JP4112641B2 - 容積ポンプ - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、静脈(IV)療法装置等の医療装置を含む様々な使用に適した軽量で安価な容積ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
患者に対する流体の静脈注入は数ある中で、病気又は傷害により消化器官が正常に機能しない患者に生命維持の栄養剤を投与し、様々な思い感染症を処置する為に抗体を投与し、急性又は慢性の痛みのある患者に鎮痛薬剤を投与し、癌を患う患者を処置するために化学療法薬剤を投与する等の為の周知の医療法である。
【0003】
薬剤の静脈注入は、いわゆるIV投与セットに連結され又は組み込まれたIVポンプの使用をしばしば必要とし、このセットは例えば投与すべき流体の、典型的には上部を下方へ向けて配置される壜、無菌プラスチックチューブセット、及び壜からIVセットを通して患者に流体を注入するためのポンプを含む。IV給送チューブに対する、及び多分幾つかの監視装置に対する流体の流れを手操作で停止させるために他の機構が含まれ得る。
【0004】
現在のIVポンプは一般に2つの基本的な形式、即ち、電動ポンプ及び使い捨て式非電動ポンプがある。電動ポンプは十分に小型化され、幾つかの使い捨て部材を含んでいるが、それでも尚一般に高価格であり、連続使用では頻繁に保守ることが要求され、例えば自己処置が望まれる場合であっても素人が作動させることは困難である。
【0005】
使い捨て式非電動ポンプは一般に固いシェル容器内に小さな弾性バッグを配して構成され、バッグは加圧されたIV溶液を充填される。弾性バッグの収縮によって発生された圧力が固定オリフィスを通して患者の静脈内にIV溶液を一定流量にて圧送する。これらのポンプは電動ポンプよりも格段に安価で保守の必要性をなくするが(毎回の使用後に廃棄されるからである)、それらの欠点は監視機能の不足、異なる流量の選定機能の不足、流体容量が限られていること、及び使い捨て製品としてはそれでも尚比較的高価であるということが含まれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、IV注入セット、他の医療装置等に特に適した新規及び改良した容積ポンプを提供することである。
【0007】
本発明の目的は、作動時にポンプ室から気泡を一掃するように形成されたこのようなポンプを提供することである。
【0008】
本発明の目的は、容易に製造でき、低価格部品を使用したこのようなポンプを提供することである。
【0009】
本発明の他の目的は、緊密な公差が必要とされないこのようなポンプ設計を提供することである。
【0010】
本発明の目的はまた、効率が良く、信頼性が高いこのようなポンプを提供することである。
【0011】
本発明の付随的な目的は、容易に保守できるこのようなポンプを提供することである。
【0012】
本発明の更に他の目的は、その1つの概念によれば、流量を容易に変更できるこのようなポンプを提供することである。
【0013】
本発明の更に他の目的は、このポンプと使用することが適当なバルブ、駆動機構、制御方法、プログラム方法及び装置、及び圧力検出装置を提供することである。
【0014】
【課題を達成するための手段】
本発明の上述及び他の目的は、圧送される流体の損失即ち漏れを保持し防止する為に簡単な円周方向の高分子シール又は括約シールを使用したポンプの特別な図示実施例にて実現される。本発明の1つの図示実施例は、内部に細長い室を形成し、その室の一端に隣接する1側に開口が位置されて室に通じており、他端は閉じられているハウジングを含む。又、ハウジングの開口の上に配置され、一端にて室と整合させて位置された開口を含む弾性材料のシートが含まれる。細長いシャフトがこの開口の中にスライド可能に配置され、そのシャフトの一端は室の中に延在され、他端はハウジングの外部へ延在されるようになされる。開口はシャフトと実質的に同じ横断面形状を有し、同じ横断面寸法又はそれより小さい横断面寸法を有する。入口がハウジングに備えられ、流体はその入口を通して流体源から室内に導かれ、又出口がハウジングに備えられ、流体はその出口を通して室から流体シンクへ導かれる。弾性材料シートがシート開口にてシャフトを取囲んで把持し、流体がその開口を通して流れることを防止するが、シャフトが長手方向にスライドすることは許容するような括約シールを提供する。
【0015】
シャフトがハウジングから外方へ向けて移動される時、負圧が室内に発生されて入口を通して流体を吸入し、又シャフトが室内に向けて更に移動される時、正圧が室内に発生されて流体を室から出口を通して圧し流す。入口を通して室内へ流体が流れ、又室から出口を通して流体が流れ出ることを許容するために、入口及び出口又はその近くにバルブが備えられる。
【0016】
シャフトを室内で往復作動させてポンピング作用を生じさせるために様々な駆動機構及び制御方法が備えられ得るのであり、これにはラチェット駆動装置、磁石リニアステップモーター、回転−線型クランク駆動装置、及びスクリュー駆動機構が含まれる。
【0017】
数ある機構の中で括約シールを使用した様々なバルブ及び同様機構がポンプの流体流量を制御するために備えられ得るのであり、又電気機械的センサーがポンプ内の歯他の機構の過昇又は過降圧力を検出するために備えられ得る。
【0018】
本発明の上述及び他の目的、特徴及び利点は添付図面に関連して与えられる以下の詳細な説明を考慮することで明白となろう。
【0019】
【実施例】
図1を参照すれば、本発明により作られた容積ポンプの斜視図が示されており、このポンプは全体的に細長いハウジング4を含み、このハウジングは内部に細長い室8(ハウジング4及びほな室8を示す図6を参照されたい)を形成されている。ハウジング4は金属又は硬質プラスチックで作られた外部シェル12、及びこのシェル12に対して配置された内部充填材16を有して形成され、室8がその内部中央に形成されている。充填材は同様に金属又は硬質プラスチックとされることができる。
【0020】
ハウジング4の一端には弾性材料シート20が配置され、このシートは例えばラテックスゴム、シリコーンゴム又はニトリルゴム作られる。材料シート20はハウジング4の端部を充填して、室8と一直線状に位置決めされた開口24を通る以外のハウジング外部と室8との間の連通を防止するようになす。
【0021】
入口ダクト28が室8と連通するように材料シート20に全体的に隣接してハウジング4に形成されており、出口ダクト32が同様に室とその他端にて連通するようにハウジングに形成されている(図6)。導管36及び40はそれぞれダクト28及び32を流体源44及び流体シンク48(図1)に連結している。チェックバルブ52及び56はそれぞれ導管36及び40内に配置され、流体が流体源44から室8内へ流れることを許容するが、逆の流れを防止し、又流体が室8から流体シンク48へ流れることを許容するが、逆の流れを防止する。流体源44は流体シンク48へ圧送されることが望ましい流体の、例えば患者に注入される流体の壜を含むIV投与セットのような何れかの供給源とすることができ、流体源44は壜で、流体シンク48は流体を受入れる患者とされる。勿論、更に続く説明で明白となるように、図1の流体ポンプは様々な条件の下で使用することができる。
【0022】
細長いシャフト即ちプランジャー60が材料シート20の開口24内に配置され、ハウジング4の室8(図6)の中に少なくとも部分的に延在されるようになされる。シャフト60は円形横断面を有し、室8よりも多少小さい円周を有していて、これによりシャフトは開口24及び室8内で前後に往復作動するように移動し得るようになされている。開口24はシャフト60の横断面形状と同様な形状であることが好ましく、又シャフトを完全に取囲んで把持し、括約シールを形成して室8から流体が流出することを防止するように、寸法が同じか又は多少小さいことが好ましい。開口が弾性材料シート20に形成されているので、この開口はシャフトの形状と同一でなくともその形状に一致するが、形状差が大きいほどシールの有効性が低下するということは当業者に明白となろう。
【0023】
シャフト60の自由端部に緩衝パッド64(図1)が配置されている。コイルばね68がハウジングの外部のシャフト60部分の廻りに配置されて、シャフトをハウジングから外方へ押圧するように緩衝パッド64に対して押圧力を付与する。
【0024】
支持ロッド72はハウジング4のチューブに取付けられてそこから前方へ延在し、又ストッパー76はロッド72にスライド可能に取付けられてロッドに沿って前後方向へスライドするようになされる。セットスクリュー80がストッパーフィンガー76に備えられ、ロッド上でのストッパーフィンガーのセッティング即ち固定ができるようになされる。ストッパーフィンガー76は緩衝パッド64の可能とされる移動路内の位置へ向けて下方へ延在し、緩衝パッド従ってシャフト60がハウジング4からストッパーフィンガーの位置を超えて外方へ移動することを防止する。図1はストッパーフィンガー76の下端に対して係止した緩衝パッド64を示しており、緩衝パッド64及びシャフト60がハウジング4から外方へ向かってそれ以上の如何なる移動も防止されることを示す。セットスクリュー80によるストッパーフィンガー76のセッティングはハウジング4の室8内でのシャフト60の移動ストローク即ち動きを決定する。
【0025】
ソレノイドのような駆動機構84がハウジング4の前部に位置され、ソレノイド駆動コアー88が図示のように緩衝パッド64に向けて延在される。駆動機構84が作動されると(例えばソレノイドに電流を付与することで)、駆動コアー88は緩衝パッド64に向けて移動してそれと係合し、又緩衝パッド及びシャフト60をハウジング4へ向けて移動させ、これによりシャフトは更にハウジングの室8内へ移動する。駆動機構84が消勢されると、駆動コアー88は駆動機構84内に引っ込み、緩衝パッドがストッパーフィンガー76に接触する迄、コイルばね68が緩衝パッド64及び従ってシャフト60をハウジングから外方へ向けて押圧することを許容する。駆動機構84の交互の作動及び消勢は従ってシャフト60がハウジング4の室8内で往復作動されるようにする。
【0026】
作動において、シャフト60が更に室8の中に移動されると、室内の全ての流体は導管40内へ圧し出され、チェックバルブ56を通して流体シンク48へ圧し流される。シャフトが収縮する即ち室8の外部へ移動することが許容されると、負圧が室内に発生し、流体源44からチェックバルブ54を通して流体を室内へ吸入する。従ってシャフト60の連続する往復作動は流体を流体源44から流体シンク48へポンピングすることになる。
【0027】
図1及び図6に示されたポンプの1つの利点は、特にシート20に形成されたシールのまわりにおいて気泡が室内に蓄積されることに代えてプランジャー及び室の形状がプランジャーのストローク毎に気泡を室から一掃させることである。これはポンピング作用に於ける容積精度の増大を可能にする。
【0028】
図2はシャフト60、弾性シート20の開口24、及び付随的な前後のシール支持部90及び92の断片的な側横断面図を示す。支持部90及び92は室内へ向かうシャフト60の移動で膨張(これにより堕材料を緊張させて劣化させ、又シールを損傷する)しないように、又は室から外方へ向かうシャフト60の移動で潰れる(材料を更に劣化させ、シールを損傷する)ことのないように開口24にてシート20を支持することで室8内に大きな正圧又は負圧が生じることを許容する。室内の高い流体圧力はシート20を膨張させ及び潰れさせる可能性を悪化させるのであり、支持部90及び92がこの防止を助成する。
【0029】
後側支持部92は不可撓性の平坦プレートで構成され、開口92aを形成されることが好ましい。開口92aはシャフトの自由な移動を許容するためにはそれと同じ形状で僅かに寸法が大きく、シート20に密接して配置されることが好ましい。室8の中へ向かうシャフト60の移動の間、開口24におけるシートに対するシャフト60の摩擦は室8へ向けてシートを膨張させる傾向を示す。しかしながら開口24に於いてシート20は材料を損傷する、即ちシールを緩くするように十分な膨張を生じる前に、支持部92に接触する。支持部92と同様に、支持部90は開口90aを有するが、更に開口のまわりに室8へ向けて延在するリップ90bも有するプレートで構成されることが好ましい。リップはシャフト60が挿入された後に開口24に於けるシート20の形状とほぼ同じ形状を有することが好ましい。室8から外方へ向かうシャフト60の移動の間、室内の流体圧力及びシート20に対する開口24に於けるシャフト60の摩擦は、この開口を室8から離れる方向へそれ自体の上に圧し潰すような傾向を示す。しかしながら支持部90はこの潰れを防止し、室8からのシャフト60の引き抜きの間に開口24に於けるシート20の所望位置を保持する。支持部90は又室8からの大きな流体圧力を支持し、シート20に作用する圧力を多少解放する。
【0030】
図3は、室8が室の長さに沿って延在する樋94を除く横断面にてプランジャー60の形状寸法に近いことを除いて、図1に示したものと同様な他のポンプを示している。又、室8は入口導管36と流体連通される括約シールの周囲の面積部分8aにて拡大されて、プランジャー60が室内に挿入された時ですら流体が導管36から室8及び樋94の中へ流れ込むことができるようにしている。
【0031】
図3の実施例に於けるポンピング作動は図1に於けるのと同じであり、室8の形状寸法は樋94を有して更に気泡を室内の低流動面積部分から排除する助けをなす。
【0032】
図5はポンプ室8内に過大圧力又は過小圧力が生じた場合にポンピング作動を終了させる駆動/ポンプシャフトの境界部の1実施例の断片的な側横断面図を示している。シャフト60は室8内にスライド可能に配置され、弾性材料シート20の開口24を通して外方へ延在し、自由端部60aで終端するようになされている。シャフト60の自由端部60aには強磁性材料で作られた磁石キャップ100が配置されている。この磁石キャップ100はシャフト60の自由端部60aに磁気的に吸着され、その吸着力よりも大きい力が磁石キャップをシャフト60野自由端部60aから引っ張るまで、所定位置に保持するようになされる。駆動コアー88の端部には強磁性材料で作られたブラケット104が形成され、これは外方へ向かう2つのフィンガーに分岐されて磁石キャップ100の裏側へ隠れ、磁石キャップの裏面と接触する位置とされる。ブラケット104の2つのフィンガーは磁気的に磁石キャップ100と接触するように吸着され、吸着磁力よりも大きいハウジング4の方向へ向かう力がブラケットに付与される迄はこの接触状態に保持される。
【0033】
図5に示された構造によれば、室8内でのシャフト60の移動によるポンピング作動は、シャフトの移動に対する抵抗力がシャフトを更に室8内へ押圧するに於いて、又はシャフトを室から外方へ引っ張るに於いて作用するならば、停止される。特に、室8から外方へシャフト60を引っ張ることに対する抵抗力がシャフトの自由端部60aに対する磁石キャップ100の吸着力を超えるならば、磁石キャップはブラケット104により自由端部から引き離され、ポンピング作動は停止される。同様に、室8の中に更にシャフト60を押圧することに対する抵抗力が磁石キャップ100に対するブラケット104の磁気吸着力を超えたならば、ブラケットは磁石キャップとの接触から外れて押圧され、再び述べるがポンピング作動は停止される。この構造の利点は入口での閉塞又は出口での閉塞、又は流体通路での他の閉塞のようなポンピングに対する予期せぬ抵抗がポンピング作動を停止させることになるということである。ポンピング作動の停止は又ポンプ使用者に対して流体通路に於ける故障の警報にも利用できる。
【0034】
図6は図1と同じハウジング構造4が使用された容積ポンプの他の実施例の側断面概略図を示す。しかしながらこの場合、それぞれ導管36及び40に配置されたバルブ110及び114は図1の場合のようにチェックバルブではなく、制御ユニット118で制御される。このバルブ110及び114は流体源44から室8への、及び室8から流体シンク48への流体の流れを制御するが、これは全て制御ユニット118の制御の下で行われる。
【0035】
制御ユニット118は又駆動シャフト126が駆動ホイール130に連結されている電気モーター122の作動を制御する。モーター122が駆動シャフト126を回転させるように作動すると、ホイール130が回転される。駆動ニップル134は駆動ホイール130の周囲の近くに取付けられ、駆動シャフト138の一端に枢動連結され、この駆動シャフトは更に他端にてポンプシャフト60の自由端部に枢動連結される。駆動ホイール130が回転を開始すると、駆動シャフト138は前後方向へ往復作動し、更にシャフト60を室8内で往復作動させる。
【0036】
第2ハウジング140は好ましい実施例に於いてハウジング4、ポンプシャフト60、駆動シャフト138、駆動ホイール130、及び駆動シャフト126の一部分の周囲に備えられ、これらの部材を外部からの汚損又は干渉からシールする。ハウジング140は駆動シャフト126のまわりを除いて鋼材又はプラスチックのような剛性材料で構成されることが好ましく、駆動シャフト126のまわりはシート20と同様な開口144を形成された弾性材料のシート142で構成され、駆動シャフト126の上にシャフト60のまわりのシート20によるシールと同様な括約シールを造り出す。しかしながら駆動シャフト126の場合は、往復運動ではなく回転運動の間に開口144に於いてシート142は駆動シャフト126をシールする。
【0037】
作動に於いて、制御ユニット118はモーター122を作動させて回転させ、駆動シャフト126の角度位置は制御ユニットにフィードバックされる。駆動シャフト126、従って駆動ホイール130の角度位置に基づいて制御ユニットはバルブ110及び114を交互に開口及び閉止させ、シャフト60の吸入ストローク即ち移動によって流体が流体源44から室8内へ流れることを許容させ、又シャフト60の圧送ストロークによって室8から流体シンク48へ流体が流れることを許容させるようにする。実際は、バルブ110及び114の開口及び閉止の一層直接的な制御が行われて、両方のバルブが同時に開口した時(例えば流体源がIVバッグであり、IVバッグが絞られたときに生じる)に発生する自由流れを防止することによって、流体源44から流体シンク48への流体の一層効果的なポンピングを保証する。制御ユニット118は説明のために電気機器の作動制御に使用される通常の何れかのマイクロプロセッサーであるとされ得る。
【0038】
図7は皮下注射針150に組み込まれた本発明による容積ポンプの側横断面図を示している。図7の実施例は例えば医療薬品を患者の血管内に、チューブ等を介在させる必要なく直接に圧送するために使用され得る。
【0039】
針150は細長い内部室152及び開口出口端部154を有する。弾性材料シート20が針の反対端部の上に配置され、シャフト即ちプランジャー60がシート20の開口を通して、図1から図6迄に関連して既に説明したことと同じように、室152の内方及び外方へ向けて移動できるように配置されている。
【0040】
入口導管156は針150の側部を通して室152内に延在し、流体を流体源44から室内へ供給する。既に説明したように機械的なチェックバルブ又は電気制御バルブとされ得るバルブ52が入口導管156内に配置され、流体が流体源から入口導管を通して室152内へ流れることを許容する一方、反対方向への流れを防止する。同様なバルブ158がシャフト60の前方の室152内に配置され、シャフトから針の出口端部154へ向かう流体の前進移動を許容する一方、反対方向への流れを防止する。
【0041】
作動に於いて、シャフト60が駆動手段(図示しないがこの明細書に記載されており、又は他の適当な駆動手段)の動力作用により室152から後方(外方)へ移動される時、室152に負圧が発生され、流体源44から入口導管156内へ進入させ、バルブ52を通して室152内へ送る。シャフト60が方向を逆転して室152内へ向けて前方(内方)へ移動する時、正圧を発生させ、この正圧は室内の流体をバルブ158に通して針の出口端部154から、例えば針の差し込まれた患者の中へ流し出す。
【0042】
この手順の繰り返しにより、医療薬品又は他の流体は患者の中に安定して直接にポンプ圧送されることができる。
【0043】
図8は本発明による容積ポンプの他の実施例の断片的な側横断面図である。ポンプの細長いハウジング172は2つの内部室、即ちハウジングの後部の入口室174及びハウジングの前部の出口室176、を保有している。通路178が2つの室の間を連通している。弾性材料シート20は入口室内に配置され、その室の一部を閉止して、それに対する開口はシート20の開口24及び通路178だけとする。
【0044】
細長いポンプシャフト即ちプランジャー180は、既に説明したように括約シールを形成する開口24を通して入口室174内に配置されている。適当な駆動手段(図示せず)により駆動される駆動ブラケット182はポンプシャフト180に連結され、ポンプシャフトを入口室174の内方及び外方へ向かう往復作動として前後に移動させる。これまでに説明した実施例に於けることと同様に、駆動ブラケット182は括約シールから引き抜き出してしまうほどにはポンプシャフト180を移動させない。
【0045】
弾性シート20出形成された括約シール20及び開口24を通して延在し、駆動ブラケット182に連結されたポンプシャフト180の前方部分180aは好ましい実施例では剛性とされている。ポンプシャフトの後方部分180bは可撓性である。後方部分180bの一端は前方部分180aに取付けられる一方、他端は流体源(図示せず)に取付けられる。ポンプシャフトの後方部分180bは可撓性で、シャフトの前方部分の往復作動を許容する一方、静止流体源に連結されたままに保持することを可能とする。
【0046】
入口導管184は流体を流体源から入口室174に供給する為にポンプシャフト180の中に形成される。プラグ186が入口室の入口導管184の一端に配置される。プラグはコイルばね188で入口導管184の内部に固定されたピン190に連結され、この構造はばねがプラグを他の力が存在しない状態で入口導管184の開口に対して押圧するように構成されている。
【0047】
出口室176内では、一端にてプラグ192に取付けられ、他端にて出口室内に固定されたピン196に取付けられたコイルばね194の作用力の下で、第2プラグ192が通路178に対して押圧されている。他の力が作用しない状態で、プラグ192は通路を経た入口室174及び出口室176の間の連通を閉止する。
【0048】
作動に於いて、駆動ブラケット182画ポンプシャフト180を入口室174から後方(外方)へ移動させる時、この移動は負圧を室内に発生させる。何故ならば、室はプラグ192及びシート20で閉止されているからである。この負圧は室及び流体の充填された入口導管184の間に圧力差を発生させ、これは好ましい実施例ではばね188の作用力を上回り、プラグ186を入口導管の端部上の着座位置から押して外し、入口導管から室174内への流体の流れを生じさせる。
【0049】
ポンプシート180が方向を逆転して室174内へと前方(内方)へ移動する時、室174に正圧を発生し、これがプラグ186をばね188に助成されて着座位置に戻るように押圧する。この正圧は又プラグ192を通路178に対して保持するばね194の作用力を上回り、このプラグを押し戻して入口室174から出口室176内へ、又そこから例えば流体シンク即ち患者の中へ流体が流れることを許容する。
【0050】
シャフトの移動が再び逆転する時、入口導管184上の着座位置からプラグ186を押圧することに加えて、プラグ192は再び通路178に対して着座されるようになされる。それ故にシャフトの前進移動時にプラグ192は着座解除される一方、プラグ186は着座される。シャフトの後進移動時にはプラグ192が着座される一方、プラグ186は座着解除される。
【0051】
図9は本発明による容積ポンプの更に他の実施例の断片的な側断面図である。この実施例に於いて、適当なチューブ又はパイプで形成された流体入口通路200は流体源(図示せず)から2つの入口導管202及び204内へ導かれ、各導管は逆流を防止する為にチェックバルブ206を有している。入口導管は細長いハウジング208の反対両端に連結され、ハウジングは内部室210及び212を含み、室は更にその内部に配置された弾性材料のシート20により分離されている。入口導管202は室210に通じ、入口導管204は室212内に通じている。
【0052】
細長いポンプシャフト60が2つの室内にシート20の開口を通して配置され、これ迄説明したような括約シールを形成している。駆動シャフト214はポンプシャフト60の一端に取付けられ、ポンプシャフトを室210及び212内でシート20を通して前後方向へ駆動する。駆動シャフト214は、この開示により当業者に明白となる何れかの適当な駆動手段により駆動される。
【0053】
開口を有する弾性材料シート20aが駆動シャフト214の通過するハウジング208の一端に配置され、これ迄説明したような括約シールを形成する。
【0054】
出口導管216及び218はそれぞれ室210及び212から合流された流体出口通路220へ導かれる。入口導管と同様に、各出口導管216及び218は流体の逆流を防止するチェックバルブ206を有する。
【0055】
作動に於いて、駆動シャフト214がポンプシャフト60を更に室210内へ及び室212から出る方向へ移動させる時、負圧が室212内に発生され、流体を入口導管204から室212内へ吸入する。同時に、正圧が室210内に発生され、内部に収容されている流体を出口導管216及び流体出口220内へ圧し出す。
【0056】
バルブ206は流体が流体入口200から流体出口220へ向けて流れることを除いて、導管内を何れの方向へも流れることを防止する。
【0057】
ポンプシャフト60が室212内へ及び室210から出る方向へ移動する時、負圧が室210内に発生され、流体を入口導管202から室210内へ吸入する。同時に、正圧が室212内に発生され、内部に収容されている流体を出口導管218及び流体出口220内へ圧し出す。
【0058】
図10は図9に示されたものと同様な容積ポンプの実施例の側横断面図であるが、駆動シャフトがハウジングに進入する必要性を無くした別の駆動装置を備えている。図10に於いて、駆動コイル230及び232はそれぞれ室210及び212の廻りに配置され、各コイルは好ましい実施例に於いて室を形成するハウジング208の廻りに巻きつけられた一連の導電ワイヤーを含んで構成される。ワイヤー234はコイルを電流源(図示せず)に連結する。
【0059】
室210及び212内に材料シート20の開口24を通して配置されたポンプシャフト236は強磁性材料又は永久磁石材料で構成されることが好ましい。コイル230がワイヤー234を通して電流を供給される時、当業者に明白となるように磁場が形成されて固定された永久磁石238に達する迄この磁場がポンプシャフト236を室210内に吸引する。好ましい実施例で、固定された磁石238はコイル230の助成を受けずに所定位置にシャフトを保持するように作用する。それ故に、コイル230に対する電流は、シャフトを室210内へ最初に吸引するために一時的にだけ供給される。
【0060】
同様に、コイル232が一時的に付勢された時に磁場が形成され、好ましい実施例ではこの磁場はシャフト236に対する磁石238の作用力を上回って、シャフトがそれを所定位置に保持する固定された永久磁石240に達する迄シャフトを室212内に吸引する。
【0061】
コイル230及び232の選択的な付勢はこのようにシャフトを往復作動的に移動させ、図9の実施例に於ける場合と同様に流をポンピング圧送する。
【0062】
図10は更に弾性材料で作られてハウジング208の端部に位置されたダイヤフラム242及び244を示している。ダイヤフラムは或る程度の弾性を有し、それぞれシャフトがそれに向かって十分な力で移動された時に外方へ湾曲して、室内に正圧を発生する。即ちダイヤフラム242はシャフトが室210内へ移動する時に外方へ湾曲する。同様に、各ダイヤフラムはシャフトがその対応する室から離れる方向へ移動する時に負圧を発生する。ダイヤフラムはシャフトの移動で生じた室内圧力を減じ、入口及び(又は)出口導管が長いか流体の流れを制限する場合に、シャフトが駆動コイル230及び232のパワー損失を生じないで1側から他側へ素早く移動できるように許容する。
【0063】
当業者に明白となるように、ダイヤフラムは幾分なりともシャフト移動により発生される圧力の改善されることが望まれる度合いに応じて作ることができる。ダイヤフラムは又ここに説明した容積ポンプの他の実施例に追加し得る。
【0064】
図11は図10に示されたものと同様であるが、これも又別の駆動装置を備えたポンプの更に他の実施例の断片的な側横断面図である。この実施例に於いて、ハウジング208は3つの室、即ち入口及び出口導管の結合部の通常位置の室210及び212、及び室210及び212の間の更に他の内部室252を保有し、各室は互いにポンプシャフト60が貫通する開口を有した弾性シート20で分離されていて、これ迄説明したように括約シールを形成している。
【0065】
内部室252は流体を圧送することに使用されない。寧ろ、これは中央を通り且つ又シャフト60が貫通する穴を有する円筒形のスライダー254を収容することが好ましい。スライダー254は強磁性体又は永久磁石材料で作られてポンプシャフト60のまわりに同軸的に配置され、又ポンプシャフトに隣接して各端部に凹部258及び260を有する。駆動コイル230及び232及び磁石238及び240はスライダー254を図10に於いてシャフト236を前後方向へ移動させるのと同じ方法で前後方向へ移動させる為に備えられている。図11のシャフト60はコイル及び磁石に吸着されないようにする為に非磁性材料で作られることが好ましい。
【0066】
スライダー254は、シャフトからその反対両端付近にて外方へ延在されたフランジ262及び264、及びそれぞれシャフトのまわりの凹部258及び260内でフランジとスライダーとの間に配置されたコイルばね266及び268によってポンプシャフト60上に位置されて連結されている。ばね266はスライダー254をフランジ262から離す方向へ押圧し、ばね268はスライダーをフランジ264から離す方向へ押圧する。
【0067】
作動に於いて、コイル230が(図示されない電流供給源により)付勢された時、コイルは磁石238に達する迄室210の方向にスライダー254を吸引して所定位置に保持する。スライダーはばね266を経てポンプシャフト60に方向性のある力を付与し、シャフトを室210内へ移動させる。その特徴によりばねは従動して、スライダーに対するシャフトの一時的な作用力を減少させ、室210内の一時的な正圧及び室212内の負圧を僅かに減少させる。ばね266及び268はこのようにして図10のダイヤフラム242及び244と同じ機能を遂行する。
【0068】
コイル232が付勢された時、これは磁石238の作用力に勝ってスライダー254をそれが磁石240に当接する迄室212の方向へ吸引し、この磁石がスライダーを所定位置に保持する。スライダー254はばね268を経て上述したのと同じ方法でシャフト60に対して方向性のある力を付与する。
【0069】
図12は、コイル230及び232及び磁石238及び240の代わりに1つの細長い環状磁石280でポンプシャフト236が駆動されることを除いて、図10の実施例の全てに関して類似のポンプの更に他の実施例の断片的な側横断面図である。磁石280はハウジング208の周囲にスライド可能に配置され、図1及び図6の駆動機構のような適当な機構手段で前後方向に移動できる。室210に向けて磁石が移動する時、磁石はシャフト236を室210の方向へ磁力で吸引し、室212の方向へ移動する時に磁力によりシャフト236を室212の方向へ吸引する。
【0070】
図13は本発明による括約シールを使用したバルブの側横断面図である。この実施例では、細長いハウジング292が適当な剛性材料で閉端294を有して形成される。他端は開口24を有する弾性材料シート20で閉止され、この開口をシャフト60が通過され、これ迄説明してきたのと同じ方法で括約シールを形成する。
【0071】
開口24aを有する第2弾性材料シート20aはハウジング292内に配置され、それを2つの室296及び298に区分し、開口24aはそれらの間の通路として作用する。これ迄の括約シールと相違して、シャフト60は連続ではなく選択的に開口24aを通過する。
【0072】
流体入口300がハウジング292に形成されて室296に導かれており、流体出口302は室298から導かれてハウジングに形成される。流体源304は流体入口300に連結され、流体シンク306は流体出口302に連結される。流体源304及びシンク306の一方又は両方が圧力付与されて流体を流体源からシンクへとバルブを通して圧送する。
【0073】
作動において、シャフト60が開口24aから室296に向かう移動によって引かれると、開口は室296と298との間の通路として作用して、流体が流体源304から入口300を通して室296内へ、開口24aを通して室298内へ、出口302を通して流体シンク306へ流れることを許容する。シャフト60が室298へ向かう移動で開口24a内に位置される時、括約シールが形成されて室296と298との間の連通は遮断されて流体の流れは停止される。このように、図13の構造はバルブとして作用する。
【0074】
図14は本発明による括約シールを使用したバルブの他の実施例の側横断面図であり、これは流体の流れを1つの行き先から他の行き先へ切り換えるか、又は流れを全て停止させるように使用できる。この実施例では、ハウジング310は2つのそれぞれ開口24及び24aを有する2つの弾性材料シート20及び20aで3つの内部室312、314及び316に区分されている。細長いシャフト60はこれ等の室及び開口を通して前後方向へ移動し、駆動シャフト318で駆動されのであり、この駆動シャフトはハウジング310の側壁の開口311内に配置された弾性材料シート20bを通過して、これ迄説明した括約シールを形成する。流体源(図示せず)から導かれた入口通路320は中央室314へ導かれる。出口導管322及び324はそれぞれ室312及び316から流体シンク(図示せず)に導かれる。流体源又は流体シンクの一方又は両方が圧力付与されて流体を流体源からシンクへ圧し出す。シャフト60は開口24及び24aを選択的に通過し、選択的に括約シールを形成し、又室間での流体の流れを停止させる。シャフト60は同時に開口24及び24aの両方を通過して流体の流れを完全に防止することを可能にする程に十分長く作られるか、同時に両方の開口を通過出来ない程に短く作られ得る。
【0075】
作動において、シャフト60が室312に向かって移動する時、シャフトは開口24を通過し、内部に括約シールを形成すると共に、室312及び314の間の流体の流れを遮断する。同時に、シャフト60は開口24aを出て該開口を開き、流体が入口室314から室316内へ、又出口導管324を通して流体シンクへ流れることを可能にする。シャフト60が室316へ向けて移動する時、開口24aを通り、内部に括約シールを形成して室314及び316の間の流体の流れを遮断する。同時に、開口24からシャフトが出て開口を開くと共に、流体が入口室314から室312へ向けて、又入口導管322から流体シンクへ流れることを可能にする。シャフトが十分に長く作られているならば、室314内で芯出しされ、両方の開口24及び24aを通過して全ての流体の流れを遮断する。
【0076】
図15は図6のポンプと類似のポンプを組合わされた流体流量を制御するスプールバルブ機構の側横断面図を示している。本発明のこの実施例は内部室322を保有するハウジング320を含む。細長いバルブシャフト324が室322の内部に配置され、好ましい実施例ではこのバルブシャフト324よりも小さい直径の細長い駆動シャフト326がバルブシャフトの一端に連結される。駆動シャフト326はハウジングに室322から外部までの範囲にわたり形成されている通路328を通過する。開口24を有する弾性材料シート20が通路328の外部側にてハウジングに配置され、駆動シャフト326がこの開口を通過してこれ迄説明してきたような括約シールを形成する。駆動シャフト326はバルブシャフト324を往復動作にて前後方向へ移動させるか、単にバブルシャフトを所定位置にて安定化させることに使用でき、又は単に装置で使用されなくする、即ち装置から取り外されることができる。
【0077】
バルブシャフト324は互いに間隔を隔てられた2つのフランジ330及び332を含んでいる。これらのフランジは図示したようにバルブシャフト324の円周のまわりの一部だけ、又は望まれるならば全円周にわたって延在され得るのであり、後者の場合には、室322の底部は図面に示されるよりも低くされる必要がある。
【0078】
ピストン334がバルブシャフト324の上方で室内に実質的に平行に配置される。ピストンが長手方向に十分な距離だけ移動した時に、タブ336がフランジ330又は332の何れかに当接するように十分に離れてピストンから下方へ延在する。ピストン334は室からハウジング320の外部へハウジングに形成されている通路338を通して延在する。開口24aを有する弾性材料シート220aが通路338を横断して配置され、ピストンがその開口を通して延在してこれ迄説明してきた括約シールを形成する。
【0079】
入口導管340はハウジングを通り、バルブシャフト324の駆動シャフト326に対する連結部の近くにて通路322内へ到る。開口24bを形成された弾性材料シート20bはシート20と実質的に平行な入口導管を横断して配置される。開口24bは開口24よりも大きく、駆動シャフト326が括約シールを形成せずに開口24bを通過できるようにするが、開口24bはバルブシャフトが通過する時にバルブシャフト324と括約シールを形成する程十分に小さい。
【0080】
出口導管342はハウジングを通して入口導管340とはバルブシャフト324の反対端部の近くで室322内に到る。開口24bとほぼ同じ寸法を有して整合された開口24cを有する弾性材料シール20cがシート20bに実質的に平行な出口導管を横断して配置される。バルブシャフト324は開口24cを選択的に通過し、通過する時にそれと括約シールを形成する。
【0081】
入口及び出口導管は流体源及び流体シンクにそれぞれ(図示せず)取付けられる。
【0082】
バルブシャフト324は、シート20b及び20cの間に芯出しされる時、両方の対応する開口24b及び24cを通過し、両者と括約シールを形成するように十分に長く作られ得る。この代わりに、シャフトは2つのシート間に芯出しされた時、何れの開口も通過しないように十分に短く作ることができる。バルブシャフトは適当な駆動手段に取付けられた駆動シャフト326、間は適当な駆動手段に取付けられたピストン334の何れかによって、前後方向へ移動され得る。ピストン334で移動されるならば、シャフト324は次のように移動される。即ち、出口導管342への流体の流れを遮断するためには、ピストンはタブ336がバルブシャフト324のフランジ332に当接してシャフトを開口24c内へ押圧する迄出口導管へ向けて移動される。入口導管340からの流体の流れを遮断するためには、ピストンは端部336がバルブシャフト324のフランジ330に当接してシャフトを開口24b内に押圧する迄入口導管340へ向けて移動される。開口24bを通るシャフト326の位置は、入口導管から室内への流体の流れを防止しない。何故ならば、既に説明したように、この開口は駆動シャフトよりも大きな直径だからである。流体源から室322へ到る流体の流れ、及び室327から流体シンクへ到る流体の流れを発生させる為に、正圧及び負圧がピストン334の動作、即ちポンピング作動によって発生される。
【0083】
図16、図17、図18、図19及び図20は、本発明のポンプ又はバルブシャフトを駆動するために使用され得る駆動機構の5つの図解的な実施例を示す。
【0084】
図16は駆動機構の側面図を示しており、この機構はポンプ又はバルブシャフト60に取付けられた細長い駆動シャフト350を含み、ノッチ352が駆動シャフト350の底部に刻まれている。ショルダー356を含むランプ354が駆動シャフト350の下側に配置されている。ショルダー356はランプを下部354aと上部354bに区分する。ローラー358又は他の適当な調節手段がランプの下側に配置されて、その長手方向の位置を調節可能にし、従って以下に説明するようにポンプシャフト60のストローク長さを変化させるようにする。二次駆動装置360はローラー362上に配置され、これはランプの下部354aの上に係止される。タブ364はショルダー356に最も近い二次駆動装置の前端部から上方へ延在する。モーター又は他の駆動手段により回転動作を与えられたディスク366はロッド368によりタブ364と反対側の二次駆動手段の端部に連結され、このロッドは一端でディスクに枢動可能に取付けられ、他端にて二次駆動酸素に枢動可能に取付けられる。ディスク366の回転運動は二次駆動装置360を通常のように前後方向に移動させる。
【0085】
作動において、二次駆動装置360が前進する時、ローラー362がショルダー356に達して乗り上がって、二次駆動装置360を上方へ押圧してタブ364をノッチ352内に係入させ、駆動シャフト350が二次駆動装置360と一緒に前方へ移動するようになされる迄、駆動シャフト350に接触しない。二次駆動装置360が後退移動する時は、ローラー362がショルダー356を下って移動してタブ364がノッチ352から外れ出るようになし、これにより連結が解除されて駆動シャフト350の移動が停止される迄、タブ/ノッチ連結によって駆動シャフト350を後方へ向けて強制移動させる。
【0086】
当業者に明白となるように、タブがショルダー356で持ち上げられる時、ノッチ352は最初はタブ364を受入れる位置に位置決めされねばならない。
【0087】
駆動シャフト350のストロークはランプ354を前方又は後方へ移動させて容易に調節され得る。ランプが後方へ移動されると(ノッチを整合させるために駆動シャフト350の適当な調節による)、タブ364は二次駆動装置360の前進移動の初期に於いてノッチに係入し、駆動シャフトは更に前進され、相応に更に後方へ移動される。ランプが前進移動されるならば、端部は二次駆動装置360の前進移動の後期に於いてタブがノッチに係入し、駆動シャフトを僅かな距離につき前進させ、又相応に僅かな距離だけ後退される。
【0088】
駆動シャフト350のストロークの変更はポンプの流量を調節する一方、駆動装置が一定速度で移動することを許容する。このような可変速駆動機構、及び可変遅れ定速駆動機構のような他の制御又は駆動機構が同じ目的を達成するために使用できる。
【0089】
図17は1側に歯374を有する駆動シャフト372により駆動されるポンプ又はバルブシャフト60を含んでなる他の駆動機構を示す。円周方向に間隔を隔てた歯378を有するホイール376が歯374と係合し、ホイールの回転運動を駆動シャフトの直線運動に変換する。ホイールの回転運動は駆動シャフトの方向を逆転させる為に方向を逆転される。
【0090】
図18はポンプ又はバルブシャフト60に連結された細長い駆動シャフト380を含む他の駆動機構を示す。駆動シャフト380はねじの形成された凹部382を有し、この凹部内にねじロッド384が螺合される。ロッドはモーター386で回転される。回転方向によって、ロッド384の回転運動は駆動シャフト380を前後方向に移動させる。
【0091】
図19は他の、側横断面図が楕円形の剛性アンビル390に一端を取付けられたポンプシャフト60の駆動機構の斜視図を示す。適当な高強度材料で作られた可撓性のフィラメント392がアンビルのまわりに緊密に巻きつけられ、モーター396で回転運動を与えられる駆動シャフト394のまわりにフィラメントのループが巻きついている。駆動シャフトがフィラメント392を移動させる為にアンビル及び従ってポンプシャフトは長手方向へ移動を始め、駆動シャフト394がその回転運動を受入れる為にフィラメント392を取り込み且つ又放す時、操作フィラメントは次にアンビルを移動させるように作用する。
【0092】
図20は駆動シャフトの一端432に外端部60aが枢動連結された駆動シャフト430で駆動されるプランジャー60を示す。クランク434は駆動シャフト430の他端435に枢動連結されている。クランクは何れかの適当手段で回転され、駆動シャフト430を往復作動的に移動し、従ってプランジャー60を直線運動にて前後方向へ移動させる。上述したような括約シールは流体界面に於いて部材で形成される。
【0093】
図21〜図23は、例えば本発明の容積ポンプに使用し、圧力があるレベルを超えた時又は或る圧力より下がった時を検出するための流体圧検出装置を示す。
【0094】
図21の断片的な側横断面図に於いて、ハウジング400は内部室402を有して形成されており、内部室は通常の従動性のダイヤフラム404により分割されている。可撓性導電ディスク405がダイヤフラム404の頂部に配置されている。2つの導電センサー406が室402の頂部に配置されている。
【0095】
入口導管408は流体ポート410から室402内に導かれている。ポート内の流体圧力が高まると、室に流入する流体が予め定めた圧力にてダイヤフラムを十分大きく湾曲させて導電ディスク405が導電センサー406に接触を生じ、両者を電気的に短絡させてポート内の過昇圧力を示すようになる迄、ダイヤフラム404を上方へ湾曲させる。
【0096】
同様に断片的な側横断面図である図22に於いて、流体ポート412は壁部を通る開口414、及びその開口をカバーするダイヤフラム404を含む。T形レバー416は一端で静止点418に枢動可能に取付けられ、アーム416a及び416bがダイヤフラム404及び可撓性導電ドーム接点419の間に配置されて両端にて接触している。ドーム接点は支持部420に配置されている。導電センサー406は支持部に位置決めされ、ドーム接点と整合されている。
【0097】
ポート412内の流体圧力が高まると、開口414内に流体が流入してダイヤフラム404を上方へ向けて湾曲させ、レバー416のアーム416a及び416bによりドーム接点419は支持部420に圧し当てられて平坦とされる。予め定められた圧力に於いて、ダイヤフラムは十分大きく湾曲してドーム接点419を平坦となし、導電センサー406に接触させて、ポート412内の過昇圧力を示すようにする。
【0098】
図23はポート412内の流体の過降圧力を検出する検出装置の断片的な側横断面図を示す(図21及び図22の代わりに)。図23に於いて、開口414はショルダー422を形成され、開口内に配置されたダイヤフラム404の上方へ向かう湾曲を制限するようになされている。コイルばね4214がポート412内の正常な流体圧と共にダイヤフラム404をアーム416に押圧し、これがドーム接点419を平坦にして導電センサー4065に接触させる。
【0099】
ポート412内の流体圧が予め定められた点に降下するならば、ダイヤフラム404はポート経向けて平坦化し、ドーム接点419が導電センサー406との接触から解除されるようになしてポート内の過降圧力を示すようにする。
【0100】
図24及び図25はそれぞれ、数ある機構の中で本発明の容積ポンプに使用されるボールバルブの側横断面図、及び図24の線XXV−XXVに沿う断面図を示している。このボールバルブはハウジング440を含み、ハウジングは内部に2つの隣接する室442及び444(図25)を形成しており、両室の間に通路446が備えられている。入口導管448はハウジング外部から室442に導かれ、出口導管450は室444から入口導管とはハウジングの反対側にてハウジング外部へ導かれている。壁454は室を外部から、及び互いに分離している。
【0101】
例えばラテックス又はシリコーンゴムで作られた弾性材料シート456(図24)はハウジング440の頂部440aで壁454に対して押圧され、室の外部との流体連通を、又は通路446を除いて互いの間をシールする。開口458はハウジングの頂部440aを通して形成されてシート456まで通路446と整合されて延在され、ボール460が開口内に配置される。
【0102】
作動に於いて、入口導管448からの流体は室442内へ流入する。バルブが開口位置(図24を参照)にある場合、流体は通路446を通して室444内へ引き続き流入し、出口導管450から流出する。バルブを閉じるには、ボール460が押し下げられ、シート456を押圧して通路446内へと下方へ撓ませ、流体の流れをシールする。この作用は室間の流体の流れを停止させる。
【0103】
図26は本発明の原理を使用したプランジャーの「底突き」検出装置の断片的な側横断面図を示す。全体的に細長いハウジング470は内部に細長い室472を含み、この室は開口を有する弾性材料シート20によって隣接した画室472a及び472bに区分されており、開口は既に説明したようにシャフト即ちプランジャーと括約シールを形成している。通路474は画室472bを流体室476と連通し、この流体室は開口478を有していて、この開口を通してロッド480が配置されており、ロッドは流体室476内の一端に配置されたピストン482を有している。ロッド480の他端480aはバルブ又はスイッチ(図示せず)に作動連結されることが好ましい。
【0104】
図26の底突き検出装置はプランジャー60がストローク限界に達した時に検出するように設計されているが、これに代えて、予期された往復作動距離が超えられたならば適当な作動を起こすようにされる。作動に於いて、プランジャー60は往復作動で移動する。その端部60aがシート20に達した時、シートと共に括約シールを形成する。更に画室472b(流体が充填されている)内に移動することにより、流体は画室から通路474を通して流体室476へ圧し出されてそこの圧力を高め、ピストン482を開口478へ向けて押圧し、ロッド480を移動させて、それに連結されたバルブ又はスイッチを作動させる。従って、プランジャー60のシート20を超えた移動は検出され使用者に警報を与えるようになし得る。
【0105】
図27は本発明によるバルブの他の実施例を示し、これは全体的に細長いハウジング490を含み、ハウジングは細長い内部室491を形成しており、3つの弾性材料シート20a、20b及び20cが内部に配置され、各シートは先に説明したように括約シールを形成する開口を有している。シート20a、20b及び20cは互いに間隔を隔てられ、4つの流体画室490a、490b、490c及び490dを室49内に形成している。プランジャー60はシートの整合されている開口を通して室内に配置されており、括約シールを形成している。シャフトは部分的に長さに沿って延在する内部通路492を有し、室と流体連通する間隔を隔てた開口494、496を通路の各端部に有している。
【0106】
入口498がハウジング壁を通して画室490bに形成されており、又出口500がハウジング壁を通して隣の画室490cに形成されている。開口494及び496は開口494が画室490b内に位置している時は開口496は画室496cに位置し、入口489から画室490b、開口494、通路492、開口496、及び画室490cを経て出口500へ流体連通を形成する。プランジャーが移動された時、開口は画室490b及び490cのそれぞれの位置から移動され、入口及び出口の間の連通が遮断される。これは勿論典型的なバルブ作動を定める。
【0107】
図27の装置は例えば装置の左側で受入れた(矢印493で示されている)流体を入口498(出口となる)又は出口500の何れかへ導くことにも使用できる。これはシャフト60を位置決めして開口496を画室490b内に位置させ、これにより画室490aからの流体が開口494及び通路492を通り、開口496を出て画室490bに流入し、「出口」498から流出するようにして行われる。出口500から流出させるように導く為には、通路492は開口496を画室490cに位置決めできるように十分に長くされ、一方で開口494は画室490a内に位置される。従って開口496が画室490cに位置されることで、流体は開口494及び通路492を通して流れ、開口496から流出して画室490cに流入し、その後出口500から流出される。
【0108】
図28は本発明のポンプ又はバルブの或る応用例に使用するのが適当なシールの他の実施例を示す。幾つかの応用例に於いて、このシールはこれまで説明してきた括約シールに代えて使用できる。本発明の先の実施例に於けるように、全体的に細長いハウジング510が内部室512を形成し、この室は例えば入口及び出口通路514及び516を有するような特定のポンプ又はバルブ応用例に関して形状を定められる。シャフト即ちプランジャー60は室内に長手方向に整合されて配置される。
【0109】
ハウジングの一部510aはシャフト60と非常に緊密な締まり嵌めを有する形状であり、それらの間の空間はその中でシャフトが前後方向に往復作動してスライドすることができるだけの空間である。ハウジング部分510aはこれま迄の実施例に於ける括約シールとして使用された弾性シートよりも厚く、ガラス、サファイヤ又は金属のようなより一層の剛性材料で作られることが好ましい。それ故にハウジング部分510a及びシャフトの間に形成されるシールは、完全ではなく、ゆっくりと漏洩する。しかしながらポンプ作用が十分に速ければ、漏洩は比較的に少なくなり、シールが満足されることになる。
【0110】
図28のシールは、装置を通して流れる流体容積がシールを通して漏洩する量に比較して大量であるか、又は漏洩が装置の作動に殊更に重要ではないと思われるならば、本発明の装置に関連してこれ迄説明してきた括約シールの何れとも置き換えて使用できる。
【0111】
図29及び図30は本発明の駆動装置を制御するためのプログラミングカード装置のそれぞれ頂面図及び側横断面図を示す。図29及び図30に示された実施例は本発明の実施例に於けるシャフト又は他の可動部材の駆動、例えばシャフトの往復移動に於ける振幅及び周波数等、を制御する多くの方法の中の1方法を示すだけである。「プログラム」を装置系の制御装置に接続する他の手段は回転スイッチを含むスイッチ、バーコード読み取り機、及びプログラミングユニットから駆動ユニット等に対する電気的な接続を含む。しかしながら図29及び図30のプログラミングカード装置は図6の制御ユニット118のようなIVポンプ制御装置をプログラミングすることに於いて特に都合が良い。科学者又は薬剤師は特定の患者に関して必要なIVポンプのパラメータ及び作動モードを制御するためにカード(直ぐに記述する)を容易に準備することができる。
【0112】
図29及び図30のプログラミングカード装置は選択的な穿孔522(例えば科学者又は薬剤師が穿孔する)及びインデックストラック524を有するプログラミングカード520を含む。穿孔及びトラックは行及び列で配列される。カードはカード読み取り機526に置かれ、この機械は一連の導電フィンガー528を有し、これらのフィンガーはプリント回路基板529に取付けられ、又は制御ユニット又は回路532に接続されたトレース30を含む等価構造に取付けられてバイアスされる。トレースは基板に接触したフィンガーの部分の下側に配置され、フィンガーが基板に接触した時を検出する。
【0113】
作動に於いて、プログラミングカードの穿孔及びインデックストラックはフィンガー528と整合される。カードが読み取り機526に送られると、カード上の選択的に選定された穴がフィンガー及びトレースと接触することを許容され、一方穿孔されていないカードの他の部分は電気的接触が形成されることを許容されず、従って読み取り機はカードの情報及び本発明の装置の駆動装置を制御する適当なプログラムを翻訳することを許容する。
【0114】
図31は柔軟材料のシート20に形成された開口24内に配置されたシャフト60を含む括約シールの断片的な側横断面図を示す。この実施例に於いて、材料シート20の開口24のリップ602はポンプハウジング(図示せず)の内部へ向けて内方へ曲がるように形成され、シャフト60の一部のまわりに緊密に効果的に位置される。コイルばね606がリップ602のまわりに配置されてリップをシャフト60に対して緊密に押圧し、材料シート20とシャフト60との間のシールを更に一層向上させるようになす。
【0115】
図32は両側括約シール構造の断片的な側横断面図を示し、シャフト60、開口624を形成された第1柔軟材料シート620、及び開口632を形成された第2柔軟材料シート628を含む。材料シート620の開口624のリップは図示のように材料シート628の開口632のリップ640と同様に内方へ曲げられており、リップが互いに内側へ対面している。リング644は材料シート620及び628の間に配置されて、材料シート620及び628、リング644及びシャフト60の間に実質的に気密の室648を形成している
【0116】
図32の構造によれば、シャフト60が何れかの方向へ長手方向に移動されると、材料シート620及び628は撓みを生じ、室648内の圧力を高め、リップ636及び640の力を増大させてシャフト60と気密接触する。
【0117】
図33は両側括約シール構造の断片的な側横断面図であり、これも又シャフト60、シャフト60を受入れるためにそれぞれ開口658及び662を有する一対の柔軟材料シート650及び654を含む。しかしながら、図32に示されるように互いに向けて内側へ曲げられている材料シート650のリップ664及び材料シート654のリップ668に代えて、図示したようにリップは互いに離れる方向へ外側へ曲げられている。リング672は材料シート650及び654の間に配置され、図32の室648と同様な室676を形成している。
【0118】
作動に於いて、図33のシール構造のシャフトが何れかの方向へ往復作動する時、真空が室676内に発生され、望ましいことであるが、外部圧力がリップ664及び668をシャフト60に気密に接触させるように押圧する。
【0119】
ここに記載した本発明の実施例は、本発明が如何にして特定の装置に適用できるかの例とするだけのものである。例えば使用材料、部材のスプール及び形状、のような変更及び変化構造、及び等価構造が本発明の範囲に包含されるままで当業者に明白となろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理により作られた括約シールを使用した容積ポンプの斜視図。
【図2】括約シールの劣化及びワッフリング(waffling)を防止するための前側及び後側の支持部の好ましい実施例の断片的な側横断面図。
【図3】本発明の原理により作られた容積ポンプの他の実施例の断片的な側横断面図。
【図4】図3の線IV−IVに沿う断片的な端面図。
【図5】ポンプ室内に過降圧力又は過昇圧力が生じた時にポンプ作用を停止させる駆動/ポンプシャフト境界の1実施例の断片的な側横断面。
【図6】本発明の原理により作られた容積ポンプの他の実施例の側横断面の概略図。
【図7】皮下注射針に組付けた本発明の原理により作られた容積ポンプの側横断面。
【図8】本発明の原理により作られた容積ポンプの更に他の実施例の側横断面図。
【図9】本発明の原理により作られた容積ポンプの更に他の実施例の側横断面図。
【図10】図9に示された実施例と同様な、しかし駆動装置が相違する容積ポンプの実施例の側横断面図。
【図11】図9に示された実施例と同様な、しかし更に他の駆動装置を備えた容積ポンプの他の実施例の側横断面図。
【図12】図9に示された実施例と同様な、しかし又他の駆動装置を備えた容積ポンプの付随的な実施例の側横断面図。
【図13】本発明の原理により作られた括約シールを使用したバルブの側横断面図。
【図14】本発明の原理により作られた括約シールを又使用するバルブの他の実施例の側横断面図。
【図15】流体流量を制御する本発明の容積ポンプに使用されたスプールバルブ機構の側横断面図。
【図16】本発明の容積ポンプのポンプシャフトを駆動するために使用し得る駆動機構の実施例を示す概略図。
【図17】本発明の容積ポンプのポンプシャフトを駆動するために使用し得る駆動機構の他の実施例を示す概略図。
【図18】本発明の容積ポンプのポンプシャフトを駆動するために使用し得る駆動機構の更に他の実施例を示す一部断面とする概略図。
【図19】本発明の容積ポンプのポンプシャフトを駆動するために使用し得る駆動機構の更に他の実施例を示す斜視図。
【図20】本発明の容積ポンプのポンプシャフトを駆動するために使用し得る駆動機構の更に他の実施例を示す一部断面とする概略図。
【図21】数ある中で本発明の容積ポンプに使用する1つの流体圧検出装置の側横断面図。
【図22】流体圧検出装置の他の実施例の側横断面図。
【図23】流体圧検出装置の更に他の実施例の側横断面図。
【図24】数ある中で本発明の容積ポンプに使用する1つのボールバルブの側横断面図。
【図25】図24の線XXV−XXVに沿う断面図。
【図26】本発明によるプランジャー底突き検出装置の側横断面図。
【図27】本発明によるバルブの他の実施例の側横断面図。
【図28】本発明によるシールの他の実施例の側横断面図。
【図29】本発明の駆動機構を制御するためのプログラミングカード装置の頂面概略図。
【図30】図29のプログラミングカード装置の側横断面図。
【図31】本発明に使用することが適当なばね補助シール構造の断片的な側横断面図。
【図32】本発明に使用することが適当な両側の内側へ曲がった括約シール構造の断片的な側横断面図。
【図33】本発明に使用することが適当な両側の外側へ曲がった括約シール構造の断片的な側横断面図。
【符号の説明】
4 ハウジング
8 室
20 弾性材料シート
24 開口
28 入口ダクト
32 出口ダクト
44 流体源
48 流体シンク
52 チェックバルブ
60 プランジャー
100 磁石キャップ
110、114 バルブ
118 制御ユニット
126 駆動シャフト
150 針
152 室
154 出口端部
156 入口導管
172 ハウジング
174 室
178 通路
186 プラグ
188 コイルばね
192 プラグ
200 流体入口
202、204 入口導管
206 バルブ
208 通路
214 駆動シャフト
216、218 出口導管
220 流体出口
238 磁石
242、244 ダイヤフラム
254 スライダー
304 流体源
306 流体シンク
320 入口導管
324 出口導管
360 二次駆動装置
386、396 モーター
390 アンビル
392 フィラメント
404 ダイヤフラム
406 導電センサー
416 レバー
419 ドーム接点
460 ボール
482 ピストン
522 穿孔
524 インデックストラック
620、628、650、654 柔軟材料シート
640、664 リップ

Claims (7)

  1. 流体源から流体シンクへ流体を圧送するように設けられたポンプにして、
    内部に細長い室を形成し、その室の一端に開口が位置されて室に通じており、他端は閉じられているハウジングと、
    ハウジングの開口の上に配置され、前記一端にて室と整合させて位置された開口を含む弾性材料のシートと、
    シャフトの一端は室の中に延在され、シャフトの他端はハウジングの外部に延在されるようにされており、前記開口がシャフトの横断面形状と実質的に同じ横断面形状を有すると共に、シールを形成するためにシャフトの横断面寸法を越えない横断面寸法を有し、前記開口の中でスライド可能に配置されている細長いシャフトと、
    内部に負圧が生じたときに流体源から流体を室内に導くと共に室から流体源への逆流を禁止するように設けられた室の開口端近傍に流体連通している入口と、
    室内に正圧が生じた時に室から流体を流体シンクへ導くと共にシンクから室へのもどりを禁止するように設けられた室の閉口端近傍に流体連通し、該室に沿った隔たりだけ前記入口からずれている出口と、前記ハウジング内で前記入口と出口の間の流路が前記細長い室の長さに沿っており、そして前記シャフトによって連続してとぎれがなく、
    開口内で前後にスライドさせて、室内で、引き工程によって生じる負圧及び注入工程によって生じる正圧を交互に発生させ、これによって注入工程の各完了だけで出口を介して流体の測定された量を分配するためにシャフトを室内で長手方向に往復させる作動機構と、
    シャフトが開口を通してスライドされる時に材料シートに接触してその過度な外方膨張及び過度な内方縮入を防止するために開口に近接している材料シートの各側に近接して設けられた支持体とを有するポンプ。
  2. シャフトのまわりに流体流れを与えるために室が拡大され、前記開口端を除き前記細長い室及びシャフトがほぼ同じ断面形状及び寸法を有しており、更に室壁に近接しているシャフトに沿って流体を流すためにシャフトと室との間に十分なクリアランスを設け、前記室の側壁に形成されて室の長さを実質的に流れそして入口から出口にとぎれない流体流れを与えるために連通されている樋を有する請求項1に記載のポンプ。
  3. 入口及び出口の少なくとも一つが一端に近接して拡大されている室に接続されている請求項2に記載のポンプ。
  4. 前記弾性材料シートがラテックスゴム、シリコーンゴム及びニトリルゴムで構成されているグループから選択される材料を含む請求項1に記載のポンプ。
  5. 入口及び出口の少なくとも一つがシャフトを通して室に接続されている請求項1に記載のポンプ。
  6. 前記作動機構が往復シャフトの移動を選択的にかえることができ、流体のポンプ率を変えることができる請求項1に記載のポンプ。
  7. 前記作動機構が室への方向においてシャフトを交互に押し開放する手段と、シャフトが開放されると室からの方向にシャフトに力を与える偏移手段とを含む請求項1に記載のポンプ
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