JP3338603B2 - 流量予測方法及び輸液ポンプ - Google Patents
流量予測方法及び輸液ポンプInfo
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Description
輸液ポンプに係り、特に任意の外径と肉厚を有する輸液
チューブを用いて、輸液ポンプに並設される複数のフィ
ンガによるペリスタルティック(蠕動)運動により薬液
等を送液する際の流量予測に関するものである。
は内容液を送り出すために、輸液チューブの長手方向に
作用するペリスタルティック運動により送液するフィン
ガ機構を備える輸液ポンプが使用されている。
B1の「ポンピング装置」に開示される装置によれば、
輸液チューブの上流側と下流側において輸液チューブを
閉塞するための閉塞手段を夫々配設しておき、その間に
複数のフィンガを有したフィンガ部材を設けておき、フ
ィンガ部材により輸液チューブを保持した状態にしてか
ら往復駆動することにより、輸液チューブを外周面側か
ら押圧して略完全に潰す状態にして輸液を行う技術が示
されている。
動により送液するフィンガ機構を備える輸液ポンプにお
ける送液流量は、フィンガ移動速度、輸液チューブの内
径寸法、肉厚により大きく変動してしまうことから、必
ず指定の輸液チューブを使用することでオープンループ
制御する専用輸液セットを使用するようにしていた。こ
こで、このオープンループ制御とは、点滴用センサによ
る点滴量の検出に基づいて輸液戸集の点滴量を自動的に
調整するフィードバック制御方式とは異なる制御方式の
ことを言う。
がある場合には、点滴筒センサを用いた上記のようなフ
ィードバック制御方式によらざるを得なかった。
点滴筒センサを用いたフィードバック制御方式は点滴筒
プローブ他が振動に弱い欠点があり、かつまた夫々の点
滴筒に適合させたセッティングが必要となるので非常に
面倒となる欠点がある。
液セットは耐振動性に優れるが、点滴筒プローブ等の振
動による測定誤差を生じる虞のある部品を用いる必要が
あるために、指定の輸液チューブ以外を使用できず、ま
た誤って使用するかまたは無理矢理指定以外の輸液チュ
ーブを使用した場合には所定の送液流量を保証できなく
なる問題があった。
てなされたものであり、耐振動性に優れるフィンガ機構
のペリスタルティック運動により薬液、輸液剤などを送
液する輸液ポンプにおいて、指定以外の輸液チューブを
用いた場合に、所定の送液流量を保証できるようにした
流量予測方法及び輸液ポンプの提供を目的としている。
的を達成するために、本発明によれば、輸液チューブを
用いて、輸液ポンプに並設される複数のフィンガによる
ペリスタルティック運動により送液する際の流量予測方
法であって、前記輸液チューブを前記輸液ポンプに装着
した状態で、前記外径を測定し、前記輸液チューブを前
記輸液ポンプに装着した状態で、前記輸液チューブの内
径部が当接するまで潰すようにして前記肉厚を測定し、
夫々の前記測定により得られた前記外径と前記肉厚とを
前記ペリスタルティック運動のためのフィンガ機構の移
動関数に代入して、前記輸液チューブを装着した状態の
前記ペリスタルティック運動による送液量を予測演算
し、該予測演算した結果を出力することを特徴としてい
る。
て、並設される複数のフィンガによるペリスタルティッ
ク運動により送液するための輸液ポンプであって、前記
輸液チューブを装着した状態で、前記外径を測定する外
径測定手段と、前記輸液チューブを装着した状態で、前
記輸液チューブの内径部が当接するまで潰すようにして
前記肉厚を測定する肉厚測定手段と、前記ペリスタルテ
ィック運動のためのフィンガ機構の移動関数を予め記憶
するとともに、前記外径測定手段と前記肉厚測定手段と
に接続される制御手段とを具備してなり、前記輸液チュ
ーブを装着した状態の前記ペリスタルティック運動によ
る送液量を前記制御手段において演算し、該演算した結
果に基づいて送液することを特徴としている。
添付図面を参照して説明する。図1(a)は輸液ポンプ
の要部を示した平面図であり、また図1(b)は(a)
のX‐X矢視断面図、(c)は(a)のY‐Y矢視断面
図であり夫々が制御部10に接続される様子を示してい
る。
ィック運動の駆動部はポンプの基部3に内蔵固定されて
おり、不図示の駆動モータの回転力がカム軸に伝達され
て、このカム軸に固定されるカムが、フィンガ2に対し
て接触することで、カムの回転運動をフィンガ2の直線
運動に変換するように構成されている。
5に対してコイルバネ、板バネ、バネ等の弾性部材を介
して固定される受け板との間で、図中の輸液チューブ1
を挟持する状態に保持する一方で、複数のフィンガ2が
図中の範囲Lに並設されて所定のペリスタルティック運
動を行うことで、後述するように順番に可撓性の輸液チ
ューブ1を圧閉することにより送液を行うように構成さ
れている。
径測定手段4が設けられている。この装置4はドア5に
設けられており、ドア5の支点7において回動自在に設
けられており、ドア5を図示のように閉じたときに常時
閉じる方向に付勢されているアーム6に対して輸液チュ
ーブ1の外周部位が当接して、アーム6を矢印方向に開
くように構成されている。このアーム6にはドア5に固
定される作動トランス式リニアゲージ8のアクチエータ
が設けられており、移動量に比例した出力を制御部10
に送るようにして輸液チューブ1の外直径D(2R+2
d)を測定できるようにしている。
1の内径部が図示のように互いに略完全に当接するまで
潰すようにして肉厚2dを測定する肉厚測定手段15
は、並設されるフィンガ機構2の内の最下流側のフィン
ガ機構を利用することができ、あるいは、独立して設け
ることもできるが、最下流側のフィンガ機構を利用する
ことでより安価に構成することができる。このために、
フィンガ2には弾性体12を間に設けることで、上記の
カム機構による下死点以上の移動を可能にしている。そ
してこのフィンガ2には作動トランス式リニアゲージ8
のアクチエータが設けられており、移動量に比例した出
力を制御部10に送るようにして肉厚dを測定できるよ
うにしている。
ロック図である。本図において、制御部10にはフィン
ガ機構2の任意の位置xにおける移動関数f(x)が記
憶されていて、機構のカムのオフセット量と範囲Lから
求まる関数が入力されており、さらに表示部11が接続
されている。尚、ここで言う関数f(x)とは、フィン
ガ機構2のフィンガの先端部2aの位置を表わすもので
ある。(図2(a)を参照)次に、図2の測定原理図に
おいて、フィンガ機構は(a)に示したように範囲Lで
1周期(サイクル)分の移動が行われて、可撓性の輸液
チューブ1を図示のように夫々のフィンガ2が順次押圧
して送液する。A箇所では、(b)の輸液チューブ1の
断面図に示したように略完全に潰すようにして逆流を防
止する。また、B箇所ではフィンガ2がチューブ1から
略完全に離れる位置に移動して、(c)に示されるよう
に円形になり、内径の断面積SはπR2(半角2はべき乗
を示す)から求まる。
(d)において、図示されるようにチューブがフィンガ
2により潰されて平行辺と円弧とから形成される形状に
なると仮定して、平行辺の部分の内部面積は2raから
求まり、また円弧部の内部面積はπr2(半角2はべき乗
を示す)から求まるので、断面積S=πr2+2raを
得る。
/2であるので、これを代入してS=2πRr−πr2
を得る。
(x)/2−dであるので、これを代入して、
てから、前記フィンガ機構2の1周期であるフィンガ2
1から2n(L)分の吐出量(QL)を、
ガ移動速度、即ち、フィンガ21から2nの各先端部2a
が下死点2a1の位置になるようにl方向に順次移動す
る速度、tは時間)とするとL=vtなので、単位時間
当たりの流量(Q)を、
ここで、上死点2a1と下死点2a0との幅であるストロ
ークD0(図2(e)を参照)として、f(x)=2(R
+d)−D0+D0sinπx/Lとすることができる。
ここで、x=0→D=0;x=L/2→D=D0;x=
L→D=0;D=D0dsinπx/Lこの結果を表示
する。
ートである、本図において、装置側の電源が投入されて
準備が整うと、任意の未知の外径と肉厚を有する輸液チ
ューブが装置にセットされてドアが閉じられる(ステッ
プS1)。この後に、外径測定装置において輸液チュー
ブを装着した状態で、外径が測定されて制御部に入力す
る。この後に、ステップS3に進み、フィンガ機構を動
作させて輸液チューブの内径部が当接するまで潰すよう
にして肉厚を測定する。f(vt)は不変の関数なの
で、但し後述するフィンガ下死点でのコントロールをす
るならば、f(x)を演算セットする必要があるが、入
力のステップはいらない。外径と肉厚とを代入して、輸
液チューブを装着した状態のペリスタルティック運動に
よる任意の位置(x)における断面積Sを「数4」から
得る(ステップS5)。
量(QL)を、「数5」から得る。また、このように数
式5から吐出量(QL)を得てから、ステップS7に進
み、単位時間当たりの流量(Q)の輸液速度を、「数
6」から演算して、表示して終了する。
で、表示結果に基づいて動作時間(輸液速度制御)を適
宜設定することで、任意の輸液チューブを使用できるよ
うになる。
製造方法で作られた輸液チューブであっても肉厚には製
造上変動する公差分がさらに肉厚分に加わることになる
ので、逆流防止のフィンガ以外はチューブの内径がゼロ
になるまで輸液チューブを完全に潰さないように各フィ
ンガを駆動するようにすれば、チューブ外径の潰し量と
吐出量の関係には肉厚公差分の誤差が含まれなくできる
ようになり、より精度をアップできる。この場合、上述
のステップ4の工程の後に、フィンガ2が最大移動する
上死点の位置においても、肉厚の公差を考慮して、その
挟持幅を内径がゼロにならないようにフィンガ2の下死
点での制御をするようにf(x)を設定する工程を加え
れば、吐出量の変化は外径の公差にのみ依存する事にな
るのでチューブの製造管理が容易となる。
制御して、予めセットされた輸液量にするようにしても
良い。
耐振動性に優れるフィンガ機構のペリスタルティック運
動により送液する輸液ポンプにおいて指定以外の輸液チ
ューブを用いた場合に、所定の送液流量を保証できるよ
うにした流量予測方法及び輸液ポンプを提供できる。
り、また図1(b)は(a)のX‐X矢視断面図、
(c)は(a)のY‐Y矢視断面図、(d)はブロック
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 輸液チューブを用いて、輸液ポンプにお
いて並設される複数のフィンガによるペリスタルティッ
ク運動により送液する際の流量予測方法であって、 前記輸液チューブを前記輸液ポンプに装着した状態で、
前記外径を測定し、 前記輸液チューブを前記輸液ポンプに装着した状態で、
前記輸液チューブの内径部が当接するまで潰すようにし
て前記肉厚を測定し、 夫々の前記測定により得られた前記外径と前記肉厚とを
前記ペリスタルティック運動のためのフィンガ機構の移
動関数に代入して、前記輸液チューブを装着した状態の
前記ペリスタルティック運動による送液量を予測演算
し、該予測演算した結果を出力することを特徴とする流
量予測方法。 - 【請求項2】 前記外径を(2R+2d、但しRは内径
の半径、dは肉厚)とし、前記肉厚を(d)として前記
輸液チューブを前記輸液ポンプに装着した状態で、前記
外径(2R+2d)を測定し、 前記輸液チューブを前記輸液ポンプに装着した状態で、
前記輸液チューブの内径部が当接するまで潰すようにし
て前記肉厚(d)を測定し、 夫々の前記測定により得られた前記外径と前記肉厚とを
前記ペリスタルティック運動のためのフィンガ機構の移
動関数f(x)に代入して、 フィンガ機構の任意の位置(x)における流路断面積
(S)を、 【数1】 該数式1から得て(x)をパラメータとしてから、前記
フィンガ機構の1周期(L)分の吐出量(QL)を、 【数2】 該数式2から得て、前記複数のフィンガにより潰される
前記輸液チューブの長さ(L)はvt(vはフィンガ移
動速度、tは時間)とするとL=vtなので、単位時間
当たりの流量(Q)を、 【数3】 該数式3から演算することを特徴とする請求項1に記載
の流量予測方法。 - 【請求項3】 任意の外径と肉厚を有する輸液チューブ
を用いて、並設される複数のフィンガによるペリスタル
ティック運動により送液するための輸液ポンプであっ
て、 前記輸液チューブを装着した状態で、前記外径を測定す
る外径測定手段と、 前記輸液チューブを装着した状態で、前記輸液チューブ
の内径部が当接するまで潰すようにして前記肉厚を測定
する肉厚測定手段と、 前記ペリスタルティック運動のためのフィンガ機構の移
動関数を予め記憶するとともに、前記外径測定手段と前
記肉厚測定手段とに接続される制御手段とを具備してな
り、 前記輸液チューブを装着した状態の前記ペリスタルティ
ック運動による送液量を前記制御手段において演算し、
該演算した結果に基づいて送液することを特徴とする輸
液ポンプ。 - 【請求項4】 前記外径測定手段は、前記輸液チューブ
の外周部位に対して当接する検出部材に設けられる第1
の変位電気変換部から構成され、 また、前記肉厚測定手段は、前記並設される複数のフィ
ンガの内の最下流側のフィンガ機構に連動する第2の変
位電気変換部から構成されることを特徴とする請求項3
に記載の輸液ポンプ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34327695A JP3338603B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 流量予測方法及び輸液ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34327695A JP3338603B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 流量予測方法及び輸液ポンプ |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH09182789A JPH09182789A (ja) | 1997-07-15 |
JP3338603B2 true JP3338603B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=18360276
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP34327695A Expired - Fee Related JP3338603B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 流量予測方法及び輸液ポンプ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3338603B2 (ja) |
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JP6981448B2 (ja) * | 2018-06-08 | 2021-12-15 | オムロン株式会社 | コントローラ、コントローラの制御方法、学習装置、およびプログラム |
EP3804783B1 (en) * | 2018-06-08 | 2023-08-02 | OMRON Corporation | Controller, method for controlling controller, learning device, and program |
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1995
- 1995-12-28 JP JP34327695A patent/JP3338603B2/ja not_active Expired - Fee Related
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