(57)【要約】  少なくとも１の中空の細長部分（２）を具える筐体（３）と、前記細長部分（２）の内部で往復移動するように配置される少なくとも１のピストン（４）と、流体をピストン（４）の内衝程の間に吸入口（１１）を通ってチャンバに吸入でき、前記ピストン（４）の外衝程の間に排出口（１１’）を通ってチャンバから排出できるように構成される少なくとも１の吸入口（１１）及び少なくとも１の排出口（１１’）とを具える定量ポンプが記載されている。ポンプは更に、弁ホルダ（５”）の表面（７）が筐体の外表面の一部（７’）に対向して保持されるようにポンプの筐体（３）に取付けられる少なくとも１の弁ホルダ（５”）を有する直線運動及び／又は角運動が可能な弁機構（５、５’、５”）を具える。ポンプの筐体（３）はピストンのチャンバから前記筐体の外表面の一部（７’）に延在する少なくとも１の貫通孔（３０）を具える。弁ホルダ（５”）は少なくとも１の吸入開口部及び／又は排出開口部（３１、３１’）を具え、ピストンの交互の内衝程及び外衝程の間に定量ポンプの吸入口及び排出口（１１、１１’）をピストンのチャンバと交互に連結するために、吸入開口部と前記排出開口部と（３１、３１’）を交互に筐体（３）の貫通孔（３０）に整列するように直線運動及び／又は回転運動可能に配列される。【選択図】図２
2012507656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定量ポンプであって：
長軸方向に延在する外側面を具える扁平形状の外表面を有する多角形の断面の細長いプリズムとして、あるいは円形／楕円形の断面のシリンダとして成形され、少なくとも１の中空の細長部分を具える筐体（３、３’、３７）と；
前記細長部分の内側で往復移動するように配置される、少なくとも１のピストン（４、３８、３８’）と；
当該ピストンの内衝程の間に流体を通過させてチャンバ（２、３６、３６’）に吸入し、前記ピストンの外衝程の間に前記流体を通過させて前記チャンバから排出することができるように配置される、少なくとも１の吸入口（１１、３１、４５）及び少なくとも１の排出口（１１’、３１’、４５’）と；
を具え、
前記筐体が前記ピストンのチャンバから前記筐体の外表面に延在する少なくとも１の貫通孔（１０、１０’、３０、４０ｉ、４０ｏ、４０ｉ’、４０ｏ’）を具え、
前記定量ポンプが当該ポンプの筐体の長軸方向の外表面に沿って摺動可能に保持される扁平面又は内湾曲面を具備する少なくとも１の弁ホルダ（５、５’、５”、４１、４１’）を有する直線運動及び／又は角運動が可能な弁機構を更に具え、
前記弁ホルダが：
少なくとも１の吸入開口部及び／又は排出開口部（８、８’、３２、３２’、４４ｉ、４４ｏ、４４ｉ’、４４ｏ’）を具え；
前記ピストンの交互の内衝程及び外衝程の間に前記定量ポンプの吸入口及び排出口（１１、１１’、３１、３１’、４５、４５’）を前記ピストンのチャンバと交互に連結するために、前記吸入開口部と前記排出開口部とを交互に前記筐体の貫通孔に整列するように直線運動及び／又は回転運動可能に配列され、
前記少なくとも１の弁ホルダ（５、５’、５”、４１、４１’）が前記定量ポンプの吸入口及び排出口（１１、１１’、３１、３１’、４５、４５’）を密封するように、前記筐体の外表面に対向して保持されることを特徴とする定量ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の定量ポンプにおいて、前記少なくとも１の弁ホルダ（５、５’、５”、４１、４１’）が前記吸入開口部及び／又は前記排出開口部（８、８’、３２、３２’、４４ｉ、４４ｏ、４４ｉ’、４４ｏ’）の周囲に配置される密封部材（６、６’、３３、３３’、４３、４３’）を具え、当該密封部材が前記定量ポンプの吸入口及び排出口（１１、１１’、３１、３１’、４５、４５’）を密封するように、前記筐体の外表面に対向して保持されることを特徴とする定量ポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載の定量ポンプにおいて、前記少なくとも１の弁ホルダ（５、５’、５”、４１、４１’）の前記密封部材（６、６’、３３、３３’、４３、４３’）がＯリング、ガスケット、又は外側を被膜した部品であることを特徴とする定量ポンプ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の定量ポンプにおいて、前記弁ホルダ（５、５’、５”、４１、４１’）が前記定量ポンプの吸入口及び排出口（１１、１１’、３１、３１’、４５、４５’）を具えることを特徴とする定量ポンプ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の定量ポンプにおいて、前記弁機構がその底部に駆動機構の駆動部材（７２、８１、２２０）を受けるように構成される溝部（１８）を具えることを特徴とする定量ポンプ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の定量ポンプにおいて、当該定量ポンプ（３、３’、３７）の前記少なくとも１の弁ホルダ（５、５’、５”、４１、４１’）、前記筐体（３、３’、３７）、前記少なくとも１のピストン（４、３８、３８’）が消耗品であることを特徴とする定量ポンプ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の定量ポンプにおいて、前記弁機構が：
一方の前記筐体の長軸方向に延在する外側面に沿って摺動可能に取付けられる吸入ホルダ（５、４１）と；
他方の前記筐体の長軸方向に延在する外側面に沿って摺動可能に取付けられる排出ホルダ（５’、４１’）と；
を具え、
前記吸入ホルダ（５、４１）が前記ピストン（４、３８、３８’）の内衝程の間に前記ポンプのチャンバ（２、３６、３６’）を前記吸入口（１１、４５）に連結するために、前記筐体の１の吸入貫通孔（１０、４０ｉ、４０ｉ’）と整列するように配置された少なくとも１の吸入開口部（８、４４ｉ、４４ｉ’）を具え、
前記排出ホルダ（５’、４１’）が前記ピストン（４、３８、３８’）の外衝程の間に前記ポンプのチャンバ（２、３６、３６’）を前記排出口（１１’、４５’）に連結するために、前記筐体の１の排出貫通孔（１０’、４０ｏ、４０ｏ’）と整列するように配置された少なくとも１の排出開口部（８’、４４ｏ、４４ｏ”）を具えることを特徴とする定量ポンプ。
【請求項８】
請求項７に記載の定量ポンプにおいて、前記吸入ホルダ及び前記排出ホルダ（５、５’、４１、４１’）は相互連結され、かつ相互に対向して取付けられ、各々が長軸方向に延在する、２の対向する前記筐体の側面のうちの１つに沿って移動可能であることを特徴とする定量ポンプ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の定量ポンプにおいて、前記筐体が：
少なくとも１の中空の第１のシリンダ部、及び少なくとも１の中空の第２のシリンダ部と；
第１及び第２のピストンのチャンバ（３６、３６’）を生成するために、各々が前記第１のシリンダ部及び前記第２のシリンダ部の内部で往復移動するように直線運動が可能な第１及び第２のピストン（３８、３８’）と；
を具え、前記弁機構が：
前記第１及び第２のピストン（３８、３８’）の内衝程の間に前記第１及び第２のピストンのチャンバ（３６、３６’）を前記吸入口（４５）に交互に連結するために、前記筐体の第１及び第２の吸入貫通孔（４０ｉ、４０ｉ’）と交互に整列するように配置された第１及び第２の吸入開口部（４４ｉ、４４ｉ’）を具える吸入ホルダ（４１）と；
前記第１及び第２のピストン（３８、３８’）の外衝程の間に前記第１及び第２のピストンのチャンバ（３６、３６’）を前記排出口（４５’）に交互に連結するために、第１及び第２の吸入貫通孔と交互に整列するように配置された第１及び第２の排出開口部（４４ｏ、４４ｏ’）を具える排出ホルダ（４１’）と；
を具えることを特徴とする定量ポンプ。
【請求項１０】
請求項９に記載の定量ポンプにおいて、前記第１及び第２のピストン（３８、３８’）が長軸に沿って直列配置されることを特徴とする定量ポンプ。
【請求項１１】
請求項９に記載の定量ポンプにおいて、前記第１及び第２のピストン（３８、３８’）が並列配置されることを特徴とする定量ポンプ。
【請求項１２】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の定量ポンプが：
トレイ部（１９０）であって：
Ｕ字形状の支持要素（１００）の下部の少なくとも１の側面から垂直に突出し；かつ
前記トレイ部（１９０）が移動可能な横方向の距離を超えて延在する；
誘導手段（１８０、１８０’）に摺動可能に取付けられるトレイ部（１９０）と；
当該トレイ部（１９０）から前記定量ポンプの前記少なくとも１のピストン（４、３８、３８’）のピストンの頭部を通って垂直に突出するように構成されるピストン駆動ピン（２２’）と；
回転シャフト（１５０）に偏心的に取付けられ、駆動される第１の偏心シャフト（１４０）を受けるために前記トレイ部（１９０）の内部に取付けられる第１の玉軸受（１７０）と；
支持部分（１６０）に取付けられる第２の玉軸受（１７５）の内部に配置される回転部（１８５）と；
前記回転部（１８５）から垂直に突出するように、かつ、前記第１の偏心シャフト（１４０）から９０°で角度的にオフセットされるべく取付けられる第２の偏心シャフト（１４５）と；
前記第２の偏心シャフト（１４５）の周りに配置される第３の玉軸受（２２０）と；
を具備する駆動機構を具え、前記第３の玉軸受（２２０）が、前記弁機構の底部に配置される溝部に摺動可能に取付けるべく構成されることを特徴とする定量ポンプ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の定量ポンプにおいて、前記誘導手段が前記Ｕ字形状の支持要素（１００）の下部の各側面から垂直に突出する２対のロッド（１８０、１８０’）であり、前記支持部分（１６０）が前記２対のロッド（１８０、１８０’）間に配置されることを特徴とする定量ポンプ。
【請求項１４】
請求項１２に記載の定量ポンプにおいて、前記誘導手段が前記Ｕ字形状の支持要素（１００）の下部の各側面から垂直に突出するスライドレール（１８０、１８０’）であり、前記支持部分（１６０）が前記スライドレール（１８０、１８０’）間に配置されることを特徴とする定量ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチスケール式の定量ポンプ、及び定量ポンプの駆動機構に関する。このポンプの内部構造は異なる技術分野、主に正確な量の活性物質の送達が最も重要となりうる医薬品及び医学産業において用いられるように、１時間あたりリットルないしナノリットルの範囲の流速で流体を分配するように設計されうる。このポンプは特に、投与量のインスリンを送達して糖尿病に罹患する患者を治療すべく構成される。食品産業、化学産業、又は他の産業における他の用途が更に考えられうる。
【背景技術】
【０００２】
英国特許第８６０６１６号、米国特許第５３１２２３３号、及び欧州特許第１８１７４９９号に記載のような、当該技術分野で既知の現存する定量ポンプの多くは、チャンバ内に単一のピストンを具える。ピストンの内衝程は特異的な流体量でピストンのチャンバを充填する（充填段階）一方、ピストンの外衝程はチャンバの外部に前記流体量を放出する（放出段階）。ピストン及び弁機構が相互に独立して駆動される他のポンプと異なり、これらのポンプはピストン行程を弁機構の移動と連結する機構によって駆動される。弁の転換が常に定量ポンプの工程の最後に生じるという保証によって、能動的に逆流を回避する。これらのポンプの主な欠点は放出される流体の流速は、流体がピストンの内衝程中に排出されないよう、断続的であることである。
【０００３】
引用によって本明細書中に組み込まれる国際公開第２００６０５６８２８号は、一方のピストンの内衝程中に特異的な流体量が吸入される一方、同一の流量が他方のピストンの外衝程中に排出されるように、その各々のチャンバ内部の動作が同期される第１及び第２のピストンを具える定量ポンプについて記載している。互いに末端を対向して構築し、筐体を形成する中空の第１及び第２のシリンダ部（チャンバ）の内部に、第１及び第２のピストンが長軸に沿って配置される。弁のディスク部（弁機構）は、Ｔ字形状の吸気及び排出チャネルにそれぞれ連結される吸入口及び排出口を具え、筐体の内部の第１のピストンと第２のピストンとの間に取付けられ、ピストン行程を弁機構の移動に連結した、直線及び角度的な連結した往復移動によって与えられるように配置される。更に正確には、ディスク部の直線移動は、その各々のチャンバ内で第１及び第２のピストンの内衝程を交互に、次いで第１及び第２のピストンの外衝程を交互に生じさせる、ピストンの軸に沿ったシリンダ形状の筐体の往復摺動を生成する一方、その角移動は第１のピストンのチャンバの充填段階を第２のピストンの放出段階と同期する。この同期は、前記チャネルが前記ディスク部の外側面に隣接した、双方のシリンダ部の直径に沿って配置される吸入開口部及び排出開口部に交互に重なるときに吸入口を第１及び第２のチャンバに、ならびに第１及び第２のチャンバを排出口に交互に連結する、弁のディスク部の内部に配置したＴ字形状の吸気及び排出チャネルによって実現される。このポンプによって放出される流体の流動は準連続的である。
【０００４】
しかしながら、このポンプによって送達される流体の流速は、各々のシリンダ内部の各々のピストンが移動する距離に直接的に依存するため、不規則的である。実際に、第１及び第２のピストンが交互の放出段階にある場合に生成される圧力は正弦曲線の通りに変化する。結果として、ポンプによって放出される流体の流速は２のピストンのうちの１つが外衝程を開始し、前記ピストンがその行程の中間に達するまで漸増する。次いで、流速はピストンがその行程の最後に到達するにつれて漸減する。この特異的な時間では、双方のピストンが短期間不動になり、別のサイクルの開始前にバルブが転換されるときに（不動時間）に吸入排出動作が保証されない。従って、流体は不動時間中に放出されない。
【０００５】
この定量ポンプの主要な欠点は吸入及び排出開口部がＴ字形状の吸気及び排出チャネルに交互に整列するように配置され、弁のディスク部の外側面に隣接する双方のシリンダ部の直径を横切って配置されることである。結果として、第１及び第２のチャンバの容量の低減は、標準的な流動送達を十分に保証しない開口部の大きさで限定される。
【０００６】
更に、この定量ポンプの内部構造は、特定の圧力で動作する場合に連続的かつ安定した流速を得るための溶液を提供できる更なるチャンバを並列に統合することを困難にする。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、バルブ構成が少なくとも１のピストンのチャンバの小型化を制限しない定量ポンプを提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、内部構造が連続かつ安定した流速で、流体を送達できる改良型の開発に障壁のない定量ポンプを提供することである。
【０００９】
これらの目的は、特許請求の範囲に規定のような定量ポンプによって実現される。
【００１０】
従って、定量ポンプは：少なくとも１の中空の細長部分を有する筐体と；前記細長部分の内部で往復移動するように配置される少なくとも１のピストンと；直線運動及び／又は角運動が可能な弁機構と；弁機構に取付けられ、流体をピストンの内衝程の間に吸入口を通ってチャンバに吸入し、前記ピストンの外衝程の間にチャンバから排出口を通って排出できるように配置される少なくとも１の吸入口／排出口と；を具える。弁機構は、弁ホルダの表面が筐体の外表面の一部に対向して保持されるようにポンプの筐体に取付けられる少なくとも１の弁ホルダを具える。ポンプの筐体は少なくとも１の貫通孔を具え、ピストンのチャンバから前記筐体の外表面の一部に延在している。弁ホルダは少なくとも１の吸入開口部及び／又は排出開口部を具え、直線及び／又は回転運動可能に配置されて、ピストンの交互の内衝程と外衝程の間に定量ポンプの吸入口及び排出口をピストンのチャンバに交互に連結するように、吸入開口部と排出開口部を筐体の貫通孔に交互に整列する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明は添付の図面を引用した、以下のいくつかの実施形態の詳細な説明によって更に適切に理解されるであろう。
【００１２】
【図１】図１は、上面の透視斜視図において、本発明の第１の実施形態による定量ポンプを示す。
【図２】図２は、図１に示した定量ポンプの主構成要素、すなわち中空のシリンダ部を具える筐体、ピストン、及び第１の吸入ホルダと第２の排出ホルダとを具える往復直線運動可能な弁機構の分解組立図を示す。
【図３】図３ａは、吸入弁が開いていて排出弁が閉じている場合（充填段階）のピストンの内衝程中の図１の定量ポンプの軸方向の断面図を示し；図３ｂは、吸入弁及び排出弁の双方が閉じているピストンの内衝程の終了時の同様の定量ポンプの軸方向の断面図を示し；図３ｃは、吸入弁が閉じていて排出弁が開いている場合（放出段階）のピストンの外衝程中の同様の定量ポンプの軸方向の断面図を示し；図３ｄは、吸入弁及び排出弁の双方が閉じているピストンの外衝程の終了時の同様の定量ポンプの軸方向の断面図を示す。
【図４】図４は、図３ａないし３ｄに示したのと異なる順番を経た本発明の第１の実施形態の定量ポンプを駆動する機構の斜視図を示す。
【図５】図５は、クランク軸を示すために部分的に分解されたこの駆動機構の斜視図である。
【図６】図６は、往復摺動可能なピストン及び弁のトレイ部を示すために部分的に分解されたこの駆動機構の斜視図である。
【図７】図７は、弁機構を駆動するためのピストン及びシャフトを具える駆動機構のクランク軸の立面図を示す。
【図８】図８ａ及び８ｂは、弁機構及びピストン駆動シャフトをそれぞれ有する図７の側面図を概略的に示す。
【図９】図９は、ピストン駆動シャフトの回転に対するピストン行程の好適な旋回と、弁駆動シャフトの回転に対する弁機構の直線運動を示すグラフを表示する。
【図１０】図１０は、弁機構の移動サイクルに対する１以上のピストン工程のサイクルの概略的な図を示す。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施形態の変形による定量ポンプの斜視図を示す。
【図１２】図１２は、図１１の軸方向の断面図を示す。
【図１３】図１３は、図１１に示した定量ポンプを駆動するための機構を示す。
【図１４】図１４は、別の実施形態による駆動機構に連結される本発明の第１の実施形態の定量ポンプの斜視図を示す。
【図１５】図１５は、図１４の断面図を示す。
【図１６】図１６は、定量ポンプのない、図１４の駆動機構の斜視図を示す。
【図１７】図１７は、透視斜視図において、本発明の第２の実施形態による中空の第１及び第２のシリンダ部の内部で長軸に沿って配置された第１及び第２のピストンを具える定量ポンプを示す。
【図１８】図１８は、図１４に示した定量ポンプの主構成要素、すなわち中空の第１及び第２のシリンダ部を具える筐体、２のピストン、及び弁機構を構成する２の弁ホルダの分解組立図を示す。
【図１９】図１９は、わずかに構成された、図１９の定量ポンプを駆動するための図１６の駆動機構に連結された本発明の第２の実施形態の定量ポンプの斜視図を示す。
【図２０】図２０は、図１４の断面図を示す。
【図２１】図２１は、定量ポンプのない、図１９の駆動機構の斜視図を示す。
【図２２】図２２ａは、吸入排出動作がなく吸入及び排出が閉じている場合のサイクルの開始時の図１４の軸方向の断面図を示し；図２２ｂは、第１のピストンの内衝程中（第１のチャンバの吸入弁が開いていて、第１のチャンバの排出弁が閉じている）、及び第２のピストンの外衝程中（第２のチャンバの吸入弁が閉じていて、第２のチャンバの排出弁が開いている）の図１４の軸方向の断面図を示し；図２２ｃは、第１のピストンの内衝程及び第２のピストンの外衝程の終了時（この時点では、総ての吸入弁及び排出弁が閉じている）の図１４の軸方向の断面図を示し；図２２ｄは、第１のピストンの外衝程中（第１のチャンバの吸入弁が閉じていて、第１のチャンバの排出弁が開いている）、及び第２のピストンの内衝程中（第２のチャンバの吸入弁が開いていて、第２のチャンバの排出弁が閉じている）の図１４の軸方向の断面図を示す。
【図２３】図２３は、本発明の第２の実施形態の変形による並列配置された２のピストンを具える定量ポンプの概略的な断面図及び上面図を示す。
【図２４】図２４は、図１７に示す定量ポンプを駆動するための駆動機構のクランク軸の立面図を示し、前記クランク軸は第１のピストン駆動シャフトと、第２のピストン駆動シャフトと、弁機構駆動シャフトとを具える。
【図２５】図２５ａ、２５ｂ、２５ｃはそれぞれ、弁機構駆動シャフト、第１のピストン駆動シャフト、及び第２のピストン駆動シャフトを有する図２４の側面図を概略的に示す。
【図２６】図２６は、本発明の第３の実施形態による定量ポンプの概略的な断面図を示す。
【図２７】図２７は、本発明の第３の実施形態の定量ポンプを駆動するための駆動機構のクランク軸の立面図を示し、前記クランク軸は、ポンプの弁機構を駆動するための第１及び第２のシャフトと、連結されたピストンの第１の対を駆動するためのシャフトと、連結されたピストンの第２の対を駆動するためのシャフトとを具える。
【図２８】図２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、及び２８ｄはそれぞれ、２の弁機構駆動シャフトのうちの一方、第１の連結されたピストンの弁駆動シャフト、連結されたピストンの第１の対を駆動するためのシャフト、連結されたピストンの第２の対を駆動するためのシャフト、及び、２の弁機構駆動シャフトのうちの他方の側面図をそれぞれ示す。
【図２９】図２９は、本発明の第４の実施形態による定量ポンプの概略図を示す。
【図３０】図３０は、本発明の更なる実施形態による定量ポンプの概略図を示す。
【図３１】図３１ａ及び３１ｂはそれぞれ、弁機構駆動シャフトと１以上のピストンの駆動シャフトとを有する図３０に示した定量ポンプを駆動するように構成されるクランク軸の側面図を概略的に示し；図３１ｃは、変形により弁機構駆動シャフトから１８０°シフトした１以上のピストンの駆動シャフトを有する図３０に示した定量ポンプを駆動するように構成されるクランク軸の側面図を概略的に示す。
【図３２】図３２は、定量ポンプの異なる弁配置の構成を概略的に示す。
【図３３】図３３は、定量ポンプの異なる弁配置の構成を概略的に示す。
【図３４】図３４は、定量ポンプの異なる弁配置の構成を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の第１の実施形態によると、定量ポンプは：筐体３の内部に含まれて、前記筐体３が好適にはプリズム形状の矩形の外表面を有する中空のシリンダ部２と；２の密封部材４”を有するピストン４であって、シリンダ部２の内部で往復移動するように取付けられるピストン４と；吸入及び排出弁ホルダ５、５’を具える往復直線運動可能な弁機構と；を具える（図２）。前記ホルダ５、５’はそれぞれ、吸入口及び排出口１１、１１’を具える。２の弁ガスケット６、６’は、それぞれ吸入及び排出チャネル９、９’に連結される細長開口部８、８’の周りの各ホルダ５、５’の矩形の扁平面７に配置される。
【００１４】
２の対向する筐体３の外側面はそれぞれ、ピストンのチャンバから筐体の外表面に延在する吸入及び排出貫通孔１０、１０’を具える。前記外側面の各々は、２のホルダの矩形面７のうちの１つが定量ポンプ吸入口及び排出口１１、１１’を密封するように保持される対向する扁平面７’を得るように切断されている。吸入及び排出弁ホルダ５、５’は、ピストンの内衝程の間に吸入チャネル９をピストンのチャンバに連結し、ピストンの外衝程の間にピストンのチャンバを排出チャネル９’に連結するために、吸入及び排出貫通孔１０、１０’に交互に細長開口部８を整列するように直線運動可能である。
【００１５】
各々の弁ホルダ５、５’はその隅部の近くに、双方の弁ホルダ５、５’が筐体３の双方の外側面上に互いに対向して構成されうるように、その扁平面７に対して垂直に延在するオス型及びメス型の突出部１２、１２’を具える。定量ポンプは筐体３の上方及び下方の双方の外側面に２の長軸方向の溝部１３を具える誘導手段を有し、その内部に吸入及び排出弁ホルダ５、５’の下方及び上方部分が摺動可能に取付けられる。
【００１６】
図３ａないし３ｄによって示されるように、ピストン行程及び弁機構の直線的な往復移動は、吸入排出サイクルの間に、以下の手順が実行される：
ピストンの内衝程が開始し、弁機構５、５’がポンプの筐体３に沿って一方向にわずかに移動し、その結果、弁機構５、５’の細長型の吸入開口部８が吸入貫通孔１０に整列するように連続的に維持されて、流体を吸入チャネル９を通って前記チャンバに吸入できるように、ピストン４の内衝程にわたってピストンのチャンバを吸入チャネル９に連結する（図３ａ）；
ピストンの内衝程の最後に、弁機構５、５’の細長型の排出開口部８’を排出貫通孔１０’と整列するように、更にポンプの筐体３に沿った移動を維持して、ピストンのチャンバを排出チャネル９’に連結し、このような移動は吸入排出動作が生じない時間（いわゆる不動時間）に生じる（図３ｂ）；
ピストンの外衝程は弁機構５、５’がポンプの筐体３に沿って更にわずかに移動するときに開始し、その結果、弁機構５、５’の細長型の排出開口部８’は排出貫通孔１０に整列するように連続的に維持されて、流体を排出チャネル９を通ってチャンバの外に排出できるように、ピストン４の外衝程にわたってピストンのチャンバを排出チャネル９に連結する（図３ｃ）；
ピストンの外衝程の最後に、弁機構５、５’は、新規の吸入排出サイクルで吸入開口部８をチャンバに整列するように、不動時間中にポンプの筐体３に沿って逆方向に移動する（図３ｄ）。
【００１７】
図４ないし８ｂによって示されるように、ピストン４及び弁機構５、５’の移動は、吸入排出サイクルの２の不動時間中に吸入及び排出の転換が確実に生じるように、９０°で相互に角度的にオフセットされる２の偏心シャフト１３’、１３”（図８ａ及び８ｂ）を有するクランク軸１３（図７）を具える駆動機構によって与えられる。２の偏心シャフト１３’、１３”うちの一方（すなわち、弁機構駆動シャフト１３’）はクランク軸１３の一末端に配置され、直線的な往復移動を直線運動可能な弁機構に与えるように構成される一方、２の偏心シャフト１３’、１３”うちの他方（すなわち、ピストン駆動シャフト１３”）はクランク軸１３の中央近傍に配置され、直線的な往復移動を定量ポンプのピストン４に与えるように構成される。前記クランク軸１３の他の末端は、回転子１５’に連結されるウォームスクリュー１５と噛合った駆動歯車１４に取付けられる（図５）。
【００１８】
図６で示されるように、弁のトレイ部１６の上部及び下部は摺動可能な弁のトレイ部１６が第１の垂直面に配置されるように、それぞれ第１及び第２の支持ロッド１６’、１６”に摺動可能に取付けられる。前記トレイ部１６は、弁機構駆動シャフト１３’の末端が内部調整される垂直な細長開口部１７を具える。弁機構駆動ピン１８（図４）は弁のトレイ部１６の上部に垂直に取付けられ、弁機構の吸入及び排出弁ホルダ５、５’の底部に配置された半円柱形状の溝部１８’に留められるように配置される（図２）。
【００１９】
ピストンのトレイ部１９の上部及び下部は、摺動可能なピストンのトレイ部１９が第１の垂直面に平行な第２の垂直面に配置されるように、それぞれ第３及び第４のロッド１９’、１９”に摺動可能に取付けられる。前記ピストンのトレイ部１９は、ピストン駆動シャフト１３”の周りに配置される玉軸受２１が内部に挿入される垂直な矩形開口部２０を具える。玉軸受の直径は矩形開口部２０の幅よりわずかに小さく、吸入排出サイクルの２の不動時間を生成する横方向の遊び（図示せず）を形成する。ピストン駆動ピン２２はピストンのトレイ部１９の上部から垂直に突出し、ピストンの頭部に配置される貫通孔４’に挿入されるように配置される（図２）。
【００２０】
クランク軸１３の回転は、ピストン４及び弁機構駆動ピン１８、２２の水平方向の往復移動を引き起こす、各々の支持ロッド１６、１６’、１９’、１９”に沿った弁及びピストンのトレイ部１６、１９の水平方向の往復移動を引き起こす。
【００２１】
ピストン行程及び弁機構の移動は、互いに独立し、図９及び１０に示したようなサイクルに好適に追従するように各々の軸周りで回転するピストン駆動シャフト及び弁機構駆動シャフトによってそれぞれ与えられる。
【００２２】
定量ポンプは、弁の転換中にシリンダ内部で双方のピストンが移動する距離を限定することによって吸入弁及び排出弁が開放するときに除去される適切な過剰圧力又は低圧力をチャンバ内部に生成するため、上述の遊びがなくても有効に動作しうることに留意すべきである。
【００２３】
図１１ないし１３によって示されるように本発明の第１の実施形態の変形によると、定量ポンプの筐体３’はピストンのチャンバから筐体面に延在する単一の貫通孔３０を具える。往復直線運動可能な弁機構５”は吸入チャネル及び排出チャネル３１、３１’を具え、当該チャネル３１、３１’の各々はそれぞれ細長型の吸入及び排出開口部３２、３２’に連結される。Ｏリング又はガスケット３３、３３’は、吸入及び排出開口部３２、３２’の周りの矩形の扁平面３４に配置される。弁機構５”はその扁平面３４が矩形の扁平面３４’に対向する筐体の一方の外側面に密封されるように配置され、前記筐体３’に沿った往復移動により直線運動可能となって、ピストンの内衝程中に吸入チャネル３１に、ピストンの外衝程中に排出チャネル３１’に筐体３’の貫通孔３０を交互に整列する。
【００２４】
この定量ポンプは図１３に示されるような駆動機構によって動作可能である。この駆動機構は、本発明の第１の実施形態に記載の駆動機構と異なり、相互に平行な水平面によって配置され、垂直軸周りで回転するクランク軸１３ｂによって駆動する、ピストンのトレイ部１６’、１９’を具える。弁及びピストン駆動ピン１８ｂ、２２ｂはそれぞれ、弁及びピストンのトレイ部１６’、１９’の上部から垂直に突出する。開口部３５（図１１）は弁機構の下部に具現化されて、弁機構駆動ピン１８ｂを受容する。
【００２５】
好適な実施形態においては、この定量ポンプは前記機構の大きさを最小化するように設計される図１４ないし１６によって示されるような駆動機構によって駆動される。この駆動機構の主成分はＵ字形状の支持要素１００の内部に保持される。支持要素１００の下部は２対のロッド１８０、１８０’に摺動可能に取付けられるトレイ部１９０を具え、各々の対となるロッド１８０、１８０’はＵ字形状の支持要素１００の各側面から垂直に突出し、トレイ部１９０が移動する横方向の距離を超えて延在する。ピストン駆動ピン２２’は、前記トレイ部１９０からＵ字形状の支持要素１００の上部を横切って取付けられる定量ポンプのピストンの頭部４’（図２）を通って垂直に突出するように配置される。第１の玉軸受１７０はトレイ部１９０の内部に取付けられて、回転シャフト１５０に偏心的に取付けられ、駆動される第１の偏心シャフト１４０を受容する。シャフト１４０の偏心移動はロッド１８０、１８０’に沿った水平に往復する摺動移動をトレイ部１９０に与え、次いで駆動ピン２２’によってそのチャンバの内部にピストン４の直線的な往復移動を駆動する。回転部１８５は、２対のロッド１８０、１８０’間に配置される支持部分１６０に取付けられる第２の玉軸受１７５の内部に配置される。第２の偏心シャフト１４５（図１６）は、第１の偏心シャフト１４０と９０°で角度的にオフセットされる回転部１８５から垂直に突出するように取付けられる。第３の玉軸受２２０は前記第２の偏心シャフト１４５の周りに配置され、弁機構５、５’の底部に配置された溝部（図示せず）に摺動可能に取付けられるように構成される。結果、弁機構５、５’は第３の玉軸受２２０によって、定量ポンプの筐体３に沿って往復移動するように駆動され、弁機構５、５’の移動はそのチャンバの内部のピストン４の直線的な往復移動と同期して、吸入及び排出の転換が吸入排出サイクルの２の不動時間の間に確実に生じるようにする。
【００２６】
ある変形（図示せず）においては、１対のロッド１８０、１８０’は除去され、トレイ部１９０は、支持部分１６０の一方の側面のみに摺動可能なように配置される。別の変形（図示せず）においては、各々の対となるロッド１８０、１８０’はスライドレールで置換できる。
【００２７】
図１７ないし２０及び２２ａないし２２ｄによって示されるような本発明の第２の実施形態によると、定量ポンプは：通常の矩形プリズム形状の筐体３７の内部に長軸に沿って配置される中空の第１及び第２のシリンダ部３６、３６’と；それぞれが筐体３７の第１及び第２のシリンダ部３６、３６’の内部に往復移動するように取付けられる第１及び第２のピストン３８、３８’と；往復直線運動可能な弁機構３９と；を具える。中空の第１のシリンダ部３６は相互に対向して配置され、第１のピストンのチャンバから筐体の外表面に延在する第１の吸入及び排出貫通孔４０ｉ、４０ｏを具える一方、中空の第２のシリンダ部３６’は相互に対向して配置され、第２のピストンのチャンバから前記筐体の外表面に延在する第２の吸入及び排出貫通孔４０ｉ’、４０ｏ’を具える。
【００２８】
往復直線運動可能な弁機構３９は、第１及び第２の吸入弁ホルダ４１と、第１及び第２の排出弁ホルダ４１’とを具える。これらの２のホルダ４１、４１’の各々は、第１及び第２の細長開口部４４ｉ、４４ｉ’、４４ｏ、及び４４ｏ’の周りに配置される第１及び第２のガスケット又はＯリング４３、４３’を具える矩形の扁平面４２を有する。吸入弁ホルダ４１の２の開口部４４ｉ、４４ｉ’は好適には単一の吸入チャネル４５に連結される一方、排出ホルダ４１’の２の開口部４４ｏ、４４ｏ’は好適には単一の排出チャネル４５’に連結される。更に２の吸入開口部及び排出開口部は第１及び第２の吸入口ならびに第１及び第２の排出口に直接的に連結できる。
【００２９】
２のホルダ４１、４１’の各々の上部及び下部の幅全体は、２のホルダ４１、４１’が各々の矩形の扁平面４２が対応する筐体３７の２の対向する外側面４６、４６’のうちの１つに対して静止すべく互いに対向して構成されうる一方、構成した弁機構３９の上方及び下方の内表面がそれぞれ、矩形プリズム形状の筐体３７の上方及び下方の外側面４７、４７’に対向して保持されるように、その矩形面４２に垂直に突出した矩形部分を具える（図１８）。
【００３０】
図２２ａないし２２ｄによって示されるように、ピストン行程及び弁機構の移動は以下の手順が吸入排出サイクル中に生じるように以降に記載の駆動機構によって与えられる：
弁機構３９が低速でポンプの筐体３７に沿って一方向に移動するときに、第１のピストンの内衝程及び第２のピストンの外衝程が開始し、その結果、第１のピストンの内衝程によって第１のチャンバに流体が吸入される一方、第２のピストンの外衝程によって第２のチャンバに流体が排出されるように、吸入弁ホルダ４１の第１の細長開口部４４ｉが第１の吸入貫通孔４０ｉに整列するよう連続的に維持されて、第１のピストンのチャンバを吸入チャネル４５と連結する一方、排出弁ホルダ４１’の第２の細長開口部４４ｏ’が第２の排出貫通孔４０ｏ’に整列するよう連続的に維持されて、第１のピストンのチャンバを排出チャネル４５’と連結する（図２２ｂ）；
第１のピストンの内衝程及び第２のピストンの外衝程の最後に、弁機構３７は更にポンプの筐体３７に沿って移動して、一方では第１の排出開口部４４ｏを第１の排出貫通孔４０ｏに整列して第１のピストンのチャンバを排出チャネル４５’と連結し、他方では第２の吸入開口部４４ｉ’を第１の第２の吸入貫通孔４０ｉ’に整列して第２のピストンのチャンバを吸入チャネル４５と連結し、このような移動が不動（吸入排出動作のない）時間中に生じる（図２２ｃ）；
弁機構３９が更にポンプの筐体３７に沿って移動するときに、第１のピストンの外衝程及び第２のピストンの内衝程が開始し、その結果、第１のピストンの外衝程によって第１のチャンバに流体が排出される一方、第２のピストンの内衝程によって第２のチャンバに流体が吸入されるように、吸入弁ホルダ４１の第２の細長開口部４４ｉ’が第２の吸入貫通孔４０ｉ’に整列するよう連続的に維持されて、第２のピストンのチャンバを吸入チャネル４５と連結する一方、排出弁ホルダ４１’の第１の細長開口部４４ｏが第１の排出貫通孔４０ｏに整列するよう連続的に維持されて、第１のピストンのチャンバを排出チャネル４５’と連結する（図２２ｄ）；
第１のピストンの外衝程及び第２のピストンの内衝程の最後に、弁機構がポンプの筐体３７に沿って逆方向に移動して（図２２ａ）、初期位置に到達し、別の吸入排出サイクルを開始する。
【００３１】
図１９ないし２１によって示されるように、本発明の第２の実施形態の定量ポンプの筐体３７の内部での第１及び第２のピストン３８、３８’の直線的な往復移動、ならびに前記筐体３７に沿った弁機構３９の往復移動は、第１及び第２のピストン３８、３８’に配置された、ピストンのトレイ部１９０から垂直に突出し、かつ貫通孔に挿入されるように整列した第１及び第２のピストン駆動ピン２２’を具えることを除いて、本発明の第１の実施形態（図１４ないし１６）による定量ポンプを駆動するための好適な実施形態の駆動機構と同一の駆動機構によって与えられる。
【００３２】
図２３によって示されるような本発明の第２の実施形態の変形においては、第１及び第２のピストン３８、３８’は単一軸に取付けられないが、並列に取付けられる。この構成においては、駆動機構は図２４、２５ａ、２５ｂ、及び２５ｃによって示されるように、３の偏心シャフト５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃを有するクランク軸５０を具える。３の偏心シャフトのうちの１つ（すなわち、弁駆動シャフト５０ａ）は、クランク軸５０の一方の末端に配置され、直線的な往復移動を直線運動可能な弁機構３７に与えるように構成される。２の残余のシャフトのうちの一方（すなわち、第１のピストン駆動シャフト５０ｂ）はクランク軸５０の他方の末端に配置され、直線的な往復移動を第１のピストン３８に与えるように構成されるが、もう一方（すなわち、第２のピストン駆動シャフト５０ｃ）はクランク軸５０の中央付近に配置され、直線的な往復移動を第２のピストン３８’に与えるように構成される。弁機構駆動シャフト５０ａは、第１及び第２のピストン駆動シャフト５０ｂ、５０ｃと９０°で正及び負に角度的にオフセットされる一方、前記第１のピストン及び第２のピストン駆動シャフト５０ｂ、５０ｃは１８０°で相互に角度的にオフセットされる。
【００３３】
本発明の第２の実施形態による定量ポンプ及びその変形は、準連続な流体を送達する。
【００３４】
本発明の第２の実施形態による定量ポンプの技術的特徴及びその変形によって、２のチャンバの容量を少なくとも２×０．０２ｍｌに低減して、０．０１ｍｌ／ｈの最小の連続流速と２５ｎｌの最小の増分とを取得することが可能である。
【００３５】
ちなみに、国際公開第２００６０５６８２８号に記載の定量ポンプの限界は、チャンバの容量が２×０．１ｍｌであり、最小の連続流速が０．０５ｍｌ／ｈであり、最小の増分が０．５μｌである。
【００３６】
図２６ないし２８ｄによって概略的に示されるような本発明の第３の実施形態においては、定量ポンプは連結されたピストンの第１の対６１、６１’及び連結されたピストンの第２の対６２、６２’が内部配置された正方形又は矩形のプリズム形状の筐体６０を具える。連結されたピストンの各々の対は、第３の実施形態に記載の定量ポンプの第１及び第２のピストンと同様に同時に動作するように構成され、前記連結されたピストンの第１及び第２の対は相互に平行であり、単一面に整列される。
【００３７】
この構成においては、駆動機構のクランク軸６５は図２７によって示されるように、９０°で相互に角度的にオフセットされる４の偏心シャフト６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、及び６５ｄを具える。４の偏心シャフトのうちの１つ（６５ａ）はクランク軸６５の一方の末端に配置され、直線的な往復移動を、連結されたピストンの第１の対に連結した第１の弁ホルダに与えるように構成される（図示せず）。３の残余のシャフトのうちの１つ（６５ｂ）はクランク軸６５の他方に配置され、直線的な往復移動を、連結されたピストンの第２の対に連結した第２の弁ホルダに与えるように構成される。２の残余のシャフトのうちの１つ（６５ｃ）は直線的な往復移動を連結されたピストンの第１の対６１、６１’に与えるように構成される一方、他方（６５ｄ）は直線的な往復移動を連結されたピストンの第２の対６２、６２’に与えるように構成され、連結されたピストンの双方の対を駆動するためのシャフト６５ｃ、６５ｄは９０°で相互にオフセットされる。
【００３８】
弁機構は吸入弁及び排出弁のホルダ（図示せず）を含み、正方形又は矩形のプリズム形状の筐体６０の対向する２の外側面に摺動可能に取付けられる。吸入ホルダ及び排出ホルダはそれぞれ、４の吸入及び排出開口部を具える。
【００３９】
当該技術分野の当業者は、相互に平行で、かつ単一面に整列された更なる連結されたピストンの対を加えることは容易に理解して、流体を送達する流速を改善した定量ポンプを取得するであろう。並列配置したｎ個の連結されたピストンを有する定量ポンプはクランク軸を具える機構によって駆動され、連結されたピストンの駆動シャフトのｎ個の対は１８０°／ｎの角度で相互に角度的にオフセットされる。
【００４０】
本発明の第４の実施形態においては、図２９によって示されるように、前述の実施形態に記載のような直線運動が不可能であるが、回転運動が可能な弁機構７０を具える。この構成においては、ポンプの駆動機構は、本発明の第２の実施形態による定量ポンプを駆動するのに用いられるポンプの駆動機構と同一である。弁機構のピン７２の直線的な往復移動は、その回転軸周りで弁機構７０の往復の角移動を駆動する。弁機構７０はポンプの筐体７１の１の外側面に対向して取付けられる回転可能なディスク部７０’を具える。ディスク部７０’は吸入口７５に連結される２の湾曲した吸入開口部７４と、排出口７５’に連結される２の湾曲した排出開口部７４’とを具え、前記開口部７４、７４’は第１のピストンのチャンバに連結される貫通孔７３と、第２のピストンのチャンバに連結される更なる貫通孔７３’と交互に整列するように配置される。
【００４１】
弁機構７０は更に、ポンプの筐体の２の対向する外側面に対向して配置される２のディスク部を含んでもよい。この実施形態は図２９に具体的に開示された弁の配置に限定されず、その回転軸周りの弁機構の角移動をピストンの直線的な往復移動に連結することによって流体を吸入及び排出可能な、任意の種類の弁の配置を具える。加えて、この実施形態による定量ポンプは多数の連結されたピストンの対を具えるように構成してもよい。
【００４２】
更なる実施形態においては、図３０によって示されるように、定量ポンプは第１及び第２のピストンの移動に対して垂直に直線移動するように配置された直線運動可能な弁機構７６を具える。弁機構７６はポンプの筐体７６’の少なくとも１の外側面に対向して取付けられ、それぞれ吸入口及び排出口に連結される吸入及び排出チャネル７７、７７’を具える。吸入チャネル７７はポンプの筐体７６’の第１の貫通孔７９を介して第１のピストンのチャンバに連結可能な第１の吸入開口部７８及び第２の吸入開口部７８’を具える一方、排出チャネル７７’はポンプの筐体７６’の第２の貫通孔７９’を介して第２のピストンのチャンバに連結可能な第２の第１の排出開口部８０及び第２の排出開口部８０’を具える。吸入開口部と排出開口部７８、７８’、８０、及び８０’は、ピストンの交互の内衝程及び外衝程中に、定量ポンプの吸入口及び排出口を第１及び第２のピストンのチャンバに交互に連結するために、第１及び第２の貫通孔７９、７９’に交互に整列するように配置される。
【００４３】
この定量ポンプは、水平方向の往復移動を第１及び第２のピストンに与えるように構成される第１の偏心駆動シャフト（ピストンの駆動シャフト）（図３１ｂ）と、垂直方向の往復移動を弁機構に与えるように構成される第２の偏心駆動シャフト（弁機構駆動シャフト８１）とを具える単一のメインシャフトによって駆動してもよい。第１及び第２の偏心駆動シャフトは相互に角度的に整列される。この実施形態における定量ポンプは１８０°の角度で相互にオフセットされるピストン駆動シャフトと弁機構駆動シャフトとを具える駆動機構によって更に駆動してもよい。
【００４４】
本発明の第４の実施形態と同様に、この実施形態は図３０に具体的に開示された弁の配置に限定されず、弁機構とピストンの移動との間の相対的な垂直方向の往復移動を介して流体を吸入及び排出可能な、任意の種類の弁の配置を具える。加えて、この実施形態による定量ポンプは更に多数の連結されたピストンの対を具えるように構成してもよい。
【００４５】
図３２、３３、及び３４は本発明の第２の実施形態による定量ポンプで用いられうる異なる弁配置の構成、特に吸入開口部と排出開口部８２、８２’、吸入及び排出チャネル８３、８３’、ポンプの筐体の吸入及び排出貫通孔８４、８４’、及びガスケット８５の配置を示す。図３２及び３３においては、ガスケット８５はポンプの筐体の一部であり、ひいては不動であるが、一方、図３４においてはガスケット８５は弁機構の一部であり、ひいては直線往復移動で駆動可能である。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態による定量ポンプの筐体は、直円形のシリンダ又は楕円形のシリンダ形状の外表面と、当該円形又は楕円形のシリンダ形状の外表面の一部に並んで摺動可能に保持される対応する内湾曲面を具える少なくとも１の弁ホルダとを具えてもよい。
【００４７】
本発明の異なる実施形態に記載の定量ポンプの総ての部分は消耗品であることが好ましい。総ての密封部材はＯリング又は外側を被膜した部品であることが好ましい。
【００４８】
本発明は特定の実施形態によって記載されてきたが、多様な変更ができ、等価物が本発明の範囲から逸脱することなく置換されうることは当該技術分野の当業者によって理解されよう。更に、例示した異なる実施形態の要素及び／又は特徴は、本開示及び添付の特許請求の範囲の範囲内で相互に連結及び相互に置換してもよい。例えば、当該技術分野の当業者は、筐体、１以上のピストン、及び弁機構の各々が相互に独立して移動可能なように、あるいは筐体、１以上のピストン、又は弁機構のうちの少なくとも１つが固定されるように、定量ポンプを変更することを企図してもよい。
【００４９】
加えて、弁機構及び定量ポンプの１以上のピストンに与えられる移動は、前述した駆動機構によって与えられる移動に限定されない。当該技術分野の当業者は更に、１以上のピストン及び弁機構がそれぞれ、単一面に整列され、０°ないし９０°の第１の鋭角（移動角）で相互にシフトされる第１及び第２の軸に沿って移動するように、定量ポンプ及びその駆動機構を構成することを考えるであろう。この構成においては、１以上のピストンのシャフト及び弁機構のシャフトは０°ないし１８０°の角度（オフセット角）で相互にオフセットされ、前記機構のシャフト及び１以上のピストンのシャフトは、第１の鋭角と第２の鋭角との和が９０°となるように、クランク軸の中心、ピストンの軸、及び弁機構の軸が第２の鋭角で相互にオフセットされて形成するよう構成される。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ−３ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２ａ−２２ｄ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５ａ−２５ｃ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８ａ−２８ｄ】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【国際調査報告】
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2012507656.tif 000038