JP2007002717A - 直列ロータ型チューブポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ローラの停止位置にかかわらず、チューブを交換することができ、かつ、流路を直線的に形成したい場合にチューブの全長を短くすること。
【解決手段】 直列ロータ型チューブポンプ１００は、ベース１０と、これに固定されたモータ２０とを有し、モータにより駆動される３本の駆動軸２１、２２、２３が一直線上に並んでベース１０に回転可能に設けられている。各駆動軸には、それぞれ一対のローラを備える第１、第２、第３のロータ３１、３２、３３が取り付けられている。可動ハウジング５０は、ロータに対して離反し、あるいは、接近する方向スライド可能にベースに設けられ、ローラとの間で弾性チューブ１を挟み込む３つの円筒壁部５１、５２、５３を備える。モータを回転させると、ローラと円筒壁部との間で弾性チューブが連続的に押しつぶされ、チューブ内の液体が送られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転動するローラで弾性チューブを変形させて弾性チューブ内の液体を送り出すチューブポンプに関する。

この種のチューブポンプは、例えば特許文献１に開示される。特許文献１に開示されるチューブポンプは、半円弧状の円筒壁部を有するケーシング本体と、この円弧の中心に位置する駆動軸と、この駆動軸と一体に回転するロータとを備えている。ロータは、駆動軸に対してそれぞれ偏心した回転軸を有する一対のローラを備えている。そして、ケーシング本体の内周面に沿って弾性チューブを配置し、ロータ部を回転させることにより、円筒壁部とローラとの間で弾性チューブを圧縮変形させ、弾性チューブ内の液体を送り出す。

チューブポンプは、弾性チューブをしごきながら液体を送り出すため、チューブが劣化しやすく、また、血液や薬液を送り出す医療用途では、使用毎に血液回路や輸液ラインを新品に交換する為、チューブの交換が必要となる。ただし、チューブポンプは、作動時には一方のローラが内周面との間で弾性チューブを挟んでいるため、単にロータの回転を停止させただけでは、チューブの交換に手間がかかる。

そこで、特許文献１のチューブポンプは、ケーシング本体を可動ケーシングと固定ケーシングとに分割し、可動ケーシングを固定ケーシングから引き離すようにスライドさせてローラが弾性チューブから離れた状態でチューブの交換を行うようにしている。

特開平６−２１８０４２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のチューブポンプは、ケーシングの円筒壁部が中心角１８０度にわたって設けられているため、可動ケーシングをスライドさせる際にローラがスライド方向に対してほぼ平行となる状態でロータを停止させなければ、スライドによりローラと円筒壁部との間隔を拡げることができない。このため、特許文献１では、ロータに設けた磁石の磁界をケーシングに設けた磁気センサにより検出し、停止位置を制御するようにしており、構成、制御が複雑である。

また、特許文献１に記載のチューブポンプは、チューブの入口側と出口側とがポンプの同一サイドに配置されるため、流路を直線的に形成したい場合にはチューブの全長が長くなる。さらに、特許文献１に記載のチューブポンプは、弾性チューブをガイドする円筒壁部の中間でケーシングが分割されるため、加工精度が悪いと円筒壁部に段差を生じ、弾性チューブの破損や寿命を早める虞がある。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ローラの停止位置にかかわらず、チューブを交換することができ、かつ、流路を直線的に形成したい場合にチューブの全長を従来より短くすることができるチューブポンプを提供することを目的(課題)とする。

本発明の請求項１にかかる直列ロータ型チューブポンプは、上記の目的を達成させるため、モータにより駆動される複数の駆動軸が設けられたベースと、各駆動軸に固定され、それぞれ駆動軸から偏心した位置で駆動軸と平行な回転軸回りに回転自在に保持された複数のローラを備える複数のロータと、複数のロータに対して離反し、あるいは、接近する方向にベースに対してスライド可能に設けられた可動ハウジングとを備え、可動ハウジングに、ローラとの間で弾性チューブを挟み込む円筒壁部がロータと同数形成し、複数のロータを、弾性チューブを連続的に押しつぶしてチューブ内の液体を送るように、所定の角度差をもって連動させるようにしたことを特徴とする。

複数の駆動軸は、請求項２に記載されるように、一直線上に並んで設けられていることが望ましい。また、請求項３に記載されるように、ｎ個のロータがそれぞれ等角度間隔で配置されたｍ個のローラを備える場合、隣接するロータ間のローラは、３６０°／ｍ・ｎの角度差をもって連動するように設定することが望ましい。特に、請求項４に記載されるように、ローラ数ｍは２、ロータ数ｎは３として、角度差を６０°とすることや、請求項５に記載するように、ローラ数ｍは２、ロータ数ｎは２として、角度差を９０°とすることが望ましい。
なお、複数の駆動軸は、請求項６に記載されるように、単一のモータによりギヤ列を介して駆動されることが望ましい。

本願請求項１の直列ロータ型チューブポンプによれば、複数のロータを設けることにより、円筒壁部の中心角を９０度以下にすることができ、ロータの停止位置にかかわらず、稼働ケーシングをスライドさせることにより、ローラと円筒壁部との間隔を拡げ、弾性チューブを交換することができる。したがって、従来のように停止位置を制御するための機構、制御が不要となり、構成を単純化することができる。

また、請求項２の構成によれば、弾性チューブをほぼ直線的に配置することができるため、流路を直線的に形成したい場合には、チューブの全長を従来より短縮することができる。

請求項３は、ロータ数と各ロータ毎のローラ数とにより定まる隣接するロータ間の角度差を定義するものであり、この条件を満たすことにより、１つのローラの回転によりチューブ内を押し流された液体が、隣接するローラの回転により連続して送り出される。

ローラ数ｍとロータ数ｎとの積が大きいほど、円筒壁部の中心角を小さくし、直線性を高めることができるが、全体のサイズが大きくなり、構造も複雑となる。
なお、請求項４のようにローラ数ｍ＝２、ロータ数ｎ＝３として、角度差を６０°に設定した場合、あるいは、請求項５のようにローラ数ｍ＝２、ロータ数ｎ＝２として、角度差を９０°に設定した場合には、円筒壁部の中心角と、全体のサイズとのバランスを良好に保ち、実用性が高くコンパクトなチューブポンプを提供することができる。

さらに、請求項６の構成によれば、複数のロータを単一のモータにより駆動することができ、かつ、隣接するロータのローラ間の角度差を正確に保つことが可能である。

以下、本発明にかかる直列ロータ型チューブポンプの実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４は、本発明の実施の形態にかかる直列ロータ型チューブポンプ１００を示し、図１は斜視図、図２は平面図、図３は正面図、図４は図２のIV-IV線に沿う断面図である。

直列ロータ型チューブポンプ１００は、図１に示すように、同サイズの長方形を呈する第１、第２プレート１１、１２を四隅に配置されたスペーサ１３を介して所定間隔をあけて平行に接続して構成されるベース１０を備える。このベース１０の第２プレート１２の図中下面には、モータ２０が固定され、このモータ２０により駆動される複数、この例では３本の第１、第２、第３駆動軸２１、２２、２３が、図２に示すように一直線上に並んでベース１０に対して回転可能に設けられている。各駆動軸２１、２２、２３には、ベース１０の第１プレート１１の図中上側で、第１、第２、第３のロータ３１、３２、３３が各駆動軸と一体に回転するよう取り付けられている。

第１のロータ３１は、第１駆動軸２１から偏心した位置で第１駆動軸２１と平行な回転軸回りに回転自在に保持された一対のローラ３１ａ、３１ｂを備えている。ローラ３１ａ、３１ｂは、第１駆動軸２１を介して対称に、したがって、１８０度の離れた位置に回転自在に配置されている。同様に、第２のロータ３２は一対のローラ３２ａ、３２ｂ、第３のロータ３３は一対のローラ３３ａ、３３ｂを備えている。

また、ベース１０の第１プレート１１の上面には、一方の長辺に沿って直方体状の固定ハウジング４０が固定されており、この固定ハウジング４０には、第１プレート１１の短辺方向と平行な２本のスライド軸４１、４２が固定されている。

また、ベース１０には、可動ハウジング５０が設けられている。可動ハウジング５０は、上記のスライド軸４１、４２をガイドとして、第１、第２、第３のロータ３１、３２、３３に対して離反し、あるいは接近する方向(第１プレート１１の短辺と平行な方向)にベース１０に対してスライド可能に設けられている。可動ハウジング５０には、ローラとの間で弾性チューブ１を挟み込む３つの円筒壁部５１、５２、５３が、第１、第２、第３のロータ３１、３２、３３に対向して形成されている。
なお、上記の例では、スライド軸４１、４２を固定ハウジング４０側に固定しているが、このような構成に代え、スライド軸を可動ハウジング側に固定して一体にスライド可能とし、固定ハウジング側にスライド軸を摺動させるブッシュを圧入する構成としてもチューブポンプとしては、同等の機能を発揮できる。

さらに、ベース１０の第１プレート１１上には、可動ハウジング５０の円筒壁部５１、５３の端部との間で弾性チューブ１を挟んで固定するためのストッパー板１１ａ、１１ｂが形成されると共に、可動ハウジング５０の直方体部分の両側には可動ハウジング５０をスライドさせるカム機構(後述する)の回動軸６０を保持するための軸受板１１ｃ、１１ｄが形成されている。可動ハウジング５０の直方体部分は、中空となっており、回動軸６０は、図２に破線で示すように、その中空部分を通って配置されている。なお、回動軸６０には、軸受板１１ｃの外側にチューブセットレバー６１が一体に回動するように取り付けられている。

第１駆動軸２１は、モータ２０の図示せぬ減速機構を介した出力軸であり、ベース１０の第１プレート１１と第２プレート１２とを貫通して配置されている。また、この第１駆動軸２１には、図３に示すように、第１プレート１１と第２プレート１２との中間部分に第１駆動ギヤ２１ａが固定されている。同様にして、第２駆動軸２２には第２駆動ギヤ２２ａ、第３駆動軸２３には第３駆動ギヤ２３ａが固定されている。

そして、第１駆動ギヤ２１ａと第２駆動ギヤ２２ａとの間には、これらの両ギヤと噛み合う第１中間ギヤ２４ａが配置され、第２駆動ギヤ２２ａと第３駆動ギヤ２３ａとの間には、これらの両ギヤと噛み合う第２中間ギヤ２５ａが配置されている。なお、各駆動ギヤ２１ａ、２２ａ、２３ａの歯数は互いに同一であり、各中間ギヤ２４ａ、２５ａの歯数も互いに同一である。

第１中間ギヤ２４ａは、第１駆動軸２１と第２駆動軸２２の中間位置で第１、第２プレート１１、１２に対して回転可能に設けられた第１中間軸２４に固定され、第２中間ギヤ２５ａは、第２駆動軸２２と第３駆動軸２３との中間位置で第１、第２プレート１１、１２に対して回転可能に設けられた第２中間軸２５に固定されている。なお、第２中間軸２５は、図４に示すように、第１、第２プレート１１、１２に対してベアリング２５ｂ、２５ｃを介して回転可能に取り付けられている。図示は省略するが、他の駆動軸、中間軸も、同様にベアリングを介して各プレートに対して回転可能に取り付けられている。

モータ２０に通電して第１駆動軸２１を回転させると、第１のロータ３１が例えば時計回りに回転し、同様に第１駆動ギヤ２１ａが時計回りに回転する。第１駆動ギヤ２１ａに噛み合う第１中間ギヤ２４ａは、反時計回りに回転し、これに噛み合う第２駆動ギヤ２２ａは時計回りに回転し、これにより第２のロータ３２も時計回りに回転する。同様にして、第２駆動ギヤ２２ａに噛み合う第２中間ギヤ２５ａは反時計回りに回転し、これに噛み合う第３駆動ギヤ２３ａは時計回りに回転し、これにより第３のロータ３３も時計回りに回転する。

上記のギヤ列を用いることにより、単一のモータ２０により第１、第２、第３の３つのロータ３１、３２、３３を同時に同方向に同一速度で駆動することができる。また、本実施の形態では、各ロータ３１、３２、３３は、隣接するロータ間のローラが６０°の角度差をもって連動するように設定されている。ロータ間の角度差は、各ロータあたりのローラ数をｍ、ロータ数をｎとして、３６０°／ｍ・ｎにより定められる。実施の形態では、ｍ＝２、ｎ＝３であるため、６０°に設定されている。また、例えばローラ数ｍ＝２、ロータ数ｎ＝２の場合には、角度差は９０°に設定され、ローラ数ｍ＝２、ロータ数ｎ＝５の場合には、角度差は３６°に設定される。この角度差は、ギヤ列を組み立てる際に設定され、組み立て後は各ギヤの噛み合いにより、常に一定の角度差が保たれる。

可動ハウジング５０をスライドさせるカム機構は、上記のように軸受板１１ｃ、１１ｄの間に回動可能に架設された回動軸６０と、この回動軸６０を手動操作により回動させるためのチューブセットレバー６１と、図４に示すように可動ハウジング５０の中空部内で回動軸６０に固定されたカム板６２とから構成されている。なお、カム板６２は少なくとも回動軸６０の両端近くの２カ所に固定されている。

チューブセットレバー６１を図４に示す作動位置に設定すると、カム板６２の長径部が可動ハウジング５０の内壁部を押し、可動ハウジング５０を第１、第２、第３のロータ３１、３２、３３が配置された側に移動させる。また、チューブセットレバー６１を図４で示した状態から図中反時計回り方向に回動させて解除位置に設定すると、カム板６２の短径部が可動ハウジング５０の内壁部に対向し、可動ハウジング５０を各ロータから離れる方向に移動させることが可能となる。

実施形態の直列ロータ型チューブポンプ１００に弾性チューブ１を取り付ける際には、チューブセットレバー６１を解除位置に設定する。この状態では、各ロータのローラと可動ハウジング５０の円筒壁部５１、５２、５３との間に間隔を確保することができるため、弾性チューブ１をこの間隔に挿入することができる。挿入後、チューブセットレバー６１を作動位置に回動させると、可動ハウジング５０がロータ側にスライドし、各ロータのローラと可動ハウジング５０の円筒壁部５１、５２、５３との間に弾性チューブ１を挟み込むと共に、弾性チューブ１のポンプへの入口部分と出口部分とは、可動ハウジング５０とストッパー板１１ａ、１１ｂとの間に挟まれて固定される。

弾性チューブ１を取り付けてチューブセットレバー６１を作動位置に設定した後、モータ２０に給電して回転させると、第１、第２、第３の各ロータ３１、３２、３３が同時に回転を開始し、ローラと円筒壁部との間で弾性チューブを連続的に押しつぶしてチューブ内の液体を送ることができる。各ロータが時計方向に回転すると、図１中の矢印Ｌで示した方向に弾性チューブ１内の液体が送られる。

弾性チューブ１を取り外す際には、チューブセットレバー６１を解除位置まで回動させる。これにより可動ハウジング５０の内壁がカム６２によりロータから離反する方向に押され、可動ハウジング５０がロータから離反する方向にスライドする。可動ハウジング５０が固定ハウジング４０側にスライドすると、ストッパー板１１ａ、１１ｂと可動ハウジング５０とが離れ、弾性チューブ１の固定が解除される。また、ローラと円筒壁部との間隔が広がり、弾性チューブ１を容易に取り外すことができる。

なお、ロータと円筒壁部とを３組設けたことにより、それぞれの円筒壁部の単独での中心角が従来の１８０°と比較すると半分程度で足りるため、ローラがいずれの方向に向いていても、可動ハウジング５０がスライドすると、円筒壁部とローラとの間の間隔が広がるため、ロータの停止位置を検出して制御する必要がなく、構成が単純化される。

また、各ロータの駆動軸が一直線上に配置されているため、弾性チューブもほぼ直線的に配置することができ、流路を直線的に形成したい場合には、チューブの全長を従来より短縮することができる。

本発明の直列ロータ型チューブポンプは、人口透析機等の医療分野の機器における血液ポンプや薬液を送る輸液ポンプとして、あるいは、醤油や食用油等の液状食品の送液ポンプとして利用することができる。

本発明の実施の形態にかかる直列ロータ型チューブポンプを示す斜視図である。 図１に示す直列ロータ型チューブポンプの平面図である。 図１に示す直列ロータ型チューブポンプの正面図である。 図２のIV-IV線に沿う断面図である。

符号の説明

１００ 直列ロータ型チューブポンプ
１ 弾性チューブ
１０ ベース
１１、１２ プレート
２０ モータ
２１、２２、２３ 駆動軸
２４、２５ 中間軸
３１、３２、３３ ロータ
３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ ローラ
４０ 固定ハウジング
４１、４２ スライド軸
５０ 可動ハウジング
５１、５２、５３ 円筒壁部
６０ 回動軸
６１ チューブセットレバー
６２ カム板

Claims (6)

1. モータにより駆動される複数の駆動軸が設けられたベースと、
   前記各駆動軸に固定され、それぞれ駆動軸から偏心した位置で前記駆動軸と平行な回転軸回りに回転自在に保持された複数のローラを備える複数のロータと、
   前記複数のロータに対して離反し、あるいは、接近する方向に前記ベースに対してスライド可能に設けられた可動ハウジングとを備え、
   前記可動ハウジングには、前記ローラとの間で弾性チューブを挟み込む円筒壁部が前記ロータと同数形成され、
   前記複数のロータは、前記弾性チューブを連続的に押しつぶしてチューブ内の液体を送るように、所定の角度差をもって連動することを特徴とする直列ロータ型チューブポンプ。
2. 前記複数の駆動軸は、一直線上に並んで設けられていることを特徴とする請求項１に記載の直列ロータ型チューブポンプ。
3. 前記各ロータは、等角度間隔で配置されたｍ個のローラを備え、前記ロータの数をｎとすると、隣接するロータ間のローラは、３６０°／ｍ・ｎの角度差をもって連動することを特徴とする請求項１または２に記載の直列ロータ型チューブポンプ。
4. 前記ローラ数ｍ＝２、ロータ数ｎ＝３として、前記角度差を６０°に設定したことを特徴とする請求項３に記載の直列ロータ型チューブポンプ。
5. 前記ローラ数ｍ＝２、ロータ数ｎ＝２として、前記角度差を９０°に設定したことを特徴とする請求項３に記載の直列ロータ型チューブポンプ。
6. 前記複数の駆動軸は、単一のモータによりギヤ列を介して駆動されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の直列ロータ型チューブポンプ。

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