JP2018038806A - モジュール式ケースを備えた蠕動型ポンプ - Google Patents
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Abstract
Description
ポンプケーシングは、通常、一体品として製造されており、流体ラインやコネクタの形成、センサの取り付け、外部からのポンプの特定部位の被覆/シールドなどの機能とは別に、流体ライン用の支持表面を形成している。
血液ポンプケーシングを取り付けることは既知であり、例えば、別個の圧延アルミニウム部品として、あるいは、射出成形したプラスチック部品として形成されたり、あるいは、医療装置のハウジング前部に搭載されたりしている。
このポンプは、さらに、ケーシングの円筒形側壁の内側に配置されたローラーを有するローターを備えており、ローラーは駆動源により回転する。
このチューブポンプは、円筒形側壁とローラーとの間に取り付け可能であるように、湾曲部分を有する搬送管を備えている。
チューブポンプは、ローターを回転させ、ローラーを介して湾曲部分をピンチし、これにより、流体が搬送管を介して流れるようにしており、搬送管には入り口側と出口側とに第一結合部分が設けられている。
ホルダーは搬送管の第一結合部分に結合する第二結合部分を備えており、第二結合部分は搬送管の第一結合部分内に留められ、搬送管を保持する。
このような多部品型ポンプケーシングは相互に結合・連結される複数の部品からなるものであるが、これらの部品は、同一ではない類似の部品では置換できないものである。
特に、種々のモジュールが交換可能であり、相互に結合可能であり、さらに、他のもので置換可能であるような多部品型ポンプケーシングは、これまでに知られていない。
さらに、種々の異なる形状のケーシングに対して部品の共通化を実現することは先行技術からは想起できないものであると言いうる。
チューブを容易かつ迅速にチューブポンプに挿入することを可能にするために、チューブポンプには、ピンチ部材とカウンタベアリングとの間にチューブを差し込むためのネジ手段が設けられている。
さらに、既知のケーシングは実現しなければならない機能が多くある。例えば、支持表面または稼働表面を形成すること、ポンプを特定のデザインまたは外観に形成すること、搬送管や排出管の機能を保持すること、さらには、カバーの機能をシンプルにすること、などである。
このように、既存のポンプを様々な装置に使用することは、装置の外形形状が固定されているものである以上、不可能であるか、あるいは、極めて限定的である。
支持表面のパラメータに従って特定の性質を有する特定の既知のポンプを、ポンプの接続形式が異なっている他のカバーや他の装置に使用することはルール上不可能である。
このように、第一モジュールは第二モジュールとは独立に形成可能であり、異なるデザインに形成された第一モジュールを第二モジュールに任意に組み合わせることが可能である。
上記の目的は、本発明に係る蠕動型ポンプ、特に、本明細書に記載された、あるいは、特許請求の範囲に記載された蠕動型ポンプを備える体外血液処理用装置(体外血液処理機/透析装置)によっても達成可能である。
本発明における種々のモジュールとしては、以下のようなものがある。
・支持表面の円筒形の半径及び包み込み角度によって搬送用容量を形成する支持表面モジュール(稼働表面の主機能モジュール)
・ポンプの外観を定めるハウジングモジュール(スクリーンまたはデザインカバーの機能モジュール)
ケーシングモジュールは、さらに、例えば、以下のような機能または機能的要素を実現する。
・チューブアダプターを形成すること
・センサーを受け入れ、さらに、内部に配置すること
・カバーアダプターを形成すること、など。
ケーシングモジュールは、例えば、弾性変形可能な流体管として形成される搬送システムをガイドし、あるいは、保持するものとしても使用される。
個々のモジュールは一組の装置モジュールに属している。
弾性の流体管は、ローターと、支持表面モジュールからなる支持表面との間において、ループ状に蠕動型ポンプに挿入される。
流体管は主にケーシングモジュールによってガイドまたは保持される。
弾性の流体管を支持しているローター及び支持表面は、それらの間に搬送路が形成されるように、それぞれ構成されている。
その際、弾性変形可能な流体管は、ローターがローター軸の回りに回転すると、変形し、ローターから外れる(ピンチオフされる)。
ローターは、流体管が部分的にのみピンチされるように、構成されている。
例えば、ローターは、流体管に対してバイアスされており、かつ、ローター軸に対して位置決めされているピンチ要素を含むことが可能である。
ローターとの接触により決まるピンチの位置はローターの回転とともに移動する。すなわち、低圧側から高圧側へ流体管を通って移動する。
その結果として、流体は流体管から搬送方向へ送り出される。
再供給された流体は低圧、具体的には、真空により流体管の内部に吸引される。この低圧は、ローターによる変形後において流体管がその弾性特性により再形成される(元の形状に復帰する)ことにより形成される。
例えば、弾性変形可能な流体管はチューブとして形成される。
・本発明においては、複数の機能モジュールが設けられていることにより、機能の分割がなされている。この機能分割により、支持表面または稼働表面を形成する血液ポンプの主要機能モジュールは一回だけ最適化すればよく(これにより、普遍的に使用可能になる)、さらに続けて使用する場合には、標準化されたインターフェイスを介して、1個または複数個のケーシングモジュールや1個または複数個の搭載モジュールなどの他の機能モジュールと結合できるようになっている(これにより、個々に使用可能になる)。
・これにより、種々の条件下において種々の装置に対して種々の組み合わせの下で種々のモジュールを繰り返し使用することが可能になる。開発期間及び改良コストを効果的に減らすことが可能である。
・機能分割により、さらに、個々の機能モジュールとの組み合わせにより、単一の機能を有する要素を用いて高度のバリエーションを実現することが可能になる。
・各要素を用いて複数の変形例を形成することが可能になり、これにより、医療装置のバリエーションを増やすためのコストを削減することができる。
本蠕動型ポンプの一実施例は、ポンプケーシングが搭載モジュールを備えることを特徴とする。
搭載モジュールは、単一の要素として、あるいは、体外血液処理装置のケーシングの一部として、特に、体外血液処理装置の前面として、構成される。
搭載モジュールは、一方において、支持表面モジュール及び/又はケーシングモジュールに結合可能であり、他方において、体外血液処理用装置、特に、当該体外血液処理用装置のケーシングに結合可能、特に、直接的に結合可能である。
支持表面モジュールは、ケーシングモジュール、搭載モジュール及び体外血液処理用装置のケーシング部品の少なくとも何れか一つに結合可能な少なくとも一つの標準化されたインターフェイスを備えていることが好ましい。
ここに、結合とは、例えば、前記のモジュールを相互に連結したり、固定したり、あるいは、係合させることを含む。
一実施形態に係る蠕動型ポンプがケーシングモジュール備え、このケーシングモジュールが、支持表面モジュール、搭載モジュール及び体外血液処理用装置のケーシング部品の少なくとも何れか一つに結合可能な標準化されたインターフェイスを備えていることが特に好ましい。
同様に、搭載モジュールは、支持表面モジュール、ケーシングモジュール及び体外血液処理用装置のケーシング部品の少なくとも何れか一つに結合可能な標準化されたインターフェイスを備えていることが好ましい。
各モジュールは前記のインターフェイスを介して容易に相互に組み合わせたり、結合したりすることが可能である。
このように、ある一組のモジュールのうちの特定のモジュール、例えば、第一支持表面直径を有する支持表面モジュールは、同じ組の他のモジュール、例えば、第二支持表面直径を有する支持表面モジュールと容易に置換することができる。
この場合、他のモジュール、すなわち、ケーシングモジュールや搭載モジュールなどは、変更を伴うことはなく、そのままである。
このセットの個々のモジュールは相互に異なるものであってもよい。例えば、それらの支持表面の半径、あるいは、支持表面により形成される包み込み(ラップ)角度などは相互に異なるものであってもよい。
同様に、本発明の一実施形態においては、複数個のケーシングモジュールを設けることができる。これらのケーシングモジュールの各々は、流体管アダプター、取り付けるセンサー類、カバーアダプター及び/又はデザインなどの特性に関して、相互に異なるものであってもよい。
支持表面モジュールが突出モールド型もしくは凹部型であり、または冷間成形により形成されるものであることが特に好ましい。
支持表面モジュールは金属製またはプラスチック製とすることが可能である。
そのようなモジュールは簡単な方法で、さらに、低コストで製造可能である。
支持表面モジュールは、突出型プラスチック部品、射出成形部品または機械加工金属部品とすることができる(チューブ、板など)。
本発明の一実施形態においては、搭載モジュールは別個の部品として形成される。
あるいは、搭載モジュールは体外血液処理用装置のケーシングの一部、特に、体外血液処理用装置のケーシングの前面として形成される。
このように、本発明に係る蠕動型ポンプは既存の体外血液処理用装置と容易に共用することが可能である。
さらに、本発明に係る蠕動型ポンプは、簡単かつ効率的なやり方によって、ある形式の装置から取り外して、異なる形式の装置に取り付けて使用することが可能である。
このように、支持表面の構造は装置のケーシングまたは少なくともその一部を製造する一般的な方法に容易に適用することが可能である。
本発明の一実施形態においては、ポンプの支持表面モジュールは装置のプラットフォーム用の標準とすることができる。
装置のレベル(例えば、高品質の「高機能」モデル、標準モデルまたは安価モデル)に応じて、上述の支持表面モジュールは、様々なケーシングモジュール(高機能型スクリーン、標準スクリーンまたは安価スクリーンなどのケーシングの機能モジュールとして挙げられるケーシングモジュール)に付属させ、あるいは、組み合わせたりすることが可能である。
換言すれば、標準型の支持表面モジュールを有する種々の装置は、対応するケーシングモジュール(または搭載モジュール)を適切に組み合わせることにより、形成することが可能である。
従って、各機能モジュールは、各組み合わせ対象物の特徴に応じて、様々な追加の機能を有することが可能になる。
このポンプは、例えば、体外血液処理における用途を有している。
ローターは、チューブシステム(例えば、弾性チューブの形状をなしている)のポンプ部分の弾性材料特性と協働して、例えば、透析機器に血液を供給するポンプ機能を実現する。
このため、チューブシステムのポンプ部分は機能モジュールの稼働表面または支持表面(支持表面モジュールまたは稼働表面モジュールとも呼ばれる)にループ形状で挿入することが可能である。
支持表面または稼働表面は、その円筒形の直径及びその円筒形のラップ角度によって、供給できる媒体の量に影響を与える。
機能モジュール「支持表面」は様々な材料、例えば、金属やプラスチックで製造することが可能であり、さらに、切削加工(フライス加工)、押し出し成形、深絞り成形、ダイカスト、押し出し、射出成形などの様々な製造方法で製造することが可能である。
機能モジュール「ケーシングモジュール」(スクリーン)も、同様に、様々な材料、例えば、金属やプラスチックで製造することが可能であり、さらに、切削加工(フライス加工)、押し出し成形、深絞り成形、ダイカスト、押し出し、射出成形などの様々な製造方法で製造することが可能である。
機能モジュール「搭載モジュール」(シート)も、同様に、様々な材料、例えば、金属やプラスチックで製造することが可能であり、さらに、切削加工(フライス加工)、押し出し成形、深絞り成形、ダイカスト、押し出し、射出成形などの様々な製造方法で製造することが可能である。
体外血液処理装置のほぼ全体が示されている。
体外血液処理装置は動脈管1を備えており、この動脈管1を介して患者(図示せず)から血液がモジュール式の蠕動型ポンプ2に送られる。
蠕動型ポンプ2の上流には動脈圧センサー3が配置されている。動脈圧センサー3は、蠕動型ポンプ2の上流側の圧力、すなわち、低圧側の圧力を測定する。
蠕動型ポンプ2の高圧側においては、高圧側血液管4が動脈血液収集器5に接続されている。
蠕動型ポンプ2の出口においては、搬送管6及びポンプ7により本システムに送られてくる血液に対して血液希釈用のヘパリンなどの添加剤を加えることが可能である。
動脈血液収集器5から搬送管8が血液を透析器9に搬送する。この血液は高圧下にあり、未だ未処理であるため、排泄物が溜まっている。
透析器9の入り口側において、透析溶液供給管10を介して透析溶液が供給される。
透析器9において、血液は透析溶液によって既知の方法により処理、すなわち、浄化される。
使用済みの透析溶液は透析溶液排出管11を介して透析器9から排出され、廃棄処理部またはリサイクル部(図示せず)に供給される。
処理後の血液は透析器9から血液排出管12を介して静脈空気収集器13に送られ、ここで、空気が空気トラップ14により分離される。
静脈空気収集器13には静脈圧センサー15が設けられており、静脈圧センサー15によって、静脈側圧力、すなわち、高圧側圧力が測定される。
処理後の血液は空気トラップ14から静脈血液搬送管16を介して患者に戻される。
図1には、さらに、体外血液処理装置をモニター及び制御するためのユニット17が示されている。
体外血液処理装置はハウジング100の内部に配置されており、ハウジング100の少なくとも一部はシート状金属部分として形成されている。
血液ポンプケーシング20は単体としての切削加工アルミニウム部材23として形成されており、体外血液処理装置のケーシング前面100に取り付け可能である。
切削加工アルミニウム部材23は流体管22を通すための入口溝24と出口溝25とを有している。
切削加工アルミニウム部材23の内部には、材料の大量消費を伴う凹部によって支持表面21が形成されている。
さらに、血液ポンプケーシング20にはカバー26が交換不可能にヒンジで止められている。
異なる形状の支持表面または他の形状のカバー26を用いる場合には、血液ポンプケーシング20の全体を交換することが必要になる。
本発明に係るモジュール式蠕動型ポンプ2はローター軸19を中心として回転するローター18を備えている。
蠕動型ポンプ2は、さらに、図1に示すケーシングモジュール27を備えている。
ケーシングモジュール27は、このケーシングモジュール27と組み合わせられるようになっている支持表面モジュール28と、図5の分解図に示す搭載モジュール29とともに示されている。
ケーシングモジュール27は、支持表面モジュール28及び搭載モジュール29とともに、蠕動型ポンプ2のポンプケーシングを構成している。
これら3個のモジュール27、28、29の各々はそれぞれ異なるモジュール27、28、29を有するモジュールセットに属するものであってもよい。
本発明によれば、前述の全てのモジュールは相互に組み合わせられることが可能であるようになっている。
これは、特に各モジュール27、28、29が相互の結合を可能にする標準化されたインターフェイスを有していることが理由である。
支持表面モジュール28は支持表面30を有する押し出し成形部品である。
支持表面30は馬蹄形に湾曲している内壁31上に形成されており、内壁31は、補強材(ブレース)32を介して、内壁31と同様に湾曲している外壁33に連結している。
外壁33の外周面上にはネジ止め(図示せず)用のシート34が形成されている。
補強材32の間には、ネジ止め(図示せず)用のさらに2個のシート35が形成されている。
シート34、35は、支持表面モジュール28がケーシングモジュール27及び/又は搭載モジュール29と結合する際のインターフェイスとして機能する。
一組の支持表面モジュール28には複数の支持表面モジュール28が含まれており、例えば、各支持表面モジュール28における支持表面30の曲率は相互に相違している。
ただし、シート34、35が構成しているインターフェイスは、各組の各支持表面モジュール28が各ケーシングモジュール(一組のケーシングモジュールの各ケーシングモジュール(該当する場合))及び/又は各搭載モジュール(一組の搭載モジュールの各搭載モジュール(該当する場合))と結合可能であるように、常に同一である。
図5には、インターフェイスを構成している搭載モジュール29のシート36、37が示されている。
ケーシングモジュール27のインターフェイスは、カバーをなす前壁38に覆われているので、図5には示されていない。
前壁38には中央開口39が形成されており、この中央開口39を介して、ローター18と、このローター18と支持表面30との間に配置される弾性変形可能な流体管22とが見えるようになっている。
流体管22は、ローター18が回転すると、変形する。
ローター18は、入口側、すなわち、低圧側において、動脈血液管1と連結し、出口側、すなわち、高圧側において、高圧側血液管4と連結している。
流体管22はローター18と支持表面21との間において変形し、ポンプが通常作動している間において、流体管22の断面が完全にピンチされる、すなわち、ほぼ液密の状態に閉じられる。
18 ローター
19 ローター軸
21 支持表面
22 流体管
26 カバー
27 ケーシングモジュール
28 支持表面モジュール
29 搭載モジュール
30 支持表面
38 前壁
39 中央開口
Claims (11)
- 体外血液処理用装置、特に、透析装置用の蠕動型ポンプであって、前記装置に流体を供給する蠕動型ポンプにおいて、
ローター軸の回りに回転するローターと、
前記ローターを少なくとも部分的に取り囲むポンプケーシングと、
を備え、
前記ポンプケーシングは、前記ローター軸の回りに湾曲している支持表面を有しており、
前記ローターと前記支持表面との間には弾性変形可能な流体管が配置されており、
前記流体管は、前記ローターの回転により流体を送るための断面絞りを形成する際に、前記ローターと前記支持表面との間において変形する蠕動型ポンプにおいて、
前記ポンプケーシングはモジュール式デザインを有しており、
前記ポンプケーシングは、
前記支持表面を形成する少なくとも1個の第一支持表面モジュールと、
前記第一支持表面モジュールに結合するとともに、前記ローターの少なくとも一部を取り囲み、もしくは、受け入れる少なくとも1個の第二ケーシングモジュールと、
を備えており、
前記蠕動型ポンプにおいて、前記支持表面モジュールは、前記ケーシングモジュール、搭載モジュール及び前記装置のケーシング部品の少なくとも何れか一つに結合可能な少なくとも一つの標準化されたインターフェイスを備えていることを特徴とする蠕動型ポンプ。 - 前記ポンプケーシングは前記搭載モジュールを備えており、前記搭載モジュールは、一方において、前記支持表面モジュール及び/又は前記ケーシングモジュールに結合可能であり、他方において、体外血液処理用装置、特に、当該体外血液処理用装置のケーシングに結合可能であることを特徴とする請求項1に記載の蠕動型ポンプ。
- 前記ケーシングモジュールは、前記支持表面モジュール、前記搭載モジュール及び前記体外血液処理用装置のケーシング部品の少なくとも何れか一つに結合可能な標準化されたインターフェイスを備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の蠕動型ポンプ。
- 前記搭載モジュールは、前記支持表面モジュール、前記ケーシングモジュール及び前記体外血液処理用装置のケーシング部品の少なくとも何れか一つに結合可能な標準化されたインターフェイスを備えていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の蠕動型ポンプ。
- 複数個の支持表面モジュールを備えており、前記支持表面モジュールの各々は、支持表面の半径及び/又は支持表面により形成される包み込み(ラップ)角度に関して、相互に異なるものであることを特徴する請求項1乃至4の何れか一項に記載の蠕動型ポンプ。
- 複数個のケーシングモジュールを備えており、前記ケーシングモジュールの各々は、流体管アダプター、取り付けるセンサー類、カバーアダプター及び/又はデザインなどの特性に関して、相互に異なるものであることを特徴する請求項1乃至5の何れか一項に記載の蠕動型ポンプ。
- 前記支持表面モジュールは、突出モールド型もしくは凹部型であり、または冷間成形により形成されるものであることを特徴する請求項1乃至6の何れか一項に記載の蠕動型ポンプ。
- 前記支持表面モジュールは、突出型プラスチック部品、射出成形部品または機械加工金属部品であることを特徴する請求項1乃至6の何れか一項に記載の蠕動型ポンプ。
- 前記搭載モジュールは別個の部品または前記体外血液処理用装置のケーシングの一部であることを特徴する請求項1乃至8の何れか一項に記載の蠕動型ポンプ。
- 前記支持表面モジュールは金属製またはプラスチック製であることを特徴する請求項1乃至9の何れか一項に記載の蠕動型ポンプ。
- 請求項1乃至10の何れか一項に記載の蠕動型ポンプを備える体外血液処理用装置。
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