JPH07116253A - 流体輸送器 - Google Patents
流体輸送器Info
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- JPH07116253A JPH07116253A JP5287411A JP28741193A JPH07116253A JP H07116253 A JPH07116253 A JP H07116253A JP 5287411 A JP5287411 A JP 5287411A JP 28741193 A JP28741193 A JP 28741193A JP H07116253 A JPH07116253 A JP H07116253A
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- fluid
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- Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 構造が簡単、安価、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持ち、かつ携帯
用に適した流体輸送器を提供する。 【構成】 圧力発生部1と圧力発生部1に着脱可能な流
体射出部2とを備え、圧力発生部1は、直流電流を通電
することによって気体を発生する電気化学セル5を有す
る気体発生部3と、気体発生部3で発生した気体の圧力
を流体射出部2に伝達するための圧力伝送部4とを備
え、圧力伝送部4は、圧力伝送部本体8と、圧力伝送部
本体8内にあって、気体発生部3で発生した気体の圧力
により移動する第1の移動体9とを備え、流体射出部2
は、流体貯蔵可能な射出部本体であって吐出口17を有
するものと、射出部本体内15にあって、圧力伝送部4
で伝送された圧力により射出部本体15内の流体を吐出
させるための第2の移動体14とを備える。流体射出部
2を交換するのみで、繰返し使用できる。
かも小型・軽量化が可能といった長所を持ち、かつ携帯
用に適した流体輸送器を提供する。 【構成】 圧力発生部1と圧力発生部1に着脱可能な流
体射出部2とを備え、圧力発生部1は、直流電流を通電
することによって気体を発生する電気化学セル5を有す
る気体発生部3と、気体発生部3で発生した気体の圧力
を流体射出部2に伝達するための圧力伝送部4とを備
え、圧力伝送部4は、圧力伝送部本体8と、圧力伝送部
本体8内にあって、気体発生部3で発生した気体の圧力
により移動する第1の移動体9とを備え、流体射出部2
は、流体貯蔵可能な射出部本体であって吐出口17を有
するものと、射出部本体内15にあって、圧力伝送部4
で伝送された圧力により射出部本体15内の流体を吐出
させるための第2の移動体14とを備える。流体射出部
2を交換するのみで、繰返し使用できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は流体を微量ずつ、しかも
精度よく供給するための流体輸送器に関する
精度よく供給するための流体輸送器に関する
【0002】。
【従来の技術】近年、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使用されるよう
になってきた。
人体に注入するために各種輸液ポンプが使用されるよう
になってきた。
【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。これらの内、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。
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。これらの内、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。
【0004】一方、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。この方式は、電気化学セル部に直流電流を
通電した時、通電電気量に比例して発生するガスで薬液
などを押し出すものであり、種々提案されている。H.
J.R.マゲットの提案(米国特許第4,522,69
8号)では、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
セルを用いており、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時、陽極では水
素が水素イオンとなり、生じ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。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。
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。この方式は、電気化学セル部に直流電流を
通電した時、通電電気量に比例して発生するガスで薬液
などを押し出すものであり、種々提案されている。H.
J.R.マゲットの提案(米国特許第4,522,69
8号)では、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
セルを用いており、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時、陽極では水
素が水素イオンとなり、生じ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。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。
【0005】さらに、この電気化学的輸液ポンプの改良
型として水の電気分解反応を利用する方法がある(特開
平2−302264)。この方法は、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した電気
化学セル、あるいは片面に陰極と陽極とをそれぞれ絶縁
するよう離した状態で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との混
合ガスを輸液ポンプの加圧源とするものである
型として水の電気分解反応を利用する方法がある(特開
平2−302264)。この方法は、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した電気
化学セル、あるいは片面に陰極と陽極とをそれぞれ絶縁
するよう離した状態で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との混
合ガスを輸液ポンプの加圧源とするものである
【0006】。
【発明が解決しようとする課題】ベローズやダイヤフラ
ムを介して液体を押し出す場合、ペローズやダイヤフラ
ムに使用する材料によっては、水素や酸素の通過によっ
て薬液と反応し、正確な輸液量が得られないことがあ
る。
ムを介して液体を押し出す場合、ペローズやダイヤフラ
ムに使用する材料によっては、水素や酸素の通過によっ
て薬液と反応し、正確な輸液量が得られないことがあ
る。
【0007】一方、電気化学的方式により、注射器の内
筒を押して薬液を供給する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た酸素や水素などのガ
スが発生するため、このガスの圧力を注射器の内筒に伝
えて内筒を押し、薬液を供給するといったものである。
このときのガス発生量は、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、目的の液体吐出量を精度よく決めることができ
るという特徴がある。今、温度が一定であるという条件
で、通電電流をI、通電時間をt、C1を比例定数とす
ると、電気化学セルから発生する1気圧のガスの体積V
0はC1×I×tに等しくなる(V0=C1・I・
t)。
筒を押して薬液を供給する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た酸素や水素などのガ
スが発生するため、このガスの圧力を注射器の内筒に伝
えて内筒を押し、薬液を供給するといったものである。
このときのガス発生量は、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、目的の液体吐出量を精度よく決めることができ
るという特徴がある。今、温度が一定であるという条件
で、通電電流をI、通電時間をt、C1を比例定数とす
ると、電気化学セルから発生する1気圧のガスの体積V
0はC1×I×tに等しくなる(V0=C1・I・
t)。
【0008】そこで、注射器の内筒がP気圧で作動する
とした場合、電気化学セル部のガスの体積V1はV0/
Pに等しくなる(V1=V0/P)。また、電気化学セ
ル部のガスの体積V1と注射器から供給される薬液の体
積V2とは比例するので、C2を比例定数とすると、V
2=C2×V1と表わすことができる。これらの関係か
ら、新たな比例定数Cを用いると、V2=C・I・t/
Pが得られる。この式によると、単位時間当りに供給さ
れる薬液の体積は、電流Iに比例し、注射器の内筒の作
動圧Pに反比例する。したがって、Pが一定である場合
には、薬液の供給量は電流の値のみによって決まる。
とした場合、電気化学セル部のガスの体積V1はV0/
Pに等しくなる(V1=V0/P)。また、電気化学セ
ル部のガスの体積V1と注射器から供給される薬液の体
積V2とは比例するので、C2を比例定数とすると、V
2=C2×V1と表わすことができる。これらの関係か
ら、新たな比例定数Cを用いると、V2=C・I・t/
Pが得られる。この式によると、単位時間当りに供給さ
れる薬液の体積は、電流Iに比例し、注射器の内筒の作
動圧Pに反比例する。したがって、Pが一定である場合
には、薬液の供給量は電流の値のみによって決まる。
【0009】ところが、最近、注射器は1回限りの使い
捨て型であり、まったく同じ種類の注射器を使用する場
合でも、注射器内筒の作動圧Pはばらつきを生じる。さ
らに、異なる種類の注射器を使用する場合、Pの値は当
然異なる。したがって、目的の薬液供給量を得るために
は、使用する個々の注射器内筒の作動圧Pに対応した電
流Iを選択しなければならず、注射器内筒の作動圧をあ
らかじめ測定しておかなければならない。それゆえ、こ
のような使用方法では、本来、電気化学セルを用いた場
合の「輸液量を簡単に、精度よく制御できる」という利
点が生かされず、注射器を取り替えるたびに電流値を設
定しなければならなくなり、かえって複雑な操作が必要
になるという欠点をもっている。さらに、電気化学セル
を使用した従来の流体輸送器は、加圧源としての電気化
学セルと注射器とが一体になった形状であり、使い捨て
型とする場合、注射器のみを捨てればよいにもかかわら
ず、繰り返し使用できる電気化学セルも同時に捨てなけ
ればならず、資源の再利用という観点から好ましい行為
とはいえない。
捨て型であり、まったく同じ種類の注射器を使用する場
合でも、注射器内筒の作動圧Pはばらつきを生じる。さ
らに、異なる種類の注射器を使用する場合、Pの値は当
然異なる。したがって、目的の薬液供給量を得るために
は、使用する個々の注射器内筒の作動圧Pに対応した電
流Iを選択しなければならず、注射器内筒の作動圧をあ
らかじめ測定しておかなければならない。それゆえ、こ
のような使用方法では、本来、電気化学セルを用いた場
合の「輸液量を簡単に、精度よく制御できる」という利
点が生かされず、注射器を取り替えるたびに電流値を設
定しなければならなくなり、かえって複雑な操作が必要
になるという欠点をもっている。さらに、電気化学セル
を使用した従来の流体輸送器は、加圧源としての電気化
学セルと注射器とが一体になった形状であり、使い捨て
型とする場合、注射器のみを捨てればよいにもかかわら
ず、繰り返し使用できる電気化学セルも同時に捨てなけ
ればならず、資源の再利用という観点から好ましい行為
とはいえない。
【0010】本発明は、電気化学方式による流体輸送器
の上記課題を解決するためになされたものであり、その
目的とするところは、構造が簡単、安価、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持
ち、かつ携帯用に適した流体輸送器を提供することにあ
る。
の上記課題を解決するためになされたものであり、その
目的とするところは、構造が簡単、安価、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持
ち、かつ携帯用に適した流体輸送器を提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明になる電気化学式
流体輸送器は、圧力発生部と圧力発生部に着脱可能な流
体射出部とを備え、圧力発生部は、直流電流を通電する
ことによって気体を発生する電気化学セルを有する気体
発生部と、気体発生部で発生した気体の圧力を流体射出
部に伝達するための圧力伝送部とを備え、圧力伝送部
は、圧力伝送部本体と、圧力伝送部本体内にあって、気
体発生部で発生した気体の圧力により移動する第1の移
動体とを備え、流体射出部は、流体貯蔵可能な射出部本
体であって吐出口を有するものと、射出部本体内にあっ
て、圧力伝送部で伝送された圧力により射出部本体内の
流体を吐出させるための第2の移動体とを備えることを
特徴としている。さらに、圧力伝送部本体内と第1の移
動体との摺動摩擦力が射出部本体と第2の移動体との摺
動摩擦力よりも大きいものであることを特徴としてい
る。
流体輸送器は、圧力発生部と圧力発生部に着脱可能な流
体射出部とを備え、圧力発生部は、直流電流を通電する
ことによって気体を発生する電気化学セルを有する気体
発生部と、気体発生部で発生した気体の圧力を流体射出
部に伝達するための圧力伝送部とを備え、圧力伝送部
は、圧力伝送部本体と、圧力伝送部本体内にあって、気
体発生部で発生した気体の圧力により移動する第1の移
動体とを備え、流体射出部は、流体貯蔵可能な射出部本
体であって吐出口を有するものと、射出部本体内にあっ
て、圧力伝送部で伝送された圧力により射出部本体内の
流体を吐出させるための第2の移動体とを備えることを
特徴としている。さらに、圧力伝送部本体内と第1の移
動体との摺動摩擦力が射出部本体と第2の移動体との摺
動摩擦力よりも大きいものであることを特徴としてい
る。
【0012】本発明に使用できる電気化学セル部は、一
般に直流電流を通電すると、通電電気量に比例するガス
を発生するセルならば、あらゆるセルの使用が可能であ
り、より具体的には次のようなセルの使用が可能であ
る。
般に直流電流を通電すると、通電電気量に比例するガス
を発生するセルならば、あらゆるセルの使用が可能であ
り、より具体的には次のようなセルの使用が可能であ
る。
【0013】1)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、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もしくは陰極から発生す
る水素、または酸素と水素との混合ガスを利用する。な
お、このような水電解セルでは陽極側と陰極側のそれぞ
れにあらかじめ水を入れておく。しかしながら、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
により、プロトン導電性機能を発揮し、電解質として働
くものなので、必ずしも陽極側と陰極側の両方に水を入
れておく必要はなく、どちらか一方の電極側に水を入れ
ておくだけでもよい。なぜなら、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からである。
孔性金属電極を接合し、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もしくは陰極から発生す
る水素、または酸素と水素との混合ガスを利用する。な
お、このような水電解セルでは陽極側と陰極側のそれぞ
れにあらかじめ水を入れておく。しかしながら、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
により、プロトン導電性機能を発揮し、電解質として働
くものなので、必ずしも陽極側と陰極側の両方に水を入
れておく必要はなく、どちらか一方の電極側に水を入れ
ておくだけでもよい。なぜなら、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からである。
【0014】2)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、陽極は水と、陰極は空気もしく
は酸素と接し、通電によって陽極から発生する酸素を利
用する。 3)固体高分子カチオン交換膜の片面に陽極
として多孔性金属電極を接合し、他面に陰極として二酸
化マンガンを取りつけ、通電によって陽極から発生する
酸素を利用する。
孔性金属電極を接合し、陽極は水と、陰極は空気もしく
は酸素と接し、通電によって陽極から発生する酸素を利
用する。 3)固体高分子カチオン交換膜の片面に陽極
として多孔性金属電極を接合し、他面に陰極として二酸
化マンガンを取りつけ、通電によって陽極から発生する
酸素を利用する。
【0015】4)固体高分子アニオン交換膜の片面に陽
極として多孔性金属電極を接合し、他面に陰極として二
酸化マンガンもしくはオキシ水酸化ニッケルを取りつ
け、通電によって陽極から発生する酸素を利用する。
極として多孔性金属電極を接合し、他面に陰極として二
酸化マンガンもしくはオキシ水酸化ニッケルを取りつ
け、通電によって陽極から発生する酸素を利用する。
【0016】5)電解質にイオン交換膜を用いず、酸性
やアルカリ性の電解液を用いて水を電気分解し、その時
に発生する酸素や水素、または両者の混合ガスを利用す
る。
やアルカリ性の電解液を用いて水を電気分解し、その時
に発生する酸素や水素、または両者の混合ガスを利用す
る。
【0017】6)電解質にイオン交換膜を用いず、モリ
ブドリン酸(H3 PMo12O40・2H2 O)、ウラニル
リン酸(HUO2 PO4 ・4H2 O)、アンチモン酸
(Sb・4H2 O)などの各種無機プロトン導電体を用
いて水を電気分解し、その時に生する酸素や水素、また
は両者の混合ガスを利用する。
ブドリン酸(H3 PMo12O40・2H2 O)、ウラニル
リン酸(HUO2 PO4 ・4H2 O)、アンチモン酸
(Sb・4H2 O)などの各種無機プロトン導電体を用
いて水を電気分解し、その時に生する酸素や水素、また
は両者の混合ガスを利用する。
【0018】そこで、本発明は、上記のような構成とす
ることにより、従来の課題を解決するものである。
ることにより、従来の課題を解決するものである。
【0019】
【作用】本発明になる電気化学方式を用いた流体輸送器
の作用を、図1に基づいて説明する。
の作用を、図1に基づいて説明する。
【0020】図1において、1は圧力発生部、2は流体
射出部である。圧力発生部1は気体発生部3と圧力伝送
部4とを備えている。5は電気化学セル、6はリード
線、7は電源、8は圧力円伝送部本体、9は第1の移動
体、10は第1の移動体に取りつけたOリング、11は
水、12は電気化学セルから発生したガス、13は第1
の移動体を停止させるためのストッパー、14は射出部
本体、15は射出部本体内に設けられた第2の移動体、
16は輸送しようとする目的の流体、17は吐出口であ
り、18は全体を固定するためのとりつけ台である。
射出部である。圧力発生部1は気体発生部3と圧力伝送
部4とを備えている。5は電気化学セル、6はリード
線、7は電源、8は圧力円伝送部本体、9は第1の移動
体、10は第1の移動体に取りつけたOリング、11は
水、12は電気化学セルから発生したガス、13は第1
の移動体を停止させるためのストッパー、14は射出部
本体、15は射出部本体内に設けられた第2の移動体、
16は輸送しようとする目的の流体、17は吐出口であ
り、18は全体を固定するためのとりつけ台である。
【0021】本発明になる流体輸送器を使用するにあた
り、必要量の流体をあらかじめ流体射出部に入れてお
き、圧力発生部1の第1の移動体9の一端と流体射出部
の第2の移動体14の頭端部とを図1のように接触させ
ておく。そこで、電気化学セル部3に直流電流を通電す
ると、電気化学セルからガスが発生し、圧力伝送部4の
水の入った部分にたまる。このガスの圧力によって、第
1の移動体9が矢印の方向に移動する。第1の移動体9
の移動距離は発生するガスの体積によって決定され、そ
の圧力が第2の移動体14に伝わり、第2の移動体14
が矢印の方向に移動して目的の流体16を押し出し、目
的の流体が吐出口17から供給される。使用後は、圧力
発生部1の圧力伝送部4と流体射出部2とを分離し、流
体射出部2のみを取り替えれば、圧力発生部1は何回で
も繰り返し使用が可能となる。
り、必要量の流体をあらかじめ流体射出部に入れてお
き、圧力発生部1の第1の移動体9の一端と流体射出部
の第2の移動体14の頭端部とを図1のように接触させ
ておく。そこで、電気化学セル部3に直流電流を通電す
ると、電気化学セルからガスが発生し、圧力伝送部4の
水の入った部分にたまる。このガスの圧力によって、第
1の移動体9が矢印の方向に移動する。第1の移動体9
の移動距離は発生するガスの体積によって決定され、そ
の圧力が第2の移動体14に伝わり、第2の移動体14
が矢印の方向に移動して目的の流体16を押し出し、目
的の流体が吐出口17から供給される。使用後は、圧力
発生部1の圧力伝送部4と流体射出部2とを分離し、流
体射出部2のみを取り替えれば、圧力発生部1は何回で
も繰り返し使用が可能となる。
【0022】第1の移動体9を圧力伝送部本体8内で移
動させるためには、第1の移動体9と圧力伝送部本体8
との摺動摩擦力Q’よりもわずかに大きな力Qを第1の
移動体に加えなければならない。同時に、流体射出部2
において第2の移動体14を射出部本体15内で移動さ
せるためには、第2の移動体14と射出部本体15とと
の摺動摩擦力P’よりもわずかに大きな力Pを加えなけ
ればならない。もしP’の方がQ’よりも大きい場合、
すなわちPの方がQよりも大きい場合、ガスの圧力がP
になるまで、2つの移動体9、14も動かないので、目
的の流体供給量を得るためには個々の流体射出部2のP
に応じて電気化学セルに流す電流値を設定しなければな
らない。一方、本発明のように、Qの方がPよりも大き
い場合では、Qの値をあらかじめ測定しておき、電流と
第1の移動体との移動距離の関係を一度測定しておけ
ば、その後は電流のみで移動体の移動距離を決めること
ができる。その結果、電流の値を設定するだけで目的の
流体供給量を決めることができるものである。
動させるためには、第1の移動体9と圧力伝送部本体8
との摺動摩擦力Q’よりもわずかに大きな力Qを第1の
移動体に加えなければならない。同時に、流体射出部2
において第2の移動体14を射出部本体15内で移動さ
せるためには、第2の移動体14と射出部本体15とと
の摺動摩擦力P’よりもわずかに大きな力Pを加えなけ
ればならない。もしP’の方がQ’よりも大きい場合、
すなわちPの方がQよりも大きい場合、ガスの圧力がP
になるまで、2つの移動体9、14も動かないので、目
的の流体供給量を得るためには個々の流体射出部2のP
に応じて電気化学セルに流す電流値を設定しなければな
らない。一方、本発明のように、Qの方がPよりも大き
い場合では、Qの値をあらかじめ測定しておき、電流と
第1の移動体との移動距離の関係を一度測定しておけ
ば、その後は電流のみで移動体の移動距離を決めること
ができる。その結果、電流の値を設定するだけで目的の
流体供給量を決めることができるものである。
【0023】さらに、流体射出部2の第2の移動体14
と射出部本体15との摺動摩擦力P’が個々の注射器で
異なる場合でも、P’の値を常にQ’よりも小さくして
おけば、第1の移動体9をQの力で動かしたとき、第2
の移動体14も同じ距離だけ動くことになり、第1の移
動体9の移動距離は電流によってのみ決まるので、Pの
値いかんにかかわらずの第2の移動体14の移動距離も
決まる。
と射出部本体15との摺動摩擦力P’が個々の注射器で
異なる場合でも、P’の値を常にQ’よりも小さくして
おけば、第1の移動体9をQの力で動かしたとき、第2
の移動体14も同じ距離だけ動くことになり、第1の移
動体9の移動距離は電流によってのみ決まるので、Pの
値いかんにかかわらずの第2の移動体14の移動距離も
決まる。
【0024】したがって、電気化学セルに流す電流によ
ってのみ目的の流体の供給量を決めることができる。な
お、輸液すべき目的の流体として、通常、薬液が考えら
れるが、本発明の流体輸送器の用途は薬液の輸液に限定
されるものではなく、液体や気体など、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。
ってのみ目的の流体の供給量を決めることができる。な
お、輸液すべき目的の流体として、通常、薬液が考えら
れるが、本発明の流体輸送器の用途は薬液の輸液に限定
されるものではなく、液体や気体など、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。
【0025】
【実施例】本発明になる流体輸送器を実施例を示す図面
に従って詳細に説明する。
に従って詳細に説明する。
【0026】[実施例1] 本発明になる流体輸送器の
構造は、図1に示したものと同じものである。この例で
は、流体射出部として注射器を使用している。同図にお
いて供給しようとする目的の液体16として薬液を使用
した。電気化学セル5は、電解質として使用した直径1
2mmの市販のナフィオン117膜(固体高分子カチオ
ン交換樹脂膜)の両面に無電解メッキ法により直径8m
mの多孔性白金電極を接合したものであり、陽極は水
と、陰極は空気とそれぞれ接した構成とした。加圧ガス
としては、通電によって陽極から発生する酸素を利用す
るものであり、電源7としては、市販の3V級リチウム
電池と定抵抗を組み合わせて使用した。気体発生部3は
直径25mm、高さ10mmの円盤型とし、これにポリ
プロピレン製で外径16mm、内径12mm、長さ70
mmの円筒8を熱溶着でとりつけ、気体発生部3と圧力
伝送部4とが一体となるようにした。
構造は、図1に示したものと同じものである。この例で
は、流体射出部として注射器を使用している。同図にお
いて供給しようとする目的の液体16として薬液を使用
した。電気化学セル5は、電解質として使用した直径1
2mmの市販のナフィオン117膜(固体高分子カチオ
ン交換樹脂膜)の両面に無電解メッキ法により直径8m
mの多孔性白金電極を接合したものであり、陽極は水
と、陰極は空気とそれぞれ接した構成とした。加圧ガス
としては、通電によって陽極から発生する酸素を利用す
るものであり、電源7としては、市販の3V級リチウム
電池と定抵抗を組み合わせて使用した。気体発生部3は
直径25mm、高さ10mmの円盤型とし、これにポリ
プロピレン製で外径16mm、内径12mm、長さ70
mmの円筒8を熱溶着でとりつけ、気体発生部3と圧力
伝送部4とが一体となるようにした。
【0027】円筒8内にはポリプロピレン製で直径11
mm、長さ20mmの円柱形の第1の移動体9を備えて
おり、第1の移動体9の円周部には5つの溝がほってあ
り、該溝にOリング10を5本とりつけ、第1の移動体
9に2.5気圧の圧力が加わると、第1の移動体9は円
筒8の内部をスムーズに移動できるようにした。第1の
移動体9の注射器2側は直径6mm、長さ50mmのポ
リプロピレン製の円柱とし、一方の端は注射器の内筒1
4の頭端部と接触させた。注射器2としては、外筒部分
(射出部本体に相当)の直径15mm、長さ約60m
m、内容積5mlの市販のプラスチック製使い捨て型を
使用した。この注射器10本について内筒(第2の移動
体に相当)を移動させるのに必要な圧力を測定した結
果、その圧力は、1.4気圧から1.7気圧の範囲であ
ることが明かとなった。
mm、長さ20mmの円柱形の第1の移動体9を備えて
おり、第1の移動体9の円周部には5つの溝がほってあ
り、該溝にOリング10を5本とりつけ、第1の移動体
9に2.5気圧の圧力が加わると、第1の移動体9は円
筒8の内部をスムーズに移動できるようにした。第1の
移動体9の注射器2側は直径6mm、長さ50mmのポ
リプロピレン製の円柱とし、一方の端は注射器の内筒1
4の頭端部と接触させた。注射器2としては、外筒部分
(射出部本体に相当)の直径15mm、長さ約60m
m、内容積5mlの市販のプラスチック製使い捨て型を
使用した。この注射器10本について内筒(第2の移動
体に相当)を移動させるのに必要な圧力を測定した結
果、その圧力は、1.4気圧から1.7気圧の範囲であ
ることが明かとなった。
【0028】電源7に使用する定抵抗を240オームと
すると、電気化学セル5は、約12.5mAの電流が流
れるため、1気圧、摂氏25度で、1時間当り2.5m
lの酸素が発生し、2.5気圧では1mlの発生量とな
る。図1の水11の部分にこの酸素がたまり、これが第
1の移動体9を押し、この圧力が第1の移動体9から注
射器内筒14に、さらに薬液16に順次伝わり、1時間
当り1mlの薬液が吐出口17から供給される。なお、
比較のために内筒14を移動させるのに必要な圧力が
1.2気圧から1.5気圧の範囲にある別の市販プラス
チック製注射器と内筒を移動させるのに必要な圧力が非
常に小さいガラス製注射器のそれぞれに関し、同じ電流
で薬液供給量を測定したが、その値は1時間に1mlと
まったく同じ値であった。
すると、電気化学セル5は、約12.5mAの電流が流
れるため、1気圧、摂氏25度で、1時間当り2.5m
lの酸素が発生し、2.5気圧では1mlの発生量とな
る。図1の水11の部分にこの酸素がたまり、これが第
1の移動体9を押し、この圧力が第1の移動体9から注
射器内筒14に、さらに薬液16に順次伝わり、1時間
当り1mlの薬液が吐出口17から供給される。なお、
比較のために内筒14を移動させるのに必要な圧力が
1.2気圧から1.5気圧の範囲にある別の市販プラス
チック製注射器と内筒を移動させるのに必要な圧力が非
常に小さいガラス製注射器のそれぞれに関し、同じ電流
で薬液供給量を測定したが、その値は1時間に1mlと
まったく同じ値であった。
【0029】[実施例2] 図2は、本実施例にかかる
本発明品の流体輸送器の断面構造を示したものである。
図2における符号1〜18は図1と共通とし、気体発生
部3、注射器部2、圧力伝送部4の円筒8、そして第1
の移動体9は実施例1と同じものを使用した。ただし、
圧力伝送部4と気体発生部3とは、気体発生部3に円筒
状の突起19を設け、その内側にメネジを取り付け、同
時に圧力伝送部4の円筒8の外側にオネジを設け、円筒
8を円筒状の突起19にねじ込むことによって結合した
ものであり、さらに気密保持のため、Oリング20を取
り付けた。また、圧力伝送部4と注射器2とは、圧力伝
送部4の第1の移動体9の注射器側先端外側にオネジを
取り付け、一方注射器内筒14の頭端部にはメネジを取
り付け、注射器内筒14の頭端部に第1の移動体9の先
端をねじ込むことによって結合したものである。
本発明品の流体輸送器の断面構造を示したものである。
図2における符号1〜18は図1と共通とし、気体発生
部3、注射器部2、圧力伝送部4の円筒8、そして第1
の移動体9は実施例1と同じものを使用した。ただし、
圧力伝送部4と気体発生部3とは、気体発生部3に円筒
状の突起19を設け、その内側にメネジを取り付け、同
時に圧力伝送部4の円筒8の外側にオネジを設け、円筒
8を円筒状の突起19にねじ込むことによって結合した
ものであり、さらに気密保持のため、Oリング20を取
り付けた。また、圧力伝送部4と注射器2とは、圧力伝
送部4の第1の移動体9の注射器側先端外側にオネジを
取り付け、一方注射器内筒14の頭端部にはメネジを取
り付け、注射器内筒14の頭端部に第1の移動体9の先
端をねじ込むことによって結合したものである。
【0030】この流体輸送器の特性は、実施例1と同じ
であった。この実施例による流体輸送器では、使用後、
注射器部2を取り外して使い捨てとし、圧力発生部1は
繰り返し使用が可能となる。また、圧力発生部1を繰り
返し使用した場合、圧力伝送部4の円筒8の内側にガス
がたまり、逆に水が消費されるので、気体発生部3と圧
力伝送部4とを取り外し、ガス抜きと水の補給を行う。
であった。この実施例による流体輸送器では、使用後、
注射器部2を取り外して使い捨てとし、圧力発生部1は
繰り返し使用が可能となる。また、圧力発生部1を繰り
返し使用した場合、圧力伝送部4の円筒8の内側にガス
がたまり、逆に水が消費されるので、気体発生部3と圧
力伝送部4とを取り外し、ガス抜きと水の補給を行う。
【0031】なお、第1の移動体9の注射器側先端と注
射器内筒14の頭端部との結合方法は、ネジ止め以外に
も図3aに示したような両面テープ21aで接着する方
法、図3bに示した当て板21bをボルト23で挟みつ
ける方法、図3cに示した枠体21cに注射器の内筒1
4の頭端部をはめ込む方法など、種々の方法が使用でき
る。
射器内筒14の頭端部との結合方法は、ネジ止め以外に
も図3aに示したような両面テープ21aで接着する方
法、図3bに示した当て板21bをボルト23で挟みつ
ける方法、図3cに示した枠体21cに注射器の内筒1
4の頭端部をはめ込む方法など、種々の方法が使用でき
る。
【0032】さらに、圧力伝送部4と気体発生部3との
結合も、上記の方法にかぎるものではない。
結合も、上記の方法にかぎるものではない。
【0033】[実施例3] 圧力伝送部4の第1の移動
体9の形状のみが異なり、その他の部分の構造はすべて
実施例1と同様な流体輸送器を作製した。図4に本実施
例にかかる本発明品の断面構造を示す。同図における符
号1〜18はすべて図1と共通であり、圧力伝送部4の
第1の移動体9の形状は、均一な直径を有する円柱状と
した。また、塩素ガスの供給に本発明になる流体輸送器
を使用する場合、使用しない状態で、塩素ガスが漏れな
いよう吐出口17の内側に逆流防止弁25をとりつけ
た。この流体輸送器の特性は、実施例1と同じであり、
使用しない状態でのガス漏れはなかった。なお、本実施
例では目的の流体として塩素ガスを用いたが、塩素ガス
以外の有毒な流体であっても良いし、無毒な流体であっ
ても良い。
体9の形状のみが異なり、その他の部分の構造はすべて
実施例1と同様な流体輸送器を作製した。図4に本実施
例にかかる本発明品の断面構造を示す。同図における符
号1〜18はすべて図1と共通であり、圧力伝送部4の
第1の移動体9の形状は、均一な直径を有する円柱状と
した。また、塩素ガスの供給に本発明になる流体輸送器
を使用する場合、使用しない状態で、塩素ガスが漏れな
いよう吐出口17の内側に逆流防止弁25をとりつけ
た。この流体輸送器の特性は、実施例1と同じであり、
使用しない状態でのガス漏れはなかった。なお、本実施
例では目的の流体として塩素ガスを用いたが、塩素ガス
以外の有毒な流体であっても良いし、無毒な流体であっ
ても良い。
【0034】
【発明の効果】本発明になる流体輸送器は、圧力発生部
と流体射出部とを組み合わせたものから構成されてお
り、圧力発生部は気体発生部と圧力伝送部とから構成さ
れ、圧力発生部の電気化学セルに直流を通電することに
よって発生するガスを加圧源とし、該ガスの圧力を圧力
伝送部の第1の移動体、流体射出部の第2の移動体、供
給すべき目的の流体へと順次伝え、流体を供給するもの
で、流体の供給量を電流によってのみ設定することがで
きるというきわめて簡単な方法で、微量の流体を長時間
にわたって精度良く供給することができるものである。
と流体射出部とを組み合わせたものから構成されてお
り、圧力発生部は気体発生部と圧力伝送部とから構成さ
れ、圧力発生部の電気化学セルに直流を通電することに
よって発生するガスを加圧源とし、該ガスの圧力を圧力
伝送部の第1の移動体、流体射出部の第2の移動体、供
給すべき目的の流体へと順次伝え、流体を供給するもの
で、流体の供給量を電流によってのみ設定することがで
きるというきわめて簡単な方法で、微量の流体を長時間
にわたって精度良く供給することができるものである。
【0035】また、本発明になる流体輸送器において、
圧力発生部と流体射出部とを着脱可能な構造としたもの
であり、流体射出部のみを使い捨てとし、圧力発生部は
繰り返しての使用が可能となる。また、圧力発生部の気
体発生部と圧力伝送部とを取り外し可能な構造とするこ
とにより、繰り返し使用するときに必要なガス抜きおよ
び水の補給を簡単に行うことができる。
圧力発生部と流体射出部とを着脱可能な構造としたもの
であり、流体射出部のみを使い捨てとし、圧力発生部は
繰り返しての使用が可能となる。また、圧力発生部の気
体発生部と圧力伝送部とを取り外し可能な構造とするこ
とにより、繰り返し使用するときに必要なガス抜きおよ
び水の補給を簡単に行うことができる。
【0036】さらに、本発明になる流体輸送器におい
て、流体射出部は、「圧力伝送部の第1の移動体と圧力
伝送部本体との摺動摩擦力が流体射出部の射出部本体と
第2の移動体との摺動摩擦力よりも大きい、いいかえる
と圧力伝送部の第1の移動体を移動させるのに必要な圧
力が流体射出部の第2の移動体を移動させるのに必要な
力よりも大きい」という条件を満たしさえすれば、あら
ゆる種類の市販品の使用が可能となるものである。した
がって、使用する個々の流体射出部、例えば注射器に合
わせ、いちいち電流を設定しなければならないという煩
雑さを取り除くことができる。
て、流体射出部は、「圧力伝送部の第1の移動体と圧力
伝送部本体との摺動摩擦力が流体射出部の射出部本体と
第2の移動体との摺動摩擦力よりも大きい、いいかえる
と圧力伝送部の第1の移動体を移動させるのに必要な圧
力が流体射出部の第2の移動体を移動させるのに必要な
力よりも大きい」という条件を満たしさえすれば、あら
ゆる種類の市販品の使用が可能となるものである。した
がって、使用する個々の流体射出部、例えば注射器に合
わせ、いちいち電流を設定しなければならないという煩
雑さを取り除くことができる。
【0037】加えて、本発明になる流体輸送器の電気化
学セル部は、非常に小さな形にすることができるので、
流体輸送器として小型・軽量化が可能となる。それゆえ
に使用にあたっての操作が容易な携帯用にすることがで
き、医療用の薬液供給に使用する場合でも患者の自由度
を広げ、かつ患者にとってきわめて使いやすいものとな
る。
学セル部は、非常に小さな形にすることができるので、
流体輸送器として小型・軽量化が可能となる。それゆえ
に使用にあたっての操作が容易な携帯用にすることがで
き、医療用の薬液供給に使用する場合でも患者の自由度
を広げ、かつ患者にとってきわめて使いやすいものとな
る。
【0038】上記に示したように本発明になる流体輸送
器は、構造が簡単、安価、使用時の操作が容易、しかも
携帯可能といった長所を持つので、従来のベローズやダ
イヤフラムあるいは注射器を用いた流体輸送器の欠点を
取り除くことができ、その工業的価値はきわめて大き
い。
器は、構造が簡単、安価、使用時の操作が容易、しかも
携帯可能といった長所を持つので、従来のベローズやダ
イヤフラムあるいは注射器を用いた流体輸送器の欠点を
取り除くことができ、その工業的価値はきわめて大き
い。
【図1】本発明になる実施例1にかかる流体輸送器の断
面図である。
面図である。
【図2】本発明になる実施例2にかかる流体輸送器の断
面図である。
面図である。
【図3】本発明になる実施例2にかかる流体輸送器の移
動体と注射器内筒との連結方法を示した説明図である。
動体と注射器内筒との連結方法を示した説明図である。
【図4】本発明になる実施例3にかかる流体輸送器の断
面図である。
面図である。
1 圧力発生部 2 流体射出部 3 気体発生部 4 圧力伝送部 5 電気化学セル 8 圧力伝送部本体 9 第1の移動体 10 Oリング 14 第2の移動体 15 射出部本体 17 吐出口 21 固定
Claims (9)
- 【請求項1】 圧力発生部(1)と圧力発生部(1)に
着脱可能な流体射出部(2)とを備え、 圧力発生部(1)は、直流電流を通電することによって
気体を発生する電気化学セルを有する気体発生部(3)
と、気体発生部(3)で発生した気体の圧力を流体射出
部(2)に伝達するための圧力伝送部(4)とを備え、 圧力伝送部(4)は、圧力伝送部本体(8)と、圧力伝
送部本体(8)内にあって、気体発生部(3)で発生し
た気体の圧力により移動する第1の移動体(9)とを備
え、 流体射出部(2)は、流体貯蔵可能な射出部本体(1
5)であって吐出口(17)を有するものと、射出部本
体(15)内にあって、圧力伝送部(4)で伝送された
圧力により射出部本体(15)内の流体を吐出させるた
めの第2の移動体(14)とを備えたものである、 流体輸送器。 - 【請求項2】 気体発生部(3)と圧力伝送部(4)と
が脱着可能に構成されたものである、請求項1記載の流
体輸送器。 - 【請求項3】 第1の移動体(9)と第2の移動体(1
4)とが、取り外し可能な固定部材(21)で固定され
たものである、請求項1又は2記載の流体輸送器。 - 【請求項4】 円筒状の圧力伝送部本体(8)と円柱状
の第1の移動体(9)とがOリング(10)を介して摺
動可能に配設されているとともに、圧力伝送部本体
(8)と第1の移動体(9)とOリング(10)と気体
発生部(3)とで形成される室内が液密に構成されたも
のである、請求項1、2又は3記載の流体輸送器。 - 【請求項5】 圧力伝送部本体内(8)と第1の移動体
(9)との摺動摩擦力が射出部本体(15)と第2の移
動体(14)との摺動摩擦力よりも大きいものである、
請求項1、2、3又は4記載の流体輸送器。 - 【請求項6】 射出部本体(15)の吐出口(17)に
逆流防止弁が設けられたものである、請求項1、2、
3、4又は5記載の流体輸送器。 - 【請求項7】 第1の移動体(9)が均一な直径を有す
る円柱状に形成されたものである、請求項1、2、3、
4、5又は6記載の流体輸送器。 - 【請求項8】 第1の移動体(9)が、Oリング(1
0)を介して圧力伝送部本体(8)と摺動する大径部分
(9a)と、それよりも径の小さい小径部分(9b)と
よりなり、小径部分(9b)の先端部で第2の移動体
(14)を移動させるよう構成されたものである、請求
項4記載の流体輸送器。 - 【請求項9】 流体射出部(2)が注射器である、請求
項1、2、3、4、5、6、7、又は8記載の流体輸送
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5287411A JPH07116253A (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | 流体輸送器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5287411A JPH07116253A (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | 流体輸送器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07116253A true JPH07116253A (ja) | 1995-05-09 |
Family
ID=17716986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5287411A Pending JPH07116253A (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | 流体輸送器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07116253A (ja) |
-
1993
- 1993-10-21 JP JP5287411A patent/JPH07116253A/ja active Pending
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