JP3864695B2 - 液体吐出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、水の溶存酸素濃度,水の硬度,水のpH値等を測定する際に用いられる各種液状試薬の定量吐出装置および医療分野における各種薬液の定量吐出装置あるいは定量注入装置に関するにので、液体カセットを着脱自在なカセット方式とした液体吐出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、水質の各種検査に際しては、各種液状試薬の定量吐出装置として、一般的にローラポンプ装置あるいはチューブポンプ装置が使用されている。また、医療分野においても、各種薬液の定量吐出装置あるいは定量注入装置として、同様のポンプ装置が使用されている。これらのポンプ装置については、弾性チューブを着脱自在なカセット方式とした技術が種々提案されており、たとえば特開昭59−162381号(米国特許第4537561号)や特開平1−313683号(米国特許第4886431号)等において開示されている。
【0003】
これらの公知例にあっては、いずれも、弾性チューブのみをカセット式に着脱自在としたものであり、その定量吐出作動あるいは定量注入作動は、チューブ受けとなる円弧状ガイド部に添って配置された弾性チューブを多数の押圧ローラで押圧挟持しながら、各押圧ローラを円軌跡上において回転移動させ、これにより弾性チューブの押圧閉塞箇所を駆動軸の回転方向に添って順次移動させ、弾性チューブ内の試薬あるいは薬液等,すなわち液体を吸引吐出する構成となっている。この際、隣合う2つの押圧ローラにより、弾性チューブ内の液体を計量して送るため、円弧状ガイド部には少なくとも1つの押圧ローラが弾性チューブを閉塞した状態で当接している。このため、円弧状ガイド部には、常時、少なくとも1つの押圧ローラが弾性チューブを閉塞した状態で当接していることになり、吐出作動の休止時には弾性チューブが偏平に変形したままとなる。そして、吐出作動の休止時間が長くなると、吐出作動の再開時に弾性チューブの復元力が弱くなるとともに、弾性チューブの疲労劣化が発生し、長期に亘り正確な吸引吐出作動ができないと云う問題点を有している。
【0004】
また、前記公知例においては、弾性チューブのみがカセット式に着脱自在となっているにずぎないものであるから、その使用に際しては、1種類の液体しか吐出することができず、他種類の液体を吐出するに際しては、弾性チューブの一端を他種類の液体貯留部(液体タンク)に付け替えたり,接続し直したりするか、あるいは液体貯留部内の液体を入れ替えたりしなければならず、これに加えて他種類の液体の吐出のために、弾性チューブの洗浄が必要となる。このように、前記公知例にあっては、きわめて汎用性に乏しい構成となっており、汎用性を求めると、非常に煩雑な操作が強いられることになる。とくに、この種の試薬あるいは薬液等の液体は、空気に触れると、その性質や効能が変質したり、劣化すると云う劣化問題がある。さらに、液体の入れ替えに際しては、気泡の混入と云う問題にも注意しなければならないと云う問題点を有している。
【0005】
さらに、各種の水質検査や医療分野においては、2種類あるいはそれ以上の種類の液体を混合して吐出する場合があるが、このような場合、前記公知例にあっては、数種類の液体を予め混合した状態で貯留しておかざるを得ず、混合液体の長期間に亘る効能維持は深刻な問題点となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明は、前記問題点に鑑み、弾性チューブの疲労劣化を防止し、弾性チューブの長寿命化を図り、長期間に亘る正確な定量吐出作動の確保を図ることを第一の解決課題としており、またこの種の装置における汎用性を高めるとともに、簡単な操作での汎用性を高める装置を実現し、しかも試薬あるいは薬液の劣化問題が生じることのないようにすることを第二の解決課題としており、さらに多種類の試薬あるいは薬液の混合適用に際しても、混合液体の貯留問題が発生しないようにすることを第三の解決課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、1個の押圧ローラを設けた本体と、弾性チューブの一端に吐出液体の貯留体を接続するとともに、他端に逆止弁を接続した液体カートリッジを収納した液体カセットとからなり、この液体カセットを前記弾性チューブが前記押圧ローラの押圧作動を受けるように着脱自在に装着し、前記押圧ローラの回転運動により、前記押圧ローラの前記弾性チューブに対する押圧作動が、作用時と非作用時とを繰り返して液体を定量ずつ吐出することを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について説明すると、この発明は、押圧ローラの回転運動により、この押圧ローラと円弧状ガイド部との間で弾性チューブを押圧閉塞して液体を定量吐出する液体吐出装置において実現される。この発明は、押圧ローラを設けた本体と、この本体に対し、吐出液体を収容した液体カセットを着脱自在に装着する構成となっている。この液体カセットは、弾性チューブの一端に吐出液体の貯留体を接続し、他端に逆止弁を接続して構成された一体構造の液体カートリッジを収納したものとして実現される。すなわち、この液体カートリッジは、貯留体と弾性チューブとを一体構造としており、かつ弾性チューブの他端に接続した逆止弁の機能と相まって、吐出液体の効能維持を図っており、また弾性チューブを有することに起因する剛性不足をカセット内に収容することにより解消し、この液体カセットにより本体への着脱を確実なものとしている。そして、この液体カセットは、弾性チューブが押圧ローラの回転運動に伴う押圧作動を受けるように装着される。したがって、液体カセットは、吐出液体の所期の効能を維持しつつ、簡単な着脱操作で確実に吐出装置に適用される。また、この液体カセットは、貯留体と弾性チューブとを一体構造としてあるので、液体が空気に触れることがないことはもちろん、気泡混入と云う問題も発生しない。
【0009】
そして、この発明は、弾性チューブに対する押圧作動を行う押圧ローラが、1個の押圧ローラにより構成されている。この押圧ローラは、本体に設けた回転駆動軸に固着した駆動アームの先端部に回転自在に装着したものとして実現される。この押圧ローラが1個であることにより、回転駆動軸の回転に伴う押圧ローラの回転運動により、弾性チューブに対する押圧作動が、作用時と非作用時とを繰り返すことになる。すなわち、弾性チューブは、押圧ローラによる常時押圧から開放される。したがって、弾性チューブの復元力が弱くなると云うこともなく、疲労劣化が発生しない。また、液体カセットの着脱操作を押圧ローラの非作用時に行うことができ、液体カセットを簡単かつ確実に着脱することができる。さらに、ある種類の液体の吐出作動の途中において、他の種類の液体の吐出作動が必要になっても、押圧ローラを非作用時の位置に位置させた状態で液体カセットを取り替えるのみで簡単に行うことができる。
【0010】
また、この発明の実施の形態としては、前記回転駆動軸の軸方向に適宜な間隔をもって押圧ローラを複数個並列配置し、この個数に対応して前記液体カセットを着脱自在に装着する構成として実現することができる。このように、複数セットの吐出箇所を設けることにより、多種類の液体の混合吐出が可能となる。すなわち、要求される吐出液体をその種類ごとに単独の液体カセットとして準備しておき、混合すべき液体カセットをそれぞれ装着するのみで実現することができる。この際、混合比率を変えて吐出する必要があるときは、前記弾性チューブの内径が異なった液体カセットとして準備しておくことにより簡単に対応することができる。したがって、複数種類の液体を予め混合する必要がないとともに、混合状態での貯留に伴う効能維持と云う対応も全く不要となる。
【0011】
また、この発明において、前記液体カセットは、別個にカセットケースを構成し、このカセットケース内に前記液体カートリッジを収納配置することにより実現することが好適である。このカセットケースは、前記押圧ローラと共働する円弧状ガイド部と、前記押圧ローラの回転運動時、この押圧ローラが出入りする窓部と、吐出液体の貯留体を収容する収容部とを備えた構成となっている。すなわち、前記押圧ローラと共働する部材および前記押圧ローラの押圧作動を助成する部材を全てこのカセットケースに設けた構成としている。したがって、本体には、前記押圧ローラとこの回転駆動機構を設けるのみでよいことになり、本体の構造を簡素なものとすることができ、装置全体としてのコンパクト化を図ることができる。
【0012】
さらに、この発明にあっては、前記カセットケースを分割形成し、両部材で前記液体カートリッジを挟持収納することにより実現することが好適である。分割形成に際しては、一方のケース部材に前記円弧状ガイド部を形成し、また他方のケース部材に前記窓部を形成したものとして分割し、この両ケース部材によって前記液体カートリッジを挟持する。そして、この挟持に際しては、前記弾性チューブの両端部における前記貯留体および前記逆止弁との接続部分を確実に挟持するように構成する。すなわち、両ケース部材には、両接続部分の挟持部がそれぞれ形成されている。また、他の分割形成としては、他方のケース部材を蓋部材とする構成も実施に応じて好適である。したがって、両ケース部材を接合して一体構造とするに際して、両ケース部材で前記液体カートリッジを挟持するので、とくに両接続部分を確実に挟持するので、前記液体カートリッジの一体構造が強固なものとなる。
【0013】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。ここに説明する具体的実施例は、液状試薬を用い、この液状試薬を定量ずつ吐出することにより、水の硬度を測定する硬度測定装置について、この発明を実施した場合の実施例として説明する。図1は、この発明に係る液体吐出装置を硬度測定装置の本体に装着した状態を概略的に示す正面視における断面説明図であり、また図2は、図1の側面視における断面説明図であり、さらに図3は、この発明に係る液体吐出装置を硬度測定装置の本体から離脱した状態を概略的に示す側面視における断面説明図である。
【0014】
図1〜図3において、この発明に係る液体吐出装置1は、基本的に水の硬度測定装置の本体2と、この本体2に着脱自在に装着する液体カセット3とにより構成されている。
【0015】
まず、硬度測定装置の本体2について、その概略を説明すると、この本体2には、後述する弾性チューブ17を押圧し、液状試薬を定量ずつ吐出する押圧ローラ4が設けられている。この押圧ローラ4は、回転駆動軸5に固着された駆動アーム6の先端部に回転自在に装着されており、回転駆動軸5の回転運動に伴って、自転しつつ弾性チューブ17を押圧する。そして、回転駆動軸5は、カップリング7を介して本体2に設けられた駆動モータ8と連結されている。この駆動モータ8は、硬度測定装置の測定タイミングに連動して駆動するもので、測定タイミングに対応して液状試薬の定量吐出を行うように、回転駆動軸5を介して押圧ローラ4に回転運動を行わせる。
【0016】
この発明における押圧ローラ4は、前記回転駆動軸5に1個装着されたものであり、前記駆動モータ8の測定タイミングに応じた前記回転駆動軸5の回転運動に伴って、弾性チューブ17に対する押圧作動を行う作用時と、押圧作動を行わない非作用時とを繰り返す構成となっている。
【0017】
そして、前記本体2内には、被検査液の硬度を測定する角筒状の測定セル9が設けられており、この測定セル9は、前記液体カセット3の下部を嵌合収容し、前記押圧ローラ4により液状試薬を定量吐出する液体吐出作動部10と、この液体吐出作動部10と連通した測定部11とにより構成されている。液体吐出作動部10には、前記押圧ローラ4の作用時における回動作動を許容する開口部12が設けられている。また、測定部11は、その底部が被検査液の収容部13となっており、この被検査液収容部13にはマグネット式の適宜な攪拌体(図示省略)が収納されている。そして、測定部11の下部には、被検査液収容部13へ被検査液を導入する導入口14が設けられており、この導入口14は被検査液の供給ライン15と接続している。また、測定部11の上部には、被検査液収容部13にて測定が終了した被検査液を洗浄廃液とともに排出する排出管16が設けられている。
【0018】
ここで、前記構成における硬度測定について簡単に説明すると、この硬度測定は、被検査液への液状試薬の注入による色彩の変化を検出することにより、その被検査液の硬度を測定するもので、具体的には、前記被検査液収容部13へ被検査液を導入し、この被検査液に液状試薬を所定量注入し、被検査液と液状試薬とを充分に攪拌混合し、攪拌混合に伴って変化した被検査液の色彩を検出し、検出した色彩により被検査液の硬度を判定するようになっている。したがって、前記測定部11は、前記被検査液収容部13内の被検査液の色彩を外部から検出するために透明体をもって構成されている。そして、前記被検査液収容部13の外部には、その内部の色彩を検出するための投光素子と受光素子とからなる比色検出手段(図示省略)が配置されている。なお、詳細な説明は省略するが、この実施例における硬度測定の基本的作動は、前記測定部11内の測定前洗浄−被検査液の導入−液状試薬の注入−両液の攪拌混合−比色検出−測定後洗浄−洗浄廃液の排出のサイクルを繰り繰り返す作動である。
【0019】
さて、前記本体2に着脱自在に装着する液体カセット3について説明すると、この液体カセット3は、その内部に、シリコンゴム等により形成された弾性チューブ17と、液状試薬等の吐出すべき液体を収容した貯留体18と、前記押圧ローラ4の非作用時において、弾性チューブ17内へ空気が逆流するのを防止する逆止弁19とを一体構造とした液体カートリッジ20を収納している。この液体カートリッジ20は、弾性チューブ17の一端に貯留体18を接続するとともに、他端に逆止弁19を接続したものとして構成されている。この一体構造により、液状試薬が空気に触れることがないことはもちろん、気泡混入と云う問題が発生しない構成となっており、また逆止弁19の機能と相まって、液状試薬の効能維持を図っている。
【0020】
つぎに、前記液体カートリッジ20を収納する液体カセット3について具体的に説明すると、この液体カセット3は、合成樹脂等で成形されたカセットケース21により構成されている。このカセットケース21は、図3に明白なように、その上部には前記液体カートリッジ20の貯留体18を収容する収容部22が形成されており、またその下部には前記測定セル9の液体吐出作動部10内に密に嵌合する寸法を有した吐出部23が形成されている。この吐出部23には、前記押圧ローラ4と共働する円弧状ガイド部24と、前記押圧ローラ4の回転時、この押圧ローラ4が吐出部23内へ出入りする窓部25が形成されている。
【0021】
そして、このカセットケース21は、第一ケース部材26と第二ケース部材27とに分割形成されており、この両ケース部材26,27を接合することにより、前記液体カートリッジ20を収納する構成で、具体的には、第一ケース部材26の下部に前記円弧状ガイド部24を形成し、また第二ケース部材27の下部に前記窓部25を形成している。そして、両ケース部材26,27の上部には、両者を接合することにより前記収容部22が形成される構成となっている。さて、この両ケース部材26,27内へ前記液体カートリッジ20を収納して前記液体カセット3を構成するに際しては、前記弾性チューブ17と前記貯留体18との接続部28および前記弾性チューブ17と前記逆止弁19とを接続する口金部29とを両ケース部材26,27で挟持した状態で接合する。これにより、前記弾性チューブ17と前記貯留体18および前記逆止弁19との接続が確実なものとなり、前記弾性チューブ17の両接続部分からの液状試薬の漏れを確実に防止するととともに、両接続部分から空気が流入する事態も確実に防止することができる。
【0022】
前記のように、前記液体カセット3は、前記両ケース部材26,27内に前記液体カートリッジ20を収納して一体構造になったものとして構成されるが、ここで前記液体カセット3を前記本体2に装着する構成について説明する。まず、図3に示すように、前記押圧ローラ4を非作用時の位置に位置させ、前記液体カセット3の下部の吐出部23を前記測定セル9の液体吐出作動部10内へ挿入し、前記液体吐出作動部10内に前記吐出部23を嵌合させる。前記吐出部23が嵌合すると、前記吐出部23の窓部25が前記液体吐出作動部10の開口部12と合致するとともに、前記弾性チューブ17が前記押圧ローラ4の押圧作動を受ける位置に位置し、さらに前記逆止弁19が前記測定セル9の測定部11の上部内へ突入する。この嵌合状態になると、前記押圧ローラ4は、前記円弧状ガイド部24と共働して前記弾性チューブ17を押圧閉塞する作用時の作動を行うことができる。したがって、前記駆動モータ8の測定タイミングによる駆動により、前記押圧ローラ4が回転し、その回転運動に伴って前記弾性チューブ17内の液状試薬を下流側へ圧送し、前記逆止弁19を介して液状試薬を定量ずつ吐出する。前記逆止弁19から吐出された液状試薬は、滴下して前記被検査液収容部13内へ流入する。そして、この嵌合状態を保持するために、前記第二ケース部材27には係合フック30が設けられており、この係合フック30を前記本体2の上面に形成した係合穴(図示省略)と係合させる(図2参照)。
【0023】
そして、前記液体カセット3を前記本体2から離脱するに際しては、装着時と同様、前記押圧ローラ4を非作用時の位置に位置させ、前記係合フック30と前記係合穴との係合を解除し、前記吐出部23を前記液体吐出作動部10から抜き出す。すなわち、この実施例における前記液体カセット3と前記本体2との着脱は、前記第二ケース部材27に設けた前記係合フック30の係合作動と係合解除作動のみで行うことができる。
【0024】
つぎに、この発明の第二実施例を説明すると、この第二実施例の基本原理は、前記回転駆動軸5の軸方向に適宜な間隔をもって前記押圧ローラ4を複数個並列配置し、この個数に対応して前記液体カセット3をそれぞれ着脱自在に装着する構成であり、図4においては、具体的な例示として、前記押圧ローラ4を2個並列配置した場合の概略説明図である。なお、図4において、図1〜図3において使用した符号と同一の符号は、同一の部材名を示しており、詳細な説明は省略する。
【0025】
図4において、前記駆動モータ8によって駆動される前記回転駆動軸5には、その軸方向に適宜な間隔をもって、第一押圧ローラ31と第二押圧ローラ32が並列に配置されている。この両押圧ローラ31,32は、それぞれ前記回転駆動軸5に固着された第一駆動アーム33,第二駆動アーム34の先端部に回転自在に装着されている。そして、この両押圧ローラ31,32に対応して、それぞれ第一液体カセット35,第二液体カセット36を着脱自在に装着する構成となっている。すなわち、定量吐出構成が2セット組込まれた液体吐出装置として構成されている。したがって、前記回転駆動軸5の回転運動に伴って、各セットごとに液状試薬の定量吐出が可能となる。
【0026】
この第二実施例にあっては、図4に示すように、前記測定セル9の測定部11を合流させる構成とすると、2種類の液状試薬を混合した状態で、前記測定セル9の被検査液収容部13へ吐出することができる。これは、要求される2種類の液状試薬をその種類ごとに単独の液体カセットとして準備しておき、混合すべき液体カセットをそれぞれ装着するのみで実現することができる。この際、混合比率を変えて吐出する必要があるときは、前記両液体カセット35,36のうち、いずれかの弾性チューブ17の内径が異なったものとして準備しておくことにより、簡単に対応することができる。したがって、2種類の液状試薬を予め混合する必要がないとともに、混合状態での貯留に伴う効能維持と云う対応や管理が全く不要となる。
【0027】
また、前記第二実施例の変形例として、被検査液に対する検査項目が2項目ある場合,たとえば被検査液の硬度とpH値を検査する場合は、図4に示すように、前記測定部11を合流させることなく、前記測定部11をそれぞれ単独のものとして構成すれば、前記駆動モータ8の一回の測定体ミングで2項目の検査を同時に行うことができる。
【0028】
さらに、この発明は、図4に示す第二実施例およびその変形例以外の実施例としても実現できる。たとえば、前記押圧ローラ4を3個あるいはそれ以上の個数を前記回転駆動軸5の軸方向に適宜な間隔をもって並列配置し、それらの各押圧ローラ4に対応して前記液体カセット3をそれぞれ着脱自在に装着する構成も実施に応じて好適である。この際、前記測定部11を合流させるか否かによって、多種類の液状試薬の混合吐出が可能であるとともに、多項目の同時検査も可能となる。
【0029】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、液体カセットは、弾性チューブの一端に貯留体を接続し、他端に逆止弁を接続して構成された一体構造の液体カートッジを収納したものであるから、貯留体内の液体が空気に触れることがないことはもちろん、気泡が混入することもなく、吐出液体の所期の効能を維持しつつ、簡単な着脱操作で確実に吐出装置に適用することができる。また、弾性チューブに対する押圧作動を行う押圧ローラが、押圧作動の作用時と非作用時とを繰り返し、弾性チューブに対して常時押圧とならないので、弾性チューブの復元力が弱くなることがなく、疲労劣化が発生することがない。さらに、液体カセットの着脱操作を押圧ローラの非作用時に行うので、液体カセットを簡単かつ確実に着脱することができる。
【0030】
そして、この発明によれば、押圧ローラと共働する部材および押圧ローラの押圧作動を助成する部材を全て液体カセット内に設けた構成としているので、本体内には押圧ローラとこの回転駆動機構を設けるのみでよく、本体の構造を簡素なものとすることができるとともに、装置全体のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る液体吐出装置を本体に装着した状態を概略的に示す正面視における断面説明図である。
【図2】図1の側面視における断面説明図である。
【図3】この発明に係る液体吐出装置を本体から離脱した状態を概略的に示す側面視における断面説明図である。
【図4】この発明の第二実施例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
1 液体吐出装置
2 本体
3 液体カセット
4 押圧ローラ
17 弾性チューブ
18 貯留体
19 逆止弁
20 液体カートリッジ
Claims (1)
- 1個の押圧ローラ4を設けた本体2と、弾性チューブ17の一端に吐出液体の貯留体18を接続するとともに、他端に逆止弁19を接続した液体カートリッジ20を収納した液体カセット3とからなり、この液体カセット3を前記弾性チューブ17が前記押圧ローラ4の押圧作動を受けるように着脱自在に装着し、前記押圧ローラ4の回転運動により、前記押圧ローラ4の前記弾性チューブ17に対する押圧作動が、作用時と非作用時とを繰り返して液体を定量ずつ吐出することを特徴とする液体吐出装置。
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