JP2004081737A

JP2004081737A - 輸液ポンプ

Info

Publication number: JP2004081737A
Application number: JP2002250253A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Ohashi; 大橋　正明
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】蠕動運動式の輸液ポンプにおいて、フィンガープレート、円板カム、ガイド部などの摺動面において凝着などを抑制し摺動性に優れ、低トルク・省電力の駆動モータで動作する小型軽量で安価な輸液ポンプを提供する。
【解決手段】蠕動運動方式の輸液ポンプの輸液作動部１は、輸液作動部本体に設けられた軸受５で回転自在に支持されている回転軸６と、該回転軸６に固定された複数の円板カム２と、この各円板カムの外周面に接触し、円板カムの偏心回転に伴い回転軸６と垂直方向に進退移動するフィンガープレート３と、フィンガープレート３を両側面から挟持し摺動自在にガイドするガイド部４とを備え、軸受５、円板カム２、フィンガープレート３、ガイド部４は、相互接触により、それぞれ凝着を起こさない樹脂組成物の成形体である。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蠕動運動方式（リニアペリスタルティック方式）を採用した輸液ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療分野において、輸液チューブによる薬液の注入や自動点滴などの用途に蠕動運動方式（リニアペリスタルティック方式）などの輸液ポンプが従来より用いられている。
この方式の輸液ポンプは、輸液チューブをプレッシャープレートとの間で挟持する輸液作動部を備え、偏心位置をずらして同軸に複数並設された円板カムを所定の角速度で回転させることにより、該円板カムの外周面に接触しガイド部間に並設されたフィンガープレートが上記輸液チューブと上記プレッシャープレートとの間で順次押圧閉塞するように動作し、チューブ内に充填された輸液を一定方向へ送液している。
点滴などに使用されるこの種の輸液ポンプは、所持者が携帯しながら移動する場合もあり、そのサイズの小型化および軽量化、また電池駆動などを可能とするため省電力などが図られている。
【０００３】
ポンプ駆動用モータの低トルク化により省電力を図ったものとして、特開平５−２７７１８３号公報では、ガイド部の材質を潤滑性を備えた潤滑性樹脂で形成しフィンガープレートとの摺動抵抗を減らした輸送ポンプを開示している。
同様に各摺動面の抵抗軽減によるモータの低トルク・省電力目的で、特開平６−１４９９９号公報および特開平６−１５０００号公報では、フィンガープレートとガイド部との間に潤滑剤を塗布し摺動抵抗を減らしたもの、特公平４−２３５４７号公報および特開平１１−３４２１９９では、円板カムとフィンガープレートとの間にベアリングを設け摺動抵抗を減らしたものについて開示している。
また、これらの輸液ポンプではモータの低トルク化によりモータサイズを小型化し輸液ポンプ本体の小型軽量化を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガイド部を潤滑性樹脂組成物の成形体とした輸液ポンプの場合、フィンガープレートとガイド部との摺動抵抗は低減できるが、円板カムと接触することにより全体としては低い摺動抵抗が得られないという問題がある。
また、円板カム、フィンガープレート、ガイド部などの摺動部を樹脂組成物の成形体とした場合、輸液ポンプの長期連続駆動時などに各摺動面において経時的に摺動抵抗が大幅に増加するという問題がある。
各摺動面、例えばフィンガープレートとガイド部との間に潤滑剤を塗布すると、使用する潤滑剤によっては高価になること、また摺動性能を維持するために定期的にメンテナンスが必要となることなどから、輸液ポンプの製造コストおよび維持コストが多くかかるという問題がある。また、潤滑剤は環境負荷物質である場合が多いため、製造工程時、または廃棄処理時に環境汚染を引き起こすおそれがある場合がある。
円板カムとフィンガープレートとの間にベアリングを設ける場合では、ベアリングの設置スペースを確保する必要があり輸液ポンプが大型になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、蠕動運動式の輸液ポンプにおいて、フィンガープレート、円板カム、ガイド部などの摺動面における摺動性に優れ、低トルク・省電力の駆動モータで動作する小型軽量で安価な輸液ポンプの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の輸液ポンプは、軸受で支持される回転軸に固定された円板カムと、この円板カムの外周面に接触し該円板カムの偏心回転に伴い進退移動するフィンガープレートと、該フィンガープレートを摺動自在に挟持するガイド部とを備えてなる蠕動運動方式の輸液ポンプであって、上記円板カム、上記フィンガープレートおよび上記ガイド部が樹脂成形体からなり、該樹脂成形体はその相互接触がそれぞれ凝着を起こさない樹脂組成物の成形体であることを特徴とする。
また、上記軸受、上記円板カム、上記フィンガープレート、および上記ガイド部が潤滑性樹脂組成物の成形体であることを特徴とする。
また、上記円板カムを形成する樹脂組成物と上記フィンガープレートを形成する樹脂組成物とが相互に異なる樹脂を主成分とする樹脂組成物であることを特徴とする。
【０００７】
輸液ポンプの長期連続駆動により、円板カム、フィンガープレート、ガイド部などの樹脂成形体同士の摺動抵抗が経時的に増加する原因について研究したところ、相互に同一の樹脂を主成分とする樹脂組成物の成形体間で摺動抵抗の経時的な増加がみられた。この摺動抵抗増加現象は、樹脂成形体同士の摺動抵抗が摺動界面に形成される実接合部の凝着により支配される凝着摩耗によるためと考えられる。すなわち、同一の樹脂を主成分とする樹脂成形体同士が接触すると、真実接触面間で凝着が生じ易くなる。ここで凝着とは、実際に接触している最表面の吸着分子同士に原子的、分子的結合が生じることをいう。
本願発明は、相互に接触する樹脂成形体を凝着を起こさない樹脂組成物の成形体とすることにより、それぞれの樹脂成形体同士で生じる凝着摩耗を抑えることができ、摺動性に優れる。その結果、駆動モータの低トルク化および省電力が図れ、輸液ポンプ本体の小型軽量化が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の蠕動運動方式の輸送ポンプを図１、図２および図３により説明する。図１は輸送ポンプの全体図を、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図を、図３は図２におけるＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示す。
図１に示すように、蠕動運動方式の輸液ポンプは、壁部分にチューブ装着部７ａが設けられた輸液作動部１と、プレッシャープレート８がチューブ装着部７ａに対向配置された扉８ａと、チューブ装着部７ａに装着される輸液チューブ７とから構成される。チューブ装着部７ａに輸液チューブ７を装着して扉８ａを閉めることにより、プレッシャープレート８により輸液チューブ７が押さえつけられる。
【０００９】
輸液作動部１を図２および図３を参照して説明する。輸液作動部１は、輸液作動部本体に設けられた軸受５で回転自在に支持されている回転軸６と、該回転軸６に固定された複数の円板カム２と、この各円板カムの外周面に接触し、円板カムの偏心回転に伴い回転軸６と垂直方向に進退移動するフィンガープレート３と、フィンガープレート３を両側面から挟持し摺動自在にガイドするガイド部４とを備えている。ここで、軸受５、円板カム２、フィンガープレート３、ガイド部４は、相互接触により、それぞれ凝着を起こさない樹脂組成物の成形体である。
【００１０】
図２に示すように、円板カム２に対応して並設された複数個のフィンガープレート３の先端部３ａが正弦波形状となるように、円板カム２は、偏心位置をずらして複数個が回転軸６に固定されている。なお、円板カム２およびフィンガープレート３の数は、輸液チューブ７を順次押圧する蠕動運動が可能であれば任意の数とすることができる
【００１１】
駆動用モータ９により回転軸６を所定角速度で回転させると、該軸に固定された円板カム２が同じ角速度で回転する。この円板カム２の偏心回転に伴い、この外周面２ａに接触する複数個のフィンガープレート３は、輸液作動部本体に設置されたガイド部４の摺動面４ａで接触しつつガイドされ、輸液チューブ７を押圧する先端部３ａがそれぞれ（３６０°／フィンガープレート３の数）の位相差で正弦波形をなす進退運動を行なう。この結果、輸液チューブ７は、一方の側から他方の側へと順次押圧閉塞され、この内部に充填された輸液を一定方向へ送液する。
【００１２】
上記軸受５、円板カム２、フィンガープレート３、ガイド部４などの摺動部材は樹脂組成物の成形体である。樹脂組成物の主成分となる樹脂としては、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂等が例示できる。
また、上記樹脂に潤滑成分を配合した潤滑性樹脂組成物を好適に用いることができる。潤滑成分としては、液状、ゲル状、固体状、粉末状の潤滑性付与成分であれば使用でき、具体的には、四フッ化エチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと略称）、二硫化モリブデン、黒鉛などの固体潤滑材、潤滑油、グリース等が挙げられる。
【００１３】
円板カム外周面２ａ、ガイド部摺動面４ａなどの摺動摩擦面においては、摺動表面の摩耗により樹脂の移着膜の付着・堆積が起こり両部材が相互に凝着する、いわゆる凝着摩耗が起こり易い。摩耗の程度は、表面粗さ、温度、両摩耗材の親和性に依存し、特に同一の樹脂を主成分とする樹脂組成物間では親和性が強く凝着摩耗が起こりやすい。このため、摺動摩擦面にて相互に接触する部材は、相互に異なる樹脂を主成分とする樹脂組成物の成形体であることが好ましい。特に、本発明の輸送ポンプにおいては、円板カム２とフィンガープレート３との間で摺動抵抗が大きく摩擦による発熱量も多いため、相互に異なる樹脂を主成分とする樹脂組成物で形成することが好ましい。
【００１４】
各摺動部材として好適な樹脂組成物を以下に説明する。
ガイド部４を形成する樹脂は、輸液作動部本体と一体成形してもそりが小さく寸法精度に優れるポリエーテルイミド樹脂が好ましく、それらにフッ素樹脂を充填させたものがより好ましい。ポリエーテルイミド樹脂としては、ウルテム（日本ＧＥ社製）などが挙げられる。
【００１５】
フィンガープレート３は、ガイド部４と摺動面４ａにて摺動することからガイド部４の材料と摺動特性の優れたポリエーテルイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアミド樹脂等、またはこれらの樹脂を主成分とする樹脂組成物の成形体であることが好ましい。具体的には、ポリアセタール樹脂組成物としてベアリーＤＭ５０３１（ＮＴＮ精密樹脂社製）、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物としてベアリーＡＳ５０００、ＡＳ５０５２、ＡＳ５０５４（ＮＴＮ精密樹脂社製）、ポリアミド樹脂組成物としてベアリーＮＹ５０００（ＮＴＮ精密樹脂社製）などが挙げられる。また、凝着摩耗を抑制するため、フィンガープレート３の樹脂成形体はガイド部４と異なる樹脂を主成分とする樹脂組成物の成形体とすることが好ましい。
【００１６】
円板カム２は、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアミド樹脂等、またはこれらの樹脂を主成分とする樹脂組成物の成形体であって、凝着摩耗を抑えるため、フィンガープレート３と異なる樹脂を主成分とする樹脂組成物の成形体とすることが好ましい。
【００１７】
軸受５は、回転軸６との摺動性および軽量化を考慮して、すべり軸受としてポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂等、またはこれらの樹脂を主成分とする樹脂組成物の成形体であることが好ましい。ＰＴＦＥ組成物として、具体的には、ベアリーＦＬ３０００、ＦＬ３０３０、ＦＬ３７００（ＮＴＮ精密樹脂社製）などが挙げられる。また、軸受５は転がり軸受とすることもできる。
【００１８】
軸受５、円板カム２、フィンガープレート３、ガイド部４などの摺動部材を潤滑成分が配合された潤滑性樹脂組成物の成形体とすることにより、金属などの材質の場合のようにグリースなどの潤滑剤を塗布しなくとも摺動特性に優れる。具体的には、各摺動面の最大静摩擦係数　μ_ｓ　０．１５　以下程度である。また、定期的なメンテナンスも必要なくなるため製造・維持コストが大幅に削減できる。また、互いに摺動する部材を異なる樹脂を主成分とする樹脂組成物の成形体とすることにより、トルクロスの主原因である凝着摩耗を抑制できる。これらの結果、モータの大幅な低トルク化および省電力を実現でき、これに伴い輸液ポンプの小型軽量化が図れる。
【００１９】
【実施例】
実施例
図２に示す輸液ポンプの輸液作動部１のガイド部４をポリエーテルイミド樹脂（ウルテム：日本ＧＥ社製）組成物、フィンガープレート３をポリアセタール樹脂組成物（ベアリーＤＭ５０３１：ＮＴＮ精密樹脂社製）、円板カム２をポリアミド樹脂組成物（ベアリーＮＹ５０００：ＮＴＮ精密樹脂社製）、軸受５をＰＴＦＥ組成物（ベアリーＦＬ３０００：ＮＴＮ精密樹脂社製）の成形体で作製した。
【００２０】
比較例
輸液ポンプの輸液作動部のガイド部をポリカーボネート樹脂組成物（ユーピロンＳ−２０００：三菱エンジニアリングプラスチックス社製）、フィンガープレートおよび円板カムをポリアセタール樹脂組成物（ジュラコンＭ９０−４４：ポリプラスチックス社製）、軸受をボールベアリングで作製し、フィンガープレートとガイド部との摺動面にシリコーン系グリース（Ｌ６４１：クリューバー社製）を塗布し、フィンガープレートと円板カムとの間にボールベアリングを設けた。
得られた輸液ポンプの輸液作動部トルクを、回転軸を回し測定した。結果を表１に示す。また、併せて輸液作動部の重量およびコストを表１に示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
表１より、実施例は、グリース塗布およびボールベアリングなどを使用しなくとも比較例と同等のトルクで動作することが分かった。また、実施例は同トルクにおいて、重量、コスト面で比較例より優れる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の輸液ポンプは、円板カム、フィンガープレートおよびガイド部が樹脂成形体からなり、該樹脂成形体はその相互接触がそれぞれ凝着を起こさない樹脂組成物の成形体であるので、凝着摩耗を抑え、摺動性に優れる。その結果、駆動モータの低トルク化および省電力が図れ、輸液ポンプ本体の小型軽量化が可能となる。
特に、潤滑性樹脂組成物の成形体であるので、また、円板カムを形成する樹脂組成物とフィンガープレートを形成する樹脂組成物とが相互に異なる樹脂を主成分とする樹脂組成物であるので、グリースなどを必要とせず上記凝着摩耗を抑え、摺動性がより優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る輸液ポンプの全体図である
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１　輸液動作部
２　円板カム
３　フィンガープレート
４　ガイド部
５　軸受
６　回転軸
７　輸液チューブ
８　プレッシャープレート
９　駆動モータ

Claims

軸受で支持される回転軸に固定された円板カムと、この円板カムの外周面に接触し該円板カムの偏心回転に伴い進退移動するフィンガープレートと、該フィンガープレートを摺動自在に挟持するガイド部とを備えてなる蠕動運動方式の輸液ポンプであって、
前記円板カム、前記フィンガープレートおよび前記ガイド部が樹脂成形体からなり、該樹脂成形体はその相互接触がそれぞれ凝着を起こさない樹脂組成物の成形体であることを特徴とする輸液ポンプ。
前記軸受、前記円板カム、前記フィンガープレート、および前記ガイド部は、潤滑性樹脂組成物の成形体であることを特徴とする請求項１記載の輸液ポンプ。
前記円板カムを形成する樹脂組成物と前記フィンガープレートを形成する樹脂組成物とが相互に異なる樹脂を主成分とする樹脂組成物であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の輸液ポンプ。