(57)【要約】【課題】せん断感応性流体を取扱う新規なシステムの提供。【解決手段】本発明のシステムは、それぞれの貯留容器から混合容器へ液状前駆体物質を運ぶのに必要な機構機器からなる。該システムは、上記混合容器への正確な量の前駆体物質の供給を調節するコンピュータによって制御される。配合物データはコンピュータに入力され、該コンピュータは、所望量の配合物材料を上記混合容器へ供給する機械的搬送機器へ出力信号を送出する。【選択図】　図１
2004000953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エマルジョン、ゲル及びコロイド流体からなる群から選択された流体配合物を調製するシステムであって、
各々が吸入端及び吐出端を有する複数の可撓性導管であって、前記複数の可撓性導管が、複数のポンプ手段のうちの少なくとも一つの内部に作動可能に設けられており、前記複数の可撓性導管の各吸入端が、複数の貯留容器のうちの一つの内部に設けられており、前記貯留容器に、それぞれ異なる液状流体配合物の前駆体物質が入っており、前記複数の可撓性導管の吐出端が、各前記前駆体物質を混合容器に供給するように配置されており、前記複数のポンプ手段のうちの少なくとも一つが、前記各貯留容器から前記各可撓性導管を介して前記混合容器内へ前記前駆体物質の各一定量を移送するために、前記貯留容器と前記混合容器との間に位置している、複数の可撓性導管と、
前記混合容器に供給される前記前駆体物質の各一定量を個別に調節するために、前記複数の可撓性導管の各々と操作可能に連通している複数の流量制限器と、
組合せ前駆体物質を前記混合容器内で流体配合物に混合する手段と、
前記混合手段の近傍に配設された洗浄手段と、
前記ポンプ手段、前記複数の流量制限器及び前記混合手段と操作可能に接続されているコンピュータとを備えるシステム。
【請求項２】
混合中に、前記流体配合物の複数の物理的性質のうちの少なくとも一つを定量的に測定する、前記混合手段内に設けられたセンサ手段であって、前記物理的性質が、質量、容量、粘度及びｐＨからなる群から選択され、前記センサ手段が、前記複数の物理的性質の測定値のうちの少なくとも一つを、複数の少なくとも一つの対応測定物理特性値に変換する、センサ手段と、
前記複数の対応測定物理特性値のうちの少なくとも一つを前記コンピュータへ伝送する電子的伝送手段とをさらに備え、
前記コンピュータが、前記複数の測定物理特性値のうちの少なくとも一つを受信して各測定物理特性値を予めコンピュータ・データベースに入力されている対応する所望の物理特性値と比較し、出力信号を前記複数の流量制限器及びポンプ手段の各一つへ送出して、前記各可撓性導管を通って前記混合容器内へ入る前記前駆体物質の量を個別に調節することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ポンプ手段が蠕動ポンプであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記流体配合物の動的粘度が、１センチポアズから１０，０００ポアズの間であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
エマルジョン、ゲル及びコロイド流体からなる群から選択された流体配合物を製造する自動プロセスであって、
流体配合物の製法をコンピュータのデータベースに入力する工程であって、前記コンピュータが、前記流体配合物を製造する自動プロセスを制御し、前記製法が、前記流体配合物を製造するのに必要な全ての前駆体物質及びプロセス工程を列挙し、前記製法が、前記流体配合物の複数の所望の物理特性値のうちの少なくとも一つを含む工程と、
前記コンピュータにより与えられた指示にしたがって、複数の流体配合物の前駆体物質を混合容器へ供給する工程であって、前記複数の前駆体物質の各々が、複数の可撓性導管のうちの一つを通り、前記前駆体物質が、ポンプ手段の動作によって前記混合容器に向かって推進される工程と、
混合手段によって前記前駆体物質を前記混合容器内で混合して流体配合物を生成する工程と、
前記製法に必要な全ての前駆体物質が、前記混合容器に加えられ、かつ前記製法に含まれる全ての混合プロセス工程が実行されたときに、前記コンピュータの指示により前記自動プロセスを停止する工程と、
前記混合手段を前記混合容器から除去し、前記混合手段を搬送して、前記混合容器に近接して配置された洗浄容器内に挿入する工程とを備える自動プロセス。
【請求項６】
前記混合容器内に設けられたセンサ手段によって、混合中に前記流体配合物の複数の物理的性質のうちの少なくとも一つを定量的に測定し、前記物理的性質が、前記流体配合物の質量、容量、粘度及びｐＨからなる群から選択され、前記測定した複数の物理的性質のそれぞれに対して、対応する測定物理特性値を生成することと、
前記複数の測定物理特性値のうちの少なくとも一つを前記コンピュータへ伝送することと、
各測定物理特性値を、予めコンピュータ・データベースに入力されている対応する所望の物理特性値と比較することと、
出力信号を前記コンピュータから前記複数の流量制限器及びポンプ手段のそれぞれに送出して、前記混合容器へ供給される前記前駆体物質の各々の量を個別に調節することと、
前記測定した複数の物理特性値の各々と、前記複数の所望の物理特性値の各々とが対応する場合に、前記ポンプ手段及び混合手段を停止することとをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の自動プロセス。
【請求項７】
前記ポンプ手段が蠕動ポンプであることを特徴とする請求項５に記載のプロセス。
【請求項８】
前記流体配合物の粘度が、１センチポアズから１０，０００ポアズの間であることを特徴とする請求項５に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体配合物の調整のためのシステムに関する。具体的には、本発明は、少量の流体配合物の調整のための、実験室等で使用できるような小規模の設備に関する。本発明は、コンピュータと機械的製造設備とを統合して、流体配合物の調整のための精密で再現可能な方法を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
小規模又は実験室規模の自動流体配合物製造装置は、コンビナトリアルケミストリー作業、製薬業界、農業において用いられるハイスループットスクリーニングシステムや他の同様の研究分野で知られている。それら全ての分野の技術における共通のテーマは、扱う流体が、非常に低固形分でかつ非常に低粘度であるということである。水に代表されるこれらの流体は、せん断速度と無関係な粘度を有し、かつ一般に１センチポアズの粘度を有する。これらの流体は、その粘度がせん断と無関係なため、ニュートン流体と呼ばれている。
【０００３】
スラリーやコロイド等の高粘度高固形分流体を配合しようとする場合には、一定の固有のデザイン及び処理部材は、ニュートン流体を処理するのに一般に使用される機器の使用を排除する。流体がニュートン流体である場合、分注及び混合システムは、どのような量が要求されても、一貫してかつ正確に計量できる。スラリーやゲル等の非ニュートン流体は非常にせん断感応性であるという事実から問題が生じる。高粘度高固形分な流体が、該流体が管系中を圧力下で通過することによって発生するせん断力にさらされるとき、そのような流体の粘度は変化する。この粘度の変化は予測できないものであり、かつ管系中を移動する流体の測定に影響を与える。せん断変化は、それらの流体の容積測定に影響を及ぼしかねない。容積に基づいて流体材料の量を計量する装置は、粘度の変化に対して非常に敏感であるので、各計量した分量の精度は、それが特定の配合物の単一の供給のためのものであろうと、多数の配合物の反復供給のためのものであろうと、保障することができない。従って、最終的な配合物サンプルは、所望の配合物に正確に相当しないこともある。
【０００４】
また、容量検知システムの正確な作用にとっては、該システムが、その内部部材の汚れまたは目詰まりがない状態であることが重要である。低粘度低固形分流体を用いた使用のために設計された混合装置の洗浄は、容易に実行できる。該洗浄は、水又は適当な溶剤によって内部部材を洗い流すことにより簡単に行われる。高粘度高固形分流体を上述のシステムで処理する場合に取り組まなければならない別の問題は、洗浄の問題である。高粘度高固形分流体は、低粘度流体を処理するために設計された流体分注及び混合システムの部材の内面に膜を形成してしまう。これらの膜は、単なる洗い流しによって除去することが非常に困難である。目詰りした部材の分解は、多くの場合、付着物を除去する唯一の方法である。
【０００５】
しかし、このプロセスも、付着は何度も発生するので、比較的短時間の間だけ有効である。清浄な状態にしていない場合、それらの物質は、内部管系や分注ノズルに付着し、流体の流量を制限したり、完全に停止させたりする。これらのタイプのシステムは、容量感応性であるので、形成された膜は、自由に流れる流体と置換される。従って、材料の不正確な計量が生じ、所望の配合物に対応しない配合物生成物が産出される。オペレータは、大量に供給されるまでこの問題に気付かないことがある。上述の問題のうちのいくつかを解決しようとする試みは、塗料用高粘度着色料を処理するのに使用される器械に明白に示されている。該器械は、一般に、ティント器械と呼ばれ、機械店の塗料部門に見受けられる。このタイプの器械は、高粘度流体を移動させる高圧ポンプを用いる。種々のティントの粘度の変化は、塗料ティント工程に許容可能であるが、不正確な容量計量を引き起こしかねないこのような粘度の変化は、精密な流体配合物生成システムには許容できない。
【０００６】
さらに、ティント器等の装置に配合物前駆物質として使用できる材料の数は、該装置に設けることができる分注容器の最大数に限定される。該材料のうちの一つの変更が必要な場合、専用ポンプ、流体貯留容器及び管系全体を取外して洗浄しなければならず、これは時間及び労力を非常に使用する。従って、多種類の流体前駆体物質を処理する能力は、非常に限定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、高粘度高固形分流体配合物を調製するのに要する多数かつ多様な流体前駆体物質の処理に適応できる自動流体配合システムが要望される。該流体配合システムは、せん断感応性高粘度流体の量を正確に測定でき、かつ一つの配合物から別の配合物に変わる際に、装置の何れかの一部又はセクションを分解することなく容易に洗浄できなければならない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
一つの態様においては、本発明は、少量の高粘度高固形分流体の製造のための自動システムを特徴とする。該システムは、それぞれの貯留容器から混合容器へ液状前駆体物質を運ぶのに必要な機構機器からなる。該システムは、上記混合容器への正確な量の前駆体物質の供給を調節するコンピュータによって制御される。配合物データはコンピュータに入力され、該コンピュータは、所望量の配合物材料を上記混合容器へ供給する機械的搬送機器へ出力信号を送出する。流体配合物が混合されるときに、リアルタイムで多数の物理的特性をモニタするために、上記混合容器にセンサを組込むことができ、必要に応じて、所望の流体配合物の所望の物理的特性を最適化するために、配合物の製法および／または処理サイクルを瞬時に変更することができる。
【０００９】
本発明のシステムは、供給される流体の容量ではなくその質量に基づいて、配合物前駆体物質を計量して供給するように設計された管系、ポンプ及びセンサの組合せを用いることにより、せん断感応性流体を取扱うという問題を解決する。さらに上記センサは、流体配合物の他の物理的特性を測定でき、かつ必要に応じて、製法又はプロセスを調節することができる。
【００１０】
混合機器の洗浄の混乱的かつ時間のかかるプロセスは、本発明により、製法プロセスにサイクルを予めプログラムしておき、それにより、各特定の配合物製法が産出された後に、先ず混合手段が混合容器から除去されて洗浄容器へ搬送されることによって解決される。予めプログラムされた洗浄サイクルが一旦完了すると、コンピュータは、上記混合手段を混合容器へ戻して次の配合物のプロセスを助ける。この自動サイクルの間は、オペレータの介在は必要ない。さらに、管系ラインを各配合物前駆物質に割当て、かつ流体成分をそれぞれの管系ライン内に密閉することにより、管系及びポンプは、洗浄のためのダウンタイムを要しない。
【００１１】
本発明の第２の態様は、少量の高粘度高固形分流体の調製のための方法である。該方法は高度に自動化されているため、不必要なオペレータの監視は必要なく、同じ配合物の複数バッチの一貫性は著しく完全され、また、洗浄プロセスを簡略化及び迅速化することにより、一つの配合物から次の配合物に変えるのに要する時間が著しく削減される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る流体配合物を製造するシステムを示す。このシステムによって調製できる配合物は、高粘度高固形分流体である。このような流体としては、エマルジョン、ゲル及びコロイドがあり、これらは、１０，０００ポアズに達する粘度を有するものであることができる。
【００１３】
上記システムは、好ましくは、評価や比較目的のために、多くの流体配合物を調製しなければならず、各々が他のものと、粘度、質量、容量及びｐＨ等の種々の物理的特性が僅かに異なる場合に実験室規模の作業に使用される。別法として、同じ配合物の多数のサンプルを、非常に正確な精度でこのようにして調製することができる。
【００１４】
一つ一つの配合物を従来の方法で調製すると、相当な時間がかかる。各異なる前駆体物質は注意深く計量しなければならず、混合は注意深く監視しなければならず、所望の最終的な流体特性が得られることを確実にするために、混合及び混合段階において何度もサンプルを採取させなければならない。
【００１５】
本発明は、多数の配合物前駆体物質の個々の給送と、自動コンピュータ制御システムとを組合わせる。この自動コンピュータ制御システムのさらなる特徴は、混合時の流体配合物の物理的特性のリアルタイム監視である。各前駆体物質のコンピュータによる調節及び必要に応じてフィードバック監視は、最終的な流体配合物が実際の所望の配合物に非常に近いものであることを確実にする。また正確な再現性は、同じ配合物の多数のサンプルを調製しなければならない場合に、さらなる利益となる。
【００１６】
図１について説明すると、塗料システムは、複数の可撓性導管１２、１４、１６、１８からなり、各導管は、吸入端２０、２２、２４、２６及び吐出端２８、３０、３２、３４をそれぞれ有する。４つの可撓性導管ライン及びそれらに関連する機器のみを図示してあるが、これは単に、本発明を例示するためである。実際には、必要に応じてこれ以上またはこれ以下のものを使用できることを理解すべきである。これらの可撓性導管は、複数のポンプ手段３６のうちの少なくとも一つの内部に操作可能に配置されている。ポンプ手段は公知である。本発明の実施においては、種々のポンプを使用することが可能である。適切な実例としては、Ｍｏｙｎｏ社製やＳｅｅｐｅｘ社製のプログレッシブキャビティポンプ、マスターフレックス社製やワトソンモーロー社製の蠕動ポンプ、Ｓａｇｅ社製やハーバード社製のシリンジポンプ、ＫＮＦ社製のダイヤフラムポンプ、マイクロポンプ社製のギヤポンプ、ＦＭＩ社製のピストンポンプ等が挙げられる。本発明の範囲を限定しない単なる例示のために、単一の蠕動ポンプのみを図示している。典型的な蠕動ポンプのより詳細な記載については、米国特許第４，０２５２４１号及び米国特許第４，３６５，９４３号を参照されたい。
【００１７】
各可撓性導管の各吸入端は、複数の貯留容器３８、４０、４２、４４のうちの一つの内部に配置されている。これらの貯留容器の各々には、一緒に混合されたときに所望の流体配合物を組成する、異なる液状前駆体物質、あるいは材料の組合せが入れられている。
【００１８】
複数の可撓性導管の吐出端２８、３０、３２、３４は、各導管内に含まれている各前駆体物質を混合容器４６内に吐出するように配設される。ポンプ３６は、各貯留容器から混合容器４６内へ各前駆体物質の正確な量を容易に移送するために、貯留容器３８、４０、４２、４４と混合容器４６との間に配設されている。
【００１９】
図１及び図２に示すように、単一の蠕動ポンプ３６は、中心駆動軸１３６の周りに等距離に離間された円筒形状に配置され、均等に離間したローラ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆからなる。モータ１３７は、ローラ３７ａ〜３７ｆが駆動軸１３６の軸周りに回転するように、駆動軸１３６を円運動させる。可撓性導管１２、１４、１６、１８は、ポンプ３６のローラに被さって配置されている。
【００２０】
各可撓性導管１２、１４、１６、１８は、そのブラケットアセンブリ１３、１５、１７、１９にそれぞれ固着されている。各ブラケットは、ハウジング２１内に配置されており、また、ソレノイド、油圧システム、圧縮ガス又は同様の手段１３１、１５１、１７１、１９１（以後、起動手段という）の独立した制御の下で、概して垂直方向に動くことが可能である。起動手段１３１、１５１、１７１、１９１は、それぞれ、ライン１３２、１５２、１７２、１９２を介してコンピュータ６２によって個別に制御される。各起動手段１３１、１５１、１７１、１９１が起動されると、そのそれぞれのブラケットが、ポンプ３６の方向に押圧される。ローラ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆと接触する箇所において、可撓性導管１２、１４、１６、１８は圧縮され、それにより流体の流量が制限されると共に、各ローラとの接触箇所近傍間に流体のポケットが形成される。ポンプ３６を作動させると、上記ローラは、上記可撓性導管に沿って回転し、上記流体のポケットを混合容器４６の方へほぼ直線方向に順々に移動させる。またポンプ３６は、配合プロセスが完了した際、あるいは、流体前駆物質のうちの一つ又はそれ以上のものを別の流体前駆物質と交換しなければならない時に、前駆流体のうちのいずれか一つ又は全てを各々の貯留容器へ戻すために、反転作動させることもできる。
【００２１】
混合容器４６内には、前駆体物質を混合して所望の流体配合物を生成する手段５６が配設されている。本発明の実施時に使用できる混合手段５６は、小規模実験室用機器を用いた作業に適しているものの一つである。このような混合手段の実例としては、コールパーマー社やＩＫＡラボラトリーズ社製のオーバーヘッドミキサのようなオーバーヘッドミキサ、コーニング社製の磁気攪拌装置、パワージェン社製のローターステーター型ホモジナイザー、トーマス・サイエンティフィック社製の音波ホモジナイザー、およびコールパーマー社製のボルテックスミキサ等が挙げられる。本発明の範囲を限定しない単なる例示のために、オーバーヘッドミキサを図１に示す。図示のように、ミキサ５６は、軸８２を介して一つ又は複数の攪拌ブレード８４に接続されたモータ８０からなる。ミキサ５６は、支持ブラケット８８に取付けられている。リニアアクチュエータ及び制御手段８６は、ミキサ５６の垂直方向及び横方向の動きを調節する。リニアアクチュエータ及び制御手段８６は、ステッピングモータ、ソレノイド又は油圧バルブで構成してもよい。リニアアクチュエータ及び制御手段８６は、ミキサ５６を混合容器４６と接触しないよう引っ込めることが可能である。
【００２２】
コンピュータ６２は、本発明の流体配合システムの様々なプロセス工程を制御するようにプログラムされている。所望の又は仮説に基づく流体配合物の製法は、オペレータによる入力、あるいは、ＬＩＭＳシステム（ＬａｂｏｒａｔｏｒｙＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）やコーティング工程で一般に使用される専門システム等の、コンピュータ６２が接続されている他のデータベースシステムからの入力等の種々の方法によってコンピュータ６２のデータベースに入力される。
【００２３】
流体配合システムを制御するためにコンピュータを使用することの他の利点は、配合プロセス全体を監視し、種々の前駆体物質の添加速度を調節し、あるいは一つ又はそれ以上の材料の量を調節するようにプログラムすることができることにある。混合中に、変化している流体配合物の様々な物理的特性を監視することが有益である。これは、フィードバックループと呼ばれている。一つの成分が多すぎたり、他のものが十分でないと、所望の配合物の結果が全体として変化することがある。そのため、流体配合物の複数の物理的特性のうちの一つ又は複数を定量的に測定するために、混合容器４６内に任意に多機能センサ手段を設けてもよい。これらの物理的特性は、一般的には、流体配合物の質量、容量、粘度及びｐＨである。多機能センサ５８は、様々な測定物理特性の各々を、対応する測定物理特性値に変換することができる。センサ５８は、混合サイクルの全体に亘り継続的に作動するようプログラムすることができるので、配合されているときに、該流体のリアルタイム分析を実行できる能力を有する。
【００２４】
配線６１を介してコンピュータ６２へ測定物理特性値を伝送する電子送信手段６０が、センサ５８に取付けられている。コンピュータ６２はセンサ５８から連続フィードバック情報を受信しながら、動的プロセスのリアルタイム分析を生成することができる。動的とは、種々の前駆体物質が混合容器４６に加えられるにつれて、最終生成物の様々な物理的特性が、時間の経過と共に変化することを意味する。コンピュータ６２は、送信手段６０により伝送される測定物理特性値を受信して、各測定物理特性値をその対応する所望の物理特性値と比較する。所望の物理特性値は、上述したように、予めコンピュータのデータベースに入力されている。オペレータによって流体配合物の進行の監視が要求された場合には、センサ５８とコンピュータ６２との間のフィードバックループが作動される。
【００２５】
センサ５８によって測定できる最も重要な物理的特性のうちの一つは、流体配合物の動的粘度である。動的粘度は、流体が配合されているときに該流体が呈するトルク抵抗の関数であり、その範囲は１センチポアズ〜１０，０００ポアズである。ポアズは、ｇ／ｃｍ・秒で定義される。また動的粘度は、パスカル・秒でも測定でき、各単位は、Ｎ・秒／ｍ２で定義される。比較関連のために、１０００パスカル・秒は、１０，０００ポアズに等しい。
【００２６】
上記コンピュータが、そのデータベースに予め入力された製法情報に関して単に作動していようとなかろうと、あるいは配合中にセンサ５８から連続的にフィードバックされる情報を受信して処理するようにプログラムされていようとなかろうと、種々の前駆流体のそれぞれの可撓性導管を通る流量は、注意深く制御しなければならない。図２について説明すると、独立した流量制限器４８、５０、５２、５４が、混合容器４６に供給される各前駆体物質の量を規定するために、複数の可撓性導管の各々に作動可能に配設されている。本発明に対しては、種々のデザインの流量制限器を用いることができるが、図３に示す好適なデザインのものは、例えば油圧システム、圧縮ガス又はソレノイド手段５１によって作動するバルブプランジャ（以後、バルブという）４９を備える。各流量制限器４８、５０、５２、５４は、それぞれ、電気伝導性ワイヤ６４、６６、６８、７０によってコンピュータ６２に接続されている。例えば、コンピュータ６２からワイヤ６４を介して流量制限器４８へ送られる信号に応答してバルブ５１が作動され、それによりバルブプランジャ４９が可撓性導管１２を押圧して圧縮することができるようにする。
【００２７】
コンピュータ６２からの指示により、バルブプランジャ４９は、可撓性導管１２を介して流体の流量を単に部分的にまたは完全に遮断する。可撓性導管１２内の流量を完全に遮断しなければならない場合、上記コンピュータは、流量制限器４８を作動させる信号を送り、該導管中の流体の流れを完全に遮断する。同時に、コンピュータ６２は、ワイヤ１３２を介して信号を送り、起動手段１３１にポンプ３６から離れてブラケットアセンブリ１３を引っ込めるように指示し、それにより、導管１２をポンプローラ３７ａ〜３７ｆとの接触から解放する。この時点で、導管１２内の特定の流体前駆物質の混合容器４６への動きは停止される。
【００２８】
別法として、コンピュータ６２は、予めプログラムされた指示、あるいは、上記混合容器内のセンサから受信した信号に応答して、それぞれの可撓性導管を介して流体の流れを部分的にのみ制限するように、複数の流量制限器４８、５０、５２、５４のうちの何れかの一つに指示してもよく、それにより、低減された量の各前駆体物質のみが、上記混合容器へ流れることができるようにする。上記混合容器への前駆体物質の添加は、上記コンピュータへ供給されるプログラミングデータによって決定されたように、逐次的または連続的に実行することができる。
【００２９】
フィードバックループを作動させることにより、コンピュータ６２へ送られる測定物理特性値は、対応する所望の物理特性値と比較される。もしあれば、該測定値と所望値との差に基づいて、コンピュータ６２は、正確なバランスの物理特性を有する所望の流体配合物を生成するのに、あとどれくらいいずれか特定の個々の前駆体物質が必要であるかを決定するようにプログラムすることができる。例えば、配合物が混合されているときに、センサ５８は、動的粘度が、処理サイクルのその時点に予測されるものよりも低いことを検知する。このような場合、所望の粘度レベルを達成するために、例えば増粘剤を含有する前駆体物質をさらに添加してもよい。
【００３０】
コンピュータ６２は、全体の質量、所望の粘度および／または目標のｐＨ等の所定のパラメータが一旦満たされると、予めプログラムされた配合手順によって指示されたようにシステム全体を停止する。別法として、センサ５８が、リアルタイムプロセス情報をコンピュータ６２へフィードバックするように作動された場合には、監視されている各物理的特性が一旦、その対応する所望の予めプログラムされた物理特性値と等しくなると、供給システムは停止される。しかし、予めプログラムされた手順に従って、あるいはフィードバック情報によって決定されるように、各配合物に対する特定の処理要求を満たすために、追加的な期間、上記ミキサをそのままにしておくことが必要である。
【００３１】
本発明の流体配合システムのさらなる本質的な特徴は、ミキサ５６の部材を洗浄するプロセスを自動化する能力である。図１に示すように、上記混合容器の近傍に、洗浄チャンバ９０が設けられている。洗浄チャンバ９０は、洗浄流体を入れることができる内部容器９２を中に入れている。本発明の意図には、超音波チャンバ、撹拌装置、内部噴霧洗浄器または摩耗洗浄器等の任意の適当な洗浄チャンバが含まれる。上記洗浄流体は、ミキサ５６の様々な面から、配合物流体の残留物を洗浄するのに適したものであればよい。このような洗浄流体は、水、炭化水素溶剤、水性界面活性剤、超臨界流体あるいはそれらの組合せからなる。
【００３２】
一つの種類の流体配合物から別の流体配合物に変更する場合には、直前の配合物からの残留物によって後続の流体配合物が汚染されないように、ミキサ５６を洗浄することが肝要である。コンピュータ６２は、制御手段８６を作動させて混合容器４６からミキサ５６を垂直方向に引っ込めることにより、ミキサ５６を混合容器４６から取り除くようにプログラムすることができる。そしてミキサ５６は、従来の機械式、電磁式または油圧式手段のいずれかにより、支持ブラケット８８に沿って、洗浄チャンバ９０の真上まで移動される。この位置において、制御手段８６は、図４に示すように、ミキサブレード８４及び軸８２を内部容器９２内に完全に挿入する。その後洗浄チャンバ９０は、予めプログラムされた洗浄サイクルを実行するように作動される。このサイクルが一旦終了すると、上記ミキサは、洗浄チャンバ９０から引き上げられた後、支持ブラケット８８に沿って混合容器４６の真上まで移動されて、上記混合容器に入って、新たな配合物に対してその混合機能を始めるための命令をコンピュータ６２から待つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体配合システム全体の概略図である。
【図２】図１の線２−２についての複数の可撓性導管及びそれらに対応する流量制限器を示すポンプ手段の平面図である。
【図３】対応する可撓性導管を通る流体の流量を制限するように作動する流量制限器のうちの一つの拡大断面図である。
【図４】混合容器及び洗浄チャンバを示す、本発明の流体配合システムの一部の側面図である。混合手段は洗浄チャンバ内に挿入されている。
【符号の説明】
１２、１４、１６、１８　可撓性導管
１３、１５、１７、１９　ブラケットアセンブリ
２０、２２、２４、２６　吸入端
２１　ハウジング
２８、３０、３２、３４　吐出端
３６　ポンプ手段
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆ　ローラ
３８、４０、４２、４４　貯留容器
４６　混合容器
４８、５０、５２、５４　流量制限器
４９　バルブプランジャ
５１　バルブ
５６　混合手段
５８　センサ
６０　電子送信手段
６１　配線
６２　コンピュータ
６４、６６、６８、７０　電気伝導性ワイヤ
８０　モータ
８２　軸
８４　攪拌ブレード
８６　制御手段
８８　支持ブラケット
９０　洗浄チャンバ
９２　内部容器
１３１、１５１、１７１、１９１　起動手段
１３２、１５２、１７２、１９２　ライン
１３６　中心駆動軸
【図１】
2004000953.tif 000003
【図２】
2004000953.tif 000004
【図３】
2004000953.tif 000005
【図４】
2004000953.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月14日(2003.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エマルジョン、ゲル及びコロイド流体からなる群から選択された流体配合物を調製するシステムであって、
各々が吸入端及び吐出端を有する複数の可撓性導管であって、前記複数の可撓性導管が、複数のポンプ手段のうちの少なくとも一つの内部に作動可能に設けられており、前記複数の可撓性導管の各吸入端が、複数の貯留容器のうちの一つの内部に設けられており、前記貯留容器に、それぞれ異なる液状流体配合物の前駆体物質が入っており、前記複数の可撓性導管の吐出端が、各前記前駆体物質を混合容器に供給するように配置されており、前記複数のポンプ手段のうちの少なくとも一つが、前記各貯留容器から前記各可撓性導管を介して前記混合容器内へ前記前駆体物質の各一定量を移送するために、前記貯留容器と前記混合容器との間に位置している、複数の可撓性導管と、
前記混合容器に供給される前記前駆体物質の各一定量を個別に調節するために、前記複数の可撓性導管の各々と操作可能に連通している複数の流量制限器と、
組合せ前駆体物質を前記混合容器内で流体配合物に混合する手段と、
前記混合手段の近傍に配設された洗浄手段と、
前記ポンプ手段、前記複数の流量制限器及び前記混合手段と操作可能に接続されているコンピュータとを備えるシステム。
【請求項２】
混合中に、前記流体配合物の複数の物理的性質のうちの少なくとも一つを定量的に測定する、前記混合手段内に設けられたセンサ手段であって、前記物理的性質が、質量、容量、粘度及びｐＨからなる群から選択され、前記センサ手段が、前記複数の物理的性質の測定値のうちの少なくとも一つを、複数の少なくとも一つの対応測定物理特性値に変換する、センサ手段と、
前記複数の対応測定物理特性値のうちの少なくとも一つを前記コンピュータへ伝送する電子的伝送手段とをさらに備え、
前記コンピュータが、前記複数の測定物理特性値のうちの少なくとも一つを受信して各測定物理特性値を予めコンピュータ・データベースに入力されている対応する所望の物理特性値と比較し、出力信号を前記複数の流量制限器及びポンプ手段の各一つへ送出して、前記各可撓性導管を通って前記混合容器内へ入る前記前駆体物質の量を個別に調節することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ポンプ手段が蠕動ポンプであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記流体配合物の動的粘度が、１センチポアズから１０，０００ポアズの間であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
エマルジョン、ゲル及びコロイド流体からなる群から選択された流体配合物を製造する自動プロセスであって、
流体配合物の製法をコンピュータのデータベースに入力する工程であって、前記コンピュータが、前記流体配合物を製造する自動プロセスを制御し、前記製法が、前記流体配合物を製造するのに必要な全ての前駆体物質及びプロセス工程を列挙し、前記製法が、前記流体配合物の複数の所望の物理特性値のうちの少なくとも一つを含む工程と、
前記コンピュータにより与えられた指示にしたがって、複数の流体配合物の前駆体物質を混合容器へ供給する工程であって、前記複数の前駆体物質の各々が、複数の可撓性導管のうちの一つを通り、前記前駆体物質が、ポンプ手段の動作によって前記混合容器に向かって推進される工程と、
混合手段によって前記前駆体物質を前記混合容器内で混合して流体配合物を生成する工程と、
前記製法に必要な全ての前駆体物質が、前記混合容器に加えられ、かつ前記製法に含まれる全ての混合プロセス工程が実行されたときに、前記コンピュータの指示により前記自動プロセスを停止する工程と、
前記混合手段を前記混合容器から除去し、前記混合手段を搬送して、前記混合容器に近接して配置された洗浄容器内に挿入する工程とを備える自動プロセス。
【請求項６】
前記混合容器内に設けられたセンサ手段によって、混合中に前記流体配合物の複数の物理的性質のうちの少なくとも一つを定量的に測定し、前記物理的性質が、前記流体配合物の質量、容量、粘度及びｐＨからなる群から選択され、前記測定した複数の物理的性質のそれぞれに対して、対応する測定物理特性値を生成することと、
前記複数の測定物理特性値のうちの少なくとも一つを前記コンピュータへ伝送することと、
各測定物理特性値を、予めコンピュータ・データベースに入力されている対応する所望の物理特性値と比較することと、
出力信号を前記コンピュータから前記複数の流量制限器及びポンプ手段のそれぞれに送出して、前記混合容器へ供給される前記前駆体物質の各々の量を個別に調節することと、
前記測定した複数の物理特性値の各々の組み合わせと、前記複数の所望の物理特性値の各々とが対応する場合に、前記ポンプ手段及び混合手段を停止することとをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の自動プロセス。
【請求項７】
前記ポンプ手段が蠕動ポンプであることを特徴とする請求項５に記載のプロセス。
【請求項８】
前記流体配合物の粘度が、１センチポアズから１０，０００ポアズの間であることを特徴とする請求項５に記載のプロセス。