JPS63147975A - 繊毛ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、動植物の細胞や微生物を培養液と共に移送す
るのに用いて好適のポンプに関する。

〔従来の技術〕

培養液中の細胞や微生物を、攪拌や移送のために揚液す
る場合、従来の技術では、ターボ形ポンプ又はベーンポ
ンプやチューブポンプ等の容積形ポンプが用いられてい
た。

第６図は上記チューブポンプの断面図であって、ポンプ
ケーシング１の内周面に沿って弾性チューブ２が張設さ
れておシ、ロータ３の外周面には、複数のロー２４が上
記弾性チューブ２の内側を圧接するようにして配設され
、ロータ３が矢印イ方向に回転するにつれ、各ローラ４
によって該弾性チューブ２が内側から頭次圧潰されるの
に伴って、該チューブ２内の液がロータ部分に直接触れ
ることなく矢印口方向に移送されるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に、培養液中の細胞や微生物等は軟弱で機械的な強
い力によって破壊され易い性質がある。

従って、従来のターボ形ポンプの羽根車やベーンポンプ
のベーン、また上記したチューブポンプのロータ或いは
往復動ポンプの逆止弁などに細胞が接触することは好ま
しくない。

他方、揚液管中の液体に気泡を注入して、該気泡の浮力
によってポンプ作用させるようにしたいわゆる気泡ポン
プで揚液することもあるが、該気泡中に含まれる雑菌に
よって細胞が汚染されるため好ましくないという問題点
があった。

本発明は、軟弱な細胞等を、強いカで破壊することなく
、培養液と共に揚液するポンプを提供することを技術的
課題としている。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、上記した従来技術の問題点及び技術的課題を
解決するために、管の内面に、弾性を有する多数の繊毛
を、管軸の一方向に傾斜させて植え付け、肢管を管軸方
向に振動させることにょって管内の流体を移送するよう
にしたことを特徴としている。

〔作　用〕

本発明は上記のように構成されているので、例えば管を
吸入側液面上に垂直に立てて管内の液体を上方へ移送さ
せる場合、管の内面に、液体の移送方向に向けて、つま
）この場合上方向く向けて傾斜して植設された弾性をも
つ多数の繊毛は、肢管が下方に移動するとき、管壁に沿
って付着し、管内の液体に対して大きな抵抗を生じない
。

次いで、管が上方へ移動するとき、液体は慣性力によっ
て相対的に管の下方へ移動しようとするが、上向きつま
シ逆方向に傾斜した繊毛が流れに逆らって壁面からはが
れ、流れに対して大きな抵抗を与える。そのため、液体
は管と共に上方向へ移動する。

逆に再び管が下方へ動き、流体が相対的に管の上方へ移
動しようとするとき、傾斜した繊毛は流れに沿って壁面
に付着し、大きな抵抗を生じない。

そのため液体は慣性力でその−ｊま管の上方へ移動する
。

上記のような現象が繰シ返えされて、管内の液体は全体
的に上方向へ移動し、揚液される。なお、このような揚
液作用は、管の断面形状や繊毛の断面形状等が違う場合
にも同様に行われ、また、管が水平方向に設けである場
合でも、同様な原理で液体は移動する。

作動中、管内の液は弾性をもつ多数の繊毛に触れるのみ
であって、細胞等は硬い物体に触れないので、揚液中の
細胞等は破壊されにくい。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面と共に説明する。

第１図及び第２図は、本発明の一実施例を示す繊毛ポン
プの異なった作動状態を示す作用説明図であって、第１
図及び第２図（ｂ）は側断面図、第２図（ａ、ｌは平面
図である。

図において、１１Ｖｉ断面円形の管（円管）であって、
肢管１１の下端部を常時吸込側液面Ｗ下に浸漬させた状
態で、適宜の手段によって管軸方向つまり上下方向に振
動させるようＫして支持されている。肢管１１の内面に
は、全面に亙って、適度の弾性を有するＭ３図（ａ）　
Ｋ示すような断面はぼ丸形の多数の繊毛１２が、管軸の
一方向、この実施例では揚液方向である上方向に＃科さ
せて、殖え付けられている。

次に、作用について説明する。第１図に示すようＫ、管
１１が矢印ハ方向に下方に移動すると、繊毛１２は管１
１の内壁面に沿って付層し、管内の液体に対して大きな
抵抗を生じない。次いで、第２図に示すように、管１１
が矢印二方向江上方に移動すると、液体は慣性力によっ
て肢管１１に対して相対的に下方へ移動しようとする。

ところが、上方向に１つまり液体の下方へのｓｂに対し
て逆方向に傾斜した繊毛１２が、この下方向への液体の
流れに逆らって壁面からはがれ、該液体の流れに対して
大きな抵抗を与える。そのため、液体は管１１と共に１
矢印ホに示すように、上方向へ移動する。

更に再び、第１図に示すように、管１１が矢印ハのよう
に下方へ動き、液体が矢印へに示すように相対的に管１
１の上方へ移動しようとすると、傾斜した繊毛１２は、
前記同様流れに沿って壁面に付着し、大きな抵抗を生じ
ない。そのため、液体は慣性力でそのｉｔ管１１の上方
へ矢印へのように移動する。

以上のような現象が繰り返されて、管１１内の液体は全
体的に上方向へ移動し、揚液される。この際、細胞等は
硬い物体に触れないので、細胞等は破壊されにくい。

上記実施例において、断面円形の管１１の内壁、　面に
、第３図（ａ）に示すような断面丸形の繊毛を植設した
ものについて説明したが、管の断面形状は、以下に述べ
るようくい円形以外の例えば矩形状のものでもよく、ま
た繊毛の断面形状も、丸形以外の第３図（ｂ）及び（Ｃ
）に示すような扁平な形状のものであってもよい。

４４図Ｃａ）と（ｂ）及び（Ｃ）と（ｄ）は、本発明の
第２実施例を示す異なった作動状態を示す平面図と縦断
面図である。

この実施例では、断面矩形状の管２１の相対する管壁例
えば短辺の内面に、第３図＜ｂ）又は（→に示すような
断面形状が長楕円形又は矩形の平板状の繊毛２２が、そ
の長手方向を管軸（つまシ流れ）に直角にし、且つ管内
の送液方向に向けて傾斜して植設されている。

この実施例によれば、第４図（ｂ）に示すように、管２
１が矢印ハのように下方に移動するときは、各平板状の
繊毛２２は管壁に沿って付着し、管内の液に対して大き
な抵抗を生じない。また、同図（ｄ）に示すように、管
２１が矢印二のように上方へ移動するときは、平板状の
繊毛２２は、慣性によって相対的に管２１の下方へ移動
しようとする液体の流れに逆らって壁面からはがれ、こ
の際、扁平な繊毛の長手方向が管軸つまシ流れに直角に
なっているので抵抗が増し、管２１内を図示のように、
はぼ全面に亙って閉塞し、効率良く液体を移送すること
ができる。この場合、管２１は、繊毛２２の長さ以上の
振幅で振動させることが好ましく、その最適振動数は、
繊毛の周波数応答性、繊毛と管壁との隙間の程度、液体
粘度などによって決まる。

上記実施例において、扁平な繊毛２２に代えて、第３図
（ｄ）に示すように、繊毛の扁平な断面を彎曲させ、そ
の凸の方向を矢印ホで示すように流れと反対方向につま
シ流れに対向するように向けたものを植設することも可
能である。このようにすれば、繊毛は流れ方向に折れ曲
がシ易く、反流れ方向に折れ曲がシ難いので、移送効率
は高くなる。

第５図は、本発明の第３実施例を示す繊毛ポンプの要部
拡大断面図である。

この実施例では、管３１が、一定間隙を保って同心状に
配置された内管３１ａと外管３１ｂとからなり、上記間
隙によって気体室３０を構成している。そして上記内管
３１ａの内側には、多孔質樹脂製の中空糸からなる繊毛
３２が、該内管３１ａを貫通し、該中空糸の内部が上記
気体室３０に連通ずるようにして、且つ矢印ホで示す送
液方向に向けて傾斜して植設されている。また、上記気
体室３０には、矢印トに示すように、酸素を含む気体が
圧入されている。

この実施例によれば、気体室３０に酸素を含む気体を圧
入することによル、多孔質樹脂製中空糸の微細な穴から
酸素が液体へ溶は込む。そして管３１の振動に伴い、内
管３１ａに傾斜して植え込まれた中空糸からなる繊毛３
３は、前述したと同じ原理で液体を移送し、且つ酸素を
供給することができる。

なお、上記した各実施例において、管を垂直方向に保持
して上下方向に振動させるものについて説明したが、管
は水平方向に設けである場合でも、繊毛を送液方向に向
くように傾斜させて植設しておけば、同様の原理で液体
を後動させることができる。

また、繊毛は動いているので、細胞等は付着し難いが、
更に、繊毛をフッ素系樹脂で作るか、表面にフッ素処理
をすることによって、細胞の付着を防止することができ
る。

なお、本発明の管の断面形状は円形及び矩形以外のもの
でもよく、マた繊毛の断面形状も、第３図Ｃａ）〜（ｄ
）以外のものでもよいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、管軸方向に撮動す
る管の内面に、弾性を有する多数の繊毛を、管軸の一方
向に傾斜させて植設したことによシ、管内の流動抵抗に
方向性をもたせ、液体の有する慣性を利用して、送液す
ることができる。そして送液中、管内の液は弾性を有す
る多数の繊毛に触れるのみであるので、揚液中に含まれ
る細胞等の含有物にも強い力を与えない。

従って、これらの細胞等の含有物を破壊する恐れが少な
いので、軟弱な細胞等を余シ破壊することなく培養液と
共に揚液することができる。

【図面の簡単な説明】

爾１図及び第２図（ａ）　ｌ１ｂ）は本発明の第１実施
例を示す繊毛ポンプの作用説明図、第３図（ａ）〜（ｄ
）は異なった繊毛の斜視図、第４図（ａ）　（ｂ）及び
（Ｃ）　（ｄ）は本発明の第２冥施例を示す異なった作
動状態を示す平面図と縦断面図、第５図は本発明の第３
実施例を示す要部拡大断面図、第６図は従来例を示すポ
ンプの断面図である。 １１．２１．３１　−−−一管。 １２、２２．３２−−ｍ−繊毛。 第１図 第３図 第４図 （α）（Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、管の内面に、弾性を有する多数の繊毛を管軸の一方
   向に傾斜させて植設し、該管を管軸方向に振動させるこ
   とによつて、管内の液体を移送するようにしたことを特
   徴とする繊毛ポンプ。 ２、上記繊毛は断面を扁平な形状となし、その長手方向
   を管軸と直角にしている特許請求の範囲第１項記載の繊
   毛ポンプ。 ３、上記繊毛の全体又は表面がフッ素系樹脂からなつて
   いる特許請求の範囲第１項記載の繊毛ポンプ。 ４、上記繊毛は多孔質樹脂製の中空糸からなり、該中空
   糸の中に酸素を含む気体を圧入することによつて、管内
   の液体に酸素を供給しながら該液体を移送するようにな
   つている特許請求の範囲第１項記載の繊毛ポンプ。 ５、上記管は断面を矩形とし、相対する管壁に平板状の
   繊毛を植設している特許請求の範囲第１項記載の繊毛ポ
   ンプ。