、本発明は高精度の吐出が要求されるチューブポンプすべてに適用することができる。
前述した実施形態において説明される駆動部60は、カム61を回転させることによってフィンガー41〜47を順次駆動させていたが、カム以外の構造を用いて各フィンガーを駆動させる構成であってもよい。例えば、各フィンガーの動作について、本明細書中で説明されたようなタイミングで動作を実現できるものであれば、クランク機構等を用いてフィンガーを駆動するのであってもよい。
Claims (7)
- 第1の方向に液体を搬送するチューブと、
前記第1の方向と直交する第2の方向に往復移動する複数のフィンガーと、
調整される回転速度で回転するカムと、
を備えた液体搬送装置であって、
前記カムは前記フィンガーを押す凸部を有し、
前記フィンガーが、前記凸部に押されて前記チューブを押し潰す閉鎖動作と、前記凸部らの押圧が減少して前記チューブを押し戻す開放動作と、を繰り返しおこない、
前記カムの回転速度を調整することにより、前記第1の方向において最下流側である第1のフィンガーの閉鎖動作と、前記第1のフィンガーと隣り合う第2のフィンガーが押し潰したチューブが復元される開放動作と、が完了した後で、前記搬送方向の最上流側の第3のフィンガーの閉鎖動作が開始され、
前記カムの回転速度を調整することにより、前記第1のフィンガー及び前記第2のフィンガー以外の他のフィンガーが前記第2の方向に移動する速度を、前記第1のフィンガー及び前記第2のフィンガーが前記第2の方向に移動する速度よりも速くすることを特徴とする液体搬送装置。 - 請求項1に記載の液体搬送装置であって、
前記フィンガーの一方の端部を第1端部とし、
前記フィンガーのもう一方の端部を第2端部とし、
前記閉鎖動作とは、前記凸部が前記第1端部を押すことによって前記フィンガーを前記第2の方向に移動させて前記第2端部が前記チューブを押し潰す動作であり、
前記開放動作とは、前記凸部から前記第1端部が外れることによって押し潰されていた前記チューブが復元力によって押し戻すように動く動作であり、
前記カムが回転するにしたがって前記凸部と前記フィンガーとが前記閉鎖動作と前記開放動作とを繰り返すことを特徴とする液体搬送装置。 - 請求項1または2に記載の液体搬送装置であって、
前記チューブを長い時間において押し潰していたフィンガーの開放動作では、
前記第2の方向に移動する速度を遅くするように、前記カムの回転速度を調整することを特徴とする液体搬送装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の液体搬送装置であって、
前記チューブが使用された期間と押し潰された前記チューブの形状が復元するまでの時間との関係に基づいて、
前記第1の方向において最下流側であるフィンガー及び前記第1の方向において最下流側であるフィンガーと隣り合うフィンガーが前記第2の方向に移動する際の速度を調整するように前記カムの回転速度を設定することを特徴とする液体搬送装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の液体搬送装置であって、
前記チューブの一部が円弧状に設けられ、
複数の前記フィンガーはそれぞれ前記チューブの円弧中心方向から放射状に設けられ、
前記カムは前記チューブの円弧中心を軸として回転し、
前記カムを所定の速度で回転させて、前記凸部が複数の前記フィンガーを前記第1の方向の上流側から下流側に順次押すことにより、
前記チューブに蠕動運動を生じさせることを特徴とする液体搬送装置。 - 請求項5に記載の液体搬送装置であって、
前記液体の搬送量から決められる前記フィンガーを第2の方向へ移動させる際の速度条件と、
前記第1の方向の最下流側のフィンガーと隣り合うフィンガーの開放動作が完了した後で、前記第1の方向の最上流側のフィンガーの閉鎖動作が開始されるように前記フィンガーを第2の方向に移動させる際の速度条件と、を考慮して、
前記カムを回転させるモーターのエネルギー効率が最も高くなるように前記カムを回転させる速度が決められることを特徴とする液体搬送装置。 - チューブ内の液体を第1の方向に搬送する液体搬送方法であって、
前記第1の方向と直交する第2の方向に往復移動する複数のフィンガーを前記第1の方向に配置し、
カムを回転させて、前記カムに設けられた凸部が前記フィンガーを押して、前記フィンガーが前記第2の方向に往復移動することによって、
前記フィンガーが、前記チューブを押し潰す閉鎖動作と、前記凸部からの押圧が減少して前記チューブが復元する開放動作と、を繰り返しおこない、
前記カムの回転速度を調整することにより、前記第1の方向において最下流側である第1のフィンガーの閉鎖動作と、前記第1のフィンガーと隣り合う第2のフィンガーが押し潰したチューブが復元される開放動作と、が完了した後で、前記搬送方向の最上流側の第3のフィンガーの閉鎖動作が開始され、
前記カムの回転速度を調整することにより、前記第1のフィンガー及び前記第2のフィンガー以外の他のフィンガーが前記第2の方向に移動する速度を、前記第1のフィンガー及び前記第2のフィンガーが前記第2の方向に移動する速度よりも速くする、ことを特徴とする液体搬送方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015117274A JP6075407B2 (ja) | 2015-06-10 | 2015-06-10 | 液体搬送装置、及び、液体搬送方法 |
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JP2011158731A Division JP5935253B2 (ja) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | 液体搬送装置、及び、液体搬送方法 |
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JP2015158209A JP2015158209A (ja) | 2015-09-03 |
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JP3698277B2 (ja) * | 1995-11-28 | 2005-09-21 | テルモ株式会社 | 輸液ポンプ |
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