JP6087919B2 - 流体ディスペンサ - Google Patents

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Description

本発明は、流体貯蔵器と、ポンプ本体と駆動ロッドとの間に容積可変のポンプ室が形成された在来型の手動ポンプと、を有する流体ディスペンサに関する。
駆動ロッドを移動させる目的は、休止位置において所定の最大容積となるポンプ室の容積を変化させることである。この種のディスペンサは、粘度の異なる様々な流体を吐出する用途で、香水、化粧品、更には医薬の分野において非常に多く用いられている。
従来技術では、吐出管（dispenser cannula）を有するピペットの形をしたディスペンサも存在する。吐出管は、流体の液滴を形成するように作られた吐出口を有し、当該液滴は重力によって吐出管から離れる。一般に、こうした吐出管は一種の吸入バルブ（bulb）と組み合わされ、当該吸入バルブによって、吐出口から吐出管に流体を吸入することができる。
その後、吐出管とそれに組み合わされた吸入バルブとを流体貯蔵器から取り外す。そして、吸入バルブを押さえて流体を一滴ずつ吐出口から送り出す、というやり方で吐出が行われる。言い換えると、流体は吐出口を通して吐出管に入り、そして出て行く。空になった後、吐出管は次回の駆動に備えて流体貯蔵器の中に戻される。これは、香水や化粧品の分野において生理水（serum）の吐出に多く用いられるピペット型のディスペンサの設計としては、全く従来と同じである。この種の、生理水を定量ずつ（すなわち一滴ずつ）吐出することができるディスペンサ／ピペットは、ユーザから高く評価される。
しかしながら、この種のディスペンサ／ピペットには、貯蔵器に格納された流体に吐出管が浸される、という事実に関連した問題が存在する。浸された結果として、吐出管の外壁に流体が付着し、その流体が重力によって吐出口の位置に集まり、この位置で不完全あるいは完全な液滴が形成されることがある。当該不完全あるいは完全な液滴は、吐出管を取り扱う際に失われる場合もあるが、吐出される液滴の量がその分増えてしまう場合もある。そうなれば投薬量は正しい値ではなくなってしまう。いずれの場合にせよ、吐出管の外壁に付着した流体は、ディスペンサ／ピペットの正確な操作にとっては有害なだけである。加えて、口が開いた状態の貯蔵器をひっくり返してしまう危険もある。
国際公開第２００９／０７３４８２号
そこで、本発明は、特に適切な新しい種類のディスペンサを定義して従来のディスペンサ／ピペットに置き換えることで、従来技術に関する上述の問題を解消することを目的とする。本発明は先ず、吐出管からの流体の損失を回避することを目的とする。本発明はまた、吐出にあたって、吐出口で霧状にすることなく、整った形状の液滴を形成することを目的とする。本発明は更に、ディスペンサの駆動を改善して、より高い精度での液滴の吐出を可能にすることを目的とする。更に加えて、本発明は、ディスペンサの貯蔵器に格納された流体の良好な状態での保存を保証することを目的とする。
上記目的の達成のために、本発明は、流体貯蔵器と、ポンプ本体と駆動ロッドとからなり、それらの間に所定の最大容積を有するポンプ室が形成されると共に、駆動ロッドがポンプ本体内を軸方向に移動することによりポンプ室の容積が変化するように構成されたポンプと、を備えた流体ディスペンサであって、前記駆動ロッドに装着された吐出管を更に有しており、当該吐出管は、重力によって吐出管から分離される液滴を形成する吐出口を備えると共に、前記ポンプ室の所定の最大容積は、前記吐出口から吐出される液滴の量に実質的に等しい、という流体ディスペンサを提供する。
従って、上述した従来技術のディスペンサ／ピペットとは異なり、流体は吐出管の中を一方向にのみ流れる。貯蔵器から出た流体は、ポンプ、駆動ロッド、それから吐出管を通過し、最終的に吐出口に送り出されて液滴の形となる。ポンプを使用するため、従来技術で通常使用されるディスペンサ／ピペットに必要な操作、すなわち、吐出管を流体貯蔵器に浸す作業が不要となる。これにより、貯蔵器から直接、あるいは吐出口の周囲に溜まった後に流体が損失する危険は排除される。加えて、ポンプ室の容積が吐出口に送り出される液滴の量と実質的に一致することの結果として、ポンプの起動のたびに１滴の流体が放出されることになる。つまり、毎回の駆動において、１滴よりも多くの液滴が放出される危険はない。
本発明の別の効果的な様態では、前記吐出管は所定の内部容積を有し、前記内部容積は前記ポンプ室の前記最大容積の３乃至７倍であり、４乃至６倍とするのが好ましい。この構成では、ポンプの駆動ロッドからの流体は、相対的に充分大きな空間に到達し、吐出管内部で生じる損失水頭が大きくなることから、霧状での吐出は回避される。言い換えると、駆動ロッドを介して、ポンプによる圧力を受けて移動させられた１回分量の流体は、吐出管の内部で勢いが減衰され（damped）、その結果、吐出口において、流体は、重力によって吐出管から分離されるのに充分な量の液滴の形で吐出される。吐出管の内部容積が大きいことで、ポンプによって高められた圧力を吸収できるものと考えられる。
１つの実施の形態では、前記吐出管を透明な材料で製造し、前記透明な材料の一例はガラスであることとする。これによれば、ディスペンサの全体的な形状は、従来技術のディスペンサ／ピペットの形状にほぼ類似している、あるいは互換性がある。
また、効果的な実施の形態として、前記ポンプを駆動するための押下部材を有し、前記押下部材は前記流体貯蔵器に固定されていること、とする。これにより、押下部材が貯蔵器及びポンプ本体を移動させる。また、効果的な構成として、前記流体貯蔵器が摺動可能に内挿された外筒を有し、前記吐出管は、前記外筒に固定されていること、とする。これにより、ユーザは、外筒でディスペンサを保持し、親指で押下部材を駆動することができる。つまり、ユーザの動作は、在来型のピペットで必要とされる動作とほぼ類似又は同一である。
本発明の別の様態として、前記流体貯蔵器は、流体が前記流体貯蔵器から取り出されるのに従って移動する従動型ピストンを有することとする。これにより、流体は決して外気と接触することはない。
また、本発明の別の特徴として、前記ポンプ室の前記最大容積は５０ｍｌから７０ｍｌの範囲にあることとする。本発明では、この容積は、吐出口から吐出される液滴の量に相当する。
実際的な実施の形態では、前記外筒は開放された終端部と先端部とを有し、前記終端部の内部では押下部材が軸方向に移動可能であり、前記先端部内部には、前記吐出管が、移動しない状態で、かつ、前記吐出口が軸方向に突出した状態で装着されており、駆動中、前記押下部材が前記流体貯蔵器及び前記ポンプ本体を前記外筒内で移動させることにより、戻しスプリングを圧縮することとする。この構成では、当該ディスペンサは、４本の指でユーザの掌に保持される外筒を有し、親指で駆動される押下部材を有する在来型のピペットに類似したものとなる。
本発明の原理の１つは、在来型のポンプを液滴吐出管と組み合わせて用いることで、従来技術のディスペンサ／ピペットに類似したディスペンサを形成する、という点にある。また、本発明のもう１つの原理として、完全な液滴が吐出管の吐出口で形成されることを保証するために、吐出管を流体減衰空間（fluid damping space）として利用する、というものがある。さらに別の原理として、貯蔵器、ポンプ、そして吐出管を格納する外筒を用いる。
以下、本発明について、非限定的な例として本発明の実施の形態を示す添付図面を参照しながら、より詳細に説明する。
本発明の流体ディスペンサを示す縦断面図である。 図１の下側部分の拡大図である。
図面に示すディスペンサは６つの構成要素から成る。すなわち、貯蔵器１、押下部材２、ポンプ３、留めリング４、吐出管（cannula）５、そして、外筒６である。構成要素は全て長手方向軸Ｘ上に配置されている。いくつかの構成要素は、軸Ｘについて円対称となっている。
流体貯蔵器１は、内部に従動型ピストン（follower piston）１２が摺動可能に設置された、円筒形のスライドシリンダ１１を有する。貯蔵器が流体で満たされている時、従動型ピストン１２はスライドシリンダ１１の一方の端部、すなわち、ネック部１３が形成されている方の端部の反対側の端部に位置している。つまり、空間の容積は、従動型ピストン１２のスライドシリンダ１１内での移動に従って変化する。この種の貯蔵器では、貯蔵器内に格納された流体は、常に外気から保護されており、従って、劣化することはありえない。
押下部材２は、スライドシリンダ１１の端部のうちネック部１３とは反対側の端部に配置されている。すなわち、貯蔵器が流体で満たされている時には、従動型ピストン１２のすぐ上の位置にある。押下部材２はシリンダ１１に固定されている。変形例として、押下部材２を、シリンダ１１又は貯蔵器１と一体化した部品とすることも可能である。上記構成により、後述するように、押下部材２を押下することで貯蔵器１に圧力が加わる。
ポンプ３は、留めリング４によって貯蔵器の開口部１３に留められている。ポンプ３は、内部にポンプ室３３が形成されたポンプ本体３０を有する。ポンプ室３３の容積は可変であるが、休止状態における最大容積は予め定められている。ポンプは、ポンプ本体だけでなく、ポンプ本体３０内部で軸方向に移動する駆動ロッド３４によっても形成されている。
一例として、駆動ロッド３４は、ポンプ本体３０内部を漏れの生じない状態で摺動するピストンを備えたものとすることができる。ポンプ３は入口弁３１及び出口弁を備えており、出口弁は、駆動ロッド３４に組み込まれるか、又は、固定される。上記構成により、駆動ロッド３４を押下することで、ポンプ室３３の容積は最大容積から変化する。最大容積は約５０ｍｌから７０ｍｌの範囲とする。駆動ロッド３４は、ポンプ室３３の外側に配置された戻しスプリング３５の力に逆らう形で、休止位置から移動させることができる。吐出される流体の１回分量は、ポンプ室の所定の最大容積にほぼ一致する。言い換えると、毎回の駆動のたびに、ポンプは、ポンプ室内に存在する流体のほぼ全てを吐出する。そうして、戻しスプリング３５がポンプ室３３を、所定の最大容積の状態に戻す。これは、香水、化粧品、更には医薬の分野における手動式ポンプの設計としては、戻しスプリング３５がポンプ室の外部に配置されている点を除いて、完全に従来と同じである。
吐出管５は、例えばガラスやプラスチック材などの、透明な材料で製造すればよい。吐出管５は軸Ｘについて完全な円対称性としてもよい。吐出管５は、ポンプ３の駆動ロッド３４の自由端の周囲に嵌合する接続スリーブ５３を有する。吐出管５のその先には、細長い円筒形主部５１が形成されており、当該円筒形主部５１の内部容積は所定の大きさとなっている。吐出管５の終端には吐出口５２が形成されている。吐出口５２は、流体の液滴を形成するように作られている。当該液滴は重力によって吐出管から離れる。吐出される液滴の量は、約５０ｍｌから７０ｍｌの範囲にあり、これはポンプ室３３の所定の最大容積と同じである。吐出管５の形状は全体的に細長く、在来型のピペットに近い。吐出管５の内部容積は、約５０ｍｌから７０ｍｌの範囲にあるポンプ室３３の最大容積の約３〜７倍に相当しており、約４〜６倍に相当するのが好ましい。言い換えると、吐出管の内部容積は、約１５０ｍｌから５００ｍｌの範囲にある。内部容積は約２００ｍｌから４００ｍｌの範囲とするのが好ましく、更に３００ｍｌとするのが好ましい。ポンプ室３３の内容物は、駆動ロッド３４からの圧力を受けて移動し、すでに流体で満たされた状態の吐出管に到達する。１回分の吐出量に対して吐出管の容積は相当に大きいことから、吐出管内に大きな損失水頭を生じさせることができる。それによって、流体が霧状に吐出される事態を回避することができる。つまり、流体は吐出管で勢いを減衰された後に、約５０ｍｌから７０ｍｌの範囲の量の液滴の形で、重力によって吐出管から離れる。
外筒６は中空のシェルを構成しており、内部に貯蔵器１、ポンプ３、そして吐出管５の一部を収容している。外筒６の開放された上側端部には押下部材２が取付けられおり、下側端部の先には吐出管５が延びている。吐出管５は外筒６の先頭部分６５の内部に、移動しない状態で取り付けられている。外筒と吐出管とは、例えば二重射出成形（bi-injection）を用いて、単一部品として製造することもできる。貯蔵器１、ポンプ本体３０、そして留めリング４は、押下部材２の押下によって外筒６内部で軸方向に上下移動させることができ、それによってバネ３５は圧縮される。従って、ユーザは、ディスペンサを外筒６の位置で掌に保持して、親指で押下部材２を押下すればよい。つまり、駆動のやり方は従来のピペットの駆動と類似している。外筒６が貯蔵器１及びポンプ３を完全に覆い隠していることから、ユーザは、押下部材２の押下によってポンプが駆動されることすら意識しない。ユーザの認識は単に、押下部材２を押下すれば、形の整った流体の液滴が重力によって吐出管５の端部から落下するという、というものである。
ポンプ室の容積と吐出される液滴の量とが一致していること、そして、液滴形成前に流体減衰室として機能する吐出管の内部容積が大きいことにより、ディスペンサは正確に動作する。

Claims (9)

  1. 流体貯蔵器（１）と、
    ポンプ本体（３０）と駆動ロッド（３４）とからなり、それらの間に所定の最大容積を有するポンプ室（３３）が形成されると共に、駆動ロッド（３４）がポンプ本体（３０）内を軸方向に移動することによりポンプ室（３３）の容積が変化するように構成されたポンプ（３）と、
    を備えた流体ディスペンサであって、
    前記駆動ロッド（３４）に装着された吐出管（５）を更に有しており、
    当該吐出管（５）は、重力によって吐出管から分離される液滴を形成する吐出口（５２）を備えると共に、
    前記ポンプ室（３３）の所定の最大容積は、前記吐出口（５２）から吐出される液滴の量に実質的に等しく、
    前記吐出管(５)は所定の内部容積を有し、前記内部容積は前記ポンプ室（３３）の前記最大容積の３乃至７倍に相当すること、
    を特徴とする流体ディスペンサ。
  2. 前記吐出管(５)は所定の内部容積を有し、前記内部容積は前記ポンプ室（３３）の前記最大容積の４乃至６倍に相当すること、
    を特徴とする請求項１に記載のディスペンサ。
  3. 前記吐出管(５)は透明な材料で製造されており、前記透明な材料の一例はガラスであること、
    を特徴とする請求項１又は２に記載の流体ディスペンサ。
  4. 前記吐出管(５)は細長く、そのため、全体的にはピペットの形状を有すること、
    を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の流体ディスペンサ。
  5. 前記ポンプ(３)を駆動するための押下部材(２)を有し、前記押下部材(２)は前記流体貯蔵器(１)に固定されていること、
    を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の流体ディスペンサ。
  6. 前記流体貯蔵器(１)が摺動可能に内挿された外筒(６)を有し、前記吐出管(５)は、前記外筒(６)に固定されていること、
    を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の流体ディスペンサ。
  7. 前記外筒(６)は開放された終端部（６２）と先端部（６５）とを有し、前記終端部の内部では押下部材(２)が軸方向に移動可能であり、前記先端部内部には、前記吐出管(５)が、移動しない状態で、かつ、前記吐出口（５２）が軸方向に突出した状態で装着されており、
    駆動中、前記押下部材(２)が前記流体貯蔵器(１)及び前記ポンプ本体（３０）を前記外筒(６)内で移動させることにより、戻しスプリング（３５）を圧縮すること、
    を特徴とする請求項６に記載の流体ディスペンサ。
  8. 前記流体貯蔵器(１)は、流体が前記流体貯蔵器から取り出されるのに従って移動する従動型ピストン(１２)を有すること、
    を特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の流体ディスペンサ。
  9. 前記ポンプ室（３３）の前記最大容積は５０ｍｌから７０ｍｌの範囲にあること、
    を特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の流体ディスペンサ。
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