JPH0460180A - ポンプおよび逆流防止装置 - 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、ポンプおよび逆流防止装置に係り、特に、動
・植物の培養細胞や、微細藻類等が浮遊する液体を浮遊
物を破壊することなく移送させ、あるいは循環させるポ
ンプおよび逆流防止装置に関する。

従来の技術 従来、動・植物の培養細胞や、クロレラのような微細藻
類等の浮遊した液体を移送させあるいは循環させるには
、タービンポンプ、ベローズポンプ、チューブポンプお
よびスクリューポンプ等を用いる方法が一般的であった
。

発明が解決しようとする課題 上記従来の方法によれば、浮遊物を含まない液体、ある
いは機械的衝撃によっても破壊されない浮遊物を含む液
体については特に問題なく適用することかできる。しか
し、近年広く行われるようになった動中植物の細胞培養
の技術分野においては、これらの被培養物が機械的衝撃
に対して極めて弱いため、従来一般に用いられているよ
うな回転や摺動あるいはチューブのしごきによって送液
することを原理とするポンプを使用することができない
という問題点があった。

また、従来使用されているポンプの中で、モータによっ
て駆動されるベローズの膨張と収縮、あるいはピストン
の往復運動を利用したベローズ式ポンプやピストンポン
プは、比較的、機械的衝撃が穏やかであると考えられて
いる。しかし流体の流れの方向を規制するために金属ま
たは樹脂製の逆流防止弁を使用しており、そのため上記
のような機械的衝撃に弱い培養細胞等が逆流防止弁には
されまれで破壊され、その破壊された細胞の内容物が残
余の細胞に及ぼす生理的悪影響を免れることができない
という問題点があり、結局これらの条件を満足できるポ
ンプおよび逆流防止装置は未だ開発されていないのが現
状である。

本発明は、このような実状に鑑み、問題点を解決するた
めに提案されたものである。そして、本発明の目的は、
動・植物の培養細胞あるいは微細藻類のように機械的衝
撃により破壊され易いものが浮遊する液体を、これらの
浮遊物に損傷を与えることなく、任意の速度で移送ある
いは循環させることのできるポンプ及び、機械的衝撃の
小さい逆流防止装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するために次のような手段を採
った。

すなわち、逆流防止機構を備えた吸入日ノ１ウジングと
吐出口ハウジングと、送液部ノ１ウジングを含み、水、
油等の液体が充満されて密閉状となる複数のハウジング
を設け、この複数のハウジング間に、ハウジング内を貫
通する流路が形成されるとともにこの流路途中に柔軟性
のあるチューブを接続した逆流防止弁と、送液部が形成
され、各／Ｓウジンダグ間連結された加・減圧機構によ
る加圧・減圧を交互に繰り返すことにより誘起される前
記チューブの膨張と収縮とを利用して細胞浮遊液等を送
液することを特徴とするポンプとした。

また、吸入口および吐出口となると共に水、油等ノ液体
が充満される二つのハウジングを有し、このハウジング
内で前記吸入口および吐出口に柔軟性のあるチューブを
接続した逆流防止弁が形成され、前記ハウジングに接続
した加・減圧機構による加圧・減圧を交互に繰り返すこ
とにより誘起される前記チューブの膨張と収縮とを利用
して流路の開閉を行うことを特徴とする逆流防止装置と
した。

作用 ハウジング内に充満した水等の液体を、密閉系において
吸入口ハウジング及び送液部ハウジングと吐出口ハウジ
ングとの間で移動させ、一方が加圧の時、他方を減圧の
状態に設定する。この加・減圧により誘起されるハウジ
ング内のチューブの膨張・収縮を交互に繰り返すことに
よって細胞浮遊液が移送される。

また、逆流防止装置も、吸入口ハウジングと吐出口ハウ
ジングとの間で交互に液体を移動させて、加圧・減圧を
加え、吸入口ハウジング及び吐出口ハウジング内のチュ
ーブを、膨張させたり収縮させたりして、流体の流れの
方向を規制するので、従来のポンプと組み合わせて動・
植物培養細胞等をより穏やかに移送することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図には、本発明に係るポンプおよび逆流防止装置が
示されている。同図によれば、４個のハウジング１０，
２０，３０．４０が図示しないフランジ連結等により互
いに取り外し可能に連結されている。これらのハウジン
グ１０，２０，３０゜４０は、金属または耐圧プラスチ
ックで作成されることが好ましい。

前記４個のハウジング１０．　２０．　３０．　４０内
には、金属またはプラスチック製のバイブ１１゜２１．
３１．４１が、それぞれのハウジング１０゜２０．３０
．４０を貫通して設けられる。

すなわち、パイプ１１はハウジング１０から外部へ延出
され、パイプ２１はハウジング１０内からハウジング２
０を貫通して／Ｓウジング３０内にまで延出されている
。また、パイプ３１はノ＼ウジング３０とハウジング４
０とを連結して設けられ、パイプ４１はハウジング４０
から外部に延出されている。

そして、これらのバイブ間は、柔軟性のあるプラスチッ
クチューブで連結される。すなわち、ノーウジレグ１０
内においてパイプ１１とノくイブ２１とがプラスチック
チューブ１２で、ノ１ウジング３０内においてパイプ２
１と３１とがチューブ３２で、ハウジング４０内におい
てパイプ３１と４１とがチューブ４２で、それぞれ連結
されている。

プラスチックチューブ１２，３２．４２は、チューブ端
を各パイプ端に被せておいて、被せた部分をＯリングＩ
６と止め金１７とで固定され、各パイプに密に接続され
ている。

これら各パイプ１．１．２１．３１．４１と、各チュー
ブ１２，３２．４２とで液流路３が形成される。

なお、プラスチックチューブ１２．　３２．　４２とし
ては、肉厚が薄く、柔軟性のある素材で構成されたもの
が好ましい。例えば、肉厚が３０〜１００ミクロンのフ
ッ素樹脂、七ロノ１ン、ポリエチレン、ゴムなどを素材
とするものが挙げられる。

各ハウジング１０．２０，３０．４０上部には、空気抜
き弁１３，２３，３３．４３が設けられる。

この空気抜き弁１３，２３，３３．４３は、ノ＼ウジン
グの空気抜きであるとともに、ハウジング内へ供給され
る水やその他の液体の注入口でもある。

更に、ハウジング２０上部には、容量調節用のベローズ
２２が設けられている。このベローズ２２の一端は外部
へ開口されている。

このベローズ２２および、前記各プラスチ・ツクチュー
１１２，３２．４２間の容量は次のような関係となって
いる。

すなわち、今、ハウジング１０．３０．４０内に設けら
れたプラスチックチューブ１２，３２゜４２の容量を、
それぞｔ’ＬＶＡ、ＶＣ，ＶＤとＬ、ハウジング２０内
に設けられたベローズの容量をＶＢとする。この時、こ
れら相互の関係が、ＶＡ＋ＶＢ≧ＶＣ＋ＶＤとなるよう
に、各部の容量が定められる。

各ハウジング１０，２０，３０．４０の下部には、配管
１５，２５．３５．４５がそれぞれ設けられている。こ
の配管１５と２５とが配管５０により、配管３５と４５
とが配管５１によってそれぞれ加・減圧機構であるポン
プ４に連結されている。

このポンプ４は、送液方向を反転させ得るものであれば
特に限定されない。

このような構造をもつ４個のハウジング１０゜２０．３
０．４０の内、ハウジング３０部が送液冊本体であり、
ハウジング１０および４０部は逆流防止弁であり、ハウ
ジング２０部はリザーバである。

また、ハウジング４０部がポンプ吸入口、ハウジング１
０部がポンプ吐出口とされ、このハウジング４０．１０
及びプラスチックチューブ１２゜４２、加・減圧機構の
ポンプ４を主要素として、本発明の第２発明である逆流
防止装置２が構成される。

そして、この逆流防止装置２を含み、その他のハウジン
グ２０３０及びプラスチックチューブ３２、加・減圧機
構のポンプ４等で第１発明のポンプ１が構成されている
。

次に、このような構成の本実施例の作用を説明する。

本実施例では、培養液を循環させるために、弁の開閉及
びポンプ本体の膨張・収縮が利用されている。

すなわち、吸入口の弁が開きポンプ本体が膨張している
時は、吐出口の弁が閉じ、吐出口の弁が開く時は吸入口
の弁は閉まり、ポンプ本体が収縮する。このような膨張
・収縮及び開閉によって、培養液が吸入口よりポンプ本
体に取り込まれ、吐出口から送り出される。これを繰り
返すことにより、培養液が一方向へ移送される。このよ
うな膨張・収縮及び開閉を一連の動作として行わせるた
めに、本実施例ではハウジング内に充満させた液体を、
吸入部及びポンプ本体部と、吐出部との間を交互に移動
させる。

次に、第３図（イ）、（ロ）に基づいてポンプの作動を
説明する。

各ハウジング１０，２０，３０．４０に、それぞれの空
気抜き弁１３，２３，３３．４３から水等の液体を注入
し、それぞれのハウジング１０゜２０．３０．４０を充
満させる。その後、空気抜き弁１３，２３，３３．４３
を閉めて各ハウジング１０．２０，３０．４０を密閉状
態とする。

加・減圧機構のポンプ４を作動させて、ハウジング３０
および４０内の液体をハウジング１０および２０に移動
させるハウジング１０内では、送られてくる液体によっ
てハウジング１０内のプラスチックチューブ１２が加圧
され、収縮する結果、流路３が遮断される。この際、配
管１５の径を配管２５よりも大きくすることにより、液
体のハウジング１０内への流入速度をハウジング２０内
への流入速度よりも高め、プラスチックチューブ１２の
収縮を優先させることができる。

一方、ハウジング４０内では、液体が減少する結果、チ
ューブ４２が膨張して流路３が開く。同時にハウジング
３０内のチューブ３２も膨張し、この膨張により流路３
内に送られてきた細胞浮遊液は、チューブ３２内に吸い
込まれて入る（第３図（イ））。この際、配管４５の径
を配管３５よりも大きくすることにより、ハウジング４
０からの流出速度が速くなり、チューブ３２よりも先に
チューブ４２が膨張する。

この時、ハウジング２０内ではベローズ２２が収縮して
いる。前述したように、チューブ１２゜ベローズ２２の
容量と、チューブ３２．４２の容量とがバランスしてい
る。このため、チューブ３２．４２を十分に膨張させる
ために必要な量の液体をハウジング３０．４０内からハ
ウジング１０゜２０内へ送液することができ、さらにチ
ューブ１２は完全に収縮する。

次に、加・減圧機構のポンプ４の回転あるいは電磁弁を
切り換えることにより送液を反転させる。

ハウジング４０内のチューブ４２は、ハウジング１０．
２０から送られてくる液体により収縮され、その結果流
路３が遮断される。

一方、ハウジング１０内では、液体が減少する結果、チ
ューブ１２が膨張して流路３が開かれる。

同時にハウジング３０内の収縮により、細胞浮遊液は送
り出される（第３図（ロ））。この際、配管１５及び４
５は配管２５及び３５よりもその径が大きいため、流入
、流出速度が速く、その結果、チューブ４２はチューブ
３２よりも早く収縮し、チューブＩ２はベローズ２２よ
りも早く膨張する。

このような４個のハウジング１０．　２０．　３０゜４
０のチューブ１２．３２．４２およびベローズ２２の膨
張・収縮の過程を繰り返すことにより、細胞浮遊液は連
続して移送される。

なお、本ポンプにおいて、加・減圧機構のポンプ４は、
送液方向を反転させ得るものであれば特に限定されない
。すなわち、回転方向が逆転するものを用いてもよいし
、あるいは第２図に示すように、同一方向に回転するポ
ンプと電磁弁を組み合わせることにより送液方向を反転
させてもよい。

第２図（イ）、Ｃ口）に基づいてギヤポンプ４６と、電
磁弁４７Ａ〜４７Ｄとによる送液の原理を述べる。

電磁弁４７Ａ、４７Ｄを閉じ、４７Ｂ、４７Ｃを開いて
おいてポンプ４６を作動させると、液体は弁４７Ｂ、４
７Ｃを通って、第２図（イ）に示す矢印Ａの方向に流れ
る。

次に、電磁弁を切り換えて、弁４７Ｂ、４７Ｃを閉じて
おいて、４７Ａ、４７Ｄを開くと、液体は弁４７Ａ、４
７Ｄを通り、第２図（ロ）の矢印Ｂの方向に流れるよう
になる。

なお、本発明のポンプによる細胞浮遊液などの流体の移
送速度は、ハウジング内のチューブの容量、加・減圧機
構のポンプによる液体の流速および流れ方向の反転間隔
を設定することにより、任意の値を選ぶことが可能であ
る。

また、本ポンプにおいては、流体は間欠的に吸入・吐出
されるため、いわゆる脈流を生じるが、脈流が好ましく
ない場合は２台のポンプを並列に配置し、互いに逆のフ
ェーズで作動させることにより、脈流を防止することが
できる。このような本実廊例によれば次のような効果が
生ずる。

すなわち、細胞浮遊液を移送させるために、ハウジング
１０，２０．３０．４０内の液体をハウジング１０２０
とハウジング３０．４０の間で交互に移動させ、吸入及
び吐出を繰り返す。そして、このシーソーのような液体
移動には電磁弁操作によるギヤポンプ等送液方向を反転
させ得るポンプ４が使用されている。従って装置全体が
シンプルであり、小型化されうるものとなった。

また、加・減圧機構のポンプ４の作動による液体の移動
がスピーデイに行われる結果、チューブの膨張・収縮も
すばやく行われる。このように応答がより速くなり、細
胞浮遊液の移送機能が向上するものとなった。

また、膨張・収縮を繰り返すプラスチックチューブは、
肉厚が薄く柔軟性ある素材で構成されている。従って、
チューブは軽度の加圧でも容易に膨張・収縮し、内部に
充満していた機械的衝撃に弱い動・植物培養細胞や微細
藻類の浮遊した液体を送り出す。この時、細胞などの一
部がチューブ薄膜に挟まれても破壊されることはなくな
った。

次に、第４図に基づいて第２実施例について説明する。

本実施例によれば、２個のハウジング６０，７０が互い
に取り外し可能に連結されている。これらのハウジング
６０．７０は、金属または耐圧プラスチックで作成され
ることが好ましい。

ハウジング６０．７０内には、第１実施例同様金属また
はプラスチック製のバイブロ１，７１８１が設けられて
おり、これらのバイブロ１と８１との間には、柔軟性の
あるプラスチックチューブ６２が接続され、パイプ８１
．７１との間にはチューブ７２が接続されている。

チューブ６２．７２は第１実施例と同様の素材で構成さ
れると共に０リング６６と止め金６７とで各バイブロ１
，８１．７１に密に接続される。

これらバイブロ１，８１．７１とチューブ６２゜７２と
で、逆流防止機能を持った流路５が形成される。

これらの流路５に接続された送液部本体８０は、ベロー
ズポンプの送液部が使用される。ハウジング６０および
７０の上部には、それぞれ空気抜き弁６３７３を取り付
けると共に、ハウジング６０．７０下部に取り付けた配
管６４．７４とが配管６５．７５により、それぞれ加・
減圧機構のポンプ４に連結されている。

このポンプ４は、第１実施例のものと同一である。

次に、第２実施例の作用を述べる。

ハウジング６０および７０内に、空気抜き弁６３．７３
から水、油などの液体を注入し充満させた後、空気抜き
弁６３．７３を閉鎖してハウジング６０．７０内を密閉
系とする。

ポンプ４を作動させてハウジング７０内の液体をハウジ
ング６０に移動させる。

ハウジング６０内の液体が増加し、この増加する液体に
加圧されてプラスチックチューブ６２は収縮し流路５を
遮断する。

同時にハウジング６０内の液体が減少し、ハウジング７
０内のチューブ７２は膨張して流路５が開かれる。この
時、同時にベローズ８０を引き上げると、送液しようと
する流体はベローズ８０内に吸い込まれる。

次に、ポンプ４による液体の流れを反転させると、ハウ
ジング７０内のチューブ７２は収縮して液体の逆流を防
止する。同時にハウジング６０内のチューブ６２は膨張
して流路５が開かれる。

この時、ベローズ８０を押し下げると、ベローズ８０内
に貯留されている液体は、ハウジング６０内に送り出さ
れる。

第１実施例と同様、このようなハウジング６０゜７０の
チューブ６２．７２およびベローズ８０の膨張・収縮の
過程を繰り返すことにより、細胞浮遊液は連続して移送
される。

なお、本ポンプによる細胞浮遊液などの流体の移送速度
はベローズ内の容量、加・減圧機構のポンプによる液体
の流速および流れ方向の反転間隔を設定することにより
、任意の値を選ぶことが可能である。

また、本ポンプにおいては、流体は間欠的に吸入・吐出
されるため、いわゆる脈流を生じるが、脈流が好ましく
ない場合は、２台のポンプを並列に配置し、互いに逆の
フェーズで作動させることにより、脈流を防止すること
ができる。

また、本ポンプにおいて送液部本体は、比較的機械的な
衝撃が穏やかであるピストンポンプを使用することもで
きる。

このような本実施例によれば、次のような効果が生ずる
。

すなわち、本実施例では２個のハウジング６０゜７０内
のチューブ６２．７２と、ベローズ８０とによってポン
プＩＡが構成されている。第１実施例による効果の外装
置が更にシンプルであり、小型化されうるちのとなった
。

なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく
、次に示すような変形等を含むものである。

すなわち、第１実施例における４個のハウジングは分離
されていて、流路等で連結して使用したが、ハウジング
全体を一体形として、仕切板で仕切って、各ハウジング
室を形成しても良い。

また、本実施例では、ハウジング内の液体を移動させる
のにギヤポンプを使用しているが、チューブポンプを使
用しても良い。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および形状等
は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等でも良
い。

発明の効果 本発明に係るポンプおよび逆流防止装置は、以上のよう
に構成されているので次の効果が生ずる。

すなわち、動・植物培養細胞のように、機械的衝撃によ
り破壊され易い浮遊物を含む液体を、これらの浮遊物に
損傷を与えることなく、安全に移送または長時間循環さ
せることができるという優れた効果が生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明に係るポンプおよび逆流防
止装置の実施例をそれぞれ示し、第１図は第１実施例の
ポンプの全体図、第２図は同送液方向の原理図、第３図
は加・減圧機構のポンプの作動図、第４図は本発明の第
２実施例図である。 １、ＩＡ・・・ポンプ、２・・・逆流防止装置、３，５
・・流路、４・・・ポンプ（加・減圧機構）、１０゜２
０．３０，４０，６０．７０・・・ハウジング、１．２
．３２．４２，６２．７２・・・プラスチックチューブ
、２２・・・ベローズ。 第２図 （イ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）逆流防止機構を備えた吸入口ハウジングと吐出口
   ハウジングと、送液部ハウジングとを含み、水、油等の
   液体が充満されて密閉状となる複数のハウジングを設け
   、この複数のハウジング間にハウジング内を貫通する流
   路が形成されるとともにこの流路途中に柔軟性のあるチ
   ューブを接続した逆流防止弁と、送液部が形成され、各
   ハウジング間に連結された加・減圧機構による加圧・減
   圧を交互に繰り返すことにより誘起される前記チューブ
   の膨張と収縮とを利用して細胞浮遊液等を送液すること
   を特徴とするポンプ。
2. （２）吸入口および吐出口となると共に水、油等の液体
   が充満される二つのハウジングを有し、このハウジング
   内で前記吸入口および吐出口に柔軟性のあるチューブを
   接続した逆流防止弁が形成され、前記ハウジングに接続
   した加・減圧機構による加圧・減圧を交互に繰り返すこ
   とにより誘起される前記チューブの膨張と収縮とを利用
   して流路の開閉を行うことを特徴とする逆流防止装置。