JP4375383B2

JP4375383B2 - 輸液ポンプ

Info

Publication number: JP4375383B2
Application number: JP2006297591A
Authority: JP
Inventors: 忠鵜飼; 秀典高橋; 稔相原
Original assignee: Nipro Corp
Current assignee: Nipro Corp
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2026-11-01
Also published as: JP2008113726A

Description

本発明は、蠕動式輸液ポンプに関するものである。

蠕動式輸液ポンプは、個別に駆動される複数のフィンガによりチューブを順次押圧して輸液を行うように構成されている。前記蠕動式輸液ポンプは、一般的には前記フィンガとフィンガを駆動する駆動手段を備えたハウジング、および前記ハウジングに開閉自在に係止されたドアとから構成されている。輸液を開始する際には、ドアが開かれた状態でチューブの途中部位をハウジング側に設けられた溝部内に一時的に保持した後、ドアを閉じてハウジングとドアとの係止状態を固定する。このとき、チューブは、ハウジングに備えられた複数のフィンガと、ドアに固定された押圧板との間で不動状態に挟持される。次いで駆動手段を作動させることにより、フィンガが蠕動運動を開始し、前記フィンガによりチューブがしごかれて内部の薬液を移送させることで輸液が行われる。

前記押圧板は、チューブがフィンガによって圧閉される際、チューブがフィンガから受ける負荷が大きすぎる場合はドア側へ後退しうるよう、圧縮部材を介してドアに固定されている。これによりチューブがフィンガから受ける過負荷を軽減することができ、チューブの寿命を延ばすことができる。通常、圧縮部材としてはコイルバネ等が用いられるが、バネから離れた位置で押圧板がフィンガからの負荷を受けると、押圧板が傾いてしまい、複数のフィンガの負荷を均一に受けることができなくなってしまう。すなわち、押圧板がドア側に傾いた部分においてはチューブがフィンガによって完全に圧閉されなくなり、また押圧板がフィンガ側に傾いた部分においてはチューブが受けるフィンガからの負荷が大きくなり、その部分だけチューブの劣化が早くなり、チューブの破損や輸液流量の低下を招くおそれがある。

そこで、従来の輸液ポンプではフィンガの駆動による押圧板の傾きを防止する工夫がなされている。押圧板の傾き等によりフィンガに過大な負荷が発生した場合に、フィンガを駆動するカム軸を傾けて負荷を均一にする機構を備えた輸液ポンプでは（例えば、特許文献１参照。）、一時的に負荷の過大を解消することはできるものの、根本的に押圧板の傾きを防止する対策は取られておらず、またフィンガの駆動機構そのものの改良が必要となるため装置の構造が複雑になる。

また、圧縮部材であるコイルバネが複数個設けられた輸液ポンプも開発されている（例えば、特許文献２参照。）。コイルバネが複数個設けられた押圧板は、押圧する個々のフィンガとそのフィンガに近接するバネとの距離が短いため、フィンガの押圧による傾きが効果的に防止される。このような効果は、圧縮部材の弾性力を大きくすることでも発揮できる。しかし、圧縮部材の個数を増やしたり弾性力を大きくした場合、チューブの圧閉に必要なフィンガの押圧力も大きくなるため、それに伴ってフィンガを駆動する駆動手段の駆動力も大きくする必要がある。駆動力の増大は駆動手段の大型化、ひいては輸液ポンプの大型化につながり、これは持ち運びを考慮して小型化が望まれている輸液ポンプにおいては好ましくない傾向である。

特開平３−１８８８７３号公報特開２００４−３３７２８７号公報

本発明の目的は、上記問題を解決するために、フィンガの押圧力を増大させることなく、フィンガの押圧による押圧板の傾きを防止することができる新規な弾性機構が設けられた輸液ポンプを提供することを目的としている。

本発明者は、鋭意検討を行った結果、ドアと押圧板の間に設けられる弾性機構として、中間部が支軸によって回動可能に連結された一対のリンクと圧縮部材とを組み合わせて用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、
（１）チューブを押圧してチューブ内の薬液を移送させるように駆動される複数のフィンガと、前記フィンガを駆動するための駆動手段とを備えたハウジング、および前記ハウジングに開閉自在に係止されるドア部材により構成され、前記ドア部材には前記フィンガとの間でチューブを狭持しうる押圧板が弾性機構を介してドア部材側に後退しうるように設けられてなる輸液ポンプにおいて、前記弾性機構は圧縮部材と、中間部が支軸によって回動可能に連結された一対のリンクからなるリンク機構とを有してなり、前記圧縮部材は一端がドア部材に他端が押圧板に伸縮可能に固定されてなり、前記リンク機構は一方のリンクの押圧板側端部が押圧板に固定され、他方のリンクのドア側端部がドア部材に固定されることにより伸縮可能に配置されてなることを特徴とする輸液ポンプ、
（２）前記リンク機構は二つ設けられてなり、互いのリンク機構の中間部が一つの支軸によって回動可能に連結され、互いのリンク機構の押圧板に固定される押圧板側端部およびドア部材に固定されるドア部材側端部がそれぞれ軸で連結されてなることを特徴とする（１）記載の輸液ポンプ、
（３）前記圧縮部材は前記二つのリンク機構の間に二つ配置され、一方が前記リンク機構に設けられる支軸と軸の間に配置され、他方が支軸を挟んだその反対側に配置されてなることを特徴とする（２）記載の輸液ポンプ、
（４）前記ドア部材の押圧板側には、前記リンク機構の一方のリンクのドア部材側端部をドア部材との間で摺動可能に狭持しうるスライドガイドが設けられ、前記押圧板のドア部材側には、前記リンク機構の他方のリンクの押圧板側端部を押圧板との間で摺動可能に狭持しうるスライドガイドが設けられてなる（１）〜（３）のいずれかに記載の輸液ポンプ、
（５）さらに前記押圧板は、前記弾性機構による前進または後退を制限するために、押圧板のドア部材側に設けられた溝部と、前記溝部内を移動しうるようにドア部材の押圧板側に設けられたストッパーとを有してなる（１）〜（４）のいずれかに記載の輸液ポンプ
に関する。

本発明の輸液ポンプは、押圧板を後退させるための弾性機構として、中間部が支軸によって回動可能に連結された一対のリンクと圧縮部材とを組み合わせて用いたことにより、いずれのフィンガがチューブを圧閉するよう駆動されても押圧板は均一に押し下げられる。このような輸液ポンプは、後退時の押圧板の傾きを確実に防止することができるうえに、圧縮部材の個数を増やす必要がなく、また圧縮部材の弾性力を増大させる必要もない。したがって、駆動手段の駆動力を最大限に伝達することができ、駆動力を増大させたり駆動手段を大型化する必要がないため、輸液ポンプの小型化にも貢献することができる。

以下、図面を用いて本発明の好ましい実施態様を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は本発明の輸液ポンプにおいて、ドアが開かれた状態のハウジングとドアの内面を示す外観図であり、図２は本発明の輸液ポンプにおいて、ドアが閉じられた状態を示す縦断面図である。

図１に示されるように、本発明の輸液ポンプ１はハウジング２とドア部材３により構成されており、ドア部材３はヒンジ３１等によりハウジング２に開閉自在に係止されている。前記ハウジング２には、溝等で構成される、薬液を送液するためのチューブが装着されるチューブ装着部２１が設けられており、このチューブ装着部２１にチューブをはめ込み前記ドア部材３を閉めることによって、チューブをハウジング２とドア部材３とで狭持しうる。ハウジング２およびドア部材３には、チューブが装着されてドア部材３が閉められた状態を保持するため、ドアレバー３２とフック２２のようなロック機構が設けられている。

図２に示されるように、前記ハウジング２には、複数のフィンガ１０と、フィンガ１０を蠕動運動させるべく駆動させるための駆動手段４が備えられてなる。例えば駆動手段４は、モーターからの駆動力が伝達されることにより回転しうる歯車４１、歯車４１の回転をフィンガへと伝達するためのカム軸４２、カム軸４２の回転運動をフィンガ１０に対する前後方向（チューブ５押圧方向）の運動に変換するためのカム４３、およびカム４３の動作に応じてフィンガ１０を前後方向に駆動させるカムフォロア４４から構成される。前記カム４３は円盤形状を有し、偏心した位置にカム軸４２が貫通した状態で互いに固定されている。前記カム４３はフィンガ１０と同数カム軸４２に固定されているが、最上段のカム４３と最下段のカム４３とが同位相で配置され、その間のカム４３は等間隔の位相差で配置されている。これにより、カム軸４２の回転により回転したカム４３がカムフォロア４４を位相差に応じた前後距離でフィンガ１０を前後方向に駆動させるため、フィンガ１０はチューブ５を蠕動運動するよう押圧することができる。

前記ハウジング２およびドア部材３にはこの他にも、チューブ５内の気泡検知を行う気泡センサー６１、閉塞検知手段６２１とチューブ押さえ部材６２２とから構成されチューブ５の閉塞状態を検知するための閉塞センサー６２、ドア部材３を開いた状態では自動的にチューブ５を閉塞しうるクランプ機構６３等が適宜設けられる。前記気泡センサー６１は、フィンガ１０の上流側または下流側に少なくとも一カ所設けられることが好ましい。また、前記閉塞センサー６２は、フィンガ１０の上流側とフィンガ１０の下流側の両方で閉塞検知を行えるようフィンガ１０の上流側および下流側の両方に一カ所ずつ設けられることが好ましい。前記クランプ機構６３は、ポンプ駆動中にドアが開いてしまった場合に輸液を停止させるべくチューブ５を閉塞するものであり、フィンガ１０の上流側または下流側に少なくとも一カ所設けられることが好ましい。さらに、必要に応じて、輸液ポンプ１からチューブ５を取り外す際にローラークランプの閉め忘れによって生じるフリーフローを防止するためのアンチフリーフロー機構や、ドア部材３の閉止と同時にチューブ５をチューブ装着部２１内に装着しうる機構等、一般的な輸液ポンプに設けられる種々の機構を設けることができる。

一方、前記ドア部材３には、フィンガ１０との間でチューブ５を狭持しうる押圧板７が設けられている。押圧板７は、チューブ５がフィンガ１０から受ける過負荷を逃がすためのものである。すなわち、チューブ５がフィンガ１０によって圧閉される際に、押圧板７がフィンガ１０から受ける負荷が大きい場合にはドア部材３側へ後退しうるように設計されている。そのため、本発明の輸液ポンプ１に用いられる押圧板７は、従来の輸液ポンプと同様、弾性機構８を介してドア部材３側に後退しうるように設けられているが、弾性機構８として圧縮部材８１と一対のリンク８２ａ，８２ｂからなるリンク機構８２とを有してなることを特徴としている。
押圧板７は、好ましくはチューブ５の長手方向に沿ってチューブ５当接部に凸部が設けられた平板形状を有してなり、好ましくはABS、ポリエチレン、ポリアセタール、ポリアミド等で形成される。前記押圧板７の寸法は、チューブ５の長手方向の長さが６０〜７０mm、横幅が３２〜３５mm、厚みが９〜１０mmであり、凸部の横幅が１４．３〜１５mm、凸部の高さが４．５〜５mmである。

以下、本発明の輸液ポンプ１に用いられる押圧板７および弾性機構８の構造について、図３〜６を参照して説明する。図３は本発明の輸液ポンプにおける押圧板と弾性機構とを説明する部分分解斜視図である。さらに、図４は本発明の押圧板と弾性機構を押圧板側から見た場合の部分側面図であり、図５は図４に示される押圧板と弾性機構のＡ−Ａ線断面図、図６はＢ−Ｂ線断面図である。

前記圧縮部材８１は、コイルバネや板バネ、弾性ゴムなどであり、一端がドア部材３に、他端が押圧板７に、伸縮可能に固定される。圧縮部材８１は、押圧板７をフィンガ１０との間でチューブ５を狭持しうるように前進させ、なおかつフィンガ１０によるチューブ５への負荷が大きい場合にはドア部材３側へ後退しうるよう、適当な弾性力を有している。前記圧縮部材８１は、具体的には弾性係数が０．４〜１ｋｇｆ／ｍｍであるコイルバネが好ましく用いられる。
前記圧縮部材８１は後述するリンク機構８２と共同して押圧板７の弾性機構８を構成するものであり、少なくとも一つ設けられればその機能を果たすが、押圧板７の傾きを有効に防止しうるよう、バランスを考慮した位置に二つ以上設けられてもよい。しかし、圧縮部材８１の数が多すぎたり、圧縮部材８１の弾性力が大きくなりすぎると、チューブ５の圧閉に必要なフィンガ１０の押圧力も大きくなり、それに伴ってフィンガ１０を駆動する駆動手段４の駆動力も大きくなってしまうため好ましくない。

前記リンク機構８２は、一対のリンク８２ａ，８２ｂとからなり、中間部が支軸８３によって回動可能に連結された板状部材または棒状部材である。一方のリンク８２ａは押圧板側端部８２１ａがねじ等によって押圧板７に固定され、他方のリンク８２ｂはドア部材側端部８２１ｂがねじ等によってドア部材３に固定される。一方のリンク８２ａのドア部材側端部８２２ａおよび他方のリンク８２ｂの押圧板側端部８２２ｂは、リンク８２ａ，８２ｂの動作を妨げないようどこにも固定されていない。これによって、前記リンク機構８２は押圧板７とドア部材３との間で伸縮可能に配置される。
前記一対のリンク８２ａ，８２ｂは、圧縮部材８１と共同して押圧板７の弾性機構８を構成するものであり、少なくとも一つ設けられればその機能を果たすが、押圧板７の傾きを有効に防止しうるよう、バランスを考慮した位置に二つ以上設けてもよい。

前記弾性機構８には、前記リンク機構８２の伸縮動作をより滑らかにするために、それぞれのリンク８２ａ，８２ｂの固定されない端部を潤滑に摺動させるためのスライドガイド８４を設けることが好ましい。具体的には、ドア部材３の押圧板側には、一方のリンク８２ａのドア部材側端部８２２ａをドア部材３との間で摺動可能に狭持しうるスライドガイド８４ａが、押圧板７のドア部材側には、他方のリンク８２ｂの押圧板側端部８２２ｂを押圧板７との間で摺動可能に狭持しうるスライドガイド８４ｂが設けられる。前記ドア部材側端部８２２ａおよび押圧板側端部８２２ｂは、ドア部材３とスライドガイド８４ａ、または押圧板７とスライドガイド８４ｂとの間で、それぞれドア部材３または押圧板７と平行に摺動するため、前記スライドガイド８４は摺動方向長さが５〜６mmであればその機能を果たすためには十分である。前記スライドガイド８４は、高分子材料であれば摺動性のあるポリアセタール、ポリエチレン、ポリアミド等、金属材料であれば防錆・耐磨耗性のあるステンレスやアルミ、軸受鋼等から構成されることが好ましい。

前記圧縮部材８１とリンク機構８２とを有してなる弾性機構８は、フィンガ１０によるチューブ５への負荷が大きい場合には、押圧板７をドア部材３側へ後退させることができる。このとき、押圧板７は圧縮部材８１の収縮によりドア部材３側へ後退するが、押圧板７の後退によりリンク機構８２もまた支軸８３を中心に互いに回動し、押圧板側端部８２１ａとドア部材側端部８２１ｂとの距離が短くなっていく。これに伴い、ドア部材側端部８２２ａと押圧板側端部８２２ｂとがスライドガイド８４ａ，８４ｂに当接しながら摺動する。ドア部材側端部８２２ａと押圧板側端部８２２ｂとの距離は、押圧板側端部８２１ａとドア部材側端部８２１ｂとの距離と常に同じであり、リンク機構８２の収縮に伴って同様に短くなっていくことで、押圧板７を傾けることなく後退させることが可能となる。

このような効果を最大限に発揮できる弾性機構８の構造としては、例えば図３〜６に示されるように、二つの圧縮部材８１と二つのリンク機構８２を組み合わせた構造があげられる。二つのリンク機構８２は、互いの中間部が一つの支軸８３によって回動可能に連結され、互いのリンク機構８２の押圧板７に固定される押圧板側端部８２１ａとドア部材３に固定されるドア部材側端部８２１ｂとが、それぞれ軸８５ａ，８５ｂで連結された状態で押圧板７またはドア部材３に固定される。圧縮部材８１は二つのリンク機構８２の間に配置されるが、一方が前記リンク機構８２に設けられる支軸８３と軸８５ａ，８５ｂの間に配置され、他方が支軸８３を挟んでその反対側に、すなわち支軸８３とスライドガイド８４ａ，８４ｂの間に配置されてなる。

前記押圧板７には、前記弾性機構８による前進または後退を制限しうるような手段が設けられてもよい。前記手段は、例えば図６に示されるように、押圧板７のドア部材側に設けられた溝部７１と、ドア部材３の押圧板側に設けられたストッパー３３とから構成される。前記ストッパー３３は先端部が溝部７１内に移動可能に配置されており、溝部７１の壁面に当接することにより押圧板７の前進または後退を制限することが可能である。前記溝部７１およびストッパー３３の形状や設けられる場所は、押圧板７が最も前進した時にチューブ５がフィンガ１０と押圧板７とによって完全に圧閉されるよう設定され、押圧板７が最も後退した時には圧縮部材８１が自然長および許容圧縮範囲内で保持されるように設定されることが好ましい。具体的には、圧縮部材８１の弾性係数が０．４〜１ｋｇｆ／ｍｍである場合、好ましくは前記押圧板７の可動距離が３〜４mmであり、フィンガ１０と押圧板７表面の最小距離は０〜１．１mmである。

本発明の弾性機構８は、ドア部材３に直接設けられていてもよいが、図２〜６に示されるように、圧縮部材８１およびリンク機構８２がベース９内に予め配置され、その後ベース９をドア部材３に固定するように配置されてもよい。前記ベース９には、圧縮部材８１およびリンク機構８２の配置を容易にするために、圧縮部材８１固定用の凹部９１やリンク機構８２を収容しうる壁部９２等が設けられる。前記ベース９を用いることにより、弾性機構８をモジュール単位で組み立てることが可能となり、輸液ポンプ１の製造工程がより簡易になる。

本発明の輸液ポンプにおいて、ドアが開かれた状態のハウジングとドアの内面を示す外観図である。本発明の輸液ポンプにおいて、ドアが閉じられた状態を示す縦断面図である。本発明の輸液ポンプにおいて、押圧板と弾性機構とを説明する部分分解斜視図である。本発明の輸液ポンプにおいて、押圧板と弾性機構を押圧板側から見た場合の部分側面図である。図４に示される押圧板と弾性機構のＡ−Ａ線断面図である。図４に示される押圧板と弾性機構のＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１輸液ポンプ
１０フィンガ
２ハウジング
２１チューブ装着部
２２フック
３ドア部材
３１ヒンジ
３２ドアレバー
３３ストッパー
４駆動手段
４１歯車
４２カム軸
４３カム
４４カムフォロア
５チューブ
６１気泡センサー
６２閉塞センサー
６２１閉塞検知手段
６２２チューブ押さえ部材
６３クランプ機構
７押圧板
７１溝部
８弾性機構
８１圧縮部材
８２リンク機構
８２ａ，８２ｂリンク
８３支軸
８４，８４ａ，８４ｂスライドガイド
８５ａ，８５ｂ軸
９ベース
９１凹部
９２壁部

Claims

チューブを押圧してチューブ内の薬液を移送させるように駆動される複数のフィンガと、前記フィンガを駆動するための駆動手段とを備えたハウジング、および前記ハウジングに開閉自在に係止されるドア部材により構成され、前記ドア部材には前記フィンガとの間でチューブを狭持しうる押圧板が弾性機構を介してドア部材側に後退しうるように設けられてなる輸液ポンプにおいて、
前記弾性機構は圧縮部材と、中間部が支軸によって回動可能に連結された一対のリンクからなるリンク機構とを有してなり、
前記圧縮部材は一端がドア部材に他端が押圧板に伸縮可能に固定されてなり、
前記リンク機構は一方のリンクの押圧板側端部が押圧板に固定され、他方のリンクのドア側端部がドア部材に固定されることにより伸縮可能に配置されていると共に、
該リンク機構の二つが、前記チューブの長手方向に直交する方向に離間するように設けられ、互いのリンク機構の中間部が一つの支軸によって回動可能に連結され、互いのリンク機構の押圧板に固定される押圧板側端部およびドア部材に固定されるドア部材側端部がそれぞれ軸で連結されてなることを特徴とする輸液ポンプ。
前記圧縮部材は前記二つのリンク機構の間に二つ配置され、一方が前記リンク機構に設けられる支軸と軸の間に配置され、他方が支軸を挟んだその反対側に配置されてなることを特徴とする請求項１記載の輸液ポンプ。
前記ドア部材の押圧板側には、前記リンク機構の一方のリンクのドア部材側端部をドア部材との間で摺動可能に狭持しうるスライドガイドが設けられ、前記押圧板のドア部材側には、前記リンク機構の他方のリンクの押圧板側端部を押圧板との間で摺動可能に狭持しうるスライドガイドが設けられてなる請求項１または２に記載の輸液ポンプ。
さらに前記押圧板は、前記弾性機構による前進または後退を制限するために、押圧板のドア部材側に設けられた溝部と、前記溝部内を移動しうるようにドア部材の押圧板側に設けられたストッパーとを有してなる請求項１〜３のいずれかに記載の輸液ポンプ。