特表 2024-513810 流量制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-27

(54)【発明の名称】流量制御装置

(51)【国際特許分類】

   G05D 7/06 20060101AFI20240319BHJP

   F16K 37/00 20060101ALN20240319BHJP

【ＦＩ】

G05D7/06 Z

F16K37/00 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023560075

(86)(22)【出願日】2022-03-30

(85)【翻訳文提出日】2023-11-24

(86)【国際出願番号】 EP2022058434

(87)【国際公開番号】W WO2022207716

(87)【国際公開日】2022-10-06

(31)【優先権主張番号】2104739.4

(32)【優先日】2021-04-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522099205

【氏名又は名称】メドインセルル エス．エー．

(74)【代理人】

【識別番号】100097456

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 徹

(72)【発明者】

【氏名】ジョセ マニュエル フェリクス

(72)【発明者】

【氏名】ジェシカ マリー レニー マダーン

(72)【発明者】

【氏名】フランク ザビエル ゲイ

(72)【発明者】

【氏名】カミーユ マデリーヌ デュラック

(72)【発明者】

【氏名】ロメイン タンギー デラメア

(72)【発明者】

【氏名】サラ レモニエール

(72)【発明者】

【氏名】マーク サリオ

(72)【発明者】

【氏名】ザビエル ヌベーユ

(72)【発明者】

【氏名】ドミンゴス モンテイロス

【テーマコード（参考）】

3H065

5H307

【Ｆターム（参考）】

3H065BA07

3H065BB11

3H065CA01

3H065CA03

3H065CA07

5H307DD01

5H307EE02

5H307FF01

5H307HH04

(57)【要約】

流体の流れを制御する装置であって：第1の弁であって：選択的に開閉可能な入口；開口部；及び選択的に開閉可能な出口を備え、流体が、該入口を通って該第1の弁に流入することができ、該開口部を通って該第1の弁から流出することができ、該開口部を通って該第1の弁に流入することができ、且つ該出口を通って該第1の弁から流出することができるように配置された、該第1の弁と；流体を検出するための第1のセンサと；流体を検出するための第2のセンサ、ここで該第1のセンサと第2のセンサが該開口部を介して該第1の弁と流体連通している、と；該第1のセンサ及び該第2のセンサから信号を受信し、該信号の受信に応答して該入口及び該出口の開閉を制御する制御装置と、を備え、使用中に、流体が：－該第1の弁の該入口を通って該第1の弁に流入すること；－該第1の弁の該開口部を通って該第1の弁から流出すること；－流体を検出するための該第1のセンサを通過すること；－流体を検出するための該第2のセンサへ流れること；－該第1の弁の該開口部を通って該第1の弁に流入すること；－該第1の弁の該出口を通って該第1の弁から流出することによって、該装置内を流れることができるように構成されている、装置。
【選択図】 図1

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体の流れを制御する装置であって：
第1の弁であって：
選択的に開閉可能な入口；
開口部；及び
選択的に開閉可能な出口を備え、
流体が、該入口を通って該第1の弁に流入することができ、該開口部を通って該第1の弁から流出することができ、該開口部を通って該第1の弁に流入することができ、且つ該出口を通って該第1の弁から流出することができるように配置された、該第1の弁と；
流体を検出するための第1のセンサと；
流体を検出するための第2のセンサ、ここで該第1のセンサと第2のセンサが該開口部を介して該第1の弁と流体連通している、と；
該第1のセンサ及び該第2のセンサから信号を受信し、該信号の受信に応答して該入口及び該出口の開閉を制御する制御装置と、を備え、
使用中に、流体が：
該第1の弁の該入口を通って該第1の弁に流入すること；
該第1の弁の該開口部を通って該第1の弁から流出すること；
流体を検出するための該第1のセンサを通過すること；
流体を検出するための該第2のセンサへ流れること；
該第1の弁の該開口部を通って該第1の弁に流入すること；
該第1の弁の該出口を通って該第1の弁から流出することによって、該装置内を流れることができるように構成されている、前記装置。

【請求項2】

前記制御装置が：
前記第2のセンサが流体を検出したことに応答して送信される、該第2のセンサからの信号の受信に応答して前記入口を閉じ；且つ
該信号が、該第2のセンサからの該信号が送信された後に前記第1のセンサが流体を検出したことに応答して送信される、該第1のセンサからの信号の受信に応答して出口を閉じるように構成されている、請求項1記載の装置。

【請求項3】

前記第2のセンサの流体の検出に応答して送信される信号が入口を閉じる信号であり；且つ
前記第1のセンサの流体の検出に応答して送信される信号が出口を閉じる信号である、請求項2記載の装置。

【請求項4】

流体を検出することが：
センサに隣接している流体を検出すること；
センサを通過する流体を検出すること；
センサに隣接している流体の第1の流体から第2の流体への変化を検出すること；及び
センサを通過する流体の第1の流体から第2の流体への変化を検出することのうちの少なくとも1つを含む、請求項2又は請求項3記載の装置。

【請求項5】

第2の弁をさらに備え、該第2の弁が、前記第1の弁の前記出口の下流に配置されている、請求項1～4のいずれか一項記載の装置。

【請求項6】

前記第1の弁と前記第1のセンサと前記第2のセンサとの間で流体を移送するように構成された流路を備え、
該流路が、該第1の弁と該第2のセンサとの間にある約10μl～約1000μlの体積の流体を保持するように構成されている、請求項1～5のいずれか一項記載の装置。

【請求項7】

前記入口を介して前記弁と流体接続されている流体リザーバをさらに備え、
前記制御装置が、使用中に該流体リザーバ内に保持された流体の該入口から該弁への流入を制御するように構成されている、請求項1～6のいずれか一項記載の装置。

【請求項8】

前記開口部が、選択的に開閉可能な開口部である、請求項1～7のいずれか一項記載の装置。

【請求項9】

前記流体が液体である、請求項1～8のいずれか一項記載の装置。

【請求項10】

流体の流れを制御する方法であって：
流路を第1の所定レベルまで流体で充填する工程と；
該流路が該第1の所定レベルまで充填されたことを検出する工程と；
該検出に応答して、該流路を第2の所定レベルまで抜く工程であって、該第2の所定レベルが該第1の所定レベルよりも低い、該抜く工程と；
該流路が該第2の所定レベルまで抜かれたことを検出する工程と、を含む、前記方法。

【請求項11】

流体の流れを制御する方法であって：
弁の入口を開けて流体が該弁に流入することを可能にする工程と；
該流体を該弁の開口部を通過させる工程と；
第2のセンサによって該流体を検出する工程と；
該第2のセンサによる該流体の検出に応答して、該流体が該弁に流入するのを防止するために該弁の入口を閉じる工程と；
該弁の該入口を閉じる工程の後、該弁からの流体の排出を可能にするために該弁の出口を開ける工程と；
第1のセンサによって流体を検出する工程と；
該第1のセンサによる流体の検出に応答して、該弁から流体の流出を防止するために該弁の該出口を閉じる工程と、を含み、
該第2のセンサによる検出では、該第1のセンサによる検出の場合よりも大きい体積の流体が該弁に流入する必要がある、前記方法。

【請求項12】

第2のセンサによる前記流体の検出に応答して、流体が検出されたというメッセージを該第2のセンサから制御装置に送信する工程と；
該制御装置による該第2のセンサからの該メッセージの受信に応答して、前記弁に流体が流入するのを防止するために該弁の前記入口を閉じるメッセージを該弁に送信する工程とをさらに含む、請求項11記載の方法。

【請求項13】

前記第1のセンサによる前記流体の検出に応答して、流体が検出されたというメッセージを該第1のセンサから制御装置に送信する工程と、
該制御装置による該第1のセンサからの該メッセージの受信に応答して、弁から流体が流出するのを防止するために該弁の前記出口を閉じるメッセージを該弁に送信する工程とをさらに含む、請求項11又は12記載の方法。

【請求項14】

流体リザーバから前記弁への流体の送達を開始するために該リザーバの流体送達システムにメッセージを送信する工程をさらに含む、請求項11～13のいずれか一項記載の方法。

【請求項15】

所定体積の流体を前記弁から送達する工程をさらに含み、該所定体積が約2μl～100μlである、請求項11～14のいずれか一項記載の方法。

【請求項16】

前記流体が液体である、請求項11～15のいずれか一項記載の方法。

【請求項17】

前記弁からの流体の流出を可能にするために該弁の出口を開ける前の所定期間、該弁と前記第2のセンサとの間の流体を保持する工程をさらに含む、請求項11～16のいずれか一項記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（分野）
本出願は、一般に、流体の流れを制御する装置に関し、特に、流体リザーバに接続された、所定体積の流体を送達するためのシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

（背景）
流体の体積の正確な送達は、多くの分野で重要である。シリンジポンプなどは、所定の流体の体積を正確に送達するための一般的な実験器具である。シリンジポンプを操作して、少量の流体を徐々に送達することができる。ポンプは、流体の送達を調節するように動作し、特定の流量及び体積を送達するために制御することができる。典型的なシリンジポンプは、約60mLの流体を保持し、約1000mL／時間のポンプ流量で送達することができる。

【0003】

シリンジポンプに関連するいくつかの既知の欠点は：流体の抵抗及び適合性に応じて数秒から数時間まで変化し得る応答時間；流量計なしでは、過渡期間中には流量を知ることができないこと；及びそれに関連する微調整の難しさである。

【0004】

少なくとも特定の実施態様の目的は、これらの問題の1つ又は複数に対処することである。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

（概要）
本発明の第1の態様によると、流体の流れを制御する装置が提供され、この装置は、第1の弁であって：選択的に開閉可能な入口；開口部；及び選択的に開閉可能な出口を備え、流体が、該入口を通って該第1の弁に流入することができ、該開口部を通って該第1の弁から流出することができ、該開口部を通って該第1の弁に流入することができ、且つ該出口を通って該第1の弁から流出することができるように配置された、該第1の弁と；流体を検出するための第1のセンサと；流体を検出するための第2のセンサ、ここで該第1のセンサと第2のセンサが該開口部を介して該第1の弁と流体連通している、と；該第1のセンサ及び該第2のセンサから信号を受信し、該信号の受信に応答して該入口及び該出口の開閉を制御する制御装置と、を備え、使用中に、流体が：－該第1の弁の該入口を通って該第1の弁に流入すること；－該第1の弁の該開口部を通って該第1の弁から流出すること；－流体を検出するための該第1のセンサを通過すること；－流体を検出するための該第2のセンサへ流れること；－該第1の弁の該開口部を通って該第1の弁に流入すること；－該第1の弁の該出口を通って該第1の弁から流出することによって、該装置内を流れることができるように配置されている。

【0006】

この装置の弁により、流体の流量を所望の値に制御することができる。この装置の配置により、該装置から流体を非常に正確に送達することができる。このような精度は、機構の配置、特に、入口と出口とセンサと制御装置との間の相互作用の結果であると考えることができる。このような装置の効果には、流体条件が変化しても該装置からの流量を維持できることが含まれる。さらに、この装置は、複数の出口に対して同じ流量を確保することができる。

【0007】

一実施態様では、制御装置は：第2のセンサが流体を検出したことに応答して送信される、該第2のセンサからの信号の受信に応答して入口を閉じ；且つ該信号が、該第2のセンサからの該信号が送信された後に第1のセンサが流体を検出したことに応答して送信される、該第1のセンサからの信号の受信に応答して出口を閉じるように構成されている。

【0008】

この装置は、多数の繰り返しにわたって特定の流体量の送達を確実に実施することができる。

【0009】

一実施態様では、第2のセンサの流体の検出に応答して送信される信号は入口を閉じる信号であり；且つ第1のセンサの流体の検出に応答して送信される信号は出口を閉じる信号である。

【0010】

一実施態様では、流体を検出することは：センサに隣接している流体を検出すること；センサを通過する流体を検出すること；センサに隣接している流体の第1の流体から第2の流体への変化を検出すること；及びセンサを通過する流体の第1の流体から第2の流体への変化を検出することのうちの少なくとも1つを含む。

【0011】

この装置のセンサは、流体を確実に検出することができる。検出の信頼性は、この装置が、該装置から再現可能な量の流体を送達するのに役立つ。

【0012】

一実施態様では、この装置は、第2の弁をさらに備え、該第2の弁が、第1の弁の出口の下流に配置されている。

【0013】

この装置の第2の弁は、所定量の流体の制御可能な送達に役立ち得る。第2の弁により、送達前の一定期間、一定量を保持することができる。これは、即時送達が望ましくない状況で有利であり得る。第2の弁はまた、装置に故障耐性を提供する。

【0014】

一実施態様では、この装置は、第1の弁と第1のセンサと第2のセンサとの間で流体を移送するように構成された流路を備え、該流路が、該第1の弁と該第2のセンサとの間にある約10μl～約1000μlの体積の流体を保持するように構成されている。

【0015】

この装置は、流体条件のわずかな変化に対して再現可能で耐久性のある特定の流量で流体を供給することができる。現在の技術を使用して正確に送達することができない流量に、典型的には耐久性がある。耐久性とは、流体の条件や抵抗が変化しても流量が厳密に維持されることを意味する。このような流量の維持は、現在の技術では不可能である。

【0016】

一実施態様では、この装置は、入口を介して弁と流体接続されている流体リザーバをさらに備え、制御装置は、使用中に該流体リザーバ内に保持された流体の該入口から該弁への流入を制御するように構成されている。

【0017】

この装置は、流体の貯蔵部から流体を所定量、制御可能に送達することを可能にすることができる。貯蔵部は、使用者が装置の構成を変更しなくても、該装置が比較的長期間にわたって動作できるように大量の流体を保持することができる。これにより、この装置の使用者にとっての使いやすさが向上する。

【0018】

一実施態様では、開口部は、選択的に開閉可能な開口部である。

【0019】

この装置の選択的に開閉可能な開口部により、該装置の操作に対する使用者の制御性を高めることができる。装置の開口部を選択的に開けることにより、使用者による装置の操作における特定の工程での制御レベルを高めることができる。装置の複雑さの増加は、使用者に提供される制御レベルの向上によって相殺される。

【0020】

一実施態様では、流体は液体である。

【0021】

本発明の第2の態様によると、流体の流れを制御する方法が提供され、この方法は：流路を第1の所定レベルまで流体で充填する工程と；該流路が該第1の所定レベルまで充填されたことを検出する工程と；該検出に応答して、該流路を第2の所定レベルまで抜く工程であって、該第2の所定レベルが該第1の所定レベルよりも低い、該抜く工程と；該流路が該第2の所定レベルまで抜かれたことを検出する工程と、を含む。

【0022】

この方法は、所望の量に流量を制御するために実行することができる。この方法の工程は、流路からの流体の非常に正確な送達をもたらす。このような精度は、工程の順序、特に充填と抜くことと検出との間の相互作用に起因し得る。このような方法の効果には、たとえ流体条件が変化しても流路からの流量が維持されることが含まれる。

【0023】

本発明の第3の態様によると、流体の流れを制御する方法が提供され、この方法は：弁の入口を開けて流体が該弁に流入することを可能にする工程と；該流体を該弁の開口部を通過させる工程と；第2のセンサによって該流体を検出する工程と；該第2のセンサによる該流体の検出に応答して、該流体が該弁に流入するのを防止するために該弁の入口を閉じる工程と；該弁の該入口を閉じる工程の後、該弁からの流体の排出を可能にするために該弁の出口を開ける工程と；第1のセンサによって流体を検出する工程と；該第1のセンサによる流体の検出に応答して、該弁から流体の流出を防止するために該弁の該出口を閉じる工程と、を含み、該第2のセンサによる検出では、該第1のセンサによる検出の場合よりも大きい体積の流体が該弁に流入する必要がある。

【0024】

この方法は、所望の体積に流量を制御するために実施することができる。この方法の工程は、弁からの流体の非常に正確な送達をもたらす。このような精度は、工程の順序、特に入口と出口と開口部とセンサとの間の相互作用に起因し得る。このような方法の効果には、たとえ流体条件が変化しても流路からの流量が維持されることが含まれる。

【0025】

一実施態様では、この方法は、第2のセンサによる流体の検出に応答して、流体が検出されたというメッセージを該第2のセンサから制御装置に送信する工程と、該制御装置による該第2のセンサからの該メッセージの受信に応答して、弁に流体が流入するのを防止するために該弁の入口を閉じるメッセージを該弁に送信する工程とをさらに含む。

【0026】

第2のセンサによる流体の検出、及び受信したメッセージに応じて動作する制御装置へのメッセージの送信により、所定量の流体の送達の信頼性が向上する。また、制御装置により、使用者が弁の操作の特定の段階で手助けする必要がなくなるため、より容易に装置を操作することができる。

【0027】

一実施態様では、方法は、第1のセンサによる流体の検出に応答して、流体が検出されたというメッセージを該第1のセンサから制御装置に送信する工程と、該制御装置による該第1のセンサからの該メッセージの受信に応答して、弁から流体が流出するのを防止するために該弁の出口を閉じるメッセージを該弁に送信する工程とをさらに含む。

【0028】

この方法は、所定量の流体の送達の信頼性を向上させるために実施することができる。また、制御装置により、使用者が弁の操作の特定の段階で手助けをする必要がなくなるため、より容易に装置を操作することができる。

【0029】

一実施態様では、この方法は、流体リザーバから弁への流体の送達を開始するために該リザーバの流体送達システムにメッセージを送信する工程をさらに含む。

【0030】

この方法は、流体の貯蔵部から流体を所定量、制御可能に送達することを可能にするために実施することができる。貯蔵部は、大量の流体を保持できるため、この方法は、流体又は流体源を繰り返し導入するなどして使用者がこの方法を変更することなく、比較的長期間にわたって使用することができる。これにより、使用者によるこの方法の使用がより容易になる。

【0031】

一実施態様では、この方法は、所定体積の流体を弁から送達する工程をさらに含み、該所定体積が、流体約2μl～100μlである。

【0032】

この装置は、流体の抵抗のわずかな変化に対して再現可能で耐久性のある特定の流量で流体を供給することができる。現在の技術を使用して正確に送達することができない流量に、典型的には耐久性がある。この流量は、現在の技術とは異なり、たとえ流体の条件や抵抗が変化しても維持される。

【0033】

一実施態様では、流体は液体である。

【0034】

一実施態様では、この方法は、弁からの流体の流出を可能にするために該弁の出口を開ける前の所定期間、該弁と第2のセンサとの間の流体を保持する工程をさらに含む。

【0035】

この方法は、所定量の流体を制御可能に送達するために実施することができる。この方法により、送達前の一定期間、一定量の流体を保持することができる。これは、即時送達が望ましくない状況で有利であり得る。この方法はまた、所定の期間中に作動点検を行って、方法の標準的な、則ちエラーが発生しない動作が確実に行われるようにして故障耐性を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0036】

（図面の簡単な説明）
特定の実施態様を、添付の図面を参照して、単なる例として以下に説明する。

【0037】

【図1】図1は、第1の例による流体の流れを制御する装置の概略断面図を示す。

【図2】図2は、第2の例による流体の流れを制御する装置を備える器具の概略断面図を示す。

【図3】図3は、第3の例による流体の流れを制御する装置を備える器具の一部の概略断面図を示す。

【図4】図4は、第1の例による流体の流れを制御する装置の一部の概略断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0038】

（特定の例示的な実施態様の具体的な説明）
図1は、流体の流れを制御する装置100の概略断面図を示す。装置100は、弁110、第1のセンサ120、及び第2のセンサ130を有する。弁110は、選択的に開閉可能な入口112を有する。弁110は、開口部114を有する。弁110は、選択的に開閉可能な出口116を有する。弁110は、流体が入口112を通って該弁110に流入することができ、開口部114を通って該弁110から流出することができ、該開口部114を通って該弁110に流入することができ、且つ出口116を通って該弁110から流出することができるように配置されている。

【0039】

装置100はまた、第1のセンサ120及び第2のセンサ130から信号を受信し、該信号の受信に応答して入口112及び出口116の開閉を制御する制御装置（図示せず）を有する。

【0040】

装置100は、流体が弁110の入口112を通って該弁110の中へ流入するのを可能にすることによって、流体の流れを制御するように動作する。流体は、開口部114を通って弁110から流出することができる。開口部114を介して弁110から流出する流体は、第1のセンサ120を通過することができる。さらなる流体が開口部114を介して弁110から流出すると、該流体は、第2のセンサ130に流れることができる。流体は、開口部114を介して弁110に再び入り、出口116を介して弁110から流出することができる。

【0041】

使用前は、装置100が閉じられて、入口112が閉じられているため、流体が弁110に流入することができない。出口116も、装置100が使用される前に閉じることができる。作動すると、装置100の制御装置が、入口112に開信号を送信する。入口112が開き、流体が弁110に流入することができる。流体が弁100に流入する前に出口116が開いていると、該出口116は、入口112が開けられる前に閉じられる。流体が弁110に入り、さらに多くの流体が弁110に流入すると、開いた開口部114を通過する。流体は、開口部114を通過して流路140に沿って流れる。特定の体積の流体が入口112を通過して開口部114から出た後、流体は、第1のセンサ120を通過する。第2の特定の体積の流体が入口112を通過して開口部114から出た後、流体は、第2のセンサ130に到達する。第1のセンサ120及び第2のセンサ130は、該第2のセンサ130を作動させるためには、該第1のセンサ120を作動させるよりも多量の流体が流路１４０に存在する必要があるように配置されている。

【0042】

第2のセンサ130は、流体が検出されると制御装置に信号を送信する。次いで、制御装置は、弁110にさらなる流体が流入するのを防止するために入口112を閉じることができる。この時点で装置100内に保持される流体の体積は所定量である。この流体は、必要に応じて比較的長期間、装置100内に保持することができる。流体の排出が必要な場合、制御装置は、開くように出口116に信号を送信する。次いで、流体は、流路140から開口部114を通って流れ、出口116を通って弁110から流出する。流体面（流体の境界）が第1のセンサ120を通過すると、該第1のセンサ120は、制御装置にメッセージを送信する。次いで、制御装置は、さらなる流体が装置100から流出できないように出口116を閉じることができる。

【0043】

センサ120、130は、流体を検出する。センサ120、130は、流体の存在又は非存在を検出する。第2のセンサ130などの流体の最初の検出に応答して信号を送信して、入口112を閉じることができる。第1のセンサ120などの流体の検出の欠如に応答して信号を送信して、出口116を閉じることができる。このようにして、流路140内の流体面の移動は、センサ120、130によって追跡することができる。センサ120、130は、光吸収の違い、光回折、可変コンデンサの使用などを含む任意の適切な方法によって流体を検出することができる。流路140で使用される流体は、好ましくは、センサ120、130によって測定された正確な測定値を可能にするように相互に明確な界面を示す。

【0044】

次いで、装置100を、入口112を通って流入する流体で再充填することができる。装置100に、例えば、流体リザーバなどの流体源から供給することができる。流体源は、弁110と流体連通している。流体源を加圧して、装置100に流体を供給することができる。装置100は、有利には、第2の動作時に、該装置100内に存在する流体が、再び開いた入口112を通って流体源に向かって装置100から流出しないように配置することができる。

【0045】

このようにして、所定の慎重に制御された体積の流体を、本装置100によって各回で供給することができる。さらに、この所定の体積の流体を繰り返し供給することができる。提供される体積は、第1のセンサ120と第2のセンサ130との間の流路140内に装置100によって保持される体積となる。この量は、センサ120と130との間の流路のサイズ及びセンサの感度によって慎重に制御することができる。

【0046】

流体の排出の前に、装置100内に含まれる一定体積の流体に圧力を加えて、該流体を出口116から押し出すことができる。これは、装置100内に含まれる流体が該装置100から排出させる追加の推進力から恩恵を受ける特定の大気条件などの下では特に有利であり得る。この圧力は、別の流体（入口112を通って弁100に流入する流体と混和しても混和しなくてもよい）又はプランジャなどによって加えることができる。

【0047】

入口112及び出口116の開閉の周期は、（上述した）2段階プロセス、従って全体の流量を制御することができる。従って、本装置100は、流体抵抗などの流体条件が変化しても、制御された流量を維持することができる。

【0048】

図2は、流体の流れを制御する装置100を備える器具200の概略断面図を示す。図1に関連して前述した図2の特徴は、同じ番号を付し、読みやすくするために、ここでは詳細に説明しない場合がある。特に、装置100の前述の特徴については、ここでは繰り返さない。

【0049】

器具200は、流体源210、圧力源220、及び送達マニホールド230を有する。流体源210は、入口112から装置100に流入する流体を供給する。圧力源220は、流体を導管212に押し込み、入口112を通って装置100内に流入するために圧力P1を流体源210に提供する。圧力源220はまた、装置100の流路140に圧力P2を提供することもできる。従って、圧力源220は、流体源210と流路140との間のそれぞれの圧力ΔP（ΔP=P1-P2）を制御する。従って、圧力源220は、入口112が開けているときに流体の流れの方向を制御することができる。圧力源220は、装置100の制御装置によって、又は該圧力源220の統合制御装置（図示せず）などのその他の手段によって制御することができる。

【0050】

図2に示す例の装置100は、出口116と流体連通している第2の弁150を有する。第2の弁150により、第1の弁110と該第2の弁150との間にある一定体積の流体を所望の期間にわたって保持することができる。第2の弁150は、第1の弁110から流出する流体に対して追加レベルの制御を導入することができる。第2の弁150は、入口及び出口を有していてもよいし、又は単に流体の通過を阻止する可動遮断要素であってもよい。第2の弁150は、制御装置によって作動（開閉）させてもよいし、又は所定の流体圧力レベルを超える流体圧力が第2の弁150を強制的に開けるように圧力で作動させてもよい。

【0051】

器具200は、送達マニホールド230を有する。送達マニホールド230は、単一の流体入口及び複数の流体出口を有することができる。マニホールド230は、複数の出口を入口に接続する複数の出口流路を有することができる。複数の出口流路は、入口と流体連通している中央の入口流路から分岐させることができる。マニホールド230は、装置100からの流体を特定の出口流路に沿って複数の流体出口のうちの特定の出口から制御可能に分配することを可能にするように構成された開閉可能な弁を有することができる。マニホールド内の複数の流路は、流体の流れに対して同じ抵抗を有さなくてもよい。従って、装置100は、有利には、流体の流れに対して異なる抵抗を用いてマニホールド230からの制御可能な流体の送達速度を可能にする。

【0052】

実際には、装置100によってマニホールド230に送達される体積は、センサ120、130による流体（又は流体面）の検出、制御装置へのメッセージの送信、及びその後の（プロセスの段階に応じて適切な）入口112又は出口116の完全な閉止に関連する反応時間に起因して、第1のセンサ120と第2のセンサ130との間に含まれる体積よりもわずかに大きくなり得る。いずれにしても、これらの反応時間は、所定及び所望の量の流体をマニホールド230に送達できるように、相応に考慮して計算することができる。センサ120、130の位置は、送達される流体の定積を変更できるように流路140に沿って移動可能にすることができる。

【0053】

使用者は、圧力源220によって導管222に沿って流体源210に供給される圧力P1；該圧力源220によって導管224に沿って装置100に供給される圧力P2；及び弁110、150の開閉の周期を調整することによって該装置100によって制御可能に送達される流量を調整することができるであろう。

【0054】

周期は、1回の反復使用で装置100によって送達される流体の体積を考慮して計算される。多数回での再現性を保証するために、導管222、224に沿って供給される圧力P1、P2を設定値で提供することができる。導管222、224に沿った圧力損失がある場合、この圧力損失は、1つの導管に沿った損失が、装置100を通る流体の流れを所望の方法で維持するために必要な圧力のバランスを妨げないようにするために相応に考慮されるべきである。

【0055】

図3は、第3の実施態様による流体の流れを制御する装置100を備える器具200の一部の概略断面図を示す。図1又は図2に関連して前述した図3の特徴は、同じ番号を付し、読みやすくするために、ここでは詳細に説明しない場合がある。特に、装置100の前述の特徴については、ここでは繰り返さない。

【0056】

図3は、一連の流体出口240に接続されたマニホールド230を備える、図3に示す器具200の一部を示す。一例では、流体出口240は、マニホールド230からの流体の制御された送達のための一連のノズル又は出口などであり得る。マニホールド230は、複数の出口流路234に接続された入口流路232を有する。図示する例では、流体出口240と同数の出口流路234が存在する。

【0057】

装置100は、前述したように動作して、設定体積の流体をマニホールド230に繰り返し送達する。マニホールド230は、特定の体積の流体を特定の流体出口240A、240Bなどに送ることができる。このようにして、器具200は、特定の設定体積の流体を流体源（図3には図示せず）から制御可能に送達することができる。時間軸250で示すように、流体送達点252、254、256、258は、一定の間隔で生じる。各流体送達点252、254、256、258は、出口240A、240B、240Cなどを通る流体の送達によって生じる。

【0058】

図4は、第1の実施態様による流体の流れを制御する装置100の一部の概略断面図を示す。図4は、装置100の第1のセンサ120、第2のセンサ130、及び流路140を示す。

【0059】

図4は、装置100の2段階の動作を示す。充填段階は図4Bに示し、排出段階は図4Aに示す。圧力源220によって流体源210及び装置100それぞれに供給される圧力P1、P2はそれぞれ、それらの関連する段階で作動するものとして示す。図4Aに示す排出段階では、圧力源220を装置100に接続する導管224に沿って加えられる圧力P2が作用する。図4Bに示す充填段階では、圧力源220を流体源210に接続する導管222に沿って加えられる圧力P1が作用する。

【0060】

図4は、流路140の3つの部分140A、140B、140Cを強調している。最上部140Aは、第2のセンサ130の上の流路140に含まれる流体の体積V^ｅ ₀、V^f ₂を表し、この体積V^ｅ ₀、V^f ₂は、流体が該第2のセンサ130を通過すること、及びさらなる流体が装置100に流入するのを防止するために弁110の入口112を閉じることに関連する反応時間の結果として生じる。この反応時間はゼロではないため、第2のセンサ130の上の流路140内に保持されたある体積の流体が存在する。

【0061】

中間部140Bは、第1のセンサ120と第2のセンサ130との間の流路140内に含まれる流体の体積V^e ₁、V^f ₁を表す。好ましい実施態様では、この体積V^e ₁、V^f ₁は、第2のセンサ130の上の部分140Aに保持される体積V^e ₀、V^f ₂及び第1のセンサ140の下の部分140Cに保持される体積V^e ₂、V^f ₀よりも大きい。これにより、これらの部分140A、140Cに保持される体積V^e ₀、V^f ₂、V^e ₂、V^f ₀によって修正されるべき誤差が、中間部分140Bに保持される体積V^e ₁、V^f ₁と比較して有意ではないことが保証される。

【0062】

最下部140Cは、該第1のセンサ120の下の流路140から排出される流体の体積V^e ₂、V^f ₀を表し、この体積V^e ₂、V^f ₀は、流体（流体面）が第1のセンサ120を通過すること、及び装置100から流体がさらに排出されるのを防止するために弁110の出口116を閉じることに関連する反応時間の結果として生じる。

【0063】

図4A及び図4Bの3つの部分140A、140B、140Cの体積は、流路140のサイズが排出段階（図4A）の間も、充填段階（図4B）の間も変化しないため、図4のぞれぞれの表示にもかかわらず同じである。これは、図4Aの部分140Aの体積V^e ₀が、図4Bの部分140Aの体積V^f ₂と同じであり、中間部140B及び最下部140Cについても同様であることを意味する。

【0064】

特に図4Aを参照すると、排出（又は抜く）段階が示されている。圧力P2は、流路140内に含まれる流体にかかっている。第2のセンサ130で流体面を有するまで流体が流路140から排出されるのに要する時間はT^e ₀である。次いで、第1のセンサ120で流体面を有するまで流体が流路140から排出されるのに要する時間はT^e ₁である。次いで、第1のセンサ120が信号を送信し、その結果として、流路140から流体がさらに排出されるのを防止するために弁110の出口116が閉じるまでに要する反応時間はT^e ₂である。最終流体面FFLは、第1のセンサ120の下に示されている。排出段階での流路140からの流体の流れは、矢印f^eで示されている。

【0065】

特に図4Bを参照すると、充填段階が示されている。図示されている充填段階は、排出段階の後に行われる段階であるため、充填前に流路140内にいくらかの流体が既に存在している。初期流体面IFLは、排出段階（図4Aに示す）の後に流路140内に残っている流体の流体面である。初期流体面IFLを図4Bに示す。充填段階の初期流体面IFLは、図4Aに示す排出段階の最終流体面FFLと同じレベルである。圧力P1を、流体源210内に含まれる流体に加えて、前述したように流体を装置100内に押し込むことができる。流体面が初期流体面IFLから第1のセンサ120まで移動するまで流体が流路140に流入するのに要する時間はT^f ₀である。次いで、流体面が第2のセンサ130まで移動するまで流体が流路140に流入するのに要する時間はT^f ₁である。第2のセンサ130が信号を送信し、その結果として、流体源210からのさらなる流体の流入を防止するために弁110の入口112が閉じるまでに要する反応時間はT^f ₂である。T^f ₂は、T^f ₁と同じパラメータに依存するが、直接測定することはできない。従って、T^f ₁を制御することによって、間接的にT^f ₂を制御し、それにより第2のセンサ130の上の体積が確実に一定に維持される。充填段階での流路140への流体の流れは、矢印f^fで示されている。

【0066】

両端の体積V^f ₂及びV^f ₀が一定であるように維持され、センサ120と130との間の体積V^f ₁が一定に維持されると、装置100によって送達される総体積が一定に維持される。

【0067】

本明細書に開示される装置100は、例えば流体源210に加えられる再充填圧力P1を調整することによって、流体条件の変化、例えば流体又は流体が送達される管の抵抗に対処することができる。

【0068】

再充填時には、体積V^f ₀を再充填する必要があり、この体積V^f ₀は、排出段階中の圧力及び流体抵抗に依存する。上述したように、この体積V^f ₀（V^e ₂と同等）は、排出する際の第1のセンサ120の「反応時間」中に装置100から排出することができる。充填と排出の複数回の繰り返しにわたって時間T^f ₀を一定に保つために、時間T^e ₂を調整することができる。これにより、装置100の制御装置によって調整することができる。次いで、これを使用して、第1のセンサ120の下の体積を確実に一定にすることができる。

【0069】

圧力損失の場合、流体源210に供給される圧力P1を調整することができる。この調整は、流体が両方のセンサ120と130との間の体積V^f ₁を満たすのに要する時間T^f ₁に影響を与える。この時間は、一定に維持するべきである。流体抵抗が増加するにつれて、体積V^f ₁を満たすのと同じ時間T^f ₁を維持するように圧力P1を増加させるべきである。則ち、時間T^f ₁は、圧力P1によって制御される。T^f ₁も体積V^f ₁に依存するが、流路140の寸法が一定である場合、この体積V^f ₁は一定である。

【0070】

流体源210に加えられる圧力P1と導管224を通る圧力P2との間の関係は、時間T^f ₁が流体送達の複数回の繰り返しにわたって一定であるように管理される。これは、流路140の両端で受ける圧力差が、該流路140への、及び該流路140からの流体送達の制御因子であることに起因する。

【0071】

本明細書の流体は、気体又は液体を指すこともある。流体の検出は、リザーバなどから装置100に流入する流体の検出に関する。装置100は、理想的には真空を含まず、従って、二次流体が装置100内に存在し、該二次流体は、流体源210などから該装置100に流入する一次流体によって置き換えられる。この流体は、装置100内に一時的に存在し、第1及び第2のセンサ120、130によって検出される。このようなセンサは、IR分光法、（磁気フロートに沿った）磁気、導電性センサ、又は空気圧センサを使用して動作させて流体を検出することができる。

【0072】

「流体を検出する」という語句は、本明細書では以下のうちの少なくとも1つを指すために使用することができる：センサに隣接している流体を検出すること；センサを通過する流体を検出すること；センサに隣接している流体の第1の流体から第2の流体への変化を検出すること；及びセンサを通過する流体が第1の流体から第2の流体に変化したことを検出すること。「隣接している」は、本明細書では、センサの近傍又は付近であるという意味で使用することができ、必ずしもセンサに直接隣接していることに限定されるものではない。

【0073】

使用中に流路140内で置換される流体は、圧力解放弁などの一方向弁を介して装置100から排出してもよいし、又は該装置100の他の場所で加圧してもよい。これは、流入する流体が置換される流体の圧力に対して作用する必要があるため、装置100を流体で過充填するのに役立ち得る。

【0074】

上記のいずれの例でも、制御装置を使用して弁入口112及び弁出口116の開閉を制御するのではなく、該入口112及び該出口116を圧力で作動させることができる。このようにして、流体は、導管222を通る圧力P1が、入口112の流体圧力に対する抵抗に打ち勝つのに十分に大きい場合に弁100に流入することができ、導管224を通る圧力P2が出口116の流体圧力に対する抵抗に打ち勝つのに十分に大きい場合に該弁100から流出することができる。このようにして、制御装置を必要としない、それほど複雑ではない装置100を製造することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】