JP2013231413A - チューブポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】チューブを圧迫してポンプ作用を行うチューブポンプにおいて、チューブの移動を防止し、かつ、チューブの交換を容易にする。
【解決手段】
チューブポンプ１は、ハウジング２と、チューブ３と、サンローラ４と、複数の遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃと、を備えている。遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃは、中心軸４１に回転支持された複数のアングルａ，ｂ，ｃに自転可能に支持されている。遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃは、自転しながらサンローラ４の周りを公転して、チューブ３上を滑らずに転がり、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃとチューブ３との間の滑り摩擦を無くすことができ、チューブ３の移動を防止できる。また、アングルａ，ｂ，ｃを回転させて、チューブ３が配置されていない流体流入側及び流出側に遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを配置することができ、チューブ３を遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃから解放して、チューブ３の交換を容易にすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、チューブを順次圧迫してポンプ作用を行うチューブポンプに関する。

従来より、ハウジングに形成された円筒形の内壁面に沿わせてリング状に配置されたチューブを、加圧部材の偏心運動により圧迫してチューブ内の流体を送出するチューブポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。加圧部材は、チューブのリング状内側に設けられたリング状部材であり、その内接する偏心ロータがモータにより回転されることによって偏心運動する構造となっている。

特開２００６−２９１６１号公報

上記のようなチューブポンプでは、加圧部材はチューブを順次圧迫して移動していくので、加圧部材とチューブとの間には滑り摩擦が生じ、この滑り摩擦によりチューブ自身が加圧部材の回転方向又は反回転方向に移動してしまう虞があった。そこで、チューブポンプの動作時に、チューブが移動しないようにチューブの流体流入側端及び流体流出側端付近をハウジングにしっかりと固定したり、用途によってはシリコングリス等の潤滑剤をチューブの表面に塗布して滑り摩擦の低減を図っていた。しかしながら、加圧部材は、チューブを想像以上に強く圧迫しており、依然として加圧部材とチューブとの間には滑り摩擦が生じ、チューブ自身が移動してしまう虞があった。また、チューブが、そのような強い圧迫を受けることにより損傷して寿命を短くしてしまう虞もあった。

ところで、上記のようなチューブポンプでは、加圧部材と内壁面との間には、チューブを装着するための隙間が設けられているが、この隙間は加圧部材がチューブを内壁面に沿って十分に圧迫することができるように、チューブの外径よりも小さく設定されている。例えば使用によって汚れたチューブを新しい清潔なチューブに取り換えるためのチューブの交換作業に際して、新しいチューブをそのような小さな隙間に装着しなければならない。この際、偏心ロータの加圧部材に対する係合状態を解除して加圧部材と内壁面との対向間隔をある程度広げた状態でチューブを押し入れたり、或いは加圧部材と内壁面との間の隙間の位置を順次変えながらチューブを押し込む等の煩雑な作業が必要となり、チューブの交換作業に多大な手間が掛かっていた。特に、頻繁に又は毎回チューブの交換作業を必要とする、医療機器等に使用されているチューブポンプにおいては、そのような手間は顕著であった。

なお、上記では加圧部材の偏心運動により圧迫してチューブ内の流体を送出するチュー
ブポンプを一例として述べたが、複数のローラの公転運動により圧迫するチューブポンプにおいても、複数のローラとチューブとの間には滑り摩擦が生じ、また、複数のローラとハウジングの内壁面との隙間は上記のように小さく設定されているので、上記問題が同様に生じてしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、チューブの移動を防止することができ、かつ、チューブの交換を容易に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とする。

本発明のチューブポンプは、円筒形の内壁面を有するハウジングと、前記内壁面に沿わせて流体流入側及び流出側を除いてリング状に配置されたチューブと、モータにより駆動され、前記チューブの内側に回転可能に設けられた回転体とを備え、前記回転体により前記チューブを前記内壁面に対して圧迫して前記チューブ内の流体を送出するチューブポンプにおいて、前記回転体は、前記モータにより回転力が与えられるサンローラと、前記サンローラの中心軸に一端が回転支持された複数のアングルの各他端にそれぞれ自転可能に支持された複数の遊星ローラとを有し、前記遊星ローラは、前記サンローラから回転力が伝達されて自転しながら前記サンローラの周りを公転し、この公転により前記チューブ内の液体を送出するものである。

このチューブポンプにおいて、前記サンローラ、前記複数の遊星ローラ、及び前記遊星ローラの公転の際に遊星ローラと前記チューブとの接点が描く仮想リングは、遊星ギア動作が成立する関係に構成され、前記サンローラと遊星ローラとの間は、摩擦によって接続され、前記遊星ローラの公転の際に遊星ローラは、前記チューブ上を滑ることなく転がることが好ましい。

このチューブポンプにおいて、前記サンローラの半径Ｌ_１と、前記遊星ローラの半径Ｌ_２と、前記仮想リングの半径Ｌ_３とは、２πＬ_１＋２πＬ_２×２＝２πＬ_３が成立する構成とされていることが好ましい。

このチューブポンプにおいて、前記ハウジングは、前記チューブの流体流入側端及び流体流出側端を外部へ延出するための開口を有し、前記ハウジングの内壁面は、前記チューブのリング状配置領域であって、前記遊星ローラが前記チューブを圧接してポンプが作動する第１の領域と、前記ハウジングの前記開口間であって、前記遊星ローラが前記チューブから離れる第２の領域とを有し、前記チューブの交換時に、前記遊星ローラの全てを前記第２の領域に集めることで、前記チューブが前記遊星ローラの全てから解放された状態とすることが好ましい。

このチューブポンプにおいて、前記複数のアングルは、第１乃至第３のアングルから成り、これらのアングルのそれぞれに第１乃至第３の遊星ローラが支持されており、前記第２及び第３のアングルは、それらの回転支持された一端側に前記第１乃至第３の遊星ローラの角度間隔を均等に設定するための爪を有し、前記第３のアングルの爪が前記第２のアングルの側面と係合し、前記第２のアングルの爪が前記第１のアングルの側面と係合し、これらの係合により前記角度間隔が１２０度に設定されることが好ましい。

このチューブポンプにおいて、前記遊星ローラが通過したことを検出するセンサと、前記アングルの回転をロックし、又はそれを解除するプランジャと、前記モータを駆動させるモータ駆動部と、前記センサの検出信号及び前記モータの回転数に基づいて前記プランジャを制御する制御部とを備え、前記第１のアングルは、その他端に第１の識別タブを有し、前記第２及び第３のアングルは、それぞれの他端に第２及び第３の識別タブを有し、前記チューブの交換前後において、前記制御部は、前記センサにより検出された第１の識別タブの検出信号と第２及び第３の識別タブの検出信号とを認識することにより、前記第１の遊星ローラの通過と前記第２及び第３の遊星ローラの通過とを識別することが好ましい。

このチューブポンプにおいて、前記チューブの交換前において、前記モータをポンプの動作時の方向とは反対方向へ回転させることにより、前記サンローラ及び前記アングルを前記反対方向へ回転させて、前記爪は、前記第１のアングルの側面及び前記第２のアングルの側面から離れて前記角度間隔の設定が解除され、前記遊星ローラの全てが前記第２の領域に集められることが好ましい。

このチューブポンプにおいて、前記チューブの交換後において、前記モータをポンプの動作時の方向へ回転させることにより、前記サンローラを前記動作時の方向へ回転させ、前記第１乃至第３の遊星ローラを前記動作時の方向へ公転させ、前記制御部は、前記センサにより第２及び第３のアングルを最初に認識したときに前記プランジャをＯＮし、前記モータの回転数に基づいて前記ＯＮされたプランジャをＯＦＦすることにより、前記第１乃至第３の遊星ローラの前記角度間隔が均等に設定されることが好ましい。

このチューブポンプにおいて、前記プランジャは、前記アングルの前記反対方向への回転をロックし、又はそれを解除する第１のプランジャと、前記アングルの前記動作時の方向への回転をロックし、又はそれを解除する第２のプランジャとから成り、前記チューブの交換に際して、前記制御部は、前記センサにより前記第１の遊星ローラの通過を認識したとき前記第１のプランジャをＯＮし、前記センサにより前記第３の遊星ローラの通過を認識したとき前記第２のプランジャをＯＮして前記アングルをロックし、全ての遊星ローラを前記第２の領域に集めることが好ましい。

本発明のチューブポンプによれば、複数の遊星ローラは、自転しながらサンローラの周りを公転することによって、チューブ上を滑ることなく転がることができる。従って、複数の遊星ローラとチューブとの間の滑り摩擦を無くすことができ、チューブの移動を防止することができる。また、遊星ローラを支持するアングルを回転させて、チューブが配置されていない流体流入側及び流出側に遊星ローラを配置することができるので、チューブを複数の遊星ローラから解放することができ、チューブの交換を容易にすることができる。

本発明の一実施形態に係るチューブポンプの正面図。 同チューブポンプが備えている複数の遊星ローラ及びアングルの正面図。 （ａ）及び（ｃ）は同アングルの正面図、（ｂ）及び（ｄ）は（ａ）及び（ｃ）の側面図。 （ａ）は２つのアングルが１２０度の角度間隔に保たれて配置されたときの正面図、（ｂ）は（ａ）の側面図。 （ａ）はプランジャがＯＦＦされているときのアングル及び遊星ローラの側面図、（ｂ）はプランジャがＯＮされたときの同側面図。 サンローラの半径、遊星ローラの半径、及び遊星ローラとチューブとが接する点が描く仮想リングの半径の寸法関係を示した図。 遊星ローラの１公転寸法と仮想リングの寸法関係を示した図。 チューブの交換作業のときのチューブポンプの正面図。 チューブポンプのブロック図。 チューブポンプの動作に移るための制御について説明するための図。 チューブの交換作業において、チューブを取り外すための制御について説明するための図。 チューブポンプを遊星ギア動作が成立する構成としたことの有効性を証明するための実験の方法を示す図。 同実験の結果を示す図。

本発明の一実施形態に係るチューブポンプについて、図１乃至図４を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態のチューブポンプ１は、円筒形の内壁面２１を有するハウジング２と、この内壁面２１に沿わせて流体流入側及び流出側を除いてリング状に配置されたチューブ３と、このリング状のチューブ３の内側であって、ハウジング２の中心に回転可能に設けられたサンローラ４と、チューブ３を圧接した状態でサンローラ４の周りにこれと接するように均等な角度間隔で配置された複数の遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃ（第１乃至第３の遊星ローラ）と、を備えている。複数の遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃは、サンローラ４の中心軸４１に一端が回転支持された複数のアングルａ，ｂ，ｃ（第１乃至第３のアングル）の各他端にそれぞれ自転可能に支持されている。サンローラ４が回転することにより、サンローラ４の中心軸４１を中心にアングルａ，ｂ，ｃが回転すると共に、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃがサンローラ４の周りを公転するように構成されている。

また、チューブポンプ１は、ハウジング２の前面側に配置されている部品取付台５と、ハウジング２に開閉自在に設けられているカバー（図示せず）と、を備えている。この部品取付台５は、センサ６及びプランジャ７ａ，７ｂ（第１及び第２のプランジャ）を有している。センサ６は、公転している遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃが通過したことを所定の位置で検出するものである。プランジャ７ａ，７ｂは、ハウジング２側に突出可能な可動片７１ａ，７１ｂを有しており、この可動片７１ａ，７１ｂによってアングルａ，ｂ，ｃの回転をロックし、又はそれを解除する（以下、ロック等するという）ものである。

ハウジング２は、サンローラ４や遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃ等を内部に収納したり、チューブ３を装着したりするための部材である。ハウジング２は、チューブ３の流体流入側端３１及び流体流出側端３２を外部へ延出するための開口２２を有している。この開口２２は、内壁面２１が形成されていない間隙部分となっている。内壁面２１は、チューブ３のリング状配置領域であって、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃがチューブ３を圧接してポンプが作動する第１の領域Ｒ１と、ハウジング２の開口２２間であって、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃがチューブ３から離れる第２の領域Ｒ２とを有している。第２の領域Ｒ２は、主としてチューブ３の交換作業のとき、アングルａ，ｂ，ｃを時計回りに回転させて扇状に束ね、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを集めるための領域である。ハウジング２の材料として、例えばＡＢＳ樹脂等が用いられる。

チューブ３は、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの公転により受ける圧力に耐えることができるように可撓性材料により形成されている。そのような可撓性材料として、例えばゴム又は合成樹脂等が用いられる。遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの公転の際、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃとチューブ３との接点は、仮想リングｒを描く。この仮想リングｒは、上記公転の際、第１の領域Ｒ１において遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃとチューブ３との接点が描くリングの一部分ｒ１と、第２の領域Ｒ２においてそのリングの一部分ｒ１から仮想的に延長された円孤状の部分ｒ２とから成っている。

サンローラ４は、その中心にモータ軸（図示せず）が取り付けられており、モータにより駆動されて回転力が与えられる。サンローラ４と遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃとの間は摩擦によって接続されており、サンローラ４は、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃにその回転力をそれぞれ伝達する。本実施形態においては、サンローラ４は、ポンプの通常の動作のときは反時計回りに回転させ、チューブ３の交換作業のときは時計回りに回転させるものとする。また、サンローラ４を駆動させるためのモータとして、後述のように遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの動作を制御するために、ステッピングモータ又は回転エンコーダを有するモータが用いられる。

遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃは、３６０度を３（遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの数）で割った値である１２０度の角度間隔を均等に保った状態でチューブ３を圧接し、サンローラ４から伝達される回転力により、チューブ３内の液体を均一な流量で送出する。遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの材料として、チューブ３との間で滑り摩擦が生じないように硬化性ゴム等の樹脂が用いられる。本実施形態では、サンローラ４の半径Ｌ_１の大きさと遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの半径Ｌ_２の大きさとの比率は、２対１となるように構成されている。この比率は、特に限定されるものではないが、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの半径Ｌ_２をサンローラ４の半径Ｌ_１よりも大きくすると、チューブ３にトルクが働き易くなってチューブ３が移動してしまう虞がある。従って、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの半径Ｌ_２は、サンローラ４の半径Ｌ_１よりも小さくすることが好ましい。また、上記のように設定された比率により、サンローラ４が１回転すると、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃは３回自転しながら３分の１周期分（１２０度の角度分）だけ公転するようになっている。

図２及び図３（ａ），（ｂ）に示すように、アングルａ，ｂ，ｃは、それらの他端を遊星ローラＡ、Ｂ，Ｃの中心軸Ａ１，Ｂ１，Ｃ１にそれぞれ装着されて、サンローラ４の周りに遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを保持している。アングルａは、その他端側に遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを識別するための識別タブ（第１の識別タブ）ａ１を２つ有しており、アングルｂ，ｃは、それらの他端側に識別タブ（第２及び第３の識別タブ）ｂ１，ｃ１をそれぞれ１つ有している。識別タブａ１，ｂ１，ｃ１は、センサ６が検出可能なパルス等の信号を発生するものである。

また、アングルｃ、アングルｂ、及びアングルａの各一端は、この順にサンローラ４の中心軸４１に装着されている。アングルｂ，ｃは、その一端側に遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの角度間隔を均等に設定するための爪ｂ２，ｃ２をそれぞれ有している。爪ｂ２，ｃ２は、アングルｂ，ｃの各一端からアングルｂ，ｃの長さ方向へ若干突出した部分であり、その先端部が部品取付台５が設けられた前面側にさらに突出している。

一例としてこの爪ｂ２による遊星ローラＡ，Ｂの角度間隔の設定について説明する。図４（ａ），（ｂ）に示すように、アングルｂの一端部上にアングルａの一端部が載置されており、爪ｂ２はアングルａの側面に係合している。それにより、アングルｂは爪ｂ２の制約を受けて反時計回りに１２０度以上に開くことができず、遊星ローラＡ，Ｂの角度間隔θ_Ａが１２０度に設定されている。この状態で、アングルｂが反時計回りに回転すると、アングルａの側面が爪ｂ２に押圧されて、アングルａはアングルｂに引き連れられ、結果としてアングルａ，ｂは互いに同じ速さで反時計回りに回転する。上記の考察は、爪ｃ２による遊星ローラＢ，Ｃの角度間隔の設定についても同様に考えることができる。

ここで、第１の領域Ｒ１内を移動する遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの速さと、第２の領域Ｒ２内を移動する遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの速さとは、チューブ３の有無を原因として異なってしまうことが危惧されている。すなわち、第２の領域内には、チューブ３が配置されておらず、この領域を移動する遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃは、チューブ３から回転方向へ力を受けることはないので、それらの遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの速さは、第１の領域内を移動する遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの速さより小さくなると考えられる。そこで、本実施形態では、爪ｂ２，ｃ２によって、全てのアングルａ，ｂ，ｃを互いに同じ速さで回転させることができるようにして、アングルａ，ｂ，ｃに支持された遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを第１の領域Ｒ１内と第２の領域Ｒ２内とで同じ速さで移動させることができる。また、それにより、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの角度間隔を均等に維持し易く、送出される液体の流量が変動し難くなっている。

なお、アングルａ，ｂ，ｃは、チューブ３の交換作業のときに遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを時計回りに回転させる必要があるので、時計回りには爪ｂ２，ｃ２の制約がなく自由に回転することができるようになっている。また、遊星ローラＡ，Ｂの角度間隔θ_Ａは、爪ｂ２の設定角度θ_Ｂにより調整することができる。この設定角度θ_Ｂは、爪ｂ２の係合箇所とサンローラ４の中心軸４１と結んだ線とアングルｂの中心線とが成す角であり、中心軸４１から爪ｂ２までの距離や爪ｂ２の幅等によって適宜設定することができる。

センサは６、部品取付台５の左方領域であって、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの通過を検出可能な位置に設けられおり、例えばフォトインターラプタ等の光センサやホール素子等の磁器センサが用いれる。本実施形態では、上記のように識別タブａ１の数が２つであり、識別タブｂ１、ｃ１の数がそれぞれ１つであるので、センサ６は、遊星ローラＡが通過したときに２つの検出信号を取得し、遊星ローラＢ，Ｃが通過したときに１つの検出信号を取得する。それにより、センサ６は、遊星ローラＡの通過と遊星ローラＢ，Ｃの通過とを識別することができるようになっている。

プランジャ７ａは、部品取付台５の左方領域に設けられ、アングルａ，ｂ，ｃの反時計回りの回転をロック等するものであり、プランジャ７ｂは、部品取付台５の右方領域に設けられ、アングルａ，ｂ，ｃの時計回りの回転をロック等するものである。一例として、プランジャ７ａがアングルａをロック等するときについて、図５（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図５（ａ）に示すように、通常の動作時においては、プランジャ７ａはＯＦＦされており、可動片７１ａはハウジング２側に突出しておらず、アングルａは自由に反時計回りに回転することができる。それに対して、図５（ｂ）に示すように、チューブ３の交換作業のとき等においては、プランジャ７ａはＯＮされ、可動片７１ａはハウジング２側に突出して、アングルａはその可動片７１ａにより回転を妨げられる。プランジャ７ａ，７ｂとして、例えば電磁プランジャが用いられる。

上記のように構成された本実施形態のチューブポンプ１においては、サンローラ４、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃ、及び仮想リングｒの寸法関係は、遊星ギア動作が成立する関係に構成されている。ここで、遊星ギア動作とは、サンローラ４をサン歯車、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを遊星歯車、仮想リングｒをリング歯車と考えた場合、固定されたリング歯車内において、その中心に配置されたサン歯車を回転させて、サン歯車の周りに配置された遊星歯車を自転させながらサン歯車の周りを公転させる動作をいう。一般に、このような遊星ギア動作が成立し、各歯車がかみ合うためには、「サン歯車の歯数＋２×遊星歯車の歯数＝リング歯車の歯数」の関係式を満たすことが必要とされている。

チューブポンプ１は、上記関係式において、各歯車の歯数を無限大とし歯車の表面が平滑化されと考えてサン歯車をサンローラ４、遊星歯車を遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃ、及びリング歯車を仮想リングｒと置き換え、また、各歯車の歯数をサンローラ４、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃ、及び仮想リングｒの寸法として表わしたものである。これにより、本実施形態のチューブポンプ１においては、図６に示すように、サンローラの半径Ｌ_１と、遊星ローラの半径Ｌ_２と、仮想リングの半径Ｌ_３とは、「２πＬ_１＋２πＬ_２×２＝２πＬ_３」が成立し、同時に（Ｌ_３＋Ｌ_１）÷Ｌ_２の値が余り０で割り切れる構成とされている。このような構成により、固定されたチューブ３内において、その中心に配置されたサンローラ４を回転させて、サンローラ４の周りに配置された遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを自転させながらサンローラ４の周りを公転させることができる。なお、サンローラ４、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃ、及び仮想リングｒは全て円であるので、円周寸法でなく半径のみを用いてもよい。すなわち、２πを両辺から削除して、「Ｌ_１＋Ｌ_２×２＝Ｌ_３」としてもよい。

図７は、仮想リングｒの寸法と遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃが１回公転したときの寸法との関係を示したものである。本実施形態では、サンローラ４の半径Ｌ_１の大きさと遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの半径Ｌ_２の大きさとの比率は、２対１（Ｌ_１＝２Ｌ_２）なので、仮想リングｒの半径Ｌ_３の大きさと遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの半径Ｌ_２の大きさとの比率は、４対１（Ｌ_３＝４Ｌ_２）となっている。つまり、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃが１回公転したときの寸法（２πＬ_２×４）と仮想リングｒの寸法（２πＬ_３）とは等しくなっている。それにより、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃは、１回公転し終わると、チューブ３上の公転し始めた位置と同じ位置に戻ることになる。これは、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃは、チューブ３上を滑ることなく転がることを示しており、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃとチューブ３との間に滑り摩擦は生じていないことになる。

上記のような遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの動きを考察すると、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃは、チューブ３の表面上の各部分を順次圧接しながら移動しており、チューブ３に対して遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの回転方向にストレスを与えることがない。また、チューブ３が移動しないので、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃはチューブ３の表面上の各部分を正確に圧接することができ、チューブ３内の液体の流量を変化し難くすることができ、脈流を低減することができる。

また、本実施形態のチューブポンプ１では、チューブ３の交換前において、モータを時計回り（ポンプの動作時とは反対方向）に回転させることにより、サンローラ４及びアングルａ，ｂ，ｃを時計回りに回転させる。このとき、爪ｂ２，ｃ２は、アングルａの側面及びアングルｂの側面から離れて、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの角度間隔の設定が解除される。それにより、図８に示すように、第２の領域Ｒ２にアングルａ，ｂ，ｃが扇状に束ねられて、全ての遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃがその領域に集められ、チューブ３が遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの全てから解放された状態とすることができる。従って、チューブ３の交換作業のときに、従来のように遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃが邪魔になることは無くなり、容易にチューブ３を装着することができる。

次に、チューブポンプ１のブロック図について、図９を参照して説明する。チューブポンプ１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）及びメモリ等から成るマイコン８（制御部）と、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを操作するための操作部９と、モータを駆動するためのモータ駆動部１０と、を備えている。操作部９は、サンローラ４を反時計回りに回転させるためのロードキー（Ｒｏａｄ）と、サンローラ４を時計回りに回転させるためのイジェクトキー（Ｅｊｅｃｔ）と、チューブポンプ１の動作を開始させるためのキー（Ｒｕｎ）と、チューブポンプ１の動作を停止させるためのキー（Ｓｔｏｐ）と、各遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを１２０度の角度間隔に配置するためのキー（Ｋｅｙ１）と、チューブ３を取り外すために各アングルａ，ｂ，ｃを扇状に束ねるためのキー（Ｋｅｙ２）と、を有している。

マイコン８は、センサ６が検出した識別タブａ１，ｂ１，ｃ１の信号を取得する。また、マイコン８は、操作部９からの信号を取得する。そして、マイコン８は、これらの識別タブａ１，ｂ１，ｃ１からの信号及び操作部９からの信号に基づいてプランジャ７ａ，７ｂ及びモータ駆動部１０を制御する。プランジャ７ａ，７ｂは、マイコン８からの制御信号に基づいて可動片７１ａ，７１ｂを突出させたり、その突出を元に戻す。モータ駆動部１０は、マイコン８からの制御信号に基づいてサンローラ４を回転又は停止したり、モータの回転数や回転方向を決定する。なお、モータとして、上述のように、ステッピングモータ又は回転エンコーダを有するモータが用いられているので、より精度の高い制御をすることができる。また、マイコン８は、ポンプ専用で使用しても、種々の機器に内蔵されている組み込みマイコンの一部として使用してもよい。

次に、チューブ３の交換後、チューブポンプ１の動作に移るための制御について、図１０を参照して説明する。ここでは、初期状態として、第２の領域Ｒ２内に遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃが集められ、プランジャ７ａ，７ｂはＯＮされている状態とする。

ユーザがロードキーをＯＮすると、マイコン８は、モータをポンプの動作時の方向へ回転させることにより、サンローラ４を反時計回り（ポンプの動作時の方向）に回転させる。このサンローラ４の回転により、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃも反時計回りに回転（公転）し始め、センサ６は、最初に識別タブｃ１の信号を検出し、マイコン８はその信号を取得する。遊星ローラＣがセンサ６を通過した後、マイコン８は、遊星ローラＢと遊星ローラＣとの角度間隔を１２０度にするために、プランジャ７ａをＯＮして、遊星ローラＢがプランジャ７ａよりも反時計周りに進まないようにロックする。このＯＮされたプランジャ７ａは、遊星ローラＣの爪ｃ２によって遊星ローラＢが引き連れられる直前のタイミングに
ＯＦＦされる。このタイミングは、サンローラ４の回転数に基づいてマイコン８で推測することができ、例えばモータの回転数が２００パルスとなったときにサンローラ４が１回転する場合、モータの回転数が１８０パルスとなったときにプランジャ７ａがＯＦＦされるように設定すればよい。なお、３つの遊星ローラを備えたチューブポンプでは、サンローラが１回転すると、各遊星ローラは１２０度の角度分だけ進むので、マイコン８がモータ駆動部に送信した制御信号から上記タイミングをマイコン８で推測することができる。

遊星ローラＢがセンサ６を通過した後、遊星ローラＡに対しても同様の処理が行われ、遊星ローラＡがセンサ６を通過した後、遊星ローラＣはセンサ６に検出され、ロードの動作を終了する。このように、チューブ３の交換後、ユーザが操作部９を操作するだけの簡単な操作で、自動的に遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃの角度間隔を均等に設定して、チューブポンプ１の動作に移ることができる。

次に、チューブポンプ１の動作の終了後、チューブ３の交換作業において、チューブ３をハウジング２から取り外すための制御について、図１１を参照して説明する。ここでは、初期状態として、遊星ローラＡがセンサ６よりも若干反時計回りに進んだ位置にあり、プランジャ７ａ，７ｂがＯＦＦされ、チューブポンプ１が停止している状態とする。

まず、ユーザがイジェクトキーをＯＮすると、マイコン８は、モータをポンプの動作時と反対方向へ回転させ、サンローラ４を時計回り（ポンプの動作時とは反対方向）に回転させる。このサンローラ４の回転により、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃも時計回りに回転（公転）し始め、センサ６は、最初に２つの識別タブａ１の信号を検出し、マイコン８はその信号を取得する。遊星ローラＡがセンサ６を通過した後、マイコン８は、遊星ローラＡを第２の領域Ｒ２内に留まらせるためにプランジャ７ｂをＯＮして、遊星ローラＡがプランジャ７ｂよりも時計回りに進まないようにロックする。この後、遊星ローラＢがセンサ６を通過して、第２の領域Ｒ２内で停止させる。

さらに、その後、遊星ローラＣもセンサ６を通過して、第２の領域Ｒ２内で停止させる。遊星ローラＣがセンサ６を通過した後に、プランジャ７ａがＯＮされる。これにより、全ての遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃが第２の領域Ｒ２内に集められて固定されるので、チューブ３の交換作業のときに遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃが動くことがなく、チューブ３を交換し易くすることができる。遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを固定する時間ｔは、ポンプを使用する機器の使用で決定すことができるし、あるいは、そのような時間を設けることなく常に遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを固定してもよい。こうして、チューブ３の交換作業において、ユーザが操作部９を操作するだけの簡単な操作で、自動的に遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを第２の領域に集めて、チューブ３の交換をし易い状態とすることができる。

このように本実施形態のチューブポンプ１においては、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃは、自転しながらサンローラ４の周りを公転することによって、チューブ３上を滑ることなく転がることができる。従って、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃとチューブ３との間の滑り摩擦を無くすことができ、チューブ３の移動を防止することができる。また、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを支持するアングルａ，ｂ，ｃを回転させて、チューブ３が配置されていない流体流入側及び流出側に遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを配置することができるので、チューブ３を遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃから解放することができ、チューブ３の交換を容易にすることができる。

以下、チューブポンプ１を遊星ギア動作が成立する構成としたことの有効性を証明するための実験について説明する。本実験において、サンローラの半径Ｌ_１を１９ｍｍ（直径：３８ｍｍ）とし、遊星ローラの半径Ｌ_２を９．５ｍｍ（直径：１９ｍｍ）とし、仮想リングｒの半径Ｌ_３を３８ｍｍ（直径：７６ｍｍ）とし、ハウジング２に内壁面２１の寸法を若干大きめに設計したチューブポンプを製作した。なお、これらの寸法を除いては、このチューブポンプは上記実施形態で説明したチューブポンプ１と同様の構成を有する。図１２示すように、このチューブポンプにおいて、チューブ３と内壁面２１との間に種々の厚みのスペーサ１１を配置して、仮想リングｒの直径の寸法を±変化させて、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを１０回公転させたときのチューブ３の移動寸法を計測した。

図１３に示すように、仮想リングｒの直径が７６ｍｍのとき、チューブ３の移動はほどんど無かった。それに対して、仮想リングｒの直径が７６ｍｍよりも小さくなると、チューブ３は、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃから回転方向に力を受けてその方向に移動した。また、仮想リングｒの直径が７６ｍｍよりも大きくなると、チューブ３は、遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃから回転方向と反対方向に力を受けてその方向に移動した。この実験結果から、チューブポンプを遊星ギア動作が成立する構成としたことの有効性が証明できた。

本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記では遊星ローラの数を３つとしているが、これに限られず、２つ以上であれば構わない。また、上記では、遊星ローラＡと遊星ローラＢ，Ｃとを識別していたが、全ての遊星ローラＡ，Ｂ，Ｃを互いに識別してもよい。

１ チューブポンプ
２ ハウジング
２１ 内壁面
２２ 開口
Ｒ１ 第１の領域
Ｒ２ 第２の領域
３ チューブ
３１ 流体流入側端
３２ 流体流出側端
４ サンローラ
４１ サンローラの中心軸
Ｌ_１ サンローラの半径
Ａ，Ｂ，Ｃ 遊星ローラ（第１乃至第３の遊星ローラ）
ａ，ｂ，ｃ アングル（第１乃至第３のアングル）
ａ１，ｂ１，ｃ１ 識別タブ（第１乃至第３の識別タブ）
ｂ２，ｃ２ 爪
Ｌ_２ 遊星ローラの半径
ｒ 仮想リング
Ｌ_３ 仮想リングの半径
６ センサ
７ａ，７ｂ プランジャ（第１及び第２のプランジャ）
８ マイコン（制御部）
１０ モータ駆動部

Claims (9)

1. 円筒形の内壁面を有するハウジングと、前記内壁面に沿わせて流体流入側及び流出側を除いてリング状に配置されたチューブと、モータにより駆動され、前記チューブの内側に回転可能に設けられた回転体とを備え、前記回転体により前記チューブを前記内壁面に対して圧迫して前記チューブ内の流体を送出するチューブポンプにおいて、
   前記回転体は、前記モータにより回転力が与えられるサンローラと、前記サンローラの中心軸に一端が回転支持された複数のアングルの各他端にそれぞれ自転可能に支持された複数の遊星ローラとを有し、
   前記遊星ローラは、前記サンローラから回転力が伝達されて自転しながら前記サンローラの周りを公転し、この公転により前記チューブ内の液体を送出することを特徴とするチューブポンプ。
2. 前記サンローラ、前記複数の遊星ローラ、及び前記遊星ローラの公転の際に遊星ローラと前記チューブとの接点が描く仮想リングは、遊星ギア動作が成立する関係に構成され、
   前記サンローラと遊星ローラとの間は、摩擦によって接続され、
   前記遊星ローラの公転の際に遊星ローラは、前記チューブ上を滑ることなく転がることを特徴とする請求項１に記載のチューブポンプ。
3. 前記サンローラの半径Ｌ_１と、前記遊星ローラの半径Ｌ_２と、前記仮想リングの半径Ｌ_３とは、
   ２πＬ_１＋２πＬ_２×２＝２πＬ_３
   が成立する構成とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチューブポンプ。
4. 前記ハウジングは、前記チューブの流体流入側端及び流体流出側端を外部へ延出するための開口を有し、
   前記ハウジングの内壁面は、前記チューブのリング状配置領域であって、前記遊星ローラが前記チューブを圧接してポンプが作動する第１の領域と、前記ハウジングの前記開口間であって、前記遊星ローラが前記チューブから離れる第２の領域とを有し、
   前記チューブの交換時に、前記遊星ローラの全てを前記第２の領域に集めることで、前記チューブが前記遊星ローラの全てから解放された状態とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のチューブポンプ。
5. 前記複数のアングルは、第１乃至第３のアングルから成り、これらのアングルのそれぞれに第１乃至第３の遊星ローラが支持されており、
   前記第２及び第３のアングルは、それらの回転支持された一端側に前記第１乃至第３の遊星ローラの角度間隔を均等に設定するための爪を有し、
   前記第３のアングルの爪が前記第２のアングルの側面と係合し、前記第２のアングルの爪が前記第１のアングルの側面と係合し、これらの係合により前記角度間隔が１２０度に設定されることを特徴とする請求項４に記載のチューブポンプ。
6. 前記遊星ローラが通過したことを検出するセンサと、
   前記アングルの回転をロックし、又はそれを解除するプランジャと、
   前記モータを駆動させるモータ駆動部と、
   前記センサの検出信号及び前記モータの回転数に基づいて前記プランジャを制御する制御部とを備え、
   前記第１のアングルは、その他端に第１の識別タブを有し、
   前記第２及び第３のアングルは、それぞれの他端に第２及び第３の識別タブを有し、
   前記チューブの交換前後において、前記制御部は、前記センサにより検出された第１の識別タブの検出信号と第２及び第３の識別タブの検出信号とを認識することにより、前記第１の遊星ローラの通過と前記第２及び第３の遊星ローラの通過とを識別することを特徴とする請求項５に記載のチューブポンプ。
7. 前記チューブの交換前において、前記モータをポンプの動作時の方向とは反対方向へ回転させることにより、前記サンローラ及び前記アングルを前記反対方向へ回転させて、
   前記爪は、前記第１のアングルの側面及び前記第２のアングルの側面から離れて前記角度間隔の設定が解除され、前記遊星ローラの全てが前記第２の領域に集められることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のチューブポンプ。
8. 前記チューブの交換後において、前記モータをポンプの動作時の方向へ回転させることにより、前記サンローラを前記動作時の方向へ回転させ、前記第１乃至第３の遊星ローラを前記動作時の方向へ公転させ、
   前記制御部は、前記センサにより第２及び第３のアングルを最初に認識したときに前記プランジャをＯＮし、前記モータの回転数に基づいて前記ＯＮされたプランジャをＯＦＦすることにより、前記第１乃至第３の遊星ローラの前記角度間隔が均等に設定されることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載のチューブポンプ。
9. 前記プランジャは、前記アングルの前記反対方向への回転をロックし、又はそれを解除する第１のプランジャと、前記アングルの前記動作時の方向への回転をロックし、又はそれを解除する第２のプランジャとから成り、
   前記チューブの交換に際して、前記制御部は、前記センサにより前記第１の遊星ローラの通過を認識したとき前記第１のプランジャをＯＮし、前記センサにより前記第３の遊星ローラの通過を認識したとき前記第２のプランジャをＯＮして前記アングルをロックし、全ての遊星ローラを前記第２の領域に集めることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載のチューブポンプ。