JP6406648B2 - 動的遮蔽調節を有するローラポンプ - Google Patents

Description

本開示は、医療機器またはシステム（例えば心肺バイパス装置）に使用されるローラポンプに関する。より詳細には、本開示は、ポンプの作動中に作動されることが可能な遮蔽調節特徴を有するローラポンプに関する。

ローラ（または蠕動）ポンプは医療分野に多く使用される。例えば、ローラポンプを心臓血管手術中に使用して、患者と心肺装置との間の血液の循環を促進する。ローラポンプの作動は、フレキシブルチューブを遮蔽する回転ローラを使用して容積移送により流体を汲み上げることである。数個の専用ローラポンプが一般に灌流回路の一部として使用されて、心肺装置において、動脈側回路（この場合、遠心ポンプは使用されない）、ベント、心臓切開吸引、および心臓麻痺を汲み上げる。他の一般的医学的用途は、患者と腎臓透析器との間での血液の移送、および静脈（ＩＶ）注射用溶液のＩＶ点滴である。概してローラポンプは単純な構造であり、一定流量を生成し、それを通って流体媒体が移送される使い捨てのチューブを使用する。

ローラポンプは、概してポンプ駆動およびポンプヘッドを備える。ポンプ駆動によるポンプヘッドの回転が流体媒体を汲み上げる。ポンプヘッドは、ポンプステータおよびポンプロータを備える。ポンプステータは、基本的にそれに対して１つまたは複数のチューブがポンプロータによって圧迫される、内周面（または「軌道」）を有するチャンバまたはハウジングである。ポンプロータは、ステータに対して回転可能であり、ポンプロータが１つまたは複数のローラを備えるポンプステータ内に位置付けられたチューブを係合する手法で、ポンプステータ内に配置される。ポンプ駆動の別の部分である回転シャフトによりポンプロータを回転すると、ローラ（複数可）がチューブに沿って回転される際に、ローラはポンプステータの内周面に対してチューブを圧迫する。チューブ内に含まれる流体媒体は、次いでポンプロータの回転の方向に移送される。

ローラポンプは調節可能であることが重要である。ロータポンプが概して調節可能である一方法は、ローラを含むロータの回転速度に関わる。ほとんどのローラポンプは、ユーザが回転速度を調節および／または設定できる制御装置を有する。ローラポンプが概して調節可能な別の方法は、ローラとステータの内周面との距離に関わる。このパラメータは、「遮蔽」と呼ばれることが多く、チューブがローラと軌道面との間で圧迫または遮蔽される程度を反映する。遮蔽の程度またはレベルは、ローラが軌道面により近接近して移動されるにつれて増加する。ローラが移動するにつれて、ローラがポンプ内のチューブの直径を遮蔽または圧迫する量の変化は、ポンプ流量に影響を与える。またチューブの遮蔽レベルは、流体媒体上の吸引量に影響を与える。ローラポンプが人体のある特定部分に使用される場合、流体媒体を引き出すために安全に適用できる吸引量に制限があることがある。ローラポンプに対するそのような使用の一例は、心室線に連結され、この場合吸引が多過ぎると組織を損傷する可能性がある。加えてローラと軌道との距離は、異なる大きさ（または品質）のチューブを収容するために調節されてもよい。要約すれば、灌流技師は、溶血、チューブの撹拌、流量の計算精度などの競合基準を最適化し、様々なチューブの製造を補完するために遮蔽を調節することを望むことが多い。

従来の灌流ローラポンプは、灌流技師が遮蔽「設定」またはレベルを手動で調節できる遮蔽調節機構を通常組み込む。公知の遮蔽調節機構は、比較的単純化されており、ポンプ駆動は、遮蔽設定を調節している間は解除される（すなわちローラポンプは流体を汲み上げていない）ことが要求される。実行可能であるが、この手法は非常に時間が掛かり、灌流技師が遮蔽の調整を望む度にポンプは停止される必要がある。さらに遮蔽調節は、通常灌流技師が片手で液柱を満たした管部分をポンプヘッドより１メートル高く保持しながら、他方の手でローラと軌道との距離を調節し、液柱が毎分２．５センチメートルの速度で落下するときを決定する必要がある。これは厄介でしかも矛盾する。

上記を踏まえて、改良された遮蔽調節特徴を提供するローラポンプ、特に灌流回路に使用されるローラポンプが必要とされている。

本開示の原理による一部の態様は、駆動シャフト、モータ、ロータアセンブリ、ステータハウジング、および遮蔽調節アセンブリを含むローラポンプに関する。駆動シャフトは中心軸を画定し、モータに結合される。したがってモータは中心軸を中心に駆動シャフトを回転させる。ロータアセンブリは、ハブ、摺動体、およびローラを含む。ハブは駆動シャフトに取り付けられる。摺動体は、摺動体がハブの回転で回転するようにハブに摺動可能に連結されるが、ハブに対して半径方向に動かされることが可能である。ローラは、駆動シャフトと反対の摺動体に回転可能に結合される。ステータハウジングは、内部弧状受け面を有する軌道を形成する。この点に関して、ステータハウジングは、ローラと受け面との間に遮蔽帯を画定するためにロータアセンブリと関連付けられる。遮蔽調節アセンブリは、受け面に対してローラの半径方向の位置を摺動可能に調節し、作動ノブ、作動構造、およびグランドシャフトを含む。作動構造はノブに連結される。グランドシャフトは、駆動シャフトに対して作動ノブを支持する。この点に関して、作動構造は、ノブの回転で駆動シャフトの中心軸に対して（したがって受け面に対して）摺動体の半径方向の位置を選択的に変えるために、摺動体と接合する。最後に駆動シャフトおよびグランドシャフトは、互いから回転分離される。この構造では、本開示のローラポンプにより、ユーザはポンプが流体媒体を汲み上げる別の作動をしている間に、遮蔽調節を実行することができる。一部の実施形態では、遮蔽調節アセンブリは、ノブの回転がリングを介してカム構造の長手方向の移動に変えられるように、ノブに螺合結合され、カム構造に長手方向に固定されたリングをさらに含む。さらに他の実施形態では、遮蔽シャフトは、グランドシャフトの内腔内に同軸上に配置され、遮蔽シャフトの端部はグランドシャフトを越えて延在し、電子制御装置を介して遮蔽調節をもたらすように作動可能なカートリッジモータによって作用される。関連実施形態では、制御装置は、ライン圧力、モータトルク、流量および／またはユーザ入力などの灌流回路パラメータに基づいて、カートリッジモータの作動を促すようにプログラムされる。

本開示の原理による他の実施形態は、灌流回路の一部としてローラポンプを作動する方法に関する。方法は、灌流回路の配管チューブを上述されたローラポンプに装着することを含み、配管チューブは軌道受け面に対して配置される。モータは、配管チューブを通って流体媒体の汲上げをもたらすために、摺動体およびローラをそのように装着された配管チューブに対して回転させるように作動される。この点に関して、ローラは、受け面に対して第１の半径方向の位置に配置され、それによって配管チューブを遮蔽の第１のレベルで遮蔽する。モータを連続して作動している間、作動ノブは、遮蔽の第２のレベルを提供するように、ローラの半径方向の配置を第１の半径方向の位置と異なる第２の半径方向の位置に変えるように回転される。一部の実施形態では、ローラポンプは、遮蔽調節アセンブリにリンクされたカートリッジモータ、およびカートリッジモータの作動を促すようにプログラムされた制御装置をさらに含む。これらの実施形態では、方法は、灌流回路の作動パラメータを示す制御装置で情報を受信することをさらに含むことができる。制御装置は、モータの連続作動で受信された情報の関数として、ローラを受け面に対して第３の半径方向の位置に移動させるために、カートリッジモータの作動を自動的に促す。

本開示の原理によるローラポンプの斜視図である。 図１のローラポンプの長手方向断面図である。 図１のローラポンプの横断面図である。 図１のローラポンプの分解斜視図である。 図２のローラポンプの一部の拡大図である。 図２のローラポンプの別の一部の拡大図である。 図１のローラポンプの簡略平面図であり、ポンピングモードの作動を示す図である。 図１のローラポンプの簡略平面図であり、遮蔽調節モードの作動を示す図である。 図７のローラポンプを含むシステムのブロック図である。

本開示の原理によるローラポンプ２０の一実施形態が図１に示されている。ローラポンプ２０は、様々な駆動構成要素（示されていないが、以下により詳細に説明される）、ローラヘッドアセンブリ２４、ステータフレーム２６、および遮蔽調節アセンブリ２８（概ね示されている）を維持するハウジング２２を含む。様々な構成要素についての詳細は以下に提供される。一般論として、ローラポンプ２０は、ステータフレーム２６とローラヘッドアセンブリ２４を備えた１つまたは複数のローラ３２との間のフレキシブルチューブ３０の長さを維持するように構成される。恣意的に、１つまたは複数のチューブクランプ３４は、要望通りにチューブ３０を保持するように提供されることが可能である。いずれにしてもチューブ３０は、ステータフレーム２６とローラ（複数可）３２との間で押圧される。ローラヘッドアセンブリ２４が（ハウジング２２内の駆動構成要素を介して）回転して、ローラ（複数可）３２はチューブ３０に沿って移動し、それによって流体媒体はチューブ３０を通って押される。ステータフレーム２６に対するローラ（複数可）３２の半径方向の位置は、遮蔽調節アセンブリ２８の作動を介して調節可能である。この点に関して、遮蔽調節アセンブリ２８は、ローラヘッドアセンブリ２４が連続して回転している間（したがってローラポンプ２０が流体を連続して汲み上げている間）、遮蔽調節（すなわち遮蔽のレベルまたは程度を変えること）を実行できるように構成される。ローラポンプ２０は、示されたように（恣意的な補助取付アセンブリ３６は残りの図から割愛されている）補助取付アセンブリ３６などの他の特徴を恣意的に含むことができる。

ハウジング２２によって維持された駆動アセンブリ３８の構成要素は、図２に示されており、モータ４０および駆動シャフト４２を含む。モータ４０は、様々な形、例えばロータ４４およびステータ４６を含む直流ブラシレスおよびフレームレスモータを想定することができる。駆動シャフト４２は、モータ４０の作動により駆動シャフト４２が中心軸Ａを中心に回転するように、モータ４０に結合される。駆動シャフト４２は、別の形で駆動シャフト４２の対向する第１および第２の端部５０、５２で開いている、中心通路または内腔４８を形成する細長い剛性チューブであることが可能である。本明細書を通して使用される場合、「半径」または「長手」方向が示すのは、中心軸Ａに対してである。

モータ４０と駆動シャフト４２との間の駆動結合は、様々な手法、例えばロータ４４および駆動シャフト４２に堅固に連結された、ハブ５４によってもたらされることが可能である。さらに駆動アセンブリ３８は、ローラポンプ２０の他の構成要素（例えばステータフレーム２６およびローラヘッドアセンブリ２４）に対してモータ４０および駆動シャフト４２の安定した取付けをもたらす、追加の特徴を含むことができる。例えばハウジング２２は、モータ４０を少なくとも部分的に閉囲する、モータハウジング部５６を含む、または画定することができる。上部および下部一次軸受ユニット５８、６０は、駆動シャフト４２を回転可能に支持する。一部の実施形態では、ロッキングナット６２は、下部一次軸受ユニット６０に隣接した駆動シャフト４２に取り付けられ、フランジ６４は、上部一次軸受ユニット５８で駆動シャフト４２によって形成されて、駆動シャフト４２の明白な長手方向の移動を制限する。

図２〜４を参照すると、ローラヘッドアセンブリ２４は、一部の構成では、ハブ７０、１つまたは複数の摺動体７２ａ、７２ｂ、１つまたは複数のローラ３２、および１つまたは複数の恣意的な付勢装置（例えばバネ）７４ａ〜７４ｄを含む。ハブ７０は、基壁７６、外壁７８および中心柱８０を画定する概ね円筒体である。１つまたは複数のスロット８２ａ、８２ｂは、外壁７８の半径方向の厚さを通して形成され、摺動体７２ａ、７２ｂのそれぞれを摺動可能に受領する大きさである。より具体的には、基壁７６は摺動体７２ａ、７２ｂを摺動可能に支持し、対応するスロット８２ａ、８２ｂを画定する対向する側面８４（側面８４の１つは図４に完全に示されている）は、対応する摺動体７２ａ、７２ｂの片側に担持されてハブ７０の回転移動を摺動体７２ａ、７２ｂ上に伝達する。最後に中心柱８０は、第１の端部５０に隣接した駆動シャフト４２に取り付けるように構成され、ガイド面８６を画定する。

ローラポンプ２０は２つの摺動体７２ａ、７２ｂを含むように示されているが、より多くても少なくても、あらゆる他の数も許容可能である。示された一実施形態では、摺動体７２ａ、７２ｂは、第１の摺動体７２ａの以下の説明が第２の摺動体７２ｂに等しく適用するように同一である。図３に示されたように、摺動体７２ａは、リーディング側９０およびトレーリング側９２を画定する。切欠き９４は、リーディング側９０で形成され、ローラ３２の１つを回転可能に維持する大きさおよび形状にされる。トレーリング側９２は、以下に説明されるように遮蔽調節アセンブリ２８の対応する構成要素と摺動可能に接合するように構成された、受け面９６（図２に最も良く示されており、第２の摺動体７２ｂについては図４に最も良く示されている）を形成する。最後に摺動体７２ａは、バネ７４ａ〜７４ｄの対応する１つとの組合せを促進する様々な特徴を含むことができる。例えば摺動体７２ａは、トレーリング側９２から突出し、バネ７４ａ〜７４ｄの１つの端部に取り付けるように構成された、対向する指部９８を含むことができる。

摺動体７２ａ、７２ｂは、それぞれローラ３２の１つを回転可能に維持する。この点に関して、また図２において第１の摺動体７２ａに関連したローラ３２が確認されるように、ローラ３２は、別の形でピン１０２およびローラ軸受ユニット１０４を含むローラサブアセンブリ１００の一部として提供されることが可能である。ローラ軸受ユニット１０４は、ローラ３２をピン１０２と回転可能に連結させる。さらにピン１０２は、摺動体７２ａのリーディング側９０に組み立てるように構成される。この構造では、次いで摺動体７２ａは、対応するローラ３２をトレーリング側９２、および特に受け面９６に対して固定された半径方向の場所で維持し、その結果ローラ３２は、摺動体７２ａの半径方向の摺動移動で中心軸Ａに対して半径方向に移動する。さらにハブ７０の回転（駆動シャフト４２の回転を介して）は、摺動体７２ａ、７２ｂに、ひいては対応するローラ３２に伝達される。

図３に最も良く示されているように、バネ７４ａ〜７４ｄは同一であることが可能であり、摺動体７２ａ〜７２ｂの対応する１つと対で提供される。２つのバネ７４ａ、７４ｂは、第１の摺動体７２ａと外壁７８との間に組み立てられる。特にバネ７４ａ、７４ｂのそれぞれの第１の端部は、摺動体指部９８のそれぞれに結合され、バネ７４ａ、７４ｂのそれぞれの反対側の第２の端部は、外壁７８の内部面１０６に取り付けられる。この構造では、バネ７４ａ〜７４ｄは、以下で明確にされる理由のために中心軸Ａに向かって摺動体７２ａ、７２ｂに予め装着する。

図２および３に最も良く示されているように、ステータフレーム２６は、一部の実施形態では、基部１１０およびフランジ部１１２を含む。基部１１０は、概して外部ハウジング２２の大きさおよび形状に整合するような大きさおよび形状にされ、モータハウジング部５６に組み合わせるように構成される。フランジ１１２は、基部１１０から延在して、それに対してフレキシブルチューブ３０（図１）が以下に説明されるように配置される内部弧状受け面１１６を有する軌道１１４を画定する。

図２を参照すると、遮蔽調節アセンブリ２８は、一部の実施形態では、作動ノブ１２０、作動構造１２２、グランドシャフト１２４、および恣意的な遮蔽シャフト１２６を含む。一般論として、作動構造１２２は、ノブ１２０の回転が作動構造１２２の移動をもたらすように、ノブ１２０と連結される。さらに作動構造１２２は、摺動体７２ａ、７２ｂの半径方向の位置を調節するように、摺動体７２ａ、７２ｂと接合する。グランドシャフト１２４はモータハウジング５６（またはグランドシャフト１２４の固定を保持する他の「グランド」構成要素）に堅固に連結され、ノブ１２０をローラヘッドアセンブリ２４／駆動シャフト４２から回転分離する手法で、ノブ１２０を駆動シャフト４２およびローラヘッドアセンブリ２４に対して支持する。遮蔽シャフト１２６はノブ１２０に堅固に連結され、したがってノブ１２０の回転で回る（逆も同様である）。以下に説明されるように、遮蔽シャフト１２６は、ノブ１２０を恣意的な遮蔽カートリッジモータ１２８に結合させる。

遮蔽調節アセンブリ２８の一部は、図５Ａにより詳細に示されている。示されたように、一部の実施形態では、ノブ１２０は雌ネジ１３０を形成または含み、ネジ付き挿入部１３４にオーバーモールドされたプラスチックキャップ１３２などの、複数の構成要素から構成されることが可能である。この手法で、鋳造されたキャップ１３２は、ユーザによる人間工学的な握りまたは操作を促進する様々な外面特徴を画定することができる。逆に、ネジ付き挿入部１３４は、雌ネジ１３０の精密な形成を促進する金属または他の構造的に堅固な材料から形成されることが可能である。正確な構造に関わらず、１つまたは複数の特徴は、ノブ１２０のグランドシャフト１２４との回転分離される取付けまたは連結を促進するためにさらに提供される。例えばノブ１２０は、以下に説明されるように、１つまたは複数の作動軸受ユニット１３８を介して、グランドシャフト１２４に回転可能に連結するように構成されたブッシング１３６を形成できる。最後に遮蔽シャフト１２６とノブ１２０との間のピンで留められた連結または他の固定連結は、ネジ付き挿入部１３４内に形成された穴部１４０などに提供されることが可能である。

作動構造１２２はカムに類似していることが可能であり、一部の実施形態では、カム体１５０およびスリーブ１５２を含む。カム体１５０は、摺動体７２ａ、７２ｂと接合する大きさおよび形状にされ、スリーブ１５２は、作動ノブ１２０との結合を（以下に説明される他の構成要素とともに）促進する。

一部の実施形態では、カム体１５０は、示されたように楔形状を有するリングである。より具体的には、カム体１５０は、ガイド面１５４および軸受面１５６を形成または画定する。ガイド面１５４はカム体１５０の内径を画定し、ハブ７０のガイド面８６（図４）に摺動して隣接する大きさにされる。軸受面１５６は、カム体１５０のリーディング端部１５８においてガイド面１５４から一定の角度で延在する。別の形で言うと、カム体１５０はリーディング端部１５８からトレーリング端部１６０に増加する半径方向の厚さを有し、軸受面１５６は実質的に平坦である。示されたように、カム体１５０および摺動体７２ａ、７２ｂは、最終組み立てられると、摺動体の受け面９６の延在する角度は、カム体軸受面１５６の角度に対応するように構築される。最終組立時に、カム体１５０が（中心軸Ａに対して）長手方向に移動されると、軸受面１５６は対応する摺動体７２ａ、７２ｂの受け面９６に沿って摺動する。作動構造１２２は、摺動体７２ａ、７２ｂを摺動可能に調節または移動させるように構成された他の形式を想定することができる。例えば長手方向に移動する楔体１５０によって提供されたカムインターフェースは、はさみ型機構と置換されることが可能である。

スリーブ１５２は、以下に説明される遮蔽調節アセンブリ２８の他の構成要素と同じ様々な形を想定することができる。一般論として、スリーブ１５２はカム体１５０のトレーリング端部１６０に取り付けられ、カム体１５０のトレーリング端部１６０から延在し、シェルフ１６２または同様の構造を形成する。

作動構造１２２は、作動ノブ１２０に様々な方法で連結されることが可能である。一部の実施形態では、遮蔽調節アセンブリ２８はリング１７０および遮蔽軸受ユニット１７２を含む。リング１７０は、外部領域１８０、中間領域１８２、および内部領域１８４を形成または画定する。外部領域１８０は雄ネジ１８６を画定する。雄ネジ１８６は、雄ネジ１８６が雌ネジ１３０を螺合可能に係合するように、作動ノブ１２０の雌ネジ１３０と対応する。中間領域１８２は、遮蔽軸受ユニット１７２に取り付けられるレッジ１８８、ならびにスリーブ１５２の一部の周囲の隙間に対する大きさおよび形状にされた環状スロット１９０を形成する。最後に、内部領域１８４は中間領域１８２から半径方向内方に突出し、リング１７０の内径１９２で終了する。図５Ａに概ね示されたように、内部領域１８４は、以下に説明されるように、グランドシャフト１２４の対応するセグメントを摺動可能に受領する大きさにされた、半径方向の切欠き１９４をさらに形成する。

遮蔽軸受ユニット１７２は作動構造１２２およびリング１７０を回転連結し、作動構造シェルフ１６２およびリングリッジ１８８で取り付けられる。この構造で、作動ノブ１２０の回転は、リング１７０にネジ接合部１３０／１８６で伝達され、リング１７０を長手方向に移動させる。この長手方向の移動または力は、遮蔽軸受ユニット１７２を介して作動構造１２２に伝達される。したがってカム体１５０は、作動ノブ１２０の回転で長手方向に移動する。以下で明確にされる理由のために、作動構造１２２とリング１７０との間の堅固な長手方向の連結を確立している間、遮蔽軸受ユニット１７２により作動構造１２２がリング１７０に対して自由に回転できる。換言すると、ノブ１２０の回転が作動構造１２２の長手方向の（または他の）移動をもたらす間、半径方向の移動は遮蔽軸受ユニット１７２を通って分断される。

グランドシャフト１２４は駆動シャフト４２と同軸に配置される（すなわち最終組立時に、駆動シャフト４２およびグランドシャフト１２４は同じ共通中心軸Ａを共有する）。図５Ａのこの１つではあるが許容可能な構造で、グランドシャフト１２４は、駆動シャフト４２の内腔４８内で同軸上に配置される大きさにされる。この点に関して、グランドシャフト１２４は、対向する第１および第２の端部２００、２０２（図２に示された第２の端部２０２）を画定する。グランドシャフト１２４は、最終組立時に、第１の端部２００が駆動シャフト４２の第１の端部５０を越えて延在し、第２の端部２０２が第２の端部５２を越えて延在するような大きさおよび形状にされる。さらに第１の端部２００は半径方向キー２０４を形成する。キー２０４は、リング１７０の切欠き１９４内で摺動可能に受領される大きさにされる。キー２０４と切欠き１９４との間の接合部は、グランドシャフト１２４が切欠き１９４／キー２０４の接合部を介してリング１７０の回転に抵抗する（ここではグランドシャフト１２４が固定して保持される）ように存在する。しかしキー２０４により、リング１７０がグランドシャフト１２４に対して長手方向に移動または摺動できる。したがって、ノブ１２０の回転でリング１７０上に付与されたあらゆる回転力は、グランドシャフト１２４によって相殺または抵抗される。リング１７０／グランドシャフト１２４の接合部は、確実にノブ１２０の回転を実質的にリング１７０の長手方向の移動のみに変換させる。

二次軸受ユニット２１０は、駆動シャフト４２とグランドシャフト１２４との間に取り付けられる。二次軸受ユニット２１０は、駆動シャフト４２がグランドシャフト１２４に対して回転できる手法で、駆動シャフト４２に対してグランドシャフト１２４を長手方向に支持する（また逆も同様である）。別の形で言うと、駆動シャフト４２およびグランドシャフト１２４は、互いから回転分離される。

一部の実施形態では、遮蔽調節アセンブリ２８は、ユーザにノブの回転の程度の物理的かつ／または可聴表示を提供する、１つまたは複数の構成要素をさらに含む。例えばバネ指部２１２はノブ１２０に組み立てられ、ノブ１２０のすべての回転、もしくは回転のすべての区分で可聴の、恣意的に触覚の「クリック」または音を生成するように配置されることが可能である。例えばバネ指部２１２は、ノブの回転の７．２度毎に触覚「クリック」を生成するように配置されることが可能である。また様々な他の配置も許容可能である。一部の実施形態では、バネ指部２１２によって生成された回転表示は、以下に説明されるように遮蔽調節の所定の量またはレベル（例えば０．０００５インチの遮蔽調節）に関連付ける。

図５Ｂに示されたように、グランドシャフト１２４は第２の端部２０２でさらに支持される。例えば一部の実施形態では、中間枠組み２１４はモータハウジング部５６に固定され、またモータハウジング部５６から延在し、第２の端部２０２に螺合可能に係合する螺合面２１６を提供する。２つの構成要素間の移動の最大範囲は、ジャムナットアセンブリ２１８によって制限されることが可能である。またモータハウジング部５６に対してグランドシャフト１２４を堅固に保持する構造を含む、他の取付け構造も想定される。いずれにしてもグランドシャフト１２４は駆動シャフト４２に対して同軸に維持され、モータハウジング部５６に対して長手方向に、または回転して移動しない。

図２に戻ると、提供された場合、遮蔽シャフト１２６はグランドシャフト１２４内に同軸に配置され、第１の端部２３０および反対側の第２の端部２３２を画定する。第１の端部２３０は上述されたようにノブ１２０に固定される。したがって遮蔽シャフト１２６はノブ１２０の延長として有効に働く。遮蔽シャフト１２６は、第２の端部２３２がグランドシャフト１２４の第２の端部２０２を越えて突起するように、充分な長さを有する。遮蔽シャフト１２６の第２の端部２３２は、ポンプ２０が以下に説明されるように自動遮蔽調節を提供するように構成された実施形態で、恣意的なカートリッジモータ１２８に結合される。

ローラポンプ２０のアセンブリは、モータハウジング部５６内に配置されたモータ４０を含み、モータハウジング部５６はステータフレーム２６に取り付けられる。駆動シャフト４２はモータ４４に結合される。ローラヘッドアセンブリ２４、および特にハブ７０は、駆動シャフト４２に取り付けられる。グランドシャフト１２４は駆動シャフト４２内に同心に配置され、カム体１５０はハブ７０および摺動体７２ａ、７２ｂと隣接関係に置かれる。作動ノブ１２０は、回転分離方式でグランドシャフト１２４に連結される。さらに作動ノブ１２０は、リング１７０（図５Ａ）および遮蔽軸受ユニット１７２（図５Ａ）を介して作動構造１２２にリンクされる。モータハウジング部５６は、ハウジング２２の他の部分（例えば中間枠組み２１４、底部カップ２４０など）に取り付けられる。提供された場合、遮蔽シャフト１２６はグランドシャフト１２４内に配置され、ノブ１２０をカートリッジモータ１２８にリンクさせる。図２に概して示されたように、最終組立時に、ローラ３２と軌道受け面１１６との半径方向の距離は、中心軸Ａに対して対応する摺動体７２ａ、７２ｂの半径方向の場所に直接関連する。次いで摺動体７２ａ、７２ｂの半径方向の位置は、遮蔽調節アセンブリ２８によって、またノブ１２０の作動を通して別の形で選択された際に、特にカム体１５０（図５Ａに同定されている）の長手方向の配置によって決定づけられる。とりわけノブ１２０は、以下で明確にされる理由のために駆動シャフト４２から回転分離される。

使用中、ローラポンプ２０は、作動の汲上げおよび遮蔽調節モードを提供し、例えば灌流回路の一部として有益である。最初に、また図１および６に示されたように、それを通って流体媒体が汲み上げられるフレキシブルチューブ３０の長さは、ローラポンプ２０に装着される。特にチューブ３０は、ステータ軌道１１４の受け面１１６に対して配置され、恣意的なチューブクランプ３４によって定位置に保持されることが可能である。さらにフレキシブルチューブ３０は、ローラ３２により受け面１１６に対して挟まれる。実際には遮蔽帯または距離２５０は、各ローラ３２と受け面１１６との間に確立され、距離（または遮蔽の「レベル」）２５０は以下に説明されるように調節可能である。

作動の汲上げモードにおいて、また図２をさらに参照すると、モータ４０は駆動シャフト４２を回転させるように作動される。駆動シャフト４２の回転は、ハブ７０に、ひいては摺動体７２ａ、７２ｂ、およびそれによって運ばれるローラ３２に伝達される。図６は、時計回り方向に回転するローラヘッドアセンブリ２４（図２）を示し、摺動体７２ａ、７２ｂがチューブ３０に対して回転されると、ローラ３２によってもたらされた遮蔽帯２５０は、チューブ３０に沿って同様に移動または進む（ローラ３２は対応する摺動体７２ａ、７２ｂに対してそれらの対称軸を中心に自由に回転することが理解される）。結果として、流体媒体は、チューブ３０を通って次第に移動または「汲み上げ」られ、ローラヘッドアセンブリ２４の回転方向は、流体入口２６０および流体出口２６２を効率的に確立する。

特に図５Ａを参照すると、駆動シャフト４２／ローラヘッドアセンブリ２４の回転は、グランドシャフト１２４または作動ノブ１２０に伝達されないか、あるいはグランドシャフト１２４または作動ノブ１２０に付与されない。つまり、ノブ１２０およびグランドシャフト１２４は、ローラヘッドアセンブリ２４および駆動シャフト４２から回転分離される。しかし作動構造１２２は、ハブ７０と摺動体７２ａ、７２ｂとの間のカム体１５０の楔接合部を介して、ローラヘッドアセンブリ２４の回転で回転する。遮蔽軸受ユニット１７２は、リング１７０から、したがって作動ノブ１２０およびグランドシャフト１２４から作動構造１２２の回転移動を隔離する。バネ７４ａ〜７４ｄ（図３）は、カム体１５０と対応する摺動体７２ａ、７２ｂとの間に定圧を維持する。

遮蔽のレベルまたは量（すなわち、ローラ３２と軌道受け面１１６との間の半径方向の距離２５０（図６））は、作動の遮蔽調節モードで変更することができる。図５Ａおよび７を参照すると、遮蔽調節は、ユーザが作動ノブ１２０を回転することによってもたらされる。ノブの回転は、ネジ接合部１３４、１８６を介してリング１７０の長手方向の移動に変換される。したがってノブの回転方向に依存して、リング１７０は摺動体７２ａ、７２ｂに向かって、または摺動体７２ａ、７２ｂから離れて長手方向に動かされる。リング１７０とカム構造１２２（および特にスリーブ１５２）との間の遮蔽軸受ユニット１７２によって提供される長手方向に固定された（しかし回転分離された）連結に起因して、作動構造１２２は、リング１７０の長手方向の移動で同一の長手方向の移動を被る。したがって作動ノブ１２０の回転で、カム体１５０は摺動体７２ａ、７２ｂに対して長手方向に移動する。次いでカム体１５０と摺動体７２ａ、７２ｂとの間のカム接合部は、中心軸Ａに対して摺動体７２ａ、７２ｂの半径方向の位置の変化に影響を及ぼす。

参考として、図５Ａの図では、ローラポンプ２０は中間遮蔽状態でリング１７０を、ひいては摺動体７２ａ、７２ｂから離れた中間長手方向の距離においてカム体１５０を備えて配置される。図７に示されたように、ノブ１２０の回転で（例えば図７では時計回り）、摺動体７２ａ、７２ｂ、ひいてはそれによって運ばれるローラ３２は、半径方向外方に押し付けられ、それによってローラ３２のそれぞれに関連した遮蔽帯または距離２５０が低減する。さらに図５Ａを参照すると、ノブ１２０の回転により、リング１７０、ひいてはカム体１５０が摺動体７２ａ、７２ｂに向かって長手方向に（図５Ａの方向に対して下方に）動かされ、カム体１５０と摺動体７２ａ、７２ｂとの間のカム接合部は、摺動体７２ａ、７２ｂ（およびそれによって運ばれるローラ３２）を中心軸Ａに対して半径方向外方に押し付ける。最大遮蔽状態は、一旦カム体軸受面１５６が長手方向に摺動体受け面９６を超えると（例えば下に）達成される。ノブ１２０の反対方向の回転は、リング１７０、ひいてはカム体１５０を摺動体７２ａ、７２ｂから離れて長手方向に（上方に）移動させる。軸受面１５６により受け面９６上に加えられたカム接合部の力は、それによって低減される。次いでバネ７４ａ〜７４ｄ（図３）は、対応する摺動体７２ａ、７２ｂを半径方向内方に付勢する。最小遮蔽状態では、摺動体７２ａ、７２ｂはハブ柱８０に接触する。

最小遮蔽状態と最大遮蔽状態との間の遮蔽のあらゆるレベルまたは量は、ユーザによって選択されるまたはもたらされることが可能である。とりわけ遮蔽調節ステップは、ローラポンプ２０が同時に連続して流体媒体の汲上げを作動中に、実行されることが可能である。同心に配置されたグランドシャフト１２４を介して作動ノブ１２０およびリング１７０から駆動シャフト４２を回転分離することにより、ローラポンプ２０は、遮蔽調節が望まれる度にユーザ（例えば灌流技師）がポンプを停止する必要性を取り除く。この説明と同様に、本開示の原理による灌流回路の一部としてローラポンプを作動する方法は、フレキシブルチューブ３０（図１）をローラポンプ２０に装着すること、流体媒体を遮蔽の第１のレベルに配置されたローラポンプ２０でチューブ３０を通って汲み上げさせるためにモータ４０を作動すること、およびモータ４０が連続して作動している間（および流体媒体が連続して汲み上げられている間）、遮蔽レベルを第２の異なるレベルに調節することを含む。

手動遮蔽調節を促進することに加えて、ローラポンプ２０は、自動遮蔽調節を恣意的にさらに提供する。例えば図２および５Ｂは、恣意的な遮蔽シャフト１２６を恣意的なカートリッジモータ１２８に結合することを示す。制御装置２７０は、遮蔽シャフト１２６（ひいてはノブ１２０）を選択的に回転するためにカートリッジモータ１２８をさらに提供し作動させる。

様々な機構（図示せず）が、カートリッジモータ１２８と遮蔽シャフト１２６との間に駆動された結合をもたらすために利用されることが可能である。例えば駆動歯車は、遮蔽シャフト１２６に結合されることが可能であり、カートリッジモータ１２８は駆動歯車に作動可能に結合される。この１つではあるが許容可能な構造で、カートリッジモータ１２８の作動は、駆動歯車を回転させ、これは次いで遮蔽シャフト１２６を回転させる。遮蔽シャフト１２６の回転はノブ１２０を回転させ、次いで先に説明されたように摺動体７２ａ、７２ｂの半径方向の位置の変化、ひいては遮蔽レベルの変更をもたらす。またカートリッジモータ１２８をノブ１２０および／またはカム体１５０とリンクする他の構造も許容可能である。

制御装置２７０は、カートリッジモータ１２８の作動を促し制御するためにプログラムされる、マイクロプロセッサもしくは他のコンピュータ装置である、またはマイクロプロセッサもしくは他のコンピュータ装置を含む。この点に関して、制御装置２７０は、１つまたは複数の入力パラメータの関数として、カートリッジモータ１２８の作動を制御するようにプログラムされることが可能である。例えば制御装置２７０は、そこでユーザが所望の遮蔽設定を入力する入力装置（例えばタッチスクリーン）を含む、または入力装置に電子的にリンクされることが可能である。関連実施形態では、他の選択可能な遮蔽基準は、所望の遮蔽設定を決定（次いでもたらす）際に制御装置２５２によって利用されることが可能である。例えば図８は、それに基づいて制御装置２７０がカートリッジモータ１２８の作動をもたらす、汲上環境（例えば灌流回路）から制御装置２７０に供給できる情報をブロックの形で提供する。例えば入力フィードバック情報は、ライン圧力、モータトルク、流量などを含むことができる。ユーザ／灌流技師は、ユーザ／灌流技師の特定の実施に適切な遮蔽基準を規定することができる。いずれにしても上述された手動遮蔽調節のように、ローラポンプ２０によって提供された自動遮蔽調節は、ポンプ２０が連続して汲上げモードで作動する間に生じることが可能である。

ローラポンプおよび本開示の使用に関連した方法は、以前の設計を超える著しい改良を提供する。遮蔽調節は、流体媒体を汲み上げる際にローラポンプの連続作動で実行されることが可能である。さらに一部の実施形態では、自動遮蔽調節が提供される。

本開示は好ましい実施形態を参照に説明されたが、本開示の精神および範囲から逸脱することなく形および詳細に変化をなすことができることが、当業者には認識されよう。

Claims (21)

1. 中心軸を画定する駆動シャフトと、
   前記中心軸を中心に前記駆動シャフトを回転させるように前記駆動シャフトに結合されたモータと、
   ローラヘッドアセンブリであって、前記駆動シャフトに取り付けられたハブと、前記ハブの回転で回転するように前記ハブに摺動可能に連結された第１の摺動体と、前記駆動シャフトと反対側で前記摺動体に回転可能に結合された第１のローラとを有しているローラヘッドアセンブリと、
   内部弧状受け面を有する軌道を形成するステータフレームであって、前記ローラと前記受け面との間に遮蔽帯を画定するように前記ローラヘッドアセンブリと関連付けられているステータフレームと、
   前記受け面に対して前記ローラの半径方向の位置を摺動可能に調節するための遮蔽調節アセンブリであって、作動ノブと、前記ノブに連結された作動構造と、前記駆動シャフト内に配置され且つ前記駆動シャフトに対して前記作動ノブを支持するグランドシャフトと、を有し、前記作動構造は、前記ノブの回転で前記中心軸に対して前記摺動体の半径方向の位置を変えるために、前記摺動体と接合し、前記駆動シャフトおよび前記グランドシャフトは互いから回転分離されている、遮蔽調節アセンブリと、を備えている、
   ことを特徴とするローラポンプ。
2. 前記作動ノブは前記駆動シャフトから回転分離されている、
   請求項１に記載のローラポンプ。
3. 前記作動構造は軸受面を形成する楔体を含み、さらに前記摺動体は前記軸受面と摺動可能に接合する受け面を画定する、
   請求項１に記載のローラポンプ。
4. 前記遮蔽調節アセンブリは、リングが前記ノブの回転で前記中心軸に対して長手方向に移動するように、前記ノブに結合された前記リングをさらに有している、
   請求項１に記載のローラポンプ。
5. 前記ノブおよび前記リングは互いに螺合可能に結合される、
   請求項４に記載のローラポンプ。
6. 前記作動構造は、前記リングの長手方向の移動が前記作動構造に伝達されるように、前記リングに連結される、
   請求項４に記載のローラポンプ。
7. 前記作動構造は前記リングから回転分離される、
   請求項６に記載のローラポンプ。
8. 前記遮蔽調節アセンブリは、前記作動構造と前記リングとの間に結合された軸受ユニットをさらに有している、
   請求項６に記載のローラポンプ。
9. 前記作動構造は、前記摺動体と摺動可能に接合する軸受面を形成する楔体、および前記楔体から延在する中間ハブを含み、さらに前記軸受ユニットは前記中間ハブと前記リングとの間に配置される、
   請求項８に記載のローラポンプ。
10. 前記グランドシャフトは前記駆動シャフトと同軸上に配置される、
    請求項１に記載のローラポンプ。
11. 前記遮蔽調節アセンブリは、前記ノブが前記グランドシャフトに対して長手方向に固定され、前記グランドシャフトから回転分離されるように、前記ノブと前記グランドシャフトとの間に結合された作動軸受ユニットをさらに含む、
    請求項１０に記載のローラポンプ。
12. 前記グランドシャフトは対向する第１および第２の端部を画定し、またさらに前記第１の端部は前記駆動シャフトの第１の端部を越えて延在し、前記作動軸受ユニットは前記第１の端部に結合される、
    請求項１１に記載のローラポンプ。
13. 前記第２の端部は前記駆動シャフトの反対側の第２の端部を越えて延在する、
    請求項１２に記載のローラポンプ。
14. 前記駆動シャフトに対して第２の端部を長手方向に支持するための支持構造をさらに有している、
    請求項１３に記載のローラポンプ。
15. 前記グランドシャフトは前記駆動シャフトの内腔を通って延在し、さらに前記支持構造は前記駆動シャフトに対して長手方向に固定された螺合面を有し、さらに前記第２の端部は前記螺合面に係合される、
    請求項１４に記載のローラポンプ。
16. 前記作動ノブに固定され、前記グランドシャフトを通って延在する遮蔽シャフトと、
    前記遮蔽シャフトに作動可能に結合されたカートリッジモータと、
    前記カートリッジモータの作動を促すようにプログラムされた制御装置と、をさらに備えている、
    請求項１に記載のローラポンプ。
17. 前記制御装置は、ライン圧力、モータトルク、流量、およびユーザ情報からなる群から選択される灌流回路パラメータの関数として、前記カートリッジモータの作動を促すようにプログラムされる、
    請求項１６に記載のローラポンプ。
18. 前記遮蔽調節アセンブリは、前記ノブによって担われたバネ指部をさらに含み、さらに前記バネ指部および前記ノブは、前記バネ指部が前記グランドシャフトに対して前記ノブの回転で可聴音を生成するように構成される、
    請求項１に記載のローラポンプ。
19. 前記ローラヘッドアセンブリは、
    前記ハブに摺動可能に連結された第２の摺動体と、
    前記駆動シャフトと反対側の前記第２の摺動体に回転可能に結合された第２のローラとをさらに有し、
    前記第１および第２の摺動体は前記ハブから反対方向に延在する、
    請求項１に記載のローラポンプ。
20. 灌流回路の一部としてローラポンプを作動する方法、
    前記灌流回路のフレキシブルチューブラインをローラポンプに装着するステップであって、前記ローラポンプは、中心軸を画定する駆動シャフトと、前記中心軸を中心に前記駆動シャフトを回転させるために前記駆動シャフトに結合されたモータと、ローラヘッドアセンブリであって、前記駆動シャフトに取り付けられたハブと、前記摺動体が前記ハブの回転で回転するように前記ハブに摺動可能に連結された第１の摺動体と、前記駆動シャフトと反対側の前記摺動体に回転可能に結合された第１のローラとを有するローラヘッドアセンブリと、内部弧状受け面を有する軌道を形成するステータフレームであって、前記ローラと前記受け面との間に遮蔽帯を画定するために前記ローラヘッドアセンブリと関連付けられる、ステータフレームと、前記受け面に対して前記ローラの半径方向の位置を摺動可能に調節するための遮蔽調節アセンブリであって、作動ノブと、前記ノブに連結された作動構造と、前記駆動シャフト内に配置され且つ前記駆動シャフトに対して前記作動ノブを支持するグランドシャフトとを有し、前記作動構造は、前記ノブの回転で前記中心軸に対して前記摺動体の半径方向の位置を変えるために、前記摺動体と接合し、前記チューブラインは前記受け面に対して配置される遮蔽調節アセンブリとを有する、装着するステップと、
    前記チューブラインを遮蔽の第１のレベルで遮蔽するように、前記受け面に対して第１の半径方向の位置に配置された前記ローラを含み、前記摺動体および前記ローラを前記チューブラインに対して回転させるように前記モータを作動させるステップと、
    前記モータを連続して作動している間に、遮蔽の第２のレベルを提供するために、前記ローラの半径方向の位置を前記第１の半径方向の位置と異なる第２の半径方向の位置に変えるように前記作動ノブを回転するステップと、を備えている、
    ことを特徴とする方法。
21. 前記ローラポンプが、前記遮蔽調節アセンブリにリンクされたカートリッジモータ、および前記カートリッジモータの作動を促すようにプログラムされた制御装置をさらに含むときに、
    前記灌流回路の作動パラメータを表示する前記制御装置で情報を受信するステップと、 前記モータの連続作動で前記受け面に対して前記ローラの移動を第３の半径方向の位置にもたらすために、前記制御装置により前記カートリッジモータの前記作動を自動的に促すステップとを、さらに備えている、
    請求項２０に記載の方法。

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