JP6011913B2 - 可変計量容器 - Google Patents

Description

本発明は、可変計量容器、特に計量のバラツキを抑えながら計量の微調整が可能であると同時に、所望の量を正確に計量することが可能な可変計量容器に関するものである。

ピペット、シリンダ、スポイト等の目盛りによる液体計量器具が知られている。これらの液体計量器具を用いた計量では、ユーザが内容物の液面の位置を目視により所望の目盛りに一致させることによって行っている。
また、上記目盛りを利用する液体計量器具の他に、ロッド（プランジャー）を押圧して、シリンダ（外筒）の先端側に設けられた弾性部材をピストン（ガスケット）で圧縮し、その後ロッドの押圧を解除し、弾性部材の復元力によりプランジャーおよびガスケットが後退し、それにより外筒内部が真空となって必要採取量の血液を血沈測定チューブ内に導入させる血沈測定器具用吸引具に係る考案が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
また、上記弾性部材の復元力を利用する液体計量器具の他に、１つのシリンダに対して、径のそれぞれ異なる３つの中空構造のピストンが順に同芯多重で配設されている注射筒に係る考案が知られている（例えば、特許文献２を参照。）。
この注射筒では、この同芯多重式ピストン構造によって、大容積注射筒での容積の誤差が生じることなどを解決し、１本の注射筒で広い範囲の容積で被採取体を採取したり、計量でき、従って作業性が向上する等の注射筒の利用範囲を広げる優れた効果があるとしている。

実開平６−２２９５９号公報 実公昭６２−３４２８１号公報

上記目盛りを利用する液体計量器具の場合、液体はその表面張力によって液面が下に凸状となり、更には光の屈折のため、液面の位置を目視によって目盛りに合わせることは難しいという問題がある。従って、計量にバラツキが生じるという問題がある。
また、上記弾性部材の復元力を利用する液体計量器具の場合、弾性部材およびガスケットが外筒内壁面と摺動する際の摺動抵抗、更には採取する液体の物性値（比重、密度、粘度）等により、ピストンのストローク量のバラツキに起因して、上記目盛りを利用する液体計量器具と同様に計量に対しバラツキが生じるという問題がある。それに加えて、ピストンのストローク量にバラツキに起因して、計量の微調整が難しいという問題もある。
また、上記同芯多重式ピストン構造の注射筒の場合、ユーザは径のそれぞれ異なる３つのピストンを操作する必要があり、計量操作が複雑であるという問題がある。従って、上記液体計量器具と同様に計量に対するバラツキが生じるという問題がある。
そこで、本発明は、上記従来技術の課題に鑑みなされたものであって、計量のバラツキを抑えながら計量の微調整が可能であると同時に、所望の量を正確に計量することが可能な可変計量容器を提供することを目的とする。

上記技術的課題を解決するための本発明のうち、請求項１記載の発明の手段は、ロッドによってピストンをシリンダ内部の軸方向に沿って駆動し、所望の量の内容物を吸引／計量する可変計量容器であって、
前記シリンダの開口には、内周面に雌ねじが形成されたインサートが設けられ、該インサートは外周面に雄ねじが形成され且つ前記ロッドが内部を貫通するインナースリーブとネジ結合し、該インナースリーブの先端が、ネジ式の送り機構によって該シリンダ内部の軸方向に沿って位置決めされるストッパとなり、前記ピストンを該シリンダの吸引口に当接する位置から前記ストッパに当接する位置に到る最大ストローク量まで前記ロッドによって変位させることにより前記内容物を計量するように構成されていることを特徴とする。

従来のシリンダ式計量容器では、液面の位置を目視により所望の目盛りに一致させることによって内容物を計量している。内容物の液面位置は表面張力によって下に凸状となり、更には光の屈折のため、液面位置を目視によって目盛りに合わせることは難しい。そのため、内容物の計量に対しバラツキが生じる。
しかし、請求項１記載の上記構成では、目盛りによって規定する対象が上記ストッパの位置（インナースリーブの先端）であり、この位置を規定することは、ピストンの最大ストローク量、つまり、ピストンがシリンダの吸引口に当接する位置（最下点）から上記ストッパに当接する位置に到るピストンの最大ストローク量（Ｌmax）を規定することに等しくなる。従って、ピストンを最下点からこの最大ストローク量まで変位させることは、シリンダの流路断面積（Ｓ）が一定である場合、結果的にＳ×Ｌmaxで計算される容量の内容物を計量することに等しくなる。つまり、請求項１記載の上記構成では、ピストンの最大ストローク量（Ｌmax）が後述のネジ式送り機構によって正確に規定される（位置決めされる）ため、ロッドによってピストンを最下点から上記ストッパに当接する位置に到る最大ストローク量（Ｌmax）だけ変位させることにより、Ｓ×Ｌmaxの容量の内容物を正確に計量することが可能となり、計量に対しバラツキが生じにくくなる。

また、請求項１記載の上記構成では、上記ストッパはネジ式送り機構によって位置決めされる。ネジ式送り機構の場合、雄ねじの各山の表面と雌ねじの各谷の表面が隙間なく接触しながら一方のねじを送り出すように構成されている。そのため、上記ストッパの位置がネジ式送り機構によって一旦位置決めされると、上記ストッパの位置はネジ機構によって安定して保持されるようになる。つまり、上記ストッパの位置が安定して保持されることにより、ピストンの最大ストローク量（Ｌmax）も安定して保持されることになり、その結果、ピストンを最下点から最大ストローク量（Ｌmax）まで変位させる場合、最大ストローク量（Ｌmax）に対応する容量（Ｓ×Ｌmax）の内容物を正確に計量することが出来るようになる。また、ネジ式送り機構の場合、ねじピッチを密にすることによって、１回転当たりの送り量を微細に設定することが出来るようになるため、上記ストッパの位置、つまり、ピストンの最大ストローク量（Ｌmax）を精度良く規定することが出来るようになり、その結果、内容物をより精度良く計量することが出来るようになる。

さらに、請求項１記載の上記構成では、インサート及びインナースリーブはネジ式送り機構を構成し、インナースリーブの先端がピストンに対するストッパとして機能する。また、インナースリーブの内部はピストンを駆動するロッドが貫通する構造のため、ピストンの最大ストローク量（Ｌmax）を規定するインナースリーブと、ピストンを駆動するロッドは互いに全く干渉しなくなる。これにより、ピストンの最大ストローク量（Ｌmax）を精度良く規定し、ピストンを最大ストローク量（Ｌmax）だけ変位させることが可能となり、内容物を精度良く計量することが出来るようになる。

請求項２記載の発明の手段は、前記インナースリーブの軸方向に対し一体となって移動するように構成された光透過性のアウタースリーブが前記インサートの外側に設けられている、ことにある。

請求項２記載の上記構成では、アウタースリーブが光透過性であるため、アウタースリーブの内部に位置するインサート及びインナースリーブは外部から目視可能となる。従って、アウタースリーブの外周面に目盛りを設定し、その指示器をインサートに設定することにより、ストッパであるインナースリーブの先端に当接するピストンの位置、すなわちピストンの最大ストローク量（Ｌmax）を外部から目視によって正確に規定することが出来るようになる。

請求項３記載の発明の手段は、前記アウタースリーブの外周面には目盛りが形成され、前記インサートの外周面には該目盛りを指示する周状突起が形成されている、ことにある。

請求項３記載の上記構成では、ピストンのストッパに対する当接位置、すなわちピストンの最大ストローク量（Ｌmax）を外部から目視によって精度良く規定することが出来るようになる。

請求項４記載の発明の手段は、前記インナースリーブがフランジ部を備える、ことにある。

請求項４記載の上記構成では、作業者がインナースリーブを回転操作し易くなるため、ピストンのストッパに対する当接位置、すなわちピストンの最大ストローク量（Ｌmax）を容易に精度良く規定することが出来るようになる。

本発明の可変計量容器によれば、ネジ式のストッパ機構をシリンダの内部に備えるため、ピストンの最下点からストッパに当接する位置に到る最大ストローク量（Ｌmax）を精度良く規定することが出来る。その後は、ピストンを最下点から最大ストローク量（Ｌmax）まで変位させることにより、内容物を精度良く計量することが出来るようになる。また、ネジ式のストッパ機構を構成するインサートの雌ねじ部およびインナースリーブの雄ねじ部のピッチを密にすることにより、１回転当たりのネジの送り量が微細となり、ピストンの最大ストローク量（Ｌmax）を更に精度良く規定することができ、その結果、計量の精度を更に上げることが可能となる。

本発明の可変計量容器を示す要部断面説明図である。 図１のＡ部詳細図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の可変計量容器を使用しての計量の一例を示す説明図である（計量の最大値＝７mlの場合）。 本発明の可変計量容器を使用しての計量の一例を示す説明図である（計量の中間値＝５mlの場合）。 本発明の可変計量容器を使用しての計量の一例を示す説明図である（計量の最小値＝３mlの場合）。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。

図１は、本発明の可変計量容器１００を示す要部断面説明図である。
この可変計量容器１００は、内容物を収容するシリンダ１と、内容物を吸引／圧縮するピストン２と、ピストン２をシリンダ１の軸方向に沿って駆動するロッド３と、シリンダ１の吸引口１ａと反対側に設けられた開口に取り付けられるインサート４と、インサート４とネジ結合しながらその先端５ａがピストン２のストッパとして機能するインナースリーブ５と、インナースリーブ５とシリンダ１の軸方向に対し一体となってインサート４の外部に沿って下降するアウタースリーブ６とを具備して構成される。

なお、詳細については後述するが、インサート４の雌ねじ部４ａとインナースリーブ５の雄ねじ部５ｂが噛み合うことにより、インサート４がシリンダ１に固定された状態でインナースリーブ５がシリンダ１の軸方向に送り出されるように構成されている。つまり、インサート４及びインナースリーブ５はネジ式送り機構（ネジ式ストッパ機構）を成している。従って、インナースリーブ５の先端５ａがネジストッパ機構によって一旦位置決めされると、その先端５ａの位置はネジ式ストッパ機構によって安定して保持されるようになる。その結果、ピストン２の最大ストローク量（Ｌmax）も安定して保持されることになり、ピストン２がシリンダ１の吸引口１ａに当接する位置から、ストッパとしてのインナースリーブ５の先端５ａに当接する位置に到る最大ストローク量（Ｌmax）までロッド３によって変位させる場合、最大ストローク量（Ｌmax）に対応する容量（Ｓ×Ｌmax）の内容物を正確に計量することが出来るようになる。また、ネジ式ストッパ機構の場合、ねじピッチを密にすることによって、１回転当たりのねじの送り量を微細に設定することが出来るようになるため、上記ストッパとしての先端５ａの位置、つまり、ピストン２の最大ストローク量（Ｌmax）を精度良く規定することが出来るようになり、その結果、内容物をより精度良く計量することが出来るようになる。
以下、各構成について更に詳しく説明する。

図２に示すように、シリンダ１にはインサート４を受ける台座部１ｂと、インサート４の周状凹部４ｃと嵌合するための周状凸部１ｃが形成されている。これにより、インサート４はシリンダ１に対し軸方向への移動を拘束されることになる。

また、図３に示すように、シリンダ１にはインサート４の切り欠き部４ｂと嵌合する爪部１ｄが形成されている。これにより、インサート４は、シリンダ１に対し軸方向周りの回転を拘束されることになる。インサート４はシリンダ１の軸方向及びその周りの回転に対し固定される。なお、本実施例では、爪部１ｄ及びそれに嵌合する切り欠き部４ｂは一対であるが、それに限定されず複数対あっても良い。

図２に戻って、インサート４の内周面には雌ねじ部４ａが形成され、インナースリーブ５の外周面には雄ねじ部５ｂが形成されている。従って、インサート４の雌ねじ部４ａとインナースリーブ５の雄ねじ部５ｂがネジ結合した状態から、インナースリーブ５を回転させると、インナースリーブ５はインサート４に対し下降または上昇し、その先端５ａがピストン２に対するストッパとして機能する。

図１に戻って、インナースリーブ５及びアウタースリーブ６はロッド３に対し中空同芯構造を成している。インナースリーブ５とアウタースリーブ６は、インナースリーブ５の周状リブ５ｃとアウタースリーブ６の周状溝６ａが嵌合することにより、互いにシリンダ１の軸方向および周方向に対し一体となって移動するように構成されている。

アウタースリーブ６の外周面には、吸引した内容物の量を示す目盛りが記されている。目盛りの指示は、インサート４の周状突起４ｄによって成される。従って、アウタースリーブ６は光透過性のプラスチックから成る。インナースリーブ５の先端５ａの位置（ピストン２の最下点から先端５ａに当接する位置に到る最大ストローク量Ｌmax）と、インサート４の周状突起４ｄの目盛りの指示位置（内容物の計量値）が１対１に対応している。因みに、図１の場合、インサート４の周状突起４ｄは７(ml)の計量値を指示している。従って、ピストン２を最下点からインナースリーブ５の先端５ａに当接するまでロッド３によって変位させることによって、７(ml)の内容物を精度良く計量することが出来る。

図２に戻って、インサート４及びアウタースリーブ６は、アウタースリーブ６の周状フック６ｂとインサート４の周状突起４ｄが係合することにより、アウタースリーブ６がシリンダ１から分離することを防止すると共に、インナースリーブ５の先端５ａの上限位置、すなわちピストン２の最大ストローク量（Ｌmax）の最大値、すなわち計量の最大値を規定している。他方、図１に示すように、インナースリーブ５の環状プレート部５ｄがインサート４に当接することにより、インナースリーブ５の先端５ａの下限位置、すなわちピストン２の最大ストローク量（Ｌmax）の最小値、すなわち計量の最小値を規定している。因みに、本実施例では説明の便宜上、計量の最大値は７(ml)に、計量の最小値は３(ml)にそれぞれ設定されている。

インナースリーブ５の軸方向上端部にはフランジ部５ｅが形成され、ユーザはインナースリーブ５を容易に回転操作することができ、これによりピストン２の最大ストローク量（Ｌmax）を容易に精度良く規定することが出来るようになる。

図４−６は、可変計量容器１００を使用しての計量の一例を示す説明図である。なお、図４は計量の最大値の場合を、図５は計量の中間値の場合を、図６は計量の最小値の場合をそれぞれ示している。

図４(a)に示すように、先ずピストン２をシリンダ１の最下点に位置する状態にする。次に、シリンダ１を持ってアウタースリーブ６又はフランジ部５ｅを回転操作してインサート４の周状突起４ｄがアウタースリーブ６の目盛りの７(ml)を指示するまで（本実施例では、周状突起４ｄと周状フック６ｂが係合するまで）、インナースリーブ５をシリンダ１に対し移動させる。
次に、図４(b)に示すように、ロッド３を上方に引き上げて内容物７をシリンダ１に充填する。
次に、図４(c)に示すように、ピストン２がインナースリーブ５の先端５ａに当接したら、ロッド３の引き上げを停止する。
上記操作によって、内容物７の７ｍｌを正確に計量することが出来たことになる。

図５(a)に示すように、先ずピストン２をシリンダ１の最下点に位置する状態にする。次に、シリンダ１を持ってアウタースリーブ６又はフランジ部５ｅを回転操作してインサート４の周状突起４ｄがアウタースリーブ６の目盛りの５(ml)を指示するまで、インナースリーブ５をシリンダ１に対し移動させる。
次に、図５(b)に示すように、ロッド３を上方に引き上げて内容物７をシリンダ１に充填する。
次に、図５(c)に示すように、ピストン２がインナースリーブ５の先端５ａに当接したら、ロッド３の引き上げを停止する。
上記操作によって、内容物７の５ｍｌを正確に計量することが出来たことになる。

図６(a)に示すように、先ずピストン２をシリンダ１の最下点に位置する状態にする。次に、シリンダ１を持ってアウタースリーブ６又はフランジ部５ｅを回転操作してインサート４の周状突起４ｄがアウタースリーブ６の目盛りの３(ml)を指示するまで（本実施例では、インサート４とインナースリーブ５の環状プレート部５ｄが当接するまで）、インナースリーブ５をシリンダ１に対し移動させる。
次に、図６(b)に示すように、ロッド３を上方に引き上げて内容物７をシリンダ１に充填する。
次に、図６(c)に示すように、ピストン２がインナースリーブ５の先端５ａに当接したら、ロッド３の引き上げを停止する。
上記操作によって、内容物７の３ｍｌを正確に計量することが出来たことになる。

以上の通り、本発明の可変計量容器によれば、ネジ式のストッパ機構をシリンダの内部に備えるため、ピストン２の最下点からストッパとなるインナースリーブ５の先端５ａに当接する位置に到る最大ストローク量（Ｌmax）を精度良く規定することが出来る。その後は、ロッド３によってピストン２を最下点から最大ストローク量（Ｌmax）まで変位させることにより、内容物を精度良く計量することが出来るようになる。また、ネジ式のストッパ機構を構成するインサート４の雌ねじ部４ａおよびインナースリーブ５の雄ねじ部５ｂのピッチを密にすることにより、１回転当たりのネジの送り量が微細となり、ピストン２の最大ストローク量（Ｌmax）を更に精度良く規定することができ、その結果、計量の精度を更に上げることが可能となる。

本発明の可変計量容器は、液状内容物の精密計量に対し好適に適用される。

１ シリンダ
２ ピストン
３ ロッド
４ インサート
４ａ 雌ねじ部
４ｂ 切り欠き部
４ｃ 周状凹部
４ｄ 周状突起
５ インナースリーブ
５ａ 先端（ストッパ）
５ｂ 雄ねじ部
５ｃ 周状リブ
５ｄ 環状プレート部
５ｅ フランジ部
６ アウタースリーブ
６ａ 周状溝
６ｂ 周状フック
７ 内容物
１００ 可変計量容器

Claims (4)

1. ロッド（３）によってピストン（２）をシリンダ（１）内部の軸方向に沿って駆動し、所望の量の内容物を吸引／計量する可変計量容器であって、
   前記シリンダ（１）の開口には、内周面に雌ねじ（４ａ）が形成されたインサート（４）が設けられ、該インサート（４）は外周面に雄ねじ（５ｂ）が形成され且つ前記ロッド（３）が内部を貫通するインナースリーブ（５）とネジ結合し、該インナースリーブ（５）の先端が、ネジ式の送り機構によって該シリンダ（１）内部の軸方向に沿って位置決めされるストッパ（５ａ）となり、前記ピストン（２）を該シリンダ（１）の吸引口（１ａ）に当接する位置から前記ストッパ（５ａ）に当接する位置に到る最大ストローク量（Ｌmax）まで前記ロッド（３）によって変位させることにより前記内容物を計量するように構成されていることを特徴とする可変計量容器。
2. 前記インナースリーブ（５）の軸方向に対し一体となって移動するように構成された光透過性のアウタースリーブ（６）が前記インサート（４）の外側に設けられている請求項１記載の可変計量容器。
3. 前記アウタースリーブ（６）の外周面には目盛りが形成され、前記インサート（４）の外周面には該目盛りを指示する周状突起（４ｄ）が形成されている請求項１又は２記載の可変計量容器。
4. 前記インナースリーブ（５）がフランジ部（５ｅ）を備える請求項１、２又は３記載の可変計量容器。
   

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