(57)【要約】流体を較正するためのシステムおよび方法が、供給速度など実際の流体供給特性を検知し、かつ理想的な供給特性に合致するために供給特性を自動調節する。調節は、供給速度、供給容量および供給時間を関係づける関数に基づく流体供給を制御する制御装置１０８により行われる。この関数により、ユーザは手動の反復方法でシステムを較正する必要がなく、システムオペレーションを理想的な供給特性に収束させることで較正が自動的に行われることが可能となる。
2006504035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体較正システムであって、
流体ディスペンサと、
上記流体ディスペンサに接続され、かつ上記流体ディスペンサからの流体出力を制御するアクチュエータと、
上記アクチュエータに接続されたアクチュエータ制御部と、を備え、
上記アクチュエータ制御部が、実際の供給特性と理想的な供給特性との差に基づき、かつ関数に応じて上記アクチュエータを自動調節することを特徴とする流体較正システム。
【請求項２】
上記アクチュエータがモータであることを特徴とする請求項１に記載の流体較正システム。
【請求項３】
上記アクチュエータ制御部により用いられる上記関数が、流体供給時間、供給速度および供給容量を関連づけることを特徴とする請求項１に記載の流体較正システム。
【請求項４】
上記アクチュエータ制御部により用いられる上記関数が、複数の供給速度にわたる複数の供給容量から得られ、各供給速度が上記の複数の供給容量の一つと対応することを特徴とする請求項３に記載の流体較正システム。
【請求項５】
上記アクチュエータ制御部により用いられる上記関数が、供給速度修正量と、目標供給容量を供給するための算出された供給時間との関係であり、かつ上記複数の供給速度のそれぞれが、対応する供給速度修正量および算出された供給時間を有することを特徴とする請求項４に記載の流体較正システム。
【請求項６】
上記の実際の供給特性および上記の理想的な供給特性は、それぞれ実際の供給速度および理想的な供給速度であり、かつ上記アクチュエータ制御部が、上記の実際の供給速度に基づき供給速度修正量を選択し、上記の理想的な供給速度を得るように上記供給速度修正量に基づき上記アクチュエータを自動調節することを特徴とする請求項5に記載の流体較正システム。
【請求項７】
上記の実際の供給速度が、上記目標供給容量を得るための経過時間を得ることにより決定されることを特徴とする請求項6に記載の流体較正システム。
【請求項８】
上記の実際の供給特性および上記の理想的な供給特性が、それぞれ実際の供給速度および理想的な供給速度であり、かつ上記アクチュエータ制御部が、実際の供給速度と理想的な供給速度との差を決定し、上記の実際の供給速度から上記の理想的な供給速度に上記アクチュエータを自動調節することにより上記アクチュエータを調節することを特徴とする請求項１に記載の流体較正システム。
【請求項９】
上記の実際の供給特性および上記の理想的な供給特性が、それぞれ実際の流量および理想的な流量であることを特徴とする請求項１に記載の流体較正システム。
【請求項１０】
上記アクチュエータ制御部によりアクセス可能なメモリをさらに備える請求項１に記載の流体較正システム。
【請求項１１】
上記アクチュエータ制御部および上記メモリが一緒に、上記アクチュエータを制御する制御装置を形成することを特徴とする請求項１０に記載の流体較正。
【請求項１２】
流体ディスペンサと、  
上記流体ディスペンサに接続され、かつ上記流体ディスペンサからの流体出力を制御するモータと、
上記アクチュエータに接続されたモータ制御部と、
上記モータ制御部によりアクセス可能なメモリと、
を備え、
上記モータ制御部は、実際の供給速度と理想的な供給速度との差に基づき、さらに流体供給時間、流体供給速度および流体供給容量の少なくとも１つに基づく関数に応じて、上記モータ制御部が上記モータを自動調節し、かつ上記の実際の供給速度が、目標供給容量を得るための経過時間を得ることにより決定されることを特徴とする流体較正システム。
【請求項１３】
上記モータ制御部により用いられる上記関数が、複数の供給速度にわたる複数の供給容量から得られるとともに、供給速度修正量と上記の目標供給容量のための算出された供給時間との関係であり、かつ上記の複数の供給速度のそれぞれが、対応する供給速度修正量および算出された供給時間を有することを特徴とする請求項１２に記載の流体較正システム。
【請求項１４】
上記アクチュエータ制御部が、上記の実際の供給速度に基づく供給速度修正量を選択し、上記の理想的な供給速度を得るように上記供給速度修正量に基づき上記アクチュエータを自動調節することを特徴とする請求項１３に記載の流体較正システム。
【請求項１５】
流体供給システムを較正する方法であって、
アクチュエータにより制御された流体ディスペンサの実際の供給特性を検知し、
上記の実際の供給特性と理想的な供給特性との差を決定し、
決定された差に基づき、かつ上記の理想的な供給特性を得るように、流体供給時間、流体供給速度および流体供給容量の少なくとも１つに基づく関数に応じて上記アクチュエータを制御する、
ことを含む流体供給システム較正方法。
【請求項１６】
上記の実際の供給特性の検知は、目標容量を得るための経過時間を検知することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
上記関数を得るために、供給速度修正量と目標供給容量を供給するための算出された供給時間との関係を決定することをさらに含み、上記の複数の供給速度のそれぞれが、対応する供給速度修正量および算出された供給時間を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
上記の実際の供給特性および上記の理想的な供給特性が、それぞれ実際の供給速度および理想的な供給速度であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
上記の実際の供給特性および上記の理想的な供給特性が、それぞれ実際の流量および理想的な流量であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体運搬システムに関し、特に規定の流体容量を供給するように較正可能なシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの用途において、規定容量を有する流体の単位を供給することができる流体運搬システムが必要とされている。流体運搬システムでは、モータを用いることが多く、その速度により１回に供給される流体容量が制御される。例えば、蠕動流体運搬システムには、選択された間隔でフレキシブルチューブを圧迫する回転ローラが含まれ、それにより、概ね同等の流体の単位をチューブに沿って押し出す。モータはローラの回転速度を制御し、それによってロータがフレキシブルチューブを圧迫する度に供給される流体容量を制御し、モータの速度が速いほど、既定の時間の間に出力される流体容量は多くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
システムが初めに設置される時、またはユーザが運転パラメータ（例えば、供給容量や供給速度など）を変更すること望む時、システムは、選択された流体容量を各単位で供給するように較正される。通常、較正には、流体の単一単位の供給、供給された単位の容量の測定、およびモータ速度の調節、例えば、モータ速度を制御しているポテンショメータの手動調節、が必要とされる。これらのステップは、システムが所望の容量を有する単位を供給するまで繰り返される。現行システムでは、各単位で所望の供給容量を得るため手動の反復調節を必要としているので、較正は、単調で、労働集約的な工程になる傾向がある。
【０００４】
システム較正中に手動の反復調節を必要とせず、正確に測定された所望の容量を有する流体単位を確実に運搬できる流体運搬システムおよび方法が要求されている。さらに、所望の供給時間に基づいた較正を可能にする較正システムおよび方法も望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、検知された流量に基づいて流体供給システムを自動較正することができる較正システムを対象としている。本発明は、供給速度などの実際の流体供給特性を検知し、理想的な供給特性に合致するように供給特性を自動調節する。調節は、関数に基づき流体供給を制御する制御装置によって行われる。この関数は、供給速度、供給容量および供給時間などの種々の供給特性要素に相関する。
【０００６】
一実施例において、アクチュエータ制御部は、一定時間にわたり様々なモータ速度で得られた供給液体容量から得られる関数に基づき自動的に適応する。この情報は、実際の速度を理想的な速度に修正するための修正量を算定するために用いられる。この修正量により、ディスペンサの運転が変更され、目標流体容量が、初期の実際の速度に関わらず、目標供給時間内に供給される。目標容量を得るために必要な時間を検知することにより、実際の速度を最初に得ることもできる。次に、この時間は、実際の速度を検知するとともに、対応する修正量を得るために、関数と比較される。
【０００７】
較正に使われる関数は、ユーザが手動反復方法でシステムを較正することなく、システムの作動を理想的な供給特性に収束させることにより、較正が自動的に行われることを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施例による流体供給システム１００の構成要素を示している代表的な図である。流体供給システム１００は、流体ディスペンサ１０４（例えば、蠕動ポンプ）と、流体ディスペンサ１０４を操作するモータ１０６または他のアクチュエータと、モータ１０６の速度を制御することができる制御装置１０８とを備える。制御装置１０８は、パルス幅変調信号や可変電圧信号などの発生された制御信号によってモータやアクチュエータの速度を調節できる公知の処理装置、アクチュエータ制御部、および／またはモータ制御部のいずれあっても良い。モータ速度の変化により、ディスペンサ１０４の運転速度が変わる。
【０００９】
一実施例として、制御装置１０８は、アクチュエータ制御部１０９と、メモリ１１０とを備え、メモリ１１０には、流体供給時間ならびに対応するモータ速度および／または供給速度、さらに、供給速度、時間および容量に関係している関数あるいはアルゴリズムのデータを保存することができる。メモリ１１０は必ずしも制御装置１０８の一部である必要はなく、アクチュエータ制御部１０９と通信する限り、メモリ１１０は、システム１００のどこに内蔵されていても良く、いかなるデータ記憶装置であっても良い。
【００１０】
モータ速度を調節することにより、流体ディスペンサ１０４の流量（ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ）が調節され、それによって既定の時間にわたって流体ディスペンサ１０４により出力される流体容量が変わる。制御装置１０８により、手動の反復調節を必要とせずに、モータ速度ひいては流体ディスペンサ１０４の流量を変更することが可能となる。
【００１１】
一実施例において、流体供給システム１００は、また、ユーザが流体供給を手動で開始および停止させることができるフロー開始／停止スイッチ１１０を備える。図２は、図１のシステムが自動較正を行うために最初にセットアップされる１つの方法を図示するフローチャートである。ユーザは、スイッチ１１０を起動させることにより（ブロック１５０）、流体の流れを開始させ、流体が較正コンテナに流入することを可能にする（ブロック１５２）。供給された流体が、選択された基準容量（例えば１オンス）に達すると、ユーザは、スイッチ１１０によって流体の流れを停止させる（ブロック１５４）。制御装置１０８または他の制御演算装置は、基準容量を得るための経過時間を記録する（ブロック１５６）。基準容量、基準容量を供給するための時間（すなわち基準時間）、および理想的なモータ速度あるいは実際のモータ速度は（モータに加えられる入力電圧から）全て既知であるため、基準流量を、既定のモータ速度について求めることができる（ブロック１５８）。上記の方法による基準流量の算出は、基準流量を単一のユーザ制御の供給操作から得ることができるため、供給容量と所望の容量との差に基づいてモータ速度を反復調節することより単純である。
【００１２】
一実施例として、通常、供給された流体容量とモータ速度との間に直線的関係が存在する。この関係により、既定の基準容量のための実際の供給時間と目標供給時間との差に比例するスケール係数によって較正中に用いられるモータ速度を修正することにより、制御装置１０８が修正されたモータ速度を算定することができる。
【００１３】
一実施例では、制御装置１０８は、あるモータの特有の特性における非線形性（例えば、流量と制御装置１０８によりモータ１０６に印加された制御電圧との関係、システムの変化、流体を運ぶ導管の変形、導管の摩損など）および流体自体の変化（例えば流体粘度）を補償するため補償手段を利用する場合もある。補償手段は、閉ループ回路などの回路形態であってもよいし、あるいは制御装置１０８により実行される関数に組み込まれていてもよい。補償手段がシステム１００に組み込まれている特定の状態に関係なく、補償手段はモータの特性における線形性を維持するための補正因子として機能し、自動較正の精度を維持する。
【００１４】
図３、図４および以下の表１は、較正のため制御装置１０８により用いられる伝達関数を得る方法を図示している。制御装置１０８により用いられる関数は、以下に記述する方法以外で決定することもできることに留意されたい。さらに、この関数は、所望のモータ速度調節に応じて、１次関数を用いてもよいし、単に比例因子を用いてもよい。一実施例として、サンプルとなる流体が、目標時間（約７秒間）などの特定の時間供給される。表１は、供給速度と目標時間中に供給された流体容量との関係を図示している。表１に示されているデータは、本発明のシステムの算法を説明するための一例に過ぎず、いかようにも限定しようとするものではない。
【００１５】
【表１】
2006504035.tif 000003
【００１６】
実際の供給速度および供給容量は、基準供給速度（例えば３．８１Ｖ）および基準供給容量（例えば１オンス）と比較され、速度修正量は、実際の供給速度と基準供給速度との差に基づいて算出される。次に、実際の供給速度で１オンス供給した場合の時間が算出される。例えば、実際の供給速度が５．７５Ｖで、１．５３オンスがこの速度で７秒間の間に供給された場合、速度修正量は１．９４Ｖ（すなわち、理想的な速度３．８１Ｖを得るために、実際の速度５．７５Ｖから１．９４Ｖを引く必要がある）である。さらに、表１に示してあるように、供給速度５．７５Ｖは４．５７秒間に１オンス供給する。
【００１７】
図３および図４に示すように、図１に示してあるデータは、グラフに基づく既知のプログラムを用いて自動的にもたらされる伝達関数でグラフに表すことができる。図３は、供給速度と、一定の目標時間中の流体供給容量との関係を表すグラフであり、図４は、修正量と、その修正量と対応する速度で１オンス供給するために必要な時間との関係を表すグラフである。
【００１８】
上記の得られたデータから、ユーザがシステム１００に目標供給時間を入力すると、制御装置１０８は、所望の流体容量を産出するためモータ速度を自動的に算出し、調節する。より詳細には、図２に示してある初期較正手順により、システム１００に、基準流量および初期供給時間が提供される。目標供給時間はほとんどの用途で既知であるため、本発明の方法でモータ速度を調節および較正することにより、流体ディスペンサ１０４は、所望の流体容量を選択された目標供給時間（例えば７秒間）の間に供給することができる。
【００１９】
例えば、流体が、ある流量を有する他の材料と混ぜられる場合、初期較正手順は、較正中他の材料の流量に整合する基準の流量を規定する。他の材料の流量に合わせて流体の流量を増加または減少する必要がある場合、基準流量は、流量とその特定の流体のための供給速度との直線的関係を決定し、かつ他の材料の供給時間と対応する目標流体供給時間を決定するためのアンカポイントを規定する。この情報に基づき、制御装置１０８は、目標供給時間で目標供給容量を出力するための適切な速度を決定することが可能となる。
【００２０】
図３および図４に応じて生じた関数を用いる場合、制御装置１０８は、制御装置１０８によって初期較正過程中に測定された時間を入力し、目標時間に基準容量を供給するためどの程度モータ速度を調節する必要があるかを決定する。例えば、図２に示されている較正過程中、流体１オンスを供給するのに４．５７秒かかる場合、供給速度は、理想的な速度である３．８１Ｖより１．９７Ｖ速い５．７５Ｖであるということを示す。制御装置１０８は、次いで目標時間の７秒間に１オンス供給するように自動的に供給速度を１．９４Ｖ減少させる。従って制御装置１０８は、モータ１０６を理想的な速度に収束させ、図２の較正手順中の初期モータ速度に関係なく、目標時間中に目標容量を供給する。
【００２１】
モータ１０６ひいてはディスペンサ１０８を較正するために初期手動調節を当てにするよりはむしろ、システム１００は、初期較正過程中（図２）、一定の流体容量を供給するのに要する時間に基づき必要とされる調節量を検知することができる。例えば、選択された目標供給時間を与えられると、制御装置１０８は、目標時間と基準時間との差を算出し、次いで、算出した差の大きさに比例した量だけモータ速度を変える。特定の比例値は、モータ、流体、および／あるいは使われている導管に応じて変化する。当業者であれば必要以上の実験をせず、試行錯誤によりあるシステムのための正確なスケール因子を決定することができるであろう。理想的なモータ速度および実際のモータ速度は既知であるため、モータ速度と供給時間の関係を決定することが可能である。したがって、制御装置１０８は、供給速度ひいてはモータ速度がどの程度目標速度から離れているかを自動的に検知し、それに応じてモータ速度を調節することができる。
【００２２】
さらに、ユーザが通常より短い時間で選択された流体容量を供給したい場合、モータ速度とある流体容量の供給時間との関係を反映している伝達関数に基づきモータ速度自体が自動的に適応することができる。制御装置１０８に用いられている伝達関数は、供給速度、供給時間および供給容量に関係しているため、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱せずに、伝達関数を流体ディスペンサ１０４の自動較正（例えば、一定の供給容量、特定のモータ速度など、さらに目標供給時間の較正）に用いることが可能な他の方法を決定することができるであろう。制御装置１０８に保存されている関数またはアルゴリズムにより、初期較正手順（図２）中に得られる単一の基準流量に基づきいかなる所望の動作特性にも合致するモータ速度の自動調節が可能となる。
【００２３】
本発明を実施する際、本明細書に記載されている本発明の実施例に代わる種々の代替例を用いてもよいということを理解されたい。上記の特許請求の範囲は、本発明の範囲を規定することを目的とし、上記の特許請求の範囲およびそれに相当する物の範囲内の方法ならびに装置は対象となるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例による流体供給システムを図示する代表的な構成図。
【図２】本発明の一実施例による流体供給システムの較正方法を図示するフローチャート。
【図３】供給速度と一定の時間中に供給された流体容量との関係を表したグラフ。
【図４】供給速度修正量とこの修正量に対応する速度で一定の流体容量を供給する時間との関係を表したグラフ。
【図１】
2006504035.tif 000004
【図２】
2006504035.tif 000005
【図３】
2006504035.tif 000006
【図４】
2006504035.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月19日(2005.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体較正システムであって、
流体ディスペンサ（１０４）と、
上記流体ディスペンサ（１０４）に接続され、かつ上記流体ディスペンサ（１０４）からの流体出力を制御するアクチュエータ（１０６）と、
上記アクチュエータ（１０６）に接続されたアクチュエータ制御部（１０８）と、を備え、
上記アクチュエータ制御部が、実際の供給特性と理想的な供給特性との差に基づき、かつ関数に応じて上記アクチュエータ（１０６）を自動調節し、上記アクチュエータ制御部（１０９）が、所望の時間に所望の流体出力を達成するため上記アクチュエータを制御するように適応され、上記所望の流体容量を供給する上記所望の時間が上記アクチュエータ制御部（１０９）に入力されていることを特徴とする流体較正システム。
【請求項２】
上記アクチュエータがモータ（１０６）であることを特徴とする請求項１に記載の流体較正システム。
【請求項３】
上記アクチュエータ制御部（１０９）により用いられる上記関数が、流体供給時間、供給速度および供給容量を関連づけることを特徴とする請求項１に記載の流体較正システム。
【請求項４】
上記アクチュエータ制御部（１０９）により用いられる上記関数が、複数の供給速度にわたる複数の供給容量から得られ、各供給速度が上記の複数の供給容量の一つと対応することを特徴とする請求項３に記載の流体較正システム。
【請求項５】
上記アクチュエータ制御部（１０９）により用いられる上記関数が、供給速度修正量と、目標供給容量を供給するための算出された供給時間との関係であり、かつ上記複数の供給速度のそれぞれが、対応する供給速度修正量および算出された供給時間を有することを特徴とする請求項４に記載の流体較正システム。
【請求項６】
上記の実際の供給特性および上記の理想的な供給特性は、それぞれ実際の供給速度および理想的な供給速度であり、かつ上記アクチュエータ制御部（１０９）が、上記の実際の供給速度に基づき供給速度修正量を選択し、上記の理想的な供給速度を得るように上記供給速度修正量に基づき上記アクチュエータ（１０６）を自動調節することを特徴とする請求項5に記載の流体較正システム。
【請求項７】
上記の実際の供給速度が、上記目標供給容量を得るための経過時間を得ることにより決定されることを特徴とする請求項6に記載の流体較正システム。
【請求項８】
上記の実際の供給特性および上記の理想的な供給特性が、それぞれ実際の供給速度および理想的な供給速度であり、かつ上記アクチュエータ制御部（１０９）が、実際の供給速度と理想的な供給速度との差を決定し、上記の実際の供給速度から上記の理想的な供給速度に上記アクチュエータを自動調節することにより上記アクチュエータを調節することを特徴とする請求項１に記載の流体較正システム。
【請求項９】
上記の実際の供給特性および上記の理想的な供給特性が、それぞれ実際の流量および理想的な流量であることを特徴とする請求項１に記載の流体較正システム。
【請求項１０】
上記アクチュエータ制御部（１０９）によりアクセス可能なメモリ（１１０）をさらに備える請求項１に記載の流体較正システム。
【請求項１１】
上記アクチュエータ制御部（１０９）および上記メモリ（１１０）が一緒に、上記アクチュエータ（１０６）を制御する制御装置（１０８）を形成することを特徴とする請求項１０に記載の流体較正システム。
【請求項１２】
モータ制御部（１０９）が、上記モータ（１０６）に接続され、実際の供給速度と理想的な供給速度との差に基づき、さらに流体供給時間、流体供給速度および流体供給容量の少なくとも１つに基づく関数に応じて、上記モータ制御部（１０９）が上記モータ（１０６）を自動調節し、かつ上記の実際の供給速度が、目標供給容量を得るための経過時間を得ることにより決定されることを特徴とし、
上記モータ制御部（１０９）によりアクセス可能で、上記所望の供給時間に上記所望の流体出力を達成する方法を決定するために用いられるメモリ（１１０）をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の流体較正システム。
【請求項１３】
上記モータ制御部（１０９）により用いられる上記関数が、複数の供給速度にわたる複数の供給容量から得られるとともに、供給速度修正量と上記の目標供給容量のための算出された供給時間との関係であり、かつ上記の複数の供給速度のそれぞれが、対応する供給速度修正量および算出された供給時間を有することを特徴とする請求項１２に記載の流体較正システム。
【請求項１４】
上記モータ制御部（１０９）が、上記の実際の供給速度に基づく供給速度修正量を選択し、上記の理想的な供給速度を得るように上記供給速度修正量に基づき上記モータ（１０６）アクチュエータを自動調節することを特徴とする請求項１３に記載の流体較正システム。
【請求項１５】
流体供給システムを較正する方法であって、
アクチュエータ（１０６）により制御された流体ディスペンサ（１０４）の実際の供給特性を検知し、
上記の実際の供給特性と理想的な供給特性との差を決定し、
決定された差に基づき、かつ上記の理想的な供給特性を得るように、流体供給時間、流体供給速度および流体供給容量の少なくとも１つに基づく関数に応じて上記アクチュエータ（１０６）を制御することを含み、
所望の流体容量を供給する所望の時間が、上記アクチュエータ制御部（１０９）に入力され、上記アクチュエータ制御部（１０９）が、上記所望の時間に上記所望の流体出力を達成するように上記アクチュエータ（１０６）を制御することを特徴とする流体供給システム較正方法。
【請求項１６】
上記の実際の供給特性の検知は、目標容量を得るための経過時間を検知することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
上記関数を得るために、供給速度修正量と目標供給容量を供給するための算出された供給時間との関係を決定することをさらに含み、上記の複数の供給速度のそれぞれが、対応する供給速度修正量および算出された供給時間を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
上記の実際の供給特性および上記の理想的な供給特性が、それぞれ実際の供給速度および理想的な供給速度であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
上記の実際の供給特性および上記の理想的な供給特性が、それぞれ実際の流量および理想的な流量であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【国際調査報告】
2006504035.tif 000008
2006504035.tif 000009
2006504035.tif 000010