JP2013209968A - ポンプユニット - Google Patents

Abstract

【課題】複数のエアーポンプからなるポンプユニットの振動及び騒音を抑制すること。
【解決手段】押え板４０、５０は、複数のエアーポンプ１１〜１４による共振を抑制するように複数のエアーポンプ１１〜１４を支持する。押え板４０、５０によってモーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａを押さえる押圧力は、モーター間で異なる。また、モーター軸１１ｅ、１２ｅ、１３ｅ、１４ｅから、押え板４０、５０によるモーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａを支持する支点までの距離は、モーター間で異なる。
【選択図】図６

Description

本発明は、複数のエアーポンプを有するポンプユニットに関する。例えば、血圧測定や脈波測定時に用いられるカフに圧縮空気を送るポンプユニットに関する。

従来、例えば特許文献１で開示されているように、血圧測定や脈波測定は、上腕や足首にカフを装着して行われる。カフには、ポンプユニットによって生成された圧縮空気が送られる。特許文献１では、カフ内に複数の空気袋が設けられ、この複数の空気袋にエアーポンプからの圧縮空気が送られる構成が開示されている。

ここで、ポンプユニットを複数のポンプを有する構成とすることにより、カフを速やかに膨らませて、血圧測定や脈波測定を速やかに行うようにすることが、よく行われている。

特開２００９−２９７２２２号公報

ところで、ポンプユニットを複数のエアーポンプを有する構成とした場合には、ポンプユニットを１つのエアーポンプによって構成した場合と比較して、振動及び騒音が大きくなる可能性が高い。

特に、血圧測定装置や脈波測定装置などの生体情報測定装置に搭載するポンプユニットは、診察室や検査室、治療室などの静かな空間に配置される場合がほとんどなので、振動及び騒音が小さいことが非常に望まれる。

本発明は、複数のエアーポンプからなるポンプユニットの振動及び騒音を抑制することを目的とする。

本発明のポンプユニットの一つの態様は、複数のエアーポンプと、前記複数のエアーポンプを基台上に支持する支持部材と、を具備し、前記支持部材は、前記複数のエアーポンプによる共振を抑制するように前記複数のエアーポンプを支持する。

本発明のポンプユニットの一つの態様は、前記支持部材は、基台上に載置された前記複数のエアーポンプを、上方から前記基台方向に押さえ付ける押え板であり、前記押え板による前記複数のエアーポンプに対する押圧力は、エアーポンプ間で異なる。

本発明のポンプユニットの一つの態様は、前記支持部材は、基台上に載置された前記複数のエアーポンプを、上方から前記基台方向に押さえ付ける押え板であり、前記複数のエアーポンプのモーター軸から、前記押え板によるエアーポンプを支持する支点までの距離は、エアーポンプ間で異なる。

本発明によれば、支持部材によって、複数のエアーポンプによる共振が抑制されるので、複数のエアーポンプからなるポンプユニットの振動及び騒音を抑制することができる。また、押え板による複数のエアーポンプに対する押圧力が、エアーポンプ間で異なるようにされているので、複数のエアーポンプによる共振を有効に抑制できる。また、複数のエアーポンプのモーター軸から、押え板によるエアーポンプを支持する支点までの距離が、エアーポンプ間で異なるようにされているので、複数のエアーポンプによる共振を有効に抑制できる。

実施の形態のポンプユニットの全体構成を示す斜視図 ポンプユニットの平面図 押え板を取り外した状態を示す斜視図 押え板の形状を示す斜視図 押え板の形状を示す断面図 ポンプユニットの正面図 実験により得られた、騒音レベルを示す図 実験により得られた、騒音レベルの周波数特性を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１及び図２は、本実施の形態のポンプユニット１００の全体構成を示す。図１はポンプユニット１００の斜視図であり、図２はポンプユニット１００の平面図である。なお、図１及び図２は、ポンプユニット１００の内部構成を示すために、ポンプユニットの上部を覆う蓋が外された状態である。

ポンプユニット１００は、複数のエアーポンプを有する。本実施の形態の場合には、ポンプユニット１００は、４つのエアーポンプ１１、１２、１３、１４を有する。エアーポンプ１１〜１４は、基台２０上に固定される。実際上、各エアーポンプ１１〜１４は、モーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａと、モーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａからの駆動力によりダイヤフラム等を動作させて圧縮空気を生成するエアー圧縮部１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂと、を有する。エアー圧縮部１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂは基台２０に嵌め込むようにして比較的簡単に固定されているのに対して、モーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａは基台２０にしっかりと固定されている。この固定構造については、後で詳しく説明する。

エアーポンプ１１には、吸入管２１ａ及び吐出管２１ｂが接続されており、エアーポンプ１１は、吸入管２１ａを介して吸入した空気を圧縮して、吐出管２１ｂから吐出するようになっている。吐出管２１ｂは、チューブ（図示せず）を介してカフ（図示せず）の空気袋に接続されている。同様に、エアーポンプ１２には吸入管２２ａ及び吐出管２２ｂが接続されており、エアーポンプ１３には吸入管２３ａ及び吐出管２３ｂが接続されており、エアーポンプ１４には吸入管２４ａ及び吐出管２４ｂが接続されている。

また、各エアーポンプ１１〜１４に対応して、定排弁３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａと、急排弁３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂと、が設けられている。すなわち、エアーポンプ１１に対応して定排弁３１ａと急排弁３１ｂとが設けられており、エアーポンプ１２に対応して定排弁３２ａと急排弁３２ｂとが設けられており、エアーポンプ１３に対応して定排弁３３ａと急排弁３３ｂとが設けられており、エアーポンプ１４に対応して定排弁３４ａと急排弁３４ｂとが設けられている。

定排弁３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ及び急排弁３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂは、電磁弁により構成されており、それぞれがカフの異なる空気袋に連通されている。定排弁３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａは空気袋からゆっくりと空気を排出し、急排弁３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂは空気袋から定排弁３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａよりも急速に空気を排出する。因みに、基台２０上には、カフの空気圧を検知する圧力センサー等も搭載されている。

次に、エアーポンプ１１〜１４を固定するための構成について詳細に説明する。

上述したように、エアーポンプ１１〜１４のエアー圧縮部１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂは基台２０に嵌め込むようにして比較的簡単に固定されているのに対して、エアーポンプ１１〜１４のモーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａは基台２０にしっかりと固定されている。これにより、重量及び振動が大きいモーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａの振動及び騒音を抑制できる。

モーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａは、図３に示すように、スポンジ等の緩衝材１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃにより巻回されている。また、モーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａは緩衝材１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃによって巻回された状態で、断面がコ字状のトレイ１１ｄ、１２ｄ、１３ｄ、１４ｄに狭持されている。ここで、トレイ１１ｄ、１２ｄ、１３ｄ、１４ｄは、開口部が上方を向くようにして基台２０に固定されており、この開口部から緩衝材１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃが巻回されたモーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａがトレイ１１ｄ、１２ｄ、１３ｄ、１４ｄに差し込まれる。これにより、モーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａの左右方向（横方向）の動きがトレイ１１ｄ、１２ｄ、１３ｄ、１４ｄによって規制される。

モーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａは、トレイ１１ｄ、１２ｄ、１３ｄ、１４ｄに収容された状態で、上部から押え板４０、５０が取り付けられることで、上下方向の動きが規制される。押え板４０、５０は、基台２０にネジ止めされる。モーター１１ａ及び１２ａは、同一の押え板４０によって上方から基台２０方向に押さえられる。また、モーター１３ａ及び１４ａは、同一の押え板５０によって上方から基台２０方向に押さえられる。

図３は、押え板４０を取り外した状態を示す斜視図である。図４は、押え板４０（５０）のみを抜き出して示した斜視図である。なお、押え板４０の構成と押え板５０の構成は同一であるため、以下では、代表して、押え板４０の構成及び作用について説明する。押え板４０は、両側にモーター１１ａ、１２ａを押さえるためのモーター押え部４１、４２が形成され、中央部に定排弁３１ａ、３２ａを押さえるための定排弁押さえ部４３が形成されている。また、押え板４０は、モーター押え部４１、４２と定排弁押え部４３の間の位置に形成されたネジ穴４４を介して基台２０にネジ止めされる。

この構成により、１個の押え板４０によって、２つのモーター（エアーポンプ）１１ａ、１２ａと２つの定排弁３１ａ、３２ａを一括して基台２０上に固定することができるので、これらの部品を基台２０に取り付ける操作を簡単に行うことができるようになる。また、これらの部品を個別に基台２０に取り付ける場合と比較して、取り付けるためのネジの数や係合部が少なくて済むので、固定不良によってネジや係合部からがたつき音が発生する確率を低減できる。

図５は、押え板４０（５０）の断面図である。図からも分かるように、押え板４０は、エアーポンプ１１のモーター１１ａを押さえる面４１ａの高さと、エアーポンプ１２のモーター１２ａを押さえる面４２ａの高さが、異なる。具体的には、押え板４０を基台２０に取り付けた状態において、基台２０上面から、モーター１２ａを押さえる面４２ａの高さは、モーター１１ａを押さえる面４１ａの高さよりも、ｔだけ高い。押え板５０についても同様である。因みに、実施の形態の場合、緩衝材の１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃ厚さは２ｍｍであり、支点位置の差ｔは１ｍｍである。

図６は、基台２０に押え板４０、５０を取り付けた状態を示す、ポンプユニット１００の正面図である。

押え板４０の押え面４１ａ、４２ａの高さが異なることにより、押え板４０によるモーター１１ａ、１２ａを押さえる力及び押さえる位置（支点）は、モーター１１ａ、１２ａ間で異なる。具体的には、図６に示す状態において、押え板４０は、モーター１１ａをモーター１２ａよりも大きな力で押さえ、かつ、モーター１１ａをモーター１２ａよりもモーター軸１１ｅに近い支点で押さえる。同様に、押え板５０は、モーター１３ａをモーター１４ａよりも大きな力で押さえ、かつ、モーター１３ａをモーター１４ａよりもモーター軸１３ｅに近い支点で押さえる。

このように、モーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａの支持の仕方をモーター間で異なるようにしたことにより、複数のモーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａによって共振が生じるのを抑制できる。この結果、ポンプユニット１００全体としての振動及び騒音を抑制できる。ここで、複数のモーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａは同一の構成なので、基台２０上に同様にして固定すると共振が生じ、振動及び騒音が大きくなるおそれがある。本実施の形態では、これを考慮して、各モーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａを、モーター間で敢えてバランスが崩れるように支持することで、共振が生じるのを抑制し、振動及び騒音を抑制するようになっている。

実際上、本実施の形態の場合、次の（ｉ）、（ｉｉ）により、共振が生じるのを抑制している。

（ｉ）押え板４０、５０によってモーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａを押さえる押圧力をモーター間で異なるようにした。

（ｉｉ）モーター軸１１ｅ、１２ｅ、１３ｅ、１４ｅから、押え板４０、５０によるモーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａを支持する支点までの距離をモーター間で異なるようにした。

上記（ｉ）のように押圧力をモーター間で異なるようにしたことにより、モーター間での揺れ方を異ならせることができ、その結果、共振を抑制できる。また、上記（ｉｉ）のように支点までの距離をモーター間で異なるようにしたことにより、押え板４０（５０）にかかるモーメントがモーター１１ａ、１２ａ（１３ａ、１４ａ）間で異なるようになるので、押え板４０（５０）の共振を抑制できる。

因みに、図６に示すように、各モーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａは、モーター軸１１ｅ、１２ｅ、１３ｅ、１４ｅを中心に矢印の方向に回転するので、モーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａの振動は、モーター軸１１ｅ、１２ｅ、１３ｅ、１４ｅに垂直な面方向で生じることになる。押え板４０、５０は、モーター軸１１ｅ、１２ｅ、１３ｅ、１４ｅに垂直な面方向で生じる振動を、この面方向での押圧力及び支点位置をモーター間で異なるようにして、抑制している。

ここで、図６において、ポンプユニット１００を、正面から見て中央を境に、左側を第１ブロック（つまりエアーポンプ１１、１２が含まれるブロック）とし、右側を第２ブロック（つまりエアーポンプ１３、１４が含まれるブロック）として考える。第１ブロックでは、押え板４０によってモーター１１ａ、１２ａが共振しないように固定されている。第２ブロックでは、押え板５０によってモーター１３ａ、１４ａが共振しないように固定されている。よって、ポンプユニット１００全体としての振動及び騒音が抑制される。

図７は、実験により得られた、騒音レベルを示す図である。比較例は、図５のｔが０ｍｍの場合、つまりモーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａを均等に押さえて共振が生じている場合である。実施の形態の構成によって、ポンプユニットの正面、背面、右側面、左側面の全てにおいて、騒音レベルを改善できることが分かった。

図８は、実験により得られた、騒音レベルの周波数特性を示す図である。可聴域において、実施の形態の構成により騒音レベルを改善できることが分かった。

以上説明したように、本実施の形態によれば、押え板４０、５０によって、複数のエアーポンプ１１〜１４による共振を抑制するように複数のエアーポンプ１１〜１４を支持したことにより、ポンプユニット１００の振動及び騒音を抑制することができる。つまり、押え板４０、５０は、エアーポンプ１１〜１４を固定する機能と、エアーポンプ１１〜１４の共振を抑制して振動及び騒音を低減する機能と、を兼ね備えている。

なお、上述の実施の形態では、押え板４０によって２つのモーター（エアーポンプ）１１ａ、１２ａと２つの定排弁３１ａ、３２ａを押え、押え板５０によって２つのモーター（エアーポンプ）１３ａ、１４ａと２つの定排弁３３ａ、３４ａを押えた場合について述べたが、例えば、１つの押え板によって全てのモーター（エアーポンプ）及び定排弁、急排弁を押さえるようにしてもよい。要は、エアーポンプ間で共振が生じないように複数のエアーポンプを支持すればよく、支持の仕方や支持部材は、適宜変更してもよい。

また、エアーポンプ間で共振が生じないように複数のエアーポンプを支持することに加えて、さらに、エアーポンプ間での振動が相殺されるように複数のエアーポンプを支持するとより好ましい。このようにするためには、支点位置の差ｔ（図５）を調節すればよい。

また、緩衝材１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃもモーター１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａを支持する支持部材と言うことができ、この緩衝材１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃの厚さや、堅さを、モーター間で異ならせること等によっても、共振を抑制でき、実施の形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、例えば血圧測定や脈波測定時に用いられるカフに圧縮空気を送るポンプユニットに適用し得る。

１１、１２、１３、１４ エアーポンプ
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ モーター
１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ エアー圧縮部
１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃ 緩衝材
１１ｄ、１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ トレイ
１１ｅ、１２ｅ、１３ｅ、１４ｅ モーター軸
２０ 基台
３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ 定排弁
３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ 急排弁
４０、５０ 押え板
１００ ポンプユニット

Claims (4)

1. 複数のエアーポンプと、
   前記複数のエアーポンプを基台上に支持する支持部材と、
   を具備し、
   前記支持部材は、前記複数のエアーポンプによる共振を抑制するように前記複数のエアーポンプを支持する、
   ポンプユニット。
2. 前記支持部材は、基台上に載置された前記複数のエアーポンプを、上方から前記基台方向に押さえ付ける押え板であり、
   前記押え板による前記複数のエアーポンプに対する押圧力は、エアーポンプ間で異なる、
   請求項１に記載のポンプユニット。
3. 前記支持部材は、基台上に載置された前記複数のエアーポンプを、上方から前記基台方向に押さえ付ける押え板であり、
   前記複数のエアーポンプのモーター軸から、前記押え板によるエアーポンプを支持する支点までの距離は、エアーポンプ間で異なる、
   請求項１又は請求項２に記載のポンプユニット。
4. 前記ポンプユニットは、医療用のカフにエアーを送るものであり、
   前記エアーポンプに隣接して、前記カフのエアーを排気する排気弁が設けられており、
   前記支持部材は、前記エアーポンプと、前記排気弁との両方を一括して支持する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポンプユニット。
   

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