JP2014111202A - Device for transporting liquid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体輸送装置に関する。 The present invention relates to a liquid transport apparatus.
血糖値の恒常性の維持や疼痛緩和などのために、薬液を皮下に送り込む投薬ポンプが開発されている。例えば、1型糖尿病患者にインスリンを投与するために、継続皮下注入ポンプが用いられる。継続皮下注入ポンプの中には、患者の生活パターンに合わせて、基礎分泌を補う基底投与と追加分泌を補う一括追加投与とを行わせるプログラムを実行する機能を備えているものがある。
このようなポンプでは、仮に、ポンプが正常に動作していても、薬液中に溶けていたガスが気泡となってあらわれ、その気泡が薬液輸送を阻害することがある。
特許文献1には、気泡を超音波で検出することが示されている。
In order to maintain homeostasis of blood glucose level and to alleviate pain, a medication pump that delivers a drug solution subcutaneously has been developed. For example, a continuous subcutaneous infusion pump is used to administer insulin to
In such a pump, even if the pump is operating normally, the gas dissolved in the chemical solution appears as bubbles, and the bubbles may hinder the transport of the chemical solution.
気泡の発生は、ポンプから薬液を押し出す圧力の脈動を吸収してしまう。その結果、薬液が皮下等に適切に投薬されないことが生じうる。よって、このような状況が発生しないように、流動管中の液中に生じている気泡を検出できるようにすることが望ましい。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、流動管中の液中に生じている気泡を検出することを目的とする。
Generation | occurrence | production of a bubble will absorb the pulsation of the pressure which pushes out a chemical | medical solution from a pump. As a result, the drug solution may not be appropriately administered subcutaneously or the like. Therefore, it is desirable to detect bubbles generated in the liquid in the flow tube so that such a situation does not occur.
This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at detecting the bubble which has arisen in the liquid in a flow tube.
上記目的を達成するための主たる発明は、
液体輸送装置であって、
液体を前記液体輸送装置の外部に供給するポンプと、
前記ポンプに接続され前記液体が流動する流動管と、
前記流動管の内部に設けられる電極対と、
前記電極対の静電容量変化に基づいて前記流動管内の気泡を検知する検知部と、
を備え、
前記電極対には容量性要素が直列に接続され、前記電極対と前記容量性要素には直流電圧が印加され、
前記電極対の静電容量変化は、前記容量性要素に分圧された電圧の変化に基づいて検知される、液体輸送装置である。
The main invention for achieving the above object is:
A liquid transport device,
A pump for supplying liquid to the outside of the liquid transport device;
A flow tube connected to the pump and through which the liquid flows;
An electrode pair provided inside the flow tube;
A detection unit for detecting bubbles in the flow tube based on a change in capacitance of the electrode pair;
With
A capacitive element is connected in series to the electrode pair, and a DC voltage is applied to the electrode pair and the capacitive element,
A change in capacitance of the electrode pair is a liquid transport device that is detected based on a change in voltage divided by the capacitive element.
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。 Other features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。 At least the following matters will become clear from the description of the present specification and the accompanying drawings.
液体輸送装置であって、
液体を前記液体輸送装置の外部に供給するポンプと、
前記ポンプに接続され前記液体が流動する流動管と、
前記流動管の内部に設けられる電極対と、
前記電極対の静電容量変化に基づいて前記流動管内の気泡を検知する検知部と、
を備える液体輸送装置。
このようにすることで、流動管中の液中に生じている気泡を検出することができる。
A liquid transport device,
A pump for supplying liquid to the outside of the liquid transport device;
A flow tube connected to the pump and through which the liquid flows;
An electrode pair provided inside the flow tube;
A detection unit for detecting bubbles in the flow tube based on a change in capacitance of the electrode pair;
A liquid transport device comprising:
By doing in this way, the bubble which has arisen in the liquid in a flow tube is detectable.
かかる液体輸送装置において、前記電極対には容量性要素が接続され、前記電極対と前記容量性要素には直流電圧が印加され、前記電極対の静電容量変化は、前記容量性要素に分圧された電圧の変化、すなわち前記電極対と前記容量製要素の接続端子の電圧の変化に基づいて検知されることが望ましい。このとき、電極対と容量性要素は直列接続されていることが望ましい。
このようにすることで、容量性要素に分圧された電圧の変化に基づいて、流動管内に生じた気泡の発生を検知することができる。
In such a liquid transport apparatus, a capacitive element is connected to the electrode pair, a DC voltage is applied to the electrode pair and the capacitive element, and a capacitance change of the electrode pair is distributed to the capacitive element. It is desirable that the detection is performed based on a change in the pressed voltage, that is, a change in voltage between the electrode pair and the connection terminal of the capacitor element. At this time, the electrode pair and the capacitive element are preferably connected in series.
By doing in this way, generation | occurrence | production of the bubble which arose in the flow tube is detectable based on the change of the voltage divided by the capacitive element.
また、前記電極対は、前記流動管の内壁に密着して設けられることが望ましい。
このようにすることで、電極対が流動管外壁に設けられたときよりも感度良く気泡の発生を検知することができる。
The electrode pair is preferably provided in close contact with the inner wall of the flow tube.
By doing so, it is possible to detect the generation of bubbles with higher sensitivity than when the electrode pair is provided on the outer wall of the flow tube.
また、前記電極対の静電容量に基づいて、検知された気泡の大きさが推定されることが望ましい。
このようにすることで、気泡の発生だけでなく、その大きさも推定することができるようになる。
Further, it is desirable that the size of the detected bubble is estimated based on the capacitance of the electrode pair.
In this way, not only the generation of bubbles but also the size thereof can be estimated.
また、前記電極対は、前記流動管内に3組以上設けられ、前記3組以上の電極対のそれぞれの静電容量変化に基づいて、前記流動管内における気泡の大きさが求められることが望ましい。
このようにすることで、3組以上設けられた電極対を気泡が移動しているときにおいて、これら3組以上の電極対の静電容量の変化に基づいて気泡のサイズを推定することができる。
In addition, it is preferable that three or more pairs of electrode pairs are provided in the flow tube, and the size of bubbles in the flow tube is obtained based on a change in capacitance of each of the three or more electrode pairs.
In this way, when bubbles are moving through three or more pairs of electrodes, the size of the bubbles can be estimated based on the change in capacitance of these three or more pairs of electrodes. .
また、前記流動管は、前記電極対が設けられ着脱可能な複数の管からなることが望ましい。
このようにすることで、電極対を容易に複数設けるようにすることができる。
The flow tube is preferably composed of a plurality of detachable tubes provided with the electrode pair.
In this way, a plurality of electrode pairs can be easily provided.
また、前記管の外部から前記電極対が設けられた部位を押圧するための部材が、前記管に設けられたことが望ましい。
このようにすることで、電極対の設けられた部位において、電極対の間隔を一定に維持することができる。
Moreover, it is desirable that a member for pressing a portion where the electrode pair is provided from the outside of the tube is provided on the tube.
By doing in this way, the space | interval of an electrode pair can be maintained constant in the site | part in which the electrode pair was provided.
また、前記液体を貯留するリザーバーを備え、前記容量性要素は、前記リザーバー内に設けられた電極対であることが望ましい。
このようにすることで、リザーバー内の液体切れを事前に検出することができる。
Further, it is preferable that a reservoir for storing the liquid is provided, and the capacitive element is an electrode pair provided in the reservoir.
By doing so, it is possible to detect in advance the liquid in the reservoir.
===実施形態===
本実施形態における液体輸送装置としての薬液輸送装置1は、例えば、人体の皮下に薬液を投与したり、動物実験の際の動物に対して薬液を投与するために用いられる。
=== Embodiment ===
The chemical
図1Aは、本実施形態における薬液輸送装置1の説明図である。図1Bは、薬液輸送装置1における各要素の関係を示す図である。以下、これらの図を参照しつつ、薬液輸送装置1の概略について説明する。
FIG. 1A is an explanatory diagram of the
薬液輸送装置1は、リザーバー3と、流動管4(後述する管71aと管81aはこれに含まれる)、マイクロポンプ5と、マイクロポンプ5を駆動するためのモーター5aと、薬液輸送の異常検出部7と、気泡検出部8と、これらを制御する制御回路9と、電力を供給するための電池11を備える。
The
これらのうち、リザーバー3と、モーター5aと、制御回路9と、電池11とでメインのユニットを構成する。そして、マイクロポンプ5と、流動管4と、薬液輸送の異常検出部7と、気泡検出部8とで、前述のメインのユニットに接続されるサブのユニットを構成する。そして、サブのユニットは、メインのユニットから取り外して交換可能になっている。
Among these, the
図1Aに示すように、薬液輸送装置1は、ほぼ中央の上側には突出形成され外部から薬液が薬液輸送装置1に注入される注入ポート2と、その左隣に配置され薬液輸送装置1全体のほぼ左半分の面積を有し注入ポート2に連通することにより薬液が内部に貯蔵されるリザーバー3と、リザーバー3に連通して薬液を導通させる弾性を有する流動管4と、薬液輸送装置1全体のほぼ右半分側に配置されて流動管4の略中央部付近に構成されているマイクロポンプ5が配置される。また、薬液輸送装置1は、薬液輸送の異常検出部7と気泡検出部8を備える。また、薬液輸送装置1の背面には、マイクロポンプ5の駆動回路及びこの駆動回路を制御する制御回路を備えた集積回路(IC)及び他の電子部品を含む制御回路9、及び電池11(酸化銀電池)、が配置されている。また、流動管4の後端は、薬液輸送装置1の右端部から外部に突出して体内に薬液を供給するカテーテルに接続するように構成されている。
As shown in FIG. 1A, a
注入ポート2は、リザーバー3と連通し、注入ポート2に注射針などによって薬液が注入されることにより、リザーバー3に薬液を貯留することができるようになっている。リザーバー3は、流動管4に連通する。流動管4には、後述するような、薬液輸送の異常検出部7と、気泡検出部8とにより、所定の現象を検出することができるようになっている。また、流動管4には、マイクロポンプ5が接し、マイクロポンプ5を制御することにより、投与量を調整しながら薬液を体内に注入することができるようになっている。
The injection port 2 communicates with the
マイクロポンプ5は、カム部5bと流動管4を押圧する複数個の押圧ピン5cとを備えている。薬液輸送装置1内には、流動管4に接して固定する流動管枠14が図のように設けられている。モーター5aが、時計回りに回転することにより、マイクロポンプ5のカム部5bも時計回りに回転させられる。そして、カム部5bは、左側の押圧ピン5cから右側の押圧ピン5cへと順次押圧し、流動管4の上流側から下流側へと薬液を押し出す。このような構成により、薬液を大きな変動を生じさせることなく、比較的緩やかに体内へと送り込むことができる。
The
このような薬液輸送装置1において、例えば、流動管内に気泡が発生したり、詰まりが発生したりすると、薬液が体内に投与されないなどの問題が生ずる。よって、本実施形態では、以下に示すような薬液輸送の異常検出部7と気泡検出部8とを備えている。
In such a chemical
図2は、薬液輸送の異常検出部7と気泡検出部8を説明する図である。
薬液輸送の異常検出部7は、閉塞端73aを有する管71aと、自由移動栓72aと、自由移動栓72aの位置を検出するための光センサー75aを含む。自由移動栓72aは、管71a内において密着するように設けられているが、外力が加わることにより管71a内を自由に移動することができるようになっている。自由移動栓72aは、変形しづらい材質であって、薬液などの液体に対して不活性(不溶性)であり、摩擦抵抗が低い材料によって形成される。
FIG. 2 is a diagram illustrating the
The
図においてポンプ側からは薬液が流動するため、自由移動栓72aのポンプ側には薬液が満たされていることになる。一方、自由移動栓72aと閉塞端73aとの間にはガス74aが封入されている。ガス74aは、例えば窒素ガスであるが、人体に無害なものであればこれに限られない。また不溶性のガスであることが望ましい。
In the figure, since the chemical solution flows from the pump side, the chemical solution is filled on the pump side of the
光センサー75aは、制御回路9に接続されている。光センサー75が自由移動栓表面にプリントされたバーコードを読み取ることにより、制御回路9は自由移動栓72aの位置を把握することができるようになっている。
The
また、図には、温度補償に用いられる補償用管71bと、補償用自由移動栓72bと、補償用自由移動栓72bの位置を検出するための光センサー75bを含む。補償用管71bは、前述の管71aの部分と同じ寸法を有している。また、補償用自由移動栓72bの寸法も前述の自由移動栓72aと同じ寸法を有している。補償用管71bにも閉塞端73bが設けられており、閉塞端73bと補償用自由移動栓72bとの間には、前述のガス74aと同じガス74bが封入されている。一方、補償用管71bの閉塞端73bの他端76は、大気解放されている。
The figure also includes a
管71aと補償用管71bには、同じ量のガスが封入されている。例えば、温度変化によって補償用自由移動栓72bがΔltだけ移動した場合、封止ガスは不活性であり内部エネルギーの変化が無いと考えるとΔltに比例したエンタルピーが増大したと考えられる。そこで自由移動栓72aに封止されたガスのエンタルピーも同量だけ増大したと考えて、移動量Δltを用いた補正式を用いることによって、温度変化による誤差を除去して薬液輸送の異常を検出することができるようになる。補償用自由移動栓の断面積が自由移動栓のそれと同じであるとして、補正式は p=k・p0(l0+Δlt)/(l1+Δl) (ここで、pは流路内圧(=封止ガス圧)、p0は大気圧、l0は温度変化前の補償用自由移動栓の位置、l1は温度変化前の自由移動栓の位置)、kは補正係数)となる。
The same amount of gas is sealed in the
気泡検出部8は、管81に電極対82(電極82a、電極82bを含む)を備えている。そして、電極対82は、接続線83a、83bを介して制御回路9に接続されている。一実施形態において、電極対82は、管81の内部に形成されており、接続線83a、83bは、管81の一部を通り、外部に引き出され、制御回路9に接続される。
The
制御回路9には、本図において不図示の参照用コンデンサが前記電極対と直列接続されている。直列接続された参照用コンデンサと電極対82の両端には、所定の電圧が印加される。電極対82の間には、通常、薬液が満たされているはずであるが、気泡が発生すると電極対82の間に気泡が入り込む。そうすると、気泡の発生前後で、電極対82の静電容量が変化する。静電容量が変化すると、前記電極対と参照用コンデンサとの接続端子の電圧も変化する。そのため、この参照用コンデンサ両端の電圧の変化に基づいて、制御回路9は、気泡が発生したか否かについて判定することができる。
In the
図3は、コンデンサの容量分圧を説明する図である。図には、電極対82の静電容量Cmが示されている。静電容量Cmは、電極対82が薬液中に完全に浸っている状態における静電容量である。また、電極対82に接続される参照用コンデンサ91の静電容量Crefが示されている。本実施形態における参照用コンデンサの静電容量は、静電容量Cmと略同じ容量のものが使用されるが、これには限られない。
FIG. 3 is a diagram for explaining the capacitance partial pressure of the capacitor. In the figure, the capacitance Cm of the
ここでは、直列接続される電極対82と参照用コンデンサ91には電圧Vccが印加され、参照用コンデンサ91に印加される電圧はVで示される。ここで、電極対82が薬液中に完全に浸っている状態では、参照用コンデンサ91に印加される電圧は、電極対82に印加される電圧と等しく分圧され、Vcc/2となっている。
Here, the voltage Vcc is applied to the
ところが、電極対82の間に気泡が入り込んだ場合には、空気中の誘電率を約1とし、薬液の誘電率をεmとすると、Vcc/(εm+1)となる。ここで、Vccを1(V)とし、薬液の誘電率εmを水の誘電率80で近似した場合、薬液に電極対82が浸っているときにおいて、参照用コンデンサ91に印加される電圧Vは0.5(V)であるが、気泡により電極対の電極間の薬液が排除されている場合では、0.012(V)となる。
However, when air bubbles enter between the
本実施形態では、このようにして、参照用コンデンサ91に分圧される電圧を検出し、この電圧の変化に基づいて、気泡が発生したか否かを判定することとしている。尚、参照用コンデンサ91は、制御回路9内に設けられ、制御回路9が電圧の変化に基づいて気泡の発生の有無を検出している。
In the present embodiment, the voltage divided by the
図4は、電極対82の他の配置について説明する図である。図には、チューブ84がチューブ接続用パイプ86を介して管81に接続されている様子が示されている。チューブ84は、薬液輸送装置1の外部に取り付けられるものである。そして、チューブ84の先には、さらに、注射針85が取り付けられている。上述の実施形態では、管81において電極対82が設けられていたが、図4のように、管81に接続されるチューブ84内に電極対82を設けることとしてもよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating another arrangement of the
図5Aは、管に密着して電極が設けられている様子を説明する図である。図には、管81の内壁面に電極対82が密着して形成されている様子が示されている。このように、管81の内壁面に電極対82を密着させることで、電極間の裏側に気泡が回り込んでしまうことがなくなるため、より的確に気泡の発生を検出することができるようになる。
FIG. 5A is a diagram illustrating a state in which an electrode is provided in close contact with the tube. The figure shows a state in which the
このように内壁面に電極対82を密着させる方法として、管81内壁面に金属をメッキする方法を用いてもよい。具体的には無電解メッキ法などの手法により、金属をメッキすることとしてもよい。また、電極対82に接続される接続線83a、83bも電極対82と同様に内壁面にメッキすることによって形成してもよい。このようにすることによって、電極対82と接続線83a、83bを同時に形成することができるという利点を有する。
As a method for bringing the
図5Bは、管の外面に電極対が設けられている様子を説明する図である。図には、管81の外壁面に密着するように電極対82の電極82a、82bが設けられている様子が示されている。このように、電極対82を、管81の外壁面に設けることによって、容易に電極対を管81に設けることができる。また、この場合も、気泡が電極間の裏側に回り込んでしまうことがないため、的確に気泡の発生を検出することができる。この場合は、測定する電圧変化を大きく保つためには電極対を設ける箇所の管壁の素材は出来るだけ大きい誘電率を持つものを選び壁面の厚さを極力小さくすることが望ましい。
FIG. 5B is a diagram illustrating a state in which electrode pairs are provided on the outer surface of the tube. The figure shows a state in which the
図6Aは、気泡のサイズを検出する第1の方法を説明する第1の図である。図には、管81の内側に設けられた電極対82と、電極間に生じた気泡airが示されている。ここで、気泡airは、電極間の一部を占有するように発生している。そして、気泡に占有されない電極間の一部は、薬液で満たされている。このように、電極間の全てを気泡airが満たさない場合において、以下のようにして、気泡の大きさを推定することができる。
FIG. 6A is a first diagram illustrating a first method of detecting the bubble size. In the figure, an
図6Bは、気泡のサイズを検出する第1の方法を説明する第2の図である。本図は、電極対82において、気泡airが挟み込まれている部分と、薬液が満たされている部分の等価回路である。図には、気泡airが挟み込まれた箇所の静電容量Cairと薬液が挟み込まれた箇所の静電容量Cm’’との並列接続が、図3のCmに取って代ることを示している。キャパシタンスの並列接続の等価静電容量は、これらの2つの静電容量の和で求めることができる。ここで、電極対間の気泡が占める面積比率をkとすると、電極対の等価静電容量Cm’は、Vcc=1として、
Cm’=k・Cair+(1−k)Cm
である。
このとき図3の参照用コンデンサ91に印加される電圧Vはεair=1として、
V=Cm’/(Cm’+Cref)
=(k+(1−k)εm)/(k+(2−k)εm)
と近似される。従って、
k=(2V−1)εm/((1−V)・(1−εm))
となり、参照用コンデンサの電圧Vを測定すれば、電極対間の気泡が占める面積率kを知ることができる。
FIG. 6B is a second diagram illustrating a first method of detecting the bubble size. This figure is an equivalent circuit of the
Cm ′ = k · Cair + (1−k) Cm
It is.
At this time, the voltage V applied to the
V = Cm ′ / (Cm ′ + Cref)
= (K + (1-k) εm) / (k + (2-k) εm)
Is approximated by Therefore,
k = (2V-1) εm / ((1-V) · (1-εm))
Thus, by measuring the voltage V of the reference capacitor, the area ratio k occupied by the bubbles between the electrode pairs can be known.
図6Cは、参照用コンデンサの電圧Vと気泡の面積比率kとの関係を示す図である。本図は、上式の関係を図示したものである。このように、参照用コンデンサに印加される電圧Vを測定することで、電極対間の気泡が閉める面積率kを知ることができる。 FIG. 6C is a diagram illustrating the relationship between the voltage V of the reference capacitor and the area ratio k of the bubbles. This figure illustrates the relationship of the above equation. Thus, by measuring the voltage V applied to the reference capacitor, it is possible to know the area ratio k at which bubbles between electrode pairs are closed.
図7Aは、気泡のサイズを検出する第2の方法を説明する第1の図であり、図7Bは、気泡のサイズを検出する第2の方法を説明する第2の図であり、図7Cは、気泡のサイズを検出する第2の方法を説明する第3の図である。これらの図には、第1の電極対821と第2の電極対822と第3の電極対833とが管81内に設けられていることが示されている。尚、それぞれの電極対には、上述のものと同様に参照用コンデンサが接続されている。また、時系列としては、図7Aから図7Cの順番に並ぶ。
FIG. 7A is a first diagram illustrating a second method for detecting the bubble size, and FIG. 7B is a second diagram illustrating a second method for detecting the bubble size. These are the 3rd figures explaining the 2nd method of detecting the size of a bubble. These drawings show that the
図7Aでは、第1の電極対821の電極間に気泡airが生じている。一方、第2の電極対822及び第3の電極対823の電極間は薬液で満たされている。このとき、第1の電極対821に接続される参照用コンデンサの電圧は、第2の電極対822に接続される参照用コンデンサの電圧及び第3の電極対823に接続される参照用コンデンサの電圧よりも極めて低くなることが確認でき、これにより、第1の電極対821に気泡が生じていることを検出することができる。
In FIG. 7A, a bubble air is generated between the electrodes of the
図7Bでは、第2の電極対822の電極間に気泡airが生じている。一方、第1の電極対821及び第3の電極対823の電極間は薬液で満たされている。このとき、第2の電極対822に接続される参照用コンデンサの電圧は、第1の電極対821に接続される参照用コンデンサの電圧及び第3の電極対823に接続される参照用コンデンサの電圧よりも極めて低くなることが確認でき、これにより、第2の電極対822に気泡が生じていることを検出することができる。
In FIG. 7B, bubbles air are generated between the electrodes of the
図7Cでは、第3の電極対823の電極間に気泡airが生じている。一方、第1の電極対821及び第2の電極対822の電極間は薬液で満たされている。このとき、第3の電極対823に接続される参照用コンデンサの電圧は、第1の電極対821に接続される参照用コンデンサの電圧及び第2の電極対822に接続される参照用コンデンサの電圧よりも極めて低くなることが確認でき、これにより、第3の電極対823に気泡が生じていることを検出することができる。
In FIG. 7C, bubbles air are generated between the electrodes of the
図7A〜図7Cに示したようなパターンで参照用コンデンサの電圧が変化した場合、気泡の大きさは、電極対の電極の大きさとほぼ等しい大きさであることが推定できる。 When the voltage of the reference capacitor is changed in the patterns as shown in FIGS. 7A to 7C, it can be estimated that the size of the bubble is almost equal to the size of the electrode of the electrode pair.
図8Aは、気泡のサイズを検出する第2の方法を説明する第4の図であり、図8Bは、気泡のサイズを検出する第2の方法を説明する第5の図である。 FIG. 8A is a fourth diagram for explaining a second method for detecting the bubble size, and FIG. 8B is a fifth diagram for explaining the second method for detecting the bubble size.
図8Aでは、第1の電極対821と第2の電極対822の電極間に気泡airが生じている。一方、第3の電極対823の電極間は薬液で満たされている。このとき、第1の電極対821に接続される参照用コンデンサの電圧及び第2の電極対822に接続される参照用コンデンサの電圧は、第3の電極対823に接続される参照用コンデンサの電圧よりも極めて低くなることが確認でき、これにより、第1の電極対821と第2の電極対822に気泡が生じていることを検出することができる。
In FIG. 8A, bubbles air are generated between the electrodes of the
図8Bでは、第2の電極対822と第3の電極対823の電極間に気泡airが生じている。一方、第1の電極対821の電極間は薬液で満たされている。このとき、第2の電極対822に接続される参照用コンデンサの電圧及び第3の電極対823に接続される参照用コンデンサの電圧は、第1の電極対821に接続される参照用コンデンサの電圧よりも極めて低くなることが確認でき、これにより、第2の電極対822と第3の電極対823に気泡が生じていることを検出することができる。
In FIG. 8B, bubbles air are generated between the electrodes of the
図8A〜図8Cに示したようなパターンで参照用コンデンサの電圧が変化した場合、気泡の大きさは1つの電極対から隣り合うもう一つの電極対までの大きさとほぼ等しい大きさであることが推定できる。 When the voltage of the reference capacitor is changed in the patterns as shown in FIGS. 8A to 8C, the size of the bubble is approximately equal to the size from one electrode pair to another adjacent electrode pair. Can be estimated.
図9は、気泡のサイズを検出する第2の方法を説明する第6の図である。上記において説明したのとほぼ同様の議論が成立することから、このように3つの電極対を跨るような気泡が発生した場合でも、電極対の数を増やすことによってその大きさを推定することができる。 FIG. 9 is a sixth diagram illustrating a second method of detecting the bubble size. Since a discussion similar to that described above is established, even when a bubble that straddles three electrode pairs is generated in this way, it is possible to estimate the size by increasing the number of electrode pairs. it can.
図10は、参照用電極対をリザーバーに配置したときの各要素の関係を示す図である。前述の実施形態では、参照用コンデンサ91を設けることとしたが、ここでは、管81内に設けられた電極対82と同じ電極対92(参照用電極対92)をリザーバー内に設けることとする。このようにしたときの参照用電極対92の静電容量は、電極対82の静電容量と同じである。
FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the elements when the reference electrode pair is disposed in the reservoir. In the above-described embodiment, the
参照用電極対92をリザーバー3の内部に設けることにより、仮に、リザーバー3内の薬液がなくなった場合、参照用電極対92に対し、管81内の電極対81の電圧が低下する。このようにすることによって、リザーバー内の薬液切れを検出することができるようになる。
By providing the
また、これらは同じ種類の液中に浸ることになるので、リザーバー3の液中に浸っている参照用電極対92の静電容量が、管81の液中に浸っている電極対82の静電容量と同じになる。よって、参照用電極対92の静電容量を薬液の誘電率に応じて自動的に管81の静電容量と同じになるように調整することができるという利点も有する。
Further, since these are immersed in the same type of liquid, the electrostatic capacity of the
図11は、電極対アタッチメント81bを説明する図である。電極対アタッチメント81bの内壁には電極対82が形成されている。また、電極対アタッチメント81bの両端には、他のチューブに接続可能な加工がなされている。このようにすることで、前述のように、気泡のサイズを推測するために複数の電極対が必要な場合であっても、電極対82を容易に増やすことができる。
FIG. 11 is a diagram for explaining the
図12は、電極対が設けられた部位を押圧する押圧部材を説明する図である。図には、管81における電極対82の配置と、電極対82が配置された位置での管81の断面が示されている。
FIG. 12 is a diagram illustrating a pressing member that presses a portion where an electrode pair is provided. In the figure, the arrangement of the
管81が弾性体である場合、管81が押しつぶされたりし、電極対82の電極間距離が変化してしまい、上述の検出に悪影響を及ぼす場合も想定される。よって、このようなことが生じないように、電極が配置されている部位において、電極管の距離を固定するための固定部材85を設けることとしてもよい。固定部材85は、「コ」の字の形状を有し、外力が加わっても変形しづらい金属などの材料で構成されている。
When the
以上に説明した手法によれば、流動管中の液中に生じている気泡を適切に検出することができる。 According to the method described above, it is possible to appropriately detect bubbles generated in the liquid in the flow tube.
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。 The above-described embodiments are for facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
1 薬液輸送装置、2 注入ポート、3 リザーバー、4 流動管、
5 マイクロポンプ、5a モーター、5b カム部、5c 押圧ピン、
7 異常検出部、71a 管、72a 自由移動栓、73a 閉塞端、
71b 補償用管、72b 補償用自由移動栓、73b 閉塞端、
74a ガス、75a 光センサー、74b ガス、75b 光センサー、
8 気泡検出部、81 管、82 電極対、86 チューブ接続パイプ
9 制御回路、91 参照用コンデンサ、
10 外装ケース、11 電池、12 リザーバー枠、14 流動管枠
1 chemical transport device, 2 injection port, 3 reservoir, 4 flow tube,
5 Micro pump, 5a motor, 5b cam part, 5c pressing pin,
7 anomaly detector, 71a tube, 72a free-moving stopper, 73a closed end,
71b Compensation tube, 72b Compensation free moving stopper, 73b Closed end,
74a gas, 75a light sensor, 74b gas, 75b light sensor,
8 Bubble detection unit, 81 tube, 82 electrode pair, 86
10 exterior case, 11 battery, 12 reservoir frame, 14 flow tube frame
上記目的を達成するための主たる発明は、
液体輸送装置であって、
液体を前記液体輸送装置の外部に供給するポンプと、
前記ポンプに接続され前記液体が流動する流動管と、
前記流動管の外部に設けられる電極対と、
前記電極対の静電容量変化に基づいて前記流動管内の気泡を検知する検知部と、
を備え、
前記電極対には容量性要素が直列に接続され、前記電極対と前記容量性要素には直流電圧が印加され、
前記電極対の静電容量変化は、前記容量性要素に分圧された電圧の変化に基づいて検知される、液体輸送装置である。
The main invention for achieving the above object is:
A liquid transport device,
A pump for supplying liquid to the outside of the liquid transport device;
A flow tube connected to the pump and through which the liquid flows;
An electrode pair provided outside the flow tube;
A detection unit for detecting bubbles in the flow tube based on a change in capacitance of the electrode pair;
With
A capacitive element is connected in series to the electrode pair, and a DC voltage is applied to the electrode pair and the capacitive element,
A change in capacitance of the electrode pair is a liquid transport device that is detected based on a change in voltage divided by the capacitive element.
Claims (7)
液体を前記液体輸送装置の外部に供給するポンプと、
前記ポンプに接続され前記液体が流動する流動管と、
前記流動管の内部に設けられる電極対と、
前記電極対の静電容量変化に基づいて前記流動管内の気泡を検知する検知部と、
を備え、
前記電極対には容量性要素が直列に接続され、前記電極対と前記容量性要素には直流電圧が印加され、
前記電極対の静電容量変化は、前記容量性要素に分圧された電圧の変化に基づいて検知される、液体輸送装置。 A liquid transport device,
A pump for supplying liquid to the outside of the liquid transport device;
A flow tube connected to the pump and through which the liquid flows;
An electrode pair provided inside the flow tube;
A detection unit for detecting bubbles in the flow tube based on a change in capacitance of the electrode pair;
With
A capacitive element is connected in series to the electrode pair, and a DC voltage is applied to the electrode pair and the capacitive element,
A liquid transport device in which a change in capacitance of the electrode pair is detected based on a change in voltage divided by the capacitive element.
前記容量性要素は、前記リザーバー内に設けられた電極対である、請求項1に記載の液体輸送装置。 A reservoir for storing the liquid;
The liquid transport apparatus according to claim 1, wherein the capacitive element is an electrode pair provided in the reservoir.
前記3組以上の電極対のそれぞれの静電容量変化に基づいて、前記流動管内における気泡の大きさが求められる、請求項1〜3のいずれか一つに記載の液体輸送装置。 Three or more pairs of the electrode pairs are provided in the flow tube,
The liquid transport device according to any one of claims 1 to 3, wherein a size of a bubble in the flow tube is obtained based on a change in capacitance of each of the three or more electrode pairs.
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JP2016109453A (en) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | シーエムシー技術開発 株式会社 | Method and apparatus for measuring size distribution of fine bubbles |
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