JP7051811B2

JP7051811B2 - チューブ接合装置

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Description

本発明は、チューブの接合に使用されるチューブ接合装置に関する。

樹脂製のチューブ同士などを繋ぎ合わせる技術として、各樹脂製のチューブの端部を溶断し、溶断した端部同士を相互に押し付けて加圧接合する接合方法が従来から知られている。このような技術は、様々な産業分野において広く用いられており、その一例として、腹膜透析方法などの医療技術への応用が試みられている。

腹膜透析方法は、患者の腹腔内に埋め込んだチューブ（カテーテル）を使用して所定の透析液を体内に入れた後、腹膜を介して透析液内へ移行させた水や老廃物を体外へ取り除く方法である。体内へ透析液を入れる際には、患者に埋め込まれたチューブを透析液が収容されたバックのチューブに対して液密に接合させる。また、体内から透析液を排液する際にも、患者に埋め込まれたチューブを排液用のバックのチューブに液密に接合させる。

上記のように接合対象となる一方のチューブは患者の腹腔内に埋め込まれているため、接合作業時に各チューブが汚染されることのないように作業には細心の注意を払わなければならない。このような点を鑑みて、例えば特許文献１に記載されているように、２本の樹脂製のチューブを溶断して無菌状態で自動的に接合を行うことを可能にするチューブ接合装置が開発されている。この装置では、２本のチューブの溶断した端部を入れ替えて接合するため、接合の際に菌汚染の心配が無く、チューブおよびバッグ内の透析液等の無菌性を保持することができる。また、この装置では、２本のチューブを装置の上下方向（高さ方向）に重ねて相互に密着させた状態とし、加熱した板状の金属製ウェハーをチューブに対して接近移動させて溶断を行う。

特開２０１３－１４６３５４号公報

上述したチューブ接合装置を使用する場合、患者等の使用者は、接合対象となる各チューブを手作業で重ね合わせて装置へセットするが、この際、チューブ自体が可撓性を備えるものであるためチューブの取り扱いを誤り、チューブを捻った状態で重ねたり、３本重ねたりしてしまうことがある。このようにチューブがセットされた状態で溶断－接合作業を装置に実行させると、チューブ同士の接合はなされるものの、接合部分に穴開きなどの接合不良が発生してしまう。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、接合対象となるチューブのセットを使用者が容易かつ適切に行うことを可能にし、チューブのセットミスに起因した接合不良の発生を未然に防止することができるチューブ接合装置を提供することを目的とする。

本発明に係るチューブ接合装置は、第１のチューブおよび第２のチューブが重なった状態において、加熱した板状の切断部材によって前記第１のチューブの端部と前記第２のチューブの端部を溶断した後、前記第１のチューブの溶断した端部と前記第２のチューブの溶断した端部を入れ替えて無菌状態で接合するチューブ接合装置であって、開閉可能に設けられた蓋部を有する筐体と、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブのうちの一方のチューブを保持可能な第１のチューブ保持部と、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブのうちの他方のチューブを保持可能な第２のチューブ保持部と、前記蓋部を閉じる動作に連動して、前記一方のチューブに前記他方のチューブが重なる位置まで、前記他方のチューブを移動させるチューブ重ね部と、を有し、前記チューブ重ね部は、位置固定的に配置された台座部と、前記台座部との間で前記他方のチューブを保持するとともに、前記蓋部を閉じる動作に連動して、前記台座部の外面に沿って前記他方のチューブの移動をガイドしながら前記他方のチューブを移動させるアーム部と、を有する。

本発明に係るチューブ接合装置によれば、使用者は、各チューブを第１および第２のチューブ保持部へそれぞれ個別にセットし、そして、蓋部を閉じて各チューブを相対的に接近移動させる操作を行うことにより、容易かつ適切に各チューブを重ねた状態に配置することができる。手作業で各チューブを積み重ねる作業を行う必要がないため、チューブが捻れてセットされてしまうといった作業ミスが生じるのを防止でき、チューブのセットミスに起因した接合不良が発生するのを未然に防止することが可能になる。また、蓋部を閉じるだけの簡単な作業により各チューブの重ね合わせと、各チューブの溶断作業を実施する前段階の準備作業を同時に行うことができ、使用者の利便性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るチューブ接合装置を示す斜視図である。図２（Ａ）は、図１に示す筐体の正面部側に設けられている操作パネル部の構成例を示す図、図２（Ｂ）は、図１に示す筐体の上面部に設けられている表示部の構成例を示す図である。チューブ接合装置の筐体内に配置されている構成要素の概略の配置例を示す斜視図である。チューブ接合装置の制御系統の電気ブロックを示す図である。図５（Ａ）は、ウェハーカセットの底面部を示す斜視図、図５（Ｂ）は、ウェハーカセットの上面部を示す斜視図である。蓋部を開いた状態におけるチューブ接合装置の要部を示す斜視図である。蓋部を閉じた状態におけるチューブ接合装置の要部を示す斜視図である。蓋部を開いた状態におけるチューブ接合装置の要部を示す側面図である。蓋部を閉じる過程を説明するためのチューブ接合装置の要部を示す側面図である。蓋部を閉じる過程を説明するためのチューブ接合装置の要部を示す側面図である。蓋部を閉じた状態におけるチューブ接合装置の要部を示す側面図である。実施形態に係るチューブ接合装置により接合されるチューブを模式的に示す図である。図１３（Ａ）～（Ｄ）は、チューブ接合装置による溶断－接合作業の各工程を模式的に示す図である。図１４は、接合後のチューブを説明するための図であって、図１４（Ａ）は、接合後の各チューブを拡大して示す図、図１４（Ｂ）は、接合後の各チューブの配設状態を模式的に示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

チューブ接合装置１は、複数のチューブＴ１、Ｔ２（以下、第１のチューブＴ１および第２のチューブＴ２とする）のそれぞれの端部を溶断し、溶断した各端部同士を無菌状態で加圧して接合するものである。本実施形態においては、腹膜透析液バッグの透析液チューブ（第１のチューブＴ１、一方のチューブに相当する）と、腹膜透析をする際に使用される患者の腹膜カテーテル側のチューブ（第２のチューブＴ２、他方のチューブに相当する）の接合に使用される医療装置に適用した例を通じてチューブ接合装置を説明する（図１２を参照）。

図１３、図１４に示すように、チューブ接合装置１は、加熱したウェハーＷＦ（板状の切断部材に相当する）によって第１のチューブＴ１の端部と第２のチューブＴ２の端部を溶断した後、第１のチューブＴ１の溶断した端部と第２のチューブＴ２の溶断した端部を入れ替えて接合するように構成している。

チューブ接合装置１の各構成について説明する。

チューブ接合装置１の好ましい使用環境は、例えば、環境温度１０～４０℃、相対湿度３０～８５％である。ただし、各チューブＴ１、Ｔ２の端部を加圧溶着することが可能であれば、使用環境については特に制限はない。

図１に示すように、チューブ接合装置１は、例えば、開閉可能に設けられた蓋部３を有する筐体２を有している。蓋部３は、中心軸ＣＬ１を中心として矢印ＲＳ方向に回転して、図１に示す閉じた状態から図６に示す開いた状態にすることができるように構成されている。

筐体２は、例えば、１３５ｍｍ（幅）×９９ｍｍ（高さ）×２６８ｍｍ（奥行）の大きさで、重さが２．４ｋｇ程度で構成される。

筐体２は、上側筐体部分２Ｗと、上側筐体部分２Ｗと組み合わせられる下側筐体部分２Ｖとを有している。

筐体２には、チューブセット補助具４が着脱可能に取り付けられている。筐体２およびチューブセット補助具４は、例えば、硬質のプラスチックにより作られるが、材質等について制限は特にない。

筐体２は、後述するように、チューブ接合装置１の各構成要素を収容する。蓋部３は、この筐体２の上部に配置している。

筐体２は、例えば、明度の比較的高い明るい色、具体的には、クリーム色あるいは白色で構成することが可能である。また、使用者（実際にチューブ接合装置を使用する者や患者等）が、筐体２、チューブセット補助具４のそれぞれを、視覚的に明確に区別できるようにするために、チューブセット補助具４は、例えば、オレンジ色で構成することが可能である。ただし、上記各部の色は、特に限定されず、任意に選択することができる。

筐体２の底面部２Ａには、音を発音するスピーカＳＰや筐体２内の気体を排出するファンＦＮを配置している（図３を参照）。ファンＦＮは、接合動作を終えた後にウェハーＷＦを冷却する冷却用ファンとしての機能も有する。筐体２の底面部２Ａには、スピーカＳＰが発生する音声ガイダンスや警告音等を、筐体２の外部に出力するための音声用開口部を設けてもよいし、冷却用のファンＦＮが作動することで筐体２の内部で発生する熱や内部を通るガスを筐体２の外部に強制的に排出するための排気用開口部を設けてもよい。

次に、図２を参照して、操作パネル部７と表示部８について説明する。

図２（Ａ）は、図１の矢印Ｊ１方向から見た筐体２の正面部２Ｂ側に設けられている操作パネル部７を示している。図２（Ｂ）は、図１に示す筐体２の上面部２Ｆに設けられている表示部８を示している。

図２（Ａ）に示す操作パネル部７は、［電源］スイッチボタン７Ｂと、［電源］ランプ７Ｃと、［充電中］ランプ７Ｄと、［接合］ボタン７Ｅと、［接合］ランプ７Ｆと、［ウェハー取り出し］ランプ７Ｇを有している。

［電源］ランプ７Ｃ、［充電中］ランプ７Ｄ、［接合］ランプ７Ｆ、および［ウェハー取り出し］ランプ７Ｇは、操作パネル部７における各種の状態を表す表示用のランプである。各ランプは、例えば、緑色のＬＥＤ（発光ダイオード）ランプで構成することができる。

［電源］スイッチボタン７Ｂは、チューブ接合装置１に電源を入れるために押されるボタンである。［電源］ランプ７Ｃは、［電源］スイッチボタン７Ｂを押すことにより点灯する。

［接合］ボタン７Ｅは、使用者が各チューブＴ１、Ｔ２のそれぞれの端部を溶断して、そして各チューブＴ１、Ｔ２の端部を入れ替えて加圧接合する溶断－接合作業を開始する際に押すボタンである。［接合］ランプ７Ｆは、［接合］ボタン７Ｅを押すと点灯する。また、［接合］ランプ７Ｆは、チューブ接合装置１の故障時に、故障状態にあることを使用者に警告するために点滅するように構成することができる。

［充電中］ランプ７Ｄは、図３に示すバッテリＢＡに対して商用交流電源側からの充電が行われている場合に点灯する。

［ウェハー取り出し］ランプ７Ｇは、各チューブＴ１、Ｔ２同士の接合が終了して、使用者が使用済みのウェハーＷＦを筐体２から取り出して排出することができるような状態になると点灯または点滅する。

図２（Ｂ）に示す表示部８は、［カバー閉じる］ランプ８Ｂと、［ウェハーカセット交換］ランプ８Ｃと、［ウェハー不良］ランプ８Ｄと、［要充電］ランプ８Ｅと、［室温不適］ランプ８Ｆと、［装置故障］ランプ８Ｇとを有している。

［装置故障］ランプ８Ｇは、チューブ接合装置１が故障したことを知らせる警告ランプである。［装置故障］ランプ８Ｇは、例えば、赤色のＬＥＤランプにより構成することができる。その他のランプは、警報表示ランプとして構成されており、例えば、黄色のＬＥＤランプにより構成することができる。

図１を再度参照して、筐体２の側面部２Ｃには、ウェハーカセット挿入部２０と、ウェハーカセット取り出しボタン２１が設けられている。

ウェハーカセット挿入部２０は、図１に示すウェハーカセットＷＣを着脱可能に挿入するための長方形状の開口部により構成している。ウェハーカセットＷＣがウェハーカセット挿入部２０を通じて筐体２内に挿入された状態で、使用者が指でウェハーカセット取り出しボタン２１を押し込むことで、ウェハーカセットＷＣはウェハーカセット挿入部２０を通じて筐体２の外部に取り出すことができる。ウェハーカセットＷＣは各チューブＴ１、Ｔ２の溶断に使用される複数個のウェハーＷＦが収容された容器によって構成している。

次に、接合対象となる各チューブＴ１、Ｔ２を説明する。

図１２には、チューブ接合装置１により接合される２本のチューブＴ１、Ｔ２を例示している。各チューブＴ１、Ｔ２としては、例えば、塩化ビニル製のチューブを選択することが可能である。ただし、各チューブＴ１、Ｔ２の材質は、溶断および加圧により相互に接合可能なものであればよく、その限りにおいて限定されない。例えば、各チューブＴ１、Ｔ２の材質がそれぞれ異なるものであってもよい。

図１２に示すように、第１のチューブＴ１の先端部には所定のコネクターＣＴを取り付けている。第１のチューブＴ１は、分岐管９を介して、透析液バッグＢＬの透析液チューブＴＢＬに接続している。さらに第１のチューブＴ１は、分岐管９を介して、排液用バッグＨＬの排液チューブＴＨＬに対して接続している。

チューブＴ２は、延長チューブ１０と保護チューブ１１を有している。延長チューブ１０は、連結管１２、シリコーンチューブ１３、カテーテルジョイント１４を介して、腹膜カテーテル１５に接続している。腹膜カテーテル１５は、その一方の端部側が患者Ｍの腹腔内に挿入されている。

チューブ接合装置１は、第１のチューブＴ１と第２のチューブＴ２を重ねた状態で、第１のチューブＴ１の接合部分Ｃ１と第２のチューブＴ２の接合部分Ｃ２を、加熱したウェハーＷＦを用いて溶断する（図１３（Ａ）、（Ｂ）を参照。）そして、溶断した後、第１のチューブＴ１の溶断した端部と、第２のチューブＴ２の溶断した端部とを入れ替えてそれぞれの端部同士を互いに加圧して接合する（図１３（Ｃ）、（Ｄ）を参照）。

また、図６に示すように、接合装置１による接合作業の実施に先立ち、第１のチューブＴ１および第２のチューブＴ２を筐体２が備える筐体側クランプ部５０に位置ずれしないように保持させる。各チューブＴ１、Ｔ２を接合装置１に保持させた状態で、蓋部３を閉じる作業（蓋部３を筐体２に相対接近させる作業）により、第２のチューブＴ２を上側にして、第１のチューブＴ１を下側にして重ねた状態にセットする（図１３（Ａ）、（Ｂ）を参照）。このようにセットした後、加熱した所定のウェハーＷＦを使用して各チューブＴ１、Ｔ２を溶断する。各チューブＴ１、Ｔ２を保持する構造の詳細については後述する。

図１に示すように、筐体２の操作パネル部７の付近には、溶断に使用されたウェハーＷＦが送り込まれる取出し口５８が設けられている。この取出し口５８は、ウェハーＷＦが通る所定の隙間５７（図６を参照）の延長上に配置している。取出し口５８が隙間５７の延長上に設けられているため、使用者は取出し口５８に案内されたウェハーＷＦを、指で摘んで容易に取り出すことができる。取出し口５８の付近には、各チューブＴ１、Ｔ２を溶断して接合している最中に、蓋部３を閉じた状態を維持するためのインターロック６０や蓋部３の開閉状態を検出する検出センサ８９を設置している（図３、図４を参照）。

図３は、チューブ接合装置１の筐体２内に配置されている構成要素の概略の配置例を示す斜視図である。

図３に示すように、筐体２内には、メイン基板８０と、ＤＣ入力基板８１と、ウェハーカセット収納ユニット８２と、ウェハー送りユニット８３と、可動クランプユニット７１と、ソレノイド６１と、スピーカＳＰと、ファンＦＮと、そしてバッテリＢＡが収容されている。

ＤＣ入力基板８１は、例えば、メイン基板８０から可能な限り離れた位置に配置されていることが好ましい。ＤＣ入力基板８１からのノイズがメイン基板８０に搭載されている回路要素に対して影響を与えないようにするためである。

次に、図４を参照して、チューブ接合装置１の制御部１００の機能を説明する。図４は、チューブ接合装置１の電気ブロックを示している。

チューブ接合装置１は、当該装置の各部の動作を統轄的に制御する制御部１００を有している。制御部１００は、マイクロコンピュータなどのＣＰＵと、ＣＰＵにより実行される装置全体の制御プログラムや各種データを記憶するＲＯＭと、ワークエリアとして測定データや各種データを一時的に記憶するＲＡＭとを備えている。

制御部１００は、ＤＣ入力基板８１側のバッテリＢＡから電源供給を受ける。このＤＣ入力基板８１は、ジャック８４と、切り替えスイッチ８５を有している。ジャック８４は、充電器８６の接続ピン８６Ｐに接続されることで、商用交流電源から交流／直流変換した所定のＤＣ電源を受ける。なお、充電器８６とジャック８４は、図１にも示している。

切り替えスイッチ８５は、ジャック８４とバッテリＢＡを接続する。充電器８６からのＤＣ電源は、バッテリＢＡの充電に用いられる。そして、バッテリＢＡに充電されたＤＣ電源は、制御部１００へ供給される。

制御部１００には、サーミスタ等の温度センサ８７が電気的に接続されている。この温度センサ８７は、筐体２の周囲の環境温度（外気温度）を検出して制御部１００へ外気温度情報ＴＦを供給する。制御部１００は、各チューブＴ１、Ｔ２を加熱する際に外気温度情報ＴＦを参照して、例えば、各外気温度が予め定めた温度よりも低い場合には、各チューブＴ１、Ｔ２の加熱時間を長くするといった処理を実行する。また、制御部１００は、例えば、環境温度をスピーカＳＰで患者に報知するように動作制御を行う。

図４に示すように、図２（Ａ）にそれぞれ示された操作パネル部７の［電源スイッチ］ボタン７Ｂと、［接合］ボタン７Ｅと、各ランプ７Ｃ、７Ｄ、７Ｆ、７Ｇは制御部１００に電気的に接続されている。

スピーカＳＰは、音声合成部８８を介して制御部１００に電気的に接続されている。スピーカＳＰは、制御部１００の指令により予め決められている音声ガイダンス等を発声する。

音量調整ボリューム２２と、音声メッセージ切替えスイッチ２３は、制御部１００に電気的に接続されている。音声メッセージ切替えスイッチ２３が「有」である場合には、音声ガイダンスをスピーカＳＰから出すことができ、音声メッセージ切替えスイッチ２３が「無」である場合には、図示しないブザーを鳴らすことができる。

図４に示すように、図２（Ｂ）にそれぞれ示された表示部８の［カバー閉じる］ランプ８Ｂと、［ウェハーカセット交換］ランプ８Ｃと、［ウェハー不良］ランプ８Ｄと、［要充電］ランプ８Ｅと、［室温不適］ランプ８Ｆと、［装置故障］ランプ８Ｇは、制御部１００の指令により点灯または点滅するように構成されている。

制御部１００は、インターロック６０の作動を制御して、蓋部３のロック状態あるいは非ロック状態を切り替える。

ウェハーカセット収納ユニット８２は、ウェハー有無センサ１０１と、ウェハー残量検出センサ１０２を有している。ウェハー有無センサ１０１は、図１に示すウェハーカセットＷＣ内にウェハーＷＦが残っているか否かを検出するセンサである。ウェハー残量検出センサ１０２は、図１に示すウェハーカセットＷＣ内に何枚のウェハーＷＦが残っているか、すなわちウェハーＷＦの残り枚数を検出するセンサである。ウェハー有無センサ１０１とウェハー残量検出センサ１０２には、例えば、公知のフォトセンサ等を使用できる。

ウェハー送りユニット８３は、ウェハーカセットＷＣ内のウェハーＷＦを所定の待機位置ＰＳ１（図１３（Ｂ）を参照）まで直線移動させるユニットである。ウェハー送りユニット８３は、モータ１０３、モータドライブ１０４、前進端センサ１０５、中間センサ１０６、そして後進端センサ１０７を有する。モータドライブ１０４は、制御部１００からの指令を受けると、モータ１０３を駆動して、ウェハーカセットＷＣ内のウェハーを一枚ずつ待機位置ＰＳ１へ直線移動させる。

制御部１００は、ウェハー加熱ヒータ１１０、モータドライブ１１１、カムモータセンサ１１２、クランプモータセンサ１１３、マイクロスイッチ１１４、ウェハー電流検出部１１５、ウェハー電圧検出部１１６、ファンＦＮのそれぞれと電気的に接続されている。モータドライブ１１１が制御部１００から指令を受けると、モータドライブ１１１は、各チューブＴ１、Ｔ２を溶断および接合するためにカムモータ１１７やクランプモータ５６を駆動する。

カムモータ１１７は、ウェハーＷＦを上下移動させる動作と、２本のチューブＴ１、Ｔ２を寄せる動作を行う。このカムモータ１１７が行うウェハーＷＦを上下移動させる動作とは、ウェハーＷＦを待機位置ＰＳ１からその上方に位置する溶断位置ＰＳｍに上昇させ、またこれとは逆に、ウェハーＷＦを溶断位置ＰＳｍから待機位置ＰＳ１に下降させる動作である（図１３（Ｃ）、（Ｄ）を参照）。また、カムモータ１１７は、各チューブＴ１、Ｔ２を溶断した後、各チューブＴ１、Ｔ２同士を寄せる動作を実施する。この寄せる動作とは、ウェハーＷＦを溶断位置ＰＳｍから待機位置ＰＳ１に下げて待機させた後に、第１のチューブＴ１の溶断した端部と第２のチューブＴ２の溶断した端部を、相手方のチューブの溶断した端部に対してそれぞれ寄せることにより加圧接合する動作である。

クランプモータ５６は、可動クランプユニット７１の１８０度の回転と、１８０度回転した後の復帰回転を行う。

カムモータセンサ１１２は、カム位置と原点を検出する例えばフォトセンサで構成される。クランプモータセンサ１１３は、可動クランプユニット７１の回転時の原点を検出する例えばフォトセンサで構成される。

ウェハー加熱ヒータ１１０は、制御部１００からの指令によりウェハーを加熱するために設けられている。通電の際には、ウェハー電流検出部１１５は、ウェハーに供給されているウェハー電流値を検出する。また、ウェハー電圧検出部１１６は、ウェハーに供給されているウェハー電圧値を検出する。

次に、図５を参照して、ウェハーカセット収納ユニット８２およびウェハーカセットＷＣについて説明する。

図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ウェハーカセットＷＣは、複数枚のウェハーＷＦを収容するための容器として構成されている。ウェハーカセットＷＣは、好ましくは、内部のウェハーＷＦを目視で確認できるようにするために、透明のプラスチックにより作られる。

ウェハーカセットＷＣは、上面部１２０と、底面部１２１と、正面部１２２と、側面部１２３、１２４と、背面部１２５により構成されている。

正面部１２２の内側には、一枚ずつウェハーＷＦが配置される。そして、図５（Ｂ）に示すように、ウェハーＷＦに対して押し出し用の部材１２６をＹ１方向に押し付けることで、１枚のウェハーＷＦは、ウェハーカセットＷＣの内部から一枚ずつＹ１方向に沿って所定の待機位置ＰＳ１へ押し出される。

図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ウェハーカセットＷＣの内部には、２本のスプリング１２８とスプリング受け部材１２９とが収容されている。２本のスプリングの各一端部は、ウェハーカセットＷＣの背面部１２５の内面に支持されている。一方、２本のスプリングの各他端部は、スプリング受け部材１２９に支持されている。このスプリング受け部材１２９は、各スプリング１２８がずれないようにするための位置ずれ防止部１３０を有している。

２本のスプリング１２８は、スプリング受け部材１２９を介して、複数枚のウェハーＷＦを正面部１２２の内面に対して押し付ける。各ウェハーＷＦが２本のスプリング１２８によって保持された状態で、正面部１２２側に位置するウェハーＷＦに対して押し出し用の部材１２６をＹ１方向に押し付けると、最も外側に位置する１枚のウェハーＷＦだけがウェハーカセットＷＣ内からＹ１方向に沿って取り出される。

図５（Ａ）に示すように、切断部材として用いられるウェハーＷＦは、ウェハー加熱ヒータ１１０（図４を参照）により加熱可能な略長方形状に形成された銅製の金属板（厚み：０．３ｍｍ程度、幅：３４ｍｍ程度、高さ１３ｍｍ程度）で構成されている。なお、ウェハーＷＦは、加熱される際にウェハー加熱ヒータ１１０に接続される２つの接点１３１を有している。

次に、チューブ接合装置１に各チューブＴ１、Ｔ２を保持して重ねるための筐体側クランプ部５０の構成について説明する。図６、図７には、蓋部３を開閉した際の様子を示す斜視図を示し、図８～図１３には、図１に示す矢印Ｊ２方向から見た側面図を示す。

図６に示すように、筐体２の筐体側クランプ部５０は、第１の収容部材１５０と、第２の収容部材１６０と、第３の収容部材１７０とを有している。第１の収容部材１５０と第２の収容部材１６０は、第１のチューブＴ１の配置方向（延在方向）に所定の間隔を空けて配置している。第３の収容部材１７０は、第１の収容部材１５０と第２の収容部材１６０との間に配置されている。

第１の収容部材１５０は、第１のチューブＴ１を保持可能な第１のチューブ保持部１５１と、第２のチューブＴ２を保持可能な第２のチューブ保持部１５２と、蓋部３を閉じる動作に連動して、第１のチューブＴ１に第２のチューブＴ２が重なる位置まで、第２のチューブＴ２を移動させるチューブ重ね部１５３とを有している。第２の収容部材１６０は、第１のチューブＴ１を保持可能な第１のチューブ保持部１６１と、第２のチューブＴ２を保持可能な第２のチューブ保持部１６２と、蓋部３を閉じる動作に連動して、第１のチューブＴ１に第２のチューブＴ２が重なる位置まで、第２のチューブＴ２を移動させるチューブ重ね部１６３とを有している。第１の収容部材１５０の各構成部材１５１、１５２、１５３は、第２の収容部材１６０の各構成部材１６１、１６２、１６３と同様の構成を有しているため、以下の説明では第１の収容部材１５０の各構成部材１５１、１５２、１５３について詳細に説明し、第２の収容部材１６０の各構成部材１６１、１６２、１６３の詳細な説明を省略する。

第１のチューブ保持部１５１は、例えば、第１のチューブＴ１の外径に合わせて形成された嵌め込み式の溝などにより形成することができるが、第１のチューブＴ１を位置固定的に保持することが可能であれば、その構造は特に限定されない。第１のチューブＴ１は、第１のチューブ保持部１５１により保持された状態で筐体側クランプ部５０に保持される。

図８に示すように、チューブ重ね部１５３は、位置固定的に配置された台座部１５４と、台座部１５４との間で第２のチューブＴ２を保持するとともに、蓋部３を閉じる動作に連動して、第２のチューブＴ２を移動させるアーム部１５５と、アーム部１５５を中心軸ＣＬ２（回転軸）周りに回動自在に支持する支持部１５６とを有している。

台座部１５４は、アーム部１５５側に凸状に湾曲した湾曲面１５４Ａを有している。第２のチューブＴ２を湾曲面１５４Ａに沿わせて移動させることによって、第１のチューブＴ１に重ねた状態にセットすることができる。

アーム部１５５は、台座部１５４の湾曲面１５４Ａ（外面）に沿って第２のチューブＴ２の移動をガイドする。アーム部１５５は、後述するリンク機構４０により、第２のチューブＴ２が第１のチューブＴ１と重なる重なり位置ＰＴ（図１１を参照）に到達する前に、第２のチューブＴ２の保持を解除するように構成されている。

アーム部１５５は、湾曲面１５４Ａとの間で第２のチューブＴ２を保持する凹状の溝部１５５Ａを有している。アーム部１５５には、後述する第２のリンク部材４２を連結可能な突起部１５５Ｂが設けられている。突起部１５５Ｂを介して、第２のリンク部材４２の動作がアーム部１５５の動作と連動される。

台座部１５４の湾曲面１５４Ａとアーム部１５５の溝部１５５Ａは、チューブ重ね部１５３が蓋部３を閉じる動作に連動して、第２のチューブＴ２を第１のチューブＴ１に重ねるまでの間、第２のチューブＴ２を移動可能に保持する「第２のチューブ保持部１５２」として機能する。

蓋部３を閉じる動作と、チューブ重ね部１５３の第２のチューブＴ２を移動させる動作は、リンク機構４０により連動されている。リンク機構４０は、図８に示すように、第１のリンク部材４１と、第２のリンク部材４２と、第１のリンク部材４１を中心軸ＣＬ１周りに回動自在に支持する支持部４３と、第２のリンク部材４２を中心軸ＣＬ３周りに回動自在に支持する支持部４４とを有している。

第１のリンク部材４１は、中心軸ＣＬ１を中心とした回転動作により、蓋部３を開閉する。第１のリンク部材４１は、凸状に湾曲した第１の湾曲面４１Ａおよび第２の湾曲面４１Ｂを有している。

第２のリンク部材４２は、中心軸ＣＬ３を中心とした回転動作により、第１のリンク部材４１の中心軸ＣＬ１を中心とした回転動作と、アーム部１５５の中心軸ＣＬ２を中心とした回転動作を連動させている。具体的には、第２のリンク部材４２は、アーム部１５５に取り付けられた突起部１５５Ｂに力を作用することにより、アーム部１５５を中心軸ＣＬ２を中心にして回転させる。第２のリンク部材４２には、第１のリンク部材４１の第１の湾曲面４１Ａおよび第２の湾曲面４１Ｂに当接可能な突起部４２Ａが設けられている。第２のリンク部材４２は、突起部４２Ａと第１の湾曲面４１Ａとの接触により、押圧されて中心軸ＣＬ１を中心として矢印ＲＬ方向に回転するように構成されている（図９を参照）。また、第２のリンク部材４２は、突起部４２Ａと第２の湾曲面４１Ｂとの接触により、回転動作を停止し、所定の角度だけ回転した状態を維持するように構成されている（図１０を参照）。

蓋部３が開いた状態で、図６に示す所定位置に配置された状態を維持するために、第２のリンク部材４２に対して付勢力を付与するバネ等の弾性部材Ｓを設けている。弾性部材Ｓの一端は、第２のリンク部材４２に固定され、他端は、筐体２の底面に固定されている。これにより、弾性部材Ｓは、第２のリンク部材４２が中心軸ＣＬ３を中心として矢印ＲＬ方向へ不用意に回転することを防止している。

蓋部３が備えるクランプ板３０の内部には、筐体側クランプ部５０と同様に、各チューブＴ１、Ｔ２を保持するための構造を設けている。図６に示すように、クランプ板３０は、第１の収容部材２５０と、第２の収容部材２６０と、第３の収容部材２７０とを有している。

第１の収容部材２５０は、略Ｕ字形の溝部２５１を有している。第３の収容部材２７０も同様に、略Ｕ字形の溝部２７１を有している。各溝部２５１、２７１は、蓋部３に第２のチューブＴ２を配置する際に、第２のチューブＴ２を引っ掛けるために設けている。

第２の収容部材２６０は、第２のチューブＴ２の配置方向に延在する凹部２６１を有している。凹部２６１は、第２のチューブＴ２を保持するために設けている。

なお、筐体側クランプ部５０および蓋部３の各部に構成したチューブ保持部や収容部材の形状や大きさは、各チューブＴ１、Ｔ２を保持または収容可能であればその形状等は特に限定されない。また、溝内への各チューブＴ１、Ｔ２を容易に行い得るように、例えば、チューブ保持部や収容部材の周囲に傾斜したガイド面などを形成することも可能である。

次に、図６～図１１を参照して、チューブ接合装置１の使用例について説明する。

筐体側クランプ部５０への第１のチューブＴ１および第２のチューブＴ２のセットは、例えば、図６に示すように蓋部３を開いた状態とし、第１の収容部材１５０、第２の収容部材１６０の上方側から第１のチューブＴ１および第２のチューブＴ２を押し込むだけの簡単な作業で行うことができる。なお、第１の収容部材１５０と第２の収容部材１６０との間に形成した隙間５７は、各チューブＴ１、Ｔ２を溶断する際にウェハーＷＦが案内される部分である。

図８に示すように、蓋部３が開いた状態から蓋部３を中心軸ＣＬ１を中心にして矢印ＲＳ方向に回転させると、図９に示すように、蓋部３に設けられた第１のリンク部材４１の第１の湾曲面４１Ａが第２のリンク部材４２の突起部４２Ａに当接する。

図９に示すように、第１のリンク部材４１の第１の湾曲面４１Ａと第２のリンク部材４２の突起部４２Ａとが当接した状態で、さらに蓋部３を閉じると、第２のリンク部材４２の突起部４２Ａが第１のリンク部材４１の第１の湾曲面４１Ａにより矢印ＲＬ方向に押圧される。これにより、第２のリンク部材４２が中心軸ＣＬ３を中心にして矢印ＲＬ方向に回転する。第２のリンク部材４２が回転することにより、チューブ重ね部１５３のアーム部１５５が中心軸ＣＬ２を中心にして矢印ＲＨ方向に回転する。これにより、アーム部１５５は、第２のチューブＴ２を台座部１５４の湾曲面１５４Ａに沿わせて第１のチューブＴ１に接近する方向へ移動させることができる。この際、チューブ重ね部１５３のアーム部１５５は、台座部１５４の湾曲面１５４Ａとアーム部１５５の溝部１５５Ａとの間に第２のチューブＴ２を保持して移動させる。

第２のリンク部材４２が矢印ＲＬ方向に所定の角度だけ回転すると、図１０に示すように、第１のリンク部材４１の第２の湾曲面４１Ｂが第２のリンク部材４２の突起部４２Ａに当接する。これにより、第１のリンク部材４１による第２のリンク部材４２に対する矢印ＲＬ方向への押圧が解除され、第２のリンク部材４２の回転が停止する。このため、アーム部１５５は、矢印ＲＨ方向に所定の角度だけ回転した後、回転が停止する。これにより、第２のチューブＴ２が第１のチューブＴ１と重なる重なり位置ＰＴ（図１１を参照）に到達する前に、チューブ重ね部１５３による第２のチューブＴ２の保持が解除される。

チューブ重ね部１５３による第２のチューブＴ２の保持が解除された後は、チューブ重ね部１５３に代わってクランプ板３０の第３の収容部材２７０が第２のチューブＴ２を保持するように切り替わる。さらに、蓋部３を閉じると、図１１に示すように、第３の収容部材２７０に第２のチューブＴ２が収容されて保持された状態で、第２のチューブＴ２が第１のチューブＴ１に接近するように移動する。なお、チューブ重ね部１６３の場合は、第１の収容部材２５０および第２の収容部材２６０がチューブ重ね部１６３に代わって第２のチューブＴ２を保持するように切り替わる。

その後、蓋部３を閉じると、図１１に示すように、第２のチューブＴ２が第３の収容部材２７０に保持され、第１のチューブＴ１が第１のチューブ保持部１５１に保持された状態で、第２のチューブＴ２が上側、第１のチューブＴ１が下側になるように重ねた状態にセットされる。図７に示すように、蓋部３を閉じると、クランプ板３０の内部と筐体側クランプ部５０の内部が外部から隔離される。したがって、クランプ板３０と筐体側クランプ部５０との間に配置した各チューブＴ１、Ｔ２の無菌状態での溶断および接合を実施することが可能になる。

図７に示すように蓋部３を閉じると、クランプ板３０の第２の収容部材２６０と筐体側クランプ部５０の第３の収容部材１７０が一体化する。一体化した第２の収容部材２６０と第３の収容部材１７０は、ウェハーＷＦにより溶断した各チューブＴ１、Ｔ２の端部を入れ替える可動クランプユニット７１を形成する。

図６の破線部に簡略化して示すように、例えば、クランプ板３０の第２の収容部材２６０の周囲および筐体側クランプ部５０の第３の収容部材１７０の周囲には所定のギア５５を形成することができる。また、このギア５５は、各チューブＴ１、Ｔ２を溶断した後、各チューブＴ１、Ｔ２の端部の位置を入れ替える動作を駆動するクランプモータ５６のギア５６Ｇと噛み合うように構成することができる。

例えば、クランプモータ５６が制御部１００（図４を参照）の指令により作動してギア５６Ｇを回転させると、クランプ板３０の第２の収容部材２６０と筐体側クランプ部５０の第３の収容部材１７０は一体になった状態で１８０度正回転し、または１８０度逆回転する。そして、図１３（Ｃ）に示すように、この回転が行われている間、溶断された第１のチューブＴ１と第２のチューブＴ２のうちの一方の端部側（図中の右側）は回転し、他方の端部側は、クランプ板３０の第３の収容部材２７０と、筐体側クランプ部５０の第１のチューブ保持部１５１により押さえ付けられて保持される。その結果、溶断した後の第１のチューブＴ１の端部の位置と第２のチューブＴ２の端部の位置は、１８０度上下逆転する。これにより、溶断する前は、第２のチューブＴ２の一方の端部が上側に位置し、第１のチューブＴ１の一方の端部は下側に位置するが、溶断した後は、第１のチューブＴ１の一方の端部が上側に位置し、第２のチューブＴ２の一方の端部が下側に位置するようになる。

次に、図１３、図１４、および、その他の図面を参照して、各チューブＴ１、Ｔ２を接合する作業工程を説明する。図１３、図１４は、チューブ接合装置１による溶断－接合作業の流れを概略的に示す図である。

まず、使用者は、図６に示すように、筐体側クランプ部５０に第１のチューブＴ１および第２のチューブＴ２をセットする。これにより、第１のチューブＴ１は、第１のチューブ保持部１５１、１６１、第３の収容部材１７０に保持され、第２のチューブＴ２は、チューブ重ね部１５３、１６３に保持される。

次に、使用者は、図７に示すように、蓋部３を筐体側クランプ部５０に接近させるように移動させて、蓋部３を閉じる。また、この作業により、第１のチューブＴ１に第２のチューブＴ２を重ねる。前述したように、チューブ重ね部１５３、１６３による第２のチューブＴ２の保持は、第２のチューブＴ２が第１のチューブＴ１と重なる重なり位置ＰＴ（図１１を参照）に到達する前、すなわち、蓋部３を閉じる前に解除される。このため、図１３（Ａ）に示すように、第１の収容部材２５０、第２の収容部材２６０および第３の収容部材２７０がチューブ重ね部１５３、１６３に代わって第２のチューブＴ２を保持するように切り替わる。

使用者は、クランプ板３０を閉じた後、操作パネル部７の接合ボタン７Ｅを押下する（図２（Ａ）を参照）。すると、ウェハーＷＦによる溶断作業が開始する。

溶断作業が開始すると、ウェハーＷＦがウェハーカセットＷＣから、図１３（Ｂ）に示すように各チューブＴ１、Ｔ２の下方に位置する待機位置ＰＳ１へ移動される。この際、ウェハーＷＦは、ウェハー加熱ヒータ１１０の加熱により、例えば、約３００℃に加熱される。加熱されたウェハーＷＦは、カムモータ１１７の作動により、図１３（Ｂ）に示すように、破線で示す待機位置ＰＳ１から実線で示す溶断位置ＰＳｍまで上昇される。その結果、ウェハーＷＦにより各チューブＴ１、Ｔ２が溶断される。

続いて、図１３（Ｃ）に示すように、クランプモータ５６がギア５６Ｇを回転させる（図６を参照）。クランプ板３０の第２の収容部材２６０と筐体側クランプ部５０の第３の収容部材１７０は、第１のチューブＴ１と第２のチューブＴ２を保持したまま１８０度回転する。その結果、第１のチューブＴ１の溶断した端部が上側に配置され、第２のチューブＴ２の溶断した端部が下側に配置される。

次に、図１３（Ｄ）に示すように、ウェハーＷＦが溶断位置ＰＳｍから待機位置ＰＳ１に下がるとともに、回転操作されなかった側に位置する各チューブＴ１、Ｔ２がＸ２方向へ押される。これにより、１８０度回転された側に位置する第１のチューブＴ１の一方の端部は、回転されていない側に位置する第２のチューブＴ２の他方の端部に対して加圧して接合される。また、１８０度回転された側に位置する第２のチューブＴ２の一方の端部は、回転されていない側に位置する第１のチューブＴ１の他方の端部に対して加圧して接合される。次いで、各チューブＴ１、Ｔ２が冷却されて接合が完了する。

接合が完了した後、溶断に使用した使用済みのウェハーＷＦは、取出し口５８へ排出される。使用者は使用済みのウェハーＷＦを指で摘んで取出し口５８から取り出すことができる。

その後、使用者は、蓋部３を図６に示す矢印ＲＴ方向に持ち上げる。すると、蓋部３が筐体側クランプ部５０から離れる。使用者は、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように接合した後の各チューブＴ１、Ｔ２を筐体側クランプ部５０から取り外して分離する。以上のようにして、図１２に示す透析液バッグＢＬ側のチューブＴ１と、使用者Ｍ側のチューブＴ２とを、無菌的にしかも簡便に接合することができる。なお、接合作業後に筐体側クランプ部５０に残された各チューブＴ１、Ｔ２の分離を、例えば、蓋部３を持ち上げる動作に連動して行われるようにチューブ接合装置１を構成することも可能である。

以上、本実施形態に係るチューブ接合装置１は、加熱したウェハーＷＦ（板状の切断部材）によって第１のチューブＴ１の端部と第２のチューブＴ２の端部を溶断した後、第１のチューブＴ１の溶断した端部と第２のチューブＴ２の溶断した端部を入れ替えて無菌状態で接合するチューブ接合装置である。チューブ接合装置１は、開閉可能に設けられた蓋部３を有する筐体２と、第１のチューブＴ１を保持可能な第１のチューブ保持部１５１、１６１と、第２のチューブＴ２を保持可能な第２のチューブ保持部１５２、１６２と、蓋部３を閉じる動作に連動して、第１のチューブＴ１に第２のチューブＴ２が重なる位置まで、第２のチューブＴ２を移動させるチューブ重ね部１５３、１６３と、を有している。

上記のように構成したチューブ接合装置１によれば、使用者は、各チューブＴ１、Ｔ２を第１および第２のチューブ保持部１５１、１５２、１６１、１６２へそれぞれ個別にセットし、そして、蓋部３を閉じて各チューブＴ１、Ｔ２を相対的に接近移動させる操作を行うことにより、容易かつ適切に各チューブＴ１、Ｔ２を重ねた状態に配置することができる。手作業で各チューブＴ１、Ｔ２を積み重ねる作業を行う必要がないため、チューブが捻れてセットされてしまうといった作業ミスが生じるのを防止でき、チューブのセットミスに起因した接合不良が発生するのを未然に防止することが可能になる。また、蓋部３を閉じるだけの簡単な作業により各チューブＴ１、Ｔ２の重ね合わせと、各チューブＴ１、Ｔ２の溶断作業を実施する前段階の準備作業を同時に行うことができ、使用者の利便性を向上させることができる。

また、チューブ重ね部１５３は、位置固定的に配置された台座部１５４と、台座部１５４との間で第２のチューブＴ２を保持するとともに、蓋部３を閉じる動作に連動して、第２のチューブＴ２を移動させるアーム部１５５と、を有している。アーム部１５５は、台座部１５４の外面に沿って第２のチューブＴ２の移動をガイドする。これにより、蓋部３を閉じる作業により、容易かつ適切に各チューブＴ１、Ｔ２を重ねた状態に配置することができる。

また、アーム部１５５は、第２のチューブＴ２が第１のチューブＴ１と重なる重なり位置ＰＴに到達する前に、第２のチューブＴ２の保持を解除するように構成されているため、各チューブＴ１、Ｔ２の溶断作業および接合作業において、アーム部１５５が第２のチューブＴ２の移動を妨げることなく溶断作業および接合作業を円滑に行うことができる。

また、台座部１５４は、アーム部１５５側に凸状に湾曲した湾曲面１５４Ａを有し、アーム部１５５は、湾曲面１５４Ａとの間で第２のチューブＴ２を保持する凹状の溝部１５５Ａを有するため、第２のチューブＴ２をより確実に保持して各チューブＴ１、Ｔ２を重ねた状態に配置することができる。

また、第１のチューブ保持部１５１、第２のチューブ保持部１５２、およびチューブ重ね部１５３は、筐体２に設けられており、チューブ重ね部１５３は、第２のチューブＴ２を第１のチューブＴ１に重ねるまでの間、第２のチューブＴ２を移動可能に保持する第２のチューブ保持部１５２として機能するため、第２のチューブＴ２を移動させる距離を最小限に抑えて、容易かつ短時間で各チューブＴ１、Ｔ２を重ねた状態に配置することができる。

以上、実施形態を通じて本発明に係るチューブ接合装置を説明したが、本発明は実施形態において説明した構成に限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜改変することが可能である。

例えば、チューブ接合装置の筐体や各部の構成は、当該装置が使用される用途や目的、設計上の都合等に応じて変更可能であり、図示した構成のみに限定されることはない。例えば、第１のチューブと第２のチューブを重ね合わせる作業は、各チューブを保持する第１のチューブ保持部と第２のチューブ保持部の相対的な接近移動で行わるように構成されていればよく、例えば、第２のチューブ保持部側を接近移動させずに、第１のチューブ保持部側を接近移動させることにより各チューブ同士が重ね合わされるようにその構成を変更することも可能である。

また、接合対象となるチューブは、溶断した後に端部の位置を切り替えて加圧接合を行う対象となるチューブであればよく、腹膜透析に用いられるチューブに限定されることはない。

また、第１のチューブ保持部が第１のチューブを保持し、第２のチューブ保持部が第２のチューブを保持するとしたが、これに限定されず、第１のチューブ保持部が第２のチューブを保持し、第２のチューブ保持部が第１のチューブを保持してもよい。

本出願は、２０１７年３月１５日に出願された日本国特許出願第２０１７－０５０３５１号に基づいており、その開示内容は、参照により全体として引用されている。

１チューブ接合装置、
２筐体、
３蓋部、
３０クランプ板、
５０筐体側クランプ部、
１００制御部、
１５１、１６１第１のチューブ保持部
１５２、１６２第２のチューブ保持部、
１５３、１６３チューブ重ね部、
１５４台座部、
１５４Ａ湾曲面、
１５５アーム部、
１５５Ａ溝部、
Ｔ１第１のチューブ（一方のチューブ）、
Ｔ２第２のチューブ（他方のチューブ）、
ＷＦウェハー（切断部材）
ＰＴ重なり位置。

Claims

第１のチューブおよび第２のチューブが重なった状態において、加熱した板状の切断部材によって前記第１のチューブの端部と前記第２のチューブの端部を溶断した後、前記第１のチューブの溶断した端部と前記第２のチューブの溶断した端部を入れ替えて無菌状態で接合するチューブ接合装置であって、
開閉可能に設けられた蓋部を有する筐体と、
前記第１のチューブおよび前記第２のチューブのうちの一方のチューブを保持可能な第１のチューブ保持部と、
前記第１のチューブおよび前記第２のチューブのうちの他方のチューブを保持可能な第２のチューブ保持部と、
前記蓋部を閉じる動作に連動して、前記一方のチューブに前記他方のチューブが重なる位置まで、前記他方のチューブを移動させるチューブ重ね部と、を有し、
前記チューブ重ね部は、
位置固定的に配置された台座部と、
前記台座部との間で前記他方のチューブを保持するとともに、前記蓋部を閉じる動作に連動して、前記台座部の外面に沿って前記他方のチューブの移動をガイドしながら前記他方のチューブを移動させるアーム部と、を有する、チューブ接合装置。
前記アーム部は、前記他方のチューブが前記一方のチューブと重なる重なり位置に到達する前に、前記他方のチューブの保持を解除する、請求項１に記載のチューブ接合装置。
前記台座部は、前記アーム部側に凸状に湾曲した湾曲面を有し、
前記アーム部は、前記湾曲面との間で前記他方のチューブを保持する凹状の溝部を有する、請求項１または請求項２に記載のチューブ接合装置。
前記第１のチューブ保持部、前記第２のチューブ保持部、および前記チューブ重ね部は、前記筐体に設けられており、
前記チューブ重ね部は、前記他方のチューブを前記一方のチューブに重ねるまでの間、前記他方のチューブを移動可能に保持する前記第２のチューブ保持部として機能する、請求項１～３のいずれか１項に記載のチューブ接合装置。