JP2014058871A - Tube pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チューブを順次圧閉してポンプ作用を行うチューブポンプに関する。 The present invention relates to a tube pump that performs a pumping action by sequentially closing tubes.
従来、チューブポンプは、その作動形式の違いから、ローラでチューブを順次圧閉するローラポンプや偏心したリング状加圧部材でチューブを順次圧閉するリングポンプ等に分類される。 Conventionally, tube pumps are classified into a roller pump that sequentially closes the tube with a roller, a ring pump that sequentially closes the tube with an eccentric ring-shaped pressurizing member, and the like, depending on the type of operation.
図６（ａ），（ｂ）は、それぞれ従来のローラポンプ、及びリングポンプの例を示す。図６（ａ）に示すように、ローラポンプ１００は、ハウジング１０１の内周面１０２に沿って配置されたチューブ１０３を一対のローラ１０４で順次圧閉してチューブ１０３内の流体を時計回りに移動させ、チューブ１０３の流体流出口から流体を吐出させてポンプ作用を行う。また、図６（ｂ）に示すように、リングポンプ１０５は、リング状加圧部材１０６の中心を偏心させてチューブ１０３を順次圧閉してチューブ１０３内の流体を吐出させてポンプ作用を行う。これらローラポンプ１００及びリングポンプ１０５は、チューブ１０３の圧閉点Ｐを時計回りに移動させてポンプ作用を行う点においては共通するが、吐出された流体の流量波形については大きく相違する。 6A and 6B show examples of a conventional roller pump and a ring pump, respectively. As shown in FIG. 6A, the roller pump 100 sequentially closes the tube 103 disposed along the inner peripheral surface 102 of the housing 101 with a pair of rollers 104, thereby causing the fluid in the tube 103 to rotate clockwise. The fluid is discharged from the fluid outlet of the tube 103 to perform a pumping action. Further, as shown in FIG. 6B, the ring pump 105 performs the pumping action by decentering the center of the ring-shaped pressurizing member 106, sequentially closing the tube 103, and discharging the fluid in the tube 103. . The roller pump 100 and the ring pump 105 are common in that the pumping action is performed by moving the pressure closing point P of the tube 103 clockwise, but the flow waveforms of the discharged fluid are greatly different.
図７（ａ），（ｂ）は、それぞれ従来のローラポンプ、及びリングポンプの流量波形の例を示す。図７（ａ）に示すように、ローラポンプは２つの圧閉点を有するので（図６（ａ）参照）、ローラが１回公転すると、１つの山を持った流量波形が２つ現れる。また、図７（ｂ）に示すように、リングポンプは１つの圧閉点を有するので（図６（ｂ）参照）、１つの山を持った流量波形が１つ現れる。 FIGS. 7A and 7B show examples of flow rate waveforms of the conventional roller pump and ring pump, respectively. As shown in FIG. 7A, since the roller pump has two pressure closing points (see FIG. 6A), when the roller revolves once, two flow waveforms with one peak appear. Further, as shown in FIG. 7B, since the ring pump has one pressure closing point (see FIG. 6B), one flow waveform having one peak appears.
これらの流量波形に示されるように、上記ローラポンプ１００及びリングポンプ１０５においては、流量が略０ｍｌ〜略６２５ｍｌの範囲に至るまで変動しており、脈流が生じている。この原因として、以下に示すような第１及び第２の原因が考えられる。 As shown in these flow rate waveforms, in the roller pump 100 and the ring pump 105, the flow rate fluctuates up to a range of about 0 ml to about 625 ml, and pulsating flow is generated. As this cause, the following first and second causes can be considered.
第１の原因は、チューブ１０３がハウジング１０１の内周面１０２全周にわたって配置されておらず、一対のローラ１０４又は加圧部材１０６がチューブ１０３を圧閉することができない部分（以下、無効部分という）が生じている点である。 The first cause is that the tube 103 is not disposed over the entire inner peripheral surface 102 of the housing 101 and the pair of rollers 104 or the pressure member 106 cannot close the tube 103 (hereinafter referred to as an ineffective portion). This is the point where this occurs.
図８（ａ）は、リングポンプ１０５における無効部分を説明するための図である。図中において、チューブ１０３の圧閉が開始される内周面１０２の位置をＢ点とし、チューブ１０３の圧閉が終了される内周面１０２の位置をＣ点とし、チューブ１０３の出入り口側であって、Ｂ点とＣ点との中間に相当する内周面１０２の位置をＡ点としている。これらＣ点、Ａ点及びＢ点間の内周面１０２上の領域では、チューブ１０３は内周面１０２に沿って配置されていないので、加圧部材１０６がチューブ１０３を圧閉することはできず、この領域が上記無効部分Ｒに相当する。 FIG. 8A is a diagram for explaining an ineffective portion in the ring pump 105. In the figure, the position of the inner peripheral surface 102 where the tube 103 starts to be closed is designated as point B, and the position of the inner peripheral surface 102 where the tube 103 is closed is designated as point C. Thus, the position of the inner peripheral surface 102 corresponding to the middle between the points B and C is defined as point A. In the region on the inner peripheral surface 102 between the points C, A, and B, the tube 103 is not disposed along the inner peripheral surface 102, so that the pressurizing member 106 can close the tube 103. This region corresponds to the invalid portion R.
図８（ｂ）は、リングポンプ１０５の流量波形を示す。加圧部材１０６がＢ点からＣ点までを圧閉するときは、所定の流量が得られているが、無効部分Ｒを圧閉するときはチューブ１０３が圧閉されないので流量が０になり、その結果脈流が生じている。 FIG. 8B shows the flow waveform of the ring pump 105. A predetermined flow rate is obtained when the pressurizing member 106 press-closes from the point B to the point C. However, when the ineffective portion R is press-closed, the tube 103 is not closed and the flow rate becomes zero. As a result, a pulsating flow is generated.
第２の原因は、一対のローラ１０４又は加圧部材１０６がチューブ１０３の圧閉を開始又は終了するときに、チューブ１０３内の流体が逆流する点である。 The second cause is that the fluid in the tube 103 flows backward when the pair of rollers 104 or the pressure member 106 starts or ends the pressure closing of the tube 103.
図９（ａ），（ｂ）はそれぞれ、リングポンプ１０５において、加圧部材１０６によって圧閉が開始されたとき、及び圧閉が終了されたときのチューブ１０３を示す。図中において、Ａ〜Ｃ点は図８と同様であり、また、簡略化のためチューブ１０３は直線状に描かれている。 FIGS. 9A and 9B show the tube 103 in the ring pump 105 when the pressure closing is started by the pressurizing member 106 and when the pressure closing is ended. In the figure, points A to C are the same as those in FIG. 8, and the tube 103 is drawn in a straight line for simplification.
図９（ａ）において、加圧部材１０６がＢ点においてチューブ１０３の圧閉を開始するとき、それまでチューブ１０３内に滞留していた流体が、加圧部材１０６の容積によって急激に排斥されることにより逆流方向（上流側）へ戻される。図９（ｂ）において、加圧部材１０６がＣ点においてチューブ１０３の圧閉を終了するとき、それまで加圧部材１０６の容積によって排斥されていた流体が、チューブ１０３が急激に解放されることにより逆流方向へ戻される。こうして逆流して脈流が生じている。 In FIG. 9A, when the pressurizing member 106 starts to close the tube 103 at the point B, the fluid staying in the tube 103 until then is rapidly discharged by the volume of the pressurizing member 106. As a result, it is returned to the reverse flow direction (upstream side). In FIG. 9 (b), when the pressurizing member 106 finishes closing the tube 103 at the point C, the fluid that has been exhausted by the volume of the pressurizing member 106 until then is rapidly released. Is returned to the reverse flow direction. In this way, a pulsating flow is generated by backflow.
これらの原因のうち、上記第１の原因を解決可能な流体を連続的に吐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）。このチューブポンプは、チューブが配置された本体と、この本体に対して回転可能に設けられた円筒状の回転体と、この回転体の外周面に沿って螺旋状に設けられる突起部と、この回転体を回転駆動させる駆動部と、を備えている。回転体は、その側面がチューブに沿うように配置され、突起部は、回転体の側面全周にわたって設けられている。そのため、回転体が回転しているとき、チューブは常に突起部によって圧閉されているので、上記のような無効部分が生じない。 Among these causes, a tube pump that continuously discharges a fluid capable of solving the first cause is known (for example, see Patent Document 1). The tube pump includes a main body in which a tube is disposed, a cylindrical rotating body provided rotatably with respect to the main body, a protrusion provided spirally along the outer peripheral surface of the rotating body, And a drive unit that rotationally drives the rotating body. The rotating body is disposed such that the side surface thereof is along the tube, and the protrusion is provided over the entire side surface of the rotating body. Therefore, when the rotating body is rotating, the tube is always press-closed by the protruding portion, and thus the ineffective portion as described above does not occur.
上記特許文献１に記載されたようなチューブポンプにおいては、チューブの圧閉が開始されるとき、チューブ内に滞留していた流体が、突起部の容積によって急激に排斥されて逆流方向へ戻され、また、チューブの圧閉が終了されるとき、突起部の容積によって排斥されていた流体が、チューブが急激に解放されて逆流方向へ戻される。そのため、依然として上記第２の原因は解決することができない。 In the tube pump as described in Patent Document 1, when the tube is closed, the fluid staying in the tube is abruptly discharged by the volume of the protrusion and returned to the reverse flow direction. When the tube is closed, the fluid that has been discharged by the volume of the protrusion is suddenly released and returned to the reverse flow direction. Therefore, the second cause still cannot be solved.
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、流体を連続的に吐出することができるチューブポンプにおいて、逆流をなくして脈流を防止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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a tube pump capable of preventing pulsation by eliminating backflow in a tube pump capable of continuously discharging fluid. Objective.
本発明のチューブポンプは、内部に流体が流れるチューブと、前記チューブを押さえるチューブ押さえ機構と、前記チューブ押さえ機構との間に前記チューブを挟み込む回転可能な回転体と、前記回転体を駆動する駆動機構と、を備え、前記回転体は、前記チューブ押さえ機構との対向面に、該回転体の回転軸の周りに３６０度以上にわたって螺旋状の突起部を有し、該回転体が回転駆動されることにより、該突起部が該チューブを圧閉して該チューブ内の流体を吐出するチューブポンプにおいて、前記突起部は、その一端において該突起部が延びる方向に沿って上り傾斜して前記チューブを解放状態から圧閉状態に移行させる圧閉開始部と、他端において該突起部が延びる方向に沿って下り傾斜して前記チューブを圧閉状態から解放状態に移行させる圧閉終了部と、を有し、さらに、前記圧閉開始部と前記圧閉終了部とを回転方向においてオーバーラップさせたことを特徴とする。 The tube pump of the present invention includes a tube through which a fluid flows, a tube pressing mechanism that presses the tube, a rotatable rotating body that sandwiches the tube between the tube pressing mechanism, and a drive that drives the rotating body The rotating body has a spiral protrusion over the rotation axis of the rotating body on a surface opposite to the tube pressing mechanism, and the rotating body is driven to rotate. Accordingly, in the tube pump in which the protruding portion crushes the tube and discharges the fluid in the tube, the protruding portion is inclined upward along the direction in which the protruding portion extends at one end thereof. A pressure closing start portion for shifting the tube from the released state to the pressure closed state, and the tube at the other end is inclined downward along the direction in which the protrusion extends to change the tube from the pressure closed state to the released state. Has a pressure closing termination unit for a row, and further characterized in that the said pressure closing start portion and the hydraulic closed ends portions are overlapped in the rotating direction.
このチューブポンプにおいて、前記突起部が延びる方向に直交する該突起部の幅は、前記圧閉開始部による圧閉開始後の位置から前記圧閉終了部側に向かって漸次小さくなっていることが好ましい。 In this tube pump, the width of the projection perpendicular to the direction in which the projection extends is gradually reduced from the position after the start of pressure-closure by the pressure-closure start portion toward the pressure-closure end portion. preferable.
このチューブポンプにおいて、前記突起部は、前記回転体の回転駆動に伴って前記回転方向に前記チューブの表面上を圧閉しながら進行し、該突起部の該進行方向前面は、前記チューブに与えるストレスを低減するように緩やかな角度傾斜としたことが好ましい。 In this tube pump, the protrusion is advanced while the surface of the tube is closed in the rotational direction as the rotating body is driven to rotate, and the front surface of the protrusion in the traveling direction is applied to the tube. It is preferable to have a gentle angle inclination so as to reduce stress.
このチューブポンプにおいて、前記回転体は、前記チューブ押さえ機構に対向する平面を有する円板状であり、前記突起部は、前記平面に渦巻き状に設けられており、前記チューブ押さえ機構は、流体の吐出方向を一方向とするように流体の吐出方向側の半分の平面を押さえることが好ましい。 In this tube pump, the rotating body has a disk shape having a plane facing the tube pressing mechanism, the protrusion is provided in a spiral shape on the plane, and the tube pressing mechanism It is preferable to hold the half plane on the fluid ejection direction side so that the ejection direction is one direction.
本発明のチューブポンプによれば、突起部がチューブの圧閉を開始するとき、解放状態のチューブが、上り傾斜した圧閉開始部から徐々に力を受けて緩やかに圧閉されるので、チューブ内の流体が急激に逆流方向へ戻されない。また、突起部がチューブの圧閉を終了するとき、圧閉状態のチューブが、下り傾斜した圧閉終了部から徐々に力が取り除かれて緩やかに解放されるので、チューブ内の流体が急激に逆流方向へ戻されない。従って、逆流をなくして脈流を防止することができる。また、圧閉開始部と圧閉終了部とをオーバーラップさせることにより、突起部によるチューブの圧閉を途切れさせることなく、確実にチューブ内の流体を連続的に吐出することができる。 According to the tube pump of the present invention, when the protruding portion starts to close the tube, the released tube is gradually closed by receiving the force gradually from the upwardly inclined pressure closing start portion. The fluid inside is not suddenly returned to the reverse flow direction. In addition, when the protrusion ends the tube capping, the tube in the closed state is gradually released by removing the force gradually from the downwardly inclined pressure closing end portion, so that the fluid in the tube rapidly It is not returned to the reverse flow direction. Therefore, the backflow can be eliminated and the pulsating flow can be prevented. In addition, by overlapping the pressure closing start portion and the pressure closing end portion, the fluid in the tube can be continuously and reliably discharged without interrupting the pressure closing of the tube by the protrusion.
本発明の第１の実施形態に係るチューブポンプについて、図１乃至図３を参照して説明する。図１に示すように、チューブポンプ１は、内部に流体が流れるチューブ２と、チューブ２を押さえるチューブ押さえ機構３と、チューブ押さえ機構３との間にチューブ２を挟み込む回転可能な回転体４と、回転体４を駆動する駆動機構５と、を備えている。回転体４は、その外周面（チューブ押さえ機構３との対向面）４１に、回転体４の回転軸４２の周りに３６０度以上にわたって螺旋状の突起部６を有している。回転体４が駆動機構５によって回転駆動されることにより、突起部６がチューブ２を圧閉してこのチューブ２内の流体を吐出する。 A tube pump according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. As shown in FIG. 1, a tube pump 1 includes a tube 2 through which a fluid flows, a tube pressing mechanism 3 that holds the tube 2, and a rotatable rotating body 4 that sandwiches the tube 2 between the tube pressing mechanism 3. And a drive mechanism 5 for driving the rotating body 4. The rotating body 4 has a spiral protrusion 6 on the outer peripheral surface 41 (a surface facing the tube pressing mechanism 3) around the rotation axis 42 of the rotating body 4 over 360 degrees. When the rotating body 4 is rotationally driven by the drive mechanism 5, the protrusion 6 presses the tube 2 and discharges the fluid in the tube 2.
チューブ２は、突起部６により受ける圧力に耐え得るように、例えばゴム又は合成樹脂等の可撓性材料により形成される。このようなチューブ２は復元性を有し、突起部６により圧閉されてその内部が閉塞された状態（以下、圧閉状態という）となり、その圧閉状態が解放されると、元の状態（以下、解放状態という）に戻る。チューブ２と突起部６との間には、チューブ２のねじれや劣化を防止するためのシート状部材を配置したり、チューブ２の表面には、摩擦を低減するための潤滑剤を塗ってもよい。 The tube 2 is formed of a flexible material such as rubber or synthetic resin so that it can withstand the pressure received by the protrusion 6. Such a tube 2 has a restoring property and is in a state in which the inside is closed by the protrusion 6 (hereinafter referred to as a pressure-closed state), and when the pressure-closed state is released, the original state is obtained. (Hereinafter referred to as the released state). Even if a sheet-like member for preventing twisting or deterioration of the tube 2 is arranged between the tube 2 and the protruding portion 6, or a lubricant for reducing friction is applied to the surface of the tube 2. Good.
チューブ押さえ機構３は、例えばチューブ２を案内するための直線状の溝を有しており、この溝に沿ってチューブ２を直線状に配置することによりチューブ２を支持している。チューブ押さえ機構３の構成は、チューブ２を押さえて支持することができれば、上記構成に限られない。 The tube pressing mechanism 3 has, for example, a linear groove for guiding the tube 2 and supports the tube 2 by arranging the tube 2 linearly along the groove. The configuration of the tube pressing mechanism 3 is not limited to the above configuration as long as the tube 2 can be pressed and supported.
回転体４は、円筒状に形成されており、その中心に回転軸４２が取り付けられている。回転軸４２は、チューブ押さえ機構３によって支持されたチューブ２の長手方向に対して平行に位置している。回転体４は、チューブポンプ１の停止時に突起部６をチューブ２から逃げた位置に移動させ、また、チューブポンプ１の作動時に突起部６をチューブ２と接触する位置に移動させるように構成されてもよい。回転体４の形状は、突起部６が設けられれば、上記形状に限られない。 The rotating body 4 is formed in a cylindrical shape, and a rotating shaft 42 is attached to the center thereof. The rotating shaft 42 is located in parallel to the longitudinal direction of the tube 2 supported by the tube pressing mechanism 3. The rotating body 4 is configured to move the protruding portion 6 to a position where it has escaped from the tube 2 when the tube pump 1 is stopped, and to move the protruding portion 6 to a position where it contacts the tube 2 when the tube pump 1 is operated. May be. The shape of the rotating body 4 is not limited to the above shape as long as the protrusion 6 is provided.
駆動機構５は、回転軸４２を回転させて回転体４を回転駆動する。駆動機構５として、例えばモータを用いることができる。チューブポンプ１の動作を精密に制御する必要がある場合、ステッピングモータ又はサーボモータを用いてもよい。また、駆動機構５によって回転軸４２の回転速度を調整することにより、チューブ２内の流速を調整してもよい。駆動機構５は、外部電源から給電されてもよいし、例えばチューブポンプ１に内蔵された電池から給電されてもよい。 The drive mechanism 5 rotates the rotary shaft 42 to rotate the rotary body 4. For example, a motor can be used as the drive mechanism 5. When it is necessary to precisely control the operation of the tube pump 1, a stepping motor or a servo motor may be used. Further, the flow rate in the tube 2 may be adjusted by adjusting the rotational speed of the rotary shaft 42 by the drive mechanism 5. The drive mechanism 5 may be supplied with power from an external power source, or may be supplied with power from, for example, a battery built in the tube pump 1.
突起部６は、回転体４の回転角度に対して３６０度以上でチューブ２の圧閉を可能とするものであり、これにより、回転体４の回転角度に関わらず、チューブ２は常に１箇所以上で突起部６により圧閉されてチューブポンプ１から連続的に流体を吐出することができる。以下、図２及び図３を参照して、突起部６の具体的な構成について説明する。なお、図２（ａ）の下側及び図３（ａ）の下側にはそれぞれ、直線状に展開され、回転体４の外周面４１に沿って視たときの突起部６、及びその外周面４１の法線に沿って視たときの突起部６が示されている。 The protrusion 6 enables the tube 2 to be closed at 360 degrees or more with respect to the rotation angle of the rotating body 4, so that the tube 2 is always at one place regardless of the rotation angle of the rotating body 4. As described above, the fluid can be continuously discharged from the tube pump 1 by being closed by the protrusion 6. Hereinafter, a specific configuration of the protrusion 6 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. 2A and the lower side of FIG. 3A are linearly developed and projected along the outer peripheral surface 41 of the rotating body 4, and the outer periphery thereof. The protrusion 6 when viewed along the normal line of the surface 41 is shown.
図２（ａ）に示すように、突起部６は、その一端において、突起部６が延びる方向に沿って上り傾斜してチューブ２を解放状態から圧閉状態に緩やかに移行させる圧閉開始部６１と、他端において、突起部６が延びる方向に沿って下り傾斜してチューブ２を圧閉状態から解放状態に緩やかに移行させる圧閉終了部６２と、を有している。すなわち、圧閉開始部６１においては、回転体４の外周面４１を基準とした突起部６の高さが、突起部６の延びる方向に沿って漸次高くなり、圧閉終了部６２においては、その突起部６の高さが、その方向に沿って漸次低くなっている。ここで、突起部６が延びる方向とは、圧閉開始部６１の先端から圧閉終了部６２の先端へ向かう方向をいう。 As shown in FIG. 2 (a), the protruding portion 6 is inclined upward along the direction in which the protruding portion 6 extends at one end thereof so that the tube 2 gradually shifts from the released state to the closed state. 61, and the other end has a pressure closing end portion 62 that inclines downward along the direction in which the protrusion 6 extends to gently shift the tube 2 from the pressure closed state to the released state. That is, in the pressure closing start portion 61, the height of the protrusion 6 with respect to the outer peripheral surface 41 of the rotating body 4 gradually increases along the extending direction of the protrusion 6, and in the pressure closing end 62, The height of the protrusion 6 gradually decreases along that direction. Here, the direction in which the protrusion 6 extends refers to the direction from the tip of the pressure-closure start portion 61 toward the tip of the pressure-closure end portion 62.
圧閉開始部６１は、チューブ２の圧閉を開始する部分であって、回転体４の０度点付近に対応している。圧閉終了部６２は、チューブ２の圧閉を終了する部分であって、回転体４の３６０度点付近に対応している。回転体４が回転して回転角度が０度から３６０度へと変化するに伴って、チューブ２を圧閉する突起部６の箇所が、圧閉開始部６１から圧閉終了部６２へと移っていく。このとき、突起部６は、圧閉点移動距離Ｌに相当する距離だけチューブ２の表面上を進行する。 The pressure closing start part 61 is a part for starting the pressure closing of the tube 2, and corresponds to the vicinity of the 0 degree point of the rotating body 4. The pressure closing end portion 62 is a portion that ends the pressure closing of the tube 2, and corresponds to the vicinity of the 360 degree point of the rotating body 4. As the rotating body 4 rotates and the rotation angle changes from 0 degrees to 360 degrees, the location of the protrusion 6 that presses the tube 2 moves from the pressure closing start portion 61 to the pressure closing end portion 62. To go. At this time, the protrusion 6 advances on the surface of the tube 2 by a distance corresponding to the pressure closing point moving distance L.
突起部６は、さらに、これら圧閉開始部６１と圧閉終了部６２とを回転方向においてオーバーラップさせている。そのため、回転体４の０度点付近及び３６０度点付近においては、圧閉開始部６１及び圧閉終了部６２の２箇所でチューブ２を圧閉している。 Further, the protrusion 6 overlaps the pressure closing start portion 61 and the pressure closing end portion 62 in the rotation direction. Therefore, in the vicinity of the 0 degree point and the 360 degree point of the rotating body 4, the tube 2 is pressure-closed at two places, that is, a pressure-closing start part 61 and a pressure-closing end part 62.
次に、圧閉開始部６１又は圧閉終了部６２により圧閉されているときのチューブ２の変形の仕方について説明する。図２（ｂ）に示すように、回転体４が回転して突起部６がチューブ２の圧閉を開始するとき、解放状態のチューブ２は、圧閉開始部６１の上り傾斜した斜面６１ａから徐々に力を受けて緩やかに三日月状につぶれていくので、チューブ２内の流体は急激に逆流方向へ戻されない。従って、逆流をなくして脈流を防止することができる。 Next, how the tube 2 is deformed when being closed by the pressure closing start portion 61 or the pressure closing end portion 62 will be described. As shown in FIG. 2 (b), when the rotating body 4 rotates and the protrusion 6 starts to close the tube 2, the released tube 2 is separated from the inclined surface 61 a inclined upward of the pressure closing start portion 61. The fluid in the tube 2 is not rapidly returned to the reverse flow direction because it gradually collapses into a crescent shape under the force. Therefore, the backflow can be eliminated and the pulsating flow can be prevented.
図２（ｃ）に示すように、突起部６がチューブ２の圧閉を終了するとき、圧閉状態のチューブ２は、圧閉終了部６２の下り傾斜した斜面６２ａから徐々に力が取り除かれて緩やかに三日月状に開いていくので、チューブ２内の流体は急激に逆流方向へ戻されない。従って、逆流をなくして脈流を防止することができる。 As shown in FIG. 2 (c), when the protrusion 6 finishes the pressure closing of the tube 2, the force of the tube 2 in the pressure closed state is gradually removed from the inclined surface 62 a inclined downward from the pressure closing end 62. Therefore, the fluid in the tube 2 is not rapidly returned to the reverse flow direction. Therefore, the backflow can be eliminated and the pulsating flow can be prevented.
本実施形態のチューブポンプ１においては、脈流をさらに低減するために、図３（ａ）に示すように、突起部６が延びる方向に直交する突起部６の幅は、圧閉開始部６１による圧閉開始後の位置から圧閉終了部６２側に向かって漸次小さくなっている。この構成により、圧閉開始部６１による圧閉開始後の位置から下流側のチューブ２内の圧力を高めて、圧閉開始部６１の容積により排斥された流体を下流側へ速く移動させて、圧閉終了部６２の容積により無くなった流体の体積を補っている。その結果、流体の吐出量を一定に保つことができ、脈流を確実に防止することができる。なお、ここでは、上り斜面６１ａを有する圧閉開始部６１の容積により無くなった流体の体積は、チューブ２の入り口側から流れ込む流体により補われていると考えて無視している。 In the tube pump 1 of the present embodiment, in order to further reduce the pulsating flow, as shown in FIG. 3A, the width of the protrusion 6 perpendicular to the direction in which the protrusion 6 extends is set to a pressure closing start portion 61. The pressure gradually decreases from the position after the start of the pressure closing toward the pressure closing end 62 side. With this configuration, the pressure in the tube 2 on the downstream side is increased from the position after the start of the pressure-closure by the pressure-closure start part 61, and the fluid discharged by the volume of the pressure-close start part 61 is moved quickly to the downstream side. The volume of the fluid lost due to the volume of the pressure closing end portion 62 is compensated. As a result, the fluid discharge amount can be kept constant, and pulsating flow can be reliably prevented. Here, the volume of the fluid lost due to the volume of the press-closing start portion 61 having the ascending slope 61 a is ignored because it is supplemented by the fluid flowing from the inlet side of the tube 2.
また、本実施形態のチューブポンプ１においては、チューブ２に与えるストレスを低減するために、図３（ｂ）に示すように、圧閉開始部６１及び圧閉終了部６２はそれぞれ、外周面４１の法線Ｎに対して、突起部６の進行方向とは逆方向に角度θ度だけ傾斜し、それらの進行方向前面６３は、緩やかな角度傾斜としている。この構成により、突起部６は、回転体４の回転駆動に伴って回転方向にチューブ２の表面上を圧閉しながら進行しても、突起部６からチューブ２の接触部分に加えられる圧力が低減されるので、チューブ２に与えるストレスを低減することができる。なお、図中において、チューブ２を圧閉する圧閉開始部６１及び圧閉終了部６２の幅は、それぞれＬＡ及びＬＢ（ＬＡ＞ＬＢ）となっている。 Moreover, in the tube pump 1 of this embodiment, in order to reduce the stress given to the tube 2, as shown in FIG.3 (b), the pressure-closure start part 61 and the pressure-close end part 62 are respectively outer peripheral surfaces 41. The normal line N is inclined by an angle θ degree in the direction opposite to the traveling direction of the protrusion 6, and the traveling direction front surface 63 has a gentle angular inclination. With this configuration, even when the protrusion 6 advances while being closed on the surface of the tube 2 in the rotation direction as the rotating body 4 is driven to rotate, the pressure applied from the protrusion 6 to the contact portion of the tube 2 is increased. Since it is reduced, the stress given to the tube 2 can be reduced. In the drawing, the widths of the pressure closing start portion 61 and the pressure closing end portion 62 that press-close the tube 2 are L A and L B (L A > L B ), respectively.
本実施形態のチューブポンプ１によれば、突起部６がチューブ２の圧閉を開始するとき、解放状態のチューブ２が圧閉開始部６１から徐々に力を受けて緩やかに圧閉されるので、チューブ２内の流体が急激に逆流方向へ戻されない。また、突起部６がチューブ２の圧閉を終了するとき、圧閉状態のチューブ２が圧閉終了部６２から徐々に力が取り除かれて緩やかに解放されるので、チューブ２内の流体が急激に逆流方向へ戻されない。従って、逆流をなくして脈流を防止することができる。また、圧閉開始部６１と圧閉終了部６２とをオーバーラップさせることにより、チューブポンプ１の作動時に突起部６によるチューブ２の圧閉を途切れさせることなく、確実にチューブ２内の流体を連続的に吐出することができる。 According to the tube pump 1 of the present embodiment, when the protruding portion 6 starts to close the tube 2, the released tube 2 is gradually closed by receiving a force gradually from the pressure closing start portion 61. The fluid in the tube 2 is not rapidly returned to the reverse flow direction. Further, when the projecting portion 6 finishes the pressure closing of the tube 2, the force of the tube 2 in the pressure closed state is gradually removed from the pressure closing end portion 62 so that the fluid in the tube 2 is suddenly released. Is not returned to the reverse flow direction. Therefore, the backflow can be eliminated and the pulsating flow can be prevented. In addition, by overlapping the pressure closing start portion 61 and the pressure closing end portion 62, the fluid in the tube 2 can be reliably discharged without interrupting the pressure closing of the tube 2 by the protrusion 6 when the tube pump 1 is operated. It is possible to discharge continuously.
また、突起部６の幅は、圧閉開始部６１による圧閉開始後の位置から圧閉終了部６２側に向かって漸次小さくなっており、圧閉開始部６１による圧閉開始後の位置から下流側のチューブ２内の圧力を高めて、圧閉開始部６１の容積により排斥された流体を下流側へ速く移動させて、圧閉終了部６２の容積により無くなった流体の体積を補っている。その結果、流体の吐出量を一定に保ち、脈流を確実に防止することができる。 In addition, the width of the protrusion 6 gradually decreases from the position after the start of the pressure-closure by the pressure-closure start section 61 toward the pressure-close end section 62, and from the position after the start of the pressure-closure by the pressure-close start section 61. By increasing the pressure in the tube 2 on the downstream side, the fluid discharged by the volume of the pressure closing start portion 61 is moved quickly to the downstream side, and the volume of the fluid lost by the volume of the pressure closing end portion 62 is compensated. . As a result, the fluid discharge amount can be kept constant and the pulsating flow can be reliably prevented.
また、圧閉開始部６１及び圧閉終了部６２はそれぞれ、外周面４１の法線Ｎに対して、突起部６の進行方向とは逆方向に角度θ度だけゆるやかに傾斜しているので、圧閉開始部６１及び圧閉終了部６２からチューブ２に加えられる圧力が低減されて、チューブ２に与えるストレスを低減することができる。 Further, each of the pressure closing start portion 61 and the pressure closing end portion 62 is gently inclined with respect to the normal line N of the outer peripheral surface 41 by an angle θ degree in the direction opposite to the traveling direction of the protrusion 6. The pressure applied to the tube 2 from the pressure closing start portion 61 and the pressure closing end portion 62 is reduced, and the stress applied to the tube 2 can be reduced.
また、本実施形態のチューブポンプ１は、上述のように逆流をなくして脈流を防止することができるので、逆流や脈流を防止したチューブポンプを必要とするマイクロ流体デバイス、細胞増殖機器分野、及び医療機器分野等での使用に適している。また、チューブポンプ１は複雑な制御回路等を必要としないので、コストを抑えることができる。 In addition, since the tube pump 1 of the present embodiment can prevent the backflow and prevent the pulsating flow as described above, the microfluidic device and the cell proliferation equipment field that require the tube pump that prevents the backflow and the pulsating flow. And suitable for use in the medical device field. Further, since the tube pump 1 does not require a complicated control circuit or the like, the cost can be suppressed.
次に、本発明の第２の実施形態に係るチューブポンプについて、図４及び図５を参照して説明する。なお、図４の上側においては、見やすくするためにチューブ押さえ機構３の図示を省略している。図４に示すように、チューブポンプ１ａは、回転体４がチューブ押さえ機構３に対向する平面４３を有する円板状であり、突起部６が平面４３に渦巻き状に設けられている点で、上記第１の実施形態のチューブポンプ１とは異なっている。チューブ２は、回転体４の直径に沿って配置され、チューブ押さえ機構３と回転体４との間に挟まれている。チューブ押さえ機構３は、平面４３との対向面の右半分において平面４３側に突出した突出部３１を有している。突出部３１は、流体の吐出方向側の右半分の平面４３を押さえている。 Next, a tube pump according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in the upper side of FIG. 4, illustration of the tube pressing mechanism 3 is omitted for easy viewing. As shown in FIG. 4, the tube pump 1 a has a disk shape in which the rotating body 4 has a flat surface 43 facing the tube pressing mechanism 3, and the protrusion 6 is provided in a spiral shape on the flat surface 43. This is different from the tube pump 1 of the first embodiment. The tube 2 is disposed along the diameter of the rotating body 4 and is sandwiched between the tube pressing mechanism 3 and the rotating body 4. The tube pressing mechanism 3 has a protruding portion 31 that protrudes toward the flat surface 43 in the right half of the surface facing the flat surface 43. The protrusion 31 presses the right half plane 43 on the fluid discharge direction side.
図５に示すように、このチューブポンプ１ａにおいて、回転体４が回転して回転角度が０度から３６０度へと変化するに伴って、チューブ２を圧閉する突起部６の箇所が、圧閉開始部６１から圧閉終了部６２へと移っていく。このとき、突起部６は、回転体４の外側に向かって移動しており、チューブ２の表面上では圧閉点移動距離Ｌに相当する距離だけ進行している。但し、チューブ２は、吐出方向側の右半分の平面４３上においては、突出部３１に押されているので圧閉されているが、吐出方向側の反対である左半分の平面４３上においては、突出部３１に押されていないので圧閉されていない。 As shown in FIG. 5, in this tube pump 1a, as the rotating body 4 rotates and the rotation angle changes from 0 degrees to 360 degrees, the portion of the protrusion 6 that closes the tube 2 is compressed. It moves from the closing start portion 61 to the pressure closing end portion 62. At this time, the protrusion 6 moves toward the outside of the rotating body 4, and advances on the surface of the tube 2 by a distance corresponding to the pressure closing point moving distance L. However, the tube 2 is pressed closed because it is pushed by the protruding portion 31 on the right half plane 43 on the discharge direction side, but on the left half plane 43 opposite to the discharge direction side. Since the protrusion 31 is not pushed, it is not closed.
本実施形態のチューブポンプ１ａによれば、チューブ押さえ機構３は、突出部３１によって流体の吐出方向側の右半分の平面４３上にあるチューブ２だけを押さえ、突起部６は回転体４の回転に伴って回転体４の外側に向かって移動するので、流体の吐出方向を一方向とすることができる。 According to the tube pump 1a of the present embodiment, the tube pressing mechanism 3 presses only the tube 2 on the right half plane 43 on the fluid discharge direction side by the protruding portion 31, and the protrusion 6 rotates the rotating body 4. Accordingly, the fluid 4 moves toward the outside of the rotator 4, so that the fluid discharge direction can be one direction.
また、回転体４は、円板状に形成されているので回転軸４２に沿った方向の厚さが薄くなっており、チューブポンプ１ａの全体的な厚みが上記第１の実施形態のチューブポンプ１に比べて薄くなっている。そのため、チューブポンプ１ａは、小型化が必要とされる機器への使用に適する。 Further, since the rotating body 4 is formed in a disc shape, the thickness in the direction along the rotating shaft 42 is thin, and the overall thickness of the tube pump 1a is the tube pump of the first embodiment. It is thinner than 1. Therefore, the tube pump 1a is suitable for use in equipment that requires downsizing.
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、上記第１の実施形態において、突起部６が、回転体４の外周面４１上において所定距離隔てて複数形成されていてもよい。また、上記第２の実施形態において、突出部３１を吐出方向側の左半分の平面４３を押さえて、上記とは逆方向に流体を吐出させるようにしてもよい。 The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the first embodiment, a plurality of protrusions 6 may be formed on the outer peripheral surface 41 of the rotating body 4 at a predetermined distance. In the second embodiment, the fluid may be ejected in the direction opposite to the above by pressing the left half plane 43 of the protruding portion 31 on the ejection direction side.
１ チューブポンプ
２ チューブ
３ チューブ押さえ機構
４ 回転体
４１ 外周面（チューブ押さえ機構との対向面）
４２ 回転軸
５ 駆動機構
６ 突起部
６１ 圧閉開始部
６２ 圧閉終了部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tube pump 2 Tube 3 Tube pressing mechanism 4 Rotating body 41 Outer peripheral surface (opposite surface with a tube pressing mechanism)
42 Rotating shaft 5 Drive mechanism 6 Protruding part 61 Pressure closing start part 62 Pressure closing end part
Claims (4)
前記突起部は、その一端において該突起部が延びる方向に沿って上り傾斜して前記チューブを解放状態から圧閉状態に移行させる圧閉開始部と、他端において該突起部が延びる方向に沿って下り傾斜して前記チューブを圧閉状態から解放状態に移行させる圧閉終了部と、を有し、さらに、前記圧閉開始部と前記圧閉終了部とを回転方向においてオーバーラップさせたことを特徴とするチューブポンプ。 A tube through which a fluid flows, a tube pressing mechanism that presses the tube, a rotatable rotating body that sandwiches the tube between the tube pressing mechanism, and a driving mechanism that drives the rotating body, The rotating body has a spiral protrusion over 360 degrees around the rotation axis of the rotating body on the surface facing the tube pressing mechanism, and the protrusion is rotated by rotating the rotating body. In the tube pump that closes the tube and discharges the fluid in the tube,
The projecting portion is inclined upward along the direction in which the projecting portion extends at one end thereof, and a pressure closing start portion for shifting the tube from the released state to the closed state, and along the direction in which the projecting portion extends at the other end. A pressure closing end portion that tilts downward and shifts the tube from the pressure closed state to the released state, and further, the pressure closing start portion and the pressure closing end portion are overlapped in the rotation direction. A tube pump characterized by
前記突起部は、前記平面に渦巻き状に設けられており、
前記チューブ押さえ機構は、流体の吐出方向を一方向とするように流体の吐出方向側の半分の平面を押さえ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。 The rotating body has a disk shape having a plane facing the tube pressing mechanism,
The protrusion is provided in a spiral shape on the plane,
The tube pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the tube pressing mechanism presses a half plane on the fluid discharge direction side so that the fluid discharge direction is one direction. .
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2012-09-14 JP JP2012202614A patent/JP2014058871A/en active Pending
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