JP7796401B2 - Syringe-based liquid supply system - Google Patents
Syringe-based liquid supply systemInfo
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Description
本発明は、無重力環境および微小重力環境において液体を安定して供給するためのシリンジを用いた液体供給システムに関する。 The present invention relates to a liquid supply system using a syringe for stably supplying liquid in zero-gravity and microgravity environments.
宇宙ステーションや月面のような無重力環境あるいは微小重力環境においては、液体と気体が重力によって分離することはないので、例えば植物や実験動物を育成するのに必要な水等の液体を供給するのに、重力を利用するものである地上用の液体供給装置をそのまま使用することはできない。そこで、そのような宇宙環境において使用するための装置として、従来から、例えば、可撓性を有する液体輸送管内にウイックを充填し、無重力下で表面張力により液体収容タンクの壁面に張り付く液体を毛細管現象でウイックに染込ませ、モータにより移動するスクイズローラによって輸送管を順次圧迫して液体を移送するようにした液体輸送装置（例えば、特許文献１参照。）や、筒状のケースの中に支持部材で支持してバルーンを配置し、支持部材に設けた充填口を液体源に接続して水等の液体をバルーンに供給し、バルーンの収縮力によって流出口から配管内へ押し出すようにした液体供給装置（例えば、特許文献２参照。）等が提案されている。 In a zero-gravity or microgravity environment such as a space station or the surface of the moon, liquids and gases do not separate due to gravity. This means that terrestrial liquid supply devices that utilize gravity cannot be used as is to supply liquids such as water needed to grow plants or laboratory animals. Therefore, devices for use in such space environments have been proposed, such as a liquid transfer device in which a flexible liquid transport tube is filled with a wick, and liquid that adheres to the wall of a liquid storage tank due to surface tension in zero gravity is permeated into the wick by capillary action, and the transport tube is sequentially compressed by a motor-driven squeeze roller (see, for example, Patent Document 1). Also proposed is a liquid supply device in which a balloon is supported by a support member inside a cylindrical case, a filling port on the support member is connected to a liquid source, and water or other liquid is supplied to the balloon, and the balloon's contraction force pushes the liquid out of the outlet and into the piping (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、従来の技術では、宇宙等の無重力環境あるいは微小重力環境において、タンク等に収容された液体を気体と完全に分離することはできず、液体のみを安定して移送することはできない。 However, with conventional technology, it is not possible to completely separate the liquid contained in a tank or the like from the gas in a zero-gravity or microgravity environment such as space, and it is not possible to stably transport only the liquid.
本発明は、無重力環境および微小重力環境において気体を混入させず液体のみを安定して移送することができるようにすることを目的とする。 The purpose of this invention is to enable the stable transfer of liquid alone without mixing in gas in zero-gravity and microgravity environments.
本発明は、気体を混入させずに液体のみを収容し注出できる装置であるシリンジを液体収納のためのタンクとして利用し、シリンジに充填した液体をシリンジとは別体のポンプで移送することにより、無重力環境および微小重力環境において気体の混入を防いで液体のみを安定して移送することができ、使用条件に合わせてタンク容量や供給する液体の種類を制限無く且つ簡単に変更でき、使用条件に合わせてポンプを変更することができ、ポンプ並びに制御部の配置に制約がなくて、場所を取らず、制御並びに管理が容易なものとすることができるよう液体供給システムを構成したものであり、また、そうした液体供給システムにおいて、ポンプが故障した際はシリンジを手動ポンプとしても活用できるようにしたものである。 This invention utilizes a syringe, a device capable of storing and dispensing only liquid without the inclusion of gas, as a tank for storing liquid. By transporting the liquid filled in the syringe with a pump separate from the syringe, it is possible to stably transport only liquid without the inclusion of gas in zero-gravity and microgravity environments. The tank capacity and type of liquid supplied can be easily and without restrictions changed to suit the conditions of use. The pump can be changed to suit the conditions of use. There are no restrictions on the placement of the pump and control unit, so it takes up little space and is easy to control and manage. Furthermore, in such a liquid supply system, the syringe can also be used as a manual pump in the event of a pump failure.
すなわち、請求項１に係る発明の液体供給システムは、シリンジを用いた液体供給システムであって、筒状で一端にノズル部を有し他端に開口部を有するシリンジ本体に棒状で先端側に気密摺接部を有する押し子が挿入されてなるシリンジを用い、ノズル部を液体用容積形のポンプの吸込側に接続してシリンジ内の液体をポンプで移送する液体移送ラインを形成してなることを特徴とする。また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の上記構成に加えて、液体移送ラインから分岐してポンプを迂回するバイパスラインを設け、該バイパスラインに開閉バルブを設けてなることを特徴とする。 That is, the liquid supply system of the invention according to claim 1 is a liquid supply system using a syringe, characterized in that it uses a syringe consisting of a cylindrical syringe body having a nozzle portion at one end and an opening at the other end, into which a rod-shaped plunger having an airtight sliding portion at its tip is inserted, and the nozzle portion is connected to the suction side of a positive displacement pump for liquid, forming a liquid transfer line that transfers the liquid in the syringe by the pump. Furthermore, the invention according to claim 2 is characterized in that, in addition to the above configuration of the invention according to claim 1, a bypass line that branches off from the liquid transfer line to bypass the pump is provided, and an open/close valve is provided on the bypass line.
請求項１に係る発明の液体供給システムでは、液体のみが入ったシリンジの先をチューブ等で液体移送ラインのポンプ吸込側に接続する。そして、ポンプを稼働させ、シリンジ内の液体をポンプによって移送する。その際、シリンジの押し子は吸引されて液体と共に移動する。その際、タンクとしての役割を持つシリンジの内部は液体のみで満たされ、ポンプの吸込側は密閉状態であるため、ポンプによる液体の移送に伴って押し子が動き、ポンプ吸込側で配管内およびシリンジ内の圧力が負圧になることはない。そのため、無重力環境および微小重力環境において気体の混入を防ぎ安定して液体のみを移送することができる。 In the liquid supply system of the invention according to claim 1, the tip of a syringe filled with only liquid is connected to the pump suction side of a liquid transfer line via a tube or the like. The pump is then operated, and the liquid in the syringe is transferred by the pump. At this time, the syringe plunger is sucked in and moves along with the liquid. Since the inside of the syringe, which functions as a tank, is filled with only liquid and the suction side of the pump is sealed, the plunger moves as the pump transfers the liquid, and the pressure inside the piping and syringe on the pump suction side does not become negative. As a result, gas contamination is prevented in zero-gravity and microgravity environments, allowing for stable transfer of only liquid.
また、請求項２に係る発明の液体供給システムによれば、ポンプが故障した際にはバイパスラインの開閉バルブを開き、シリンジの押し子を押すことによって、手動で液体の供給を行うことができる。 Furthermore, according to the liquid supply system of the invention defined in claim 2, if the pump fails, liquid can be supplied manually by opening the open/close valve of the bypass line and pressing the plunger of the syringe.
また、本発明（請求項１，２に係る発明）の液体供給システムでは、シリンジ内の液量が少なくなったら、そのシリンジを取り外して液体の入った新しいシリンジに交換すればよく、簡単な作業でそれを行うことができる。 Furthermore, with the liquid supply system of the present invention (invention related to claims 1 and 2), when the amount of liquid in a syringe becomes low, the syringe can be simply removed and replaced with a new syringe filled with liquid, which can be done with a simple procedure.
また、本発明の液体供給システムでは、複数のシリンジを並列に接続することもでき、そうすることで複数のシリンジを同時に使用してタンクとしての容量を大きくするようにでき、また、使用するシリンジをバルブで切り換えて、シリンジの交換を切れ目なく行えるようにしたり、異なる液体を切り換えて供給するようにすることもできる。 In addition, the liquid supply system of the present invention can also connect multiple syringes in parallel, allowing multiple syringes to be used simultaneously to increase the tank capacity. It can also switch the syringe being used with a valve, allowing for seamless syringe replacement, or the supply of different liquids by switching between them.
また、本発明の液体供給システムでは、シリンジに内部の液量を示す目盛を設けることにより、移送した液体の量を目視で確認するようにできる。 In addition, the liquid supply system of the present invention has a scale on the syringe that indicates the amount of liquid inside, allowing the amount of liquid transferred to be visually confirmed.
また、本発明の液体供給システムでは、シリンジ本体と押し子にセンサを取り付けて、シリンジの押し込み量を検出するようにでき、そのデータを基に、シリンジ内の液体の量、移送した液体の量等を把握し、それをポンプ等の制御に活用するようにできる。 In addition, in the liquid supply system of the present invention, sensors can be attached to the syringe body and plunger to detect the amount of pressure applied to the syringe. Based on this data, the amount of liquid in the syringe, the amount of liquid transferred, etc. can be determined and used to control pumps, etc.
また、本発明の液体供給システムでは、押し子が押し込み限界位置に接近したことを検知するようシリンジ本体と押し子に近接センサを取り付けて、シリンジ容量の限界を超えてポンプが稼働するのを防ぐようにすることができる。 In addition, in the liquid supply system of the present invention, proximity sensors can be attached to the syringe body and plunger to detect when the plunger approaches the limit of depression, preventing the pump from operating beyond the syringe capacity limit.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、無重力環境および微小重力環境において気体を混入させず液体のみを安定して移送することができる。そして、ポンプが故障した際はシリンジを手動ポンプとして活用して液体の供給を行うようにすることができる。 As is clear from the above explanation, the present invention makes it possible to stably transfer only liquid without mixing in gas in a zero-gravity or microgravity environment. Furthermore, if the pump breaks down, the syringe can be used as a manual pump to supply liquid.
また、使用条件に合わせてタンク容量や供給する液体の種類を制限無く且つ簡単に変更することができ、使用条件に合わせてポンプを変更することができる。 In addition, the tank capacity and type of liquid supplied can be easily changed without restrictions to suit the conditions of use, and the pump can be changed to suit the conditions of use.
また、タンクとして活用するシリンジはシンプルで設置場所の制約も少なく、ポンプ並びに制御部の配置に制約を生ずるものではなくて、システム全体として場所を取らず、制御並びに管理が容易なものとすることができる。 In addition, the syringe used as the tank is simple and places few restrictions on installation location, and does not place restrictions on the placement of the pump or control unit, making the entire system space-saving and easy to control and manage.
図１は本発明の実施の形態の一例のシリンジを用いた液体供給システムを示している。この液体供給システムは、宇宙ステーションや月面のような無重力環境あるいは微小重力環境において、例えば植物育成のための養液供給に好適なもので（植物育成のための養液供給に限定されるものではなく、無重力環境あるいは微小重力環境で液体供給を必要とする様々な用途に適用できる。）、シリンジ１を液体源（タンク）としてチューブポンプ等の液体用容積形のポンプ２〈チューブポンプに限るものではなく、用途に応じて他のポンプも適宜使用できる。但し、例えば植物育成のための養液供給に使用する場合、Ｃｕ等の金属を含有させる恐れのないポンプが望ましく、チューブポンプ等が好適である。〉で液体を移送する液体移送ラインＳＬと、液体移送ラインＳＬから分岐してポンプ２を迂回するバイパスラインＢＬとで構成している。そして、バイパスラインＢＬには開閉バルブ３を設けている。 Figure 1 shows a liquid supply system using a syringe according to one embodiment of the present invention. This liquid supply system is suitable for supplying nutrient solution for plant growth in a zero-gravity or microgravity environment, such as a space station or the surface of the moon. (The system is not limited to supplying nutrient solution for plant growth and can be applied to a variety of applications requiring liquid supply in a zero-gravity or microgravity environment.) It comprises a liquid transfer line SL that transfers liquid via a syringe 1 as a liquid source (tank), a positive displacement liquid pump 2 such as a tube pump (this is not limited to tube pumps, and other pumps can be used as appropriate depending on the application. However, when used to supply nutrient solution for plant growth, for example, a pump that is not likely to contain metals such as Cu is desirable, and a tube pump is preferred.), and a bypass line BL that branches off from the liquid transfer line SL and bypasses the pump 2. The bypass line BL is equipped with an on-off valve 3.
シリンジ１は、筒状のシリンジ本体４と、シリンジ本体４に挿入された棒状の押し子５とで構成されている。そして、シリンジ本体４は一端（先端）にノズル部６を有し、他端（基端）に開口部７を有し、開口部７の周囲にフランジ部８が設けられている。また、押し子５は、一端（先端）に気密摺接部（図示せず）を有し、他端（基端）にはフランジ部９が形成されている。シリンジ本体４には、内部の液体の量を目視できるよう液量目盛１０が設けられている。押し子５は、気密摺動部を先端にして開口部４からシリンジ本体４に挿入され、シリンジ本体４の内壁に沿って気密摺接状態で軸方向に移動自在である。また、この実施の形態では、押し子５が押し込み限界位置に接近したことを検知するようシリンジ本体４の基端に位置するフランジ部８と押し子５のフランジ部９に近接センサ１１を取り付けている。 The syringe 1 is composed of a cylindrical syringe body 4 and a rod-shaped plunger 5 inserted into the syringe body 4. The syringe body 4 has a nozzle 6 at one end (tip) and an opening 7 at the other end (base), with a flange 8 surrounding the opening 7. The plunger 5 has an airtight sliding portion (not shown) at one end (tip) and a flange 9 at the other end (base). The syringe body 4 is provided with a liquid level scale 10 so that the amount of liquid inside can be visually checked. The plunger 5 is inserted into the syringe body 4 through the opening 4 with the airtight sliding portion at its tip, and is movable axially in airtight sliding contact along the inner wall of the syringe body 4. In this embodiment, proximity sensors 11 are attached to the flange 8 located at the base end of the syringe body 4 and to the flange 9 of the plunger 5 to detect when the plunger 5 approaches its limit of insertion.
この液体供給システムでは、液体を入れたシリンジ１のノズル部６をチューブ等でポンプ２の吸込側に接続する。そして、ポンプ２を稼働させ、シリンジ１内の液体をシリンジ１から吸引して液体供給ラインＳＬを経て供給先まで移送する。その際、シリンジ１の押し子は液体の移送に伴い吸引されて液体と共に移動する。
そのため、無重力環境および微小重力環境において気体の混入を防ぎ安定して液体のみを移送することができる。また、万が一ポンプ２が故障した際は、バイパスラインＢＬのバルブ３を開き、シリンジ１の押し子５を押すことで液体の供給が可能である。
In this liquid supply system, the nozzle 6 of the syringe 1 containing the liquid is connected to the suction side of the pump 2 via a tube or the like. The pump 2 is then operated to suck the liquid from the syringe 1 and transfer it to the destination via the liquid supply line SL. At this time, the plunger of the syringe 1 is sucked in as the liquid is transferred and moves along with the liquid.
Therefore, in a zero-gravity or microgravity environment, it is possible to stably transfer only liquid without mixing in gas. In addition, in the unlikely event that the pump 2 breaks down, it is possible to supply liquid by opening the valve 3 of the bypass line BL and pressing the plunger 5 of the syringe 1.
この液体供給システムにおいて、シリンジ１から移送された液体の量並びにシリンジ１内に残存する液量は、シリンジ本体４の目盛１０によって目視確認することができる。そして、シリンジ１内に液体がなくなったら、あるいは残量が少なくなったら、シリンジ１を取り外して液体の入った新しいシリンジ１に交換する。簡単な作業でそれを行うことができる。 In this liquid supply system, the amount of liquid transferred from the syringe 1 and the amount of liquid remaining in the syringe 1 can be visually confirmed using the scale 10 on the syringe body 4. When the liquid in the syringe 1 runs out or the amount remaining becomes low, the syringe 1 is removed and replaced with a new syringe 1 filled with liquid. This can be done with a simple procedure.
また、この液体供給システムでは、押し子５が押し込み限界位置に接近したことを近接センサ１１によって検知することで、シリンジ１の容量の限界を超えてポンプ２が稼働するのを防ぐ制御が可能である。近接センサ１１の代わりに、シリンジ１の押し込み量を連続して検出するようシリンジ本体４と押し子５にセンサを取り付けて、そのデータを基に、シリンジ１内の液体の量、移送した液体の量等を把握し、それをポンプ２等の制御に活用するよう構成することも可能である。 In addition, this liquid supply system uses a proximity sensor 11 to detect when the plunger 5 approaches the limit of depression, enabling control to prevent the pump 2 from operating beyond the capacity limit of the syringe 1. Instead of the proximity sensor 11, sensors can be attached to the syringe body 4 and plunger 5 to continuously detect the amount of depression of the syringe 1, and the amount of liquid in the syringe 1, etc., can be determined based on this data, and this data can be used to control the pump 2, etc.
この液体供給システムは、複数のシリンジ１を並列に接続するよう構成することも可能である。その場合、複数のシリンジ１を同時に使用するよう配管することで、タンクとしての容量を大きくすることができる。また、シリンジ１毎にバルブを設けた配管とし、使用するシリンジ１をバルブで切り換えるようにすることもできる。そのようにシリンジ１をバルブで切り換えて使用することで、シリンジ１の交換を切れ目なく行うことができ、また、異なる液体を切り換えて供給することも可能となる。このように、使用条件に合わせてタンク容量や供給する液体の種類を制限無く且つ簡単に変更できる。 This liquid supply system can also be configured to connect multiple syringes 1 in parallel. In this case, piping can be configured to allow multiple syringes 1 to be used simultaneously, thereby increasing the tank capacity. It is also possible to use piping with a valve for each syringe 1, allowing the syringe 1 to be switched in use using the valve. By switching between syringes 1 using the valve in this way, syringes 1 can be replaced seamlessly, and different liquids can also be switched between and supplied. In this way, the tank capacity and type of liquid supplied can be easily changed without restriction to suit the conditions of use.
この液体供給システムは、タンクとして活用するシリンジ１は構成がシンプルで設置場所の制約も少なく、ポンプ２並びに制御部の配置に制約を生ずるものではなく、システム全体として場所を取らず、制御並びに管理が容易なものとすることができる。 In this liquid supply system, the syringe 1 used as a tank has a simple configuration and places few restrictions on installation location, and there are no restrictions on the placement of the pump 2 or control unit, making the system as a whole space-saving and easy to control and manage.
以上、バイパスラインＢＬを設けた例について説明したが、本発明のシリンジを用いた液体供給システムは、バイパスラインＢＬを設けない実施の形態も可能であり、その他、発明の技術的思想の範囲で様々な実施の形態が可能である。 The above describes an example in which a bypass line BL is provided, but the liquid supply system using the syringe of the present invention can also be embodied in a manner that does not include a bypass line BL, and various other embodiments are possible within the scope of the technical concept of the invention.
１ シリンジ
２ ポンプ
３ 開閉バルブ
４ シリンジ本体
５ 押し子
６ ノズル部
７ 開口部
８ フランジ部
９ フランジ部
１０ 液量目盛
１１ 近接センサ
ＳＬ 液体移送ライン
ＢＬ バイパスライン
REFERENCE SIGNS LIST 1 Syringe 2 Pump 3 Opening/closing valve 4 Syringe body 5 Plunger 6 Nozzle portion 7 Opening 8 Flange portion 9 Flange portion 10 Liquid level scale 11 Proximity sensor SL Liquid transfer line BL Bypass line
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021206072A JP7796401B2 (en) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | Syringe-based liquid supply system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021206072A JP7796401B2 (en) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | Syringe-based liquid supply system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023091366A JP2023091366A (en) | 2023-06-30 |
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Family
ID=86941546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021206072A Active JP7796401B2 (en) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | Syringe-based liquid supply system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203755388U (en) | 2013-12-27 | 2014-08-06 | 天津港散货物流有限责任公司 | Water supply device for collecting and automatically pressurizing reclaimed water for ecological garden |
| CN210138994U (en) | 2019-01-15 | 2020-03-13 | 佛山市日鑫科技有限公司 | An automatic oil supply device for stamping and drawing oil |
| JP2020085505A (en) | 2018-11-16 | 2020-06-04 | 株式会社テクノメデイカ | Disposable inspection tool and analyzer using the inspection tool |
| JP2021517018A (en) | 2018-03-20 | 2021-07-15 | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニーＢｅｃｔｏｎ， Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ Ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | Syringe pump vibration module to reduce stopper friction |
| JP2021533924A (en) | 2018-08-23 | 2021-12-09 | アート メディカル リミテッドArt Medical Ltd. | Medical pump |
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- 2021-12-20 JP JP2021206072A patent/JP7796401B2/en active Active
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