(57)【要約】【課題】培養液など異物の混入を避ける必要がある液体の供給に好適に使用できる、液体移送装置及び液体供給装置を提供する。【解決手段】ポンプに接続されて、内部の気圧を増減することが可能な中間容器１０と、中間容器１０を液体供給口２４に接続する液体供給流路２０と、液体供給流路２０において液体供給口２４に逆流する液体Ｌの流れを阻止する第１の逆止弁２１と、中間容器１０を液体排出口３５と接続する液体排出流路３０と、液体排出流路３０において中間容器１０に逆流する液体Ｌの流れを阻止する第２の逆止弁３１とを備え、中間容器１０の内部の気圧を減少させることにより、液体供給口２４から中間容器１０へと液体Ｌを移送させることができ、中間容器１０の内部の気圧を増加させることにより、中間容器１０から液体排出口３５へと液体Ｌを移送させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプに接続されて、内部の気圧を増減することが可能な中間容器と、
前記中間容器を液体供給口に接続する液体供給流路と、
前記液体供給流路に設けられ、前記液体供給口に逆流する液体の流れを阻止する第１の逆止弁と、
前記中間容器を液体排出口と接続する液体排出流路と、
前記液体排出流路に設けられ、前記中間容器に逆流する液体の流れを阻止する第２の逆止弁と、を備え、
前記ポンプにより前記中間容器から気体を排出して、前記中間容器の内部の気圧を減少させることにより、前記液体供給口から前記中間容器へと液体を移送させることができ、
前記ポンプから前記中間容器に気体を供給して、前記中間容器の内部の気圧を増加させることにより、前記中間容器から前記液体排出口へと液体を移送させることができることを特徴とする液体移送装置。
【請求項２】
前記中間容器と前記液体供給流路と前記第１の逆止弁と前記液体排出流路と前記第２の逆止弁を含むユニットが、ディスポーザブルに構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体移送装置。
【請求項３】
前記ポンプと前記中間容器との間に、前記気体を濾過するフィルターを備える請求項１又は２に記載の液体移送装置。
【請求項４】
前記ポンプにより前記中間容器から気体を排出する状態と、前記ポンプから前記中間容器に気体を供給する状態とを切り替える電磁弁を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体移送装置。
【請求項５】
前記ポンプが、減圧ポンプと加圧ポンプとから構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体移送装置。
【請求項６】
前記中間容器は、レベルセンサを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体移送装置。
【請求項７】
前記中間容器は、前記内部の気圧を増減する際に変形しないことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体移送装置。
【請求項８】
前記液体供給口と前記液体排出口との間で、前記液体供給流路が１対Ｎに分岐し、前記液体排出流路がＮ対１に合流し、前記Ｎは２以上の整数であり、Ｎ本に並列した前記液体供給流路及び前記液体排出流路のそれぞれに、前記第１の逆止弁と前記中間容器と前記第２の逆止弁とからなる組が設けられ、Ｎ個の前記中間容器の内部の気圧を増減する周期が互いに等しく、かつその周期の増減時期が前記中間容器ごとにずれていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体移送装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体移送装置と、前記液体供給口に設けられる液体供給源を備えることを特徴とする液体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培養装置、カラムクロマトグラフィー装置等、バイオテクノロジー関係の装置に好適に利用可能な液体移送装置及び液体供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を供給する装置においては、容器や配管等の空間内でローター、ピストン等の作動部材を作動させることにより、液体を圧送するポンプが広く使用されている。しかしながら、摺動の際に摩擦により異物が発生すると、液体に異物が混入するおそれがある。
引用文献１には、圧縮空気源をエジェクタとタンクに接続し、圧縮空気源とタンクとの間に絞り弁を設け、液体がエジェクタに到達しない間は、エジェクタで発生する負圧により液体を吸引し、液体がエジェクタに到達すると、絞り弁を介してタンクに供給される圧縮空気により液体を吐出する機構のポンプ装置が記載されている。
引用文献２，３には、貯液槽と真空ポンプを接続し、吸液口が開・吐液口が閉の状態では、真空ポンプの駆動により吸液口から貯液槽に吸液し、吸液口が閉・吐液口が開の状態では、真空ポンプの駆動により貯液槽から吐液口へと排液する機構の液体吸排装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−９１００号公報
【特許文献２】特開昭６０−１１７００号公報
【特許文献３】特開昭５９−１７０４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のポンプ装置の場合、液体を吸引し始めると、タンクの途中で吸引を停止することはできない。液体をタンクから排出するには、液体がエジェクタ手前の真空発生口に到達することが必要であり、装置内で液体の移動範囲が広いことから、摺動部がなくても、異物が発生して液体に混入するおそれがある。
特許文献２，３に記載の液体吸排装置の場合、汚水や汚泥などの汚物の移送に使用されることから、液体に異物が混入することについての課題はない。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、培養液など異物の混入を避ける必要がある液体の供給に好適に使用できる、液体移送装置及び液体供給装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、ポンプに接続されて、内部の気圧を増減することが可能な中間容器と、前記中間容器を液体供給口に接続する液体供給流路と、前記液体供給流路に設けられ、前記液体供給口に逆流する液体の流れを阻止する第１の逆止弁と、前記中間容器を液体排出口と接続する液体排出流路と、前記液体排出流路に設けられ、前記中間容器に逆流する液体の流れを阻止する第２の逆止弁と、を備え、前記ポンプにより前記中間容器から気体を排出して、前記中間容器の内部の気圧を減少させることにより、前記液体供給口から前記中間容器へと液体を移送させることができ、前記ポンプから前記中間容器に気体を供給して、前記中間容器の内部の気圧を増加させることにより、前記中間容器から前記液体排出口へと液体を移送させることができることを特徴とする液体移送装置を提供する。
【０００７】
前記中間容器と前記液体供給流路と前記第１の逆止弁と前記液体排出流路と前記第２の逆止弁を含むユニットが、ディスポーザブルに構成されていてもよい。
前記ポンプと前記中間容器との間に、前記気体を濾過するフィルターを備えてもよい。
前記ポンプにより前記中間容器から気体を排出する状態と、前記ポンプから前記中間容器に気体を供給する状態とを切り替える電磁弁を備えてもよい。
前記ポンプが、減圧ポンプと加圧ポンプとから構成されていてもよい。
前記中間容器は、レベルセンサを備えてもよい。
前記中間容器は、前記内部の気圧を増減する際に変形しなくてもよい。
【０００８】
前記液体供給口と前記液体排出口との間で、前記液体供給流路が１対Ｎに分岐し、前記液体排出流路がＮ対１に合流し、前記Ｎは２以上の整数であり、Ｎ本に並列した前記液体供給流路及び前記液体排出流路のそれぞれに、前記第１の逆止弁と前記中間容器と前記第２の逆止弁とからなる組が設けられ、Ｎ個の前記中間容器の内部の気圧を増減する周期が互いに等しく、かつその周期の増減時期が前記中間容器ごとにずれていてもよい。
また、本発明は、前記液体移送装置と、前記液体供給口に設けられる液体供給源を備えることを特徴とする液体供給装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、液体供給口と液体排出口との間に設けられる中間容器において、内部の気圧を増減するだけで、液体の移送が可能になる。ローター、ピストン等の作動部材を作動させないので、液体への異物の混入を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】１個の中間容器を備える液体移送装置の一例を示す斜視図である。
【図２】３個の中間容器を備える液体移送装置及び液体供給装置の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
【００１２】
図１に、１個の中間容器１０を備える液体移送装置の一例を示す。この中間容器１０は例えばプラスチック等の剛性容器であり、内部の気体Ｇの圧力（気圧）を増減することが可能である。中間容器１０の上部には気体流路１２が接続され、中間容器１０に気体Ｇを供給したり、中間容器１０から気体Ｇを排出したりすることが可能である。中間容器１０において気体流路１２が接続される箇所は、中間容器１０の内部の液体Ｌより上側にあることが好ましい。
【００１３】
中間容器１０の下部には、液体供給流路２０と、液体排出流路３０とが接続されている。液体供給流路２０は、中間容器１０と液体供給口２４との間を接続するように設けられている。液体供給流路２０には、中間容器１０から液体供給口２４に向かう方向に逆流する液体Ｌの流れを阻止する第１の逆止弁２１が設けられている。また、液体排出流路３０は、中間容器１０と液体排出口３５との間を接続するように設けられている。液体排出流路３０には、液体排出口３５から中間容器１０に向かう方向に逆流する液体Ｌの流れを阻止する第２の逆止弁３１が設けられている。
【００１４】
第１の逆止弁２１及び第２の逆止弁３１は、二次（下流）側の圧力が一次（上流）側の圧力より低い場合に流路を開き、一次（上流）側の圧力が二次（下流）側の圧力より低い場合に流路を閉じる。このため、中間容器１０の内部の気圧を低下させると、第１の逆止弁２１が開いて、第２の逆止弁３１が閉じた状態にすることができる。また、中間容器１０の内部の気圧を上昇させると、第１の逆止弁２１が閉じて、第２の逆止弁３１が開いた状態にすることができる。
【００１５】
中間容器１０において液体供給流路２０が接続される箇所は、中間容器１０の内部の液体Ｌより上側にあってもよいが、落下による液体Ｌへの影響を抑制するためには、液体Ｌの液面下にあることが好ましい。また、中間容器１０において液体排出流路３０が接続される箇所は、液体Ｌの液面下にあることが好ましい。
【００１６】
中間容器１０の形状は、特に限定されず、円筒状、立方体、直方体、円錐状等が挙げられる。内部を視認可能とするためには、透明又は半透明が好ましく、内部を遮光する場合には、不透明又は暗色系が好ましい。中間容器１０が遮光部と透明部（窓）を併有してもよい。液体Ｌは、水、油、溶液、溶媒、分散液、乳液、懸濁液、液体培地など特に限定されない。液体Ｌ中に、粉体、流体、細胞、固体培地、ビーズの固形物、ゲル、ゼリー等が混合されていてもよい。
【００１７】
気体流路１２における気体Ｇの流れは、気体流路１２に接続されるポンプによって生成される。気体流路１２は、中間容器１０から気体Ｇを排出する気体排出流路１５と、中間容器１０に気体Ｇを供給する気体供給流路１６とを有する。気体排出流路１５及び気体供給流路１６は、同一の流路内で気体Ｇの流れ方向を反対にしてもよく、別々の流路として設けてもよい。
【００１８】
気体流路１２には、気体Ｇを濾過するフィルター１３を備えてもよい。これにより、気体Ｇを通じて中間容器１０に異物が侵入することを抑制することができる。フィルター１３は、ポンプと中間容器との間で所望の位置に設けることができる。また、気体流路１２には、中間容器１０から気体Ｇを排出する状態と、中間容器１０に気体Ｇを供給する状態とを切り替えるため、バルブ等の流路切替手段１４を設けることができる。電磁弁は、応答速度が速いので、流路切替手段１４として好ましい。
【００１９】
ポンプにより気体排出流路１５を通じて中間容器１０から気体Ｇを排出すると、中間容器１０の内部の気圧が減少する。その結果、第１の逆止弁２１が開き、第２の逆止弁３１が閉じた状態となり、液体供給流路２０を通じて、液体供給口２４から中間容器１０へと液体Ｌを移送させることができる。また、ポンプにより気体供給流路１６を通じて中間容器に気体を供給すると、中間容器１０の内部の気圧が増加する。その結果、第１の逆止弁２１が閉じ、第２の逆止弁３１が開いた状態となり、液体排出流路３０を通じて、中間容器１０から液体排出口３５へと液体Ｌを移送させることができる。
【００２０】
つまり、この液体移送装置は、液体供給口２４から液体供給流路２０を通じて液体Ｌを中間容器１０に供給し、さらに液体排出流路３０を通じて中間容器１０から液体排出口３５へと液体Ｌを排出することにより、液体Ｌを液体供給口２４から液体排出口３５へと移送することができる。図では、液体供給口２４から吸い込まれる液体２５と、液体排出口３５から排出される液体３６を、それぞれ矢印で示す。
【００２１】
液体移送装置を液体供給装置として構成する場合、液体移送装置の液体供給口２４に液体供給源を設けることができる。液体供給源としては、図２の液体供給源２３に示されるような液体タンク（容器）に限らず、水道管等の液体供給配管が挙げられる。
【００２２】
中間容器１０には、内部の液体Ｌの液位（液面の位置）を測定するため、レベルセンサ１１が設けられている。このレベルセンサ１１の測定結果に基づき液体Ｌの供給及び排出を制御することにより、液体Ｌが気体流路１２に侵入することを防止することができる。中間容器１０内で液体Ｌの存在する範囲が制限されるため、中間容器１０の内面等で発生、付着等している異物が液体Ｌに混入することを抑制することができる。中間容器１０は、内部の気圧を増減する際に変形しない、剛性を有することが好ましい。これにより、液体Ｌや気体Ｇの流動により形状が変化しにくく、中間容器１０内で異物の発生や付着を抑制することができる。中間容器１０における液面の制御は、気体流路１２との接続口よりも液面が低く、液体供給流路２０及び液体排出流路３０との接続口よりも液面が高くなるようにすることが好ましい。液面の制御を行うには、レベルセンサ１１から入力系統４１により情報を入力し、制御部４０で必要な処理をした後、出力系統４２により、流路切替手段１４、ポンプ１７，１８等の１又は２以上を制御することができる。
【００２３】
液体排出流路３０には、流れる液体の圧力を測定するため、圧力計３３を設けることができる。この圧力計３３の測定結果に基づき液体Ｌの供給及び排出を制御することにより、液体Ｌの供給量を適正化することができる。同様の目的で、液体排出流路３０に流量計３４（図２参照）を設けてよい。流量計３４により測定される流量は、質量流量でも体積流量でもよい。フィードバック制御を行うには、圧力計３３、流量計３４等の１又は２以上から入力系統４１により情報を入力し、制御部４０で必要な処理をした後、出力系統４２により、流路切替手段１４、ポンプ１７，１８等の１又は２以上を制御することができる。制御部４０は、例えばコンピュータ、コントローラ、プロセッサ等から構成することができる。フィードバック制御方法としては、比例制御（Ｐ制御）、積分制御（Ｉ制御）、微分制御（Ｄ制御）を組み合わせた、ＰＩＤ制御が好ましい。入力系統４１及び出力系統４２の伝送方式は特に限定されず、ケーブル等の有線でもよく、無線でもよい。
【００２４】
図２に示す液体移送装置は、３個の中間容器１０を備える。この液体移送装置では、液体供給口２４と液体排出口３５との間で、液体供給流路２２が１対Ｎに分岐し、Ｎ本の液体供給流路２０のそれぞれに中間容器１０が設けられ、各中間容器１０に接続された液体排出流路３０は、Ｎ対１で液体排出流路３２に合流している。ここで、Ｎは２以上の整数であり、図２では、Ｎ＝３である。Ｎの値は特に限定されないが、２、３、４、５、６、等が挙げられる。
【００２５】
Ｎ本に並列した液体供給流路２０のそれぞれに、第１の逆止弁２１が設けられている。また、Ｎ本に並列した液体排出流路３０のそれぞれに、第２の逆止弁３１が設けられている。つまり、中間容器１０の前後に、第１の逆止弁２１と第２の逆止弁３１とが組として設けられている。これにより、それぞれの中間容器１０ごとに内部の気圧を増減することで、当該中間容器１０を経て、液体供給口２４から液体排出口３５への液体Ｌの移送を行うことができる。
【００２６】
中間容器１０ごとに独立して内部の気圧を増減できるようにするため、気体流路１２も中間容器１０ごとに設けられている。ポンプとして、減圧ポンプ１７と加圧ポンプ１８が別々に設けられている。減圧ポンプ１７には、Ｎ本に分岐した気体排出流路１５が接続され、加圧ポンプ１８には、Ｎ本に分岐した気体供給流路１６が接続されている。減圧ポンプ１７及び加圧ポンプ１８は、液体移送装置の運転中は連続して運転することができる。これにより、特定の１又は２以上の中間容器１０に気体Ｇを供給すると同時に、他の１又は２以上の中間容器１０から気体Ｇを排出することが可能である。
【００２７】
各中間容器１０に接続された気体流路１２に対して、流路切替手段１４を介して気体排出流路１５及び気体供給流路１６が接続されている。これにより、それぞれの中間容器１０ごとに内部の気圧を増減することができる。このため、特定の１又は２以上の中間容器１０に気体Ｇを供給して、中間容器１０から液体排出口３５に液体Ｌを移送する動作と同時に、他の１又は２以上の中間容器１０から気体Ｇを排出して、液体供給口２４から中間容器１０に液体Ｌを移送する動作が可能である。
【００２８】
それぞれの中間容器１０では、液体供給口２４から中間容器１０に液体Ｌを移送する動作と、中間容器１０から液体排出口３５に液体Ｌを移送する動作の時期が異なる。そこで、かつその周期の増減時期を中間容器１０ごとにずらすことにより、液体排出口３５から排出される液体Ｌの流量の変動（脈動）を低減することができる。例えば、Ｎ個の各中間容器１０の内部の気圧を増減する周期Ｔが互いに等しい場合には、増減の時期をＴ／Ｎずつずらしてもよい。周期Ｔは、１回または２回以上の圧力減少時期と、１回または２回以上の圧力増加時期とを含むことができる。１回の周期Ｔに１回の圧力減少時期と１回の圧力増加時期を含み、圧力減少時期及び圧力増加時期を周期的に繰り返す場合、制御を簡略化することができる。
【００２９】
本実施形態では、図２に示すように、中間容器１０と液体供給流路２０，２２と第１の逆止弁２１と液体排出流路３０，３２と第２の逆止弁３１を含むユニット１００が、ディスポーザブル（使い捨て可能、シングルユース）に構成することができる。これにより、無菌で供給されるユニット１００を交換することで、液体移送装置を無菌状態に保つことができる。ポンプ１７，１８と中間容器１０との間は、フィルター１３を中間容器１０側のユニット１００に残して分離可能である。これにより、ユニット１００をポンプ１７，１８から分離した際にも、気体流路１２を通じて異物が中間容器１０に侵入することを防止できる。
【００３０】
中間容器１０に限らず、液体供給流路２０，２２、第１の逆止弁２１、液体排出流路３０，３２、第２の逆止弁３１等の部品も、プラスチックやゴム等から形成でき、使い捨てにすることができる。ユニット１００は、圧力計３３や流量計３４等の機器を含むことができる。使い捨てにしたユニット１００を廃棄する際には、使用可能な部品を回収して再利用してもよい。流量計３４及び圧力計３３は回収して再使用することもできるが、異物混入の観点から使い捨てにすることがより好ましい。流量計３４及び圧力計３３は情報ケーブルを通じてコンピュータ（制御部４０）にデータを出力できるものが好ましい。流量計３４は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）やＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）といったフッ素樹脂素材からなることが好ましく、コリオリ測定原理に基づく流量計（コリオリ式流量計）が好ましい。圧力計３３は、耐腐食性のあるものが好ましく、ポリカーボネート、ポリスルホン素材などからなるものが好ましい。
【００３１】
流路切替手段１４からポンプ１７，１８までの部分は、駆動や電気制御が関与することから、ユニット１００とは別に構成されることが好ましい。液体供給口２４に設けられる液体供給源２３は、ユニット１００とは別に接続又は交換を可能とすることが好ましい。
【００３２】
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
本発明の液体移送装置は、培養装置、カラムクロマトグラフィー装置等、バイオテクノロジー関係の装置に好適に利用することができる。複数の液体移送装置を並列に接続することもでき、複数の液体移送装置を直列に接続することもできる。
【００３３】
中間容器内の液面の制御、気体供給のフィードバック制御、複数の中間容器を有する場合の並列化制御など、各種制御を行うため、本実施形態の液体移送装置は、スイッチ等の入力手段、表示パネル等の出力手段、制御部に格納されるプログラムやメモリー等を備えることができる。
【００３４】
図２にように中間容器及び逆止弁の組を並列的に複数設けた場合において、２以上の中間容器において内部気圧の増減時期を同期させてもよい。この場合、中間容器を大型化したのと同等の効果があり、移送の流量増加が実現できる。脈動抑制と流量増加を兼ね備える場合、内部気圧の増減時期を同期させるＮ１個の中間容器をＮ２組設け（Ｎ＝Ｎ１×Ｎ２）、Ｎ２組の間では内部気圧の増減時期を組ごとにずらすことができる。
【符号の説明】
【００３５】
Ｇ…気体、Ｌ…液体、１０…中間容器、１１…レベルセンサ、１２…気体流路、１３…フィルター、１４…流路切替手段、１５…気体排出流路、１６…気体供給流路、１７…減圧ポンプ、１８…加圧ポンプ、２０，２２…液体供給流路、２１…第１の逆止弁、２３…液体供給源、２４…液体供給口、２５…液体供給口から吸い込まれる液体、３０，３２…液体排出流路、３１…第２の逆止弁、３３…圧力計、３４…流量計、３５…液体排出口、３６…液体排出口から排出される液体、４０…制御部、４１…入力系統、４２…出力系統、１００…ユニット。
【図１】
2016202090.tif 000003
【図２】
2016202090.tif 000004