JP5337045B2 - ピンチ弁 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に係るピンチ弁に関するものである。

ピンチ弁は、例えば化学産業、医薬産業そして食品産業などにおける、例えば流体が運搬されるような様々な種類のシステムで使用されるものである。それらは通常、可撓性のチューブと共に使用され、そのチューブはピンチ弁に設けられ、例えば流体がチューブを通って流れる得る非圧迫位置と、流体がチューブを通って流れ得ないようにチューブが圧迫された圧迫位置をとるようになっている。

非圧迫位置、以後開位置とも呼ぶ位置において、特に比較的小さなチューブが使用される場合に、チューブがピンチ弁から外へ逃げてしまうという問題があった。ある種のピンチ弁が提案されており、チューブ保持空間がＬ字もしくはＪ字形状に曲げられて提供されており、その中にチューブが取り付けられるようになっている。そのようなモデルの一つとしては、ＡＣＲＯ社,http://www.acroassociates.comによる「モデル９３４空気圧ピンチ弁」がある。この種のピンチ弁はしばしば挿入中にチューブが圧縮されていること、そしてさらにはチューブ保持空間内において折り曲げられていることが必要である。このことは洗浄をより困難にしてしまう。ピンチ弁はしばしば洗浄や消毒がとても重要な流体システムで使用される。

本発明の目的は、異なる寸法のチューブの使用に適した改良されたピンチ弁を提供することである。

これは、請求項１によるピンチ弁によって成し遂げられる。ここで、チューブ保持手段は、ピンチ弁が非圧迫位置にあるときであってもチューブが所定位置に留まるように、チューブに対して固定機能を提供する。さらに異なる寸法のチューブを、特に小さなチューブがピンチ弁から逃げ出してしまう危険性無しに使用できるようにする。

望ましい実施形態が従属請求項に記載されている。

ある望ましい実施形態において、ピンチ弁は突発的な圧迫事件から操作者を保護する手段を含んでいる。

本発明のピンチ弁は、頻繁にチューブ交換作業が行われる状況において特に有利に用いられる。これは、例えばクロマトグラフィーや濾過を含む例えば生物化学処理の形式の場合であり、これらにおいては予め滅菌された１回使用式チューブを基本とした流路を用い、動作中は複数の遠隔操作される再利用可能なピンチ弁に係合され、異なるセンサのようなその他の廃棄可能な形式の構成要素を備えている。

本発明の一実施形態に係るピンチ弁を示しており、チューブ保持手段が非固定位置にある状態を示している。 図１ａに開示されたピンチ弁を示しているが、チューブ保持手段がチューブ固定位置にある状態を示している。 本発明の他の実施形態に係るピンチ弁を示しており、チューブ保持手段が非固定位置にある状態を示している。 図２ａに開示されたピンチ弁を示しているが、チューブ保持手段がチューブ固定位置にある状態を示している。 図２ｂのピンチ弁の長手方向断面図である。

本発明によれば、チューブ保持手段がピンチ弁に設けられている。チューブ保持手段は、少なくとも２つの位置をとることができ、一方は非固定位置と呼ばれ、他方は固定位置と呼ばれる。チューブ保持手段が非固定位置にあるとき、チューブをピンチ弁の中に入れることができ、チューブ保持手段が固定位置にあるときは、ピンチ弁内に位置決めされているチューブはその中から外には出られない。チューブ保持手段は、それが固定位置にある場合、ピンチ弁のチューブ保持空間の（図における方向で見て）上部を覆う揺動バリアとして設計されている。

図１ａおよび１ｂに本発明の望ましい実施形態が示されている。２つの図において同じ部品については、それらの部品に同じ参照番号が与えられている。

図示されているピンチ弁１は、図１ａおよび１ｂにおける左側に圧迫端２を備え、図の右側に供給端３を有している。この実施形態のピンチ弁は、筒状本体５を備えている。この筒状本体５には、チューブ保持空間７が形成されている。この実施形態のチューブ保持空間７は、筒状本体５から切り欠かれた概ね筒状形状であり、底部８だけが残されている。ここでいう底部とは、図１ａ，１ｂの方向に関連して示されている。もちろん、ピンチ弁は使用の際にこの方向に取り付けられる必要は無い。チューブ保持空間７の第１壁９、すなわちピンチ弁の供給端３に最も近い壁部において、この壁９の穴１５から突出するプランジャ１３が示されている。この実施形態のプランジャ１３はピンチ弁の供給端３から空気圧的に制御される。ピンチ弁のプランジャを制御するための他の可能性のある方法としては、例えばソレノイド、すなわち電磁式あるいは電気モータがある。好適には、プランジャ１３はチューブ保持空間と（図における方向を基準にして）ほぼ同じ高さを有している。これは、小さなチューブがプランジャ１３の上方にあるいは下方に逃げてしまい、適切に圧迫することができなくなるのを防ぐためである。チューブ保持空間７は底部８、第１壁９および第２壁１１の間の空間であり、第２壁１１はピンチ弁の圧迫端２に最も近い側のチューブ保持空間７の壁である。筒状本体５は、ピンチ弁の圧迫端２のチューブ保持空間７の先の最外端部における端部片１７を形成する。

本願発明においては、チューブ保持手段１９が設けられている。この実施形態において、チューブ保持手段１９は回動バリアの形態で端部片１７に設けられている。図１ａにおいて、チューブ保持手段１９は非固定位置にある状態が示されており、この状態ではチューブ保持空間は図における方向において上方に向かって開いており、チューブがチューブ保持空間７の中に入れるようになっている。図１ｂにおいて、チューブ保持手段は固定位置にある状態が示されており、この状態ではチューブ保持手段１９は、チューブ保持空間７に位置決めされたチューブがその空間から逃げることが不可能なように、チューブ保持空間７の上部を覆っている。

チューブ保持手段１９はピンチ弁の両側から操作されることが望ましい。図に関して言えば、これはチューブ保持手段１９の第３の位置によって示される。チューブ保持手段１９は図１ｂに示される位置から第３の位置へ時計周りに１スナップ分スナップされ、この第３の位置は非固定位置である。第３の位置からは、再び固定位置まで反時計回りにスナップされる。従ってチューブ保持手段は、少なくとも３つの異なる位置に位置決めできるのが望ましい。このことは手動操作のための空間が小さな多くのシステムにおいて重要である。チューブ保持手段がピンチ弁の両側から操作可能な代替案としては、常に両側から操作可能な長いチューブ保持手段を有している。仮に小さな空間しか無い場合には、この解決手段の不利益は、チューブ保持手段がチューブ固定位置にある場合に、チューブ保持手段が圧迫端２のピンチ弁から突出することである。

チューブ保持手段１９が固定位置にある場合、プランジャ１３の上側２１の上方に近接して合致するのが望ましい。このことは、チューブが空間内に逃げるのを防ぐか、そうでなければチューブ保持手段１９とプランジャ１３の間に置くようにする。もしプランジャ１３が筒状本体の上部円周部に非常に近接して提供されていない場合、端部片１７は図１ａ，１ｂに示すように下方に向く。ここで、チューブ保持手段１９は、プランジャ１３の上側面２１のすぐ上に円滑に合致し、それらの間に空間ができないように位置決めされる。

本発明の他の実施形態において、ピンチ弁の本体は筒状である必要は無い。それは如何なる形態、例えば多角形でもよく、その中にチューブ保持空間が提供されるようにし、プランジャがそこを通ってチューブ保持空間内に突出するようにする。

チューブ保持空間は、チューブがそこを通過でき、プランジャが非圧迫位置にある場合にチューブが影響を受けずにピンチ弁が通過できるように設計するべきである。

本発明の他の実施形態において、チューブ保持手段は図１ａ，１ｂに関連して説明したように、手動操作の代わりに電気的及び／又は遠隔的に制御される。このことはもちろんいくらかの電気的接続や制御デバイスを必要とする。

本発明の更に他の実施形態において、ピンチ弁はチューブの挿入あるいは取り出しの際の圧迫事故を防ぐために、圧迫保護手段が設けられる。

そのような圧迫保護手段の実施形態を備えるピンチ弁は、図２ａ，２ｂ及び３に示されている。図１ａ，１ｂに対応する部品には同じ参照番号を付与している。

図２ａ，２ｂ及び３に示されている実施形態のピンチ弁は、圧迫保護手段の設備を除いては、基本的に上記した図１a、１ｂに示されているものと同一である。従って、特に図３を参照すると、このピンチ弁の実施形態もチューブ保持空間７を有する概ね筒状の本体５を備えている。プランジャ１３は、チューブ保持空間７の第１壁９の開口１５に延びる本体５の凹部２３に滑動可能に取り付けられており、その凹部２３の下方部分はチューブ保持空間７の底部８（図２a、２ｂ参照）を更に通って延び、そこで凹部２３は下方に向かって開口している。プランジャ１３は圧迫位置となるように空気圧的に（圧縮空気供給接続が図２a、２ｂにおいて３５で示されている）に駆動され、そこでプランジャ１３は開口１５を通って突出し、チューブ保持空間７へ挿入されたチューブ（図示略）を第２壁に対して圧迫でき、あるいは非圧迫位置においてはプランジャが完全に凹部２３内に退避するようになっている。図示された実施形態において、空気シリンダピストンロッド２４はプランジャ１３の軸部２５に取り付けられ、ピストンロッド／軸部組立体は（液体の侵入から保護するために）ベローズ３６によって密封されている。プランジャ１３はバネ（図示略）によって圧迫位置に向けて付勢されており、これによって圧縮空気供給あるいは電力が無い場合にはピンチ弁が閉じ（即ち、チューブを圧迫する）、この圧迫位置はこのピンチ弁の実施形態では正常状態である。

これに対して、バネがプランジャ１３を非圧迫位置に退避させるように付勢し（正常状態）、プランジャが圧迫位置に向けて空気力で駆動されるようにしてもよい。

図１a、１ｂに示される実施形態と同じように、回動バリアの形態のチューブ保持手段１９’が設けられ、それは図２ｂおよび３に示されるようにチューブ固定位置に、あるいは図２ａに示すように非固定位置に手動で操作できるようになっている。ここでチューブ保持手段１９’には、両側にウィング部１９ａ’が備えられ、それはプランジャ１３によって効果的に圧迫される位置においてチューブ保持空間７へ挿入されたチューブを保持し続けるのを助ける（そしてそれはまた、ピンチ弁の操作中の使用者の指を保護する）。図１ａ、１ｂにおいて、端部片１７の上面１７ａは相互に直角な２つの溝１８ａ、１８ｂを有し、その中にチューブ保持手段１９が非固定位置と固定位置とにそれぞれスナップするものであるが、ここで説明した実施形態は単に１つの溝１８ａ（ピンチ弁の長手方向に延びる）を有し、その中へチューブ保持手段１９’が固定位置と非固定位置の両方にスナップする。

チューブ保持手段１９’は更に回動圧迫保護手段２６に作動可能に連結されており、それはチューブ保持手段がチューブ固定位置にある場合にはプランジャ１３の動きを妨げないが、非固定位置においてはチューブ保持空間７へのプランジャの動きを妨げる。

より詳しくは、チューブ保持手段１９’はロッド２７の一端に（ピン２８などによって）固定されており、それは本体５の垂直（図における方向を基準にして）貫通ボア２９に回転可能に取り付けられている。ロッド２７の反対側端部は水平板部材に取り付けられ（あるいは水平板部材と一体で）、ここで水平板部材はディスク３０（係止部材）である。ボア２９の下方部の環状凹部３２に配置されたバネ３１はロッド２７を取り囲み、ディスク３０上でチューブ保持手段１９’を端部片１７の平坦上面１７ａに向けて押圧するために作用し、それぞれ固定位置と非固定位置で溝１８ａに整合するように回動した時に溝に係合させる。

ディスク３０はチューブ保持空間７のプランジャ移動経路の底部を形成する。図２ａに最も良く示されているように、ディスク３０はその一部に凹部３３を備えており、それはチューブ保持手段がチューブ固定位置にある場合にプランジャ移動経路と合致する。図３に示すように、凹部３３はプランジャが妨げられずにチューブ圧迫位置に到達できるように、プランジャ１３の下側部分を受け入れるように設計されている。ディスク３０の他の部分の厚さ又は高さは、チューブ保持手段１９’が非固定位置（あるいは固定位置以外の他の何れかの位置）にあるときに、プランジャが開口１５を通ってチューブ保持空間へ移動するのを効果的に妨げるために、ディスク３０がプランジャ移動経路に垂直に突出するような値である。

従って、チューブ保持手段１９’が非固定位置にある場合、プランジャによって圧迫される危険無しに、操作者は安全にチューブをチューブ保持空間７へ挿入でき、あるいはチューブ保持空間７からチューブを取り出すことができ、このことは圧縮空気の供給や電力が少ない場合（そうではなくて、バネ２４がプランジャ１３をチューブ圧迫位置に押圧している場合であっても同じである。もちろんこのことは、例えば複数のピンチ弁と係合される予め滅菌された一回使用のチューブの流路を備える生物化学加工システム(bio-processing system)のような、複数のピンチ弁が使用され、及び／又はチューブの頻繁な交換が必要なシステムにとって特に有利である。

図３から分かるように、本願のピンチ弁の実施形態は、ガスケット３４を介して開口を通って延びる装置キャビネットなどに固定されるように設計されており、その固定は多数のナット／ネジ組合体３７によってなされ、そのような装置は例えば生物化学加工システムの一部となっている。

本願発明は上記した具体的な実施形態や図面で示されたものに限定されるものでないことはもちろんであるが、代替的な設計であっても添付した請求項で定義された発明の範囲内であると考えられる。

Claims (7)

1. 少なくとも１つの可撓性チューブをチューブ保持空間（７）内に保持するピンチ弁であって、そのピンチ弁は、
   前記チューブ保持空間（７）に突出して、前記可撓性チューブを前記チューブ保持空間（７）の反対側の壁（１１）に対して圧迫するプランジャ（１３）であって、このプランジャ（１３）は少なくとも２つの異なる位置に位置決めされるように制御可能であり、１つの位置は前記チューブ保持空間（７）内の前記可撓性チューブが圧迫されない開位置と、もう１つの位置は前記可撓性チューブが前記プランジャ（１３）と反対側の壁（１１）との間で圧迫される圧迫位置である前記プランジャ（１３）を備え、
   前記ピンチ弁はさらに、
   特に前記プランジャ（１３）が開位置にある場合に前記可撓性チューブが前記チューブ保持空間（７）から逃げるのを防ぐチューブ保持手段（１９；１９’）を備え、このチューブ保持手段（１９；１９’）は少なくとも２つの位置に回動可能であり、１つの位置は前記可撓性チューブを前記チューブ保持空間（７）に挿入する際に使用される非固定位置であり、もう１つの位置は前記プランジャ（１３）が開位置にある場合であっても前記チューブ保持空間（７）の内部の前記可撓性チューブを保持するための固定位置であり、
   前記チューブ保持手段（１９；１９’）は、前記チューブ保持空間（７）内に保持されるチューブの長手延在方向に実質的に垂直な軸の周りで回転可能である、ことを特徴とする、ピンチ弁。
2. 前記チューブ保持手段（１９；１９’）は、３つの異なる位置をとることができ、これによりピンチ弁の両側から操作するのを可能にすることを特徴とする、請求項１に記載のピンチ弁。
3. 前記プランジャ（１３）はチューブ保持空間（７）の高さ全体をほぼ覆うことを特徴とする、請求項１又は２に記載のピンチ弁。
4. 前記チューブ保持手段（１９；１９’）が固定位置にある場合に、前記チューブ保持手段（１９；１９’）と前記プランジャ（１３）との間に空間が生じないように、前記チューブ保持手段（１９；１９’）が前記プランジャ（１３）の上に近接して位置することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のピンチ弁。
5. 前記ピンチ弁はさらに、前記チューブ保持手段（１９’）が非固定位置にある場合に、プランジャ（１３）が圧迫位置に入るのを防ぐために配置された圧迫保護手段を備えていることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一項に記載のピンチ弁。
6. さらに前記圧迫保護手段は、前記チューブ保持手段（１９’）と動作可能に係合された回動係止部材（３０）を備えており、これにより前記チューブ保持手段（１９’）が非固定位置にある場合は前記回動係止部材（３０）は前記プランジャ（１３）が前記チューブ保持空間（７）へ移動するのを妨げるが、固定位置においては前記プランジャ（１３）が圧迫位置へ移動するのを許容することを特徴とする、請求項５に記載のピンチ弁。
7. 前記回動係止部材は回転可能なディスク部材（３０）であり、前記ディスク部材は、前記チューブ保持空間（７）の底部を形成し、第１の厚さを有する第１の部分（３３）と、第１の厚さより厚い第２の厚さを有する第２の部分を有し、前記第１の部分（３３）は、チューブ保持空間（７）と整合された場合に前記プランジャ（１３）の移動を妨げず、前記第２の部分は、前記チューブ保持空間（７）と整合された場合に前記チューブ保持空間（７）に突出し、前記プランジャ（１３）の移動を妨げることを特徴とする、請求項６に記載のピンチ弁。

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