JP3068132B2 - 蠕動ポンプ - Google Patents

蠕動ポンプ

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JP3068132B2
JP3068132B2 JP63159038A JP15903888A JP3068132B2 JP 3068132 B2 JP3068132 B2 JP 3068132B2 JP 63159038 A JP63159038 A JP 63159038A JP 15903888 A JP15903888 A JP 15903888A JP 3068132 B2 JP3068132 B2 JP 3068132B2
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ハリー・エッチ・レベーン
ウィリアム・カーラー
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ディヴァイス・サイエンス・インコーポレーテッド
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F04B43/1253—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing
    • F04B43/1284—Means for pushing the backing-plate against the tubular flexible member
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142—Pressure infusion, e.g. using pumps
    • A61M5/14212—Pumping with an aspiration and an expulsion action
    • A61M5/14232—Roller pumps

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は流体をポンピングする蠕動ポンプに関し、こ
の蠕動ポンプは、ポンピングされる液体が充填された可
撓性チューブの装着ないし取外しのための、独創的な、
迅速開放機構を有するものである。本発明は、尿等の体
液や液体状の治療薬剤等のポンピングを行なう、医療技
術の分野において、特に有用なものである。
［従来の技術］ 可撓性チューブの内部において流体を流動させるため
の蠕動ポンプが、従来公知となっている。また、その種
のポンプは特に医科学の分野にその用途を見い出してお
り、体液を流動させるためにも、また治療薬剤を投与す
るためにも用いられている。典型的な例を挙げるなら
ば、その種の蠕動ポンプにおいてはロータがシャフト上
に偏心して載置され、このシャフトの回転によってロー
タが軌道経路（公転経路）をたどるようにしてあり、こ
の軌道経路上においてロータが可撓性チューブに間欠的
に加圧当接してこのチューブに対して圧縮を行ない、こ
れにより液体をチューブの内部において流動させるもの
である。この種のポンプは、例えば、米国特許公報第45
59040号（Horres et al.）や、米国特許公報第4540351
号並びに米国特許公報第4631007号（２件とも01son）等
に、記載されている。先の米国特許公報第4559040号
は、分割式のステータチャンバを備えた蠕動ポンプを示
しており、後の２件の米国特許公報第4540351号並びに
同第4631007号には、ポンピングされる液体が充填され
た可撓性チューブの、装着と取外しとを行なうためのヒ
ンジで取付けられた顎形部材を備えた、蠕動ポンプが記
載されている。
［発明が解決しようとする課題］ 以上に挙げた従来技術にも述べられているように、蠕
動ポンプに関して遭遇する課題のうちの１つに、回転す
る押圧部材に当接させた状態で可撓性チューブをポンプ
内に保持するための機構が、複雑であることがある。ポ
ンピングの作動の実行中には、可撓性チューブを固定面
上に確実に保持して、軌道運動をしているロータがチュ
ーブを圧縮できるようにする必要がある。しかしながら
それと同時に、煩雑な分解ないし再組立の操作を必要と
することなく、可撓性チューブの取外し及び装着が迅
速、且つ容易にできるような機構を備えることも望まれ
る。このことは、特に、蠕動ポンプが医学的環境におい
て吐出流量の明確なポンプとして利用される場合に、即
ち、体液の流動、体液の液量測定、また、液体治療薬剤
の液量の測定等のために、吐出流量の明確なポンプとし
て利用される場合に、重要な、そして決定的な特徴であ
る。何とならば、治療を実施している臨床医ないしその
助手には、器具の操作のための多くの仕事にかかわって
いる時間が無いことも往々にしてあり、またそのような
仕事に注意を払えないこともあるため、その用途のため
に設計されている吐出流量の明確なポンプによってなさ
れる、流量測定、つまり体積量の測定に頼らざるを得な
いからである。
従って本発明の課題は、ポンピングされる液体が充填
された可撓性チューブの、迅速且つ容易な装着及び保持
を可能とする、閉塞機構（チューブをセットした後にポ
ンプを閉状態とする機構）を備えた蠕動ポンプを、提供
することにある。本発明の更なる課題は、ポンプの機構
を分解ないし取外しする必要無しに、ポンプから可撓性
チューブを迅速且つ効率的に取外すことを可能とする解
放機構を備えた、蠕動ポンプを提供することにある。
［課題を達成するための手段及び作用］ 本発明は、ポンプハウジングに載置された摺動シュー
機構を有する蠕動ポンプを指向しており、この摺動シュ
ー機構によって、ポンプを迅速且つ容易に開閉してこの
ポンプが作用する流体移送用の可撓性チューブの装着と
取外しを行なうことが可能となっている。より具体的に
は、本発明は、ローラアセンブリを回転させ、可撓性チ
ューブに対し係合及び圧縮を行なわせて同チューブ内の
流体を連続的に吐出流動させるためのモータを有する蠕
動ポンプから成る。ローラアセンブリはローラハウジン
グの内部に載置された少なくとも３つのローラを含んで
成る。ローラハウジングはモータに連結されたシャフト
上に配設されており、このシャフトが回転することによ
ってローラがシャフトの周りを軌道回転（公転）する。
ローラアセンブリはポンプハウジングに載置されてお
り、このポンプハウジングには複数のスロットが形成さ
れている。１つのシューが、可撓性チューブと係合すべ
く、ローラアセンブリの下方においてそれらのスロット
に摺動自在に取付けられている。このシューはローラハ
ウジングに対して相対的に垂直方向に移動自在に構成さ
れ、これは、シューの上方ないし下方への移動を可能と
して、シューがローラアセンブリの内部において可撓性
チューブの一部分に対して係合及び保持を行なえるよう
ようにし、また、チューブとの係合を解除してチューブ
の取外しができるようにするためである。シューの垂直
方向の移動はカムシャフトを介して行なわれ、このカム
シャフトは偏心してカムジャーナルに載置されたカムを
その一端に有し、また、ポンプハウジングの垂直スロッ
トを貫通して他端がシューと係合している。カムは、カ
ムシャフトが回転されたときには、ポンプハウジングに
形成されたカムジャーナルの担持面に対して作用し、カ
ムシャフト並びにこのカムシャフトに組合わされている
シューを垂直方向に移動させる。
［実施例］ 本発明は、添付図面の第１図ないし第７図を参照する
ことにより更に良く理解される。第１図ないし第７図は
本発明の最適態様である好適実施例を図示している。第
１図に関し、同図にはポンプハウジング９が示され、こ
のポンプハウジング９には電気モータ29とそれに付随す
るギア機構１（このギア機構は公知のものである）と
が、可撓性モータマウント28とそれに付随するマウント
ネジ２とによって取付けられ、これらのモータマウント
とマウントネジとによって騒音と振動が遮断される。円
形の凹部から成るキャビティ40がポンプボディ（ポンプ
ハウジング）９の上部に画成されており、このキャビテ
ィはローラハウジング17を収容するためのものである。
ローラハウジングは一対の円板部材31と32とを含んで成
り、これらの円板部材はそれらより小径のシャフト33で
互いに連結され、環状のスロット30を画成している。少
なくとも３つのローラ16が、ローラピン13を介してロー
ラハウジング17の内部の偏心した位置に取付けられてい
る。ベアリング15がローラピン13の周りに、しかもロー
ラ16の内部に配設されており、ローラがハウジング内で
回転し易いようにしてある。更に、スペーサ14がピン13
の周りに、しかもローラ16の両側に配設されており、ロ
ーラハウジング17の環状スロット30の内部におけるロー
ラ16の適切なスペース（間隙）を確保している。ローラ
ハウジング17はシャフト41に取付けられており、シャフ
ト41はポンプボディ９のキャビティ40の貫通開口に載置
されたベアリング12の内部を貫通している。更に、別の
スペーサ11が止め輪10と共に備えられており、これらの
スペーサと止め輪とは、シャフトとローラアセンブリと
をポンプボディ９に対して適切な位置に保持している。
シャフト41はフレキシブル継手８を介してモータ29に連
結されており、このモータ29によりローラアセンブリ17
が回転される。モータ29とギア機構１との間にはスイッ
チ及びセンサを載置する載置板３が取付けられている。
このスイッチ及びセンサの載置板３は回転計数センサア
センブリ４を保持しており、センサアセンブリ４はネジ
５によって載置板３に取付けられている。回転計数セン
サ４は、継手８にネジ６で取付けた羽根車７の回転数を
カウントする。羽根車７には、継手とシャフトがモータ
により一体に回転されるときに計数センサ４にその回転
を知らせるための目印となるマークが、備えられてい
る。センサであるこのカウンタは従来の構造のものであ
り、シャフトの回転を機械的に検知するものでも良く、
また光学的に検知するものであっても良い。
第２図、第３図並びに第４図を参照すれば分るよう
に、可撓性チューブ34の内部の流体は、ローラハウジン
グ17の回転によって流動させられる。このローラハウジ
ング17の回転はローラ16を軌道回転（公転）させ、第４
図に示す如く閉位置にあるシュー19を押圧する状態で、
流体が充填されている可撓性チューブに対し間欠的に係
合及び圧縮を行なわせる。
再び図面の第１図に関し、同図からは、シュー19に凹
面が形成されていることが分かる。この凹面は、装置が
第４図に示す閉状態にあるときにローラハウジング17の
円形の形状と合う形状に、形成されている。ポンプハウ
ジング９は、その載置板42に垂直スロット36が形成され
ており、この垂直スロット36にシュー19の突起38が挿通
され、それによってシュー19は、ポンプハウジング９の
載置板42の表面に当接した状態で垂直に移動することが
できるようになっている。このシュー19の垂直方向の移
動により、図面の第２図並びに第３図に示すように開状
態とすることも、また第４図に示すように閉状態として
可撓性チューブをローラ16及びローラハウジング17に係
合させることもできる。カムシャフト39はポンプハウジ
ング９の載置板42に形成された垂直スロット37を貫通し
て、シュー19とともに垂直方向に移動可能なようにシュ
ー19と係合している。カム24がこのシャフト39に偏心し
て載置されており、このシャフト39はレバー20を介して
カム24と一体に回転され、レバー20はシュー19の底部に
形成されたスロット35を貫通してシャフト39にねじ込ま
れて係合している。
すなわち、ポンプハウジング９に作用する偏心円板の
形状をしたカム24と、シュー19に作用し、一端をカム24
に取り付られ該カム24の偏心軸線に沿って延びているカ
ムシャフト39と、一端を該カムシャフト39に取り付けら
れ該カムシャフト39から横方向に延びており、他端を操
作することによりカム24を回転可能なレバーアーム20と
により、シュー19を垂直方向に移動させるカム手段（シ
ュー駆動手段）が構成されている。
カムカバー25がネジ26を介してポンプボディ（ポンプ
ハウジング）９に載置されている。このカムカバー25
は、カム24を、ポンプハウジング９により画成されたカ
ムジャーナル43の内部に保持している。カムジャーナル
43は、楕円の筒状をしており、載置板42の背面からカム
シャフト39の軸方向に（カムカバー25へ向かう方向に）
突出するようにして形成されている（第５図ないし第７
図参照）。ボールプランジャ（例えば鋼球とこの鋼球を
押圧するスプリングとから成る機構）を組込んだスクリ
ュー部材27がカムを閉位置に保持するために用いられて
いる。第５図〜第７図に示すように、カムジャーナル43
は２つの担持面44と45とを含んで成り、これらの担持面
はカム34と協働してポンプのシュー19を開状態及び閉状
態にする。レバー20を作動することによってカム24とカ
ムシャフト39とが回転され、これによりカムシャフト39
がスロット37の内部で垂直に移動すると共にそれに応じ
てシュー19が垂直に移動し、その際シュー19の突起38は
スロット36の内部を移動する。従ってノブ21によりレバ
ーアーム20を、スロット35の中を左側の位置から右側の
位置へ、もしくは右側の位置から左側の位置へと回動さ
せるだけで、シュー19が垂直下方に摺動し装置を開状態
として可撓性チューブの装着、取外しができるようにも
なり、また、シュー19が垂直上方へ摺動してこのシュー
がローラハウジング17に当接した状態でロックされ、ロ
ーラハウジングの環状スロット30の内部においてシュー
19の凹内面とローラ16との間でチューブが圧縮されるよ
うにもなる。シュー19は、閉位置に置かれたときに３点
ロック状態を成す。すなわち、シュー19は、可撓性チュ
ーブ34と係合するように形成された弧状内面を有し且つ
三日月形の形状を成すボディを含んで成り、この三日月
形の両端部分が２つのロック点を形成しているととも
に、三日月形のこれらの端部と端部との間の弧状内面の
中央部分が第３のロック点を形成している。カムシャフ
トが所定の位置にロックされた状態にあることを表示
し、不注意からシューが外されてポンプが開状態となる
ことを防止するために、安全スイッチ22とその取付けネ
ジが23がポンプの使用を便ならしめるべく備えられてい
る。
ポンプの作動に際しては、先ず、ポンプで流動させる
流体を充填した可撓性チューブ34がシュー19の凹面とロ
ーラーハウジング17との間に挿入される。レバー10を第
２図および第３図に示す右側の位置である開位置から、
第４図に示す左側の位置である閉位置へと移動すること
により、シュー19が上昇し、チューブ34が、シュー19と
ローラハウジング17との間において、押圧された状態で
ローラ16と当接する。ハウジング17がモータによって回
転されると、ローラ16が軌道運動の軌跡をたどり、この
軌道運動によって、ローラ16が間欠的にチューブ34に押
圧当接し、チューブ内の液体を明確な吐出流量で、この
チューブの中において流動させる。
［発明の効果］ 本発明は無論、多種多様な用途に利用し得るものであ
るが、医学治療に関して、即ち体液ないし治療用液剤の
ポンピングに関して、特別の有用性が見い出されてい
る。本発明は特に、ポンピングされる流体を充填した可
撓性チューブの装着及び取外しのための操作が、迅速且
つ容易にできる点において有利である。図面から容易に
知られるように、本発明の装置は実際に片方の手を用い
るだけで開状態にも閉状態にもすることができ、分解及
び再組立の操作を必要としない。
本発明の一つの大きな特徴は、カム24、カムシャフト
39およびレバーアーム20を含むカム手段が、カム手段の
カムシャフト39が作用するところのシュー19と、カム手
段のカム24が作用するところのポンプハウジング９とと
もに、「確動カム機構」を構成していることである。こ
れにより、レバーアーム20を一方向へ回転させたとき、
シュー19は、可撓性チューブ34と係合して該チューブ34
をローラハウジング17内のローラ16と当接状態となるよ
うに保持する係合位置に向かって確実に移動し、レバー
アーム20を逆方向に回転させると、シュー19は、可撓性
チューブ34との係合を解かれて該チューブの取り外しを
可能とする脱係合位置に向かって確実に移動することが
できる。このようなシュー19の確実運動は、レバーアー
ムを回転させるだけで行うことができる。「戻しばね」
のような外部補助力を与えるような部材は必要なく、ま
た、レバーアームを回転させるときに該レバーアームに
特別な方向の力を加える必要もない。
本発明のもう一つの大きな特徴は、シュー19を移動さ
せるカム手段に「偏心円板カム」を利用していることに
ある。「偏心円板カム」を用いることにより、第１に、
シューを所望の上昇位置へと徐々に上げてゆくことがで
きる。それにつれて、挟持される可撓性チューブも徐々
に圧迫され、所望の圧迫状態となる。可撓性チューブを
取り外す場合は、逆の作用が徐々に行われる。可撓性チ
ューブには、余計な負荷がかからない。第２に、シュー
が所望の上昇位置となり、可撓性チューブが所望の取り
付け状態で保持されると、レバーアームを積極的に操作
しないかぎり、その位置ないし状態が保持される。別の
言い方をすれば、何ら外力を加えることなく、シューお
よび可撓性チューブはその位置ないし状態を保持するこ
とができる。
本発明が、種々の変更実施態様や別実施態様を予期し
ているものであることも、明白であろう。それらの変更
実施態様、ないし別実施態様も本発明の範疇に包含され
るものと理解される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のポンプの構成部材を示す分解斜視
図、 第２図は、可撓性チューブを装着するために開状態とし
た本発明のポンプを示す、正面図、 第３図は、可撓性チューブを装着した開状態の本発明の
ポンプを示す、正面図、 第４図は、可撓性チューブを装着し、閉状態として作動
準備が完了した本発明のポンプを示す、正面図、 第５図は、他の部材から分離してカムジャーナルとカム
ジャーナルに設けられた担持面とを示す拡大図であり、
シャフト上に偏心して載置されたカムを示し、同シャフ
トについては閉位置にあるところを想像線で示す図、 第６図は、他の部材から分離してカムジャーナルとカム
ジャーナルに設けられた担持面とを示す拡大図であり、
シャフト上に偏心して載置されたカムを示し、同シャフ
トについては開位置に向けて半ば回転された状態にある
ところを想像線で示す図、 第７図は、他の部材から分離してカムジャーナルとカム
ジャーナルに設けられた担持面とを示す拡大図であり、
シャフト上に偏心して載置されたカムを示し、同シャフ
トについては完全に開位置へと回転された状態にあると
ころを想像線で示す図である。 尚、図中、 ９……ポンプハウジング（ポンプボディ）、 16……ローラ、 17……ローラハウジング、 19……シュー、 20……レバーアーム、 24……カム、 29……モータ、 30……環状スロット、 31、32……円板部材、 33……連結軸、 34……可撓性チューブ、 35……シューのスロット、 36、37……ポンプハウジングのスロット、 39……カムシャフト、 41……回転シャフト、 43……カムジャーナル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム・カーラー アメリカ合衆国サウス・カロライナ州 29455，ジョンズ・アイランド，メイ ン・ロード 519 (56)参考文献 特開 昭48−104510（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−55184（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−79580（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4217993（ＵＳ，Ａ)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ポンプハウジングと、 前記ポンプハウジングに載置されたローラアセンブリ手
    段と、 該ローラアセンブリ手段に載置される可撓性チューブ
    と、 回転シャフトを介して前記ローラアセンブリ手段を回転
    させ、該ローラアセンブリ手段に前記可撓性チューブに
    対する係合及び圧縮を行なわせることにより、前記可撓
    性チューブを通して連続的に流体を吐出流動させる、回
    転手段と、 前記ローラアセンブリ手段に近接して前記ポンプハウジ
    ング上に載置されたシュー手段にして、前記可撓性チュ
    ーブと係合して該可撓性チューブを前記ローラアセンブ
    リ手段と当接状態になるように保持する係合位置と、前
    記可撓性チューブとの係合を解かれ、前記可撓性チュー
    ブの取り外しを可能とする脱係合位置との間を移動可能
    なシュー手段と、 前記シュー手段を前記係合位置と前記脱係合位置との間
    で移動させるためのカム手段と、 を備える蠕動ポンプであって、 前記カム手段が、前記ポンプハウジングに作用する偏心
    円板の形状をしたカムと、一端を前記カムに取り付けら
    れ、該カムの偏心軸線に沿って延び、前記シュー手段と
    ともに移動可能なように該シュー手段と係合しているカ
    ムシャフトと、一端を該カムシャフトに取り付けられ該
    カムシャフトから横方向に延びており、他端を操作する
    ことにより前記カムを回転可能なレバーアームとを含ん
    でおり、 前記レバーアームが前記シュー手段に形成されたスロッ
    トを貫通しており、 前記シュー手段と、前記カム手段と、前記ポンプハウジ
    ングとが、確動カム機構を構成しており、それによっ
    て、前記レバーアームを一方向へ回転させたときに前記
    シュー手段が前記係合位置に向かって確実に移動し、前
    記レバーアームを前記一方向と逆の方向に回転させたと
    きに前記シュー手段が前記脱係合位置に向かって確実に
    移動するようになされている、 蠕動ポンプ。
  2. 【請求項２】前記ローラアセンブリ手段が、前記回転手
    段に連結された前記回転シャフト上に配設されたローラ
    ハウジングの内部に載置された少なくとも３つのローラ
    を含んで成り、前記回転シャフト及び前記ローラハウジ
    ングの回転により前記ローラが前記回転シャフトの周り
    を軌道回転（公転）し、 前記ポンプハウジングには前記シュー手段を該ポンプハ
    ウジングに摺動自在に係合させて該シュー手段を移動自
    在とする手段が備えられ、 前記カムシャフトは前記ポンプハウジングに画成された
    スロットを貫通して他端で前記シュー手段と係合してお
    り、 前記カムは、前記カムシャフトが回転されたときに、前
    記ポンプハウジングにより画成されているカムジャーナ
    ルに作用して前記シュー手段を前記可撓性チューブに当
    接するように移動させ、閉位置に置かれたときには３点
    ロック状態を成す、請求項１記載の蠕動ポンプ。
  3. 【請求項３】前記ローラハウジングが、一対の平行な円
    板部材を含んで成り、それらの円板部材が連結軸上に互
    いに離隔して配設されて前記チューブの一部分が装着さ
    れる環状スロットを形成しており、前記ローラが、前記
    円板部材の間に前記連結軸に対して平行に載置されてい
    る、請求項１または２に記載の蠕動ポンプ。
  4. 【請求項４】前記回転手段が電気モータである、請求項
    １ないし３のいずれかに記載の蠕動ポンプ。
  5. 【請求項５】前記カムシャフトが前記レバーアームを介
    して垂直に移動されるようになされている、請求項１な
    いし４のいずれかに記載の蠕動ポンプ。
  6. 【請求項６】前記シュー手段が、前記係合位置へと移動
    されたときに前記可撓性チューブと当接する弧状面を画
    成するボディを含んでいる、請求項１ないし５のいずれ
    かに記載の蠕動ポンプ。
JP63159038A 1987-06-26 1988-06-27 蠕動ポンプ Expired - Lifetime JP3068132B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US66759 1987-06-26
US07/066,759 US4813855A (en) 1987-06-26 1987-06-26 Peristaltic pump

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JPH01100395A JPH01100395A (ja) 1989-04-18
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