JPH0996282A - 流体移送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確で精密な定量移送を可能とする流体移送
装置を提供する。１つのローラに複数のチューブを装着
してもチューブごとに流体の移送を制御可能な流体移送
装置を提供する。 【解決手段】 弾性変形可能なチューブ５１をローラ５
でしごいて流体を送液槽１１からピペット２１へ移送す
るローラポンプ２を用いた流体移送装置１は、ローラポ
ンプ２に装着されたチューブ５１の流入側管路３１と流
出側管路４１とを短絡する短絡管路６１と、短絡管路６
１に液体を選択的に流通させる三方弁７１とを備えたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は流体移送装置に関
し、より詳しくは、弾性変形可能なチューブをローラで
しごいて流体を移送元から移送先へ移送するローラポン
プを用いた流体移送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、試薬、洗浄液等の液体や空気等の
気体を移送の対象とするローラポンプを用いた流体移送
装置が知られている。このような装置が、複数のローラ
ポンプを備える場合には、各々のポンプに装着されたチ
ューブにおける流体の移送タイミング及び移送量をポン
プの起動・停止により各々のポンプごとに制御すること
ができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の流体移送装
置では、複数の流体の移送を個々に制御しようとすれ
ば、複数のローラポンプを設置する必要があるため、コ
ストが増大し大きな設置スペースを必要とする。さら
に、ポンプの起動・停止により個々の流体の移送を制御
しようとすれば、ポンプ駆動用のモータの始動から流体
の供給開始の間には安定供給に至る時間が、同モータの
停止から流体の供給停止の間には完全停止に至る時間
が、それぞれ、発生するため、正確で精密な流体の定量
移送が困難である。一方、１つのローラに複数のチュー
ブを装着すれば同時に複数箇所へ流体を移送できるが、
移送のタイミング及び移送液量を各々のチューブごとに
制御することはできない。

【０００４】この発明の課題は、正確で精密な定量移送
を可能とする流体移送装置を提供することにある。さら
に、１つのローラに複数のチューブを装着してもチュー
ブごとに流体の移送を制御可能な流体移送装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、弾性
変形可能なチューブをローラでしごいて流体を移送元か
ら移送先へ移送するローラポンプを用いた流体移送装置
において、ローラポンプに装着されたチューブの流入側
流路と流出側流路とを短絡する短絡流路と、この短絡流
路に流体を選択的に流通させる流路切り換え手段とを備
えたことを特徴とする流体移送装置が提供される。

【０００６】この発明における流体とは、試薬、洗浄液
あるいは懸濁液等の液体や空気、不特定のガス等の気体
をさす。この発明におけるチューブとは、ローラポンプ
に装着されローラの移動によるしごき動作が加わったと
き、弾性変形してチューブ内に生じた圧力勾配により流
体をローラのしごき方向に導く可撓管をいう。チューブ
は、移送する液体の特性により変質、劣化することな
く、さらに耐摩耗性を有する材料からなるものが好まし
く、たとえば、シリコンゴム、天然ゴム、ポリウレタン
樹脂が材料として挙げられる。

【０００７】ローラの移動によるしごき動作は、ローラ
の回転によるもの、ローラの直線移動によるものが挙げ
られる。この発明におけるチューブの流入側流路とは、
ローラポンプに固定されローラのしごき動作が加わる部
分よりローラのしごき方向と逆方向に延びる負圧側管路
部分（移送元側）を指し、チューブの流出側流路とはロ
ーラのしごき動作が加わる部分からローラのしごき方向
に向かって延びる正圧側管路部分（移送先側）をいう。

【０００８】この発明におけるローラポンプとは、例え
ば、モータ軸に連結されたロータに１または複数のロー
ラを自転可能に取り付け、弾性変形可能なチューブをロ
ーラ表面が押圧できるよう、このチューブをロータ外周
近傍に固定し、ロータを回転させることにより固定状態
にあるチューブをローラ表面でしごいてチューブ内に圧
力勾配を形成するポンプを指す。なお、チューブを一方
向に直線的に押圧する形式のものもある。

【０００９】この発明における短絡流路とは、ローラポ
ンプに装着されたチューブの装着部分の前後で流入側流
路と流出側流路とを連通する流路をいう。この発明にお
ける流路切り換え手段とは、例えば、短絡流路と、流入
側流路にあって短絡流路との分岐部より移送元寄りの流
路部分の２か所にストップ弁を、あるいは短絡流路と、
流出側流路にあって短絡流路との分岐部より移送先寄り
の流路部分の２か所にストップ弁を設け、それぞれの一
方の弁の開閉に応じて他方の弁を閉開する構成が挙げら
れる。

【００１０】流体移送装置は、１つのローラポンプに、
複数本のチューブを装着してなるものが好ましい。装着
される複数本のチューブは、同一であってもよいし、管
径等が異なるものであってもよい。流路切り換え手段
は、ローラポンプに装着されたチューブの流入側流路ま
たは流出側流路のいずれか一方と短絡流路との分岐点に
設けられ、短絡流路を開いて流体が流出側流路から短絡
流路を通って流入側流路に還流する状態と、短絡流路を
閉じて流体が流出側流路から移送先へ流出する状態とを
とりうる弁手段であるのが好ましい。

【００１１】短絡流路がローラポンプに装着されたチュ
ーブの流出側流路と移送元または流入側流路と移送先を
短絡するベント流路であり、流路切り換え手段が流入側
流路または流出側流路のいずれか一方と前記ベント流路
との分岐点に設けられた三方切り換え弁であるのが好ま
しい。

【００１２】この発明におけるベント流路とは、例え
ば、送液槽（移送元）からチューブの流入側流路、流出
側流路に移送された流体を前記送液槽に、あるいはチュ
ーブの流入側流路、流出側流路から受液槽（移送先）に
移送された流体を前記チューブの流入側流路に還流する
還流流路をいう。三方流路切り換え弁は、遠隔操作によ
り制御可能な電磁弁あるいは油圧弁が好ましい。

【００１３】さて、この発明の流体移送装置では、ロー
ラポンプを駆動すると、ローラの回転によりチューブが
しごかれ、チューブに連通する流体は移送元から移送先
へ導かれる。このとき、ローラポンプを駆動した状態で
流路切り換え手段を切り換え操作すると、ローラポンプ
の流入及び流出側流路が短絡流路で結ばれ循環流路を形
成する。流体はこの循環流路を循環するので移送先へは
移送されない。前記流路切り換え手段で流路を切り換え
ると、チューブに連通する流体は移送元から移送先へ導
かれる。この間ローラポンプは駆動し続けるので、流路
切り換え手段の操作に応じて直ちに流体の安定供給、完
全停止に移行できる。したがって、ローラポンプを前記
モータの始動、停止により流体移送の制御を行う場合に
比べると、流体の移送の遅れ、移送量の過不足は最小に
抑えられる。

【００１４】流路切り換え手段に三方切り換え弁を用い
ると、切り換え手段を含む配管の構成及び切り換え手段
の制御が簡略化される。

【００１５】１つのローラに複数本のチューブを装着す
れば、同時に複数の移送先に流体を移送できるととも
に、移送のタイミング及び移送液量を各々のチューブご
とに制御することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施の一形態
によるローラポンプを用いた流体移送装置を示す。流体
移送装置１は、移送元としての送液槽１１、１２及びチ
ャンバ１３、１４と、移送先としてのピペット２１、２
２及び受液槽２３、２４と、各移送元１１〜１４にそれ
ぞれ接続された管路３１〜３４と、各移送先２１〜２４
にそれぞれ接続された管路４１〜４４と、各管路３１〜
３４と各管路４１〜４４との間に接続された短絡管路６
１〜６４と、短絡管路６１〜６４の一端部に接続された
制御弁７１〜７４と、チューブ５１〜５４を装着する１
基のローラポンプ２との組み合わせにより構成される。

【００１７】チューブ５１〜５４は、送液槽１１、１２
及びチャンバ１３、１４に分注される液体により容易に
劣化しないようシリコンゴムで成形され、それぞれの中
間部でローラポンプ２に装着されている。

【００１８】ローラポンプ２は、図２に示すように、減
速機構を備えたモータ３と、モータ軸に連結された一対
のロータ４と、ロータ４間に等間隔で配列された複数の
ローラ５と、チューブストッパ６及びチューブ押さえ材
７が配設されたポンプベース８とから構成される。各ロ
ーラ５はロータ４の各外周縁部にそれぞれが回動可能に
固定されている。チューブストッパ６は、一方で各チュ
ーブ５１〜５４の一端側を固定して各他端側をローラ５
に任意の張力で捲回した後、他方で各チューブ５１〜５
４の他端側を固定することによりローラ５の回動に伴う
各チューブ５１〜５４の移動を防止する。

【００１９】チューブ押さえ材７は、各チューブ５１〜
５４をローラ５に捲回した後、ローラ５との間で押圧状
態に保持する位置に固定されるよう着脱可能な構成であ
る。チューブ押さえ材７は、ローラ５に捲回される各チ
ューブ５１〜５４の外径に応じたガイド溝（図示せず）
が形成されていてもよい。一方、短絡管路６１〜６４に
は、制御弁として電磁切り換え式の三方弁７１〜７４が
それぞれ接続されている。ピペット２１、２２及び三方
弁７１〜７４は、図示しない制御部と電気的に接続され
ている。

【００２０】次に、４基の移送装置を有する流体移送装
置１のうちの２基の移送装置についてその動作を説明す
る。図３において、ローラポンプ２が駆動された際、三
方弁７１がオフの状態において液は、矢印ｂ及び矢印ｃ
の方向に三方弁７１、短絡管路６１、分岐点８１、チュ
ーブ５１を循環し、管路４１及びピペット２１には移送
されない。三方弁７１がオンの状態に切り換わると、液
は矢印ａ及び矢印ｄ方向に流れる。すなわち、送液槽１
１より管路３１、チューブ５１、管路４１を経てピペッ
ト２１より分注が行われる。

【００２１】同様に、図４において、三方弁７３がオフ
の状態において液は、矢印ｇ及び矢印ｆの方向に分岐点
８３、短絡管路６３、三方弁７３、チューブ５３を循環
し、管路４３及び受液槽２３には移送されない。三方弁
７３がオンの状態に切り換わるとチャンバ１３より流路
３３、チューブ５３、管路４３を経て矢印ｅ及び矢印ｈ
の方向に液を移送し受液槽２３に移送される。

【００２２】上記した２基の移送装置により送液槽１１
から所定のタイミングでチャンバ１３に分注を行い、さ
らにこのチャンバ１３から所定のタイミングで受液槽２
３に液を移送することができる。同様に、図１の他の２
基の移送装置により送液槽１２から所定のタイミングで
チャンバ１４に分注を行い、さらにこのチャンバ１４か
ら所定のタイミングで受液槽２４に液を移送することが
できる。４基の移送装置が組み込まれた流体移送装置１
のタイムチャートの一例を図５に示す。

【００２３】このように、上記した液体移送装置では、
ローラポンプ２を駆動した状態で三方弁７１、７３を切
り換え制御すると、ローラポンプ２が装着されたチュー
ブ５１、５３の流入側管路３１、３３及び流出側管路４
１、４３が短絡管路６１、６３で結ばれそれぞれの循環
流路を形成する。液体はこの循環流路を循環するので、
移送先２１、２３へは移送されない。三方弁７１、７３
で流路を切り換えると、各チューブ５１、５３に連通す
る液体は移送元１１、１３から移送先２１、２３へ導か
れる。

【００２４】この間、ローラポンプ２は駆動し続けるの
で、三方弁７１、７３の操作に応じて直ちに液体の安定
供給、完全停止に移行できる。したがって、従来のよう
に、ローラポンプ２の始動、停止により流体移送の制御
を行う場合に比べると、流体の移送の遅れ、移送量の過
不足、すなわち、ポンプ２立ち上げ時の移送液量の不
足、停止時のロータ４の惰力回転による液体の過剰供給
が抑えられる。このため、三方弁７１、７３の切り換え
制御に伴うわずかな応答時間のみを考慮すれば、正確に
移送のタイミング、移送量を制御することができる。

【００２５】一方、１基のローラポンプ２に複数本のチ
ューブを装着することにより、同時に複数の移送先に流
体を移送できるとともに、移送のタイミング及び移送液
量を各々のチューブごとに制御することができる。した
がって、従来のように、複数のローラポンプの設置が不
要となる。

【００２６】本願発明の流体移送装置における他の流路
切り換え手段及び流路構成を以下の実施例で示す。図６
は、チューブ５５の出口側流路に配置された三方弁７５
と、三方弁７５から分岐して移送元としての送液槽１５
内に解放されたベント管路６５とからなる。ローラポン
プ２が駆動され三方弁７５がオフの状態において液は、
チューブ５５の流出側流路から三方弁７５、ベント管路
６５を経て送液槽１５内に戻される。したがって、管路
４５には送液されない。三方弁７５がオンの状態に切り
換わると送液槽１５の液は、チューブ５５から管路４５
を経て移送先に移送される。

【００２７】図７は、チューブ５５の流出側流路と短絡
管路６６との分岐点に三方弁７６を配置し、さらに、三
方弁７６の下流側の管路４５から分岐して送液槽１５内
に解放されたベント管路６５と、ベント管路６５に配設
された流量調整弁７７とからなる。

【００２８】ローラポンプ２が駆動され三方弁７６がオ
フの状態において液は、流出側流路から三方弁７６、短
絡管路６６、分岐点８２、チューブ５５を循環し、管路
４５側には送液されない。三方弁７６がオンの状態に切
り換わると、送液槽１５の液は、チューブ５５を経て管
路４５に移送される。管路４５に移送された液は、分岐
点８３において流量制御弁７７の開度に応じて移送先に
接続された管路４５下流側と送液槽１５に分配される。
これにより、管路４５に続く移送先への移送液量を調整
することができる。

【００２９】図８は、チューブ５５の流出側流路と流入
側流路を結ぶ短絡管路６６にストップ弁７８を、管路４
５にストップ弁７９を配設しストップ弁７８の開閉に応
じてストップ弁７９を閉開する構成を示す。ローラポン
プ２が駆動されストップ弁７８がオフ、ストップ弁７９
がオンの状態において液は、流出側流路から分岐点８
４、短絡管路６６、分岐点８５、チューブ５５を循環
し、管路４５には送液されない。ストップ弁７８、７９
の双方が切り換わると送液槽１５の液は、チューブ５５
を経て管路４５に移送される。

【００３０】図９は、図８において管路４５に配設した
ストップ弁７９を、管路３５に配設した構成を示す。ロ
ーラポンプ２が駆動されストップ弁７８がオフ、ストッ
プ弁７９がオンの状態において液は、チューブ５５の流
出側流路から分岐点８６、短絡管路６６、分岐点８７、
チューブ５５を循環しながら流れ、管路４５には送液さ
れない。ストップ弁７８、７９の双方が切り換わると送
液槽１５の液は、チューブ５５を経て管路４５に移送さ
れる。

【００３１】このように、上記した各実施例によれば、
ローラポンプ２を駆動したまま弁７１〜７９を開閉制御
することにより、各チューブ５１〜５５の入口側に配置
された移送元から移送先への液体移送を各チューブ５１
〜５５ごとに制御することができる。したがって、ロー
ラポンプの設置数が１基で足り、設置スペースが大幅に
縮小される。さらにローラポンプ２を駆動しながら、流
路切り換え手段が開閉制御されるので、ポンプ２のモー
タ３の始動及び停止に伴う送液の過不足が生じにくく、
移送のタイミング、移送量を正確に制御できる。

【００３２】また、チューブ５５の入口側流路と短絡流
路６６との分岐点に三方弁７６を配置し、さらに、三方
弁７６の下流側の管路４５から分岐して送液槽１５内に
解放されたベント流路６７と、ベント流路６７に配設さ
れた流量調整弁７７とを配設し、管路４５に移送された
液が、分岐点８３において流量調整弁７７の開度に応じ
て分配され、管路４５に続く移送先への移送液量を調整
することができる。

【００３３】

【発明の効果】この発明の流体移送装置では、ローラポ
ンプを駆動すると、ローラの回転によりチューブがしご
かれ、チューブに連通する流体は移送元から移送先へ導
かれる。ローラポンプを駆動した状態で流路切り換え手
段を切り換え操作すると、ローラポンプの流入及び流出
側流路が短絡流路によって短絡され循環流路が形成され
る。流体はこの循環流路を循環して移送先へは移送され
ない。この間ローラポンプは駆動し続け、流体は流路の
切り換え操作に応じて即座に循環流路を循環するので、
移送先への流体の移送は直ちに完全停止される。したが
って、従来のように、ポンプモータの停止により流体移
送を停止する場合に比較すると、流体の停止の遅れ、移
送量の過剰は最小に抑えられる。

【００３４】流路切り換え手段を再度切り換え操作する
と、チューブに連通する流体は移送元から移送先へ導か
れる。この間ローラポンプは駆動し続け、循環流路を循
環していた流体は流路の切り換え操作に応じて直ちに移
送先へ移送されるので、流体の安定供給が遅延すること
なく開始される。したがって、ポンプモータの始動によ
り流体移送を開始する場合に比較すると、流体の移送開
始の遅れ、移送量の不足は最小に抑えられる。

【００３５】１つのローラに複数本のチューブを装着す
れば、同時に複数の移送先に流体を移送できるととも
に、移送のタイミング及び移送液量を各々のチューブご
とに制御することができる。流路切り換え手段が、ロー
ラポンプに装着されたチューブの流入側流路または流出
側流路のいずれか一方と短絡流路との分岐点に設けら
れ、短絡流路を開いて流体が流出側流路から短絡流路を
通って流入側流路に還流する状態と、短絡流路を閉じて
流体が流出側流路から移送先へ流出する状態とをとりう
る弁手段、例えば、三方切り換え弁であれば、切り換え
手段を含む配管の構成及び切り換え手段の制御が簡略化
される。

【００３６】短絡流路がローラポンプに装着されたチュ
ーブの流出側流路と移送元とを、または流入側流路と移
送先とを短絡するベント流路であり、流路切り換え手段
が流入側流路または流出側流路のいずれか一方と前記ベ
ント流路との分岐点に設けられた三方切り換え弁であれ
ば、配管の構成が簡略化される。また、移送元または移
送先を流路の一部に含んだ循環流路が形成され、循環流
路を解放系で形成可能となり、移送元または移送先が貯
液槽あるいはタンク（容器）で構成されておれば、形成
される循環流で移送元または移送先の流体を攪拌するこ
とができる。

【００３７】この発明により、正確で精密な定量移送を
可能とする流体移送装置が提供される。また、１つのロ
ーラに複数のチューブを装着してもチューブごとに流体
の移送を制御可能な流体移送装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態による流体移送装置の
配管図。

【図２】図１の流体移送装置のローラポンプの斜視図。

【図３】図１の流体移送装置の一系統を説明する配管
図。

【図４】図１の流体移送装置の他の系統を説明する配管
図。

【図５】図１の流体移送装置の各部の動作を示すタイム
チャート。

【図６】この発明の実施の他の形態による流体移送装置
の配管図。

【図７】この発明の実施の他の形態による流体移送装置
の配管図。

【図８】この発明の実施の他の形態による流体移送装置
の配管図。

【図９】この発明の実施の他の形態による流体移送装置
の配管図。

【符号の説明】

１ 流体移送装置 ２ ローラポンプ ５ ローラ １１、１２ 送液槽（移送元） １３、１４ チャンバー（移送元） １５ 送液槽（移送元） ２１、２２ ピペット（移送先） ２３、２４ 受液槽（移送先） ３１〜３５ 管路（流入側流路） ４１〜４５ 管路（流出側流路） ５１〜５５ チューブ ６１〜６４ 短絡管路（短絡流路） ６５ ベント管路（ベント流路） ６６ 短絡管路（短絡流路） ７１〜７６ 三方弁（流路切り換え手段） ７７ 流量調整弁（流路切り換え手段） ７８、７９ ストップ弁（流路切り換え手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性変形可能なチューブをローラでしご
   いて流体を移送元から移送先へ移送するローラポンプを
   用いた流体移送装置において、 前記ローラポンプに装着されたチューブの流入側流路と
   流出側流路とを短絡する短絡流路と、 この短絡流路に流体を選択的に流通させる流路切り換え
   手段とを備えたことを特徴とする流体移送装置。
2. 【請求項２】 １つのローラポンプに、複数本のチュー
   ブを装着してなる請求項１に記載した流体移送装置。
3. 【請求項３】 流路切り換え手段は、ローラポンプに装
   着されたチューブの流入側流路または流出側流路のいず
   れか一方と短絡流路との分岐点に設けられ、 短絡流路を開いて流体が流出側流路から短絡流路を通っ
   て流入側流路に還流する状態と、短絡流路を閉じて流体
   が流出側流路から移送先へ流出する状態とをとりうる弁
   手段である請求項１または２に記載した流体移送装置。
4. 【請求項４】 短絡流路がローラポンプに装着されたチ
   ューブの流出側流路と移送元とを、または流入側流路と
   移送先とを短絡するベント流路であり、流路切り換え手
   段が流入側流路または流出側流路のいずれか一方と前記
   ベント流路との分岐点に設けられた三方切り換え弁であ
   る請求項１または２に記載した流体移送装置。