(57)【要約】  本発明は、液体（２０）を収容するための内部空間（２）を有する弁体（１）を備えた、特に液剤処理装置のための弁に関し、前記弁体（１）は、液体流入口（３）と、対向する液体流出口（４）とを有し、前記液体流入口（３）および前記液体流出口（４）の両方は前記内部空間（２）に連通し、前記内部空間（２）には、前記液体流入口（３）と前記液体流出口（４）の間で接続方向（ｘ）へ延伸する多数のマイクロチャネル（５）が配置されている。さらに、対応する液剤処理装置について記載されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体（２０）を収容するための内部空間（２）を有する弁体（１）を備えた、特に液剤処理装置のための弁であって、前記弁体（１）は、液体流入口（３）と、対向する液体流出口（４）とを有し、前記液体流入口（３）および前記液体流出口（４）の両方は前記内部空間（２）に連通し、前記内部空間（２）には、前記液体流入口（３）と前記液体流出口（４）の間で接続方向（ｘ）へ延伸する多数のマイクロチャネル（５）が配置されている弁。
【請求項２】
前記マイクロチャネル（５）は、好ましくは１μｍ〜２００μｍ、特に好ましくは５μｍ〜２０μｍの直径を有する、請求項１に記載の弁。
【請求項３】
前記マイクロチャネルは、平行なロッド状の制限要素（６）からなる格子、または平行なロッド状の制限要素（６）からなる格子の、平行な、互いにずれて配置された複数の層によって形成されている、請求項１または２に記載の弁。
【請求項４】
前記制限要素（６）は、前記液体流入口（３）と前記液体流出口（４）の間で接続方向（ｘ）に垂直に延伸する、請求項３に記載の弁。
【請求項５】
前記制限要素（６）の長さは、液体流入口（３）および液体流出口（４）の間の接続方向に垂直な前記内部空間（２）の直径の２０％〜８０％の長さであり、前記制限要素（６）は、前記弁体（１）の前記内部空間（２）を画定する側壁（７）の内面（８）から出発して対向する側壁（７）の方向へ延伸するが、それに到達することなく、その結果、前記制限要素（６）とそれぞれ対向する前記側壁（７）との間に間隔が形成される、請求項３または４に記載の弁。
【請求項６】
前記制限要素（６）は、丸い、特に円形または多角形の断面を有する、請求項３から５のいずれか一項に記載の弁。
【請求項７】
前記内部空間（２）と、前記液体流入口（３）と、前記液体流出口（４）とが、接続方向（ｘ）に垂直の同じ断面を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の弁。
【請求項８】
前記弁体（１）が、内面（８）が前記内部空間（２）を画定する平行な側壁（７）を有し、前記側壁が、対向する端部において前記液体流入口（３）または前記液体流出口（４）に連通する、請求項７に記載の弁。
【請求項９】
前記弁体（１）が、前記液体流入口（３）と前記液体流出口（４）の間の長さ全体を通じて一定の断面を有する、請求項８に記載の弁。
【請求項１０】
前記弁体（１）は、丸い、特に円形または多角形の断面を有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の弁。
【請求項１１】
前記制限要素（６）と液体との密着性を向上させるため、前記制限要素（６）の表面が、機能コーティング、好ましくは親水性コーティングを有する、請求項３から１０のいずれか一項に記載の弁。
【請求項１２】
薬剤が保管されている、あるいは保管可能なリザーバと、リザーバからポンプ室への方向にのみ通過させる止め弁を介してリザーバに流体的に接続され、請求項１から１２のいずれか一項に記載の弁を介して薬剤流出口に流体的に接続されるポンプ室を有するポンプとを備えた液剤処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特に液剤処理装置のための弁と、対応する液剤処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術からは、ポンプシステムと接続されているリザーバを有する液剤処理装置が公知である。ポンプの吐出側は、薬剤流出口、例えば管もしくはチューブ、または噴霧器と接続されている。ポンプのポンプ室は、しばしば流入弁および流出弁を有する。流入弁は、ポンプが管、チューブ、または噴霧器を経由して薬剤を供給する出力圧を生成する時に、ポンプ室をロックし、薬剤のリザーバへの逆流を回避する。ポンプ室を再充填するために、ポンプ室に負圧が生成され、これにより、流出弁が閉じている間に、リザーバからの薬剤が開口した流入弁を通ってポンプ室へ流れ、薬剤の管、チューブ、または噴霧器からの逆流を回避する。これにより、弁は一般的な止め弁、例えば逆流防止弁として形成される。類似の装置は、特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１９１０１１号パンフレット
【特許文献２】米国特許第８６２８５１７号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１３／０７２７９０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
医療用途では、液剤処理装置は可能な限り小さく構成され、ひいては取る場所が少ないことがしばしば望まれる。しかしながら、特に従来技術から公知の、通常純粋に機械的な流入弁・流出弁は、際限なく小型化できるわけではないため、この種の弁をさらに改善するか、場合によっては全く不要のものとする必要性がある。
【０００５】
よって、本発明の課題は、可能な限り寸法の小さい、冒頭に述べたタイプの弁および対応する液剤処理装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を有する弁によって解決される。独立請求項１２は、対応する液剤処理装置に関する。従属請求項２から９は、それぞれ本発明の有利な実施形態に関する。
【０００７】
本発明による弁は、液体、特に液剤を収容するための内部空間を含む弁体を有する。弁体は、液体流入口と、対向する液体流出口とを有し、液体流入口および液体流出口の両方は内部空間に連通する。内部空間には、液体流入口と液体流出口の間で接続方向へ延伸する多数のマイクロチャネルが配置されている。
【０００８】
本発明による弁は毛管効果を利用する。液体が毛管力によって表面を濡らし、複雑な構造を通って移動することが知られている。この際、液体の移動に必要なエネルギーは、液体内部の液体原子間の原子引力の差と、液体表面、ひいては液体と気体の間の界面にある液体原子間の原子引力の差とによって。液体と気体の間の界面は、自由表面とも呼ばれる。同様に、自由表面から液体原子を除去するためには、液体成分を強い湿潤性の表面から除去するために、以前はより低い位置にあり、液体内部にある原子が自由表面を形成するように、エネルギーを消費する必要がある。
【０００９】
本発明の一実施形態では、弁体は、側壁によって画定された液体チャネルを形成する。 側壁は、断面が多角形または円形、例えば丸い溝の平行な側壁とすることができる。
【００１０】
一実施形態では、内部空間はマイクロチャネルの断面積よりも大きい断面積を有し、マイクロチャネルおよび内部空間の断面積比は、好ましくは１：５〜１：１０００、特に好ましくは１：５０〜１：１００である。 マイクロチャネルは、好ましくは１μｍ〜２００μｍ、特に好ましくは５μｍ〜２０μｍの直径を有する。
【００１１】
本発明の一実施形態では、マイクロチャネルは、平行なロッド状の制限要素からなる格子、または平行なロッド状の制限要素からなる格子の、平行な、互いにずれて配置された複数の層によって形成されている。その際、制限要素は、液体流入口と液体流出口の間で接続方向に垂直に延伸することができる。制限要素は、好ましくは丸い、特に円形、または多角形の断面を有する。制限要素は、例えば０．５μｍ〜５０μｍ、好ましくは３μｍ〜１５μｍの直径を有することができる。制限要素の長さは、数μｍから弁体の内部空間の全直径、特に好ましくは、液体流入口と液体流出口の間の接続方向に垂直な内部空間直径の２０％〜８０％の長さである。このため、制限要素は、弁体の内部空間を画定する側壁の内面から出発して対向する側壁の方向へ延伸するが、それに到達することなく、その結果、制限要素とそれぞれ対向する側壁との間に間隔が形成される。この実施形態は、特に、製造が容易であることが優れている。
【００１２】
制限要素と液体との密着性を向上させるため、本発明の一実施形態では、制限要素の表面が、機能コーティング、例えば親水性コーティングを有する。さらに、チャネルの内面を疎水性にコーティングすることができる。
【００１３】
本発明のその他の実施形態では、内部空間と、液体流入口と、液体流出口とが、接続方向に垂直の同じ断面幾何学形状を有する。これにより、特にコンパクトで簡単に製造可能な弁の幾何学形状が達成される。
【００１４】
その際、弁体が、内面が内部空間を画定する平行な側壁を有し、側壁が、対向する端部において液体流入口または液体流出口に連通することができる。簡単に製造可能な弁は、最後に述べた実施形態において、弁体が液体流入口と液体流出口の間の長さ全体を通じて一定の断面を有することによって達成される。
【００１５】
弁体は、丸い、特に円形または多角形の断面を有することができる。
【００１６】
１つの態様によれば、本発明は、薬剤が保管されている、あるいは保管可能なリザーバと、リザーバからポンプ室への方向にのみ通過させる止め弁を介してリザーバに流体的に接続され、前記された請求項のうちいずれか１つに記載の弁を介して薬剤流出口に流体的に接続されるポンプ室を有するポンプとを備えた液剤処理装置に関する。
【００１７】
本発明の詳細を、以下の図面に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】負圧がかけられていない、本発明による弁の一実施形態の概略縦断面図である。
【図２】負圧Ｐ１＞０がかけられている、図１による弁の概略縦断面図である。
【図３】負圧Ｐ２＞Ｐ１がかけられている、図１および図２による弁の概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に示された弁では、弁体１の縦断面が示されている。弁体１は、対向する平行な側壁７によって画定されている。側壁７はその内面８によって、液体２０、例えば薬剤が収容されている内部空間２を画定する。弁体１の対向する面には、液体流入口３と、液体流出口４とが形成されている。液体流入口３と、対向する液体流出口４とは、弁体１の他の部分、特に内部空間２と全く同じ断面を有する。液体流出口４には、例えば液剤処理装置のポンプ室を備えるポンプを連結することができる。
【００２０】
弁体１は、例えば円形の断面、または多角形の、例えば長方形もしくは特に正方形の断面を有する。図１に断面で示された制限要素６は、互いに平行に延伸するロッド状の格子支柱であり、図面平面に対し垂直に延伸する。それぞれ２つの隣接した制限要素６は、液体流入口３と液体流出口４の間で接続方向ｘに延伸し、両方の流出入部３，４に開口しているマイクロチャネル５をその間に形成する。
【００２１】
図１に示すように、マイクロチャネルは、平行なロッド状の制限要素からなる格子の、平行な、互いにずれて配置された複数の層によって形成されている。
【００２２】
液体流出口４に負圧がかかっていない場合（Ｐ０＝０）、液体２０は、図１に示すように、液体２０と気体３０の間に、略平面の自由表面を形成する。
【００２３】
負圧（Ｐ１＞０）が液体流出口４にかかると（図２参照）、液体２０と気体３０の間の自由表面は、凹状の幾何学形状を形成する。負圧が増加するにつれて、液体２０と気体３０の間の凹状の界面の半径は減少する。図３には、Ｐ２＞Ｐ１である場合を示す。
【００２４】
自由表面の曲率半径は、いわゆるラプラス圧に依存する。この圧力は、界面半径が減少するにつれて増加する。よって、負圧が図１〜図３に示されるマイクロチャネル構造に有効な最大ラプラス圧を超えると、液体は弁体１の外へ移送される。よって、本発明による弁は、冒頭に述べた液剤処理装置における流出弁としての使用に特に適している。
【００２５】
基本的に、ラプラス圧は液体の表面張力に比例して増加する。よって、液体が弁体１から外へ移送される負圧の閾値を、所与の表面張力で所定値に適合させるために、マイクロチャネル５の直径、ひいては制限要素６の間隔を互いに適宜調整する必要がある。
【００２６】
図１〜図３に示した実施形態は、例えば約１μｍ〜５００μｍの、側壁の内面８に垂直の内部空間直径を有することができる。この直径は、好ましくは１０μｍ〜１００μｍである。
【００２７】
マイクロチャネル５の直径、ひいては制限要素６間の自由間隔または内寸法は、０．５〜５０μｍとすることができる。制限要素６間の自由間隔または内寸法は、好ましくは３〜１５μｍである。
【００２８】
本発明による弁は、必要な構造が、一般的なパターン化方法、例えば、マイクロ射出成形法またはシリコンエッチング法を用いて製造可能であることによって利点を有する。
【００２９】
上記の説明、図面および請求項に開示されている本発明の特徴は、個別でも、任意の組合せでも、本発明を実現するための本質であり得る。
【符号の説明】
【００３０】
１  弁体
２  内部空間
３  液体流入口
４  液体流出口
５  マイクロチャネル
６  制限要素
７  側壁
８  内面
ｘ  液体流入口と液体流出口の間の接続方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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