JPH0810605A - Fluid supply device - Google Patents

Fluid supply device

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Publication number
JPH0810605A
JPH0810605A JP6171804A JP17180494A JPH0810605A JP H0810605 A JPH0810605 A JP H0810605A JP 6171804 A JP6171804 A JP 6171804A JP 17180494 A JP17180494 A JP 17180494A JP H0810605 A JPH0810605 A JP H0810605A
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JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
fluid
oxygen
fluid supply
supply device
Prior art date
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Pending
Application number
JP6171804A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoru Saito
哲 斉藤
Yuko Fujita
雄耕 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
Priority to JP6171804A priority Critical patent/JPH0810605A/en
Publication of JPH0810605A publication Critical patent/JPH0810605A/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

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  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a fluid supply device simple in structure, easy to operate at the time of use, enabled in miniaturization and wt. reduction and suitable to carry. CONSTITUTION:Oxygen generated from the anode of a water electrolizing cell is utilized as pressure gas and hydrogen generated from the cathode thereof is occluded by a hydrogen occluding alloy 14 so as not to be discharged to the outside of a fluid supply device. Hydrogen generated from the cathode is introduced into a hydrogen storage container 13 to be immediately occluded by the hydrogen occluding alloy 14. Therefore, a phenomenon such that hydrogen once generated transmits through a cation exchange membrane 6 to reach an oxygen side and is re-bonded to oxygen to return into water can be prevented and, the relation between supply quantity of electricity and the generation amt. of oxygen, in other words, the accurate relation between supply quantity of electricity and the supply amt. of a fluid is kept.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分】本発明は、流体を精度よく供給する
ための流体供給器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid feeder for accurately feeding a fluid.

【0002】[0002]

【従来の技術】薬液を微量ずつ、しかも精度よく人体に
注入するために各種輸液ポンプが、広く使用されてい
る。
2. Description of the Related Art Various infusion pumps are widely used to inject a small amount of a liquid medicine into a human body with high accuracy.

【0003】従来の輸液ポンプは、その方式の違いによ
ってシリンジポンプ、ペリスタルティック(ロータ式)
ポンプ、フィンガーポンプ、ベローズポンプの4種類に
分類される。これらのうち、ベローズポンプ以外のもの
は、いずれも薬液を押し出すための駆動源としてステッ
ピングモータ、ロータリソレノイドモータ、あるいは直
流モータなどのモータを使い、薬液吐出量の制御に複雑
な機構を採用しているので、その重量および寸法とも一
般に大きく、また高価でもある。そのため、病院のベッ
ドサイドで使われるのが普通であり、携帯用あるいは使
い捨て型にするには不向きである。また、ベローズポン
プは、フレオンガスの気化圧を利用してベローズを押
し、それによって薬液を吐出させる方式のものである
が、フレオンガスの気化圧を制御することが難しく、特
に微量の薬液を長時間かけて注入する場合には、その注
入精度に問題がある。
Conventional infusion pumps are syringe pumps, peristaltic (rotor type), depending on the method.
There are four types of pumps: finger pumps and bellows pumps. Of these, all except the bellows pump use a motor such as a stepping motor, a rotary solenoid motor, or a DC motor as a drive source for pushing out the chemical liquid, and employ a complicated mechanism for controlling the chemical liquid discharge amount. Therefore, its weight and size are generally large and expensive. Therefore, it is usually used on the bedside of a hospital and is not suitable for portable or disposable type. Also, the bellows pump is a system that uses the vaporization pressure of freon gas to push the bellows to discharge the chemical solution, but it is difficult to control the vaporization pressure of the freon gas, especially when a small amount of chemical solution is applied for a long time. However, there is a problem in the accuracy of the injection.

【0004】いっぽう、本願発明者のひとりは、直流電
流を通電することによってガスを発生する電気化学セル
を利用し、ポンプ機能とガスの流量制御とを同時に行う
装置を提案している(日本特許番号第1214001
号)。近年、この原理を利用して電気化学的輸液ポンプ
が提案されている(H.J.R.マゲット、米国特許第
4,522,698号)。この電気化学的輸液ポンプ
は、電解質として機能する含水されたイオン交換膜の両
面に多孔性のガス拡散電極を接合した電気化学セルを有
しており、該電気化学セルの陽極に水素を供給し、陽・
陰両極間に直流電流を通電したとき、陽極では水素が水
素イオンとなり、生成した水素イオンがイオン交換膜を
通って陰極側に達し、そこで水素が発生するという電気
化学反応が起こることを利用したものである。すなわ
ち、陰極で発生する昇圧された水素をピストン、ダイヤ
フラム、ベローズ等を押すための駆動源として利用する
ものである。
On the other hand, one of the inventors of the present application has proposed an apparatus which uses an electrochemical cell for generating a gas when a direct current is passed through it, and performs a pump function and a gas flow rate control at the same time (Japanese Patent No. No. 1214001
issue). Recently, an electrochemical infusion pump utilizing this principle has been proposed (H.R.M.Maguette, US Pat. No. 4,522,698). This electrochemical infusion pump has an electrochemical cell in which porous gas diffusion electrodes are joined to both sides of a water-containing ion exchange membrane that functions as an electrolyte, and hydrogen is supplied to the anode of the electrochemical cell. , Yang
Utilizing the fact that when a direct current is applied between the negative and positive electrodes, hydrogen becomes hydrogen ions at the anode, and the generated hydrogen ions reach the cathode side through the ion exchange membrane, where an electrochemical reaction occurs in which hydrogen is generated. It is a thing. That is, the pressurized hydrogen generated at the cathode is used as a drive source for pushing the piston, diaphragm, bellows and the like.

【0005】また、この電気化学セルの反応物質として
水素の代りに酸素を利用することも可能であり、陰極に
供給すべき酸素源として空気を用いれば、輸液ポンプの
構造はかなり簡単なものになる。
It is also possible to use oxygen instead of hydrogen as the reactant of this electrochemical cell, and if air is used as the oxygen source to be supplied to the cathode, the structure of the infusion pump will be quite simple. Become.

【0006】さらに、この電気化学的輸液ポンプの改良
型としての、水の電気分解反応を利用する方法(特開平
2−302264)は、イオン交換膜の片面に陰極を、
他面に陽極をそれぞれ一体に接合するか、あるいは片面
に陰極と陽極をそれぞれ絶縁するように離して一体に接
合した電気化学セルに含水させ、両極に直流電流を通電
した際に水の電気分解によって発生する水素か酸素、あ
るいは水素と酸素の混合ガスを輸液ポンプの加圧源とす
るものである。
Further, as a modified version of this electrochemical infusion pump, a method utilizing the electrolysis reaction of water (Japanese Patent Laid-Open No. 2-302264) is such that a cathode is provided on one side of an ion exchange membrane,
Electrolysis of water when the anode is bonded to the other surface or the electrochemical cell in which the cathode and the anode are separated so as to insulate them separately from each other is soaked in water and a direct current is applied to both electrodes. Hydrogen or oxygen generated by the above or a mixed gas of hydrogen and oxygen is used as a pressure source of the infusion pump.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】電気化学方式を用いて
薬液を供給する型の輸液ポンプの作動原理は、電気化学
セルに直流電流を通電すると、ファラデーの法則にした
がって通電電気量に比例して酸素や水素などのガスが発
生するため、このガスの圧力でベローズやダイヤフラム
を介して薬液を押し出すものである。この時のガスの発
生量は、電気化学セル部に通電する電気量(電流×時
間)により、きわめて精密に制御できるので、薬液等の
液体の供給量を精度よく決めることができるという特徴
がある。
The operating principle of an infusion pump of the type that supplies a chemical solution using an electrochemical system is that when a direct current is applied to an electrochemical cell, it is proportional to the amount of electricity supplied according to Faraday's law. Since gas such as oxygen and hydrogen is generated, the pressure of this gas pushes out the chemical solution through the bellows and the diaphragm. Since the amount of gas generated at this time can be controlled extremely precisely by the amount of electricity (current x time) applied to the electrochemical cell portion, there is a feature that the supply amount of a liquid such as a chemical liquid can be accurately determined. .

【0008】電気化学セルとしては、原理的には、電解
質に固体高分子カチオン交換膜・固体高分子アニオン交
換膜・無機プロトン導電体・水溶液系電解液等を使用
し、直流電流を通電することによってガスが発生するあ
らゆるセルの利用が可能である。
As an electrochemical cell, in principle, a solid polymer cation exchange membrane, a solid polymer anion exchange membrane, an inorganic proton conductor, an aqueous electrolyte solution, etc. are used as an electrolyte and a direct current is applied. It is possible to use any cell that produces gas.

【0009】しかし、電解質として機能する含水された
カチオン交換膜の両面に多孔性電極を接合した電気化学
セルを使用し、このセルの陽極に水素を供給し陰極から
発生する水素を加圧源に利用する水素移動セルや、陰極
に酸素や空気を供給し陽極から発生する酸素を加圧源に
利用する酸素移動セルでは、微量の薬液を供給するよう
な小電流で使用する場合はあまり問題は生じないが、大
電流を流して短時間に多量のガスを発生させる場合に
は、電気化学セルの過電圧が大きくなり、加える電圧を
大きくしなければならず、あまり高い電圧を加えると、
水素もしくは酸素移動セルではなく水電解セルになって
しまい、供給するガスの圧力をかなり上げる必要があつ
た。また、供給するガスが乾燥している場合、カチオン
交換膜中の水が蒸発し、カチオン交換膜自体の抵抗が増
大するという欠点があり、これを避けるためには供給す
るガスを加湿しなければならず、複雑な制御手段が必要
であった。
However, an electrochemical cell in which porous electrodes are bonded to both sides of a hydrated cation exchange membrane functioning as an electrolyte is used, and hydrogen is supplied to the anode of this cell and hydrogen generated from the cathode is used as a pressure source. The hydrogen transfer cell used and the oxygen transfer cell that supplies oxygen and air to the cathode and uses oxygen generated from the anode as a pressure source are not very problematic when used with a small current such as supplying a small amount of chemical solution. Although it does not occur, when a large current is passed to generate a large amount of gas in a short time, the overvoltage of the electrochemical cell increases, and the applied voltage must be increased, and if a too high voltage is applied,
It became a water electrolysis cell instead of a hydrogen or oxygen transfer cell, and it was necessary to raise the pressure of the gas to be supplied considerably. In addition, when the gas to be supplied is dry, there is a drawback that the water in the cation exchange membrane evaporates and the resistance of the cation exchange membrane itself increases. To avoid this, the gas to be supplied must be humidified. However, complicated control means were required.

【0010】いっぽう、水電解セルは、直流電流を通電
することによって水が電気分解し、陽極から酸素が、陰
極から水素が発生するという、きわめて単純な反応を利
用するもので、加圧ガスとしては水素、酸素あるいは両
者の混合ガスを利用することができるが、酸素を加圧ガ
スに使用するのが望ましい。
On the other hand, the water electrolysis cell utilizes a very simple reaction in which water is electrolyzed by applying a direct current to generate oxygen from the anode and hydrogen from the cathode. Although hydrogen, oxygen, or a mixed gas of both can be used, it is preferable to use oxygen as the pressurized gas.

【0011】しかし、この場合は水素が輸液ポンプの外
部に放出される。例えば、1時間当り100mlの薬液
を供給しようとする場合には、少なくとも100mlの
酸素が必要であり、この時には200mlの水素が外部
に放出されることになる。これは1分間に3.33ml
の水素発生量であり、この程度の水素の量なら危険性は
ないが、短時間に多量の薬液を供給する場合には同時に
多量の水素が放出され、危険が伴うことになる。
However, in this case, hydrogen is released to the outside of the infusion pump. For example, when it is desired to supply 100 ml of chemical liquid per hour, at least 100 ml of oxygen is required, and at this time, 200 ml of hydrogen will be released to the outside. This is 3.33 ml per minute
However, if a large amount of hydrogen is supplied in a short time, a large amount of hydrogen is released at the same time, which is dangerous.

【0012】また、陰極から発生する水素が、電解質で
あるカチオン交換膜の近傍にとどまっている場合、水素
は酸素に比べて、電解質に使用するカチオン交換膜を極
めて透過しやすいために、いったん発生した水素の一部
はカチオン交換膜を通り抜けて酸素側に達して、水素と
酸素が電極として使用する金属の触媒作用によって再結
合して元の水に戻ってしまい、通電電気量と酸素発生量
の間に、いいかえると通電電気量と薬液供給量の間に正
確な関係を得ることが困難であった。
Further, when the hydrogen generated from the cathode stays near the cation exchange membrane which is the electrolyte, hydrogen is much more easily permeated through the cation exchange membrane used for the electrolyte as compared with oxygen. Part of the hydrogen that has passed passes through the cation exchange membrane and reaches the oxygen side, where hydrogen and oxygen recombine due to the catalytic action of the metal used as the electrode and return to the original water, and the amount of electricity supplied and the amount of oxygen generated. In other words, it was difficult to obtain an accurate relationship between the amount of electricity supplied and the amount of chemical solution supplied.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、電気化学方式
の輸液ポンプの上記のような課題を解決するためになさ
れたものであり、用途も輸液ポンプに限定されず、薬液
以外の液体や気体等の一般的な流体を供給する装置を提
供するもので、その目的とするところは、構造が簡単、
使用時の操作が容易、しかも小型・軽量化が可能といっ
た長所を有し、携帯用に適した流体供給装置を提供する
ことにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of an electrochemical type infusion pump, and its application is not limited to an infusion pump, and liquids other than chemical liquids and The purpose of the present invention is to provide a device for supplying general fluid such as gas.
An object of the present invention is to provide a fluid supply device that is easy to use and has the advantages of being small and lightweight and suitable for being carried.

【0014】本発明にかかる流体供給装置は、水電解セ
ルの陽極から発生する酸素を加圧ガスに利用し、陰極か
ら発生する水素を水素吸蔵合金に吸蔵させ、流体供給装
置の外部に水素を放出させないようにしたことを特徴と
するものである。
In the fluid supply device according to the present invention, oxygen generated from the anode of the water electrolysis cell is used as a pressurized gas, and hydrogen generated from the cathode is occluded in the hydrogen storage alloy, and hydrogen is stored outside the fluid supply device. It is characterized in that it is not released.

【0015】本発明に使用できる水電解セルとしては、
固体高分子カチオン交換膜の両面に多孔性金属電極を接
合したセルを使用し、両電極は水と接しており、通電に
よって陽極から発生する酸素を加圧ガスに利用する。
尚、このような水電解セルでは陽極側にも陰極側にもあ
らかじめ水を入れておくのが普通であるが、固体高分子
イオン交換膜はその内部に多量の水を吸収することがで
き、そのことによってプロトン導電性機能を発揮して電
解質として働くものであり、必ずしも陽極側と陰極側と
の両方に水を入れておく必要がなく、どちらか一方の電
極側に水を入れておけば、もし電極反応で水が必要にな
れば、反対側の電極側から固体高分子イオン交換膜を通
して水が供給される。
The water electrolysis cell that can be used in the present invention includes:
A cell in which a porous metal electrode is bonded to both sides of a solid polymer cation exchange membrane is used, both electrodes are in contact with water, and oxygen generated from the anode upon energization is used as a pressurized gas.
Incidentally, in such a water electrolysis cell, it is common to put water in advance on both the anode side and the cathode side, but the solid polymer ion exchange membrane can absorb a large amount of water inside, As a result, it exerts a proton conductive function and acts as an electrolyte, and it is not always necessary to put water on both the anode side and the cathode side. If water is required for the electrode reaction, water is supplied from the opposite electrode side through the solid polymer ion exchange membrane.

【0016】また、流体供給口に逆流防止弁を取り付け
ることも可能である。
It is also possible to attach a check valve to the fluid supply port.

【0017】[0017]

【作用】本発明になる流体供給装置においては、あらか
じめ流体貯蔵部に薬液等の流体を貯蔵しておき、水電解
セルの両電極あるいは片方の電極を水に接触した状態と
し、陽極と陰極間に直流電流を通電すると、水の電気分
解が起こり、陽極からは酸素が、陰極からは水素が発生
する。流体貯蔵部として、気体の圧力によって変形可能
なやわらかい袋状体を使用し、これを圧力によって変形
しない別の密閉容器中に配置し、電気化学セルの陽極か
ら発生する酸素が密閉容器の内部に蓄積するようにした
場合、通電し続けると、密閉容器内部の圧力は上昇し、
その圧力が薬液等の流体の入った袋状体に加わり、袋状
体は縮小する方向に変形し、その結果、密閉容器の外部
に出ている流体供給口から薬液等の流体が供給される。
In the fluid supply apparatus according to the present invention, a fluid such as a chemical solution is stored in the fluid storage unit in advance, and both electrodes of the water electrolysis cell or one of the electrodes is brought into contact with water, and an anode and a cathode are connected. When a direct current is applied to the water, electrolysis of water occurs, oxygen is generated from the anode, and hydrogen is generated from the cathode. As a fluid storage unit, a soft bag-like body that can be deformed by the pressure of gas is used, and this is placed in another closed container that does not deform by pressure, and the oxygen generated from the anode of the electrochemical cell is inside the closed container. If you keep it energized, the pressure inside the sealed container will rise,
The pressure is applied to the bag-shaped body containing the fluid such as the chemical liquid, and the bag-shaped body is deformed in the shrinking direction, and as a result, the fluid such as the chemical liquid is supplied from the fluid supply port outside the closed container. .

【0018】水の電気分解による一定圧力の酸素の発生
量は、通電電気量(電流×時間)によって決まるため、
定電流を通電する場合には、単位時間当たりの流体の供
給量は一定になり、通電電流の大きさを変えることによ
って任意の流体の供給量が得られるものである。
Since the amount of oxygen generated at a constant pressure due to the electrolysis of water is determined by the amount of electricity supplied (current x time),
When a constant current is applied, the supply amount of the fluid per unit time becomes constant, and an arbitrary supply amount of the fluid can be obtained by changing the magnitude of the applied current.

【0019】いっぽう、電気化学セルの陰極から発生す
る水素は、水素吸蔵合金を備えた水素貯蔵容器の内部に
導入され、そこで水素吸蔵合金と反応して吸蔵され、水
素は流体供給装置の外部にはまったく放出されなくな
る。
On the other hand, hydrogen generated from the cathode of the electrochemical cell is introduced into a hydrogen storage container equipped with a hydrogen storage alloy, and is stored therein by reacting with the hydrogen storage alloy, and hydrogen is stored outside the fluid supply device. Will not be released at all.

【0020】よく知られているように、水素吸蔵合金に
おいて、金属−水素系の平衡は、金属水素化物の解離圧
と組成との等温線図であらわされる。水素吸蔵合金を、
ある温度・ある水素圧下におくと、一定の組成の金属水
素化物が生成する。例えば、金属水素化物としてランタ
ン−ニッケル5水素化物(LaNiH)を使用した
合、この水素化物を25℃、2気圧の水素と平衡に保つ
と、LaNiとなる。すなわち、1モルのLaN
i5H(433.5g)で約5gの水素を吸蔵する。こ
の水素は、1気圧、25℃では約61.1リットルに相
当する。
As is well known, in a hydrogen storage alloy, the equilibrium of metal-hydrogen system is represented by an isotherm diagram of dissociation pressure and composition of metal hydride. Hydrogen storage alloy,
When kept at a certain temperature and a certain hydrogen pressure, a metal hydride with a constant composition is produced. For example, lanthanum metal hydride - if using nickel 5 hydride (LaNi 5 H), the hydride 25 ° C., Keeping in equilibrium with the 2 atm hydrogen, a LaNi 5 H 6. That is, 1 mol of LaN
About 5 g of hydrogen is occluded with i5H (433.5 g). This hydrogen is equivalent to about 61.1 liters at 1 atmosphere and 25 ° C.

【0021】いま、1時間当り100mlの薬液を5時
間供給する流体供給装置を考えると、25℃、1気圧
で、酸素の最低必要量は500mlであり、この時同時
に発生する水素は1リットルとなるので、この水素を吸
蔵させるのに必要なLaNiHは約7gとなる。この
ように、わずかの量の金属水素化物によって、多量の水
素を吸蔵でき、水素を外部にまったく放出しないように
することができる。
Now, considering a fluid supply device for supplying 100 ml of chemical liquid per hour for 5 hours, the minimum required amount of oxygen is 500 ml at 25 ° C. and 1 atm, and at this time, 1 liter of hydrogen is simultaneously generated. Therefore, the LaNi 5 H required to store this hydrogen is about 7 g. In this way, a small amount of metal hydride can store a large amount of hydrogen and prevent hydrogen from being released to the outside.

【0022】なお、供給すべき目的の流体としては、通
常は薬液が考えられるが、本発明の流体供給装置の用途
は、薬液の供給に限定されるものではなく、液体や気体
などのあらゆる流体の供給に利用できることはいうまで
もない。
Although a chemical liquid is usually considered as a fluid to be supplied, the application of the fluid supply device of the present invention is not limited to the supply of a chemical liquid, and any fluid such as liquid or gas can be used. It goes without saying that it can be used to supply

【0023】[0023]

【実施例】本発明になる流体供給装置の構造および使用
方法を、好適な実施例を用いて詳述する。
The structure and method of use of the fluid supply device according to the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments.

【0024】[実施例1] 流体貯蔵部として袋状体、
水素吸蔵合金としてランタン−ニッケル5水素化物を使
用した流体供給装置を作製した。図1はその断面構造を
示したもので、図において、1は流体貯蔵部としての軟
らかいネオプレンゴム製の袋であり、袋部分の厚みは
0.2mm、内容積は最大130mlであり、この袋に
は流体供給口2を取り付けてある。3はアクリル製のケ
ースで、厚み3mm、外径60mm、長さ70mmの円
筒形であり、数気圧の圧力を加えても変形せず、その内
部に流体貯蔵部としてのゴム製の袋1を収納している。
4は供給すべき目的の流体であり、ここでは生理食塩水
100mlを使用した。5は細管、6は注射針である。
7は気体発生部としての電気化学セル部で、8は電解質
として機能するカチオン交換膜で、ここでは厚み0.2
mm、直径40mm含水したのナフィオン117膜を使
用した。9は陽極、10は陰極で、ともにカチオン交換
膜の両面に無電解メッキ法で接合した直径30mmの多
孔性白金電極である。11はカチオン交換膜に接した水
である。12は電池と定電流回路を組み合わせた直流定
電流電源である。13はステンレス製の水素貯蔵容器で
あり、外径60mm、長さ10mmの円筒形であり、そ
の内部には水素吸蔵合金14としてのランタン−ニッケ
ル5水素化物(LaNiH)を5g充填しておく。た
だし、水素吸蔵金と電気化学セルの陰極とは直接接触し
ない状態に配置しておく。
[Example 1] A bag-shaped body as a fluid storage section,
A fluid supply device using lanthanum-nickel pentahydride as a hydrogen storage alloy was produced. FIG. 1 shows its cross-sectional structure. In the figure, reference numeral 1 is a soft neoprene rubber bag as a fluid storage unit, the bag portion has a thickness of 0.2 mm and an internal volume of 130 ml at the maximum. A fluid supply port 2 is attached to the. Reference numeral 3 denotes an acrylic case, which is a cylindrical shape having a thickness of 3 mm, an outer diameter of 60 mm, and a length of 70 mm, which is not deformed even when a pressure of several atmospheres is applied, and has a rubber bag 1 as a fluid storage unit therein. It is stored.
4 is a target fluid to be supplied, and 100 ml of physiological saline was used here. Reference numeral 5 is a thin tube, and 6 is an injection needle.
Reference numeral 7 is an electrochemical cell portion as a gas generating portion, and 8 is a cation exchange membrane functioning as an electrolyte.
A Nafion 117 membrane having a water content of 40 mm and a diameter of 40 mm was used. Reference numeral 9 is an anode, and 10 is a cathode, both of which are porous platinum electrodes having a diameter of 30 mm joined to both surfaces of a cation exchange membrane by electroless plating. 11 is the water in contact with the cation exchange membrane. Reference numeral 12 is a DC constant current power source in which a battery and a constant current circuit are combined. Reference numeral 13 denotes a stainless steel hydrogen storage container, which has a cylindrical shape with an outer diameter of 60 mm and a length of 10 mm, and is filled with 5 g of lanthanum-nickel 5 hydride (LaNi 5 H) as a hydrogen storage alloy 14. deep. However, the hydrogen storage metal and the cathode of the electrochemical cell are arranged so as not to come into direct contact with each other.

【0025】この流体供給装置を使用するにあたって
は、直流定電流電源12から、陽極9と陰極10間に4
50mAの直流電流を通電すると、電気化学セル部7で
は水の電気分解反応が起こり、陽極からは酸素15が、
また、陰極からは水素16が発生する。酸素15は、ゴ
ム製の袋1とケース3の間の空間部分17にたまり、ゴ
ム製の袋1は縮小する方向に変形し、生理食塩水4は流
体供給口2、細管5を通って、注射針6から供給され
る。通電を続けると、生理食塩水は1時間で100ml
供給され、5分おきの供給量は常に一定に保たれ、通電
電気量と供給量の関係の精度はきわめて良いことが示さ
れた。
In using this fluid supply device, the DC constant current power supply 12 is used to connect the anode 9 and the cathode 10 to
When a direct current of 50 mA is applied, an electrolysis reaction of water occurs in the electrochemical cell section 7, and oxygen 15 is emitted from the anode.
Further, hydrogen 16 is generated from the cathode. The oxygen 15 accumulates in the space 17 between the rubber bag 1 and the case 3, the rubber bag 1 is deformed in a contracting direction, and the physiological saline 4 passes through the fluid supply port 2 and the thin tube 5, It is supplied from the injection needle 6. If electricity is continued, physiological saline will be 100 ml in 1 hour.
It was supplied, and the amount of supply every 5 minutes was always kept constant, showing that the accuracy of the relationship between the amount of electricity supplied and the amount of electricity supplied was extremely good.

【0026】いっぽう、この時に陰極から発生する約2
00mlの水素は水素貯蔵容器13の中に導かれ、そこ
で水素吸蔵合金LaNiHに吸蔵される。LaNi
Hは25℃、2気圧の水素と接触すると、1g当り約1
40mlの水素を吸蔵することができるため、あらかじ
め5gのLaNiHを水素貯蔵容器13中に入れてお
ば、陰極から発生する水素をすべて吸蔵することがで
き、流体供給装置の外部に出ることはなかった。
On the other hand, about 2 generated from the cathode at this time
00 ml of hydrogen is introduced into the hydrogen storage container 13, where it is stored in the hydrogen storage alloy LaNi 5 H. LaNi 5
When H comes in contact with hydrogen at 25 ° C and 2 atm, it is about 1 per 1g.
Since 40 ml of hydrogen can be occluded, if 5 g of LaNi 5 H is put in the hydrogen storage container 13 in advance, all the hydrogen generated from the cathode can be occluded, and it will not go out of the fluid supply device. There wasn't.

【0027】[実施例2] 構造は実施例1とまったく
同じで、水素吸蔵合金としてランタン−ニッケル5水素
化物の代わりにミッシュメタル系合金[Mm(Ni
Al0.2Co0.6)]を使用した流体供給
装置を作製した。ミッシュメタル系金は5g使用した。
このミッシュメタル系合金は、25℃、1.5気圧で
は、1gあたり約150mlの水素を吸蔵することがで
きる。実施例1と同様に電気化学セル部に450mAの
直流電流を通電すると、1時間に100mlの生理食塩
水が供給され、5分おきの供給量は常に一定に保たれ、
通電電気量と供給量の関係の精度はきわめて良く、同時
に発生した200mlの水素は、ミッシュメタル系合金
に吸蔵され、流体供給装置の外部に出ることはなかっ
た。
[Embodiment 2] The structure is exactly the same as that of Embodiment 1, except that the hydrogen storage alloy is replaced by a misch metal alloy [Mm (Ni 4 M
n 0 . 2 Al 0.2 Co 0.6 )] was used. 5 g of misch metal type gold was used.
This misch metal alloy can store about 150 ml of hydrogen per 1 g at 25 ° C. and 1.5 atmospheric pressure. When a direct current of 450 mA was applied to the electrochemical cell section in the same manner as in Example 1, 100 ml of physiological saline was supplied per hour, and the amount of supply every 5 minutes was always kept constant.
The accuracy of the relationship between the amount of electricity supplied and the amount of electricity supplied was extremely good, and 200 ml of hydrogen generated at the same time was occluded in the misch metal alloy and did not flow out of the fluid supply device.

【0028】[実施例3] 構造は実施例1とまったく
同じであるが、水素貯蔵容器中の水素吸蔵合金であるL
aNiHを、電気化学セルの陰極に直接取り付け、し
かも水素吸蔵合金と電解質とは接触しない構造とした、
流体供給装置を作製した。その断面構造を図2に示す。
図における記号1〜17は、実施例1と同じものを示す
ものとする。ここでは5gのLaNiHを使用した。
[Embodiment 3] The structure is exactly the same as that of Embodiment 1, but L which is a hydrogen storage alloy in a hydrogen storage container is used.
aNi 5 H was directly attached to the cathode of the electrochemical cell, and the hydrogen storage alloy and the electrolyte were not in contact with each other.
A fluid supply device was produced. The sectional structure is shown in FIG.
The symbols 1 to 17 in the figure are the same as those in the first embodiment. Here, 5 g of LaNi 5 H was used.

【0029】実施例1と同様に、電気化学セルに450
mAの直流電流を通電すると、1時間に100mlの生
理食塩水が供給され、5分おきの供給量は常に一定に保
たれ、通電電気量と供給量の関係の精度はきわめて良
く、同時に発生した200mlの水素は、水素吸蔵合金
LaNiHに吸蔵され、流体供給装置の外部に出るこ
となかった。
As in Example 1, the electrochemical cell was
When a direct current of mA is applied, 100 ml of physiological saline is supplied for one hour, the amount of supply every 5 minutes is always kept constant, and the relationship between the amount of electricity supplied and the amount of electricity supplied is extremely accurate and occurred simultaneously. 200 ml of hydrogen was stored in the hydrogen storage alloy LaNi 5 H and did not go out of the fluid supply device.

【0030】[実施例4] 流体貯蔵部として、実施例
1で述べたゴム製の袋状体の代わりに、100ml用の
市販の使い捨て型注射器の外筒と吸子の先端のゴムのピ
ストンを使用した流体供給装置を作製した。その断面構
造を図3に示す。図において2〜17は実施例1と同じ
ものを示すものとし、流体貯蔵部としては注射器の外筒
18と、吸子の先端のゴムのピストン19を使用した。
20は注射器の先端部分である。また、アクリル製円筒
3の長さは140mmとし、注射器の先端部分20は流
体供給口2に差し込まれている。
[Embodiment 4] Instead of the rubber bag-like body described in Embodiment 1 as the fluid storage portion, an outer cylinder of a commercially available disposable syringe for 100 ml and a rubber piston at the tip of the sucker are used. The fluid supply device used was made. Its sectional structure is shown in FIG. In the figure, 2 to 17 show the same thing as Example 1, and used the outer cylinder 18 of the syringe and the rubber piston 19 of the tip of the sucker as a fluid storage part.
20 is the tip of the syringe. The length of the acrylic cylinder 3 is 140 mm, and the tip portion 20 of the syringe is inserted into the fluid supply port 2.

【0031】電気化学セルに600mAの直流定電流を
通電すると、吸子の先端部のゴムのピストン19が注射
器の外筒18の中へ押し込まれる方向に移動し、実施例
1と同様に、1時間に100mlの生理食塩水が供給さ
れ、5分おきの供給量は常に一定に保たれ、通電電気量
と供給量の関係の精度はきわめて良い。この場合は、吸
子の先端部のゴムのピストン19と注射器の外筒18の
間には摩擦抵抗があるために、実施例1と同様の速度で
生理食塩水を供給するためには、実施例1よりも大きな
圧力が必要であるために、600mAという大きな電流
を流す必要がある。
When a constant DC current of 600 mA is applied to the electrochemical cell, the rubber piston 19 at the tip of the sucker moves in the direction of being pushed into the outer cylinder 18 of the syringe, and as in Example 1, 1 100 ml of physiological saline is supplied per hour, and the supply amount every 5 minutes is always kept constant, and the accuracy of the relationship between the amount of electricity supplied and the supply amount is extremely good. In this case, since there is frictional resistance between the rubber piston 19 at the tip of the sucker and the outer cylinder 18 of the syringe, in order to supply the physiological saline solution at the same speed as in the first embodiment, Since a larger pressure than that in Example 1 is required, a large current of 600 mA needs to be passed.

【0032】[実施例5] 実施例1と同様の構造で、
流体供給口には逆流防止弁を取り付けた流体供給装置を
作製した。この装置では、使用しない状態では流体供給
口からの液漏れはまったくなく、また、使用中に流体供
給口の外側が減圧状態となっても、液の供給は停止し
た。この構造にすることによって、流体としては液体の
代わりに気体を使用することも可能となる。
[Embodiment 5] With the same structure as in Embodiment 1,
A fluid supply device having a check valve attached to the fluid supply port was manufactured. In this device, there was no liquid leakage from the fluid supply port when not in use, and the liquid supply was stopped even if the pressure outside the fluid supply port was reduced during use. With this structure, it is also possible to use gas as a fluid instead of liquid.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明になる流体輸送器においては、電
気化学セルとして水電解セルを使用しているために、水
素移動セルや酸素移動セルの場合のように、通電する電
流が小電流の範囲に制限されたり、電解質としてはたら
くイオン交換膜の乾燥による抵抗増大の心配がなく、こ
れらを解決するためのガスの加圧や加湿などの複雑な制
御機構は不必要である。また、電気化学セルから発生す
る気体によって目的の流体の供給量を決めるものであ
り、気体の発生量は通電電気量、言い換えると(電流×
時間)によって設定することができ、単位時間当りの供
給量は電流の値で、また定電流を通電する場合には、合
計の供給量は時間によって決めることができるという、
きわめて簡単な方法で流体を長時間にわたって精度良く
供給することができるものである。
In the fluid transporter according to the present invention, since the water electrolysis cell is used as the electrochemical cell, the current to be applied is small as in the case of the hydrogen transfer cell or the oxygen transfer cell. There is no concern that the resistance will be increased due to the limitation of the range or the drying of the ion exchange membrane that acts as an electrolyte, and a complicated control mechanism such as pressurization and humidification of gas for solving these is unnecessary. Also, the amount of supply of the target fluid is determined by the gas generated from the electrochemical cell. The amount of gas generated is the amount of energizing electricity, in other words (current x
It can be set by time), the supply amount per unit time is the value of current, and when a constant current is applied, the total supply amount can be determined by time,
The fluid can be accurately supplied over a long period of time by a very simple method.

【0034】本発明になる、電気化学セルから発生する
ガスで流体貯蔵部を押して流体を供給する流体供給装置
においては、加圧ガスとして陽極から発生する酸素を使
用することは決定的に重要である。すなわち、陰極から
発生する水素は水素貯蔵容器中に導入され、そこでただ
ちに水素吸蔵合金に吸蔵される。したがって、いったん
発生した水素がカチオン交換膜を透過して酸素側に達
し、そこで酸素と再結合して水に戻る、という現象を防
止することができ、その結果、通電電気量と酸素発生量
の関係、いいかえると通電電気量と流体供給量の間に正
確な関係が保たれるものである。もちろん、流体供給装
置を使用中に水素が外部に漏れる危険性を全くなくすこ
とができるし、流体供給装置を使用後には流体供給装置
には酸素のみが蓄積されているので、ガスを抜き取る際
の危険性はまったくない。
In the fluid supply device according to the present invention for supplying the fluid by pushing the fluid storage portion with the gas generated from the electrochemical cell, it is critically important to use oxygen generated from the anode as the pressurized gas. is there. That is, the hydrogen generated from the cathode is introduced into the hydrogen storage container and immediately stored therein by the hydrogen storage alloy. Therefore, it is possible to prevent the phenomenon that hydrogen once generated permeates the cation exchange membrane and reaches the oxygen side, where it recombines with oxygen and returns to water. Relationship, in other words, an accurate relationship is maintained between the amount of electricity supplied and the amount of fluid supply. Of course, it is possible to eliminate the risk of hydrogen leaking to the outside during use of the fluid supply device, and since only oxygen is accumulated in the fluid supply device after using the fluid supply device, it is possible to eliminate There is no danger at all.

【0035】なお、水素貯蔵合金としては、実施例で述
べたランタン−ニッケル5水素化物やミッシュメタル系
水素化物以外にも、チタン−ニッケル系水素化物などの
あらゆる種類の水素吸蔵合金の使用が可能である。ま
た、水素吸蔵合金は、実施例1で述べたように、電気化
学セルの陰極と離れた状態としてもよいし、実施例3で
述べたように、陰極に直接取り付けたり、場合によって
は多孔性シートを介して陰極に取り付けてもよいが、い
ずれの場合も、電解質である固体高分子イオン交換膜と
は接触しない状態にしておく。
As the hydrogen storage alloy, in addition to the lanthanum-nickel pentahydride and the misch metal hydride described in the examples, all kinds of hydrogen storage alloys such as titanium-nickel hydride can be used. Is. Further, the hydrogen storage alloy may be separated from the cathode of the electrochemical cell as described in Example 1, or may be directly attached to the cathode or may be porous as described in Example 3. It may be attached to the cathode via a sheet, but in any case, it is kept out of contact with the solid polymer ion exchange membrane as the electrolyte.

【0036】また、本発明になる流体供給装置において
は、流体貯蔵部としては、ゴム製の袋状体や使い捨て型
注射器を使用するために、気体発生部は繰り返し使用が
可能である。なお、流体貯蔵部に袋状体を使用する場
合、袋状体の材質は実施例1で述べたゴムだけではな
く、やわらかいプラスチツクや薄い金属からなる袋ある
いは蛇腹状の容器など、気体の圧力によって変形可能な
容器であればどんなものでもよい。また、流体貯蔵部と
しては、市販の使い捨て型のプラスチツク製の注射器
や、ガラス製注射器をそのまま使用することも可能であ
り、より小型にする場合には、実施例4で述べたよう
な、注射器の外筒とピストンのみから構成されるものを
使用することができる。この場合、ピストンとしては、
実施例4で述べたように、市販の注射器の吸子の先端部
分のピストンをそのまま使用してもよいし、別にO−リ
ングをとりつけた円柱形ピストンなど、種々の形状・材
質のものが使用可能である。
Further, in the fluid supply apparatus according to the present invention, since the rubber bag-shaped body or the disposable syringe is used as the fluid storage section, the gas generation section can be repeatedly used. When the bag-shaped body is used for the fluid storage unit, the material of the bag-shaped body is not limited to the rubber described in the first embodiment, but may be soft plastic or a bag made of thin metal or a bellows-like container depending on the pressure of gas. Any deformable container may be used. Further, as the fluid storage unit, a commercially available disposable plastic syringe or a glass syringe can be used as they are, and in the case of further miniaturization, the syringe as described in the fourth embodiment is used. It is possible to use the one composed only of the outer cylinder and the piston. In this case, for the piston,
As described in Example 4, the piston at the tip of the sucker of a commercially available syringe may be used as it is, or a cylindrical piston having an O-ring separately attached may be used in various shapes and materials. It is possible.

【0037】さらに、流体貯蔵部の流体供給口に逆流防
止弁を備えることによって、使用しない状態での薬液等
の漏れの心配はなく、供給する流体として気体を使用す
ることも可能となる。
Further, by providing the backflow prevention valve at the fluid supply port of the fluid storage unit, there is no fear of leakage of the chemical liquid or the like when not in use, and it is possible to use gas as the supply fluid.

【0038】さらに、本発明になる流体供給装置全体と
しては、構造が単純で、小型・軽量化が可能であり、携
帯用にでき、使用にあたっての操作も容易であり、特に
医療用の薬液供給に使用する場合、患者にとつてきわめ
て使いやすいものとなる。
Further, the entire fluid supply device according to the present invention has a simple structure, can be made small and lightweight, can be carried around, and can be easily operated during use. When used for, it is extremely easy for the patient to use.

【0039】以上のように、本発明になる流体供給装置
器は、構造が簡単で、安価で、流体供給部を使い捨て型
にすることも可能となり、従来のベローズやダイヤフラ
ムあるいは電気化学方式を用いた輸液ポンプやの欠点を
取り除くことができるものであり、その工業的価値はき
わめて大きい。
As described above, the fluid supply device according to the present invention has a simple structure, is inexpensive, and makes it possible to make the fluid supply unit disposable, and uses the conventional bellows, diaphragm or electrochemical method. It can eliminate the drawbacks of the existing infusion pumps, and its industrial value is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明になる実施例1にかかる流体供給装置
の、断面構造を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a fluid supply device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明になる実施例3にかかる流体供給装置
の、断面構造を示した図である。
FIG. 2 is a view showing a sectional structure of a fluid supply device according to a third embodiment of the present invention.

【図3】本発明になる実施例4にかかる流体供給装置
の、断面構造を示した図である。
FIG. 3 is a view showing a sectional structure of a fluid supply device according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ゴム製袋状体 3 アクリル製ケース 4 生理食塩水 7 電気化学セル 6 カチオン交換膜 13 水素貯蔵容器 14 水素吸蔵合金 1 Rubber Bag 3 Acrylic Case 4 Saline 7 Electrochemical Cell 6 Cation Exchange Membrane 13 Hydrogen Storage Container 14 Hydrogen Storage Alloy

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水電解セルを有する気体発生部と、気体
の圧力により変形可能な流体貯蔵部とを備え、該水電解
セルに直流電流を通電することによって陽極から発生す
る酸素で流体貯蔵部を加圧して流体を押しだし、該水電
解セルの陰極から発生する水素を、水素吸蔵合金に吸蔵
せしめるように構成してなることを特徴とする、流体供
給装置。
1. A fluid storage part comprising a gas generation part having a water electrolysis cell and a fluid storage part deformable by the pressure of the gas, and oxygen generated from the anode when a direct current is applied to the water electrolysis cell. A fluid supply device, characterized in that it is configured to pressurize a fluid to push out a fluid and occlude hydrogen generated from the cathode of the water electrolysis cell in a hydrogen storage alloy.
【請求項2】 水素貯蔵合金を水素貯蔵容器中に収納し
てなる、請求項1記載の、流体供給装置。
2. The fluid supply device according to claim 1, wherein the hydrogen storage alloy is housed in a hydrogen storage container.
【請求項3】 水素貯蔵合金を、直接あるいは多孔性シ
ートを介して、電気化学セルの陰極に取り付けてなる、
請求項1記載の、流体供給装置。
3. A hydrogen storage alloy is attached to the cathode of an electrochemical cell directly or through a porous sheet,
The fluid supply device according to claim 1.
JP6171804A 1994-06-30 1994-06-30 Fluid supply device Pending JPH0810605A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022068187A1 (en) * 2020-09-29 2022-04-07 中山新宏达日用制品有限公司 Bubble apparatus and inflatable recreation apparatus using same

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