JP4781060B2 - シリンジポンプ - Google Patents

Description

本発明は、シリンジ内の試料を吐出するためのシリンジポンプに関する。

薬液等の試料を用いた実験に使用するシリンジポンプとして、図６に示すようなシリンジポンプ１００が知られている。

このシリンジポンプ１００は、ピストン１７０を有するシリンジ１０６が保持される保持部１３０を備えた本体１０２と、ピストン１７０を軸方向へ押圧する押圧体１０５と、押圧体１０５を駆動するモーター１２０と、モーター１２０の作動を制御する制御部１２１と、押圧体１０５に固定された移動端子部１１１と、本体１０２に固定され、移動端子部１１１に接触する固定端子部１１０と、移動端子部１１１と固定端子部１１０とが接触したことを検知する検知部１０９とを備えている。

このようなシリンジポンプ１００によれば、まず、シリンジ１０６に所望の量の試料を収容する。次に、モーター１２０を作動させて、押圧体１０５を駆動させる。これにより、ピストン１７０が押圧体１０５によって軸方向へ押圧され、シリンジ１０６から試料が吐出される。その後、押圧体１０５の移動に従って、移動端子部１１１が固定端子部１１０に接近してゆく。移動端子部１１１と固定端子部１１０とが接触すると、検知部１０９がこの接触を検知する。制御部１２１は、検知部１０９の検知に基づいてモーター１２０の作動を停止させる。こうして、シリンジ１０６からの試料の吐出が止まる。

しかし、上記のようなシリンジポンプ１００では、移動端子部１１１及び固定端子部１１０が、それぞれ押圧体１０５及び本体１０２に固定されており、両者が接触しなければ試料の吐出が止まらないので、試料の吐出量を設定する場合は、シリンジ１０６に試料を収容する時に行わなければならなかった。したがって、吐出量の微調整が困難であった。

また、シリンジ１０６を保持部１３０に保持した状態で、シリンジ１０６の先端までピストン１７０を押し込む場合のストロークは、シリンジ１０６の大きさ等によって異なっている。しかし、上述の理由から、押圧体１０５の移動距離は調整することができないので、例えば、押圧体１０５の移動距離がピストン１７０のストロークより短い場合には、シリンジ１０６内の試料を全て吐出することができない。一方、長い場合には、試料を全て吐出した後も押圧体１０５がピストン１７０を押圧し続けるので、シリンジ１０６が破損するおそれがあるという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、シリンジの破損を防止しつつ、所望の量を正確かつ容易に吐出することができるシリンジポンプの提供を目的とする。

本発明の前記目的は、ピストンを有するシリンジが保持される保持部を備えた本体と、前記ピストンを軸方向へ押圧する押圧体と、前記押圧体を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の作動を制御する制御手段と、前記ピストンの軸方向へ移動可能なように前記押圧体に取り付けられたストローク調整棒と、前記本体に固定され、前記ストローク調整棒の先端に接触する端子部と、前記ストローク調整棒の先端と前記端子部とが接触したことを検知する検知手段とを備え、前記制御手段は、前記検知手段の検知に基づいて前記駆動手段の作動を停止させるシリンジポンプにより達成される。

また、前記ストローク調整棒は、前記押圧体に形成された貫通孔に挿入され、該貫通孔に対して略直交するように前記押圧体に螺入された固定ねじにより固定されることが好ましい。

また、本発明の前記目的は、ピストンを有するシリンジが保持される保持部を備えた本体と、前記ピストンを軸方向へ押圧する押圧体と、前記押圧体を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の作動を制御する制御手段と、前記ピストンの軸方向へ移動可能なように前記本体に取り付けられたストローク調整棒と、前記押圧体に固定され、前記ストローク調整棒の先端に接触する端子部と、前記ストローク調整棒の先端と前記端子部とが接触したことを検知する検知手段とを備え、前記制御手段は、前記検知手段の検知に基づいて前記駆動手段の作動を停止させるシリンジポンプにより達成される。

また、上記各シリンジポンプは、前記駆動手段の作動を指示する入力部をさらに備え、前記制御手段は、前記入力部での入力に基づいて前記駆動手段を通常の作動状態での作動速度よりも速い速度で作動させることが好ましい。

本発明のシリンジポンプによれば、シリンジの破損を防止しつつ、所望の量を正確かつ容易に吐出することができる。

以下、本発明の実態形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るシリンジポンプ１の側面断面図であり、図２は、シリンジポンプ１の上面図、図３は、シリンジポンプ１の部分側面図である。

図１に示すように、このシリンジポンプ１は、筐体状の本体２と、本体２に備えられた保持部９３に保持されるシリンジ６と、シリンジ６のピストン７０を軸方向へ押圧する押圧体５と、押圧体５を駆動するモーター２０とを備えている。また、シリンジポンプ１は、検知部９と、モーター２０の作動を指示する入力部７と、モーター２０の作動を制御する制御部２１とを備えている。

本体２は、上部にスペーサー３３とスペーサー３３上に設置された保持部９３とを備えている。スペーサー３３は、保持部９３の設置高さを確保すると共に、保持部９３と本体２とを絶縁するものであり、絶縁材で形成されている。保持部９３は、シリンジホルダー３４とクランプ３６とを備えている。シリンジホルダー３４は、電気伝導性に優れた金属から形成されており、側壁面により端子部８が構成されている。また、シリンジホルダー３４の側壁面には、図３に示すように、シリンジ６を保持するためのＶ字状の切欠３０が形成されている。また、シリンジホルダー３４の底面には、ねじ受け３７が立設されており、ねじ受け３７には、固定ボルト３５が螺合している。固定ボルト３５のボルトヘッドとシリンジホルダー３４との間には、クランプ３６及びコイルばね３８が設置されている。クランプ３６は、切欠３０との間でシリンジ６を固定するために、切欠３０の上方を覆っている。

本体２の上面には、図２に示すように、シリンジ６の軸方向に延びるスリット２８が形成されており、スリット２８には、押圧体５が挿入されている。

また、本体２の内部には、支持板２７及び保持台２２が設置されている。支持板２７には、モーター２０が取り付けられており、モーター２０の軸には、後述する鍔部３２と係合する軸継手３１が取り付けられている。本実施形態では、モーター２０は、パルスモーターを用いており、与えるパルスを制御することにより回転速度を所望の値に設定できる構成になっている。

保持台２２は、側壁４０、４０を有しており、側壁４０、４０には、軸孔２３、２３が形成されている。軸孔２３、２３には、回転ねじ軸２４が挿入されており、回転ねじ軸２４の両端は、側壁４０、４０に固定された軸受２５、２５によって回転可能に支持されている。回転ねじ軸２４は、外周面にねじが切られており、一端側には、鍔部３２が設けられている。鍔部３２は、軸継手３１と係合しており、これにより、モーター２０の軸と回転ねじ軸２４とが連結され、モーター２０の回転を回転ねじ軸２４に伝達可能になっている。また、側壁４０、４０間には、押圧体５を案内するための案内棒３９がシリンジ６の軸方向と平行に設けられている。

シリンジ６は、ピストン７０が押圧されることにより内部に収容された試料を先端から吐出する公知のものを使用することができ、図３に示すように、シリンジホルダー３４の切欠３０に保持され、クランプ３６により固定される。また、ピストン７０は、軸方向の一端側に端面８８を有している。

押圧体５は、ピストン７０の端面に当接する押圧面９１を有している。図４は、押圧体５の詳細図である。図４に示すように、押圧体５は、本体２の上方に位置する押圧部５１、本体２の内部に位置するスライド部５２及びスリット２８に挿入された狭窄部５３を有しており、スリット２８に沿って摺動可能なように構成されている。

押圧部５１には、ねじ穴６２がシリンジ６の軸方向に対して略直角に形成されており、ねじ穴６２には接続ボルト５７が螺合している。

スライド部５２には、案内孔５８が形成されており、案内孔５８には、案内棒３９が挿入されている。スライド部５２の内部は、連通孔６３を介してねじ穴６２と連通している。また、スライド部５２の内部には、接続体５０及び、接続体５０を支持する支持ばね５４が設置されている。

接続体５０には、押圧棒５５が設けられており、この押圧棒５５は、連通孔６３に挿入され、先端がねじ穴６２の下面から突出している。また、接続体５０には、接続孔５６が形成されており、接続孔５６には回転ねじ軸２４が挿入されている。接続孔５６は、内周面の下方側半分にねじが切られており、支持ばね５４により接続体５０が上方へ押圧された時に回転ねじ軸２４と螺合する構成になっている。また、接続ボルト５７により押圧棒５５を介して接続体５０が下方へ押圧された時には、接続孔５６と回転ねじ軸２４との螺合が解放される構成になっている。

本実施形態のシリンジポンプ１では、図２に示すように、本体２の上面に、スケール４２がシリンジ６の軸方向に沿って設けられている。スケール４２は、目盛を有しており、端子部８から目盛までの距離によって、シリンジ６からの試料の吐出量を設定するものである。スケール４２の目盛は、シリンジ６の長さに対応していることが好ましい。

また、図４に示すように、押圧部５１には、シリンジ６の軸方向に貫通する貫通孔６１が形成されている。貫通孔６１には金属のストローク調整棒６０が摺動可能に挿入されており、ストローク調整棒６０の先端と端子部８との距離ｄを、スケール４２の目盛に合わせて調整できる構成になっている（図２参照）。また、押圧部５１には、貫通孔６１に対して略直交するように固定ねじ６０ａが螺入されており、固定ねじ６０ａによってストローク調整棒６０を押圧部５１に固定できる構成になっている。

検知部９は、端子部８とストローク調整棒６０の先端とが接触することによって閉じる回路９５に接続されており、この回路９５の通電を検知するものである。本実施形態では、回路９５は、シリンジホルダー３４、ストローク調整棒６０、押圧体５、回転ねじ軸２４、軸受２５、保持台２２、本体２及び支持板２７によって構成されている。

入力部７は、図２に示すように、固定ねじ８１により本体２に固定されており、スタートボタン８５、ストップボタン８６、コントロールボタン８４、設定ダイアル８３及び換算表８２を備えている。また、入力部７は、図示しないケーブル等により制御部２１に接続されており、上記各ボタンやダイアルを操作することにより、モーター２０の作動を指示できる構成になっている。コントロールボタン８４は、モーター２０を通常の作動状態での作動速度よりも速い速度で作動させるように指示するものである。また、設定ダイアル８３は、モーター２０の回転速度を設定するものである。換算表８２は、シリンジ６の容量と、設定ダイアル８３の値すなわちモーター２０の回転速度とから、単位時間あたりにおけるシリンジ６からの試料の流量、及びモーター２０の作動時間を求めるものである。

制御部２１は、入力部７で入力された指示又は、検知部９による通電の検知に基づいてモーター２０の作動を制御するものである。

次に、以上のように構成されたシリンジポンプ１を用いて試料を吐出する方法を説明する。

まず、接続ボルト５７をねじ穴６２に螺入してゆく。これにより、押圧棒５５及び接続体５０が支持ばね５４に抗して下方へ押圧され、接続体５０の接続孔５６と回転ねじ軸２４との螺合が解かれる。こうして、押圧体５は、回転ねじ軸２４から独立して摺動可能になる。

続いて、試料を収容したシリンジ６を、切欠３０に設置して、固定ボルト３５をコイルばね３８に抗して螺入してゆく。これにより、シリンジ６は、クランプ３６によって押圧され、シリンジホルダー３４に固定される。

次に、押圧体５を回転ねじ軸２４に沿ってスライドさせる。こうして、押圧面９１をピストン７０の端面８８に当接させる。その後、接続ボルト５７を緩める。これにより、接続体５０が支持ばね５４により上方へ押圧されて、接続孔５６と回転ねじ軸２４とが螺合する。こうして、押圧体５は、回転ねじ軸２４の回転に従って摺動するようになる。

その後、ストローク調整棒６０をシリンジ６の軸方向へ摺動させて、先端をスケール４２の所望の目盛に合わせる。また、固定ねじ６０ａを押圧部５１に螺入して、ストローク調整棒６０を押圧体５に固定する。これにより、端子部８と、ストローク調整棒６０の先端との距離ｄが設定される。こうして、押圧体５の移動距離が設定され、シリンジ６からの試料の吐出量が設定される。例えば、シリンジ６の容量が１０ｍｌ、長さが１０ｃｍであって、距離ｄを３ｃｍに設定した場合、試料の吐出量は３ｍｌとなる。また、設定ダイアル８３を回して、モーター２０の回転速度を設定する。

その後、スタートボタン８５を押して、モーター２０を作動させる。モーター２０の回転により回転ねじ軸２４が軸回転し、回転ねじ軸２４の回転に従い押圧体５が回転ねじ軸２４に沿って摺動する。摺動する押圧体５は、案内棒３９によりシリンジ６の軸方向へ案内され、ピストン７０を押圧する。こうして、シリンジ６から試料が吐出される。その後、押圧体５の摺動に伴い、ストローク調整棒６０の先端が端子部８に接近してゆく。ストローク調整棒６０の先端と端子部８とが接触すると、回路９５が閉じて通電する。この時、検知部９が通電を検知する。制御部２１は、検知部９による検知に基づいてモーター２０の作動を停止する。これにより、押圧体５は距離ｄを移動した時点で停止し、シリンジ６からの試料の吐出が止まる。こうして、距離ｄにより設定した量の試料がシリンジ６から吐出される。

以上のように、端子部８とストローク調整棒６０の先端との距離ｄを調整することにより、押圧体５の移動距離を調整して吐出量を設定するので、所望の吐出量を容易に設定することができる。また、ストローク調整棒６０で吐出量を設定して、端子部８とストローク調整棒６０の先端とが接触した時点で吐出を止めるので、所望の量を正確に吐出することができる。また、設定量を吐出した時点で、モーター２０の作動を停止するので、シリンジ６の破損を防止することができる。

モーター２０が停止した後、再度試料を吐出する場合には、上記と同様の手順で、ストローク調整棒６０の先端をスケール４２の所望の目盛に合わせ、モーター２０を作動させる。このように、所望の吐出量を設定することができるので、シリンジ６内の試料を分割して吐出することができる。

本実施形態において、シリンジ６に収容された試料に気泡が混入している場合には、接続孔５６と回転ねじ軸２４とを螺合させた時点で、コントロールボタン８４を押す。これにより、モーター２０が通常の作動状態での作動速度よりも速い速度で作動し、押圧体５がピストン７０を連続的に押圧する。こうして、シリンジ６の内部から気泡が除去される。この際、本体２を傾斜させてシリンジ６の先端を斜め上方へ向けておくことが好ましい。このように、モーター２０の作動に基づいてピストン７０を押圧するので、シリンジ６から気泡を容易に除去することができる。また、モーター２０を通常の作動速度よりも速く作動させるので、気泡を迅速に除去することができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。

端子部８及びストローク調整棒６０は、端子部８とストローク調整棒６０の先端との距離ｄを調整することができ、押圧体５の摺動に従ってストローク調整棒６０の先端が端子部８に接触する構成であれば、その設置位置は特に限定されない。例えば、本実施形態では、端子部８はシリンジホルダー３４の側壁面により構成されていたが、シリンジホルダー３４とは別体で設けられていてもよい。この場合、図５に示すように、端子部８はスペーサー３３に設置されており、ストローク調整棒６０と接触する部分が露出している構成であってもよい。

また、本実施形態では、ストローク調整棒６０は、押圧部５１の貫通孔６１に挿入されていたが、押圧部５１に螺入されている構成であってもよい。このような構成によれば、ストローク調整棒６０を押圧部５１に螺入してゆき、先端をスケール４２の所望の目盛に合わせる。こうして、押圧体５の移動距離を設定し、シリンジ６からの試料の吐出量を設定する。

また、本実施形態では、端子部８が本体２に固定され、ストローク調整棒６０が押圧体５に取り付けられていたが、端子部８が押圧体５に固定され、ストローク調整棒６０が本体２に取り付けられている構成であってもよい。この場合、図７に示すように、端子部８は、押圧体５の押圧面９１によって構成されている。また、スケール４２は、押圧体５に設けられており、シリンジ６の軸方向に沿って延びている。また、本体２には、取付部７５が設けられており、取付部７５にストローク調整棒６０がシリンジ６の軸方向へ摺動可能なように挿入されている。これにより、ストローク調整棒６０の先端と端子部８との距離ｄを、スケール４２の目盛に合わせて調整できる構成になっている。

また、入力部７は制御部２１に接続されていれば、その設置位置は特に限定されず、本体２から離れた位置に設置されていてもよい。このような構成によれば、本体２と入力部７とが離れているので、例えば、本体２は温度等が設定された環境試験室内に設置し、入力部７は環境試験室の外部に設置して実験を行うことができる。したがって、環境試験室内で入力部７を操作することがないので、環境試験室内の温度等を乱さずに実験を行うことができる。また、本体２を試料の供給先付近に設置することができる。これにより、試料をシリンジ６から液送する距離を短くすることができ、デッドボリュームを小さくすることができる。

また、シリンジ６の数は適宜変更可能である。この場合、シリンジホルダー３４の側壁面には、複数の切欠３０が形成されている。

以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。ただし、本発明が本実施例に限定されるものではない。

図１に示すシリンジポンプ１を用いて、シリンジ６から試料を吐出した。本実施例の試験条件としては、試料の吐出量を５ｍｌ、単位時間あたりにおける試料の流量を５０μｌ／ｍｉｎとした。また、シリンジ６は、全容量が１０ｍｌ、長さが６０ｍｍのものを使用した。また、モーター２０は、回転速度を１６段階で設定できる構成とした。

図８は、スケール４２の詳細図である。スケール４２には、長さ６０ｍｍを１０等分した目盛が刻まれている。すなはち、目盛の値が１．０の時は、端子部８からの距離が６０ｍｍであり、目盛の値が０．５の時は、その距離が３０ｍｍとなる。

本実施例では、図８に示すように、ストローク調整棒６０の先端をスケール４２の目盛０．５に合わせた。これにより、距離ｄが３０ｍｍに設定され、シリンジ６からの試料の吐出量が、１０ｍｌ×０．５（＝３０ｍｍ／６０ｍｍ）＝５ｍｌに設定された。

図９は、換算表８２の詳細図である。本実施例では、設定ダイアル８３の値を１１に合わせて、モーター２０の回転速度を設定した。これにより、図９に示すように、シリンジ６の全容量及び設定ダイアル８３の値から、単位時間あたりにおける試料の流量が５０μｌ／ｍｉｎに設定された。また、この時のモーター２０の作動時間は、２００分×０．５＝１００分に設定された。

以上の設定により、押圧体５は、３０ｍｍを１００分で移動して停止した。これにより、５０μｌ／ｍｉｎの流量で５ｍｌの試料が吐出された。

このように、ストローク調整棒６０で吐出量を設定することにより、所望の量の試料を正確に吐出することができる。

本発明の一実施形態に係るシリンジポンプの側面断面図である。 図１に示すシリンジポンプの上面図である。 図１に示すシリンジポンプの部分側面図である。 押圧体の詳細図である。 他の実施形態に係るシリンジポンプの側面断面図である。 従来のシリンジポンプの側面断面図である。 さらに他の実施形態に係るシリンジポンプの上面図である。 スケールの詳細図である。 換算表の詳細図である。

符号の説明

１ シリンジポンプ
２ 本体
５ 押圧体
６ シリンジ
７ 入力部
８ 端子部
９ 検知部
２０ モーター
２１ 制御部
２４ 回転ねじ軸
３４ シリンジホルダー
８４ コントロールボタン

Claims (4)

1. ピストンを有するシリンジが保持される保持部を備えた本体と、
   前記ピストンを軸方向へ押圧する押圧体と、
   前記押圧体を駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段の作動を制御する制御手段と、
   前記ピストンの軸方向へ移動可能なように前記押圧体に取り付けられたストローク調整棒と、
   前記本体に固定され、前記ストローク調整棒の先端に接触する端子部と、
   前記ストローク調整棒の先端と前記端子部とが接触したことを検知する検知手段とを備え、
   前記制御手段は、前記検知手段の検知に基づいて前記駆動手段の作動を停止させるシリンジポンプであって、
   前記ピストンの軸方向に沿って延びる回転ねじ軸を備え、
   前記押圧体は、接続孔を有する接続体と、当該接続体を支持する弾性部材と、前記接続体を前記弾性部材に抗して押圧可能な接続体押圧手段とを備えており、
   前記接続孔には、ねじが形成されると共に、前記回転ねじ軸が挿入されており、
   前記回転ねじ軸と前記接続孔とは、前記接続体押圧手段が前記接続体を押圧していないときに螺合し、前記接続体押圧手段が前記接続体を押圧したときに解放され、
   前記押圧体は、前記回転ねじ軸の回転により摺動するシリンジポンプ。
2. 前記ストローク調整棒は、前記押圧体に形成された貫通孔に挿入され、該貫通孔に対して略直交するように前記押圧体に螺入された固定ねじにより固定される請求項１に記載のシリンジポンプ。
3. ピストンを有するシリンジが保持される保持部を備えた本体と、
   前記ピストンを軸方向へ押圧する押圧体と、
   前記押圧体を駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段の作動を制御する制御手段と、
   前記ピストンの軸方向へ移動可能なように前記本体に取り付けられたストローク調整棒と、
   前記押圧体に固定され、前記ストローク調整棒の先端に接触する端子部と、
   前記ストローク調整棒の先端と前記端子部とが接触したことを検知する検知手段とを備え、
   前記制御手段は、前記検知手段の検知に基づいて前記駆動手段の作動を停止させるシリンジポンプであって、
   前記ピストンの軸方向に沿って延びる回転ねじ軸を備え、
   前記押圧体は、接続孔を有する接続体と、当該接続体を支持する弾性部材と、前記接続体を前記弾性部材に抗して押圧可能な接続体押圧手段とを備えており、
   前記接続孔には、ねじが形成されると共に、前記回転ねじ軸が挿入されており、
   前記回転ねじ軸と前記接続孔とは、前記接続体押圧手段が前記接続体を押圧していないときに螺合し、前記接続体押圧手段が前記接続体を押圧したときに解放され、
   前記押圧体は、前記回転ねじ軸の回転により摺動するシリンジポンプ。
4. 前記駆動手段の作動を指示する入力部をさらに備え、
   前記制御手段は、前記入力部での入力に基づいて前記駆動手段を通常の作動状態での作動速度よりも速い速度で作動させる請求項１から３のいずれかに記載のシリンジポンプ。

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