JP5860467B2 - ダイヤフラム真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、特許請求項１のプリアンブルに記載のダイヤフラム真空ポンプに関する。

このタイプのダイヤフラム真空ポンプは、様々な医療用途、特に、創傷ドレナージ又は胸腔ドレナージ等のドレナージ用途に対して使用される。これらは、母乳を搾り出すための搾乳器としても公知である。これらの例としては、特許文献１〜５が挙げられる。

駆動部は、通常、電気モータから成っており、これが、偏心器、コネクティングロッド又は他の力伝達ユニットを介して、モータの回転運動をダイヤフラムに伝達し、このダイヤフラムを周期的にたわませる。このようなポンプの多くには、比較的大型で音が大きいという欠点がある。しかしながら、とりわけ「ハンズフリー」使用においては、ポンプをできるだけ目立たなく、従ってできるだけ小型で静かに設計することが求められる。本明細書において、「ハンズフリー」とは、スイッチを入れた後、装置全体が手を使わなくとも機能し、すなわち、ポンプも乳房カップも手で保持する必要がないことを意味する。

特許文献６及び７は、「ハンズフリー」の搾乳装置の例を示す。ここでの乳房カップは、それぞれ、ポンプハウジングに一体化されており、同時に負圧を生み出すためのダイヤフラムとして機能する。駆動部としては、それぞれ、ステッピングモーターが使用される。

ＷＯ ９６／２２１１６ ＵＳ ２００９／００９９５１１ ＵＳ ２００８／０２８７０３７ ＵＳ ７ ０９４ ２１７ ＵＳ ２００８／００３９７８１ ＷＯ ０２／１０２４３７ ＷＯ ２００８／１３７６７８

本発明の目的は、出来る限り小型に設計された真空ポンプを提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する装置によって達成される。

本発明のダイヤフラム真空ポンプは、電動式駆動ユニットとダイヤフラムを有し、このダイヤフラムがポンプチャンバを駆動側部分と駆動部から遠い側の部分とに分け、駆動ユニットによりたわむことができる。本発明によると、駆動ユニットは電磁駆動ユニットであり、ダイヤフラムは、駆動ユニット内に電磁的に生み出された直線運動の方向にたわむ。

このタイプの駆動ユニットは非常に小さな形状にすることが可能である。ダイヤフラムに直接連結していること、及び、ユニットの電気的に可動な部分と同じ方向にダイヤフラムがたわむことによって、複雑で場所をとる力伝達要素も不要となる。

さらに、ダイヤフラム真空ポンプの他の通常の回転駆動部に比較して、前記直線運動はより静かで振動が少なく、構造に起因する音の発生がより少ない。加えて、公知のダイヤフラム真空ポンプに対し、ストローク長さを変えることができ、特に電気的に制御することができる。これにより、真空度が高い時でさえ、正確な制御が可能となる。

好ましい実施形態において、駆動ユニットは、少なくとも、永久磁石と、コイルを備えたコイル体とを有し、コイルはコイル体上に配置され、コイル体はコイルと共に永久磁石に対し長手方向軸に沿って直線的に移動可能なように保持され、コイル体はダイヤフラムに接続され、コイル体の上述の移動の際、前記コイル体の移動方向にダイヤフラムをたわませる。

好ましくは、コイル体は、その幅よりはるかに大きい長さを有する。コイル体は、一部品として形成されても、複数の部品から形成されてもよい。好ましくは、ダイヤフラムは、ピストンよりはるかに大きい直径を有する。好ましくは、ダイヤフラムは実質的に円形で、薄い材料、特にシリコーンから成る。

好ましくは、コイル体は、ダイヤフラムをたわませるためのピストンとして働く。ピストンは、ダイヤフラムが配置される第1の端部を有する。従って、非常に直接的で正確に力が伝達される。ダイヤフラムのたわみは、適切な方法で制御することができ、真空ポンプは非常に狭い許容限度内で作動する。ダイヤフラムをピストンの第1の端部の中央に取り付けると、正確さをさらに増すことができる。

真空ポンプは、通常、０〜３００ｍｍＨｇの負圧まで作動する。ダイヤフラムは５〜１２０回／分の振動数で動作させることができる。

ピストンは第２の端部を有し、この端部は、第１の好ましい実施形態において、直線的に移動可能に保持される。

別の方法として、前記第２の端部に第２のダイヤフラムを取り付けることもできる。前記第２のダイヤフラムは、好ましくは、第１のダイヤフラムと同一に形成され、同様にポンプチャンバに配置される。従って、ダブルポンプとなり、その長手方向軸に対し好ましくは中央で鏡面対称である。

好ましい実施形態では、ユニットの可動部分は換気バルブに動作可能に接続され、そのため、ユニットの可動部分の直線運動は、任意で、同時に換気バルブを作動させるためにも使用される。好ましい実施形態において、換気バルブは、この目的のために、可動ユニット部分の、真空ダイヤフラムとは反対側の端部に配置される。適切なストロークで、可動ユニット部分が換気バルブを開ける。このために、ユニット部分は、好ましくは、少なくともピンを有し、このピンが少なくともバルブフラップに作用し、バルブフラップが換気開口部を開放する。バルブプラップは、好ましくは、換気ダイヤフラムの一部であり、この換気ダイヤフラムが可動ユニット部分に固定される。

可動ユニット部分は換気バルブを作動させるために使用してもよいため、ユニットの構造が簡単化し、必要とされる個別部分が比較的少なくてすむ。換気バルブを作動させるために別個のモータ及び別個の制御装置を必要としないという利点がある。これにより信頼性が高まりコストが減る。

さらに、両方のダイヤフラム、すなわち真空ダイヤフラムと換気ダイヤフラムは、ユニットの可動部分のための軸受として働くため、摩擦を避けられるという利点がある。従って、前記ポンプユニットは、比較的長い期間メンテナンス不要で使用することができる。

好ましい例示の実施形態、特に上述の実施例では、コイルがフラットコイルであり、少なくとも２つの永久磁石が備わっており、これらがコイル及びコイル体の両側に配置される。好ましくは、コイルの両側に、永久磁石の対が1つずつある。

他の好ましい例示の実施形態においては、ピストンの第２の端部が、鉄心と磁石の間に移動可能に取り付けられる。

コイルは可動コイルであってもよく、可動コイルと永久磁石が回転対称な形状を有し、鉄心が可動コイルを通り抜ける。

好ましくは、永久磁石に対するコイル体の相対位置を測定するための位置検出器がある。その結果、ダイヤフラムのその時々のたわみを一義的に決めることもできる。位置検出器は、好ましくは光学センサである。例えば、光学センサによってモニターされる位置スケールを、コイル体上に配置することができる。位置スケールは、例えば、センサに対しコイル体と共に動く１つ、２つ、又はより多くのグレースケール帯から構成され得る。

位置検出器が、コイル体の相対位置の関数として、ポンプを制御するための信号を発すると、ダイヤフラムのたわみを非常に正確に制御することができる。真空ポンプは、振動数と振幅、つまり得られる真空に関して、非常に狭い許容限度内で作動する。

前記真空ポンプは、非常に広範な分野での利用に適しており、特に医療用途に適している。さらに好ましい使用は、母乳の搾乳、すなわち搾乳器の分野においてである。胸腔ドレナージや創傷ドレナージでの使用も好ましい。

本発明によるユニットを有する、好ましい搾乳器においては、前記ポンプチャンバの駆動部分から遠い側の部分に排気口があり、この排気口が第２のチャンバの吸気口に接続されており、このチャンバがチャンバを２つの部分に分ける第２のダイヤフラムを有する。このダイヤフラムは、媒体を分離する手段として、及び、生じた真空を外へ運ぶために働く。前記第２のダイヤフラムは、乳房に当て置かれる乳房カップ内の最初の気体の負圧から液体の負圧へと変わる系を生み出すことができる。この場合、既に搾乳されている乳が、乳房からさらに乳を搾り出す液圧系の流体として働く。

しかしながら、本発明による真空ポンプはまた、乳房カップに周期的な真空を与え、中で空気導管から分かれる道を介して乳が乳収集容器に入り込む搾乳器用に使用することもできる。

さらなる有利な実施形態は、従属請求項に記載する。

図１は、本発明による真空ポンプの長手方向断面図である。 図２は、第２の実施形態での本発明による真空ポンプの長手方向断面図である。 図３は、図１の本発明による真空ポンプを備えた、母乳を搾乳するための装置の分解図である。 図４は、第２の実施形態での母乳を搾乳するための装置を示す、 図５は、図３の装置の一部分を備えた第１の実施形態での本発明による真空ポンプの分解図である。 図６は、図５の装置の一部分の長手方向断面図である。 図７は、制御ユニットを含む第３の実施形態での本発明による真空装置の概略図である。 図８は、図７の真空ポンプの分解図である。 図９は、部分的に組み立てた状態での、図７の真空ポンプの側面図である。 図１０は、真空発生時第１の位置での図７の真空ポンプの長手方向断面図である。 図１１は、換気フラップを閉じた状態での図１０の細部Ａの拡大図である。 図１２は、排気フラップを開け、真空フラップを閉じた状態での図１０の細部Ｅの拡大図である。 図１３は、真空発生時第２の位置での図７の真空ポンプの長手方向断面図である。 図１４は、排気フラップを閉じ、真空フラップを開けた状態での図１３の細部Ｄの拡大図である。 図１５は、換気時の図７の真空ポンプの長手方向断面図である。 図１６は、換気フラップを開放した状態での図１５の細部Ｂの拡大図である。 図１７は、図１５の細部Ｃの拡大図である。

本発明の好ましい実施形態を、図を参照し以下に説明するが、これらの図は、説明のためだけのものであって、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。図中、同じ部分には同じ参照番号を付与してある。

図１は本発明の真空ポンプと、電磁駆動部を備えた本発明のポンプユニットの第１の実施形態を示す。

ポンプユニットは、好ましくは金属又はプラスチックから製造されるハウジング９０を有する。ハウジング９０は、好ましくは直方体である。ハウジング９０の一側面には、平らな鉄心もしくは鉄板９１１と、これに取り付けられた永久磁石９１が配置される。鉄板９１１はハウジング９０上に載り、永久磁石９１はハウジングの凹所にある。永久磁石９１は２つの部分から成っており、これら２つの部分が互いから離れて配置されているため、両部分の間に凹所９１０がある。

ハウジングの対向する側面にも、同一の構造が存在する。鉄板９１１とこれに取り付けられた２つの部分からなる永久磁石９１がここにも配置される。

前記２つの互いに向かい合う永久磁石９１の対の間を、平らなコイル体９２がコイル９２１を挿入された状態で延びる。

コイル体９２は、実質的に棒状又は板状である。コイル体の一端は、案内軸受９３内に位置を固定して保持される。案内軸受９３は、ハウジング９０、従って永久磁石９１に対し、ハウジング９０の長手方向軸に沿って、コイル９２１を含むコイル体９２と共に移動することができる。このため、ハウジング９０は滑り軸受９００を有する。コイル体９２の動きを、図１に両方向矢印で示す。

コイル体９２の他端は、ここでは真空ダイヤフラム９４と呼ぶダイヤフラムに固定して接続される。真空ダイヤフラム９４はハウジング９０の前面端部でハウジングに当接し、ハウジング９０とバルブプレート９５の間にしっかりと挟まれる。ダイヤフラム９４は、ポンプチャンバ９６をコイル体９２から隔離する。真空ダイヤフラム９４は、好ましくは円形の外形を有し、好ましくはダイヤフラム真空ポンプのダイヤフラムにとって通常の形状を有する。バルブプレート９５は、ハウジング９０とカバー９９の間に保持される。前記３つの部分は、好ましくは、取り外し可能に、又は取り外し不可能に、互いにぴったりと接続、例えばネジで留められる。これに対応する穴はカバー９９にあり、参照番号９９１を付した。カバー９９は、ポンプチャンバ９６に接続される真空導管１２’用のポート開口部９９０を有し、同様に、カバー９９にある空気吸気開口部９９２が、バルブプレート９５を介して、ポンプチャンバ９６と外界とをつなぐ。バルブプレート９５は、ダイヤフラム真空ポンプにとって通常のバルブ、吸気口及び排気口を有する。ここでは詳細は記載しない。

交流電流がコイル９２１を流れると、電磁場が変化し、コイル体９２が永久磁石９１に対して動く。コイル体９２は、ピストン又はラムのように作用し、真空ダイヤフラム９４を周期的に前後に動かす。この場合、真空ダイヤフラム９４に働く力は、コイルにかけられる電流に比例する。真空ダイヤフラム９４の運動によって、ポンプチャンバ９６内に周期的に変化する真空が構築され、この真空が出口９９０に存在する。

従って、ポンプユニット９の真空ダイヤフラム９４は、電磁的に生み出される直線運動を介して駆動され、このとき、コイル体９２がピストンとして働く。他の通常の回転式駆動部に比べて、動きがより静かで、振動がより少なく、構造に起因する音の発生がより小さく、有利である。従来技術とは対照的に、ストローク長さを変えることができ、電子制御が可能である。これにより、真空度が高い場合でも、正確な制御が可能となる。

ストローク長さを特定の目的に合わせて制御することができるように、コイル体９２の変位及び位置をモニターする。このため、位置及び／又は運動センサが用いられる。この実施例では、これを、光学センサによって行い、光学センサが位置スケールを検出する。位置スケール９２０は、好ましくはコイル体９２に設けられる。光源９７が、コイル体９２の長手方向に垂直に、対向する検出器９８へと光を送り、この光が位置スケール９２０を通り抜ける。前記領域のコイル体９２は透明に形成される。

位置スケールは、例えば、１又は２以上のグレースケール・バーにより形成することもでき、これらがコイル体とともにセンサを通過する。１つは濃淡が増加し、１つは濃淡が低下する、互いに平行なグレースケール・バーが２つあり、センサが２つ使用される場合、前記２つの信号の間の差を、位置の非常に正確な測定値として用いることができる。

光源９７及び検出器９８は、好ましくは、永久磁石９１の凹所９１０に配置される。他のタイプの位置測定も可能である。測定された信号は、真空ポンプの電子制御装置に送られ、この信号に応じてコイルに電流がかけられる。その結果、位置、たわみ振幅及び振動数を、互いに独立して制御することができる。通常、０〜３００ｍｍＨｇの真空値が得られる。通常、振動数は、１分当たり０〜１５０サイクルである。

別の方法として、案内軸受９３の代わりに、真空ダイヤフラム９４と同様又は同一の形状を有する第２のダイヤフラムがあってもよい。これにより対称な構造となり、この構造が同様にハウジング９０内でのコイル体９２の誘導、従って直線運動を保証する。さらに、第２のダイヤフラムもまた、真空を構築するために用いることができ、その結果、流速を上げることができる。

図２は、電磁的に生み出されるダイヤフラムの直線駆動運動を有する真空ポンプの第２の実施形態を示す。上述のフラットコイルとは対照的に、ここでは可動コイルが用いられる。磁石及びコイルは、回転対称、特に環状もしくは円筒形である。この場合にも、ハウジング９０’が存在する。可動コイルの、乳房カップから遠い側の後端部に、永久磁石９１’が配置される。この永久磁石を鉄心９１１’が通り抜け、鉄心は永久磁石９１’と永久磁石の第１の端部で接触する。永久磁石の反対側の端部には、鉄リング９１２’が当接する。コイル体９２’は鉄心９１１’の周りに係合し、鉄心により軸方向に案内される。コイル体９２’は鉄心９１１’と、永久磁石９１’もしくは鉄リング９１２’の間を延びる。前記コイル体は、永久磁石９１’及び鉄リング９１２’とは接触せずに案内される。この場合、巻きコイル９２１’がこの領域においてコイル体９２’を取り囲む。

コイル体９２’はこの場合もまた、真空ダイヤフラム９４’にしっかりと接続され、真空ダイヤフラム９４’の直線駆動のためのピストンとして働く。ポンプチャンバには参照番号９６’を、バルブプレートには参照番号９５’を、カバーには参照番号９９’を付ける。ポート開口部には参照番号９９０’を、空気吸気開口部には参照番号９９２’を付ける。この場合もまた位置センサがあり、磁石９１’に対するコイル体９２’の位置、従って真空ダイヤフラム９４’の運動もしくは位置を制御装置に送って真空を制御する。ここでは、光源を参照番号９７’で、検出器を９８’で、位置スケールを９２０’で示す。好ましくは、位置スケールは、透明に仕上げられている。先の実施例とは対照的に、この場合前記センサは永久磁石９１’の領域の外側に配置される。

この実施形態では、通常０〜３００ｍｍＨｇの真空値が得られる。振動数は、通常１分間に０〜１５０サイクルである。

図７〜１７は、電磁的に生み出されるダイヤフラムの直線駆動運動を有する、本発明の真空ポンプの第３の実施形態を表す。これらの実施形態は、実質的に、図１のポンプユニットを発展させたものである。

図７は、第３の実施形態のポンプユニット９’’を示し、ポンプが、電力を供給しデータを転送するための線１６を介して制御ユニット１５に接続されている。制御ユニット１５は、搾乳器を操作するための操作要素１５０を有する。

図９は前記ポンプユニット９’’を部分的に分解した図である。ユニット９’’の個々の部分は図８に容易に見ることができる。ポンプユニット９’’は、この場合も、好ましくは金属又はプラスチックから製造されるハウジング９０’’を有する。ハウジング９０’’は、２つの側面部分９０’’によって形成され、平らなカバー９９’’，９０２によって両サイドを閉じられる。ハウジング９０’’及びカバー９９’’，９０２内の対応する取り付け穴９０８は、図８に容易に見ることができる。関連のネジは図示しない。

コイル担体又はコイル体９２’’は、フラットコイル９２１’’が固定された状態で、ハウジング内に配置される。コイル体９２’’の棒状端部を、コイル９２１’’の端部巻き部分９２２が取り囲む。前記棒状端部は、好ましくは円形の横断面を有する。

コイル９２１’’は中央凹所を有し、ここに位置スケール９２０’’が配置される。ハウジングに対するコイル体９２’’の位置は、前記位置スケール９２０’’に基づき、向かい合う送信機及び受信機又は検出器９８’’を用いて確認できる。送信機／受信機９８’’は、好ましくは、発光ダイオード及びフォトダイオードを含む。位置スケール９２０’’は、例えば、グレースケールであってよい。関連の測定ボード用のポートを、図に参照番号９８０で示す。他の位置決め手段も可能である。

コイル体９２’’の片側には、鉄プレート９１１’’が配置される。反対側には、永久磁石９１’’、及び、この永久磁石に接続され永久磁石９１’’同士を互いに接続する鉄プレート９１１’’がある。本実施形態では、永久磁石９１’’は好ましくは直方体形状である。永久磁石はまた、図１のように、コイル９２１’’の両側に配置されてもよい。同様に、図１による実施形態の磁石９１が、コイルの片側にのみ存在することもできる。

真空ダイヤフラム９４’’が細長いコイル体９２’’の一方の側に配置され、このコイル体に固定して接続される。真空ダイヤフラム９４’’は、公知の、好ましくは円形であり、溝又はビードを備える。従って、好ましくは、実質的に円盤状である。好ましくは、弾性材料、特にシリコーンから製造される。コイル体９２’’に固定するために、ダイヤフラムには、図１２に見られるような中央穴が設けられる。

真空ダイヤフラム９４’’は、好ましくは、２つのウィングを有し、これらは、直径方向に互いに向かい合っており、ダイヤフラム９４’’の残りの部分とともに一体的に形成される。前記２つのウィングは、吸気バルブフラップ又は真空フラップ９４２と、排気バルブフラップ９４３を形成する。

真空ダイヤフラム９４’’は、クランプ手段を用いて、コイル体９２’’の第１の端部に固定される。このために、図８及び１２に見られるように、第１のスペーサ９４０及び対をなす部分９４１がある。このために、対をなす部分９４１はプレートとこのプレートに一体的に形成されるスタッドを有する。第１のスペーサ９４０は直方体形状で、スタッドを受け入れるための穴を有する。対をなす部分９４１はダイヤフラム９４’’の下側に配置され、スタッドがダイヤフラム９４’’及び第１のスペーサ９４０を突き抜け、コイルホルダ９２’’の下端の開口部に係合する。スタッドと前記開口部は、好ましくはそれぞれネジ部を有する。

カバー９９’’にはバルブプレート９５’’が配置される。バルブプレートは、カバー９９’’の対応する凹所に挿入されてもよいし、前記カバーに一体的に形成されてもよい。バルブプレート９５’’は、ダイヤフラムポンプに通常あるバルブ開口部とバルブ溝を有し、これらがバルブフラップ９４２，９４３と接続状態にある。

図８及び１２に容易に見られるが、ポンプユニット、より正確にはポンプチャンバ９６’’’に生み出される真空を、外部で、例えば搾乳器の乳房カップで利用できるように、真空ポート９５２は外へと通じている。ポンプチャンバ９６’’及び真空ポート９５２は、真空チャネル９５３を介して互いに接続される。真空ポート９５２、この場合ノズルを外へ案内するために、ハウジング９０’’に対応するポート開口部９９０がある。

本発明によると、コイル体９２’’の真空ダイヤフラム９４’’と反対側の端部に、第２のダイヤフラム９０３が配置される。前記ダイヤフラム９０３は裏側のカバー９０２とともにバルブを形成し、このバルブがユニット、より正確には真空チャンネル９５３、従って真空ポート９５２を換気する。前記換気ダイヤフラム９０３を用いて、外部で利用される真空を、素早く及び特定の目的に合わせて軽減することができ、その結果、真空チャネル９５３内及び真空ポート９５２での圧力が、換気時間に応じて大気圧まで上昇する。換気のための空気は、ハウジング９０’’の内部にあるものであり、前記ハウジングは、真空の発生に関係する領域以外は、外部に対し密閉閉鎖されていない。

前記換気ダイヤフラム９０３も同様に、コイル体９２’’に固定して接続される。これは好ましくは、溝又はビードを備えた円形、すなわち円盤状であり、やはり２つの直径方向に向かい合うウィングを有し、このウィングの少なくとも１つ、好ましくは両方のウィングが、換気フラップ９０３’を形成する。換気ダイヤフラム９０３は、真空ダイヤフラム９４’’に実質的に同一の形状であってもよい。しかしながら、異なる形状及び／又は大きさであってもよい。

換気ダイヤフラム９０３は中央の穴を有しており、そのため、適切なクランプ手段を用いて、裏側のカバー９０２に固定することができる。クランプ手段は、好ましくは、第２のスペーサ９０４と対をなす部分９０９である。前記第２のスペーサ９０４と対をなす部分９０９は、好ましくは、真空ダイヤフラム９４’’を固定するための対をなす部分と同一の形状である。対をなす部分９０９のスタッドはこの場合もまた、コイル体９２’’の第２の端部の対応する開口部に受け入れられる。

少なくとも１つ、ここでは２つの換気作動装置９２３が、コイル体９２’’の前記第２の端部を越えて突出する。本実施例では、換気作動装置９２３は、それぞれ、換気フラップ９０３’の方へ向いているピンであり、コイル体９２’の軸方向に延びる。ピン９２３は、コイル体９２’上に配置され、好ましくはこれらと一体的に形成される。これらは、直径方向に互いに向かい合って配置される。ピン９２３とコイル体９２’の中心軸との距離は、ピンが換気フラップ９０３’に触れることができるような大きさである。ピンを１本だけ用いることも可能である。しかしながら、対称性の理由から、特にコイル体９２’’の一様な動きを可能にするために、２つ以上のピンを用いることが推奨される。

図１０は、組み立てたユニットの断面図である。このユニットは、第１の最大ストローク位置にあり、このとき真空が作られる。コイル体９２’’は、真空チャンバ９６’’に近い位置にあり、ここを下側位置と呼ぶ。図１１では、換気ダイヤフラム９０３がハウジング９０’’の上に載っており、換気フラップ９０３’がハウジング９０’’内に延びる換気溝９０１を閉じるのがわかる。より簡単に製造するために、換気溝９０１の一端には、閉鎖ストッパ９０６が設けられ、ハウジング９０’’の対応する孔９０７を閉鎖する。同じ理由のために、換気溝９０１の他端にも、同様に、閉鎖ストッパ９９４が設けられる。好ましくは、前記閉鎖を最適に確実にするため、換気ダイヤフラム９０３にプレストレスを与える。

図１２は、真空ダイヤフラム９４’’を含む下部領域における同じ時点での状態を示す。真空ダイヤフラム９４’’は、その最下位置にあり、カバー９９’’に最も近づいている。真空バルブフラップ９４２は閉じられ、ポンプチャンバ９６’’と真空溝９５３の間の接続が遮断される。それとは反対に、排気バルブフラップ９４３は開いている。その結果、ポンプチャンバ９６’’のカバー側領域内にまだある空気が、バルブプレート９５’もしくはカバー９９’’内を延びる排気溝９９３を介して、ハウジング９０’’内にもしくは外部へと放出される。

図１３は、第２のストローク位置にあるコイル体９２’’を示す。前述同様に、換気ダイヤフラム９０３は換気溝９０１を閉じているため、空気は外から真空溝９５３へ入ることができない。換気作動装置９２３は換気フラップ９０３’により近くなっているけれども、フラップはまだ持ち上がっていない。

図１４は、真空ダイヤフラム９４’’の領域でのこの状態を拡大して示す。真空ダイヤフラム９４’’が持ち上がっているために、真空チャンバ９６’のカバー側の領域が拡張し負圧が生じる。排気バルブフラップ９４３は閉じられているが、それとは反対に真空フラップ９４２は開いており、その結果、負圧が真空溝９５３を介して真空ポート９５２へと与えられる。確かに、換気溝９０１は付加的な死容積を形成し、排気されなければならない。しかしながら、換気溝は比較的体積が小さいため、溝９０１はポンプユニットの効率にほとんど悪影響を与えない。

図１５は、第３の位置にあるコイル体９２’’を示し、このときコイル体はさらに持ち上がっている。この位置では、作動装置９２３が換気フラップ９０３’を持ち上げて、換気溝９０１への接続を開く。ハウジング９０’’及び外部から、溝９０１を通って真空ポート９５２へと空気が入り込むことができるため、与えられた真空を軽減し、大気圧又は所望のベースの真空まで圧力を上げることができる。このことは、図１６に容易に見ることができる。矢印は流入する空気の通り道を示す。

図１７に見られるように、この状態において、真空ダイヤフラム９４’’はさらに持ち上がっており、次の真空を生み出すストロークの準備状態にある。真空フラップ９４２及び排気フラップ９４３は共に持ち上がり、対応する開口部を開ける。

従って、本発明による前記ポンプユニットにおいては、ソレノイドのコイル体９２’’の直線運動が真空ダイヤフラムの平行運動へと変換されるだけではない。同じコイル体９２’’が、換気バルブを開放するためにも用いられ、その際、この目的のために真空ストロークと同じ方向での前記コイル体の運動が用いられる。永久磁石９１’’、従ってハウジング９０’’に対するコイル体９２’’の位置に応じて、真空が生み出されるか又は換気が作動される。このためには、コイル体９２’’の異なるストローク位置が３つだけ必要となる。この場合、換気を作動する第３のストロークは、他の２つのストロークそれぞれより大きいか、又は、少なくとも、真空を生み出すための同方向のストロークより大きい。これら３つのストロークは、電子制御装置１５により、特にその大きさに関して制御し目的に合わせて、生み出すことができる。

前記第３のストロークは、他の２つのストロークのように、ユニット９’’の電子制御装置１５によって生み出される。しかしながら、この第３のストロークは、サイクルごとに起こる必要はない。その結果、異なる様々な曲線コースとインターバルを有するポンプシーケンスを発生させることができる。

位置スケールによって、ハウジング９０’’に対するコイル体９２’’の位置を正確に読み取ることができ、ストロークを制御するために用いることができる。しかしながら、コイル体９２’’の位置及びストロークの大きさを正確に読み取るために、他の方法を用いることも可能である。

さらに有利には、２つのダイヤフラム、すなわち真空ダイヤフラム９４’’及び換気ダイヤフラム９０３が、コイル体９２’’の運動のための軸受として機能し、これにより摩擦が回避される。

上記実施形態により説明した本発明の真空ポンプを、例えば、母乳を搾乳するための装置で用いることができる。このタイプの装置の例を、図３〜６に図示する。

図３は、このタイプの装置の第１の実施形態である。この装置は、搾乳器１、第１の導管２、連結部分３、乳房カップ４、逆止め弁５、第２の導管６及び乳収集容器７を有する。

乳房カップ４は、連結部分３及び第１の可撓性の導管２を介して搾乳器１に接続される。第２の可撓性の導管６は、搾乳器１から乳収集容器７へと通じ、この接続部分には逆止め弁５が設けられている。これら２つの可撓性の導管２，６は、好ましくはチューブであり、特にシリコーンから成るチューブである。

図４に示すように、代替として、乳収集容器７を搾乳器１に直接取り付けてもよい。このために、好ましくは、乳収集容器７上に適切な形のアダプタ７０があり、このアダプタは搾乳器のハウジング１０に取り外し可能に接続することができる。

搾乳器１は、上述のハウジング１０を有し、この中に、以下ポンプユニットと呼ぶ本発明の真空ポンプが、制御装置といっしょに配置される。ポンプユニットと制御装置は、電源又は電池により操作することができる。

ハウジング１０には制御要素（ここには図示せず）がある。制御要素は、とりわけ、スイッチオン・オフ要素、ポンピング頻度や与える真空及び搾乳操作の継続期間を選択するためのキー又はボタンを有してもよい。表示部があってもよい。

第２のチャンバ８（図６参照）は、ポンプチャンバと同様に機能し、ハウジング１０の凹所とこの凹所を覆うカバー１３との間に形成される。カバー１３は、好ましくは、ハウジング１０に取り外し可能に接続される。カバー１３によってその位置に保持されるダイヤフラム１４は、前記第２のチャンバ８内に配置される。ダイヤフラム１４は、前記ポンプチャンバ８をユニット側部分とユニットから遠い側の部分８０，８１とに分け、このとき、前記ダイヤフラムはこれら２つの部分を互いに対し密閉する。

図５からわかるように、ここに示されるダイヤフラム１４は、好ましくは、実質的に円形の外形を有する。好ましくは、横方向に突出するウィング１４０がある。この場合３つのウィング１４０がある。ベースプレートは、好ましくはハウジング１０の一部分であるが、横方向の止め部１１０を有し、これらの間に前記ウィング１４０が保持される。その結果、ダイヤフラム１４は、第２のチャンバ８で明確な位置に保持される。これにより、組み立てが容易となる。

カバー１３は、第１及び第２の導管２，６用の接続ポートもしくは乳収集容器用の接続ポートを有する。前記ポートには、参照番号１３０及び１３１を付す。第２のポート１３１には、好ましくは、逆止め弁５が設けられる。ハウジング１０の一部であるカウンタープレートは、好ましくは、スナップ・イン接続又はネジ接続を介して接続される。ここで、図５において対応する穴に参照番号１３２及び１１１を付す。

ポンプユニット内に生み出された真空は、導管１２を介して前記第２のチャンバ８へと送られる。この導管１２は、出口９９０につながる。真空導管１２を介して第２のチャンバ８へと圧力変化が伝えられ、ここでダイヤフラム１４が第１のダイヤフラム９４と類似に動かされる。

ここでのポンプは、時間的に一定のサイクルで操作することができ、又は、先行技術で公知のように、吸引曲線の形状、振動数及び強度を、赤ん坊の吸引行動及び／又は母親の要求に合わせることもできる。

第２のチャンバ８は複数の入口及び出口を有するが、図に全てを表しているわけではない。カバー１３は、１つの部分として形成されてもよいし、複数の部分で形成されてもよい。カバーは、密閉閉鎖を形成するだけでなく、前記第２のポンプチャンバ８のためのバルブプレートとして機能する。従って、カバー１３には、通路及びバルブ（ここでは詳細を示さない）が配置され、これらにより、第２のポンプチャンバのユニットから遠い側、即ち乳房側の部分８１で真空を生み出すことができる。

カバー１３には、外界をポンプチャンバ８のカバー側部分８１に接続する第１の排気開口部１３０がある。この排気開口部１３０は、第１の導管２用の第１のポートとして働く。第２の排気開口部１３１は、同様に第２のポンプチャンバ８のカバー側部分もしくは乳房側部分８１を周囲に接続し、第２のポートとして形成される。前記第２のポートには、逆止め弁５が設けられる。ここでは、くちばし状バルブが使用されており、このバルブがコネクタにプラグ接続される。しかしながら、他のタイプのバルブも使用することができる。

この装置を用いる場合、乳房カップ４を、この乳房カップが少なくとも乳頭を囲むように母親の乳房上に置く。好ましくは、最大で、乳輪が乳房カップ４によって付加的に囲まれる。搾乳器１のスイッチを入れて、上述の方法で操作する。第２のポンプチャンバ８に伝えられる真空は、乳房カップ４内が負圧となるように、第１の導管２を排気する。その結果、母親の乳房から乳が搾られ、乳房カップ４と連結部分３を通って第１の導管２へと乳が流れる。乳は、第１のポート１３０を通って第２のポンプチャンバのカバー側部分へと流れ込む。搾られた乳は、第２のポンプチャンバ８を離れて、第２のポート１３１及び逆止め弁５を通り、第２の導管６（図３参照）を介して、あるいは、実施例によっては直接（図４参照）、乳収集容器７内に入る。従って、乳を運ぶための別の導管はない。第１の導管２が同時に吸引管及び乳運搬管として働く。従って、本装置は、最初の空気圧式ポンピングの後、水圧式ポンピングに変わる。このことは、赤ん坊の自然な吸引になお一層似ている。

第２のポンプチャンバ内のダイヤフラム１４には２つの機能がある。１つには、第２のポンプチャンバのポンプ側部分にある空気と、第２のポンプチャンバのカバー側部分にある乳との間の隔壁として機能する。従って、それは、分離媒体として機能する。それによって、真空導管１２、従ってポンプユニットに乳が入り込むことを防ぐ。しかしながら、第１及び第２の導管２，６にポンプユニットからのごみが入り込むことも防ぐ。２つ目として、第２のポンプチャンバ内での前記ダイヤフラムの周期運動により、前記ダイヤフラムは乳を運搬する。この第２の機能により、搾乳操作の間、乳収集容器７、乳房カップ４及び搾乳器１は、互いに独立した位置に配置することができる。例えば、乳収集容器７を搾乳器１及び／又は乳房カップ４の上側に位置付けることができる。搾乳器１が、乳収集容器７及び／又は乳房カップ４の上側にあってもよい。これにより、母親が横になりながらでも乳を搾ることができ、又は、腰掛けている場合には、小さな子供の手が届かない棚又は他の高くなった台の上に、乳収集容器７と搾乳器１を置くことができる。

好ましくは、逆止め弁５は、最初十分な圧力で、すなわち、第２のポンプチャンバ８が乳で十分に満たされると開く。このようにして、排気されなければならない死容積を最小に保つことができる。

さらに、死容積は、乳頭だけ又は乳頭と残りの乳房の出来る限り少ない部分とを囲む小さい乳房カップ４を用いることにより、減らすことができる。図に適切な乳房カップ４を図示する。別の形の乳房カップを用いることもできる。

上述の実施形態の要素を個別に又はグループで互いに組み合わせて、さらなる実施形態を形成することができる。

本発明による真空ポンプは、比較的小さくコンパクトであり、動作が静かである。本発明の真空ポンプは、特に「ハンドフリー」で使用する搾乳器に適している。

１ 搾乳器
１０ ハウジング
１１０ 横方向の止め部
１１１ 穴
１２ 真空導管
１３ カバー
１３０ 第１のポート
１３１ 第２のポート
１３２ 穴
１４ ダイヤフラム
１４０ 横方向のウィング
１５ 制御ユニット
１５０ 操作要素
１６ 線

２ 第１の導管

３ 連結部分

４ 乳房カップ

５ 逆止め弁

６ 第２の導管
６０ バルブキャップ

７ 乳収集容器
７０ アダプタ

８ ポンプチャンバ
８０ 駆動部側チャンバ部分
８１ 乳房カップ側チャンバ部分

９，９’，９’’ ポンプユニット
９０，９０’，９０’’ ハウジング
９００ 滑り軸受け
９０１ 換気溝
９０２ 裏側カバー
９０３ 換気ダイヤフラム
９０３’ 換気フラップ
９０４ 第２のスペーサ
９０６ 閉鎖ストッパ
９０７ 孔
９０８ 固定穴
９０９ 第２の対をなす部分
９１，９１’，９１’’ 永久磁石
９１０ 凹所
９１１’ 鉄心
９１１，９１１’ 鉄プレート
９１２’ 鉄リング
９２，９２’，９２’’ コイルを備えたコイル体
９２０，９２０’ 位置スケール
９２０’’ 位置スケール
９２１，９２１’ コイル
９２１’’ コイル
９２２ 端部巻き部分
９２３ 換気作動装置
９３ 案内軸受
９４，９４’，９４’’ 真空ダイヤフラム
９４０ 第１のスペーサ
９４１ 第１の対をなす部分
９４２ 真空バルブフラップ（吸気バルブフラップ）
９４３ 排気バルブフラップ
９５，９５’，９５’’ バルブプレート
９５２ 真空ポート
９５３ 真空チャネル
９６，９６’，９６’’ ポンプチャンバ
９７，９７’ 光源
９８，９８’，９８’’ 検出器
９８０ 測定ボード用ポート
９９，９９’，９９’’ カバー
９９０ ポート開口部
９９１ 穴
９９２ 空気吸気開口部
９９３ 排気溝
９９４ 閉鎖ストッパ

Claims (14)

1. 電動式駆動ユニットと真空ダイヤフラム（９４，９４’，９４’’）とを有し、この真空ダイヤフラムが、ポンプチャンバ（９６，９６’，９６’’）を駆動側部分と駆動部から遠い側の部分とに分け、前記駆動ユニットの可動部分（９２，９２’，９２’’）によりたわむことのできるダイヤフラム真空ポンプであって、
   前記駆動ユニットが電磁駆動ユニットであり、
   前記可動部分（９２，９２’，９２’’）の運動が直線運動であり、
   前記真空ダイヤフラム（９４，９４’，９４’’）が、前記駆動ユニット内に電磁的に生み出される前記直線運動の方向にたわみ、
   前記可動部分（９２’’）は、前記ダイヤフラム真空ポンプを換気するための換気バルブ（９０３）に動作可能に接続され、前記駆動ユニット内で生じる線形運動が任意に前記換気バルブ（９０３）を作動させ、
   前記換気バルブは換気ダイヤフラム（９０３）を有し、
   前記真空ダイヤフラム（９４’’）は前記可動部分（９２’’）の第１の端部に固定して接続され、前記換気ダイヤフラム（９０３）は前記可動部分（９２’’）の第２の端部に固定して接続され、これらのダイヤフラムが前記駆動ユニット内に前記可動部分（９２’’）の軸受を形成し、
   前記可動部分（９２’’）は、制御装置を用いて、第１及び第２のストロークで前記ポンプチャンバ（９６’’）内に真空を作り出すために動かすことが可能であり、第３のストロークで前記換気バルブ（９０３）を作動するために動かすことが可能であり、前記第３のストロークは、前記第２のストロークの方向に起こるが、前記第２のストロークより大きい、ことを特徴とするダイヤフラム真空ポンプ。
2. 前記可動部分（９２’’）の第１の端部が、当該可動部分（９２’’）の第２の端部の反対側に位置する、請求項１に記載のダイヤフラム真空ポンプ。
3. 前記駆動ユニットは、少なくとも１つの永久磁石（９１，９１’，９１’’）とコイルを備えるコイル体（９２，９２’，９２’’）とを有し、前記コイルは前記コイル体（９２，９２’，９２’’）上に配置され、前記コイル体（９２，９２’，９２’’）は前記コイルとともに、前記磁石（９１，９１’，９１’’）に対して長手方向軸に沿う２つの方向に直線的に移動可能に保持され、前記コイル体（９２，９２’，９２’’）が前記可動部を形成し、前記真空ダイヤフラム（９４，９４’，９４’’）に固定して接続され、前記コイル体（９２，９２’，９２’’）の上記移動の際、前記真空ダイヤフラムを前記コイル体の移動の両方向にたわませる、請求項１又は２に記載のダイヤフラム真空ポンプ。
4. 前記可動部分は、前記コイル体（９２，９２’，９２’’）で形成されるピストンを備え、当該ピストンは第１の端部と第２の端部を備え、前記真空ダイヤフラム（９４，９４’，９４’’）が前記ピストンの第１の端部に配置される、請求項３に記載のダイヤフラム真空ポンプ。
5. 前記真空ダイヤフラム（９４，９４’，９４’’）は前記ピストン（９２，９２’，９２’’）より大きい直径を有する、請求項４に記載のダイヤフラム真空ポンプ。
6. 前記真空ダイヤフラム（９４，９４’，９４’’）は、前記ピストン（９２，９２’，９２’’）の第１の端部の中央に固定される、請求項５に記載のダイヤフラム真空ポンプ。
7. 前記ピストン（９２，９２’，９２’’）の第２の端部は、直線的に移動可能に保持される、請求項４〜６のいずれかに記載のダイヤフラム真空ポンプ。
8. 前記換気ダイヤフラム（９０３）は、前記ピストンの第２の端部に固定される、請求項４〜７のいずれかに記載のダイヤフラム真空ポンプ。
9. 前記コイル（９２１，９２１’’）はフラットコイルであり、前記ダイヤフラム真空ポンプのハウジング（９０，９０’’）内に位置固定して保持される少なくとも１つの永久磁石（９１，９１’’）がある、請求項４〜８のいずれかに記載のダイヤフラム真空ポンプ。
10. 前記ピストン（９２’’）の第２の端部は、鉄心（９１１’）と磁石（９１’）の間に移動可能に取り付けられる、請求項４〜７のいずれかに記載のダイヤフラム真空ポンプ。
11. 前記コイルは可動コイルであり、前記可動コイルと前記永久磁石（９１’）が回転対称に形成され、鉄心（９１１’）が前記可動コイルを通り抜ける、請求項４〜７又は１０のいずれかに記載のダイヤフラム真空ポンプ。
12. 位置固定された前記駆動ユニットの残りの部分に対する、前記駆動ユニットの可動部分（９２，９２’，９２’’）の相対的な位置を測定するために、少なくとも１つの位置検出器（９７，９７’；９８，９８’，９８’’）がある、請求項１〜１１のいずれかに記載のダイヤフラム真空ポンプ。
13. 前記位置検出器（９７，９７’；９８，９８’，９８’’）は信号を発生し、この信号が、前記コイル体（９２，９２’，９２’’）の相対位置の関数として前記真空ポンプを制御するために用いられる、請求項１２に記載のダイヤフラム真空ポンプ。
14. 前記ポンプチャンバ（９６，９６’，９６’’）の駆動部から遠い側の部分に排気口（９９０）があり、前記排気口が第２のチャンバ（８）の吸気口に接続されており、前記第２のチャンバ（８）は第３のダイヤフラム（１４）を有し、このダイヤフラムが前記第２のチャンバ（８）を２つの部分（８０，８１）に分け、前記第３のダイヤフラム（１４）が分離媒体として、及び、前記ポンプチャンバ内に生じた真空を運ぶために働く、請求項１〜１３のいずれかに記載のダイヤフラム真空ポンプ。

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