JP2002518644A - 注入ポンプ用駆動ユニット軸のための可撓性軸継手 - Google Patents
注入ポンプ用駆動ユニット軸のための可撓性軸継手Info
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Abstract
Description
クターに関するものであり、さらに詳しくは、医薬注入ポンプにおいて、モータ
ー駆動軸をポンプにおけるプランジャーを駆動するカム軸に接続するとともに、
プランジャーに対する復元力をもたらすためのエラストマー製連結器に関するも
のである。
、堅い金属製連結器を使って従動軸に回転可能に接続されている。このような連
結器には、それぞれの端部に隣接する、2つのねじが切られた孔をチュービング
壁に有する厚肉チュービングからなる短寸部分が備わっている。それぞれの孔の
中には止めねじがねじ合わされている。これらの止めねじは、連結器の一方の端
部の中に挿入されたモーターの駆動軸に係合するために、また、連結器の他方の
端部の中に挿入された従動軸を固定するために、しっかり締めつけられている。
たとえ締結具ロッキング物質が塗布されても、これらの止めねじは使用につれて
ゆるむことが多く、軸の傷つきが起こり、また、これらの連結器の組み込まれた
装置が故障するおそれがある。
ることができる。2つの軸を接続するために使われる連結器が大き過ぎると、そ
の連結器はそれらの軸を適切に接続することはなく、また、その質量が2つの軸
の中心線周りに対称的に分布されていないので、振動を引き起こすおそれがある
。加えて、従来の連結器では、接続された2つの軸の中心線どうしが比較的正確
に心合わせされることが一般に要求される。したがって、たとえばモーター駆動
軸と従動軸との間の心ずれは、たとえそれがわずかなものであっても、一方ある
いは双方の軸の側面荷重を引き起こして、より大きい軸受磨耗が作り出される。
堅い連結器により、ノイズと振動とが、モーターから使用中の装置における他の
部品へ伝わる。
けるのが好ましい。大きいモーター連結器には時々、2つの軸における端部の周
りに締め付けられて、ある程度の可撓性をもたらす繊維強化されたゴム組立体が
含まれるが、そのような連結器は、小さい装置に使うには大き過ぎる。
器を、小さい電気モーターで駆動される装置に使用するのが好ましいであろうと
いうことは明らかである。従来技術では、説明された種類の従来技術である堅い
金属製コネクターに代わるか、あるいはあまりにも大きくかつ扱いにくい従来技
術である繊維強化されたゴムコネクター組立体に代わる適切なものがもたらされ
ない。
めの連結器が規定される。連結器には、反対側の第1端部および第2端部の備わ
ったほぼ円筒状の取付具が含まれている。取付具の第1端部には第1開口が配さ
れ、かつ、取付具の第2端部には第2開口が配されている。第1開口は、駆動軸
の非円筒状端部の大きさおよび形状にほぼ対応した大きさおよび形状を有してい
る。同様に、第2開口は、従動軸の非円筒状端部の大きさおよび形状にほぼ対応
した大きさおよび形状を有している。取付具は、第1開口が駆動軸上に押しかぶ
され、かつ第2開口が従動軸上に押しかぶされ、それぞれの場合に締り嵌めをも
たらしたときに、弾性的に広がるように適合されたエラストマー材料から形成さ
れている。取付具は、それによって駆動軸を従動軸に駆動連結するように適合さ
れている。
配置されたウェブがさらに備わっているのが好ましい。このウェブにより、駆動
軸および従動軸が、それぞれ第1開口および第2開口の中へ進入される深さが制
限される。また、ウェブにより、駆動軸から従動軸に伝わる駆動軸の振動が制限
される。
スリーブにより、取付具が駆動軸上に納まるのを促進する圧縮力がもたらされる
。スリーブの外面には、プランジャーに作用するように適合されたカム面が含ま
れている。駆動軸が従動軸を回転させると、スリーブによって、プランジャーが
プランジャーの長手軸に沿って移動する。カム面は、プランジャーに対する一方
向の力だけを加えるように適合されているのが好ましく、プランジャーは、プラ
ンジャーにより変位するエラストマー膜によって反対方向へバイアスされている
のが好ましい。
は平坦部分が含まれているが、この平坦部分は、駆動軸の端部に形成された対応
する平坦部分を配座させるように適合されている。同様に、第2開口の内面には
、従動軸の端部に形成された対応する平坦部分を配座させるように適合された平
坦部分が含まれている。
達が最小限になり、また、この取付具は可聴ノイズを最小限にするのにも役立つ
。この取付具によれば、その弾性のために、駆動軸と従動軸との心ずれを少なく
とも限られた程度まで許容することができる。
説明を参照することで本発明がいっそう理解されると、より容易に認識されるよ
うになるであろう。
薬流体をポンピングするのに使うために示されている。ポンプカセット10は使
い捨てできるものであり、一人の患者に用いるように意図されている。このポン
プカセットの詳細は、普通に譲渡された米国特許第5,586,867号公報に
開示されており、その図面および明細書は、引用によってこの明細書に具体的に
組み入れられる。近位チュービング14および遠位チュービング16が、ポンプ
カセットの近位端および遠位端に連結されている。医薬流体の容器(図示なし)
が近位チュービング14に接続されており、遠位チュービング16は患者の心臓
血管系へ接続されて、ポンプカセット10が駆動される速度によって決められた
レートでその医薬流体が注入されるようになっている。ポンプカセット10には
プラスチック製のハウジング12が含まれており、このハウジングには、その上
面に形成された開口18が備わっている。開口18からはエラストマーの膜20
が露出しており、この膜は、そのプラスチック製ハウジングの上部分と底部分と
の間で封止されている。エラストマー膜20の下面は、ポンプカセット10を介
して流路にさらされているとともに、エラストマー膜20がポンプカセット10
の内部へ内向きに押されるときに、その医薬流体を移すように作用する。ポンプ
カセットは、図6に示されるポンプシャシ22の中にラッチされる。このポンプ
シャシは、いずれも図示しない、バッテリ電源、ポンピング動作を制御するため
の電子部品、およびユーザーインターフェイスを含んだポンプハウジング(図示
なし)の中に取り付けられている。ポンプシャシ22における枢軸部材25は、
ばねバイアスされており、ポンプカセット10のハウジング12に係合して、ポ
ンプカセット10をポンプシャシの内部の所定位置にラッチするようになってい
る。このラッチ機構の詳細とポンプシャシの他の態様とは、本発明には関係がな
いので、この明細書では開示していない。
撓ませて入れて、医薬流体を患者の体内へポンピングする力がもたらされる。こ
の駆動組立体の別の詳細部分とポンプカセットとの相互作用とは、図3、図4お
よび図5に示されている。駆動組立体24には、可撓リード線30を介してもた
らされた電流でエネルギーが与えられる直流モーター28が含まれており、この
リード線には、このポンプの内部におけるプリント回路板(図示なし)の嵌合用
コネクターに連結するように適合されたコネクタープラグ32がある。弾性Oリ
ングの支持体34が、モーター28の外面の周りに設けられ、一対の駆動囲い板
26aおよび26bの内部に納まっている。これらの囲い板は、一般に図6で示
されるように、駆動組立体の周りに固定されて、組立体を囲んで保持する。第2
の弾性Oリングの支持体36が、直流モーター28の端部に配置されて、駆動囲
い板26aおよび26bの内部にモーターと駆動組立体との更なる支持がもたら
されている。Oリング36のすぐ先には、駆動軸38が、直流モーター28の端
部から延びており、かつ、エラストマー材料からなる軸継手42に接続されてい
る。軸継手42はまた、従動軸40に接続されており、かつ、回転力を駆動軸3
8から従動軸40へ伝えるように作用する。
び図4に示されるように、軸継手42に接続されている駆動軸38の一部には、
その形状がほぼ「D」字状になるように、一方側部に平坦部76が備わっている
。駆動軸38のこの一部は、軸継手42における開口74の中へ延びている。開
口74にも、その周縁の一部に平坦部78が備わっており、その結果、この開口
の形状も「D」字状であるが、その開口は大きさが駆動軸38の端部よりもわず
かに小さい。このようにして、軸継手42は、駆動軸の端部が軸継手の開口74
の中に挿入されたときに、駆動軸38との間に締り嵌めを形成する。軸継手42
の反対側端部では、開口74から離れて開口80が配置されており、開口80に
は一方の側部に平坦部82が備わっており、それゆえ断面形状がほぼ「D」字状
である。平坦部84が駆動軸40の端部に形成されており、その結果、この開口
の形状も「D」字状であるが、その駆動軸40は大きさが開口80よりもわずか
に大きい。このようにして、従動軸40が軸継手42の開口80の中に挿入され
たときにも、締り嵌めが形成される。横断ウェブ98(図2に示されている)が
軸継手42の内部に配置されて、開口74を開口80から離し、駆動軸38と従
動軸40とが軸継手42の内部で延びる範囲を制限している。横断ウェブ98に
よれば、駆動軸の端部と従動軸の端部とが互いに接触するのが防止されるので、
駆動軸38から従動軸40への振動の伝達が制限される。
の長手軸にほぼ平行に延びている。リブ72は半円の断面を有する。軸継手は、
エラストマー材料、すなわち好ましくは合成ゴムから作られているので、駆動軸
38あるいは従動軸40のいずれか一方あるいは双方は、軸継手がゆがめられる
と、軸継手の内部で回転することができる。このようなゆがみと、その結果とし
て生じる滑りとを防止するために、スリーブ86が設けられている。スリーブは
、軸継手42の外面全体にきちんと嵌まって延びており、前記軸のいずれか一方
が、軸継手を充分にゆがめて、軸継手の端部に形成された「D」字状の開口の内
部で回転しようとするのを阻止する圧縮力が作り出される。スリーブ86には開
口88があるが、その開口の内径は軸継手42の外径にほぼ等しい。さらに、リ
ブ72の断面の輪郭および大きさに対応している断面の輪郭および大きさが備わ
っており、長手方向に延びている切込み90が、開口88の一方の側部に形成さ
れて、スリーブ86を軸継手42に滑り嵌めるときに同リブを受け入れるように
されている。軸継手42には代わりの切込みを設けて、開口の内面に形成され対
応する形状および大きさにされたリブをスリーブ86の中へ受け入れて、軸継手
とスリーブとをキー止めするようにしてもよいということは明らかであろう。好
ましい実施形態では、スリーブ86は、硬質プラスチックあるいは金属材料から
形成され、エラストマー材料、好ましくは合成ゴムで被覆されるかあるいは成形
された、剛性内側要素(図示なし)を含む成形された部品である。
マー部分に係合する円形溝92(図3)が配されているので、そのスリーブは、
軸継手42に接続された従動軸40の端部に固定されている。スリーブ86は、
従動軸40における平坦部84の全体にわたる締り嵌めにより、従動軸40に対
する回転を防止することができる。スリーブ86の使用は、このように、回転力
の駆動軸38から従動軸40への伝達を促進する。
42を使用することで得られる。軸継手42のエラストマー性により、軸継手は
、駆動軸38の中心線と従動軸40の中心線との間におけるいくらかの心ずれが
許容されるので、従動軸あるいは駆動軸のいずれか一方における側面荷重が減少
する。側面荷重の減少によって、駆動組立体の作動寿命、とりわけ軸受46およ
び50の寿命が改善される。さらに、側面荷重の減少によって、モーターの作動
寿命が増大し、また、モーターの駆動軸には、いっそう大きい側面荷重を扱うの
に要求されるであろう軸受よりも高価な軸受は要求されないので、使用するモー
ターをより低コストにすることができる。加えて、軸継手42によって、駆動軸
38を従動軸40に取り付けるための機械的締結具の必要性がなくなり、また、
モーターの振動が、軸継手42の下流側にある駆動組立体の部品から少なくとも
部分的に隔離されるので、駆動組立体のノイズレベルが減少する。駆動軸を従動
軸に連結するための従来技術の装置に比べて、軸継手42は比較的小さくかつコ
ンパクトである。さらにまた、軸継手とスリーブとの組立体は比較的簡単なもの
であるので、組立時間と部品点数との減少、およびその結果として生じる駆動組
立体のコスト削減は、従来技術のタイプの軸継手よりも、軸継手42およびスリ
ーブ86を用いることで達成される。
ある。特に、スリーブ86にはカム面96が含まれているが、このカム面によっ
て、従動軸40の中心線から、変化する半径方向距離の箇所の軌跡を有する輪郭
が規定される。駆動軸38が従動軸40とスリーブ86とを回転させると、カム
面96が回転する。回転するカム面により、プランジャー58を変位させ、プラ
ンジャー58をポンプカセットへ向けて移動させるのに用いられる力が作用する
。プランジャーフット62は、プランジャー58の端部に形成され、かつポンプ
カセット10におけるエラストマー膜20に接触する。プランジャー58には、
ポンプシャシ22(図6)における開口66の内面を封止し、それによって水や
他の液体がポンプハウジングの内部へ入るのを防止することを促進する、2つの
Oリング64が含まれている。
が含まれていないスリーブ86の部分は、従動軸40の中心線から半径方向へ等
距離にある。軸受46は、スリーブ86のこの部分に納まっており、駆動軸およ
び従動軸の回転の際に駆動組立体を保持することを促進する。
周りに軸受50が含まれている。軸受50は、従動軸40(図3を参照)に形成
された環状溝94の内部に嵌まるクリップ52によって定位置に保持されている
。駆動軸40におけるクリップ52の先には、クラッチ組立体54が配置されて
いる。クラッチ組立体54にはローラークラッチ68が含まれている。スリーブ
86から離れている従動軸40の端部には、エンコーダータブ56が配置されて
いる。このエンコーダータブは、駆動組立体を制御する目的と本発明に関連しな
い他の目的とで、従動軸40のホームポジションを決めるために使われている。
ル型軸受からなっている。このカム軸受は、カム面96と、プランジャーフット
62が配置されている端部とは反対側にあるプランジャー56の端部に形成され
たループ60との間の摩擦減少用界面として作用する。ループ60は一般に、丸
みを帯びた隅部がある正方形のように形成されている。カム面96は、プランジ
ャー56をエラストマー膜20から離れるように動かすどのような力もそのプラ
ンジャーに加えないので、カム軸受48の半径方向外面は、ループ60の上部内
側部分100に接触しない。その代わり、エラストマー膜は、プランジャー56
を上方へ持ち上げて、ポンプカセット10の内側から離すような復元力をもたら
す。カム軸受48は、ループ60の他の内側部分に接触し、かつ、エラストマー
膜20をポンプカセットの内側へ変位させそれによって医薬液体を遠位ライン1
6に通して流すために、プランジャー56をポンプカセット10の方へ駆動する
力をもたらす。カム軸受48とループ60の面100との隙間は、わずかに2〜
3ミル(mil)であるが、これは、カム軸受の外面とループの内面との間にお
ける、プランジャー56が駆動組立体24によって駆動される効率を低下させる
であろうどのような摩擦動作も防止するのには充分なものである。
れば、特許請求の範囲の範囲内でそれに施すことのできる多くの変形を理解する
であろう。したがって、本発明の範囲は、上の記載によってどのようにも制限さ
れることを意図するものではなく、代わりに、その特許請求の範囲への参照によ
ってもっぱら決められる。
動組立体によって作動されたプランジャーでポンピングされるポンプカセットが
例示されている。
る。
ある。
Claims (21)
- 【請求項1】 反対側の第1端部および第2端部が備わったほぼ円筒状の取
付具であって、取付具の第1端部に第1開口が配され、かつ、取付具の第2端部
に第2開口が配され、前記第1開口が、駆動軸の非円筒状端部の大きさおよび形
状にほぼ対応した大きさおよび形状を有し、かつ、前記第2開口が、従動軸の非
円筒状端部の大きさおよび形状にほぼ対応した大きさおよび形状を有し、前記取
付具は、第1開口が駆動軸上に締り嵌め状に押しかぶされ、かつ第2開口が従動
軸上に締り嵌め状に押しかぶされたときに、広がるように適合されたエラストマ
ー材料から形成されており、それによって前記取付具が、駆動軸を従動軸に駆動
連結するように適合されている、取付具を備えてなる、駆動軸の非円筒状端部を
従動軸の非円筒状端部に接続するための連結器。 - 【請求項2】 取付具が、第1開口と第2開口との間に、取付具の長手軸を
横断して配置されたウェブをさらに備えており、前記ウェブは、駆動軸および従
動軸が、それぞれ第1開口および第2開口の中へ進入されるときの深さを制限し
ている請求項1に記載の連結器。 - 【請求項3】 ウェブが、従動軸に伝わる駆動軸の振動を制限する請求項2
に記載の連結器。 - 【請求項4】 取付具の外面の周りに締り嵌め状態で嵌まるような大きさに
されたスリーブをさらに備えており、それによって第1開口に駆動軸を配座させ
た状態に維持する圧縮力がもたらされる請求項1に記載の連結器。 - 【請求項5】 スリーブの外面が、プランジャーに作用するように適合され
たカム面を備え、前記カム面は、駆動軸が従動軸を回転させると、プランジャー
を駆動して動かす請求項4に記載の連結器。 - 【請求項6】 カム面は、プランジャーに対する一方向の力だけを加えるよ
うに適合されており、前記プランジャーが、エラストマー膜によって反対方向へ
バイアスされている請求項5に記載の連結器。 - 【請求項7】 取付具の外面が、スリーブの内面にキー止めされている請求
項4に記載の連結器。 - 【請求項8】 第1開口の内面が、駆動軸の端部に形成された対応する平坦
部分を配座させるように適合された平坦部分を含んでいる請求項1に記載の連結
器。 - 【請求項9】 第2開口の内面が、従動軸の端部に形成された対応する平坦
部分を配座させるように適合された平坦部分を含んでいる請求項1に記載の連結
器。 - 【請求項10】 回転駆動力を第1軸から第2軸へ伝えるための弾性軸継手
組立体であって、 (a) 概ね長いエラストマー部材であって、 (i) エラストマー部材の一方の端部に配され、かつ第1軸を覆って締り嵌
めをもたらすような大きさにされた第1孔と、 (ii) エラストマー部材の反対側の端部に配され、かつ第2軸を覆って締
り嵌めをもたらすような大きさにされた第2孔と を有しているエラストマー部材と、 (b) エラストマー部材の外面を覆って締り嵌めをもたらす大きさにされた
中央開口を有しており、かつ、エラストマー部材に対して、第1軸および第2軸
のうちの少なくとも一方でエラストマー部材を保持し、その結果、これらの軸が
エラストマー部材を介して互いに連結される、圧縮力をもたらす長いスリーブと を備えてなる弾性軸継手組立体。 - 【請求項11】 エラストマー部材が、横断して延びるウェブからなり、か
つ、第1孔と第2孔との間に配置されている請求項10に記載の弾性軸継手。 - 【請求項12】 第1孔の中に挿入されている第1軸の少なくとも一部が、
平坦区域を含んでおり、かつ、前記第1孔が、第1軸との間に締り嵌めをもたら
す対応する平坦区域を含んでいる請求項10に記載の弾性軸継手。 - 【請求項13】 第2孔の中に挿入されている第2軸の少なくとも一部が、
平坦区域を含んでおり、かつ、前記第2孔が、第2軸との間に締り嵌めをもたら
す対応する平坦区域を含んでいる請求項10に記載の弾性軸継手。 - 【請求項14】 スリーブとエラストマー部材の外面とのうちの少なくとも
一方が、従動軸の位置をキー止めするために心合わせ溝を含んでいる請求項10
に記載の弾性軸継手。 - 【請求項15】 別のスリーブとエラストマー部材の外面とが、心合わせ溝
の内部に嵌まるような大きさにされた心合わせリッジを含んでおり、前記心合わ
せ溝および心合わせリッジが、互いに協働して、エラストマー部材とスリーブと
の間に締り嵌めをもたらす請求項14に記載の弾性軸継手。 - 【請求項16】 スリーブの外面が、エラストマー部材の中心軸に関して変
化する半径での箇所の軌跡を規定する輪郭を有するカム面を備えている請求項1
0に記載の弾性軸継手。 - 【請求項17】 スリーブが貫通して延びるほぼ四辺形の開口を有するリン
クをさらに備えており、前記リンクは、スリーブが回転するとスリーブのカム面
が乗り上げる請求項16に記載の弾性軸継手。 - 【請求項18】 リンクは、カム面が四辺形開口の一方側部に乗り上げると
、スリーブから離れる方向へ移動するように駆動されるプランジャーに連結され
る請求項17に記載の弾性軸継手。 - 【請求項19】 前記エラストマー部材は、第1軸および第2軸が互いに連
結されると、第1軸および第2軸の間の心ずれを収容するように適合されている
請求項10に記載の弾性軸継手。 - 【請求項20】 スリーブが、剛性材料の上に成形されるエラストマー材料
からなる請求項10に記載の弾性軸継手。 - 【請求項21】 (a) シャシに取り付けられ、かつ、原動機によって回転して駆動されるよ
うに適合され、カム面を回転させるための軸と、 (b) カム面に連結された第1端部と反対側の第2端部とを有し、反対の2
方向へ前後に往復するように取り付けられたプランジャーであって、前記プラン
ジャーの第1端部は、軸が回転すると、カム面によってプランジャーへ加えられ
た力によって、ポンプカセットへ向かう第1方向へ駆動されるプランジャーと、 (c) ポンプカセットの面に形成された開口の中にさらされたエラストマー
膜であって、前記ポンプカセットが、取り外し可能にシャシに所定位置に取り付
けられ、その結果、開口がプランジャーの第2端部の近くに配され、プランジャ
ーの前記第2端部が、エラストマー膜をポンプカセットの内側へ変位させて、流
体をポンプカセットを介して流れさせ、前記エラストマー膜が、プランジャーを
バイアスさせてカム面へ向かう第2方向へ動かす復元力をもたらし、その結果、
カム面が、プランジャーを第2方向へ動かす力を加えないエラストマー膜と を備えているポンプカセット用駆動機構。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/100,621 US6471436B1 (en) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | Elastomeric connector coupling motor to cam actuator of infusion pump |
US09/100,621 | 1998-06-19 | ||
PCT/US1999/013664 WO1999066225A1 (en) | 1998-06-19 | 1999-06-18 | Flexible coupling for the driving unit shaft for an infusion pump |
Publications (3)
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