JP3935930B2 - ぜん動ポンプシステム - Google Patents

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Description

本発明は、ぜん動ポンプシステムに関する。
ぜん動ポンプは、液状の薬品を供給するため、例えば非常に規則的な流量での灌注を行うために医学分野において特に使用されている。ただし、ぜん動ポンプの使用はそれに限定されるものではない。
例えば、フランス国特許出願第2383333号又は同第2644212号に記載されているような従来形態においては、これらポンプはモータ組立体カセットとを具備する。該カセットは本質的にポンプ供給されるべき液体が流れるチューブによって構成され、該チューブは変形自在であると共に壁に対して押圧される。チューブによって形成されるループ内には共に回転するように駆動される複数個のホイールが存在し、これらホイールはチューブを局所的に圧搾する。ホイールは、カセットが取付けられているときに、モータ組立体のシャフトを回転させることによって駆動される。圧搾され点の間においてチューブは液体の充填されたチャンバを画成し、ホイールの回転によりチューブ入口からチューブ出口に向かってチャンバが移動する。これにより、液体はチューブ入口から出口まで非常に正確な所定流速で搬送され、この流速は、まず2つの圧搾点間のチューブの容量に依存し、またホイール組立体の回転する速度にも依存する。
2つの投薬操作の間において、ポンプのモータ部分はそのままでも良いが、チューブは当然ながら交換されねばならず、実際上カセット全体を交換する必要があることが理解されよう。残念ながら、カセットはチューブだけでなく駆動ホイールもを有しており、また、これらは実用に耐え得る高いポンプ精度を実現するために極めて高精度に機械加工される必要がある。換言すると、カセットのコストモータ組立体のコストと比較して小さいが、無視できるものではない。
そこで、本発明の目的は、各使用後に捨てる必要のある『カセット』が簡単な構造であり、よって安価であるようなぜん動ポンプシステムを提供することにある。
この目的を達成するために、本発明のぜん動ポンプシステムは、第1組立体であって、回転駆動手段(36)と、上記回転駆動手段によって回転せしめられると共に自由端部(40)を有するシャフト(38)と、上記シャフトの自由端部が中に突出する凹所(34)を有するハウジング(32)と、回転軸と該回転軸に関して対称である能動的なトレッド面(80)とをそれぞれが有する複数のホイール(48)と、上記ホイール用の取付け手段であって、上記シャフトの軸線に沿って上記凹所内を移動するように取付けられると共に該シャフトの自由端部が貫通し得るオリフィス(52)を有するプレート(50)と、上記プレートに対して上記シャフトの軸線回りで回転可能な可動手段(54、64)であって上記ホイールが上記プレートに対してその回転軸線に沿って並進移動するのを阻止する手段と上記シャフトの軸線に対して上記ホイールの回転軸を平行に保持する手段と各ホイールが回転することができるようにする手段と上記ホイールの回転軸を径方向に案内する手段(62、66)とを有する可動手段と、を有する取付け手段と、を備える第1組立体と、上記第1組立体から独立した第2組立体であって、少なくとも円筒状部分を含む壁(16)と、該壁の内面に取付けられる変形可能なチューブ状ダクト(22)とを備える第2組立体と、を具備するぜん動ポンプシステムにおいて、上記第2組立体を上記第1組立体のホイールの周りに係合させることにより、該ホイールのトレッド面が上記取付け手段の回転軸線に向かって移動せしめられて各ホイールの部分が上記オリフィスに対面して配置され、上記第1組立体の凹所の中に上記取付け手段を押し下げることにより、上記シャフトの自由端部がオリフィスを貫通し、上記ホイールが該シャフトの軸線から径方向に離れるように拡開するように上記シャフトの側壁がこれらホイールと協働し、これによりチューブ状ダクトが上記ホイールと上記第2組立体の壁との間で局所的に圧搾されるを特徴とする
いわゆる『第2』組立体は、従来のカセットの一部の均等物を構成し、ここでは『インサート』として言及されることが理解されよう。その構造は、好ましくはカバーを備えた壁部分のみを有するので非常に簡素であり、ホイールと協働する変形可能なホースの部分と関連する。従って、この構造は、極めて簡単であり且つ安価である。一連のホイールは、第1組立体、すなわちモータユニットの一体部分を形成し、これはぜん動ポンプの2の使用の間に自然に交換されないものであることが理解されよう
プレート及び取付け手段の存在によりポンプ毎に直径の異なるホイールを選択することができ、これにより、所定回転速度に対するポンプの流速を調整することができることが理解されよう。当然ながら、駆動モータのシャフトの直径は、シャフトホイールとが確実に接触するように、ホイールの直径に適合されなければならない。
ポンプシステムの好適な実施態様において、第1組立体のハウジングの凹所は、シャフト回りでほぼ円筒形状であると共に底部を有し、シャフトの軸線に沿ってプレートを並進案内するための手段を更に有し、且つプレートを底部から遠ざけるようにこれら底部とプレートとの間に介装される弾性手段を備えることを特徴とする。
また、好ましくは、取付け手段は、プレートのオリフィスの軸線回りで自由に回転可能ようにプレートに取付けられると共にオリフィスに対応し且つシャフトを通すのに適した通路を備えるターンテーブルを具備する
本発明の他の特徴及び利点は、限定するものではない例として示された本発明の実施態様の下記記載を読むことにより明確されよう。下記記載は以下の添付図面を参照している。
図1は、インサートが所定場所に装着される前のモータユニットの平面図である。
図2は、インサートの平面図である。
図3は、インサートと分離しているモータユニットとを示すポンプシステムの鉛直断面図である。
図4は、図3に似ているが、モータユニットのホイールに係合しているインサートを示図である。
図5は、第1の変更実施態様を構成するぜん動ポンプシステムの一部を示す図である。
図6a及び図6bは、それぞれ係合中と押し下げられている状態の、第1変更実施態様におけるインサート及びホイールを示す平面図である。
図7は、第2の変更実施態様におけるモータ部分の破断図である。
上述のように、本発明のぜん動ポンプシステムは、第1にモータ組立体を具備し、第2にインサートを構成する別の組立体を具備する
まず、図2及び3を参照して、全体が参照番号10で示されたインサートについて説明する。図2に示したように、インサート10は、円筒状の内部凹所14を画成するハウジング12を具備するこの凹所14は、中心Cに対して所定角度(180°より大きく、例えば約210°である)を占めるハウジングの円筒状の側壁16によって画成され、凹所の壁は中実部分18で仕上げられている。図3に明示されているように、壁16の上縁部は透明なカバー19で補助的に閉塞されるのが好ましい。これに対して、壁16の下縁部20は開放される。換言すると、凹所14は下方に向かって開いている。凹所14の内部には、後述するような変形可能な材料で形成されたチューブ状ダクト(チューブ)22が設けられる。好ましくは、静止時において、チューブ状ダクト22の横断面はほぼ楕円形であり、その長軸は壁の高さ方向に平行である。チューブ状ダクト22は、壁16の内面の湾曲した窪み24に正確に受容される。チューブ状ダクト22の入口端22aと出口端22bは、インサート10のハウジングの中実部分18に固定される。従って、チューブ状ダクト22は、インサートのハウジング内部完全に不動に保持される。図1に示したように、凹所14の内側に対して向けられるチューブ状ダクト22の面は拘束されていない。
図1及び3を参照して、ぜん動ポンプシステムのモータ部分の第1の実施例について説明する全体が参照番号30で示されたモータ組立体(モータ部分、モータユニット)は、後述のようにインサート10を受容するのに適した凹所34を画成するハウジング32を具備する。また、モータ組立体30はハウジング32に取付けられた適当なタイプのモータ36を有し、その出力シャフト38は凹所34内へ凹所対称軸線XX’に沿って延びている。実施例において、シャフト38は円錐台状の自由端40を有する。図1に明示されているように、ハウジング32の内部凹所34はカセットのハウジング12の外側形状と合致する形状となっている。凹所34はシャフト38が開口44を介して貫通する底部42を有する。凹所34の内部にはホイール48を取付けるための組立体46が設けられる。図1及び3を参照して記載される特定の実施例においては、ホイールの数は3つであり、それらは参照番号48a、48b及び48cで示される。
取付け組立体46は本質的にプレート50によって構成され、その外側縁部50cは凹所34の内壁と合致する。プレート50は軸線XX’に沿って並進案内しつつ凹所34内に移動することができる。プレート50は軸方向のオリフィス52を有する。
また、プレート50にはホイール案内ターンテーブル54取付けられる。図示した例において、ターンテーブル54は、プレート50に対して軸線XX’回りで回転するように取付けられているが、プレートに対して軸線XX’に沿って並進移動することは防止されている。この結果は、例えば、ターンテーブル54の中央部分に円筒状のスリーブ56を設けると共にこのスリーブをプレート50の中央部分の底部肩部59と協働する舌状部58で終端するようにすることにより得られる。スリーブ56ターンテーブル54は連携して軸線方向の通路(オリフィス)60を画成しており、その直径dはシャフト38の直径d’よりも大きい。ターンテーブル54は、ホイール48の数に等しい数の方向スロット(スライドウェイ、溝部)62a、62b及び62cを有する。ターンテーブル54はターンテーブル54に取付けられた上方ディスク64によって仕上げられており、上方ディスク64は下側のターンテーブル54のスロット62a、62b及び62cと合致する方向のスロット66a、66b及び66cを備える。
ホイール48aから48cの各々はシャフト68によって具体化され回転軸線xx’を有し、シャフト68の端部70及び72は各ホイールの端面74及び76を越えて突出している。各ホイールのシャフトの端部70及び72は、下方のターンテーブル54のスロット62及び上方ディスク64のスロット66に侵入する。これら2つの部材間の間隔はホイールの高さhよりもごく僅かに大きく、これによりホイールは軸線XX’に平行な並進移動を実質的に阻止されつつ軸線XX’回りで自由に回転することができるようになる。図3に示されるように、各ホイールは、その軸線xx’回り直径Dの好適に膨らんだトレッド面(トレッド壁)80を有する。
また、バネ78又は他の適当な弾性システム、モータ組立体の凹所34内に配置され、凹所の底部42とプレート50の底面50bとの間に介装される。従って、バネは凹所34内の高い位置にプレート50を保持しようとし、プレートは凹所34の周囲において肩部79によって保持される。
ここで、図3及び4を詳細に参照して、本発明の第1実施例を構成するぜん動ポンプシステムがどのように用いられるかについて以下に説明する
最初に、モータ組立体30は高い位置にプレート50を有し、その上にはホイール48a〜48cが保持される。インサート10は分離されており、その中にはポンプ送りされるべき液体が沿って流れるチューブ状ダクト22の一部が固定されるこの様子は図3に示されている。
インサート10は、先ずモータ組立体30のホイール48の周りに係合する。インサートの凹所内に突出するチューブ状ダクト22の部分とホイール48a〜48cのトレッド面80との接触によりホイール48が軸線XX’に向かって自由に移動し得るので、この係合は容易に行われる。図4に示したように、この操作の最後において、各ホイール48の底部端面76の一部ターンテーブル54の軸方向の通路60重なる。
図4は、ホイール48周りに係合したインサートを示している。ホイール及びインサートはバネ78によって高い位置に保持されており、バネ78はプレート50が肩部79によって保持される凹所34の上端部に向かってプレート50を付勢しているその後、インサート10、すなわちプレート50が押し下げられると、バネ78押圧される。この操作中、シャフト38の円錐台状の端部40ホイール48a〜48cを押圧し、軸線XX’から離れるようにそれらを移動させ、これによりチューブ状ダクト22が3つの接触領域において局所的に自然に押圧されるようになる。それらが外方に移動するとき、ホイールは、径方向のスロット62、66によって案内される。プレート50がインサートと共に凹所34に完全に押し下げられると、駆動シャフト38の側壁38aは、トレッド80を押圧することにより、3つのホイール48a、48b、48cと協働し、これらホイールはこれら接触点において完全にチューブ状ダクト22を閉鎖する。この操作が完了すると、クリップ手段(図示せず)がハウジング32の凹所34内にインサート10を保持する役目を果たす。この位置において、ぜん動ポンプシステムの操作準備が整う。
公知のように、モータ36からの駆動力のしたでホイール48のトレッド面に摩擦接触しながらシャフト38が回転することにより、ホイールがそれ自体の軸線xx’回りで回転し、更にホイール全体がターンテーブル上で軸線XX’回りを旋回する。これによりチューブ状ダクト22に沿って液体が流れる。
加えて、プレート50の存在とホイール48を案内するターンテーブル54の存在とにより、所定の回転速度のシャフト38に対して流速を決定するためにホイールの直径D及び数を選択することができるということが強調されるべきである。当然ながら、ホイールとの接触点においてチューブ状ダクト22が適切に閉鎖されるようにシャフトの直径d’を適合させることが必要である。
図5は、ホイール周りにインサート10を係合させることを容易にし且つシャフト38の端部がホイール間を通過するのを容易にする変更例を示す。
図5は、各ホイール48の底面76の外周が参照番号82において面取りされていることを示す。加えて、参照番号40’で示したシャフト38の自由端は、軸方向の断面において湾曲しており、その湾曲はシャフトの側壁38aから上端84に行くにつれて小さくなるようなものとなっている
加えて、戻りバネ86又は他の弾性システムは、ホイールのシャフトの端部70、72を受容する方向のスロット62、66内に取付けられ、プレート50の軸線XX’に向かってホイールを付勢する。
これらバネは、ホイールのシャフトの対応する端部70又は72と、スロット62又は66の閉じた端部88との間に介装される。
図5を参照して説明した構造によれば、ホイールがバネ86によって軸線XX’に近接して保持されるので、ホイール48周りにインサート10を配設するのが容易になることが理解されよう
シャフトの端部40’の形状が特殊であることとホイールの底面の外周に面取りが施されていることとによりプレート50が押し下げられるときに、ホイールを押し戻してバネ86を圧縮しつつホイール間にシャフトを通過させるのが容易になる。ぜん動ポンプの操作時に、これらバネはホイールのトレッド面80とシャフトの壁との間の接触力を増大させる。
ぜん動ポンプシステムの第2の変更態様は、図7を参照して記載される。インサート10は変更されないので、モータ手段30’に為された変更に関してのみ説明する。プレート50’は、その軸線方向のオリフィス52とその肩部59を具備する。スリーブ90は、オリフィス52で自由に回転し得るように取付けられる。軸線XX’に沿う並進移動が阻止され、面取り付き端部92は、プレートの上面50aに突出する。図3のターンテーブル54に対応するターンテーブル54’は軸方向の孔94を有し、この孔94は孔94内を自由に摺動するスリーブ90周りに係合する。ターンテーブル54はホイール48と同数の径方向スロット62’を有する。各スロット62’は、一端が94に向かって開き、他端が閉じている。各スロット62’内にはスライダ98が取付けられている。各スライダ98には、ホイールのシャフトの下端部72を受容するようにオリフィスが穿設される。孔94に対面するスライダの端部102は鉛直断面において丸まっている。
スライダ98とスロットの閉じた端部96との間の各スロット62’内に戻りバネ104が取付けられる。戻りバネ104により、スライダ98の端部102が、孔94内に突出し、スリーブ90の面取り部分92に当接する。
上方ディスク64’は、その下のターンテーブル54’と同じ構造を有し、スロット66’と、戻りバネ104’と、ホイール48のシャフトの上端部70を受容するスライダ98’とを有する。プッシュボタン106は、軸線方向の94’に係合し、スライダ98’当接する面取り付き端部108を有する。
図6の実施態様のぜん動ポンプは以下のように用いられる。静止時において、ホイール48はバネ104及び104’によって軸線XX’に向かって押圧される。従って、ホイール周りにインサート10を係合させることは非常に容易である。インサートがほぼ完全にホイール48周りに係合すると、プッシュボタン106は、手によるか、あるいは、もし有るならばインサートのカバーを介してのいずれかにより、94’に押し下げられる。プッシュボタン106を押し下げること、及びその結果孔94にスリーブ90を係合させることにより、スライダ98、98’スロットに沿って押し出され、バネ104、104’を押圧する。これによりホイール48拡開される。この拡開は、スリーブ90及びプッシュボタン106の円筒状部分がスライダ98及び98’と接触するまで継続する。この位置において、ホイールのトレッド面80間の間隔はシャフト38の直径よりも僅かに小さい。
以下のステップにおいては、プレート50は、インサートと共に、ハウジングの凹所34の中に押し下げられる。この間、シャフト38の側壁はホイール48を完全に押し出し、これによりチューブ状ダクト22が局所的に押圧される。
これによりポンプが使用可能になる。
モータが停止したときには、図6aに示したように、1つのホイールが、図6aではホイール48aが、モータユニットの対称面AA’回転軸線xx’を有することが好ましく、他の2つのホイール48b及び48cが面AA’に関して対称に配置されることが好ましい。これは、インサートのチューブ状ダクト22が所定湾曲の場合、インサートが所定位置に装着される間、ホイール48aのみがチューブ状ダクト22に近接し、ホイール48b及び48cはチューブ状ダクト22から離れているためである。これによりインサート10ホイール周りに係合することが容易になることが理解されよう。この特別な位置決めは、ホイールの実際の位置を検出するためにハウジング32に取付けられるポジションセンサを組み込むことにより、そしてホイール48aを所定位置に移動させるために該センサによってモータを限定的に制御することにより、実現できる。

Claims (13)

  1. 第1組立体であって、回転駆動手段(36)と、
    上記回転駆動手段によって回転せしめられると共に自由端部(40)を有するシャフト(38)と、
    上記シャフトの自由端部が中に突出する凹所(34)を有するハウジング(32)と、
    回転軸と該回転軸に関して対称である能動的なトレッド面(80)とをそれぞれが有する複数のホイール(48)と、
    上記ホイール用の取付け手段であって、上記シャフトの軸線に沿って上記凹所内を移動するように取付けられると共に該シャフトの自由端部が貫通し得るオリフィス(52)を有するプレート(50)と、該プレートに対して上記シャフトの軸線回りで回転可能な可動手段(54、64)であって上記ホイールが上記プレートに対してその回転軸線に沿って並進移動するのを阻止し、上記シャフトの軸線に対して上記ホイールの回転軸を平行に保持し、各ホイールが回転することができるようにし、上記ホイールの回転軸を径方向に案内(62、66)する手段を有する可動手段と、を有する取付け手段と、を備える第1組立体と、
    上記第1組立体から独立した第2組立体であって、少なくとも円筒状部分を含む壁(16)と、該壁の内面に取付けられる変形可能なチューブ状ダクト(22)とを備える第2組立体と、を具備するぜん動ポンプシステムにおいて、
    上記第2組立体を上記第1組立体のホイールの周りに係合させることにより、これらホイールのトレッド面が上記取付け手段の回転軸線に向かって移動せしめられて各ホイールの部分が上記オリフィスに対面して配置され、
    上記第1組立体の凹所の中に上記取付け手段を押し下げることにより、上記シャフトの自由端部が上記オリフィスを貫通し、上記ホイールが該シャフトの軸線から径方向に離れるように拡開するように上記シャフトの側壁がこれらホイールと協働し、これによりチューブ状ダクトが上記ホイールと上記第2組立体の壁との間で局所的に圧搾されることを特徴とする、ぜん動ポンプシステム。
  2. 上記第1組立体のハウジング(32)の凹所(34)は、上記シャフト回りでほぼ円筒形状であると共に底部(42)を有し、上記シャフトの軸線に沿って上記プレートを並進案内する手段(34)を更に有し、且つ該プレートを底部から遠ざけるようにこれら底部とプレートとの間に介装される弾性手段(78)を備えることを特徴とする、請求項1に記載のぜん動ポンプシステム。
  3. 上記可動手段は、上記プレート(50)のオリフィス(52)の軸線回りで自由に回転可能なように該プレート(50)に取付けられると共に上記オリフィスに対応し且つ上記シャフト(38)を通すのに適した通路(60)を備えるターンテーブル(54)を具備することを特徴とする、請求項1又は2に記載のぜん動ポンプシステム。
  4. ホイールはその回転軸に垂直な2つの端面(74、76)を更に有し、上記回転軸の端部(70、72)はこれら端面を越えて延びることを特徴とする、請求項3に記載のぜん動ポンプシステム。
  5. 上記可動手段のターンテーブル(54)は上記ホイールの回転軸の一方の端部(72)を受容するのに適した上記ホイールの数に対応した数のスライドウェイ(62、62’)を具備し、該スライドウェイは上記通路の軸線に対して径方向に延びることを特徴とする、請求項4に記載のぜん動ポンプシステム。
  6. 上記シャフト(38)の端部(40)は、上記取付け手段が凹所の中に押し下げられるときに、上記シャフトが上記ホイールの間を通るのが容易になるように円錐状であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のぜん動ポンプシステム。
  7. 上記シャフト(38)の端部(40)は、軸線方向の断面において該シャフトの円筒状部分から離れると曲率半径が小さくなるような輪郭となっていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のぜん動ポンプシステム。
  8. 上記プレートに最も近接する各ホイールの端面(76)の外周は、面取りされていることを特徴とする請求項4又は5に記載のぜん動ポンプシステム。
  9. 上記第1組立体は、上記ホイール(48)を上記プレート(50)の中央に向かって付勢する弾性手段(86、104、104’)を更に具備することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載のぜん動ポンプシステム。
  10. 上記可動手段は上記ターンテーブル(54、54’)に平行に取付けられた上方ディスク(64、64’)を有し、該上方ディスクは上記ホイールの回転軸の上記一方の端部とは反対側の端部(70)を受容するために上記ホイールの数に対応した数の別のスライドウェイ(66)を有することを特徴とする請求項5に記載のぜん動ポンプシステム。
  11. 各スライドウェイ(62’、62’)はオリフィス(100)を有するスライダ(98、98’)を備え、上記ホイールの回転軸の端部(70、72)は上記オリフィス(100)内に係合し、上記弾性手段(104、104’)は、各スライドウェイの外端部と対応するスライダとの間の各スライドウェイ内に配設されることを特徴とする請求項10に記載のぜん動ポンプシステム。
  12. 上記第1組立体は、上記上方ディスク(64’)及び上記ターンテーブル(54’)に対して並進移動可能であるプッシュボタン(106)であって、上記第二組立体が該第1組立体の凹所(34)内に押し下げられる前に上記ホイール(48)を限られた形態で拡開させるように上記スライダ(98、98’)と協働するのに適したプッシュボタンを更に具備することを特徴とする、請求項11に記載のぜん動ポンプシステム。
  13. 上記チューブ状ダクト(22)は、横断面が長円であることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載のぜん動ポンプシステム。
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