液体流量制御装置
【課題】微少な吐出量を制御可能な液体流量制御装置を提供すること。
【解決手段】電気制御装置２００は、第２バルブ４を閉弁状態に維持しながら第１バルブ３を開弁することによって第１通路１３をダイアフラムポンプ２に連通し、ダイアフラムポンプ２に通電することによって第１通路１３内の液体をダイアフラムポンプ２内に吸引し、その後、第１バルブ３を閉弁することによって第１通路１３を遮断するとともにダイアフラムポンプ２への通電を停止することによってダイアフラムポンプ２を原状へ復帰可能な停止状態に維持し、第２バルブ４を開弁開始することによってダイアフラムポンプ２を原状へ復帰開始させ、ダイアフラムポンプ２の原状への復帰途中で第２バルブ４を閉弁する制御を行う。
【解決手段】電気制御装置２００は、第２バルブ４を閉弁状態に維持しながら第１バルブ３を開弁することによって第１通路１３をダイアフラムポンプ２に連通し、ダイアフラムポンプ２に通電することによって第１通路１３内の液体をダイアフラムポンプ２内に吸引し、その後、第１バルブ３を閉弁することによって第１通路１３を遮断するとともにダイアフラムポンプ２への通電を停止することによってダイアフラムポンプ２を原状へ復帰可能な停止状態に維持し、第２バルブ４を開弁開始することによってダイアフラムポンプ２を原状へ復帰開始させ、ダイアフラムポンプ２の原状への復帰途中で第２バルブ４を閉弁する制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
MEMS（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）や微細加工技術などの技術が進展し、生化学、免疫などの医用分析装置、遺伝子の識別や細胞の培養、操作に関する生命工学研究機器などにおいて、装置の小型化、可搬化が進んでいる。この種の装置においては、検査に用いる試薬が高価であり、また微量の検体を分析することが要求される。このため、バルブ、ポンプなどの流体制御デバイスに小型化が求められるとともに、微少流量を制御する必要性がある。
【０００３】
従来、ステッピングモータをアクチュエータとするシリンジポンプを使用し、ステッピングモータに送るパルス数を制御することで微少な吐出量を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１８９９６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来技術によると、ポンプが高価でしかも大型であり、また、大きな騒音を発生するため、装置の小型化、可搬化を達成することが困難である。
【０００５】
本発明は、上記の点にかんがみなされたものであり、微少な吐出量を制御可能な液体流量制御装置を提供することを主な目的とする。さらに、本発明は、装置の小型化、可搬化を達成可能な液体流量制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体流量制御装置は、吸引口から液体を吸引し、吐出口から微量の液体を吐出する液体流量制御装置であって、ダイアフラムポンプと、前記吸引口から前記ダイアフラムポンプに至る第１通路を開放及び遮断する第１バルブと、前記ダイアフラムポンプから前記吐出口に至る第２通路を開放及び遮断する第２バルブと、前記ダイアフラムポンプ、前記第１バルブ及び前記第２バルブを各々駆動制御する電気制御装置とを備え、前記電気制御装置は、前記第２バルブを閉弁状態に維持しながら前記第１バルブを開弁することによって前記第１通路を前記ダイアフラムポンプに連通し、前記ダイアフラムポンプに通電することによって前記第１通路内の液体を前記ダイアフラムポンプ内に吸引し、その後、前記第１バルブを閉弁することによって前記第１通路を遮断するとともに前記ダイアフラムポンプへの通電を停止することによって前記ダイアフラムポンプを後述する原状へ復帰可能な停止状態に維持し、前記第２バルブを開弁開始することによって前記ダイアフラムポンプを原状へ復帰開始させ、該ダイアフラムポンプの原状への復帰途中で前記第２バルブを閉弁する制御を行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明によると、ダイアフラムポンプの原状復帰前における第２バルブの開弁時間に応じて液体が吐出されるようになるため、第２バルブの開弁時間を短く設定することによりマイクロリットルオーダーの微量の液体を吐出することが可能になる。また、第２バルブの開弁時間を調整することにより、液体の吐出量を自由に制御することができる。
【０００８】
また、本発明の液体流量制御装置は、吸引口から液体を吸引し、複数の吐出口の各吐出口から微量の液体を吐出する液体流量制御装置であって、ダイアフラムポンプと、前記吸引口から前記ダイアフラムポンプに至る第１通路を開放及び遮断する第１バルブと、前記ダイアフラムポンプから前記各吐出口に至る第２通路を開放及び遮断する第２バルブと、前記ダイアフラムポンプ、前記第１バルブ及び前記複数の第２バルブを各々駆動制御する電気制御装置とを備え、前記電気制御装置は、前記各第２バルブを閉弁状態に維持しながら前記第１バルブを開弁することによって前記第１通路を前記ダイアフラムポンプに連通し、前記ダイアフラムポンプに通電することによって前記第１通路内の液体を前記ダイアフラムポンプ内に吸引し、その後、前記第１バルブを閉弁することによって前記第１通路を遮断するとともに前記ダイアフラムポンプへの通電を停止することによって前記ダイアフラムポンプを原状へ復帰可能な停止状態に維持し、前記複数の第２バルブのうちの１つの第２バルブを開弁開始することによって前記ダイアフラムポンプを原状へ復帰開始させ、該ダイアフラムポンプの原状への復帰途中で当該開弁させた第２バルブを閉弁するとともに他の１つの第２バルブを開弁開始させ、前記ダイアフラムポンプの原状への復帰途中で当該開弁させた第２バルブを閉弁する制御を前記複数の第２バルブの全てに対して行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明によると、ダイアフラムポンプの原状復帰前における各第２バルブの開弁時間に応じて各吐出口から液体が吐出されるようになるため、各第２バルブの開弁時間を短く設定することによりマイクロリットルオーダーの微量の液体を吐出することが可能になる。また、各第２バルブの開弁時間を調整することにより、各吐出口間における液体の吐出量の比率を自由に制御することができる。
【００１０】
ここで、前記ダイアフラムポンプは導電性形状記憶部材を備え、該導電性形状記憶部材への通電により前記第１通路内の液体が当該ダイアフラムポンプ内に吸引可能となり、前記導電性形状記憶部材への通電の停止により当該ダイアフラムポンプが原状へ復帰可能となるよう構成すると、従来のシリンジポンプを使用した場合と比べ、安価でしかも小型化、可搬化が可能となり、また、騒音は殆どなくなる。
【００１１】
また、前記吸引口、前記吐出口、及び前記第１、第２通路は、四角平板状の流路部材に形成され、前記第１、第２バルブは同一の平面視四角形状に構成されるとともに、前記ダイアフラムポンプは平面視四角形状に構成され、前記第１、第２バルブは、互いに接近した状態で前記流路部材の上面に一列に配置され、前記ダイアフラムポンプは、前記第１、第２バルブの列と同列であって該第１、第２バルブの一方に接近した状態で前記流路部材の上面に配置され、前記第１、第２バルブ及び前記ダイアフラムポンプは、平面視で前記流路部材の上面全域を占めるよう該流路部材の上面に配置されるよう構成すると、装置の全体形状を直方体状にすることが可能となり、装置の小型化、可搬化を図ることができる。
【００１２】
また、前記吐出口、及び前記第１、第２通路は複数組からなるとともに、前記吸引口は各組共通の吸引口からなり、前記複数組からなる吐出口、及び第１、第２通路、並びに共通の吸引口は、四角平板状の流路部材に形成され、前記各組の第１、第２バルブは各々同一の平面視四角形状に構成されるとともに、前記各組のダイアフラムポンプは各々平面視四角形状に構成され、前記各組の第１、第２バルブは、各々互いに接近した状態で前記流路部材の上面に一列に配置され、前記各組のダイアフラムポンプは、各々同じ組の第１、第２バルブの列と同じ列上に位置するとともに該第１、第２バルブの一方に接近した状態で前記流路部材の上面に配置され、前記各組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプは、各々隣の組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプの列と平行な列上に位置するとともに隣の組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプに接近した状態で前記流路部材の上面に配置され、前記複数組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプは、全体として平面視で前記流路部材の上面全域を占めるよう該流路部材の上面に配置されるよう構成すると、共通の吸引口から液体を吸引し、複数の吐出口から各々微量の液体を吐出させる装置の全体形状を直方体状にすることが可能となり、装置の小型化、可搬化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る液体流量制御装置の本体部の左側面断面図を含む構成図、図２は、同本体部の左側面図、図３は、同本体部の平面図、図４は、同本体部の正面図、図５は、同本体部のブロック図、図６は、エアー抜き制御のタイミングチャート、図７は、微量吐出制御のタイミングチャート、図８は、吐出口からの吸引制御のタイミングチャート、図９は、本発明の他の実施形態に係る液体流量制御装置の本体部のブロック図、図１０は、同本体部の左側面図、図１１は、同本体部の平面図、図１２は、同本体部の正面図、図１３は、本発明のさらに他の実施形態に係る液体流量制御装置の本体部の左側面図、図１４は、同本体部のブロック図、図１５は、微量吐出制御のタイミングチャートをそれぞれ示す。
【００１５】
図１〜図５において、液体流量制御装置は、本体部１００と電気制御装置２００とで構成される。
【００１６】
本体部１００は、四角平板状の流路部材１と、流路部材１の上面に配置される直方体状のダイアフラムポンプ２と、流路部材１の上面に配置される略直方体状の第１バルブ３と、流路部材１の上面に配置される略直方体状の第２バルブ４とで構成される。第１、第２バルブ３、４は、互いに接近した状態で一列に配置される。ダイアフラムポンプ２は、第１バルブ３に接近した状態で、第１、第２バルブ３、４の列と同列に配置される。第１、第２バルブ３、４及びダイアフラムポンプ２は、全体として平面視で流路部材１の上面全域を占めるよう流路部材１の上面に配置される。
【００１７】
流路部材１は、左側面に吸引口つまり本体吸引口１１を、下面に吐出口つまり本体吐出口１２をそれぞれ有する。流路部材１には、本体吸引口１１から第１バルブ３の入力ポートつまり第１入力ポート３１に至る第１通路形成用前半通路部１３Aが形成されている。また、流路部材１には、第１バルブ３の出力ポートつまり第１出力ポート３２からダイアフラムポンプ２の吸引口つまりダイアフラムポンプ吸引口２１に至る第１通路形成用後半通路部１３Bが形成されている。また、流路部材１には、ダイアフラムポンプ２の吐出口つまりダイアフラムポンプ吐出口２２から第２バルブ４の入力ポートつまり第２入力ポート４１に至る第２通路形成用前半通路部１４Aが形成されている。また、流路部材１には、第２バルブ４の出力ポートつまり第２出力ポート４２から本体吐出口１２に至る第２通路形成用後半通路部１４Bが形成されている。
【００１８】
ダイアフラムポンプ２は、直方体状のハウジング２３を有する。ハウジング２３は、上下方向に貫通しており、下部に弁室２３aを、上部にアクチュエータ室２３bをそれぞれ有する。弁室２３aとアクチュエータ室２３bは、スプリング室２３cを介して連通している。
【００１９】
弁室２３aには、弁体としてのダイアフラム２４と、ダイアフラム２４に連結固定されたプランジャー２５の弁体側連結部２５aが収容される。ダイアフラム２４は、流路部材１の上面に密着するように配され、その外周部２４aは、ハウジング２３の下端面と流路部材１の上面との間に固定されている。
【００２０】
アクチュエータ室２３bには、プランジャー２５のアクチュエータ側連結部２５bが収容される。また、アクチュエータ室２３bには、プランジャー２５のアクチュエータ側連結部２５bに連結され、プランジャー２５を上方へ駆動するアクチュエータとしての紐状の導電性形状記憶部材２６が収容される。導電性形状記憶部材２６は、プランジャー２５のアクチュエータ側連結部２５bに設けられた２つのプーリー２５c、２５dと、ハウジング２３のアクチュエータ室２３bに設けられたプーリー２３dとの間に、図１に示すようにW字状に掛渡されており、その両端部は、電気制御装置２００へのリード線２７と電気的に接続された状態でハウジング２３の上端部にねじ止めされている。導電性形状記憶部材２６は、通電により発熱すると短縮し、通電停止後は冷却するにしたがって伸長する性質を与えてある。
【００２１】
スプリング室２３cには、プランジャー２５のアクチュエータ側連結部２５bと弁体側連結部２５aとを繋ぐ軸部２５eと、この軸部２５eの外周に配され、プランジャー２５の弁体側連結部２５aを下方へ付勢するスプリング２８とが収容される。
【００２２】
次に、上記の如き構成のダイアフラムポンプ２の基本的動作、つまりダイアフラムポンプ単体での動作を説明すると、電気制御装置２００が導電性形状記憶部材２６に対して通電をしていないときには、導電性形状記憶部材２６は伸長状態にあり、プランジャー２５の弁体側連結部２５aに対しスプリング２８による下方への付勢力が加わっており、ダイアフラム２４は流路部材１の上面に密着している。
【００２３】
電気制御装置２００が導電性形状記憶部材２６に対して通電を開始すると、導電性形状記憶部材２６が発熱して短縮してゆき、スプリング２８の下方への付勢力に抗してプランジャー２５は上昇してゆき、ダイアフラム２４は上方に引き上げられる。
【００２４】
その後、電気制御装置２００が導電性形状記憶部材２６に対する通電を停止すると、導電性形状記憶部材２６は冷却されるにしたがって伸長してゆき、スプリング２８の下方への付勢力によってプランジャー２５は下降してゆき、ダイアフラム２４は流路部材１の上面に密着する。
【００２５】
第１バルブ３は、直方体状のソレノイドバルブで構成される。第１バルブ３は、第１ボビン３３aに第１コイル３３bを巻回して構成される第１ソレノイド３３を有する。第１コイル３３bは、電気制御装置２００への第１リード線３４と電気的に接続されている。第１ボビン３３aの上部中空部には、第１固定鉄心３５が固定されている。第１ボビン３３aの下部中空部には、第１可動鉄心３６が上下方向へ移動可能に配される。第１可動鉄心３６は、第１ばね３７によって下方への付勢力を受けている。第１可動鉄心３６の下端には、第１弁体としての第１ダイアフラム３８が連結固定されている。第１ダイアフラム３８は、第１バルブ３の入力ポートつまり第１入力ポート３１、又は第１バルブ３の出力ポートつまり第１出力ポート３２を塞ぐように配され、その外周部３８aは、第１バルブボデー３９によって固定されている。
【００２６】
次に、上記の如き構成の第１バルブ３の基本的動作、つまり第１バルブ単体での動作を説明すると、電気制御装置２００が第１コイル３３bに対して通電をしていないときには、第１可動鉄心３６に対し第１ばね３７による下方への付勢力が加わっており、第１ダイアフラム３８は第１入力ポート３１、第１出力ポート３２間を遮断している。
【００２７】
電気制御装置２００が第１コイル３３bに対して通電を開始すると、第１固定鉄心３５に磁力が発生し、第１可動鉄心３６は第１固定鉄心３５に向かって磁気吸引力を受けるようになり、第１ばね３７の下方への付勢力に抗して第１可動鉄心３６は上昇し、第１ダイアフラム３８は第１入力ポート３１、第１出力ポート３２間を開放する。
【００２８】
その後、電気制御装置２００が第１コイル３３bに対する通電を停止すると、第１固定鉄心３５の磁力は消失し、第１可動鉄心３６は、第１固定鉄心３５から磁気吸引力を受けなくなり、第１ばね３７の下方への付勢力によって下降し、第１ダイアフラム３８は第１入力ポート３１、第１出力ポート３２間を遮断する。
【００２９】
第２バルブ４は、第１バルブ３と同様に構成される。すなわち、第２バルブ４は、直方体状のソレノイドバルブで構成される。第２バルブ４は、第２ボビン４３aに第２コイル４３bを巻回して構成される第２ソレノイド４３を有する。第２コイル４３bは、電気制御装置２００への第２リード線４４と電気的に接続されている。第２ボビン４３aの上部中空部には、第２固定鉄心４５が固定されている。第２ボビン４３aの下部中空部には、第２可動鉄心４６が上下方向へ移動可能に配される。第２可動鉄心４６は、第２ばね４７によって下方への付勢力を受けている。第２可動鉄心４６の下端には、第２弁体としての第２ダイアフラム４８が連結固定されている。第２ダイアフラム４８は、第２バルブ４の入力ポートつまり第２入力ポート４１、又は第２バルブ４の出力ポートつまり第２出力ポート４２を塞ぐように配され、その外周部４８aは、第２バルブボデー４９によって固定されている。
【００３０】
第２バルブ４の基本的動作、つまり第２バルブ単体での動作は、第１バルブ３の基本的動作と同様である。すなわち、電気制御装置２００が第２コイル４３bに対して通電をしていないときには、第２可動鉄心４６に対し第２ばね４７による下方への付勢力が加わっており、第２ダイアフラム４８は第２入力ポート４１、第２出力ポート４２間を遮断している。電気制御装置２００が第２コイル４３bに対して通電を開始すると、第２固定鉄心４５に磁力が発生し、第２可動鉄心４６は第２固定鉄心４５に向かって磁気吸引力を受けるようになり、第２ばね４７の下方への付勢力に抗して第２可動鉄心４６は上昇し、第２ダイアフラム４８は第２入力ポート４１、第２出力ポート４２間を開放する。その後、電気制御装置２００が第２コイル４３bに対する通電を停止すると、第２固定鉄心４５の磁力は消失し、第２可動鉄心４６は、第２固定鉄心４５から磁気吸引力を受けなくなり、第２ばね４７の下方への付勢力によって下降し、第２ダイアフラム４８は第２入力ポート４１、第２出力ポート４２間を遮断する。
【００３１】
電気制御装置２００は、ダイアフラムポンプ２を駆動するダイアフラムポンプ駆動部２０１と、第１、第２バルブ３、４を駆動するバルブ駆動部２０２を有する。
【００３２】
電気制御装置２００は、本体部１００に対し、エアー抜き制御（図６）と微量吐出制御（図７）と吐出口からの吸引吐出制御（図８）とを行うための駆動制御信号を出力する。以下、各制御モードを順に説明する。
【００３３】
a.エアー抜き制御（図６）
エアー抜き制御は、微量吐出制御に先立って行われる制御モードであり、本体吸引口１１は、液体供給源（図示せず）に連通され、本体吐出口１２は、液体吐出対象つまり吐出した液体の送り先（図示せず）と連通される。
【００３４】
電気制御装置２００は、第２バルブ４の第２コイル４３bへの通電をしない状態で第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電を開始する。第１コイル３３bへの通電開始と略同時に、第１固定鉄心３５に磁力が発生し、第１可動鉄心３６は第１ばね３７の付勢力に抗して第１固定鉄心３５へ向かって移動し、第１ダイアフラム３８は第１入力ポート３１、第１出力ポート３２間を開放する。このため、第１通路形成用前半通路１３Aと第１通路形成用後半通路１３Bとが連通し、つまり第１通路１３が開放状態となり、第１通路１３を介してダイアフラムポンプ吸引口２１が本体吸引口１１と連通状態となる。
【００３５】
その後、電気制御装置２００は、ダイアフラムポンプ２の導電性形状記憶部材２６への通電を開始する。導電性形状記憶部材２６への通電が開始されると、導電性形状記憶部材２６は、発熱し始め、徐々に短縮してゆく。この導電性形状記憶部材２６の短縮にしたがい、プランジャー２５が上昇してゆき、ダイアフラム２４は上昇してゆく。このダイアフラム２４の上昇に伴い、ダイアフラムポンプ２に吸引力が発生し、第１通路１３内のエアーがダイアフラムポンプ２の内部に吸引されるとともに、液体供給源から本体吸引口１１を介して第１通路１３内に液体が吸引される。
【００３６】
導電性形状記憶部材２６の短縮が終了してダイアフラム２４が上昇位置まで上昇した後、第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電を停止する。第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電停止により、第１固定鉄心３５の磁力が消失し、第１可動鉄心３６は第１ばね３７の付勢力によって下降し、第１ダイアフラム３８が第１入力ポート３１、第１出力ポート３２間を遮断する。このため、第１通路１３内に吸引された液体は、第１通路１３内に保持されたままとなる。
【００３７】
その後、電気制御装置２００は、第２バルブ４の第２コイル４３bへの通電を開始する。第２コイル４３bへの通電開始と略同時に、第２固定鉄心４５に磁力が発生し、第２可動鉄心４６は第２ばね４７の付勢力に抗して第２固定鉄心４５へ向かって移動し、第２ダイアフラム４８は第２入力ポート４１、第２出力ポート４２間を開放する。このため、第２通路形成用前半通路１４Aと第２通路形成用後半通路１４Bとが第２バルブ４を介して連通し、つまり第２通路１４が開放状態となり、第２通路１４を介してダイアフラムポンプ吐出口２２が本体吐出口１２と連通状態となる。
【００３８】
第２コイル４３bへの通電を開始した後、電気制御装置２００は、ダイアフラムポンプ２の導電性形状記憶部材２６への通電を停止する。導電性形状記憶部材２６は通電停止により徐々に冷却され、伸長を開始する。ダイアフラムポンプ吐出口２２が本体吐出口１２と連通状態になると、ダイアフラムポンプ２の導電性形状記憶部材２６の伸長にしたがい、プランジャー２５がスプリング２８の付勢力によって下降してゆき、ダイアフラム２４は下降してゆく。このダイアフラム２４の下降に伴い、ダイアフラムポンプ２の内部のエアーがダイアフラムポンプ吐出口２２から第２通路１４内へ押し出される。
【００３９】
ダイアフラム２４が下降位置まで下降した後、電気制御装置２００は、第２バルブ４の第２コイル４３bへの通電を停止する。この第２コイル４３bへの通電停止により、第２固定鉄心４５の磁力が消失し、第２可動鉄心４６は第２ばね４７の付勢力によって下降し、第２ダイアフラム４８が第２入力ポート４１、第２出力ポート４２間を遮断する。
【００４０】
その後、電気制御装置２００は、再び第１コイル３３bへの通電を開始し、以後上述した制御と同様な制御を繰り返し行う。この繰り返し制御により、本体吸引口１１から本体吐出口１２に至る第１、第２通路１３、１４内からエアーが抜け出て第１、第２通路１３、１４内が液体で満たされることになる。
【００４１】
b.微量吐出制御（図７）
電気制御装置２００は、第２バルブ４の第２コイル４３bへの通電をしない状態で第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電を開始する。第１コイル３３bへの通電開始と略同時に、第１固定鉄心３５に磁力が発生し、第１可動鉄心３６は第１ばね３７の付勢力に抗して第１固定鉄心３５へ向かって移動し、第１ダイアフラム３８は第１入力ポート３１、第１出力ポート３２間を開放する。このため、第１通路形成用前半通路１３Aと第１通路形成用後半通路１３Bとが第１バルブ３を介して連通し、つまり第１通路１３が開放状態となり、第１通路１３を介してダイアフラムポンプ吸引口２１が本体吸引口１１と連通状態となる。
【００４２】
その後、電気制御装置２００は、ダイアフラムポンプ２の導電性形状記憶部材２６への通電を開始する。導電性形状記憶部材２６への通電が開始されると、導電性形状記憶部材２６は、発熱し始め、徐々に短縮してゆく。この導電性形状記憶部材２６の短縮にしたがい、プランジャー２５が上昇してゆき、ダイアフラム２４は上昇してゆく。このダイアフラム２４の上昇に伴い、ダイアフラムポンプ２に吸引力が発生し、第１通路１３内の液体がダイアフラムポンプ２の内部に吸引されるとともに、液体供給源から本体吸引口１１を介して第１通路１３内に液体が吸引される。
【００４３】
ダイアフラム２４が上昇位置まで上昇した後、電気制御装置２００は、第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電を停止する。第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電停止により、第１固定鉄心３５の磁力が消失し、第１可動鉄心３６は第１ばね３７の付勢力によって下降し、第１ダイアフラム３８が第１入力ポート３１、第１出力ポート３２間を遮断する。次に、ダイアフラムポンプ２の導電性形状記憶部材２６への通電を停止する。導電性形状記憶部材２６は通電停止により徐々に冷却され、伸長を開始する。導電性形状記憶部材２６が十分に伸長した後も、ダイアフラムポンプ２の内部に吸引された液体は、ダイアフラムポンプ２の内部に保持されたままとなる。ダイアフラムポンプ２のこの状態を、原状へ復帰可能な停止状態という。
【００４４】
その後、電気制御装置２００は、第２バルブ４の第２コイル４３bへ短時間tだけ通電するとともに、この第２コイル４３bへの通電停止時点に合せて第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電を開始する。ここで、第２コイル４３bへの通電時間tは、ダイアフラムポンプ２のダイアフラム２４が下降を開始する時点から下降を終了し流路部材１の上面に密着する時点までの時間よりも短い時間に設定しておく。
【００４５】
この第２コイル４３bへの短時間tの通電により、第２バルブ４は短時間tだけ開弁し、第２通路１４が開放状態となり、第２通路１４を介してダイアフラムポンプ吐出口２２が本体吐出口１２と連通状態となる。そして、この間、ダイアフラムポンプ２は、スプリング２８の付勢力によるダイアフラム２４の下降により、ダイアフラムポンプ２の内部の液体をダイアフラムポンプ吐出口２２から第２通路１４内へ押し出し、第２通路１４内の液体が本体吐出口１２から液体吐出対象へ吐出される。
【００４６】
上記第２コイル４３bへの通電を停止した後は、第２バルブ４が閉弁状態となり、第１バルブ３が開弁状態となり、ダイアフラムポンプ吐出口２２が第１通路１３を介して本体吸引口１１と連通状態となるため、ダイアフラムポンプ２の内部の液体は、ダイアフラムポンプ吐出口２２から第１通路１３内へ押し出され、第１通路１３内の液体が本体吸引口１１から液体供給源へ吐出され、第２通路１４内の液体は本体吐出口１２から液体吐出対象へ吐出されない。
【００４７】
ダイアフラムポンプ２の内部から液体が全て吐出された後、電気制御装置２００は、第１コイル３３bへの通電を停止し、第一回目の微量吐出制御を終了する。
【００４８】
以後、上述した制御と同様な制御を繰り返すことにより、本体吐出口１２から微量の液体が繰り返し液体吐出対象へ吐出されるようになる。
【００４９】
c.吐出口１２からの吸引吐出制御（図８）
この制御モードは、本体部１００を移動させて本体吐出口１２に液体供給源と液体吐出対象を切換接続して行われる。
【００５０】
液体供給源に本体吐出口１２を連通させた状態で、電気制御装置２００は、第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電をしない状態で第２バルブ４の第２コイル４３bへの通電を開始する。第２コイル４３bへの通電により第２バルブ４は開弁状態となり、第２通路１４を介してダイアフラムポンプ吐出口２２が本体吐出口１２と連通状態となる。
【００５１】
その後、電気制御装置２００は、ダイアフラムポンプ２の導電性形状記憶部材２６への通電を開始する。導電性形状記憶部材２６への通電により、ダイアフラムポンプ２は吸引状態となり、第２通路１４内のエアーがダイアフラムポンプ２の内部に吸引されるとともに液体供給源から本体吐出口１２を介して第２通路１４内に液体が吸引される。
【００５２】
その後、電気制御装置２００は、第２バルブ４の第２コイル４３bへの通電を停止し、その後、ダイアフラムポンプ２の導電性形状記憶部材２６への通電も停止する。これにより、ダイアフラムポンプ２の内部に吸引されたエアーは、ダイアフラムポンプ２の内部に保持されたままとなる。
【００５３】
次に、本体部１００を移動し、本体吐出口１２と液体供給源との連通状態を解除して本体吐出口１２を液体吐出対象と連通状態にする。
【００５４】
その後、第２バルブ４の第２コイル４３bへ短時間tだけ通電する。ここで、第２コイル４３bへの通電時間tは、ダイアフラムポンプ２のダイアフラム２４が下降を開始する時点から下降を終了し流路部材１の上面に密着する時点までの時間よりも短い時間に設定しておく。
【００５５】
この第２コイル４３bへの短時間tの通電により、第２バルブ４は短時間tだけ開弁し、第２通路１４が開放状態となり、第２通路１４を介してダイアフラムポンプ吐出口２２が本体吐出口１２と連通状態となる。そして、この間、ダイアフラムポンプ２は、スプリング２８の付勢力によるダイアフラム２４の下降により、ダイアフラムポンプ２の内部のエアーをダイアフラムポンプ吐出口２２から第２通路１４内へ押し出し、第２通路１４内の液体が本体吐出口１２から液体吐出対象へ吐出される。
【００５６】
上記第２コイル４３bへの通電を停止した後は、第２バルブ４が閉状態となる。本体部１００を再度移動して本体吐出口１２を液体供給源へと移す。その後、第２バルブ４の第２コイル４３bへの通電を再び開始する。第２バルブ４は開弁状態となり、第２通路１４を介してダイアフラムポンプ吐出口２２が本体吐出口１２と連通状態となり、第２通路１４内の液体が本体吐出口１２から液体供給源へ吐出される。ここで、本体吐出口１２から吐出される液体は、液体供給源の代わりに排液タンクに回収するようにしてもよい。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態の液体流量制御装置は、吸引口（本体吸引口１１）から液体を吸引し、吐出口（本体吐出口１２）から微量の液体を吐出する液体流量制御装置であって、ダイアフラムポンプ２と、吸引口１１からダイアフラムポンプ２に至る第１通路１３を開放及び遮断する第１バルブ３と、ダイアフラムポンプ２から吐出口１２に至る第２通路１４を開放及び遮断する第２バルブ４と、ダイアフラムポンプ２、第１バルブ３及び第２バルブ４を各々駆動制御する電気制御装置２００とを備え、電気制御装置２００は、第２バルブ４を閉弁状態に維持しながら第１バルブ３を開弁することによって第１通路１３をダイアフラムポンプ２に連通し、ダイアフラムポンプ２に通電することによって第１通路１３内の液体をダイアフラムポンプ２内に吸引し、その後、第１バルブ３を閉弁することによって第１通路１３を遮断するとともにダイアフラムポンプ２への通電を停止することによってダイアフラムポンプ２を原状へ復帰可能な停止状態に維持し、第２バルブ４を開弁開始することによってダイアフラムポンプ２を原状へ復帰開始させ、ダイアフラムポンプ２の原状への復帰途中で第２バルブ４を閉弁する制御を行う。
【００５８】
本実施形態によると、ダイアフラムポンプ２の原状復帰前における第２バルブ４の開弁時間だけ液体が吐出されるようになるため、第２バルブ４の開弁時間を短く設定することによりマイクロリットルオーダーの微量の液体を吐出することが可能になる。また、第２バルブ４の開弁時間を調整することにより、液体の吐出量を自由に制御することができる。
【００５９】
また、ダイアフラムポンプ２は導電性形状記憶部材２６を備え、導電性形状記憶部材２６への通電により第１通路１３内の液体がダイアフラムポンプ２内に吸引可能となり、導電性形状記憶部材２６への通電の停止によりダイアフラムポンプ２が原状へ復帰可能となるよう構成すると、従来のシリンジポンプを使用した場合と比べ、安価でしかも小型化、可搬化が可能となり、また、騒音を抑制することができる。
【００６０】
また、吸引口１１、吐出口１２、及び第１、第２通路１３、１４は、四角平板状の流路部材１に形成され、第１、第２バルブ３、４は同一の平面視四角形状に構成されるとともに、ダイアフラムポンプ２は平面視四角形状に構成され、第１、第２バルブ３、４は、互いに接近した状態で流路部材１の上面に一列に配置され、ダイアフラムポンプ２は、第１、第２バルブ３、４の列と同列であって第１、第２バルブ３、４の一方に接近した状態で流路部材１の上面に配置され、第１、第２バルブ３、４及びダイアフラムポンプ２は、平面視で流路部材１の上面全域を占めるよう流路部材１の上面に配置されるよう構成されるため、装置の全体形状を直方体状にすることが可能となり、装置の小型化、可搬化を図ることができる。
【００６１】
図９〜図１２において、本発明の他の実施形態に係る液体流量制御装置の本体部１００は、吐出口１２、及び第１、第２通路１３、１４は複数組（５組）からなるとともに、吸引口１１は各組共通の吸引口１１からなり、複数組からなる吐出口１２、及び第１、第２通路１３、１４、並びに共通の吸引口１１は、四角平板状の流路部材１に形成され、各組の第１、第２バルブ３、４は各々同一の平面視四角形状に構成されるとともに、各組のダイアフラムポンプ２は各々平面視四角形状に構成され、各組の第１、第２バルブ３、４は、各々互いに接近した状態で流路部材１の上面に一列に配置され、各組のダイアフラムポンプ２は、各々同じ組の第１、第２バルブ３、４の列と同じ列上に位置するとともに第１、第２バルブ３、４の一方に接近した状態で流路部材１の上面に配置され、各組の第１、第２バルブ３、４及びダイアフラムポンプ２は、各々隣の組の第１、第２バルブ３、４及びダイアフラムポンプ２の列と平行な列上に位置するとともに隣の組の第１、第２バルブ３、４及びダイアフラムポンプ２に接近した状態で流路部材１の上面に配置され、複数組の第１、第２バルブ３、４及びダイアフラムポンプ２は、全体として平面視で流路部材１の上面全域を占めるよう流路部材１の上面に配置されるよう構成される。このため、共通の吸引口１１から液体を吸引し、複数の吐出口１２から各々微量の液体を吐出させる装置の全体形状を直方体状にすることが可能となり、装置の小型化、可搬化を図ることができる。
【００６２】
図１３〜図１５において、本発明のさらに他の実施形態に係る液体流量制御装置は、上述した実施形態と同様、本体部１００と電気制御装置（図１３〜図１５には図示せず。）とで構成される。
【００６３】
本体部１００は、四角平板状の流路部材１と、流路部材１の上面に配置される直方体状のダイアフラムポンプ２と、流路部材１の上面に配置される略直方体状の第１バルブ３と、流路部材１の上面に配置される略直方体状の２つの第２バルブ４A、４Bとで構成される。第１、第２バルブ３、４A、４Bは、互いに接近した状態で一列に配置される。ダイアフラムポンプ２は、第１バルブ３に接近した状態で、第１、第２バルブ３、４A、４Bの列と同列に配置される。第１、第２バルブ３、４A、４B及びダイアフラムポンプ２は、全体として平面視で流路部材１の上面全域を占めるよう流路部材１の上面に配置される。
【００６４】
流路部材１は、左側面に吸引口つまり本体吸引口１１を、下面に２つの吐出口つまり本体吐出口１２A、１２Bをそれぞれ有する。
【００６５】
ダイアフラムポンプ２は、図１図示のダイアフラムポンプ２と同様に構成され、同様に動作する。また、第１、第２バルブ３、４A、４Bは、図１図示の第１、第２バルブ３、４と同様に構成され、同様に動作する。
【００６６】
流路部材１には、本体吸引口１１から第１バルブ３の第１入力ポート３１に至る第１通路形成用前半通路部１３Aが形成されている。また、流路部材１には、第１バルブ３の第１出力ポート３２からダイアフラムポンプ２のダイアフラムポンプ吸引口２１に至る第１通路形成用後半通路部１３Bが形成されている。第１通路形成用前半通路部１３Aと第１通路形成用後半通路部１３Bは、第１通路１３を構成する。
【００６７】
また、流路部材１には、ダイアフラムポンプ２のダイアフラムポンプ吐出口２２から２つの第２バルブのうちの一方の第２バルブ４Aの第２入力ポート４１Aに至る第２通路形成用前半通路部１４Aaが形成されている。また、流路部材１には、第２バルブ４Aの第２出力ポート４２Aから２つの本体吐出口のうちの一方の本体吐出口１２Aに至る第２通路形成用後半通路部１４Baが形成されている。第２通路形成用前半通路部１４Aaと第２通路形成用後半通路部１４Baは、２つの第２通路のうちの一方の第２通路１４Aを構成する。
【００６８】
また、流路部材１には、ダイアフラムポンプ２のダイアフラムポンプ吐出口２２から２つの第２バルブのうちの他方の第２バルブ４Bの第２入力ポート４１Bに至る第２通路形成用前半通路部１４Abが形成されている。また、流路部材１には、第２バルブ４Bの第２出力ポート４２Bから２つの本体吐出口のうちの他方の本体吐出口１２Bに至る第２通路形成用後半通路部１４Bbが形成されている。第２通路形成用前半通路部１４Abと第２通路形成用後半通路部１４Bbは、２つの第２通路のうちの他方の第２通路１４Bを構成する。
【００６９】
電気制御装置は、図１図示の電気制御装置２００と同様、ダイアフラムポンプ２を駆動するダイアフラムポンプ駆動部２０１と、第１、第２バルブ３、４A、４Bを駆動するバルブ駆動部２０２を有する。
【００７０】
電気制御装置は、図１図示の電気制御装置２００が実行するエアー抜き制御（図６）、微量吐出制御（図７）、及び吐出口からの吸引吐出制御（図８）と同様な制御を行う。以下、微量吐出制御モードを図１５に基づいて概略的に説明する。
【００７１】
電気制御装置は、第２バルブ４A、４Bへの通電をしない状態で第１バルブ３への通電を開始する。この通電開始により、第１バルブ３は開弁し、第１通路１３が開放状態となり、第１通路１３を介してダイアフラムポンプ吸引口２１が本体吸引口１１と連通状態となる。
【００７２】
その後、電気制御装置は、ダイアフラムポンプ２への通電を開始する。この通電開始により、ダイアフラムポンプ２は吸入動作を行い、第１通路１３内の液体が徐々にダイアフラムポンプ２の内部に吸引されるとともに、液体供給源から本体吸引口１１を介して第１通路１３内に液体が吸引される。
【００７３】
ダイアフラムポンプ２が吸入動作を終了した後、電気制御装置は、第１バルブ３への通電を停止する。この通電停止により、第１バルブ３は閉弁し、第１通路１３は遮断状態となる。次に、ダイアフラムポンプ２への通電を停止する。この通電停止により、ダイアフラムポンプ２は吐出動作可能となるが、ダイアフラムポンプ２の内部に吸引された液体は、ダイアフラムポンプ２の内部に保持されたままとなる。
【００７４】
その後、電気制御装置は、２つの第２バルブのうちの一方の第２バルブ４Aへ短時間tだけ通電する。この通電により第２バルブ４Aは短時間tだけ開弁し、２つの第２通路のうちの一方の第２通路１４Aは開放状態となり、第２通路１４Aを介してダイアフラムポンプ吐出口２２が２つの本体吐出口のうちの一方の本体吐出口１２Aと連通状態となる。そして、この間、ダイアフラムポンプ２は吐出動作を行い、ダイアフラムポンプ２の内部の液体をダイアフラムポンプ吐出口２２から第２通路１４A内へ押し出し、第２通路１４A内の液体が本体吐出口１２Aから２つの液体吐出対象のうちの一方の液体吐出対象へ吐出される。
【００７５】
上記第２バルブ４Aへの通電を停止した後、２つの第２バルブのうちの他方の第２バルブ４Bへ通電を開始する。この通電開始により第２バルブ４Bは開弁し、２つの第２通路のうちの他方の第２通路１４Bは開放状態となり、第２通路１４Bを介してダイアフラムポンプ吐出口２２が２つの本体吐出口のうちの他方の本体吐出口１２Bと連通状態となる。そして、この間、ダイアフラムポンプ２は吐出動作を行い、ダイアフラムポンプ２の内部の残りの液体をダイアフラムポンプ吐出口２２から第２通路１４B内へ押し出し、第２通路１４B内の液体が本体吐出口１２Bから２つの液体吐出対象のうちの他方の液体吐出対象へ吐出される。
【００７６】
ダイアフラムポンプ２の内部から液体が全て吐出された後、電気制御装置は、第２バルブ４Bへの通電を停止し、第一回目の微量吐出制御を終了する。
【００７７】
以後、上述した制御と同様な制御を繰り返すことにより、本体吐出口１２から微量の液体が繰り返し一方の液体吐出対象及び他方の液体吐出対象へ吐出されるようになる。
【００７８】
以上説明したように、図１３〜図１５に示した液体流量制御装置によると、２つの本体吐出口１２A、１２Bから各々微量の液体を吐出させることができ、また、第２バルブ４Aへの通電時間t換言すると第２バルブ４Aの開弁時間を調整することによって、各本体吐出口１２A、１２B間における液体の吐出量の比率を自由に制御することができる。なお、第２バルブ４、第２通路１４及び本体吐出口１２がそれぞれ３つ以上の場合にも個々の第２バルブ４への通電時間を制御することにより、各本体吐出口１２間における液体の吐出量の比率を自由に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体流量制御装置の本体部の左側面断面図を含む構成図である。
【図２】同本体部の左側面図である。
【図３】同本体部の平面図である。
【図４】同本体部の正面図である。
【図５】同本体部のブロック図である。
【図６】エアー抜き制御のタイミングチャートである。
【図７】微量吐出制御のタイミングチャートである。
【図８】吐出口からの吸引吐出制御のタイミングチャートである。
【図９】本発明の他の実施形態に係る液体流量制御装置の本体部のブロック図である。
【図１０】同本体部の左側面図である。
【図１１】同本体部の平面図である。
【図１２】同本体部の正面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態に係る液体流量制御装置の本体部の左側面図である。
【図１４】同本体部のブロック図である。
【図１５】微量吐出制御のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１００ 本体部
１ 流路部材
１１ 本体吸引口（吸引口）
１２、１２A、１２B 本体吐出口（吐出口）
１３ 第１通路
１４、１４A、１４B 第２通路
２ ダイアフラムポンプ
２６ 導電性形状記憶部材
３ 第１バルブ
４、４A、４B 第２バルブ
２００ 電気制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
MEMS（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）や微細加工技術などの技術が進展し、生化学、免疫などの医用分析装置、遺伝子の識別や細胞の培養、操作に関する生命工学研究機器などにおいて、装置の小型化、可搬化が進んでいる。この種の装置においては、検査に用いる試薬が高価であり、また微量の検体を分析することが要求される。このため、バルブ、ポンプなどの流体制御デバイスに小型化が求められるとともに、微少流量を制御する必要性がある。
【０００３】
従来、ステッピングモータをアクチュエータとするシリンジポンプを使用し、ステッピングモータに送るパルス数を制御することで微少な吐出量を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１８９９６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来技術によると、ポンプが高価でしかも大型であり、また、大きな騒音を発生するため、装置の小型化、可搬化を達成することが困難である。
【０００５】
本発明は、上記の点にかんがみなされたものであり、微少な吐出量を制御可能な液体流量制御装置を提供することを主な目的とする。さらに、本発明は、装置の小型化、可搬化を達成可能な液体流量制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体流量制御装置は、吸引口から液体を吸引し、吐出口から微量の液体を吐出する液体流量制御装置であって、ダイアフラムポンプと、前記吸引口から前記ダイアフラムポンプに至る第１通路を開放及び遮断する第１バルブと、前記ダイアフラムポンプから前記吐出口に至る第２通路を開放及び遮断する第２バルブと、前記ダイアフラムポンプ、前記第１バルブ及び前記第２バルブを各々駆動制御する電気制御装置とを備え、前記電気制御装置は、前記第２バルブを閉弁状態に維持しながら前記第１バルブを開弁することによって前記第１通路を前記ダイアフラムポンプに連通し、前記ダイアフラムポンプに通電することによって前記第１通路内の液体を前記ダイアフラムポンプ内に吸引し、その後、前記第１バルブを閉弁することによって前記第１通路を遮断するとともに前記ダイアフラムポンプへの通電を停止することによって前記ダイアフラムポンプを後述する原状へ復帰可能な停止状態に維持し、前記第２バルブを開弁開始することによって前記ダイアフラムポンプを原状へ復帰開始させ、該ダイアフラムポンプの原状への復帰途中で前記第２バルブを閉弁する制御を行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明によると、ダイアフラムポンプの原状復帰前における第２バルブの開弁時間に応じて液体が吐出されるようになるため、第２バルブの開弁時間を短く設定することによりマイクロリットルオーダーの微量の液体を吐出することが可能になる。また、第２バルブの開弁時間を調整することにより、液体の吐出量を自由に制御することができる。
【０００８】
また、本発明の液体流量制御装置は、吸引口から液体を吸引し、複数の吐出口の各吐出口から微量の液体を吐出する液体流量制御装置であって、ダイアフラムポンプと、前記吸引口から前記ダイアフラムポンプに至る第１通路を開放及び遮断する第１バルブと、前記ダイアフラムポンプから前記各吐出口に至る第２通路を開放及び遮断する第２バルブと、前記ダイアフラムポンプ、前記第１バルブ及び前記複数の第２バルブを各々駆動制御する電気制御装置とを備え、前記電気制御装置は、前記各第２バルブを閉弁状態に維持しながら前記第１バルブを開弁することによって前記第１通路を前記ダイアフラムポンプに連通し、前記ダイアフラムポンプに通電することによって前記第１通路内の液体を前記ダイアフラムポンプ内に吸引し、その後、前記第１バルブを閉弁することによって前記第１通路を遮断するとともに前記ダイアフラムポンプへの通電を停止することによって前記ダイアフラムポンプを原状へ復帰可能な停止状態に維持し、前記複数の第２バルブのうちの１つの第２バルブを開弁開始することによって前記ダイアフラムポンプを原状へ復帰開始させ、該ダイアフラムポンプの原状への復帰途中で当該開弁させた第２バルブを閉弁するとともに他の１つの第２バルブを開弁開始させ、前記ダイアフラムポンプの原状への復帰途中で当該開弁させた第２バルブを閉弁する制御を前記複数の第２バルブの全てに対して行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明によると、ダイアフラムポンプの原状復帰前における各第２バルブの開弁時間に応じて各吐出口から液体が吐出されるようになるため、各第２バルブの開弁時間を短く設定することによりマイクロリットルオーダーの微量の液体を吐出することが可能になる。また、各第２バルブの開弁時間を調整することにより、各吐出口間における液体の吐出量の比率を自由に制御することができる。
【００１０】
ここで、前記ダイアフラムポンプは導電性形状記憶部材を備え、該導電性形状記憶部材への通電により前記第１通路内の液体が当該ダイアフラムポンプ内に吸引可能となり、前記導電性形状記憶部材への通電の停止により当該ダイアフラムポンプが原状へ復帰可能となるよう構成すると、従来のシリンジポンプを使用した場合と比べ、安価でしかも小型化、可搬化が可能となり、また、騒音は殆どなくなる。
【００１１】
また、前記吸引口、前記吐出口、及び前記第１、第２通路は、四角平板状の流路部材に形成され、前記第１、第２バルブは同一の平面視四角形状に構成されるとともに、前記ダイアフラムポンプは平面視四角形状に構成され、前記第１、第２バルブは、互いに接近した状態で前記流路部材の上面に一列に配置され、前記ダイアフラムポンプは、前記第１、第２バルブの列と同列であって該第１、第２バルブの一方に接近した状態で前記流路部材の上面に配置され、前記第１、第２バルブ及び前記ダイアフラムポンプは、平面視で前記流路部材の上面全域を占めるよう該流路部材の上面に配置されるよう構成すると、装置の全体形状を直方体状にすることが可能となり、装置の小型化、可搬化を図ることができる。
【００１２】
また、前記吐出口、及び前記第１、第２通路は複数組からなるとともに、前記吸引口は各組共通の吸引口からなり、前記複数組からなる吐出口、及び第１、第２通路、並びに共通の吸引口は、四角平板状の流路部材に形成され、前記各組の第１、第２バルブは各々同一の平面視四角形状に構成されるとともに、前記各組のダイアフラムポンプは各々平面視四角形状に構成され、前記各組の第１、第２バルブは、各々互いに接近した状態で前記流路部材の上面に一列に配置され、前記各組のダイアフラムポンプは、各々同じ組の第１、第２バルブの列と同じ列上に位置するとともに該第１、第２バルブの一方に接近した状態で前記流路部材の上面に配置され、前記各組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプは、各々隣の組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプの列と平行な列上に位置するとともに隣の組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプに接近した状態で前記流路部材の上面に配置され、前記複数組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプは、全体として平面視で前記流路部材の上面全域を占めるよう該流路部材の上面に配置されるよう構成すると、共通の吸引口から液体を吸引し、複数の吐出口から各々微量の液体を吐出させる装置の全体形状を直方体状にすることが可能となり、装置の小型化、可搬化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る液体流量制御装置の本体部の左側面断面図を含む構成図、図２は、同本体部の左側面図、図３は、同本体部の平面図、図４は、同本体部の正面図、図５は、同本体部のブロック図、図６は、エアー抜き制御のタイミングチャート、図７は、微量吐出制御のタイミングチャート、図８は、吐出口からの吸引制御のタイミングチャート、図９は、本発明の他の実施形態に係る液体流量制御装置の本体部のブロック図、図１０は、同本体部の左側面図、図１１は、同本体部の平面図、図１２は、同本体部の正面図、図１３は、本発明のさらに他の実施形態に係る液体流量制御装置の本体部の左側面図、図１４は、同本体部のブロック図、図１５は、微量吐出制御のタイミングチャートをそれぞれ示す。
【００１５】
図１〜図５において、液体流量制御装置は、本体部１００と電気制御装置２００とで構成される。
【００１６】
本体部１００は、四角平板状の流路部材１と、流路部材１の上面に配置される直方体状のダイアフラムポンプ２と、流路部材１の上面に配置される略直方体状の第１バルブ３と、流路部材１の上面に配置される略直方体状の第２バルブ４とで構成される。第１、第２バルブ３、４は、互いに接近した状態で一列に配置される。ダイアフラムポンプ２は、第１バルブ３に接近した状態で、第１、第２バルブ３、４の列と同列に配置される。第１、第２バルブ３、４及びダイアフラムポンプ２は、全体として平面視で流路部材１の上面全域を占めるよう流路部材１の上面に配置される。
【００１７】
流路部材１は、左側面に吸引口つまり本体吸引口１１を、下面に吐出口つまり本体吐出口１２をそれぞれ有する。流路部材１には、本体吸引口１１から第１バルブ３の入力ポートつまり第１入力ポート３１に至る第１通路形成用前半通路部１３Aが形成されている。また、流路部材１には、第１バルブ３の出力ポートつまり第１出力ポート３２からダイアフラムポンプ２の吸引口つまりダイアフラムポンプ吸引口２１に至る第１通路形成用後半通路部１３Bが形成されている。また、流路部材１には、ダイアフラムポンプ２の吐出口つまりダイアフラムポンプ吐出口２２から第２バルブ４の入力ポートつまり第２入力ポート４１に至る第２通路形成用前半通路部１４Aが形成されている。また、流路部材１には、第２バルブ４の出力ポートつまり第２出力ポート４２から本体吐出口１２に至る第２通路形成用後半通路部１４Bが形成されている。
【００１８】
ダイアフラムポンプ２は、直方体状のハウジング２３を有する。ハウジング２３は、上下方向に貫通しており、下部に弁室２３aを、上部にアクチュエータ室２３bをそれぞれ有する。弁室２３aとアクチュエータ室２３bは、スプリング室２３cを介して連通している。
【００１９】
弁室２３aには、弁体としてのダイアフラム２４と、ダイアフラム２４に連結固定されたプランジャー２５の弁体側連結部２５aが収容される。ダイアフラム２４は、流路部材１の上面に密着するように配され、その外周部２４aは、ハウジング２３の下端面と流路部材１の上面との間に固定されている。
【００２０】
アクチュエータ室２３bには、プランジャー２５のアクチュエータ側連結部２５bが収容される。また、アクチュエータ室２３bには、プランジャー２５のアクチュエータ側連結部２５bに連結され、プランジャー２５を上方へ駆動するアクチュエータとしての紐状の導電性形状記憶部材２６が収容される。導電性形状記憶部材２６は、プランジャー２５のアクチュエータ側連結部２５bに設けられた２つのプーリー２５c、２５dと、ハウジング２３のアクチュエータ室２３bに設けられたプーリー２３dとの間に、図１に示すようにW字状に掛渡されており、その両端部は、電気制御装置２００へのリード線２７と電気的に接続された状態でハウジング２３の上端部にねじ止めされている。導電性形状記憶部材２６は、通電により発熱すると短縮し、通電停止後は冷却するにしたがって伸長する性質を与えてある。
【００２１】
スプリング室２３cには、プランジャー２５のアクチュエータ側連結部２５bと弁体側連結部２５aとを繋ぐ軸部２５eと、この軸部２５eの外周に配され、プランジャー２５の弁体側連結部２５aを下方へ付勢するスプリング２８とが収容される。
【００２２】
次に、上記の如き構成のダイアフラムポンプ２の基本的動作、つまりダイアフラムポンプ単体での動作を説明すると、電気制御装置２００が導電性形状記憶部材２６に対して通電をしていないときには、導電性形状記憶部材２６は伸長状態にあり、プランジャー２５の弁体側連結部２５aに対しスプリング２８による下方への付勢力が加わっており、ダイアフラム２４は流路部材１の上面に密着している。
【００２３】
電気制御装置２００が導電性形状記憶部材２６に対して通電を開始すると、導電性形状記憶部材２６が発熱して短縮してゆき、スプリング２８の下方への付勢力に抗してプランジャー２５は上昇してゆき、ダイアフラム２４は上方に引き上げられる。
【００２４】
その後、電気制御装置２００が導電性形状記憶部材２６に対する通電を停止すると、導電性形状記憶部材２６は冷却されるにしたがって伸長してゆき、スプリング２８の下方への付勢力によってプランジャー２５は下降してゆき、ダイアフラム２４は流路部材１の上面に密着する。
【００２５】
第１バルブ３は、直方体状のソレノイドバルブで構成される。第１バルブ３は、第１ボビン３３aに第１コイル３３bを巻回して構成される第１ソレノイド３３を有する。第１コイル３３bは、電気制御装置２００への第１リード線３４と電気的に接続されている。第１ボビン３３aの上部中空部には、第１固定鉄心３５が固定されている。第１ボビン３３aの下部中空部には、第１可動鉄心３６が上下方向へ移動可能に配される。第１可動鉄心３６は、第１ばね３７によって下方への付勢力を受けている。第１可動鉄心３６の下端には、第１弁体としての第１ダイアフラム３８が連結固定されている。第１ダイアフラム３８は、第１バルブ３の入力ポートつまり第１入力ポート３１、又は第１バルブ３の出力ポートつまり第１出力ポート３２を塞ぐように配され、その外周部３８aは、第１バルブボデー３９によって固定されている。
【００２６】
次に、上記の如き構成の第１バルブ３の基本的動作、つまり第１バルブ単体での動作を説明すると、電気制御装置２００が第１コイル３３bに対して通電をしていないときには、第１可動鉄心３６に対し第１ばね３７による下方への付勢力が加わっており、第１ダイアフラム３８は第１入力ポート３１、第１出力ポート３２間を遮断している。
【００２７】
電気制御装置２００が第１コイル３３bに対して通電を開始すると、第１固定鉄心３５に磁力が発生し、第１可動鉄心３６は第１固定鉄心３５に向かって磁気吸引力を受けるようになり、第１ばね３７の下方への付勢力に抗して第１可動鉄心３６は上昇し、第１ダイアフラム３８は第１入力ポート３１、第１出力ポート３２間を開放する。
【００２８】
その後、電気制御装置２００が第１コイル３３bに対する通電を停止すると、第１固定鉄心３５の磁力は消失し、第１可動鉄心３６は、第１固定鉄心３５から磁気吸引力を受けなくなり、第１ばね３７の下方への付勢力によって下降し、第１ダイアフラム３８は第１入力ポート３１、第１出力ポート３２間を遮断する。
【００２９】
第２バルブ４は、第１バルブ３と同様に構成される。すなわち、第２バルブ４は、直方体状のソレノイドバルブで構成される。第２バルブ４は、第２ボビン４３aに第２コイル４３bを巻回して構成される第２ソレノイド４３を有する。第２コイル４３bは、電気制御装置２００への第２リード線４４と電気的に接続されている。第２ボビン４３aの上部中空部には、第２固定鉄心４５が固定されている。第２ボビン４３aの下部中空部には、第２可動鉄心４６が上下方向へ移動可能に配される。第２可動鉄心４６は、第２ばね４７によって下方への付勢力を受けている。第２可動鉄心４６の下端には、第２弁体としての第２ダイアフラム４８が連結固定されている。第２ダイアフラム４８は、第２バルブ４の入力ポートつまり第２入力ポート４１、又は第２バルブ４の出力ポートつまり第２出力ポート４２を塞ぐように配され、その外周部４８aは、第２バルブボデー４９によって固定されている。
【００３０】
第２バルブ４の基本的動作、つまり第２バルブ単体での動作は、第１バルブ３の基本的動作と同様である。すなわち、電気制御装置２００が第２コイル４３bに対して通電をしていないときには、第２可動鉄心４６に対し第２ばね４７による下方への付勢力が加わっており、第２ダイアフラム４８は第２入力ポート４１、第２出力ポート４２間を遮断している。電気制御装置２００が第２コイル４３bに対して通電を開始すると、第２固定鉄心４５に磁力が発生し、第２可動鉄心４６は第２固定鉄心４５に向かって磁気吸引力を受けるようになり、第２ばね４７の下方への付勢力に抗して第２可動鉄心４６は上昇し、第２ダイアフラム４８は第２入力ポート４１、第２出力ポート４２間を開放する。その後、電気制御装置２００が第２コイル４３bに対する通電を停止すると、第２固定鉄心４５の磁力は消失し、第２可動鉄心４６は、第２固定鉄心４５から磁気吸引力を受けなくなり、第２ばね４７の下方への付勢力によって下降し、第２ダイアフラム４８は第２入力ポート４１、第２出力ポート４２間を遮断する。
【００３１】
電気制御装置２００は、ダイアフラムポンプ２を駆動するダイアフラムポンプ駆動部２０１と、第１、第２バルブ３、４を駆動するバルブ駆動部２０２を有する。
【００３２】
電気制御装置２００は、本体部１００に対し、エアー抜き制御（図６）と微量吐出制御（図７）と吐出口からの吸引吐出制御（図８）とを行うための駆動制御信号を出力する。以下、各制御モードを順に説明する。
【００３３】
a.エアー抜き制御（図６）
エアー抜き制御は、微量吐出制御に先立って行われる制御モードであり、本体吸引口１１は、液体供給源（図示せず）に連通され、本体吐出口１２は、液体吐出対象つまり吐出した液体の送り先（図示せず）と連通される。
【００３４】
電気制御装置２００は、第２バルブ４の第２コイル４３bへの通電をしない状態で第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電を開始する。第１コイル３３bへの通電開始と略同時に、第１固定鉄心３５に磁力が発生し、第１可動鉄心３６は第１ばね３７の付勢力に抗して第１固定鉄心３５へ向かって移動し、第１ダイアフラム３８は第１入力ポート３１、第１出力ポート３２間を開放する。このため、第１通路形成用前半通路１３Aと第１通路形成用後半通路１３Bとが連通し、つまり第１通路１３が開放状態となり、第１通路１３を介してダイアフラムポンプ吸引口２１が本体吸引口１１と連通状態となる。
【００３５】
その後、電気制御装置２００は、ダイアフラムポンプ２の導電性形状記憶部材２６への通電を開始する。導電性形状記憶部材２６への通電が開始されると、導電性形状記憶部材２６は、発熱し始め、徐々に短縮してゆく。この導電性形状記憶部材２６の短縮にしたがい、プランジャー２５が上昇してゆき、ダイアフラム２４は上昇してゆく。このダイアフラム２４の上昇に伴い、ダイアフラムポンプ２に吸引力が発生し、第１通路１３内のエアーがダイアフラムポンプ２の内部に吸引されるとともに、液体供給源から本体吸引口１１を介して第１通路１３内に液体が吸引される。
【００３６】
導電性形状記憶部材２６の短縮が終了してダイアフラム２４が上昇位置まで上昇した後、第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電を停止する。第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電停止により、第１固定鉄心３５の磁力が消失し、第１可動鉄心３６は第１ばね３７の付勢力によって下降し、第１ダイアフラム３８が第１入力ポート３１、第１出力ポート３２間を遮断する。このため、第１通路１３内に吸引された液体は、第１通路１３内に保持されたままとなる。
【００３７】
その後、電気制御装置２００は、第２バルブ４の第２コイル４３bへの通電を開始する。第２コイル４３bへの通電開始と略同時に、第２固定鉄心４５に磁力が発生し、第２可動鉄心４６は第２ばね４７の付勢力に抗して第２固定鉄心４５へ向かって移動し、第２ダイアフラム４８は第２入力ポート４１、第２出力ポート４２間を開放する。このため、第２通路形成用前半通路１４Aと第２通路形成用後半通路１４Bとが第２バルブ４を介して連通し、つまり第２通路１４が開放状態となり、第２通路１４を介してダイアフラムポンプ吐出口２２が本体吐出口１２と連通状態となる。
【００３８】
第２コイル４３bへの通電を開始した後、電気制御装置２００は、ダイアフラムポンプ２の導電性形状記憶部材２６への通電を停止する。導電性形状記憶部材２６は通電停止により徐々に冷却され、伸長を開始する。ダイアフラムポンプ吐出口２２が本体吐出口１２と連通状態になると、ダイアフラムポンプ２の導電性形状記憶部材２６の伸長にしたがい、プランジャー２５がスプリング２８の付勢力によって下降してゆき、ダイアフラム２４は下降してゆく。このダイアフラム２４の下降に伴い、ダイアフラムポンプ２の内部のエアーがダイアフラムポンプ吐出口２２から第２通路１４内へ押し出される。
【００３９】
ダイアフラム２４が下降位置まで下降した後、電気制御装置２００は、第２バルブ４の第２コイル４３bへの通電を停止する。この第２コイル４３bへの通電停止により、第２固定鉄心４５の磁力が消失し、第２可動鉄心４６は第２ばね４７の付勢力によって下降し、第２ダイアフラム４８が第２入力ポート４１、第２出力ポート４２間を遮断する。
【００４０】
その後、電気制御装置２００は、再び第１コイル３３bへの通電を開始し、以後上述した制御と同様な制御を繰り返し行う。この繰り返し制御により、本体吸引口１１から本体吐出口１２に至る第１、第２通路１３、１４内からエアーが抜け出て第１、第２通路１３、１４内が液体で満たされることになる。
【００４１】
b.微量吐出制御（図７）
電気制御装置２００は、第２バルブ４の第２コイル４３bへの通電をしない状態で第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電を開始する。第１コイル３３bへの通電開始と略同時に、第１固定鉄心３５に磁力が発生し、第１可動鉄心３６は第１ばね３７の付勢力に抗して第１固定鉄心３５へ向かって移動し、第１ダイアフラム３８は第１入力ポート３１、第１出力ポート３２間を開放する。このため、第１通路形成用前半通路１３Aと第１通路形成用後半通路１３Bとが第１バルブ３を介して連通し、つまり第１通路１３が開放状態となり、第１通路１３を介してダイアフラムポンプ吸引口２１が本体吸引口１１と連通状態となる。
【００４２】
その後、電気制御装置２００は、ダイアフラムポンプ２の導電性形状記憶部材２６への通電を開始する。導電性形状記憶部材２６への通電が開始されると、導電性形状記憶部材２６は、発熱し始め、徐々に短縮してゆく。この導電性形状記憶部材２６の短縮にしたがい、プランジャー２５が上昇してゆき、ダイアフラム２４は上昇してゆく。このダイアフラム２４の上昇に伴い、ダイアフラムポンプ２に吸引力が発生し、第１通路１３内の液体がダイアフラムポンプ２の内部に吸引されるとともに、液体供給源から本体吸引口１１を介して第１通路１３内に液体が吸引される。
【００４３】
ダイアフラム２４が上昇位置まで上昇した後、電気制御装置２００は、第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電を停止する。第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電停止により、第１固定鉄心３５の磁力が消失し、第１可動鉄心３６は第１ばね３７の付勢力によって下降し、第１ダイアフラム３８が第１入力ポート３１、第１出力ポート３２間を遮断する。次に、ダイアフラムポンプ２の導電性形状記憶部材２６への通電を停止する。導電性形状記憶部材２６は通電停止により徐々に冷却され、伸長を開始する。導電性形状記憶部材２６が十分に伸長した後も、ダイアフラムポンプ２の内部に吸引された液体は、ダイアフラムポンプ２の内部に保持されたままとなる。ダイアフラムポンプ２のこの状態を、原状へ復帰可能な停止状態という。
【００４４】
その後、電気制御装置２００は、第２バルブ４の第２コイル４３bへ短時間tだけ通電するとともに、この第２コイル４３bへの通電停止時点に合せて第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電を開始する。ここで、第２コイル４３bへの通電時間tは、ダイアフラムポンプ２のダイアフラム２４が下降を開始する時点から下降を終了し流路部材１の上面に密着する時点までの時間よりも短い時間に設定しておく。
【００４５】
この第２コイル４３bへの短時間tの通電により、第２バルブ４は短時間tだけ開弁し、第２通路１４が開放状態となり、第２通路１４を介してダイアフラムポンプ吐出口２２が本体吐出口１２と連通状態となる。そして、この間、ダイアフラムポンプ２は、スプリング２８の付勢力によるダイアフラム２４の下降により、ダイアフラムポンプ２の内部の液体をダイアフラムポンプ吐出口２２から第２通路１４内へ押し出し、第２通路１４内の液体が本体吐出口１２から液体吐出対象へ吐出される。
【００４６】
上記第２コイル４３bへの通電を停止した後は、第２バルブ４が閉弁状態となり、第１バルブ３が開弁状態となり、ダイアフラムポンプ吐出口２２が第１通路１３を介して本体吸引口１１と連通状態となるため、ダイアフラムポンプ２の内部の液体は、ダイアフラムポンプ吐出口２２から第１通路１３内へ押し出され、第１通路１３内の液体が本体吸引口１１から液体供給源へ吐出され、第２通路１４内の液体は本体吐出口１２から液体吐出対象へ吐出されない。
【００４７】
ダイアフラムポンプ２の内部から液体が全て吐出された後、電気制御装置２００は、第１コイル３３bへの通電を停止し、第一回目の微量吐出制御を終了する。
【００４８】
以後、上述した制御と同様な制御を繰り返すことにより、本体吐出口１２から微量の液体が繰り返し液体吐出対象へ吐出されるようになる。
【００４９】
c.吐出口１２からの吸引吐出制御（図８）
この制御モードは、本体部１００を移動させて本体吐出口１２に液体供給源と液体吐出対象を切換接続して行われる。
【００５０】
液体供給源に本体吐出口１２を連通させた状態で、電気制御装置２００は、第１バルブ３の第１コイル３３bへの通電をしない状態で第２バルブ４の第２コイル４３bへの通電を開始する。第２コイル４３bへの通電により第２バルブ４は開弁状態となり、第２通路１４を介してダイアフラムポンプ吐出口２２が本体吐出口１２と連通状態となる。
【００５１】
その後、電気制御装置２００は、ダイアフラムポンプ２の導電性形状記憶部材２６への通電を開始する。導電性形状記憶部材２６への通電により、ダイアフラムポンプ２は吸引状態となり、第２通路１４内のエアーがダイアフラムポンプ２の内部に吸引されるとともに液体供給源から本体吐出口１２を介して第２通路１４内に液体が吸引される。
【００５２】
その後、電気制御装置２００は、第２バルブ４の第２コイル４３bへの通電を停止し、その後、ダイアフラムポンプ２の導電性形状記憶部材２６への通電も停止する。これにより、ダイアフラムポンプ２の内部に吸引されたエアーは、ダイアフラムポンプ２の内部に保持されたままとなる。
【００５３】
次に、本体部１００を移動し、本体吐出口１２と液体供給源との連通状態を解除して本体吐出口１２を液体吐出対象と連通状態にする。
【００５４】
その後、第２バルブ４の第２コイル４３bへ短時間tだけ通電する。ここで、第２コイル４３bへの通電時間tは、ダイアフラムポンプ２のダイアフラム２４が下降を開始する時点から下降を終了し流路部材１の上面に密着する時点までの時間よりも短い時間に設定しておく。
【００５５】
この第２コイル４３bへの短時間tの通電により、第２バルブ４は短時間tだけ開弁し、第２通路１４が開放状態となり、第２通路１４を介してダイアフラムポンプ吐出口２２が本体吐出口１２と連通状態となる。そして、この間、ダイアフラムポンプ２は、スプリング２８の付勢力によるダイアフラム２４の下降により、ダイアフラムポンプ２の内部のエアーをダイアフラムポンプ吐出口２２から第２通路１４内へ押し出し、第２通路１４内の液体が本体吐出口１２から液体吐出対象へ吐出される。
【００５６】
上記第２コイル４３bへの通電を停止した後は、第２バルブ４が閉状態となる。本体部１００を再度移動して本体吐出口１２を液体供給源へと移す。その後、第２バルブ４の第２コイル４３bへの通電を再び開始する。第２バルブ４は開弁状態となり、第２通路１４を介してダイアフラムポンプ吐出口２２が本体吐出口１２と連通状態となり、第２通路１４内の液体が本体吐出口１２から液体供給源へ吐出される。ここで、本体吐出口１２から吐出される液体は、液体供給源の代わりに排液タンクに回収するようにしてもよい。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態の液体流量制御装置は、吸引口（本体吸引口１１）から液体を吸引し、吐出口（本体吐出口１２）から微量の液体を吐出する液体流量制御装置であって、ダイアフラムポンプ２と、吸引口１１からダイアフラムポンプ２に至る第１通路１３を開放及び遮断する第１バルブ３と、ダイアフラムポンプ２から吐出口１２に至る第２通路１４を開放及び遮断する第２バルブ４と、ダイアフラムポンプ２、第１バルブ３及び第２バルブ４を各々駆動制御する電気制御装置２００とを備え、電気制御装置２００は、第２バルブ４を閉弁状態に維持しながら第１バルブ３を開弁することによって第１通路１３をダイアフラムポンプ２に連通し、ダイアフラムポンプ２に通電することによって第１通路１３内の液体をダイアフラムポンプ２内に吸引し、その後、第１バルブ３を閉弁することによって第１通路１３を遮断するとともにダイアフラムポンプ２への通電を停止することによってダイアフラムポンプ２を原状へ復帰可能な停止状態に維持し、第２バルブ４を開弁開始することによってダイアフラムポンプ２を原状へ復帰開始させ、ダイアフラムポンプ２の原状への復帰途中で第２バルブ４を閉弁する制御を行う。
【００５８】
本実施形態によると、ダイアフラムポンプ２の原状復帰前における第２バルブ４の開弁時間だけ液体が吐出されるようになるため、第２バルブ４の開弁時間を短く設定することによりマイクロリットルオーダーの微量の液体を吐出することが可能になる。また、第２バルブ４の開弁時間を調整することにより、液体の吐出量を自由に制御することができる。
【００５９】
また、ダイアフラムポンプ２は導電性形状記憶部材２６を備え、導電性形状記憶部材２６への通電により第１通路１３内の液体がダイアフラムポンプ２内に吸引可能となり、導電性形状記憶部材２６への通電の停止によりダイアフラムポンプ２が原状へ復帰可能となるよう構成すると、従来のシリンジポンプを使用した場合と比べ、安価でしかも小型化、可搬化が可能となり、また、騒音を抑制することができる。
【００６０】
また、吸引口１１、吐出口１２、及び第１、第２通路１３、１４は、四角平板状の流路部材１に形成され、第１、第２バルブ３、４は同一の平面視四角形状に構成されるとともに、ダイアフラムポンプ２は平面視四角形状に構成され、第１、第２バルブ３、４は、互いに接近した状態で流路部材１の上面に一列に配置され、ダイアフラムポンプ２は、第１、第２バルブ３、４の列と同列であって第１、第２バルブ３、４の一方に接近した状態で流路部材１の上面に配置され、第１、第２バルブ３、４及びダイアフラムポンプ２は、平面視で流路部材１の上面全域を占めるよう流路部材１の上面に配置されるよう構成されるため、装置の全体形状を直方体状にすることが可能となり、装置の小型化、可搬化を図ることができる。
【００６１】
図９〜図１２において、本発明の他の実施形態に係る液体流量制御装置の本体部１００は、吐出口１２、及び第１、第２通路１３、１４は複数組（５組）からなるとともに、吸引口１１は各組共通の吸引口１１からなり、複数組からなる吐出口１２、及び第１、第２通路１３、１４、並びに共通の吸引口１１は、四角平板状の流路部材１に形成され、各組の第１、第２バルブ３、４は各々同一の平面視四角形状に構成されるとともに、各組のダイアフラムポンプ２は各々平面視四角形状に構成され、各組の第１、第２バルブ３、４は、各々互いに接近した状態で流路部材１の上面に一列に配置され、各組のダイアフラムポンプ２は、各々同じ組の第１、第２バルブ３、４の列と同じ列上に位置するとともに第１、第２バルブ３、４の一方に接近した状態で流路部材１の上面に配置され、各組の第１、第２バルブ３、４及びダイアフラムポンプ２は、各々隣の組の第１、第２バルブ３、４及びダイアフラムポンプ２の列と平行な列上に位置するとともに隣の組の第１、第２バルブ３、４及びダイアフラムポンプ２に接近した状態で流路部材１の上面に配置され、複数組の第１、第２バルブ３、４及びダイアフラムポンプ２は、全体として平面視で流路部材１の上面全域を占めるよう流路部材１の上面に配置されるよう構成される。このため、共通の吸引口１１から液体を吸引し、複数の吐出口１２から各々微量の液体を吐出させる装置の全体形状を直方体状にすることが可能となり、装置の小型化、可搬化を図ることができる。
【００６２】
図１３〜図１５において、本発明のさらに他の実施形態に係る液体流量制御装置は、上述した実施形態と同様、本体部１００と電気制御装置（図１３〜図１５には図示せず。）とで構成される。
【００６３】
本体部１００は、四角平板状の流路部材１と、流路部材１の上面に配置される直方体状のダイアフラムポンプ２と、流路部材１の上面に配置される略直方体状の第１バルブ３と、流路部材１の上面に配置される略直方体状の２つの第２バルブ４A、４Bとで構成される。第１、第２バルブ３、４A、４Bは、互いに接近した状態で一列に配置される。ダイアフラムポンプ２は、第１バルブ３に接近した状態で、第１、第２バルブ３、４A、４Bの列と同列に配置される。第１、第２バルブ３、４A、４B及びダイアフラムポンプ２は、全体として平面視で流路部材１の上面全域を占めるよう流路部材１の上面に配置される。
【００６４】
流路部材１は、左側面に吸引口つまり本体吸引口１１を、下面に２つの吐出口つまり本体吐出口１２A、１２Bをそれぞれ有する。
【００６５】
ダイアフラムポンプ２は、図１図示のダイアフラムポンプ２と同様に構成され、同様に動作する。また、第１、第２バルブ３、４A、４Bは、図１図示の第１、第２バルブ３、４と同様に構成され、同様に動作する。
【００６６】
流路部材１には、本体吸引口１１から第１バルブ３の第１入力ポート３１に至る第１通路形成用前半通路部１３Aが形成されている。また、流路部材１には、第１バルブ３の第１出力ポート３２からダイアフラムポンプ２のダイアフラムポンプ吸引口２１に至る第１通路形成用後半通路部１３Bが形成されている。第１通路形成用前半通路部１３Aと第１通路形成用後半通路部１３Bは、第１通路１３を構成する。
【００６７】
また、流路部材１には、ダイアフラムポンプ２のダイアフラムポンプ吐出口２２から２つの第２バルブのうちの一方の第２バルブ４Aの第２入力ポート４１Aに至る第２通路形成用前半通路部１４Aaが形成されている。また、流路部材１には、第２バルブ４Aの第２出力ポート４２Aから２つの本体吐出口のうちの一方の本体吐出口１２Aに至る第２通路形成用後半通路部１４Baが形成されている。第２通路形成用前半通路部１４Aaと第２通路形成用後半通路部１４Baは、２つの第２通路のうちの一方の第２通路１４Aを構成する。
【００６８】
また、流路部材１には、ダイアフラムポンプ２のダイアフラムポンプ吐出口２２から２つの第２バルブのうちの他方の第２バルブ４Bの第２入力ポート４１Bに至る第２通路形成用前半通路部１４Abが形成されている。また、流路部材１には、第２バルブ４Bの第２出力ポート４２Bから２つの本体吐出口のうちの他方の本体吐出口１２Bに至る第２通路形成用後半通路部１４Bbが形成されている。第２通路形成用前半通路部１４Abと第２通路形成用後半通路部１４Bbは、２つの第２通路のうちの他方の第２通路１４Bを構成する。
【００６９】
電気制御装置は、図１図示の電気制御装置２００と同様、ダイアフラムポンプ２を駆動するダイアフラムポンプ駆動部２０１と、第１、第２バルブ３、４A、４Bを駆動するバルブ駆動部２０２を有する。
【００７０】
電気制御装置は、図１図示の電気制御装置２００が実行するエアー抜き制御（図６）、微量吐出制御（図７）、及び吐出口からの吸引吐出制御（図８）と同様な制御を行う。以下、微量吐出制御モードを図１５に基づいて概略的に説明する。
【００７１】
電気制御装置は、第２バルブ４A、４Bへの通電をしない状態で第１バルブ３への通電を開始する。この通電開始により、第１バルブ３は開弁し、第１通路１３が開放状態となり、第１通路１３を介してダイアフラムポンプ吸引口２１が本体吸引口１１と連通状態となる。
【００７２】
その後、電気制御装置は、ダイアフラムポンプ２への通電を開始する。この通電開始により、ダイアフラムポンプ２は吸入動作を行い、第１通路１３内の液体が徐々にダイアフラムポンプ２の内部に吸引されるとともに、液体供給源から本体吸引口１１を介して第１通路１３内に液体が吸引される。
【００７３】
ダイアフラムポンプ２が吸入動作を終了した後、電気制御装置は、第１バルブ３への通電を停止する。この通電停止により、第１バルブ３は閉弁し、第１通路１３は遮断状態となる。次に、ダイアフラムポンプ２への通電を停止する。この通電停止により、ダイアフラムポンプ２は吐出動作可能となるが、ダイアフラムポンプ２の内部に吸引された液体は、ダイアフラムポンプ２の内部に保持されたままとなる。
【００７４】
その後、電気制御装置は、２つの第２バルブのうちの一方の第２バルブ４Aへ短時間tだけ通電する。この通電により第２バルブ４Aは短時間tだけ開弁し、２つの第２通路のうちの一方の第２通路１４Aは開放状態となり、第２通路１４Aを介してダイアフラムポンプ吐出口２２が２つの本体吐出口のうちの一方の本体吐出口１２Aと連通状態となる。そして、この間、ダイアフラムポンプ２は吐出動作を行い、ダイアフラムポンプ２の内部の液体をダイアフラムポンプ吐出口２２から第２通路１４A内へ押し出し、第２通路１４A内の液体が本体吐出口１２Aから２つの液体吐出対象のうちの一方の液体吐出対象へ吐出される。
【００７５】
上記第２バルブ４Aへの通電を停止した後、２つの第２バルブのうちの他方の第２バルブ４Bへ通電を開始する。この通電開始により第２バルブ４Bは開弁し、２つの第２通路のうちの他方の第２通路１４Bは開放状態となり、第２通路１４Bを介してダイアフラムポンプ吐出口２２が２つの本体吐出口のうちの他方の本体吐出口１２Bと連通状態となる。そして、この間、ダイアフラムポンプ２は吐出動作を行い、ダイアフラムポンプ２の内部の残りの液体をダイアフラムポンプ吐出口２２から第２通路１４B内へ押し出し、第２通路１４B内の液体が本体吐出口１２Bから２つの液体吐出対象のうちの他方の液体吐出対象へ吐出される。
【００７６】
ダイアフラムポンプ２の内部から液体が全て吐出された後、電気制御装置は、第２バルブ４Bへの通電を停止し、第一回目の微量吐出制御を終了する。
【００７７】
以後、上述した制御と同様な制御を繰り返すことにより、本体吐出口１２から微量の液体が繰り返し一方の液体吐出対象及び他方の液体吐出対象へ吐出されるようになる。
【００７８】
以上説明したように、図１３〜図１５に示した液体流量制御装置によると、２つの本体吐出口１２A、１２Bから各々微量の液体を吐出させることができ、また、第２バルブ４Aへの通電時間t換言すると第２バルブ４Aの開弁時間を調整することによって、各本体吐出口１２A、１２B間における液体の吐出量の比率を自由に制御することができる。なお、第２バルブ４、第２通路１４及び本体吐出口１２がそれぞれ３つ以上の場合にも個々の第２バルブ４への通電時間を制御することにより、各本体吐出口１２間における液体の吐出量の比率を自由に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体流量制御装置の本体部の左側面断面図を含む構成図である。
【図２】同本体部の左側面図である。
【図３】同本体部の平面図である。
【図４】同本体部の正面図である。
【図５】同本体部のブロック図である。
【図６】エアー抜き制御のタイミングチャートである。
【図７】微量吐出制御のタイミングチャートである。
【図８】吐出口からの吸引吐出制御のタイミングチャートである。
【図９】本発明の他の実施形態に係る液体流量制御装置の本体部のブロック図である。
【図１０】同本体部の左側面図である。
【図１１】同本体部の平面図である。
【図１２】同本体部の正面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態に係る液体流量制御装置の本体部の左側面図である。
【図１４】同本体部のブロック図である。
【図１５】微量吐出制御のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１００ 本体部
１ 流路部材
１１ 本体吸引口（吸引口）
１２、１２A、１２B 本体吐出口（吐出口）
１３ 第１通路
１４、１４A、１４B 第２通路
２ ダイアフラムポンプ
２６ 導電性形状記憶部材
３ 第１バルブ
４、４A、４B 第２バルブ
２００ 電気制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引口から液体を吸引し、吐出口から微量の液体を吐出する液体流量制御装置であって、
ダイアフラムポンプと、前記吸引口から前記ダイアフラムポンプに至る第１通路を開放及び遮断する第１バルブと、前記ダイアフラムポンプから前記吐出口に至る第２通路を開放及び遮断する第２バルブと、前記ダイアフラムポンプ、前記第１バルブ及び前記第２バルブを各々駆動制御する電気制御装置とを備え、
前記電気制御装置は、前記第２バルブを閉弁状態に維持しながら前記第１バルブを開弁することによって前記第１通路を前記ダイアフラムポンプに連通し、前記ダイアフラムポンプに通電することによって前記第１通路内の液体を前記ダイアフラムポンプ内に吸引し、その後、前記第１バルブを閉弁することによって前記第１通路を遮断するとともに前記ダイアフラムポンプへの通電を停止することによって前記ダイアフラムポンプを原状へ復帰可能な停止状態に維持し、前記第２バルブを開弁開始することによって前記ダイアフラムポンプを原状へ復帰開始させ、該ダイアフラムポンプの原状への復帰途中で前記第２バルブを閉弁する制御を行うことを特徴とする液体流量制御装置。
【請求項２】
吸引口から液体を吸引し、複数の吐出口の各吐出口から微量の液体を吐出する液体流量制御装置であって、
ダイアフラムポンプと、前記吸引口から前記ダイアフラムポンプに至る第１通路を開放及び遮断する第１バルブと、前記ダイアフラムポンプから前記各吐出口に至る第２通路を開放及び遮断する第２バルブと、前記ダイアフラムポンプ、前記第１バルブ及び前記複数の第２バルブを各々駆動制御する電気制御装置とを備え、
前記電気制御装置は、前記各第２バルブを閉弁状態に維持しながら前記第１バルブを開弁することによって前記第１通路を前記ダイアフラムポンプに連通し、前記ダイアフラムポンプに通電することによって前記第１通路内の液体を前記ダイアフラムポンプ内に吸引し、その後、前記第１バルブを閉弁することによって前記第１通路を遮断するとともに前記ダイアフラムポンプへの通電を停止することによって前記ダイアフラムポンプを原状へ復帰可能な停止状態に維持し、前記複数の第２バルブのうちの１つの第２バルブを開弁開始することによって前記ダイアフラムポンプを原状へ復帰開始させ、該ダイアフラムポンプの原状への復帰途中で当該開弁させた第２バルブを閉弁するとともに他の１つの第２バルブを開弁開始させ、前記ダイアフラムポンプの原状への復帰途中で当該開弁させた第２バルブを閉弁する制御を前記複数の第２バルブの全てに対して行うことを特徴とする液体流量制御装置。
【請求項３】
前記ダイアフラムポンプは導電性形状記憶部材を備え、該導電性形状記憶部材への通電により前記第１通路内の液体が当該ダイアフラムポンプ内に吸引可能となり、前記導電性形状記憶部材への通電の停止により当該ダイアフラムポンプが原状へ復帰可能となることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体流量制御装置。
【請求項４】
前記吸引口、前記吐出口、及び前記第１、第２通路は、四角平板状の流路部材に形成され、
前記第１、第２バルブは同一の平面視四角形状に構成されるとともに、前記ダイアフラムポンプは平面視四角形状に構成され、
前記第１、第２バルブは、互いに接近した状態で前記流路部材の上面に一列に配置され、前記ダイアフラムポンプは、前記第１、第２バルブの列と同列であって該第１、第２バルブの一方に接近した状態で前記流路部材の上面に配置され、
前記第１、第２バルブ及び前記ダイアフラムポンプは、平面視で前記流路部材の上面全域を占めるよう該流路部材の上面に配置される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体流量制御装置。
【請求項５】
前記吐出口、及び前記第１、第２通路は複数組からなるとともに、前記吸引口は各組共通の吸引口からなり、前記複数組からなる吐出口、及び第１、第２通路、並びに共通の吸引口は、四角平板状の流路部材に形成され、
前記各組の第１、第２バルブは各々同一の平面視四角形状に構成されるとともに、前記各組のダイアフラムポンプは各々平面視四角形状に構成され、
前記各組の第１、第２バルブは、各々互いに接近した状態で前記流路部材の上面に一列に配置され、前記各組のダイアフラムポンプは、各々同じ組の第１、第２バルブの列と同じ列上に位置するとともに該第１、第２バルブの一方に接近した状態で前記流路部材の上面に配置され、
前記各組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプは、各々隣の組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプの列と平行な列上に位置するとともに隣の組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプに接近した状態で前記流路部材の上面に配置され、
前記複数組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプは、全体として平面視で前記流路部材の上面全域を占めるよう該流路部材の上面に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の液体流量制御装置。
【請求項１】
吸引口から液体を吸引し、吐出口から微量の液体を吐出する液体流量制御装置であって、
ダイアフラムポンプと、前記吸引口から前記ダイアフラムポンプに至る第１通路を開放及び遮断する第１バルブと、前記ダイアフラムポンプから前記吐出口に至る第２通路を開放及び遮断する第２バルブと、前記ダイアフラムポンプ、前記第１バルブ及び前記第２バルブを各々駆動制御する電気制御装置とを備え、
前記電気制御装置は、前記第２バルブを閉弁状態に維持しながら前記第１バルブを開弁することによって前記第１通路を前記ダイアフラムポンプに連通し、前記ダイアフラムポンプに通電することによって前記第１通路内の液体を前記ダイアフラムポンプ内に吸引し、その後、前記第１バルブを閉弁することによって前記第１通路を遮断するとともに前記ダイアフラムポンプへの通電を停止することによって前記ダイアフラムポンプを原状へ復帰可能な停止状態に維持し、前記第２バルブを開弁開始することによって前記ダイアフラムポンプを原状へ復帰開始させ、該ダイアフラムポンプの原状への復帰途中で前記第２バルブを閉弁する制御を行うことを特徴とする液体流量制御装置。
【請求項２】
吸引口から液体を吸引し、複数の吐出口の各吐出口から微量の液体を吐出する液体流量制御装置であって、
ダイアフラムポンプと、前記吸引口から前記ダイアフラムポンプに至る第１通路を開放及び遮断する第１バルブと、前記ダイアフラムポンプから前記各吐出口に至る第２通路を開放及び遮断する第２バルブと、前記ダイアフラムポンプ、前記第１バルブ及び前記複数の第２バルブを各々駆動制御する電気制御装置とを備え、
前記電気制御装置は、前記各第２バルブを閉弁状態に維持しながら前記第１バルブを開弁することによって前記第１通路を前記ダイアフラムポンプに連通し、前記ダイアフラムポンプに通電することによって前記第１通路内の液体を前記ダイアフラムポンプ内に吸引し、その後、前記第１バルブを閉弁することによって前記第１通路を遮断するとともに前記ダイアフラムポンプへの通電を停止することによって前記ダイアフラムポンプを原状へ復帰可能な停止状態に維持し、前記複数の第２バルブのうちの１つの第２バルブを開弁開始することによって前記ダイアフラムポンプを原状へ復帰開始させ、該ダイアフラムポンプの原状への復帰途中で当該開弁させた第２バルブを閉弁するとともに他の１つの第２バルブを開弁開始させ、前記ダイアフラムポンプの原状への復帰途中で当該開弁させた第２バルブを閉弁する制御を前記複数の第２バルブの全てに対して行うことを特徴とする液体流量制御装置。
【請求項３】
前記ダイアフラムポンプは導電性形状記憶部材を備え、該導電性形状記憶部材への通電により前記第１通路内の液体が当該ダイアフラムポンプ内に吸引可能となり、前記導電性形状記憶部材への通電の停止により当該ダイアフラムポンプが原状へ復帰可能となることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体流量制御装置。
【請求項４】
前記吸引口、前記吐出口、及び前記第１、第２通路は、四角平板状の流路部材に形成され、
前記第１、第２バルブは同一の平面視四角形状に構成されるとともに、前記ダイアフラムポンプは平面視四角形状に構成され、
前記第１、第２バルブは、互いに接近した状態で前記流路部材の上面に一列に配置され、前記ダイアフラムポンプは、前記第１、第２バルブの列と同列であって該第１、第２バルブの一方に接近した状態で前記流路部材の上面に配置され、
前記第１、第２バルブ及び前記ダイアフラムポンプは、平面視で前記流路部材の上面全域を占めるよう該流路部材の上面に配置される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体流量制御装置。
【請求項５】
前記吐出口、及び前記第１、第２通路は複数組からなるとともに、前記吸引口は各組共通の吸引口からなり、前記複数組からなる吐出口、及び第１、第２通路、並びに共通の吸引口は、四角平板状の流路部材に形成され、
前記各組の第１、第２バルブは各々同一の平面視四角形状に構成されるとともに、前記各組のダイアフラムポンプは各々平面視四角形状に構成され、
前記各組の第１、第２バルブは、各々互いに接近した状態で前記流路部材の上面に一列に配置され、前記各組のダイアフラムポンプは、各々同じ組の第１、第２バルブの列と同じ列上に位置するとともに該第１、第２バルブの一方に接近した状態で前記流路部材の上面に配置され、
前記各組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプは、各々隣の組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプの列と平行な列上に位置するとともに隣の組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプに接近した状態で前記流路部材の上面に配置され、
前記複数組の第１、第２バルブ及びダイアフラムポンプは、全体として平面視で前記流路部材の上面全域を占めるよう該流路部材の上面に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の液体流量制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−３０４９６０（Ｐ２００７−３０４９６０Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３４０２３（Ｐ２００６−１３４０２３）
【出願日】平成１８年５月１２日（２００６．５．１２）
【出願人】（３９０００６４１５）高砂電気工業株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１２日（２００６．５．１２）
【出願人】（３９０００６４１５）高砂電気工業株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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