JP7486730B2 - バルブ - Google Patents

Description

本発明はバルブに関する。

流体が流れる流路においては、バルブによって流体の流量を制御している（例えば、特許文献１、２参照。）。

特許第５２７０１７７号公報 特許第５６００１８０号公報

流路を流れる流体が清浄であることが好ましい場合、バルブを通過する際にも、流体を清浄に保つことが好ましい。そこで、本発明は、流体を清浄に保ちながら流体の流量を調節可能なバルブを提供することを目的の一つとする。

本発明の態様によれば、ケースと、ケース内に配置されたチューブと、ケース内に配置されたヒンジ支点と、ヒンジ支点に接続され、チューブに接触可能な接触部材と、ケースの外から接触部材に非接触力を加え、接触部材がチューブに加える接触力を変化させて、チューブの内径を変化させる駆動装置と、を備えるバルブが提供される。

上記のバルブにおいて、チューブがケースの内壁に沿って配置されていてもよい。

上記のバルブにおいて、接触部材が、チューブを内壁に押し付けるよう構成されていてもよい。

上記のバルブにおいて、接触部材に非接触力が加わっていない場合に、接触部材がチューブを閉塞させないよう構成されていてもよい。

上記のバルブにおいて、接触部材に非接触力が加わると、接触部材が、チューブに向かって移動してもよい。

上記のバルブにおいて、接触部材に加わる非接触力が増加すると、接触部材がチューブに加える接触力が増加してもよい。

上記のバルブにおいて、接触部材に非接触力が加わっていない場合に、接触部材がチューブを閉塞させるよう構成されていてもよい。

上記のバルブにおいて、接触部材に非接触力が加わると、接触部材が、チューブから離れる方向に移動してもよい。

上記のバルブが、接触部材をチューブに押し付ける押し付け部材をさらに備えていてもよい。

上記のバルブにおいて、接触部材に加わる非接触力が増加すると、接触部材がチューブに加える接触力が減少してもよい。

上記のバルブにおいて、接触部材に磁石が設けられており、駆動装置が、磁石を介して磁力で接触部材を移動させてもよい。

上記のバルブにおいて、ケースが閉鎖されていてもよい。

上記のバルブにおいて、ケースが流体透過性でなくてもよい。

上記のバルブにおいて、ケースが液体透過性でなくてもよい。

上記のバルブにおいて、ケースに入口コネクターと出口コネクターとが設けられており、チューブの一端が入口コネクターに接続され、チューブの他端が出口コネクターに接続されていてもよい。

上記のバルブにおいて、ケースと駆動装置が分離可能であってもよい。

本発明によれば、流体を清浄に保ちながら流体の流量を調節可能なバルブを提供可能である。

第１実施形態に係るバルブの側方から見た模式的断面図である。 第１実施形態に係るバルブの上方から見た模式的断面図である。 第１実施形態に係るバルブの側方から見た模式的断面図である。 第１実施形態に係るバルブの上方から見た模式的断面図である。 第１実施形態に係るバルブの駆動装置のケースに対向する側から見た模式的側面図である。 第２実施形態に係るバルブの側方から見た模式的断面図である。 第２実施形態に係るバルブの側方から見た模式的断面図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。ただし、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

（第１実施形態）
第１実施形態に係るバルブは、図１及び図２に示すように、ケース３と、ケース３内に配置されたチューブ１と、ケース３内に配置されたヒンジ支点４と、ヒンジ支点４に接続され、チューブ１に接触可能な接触部材５と、ケース３の外から接触部材５に非接触力を加え、接触部材５がチューブ１に加える接触力を変化させて、チューブ１の内径を変化させる駆動装置１０と、を備える。

チューブ１内を流体が流れる。本開示において、流体は、気体及び液体を含む。チューブ１は、例えば、弾性変形可能であり、可撓性を有する。チューブ１は、両側から挟み込むことにより圧縮され、内部を閉塞することが可能である。チューブ１の材料は、例えば、チューブ１の内部が、チューブ１の壁を通して外部と気体、ウイルス、微生物及び不純物等の交換をしないよう選定される。チューブ１の材料としては、樹脂が挙げられる。

ケース３は、例えば、ケース３Ａとケース３Ｂとに分割可能である。ケース３Ａとケース３Ｂとは例えば勘合可能である。ケース３の材料は、例えば、流体透過性ではない。例えば、ケース３には、入口コネクター３１と出口コネクター３２が設けられている。チューブ１の一端が入口コネクター３１に接続され、チューブ１の他端が出口コネクター３２に接続される。入口コネクター３１と出口コネクター３２はケース３と一体化していてもよい。あるいは、入口コネクター３１と出口コネクター３２は、ケース３から分離可能であってもよい。この場合、Ｏリング等の密封部材を介して、入口コネクター３１と出口コネクター３２をケース３に配置してもよい。

チューブ１の両端を入口コネクター３１及び出口コネクター３２に接続し、ケース３Ａとケース３Ｂを勘合させると、ケース３の内部は外部から閉鎖される。閉鎖されたケース３内部は真空であってもよい。閉鎖されたケース３内部は、窒素及びアルゴン等の不活性ガスで充填されてもよい。閉鎖されたケース３内部は、液体又はゲルで充填されてもよい。ケース３が閉鎖されると、ケース３内部に流体が存在しても、ケース３内部の流体は外部に出ることができない。また、ケース３が閉鎖されると、ケース３外部の流体は、ケース３内部に進入することができない。そのため、ケース３の内部は、外部と気体、ウイルス、微生物及び不純物等の交換をしない。

チューブ１は、ケース３の内壁３３に沿って配置される。ケース３の内壁３３と外壁３４の間には空間があってもよい。接触部材５は、ヒンジ支点４を中心として回転可能である。チューブ１は、ケース３の内壁３３と接触部材５の間に配置される。接触部材５のチューブ１に接触する部分には、突起が設けられていてもよい。接触部材５のチューブ１に接触する部分に対向する、ケース３の内壁３３の部分には、突起が設けられていてもよい。

第１実施形態に係るバルブは、接触部材５に設けられた磁石７を備えていてもよい。磁石７の数は任意である。ケース３の外部に配置される駆動装置１０は、磁石１１を備える。ケース３と、駆動装置１０と、は、分離可能である。そのため、ケース３及びその内部の構成要素はディスポーザブルであり、駆動装置１０は、新品に交換されたケース３及びその内部の構成要素に対して再利用可能である。接触部材５に接続された磁石７と、駆動装置１０が備える磁石１１と、の間には非接触力である磁力による反発力が生じる。ケース３外部の駆動装置１０は、磁石１１と磁石７の間の反発力の磁力を用いて、ケース３内部の接触部材５を、ヒンジ支点４を中心として回転させる。

例えば、図１に示すように、駆動装置１０が備える磁石１１が接触部材５に接続された磁石７から離れている場合、駆動装置１０が備える磁石１１と、接触部材５に接続された磁石７と、の間には反発力が生じない。この場合、チューブ１には、接触部材５から荷重されるが、接触部材５及び磁石７の質量、並びにチューブ１の材料及び構造を、接触部材５からの荷重のみでは、チューブ１が閉塞しないように設定する。

図３に示すように、駆動装置１０が備える磁石１１が接触部材５に接続された磁石７に接近すると、駆動装置１０が備える磁石１１と、接触部材５に接続された磁石７と、の間には反発力が生じる。これにより、接触部材５がチューブ１に向かって移動して、接触部材５がチューブ１に加える接触力が増加し、接触部材５がチューブ１をケース３の内壁３３に押し付ける。ケース３の内壁３３と接触部材５で挟まれたチューブ１の内径は減少し、チューブ１内を流れる流体の流量が減少する。図４に示すように、ケース３の内壁３３と接触部材５で挟まれたチューブ１の内が閉塞すると、チューブ１内を流れる流体の流れが止まる。

チューブ１の内径は、接触部材５がチューブ１に加える接触力を調整することにより、調整可能である。接触部材５がチューブ１に加える接触力は、接触部材５に接続された磁石７と駆動装置１０が備える磁石１１との間の反発力を調整することにより、調整可能である。磁石７と磁石１１との間の反発力は、磁石７と磁石１１の対向面積や、磁石７と磁石１１の間の距離を調整することにより調整可能である。

駆動装置１０は、例えば、図５に示すように、ローター１２を備える。磁石１１は、ローター１２に配置されている。ローター１２が回転すると、磁石１１の配置が変更される。そのため、ローター１２を回転させることにより、接触部材５に設けられた磁石７と、駆動装置１０が備える磁石１１と、の対向面積を変化させることが可能である。

第１実施形態に係るバルブによれば、ケース３で遮蔽された内部のチューブ１内を流れる流体の流量を、ケース３の外に配置された駆動装置１０によって非接触で制御することが可能である。そのため、仮にチューブ１が破損しても、チューブ１内の物質がケース３の外に飛散することを防止することが可能である。

また、第１実施形態に係るバルブによれば、ケース３外部の物体がチューブ１内に進入し、チューブ１内の流体にコンタミネーションが発生することを防止することが可能である。例えばバルブで、培養液、医療用液、生体分子用液、及び化学溶液等の清浄な流体の流量を制御する際に、チューブ１内の液体にウイルスやバクテリアが進入することを防止することが可能である。さらに、例えばバルブで、培養液、医療用液、生体分子用液、及び化学溶液等のｐＨを一定にすべき流体の流量を制御する際に、チューブ１内に酸性又はアルカリ性の流体が進入して、チューブ１内の液体のｐＨが変化することを防止することが可能である。

（第２実施形態）
第１実施形態に係るバルブでは、図１及び図２に示すように、接触部材５に非接触力が加わっていない場合に、接触部材５がチューブ１を閉塞させないよう構成されており、図３及び図４に示すように、接触部材５に加わる非接触力が増加すると、接触部材５がチューブ１に加える接触力が増加する例を説明した。

これに対し、第２実施形態に係るバルブにおいて、図６に示すように、接触部材５に非接触力が加わっていない場合に、接触部材５がチューブ１を閉塞させるよう構成してもよい。例えば、接触部材５及び磁石７の質量、並びにチューブ１の材料及び構造を、接触部材５に非接触力が加わっていない場合に、接触部材５がチューブ１をケース３の内壁３３に押し付けて、チューブ１が閉塞するように設定する。また、第２実施形態に係るバルブは、接触部材５をチューブ１に押し付ける押し付け部材８をさらに備えていてもよい。押し付け部材８の例としては、バネが挙げられる。

図７に示すように、駆動装置１０が備える磁石１１が接触部材５に接続された磁石７に接近すると、駆動装置１０が備える磁石１１と、接触部材５に接続された磁石７と、の間に反発力が生じる。これにより、接触部材５がチューブ１から遠ざかり、接触部材５がチューブ１に加える接触力が減少する。ケース３の内壁３３と接触部材５で挟まれたチューブ１の内径が増加し、チューブ１内を流れる流体の流量が増加する。

第２実施形態に係るバルブにおいては、駆動装置１０が接触部材５に非接触力を加えていない場合、チューブ１が閉塞した状態になる。そのため、例えば駆動装置１０に電源が接続されていない場合や、駆動装置１０が近傍に未だ配置されていない場合に、バルブを含む流路回路に振動が加わっても、チューブ１内を流体が意図せずに流れることを抑制することが可能である。

上記のように、本発明を実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施形態及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、駆動装置１０は、駆動装置１０が備える磁石１１を、接触部材５に設けられた磁石７に近づけたり、離したりすることにより、接触部材５がチューブ１に加える接触力を調整してもよい。また、接触部材５がチューブ１に加える接触力は、接触部材５に接続された磁石７と駆動装置１０が備える磁石１１との間の吸引力により調整してもよい。この場合、駆動装置１０が備える磁石１１を、チューブ１を押し付けている接触部材５が、吸引力によりチューブ１から離れるような位置に配置すればよい。また、磁石は永久磁石に限られず、電磁石であってもよい。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。

１・・・チューブ、３・・・ケース、３Ａ・・・ケース、３Ｂ・・・ケース、４・・・ヒンジ支点、５・・・接触部材、７・・・磁石、８・・・部材、１０・・・駆動装置、１１・・・磁石、１２・・・ローター、３１・・・入口コネクター、３２・・・出口コネクター、３３・・・内壁、３４・・・外壁

Claims (16)

1. ケースと、
   前記ケース内に配置されたチューブと、
   前記ケース内に配置されたヒンジ支点と、
   前記ヒンジ支点に接続され、前記チューブに接触可能な接触部材と、
   前記ケースの外から前記接触部材に非接触力を加え、前記接触部材が前記チューブに加える接触力を変化させて、前記チューブの内径を変化させる駆動装置と、
   を備えるバルブ。
2. 前記チューブが前記ケースの内壁に沿って配置されている、請求項１に記載のバルブ。
3. 前記接触部材が、前記チューブを前記内壁に押し付けるよう構成されている、請求項２に記載のバルブ。
4. 前記接触部材に前記非接触力が加わっていない場合に、前記接触部材が前記チューブを閉塞させないよう構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のバルブ。
5. 前記接触部材に前記非接触力が加わると、前記接触部材が、前記チューブに向かって移動する、請求項４に記載のバルブ。
6. 前記接触部材に加わる前記非接触力が増加すると、前記接触部材が前記チューブに加える接触力が増加する、請求項４又は５に記載のバルブ。
7. 前記接触部材に前記非接触力が加わっていない場合に、前記接触部材が前記チューブを閉塞させるよう構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のバルブ。
8. 前記接触部材に前記非接触力が加わると、前記接触部材が、前記チューブから離れる方向に移動する、請求項７に記載のバルブ。
9. 前記接触部材を前記チューブに押し付ける押し付け部材をさらに備える、請求項７又は８に記載のバルブ。
10. 前記接触部材に加わる前記非接触力が増加すると、前記接触部材が前記チューブに加える接触力が減少する、請求項７から９のいずれか１項に記載のバルブ。
11. 前記接触部材に磁石が設けられており、
    前記駆動装置が、前記磁石を介して磁力で前記接触部材を移動させる、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載のバルブ。
12. 前記ケースが閉鎖されている、請求項１から１１のいずれか１項に記載のバルブ。
13. 前記ケースが流体透過性でない、請求項１から１２のいずれか１項に記載のバルブ。
14. 前記ケースが液体透過性でない、請求項１から１３のいずれか１項に記載のバルブ。
15. 前記ケースに入口コネクターと出口コネクターとが設けられており、
    前記チューブの一端が前記入口コネクターに接続され、
    前記チューブの他端が前記出口コネクターに接続される、
    請求項１から１４のいずれか１項に記載のバルブ。
16. 前記ケースと前記駆動装置が分離可能である、請求項１から１５のいずれか１項に記載のバルブ。

Images