JP2012082730A

JP2012082730A - 送液装置

Info

Publication number: JP2012082730A
Application number: JP2010228539A
Authority: JP
Inventors: Masato Kimura; 正人木村; Kyohei Kurihara; 享平栗原; Yuichi Togawa; 祐一戸川; Takeshi Murata; 健村田; Shuya Jogasaki; 修哉城ヶ崎
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2012-04-26

Abstract

【課題】チューブの寸法が変動しても、必要最小限の押圧力でチューブを潰して、トルク変動や脱調の発生を防止しつつ適正な送液を行う。
【解決手段】周方向に間隔をあけた軸線回りに回転可能に支持された複数のローラ３ａを周方向に回転駆動するロータ３と、該ロータ３の半径方向外方に対向配置され、ローラ３ａとの間に可撓性材料からなるチューブ２を径方向に挟む押さえ部材４と、該押さえ部材４とロータ３との距離を変更する距離調節部５とを備え、該距離調節部５が、押さえ部材４に設けられチューブ２を介してロータ３から受ける圧力を検出する圧力センサ９と、該圧力センサ９により検出された圧力に基づいて押さえ部材４とロータ３との距離を設定する制御部１０とを備える送液装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、送液装置に関するものである。

従来、ペリスタルティックポンプのように、弾性変形可能なチューブを径方向に挟むようにローラと押し当て面とを配置して、ローラと押し当て面との間でチューブを径方向に潰しながら、その潰す位置をチューブの長手方向に移動させることで、チューブ内の液体に送りをかける送液装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この送液装置においてはローラを押し当て面方向に付勢するバネを設けることにより、チューブの部品精度のばらつきを吸収することとしている。

特開平４−２６１８６４号公報

特許文献１の送液装置では、バネの弾性変形によりローラの回転半径を変化させるので、チューブの寸法がばらついてもチューブの内径を完全に潰しながらローラを回転させることができる。しかしながら、特に、チューブの外径が大きくかつ肉厚が厚いチューブを潰す場合には、バネの弾性変形量が大きくなって、押し付け圧力が増大するため、ローラがチューブを潰しているときと潰していないときとで、ローラを回転させるモータのトルク変動が大きいという不都合がある。また、過度のトルク変動が発生する場合には、モータが脱調する場合もあるという問題がある。

本は発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、チューブの寸法が変動しても、必要最小限の押圧力でチューブを潰して、トルク変動や脱調の発生を防止しつつ適正な送液を行うことができる送液装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、周方向に間隔をあけた軸線回りに回転可能に支持された複数のローラを周方向に回転駆動するロータと、該ロータの半径方向外方に対向配置され、前記ローラとの間に可撓性材料からなるチューブを径方向に挟む押さえ部材と、該押さえ部材と前記ロータとの距離を変更する距離調節部とを備え、該距離調節部が、前記押さえ部材に設けられ前記チューブを介して前記ロータから受ける圧力を検出する圧力センサと、該圧力センサにより検出された圧力に基づいて前記押さえ部材と前記ロータとの距離を設定する制御部とを備える送液装置を提供する。

本発明によれば、チューブを径方向に挟んで配置されるローラと押さえ部材との距離を距離調節部によって近接させて行くと、押さえ部材に設けられた圧力センサにより検出される圧力値が変動していく。チューブが潰れる過程では、大きな圧力変動はないが、チューブが完全に潰れてチューブの内径が密着した時点で大きな圧力変動が発生する。したがって、この位置においてローラが回転させられるように、制御部が、押さえ部材とロータとの距離を設定することによって、ロータの回転中にローラの回転半径を変動させずに済み、ロータの回転時におけるトルク変動や脱調の発生を未然に防止して、適正な送液を行うことができる。

上記発明においては、前記制御部が、前記押さえ部材と前記ロータとの間にチューブを配置して、前記押さえ部材と前記ロータとを一定速度で近接させたときに、前記圧力センサにより検出された圧力の変化率が、不連続に変化した位置に、前記押さえ部材と前記ロータとの距離を設定することとしてもよい。
このようにすることで、制御部は、不連続な圧力変動によってチューブが完全に潰れた位置を精度よく検出して、適正な送液を行うことができる押さえ部材とロータとの距離を簡易に設定することができる。

本発明によれば、チューブの寸法が変動しても、必要最小限の押圧力でチューブを潰して、トルク変動や脱調の発生を防止しつつ適正な送液を行うことができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る送液装置を示す模式的な全体構成図である。図１の送液装置に設置されるチューブの（ａ）自由状態、（ｂ）潰れた状態をそれぞれ示す横断面図である。図１の送液装置の間隔変更機構によるロータの位置と圧力センサにより検出される圧力との関係を示すグラフである。図１の送液装置の間隔変更機構の設定方法を示すフローチャートである。

本発明の一実施形態に係る送液装置１について、図面を参照しながら以下に説明する。
本実施形態に係る送液装置１は、図１に示されるように、送液を行うための可撓性材料からなるチューブ２を径方向に挟む位置に配置されるロータ３および押さえ部材４と、これらロータ３と押さえ部材４との相対距離を調節する距離調節部５とを備えている。チューブ２には、送液する液体を貯留する液体容器６と、液体の送液先となる目的容器７とがそれぞれ端部に接続されている。

ロータ３は、周方向に間隔をあけて複数、例えば、３個のローラ３ａを備え、該ローラ３ａを周方向に回転駆動するようになっている。各ローラ３ａは、ロータ３の回転軸線に平行な軸線回りに回転自在に支持されている。
押さえ部材４は、ロータ３の外径寸法より若干大きな内径寸法を有する円弧内面４ａを備えている。

距離調節部５は、ロータ３を押さえ部材４に対して近接、離間する方向に移動可能に支持する間隔変更機構８と、押さえ部材４に設けられた圧力センサ９と、該圧力センサ９から出力される圧力値に基づいて、間隔変更機構８を制御する制御部１０とを備えている。

圧力センサ９は、押さえ部材４とローラ３ａとの間にチューブ２が挟まれたときに、チューブ２を介してローラ３ａから受ける圧力を検出するようになっている。
制御部１０は、押さえ部材４とロータ３との間にチューブ２が挟まれた初期状態において、間隔変更機構８を作動させて、ロータ３を一定速度で押さえ部材４に近接させ、その際に圧力センサ９により検出される圧力を監視するようになっている。

具体的には、図２（ａ）に示されるように、チューブ２が潰れていない状態から押さえ部材４に対してロータ３を近接させていくと、チューブ２の剛性分だけ圧力センサ９により検出される圧力は徐々に増加していく。そして、図２（ｂ）に示されるように、チューブ２の内径が完全に潰れて密着した時点で、図３に示されるように、圧力センサ９により検出される圧力は不連続に増加するように変化するようになる。したがって、制御部１０は、この圧力が不連続に変化する位置Ｘ２にロータ３を設定するように間隔変更機構８を制御するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る送液装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る送液装置１を用いて送液を行うには、図４に示されるように、間隔変更機構８を作動させて、押さえ部材４に対してロータ３を十分に離間させた位置に配置し、いずれかのローラ３ａが圧力センサ９に対向する位置となるようにロータ３の回転位置を調節し、ローラ３ａと圧力センサ９との隙間に、可撓性材料からなるチューブ２を、隙間が形成されるように配置する（ステップＳ１）。

次いで、制御部１０は、間隔変更機構８を作動させて、押さえ部材４に対して近接する方向に一定速度でロータ３を移動させ（ステップＳ２）、押さえ部材４に配置された圧力センサ９により検出される圧力を監視する。そして、制御部１０は、圧力センサ９により検出された圧力が不連続に変化したか否かを判定し（ステップＳ３）、圧力が２回目に不連続に変化する位置Ｘ２を監視する（ステップＳ４）。

すなわち、圧力が１回目に不連続に変化する位置Ｘ１は、図２（ａ）に示されるように、押さえ部材４とローラ３ａとの隙間が、丁度、自由状態のチューブ２の直径寸法に一致して、チューブ２の外面が圧力センサ９に押し付けられた時点である。そして、圧力が２回目に不連続に変化する位置Ｘ２は、図２（ｂ）に示されるように、押さえ部材４とローラ３ａとの隙間が、チューブ２の肉厚２枚分、すなわち、内径が完全に潰れて密着したチューブ２の外径寸法と一致した時点である。したがって、制御部１０は、間隔変更機構８を作動させて、この圧力が２回目に不連続に変化した位置Ｘ２に、ロータ３を戻すように設定する（ステップＳ５）。

これにより、チューブ２の寸法のばらつき等が存在しても、チューブ２の内径が完全に潰れて密着する位置で、ローラ３ａの回転半径を変動させることなくロータ３を回転駆動することができ、トルク変動や脱調の発生を未然に防止できるという利点がある。また、チューブ２の内径が完全に潰れる位置で回転駆動されるので、チューブ２の内部の液体を漏れなく効率よく送液することができる。

なお、本実施形態に係る送液装置１においては、間隔変更機構８が、押さえ部材４を固定して、ロータ３ａを移動させることとしたが、ロータ３ａを固定して押さえ部材４を移動させることにしてもよい。
また、ローラ３ａの数を３個としたが、これに限定されるものではない

さらに、自由状態においてほぼ円形断面が維持されるチューブ２を使用する場合には、上述した１回目に不連続に圧力が変化する位置Ｘ１においてチューブ２の外径寸法を検出でき、２回目に不連続に圧力が変化する位置Ｘ２においてチューブ２の肉厚寸法を検出できる。したがって、これを利用してチューブ２の内径寸法、すなわち、内断面積を算出することができ、制御部１０が、内断面積に応じてロータ３の回転速度を調節することにしてもよい。このようにすることで、チューブ２がばらついても、送液量を変動させずに送液することができるという利点がある。

１送液装置
２チューブ
３ロータ
３ａローラ
４押さえ部材
５距離調節部
９圧力センサ
１０制御部

Claims

周方向に間隔をあけた軸線回りに回転可能に支持された複数のローラを周方向に回転駆動するロータと、
該ロータの半径方向外方に対向配置され、前記ローラとの間に可撓性材料からなるチューブを径方向に挟む押さえ部材と、
該押さえ部材と前記ロータとの距離を変更する距離調節部とを備え、
該距離調節部が、前記押さえ部材に設けられ前記チューブを介して前記ロータから受ける圧力を検出する圧力センサと、該圧力センサにより検出された圧力に基づいて前記押さえ部材と前記ロータとの距離を設定する制御部とを備える送液装置。
前記制御部が、前記押さえ部材と前記ロータとの間にチューブを配置して、前記押さえ部材と前記ロータとを一定速度で近接させたときに、前記圧力センサにより検出された圧力の変化率が、不連続に変化した位置に、前記押さえ部材と前記ロータとの距離を設定する請求項１に記載の送液装置。