(57)【要約】【課題】  流体に接触する材料の種類を減少させ、また、流体に接触する材料を複数個使用することなく、流体に接触する部分での摩耗による汚染を減少させ、０．５ＭＰａ程度の耐圧で、流量を調整する方法を提供する。【解決手段】  折り曲げ可能なチューブの折り曲げ角度を、平板状の固体に固定すること、あるいは、アクチュエーターに接続することにより、任意に設定し、折り曲げ部のチューブ断面積の変化から、流量を変化させ、任意の値に設定することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
折り曲げ可能で、折り曲げ時に断面積が変化するチューブの折り曲げ角度を設定することにより、チューブ内を通過する流体の流量を調整する流量調整器。
【請求項２】
折り曲げ角度を設定するために、固体にチューブを固定することを特徴とする請求項１記載の流量調整器。
【請求項３】
折り曲げ部以外のチューブの一部に、被覆材を被せて変形を抑制したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の流量調整器。
【請求項４】
折り曲げ角度を、外部信号により自動調整することを特徴とする請求項１または請求項３記載の流量調整器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流量調整器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体の流量調整方法には種々の方式が存在しており、対象となる流体の性質や流量範囲に応じて、それぞれ適切な方式が採用されている。それら全てを概括することは、広い分野の広い流量範囲にわたり、冗長になる恐れがあるため、この発明の目指す適応分野についてのみ、できるだけ簡潔に記すこととする。
この発明が目指す適応分野は、通常の化学実験レベルの流量範囲、すなわち０．１〜１０ｃｃ／分程度で、外部からの汚染を避けるべき流体の流量調整である。対象流体は、水溶液、非水溶液、及び、気体である。流体の圧力としては、０．５ＭＰａ程度以下を想定している。そして、出来れば、流体に接触する材料が少なく、複雑な機構を有さないことが望まれる。
このような条件の一部を満たす既存の流量調整方法の一例は、医療用点滴液の流量調整である。これは、軟質チューブを圧縮機構で変形させて、断面積を変化させ、その結果、流量を変化させて調整し、所定の流量に固定するものである。
しかし、この方法は、流体の圧力が低い範囲を対象としている。例えば、点滴では、液体の圧力が０．０１ＭＰａ程度である。そのため、この方法を圧力の高い領域に応用しようとすると、変形しやすい軟質チューブの接続部からの漏洩や、チューブ自体の破断等が発生する可能性が出てくる。
【０００３】
点滴用流量調整器以外の方式の調整器も存在するが、その殆どすべてが、複数個の接液材料の組合せで、それなりに複雑な機構を有している。例えば、流路に遮断材を設置して、その角度や隙間を調整して、断面積を変化させるものである。この方式では、軟質材料に起因する漏洩の可能性は少なくなるが、機構そのものに起因する摩耗や漏洩の問題が生じる可能性がある。
また、複数種類の材質を使用していることが多いが、種類が多くなればなるほど、材料自体から溶出して、流体が汚染される可能性が増加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７６８３１
【特許文献２】特開２０１２−１８４８２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
遮断材で流路の断面積を変化させる方式は多く利用されているが、このような流量調整器では、複数個の部材を組み合わせているため、材料自体からの溶出や、機構部の摩耗に起因する汚染が発生する可能性がある。更に、複数材料の組み合わせ接続部からの漏洩の可能性も存在する。
一方、軟質材量を圧縮して断面積を変化させる方式では、耐圧性が低いという問題点がある。
また、それ以外の方式でも、複数種類の材質を使用している場合には、材料からの溶出の可能性が増加する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの課題を解決する手段として、先ず、流体に接触する材料を、耐薬品性を持つ比較的硬質な材料のみとし、次に、機械的な機構部を使用せず、更に、流量調整器内部での接続箇所を減少させるために、流路一体型とする。それにより、上記の課題が全て解決される。
これらの手段による具体的な流量調整の方法は、折り曲げにより流路の断面積を変化させることである。このために、ある程度の固さはあるが、折り曲げ可能なチューブを採用して、それを折り曲げて、その角度を固定することで流量を調整する。角度の固定は、固体平板に折り曲げ可能なチューブを固定することで実現する。角度の変更は、手動または自動でおこなう。折り曲げ可能なチューブとしては、可撓性を有するだけでなく、適当な固さと耐圧性を持つことが必要である。
なお、角度の変更を自動でおこなう場合、外部信号により作動する駆動機構、例えば、リニアアクチュエーター等を利用することが可能である。この場合、駆動機構は、チューブの外側に接触するだけであるので、汚染の可能性を増加させることはない。
【発明の効果】
【０００７】
折り曲げ可能なチューブを折り曲げて、断面積を変化させるという方式のため、複雑な機構部が不要となり、流路以外の異種材料からの溶出や、摩耗に起因する汚染の機会が皆無に近くなる。また、流路一体型であるため、流量調整器内部に接続部が存在せず、漏洩の可能性は大きく減少する。
一方、外部信号により作動する駆動機構の場合は、流量のフィードバック信号により一定流量を維持するように制御することが可能となる。或いは、流量を任意のパターンで自動的に変化させることも可能となる。これにより、例えば、複数個の流路の組み合わせにおいて、流体の組成比を制御すること等が可能となる。これらの制御方法は、目新しいものではないが、汚染が少ない方式で可能となることが、本発明の効果である。
また、本発明を実施すれば、従来に比べて、使用する材料が少なく、組立作業量の減少が期待される。更に、部品数が少ないため、故障率の減少も期待される。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
折り曲げ可能なチューブとして、ＰＦＡ（４フッ化エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）樹脂製のチューブを使用する。ただし、ＰＦＡ以外の材質でも、適当な物性のものであれば、使用することができる。このＰＦＡチューブは多少変形するので、調整後の折り曲げ角度の変化を予防するために、被覆材として2本のアクリルチューブを被せる。更に、それぞれのアクリルチューブとＰＦＡチューブの位置が移動しないように、それぞれのアクリルチューブの両端に、シリコンチューブを被せる。
つぎに、平板にこのアクリルチューブの片方を固定する。この固定は、接着あるいはバンド等による結束により、可能である。
そして、手動の場合、残ったアクリルチューブを、設定したい流量になるように、角度を変える。所定の流量になったところで、そのアクリルチューブを挟み込み器具、或いは、接着等で平板に固定する。
一方、自動の場合、適当なアクチュターに上記のアクリルチューブ２本を取りつける。これにより、外部信号で角度を調整することができるようになる。アクチュエーターは、直線移動用のリニアアクチュエーターだけでなく、回転運動用のアクチュエーター等も使用可能である。
【実施例】
【０００９】
実施例１：  折り曲げ可能なチューブとして、ＰＦＡ樹脂製で、内径２ｍｍ、外径３ｍｍ、長さ３０ｃｍのものを使用した。このチューブに、調整後の折り曲げ角度の変化を防止するためのアクリルチューブ１（内径３ｍｍ、外径５ｍｍ、長さ８ｃｍ）とアクリルチューブ２（内径３ｍｍ、外径５ｍｍ、長さ９ｃｍ）を被せた。２本のアクリルチューブを、ＰＦＡチューブの中央付近に移動させ、アクリルチューブ１と２の間は、１．５ｃｍ程度の間隙を与えた。更に、それぞれのアクリルチューブとＰＦＡチューブの位置が移動しないように、それぞれのアクリルチューブの両端のＰＦＡチューブに、シリコンチューブ（内径３ｍｍ、外径４ｍｍ、長さ５ｍｍ）を被せた。
固体平板としては、ポリプロピレン製の板（縦６０ｍｍ、横６０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）を使用したが、材質や大きさは、これに限定されるものではない。
アクリルチューブ１を平板の下辺（図１参照）に、結束用バンドで固定し、アクリルチューブ２を洗濯バサミで固定した。なお、挟み込み器具は、洗濯バサミに限定されるものではない。また、固定方法も、挟み込み器具に限定されることなく。例えば、脱着可能な接着方式等も可能である。
アクリルチューブ２の位置、すなわちPFAチューブの折り曲げ角度、で流量が変化する一例を図３に示す。流体としては水道水を使用し、空気加圧式ポンプにより、加圧圧力０．６ＭＰａで送液した。背圧チューブは、内径０．５ｍｍ、長さ３０ｃｍのＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）チューブを使用した。温度は室温で、流量測定は、電子天秤で重量を測定し、密度＝１として体積に変換した。角度については、平板の右辺（図１参照）とアクリルチューブの２つ交点と、折り曲げ部分で構成される直角三角形の寸法を測り、そのアークタンジェントから求めた。
図３に示すように、本実施例では、５０ｃｃ／分を越える流量まで調整することが可能である。また、図４に示すように、１ｃｃ／分以下はもちろん、０．１ｃｃ／分程度の流量を細かく調整することが可能であると言える。
【００１０】
実施例２：  リニアアクチュエーターに、実施例１と同様に製作したＰＦＡチューブとアクリルチューブ組合せ部品を固定する。これにより、モーターの回転により、角度が変化する。
【００１１】
実施例１の使用方法：  流体をＰＦＡチューブに導入し、流量を計測する。アクリルチューブ２の角度を変えると流量が変化するので、所定の流量になる位置で固定する。流量を変更する時は、アクリルチューブ２の位置を変更する。
【００１２】
実施例２の使用方法：  流体をＰＦＡチューブに導入し、アクチュエーターで角度を変更する。アクチュエーターは、流量計からのフィードバック信号により一定流量に制御することや、予め設定した角度変化パターンに従って、流量を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１である。
【図２】本発明の実施例２である。
【図３】折り曲げ角度と流量の測定結果例である。
【図４】図３の低流量部分を拡大したものである。
【符号の説明】
【００１４】
１  ＰＦＡチューブ
２  アクリルチューブ１
３  アクリルチューブ２
４  シリコンチューブ
５  平板
６  リニアアクチュエーター
７  ＰＦＡチューブ、アクリルチューブ及びシリコンチューブの複合品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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