(57)【要約】 【課題】  微量の流体を圧送するときであっても、一定の流速で安定して送液を行うことができ、脈動を小さくすることができ、さらに送液状態を連続的に変化させることができる送液ポンプを提供することを目的とする。【解決手段】  送液ポンプ１１は、流体の圧送を行う流体圧送手段１２，１３，１４を直列に複数配設している。流体圧送手段１２，１３，１４は、上流から下流にむかって、第１流体圧送手段１２、第２流体圧送手段１３、第３流体圧送手段１４の順に並ぶ。第１流体圧送手段１２は、流体を吸入して、上流への逆流を防ぐ。第２流体圧送手段は、流体を圧送して、上流から下流に液体を圧送する。第３流体圧送手段は、流体を排出して、下流からの逆流を防ぐ。この送液ポンプ１１は、流体圧送手段１２，１３，１４が一連の動作により上流から下流にむかって流体が流れるように流体の圧送を行う。【選択図】      図１
2008002335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石の電磁力によって、シリンダ内の移動体を移動させて、前記移動体に連結されたダイアフラムを変形させることによって、流体の圧送を行う流体圧送手段を直列に複数配設し、
前記流体圧送手段は、上流から下流にむかって、第１流体圧送手段、第２流体圧送手段、第３流体圧送手段の順に並び、
前記第１流体圧送手段は、流体を吸入して、上流への逆流を防ぎ、
前記第２流体圧送手段は、流体を圧送して、上流から下流に液体を圧送し、
前記第３流体圧送手段は、流体を排出して、下流からの逆流を防ぎ、
前記流体圧送手段が一連の動作により上流から下流にむかって流体が流れるように流体の圧送を行うことを特徴とする送液ポンプ。
【請求項２】
前記流体圧送手段が、１つのマニホールドに複数並ぶように連結し、
それぞれの前記流体圧送手段が、電磁石の電磁力によって、独立して、シリンダ内の移動体を移動させて流体を圧送することを特徴とする請求項１記載の送液ポンプ。
【請求項３】
前記流体圧送手段は、円筒状の電磁石と、前記電磁石の内側に中心軸を同一にして配置される円柱状の永久磁石の移動体と、前記移動体に連結されたダイアフラムとを含む流体圧送手段であって、
前記シリンダ内に油を導入する導入口を備え、
前記移動体は、側面に一方の底面と他方の底面とにわたって溝が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の送液ポンプ。
【請求項４】
電磁石の電磁力によって、シリンダ内の移動体を移動させて、前記移動体に連結されたダイアフラムを変形させることによって、流体を吸入して、上流への逆流を防ぐ第１流体圧送手段と、
電磁石の電磁力によって、シリンダ内の移動体を移動させて、前記移動体に連結されたベローズを変形させることによって、流体を圧送して、上流から下流に液体を圧送する第２流体圧送手段と、
電磁石の電磁力によって、シリンダ内の移動体を移動させて、前記移動体に連結されたダイアフラムを変形させることによって、流体を吸入して、流体を排出して、下流からの逆流を防ぐ第３流体圧送手段とを直列に配設し、
上流から下流にむかって、前記第１流体圧送手段、前記第２流体圧送手段、前記第３流体圧送手段の順に並び、
前記第１流体圧送手段、前記第２流体圧送手段および前記第３流体圧送手段が一連の動作により上流から下流にむかって流体が流れるように流体の圧送を行うことを特徴とする送液ポンプ。
【請求項５】
空気圧または油圧によって、シリンダ内の移動体を移動させて、前記移動体に連結されたダイアフラムを変形させることによって、流体の圧送を行う流体圧送手段を直列に複数配設し、
前記流体圧送手段は、上流から下流にむかって、第１流体圧送手段、第２流体圧送手段、第３流体圧送手段の順に並び、
前記第１流体圧送手段は、流体を吸入して、上流への逆流を防ぎ、
前記第２流体圧送手段は、流体を圧送して、上流から下流に液体を圧送し、
前記第３流体圧送手段は、流体を排出して、下流からの逆流を防ぎ、
前記流体圧送手段が一連の動作により上流から下流にむかって流体が流れるように流体の圧送を行うことを特徴とする送液ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流れ分析装置などに使用される微量の流体を圧送する送液ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
流れ分析装置は、送液ポンプを用いて、微量の海水試料などの試料液を装置内に連続的に取り込み、分析試薬と混合して、検出器で検出する分析装置である。流れ分析装置としては、フローインジェクション分析装置、オートアナライザーおよびフロースルー分析装置などがある。検出器には、吸光度法、蛍光法、化学発光法、電気化学的検出法などを用いた検出器がある。流れ分析装置に用いられる送液ポンプは、この分析装置の測定結果の信頼性を向上させるために、予め定めた流速で安定して送液を行うことや脈動が小さいことが求められる。また、このような送液ポンプは、試薬流量を減らし、小型化を行ったマイクロタス［Micro Total Analysis System（μTAS）、高集積分析システム］に利用されることも期待されている。
【０００３】
図９は、流れ分析装置に使用される従来の送液ポンプ８１の一例を示す概略図である。送液ポンプ８１は、流体である液体の吸入と排出とを行う流体圧送手段８２と、この流体圧送手段８２の吸入側と排出側とにそれぞれ配置され、液体の逆流を防ぐ逆止弁８３，８４とを備える。
【０００４】
逆止弁８３，８４は、孔を有する弁座８５と、この孔の内径より大きな径のボールまたはダックビルからなる弁体８６とを備える。弁座８５から弁体８６にむかって圧力がかかると、この逆止弁８３，８４は、弁座８５側から弁体８６側へ液体を流す。これに対して、弁体８６から弁座８５にむかって圧力がかかると、逆止弁８３，８４は、圧力差によって弁体８６が弁座８５に押し付けられるので、いずれの方向にも液体を流さない。つまり、逆止弁８３，８４は、弁体８６であるボールまたはダックビルが弁座８５の孔を閉塞することにより逆流を防ぐ。
【０００５】
このような逆止弁８３，８４は、弁体８６から弁座８５にむかってかかる圧力と弁座８５から弁体８６にむかってかかる圧力との圧力差によって弁体８６であるボールまたはダックビルが移動することによって、液体の流れを制御している。よって、逆止弁８３，８４は、弁座８５から弁体８６にむかって圧力がかかる状態から、弁体８６から弁座８５にむかって圧力がかかる状態に圧力差が変化しても、弁体８６が移動して弁座８５の孔を閉塞するまで、弁体８６側から弁座８５側へ液体が流れてしまう。つまり、このような逆止弁８３，８４は、圧力差の変化に対する開閉の応答速度が遅い。
【０００６】
したがって、このような圧力差の変化に対する開閉の応答速度が遅い逆止弁では、液体の吸入と排出との周期である送液サイクルを短くすると、逆流を防止することができなくなる。
【０００７】
以上より、このような逆止弁８３，８４を備えた送液ポンプ８１は、脈動を小さくするために送液サイクルを短くすると、安定した送液を行うことができない。よって、この送液ポンプ８１は、脈動を小さくすることができない。
【０００８】
図１０は、従来の送液ポンプ８１を備えた流れ分析装置が検出した信号強度と測定時間との関係を示す。図１０に示すように、流れ分析装置は、信号強度の乱れ９１が見られる。これは、送液ポンプ８１によって発生する脈動に伴う乱れである。したがって、流れ分析装置は、脈動が発生する送液ポンプを用いて試料液を送液すると、信頼性の高い測定結果が得られない。
【０００９】
さらに、逆止弁８３，８４は、圧力差によって弁体８６が弁座８５を押える力が変化する。したがって、微量の液体を圧送するような場合、圧力差があまり大きくないので、弁体８６が弁座８５を押える力が弱く、逆止弁８３，８４で完全に逆流を防ぐことができない。また、逆止弁８３，８４は、弁座８５に弁体８６が嵌まり込んで、弁座から弁体にむかって圧力がかかっても、弁座８５から弁体８６が離れず、弁座側から弁体側へ液体が流れないこともある。
【００１０】
流れ分析装置に使用される送液ポンプの他の従来技術としては、逆止弁として、弁体に外力を加えて弁座に押し付け、弁体と弁座とを平坦面同士で接触させる弁を用いた送液ポンプが挙げられる（特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２７３８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１によると、送液ポンプに用いる弁は、弁体に外力を加えて弁座に押し付け、弁体と弁座とを平坦面同士で接触させるので、液密性が高く、液体の逆流を防ぐことができ、液体を安定して圧送することができる。
【００１３】
また、この送液ポンプは、カムにより弁の開閉を駆動するので、カムの設計によって任意のタイミングで弁の開閉を行うことができる。したがって、送液サイクルを短くして脈動を小さくすることができる。
【００１４】
しかしながら、この送液ポンプは、ポンプの吸入側と排出側とにそれぞれ配置された弁の開閉を予め設計されたカムによって行うので、弁の開閉のタイミングを厳密に制御することは困難である。したがって、この送液ポンプは、送液サイクルを短くすることによって、脈動を小さくすることには限界がある。
【００１５】
また、弁の開閉が予め設計されたカムによって行われるので、開閉のタイミングを変えることができない。したがって、液体を反対方向に流すように開閉のタイミングを変えることができないので、この送液ポンプは、液体を流す方向などの送液状態を連続的に変化させることができない。開閉のタイミングを変える場合は、カム自体を交換しなければならない。
【００１６】
本発明の目的は、微量の流体を圧送するときであっても、一定の流速で安定して送液を行うことができ、脈動を小さくすることができ、さらに送液状態を連続的に変化させることができる送液ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、電磁石の電磁力によって、シリンダ内の移動体を移動させて、前記移動体に連結されたダイアフラムを変形させることによって、流体の圧送を行う流体圧送手段を直列に複数配設し、
前記流体圧送手段は、上流から下流にむかって、第１流体圧送手段、第２流体圧送手段、第３流体圧送手段の順に並び、
前記第１流体圧送手段は、流体を吸入して、上流への逆流を防ぎ、
前記第２流体圧送手段は、流体を圧送して、上流から下流に液体を圧送し、
前記第３流体圧送手段は、流体を排出して、下流からの逆流を防ぎ、
前記流体圧送手段が一連の動作により上流から下流にむかって流体が流れるように流体の圧送を行うことを特徴とする送液ポンプである。
【００１８】
また本発明は、前記流体圧送手段が、１つのマニホールドに複数並ぶように連結し、
それぞれの前記流体圧送手段が、電磁石の電磁力によって、独立して、シリンダ内の移動体を移動させて流体を圧送することを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、前記流体圧送手段は、円筒状の電磁石と、前記電磁石の内側に中心軸を同一にして配置される円柱状の永久磁石の移動体と、前記移動体に連結されたダイアフラムとを含む流体圧送手段であって、
前記シリンダ内に油を導入する導入口を備え、
前記移動体は、側面に一方の底面と他方の底面とにわたって溝が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、電磁石の電磁力によって、シリンダ内の移動体を移動させて、前記移動体に連結されたダイアフラムを変形させることによって、流体を吸入して、上流への逆流を防ぐ第１流体圧送手段と、
電磁石の電磁力によって、シリンダ内の移動体を移動させて、前記移動体に連結されたベローズを変形させることによって、流体を圧送して、上流から下流に液体を圧送する第２流体圧送手段と、
電磁石の電磁力によって、シリンダ内の移動体を移動させて、前記移動体に連結されたダイアフラムを変形させることによって、流体を吸入して、流体を排出して、下流からの逆流を防ぐ第３流体圧送手段とを直列に配設し、
上流から下流にむかって、前記第１流体圧送手段、前記第２流体圧送手段、前記第３流体圧送手段の順に並び、
前記第１流体圧送手段、前記第２流体圧送手段および前記第３流体圧送手段が一連の動作により上流から下流にむかって流体が流れるように流体の圧送を行うことを特徴とする送液ポンプである。
【００２１】
また本発明は、空気圧または油圧によって、シリンダ内の移動体を移動させて、前記移動体に連結されたダイアフラムを変形させることによって、流体の圧送を行う流体圧送手段を直列に複数配設し、
前記流体圧送手段は、上流から下流にむかって、第１流体圧送手段、第２流体圧送手段、第３流体圧送手段の順に並び、
前記第１流体圧送手段は、流体を吸入して、上流への逆流を防ぎ、
前記第２流体圧送手段は、流体を圧送して、上流から下流に液体を圧送し、
前記第３流体圧送手段は、流体を排出して、下流からの逆流を防ぎ、
前記流体圧送手段が一連の動作により上流から下流にむかって流体が流れるように流体の圧送を行うことを特徴とする送液ポンプである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電磁石の電磁力によって、シリンダ内の移動体を移動させて、この移動体に連結されたダイアフラムを変形させることによって、流体の圧送を行う流体圧送手段を直列に複数配設した送液ポンプである。
【００２３】
この複数の流体圧送手段は、送液ポンプの上流から下流にむかって、第１流体圧送手段、第２流体圧送手段、第３流体圧送手段の順に並ぶ。第１流体圧送手段は、流体を吸入して、第１流体圧送手段の上流への逆流を防ぐ。第２流体圧送手段は、流体を圧送して、第２流体圧送手段の上流から第２流体圧送手段の下流に液体を圧送する。第３流体圧送手段は、流体を排出して、第３流体圧送手段の下流からの逆流を防ぐ。この送液ポンプは、流体圧送手段が一連の動作により送液ポンプの上流から送液ポンプの下流にむかって流体が流れるように流体の圧送を行う。
【００２４】
これらの流体圧送手段は、電磁石の電磁力の変化によって、ダイアフラムを変形させて流体の圧送を行うと、同時に流体の流れる開状態と流れない閉状態とに切り替わる。よって、流体圧送手段は、電磁石の電磁力の変化によって開閉するので、応答速度の速い弁として使用することができる。
【００２５】
したがって、第１流体圧送手段および第３流体圧送手段は、送液量などにかかわらず開閉することができるので、微量の流体を圧送する場合であっても、開閉することができる。よって、第１流体圧送手段および第３流体圧送手段は、それぞれ下流から上流にむかって流体が流れる逆流を完全に防ぐことのできる逆止弁として働くことができる。
【００２６】
また、第１流体圧送手段および第３流体圧送手段は、脈動を小さくするために流体の吸入と排出との周期である送液サイクルを短くしても、開閉の応答速度が速いので、安定して送液を行うことができる。よって、この送液ポンプは脈動を小さくすることができる。
【００２７】
さらに、第１流体圧送手段および第３流体圧送手段の開閉のタイミングを連続的に変化させることができるので、たとえば、流体の流れる方向を反対にするなどの送液状態を連続的に変化させることができる。
【００２８】
以上より、この送液ポンプは、微量の流体を圧送するときであっても、一定の流速で安定して送液を行うことができ、脈動を小さくすることができる。さらに、送液状態を連続的に変化させることができる。
【００２９】
また本発明によれば、流体圧送手段が、１つのマニホールドに複数並ぶように連結し、それぞれの流体圧送手段が、電磁石の電磁力によって、独立して、シリンダ内の移動体を移動させて流体を圧送する。
【００３０】
そうすることによって、流体圧送手段間をチューブなどで接続することがないので、送液ポンプを小型化することができる。
【００３１】
また本発明によれば、流体圧送手段は、円筒状の電磁石と、この電磁石の内側に中心軸を同一にして配置される円柱状の永久磁石の移動体と、この移動体に連結されたダイアフラムを含む流体圧送手段である。この流体圧送手段には、シリンダ内に油を導入する導入口を備えられ、移動体は、側面に一方の底面と他方の底面とにわたって溝が形成されている。
【００３２】
この送液ポンプを、油に浸漬させて使用すると、流体圧送手段のシリンダ内に導入口から油が導入され、シリンダ内に導入された油が移動体に形成された溝を通って、移動体の周りに油が充分に行き渡る。したがって、この送液ポンプは、油まわりがよく、流体圧送手段のシリンダ内に均一に油が導入される。そうすることによって、この送液ポンプを高圧下、たとえば、深海などで作動させることができる。
【００３３】
また本発明によれば、電磁石の電磁力によって、シリンダ内の移動体を移動させて、前記移動体に連結されたダイアフラムを変形させることによって、流体を吸入して、上流への逆流を防ぐ第１流体圧送手段と、電磁石の電磁力によって、シリンダ内の移動体を移動させて、前記移動体に連結されたベローズを変形させることによって、流体を圧送して、上流から下流に液体を圧送する第２流体圧送手段と、電磁石の電磁力によって、シリンダ内の移動体を移動させて、前記移動体に連結されたダイアフラムを変形させることによって、流体を吸入して、流体を排出して、下流からの逆流を防ぐ第３流体圧送手段とを直列に配設した送液ポンプである。
【００３４】
この送液ポンプは、上流から下流にむかって、前記第１流体圧送手段、前記第２流体圧送手段、前記第３流体圧送手段の順に並ぶ。この送液ポンプは、第１流体圧送手段、第２流体圧送手段および第３流体圧送手段が一連の動作により送液ポンプの上流から送液ポンプの下流にむかって流体が流れるように流体の圧送を行う。
【００３５】
第１流体圧送手段および第３流体圧送手段は、電磁石の電磁力の変化によって、ダイアフラムを変形させて流体の圧送を行うと、同時に流体の流れる開状態と流れない閉状態とに切り替わる。よって、流体圧送手段は、電磁石の電磁力の変化によって開閉するので、応答速度の速い弁として使用することができる。
【００３６】
したがって、第１流体圧送手段および第３流体圧送手段は、送液量などにかかわらず開閉することができるので、微量の流体を圧送する場合であっても、開閉することができる。よって、第１流体圧送手段および第３流体圧送手段は、それぞれ下流から上流にむかって流体が流れる逆流を完全に防ぐことのできる逆止弁として働くことができる。
【００３７】
また、第１流体圧送手段および第３流体圧送手段は、脈動を小さくするために流体の吸入と排出との周期である送液サイクルを短くしても、開閉の応答速度が速いので、安定して送液を行うことができる。よって、この送液ポンプは脈動を小さくすることができる。
【００３８】
さらに、第１流体圧送手段および第３流体圧送手段の開閉のタイミングを連続的に変化させることができるので、たとえば、流体の流れる方向を反対にするなどの送液状態を連続的に変化させることができる。
【００３９】
以上より、この送液ポンプは、微量の流体を圧送するときであっても、一定の流速で安定して送液を行うことができ、脈動を小さくすることができる。さらに、送液状態を連続的に変化させることができる。
【００４０】
さらに、第２流体圧送手段は、電磁石の電磁力の変化によって、ベローズを変形させて流体の圧送を行う。このようなベローズを用いた流体圧送手段は、同じ大きさの流体圧送手段でも、ダイアフラムを用いた流体圧送手段より送液量を多くすることができる。
【００４１】
また本発明によれば、空気圧または油圧によって、シリンダ内の移動体を移動させて、この移動体に連結されたダイアフラムを変形させることによって、流体の圧送を行う流体圧送手段を直列に複数配設した送液ポンプである。
【００４２】
この複数の流体圧送手段は、送液ポンプの上流から下流にむかって、第１流体圧送手段、第２流体圧送手段、第３流体圧送手段の順に並ぶ。第１流体圧送手段は、流体を吸入して、第１流体圧送手段の上流への逆流を防ぐ。第２流体圧送手段は、流体を圧送して、第２流体圧送手段の上流から第２流体圧送手段の下流に液体を圧送する。第３流体圧送手段は、流体を排出して、第３流体圧送手段の下流からの逆流を防ぐ。この送液ポンプは、流体圧送手段が一連の動作により送液ポンプの上流から送液ポンプの下流にむかって流体が流れるように流体の圧送を行う。
【００４３】
これらの流体圧送手段は、空気圧または油圧の変化によって、ダイアフラムを変形させて流体の圧送を行うと、同時に流体の流れる開状態と流れない閉状態とに切り替わる。よって、流体圧送手段は、空気圧または油圧の変化によって開閉するので、応答速度の速い弁として使用することができる。
【００４４】
したがって、第１流体圧送手段および第３流体圧送手段は、送液量などにかかわらず開閉することができるので、微量の流体を圧送する場合であっても、開閉することができる。よって、第１流体圧送手段および第３流体圧送手段は、それぞれ下流から上流にむかって流体が流れる逆流を完全に防ぐことのできる逆止弁として働くことができる。
【００４５】
また、第１流体圧送手段および第３流体圧送手段は、脈動を小さくするために流体の吸入と排出との周期である送液サイクルを短くしても、開閉の応答速度が速いので、安定して送液を行うことができる。よって、この送液ポンプは脈動を小さくすることができる。
【００４６】
さらに、第１流体圧送手段および第３流体圧送手段の開閉のタイミングを連続的に変化させることができるので、たとえば、流体の流れる方向を反対にするなどの送液状態を連続的に変化させることができる。
【００４７】
以上より、この送液ポンプは、微量の流体を圧送するときであっても、一定の流速で安定して送液を行うことができ、脈動を小さくすることができる。さらに、送液状態を連続的に変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本発明は、流体を圧送する送液ポンプであり、流れ分析装置、特にフローインジェクション分析装置などに使用される微量の流体を圧送する送液ポンプに好適に用いられる。
【００４９】
図１は、本発明の実施の一形態である送液ポンプ１１の構成を示す概略図である。送液ポンプ１１は、送液ポンプ１１の上流から下流にむかって、第１流体圧送手段１２、第２流体圧送手段１３および第３流体圧送手段１４がチューブ２０を介して３つ直列に配設されている。
【００５０】
第１流体圧送手段１２、第２流体圧送手段１３および第３流体圧送手段１４は、円筒状の電磁石１５と、電磁石１５の内側に中心軸を同一にして配置される円柱状の永久磁石の移動体であるプランジャ１７と、プランジャ１７に連結されたダイアフラム１８とを含む流体圧送手段である。
【００５１】
流体圧送手段１２，１３，１４は、電磁石１５の電磁力によって、シリンダ１６内のプランジャ１７を移動させて、プランジャ１７に連結されたダイアフラム１８を変形させることによって、流体である液体の圧送を行う。流体圧送手段１２，１３，１４は、ダイアフラム１８を変形させて液体の圧送を行うと、同時に液体の流れる開状態と流れない閉状態とに切り替わる。よって、第１流体圧送手段１２および第３流体圧送手段１４は、電磁石の電磁力の変化によって開閉するので、応答速度の速い弁として使用される。また、流体圧送手段１２，１３，１４としては、たとえば、電磁石１５に電圧を印加して通電したときに、プランジャ１７がダイアフラム１８から離反する方向に力が働き、ダイアフラム１８が開いて、液体が流れるようにし、電磁石１５への電圧の印加を停止したときに、プランジャ１７に接続されたばねのばね力によって、プランジャ１７がダイアフラム１８を押下する方向に力が働き、ダイアフラム１８が閉じて、液体が流れないようにする流体圧送手段であってもよい。流体圧送手段１２，１３，１４としては、電磁石１５に通電したときに、プランジャ１７がダイアフラム１８を押下する方向に力が働き、ダイアフラムが閉じて、液体が流れないようにし、電磁石１５への電圧の印加を停止したときに、プランジャ１７に接続されたばねのばね力によって、プランジャ１７がダイアフラム１８から離反する方向に力が働き、ダイアフラム１８が開いて、液体が流れるようにする流体圧送手段であってもよい。また、流体圧送手段１２，１３，１４としては、ばね力を用いずに、電磁石１５へ流す電流の方向を切り替えることによって、プランジャ１７を移動させて、ダイアフラム１８を開閉させる流体圧送手段であってもよい。流体圧送手段としては、たとえば、ダイアフラムバルブ、ダイアフラムポンプおよび電磁駆動式ダイアフラムなどを使用することができる。
【００５２】
以下、流体圧送手段１２，１３，１４は、電磁石１５に通電したときに、ダイアフラム８が開いて、液体が流れるようにする流体圧送手段を用いた場合について説明する。
【００５３】
送液ポンプ１１は、流体圧送手段１２，１３，１４の電磁石１５に電圧の印加を開始したり、電圧の印加を停止したりする制御手段を有する。図２は、流体圧送手段１２，１３，１４の電磁石１５に電圧を印加するタイミングの一例を示す図である。図２（ａ）は、第１流体圧送手段１２の電磁石１５に電圧を印加するタイミングを示し、図２（ｂ）は、第２流体圧送手段１３の電磁石１５に電圧を印加するタイミングを示し、図２（ｃ）は、第３流体圧送手段１４の電磁石１５に電圧を印加するタイミングを示す。
【００５４】
制御手段は、図２に示すように、流体圧送手段１２，１３，１４の電磁石１５に電圧を印加するタイミングを制御する。時刻ｔ１に、第１流体圧送手段１２の電磁石１５への電圧の印加を開始する。時刻ｔ２に、第２流体圧送手段１３の電磁石１５への電圧の印加を開始する。時刻ｔ３に、第１流体圧送手段１２の電磁石１５への電圧の印加を停止する。時刻ｔ４に、第３流体圧送手段１４の電磁石１５への電圧の印加を開始する。時刻ｔ５に、第２流体圧送手段１３の電磁石１５への電圧の印加を停止する。時刻ｔ６に、第３流体圧送手段１４の電磁石１５への電圧の印加を停止する。
【００５５】
上記のように、電圧を印加するタイミングを切り替えることによって、時刻ｔ１に、第１流体圧送手段１２のダイアフラム１８が開き、第１流体圧送手段１２内に液体が流れる。時刻ｔ２に、第２流体圧送手段１３のダイアフラム１８が開き、第１流体圧送手段１２からチューブ２０を通って第２流体圧送手段１３にむかって液体が流れ、第２流体圧送手段１３内に液体が流れる。時刻ｔ３に、第１流体圧送手段１２のダイアフラム１８が閉じ、第２流体圧送手段１３から第１流体圧送手段１２にむかって流れる上流への逆流を防止することができる。時刻ｔ４に、第３流体圧送手段１４のダイアフラム１８が開く。時刻ｔ５に、第２流体圧送手段１３のダイアフラム１８が閉じ、第２流体圧送手段１３内の液体が第２流体圧送手段１３から第３流体圧送手段１４にむかって流れる。そうすることによって、送液ポンプ１１は、時刻ｔ５から時刻ｔ６の間に液体を圧送する。したがって、流体圧送手段１２，１３，１４は、上記のような一連の動作により送液ポンプ１１の上流から下流にむかって液体が流れるように液体を圧送することができる。この時刻ｔ１から時刻ｔ６までが、液体の吸入と排出との周期である送液サイクルの１ストロークである。
【００５６】
したがって、第１流体圧送手段１２および第３流体圧送手段１４は、送液量などにかかわらず開閉することができるので、微量の液体を圧送する場合であっても、開閉することができる。よって、第１流体圧送手段１２および第３流体圧送手段１４は、第３流体圧送手段１４から第１流体圧送手段１２にむかって流れる逆流を防ぐことができる逆止弁として働くことができる。
【００５７】
また、第１流体圧送手段１２および第３流体圧送手段１４は、脈動を小さくするために送液サイクルを短くしても、開閉の応答速度が速いので、安定して送液を行うことができる。したがって、送液ポンプ１１は、脈動を小さくすることができる。
【００５８】
さらに、第１流体圧送手段１２および第３流体圧送手段１４の開閉のタイミングを連続的に変化させることができるので、たとえば、液体の流れる方向を反対にするなどの送液状態を連続的に変化させることができる。
【００５９】
以上より、この送液ポンプ１１は、微量の液体を送液するときであっても、一定の流速で安定して送液を行うことができ、脈動を小さくすることができる。さらに、送液状態を連続的に変化させることができる。
【００６０】
第２流体圧送手段１３は、第１流体圧送手段１２および第３流体圧送手段１４より、送液量が多い流体圧送手段が好ましい。そうすることによって、第１流体圧送手段１２および第３流体圧送手段１４は、開閉の応答速度の速い弁として働き、第２流体圧送手段１３は、液体を圧送するポンプとして働く。
【００６１】
また、第２流体圧送手段１３としては、上記のような電磁石の電磁力によって、シリンダ内の移動体を移動させて、移動体に連結されたダイアフラムを変形させることによって、流体の圧送を行う流体圧送手段の代わりに、電磁石の電磁力によって、シリンダ内の移動体を移動させて、移動体に連結されたベローズを変形させることによって、流体の圧送を行う流体圧送手段を用いてもよい。このようなベローズを用いた流体圧送手段は、同じ大きさの流体圧送手段でも、ダイアフラムを用いた流体圧送手段より送液量を多くすることができる。
【００６２】
次に、送液ポンプ１１を用いた流れ分析装置について説明する。ここでは、流れ分析装置としては、フローインジェクション分析装置を用いて説明する。フローインジェクション分析装置は、試料液を連続的に装置に取り込んで、その取り込んだ試料液に含有される測定対象物の濃度を経時的に測定することができる。たとえば、フローインジェクション分析装置は、海水を連続的に取り込んで、海水中のマンガンを分析試薬によって化学発光させ、その化学発光を検出することで、海水中のマンガン濃度を経時的に測定することができる。
【００６３】
図３は、本実施形態である送液ポンプ１１を用いたフローインジェクション分析装置２１の測定例を示す概略図である。フローインジェクション分析装置２１は、切替バルブ２２と、送液ポンプ１１と、カラム２４と、混合部２５と、反応管２６と、検出部２７とを含む。切替バルブ２２は、フローインジェクション分析装置２１に取り込む液体を、測定対象物を含む試料液と測定対象物を含まないブランク液とに切り替えるバルブである。送液ポンプ１１は、試料液、ブランク液および分析試薬を検出部２７まで送液するポンプである。カラム２４は、測定対象物以外の金属類を捕集するカラムである。混合部２５は、試料液またはブランク液と分析試薬とを混合する。反応管２６は、試料液またはブランク液と分析試薬とを反応させる。検出部２７は、分析試薬を反応させることによって発生する化学発光を検出して、検出部２７に流れてきた液体中の測定対象物濃度を測定する。
【００６４】
フローインジェクション分析装置２１は、バルブ２２によって、試料液を取り込むかブランク液を取り込むかを切り替える。試料液としては、マンガンなどの測定対象物を含む海水が挙げられ、ブランク液としては、海水が挙げられる。このような試料液およびブランク液を用いて測定することによって、海水中のマンガン濃度の変化を測定することができる。送液ポンプ１１によって、取り込まれた試料液またはブランク液を圧送し、別に圧送されてきた緩衝液と混合する。緩衝液としては、たとえば、０．１５ＭのｐＨ５．０緩衝液が挙げられる。カラム２４を通すことによって、試料液またはブランク液から測定対象物以外の金属類を取り除く。
【００６５】
混合部２５で、測定対象物以外の金属類を取り除かれた試料液またはブランク液に、分析試薬を混合する。分析試薬としては、測定対象物と反応して化学発光する物質であれば公知の分析試薬を用いることができる。測定対象物がマンガンである場合、たとえば、１．０Ｍルミノールと１．０Ｍトリエチレンテトラミンとの混合溶液、１．０Ｍ過酸化水素水および０．１８Ｍアンモニア水溶液が挙げられ、それぞれを混合部２５に圧送し、混合部２５で測定対象物以外の金属類を取り除かれた試料液またはブランク液と混合する。反応管２６で、試料液またはブランク液と分析試薬とを反応させて、化学発光させる。検出部２７は、液体を流すフローセル３１と、化学発光を検出する光センサ３２と、光センサ３２で検出された信号強度をＡ／Ｄ変換し、変換した値を記憶するデータ処理装置３３とを有する。光センサ３２は、光電子増倍管(photo multiplier tube：ＰＭＴ)を用いることができ、データ処理装置３３は、データロガーを用いることができる。検出部２７によって、流れてきた液体の化学発光を検出し、流れてきた液体中の測定対象物濃度を測定する。
【００６６】
送液ポンプ１１は、微量の液体を送液するときであっても、一定の流速で安定して送液を行うことができ、脈動を小さくすることができるので、一定量ずつ混合させることができる。したがって、フローインジェクション分析装置２１は、送液ポンプ１１によって試料液を連続的に導入すれば、取り込んだ試料液中の測定対象物濃度を連続で安定して測定することができる。
【００６７】
高圧化で使用する際のフローインジェクション分析装置２１について説明する。フローインジェクション分析装置２１を、深海などの高水圧化で用いる場合は、以下のような構成にする。
【００６８】
図４は、高圧化で使用する際のフローインジェクション分析装置２１の測定例を示す概略図である。図３に示されるフローインジェクション分析装置２１と対応する部分には同一の参照符を付し、重複を避けて説明は省略する。
【００６９】
フローインジェクション分析装置２１は、高圧化でも送液ポンプ１１が作動するように、油を充填した油漬け容器４１内に、切替バルブ２２、送液ポンプ１１、カラム２４、混合部２５および反応管２６を収容し、耐圧性の高い耐圧容器４２に検出部２７の光センサ３２およびデータ処理装置３３を収容する。油としては、油漬け容器や送液ポンプを腐食しないものであればよいが、たとえば、シリコーンオイル（東芝シリコーン社製）などが挙げられる。そうすることによって、フローインジェクション分析装置２１は、高圧化で動作することができる。
【００７０】
図５は、流体圧送手段の構造の一例を示す概略図である。送液ポンプ１１の流体圧送手段１２，１３，１４の構成が図５に示す構成になっていることが好ましい。流体圧送手段１２，１３，１４は、シリンダ１６内に、円筒状の電磁石１５と、この電磁石１５の内側に中心軸を同一にして配置される円柱状の永久磁石の移動体であるプランジャ１７と、プランジャ１７に連結されたダイアフラム１８とを含む流体圧送手段である。電磁石１５に電源５３から電圧を印加すると、プランジャ１７がダイアフラム１８から離反する方向に力が働き、ダイアフラム１８が開き、吸入側流路５５と排出側流路５６とに液体が流れる。電磁石１５に電圧を印加しないと、ばね５４によってプランジャ１７がダイアフラム１８を押下する方向に力が働き、ダイアフラム１８が閉じ、吸入側流路５５と排出側流路５６とに液体が流れない。この流体圧送手段には、シリンダ１６内に油を導入する導入口５１が備えられ、プランジャ１７は、側面に一方の底面と他方の底面とにわたって溝５２が形成される。
【００７１】
以上より、この送液ポンプ１１を、油に浸漬させて使用すると、流体圧送手段１２，１３，１４のシリンダ１６内に導入口５１から油が導入され、シリンダ１６内に導入された油がプランジャ１７に形成された溝５２を通って、プランジャ１７の周りに油が充分に行き渡る。したがって、この送液ポンプ１１は、油まわりがよく、流体圧送手段１２，１３，１４のシリンダ１６内に均一に油が導入される。そうすることによって、この送液ポンプ１１を高圧下、たとえば、深海などで作動させることができ、フローインジェクション分析装置２１は、高圧化で動作することができる。
【００７２】
流体圧送手段１２，１３，１４は、電磁石１５の電磁力によって、シリンダ１６内のプランジャ１７を移動させて、プランジャ１７に連結されたダイアフラム１８を変形させることによって、液体の圧送を行う流体圧送手段ではなくて、シリンダ１６の空気圧または油圧の変化によってプランジャ１７を移動させてダイアフラム１８を変形させることによって、液体の圧送を行う流体圧送手段であってもよい。
【００７３】
図６は、本発明の他の実施形態である送液ポンプ１１の構成を示す概略図である。送液ポンプ１１としては、図６に示すように、流体圧送手段１２，１３，１４が、１つのマニホールド６０に複数並ぶように連結していてもよい。このような送液ポンプ１１は、それぞれの流体圧送手段１２，１３，１４が、電磁石１５の電磁力によって、独立して、シリンダ１６内のプランジャ１７を移動させて、プランジャ１７に連結されたダイアフラム１８を変形させることによって、液体の圧送を行う。そうすることによって、流体圧送手段間をチューブなどで接続することないので、送液ポンプ１１を小型化することができる。
【実施例】
【００７４】
本実施形態の実施例として、第１流体圧送手段１２として、アドバンス電気工業株式会社製、ＡＤＶＡＮＣＥ  ５８８３、第２流体圧送手段１３として、高砂電気工業株式会社製、ＭＬＶ、第３流体圧送手段１４として、アドバンス電気工業株式会社製、ＡＤＶＡＮＣＥ  ５８８５を用い、各流体圧送手段１２，１３，１４をそれぞれテフロン（登録商標）チューブ２０でつないだ送液ポンプ１１について説明する。
【００７５】
図７は、１ストロークの時間と流速との関係および１ストロークの時間と１ストロークあたりの流量との関係を示す図である。横軸は、１ストロークの時間（秒）を示し、右縦軸は、流速（ｍｌ／分）を示し、左縦軸は、１ストロークあたりの流量（μｌ）を示す。折れ線６１は、１ストロークの時間と１ストロークあたりの流量との関係を示し、折れ線６２は、１ストロークの時間と流速との関係を示す。
【００７６】
１ストロークの時間は、図２に示す時刻ｔ１から時刻ｔ６までの間の時間である。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間の時間、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間の時間、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間の時間、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間の時間、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間の時間はそれぞれ同じ時間である。
【００７７】
１ストロークの時間が０．５秒以下の場合の１ストロークの時間と１ストロークあたりの流量との関係を表１に示す。
【００７８】
【表１】
2008002335.tif 000003
【００７９】
図６および表１より、１ストロークの時間が０．０９４秒以上であると、１ストロークあたりの流量が１０μｌ以上あり、１ストロークの時間が０．５秒以上であると、１ストロークあたりの流量が、１ストロークあたりの流量が安定して１１μｌ以上あり、１ストロークの時間が０．７５秒以上であると、１ストロークあたりの流量が１ストロークの時間にかかわらず、一定の流量となった。以上より、送液ポンプ１１は、１ストロークの時間が、０．０９４秒以上であることが好ましく、より好ましくは、０．５秒以上であり、さらに好ましくは、０．７５秒以上である。
【００８０】
次に、図４に示すフローインジェクション分析装置２１の周囲の圧力を２４分毎に、１×１０５Ｐａ（水深０ｍ相当）、１５０×１０５Ｐａ（水深１５００ｍ相当）、３００×１０５Ｐａ（水深３０００ｍ相当）と変化させ、試料液のマンガン濃度を６分毎に０ｎＭ、２５ｎＭ、５０ｎＭ、１００ｎＭと変化させた。
【００８１】
図８は、フローインジェクション分析装置２１の周囲の圧力を変化させたときの測定結果を示す。図８（ａ）は、測定時間とフローインジェクション分析装置２１の周囲の圧力との関係を示し、図８（ｂ）は、測定時間と光センサ３２が検出した信号強度との関係を示した。横軸は、測定時間（分）を示し、図８（ａ）の縦軸は、フローインジェクション分析装置２１の周囲の圧力（×１０５Ｐａ）を示し、図８（ｂ）の縦軸は、光センサ３２が検出した信号強度を示す。領域７１は、マンガン濃度が０ｎＭである信号強度であり、領域７２は、マンガン濃度が２５ｎＭである信号強度であり、領域７３は、マンガン濃度が５０ｎＭである信号強度であり、領域７４は、マンガン濃度が１００ｎＭである信号強度である。
【００８２】
図８（ｂ）に示すように、フローインジェクション分析装置２１は、光センサ３２が検出した信号強度の乱れが見られない。このことから、本発明である送液ポンプ１１は、脈動の小さく、安定した送液を行うことができることがわかる。したがって、フローインジェクション分析装置２１は、信頼性の高い測定結果が得られる。
【００８３】
また、図８に示すように、フローインジェクション分析装置２１の周囲の圧力が１５０×１０５Ｐａ（水深１５００ｍ相当）、３００×１０５Ｐａ（水深３０００ｍ相当）と高圧化であっても、１×１０５Ｐａの場合と同様に、マンガン濃度の変化を検出することができた。したがって、フローインジェクション分析装置２１は、図４に示すように、送液ポンプ１１などを油漬け容器４１に収容することで、高圧化でも測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施の一形態である送液ポンプ１１の構成を示す概略図である。
【図２】流体圧送手段１２，１３，１４の電磁石１５に電圧を印加するタイミングの一例を示す図である。
【図３】本実施形態である送液ポンプ１１を用いたフローインジェクション分析装置２１の測定例を示す概略図である。
【図４】高圧化で使用する際のフローインジェクション分析装置２１の測定例を示す概略図である。
【図５】流体圧送手段の構造の一例を示す概略図である。
【図６】本発明の他の実施形態である送液ポンプ１１の構成を示す概略図である。
【図７】１ストロークの時間と流速との関係および１ストロークの時間と１ストロークあたりの流量との関係を示す図である。
【図８】フローインジェクション分析装置２１の周囲の圧力を変化させたときの測定結果を示す。
【図９】流れ分析装置に使用される従来の送液ポンプ８１の一例を示す概略図である。
【図１０】従来の送液ポンプ８１を備えた流れ分析装置が検出した信号強度と測定時間との関係を示す。
【符号の説明】
【００８５】
１１  送液ポンプ
１２  第１流体圧送手段
１３  第２流体圧送手段
１４  第３流体圧送手段
１５  電磁石
１６  シリンダ
１７  プランジャ
１８  ダイアフラム
２０  チューブ
２１  フローインジェクション分析装置
２２  切替バルブ
２４  カラム
２５  混合部
２６  反応管
２７  検出部
３１  フローセル
３２  光センサ
３３  データ処理装置
４１  油漬け容器
４２  耐圧容器
５１  導入口
５２  溝
６０  マニホールド
【図１】
2008002335.tif 000004
【図２】
2008002335.tif 000005
【図３】
2008002335.tif 000006
【図４】
2008002335.tif 000007
【図５】
2008002335.tif 000008
【図６】
2008002335.tif 000009
【図７】
2008002335.tif 000010
【図８】
2008002335.tif 000011
【図９】
2008002335.tif 000012
【図１０】
2008002335.tif 000013