JP6087354B2 - 線形蠕動ポンプ - Google Patents

Description

発明の分野

本発明は、ポンプに関し、より具体的には、改良された線形蠕動ポンプに関する。

発明の背景

線形蠕動ポンプは、注目された心臓外科医に後でなった医学生によって１９３０年代に開発された。彼は、ポンプ機構と容積移送式真空ポンプと無菌流体との間の交差汚染をなくすであろう容積移送式真空ポンプが必要であることを認識した。当該技術の進歩は、最終的に、蠕動ポンプの３つの基本型を導いた。

回転型蠕動ポンプにおいて、柔軟管内の流体は、その内部周辺領域に沿った円形ポンプハウジング内部に含まれる。回転する直列ローラは、管を圧縮して閉じ、ローラの手前にある流体をポンプ出口の外に移動させ、ローラに直続する管を通常の拡大状態に戻し、これによって、ポンプ入口を通って、流体をポンプの中へと引き抜く。

円形蠕動ポンプでは、偏心性単一ローラが、完全な３６０度の回転を経て管を圧縮する。これは、ポンプハウジング内部で僅かに螺旋が描かれる管路と接触する増加する幅を備えたローラによって達成される。

線形蠕動ポンプは、概して、蠕動ポンプ作用をもたらすように指状突起が駆動される一連の連続したカムを使用してきた。線形蠕動ポンプ作用に対する幾つかの変形例には、平坦なプラテンと、プラテンに沿って連続的に駆動されるローラに取り付けられた一連のベルトとの間で、管を圧縮するシステムが含まれる。線形蠕動ポンプの他の変形例は、線形ポンプを達成するように伝統的な円形ローラ運動の利用を試みる。このポンプにおいて、一対のシャフト取り付けローラは、ローラの影響の下に移動するバネ付勢ピボットポンプアームに付けられた管と相互作用する。ローラが、それらが管と噛み合わない場所に達すると、固定された停止装置が管と噛み合い、それによって、ローラの次のサイクルが管に接触して噛み合うまで、前後の流れを防止する。線形蠕動ポンプにおける円形機構の容易性を組み合わせる問題は、未解決のまま残った。

従来技術において、大勢の者が、これらの問題を成功の度合いを変えることで解決しようと試みてきた。しかしながら、完全に前述した問題に対する完全な解決策の為の要件を満足することができる者はいない。以下の米国特許は、この問題を解決する為の従来技術の試みである。

Stocksに付与された米国特許第２４４６６１８号は、析出物、粘着性物質、多量の固形物を運ぶ他の流体の移動に使用するのに特に適したポンプを開示する。本発明は、圧送される材料の流れの方向において、連続して、次第に、圧力室がつぶされるポンプを教示する。

Rennに付与された米国特許第３２４９０５９号は、新しい、改良された蠕動ポンプを開示する。この発明は、つぶすことができる管の全長を圧縮する遊星ローラアセンブリを支持し案内する為の、新しい、改良された手段を教示する。

Dutlerに付与された米国特許第３３６６０７１号は、遊星型の蠕動又は管圧搾式ポンプ、すなわち、個別のベアリングを持たず、好ましくは円形の中央駆動部材と接触するローラを有するものを開示する。ローラは、それらの移動の異なる部分に沿って、管上、及び、横転面上を横転するようにアレンジされている。各ローラにおいて、管に接触する部分は、横転面に接触する部分より僅かに大きな直径を有するので、ローラが横転面上を横転する間、管接触部分の僅かな反跳運動が生み出される。

Thomasに付与された米国特許第３８７６３４０号は、並んでいる柔軟な圧送管が内部にある蠕動ポンプを開示し、各々の圧送管は、圧送ローラの独自のセットを有し、これらは、所定の長さで管に沿って、管の平坦化の位置へと連続して移動され、その後、管との接触が遮られる。各管は、ローラによって圧縮される独自の支持体を有し、支持体は、管に過剰な平坦化の圧力をかけることを避ける為に、弾性的に撓むことが可能である。好ましい場合、各支持体は、弾性材でもよいバネ懸架式ブロックであり、各セットのローラは、回転可能な三脚台上を運ばれ、三脚台は、同時に回転可能になっている。

Amosに付与された米国特許第４１６５９５４号は、線形蠕動ポンプを開示する。このポンプは、回動式アームと、それに固定された柔軟管とを含み、縦方向の管移動を抑制する。バネのような、そのようなアームに力を与える手段は、ポンプアームを旋回させる。停止装置は、ポンプアームの走行経路に配置されているので、ポンプアームの旋回する走行は、ポンプアームが、そのような停止装置に抗して静止するようになるときに終了可能である。柔軟管は、ポンプアームの表面に隣接して配置され、それと共に旋回するので、柔軟管は、ポンプが、それに抗して静止するようになるとき、ポンプアーム表面と停止装置との間でつまみ取られる。回転可能なローラアセンブリは、回転可能なローラ支持体に少なくとも一つのローラが取り付けられて設けられる。ローラ支持体は回転され、一定量の液体を管内部で蠕動的に移動させるので、ローラは、断続的に柔軟管と接触する。ポンプアームは、必要であれば、凹面を有してもよく、ローラの凹面と柔軟管を収容する。停止装置は、ポンプアームの旋回走行の調整及び変更を許容するように調整可能であってもよい。回転可能なローラアセンブリは、ローラアセンブリが回転可能に応答する電気クラッチの使用を通じて、柔軟管と断続的に接触するようにしてもよい。回転可能なローラアセンブリは、ポンプアームと柔軟管を停止装置から離れる方向に旋回させ、同時に、力を与える手段がポンプアームと柔軟管を停止装置に向かう方向に旋回させる。

Borsanyi等に付与された米国特許第４４９３７０６号は、線形蠕動ポンプと使い捨て可能なカセットを開示するので、特に、非経口流体の注射に適している。ポンプは、動力駆動シャフトと、一連の小型ベアリングアセンブリとを有するハウジングを含み、小型ベアリングアセンブリは、それらの内側部材が、そのシャフト上に偏心して取り付けられている。薄い弾性材膜は、シャフトの軸と同一平面に横たわる接触の線形ゾーン又は第１バンドに沿った他の外部部材との係合の為に、一連のベアリングアセンブリに沿って延びている。使い捨て可能なカセットは、ハウジングによって除去可能に支持され、開口を有する、堅く、平坦な、パラメータに関するフレームの形式をとり、その開口を横断して、弾性材の管の断面が伸ばされる。ハウジングとフレームによって設けられたロケ−他は、管の軸でカセットを、第１バンドの接触とシャフト軸と同一平面に指向させ、ハウジングによって設けられたプラテンは、フレームの開口を橋絡する弾性材管の断面と係合し、その断面を、第１バンドの接触と平行な接触部の線形ゾーン又は第２バンドに沿って、膜の反対側に係合させる。カセットは、弾性材管の断面の対向する両端部を流体源及び患者に接続する為に、管状延長部とコネクタを含んでもよい。

Foretに付与された米国特許得第４７１５４３５号は、２つの流れの間で加速される割合で熱を圧送し交換する為の方法及び装置を開示する。この装置は、線形熱−導電性プラテンの、それぞれの側部で別個の流体を移動させる反対の蠕動ポンプを備える。各ポンプは、プラテン上の縁部によってクランプされた平坦な弾性材ダイヤフラムから成り、クランプ圧搾は、弾性材を置換し、ダイヤフラムの膨張部を作る。密に間隔があけられたピンは、固定されたカムと共に、変動可能な横断面の作動室を形成するように膨張部を交差して平坦化して収縮させる。入口及び出口は、ポートにつながる端部ブロックキャビティへと、弾性材膨張部によって形成される。典型的な動作において、運ばれるローラは、ピンを押し下げ、ピンは、プラテンと共に完全に膨張部を密封接触へと収縮し、縮む容積測定室を形成し、ここで、気体又は混合相流体は、プラテンの一側部では次第に圧縮され、
他端部では同様の動作が生じるが、容積測定室は非圧縮性液体を流通させる。動作中、圧縮の熱は、プラテンを通じて、冷却液体へと同時に排除され、近似等温処理を達成する。

Davisに付与された米国特許第４９２１４７７号は、灌注及び吸引除去機能を有する外科的ツールと、灌注流体を外科的部位に供給する為の灌注流体供給器とを含む、眼のような外科的部位から流体を吸引除去する為の外科的な灌注法及び吸引除去法を開示する。蠕動ポンプは、外科的ツールを通して、外科的部位から離れて、更に、収集容器まで灌注流体ラインを通して、灌注流体を外科的部位から圧送する。ポンプ前の灌注流体ラインにおける緩衝機構は、灌注流体ライン、それによって、外科的部位において、蠕動ポンプの固有動作によって引き起こされる灌注流体流の振動を緩衝させる。

Malbecに付与された米国特許第５０４４９０２号は、両端部近傍に円筒状レースウェイを備えたハウジングを備えるカートリッジを開示し、これには傘歯車が付けられ、回転可能になっており、これらが、両方のレースウェイ間に置かれた柔軟な管を押しつぶす。傘歯車は、管状であり、柔軟管の凹面内部、ハウジングの内側に自由に取り付けられ、このハウジングは、一側部に、管状傘歯車へと係合可能なプラネット歯車に備えられた回転ディスクから直接的に、或いは、管状傘歯車間に内部で係合されたシャフトから、傘歯車の駆動を可能ならしめるのに十分な大きさの直径の中央開口を備える。

Frankに付与された米国特許第５０５４９４７号は、自己内蔵型動力ペインティングシステムを開示するが、ここで、バッテリ駆動型モータとポンプが塗布剤容器用の蓋に含まれ、その全ユニットは、ストラップ又はベルトでユーザに付けられるようになっている。ブラシ又はローラのような塗布剤アプリケータは、柔軟導管によってポンプに接続され、アプリケータにスイッチ用アクティベータを含み、ユーザは、選択的に、ポンプの動作を制御することができ、拡張コードを通して比較的移動できない塗布剤容器又は動力源接続部によって囲まれることなく、ペインティングの間、自由に動き回れる。

Van Steendren等に付与された米国特許５０９６３９３号は、複数の流体ラインに沿って流体の測定量を投与する為の蠕動型測定ポンプを開示する。ポンプは、一組のローラと複数の柔軟液体移動管とを含み、管が管マウントに取り付けられ、それに対して、ローラにより同時に圧縮される。ローラは、駆動してモータに接続され、ローラは、ローラ支持体に取り付けられている。モータは、ローラを駆動するように動作可能なので、ローラは、管に沿って連続的に回転し、管に沿って回転するとき、管マウントに対して管を同時に圧縮する。ローラ支持体は、停止部に対して付勢され、ローラ支持体は、複数の管によって少なくとも一つのローラ上に働く力により、その付勢に抗して停止部から離れて移動可能である。

Moubayed等に付与された米国特許第５９２４８５２号は、弾性管を通して液体を圧送する為の蠕動ポンプを開示する。一実施形態において、ポンプは、湾曲した凹面プラテンを含み、これに対して、弾性管が配置されている。複数の切れ込みのあるカムは、プラテン及び管に隣接して位置決めされている。複数のポンプ指状突起は、ポンプ指状突起の放射状運動を許容する方式で、管とカムとの間に取り付けられている。カムが回転すると、指状突起は管に向かって順番に圧縮され、管を通して液体を圧送する。切れ込みのある端部は、管と咬合するように管を十分に圧縮し、管を過剰に圧縮し損傷することなく、逆流を防止する。横のつまみ（pinch）指状突起は、各ポンプ指状突起に備えられ、各ポンプ指状突起の管圧縮面から延びている。管の咬合位置において、ポンプ指状突起は、管を密接に咬合し、つまみ指状突起は、十分に咬合位置を超えて管を圧縮することなく、咬合を完了する。固定された又は摺動可能なバネ圧縮つまみ指状突起が使用されてもよい。第２の実施形態においても、ポンプ指状突起は、つまみ指状突起を含み、回転可能なシャフトに横に取り付けられた複数のカムによって、平坦なプラテンに向かい、そのプラテンから離れて移動する。つまみ指状突起は、第１の実施形態と同様の方式で動作する。

Schroeder等に付与された米国特許第２００６／０２２８２４０号は、無侵襲線形蠕動ポンプを用いて製品を注出する為の方法及びそれに伴う装置を開示する。線形蠕動ポンプは、線形部分、抑制体、駆動体を有する牽引プレートを含む。抑制体は、線形部分と抑制体との間に製品管を備え、製品管の内部通路は実質的に密封される。駆動体は、抑制体を牽引プレートの線形部分に沿って移動させ、抑制体と線形部分との間に置かれた製品管は線形部分に沿って圧縮される。製品管の内部通路内の製品は、それによって、移動又は注出される。他の実施形態は、ベルトに付けられた抑制体を含んでもよく、ここで、連続した抑制体は、線形部分に沿って駆動可能であり、製品を注出又は移動させる。線形蠕動ポンプを使用する為の方法及び製品を注出するコントローラの使用も提供されている。

Yodfat等に付与された米国特許第２００８／０３１９３９４号は、患者の体に治療流体を注射する為の装置、方法、注射システムを開示する。この装置は、駆動機構を含み、その駆動機構は、複数の歯車を含み、ここで、少なくとも一つの歯車が他の歯車に隣接している。この装置は、複数の歯を有する複数の歯車における一つの歯車と、複数の歯を有する複数の歯車における少なくとも他の歯車とを含む。他の歯車の複数の歯は、その歯車の複数の歯と相互作用する。その歯車の複数の歯における少なくとも一つの歯は、弾性的に変形可能であり、少なくとも一つの歯が、他の歯車の複数の歯における歯と噛み合う際に弾性的に変形させ、更に、駆動機構の動作に関連する雑音を減少させる。

Baeckeに付与された米国特許第２００９／００７４５９７号は、ローラ型ポンプを開示し、これは、支台、少なくとも一つのローラ、ケーシングを備える。ポンプホースは、ローラと支台との間で圧搾される。ヒンジは、支台とケーシングとを旋回できるように接続し、ヒンジの軸は、ポンプホース面に対して平行になる。この発明は、更にローラ型ポンプに関し、これは、弾性ロール部材を備え、これが支台に固定される。ポンプホースは、弾性ロール部材に対して圧縮される。
この発明は、更に、ローラ型ポンプに関し、これは、２つのローラ型歯車を備える。各ローラ型歯車は、２つのローラのうちの一つに接続されたトルクプルーフである。２つのローラ型歯車は、他の歯車と係合し、ポンプホースの圧搾部分に関してポンプホースを圧搾するローラの部分のゼロ相対速度を保証する。この発明は、最終的にはローラ型ポンプに関し、それは、機械的にモータとローラとを機械的に接続する為の駆動列を備える。駆動列は、摺動ハブを備え、送られるトルクを限定する。

前述した従来技術は、蠕動ポンプの開発に貢献したが、これら従来技術の特許は、この技術のニーズを解決しなかった。

そのため、本発明は、改良された線形蠕動ポンプを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、回転駆動機構を利用した改良された線形蠕動ポンプを提供することである。

本発明の他の目的は、オペレータが使用するのに簡単な改良された装置を提供することである。

本発明の他の目的は、費用効果的に生産することが容易な改良された装置を提供することである。

前述は、本発明のより関連した目的のうちの幾つかを概説してきた。これらの目的は、本発明の、より顕著な特徴及び用途のうちの幾つかを単に例示したものとして解釈されるべきである。多くの他の有利な結果は、開示された発明を異なる方式で適用すること、或いは、本発明の範囲で発明を変形することによって得ることができる。したがって、他の目的は、本発明を十分に理解する際に、本発明の概要と本発明の好ましい実施形態を説明する詳細な説明とを参考にすることによって持ち得る。

本発明の特定実施形態が添付図面に示されている。本発明を手短に述べる為に、本発明は、柔軟管を通して流体を圧送させる為の、改良された線形蠕動ポンプに関する。改良された線形蠕動ポンプは、中心シャフトの周りを回転する為に取り付けられた中央部材を備えている。複数の遊星歯車は、複数の遊星歯車軸によって、それぞれ中心シャフトに取り付けられている。輪歯車は、複数の遊星歯車の各々と噛み合い係合で配置されている。ローラは、それぞれ、遊星歯車用シャフトからオフセットされた遊星歯車の各々に配置されている。概略平坦圧縮面は、中心軸に関して配置され、概略平坦圧縮面と複数のローラのうちの少なくとも一つのローラとの間に柔軟管が挿入可能になる。モータは、中央部材と輪歯車との間に相対的な回転をもたらし、複数のローラが連続的に柔軟管をつぶして概略平坦圧縮面に沿って実質的に線形運動で移動することを可能にし、柔軟管を通して流体を圧送させる。

一実施例において、輪歯車は、複数の遊星歯車の外側に配置された外輪歯車である。他の実施例において、輪歯車は、複数の遊星歯車の内側に配置された内輪歯車である。

更なる本発明の実施形態において、複数の遊星歯車は、中央部材の周囲付近に放射状に取り付けられている。ローラの各々は、アイドラーローラである。モータは、輪歯車に関して中央部材を回転させ、輪歯車はモータに関して固定される。一実施例において、モータ駆動部は、モータを中心シャフトに接続し、中心シャフトと、中心シャフトに従う回転の為に中心シャフトに取り付けられた中央部材とを回転させる。

本発明の一実施形態において、改良された線形蠕動ポンプは、開放位置と閉鎖位置との間で概略平坦圧縮面を旋回可能に取り付ける為のピボットを含む。開放位置は、概略平坦圧縮面と複数のローラのうちの少なくとも一つのローラとの間で柔軟管の挿入及び除去を可能にする。閉鎖位置は、概略平坦圧縮面と複数のローラのうちの少なくとも一つのローラとの間で係合を可能にする。

本発明の更なる他の実施形態において、改良された線形蠕動ポンプは、概略平坦圧縮面に沿った複数のローラの微小な非線形運動に適応させる為に弾性部材を含む。一実施例において、弾性部材は、中心シャフトに向かって概略平坦圧縮面を付勢する為に弾性バネを備える。他の実施例において、弾性部材は、十分な厚さと十分な弾性管壁を有し、概略平坦圧縮面に沿った複数のローラの微小な非線形運動に適応させる柔軟管を備える。

前述したものは、以下に続く詳細な説明が良く理解され、本発明の当該技術に対する貢献が十分に認識されるように、より関連性があり、重要な本発明の特徴を、むしろ広く概説している。以下、本発明の対象を形成する本発明の追加の特徴を説明する。当該技術における当業者によって認識されるのは、開示された概念及び特定の実施形態が、本発明の同一目的を実施する為に他の構成を変形又は設計する為の基礎として、容易に利用可能であることである。また、そのような同等の構成が本発明の精神及び範囲から逸脱しないことは、当該技術における当業者によって理解されるものである。

本発明の性質及び目的の、より十分な理解の為に、添付された図面との関連性において、以下の詳細な説明を参照すべきである。
図１は、本発明の線形蠕動ポンプの右等角図である。 図２は、本発明の線形蠕動ポンプの左等角図である。 図３は、線形蠕動ポンプの上面図である。 図４は、図３の正面図である。 図５は、図４の左側面図である。 図６は、図５の６−６線に沿った断面図である。 図７は、線形蠕動ポンプが開放位置にある、図１に類似した右等角図である。 図８は、線形蠕動ポンプが開放位置にある、図２に類似した右等角図である。 図９は、開放位置にある線形蠕動ポンプの上面図である。 図１０は、線形蠕動ポンプが開放位置にある、図９の正面図である。 図１１は、ポンプハウジングを除去した後の線形蠕動ポンプの左等角図である。 図１２は、図１１の左側面図である。 図１３は、図１１の上面図である。 図１４は、図１３の正面図である。 図１５は、本発明の線形蠕動ポンプを組み込む注出器システムの等角図である。 図１６は、線形蠕動ポンプが第１回転位置にある、図３の１６−１６線に沿った拡大断面図である。 図１７は、線形蠕動ポンプが第２回転位置にある、図１６に類似した図である。 図１８は、線形蠕動ポンプが第３回転位置にある、図１６に類似した図である。 図１９は、線形蠕動ポンプが第４回転位置にある、図１６に類似した図である。 図２０は、線形蠕動ポンプが第５回転位置にある、図１６に類似した図である。 図２１は、図１６に示された第１回転位置まで戻された線形蠕動ポンプの図である。 図２２は、第１回転位置における本発明の線形蠕動ポンプの第２実施形態の断面図である。 図２２Ａは、第２回転位置における線形蠕動ポンプを備えた図２２Ａと類似する図である。 図２２Ｂは、第３回転位置における線形蠕動ポンプを備えた図２２Ｂと類似する図である。 図２２Ｃは、第４回転位置における線形蠕動ポンプを備えた図２２Ｃと類似する図である。 図２２Ｄは、第５回転位置における線形蠕動ポンプを備えた図２２と類似する図である。 図２２Ｅは、第６回転位置における線形蠕動ポンプを備えた図２２と類似する図である。 図２３は、代替え弾性部材を示す図１６と類似する断面図である。 図２４は、図２３の一部分の拡大図である。 図２５は、本発明の線形蠕動ポンプの第３実施形態の上面図である。 図２６は、弾性管の挿入を示す図２５における２６−２６線に沿った断面図である。 図２７は、図２６における２７−２７線に沿った図である。 図２８は、弾性管が完全に線形蠕動ポンプの中に挿入された図２６と類似する図である。 図２９は、第２回転位置における線形蠕動ポンプを備えた図２８と類似する図である。 図３０は、第３回転位置における線形蠕動ポンプを備えた図２８と類似する図である。 図３１は、第４回転位置における線形蠕動ポンプを備えた図２８と類似する図である。 図３２は、閉鎖位置におけるチェックバルブの拡大図である。 図３３は、図３２の側面図である。 図３４は、図３３における３４−３４線に沿った断面図である。 図３５は、開放位置におけるチェックｋバルブを備えた図３４と類似する図である。 図３６は、圧縮面とアイドラーローラとの間に配置された柔軟管の拡大図である。 図３７は、柔軟管と係合するアイドラーローラを示す図３６の上面図である。 図３８は、柔軟管をつぶすアイドラーローラを示す図３７と類似する上面図である。 図３９は、圧縮面とアイドラーローラとの間に配置された大きな柔軟管の拡大図である。 図４０は、大きな柔軟管と係合するアイドラーローラを示す図３９の上面図である。 図４１は、大きな柔軟管をつぶすアイドラーローラを示す図４０と類似する上面図である。 図面の幾つかの図を通して、同様の参照文字は、同様の部品を示す。

詳細な検討

図１−図５は、流体１２を柔軟管１３を通して圧送する為の、本発明の線形蠕動ポンプ１０の様々な図である。柔軟管１３は、第１端部１４と第２端部との間に延びている。
柔軟管１３は、内腔１７を画成する柔軟管壁１６を有する。概して、柔軟管１３の第１端部１４は、流体源１２に接続され、線形蠕動ポンプ１０が柔軟管１３の第２端部１５から流体１２を放出することを可能にする。好ましくは、柔軟管１３は、シリコーンや熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）のような柔軟な重合体材料あるいは他の適した柔軟な材料から形成される。

線形蠕動ポンプ１０は、モータ駆動部２２にモータシャフト２１が接続されたモータ２０を備える。モータマウント２４は、支持フレーム、外部機械などのような外部装置（図示せず）にモータ２０を取り付ける為にモータ駆動部２２に接続される。モータ駆動部２２は、モータをポンプ機構３０に結合する。

様々な種類のモータ２０が、本発明と共に使用可能であり、直流（ＤＣ）モータ、ステップモータなどが含まれる。直流（ＤＣ）モータが使用される場合、モータ駆動部２２は、減速歯車ボックスを含んでもよい。ステップモータが使用される場合、モータ駆動部２２は、ステップモータとポンプ機構３０との間に直接駆動部を含んでもよい。ポンプ閉鎖装置３１は、図１−図５に示されるように、ポンプ機構３０を覆っている。

図６は、図５の６−６線に沿った断面図であり、ポンプ機構３０を示す。圧縮面４０は、図１−図５に示される圧縮面カバー４４によって囲まれている。圧縮面カバー４４は、ピボット４６，４７によってモータマウント２４に接続されている。圧縮面カバー４４は、開放位置と閉鎖位置との間で、ピボット４６，４７上を移動可能になっている。図１−図５は、閉鎖位置へと回動された圧縮面カバー４４を示す。

図７−図１０は、開放位置へと回動された圧縮面カバー４４を示す。圧縮面カバー４４の開放位置は、無制限にポンプ機構３０から柔軟管１３を挿入及び除去することを可能にする。圧縮面カバー４４の閉鎖位置は、図６に示されるように、ポンプ機構３０と圧縮面４０との間に柔軟管１３を係合させる。

図１１−図１４は、ポンプ閉鎖装置３１及び圧縮面カバー４４を除去した後の線形蠕動ポンプの様々な図である。ポンプ機構３０は、中心シャフト３６の周りの回転の為に取り付けられた中央部材３４を備える。この実施例において、中央部材３４は、中心シャフト３６に固定され、中心シャフト３６は、モータ２０による回転の為にモータ駆動部２２を経て接続されている。

遊星歯車システム５０は、複数の遊星歯車５１−５３を備え、これらの歯車は、複数の遊星歯車用シャフト５１Ｓ−５３Ｓによって中央部材に、それぞれが取り付けられている。複数の遊星歯車は、中央部材３４の周囲付近に放射状に取り付けられている。複数の遊星歯車用シャフト５１Ｓ−５３Ｓは、歯車の歯５１Ｔ−５３Ｔを画成する。

ローラ６１−６３は、遊星歯車５１−５３上に配置されている。ローラシャフト６１Ｓ−６３Ｓは、遊星歯車５１−５３に固定され、ローラ軸６１Ｓ−６３Ｓは、遊星歯車用シャフト５１Ｓ−５３Ｓからオフセットされている。ローラシャフト６１Ｓ−６３Ｓは、遊星歯車５１−５２の外周に付けられ、遊星歯車用シャフト５１Ｓ−５３Ｓからのローラシャフト６１Ｓ−６３Ｓのオフセットを与えている。ローラ６１−６３は、アイドラーローラのようにローラシャフト６１Ｓ−６３Ｓに接して自由に回転する。

輪歯車７０は、複数の遊星歯車５１−５３と噛み合い係合にある。この実施形態において、輪歯車７０は、複数の遊星歯車５１−５３の周りに、中心シャフト３６と同軸に配置された外輪歯車として示されている。外輪歯車７０は、外輪歯車マウント７２によってモータ駆動部２２に固定されている。外輪歯車７０は、外輪歯車の歯を画成する。複数の遊星歯車５１−５３の歯車の歯５１Ｔ−５３Ｔの各々は、外輪歯車７０の外輪歯車の歯７０Tと噛み合い係合にある。

図１５は、本発明の線形蠕動ポンプ１０を組み込む注出システム８０の実施例の等角図である。注出システム８０は、流体１２を含む為の容器８２を含む。カップリング８４は、柔軟管１３の第１端部１４を容器８２に固定している。チェックバルブ８６は、柔軟管１３の第２端部に隣接して付けられている。この実施形態において、チェックバルブ８６は、一体的に柔軟管１３へと成形されるが、分離した、異なるチェックバルブ８６が柔軟管１３に付けられてもよい。この実施例において、チェックバルブ８６は、ダックビル型チェックバルブとして示されているが、様々な種類のチェックバルブが注出システム８０に使用されてもよい。チェックバルブ８６は、通常の雰囲気状態で、容器８２及び柔軟管１３の内部に流体１２を保持する。

圧縮面カバー４４は、ヒンジ４６，４７上で、開放位置へと旋回されて示されている。容器８２と柔軟管１３は、圧縮面４０とポンプ機構３０のローラ６１−６３との間に柔軟管１３を組み込む為に位置決めされている。当該技術の当業者によって理解されるべきことは、図１５に示された注出システム８０が、本発明の可能な使用の単一実施例のみであり、注出システム８０が本発明の線形蠕動ポンプ１０と共に使用されてもよい点である。

図１６は、図示の為にポンプ閉鎖装置３１と圧縮面カバー４４が除去された線形蠕動ポンプ１０の第１実施例の拡大された正面図である。線形蠕動ポンプ１０は、第１回転位置に示されている。圧縮面カバー４４（図１６に示されず）は、ヒンジ４６，４７上で閉鎖位置へと回動され、柔軟管１３は、ローラ６１−６３及び圧縮リング４０のうちの一つと係合する。

従来技術の線形蠕動ポンプの多くと比較して、圧縮面４０は、概略平坦又は平らな面４２を有するが、回転ポンプ機構３０と共に使用される。オフセットローラ６１−６３との組み合わせにおける遊星歯車５１−５３の組み合わせは、概略平坦又は平らな圧縮面４０に沿ったローラ６１−６３の実質的に線形を与える。弾性機構９０は、線形蠕動ポンプ１０へと組み込まれ、平坦又は平らな圧縮面に沿った複数のローラ６１−６３の微小な非線形運動を補う。

この実施形態において、弾性機構９０は、圧縮面カバー４４と圧縮面４０との間に取り付けられたバネ９２として示されている。バネ９２は、圧縮面４０を中心シャフト３６の方に付勢する。バネ９２は特定種類の板バネとして示されてきたが、図２３及び図２４を参照すると明らかであるように、任意の他の種類の弾性装置が使用されてもよいことが理解される。

図１６は、第１回転位置における線形蠕動ポンプ１０の第１実施形態を示す。流体１２は、管１３及び容器８２の内部にチェックバルブ８６によって含められている。第１回転位置において、ローラ６１は、柔軟管１３を圧縮し、柔軟管１３の１端部１４に隣接した領域と柔軟管１３の第２端部に隣接した領域との間で柔軟管１３における流体を分離する。好ましくは、ローラ６１は、図１６に示されるように柔軟管１３を完全につぶす。

この実施例において、外リング歯車７０は、モータマウント２４に関して固定される。モータ２０は、反時計回り方向に中心シャフト３６の周りに中央部材３４を回転させる。中央部材３４は、反時計回りの方向に遊星歯車用シャフト５１Ｓ−５３Ｓを移動させる。複数の遊星歯車５１−５３の各々は、固定外輪歯車７０と噛み合い係合している。中央部材３４の反時計回りの回転は、複数の遊星歯車５１−５３の各々の時計回りの回転になる。

図１７は、線形蠕動ポンプ１０が第２回転位置にある、図１６と類似の図である。オフセットローラ６１との組み合わせにおいて、遊星歯車５１の時計回りの回転と共に中央部材３４の反時計回りの回転は、平坦圧縮面４０に沿ったローラ６１の実質的に線形の運動になる。

図１８は、線形蠕動ポンプ１０が第３回転位置にある、図１６と類似の図である。中央部材３４の反時計回りの回転、遊星歯車５１の時計回りの回転は、平坦圧縮面４０に沿って実質的に線形の運動において、オフセットローラ６１を移動させる。

図１９は、線形蠕動ポンプ１０が第４回転位置にある、図１６と類似の図である。オフセットローラ６１は、平坦圧縮面４０に沿って実質的に線形の運動で移動する。この実施例において、バネ９２として示された弾性部材９０は、平坦圧縮面４０に沿ったローラ６１の微小な非線形運動に適応する為に、弾性的に平坦圧縮面４０を取り付ける。弾性バネ９２は、平坦圧縮面４０を中心シャフト３６の方に付勢する。

図２０は、線形蠕動ポンプ１０が第５回転位置にある、図１６と類似の図である。第５回転位置において、ローラ６２は、柔軟管１３の第１端部１４に隣接した領域と柔軟管１３の第２端部１５に隣接した領域との間で、柔軟管１３内の流体１２を分離するように柔軟管１３を圧縮する。好ましくは、ローラ６２は、柔軟管１３を完全につぶす。第１ローラ６１は、柔軟管１３との係合から外れて移動される。

図２１は、線形蠕動ポンプ１０が第６回転位置にある、図１６と類似の図である。オフセットローラ６２との組み合わせにおいて、遊星歯車５２の時計回りの回転と共に中央部材３４の反時計回りの回転は、平坦圧縮面４０に沿ったローラ６２の実質的に線形の運動になる。当該技術における当業者によって理解されるべきことは、連続して柔軟管１３をつぶすように複数のローラ６１−６３を移動させる為に、更に、柔軟管１３を経て流体１２を圧送する為に概略平坦圧縮面４０に沿って実質的に線形の運動で移動させるように、モータ２０が外輪歯車７０を回転させてもよいことである。

図２２は、第１回転位置における本発明の線形蠕動ポンプ１０Ａの第２実施形態の断面図である。この実施形態において、線形蠕動ポンプ１０Ａは、４つのオフセットローラ６１−６２を支える４つの遊星歯車５１−５４を備える。ローラ６１は、柔軟管１３を完全につぶすように示されている。

図２２Ａは、線形蠕動ポンプ１０Ａが第２回転位置にある、図２２と類似の図である。オフセットローラ６１との組み合わせにおいて、遊星歯車５１の時計回りの回転と共に中央部材３４の反時計回りの回転は、平坦圧縮面４０に沿ったローラ６１の実質的に線形の運動になる。

図２２Ｂは、線形蠕動ポンプ１０Ａが第３回転位置にある、図２２と類似の図である。第３回転位置において、ローラ６２は、柔軟管１３を圧縮し、その間、ローラ６１は、柔軟管１３を圧縮し続けている。

図２２Ｃは、線形蠕動ポンプ１０Ａが第４回転位置にある、図２２と類似の図である。ローラ６２は、平坦圧縮面４０に沿った実質的に線形の運動で移動する。第１ローラ６１は、柔軟管１３との係合から外れて移動されている。

図２２Ｄは、線形蠕動ポンプ１０Ａが第４回転位置にある、図２２と類似の図である。ローラ６２は、平坦圧縮面４０に沿った実質的に線形の運動で移動し続ける。

図２２Ｅは、線形蠕動ポンプ１０Ａが第６回転位置にある、図２２と類似の図である。ローラ６２は、平坦圧縮面４０に沿った実質的に線形の運動で移動し続ける。ローラ６３は、中央部材３４の更なる回転の際、柔軟管１３を圧縮するように位置される。

図２３は、代替えの弾性部材９０Ｂを示す図１６に類似の断面図である。この実施例において、圧縮面４０Ｂは、実質的に堅くなっている。弾性部材９０Ｂは、十分な厚みと平坦圧縮面４０Ｂに沿って複数のローラ６１−６３の微小な非線形運動に適応する十分な弾力性と十分な厚みの柔軟管壁１６Ｂを有する柔軟管１３Ｂを備える。

図２４は、柔軟管１３Ｂの外径と内腔１７Ｂの内径の関係を示す、図２３の一部分の拡大図である。

図２５は、本発明の線形蠕動ポンプ１０Ｃの第３実施形態の上面図及び断面図である。この実施形態において、線形蠕動ポンプ１０Ｃは、柔軟管１３を受ける為のアパーチャ４８Ｃを有する固定した圧縮面カバー４４Ｃを含む。

図２６及び図２７は、柔軟管１３の挿入を示す、図２５の線形蠕動ポンプ１０Ｃの第３実施形態の断面図である。ポンプ機構３０Ｃは、２つのオフセットローラ６１，６２を運ぶ２つの遊星歯車５１，５２を備える。遊星歯車５１，５２は、中央部材３４Ｃに回転して取り付けられる。中央部材３４Ｃは、中心シャフト３６の回りを自由に回転する。

この実施形態において、輪歯車７０Ｃは、２つの遊星歯車５１，５２の間に置かれ、これらの遊星歯車と係合する内輪歯車７０Ｃである。内輪歯車７０Ｃは、中心シャフト３６に固定されている。中心シャフト３６の回転は、図２８−図３１に示されるように、遊星歯車５１，５２の運動になる。

図２８は、柔軟管１３が線形蠕動ポンプ１０Ｃに挿入される、図２６と類似した図である。線形蠕動ポンプ１０Ｃは２つの遊星歯車５１，５２だけを含むため、柔軟管１３は、遊星歯車５１，５２が図２８に示される場所に配置されるとき、アパーチャ４８Ｃを通って挿入されてもよい。２つの遊星歯車５１，５２の使用により、旋回可能な圧縮面カバー４４の必要性を排除する。

図２９は、線形蠕動ポンプ１０Ｃが第２回転位置にある、図２８と類似した図である。オフセットローラ６１との組み合わせにおいて、遊星歯車５１の時計回りの回転と共に中央部材３４Ｃの反時計回りの回転は、平坦圧縮面４０Ｃに沿ったローラ６１の実質的に線形の運動になる。

図３０は、線形蠕動ポンプが第３回転位置にある、図２８と類似した図である。

図３１は、線形蠕動ポンプが第４回転位置にある、図２８と類似した図である。

図３２−図３４は、閉鎖位置において、本発明と共に使用されるのに適したチェックバルブ８６の実施例の拡大図である。チェックバルブ８６は、ダックビル型チェックバルブとして示されている。好ましくは、ダックビル型チェックバルブ８６は、柔軟管１３と共に一体的に形成される。

図３５は、チェックバルブが開放位置にある、図３４と類似した図である。チェックバルブ８６は、線形蠕動ポンプ１０の圧力下で開き、柔軟管１３から注出する流体の容量を正確に制御する。

図３６及び図３７は、圧縮面４０とアイドラーローラ６１との間に配置される柔軟管１３の拡大図である。弾性部材９０は、非圧縮状態にある。

図３８は、図３７と類似の上面図であり、圧縮面４０に抗して柔軟管１３をつぶすアイドラーローラ６１を示す。弾性部材９０は、部分的に圧縮された状態にある。

図３９及び図４０は、圧縮面４０とアイドラーローラ６１との間に配置された大型柔軟管１３Ｌの拡大図である。弾性部材９０は、部分的に圧縮された状態にある。

図４１は、図４０と類似の上面図であり、圧縮面４０に抗して大型柔軟管１３Ｌをつぶすアイドラーローラ６１を示す。弾性部材９０は、より圧縮された状態にある。弾性部材９０の弾力性は、本発明の改良された線形蠕動ポンプ１０が、様々な側壁の厚みと様々な材料からの形状を持つ様々な柔軟管と共に利用されることを可能にする。
本発明は、ある程度の特殊性で、その好ましい形式において説明されているが、好ましい形式の本開示内容は、単に一例をなすものにすぎず、構造の詳細、部品の組合せ及び配置において、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、多数の変更が用いられる。

Claims (16)

1. 柔軟管を通して流体を圧送する為の改良された線形蠕動ポンプにおいて、
   −中心シャフトの周りを回転する為に取り付けられた中央部材と、
   −前記中央部材に複数の遊星歯車用シャフトによって、それぞれ取り付けられた複数の遊星歯車と、
   −前記複数の遊星歯車の各々と噛み合い係合で配置された輪歯車と、
   −前記遊星歯車用シャフトからオフセットされて前記複数の遊星歯車の各々に、それぞれ配置されたローラと、
   −概略平坦圧縮面であって、前記柔軟管を前記概略平坦圧縮面と前記複数のローラのうちの少なくとも一つのローラとの間に挿入可能にするように前記中心シャフトに関して置かれた概略平坦圧縮面と、
   −前記中央部材と前記輪歯車との間で相対的な回転をもたらす為のモータであって、前記複数のローラが連続的に前記柔軟管をつぶして前記概略平坦圧縮面に沿って実質的に線形運動で移動することを可能にし、前記柔軟管を通して前記流体を圧送させる、前記モータと、
   を備える、改良された線形蠕動ポンプ。
2. 前記輪歯車は、前記複数の遊星歯車の外側に配置された外輪歯車である、請求項１に記載の改良された線形蠕動ポンプ。
3. 前記輪歯車は、前記複数の遊星歯車の内側に配置された内輪歯車である、請求項１に記載の改良された線形蠕動ポンプ。
4. 前記複数の遊星歯車は、前記中央部材の周囲付近に放射状に取り付けられている、請求項１に記載の改良された線形蠕動ポンプ。
5. 前記ローラの各々は、アイドラーローラである、請求項１に記載の改良された線形蠕動ポンプ。
6. 前記モータは、前記輪歯車に関して前記中央部材を回転させる、請求項１に記載の改良された線形蠕動ポンプ。
7. 前記中心シャフトを回転させる為に前記モータを前記中心シャフトに接続するモータ駆動部を含み、
   前記中心シャフトに従った回転の為に前記中心シャフトに前記中央部材が取り付けられる、請求項１に記載の改良された線形蠕動ポンプ。
8. 前記輪歯車は、前記モータに関して固定される、請求項１に記載の改良された線形蠕動ポンプ。
9. 前記概略平坦圧縮面に沿った前記複数のローラの微小な非線形運動に適応させる為に弾性部材を含む、請求項１に記載の改良された線形蠕動ポンプ。
10. 前記概略平坦圧縮面に沿った前記複数のローラの微小な非線形運動に適応させる為に弾性部材を含み、
    前記弾性部材は、前記中心シャフトに向かって前記概略平坦圧縮面を付勢する為に弾性バネを備える、請求項１に記載の改良された線形蠕動ポンプ。
11. 前記概略平坦圧縮面に沿った前記複数のローラの微小な非線形運動に適応させる為に弾性部材を含み、
    前記弾性部材は、十分な厚さと十分な弾力性の管壁を有し、前記概略平坦圧縮面に沿った前記複数のローラの微小な非線形運動に適応させる柔軟管を備える、請求項１に記載の改良された線形蠕動ポンプ。
12. 前記概略平坦な圧縮面を枢着する為に、開放位置及び閉鎖位置との間で旋回可能に取り付けられるピボットを含み、
    前記開放位置は、前記複数のローラのうち少なくとも一つのローラと前記概略平坦圧縮面との間で前記柔軟管の挿入及び除去を可能にし、前記閉鎖位置は、前記複数のローラのうち少なくとも一つのローラと前記概略平坦圧縮面との間で前記柔軟管の係合をもたらす、請求項１に記載の改良された線形蠕動ポンプ。
13. 柔軟管を通して流体を圧送する為の改良された線形蠕動ポンプにおいて、
    −中心シャフトの周りを回転する為に取り付けられた中央部材と、
    −前記中央部材に複数の遊星歯車用シャフトによって、それぞれ取り付けられた複数の遊星歯車と、
    −前記複数の遊星歯車の各々と噛み合い係合で、周りに配置された外輪歯車と、
    −前記遊星歯車用シャフトからオフセットされて前記複数の遊星歯車の各々に、それぞれ配置されたローラと、
    −概略平坦圧縮面であって、前記柔軟管を前記概略平坦圧縮面と前記複数のローラのうちの少なくとも一つのローラとの間に挿入可能にするように前記中心シャフトに関して置かれた概略平坦圧縮面と、
    −前記中央部材と前記外輪歯車との間で相対的な回転をもたらす為のモータであって、前記複数のローラが連続的に前記柔軟管をつぶして前記概略平坦圧縮面に沿って実質的に線形運動で移動することを可能にし、前記柔軟管を通して前記流体を圧送させる、モータと、を備える、改良された線形蠕動ポンプ。
14. 柔軟管を通して流体を圧送する為の改良された線形蠕動ポンプにおいて、
    −中心シャフトの周りを回転する為に取り付けられた中央部材と、
    −前記中央部材に複数の遊星歯車用シャフトによって、それぞれ取り付けられた複数の遊星歯車と、
    −前記複数の遊星歯車の各々と噛み合い係合で配置された外輪歯車と、
    −前記遊星歯車用シャフトからオフセットされて前記複数の遊星歯車の各々に、それぞれ取り付けられたローラと、
    −概略平坦圧縮面であって、前記柔軟管を前記概略平坦圧縮面と前記複数のローラのうちの少なくとも一つのローラとの間に挿入可能にするように前記中心シャフトに関して置かれた概略平坦圧縮面と、
    −前記中央部材と前記外輪歯車との間で相対的な回転をもたらす為のモータであって、前記複数のローラが連続的に前記柔軟管をつぶして前記概略平坦圧縮面に沿って実質的に線形運動で移動することを可能にし、前記柔軟管を通して前記流体を圧送させる、モータと、を備え、
    前記柔軟管は、十分な厚さと十分な弾力性の管壁を有し、前記概略平坦圧縮面に沿った前記複数のローラの微小な非線形運動に適応させる柔軟管を備え、前記概略平坦圧縮面に関して前記複数のローラの非線形運動を補償する、改良された線形蠕動ポンプ。
15. 第１端部と第２端部との間で延びる柔軟管を備えた容器内に置かれる液体の為の注出器システムであって、前記第１端部は前記容器と連通し、前記第２端部にチェックバルブが置かれる、注出器システムにおいて、
    −中心シャフトの周りを回転する為に取り付けられた中央部材と、
    −前記中央部材に複数の遊星歯車用シャフトによって、それぞれ取り付けられた複数の遊星歯車と、
    −前記複数の遊星歯車の各々と噛み合い係合で周りに配置された外輪歯車と、
    −前記遊星歯車用シャフトからオフセットされて前記複数の遊星歯車の各々に、それぞれ配置されたローラと、
    −概略平坦圧縮面であって、前記柔軟管を前記概略平坦圧縮面と前記複数のローラのうちの少なくとも一つのローラとの間に挿入可能にするように前記中心シャフトに関して置かれた概略平坦圧縮面と、
    −前記中央部材と前記外輪歯車との間で相対的な回転をもたらす為のモータであって、前記複数のローラが連続的に前記柔軟管をつぶして前記概略平坦圧縮面に沿って実質的に線形運動で移動することを可能にし、前記柔軟管を通して前記流体を圧送させる、モータと、を備える、注出器システム。
16. 柔軟管を通して流体を圧送する為の改良された線形蠕動ポンプにおいて、
    −中心シャフトの周りを回転する為に取り付けられた中央部材と、
    −前記中央部材に複数の遊星歯車用シャフトによって、それぞれ取り付けられた複数の遊星歯車と、
    −前記複数の遊星歯車の各々と噛み合い係合で内部に配置された内輪歯車と、
    −前記遊星歯車用シャフトからオフセットされて前記複数の遊星歯車の各々に、それぞれ配置されたローラと、
    −概略平坦圧縮面であって、前記柔軟管を前記概略平坦圧縮面と前記複数のローラのうちの少なくとも一つのローラとの間に挿入可能にするように前記中心シャフトに関して置かれた概略平坦圧縮面と、
    −前記中央部材と前記内輪歯車との間で相対的な回転をもたらす為のモータであって、前記複数のローラが連続的に前記柔軟管をつぶして前記概略平坦圧縮面に沿って実質的に線形運動で移動することを可能にし、前記柔軟管を通して前記流体を圧送させる、モータと、を備える、改良された線形蠕動ポンプ。

Images