JP6105597B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段部に記載の真空ポンプに関する。

真空ポンプは、負圧を生成するために使用される。例えば、母乳を搾り出すための搾乳器や、特に胸部排液又は傷口からの排液の分野で排液ポンプとして使用される。ダイヤフラム真空ポンプは、比較的小型で安価とすることができる。

特許文献１は、母乳を搾り出すための電動搾乳器を開示しており、真空の生成や搬送と同時に、空気と乳との間の媒体を分離するために用いられ、搾られた乳を搬送する手段として機能する真空ダイヤフラムを備えている。真空ダイヤフラムは、モータや自動的な動力伝達手段によって直接駆動されるか、又は真空導管を介して真空発生ポンプユニットに接続される。

特許文献２も同様に、搾乳器の真空ダイヤフラムを開示している。この真空ダイヤフラムは、圧力導管を介してポンプユニットに接続されている。真空ダイヤフラムは、一体に形成されたバルブフラップを備えている。

特に、排液ポンプの場合、生成された真空や使用者に適用される真空を測定することが知られている。通常、負圧は、真空導管又は外部吸引管の中で真空ポンプ内の公知のセンサによって測定される。例えば、この目的のために圧電センサが用いられる。搾乳器の場合、生成された負圧の測定は、従来、一般的に使用されていなかった。

多くの圧力センサが先行技術において知られている。特許文献３は、ハウジング、光ブロッカーで保持されているダイヤフラム、光ダイオード、光検出器、光ダイオードから光検出器に光を導くプリズムを有する光学式圧力センサを開示している。ダイヤフラムの位置、つまり光ダイオードと光検出器との間の光経路内での光ブロッカーの位置は、ハウジング内の圧力によって決定される。

特許文献４は、流体圧力を測定するための圧力センサを開示しており、その圧力はダイヤフラムを介してセンサに伝達される。

特許文献５は、圧力を伝達するためにダイヤフラムを使用する圧力センサに関するものである。

ＷＯ ２０１１／０３５４４７ ＷＯ ２００８／０５７２１８ ＵＳ ２００３／０１１６７０２ ＷＯ ０３／０３４０１４ ＷＯ ２０１１／０２７１１７

本発明の目的は、圧力センサを有する改良された真空ポンプを提供することを目的とし、特に、人間の母乳を搾り出すための搾乳器として用いることができる真空ポンプを提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明の真空ポンプは、請求項１に記載するような特徴を備えている。

負圧を生成するための本発明に係る真空ポンプは、入口部と出口部を有するポンプ室を備え、出口部にはバルブが備えられている。好ましくは、出口部にはバルブ、特に逆止めバルブ、が備えられている。本発明によれば、ポンプ室は圧力センサを備えており、それぞれの圧力センサはポンプ室内に配置されている。

ここでポンプ室とも呼ばれる真空室上又は真空室内に圧力センサを配置することによって、真空ポンプを小型でコンパクトにすることができる。圧力センサへの導管の追加は必要とならない。真空室上又は真空室内へのセンサ要素の配置によって、その場で負圧が測定され、損失や漏出を考慮する必要がない。したがって、負圧の測定が比較的正確になる。

測定された真空値は、真空ポンプを制御するために使用することができ、あるいは真空ポンプのディスプレイ上でユーザに表示することができ、又は他の方法で使用することができる。

圧力センサは、好ましくは、センサダイヤフラムからなり、センサダイヤフラムはポンプ室内の圧力に応じて撓み、これによって生じる圧力や圧力変化の大きさを検出装置に伝達する。このように、センサダイヤフラムはセンサ要素となる。

好ましい実施形態では、センサダイヤフラム上に羽根が配置され、ポンプ室との相対的な羽根の位置を検出できる。羽根とセンサダイヤフラムの一部分は、好ましくは、一体に形成されており、羽根は、好ましくは、センサダイヤフラムの一部分よりも剛性を有している。羽根は、センサダイヤフラムの撓みに関する情報、すなわち圧力変化を伝える伝達要素となる。

センサダイヤフラムの撓み、特に突出する羽根の位置変化については、公知の手段によって検出することができ、例えば、容量性又は誘導性を見る手段によって検出することができる。好ましい実施形態では、ダイヤフラムの位置は光検出手段によって検出される。

光検出手段は、好ましくは、発光体と光検出器からなり、センサダイヤフラムの撓みに応じて、羽根が発光体と光検出器との間の光路内に移動可能である。光の検出量は、羽根がどれくらい光路に突出するかに相当し、適当な換算の後、センサダイヤフラムの撓みや、その結果としてのポンプ室内にある圧力を示す。

このセンサは、好ましくは、真空ダイヤフラムがポンプ室の壁を形成するダイヤフラム真空ポンプで用いられ、このポンプ室の体積は真空ダイヤフラムの動作によって増減され、その結果としてポンプ室内の負圧が周期的に生成される。

好ましい実施形態では、真空ダイヤフラムとセンサダイヤフラムは一体に形成されている。好ましくは、この場合、センサダイヤフラムは、真空ダイヤフラムの一端の延長部分となる。好ましくは、真空ダイヤフラムの縁領域に配置される。

他の好ましい実施形態では、真空ダイヤフラムとセンサダイヤフラムは、互いに別々に形成された二つの部品からなる。この場合、好ましくは、両方は円形である。

センサダイヤフラムと真空ダイヤフラムは、好ましくは、シリコーン又は熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）で形成されている。センサダイヤフラムは、真空ダイヤフラムよりも薄く又は厚くすることができる。好ましくは、同じ厚みを有し、特に０．８ｍｍの厚さからなる。

特に真空ダイヤフラムは、好ましくは、円形の凹部と隆起部を有する板状である。

好ましい実施形態では、ポンプ室は第一のチャンバ領域と第二のチャンバ領域を有しており、第二のチャンバ領域は、貫通孔を介して第一のチャンバ領域に接続されている。両方の領域は、同じ圧力レベルを有する。第一のチャンバ領域はポンプ領域として機能し、第二のチャンバ領域はセンサ領域として機能する。ダイヤフラムが用いられる場合、好ましくは、真空ダイヤフラムは第一のチャンバ領域を覆い、センサダイヤフラムは第二のチャンバ領域を覆う。好ましくは、入口部は第一のチャンバ領域に配置され、出口部は第二のチャンバ領域に配置される。

貫通孔は、第一のチャンバ領域より狭く、好ましくは、第一のチャンバ領域と第二のチャンバ領域の間の接続路となる。第二のチャンバ領域は、接続路と同じ直径を有し、又は接続路より広く形成することができ、あるいは大きな体積を備えることができる。この接続路の体積及び／又は直径は、センサダイヤフラムと真空ダイヤフラムの動作の際には一定である。第一のチャンバ領域と第二のチャンバ領域の体積は、ダイヤフラムの動作によって変化する。第一のチャンバ領域は、好ましくは、第二のチャンバ領域よりも実質的に大きい。

好ましい実施形態では、真空ダイヤフラムは中心点を有しており、この中心点は真空ダイヤフラムが動作するための駆動要素に接続可能である。好ましくは、駆動ユニットに接続するための接続頭部が、この中心点に配置されている。

本発明に係る真空ポンプは、特に母乳を搾り出すための搾乳器として又は特に傷口からの排液又は胸部排液のための排液ポンプとして使用することができる。真空ダイヤフラムは、モータや自動的な動力伝達ユニット、例えば接続棒によって直接駆動させることができる。しかしながら、それは、手動で操作させることもでき、あるいは、電動式又は手動式の真空発生ポンプユニットに真空導管を介して接続することもできる。

特に、ＷＯ ２０１１／０３５４４７によれば、媒体を分離するダイヤフラムの乳房シールド側ポンプ室には、この種の圧力センサを備えることができる。

さらなる実施形態は、従属請求項に記載してある。

本発明の好ましい実施形態を以下の図面を参照しながら説明するが、これらの図面は説明を目的とするものであり、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
搾乳器として使用した本発明の真空ポンプの斜視図である。 図１の真空ポンプの部分分解図である。 図２の真空ポンプの拡大詳細図である。 わずかにデザインが異なるセンサユニットを備えた図２の真空ポンプの一部拡大分解図である。 ダイヤフラムが第一の位置にある場合の図１の真空ポンプのポンプ室を通る長手方向の断面図である。 ダイヤフラムが第二の位置にある場合の図１の真空ポンプのポンプ室を通る長手方向の断面図である。 第二の実施形態において搾乳器として使用した本発明の真空ポンプの分解斜視図である。 図７の真空ポンプの第二の分解斜視図である。

図１は、人間の母乳を搾り出すための搾乳器の形状である本発明の真空ポンプの第一の実施形態を示している。真空ポンプは、モータ１０を備えたハウジング１を有する。乳房シールドユニット５は、乳房シールド５１、母親の胸に密着して位置させることができる乳房シールド漏斗５２及び第一の導管５０からなる。第一の導管５０は、第一の接続部５３を介して真空ポンプのハウジング１に取り外し可能に接続されている。乳収集ユニット４は、乳収集容器４４、コネクタ端部４３及び第二の導管４１を備えている。第二の導管４１には、真空ポンプのハウジング１に取り外し可能に接続される第二の接続部４０が備えられている。第二の導管４１の反対側の端部には第三の接続部４２があり、第三の接続部４２は、コネクタ端部４３に差し込む又は後方に押し入れることができる。

図２に示すように、カバー１３は、ハウジング１の外壁に固定される。好ましくは、例えば螺子止めによって取り外し可能に固定される。このカバー１３においては、ポンプ室がハウジング１に対向して形成されている。ポンプ室は、２つのチャンバ領域１４、１５で構成されている。両方のチャンバ領域１４、１５は、ほぼ円形であり、それぞれがカバー１３に凹部を形成する。第一のチャンバ領域１４は、第二のチャンバ領域１５よりも大きい直径を有する。二つのチャンバ領域１４、１５は、接続路１８を介して互いに接続されている。チャンバ領域１４、１５に通じるその２つの開口を除いて、接続路１８は完全に閉じられている。通常、接続路１８にはバルブを備えていない。

第一のチャンバ領域１４には、乳房シールドユニット５の第一の接続部５３が接続可能な入口孔１４３がある。ここに、第一の接続部５３が差し込まれる。第二のチャンバ領域１５には、出口孔１５０があり、カバー１３の外表面に対してバルブ３を備えている。この出口孔１５０は、好ましくは、円形の第二のチャンバ領域１５の中央に配置されている。バルブは、好ましくは、逆止めバルブであり、特にスパウトバルブである。他の型のバルブを使用することもできる。

第一のチャンバ領域１４は、円形の密封縁１４０を備えている。この密封縁１４０から少し離れた位置に閉リング１４１が内面、好ましくは平らな底面１４４、にある。放射状溝１４２は、リングを通過して、リング１４１の外側と底面１４４を接続する。入口孔１４３と入口孔１４３と近い接続路１８の端部は、密封縁１４０とリング１４１との間に位置しており、好ましくは、これらは直径方向の反対側に位置する。これは、図３に明確に示されている。

搾乳器としての使用においては、入口孔１４３は、好ましくは、接続路１８の上方又は第二のチャンバ領域１５の上方の第一チャンバ領域１４に配置されている。

ダイヤフラム２は、カバー１３とハウジング１の外壁との間に配置される。このダイヤフラム２は、好ましくは、シリコーン又は熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）で形成されている。ダイヤフラム２は、円形のダイヤフラム本体２１を備え、ダイヤフラム本体２１をほぼ完全に取り囲む縁部２０を有している。その縁部２０を有するダイヤフラム本体２１は、好ましくは、板状である。ダイヤフラム本体２１は、好ましくは、隆起部及び凹部を有する。接続頭部２２は、ダイヤフラム本体２１と中央で一体的に形成されるか、又はダイヤフラム本体２１に固定されている。この接続頭部２２は、接続部７を介して駆動機構の動力伝達棒１１に取り外し可能又は取り外し不可能に接続されている（図４参照）。

図３に明確に示されているように、駆動機構は前述のモータ１０からなり、モータ１０は回転ディスク１６を備えている。動力伝達棒１１の接続棒頭部１１０、例えば接続棒は、回転ディスク１６上に配置されている。接続棒頭部１１０から離れた位置にある動力伝達棒１１の端部は、連結具１１１として設けられている。この連結具１１１は、接続部７を介してダイヤフラム２に接続されている。このために、ハウジング１は第一の貫通孔１２を有している。したがって、モータ１０の回転運動は、動力伝達棒１１によってダイヤフラム２、より正確にはダイヤフラム本体２１の直線運動に変換される。

ダイヤフラム本体２１は、第一のチャンバ領域１４、特にリング１４１及びリング１４１によって囲まれた空洞を覆う。接続頭部２２の縦軸方向に沿ったダイヤフラム２の直線運動によって、この空洞内に負圧を生成することができ、そのため、第一のチャンバ領域１４内に負圧を生成することができる。このようにダイヤフラム本体２１と縁部２０は、負圧を生成するための真空ダイヤフラムとなる。第一のチャンバ領域１４は、真空を生成するためのポンプ領域となる。

また、ダイヤフラム２は、一端にタブ２３となる延長部を備える。ここで、タブ２３は、ほぼ長方形で平坦である。突起又は羽根２４は、タブ２３上で一体的に形成され、タブ２３からハウジング１の方向に垂直に突出している。羽根２４は、好ましくは、タブ２３やダイヤフラム２０、２１の一部分よりも剛性を有している。好ましくは、接続頭部２２だけが、同等又は大きな剛性を有している。

タブ２３は、第二のチャンバ領域１５を覆い、羽根２４は、好ましくは、組み立てられた状態で出口孔１５０の上に位置する。羽根２４は、少なくとも第二のチャンバ領域１５に位置する。また、タブ２３の領域は、２つのチャンバ領域１４、１５からなるポンプ室がハウジング１から密封されるように、カバー１３とハウジング１の外壁との間で保持される。好ましくは、ハウジング１の外壁は平坦である。第二のチャンバ領域１５上に位置するタブ２３の領域は、センサダイヤフラムを形成する。第二のチャンバ領域１５は、以下に説明するように、センサ領域を形成する。

羽根２４の領域において、ハウジング１は第二の貫通孔１７を有しており、第二の貫通孔１７を介して羽根２４を突出させることができる。光センサユニット６は、ハウジング１の内部に配置され、第二の貫通孔１７の両側に配置される。光センサユニット６は、発光部６０、例えばフォトダイオードと、光検出器６２、例えばフォトダイオードを備えている。発光体６０と光検知器６２は、好ましくは、共通のプリント回路基板上の制御部６１とともに配置される。発光体６０と光検知器６２は、第二の貫通孔１７の縁部に、互いに反対側に配置されている。発光体６０と光検知器６２は、光路又はビーム経路を定めており、羽根２４に対して垂直に伸びており、これにより羽根２４が通過することができる。

ダイヤフラム２の動作は、図５、６に示すことができる。両図では、縁部２０とタブ２３の周囲が、ハウジング１とカバー１３との間にどのように密封し固定されるかを示している。

図５に示すように、ダイヤフラム２、具体的にはダイヤフラム本体２１は、接続部７や駆動部によってハウジング１の方へ引かれる。第一のチャンバ領域１４の体積が増加する。乳房シールドユニット５の第一の導管５０からの空気が、チャンバ領域内に吸引される。逆止めバルブ３は閉塞される。第一のチャンバ領域１４内に生じる負圧によって、センサダイヤフラム、すなわち、第二のチャンバ領域１５を覆うように位置するタブ２３も、第二のチャンバ領域１５へ引かれる。このように、タブ２３は出口孔１５０に向かって移動し、そのため発光体６０と光検知器６２から離れる。このように、タブ２３は、光路から少なくとも部分的に離れる。

図６に示すように、ダイヤフラム２、具体的にはダイヤフラム本体２１は、底面１４４に向かって押圧される。好ましくは、ダイヤフラム本体２１は底面１４４に面している。乳房シールドユニット５の第一の導管５０への接続は、好ましくは、入口孔１４３を密閉するダイヤフラム２によって遮られる。バルブ３は開放される。センサダイヤフラム２３は緩められ平坦となり、また羽根２４は光路内に突出し、これによって少なくとも部分的に発光体６０を覆う。これが真空の測定用の零点に相当する。図５に示すように、真空又は負圧の生成によって、羽根２４を備えたセンサダイヤフラムは、ビーム経路と異なる外方に引き付けられ、その結果として生成された真空に応じて、一定の光量が、発光体から対向する光検出器へ通ることができる。この光量が制御部６１によって定義され、真空値として特定される。測定された真空値は、接続路１８において第一のチャンバ領域１４と第二のチャンバ領域１５が、同じ圧力レベルで位置しているので、ポンプ室の真空値と一致する。光路における羽根２４の位置も、具体的な真空値の割り当てなしで、真空ポンプの制御装置に送ることができ、真空ポンプを制御するのに使用することができる。また、光センサユニット６の代わりに、他の手段が羽根２４の位置を検出するのに用いることもできる。

図７及び図８は、第二の実施形態を示している。第二の実施形態においても、本発明に係る真空ポンプは、人間の母乳を搾り出すための搾乳器として使用される。同一の部分には、第一の実施形態と同一の符号を付し、ここでは詳細には説明しない。しかしながら、第一の実施形態と対照的に、ダイヤフラム２は一体に形成されていない。真空ダイヤフラムとセンサダイヤフラムは、互いに別々に形成されている２つのダイヤフラムである。この真空ダイヤフラムは、円形であり、ダイヤフラム本体２１と縁部２０によって形成されている。センサダイヤフラム２３´も、同様に円形であり、好ましくは平坦であり、突出した羽根２４を有している。これは、外周の密閉端を有することができる。

ＷＯ ２０１１／０３５４４７（特許文献１）に開示されているように、上述の両方の実施例において、搾られた乳は真空室又はポンプ室を通って排出される。ダイヤフラム２は、このように、乳を搬送するための真空発生ダイヤフラムとして機能し、また、ポンプのハウジング内の空気と乳とを分離する媒体として機能する。ダイヤフラム２は、ＷＯ ２０１１／０３５４４７のさらなる実施形態によれば、真空発生ポンプユニットに接続することもでき、それは負圧導管を介して周期的に加えられる負圧によって動作されるようになっている。この場合、再度、ポンプ室１４内に負圧が生成し、その負圧は真空ユニットの周期的な負圧に比例する。このように、上記のその他の機能は含まれることになる。

本発明に係る真空ポンプは、比較的正確で安価な真空センサを備えている。また、このセンサがポンプ室と一体化されており、故障の影響を受け難く、少量のスペースでよいことも有利である。

１ ハウジング
１０ モータ
１１ 動力伝達棒
１１０ 接続棒頭部
１１１ 連結具
１２ 第一の貫通孔
１３ カバー
１４ 第一のチャンバ領域
１４０ 密封縁
１４１ リング
１４２ 放射状溝
１４３ 入口孔
１４４ 底面
１５ 第二のチャンバ領域
１５０ 出口孔
１６ 回転ディスク
１７ 第二の貫通孔
１８ 接続路

２ ダイヤフラム
２０ 縁部
２１ ダイヤフラム本体
２２ 接続頭部
２３ タブ
２３´ センサダイヤフラム
２４ 羽根

３ バルブ

４ 乳収集ユニット
４０ 第二の接続部
４１ 第二の導管
４２ 第三の接続部
４３ コネクタ端部
４４ 乳収集容器

５ 乳房シールドユニット
５０ 第一の導管
５１ 乳房シールド
５２ 乳房シールド漏斗
５３ 第一の接続部

６ 光センサユニット
６０ 発光体
６１ 制御部
６２ 光検知器

７ 接続部

Claims (10)

1. 負圧を生成するための真空ポンプであって、
   前記真空ポンプは、入口部（１４３）と出口部（１５０）を有するポンプ室（１４，１５）を備え、
   前記出口部（１５０）は、バルブを備え、
   前記ポンプ室（１４，１５）は、圧力センサ（２３，２３´，２４）を備え、
   前記圧力センサは、センサダイヤフラム（２３，２３´）からなり、
   前記ポンプ室（１４，１５）に負圧を生成するための真空ダイヤフラム（２０，２１）を備え、
   前記ポンプ室は、第一のチャンバ領域（１４）と、貫通孔（１８）を介して前記第一のチャンバ領域に接続される第二のチャンバ領域（１５）を有し、
   前記入口孔（１４３）が前記第一のチャンバ領域（１４）に配置され、前記出口孔（１５０）が前記第二のチャンバ領域（１５）に配置され、
   前記真空ダイヤフラム（２０，２１）は前記第一のチャンバ領域（１４）を覆い、前記センサダイアフラム（２３、２３´）は前記第二のチャンバ領域（１５）を覆う
   ことを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記センサダイヤフラム（２３，２３´）上に羽根（２４）が配置され、前記羽根（２４）の位置が前記ポンプ室（１４，１５）から相対的に検出可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記羽根（２４）の位置を検出するための光検出手段（６）を備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の真空ポンプ。
4. 前記光検出手段（６）は、発光体（６０）と光検知器（６２）からなり、前記羽根（２４）は、前記センサダイヤフラム（２３，２３´）の撓みに応じて前記発光体（６０）と前記光検知器（６２）との間の光路内に移動可能である
   ことを特徴とする請求項３に記載の真空ポンプ。
5. 前記真空ダイヤフラム（２０，２１）と前記センサダイアフラム（２３、２３´）は、一体に形成される
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
6. 前記センサダイアフラム（２３）は、前記真空ダイヤフラム（２０，２１）の一端の延長部分である
   ことを特徴とする請求項５に記載の真空ポンプ。
7. 前記真空ダイヤフラム（２０，２１）と前記センサダイアフラム（２３、２３´）は、互いに別々に形成された二つの部品である
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
8. 前記真空ダイヤフラム（２０，２１）は、ほぼ円形の断面を有する
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
9. 前記真空ダイヤフラム（２０，２１）は、中心点を有しており、前記中心点が前記真空ダイヤフラム（２０，２１）の動作のための駆動素子（１０，１１）に接続可能である
   ことを特徴とする請求項８に記載の真空ポンプ。
10. 前記駆動素子（１０，１１）に接続するための接続頭部（２２）が、前記中心点に配置されている
    ことを特徴とする請求項９に記載の真空ポンプ。
    

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