JP2588378B2 - 生物学的流体用ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は生物学的流体の移送用ポンプに関し、生物学
的流体が通過する少なくとも１つの弾性チューブ、およ
び流体移送方向へ回転自在であって上記チューブに対し
て少なくとも１つのローラ部材を含む作業ヘッドを有す
るハウジングから成る。

かかるタイプのポンプは相対的に相当に緊張した時間
を必要とすることが当分野で知られており、かつ血液等
の機械的運動に敏感な生物学的流体をポンプにより移送
するために現代医学において使用されている。

これらのポンプ運転は作業ヘッドを回転させながら、
ローラ部材を弾性チューブに沿って流体移送方向へ移動
させ、ローラとの接触点でチューブを圧縮することに基
礎を置く。チューブの通路の緊縮部の変位は、例えば、
腸の蠕動（周期的波状緊縮）時に食物を押圧するような
状態でチューブに沿って流体を押しつける。従って、か
かる運動原理において、この種のポンプは『蠕動』ポン
プと呼ばれる。

上記ポンプにより解決されるべき主問題は必要とされ
る流量（量対時間）で血液を効果的に移送し、移送生物
学的流体に与える悪影響を最小限にすることである。後
者の状態は血液が機械的運動（衝撃、振盪、振動等）に
より破壊し易い赤血球等の形態成分を含むので特に重要
である。患者に血液を移送する最中に不可避的に生じる
血液形態成分の破壊（『溶血』として知られている）は
特に輸血熱等の望ましくない現象に繋がる。これは輸血
中に赤血球から分離した血液中の溶解物質および他の破
壊成分に対する人間の反応の結果として発生する。

患者の身体のかかる反応が強ければ強いほど、患者へ
移送される血液量は増大し、患者の状態は悪化し、かつ
輸血に必要な血液量は増加して望ましくない現象は更に
危険になる。この問題は、唐突な機械的運動を伴うこと
なく血液移送を行う、即ち、蠕動的に行うことのできる
上記タイプのポンプにより実質的に解決される。しか
し、かかる問題は現在までのところ完全には解決されて
おらず、かつ最も進歩した輸血装置の場合でさえも、医
療関係者は相当量の輸血後に患者の熱の状態を再三にわ
たり記録し、かつこれらの後結果を解消するために更に
努力しなければならない。

例えば、US特許第34474778号（国際分類F04B43/08）
の明細書は輸血用『蠕動』ポンプを開示しており、この
ポンプは、ローラ部材の幾つかが移送流体用チューブを
完全に締めつけ、他のローラ部材がチューブの通路の不
完全な緊縮により時間当たりの移送量を調整する働きを
することを特徴としている。

他方、US特許第401277号の明細書には、輸血中の溶血
を減少させることのできる改良構造のチューブを有する
同様用途に使用される同様のポンプが開示されている。

しかし、蠕動タイプの従来ポンプはいずれも溶血を完
全に解消するものではなく、かつ上記ポンプも例外では
ない。従って、形態成分の破壊（『溶血』）を伴うこと
なく実際に血液を移送できるポンプの供給に対する緊迫
した必要性がある。

また、既知ポンプは消耗のために相当に頻繁なチュー
ブの交換を必要とし、これは使用者に他の問題を提起す
る。

従って、本発明の課題は血液を効果的に移送できかつ
その形態成分に与える悪影響を最小限にできる蠕動ポン
プを提供することにある。

本発明の他の課題は上記ポンプの信頼性を改善しかつ
その消耗率を低下させることである。

上記課題は次のごとく達成される。本発明による上記
タイプのポンプは、各ローラ部材が連続設置された少な
くとも２つのローラから成り、ローラ回転方向において
先行する１方のローラが追従する他方のローラと比較し
てより広い通路を流体移送用上記チューブに付与する構
成である点で従来技術の解決とは顕著に異なる。

上記顕著性は弾性チューブの不完全な締めつけによる
輸血を可能にし、従って血液の形態成分の破壊を伴わ
ず、ポンプの流量を減少させない。上記ローラ部材の第
１ローラにより形成される第１水圧波は第１ローラの前
で高圧域を形成し、かかる圧力値は弾性チューブの通路
が相対的により小さい第２ローラの前におけるよりも低
い。このような円滑な圧力強化は血液形態成分の損傷を
最小限にする。

上記チューブと上記ローラ部材との間に弾性ガスケッ
トが設けられていて、上記ガスケットの１側は上記ロー
ラの回転面にあり、その他側は上記チューブ上に担持さ
れるのが好ましい。

上記ローラ部材は上記作業ヘッドへ直接的に設置でき
るが、好ましい態様として、キャリアを介して上記作業
ヘッドへ連結されているのがよい。

使用者にとって、上記ポンプが上記チューブの圧縮程
度を調節するための手段を具備しているのが便利であ
り、かかる手段は上記作業ヘッド上に設置されているの
が好ましい。かかるチューブ圧縮程度調節手段は上記作
業ヘッドと同軸に設置されかつローラ部材に連結された
回転自在かつ保持可能な偏心カムで構成されてよい。

上記偏心カムを保持するための手段は、通常、例え
ば、ピンまたはボール等の簡単な制動部材から成る。

回転方向において先行するローラ部材の上記ローラは
上記キャリアとの関係でこのローラの位置を変えること
により上記チューブの圧縮程度を調節するための他の手
段（第２手段）を有するのが好ましい。この態様におい
て、上記第２調節手段は上記キャリア内に多角形状また
は直線状の長孔の形態で配設されて回転方向において先
行する上記ローラの軸を受ける構成であるのが至便であ
る。

上記弾性ガスケットは、通常、弾性材で形成されたベ
ルトであり、環状または円筒形であってよい。

本発明の概念は独立請求項に主として記載されている
が、数人の患者用の輸血ステーションとして１つのポン
プ内に多数の作業ヘッドを設置する場合を含む。本発明
のかかる展開例は後述の通りであり、例示態様において
本発明のポンプは２つのチューブおよび２つの作業ヘッ
ドを有する。

以下、添付図面を参照して非制限的実施態様により本
発明を更に詳細に説明する。

図１はカバーを除去した本発明によるポンプの部分断
面を含む概略全体図である。

第２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図３はローラによりチューブの圧縮程度を調節するた
めの手段の偏心機構の部分断面を含む拡大図である。

図４は図３のＢ−Ｂ線に沿った偏心位置の手動調節ダ
イアルの断面図である。

図５は図３のＣ−Ｃ線に沿ったキャリアバックの断面
図である。

図６は回転方向へ先行ローラの位置を変更調節するた
めの第２手段の部分拡大図である。

図７は２つのチューブと２つの作業ヘッドを有しかつ
共通ドライブを具備するステーションの本発明によるポ
ンプの他の態様の概略図である。

図１は本発明によるポンプの概略全体図であり、図２
はその断面図である。この両図から明らかなように、シ
リンダボア（２）を有するハウジング（１）の内側に生
物学的流体（血液）が通過するための弾性チューブ
（３）が設置されている。このチューブはかかる装置に
伝統的な、移送流体に影響を与えずかつ多滅菌のできる
シリコン等の材料により形成される。

固定位置にチューブ（３）を確実に保持するために、
該チューブの寸法に対応する孔等を有する凹部または溝
等のこの目的に適した伝統的手段が上記ハウジング内に
設けられている。ハウジング（１）の内スペースには作
業ヘッド（５）がシャフト（４）上に流体移送方向（図
中時計方向）へ回転自在に取り付けられている。

作業ヘッド（５）は本実施例において２つの対称的に
設置されたローラ部材（６）を装備している。

本発明によれば、各ローラ部材（６）は連続的に設置
された少なくとも２つのローラ（７および８）から成
り、先行ローラ（７）、換言すれば、作業ヘッド（５）
の回転方向に対して所謂第１ローラは追従ローラ、換言
すれば、上記ローラ部材の所謂第２ローラ（８）よりも
チューブ（３）の通路をより大きくすることができる。
本発明の主要概念を決定するこの特徴は、図１の態様に
おいて、上記回転自在作業ヘッドへ上記第１および第２
ローラ（7,8）を連結するキャリア（10）のレバー
（９）上へ上記ローラ（7,8）の軸を対応して配設した
ことにより具体化された。キャリア（10）の存在はロー
ラ部材（６）と作業ヘッド（５）との間の距離調節を可
能にし、上記ローラ（7,8）とチューブ（３）との接触
点でローラ（7,8）によりチューブ（３）の通路を必要
に応じて小さくし、かつ距離L2よりも距離L1を大きくす
るのに好ましい。

しかし、本発明によるポンプにおいて、チューブ
（３）の通路変化条件（L1＞L2）は、例えば、２つのロ
ーラ（7,8）の直径を異なる直径にすることにより、別
の方法で実行できることは容易に想像できるであろう。
かかる構成変更は本発明の請求の範囲にあり、かつ当業
者に極めて自明であるので、それについてはここでは詳
細に説明しない。

上記態様と同様にして各ローラ部材において２つを超
えるローラを使用することができる。これはより多数の
ローラであっても、本発明の請求の範囲に記載の主要条
件L1＞L2は完全に実現できるからである。各ローラ部材
中のローラの数を増加する（３以上にする）場合の判断
基準は特定ポンプの構造上の特徴（例えば、寸法）に鑑
みてかかる近代化が適当であるか否かのみである。

作業ヘッド（５）はシャフト（４）上に回転自在に取
り付けられかつねじ部材（ナット11）によりそこへ固定
され、かつキャリア（10）へ上記作業ヘッドの回転モー
メントを伝達するための長孔（12）を有する（図５参
照）。

図３はローラ（7,8）によって所定圧縮程度にチュー
ブ（３）を調節するための手段を示す。このチューブ圧
縮調節手段は作業ヘッド（５）へ同軸に設置された偏心
カム（13）を含む偏心機構、およびそれを回転かつ保持
するための手段から成る。使用者による使用を容易にす
るために、偏心カム（13）はその軸（14）を揺動し、か
つ保持ディスク（15）の開口部（18）（または陥没部）
へ侵入するボール（17）によりその位置に保持されるフ
ィンガパターン（16）を有する手動調節ダイアル（15）
（図１参照）によって一定角度にすることができる（図
２および図４参照）。保持開口部（18）は一定間隔、例
えば、0.15mmのローラ部材の半径方向の変位に対応する
間隔でディスク（15）の周辺に分布されている。偏心カ
ム（13）の変化に加え、その位置、従って、チューブ
（３）の圧縮程度に対応して変化するローラ部材（６）
からハウジング（１）の内面（２）までの距離はディス
ク（15）の窓（20）から見えるスケール（19）によりモ
ニタされる。

回転自在偏心（カム）（13）はローラ部材（６）のレ
バー（９）と相互作用する。このレバーはばね負荷を受
け（ばね21により）かつ軸（22）上でキャリア上に回転
自在に設置されている。このようにして、保持ディスク
（15）がその窓（20）から見えるスケール（19）により
制御された所望角度を回転するときに、偏心カム（13）
が回転し、レバー（９）は変位し、それによりローラ
（7,8）によりチューブ（３）の圧縮程度を必要量だけ
変化させることができる。

図６は本発明の他の態様を示す。この態様はガスケッ
ト（23）、および第１ローラ（７）の位置を調節するた
めの第２手段を装備している。チューブ（３）とローラ
部材（６）との間には弾性材で形成されたガスケット
（23）が設けられている。上記ガスケットの１側はロー
ラ（7,8）の回転面になり、その他側はチューブ（３）
上に担持される。上記ガスケットはチューブ（３）の消
耗を減少させる働きをし、該チューブを膨張させる引張
力の拡大を防止し、かつ上記ローラが上記チューブ上を
回転するときにチューブ（３）壁の連続的波動変形を可
能にする。第１ローラ（７）の位置を調節するための第
２（付加的）手段はレバー（９）内の長孔（24）から成
る。この長孔（24）は第１ローラ（７）の軸（25）を受
けると共に所望方向にそれを保持できる。部材（25）は
偏心カムの形態であってよい。これはポンプ調節に別の
可能性を使用者に提供する。傾斜方向であって、US特許
第3447478号のごとき半径方向ではない、長孔（24）の
方向は使用者による一層精確な調節を可能にする点で有
利である。更に、本発明のポンプにおいて、この第２調
節手段は、第２ローラ（８）の位置を変化させないで第
１ローラ（７）の調節によって、チューブ（３）がロー
ラ（7,8）により圧縮される領域で渦巻およびキャビテ
ーションを発生させることなくチューブ（３）内の流体
の層流を発生されるために（Δ１＝L1−L2）の値Δ１の
選択を可能にする利点を有する点で有用である。本明細
書で説明した上記調節手段は、本発明のポンプの利用範
囲を広げ、チューブの弾性を変えるためにチューブを交
換するときに使用可能部分の変更、流体粘度ファクタ、
流量等を変更しないでポンプを簡単に調整できる点で更
に多目的への使用を可能にする。

最後に、図７は本発明による輸血ステーションの概略
図である。中心ドライブ（26）はチューブ（３′および
３″）を通る血液を移送するために設置された２つの作
業ヘッド（６′および６″）を回転させる。これらの作
業ヘッドおよびチューブは３以上であってもよい。上記
ハウジングおよびドライブの態様は本発明の概念を越え
るものであるので、ここでは詳細を検討しない。

上記実施態様は、本発明を制限するものでなく、かつ
ここに添付の請求の範囲に記載された本発明の精神から
逸脱することなく当分野の専門家により展開されること
ができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 カバコフ，ビクトル グリゴリエビチ ロシア連邦，660099，クラスノヤルス ク，ペレウロク レチェノイ，１−33 (73)特許権者 999999999 プジコフ，ゲンナディ セルゲエビチ ロシア連邦，660018，クラスノヤルス ク，ウリツァメチェニコバ 12−61 (72)発明者 スコベレフ，バレリ ビクトロビチ ロシア連邦，660001，クラスノヤルス ク，ウリツァメンジンスコゴ，10−232 (72)発明者 スリビン，ミハイル アレクサンドロビ チ ロシア連邦，660064，クラスノヤルス ク，プロスペクト クラスノヤルスキ ラボチ，191アー−36 (72)発明者 セレゾフ，エフゲニ アファナシエビチ ロシア連邦，660017，クラスノヤルス ク，ウリツァカルラ マルクサ，88−37 (72)発明者 カバコフ，ビクトル グリゴリエビチ ロシア連邦，660099，クラスノヤルス ク，ペレウロク レチェノイ，１−33 (72)発明者 プジコフ，ゲンナディ セルゲエビチ ロシア連邦，660018，クラスノヤルス ク，ウリツァメチェニコバ 12−61 (56)参考文献 特開 昭56−113083（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−84639（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−280763（ＪＰ，Ａ) 米国特許3447478（ＵＳ，Ａ) 米国特許3927955（ＵＳ，Ａ) 米国特許4012177（ＵＳ，Ａ)

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】−生物学的流体が通過する少なくとも１つ
   の弾性チューブ、および −ポンプによる流体移送の方向へ回転自在であって上記
   チューブと当接する少なくとも１つのローラ部材を含む
   少なくとも１つの作業ヘッドを含むハウジングから成る
   生物学的流体用ポンプにおいて、 上記ローラ部材（または各ローラ部材）は連続設置され
   た少なくとも２つのローラから成り、上記ローラ部材の
   うちの上記作業ヘッドの回転方向において先行する１方
   のローラが追従する他方のローラと比較してより広い通
   路を流体移送用の上記チューブに付与する構成になって
   いることを特徴とする生物学的流体用ポンプ。
2. 【請求項２】上記チューブと上記ローラ部材との間に弾
   性ガスケットが設けられていて、上記ガスケットの１側
   は上記ローラの回転面にあり、 その他側は上記チューブ上に担持されることを特徴とす
   る、請求項１のポンプ。
3. 【請求項３】上記ローラ部材は上記ローラを上記作業ヘ
   ッドへ連結するキャリアを有することを特徴とする、請
   求項１または２のポンプ。
4. 【請求項４】上記ポンプはローラを介して上記チューブ
   の圧縮程度を調節するための手段を具備し、上記チュー
   ブ圧縮程度調節手段は上記作業ヘッドの領域で、好まし
   くは上記キャリア上に設けられていることを特徴とす
   る、請求項１から３のいずれか１のポンプ。
5. 【請求項５】上記チューブ圧縮程度調節手段は上記作業
   ヘッドと同軸に設置されかつ上記ローラ部材に連結され
   た回転自在かつ保持可能な偏心機構から成ることを特徴
   とする、請求項４のポンプ。
6. 【請求項６】上記偏心機構を保持するための手段は制動
   部材から成ることを特徴とする、請求項５のポンプ。
7. 【請求項７】回転方向において先行するローラ部材の上
   記ローラはキャリアのレバーとの関係でこのローラの位
   置を変えるための第２調節手段を有することを特徴とす
   る、請求項４のポンプ。
8. 【請求項８】上記第２チューブ圧縮程度調節手段は上記
   キャリアのレバー内に多角形状または直線状の長孔の形
   態で配設されていることを特徴とする、請求項７のポン
   プ。
9. 【請求項９】上記ガスケットは弾性ベルトから成ること
   を特徴とする、請求項２から８のいずれか１のポンプ。
10. 【請求項１０】中心ドライブへ適宜に設置された２つの
    チューブと２つの作業ヘッドを有することを特徴とす
    る、請求項１のポンプ。
11. 【請求項１１】上記第２調節手段は偏心機構から成るこ
    とを特徴とする、請求項７のポンプ。