JP2007029346A - 医療用ローラポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動時において、チューブの浮きが発生し難く、、脈動が少ないローラポンプを提供することを目的とする。
【解決手段】 弾性を有するチューブ２０をローラ１０４で扱いてチューブ２０内の液を移送する医療用ローラポンプ１０であって、閉じた軌道上をローラ１０４が複数回動しており、前記軌道の内方領域において、チューブ２０を前記軌道に沿うように外接支持するチューブ装着部２０１を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は医療用のローラポンプに関し、特に送液精度を向上する技術に関する。

医療現場において、患者や送液ラインに対し、所定の速度およびタイミングで薬液や栄養剤、血液等を送液する目的で、輸液チューブを輸液ポンプに装着してなる輸液システムが利用されている。当該システムは医療施設で利用される他、携帯型緊急医療器具としても利用され、また救急医療車両、人命救助ヘリコプター等にも搭載されて用いられる。
輸液ポンプとしては、複数の突起を順次上下させて輸液チューブを押圧するフィンガー式と複数のローラで順次輸液チューブを押圧するローラ式などがある。

このうちローラ式には、例えば、特許文献１に示されるものであって、具体的には、図５に示すように、矩形形状の筐体主面の中央に、駆動軸１０２３を有する略三角板状のロータ１０２１が配され、当該ロータ１０２１の外縁部に回転自在な３つのローラ１０２３が軸止されており、また、当該ローラ１０２３の最外周の軌跡に沿ったＵ字形状の主面を有するハウジング１０１０が前記筐体主面から突設されてなる。

チューブ１００５のハウジング１０１０への装着は、ローラ１０２３を回転させながらチューブ１００５をハウジング１０１０とローラ１０２３との間に落とし込み、ハウジング１０１０の内壁に沿わすことにより行われる。
上記ローラポンプの駆動に際しては、ロータ１０２１が回転することにより、ロータ１０２１の外縁部に配された複数のローラ１０２３が次々にチューブ１００５の側面を扱くように転動して押圧変形させるので、チューブ１００５内に存在する液が一定方向へ流通される。医療現場では、当該輸液ポンプにおけるロータ１０２１の回転速度、駆動時間等を適宜設定することで、輸液チューブ内の薬液の流速、流通方向、および流量等の条件が適切に調節される。
特開平７−３１３５９３号公報

しかしながら、特許文献１に輸液ポンプでは、以下の課題が存在する。
即ち、装着状態のチューブ１００５は、ハウジング１０１０によって内接支持されており、少なくともその一箇所がローラ１０２３とハウジング１０１０の内壁とで挟持されることで拘束されているものの、残る殆どの箇所は固定されていないフリーの状態となっている。

このため、チューブ１００５の装着の仕方によっては、図５に示すように、隣接するローラ１０２３同士の間でシューブ１００５にテンションが加わった場合、チューブ１００５とハウジング１０１０とが離れるいわゆる浮きが発生する場合がある。
このように浮きが発生すると、浮きが発生していない場合と比べて隣り合うローラ１０２３で閉塞されるチューブ１００５の区間が短くなるので、流量が減少することとなる。

通常、送液量の検出は、チューブ１００５とハウジング１０１０の内壁とが密着していることを前提に、ロータ１０２１の回転数をカウントすることにより行っているので、上記浮きが発生している場合、送液量の検出に誤差が生じる。
また、一般に輸液ポンプは、いわゆる脈動と呼ばれる送液時の圧力変動が小さいほどよく、そのためには少量の送液を数多く繰り替えすこと、即ち、多数のローラ１０２３で送液する構成が望ましいが、ローラ１０２３は、ハウジング１０１０の内方の比較的空間に余裕がない領域に配されているため、ローラ１０２３の数を増やすのにも限界がある。

本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、駆動時において、チューブの浮きが発生し難く、脈動が少ないローラポンプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、弾性を有するチューブをローラで扱いてチューブ内の液を移送する医療用ローラポンプであって、閉じた軌道上を前記ローラが複数回動しており、前記軌道の内方領域において、前記チューブを前記軌道に沿うように外接支持する支持部を備えることを特徴とする。

以上の構成により、前記チューブは前記支持部に外接支持されるので、前記チューブは、チューブを扱いている隣り合うローラによって長手方向にテンションが加えられた場合、そのチューブは、支持部に近づこうとするので、チューブの浮きの発生が防止され、つまり、チューブが常に想定された形状に保たれ、この密着する部分において前記扱きを行うことにより、安定した送液量を確保することができる。

さらに、前記ローラが前記支持部の外方を回動するので、支持部の内方を回動する場合に比べ、ローラを配設するスペースにゆとりが生じ、より多くの数のローラを配設することができるため、圧力変動を小さくすることができ、脈動を緩和することができる。
また、前記支持部は、前記軌道が前記軌道の外方領域に突出する区間に沿って設けられており、前記区間において前記ローラが前記チューブを押圧しながら転動することが望ましい。

前記区間が、前記チューブと前記支持部とが密着する部分になる。
また、前記各ローラの回転軸が同一円周上に配設されており、前記回動は、前記回転軸が前記同一円周の中心を軸として公転することに起因するとしてもよい。
これにより、前記公転を行うことにより、容易に前記回動を行うことができる。
また、前記ローラは４つ以上あり、隣り合う前記ローラ同士を連結する連結部を備え、前記連結部同士の角度が変更自在となっているとすることもできる。

これによって、前記ローラの軌道が円形に限られず、自由な形状とすることができるので、設計の自由度が向上する。
また、さらに、前記ローラの軌道に沿って、前記ローラを案内するレールを備えていることが望ましい。
これによって、前記ローラと前記支持部との距離の設定が容易となる。

つまり、前記区間で押圧されるチューブであれば、その区間のどの位置においても均一な押圧力を生じさせることができる。
また、前記支持部と前記ローラとの相対的な位置が変更可能な構成となっているとすることもできる。
これにより、前記ローラと前記支持部との間隔が広がり、容易に前記チューブを前記外接支持すること、即ち、装着することができる。

また、前記支持部の前記チューブと接する部分が、溝形状となっていることが望ましい。
これにより、駆動時の前記チューブの形状がより安定し、前記ローラの移動量に対する送液量が設計値に近づくので、前記ローラの移動量に基づいて算出される送液量の算出誤差を小さく抑えることができる。

（実施の形態1）
＜ローラポンプの構成＞
図1は、実施の形態1におけるローラポンプ１０の主要な構成を示す斜視図である。
本実施の形態１のローラポンプ１０は、所定の速度及び量で薬液や栄養剤、血液等を送液するポンプであって、主要な構成部として回転部１００、チューブ支持部２００及びガイドレール１５を有している。

回転部１００は、実際に駆動される部分であって、放射状に広がる板状のロータ１０２が駆動モータ１０１に軸着され、ロータ１０２の外縁部に駆動モータ１０１の回転軸と平行な回転軸１０３を有する回転自在なローラ１０４が８つ配されてなる。
駆動モータ１０１は、例えば、サーボモータであって、所定の回転方向、速度、タイミング等の各条件に基づき駆動させるための不図示の制御回路等から電気信号が入力され駆動される。

なお、上記制御回路は、単位時間あたりのモータの回転数を把握しており、１回転当たりの想定送液量と所定期間における合計回転数とを乗じることにより、トータルの送液量を算出する。
ロータ１０２は、８方向に広がる放射状の剛性の高い板材であって、その中心が駆動モータ１０１の回転軸に接合されている。

上記８つのローラ１０４は、それぞれ放射状に広がっている部位の各端部に上記回転軸からの距離が等しくなるように回転自在に軸着されている。
上記各端部は、駆動モータ１０１の回転軸と直交する平面上にあり、ローラ１０４の回転軸１０３が、駆動モータ１０１の回転軸と平行するように、即ち、前記端部と直交するように当該端部に接合されている。

これによって、ロータ１０２が回転すると、各ローラ１０４が後述のチューブ装着部２０１に沿って駆動され、チューブ２０上を転動する。
チューブ支持部２００は、Ｃ字状のチューブ装着部２０１と、チューブガイド部２０２と、スライド支持体２０３とからなる。
チューブ装着部２０１は、例えばアルミニウムなどからなり、Ｃ字状のチューブ装着本体部２０１aの外周面２０１ｃにおいて、その周方向に沿って溝２０１bが刻設されてなり、チューブ２０を当該溝２０１bに嵌め込んで外接支持する部材である。

溝２０１bは、駆動時におけるチューブの位置ずれを規制及びチューブ押圧の均一化のために設けられた溝である。
より具体的には、チューブ装着本体部２０１aの外周面２０１ｃの殆どが円弧状であって、ローラ１０４の輪郭形状に沿って溝２０１bの断面における輪郭形状が形成されている。

溝２０１bに装着されたチューブ２０が転動するローラ１０４によって押圧される際、図１（b）に示すように、チューブ２０内部が隙間無く閉塞される。
チューブガイド部２０２は、例えばアルミニウムなどからなり、チューブ２０を案内する部材であって、矩形の主面に１対の扇状の第１ガイド部２０２bと、山形の第２ガイド部２０２cとが配設された本板部２０２aと、当該本板部２０２aの両縁部とチューブ装着本体部２０１aの両縁部とをそれぞれ連絡する１対の連絡部２０２dが一体的に形成されてなる。

第１ガイド部２０２b及び第２ガイド部２０２cは、逆Ｙ字状のチューブ２０の経路を形成するために設けられている部材であって、それぞれチューブ２０の屈曲箇所において大きな曲率を確保するため、チューブ２０との接触面が曲面形状となっている。
スライド支持体２０３は、例えばアルミニウムなどからなり、ローラ１０４の円形軌道の外方にある領域（以下、「外方領域」という。）から、チューブ支持部２００とそれに接合されているチューブガイド部２０２とを支持すると共に、これらをスライドさせる部材である。

スライド支持体２０３の下部には、逆テーパの溝が刻設されており、当該溝が上記外方領域に配設されたガイドレール１５に摺動自在に嵌合する。
また、スライド支持体２０３には、図２に示すように、貫通穴２０３ｃが配設されており、固定ピン２０４を貫通穴２０３ｃに挿入し、その先端がガイドレール１５に配された貫通穴（不図示）に挿嵌されることによって、スライド支持体２０３の位置が固定される。

この固定位置は、駆動モータ１０１の回転軸とチューブ装着部２０１の溝２０１bの円弧部分における当該円弧の中心位置とが重なる位置である。
ローラポンプ１０の駆動状態においては、図１（a）に示すように、スライド支持体２０３が上記固定位置で固定される。
また、チューブ２０をチューブ装着部２０１の溝２０１bに対して着脱する場合には、固定ピン２０４を取り外してスライド支持体２０３を移動させて、ローラ１０４と溝２０１bとの間隔Ｌを拡大し、この広がった隙間からチューブ２０を着脱する。
（チューブ装着部２０１の外方よりローラでチューブを押圧する意義）
本実施の形態1におけるローラポンプ１０は、ローラ１０４によってチューブ装着部２０１の内壁に沿って配されたチューブ２０を押圧しながら、このローラ１０４を転動させることによってチューブを扱くのではなく、ローラ１０４によってチューブ装着部２０１の外壁に存する溝２０１ｂに装着されたチューブ２０を押圧しながら、このローラ１０４を転動させることによってチューブ２０を扱く構成を有する。

つまり、本実施の形態1におけるローラポンプ１０では、チューブ２０はチューブ装着部２０１の外周に沿って配されているので、チューブ２０にテンションが加えられることによって、簡単にチューブ装着部２０１に設けられた溝２０１ｂ内の底部に密着するため、チューブの浮きの発生を容易に防止することができる。
これによって、チューブ２０の装着形状がほぼ想定した通りの形状となり、送液量が設計値に近づくため、駆動モータ１０１の回転数をもとに算出される送液量の算出誤差が小さくなる。

また、ローラ１０４が、チューブ装着部２０１の外方に位置しているので、ローラ１０４の軌道経路を長く確保することができ、その分より多くの数のローラ１０４を設けることができる。
このようにローラ１０４を数多く設けることにより、圧力変動の周期を小さくすることができ、脈動を軽減することができる。

なお、本実施の形態1では、Ｃ字状のチューブ装着本体部２０１aの外周面２０１ｃにおいて、その周方向に沿って溝２０１bが刻設されているとしたが、この溝２０１bは必ずしも必要ではなく、溝２０１bが刻設されていないチューブ装着本体部２０１aの外周面２０１ｃにチューブ２０にテンションを加えることにより密着させ、その外方から、溝２０１bの輪郭に沿った断面形状を有するローラ１０４の代わりに円柱状のローラを用いてチューブ２０を押圧する構成であってもよい。

（実施の形態２）
＜ローラポンプの構成＞
図３は、実施の形態２のローラポンプ５０におけるの構成を示す斜視図である。
本実施の形態２のローラポンプ５０は、実施の形態1におけるローラポンプ１０と同様に、所定の速度及び量で薬液や栄養剤、血液等を送液するポンプであって、主要な構成部として、連結部６０２を介して環状に繋がった複数のローラ６０４と、その外周の一部が前記ローラの一部と外接しているチューブ支持部７００と、ローラ６０４のそれぞれを所定の経路へと案内するローラガイドレール８００と、前記連結部６０２の中央にある間隙にギヤを噛み合わせて円運動することにより、環状に配された複数のローラ６０４を循環させる回転駆動部５００とを有する。

ローラポンプ５０とローラポンプ１０との相違点は、ローラ６０４の配設方法及び駆動方法が異なる点である。
チューブ支持部７００は、Ｃ字状のチューブ装着部７０１と、チューブガイド部７０２と、スライド支持体７０３とからなる。
このうちチューブ装着部７０１及びチューブガイド部７０２は、実施の形態１におけるローラポンプ１０のチューブ装着部２０１及びチューブガイド部２０２と同一であるため、詳細な説明については省略する。

また、スライド支持体７０３は、チューブガイド部７０２を支持する部材であって、ローラ６０４の楕円形軌道の内方にある領域（以下、「内方領域」という。）において、この内方領域に配された不図示のガイドレールに摺動可能な状態で嵌合して、その端部がＣ字状のチューブ装着部７０１に接合されている。
また、スライド支持体７０３には、図４に示すように、貫通穴７０３ｃが配設されており、固定ピン７０４を貫通穴７０３ｃに挿入し、その先端がガイドレール（不図示）に配された貫通穴（不図示）に挿嵌されることによって、スライド支持体７０３の位置が固定される。

ここで図４は、ローラガイドレール８００を取り除いた状態を示す図である。
複数のローラ６０４は、図４に示すように、隣り合うローラ６０４同士を連結部６０２及び連結部６０３で回転自在に連結してなる。
より具体的には、連結部６０２は、長手方向の両端部に透孔を有して、互いに距離（以下、「対向距離」という。）をとって対向する１対の連結板６０２ａにおいて、対向しあう２面の内方に介在して当該対向面同士を接合する１対のスペーサ６０２ｂを有してなる。

なお、前記１対のスペーサ６０２ｂ同士の間には、所定幅の間隙が設けられている。
連結部６０２は、合計４つの透孔を有しており、このうち２対の透孔がそれぞれ対向している。便宜上、対向しあう透孔を透孔対という。
また、連結部６０３は、連結部６０２と同様の構成であり、連結板６０２ａ及びスペーサ６０２ｂに対応する部材が、それぞれ連結板６０３ａ及びスペーサ６０３ｂとなっており、上記対向距離が連結部６０２よりも連結板６０２ａの板厚の約２倍分長いことのみが連結部６０２と相違する。

各ローラ６０４は、図３に示すように、１対の連結板６０２ａ及び１対の連結板６０２ｂのいずれにも挟まれ、各ローラ６０４の軸受け部６０５の両端が回転自在な状態で、対をなす連結板６０２ａの透孔対及び対をなす連結板６０２ｂの透孔対の両方を貫通する。
回転駆動部５００は、不図示の駆動モータで回転駆動されるギヤであって、実施の形態１と同様に、不図示の制御回路等から電気信号が入力されることににより、駆動所定の回転方向、速度、タイミング等で駆動される。

なお、上記制御回路は、実施の形態１のローラポンプ１０と同様に、単位時間あたりのモータの回転数を把握しており、１回転当たりの想定送液量と所定期間における合計回転数とを乗じることにより、トータルの送液量を算出する。
以上のように、チューブ２０は、チューブ装着部７０１の外周に配され、チューブ装着部７０１の外方よりローラ６０４で押圧されるので、チューブ２０にテンションが加えられることによって、簡単にチューブ装着部７０１に設けられた溝７０１ｂ内の底部に密着するため、チューブの浮きの発生を容易に防止することができる。

これによって、チューブ２０の装着形状がほぼ想定した通りの形状となり、送液量が設計値に近づくため、不図示の駆動モータの回転数をもとに算出される送液量の算出誤差が小さくなる。
また、ローラ６０４が、チューブ装着部７０１の外方に位置しているので、ローラ６０４の軌道経路を長く確保することができ、その分より多くの数のローラ６０４を設けることができる。

このようにローラ６０４を数多く設けることにより、圧力変動の周期が小さくすることができ、脈動を軽減することができる。
＜その他の事項＞
本実施の形態２のローラポンプ５０では、ローラガイドレール８００が配されていたが、これに限らず、図４に示すようなローラガイドレール８００がない構成であってもよい。

また、Ｃ字状のチューブ装着本体部７０１aの外周面７０１ｃにおいて、その周方向に沿って溝７０１bが刻設されているとしたが、実施の形態１と同様に、この溝７０１bは必ずしも必要ではなく、溝７０１bが刻設されていないチューブ装着本体部７０１aの外周面７０１ｃにチューブ２０にテンションを加えることにより密着させ、その外方から、溝７０１bの輪郭に沿った断面形状を有するローラ６０４の代わりに、円柱状のローラを用いてチューブ２０を押圧する構成であってもよい。

また、本実施の形態２のローラポンプ５０では、ローラ６０４の軌道が堕円形状となっているが、これに限らず、軌道の一部がＷ字形状などの蛇行する区間があってもよい。
このように、ローラ６０４の軌道の蛇行により、外方に向かって突出する区間と内方に向かって突出する区間との両方の区間が混在する場合には、外方に向かって突出する区間においてチューブ２０をローラ６０４で押圧しながら転動するとなおよい。何故なら、外方に向かって突出する区間では、チューブ２０をローラ６０４で押圧する際、チューブ２０の長手方向にテンションが加わることにより、チューブ２０がチューブ支持部７００に密着するため、チューブ支持部７００の形状がより安定するからである。

本発明は、医療用輸液ポンプ、例えば血液透析療法における血液ポンプに利用することが可能である。

実施の形態1におけるローラポンプの駆動時においての概略斜視図である。 実施の形態1におけるのローラポンプのチューブ着脱時においての概略斜視図である。 実施の形態２におけるローラポンプの概略斜視図である。 実施の形態２におけるローラポンプのガイドレール未装着状態の概略斜視図である。 従来のローラポンプの概略図である。

符号の説明

１０ ローラポンプ
１５ ガイドレール
２０ チューブ
５０ ローラポンプ
１００ 回転部
１０１ 駆動モータ
１０２ ロータ
１０３ 回転軸
１０４ ローラ
２００ チューブ支持部
２０１ チューブ装着部
２０１ａ チューブ装着本体部
２０１ｂ 溝
２０１ｃ 外周面
２０２ チューブガイド部
２０２ａ 本板部
２０２ｂ 第１ガイド
２０２ｃ 第２ガイド部
２０２ｄ 連絡部
２０３ スライド支持体
２０３ｃ 貫通穴
２０４ 固定ピン
５００ 回転駆動部
６０２ 連結部
６０２ａ 連結板
６０２ｂ スペーサ
６０２ｂ 連結板
６０３ 連結部
６０３ａ 連結板
６０３ｂ スペーサ
６０４ ローラ
６０５ 軸受け部
７００ チューブ支持部
７０１ チューブ装着部
７０１ａ チューブ装着本体部
７０１ｂ 溝
７０１ｃ 外周面
７０２ チューブガイド部
７０３ スライド支持体
７０３ｃ 貫通穴
７０４ 固定ピン
８００ ローラガイドレール

Claims (7)

1. 弾性を有するチューブをローラで扱いてチューブ内の液を移送する医療用ローラポンプであって、
   閉じた軌道上を前記ローラが複数回動しており、
   前記軌道の内方領域において、前記チューブを前記軌道に沿うように外接支持する支持部を備えることを特徴とする医療用ローラポンプ。
2. 前記支持部は、前記軌道が前記軌道の外方領域に突出する区間に沿って設けられており、
   前記区間において前記ローラが前記チューブを押圧しながら転動することを特徴とする請求項１に記載の医療用ローラポンプ。
3. 前記各ローラの回転軸が同一円周上に配設されており、
   前記回動は、前記回転軸が前記同一円周の中心を軸として公転することに起因することを特徴とする請求項１または２に記載の医療用ローラポンプ。
4. 前記ローラは４つ以上あり、
   隣り合う前記ローラ同士を連結する連結部を備え、
   前記連結部同士の角度が変更自在となっていることを特徴とする請求項１から２に記載の医療用ローラポンプ。
5. さらに、前記ローラの軌道に沿って、前記ローラを案内するレールを備えていることを特徴とする請求項１から４に記載の医療用ローラポンプ。
6. 前記支持部と前記ローラとの相対的な位置が変更可能な構成となっていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の医療用ローラポンプ。
7. 前記支持部の前記チューブと接する部分が、溝形状となっていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の医療用ローラポンプ。

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