JPH02264172A - ペリスタルテイツク式液体ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、輸液等の送液に用いられるペリスタルテイ
ック式液体ポンプに関し、特に、送液ローラが軟質デユ
ープより離れるときに発生ずる圧力の脈動の発生を防止
するよう構成されたベリスクルテイック式液体ポンプに
関する。

［従来の技術］ 従来、この種のベリスタルティック式液体ポンプは、駆
動モータにより燗動的に駆動させる複数の押圧手段を備
え、これらの押圧手段により軟質チューブを押圧し、こ
の押圧点を押圧手段の駆動に応じて順次移動させること
により、軟質チューブ内の液体を送液するようになって
いる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のベリスクルテイック式液体ポンプ
においては、送液ローラが軟質チューブから離脱する際
に、換言ずれば、送液ローラの押圧状態を解除する際に
、送液ローラにより押圧され変形していた軟質チューブ
は、自身の弾性により復元しようとするか、このときチ
ューブ内の容積の急激な増加に伴い、押し出された液体
の圧力に脈動が発生ずることになる。この脈動が発生ず
ると、連続して一定流量で液体の送液を行うことができ
ず、特に医療用ポンプとしては生体に対して大きく影響
し、治療に支障をきたす場合かある。

この発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、
この発明の目的は、押圧手段か軟質チューブより離れる
ときに生じる脈動現象を確実に低減して、医療用ポンプ
としても好適なペリスタルテイツク式液体ポンプを提供
することである。

［課題を解決するだめの手段］ 上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発
明の第１に係るベリスタルティック式液体ポンプは、軟
質チューブの押圧点を順次移動させることにより内部の
液体を送液するペリスタルテイツク式液体ポンプにおい
て、駆動モータと、この駆動モータにより蝙動的に駆動
される複数の押圧手段と、この押圧手段に一定間隔をお
いて配設され、この間隙に前記軟質チューブを装着した
時に、前記押圧手段と協同して前記軟質デユープを押圧
する押圧面を備えたガイド部材と、液体の送液方向に関
して最も下流側に位置する押圧手段による軟質チューブ
の押圧状態の解除を電気的に検出する検出手段と、この
検出手段により押圧状態か解除された事か検出された際
に、軟質デユープの前記量も下流側の押圧手段よりも更
に下流側の部分を押し込んで、軟質チューブ内を送液さ
れる液体に生じる脈動を低減する脈動抑制手段とを具備
する事を特徴としている。

また、この発明の第２に係わるペリスタルテイツク式液
体ポンプは、前記押圧手段の駆動速度に応じて、前記脈
動抑制手段の作動状態を所定の状態に切り替えうる切り
替え手段を更に備えることを特徴としている。

［作用コ 以上のように構成されたペリスタルテイツク式液体ポン
プにおいては、軟質デユープを押圧手段とガイド部材の
押圧面との間に配置すると、複数の押圧手段の少なくと
も１つの押圧手段により軟質チューブがガイド部材との
間で押圧され、軟質チューブがこの押圧点において閉塞
された状態となる。そして、駆動モータの駆動に応じて
複数の押圧手段が蠕動的に駆動されることにより、軟質
チューブは、押圧手段により押圧面に対して押圧されつ
つ、その押圧点を順次移動させることにより内部の液体
が送液されることになる。ここで、押圧中の押圧手段の
中で、送液方向に関して最も下流側に位置する押圧手段
が、押圧面から外れて、軟質チューブの押圧状態の解除
が検出手段により電気的に検出されると、この検出に応
じて、脈動抑制手段か起動して、軟質チューブの前記量
も下流側の押圧手段よりも更に下流側の部分を押し込ん
で、軟質チューブ内を送液される液体に生じる脈動を低
減するよう作動することになる。

このように、この発明に係わるペリスタルテイツク式液
体ポンプにおいては、最も下流側の押圧手段が軟質チュ
ーブより離れるときに生じる脈動を大幅に低減して、医
療用ポンプとしても好適なペリスタルテイツク式液体ポ
ンプが提供されることになる。

［実施例］ 以下に、この発明に係わるベリスタルテイツク式液体ポ
ンプの一実施例の構成を添付図面の第１図及び第２図を
参照して、詳細に説明する。

第１図及び第２図に示すように、この一実施例であるペ
リスタルテイツク式液体ポンプ（以下、単に、ローラポ
ンプと呼ぶ。）の構成を示しており、このローラポンプ
１０は、例えば、医療分野において、輸液を点滴装置（
図示せず）に一定流量で一側面が開放されたポンプ本体
１２を備えている。

このポンプ本体１２は、内部を中空状に形成され、この
ポンプ本体１２内には、水平軸回りに回転可能に回動軸
］４を介して支持されたローラホルダ１６が配設されて
いる。ここで、この回動軸１４は、第２図に示すように
、その両端を軸受装置１８ａ、１８ｂにより回転自在に
軸支されている。

このローラホルダ１６の外周部には、蠕動的に駆動され
る複数の押圧手段としての、６本の押圧ローラ２０が等
間隔に配設され、即ち、６０度置きに離間した状態で回
転自在に配設され、各々の回転軸線は、回動軸１４の回
転軸線と平行に設定されている。尚、各押圧ローラ２０
の外周部における回動軸１４からの最遠部は、ローラホ
ルダ１６の外周面よりも、半径方向外方に突出するよう
に設定されている。

一方、上述したローラホルダ１６は、駆動モタ２２によ
り回転駆動されるようになされている。即ち、この駆動
モータ２２は、その駆動軸２２ａを、回動軸１４とはね
じれの位置の関係で直交するように設定されている。こ
の駆動軸２２ａの先端には、ウオームギヤ２４が同軸に
肯定され、また、回動軸１４には、このウオームギヤ２
４に噛合するウオームホイール２６が同軸に固定されて
いる。このようにして、駆動モータ２２が起動すること
により、ウオームギヤ２４とウオームホイール２６との
噛合を介して、ローラホルダ１６は回転駆動されること
になる。

ここで、このポンプ本体１２の一側面は、第２図に示す
ように、蓋部材２８により開放自在に閉塞されるように
なされている。そして、この蓋部材２８に、上述した一
対の軸受装置１８ａ。

１８ｂの中の一方の軸受装置１８ｂが取り付けらでおり
、この蓋部材２８がポンプ本体１２の−側面を図示する
ように閉塞した状態において、回動軸１４はその両端を
軸受装置１８ａ、１８ｂにより回転自在に支持されるこ
ととなる。尚、このように蓋部材２８によりポンプ本体
１２の一側面が閉塞された状態において、蓋部材２８と
ポンプ本体・１２の上下両部分には、後述する軟質チュ
ーブ３４が挿通されるための開口が夫々規定されるよう
になされている。

また、上述したポンプ本体１２内には、ローラホルダ１
６に回転自在に支持された６本の押圧ローラ２０の外周
部における回動軸１４からの最遠部の回転軌跡の一部分
に対して、所定間隔を置いて対向した状態で設定された
曲面からなる押圧面３０ａを有する押圧部材３０を、ロ
ーラホルダ】６に対向する部位に備えた状態で、ガイド
部材３２が上下方向に延出するようにして固定されてい
る。この押圧面３０ａの周方向の長さは、この押圧面３
０ａに対して、少なくとも２本の押圧ローラ２０か対向
することが出来るに充分な長さに設定されている。

尚、上述した所定間隔は、この押圧面３０ａと、これに
対向する押圧ローラ２０との間に、軟質チューブ３４が
介設された場合に、この軟質チューブ３４が両者に挟ま
れて押しつぶされて、内部空間が閉塞されるに充分な長
さに設定されている。ここで、この軟質チューブ３４は
、上下方向に沿って延出した状態で、押圧面３０ａとこ
れに対向する押圧ローラ２０との間で挟まれるように配
設されており、これの上端は、図示しない輸液供給源と
しての輸液パックに接続されている。そして、図示する
状態において、ローラホルダ１６が時計方向に沿って回
転駆動されることにより、］　１ 輸液パックからの輸液か、矢印Ａで示すように、上から
下に向けて送液されることとなる。

即ち、ローラホルダ１６の時計方向に沿う回転に伴ない
、所定の押圧ローラ２ｏが押圧面３０ａに対向する位置
にもたらされてくると、この押圧ローラ２０と押圧面３
０ａとの間に位置する軟質チューブ３４の部分は、両者
により徐々に押圧され、その内部空間を閉塞されること
となる。そして、この押圧ローラ２０の回転移動に伴な
い、この押圧点が徐々に下方に移動することに伴ない、
この押圧点よりも前方（下流側）に位置する軟質チュー
ブ３４内の輸液は矢印Ａで示す方向に沿って押し出され
、また、押圧点よりも後方（上流側）に位置する軟質チ
ューブ内の輸液は負圧により引き付けられ、このように
して、押圧点の移動に伴ない、軟質デユープ３４内の輸
液は下方に向けて送液されることとなる。

ここで、軟質チューブ３４を押圧している少なくとも２
本の押圧ローラ２０の中で、最も下流側に位置する押圧
ローラ２０に注目すると、この最も下流側に位置する押
圧ローラ２０による押圧状態が解除されると、この解除
された時点において、軟質チューブ３４は自身の弾性に
より内部空間な略断面円形状になす元の形状に復帰する
ことになる。このような軟質チューブ３４の押圧解除に
よる形状復帰動作に伴ない、この押圧点よりも下流側の
軟質チューブ３４内の輸液の圧力は、−旦、落ち込むこ
とになる。

換言すれば、最も下流側に位置する押圧ローラ２０によ
る押圧解除が起こる度に、軟質デユープ３４内の輸液の
圧力か落ち込む、圧力の脈動が発生することになる。こ
の圧力の脈動は、従来技術においで指摘したように、医
療用ポンプとして用いる状態において生体に対して大き
く影響し、治療に支障をきたす虞がある。

このため、この一実施例においては、上述した脈動の発
生を抑制するために、脈動抑制機構３６が設けられてい
る。

この脈動発生機構３６は、第１図に示すように、脈動発
生時期を電気的に検出する検出器３８は、この検出器３
８からの検出結果に基づいて、駆動信号を出力する制御
機構４０と、この駆動信号の出力に応じて、軟質チュー
ブ３４の被押圧部位よりも更に下流側に位置する軟質チ
ューブ３４の部分を押し込んで、軟質チューブ３４をガ
イド部材３２との間で押圧している押圧ロータ２０の中
て、最も下流側に位置する押圧ローラ２０の押圧状態か
解除されることにより発生ずる圧力の落ち込みを補償す
るように作用する押し込み機構４２とを備えた状態で構
成されている。

ここで、上述した検出器３８は、これの作動片３８ａが
上述した６本の押圧ローラ２０の中の１本の押圧ローラ
２０の外周面により押し込み起動される位置に配設され
ている。即ち、駆動モータ２２の駆動に伴ないローラホ
ルダ１６が時計方向に沿って回転された状態において、
この検出器３８は、押圧ローラ２０が通過する度に、検
出信号を出力するように設定されており、ローラホルダ
１６の１回転により６発の検出信号を出力するように設
定されている。

また、制御機構４０は、上述したように、この検出器３
８からの検出信号を受けると共に、駆動モータ２２の回
転速度を検出するロークリエンコーダ４４からの速度信
号を受けるように構成されている。そして、この制御機
構４０は、内部に、検出器３８に接続された遅延回路４
６と、ロータリエンコーダ４４に接続された変更回路４
８とを備えている。

この遅延回路４６は、検出信号を受６って所定の遅延時
間だけ遅延させた状態で、押し込み機構４２の駆動信号
を出力するように設定されている。即ち、上述した検出
器３８における検出信号の出力タイミングは、押圧状態
にある押圧ローラ２０の中で最も下流側に位置する押圧
ローラ２０の押圧状態が解除されるタイミングと正確に
一致するものでは無く、上述した遅延時間は、検出器３
８における検出信号の出力タイミングと、押圧状態にあ
る押圧ローラ２０の中で最も下流側に位置する押圧ロー
ラ２０の押圧状態が解除されるタイミングとを正確に一
致するように設定されている。

また、上述した押し込み機構３６は、電磁ソレノイド５
０と、この電磁ソレノイド５０のレンジに伴ない、外方
に突出するように配設された押し込み体としてのアクチ
ュエータ５２とから構成されている。ここで、この一実
施例においては、このアクチュエータ５２の先端は、電
磁ソレノイド５０の励磁に伴ない、軟質チューブ３４の
被押圧部位よりも更に下流側に位置する軟質チューブ３
４の部分を押し込む位置に取り付けられており、消磁し
ている状態において、図示しない付勢部材により、軟質
チューブ３４を押し込まない位置に引き込まれるように
設定されている。

また、上述した変更回路４８は、ロータリエンコーダ４
４からの駆動モータ２２の回転速度に応じて、電磁ソレ
ノイド５０の作動状態を規定するパラメータの一つとし
ての励磁時間、換言すれば、押し込み時間を変更するよ
うに構成されており、この一実施例においては、ロータ
リエンコダ４４における検出結果が、ローラホルダ１６
の回転速度に換算した状態で、１００回転／１時間まで
の低回転速度領域において、アクチュエータ５２による
押し込み時間がローラホルダ１６の回転速度に応じて変
化するように、その励磁時間を規定され、２００回転／
１時間以上の高回転速度領域においては、脈動の影響が
実質的に無視することが出来るので、アクチュエータ５
２による押し込み動作を禁止すべく、その励磁時間を零
となるように規定されている。

以下に、この一実施例のローラポンプ１０にいて、電磁
ソレノイド５０の励磁時間、即ち、アクチュエータ５２
の押し込み時間の設定に関して具体的に説明する。

例えば、押圧ローラ２０の配設個数を、上述したように
６本とし、軟質チューブ３４の外径を４．５ｍｍ、内径
を３．２闘と設定して、ローラホルダ１６の１回転によ
る送液量を０．５ｍｊ２とし、ローラポンプ１０におけ
る送液流量の変更範囲（調節範囲）を１〜５００　ｍ　
ｆ２　／　ｈ　Ｌ、軟質チューブ３４に接続されるチュ
ーブセットの注入針（図示せず）から垂れ落ちる１滴の
液量を０．０１１ｍＩ２とすると、ローラホルダ１６の
回転速度に応じての、送液流量Ｑ、脈動数Ｍ、並びに、
１秒間に発生ずる針先からの水滴の数Ｓ（計算値）は、
以下の表に示す如くなる。

表 ここて、押圧ローラ２０が軟質チューブ３４の押圧を解
除した際における軟質チューブ３４の元の形状への復元
量は、約０．０４２ｍｊ２である。

そして、上述したように、注入針における１滴は、約０
．０１１ｍｊ２であるので、１回の脈動により実質的に
４滴分の輸液の滴下が止まることとなる。このような輸
液の滴下の停止状態は避けなければならない状態であり
、この為、この脈動発生状態を抑制する必要が生じる。

一方、ローラホルダ１６の回転速度が早くなると、注入
針から滴下する輸液の状態は、間欠的な滴下状態から連
続的な状態となり、見掛は上、脈動の影響が見られなく
なる。この結果、この脈動の発生を積極的に抑制する必
要は無くなる。

即ち、発生した脈動から次に起こる脈動までの実際の輸
液の送液流量は、０．０８４　（〜０，５：　６ｍｊ２
）である。そして、このローラポンプ１０による送液流
量が５０　ｍ　ｆ！、／　ｈである状態において、概し
て１秒間に１滴の割合で滴下し、１００　ｍ　Ａ　／　
ｈにおいて、概して０．４秒間に１滴の割合で滴下する
こととなる。このポンプ流量が１００　ｍ　Ａ　／　ｈ
において、注入針から滴下する輸液の状態は略連続的と
なり、ポンプ流量が１５０ｍｆｆ／ｈ以上に設定された
状態で、連続状態となる。

このようにして、この一実施例においては、上述したよ
うに、ローラホルダ１６の回転速度か１００回転／１時
間までの脈動の影響が顕著になる低回転速度領域におい
ては、アクチュエータ５２による押し込み時間かローラ
ホルダ１６の回転速度に応じて変化するように、その励
磁時間を規定される。そして、ローラボルダ１６の回転
速度か２００回転／１時間以上の高回転速度領域におい
ては、脈動の影響か実質的に無視することが出来るので
、アクチュエータ５２による押し込み動作は実行されな
い状態となる。

以上詳述したように、この一実施例においては、押圧ロ
ーラ２０による軟質チューブ３４の押圧状態の解除タイ
ミングを、検出器３８を介して電気的に検出し、制御機
構４０において、この検出器３８からの検出信号と、ロ
ーラホルダ１６を回転駆動する駆動モータ２２の回転速
度を検出するロークリエンコーダ４４からの速度信号と
に基づいて、押し込み機構４２における電磁ソレノイド
５０の励磁時間、即ち、アクチュエータ５２の押し込み
時間を変更し、且つ、この速度信号により、実質的に脈
動の影響が無視出来る範囲に至った場合には、脈動抑制
機構３６の抑制動作を停止するようにしている。

このようにして、この一実施例によれば、脈動の影響が
無視できない場合には、この脈動の発生状態に正確に対
応した状態で、脈動を抑制するようにし、脈動による輸
液の送液状態に滞りが発生しないようになされ、また、
脈動の影響が無視できる場合には、この脈動抑制機構３
６による脈動抑制動作を停止して、より円滑なポンプ作
動状態を達成するようになされている。

また、この一実施例によれば、押圧ローラ２゜による軟
質チューブ３４の押圧解除タイミングか検出器３８によ
り電気的に検出されるので、その検出タイミングを遅延
回路４６により、任意の遅延時間で遅延させることか出
来、この結果、検出タイミングを実際の押圧解除タイミ
ングに正確に一致させることが出来、その抑制動作の隔
日性か向上することになる。

また、このように検出器３８と電磁ソレノイド４２との
間に、遅延回路４６が介在しているので、検出器３８の
配設位置は、如何なる位置でも良くなり、設計上の制約
から開放され、設計の自由度が増す効果が奏せられるこ
とになる。

更に、この一実施例では、検出器３８の配設位置に何等
限定が加えられることのみならず、その検出対象として
、この発明の必須構成要件である押圧ローラ２０を採用
しているので、この検出のための被検出部材を別途設け
る必要がなく、構成が簡略化される効果が達成されるこ
とになる。

この発明は、上述した一実施例の構成に限定されること
なく、この発明の要冒を逸脱しない範囲で種々変形可能
であることは言うまでもない。

例えば、上述した一実施例においては、押圧ローラ２ｏ
は６本配設されるように説明したが、この発明は、この
ような構成に限定されることなく、例えば、第３図に第
１の変形例として示すように、４本の押圧ローラを備え
るものであっても良い。用は、この押圧ローラ２０の配
設本数は少なくとも２本であれば良く、この場合、ガイ
１〜面の送液方向に沿う長さか、押圧している押圧ロラ
の中で、最も下流側に位置する押圧ローラによる軟質チ
ューブ３４への押圧状態が解除された際に、次に位置す
る（換言すれば、直上流側に位置する）押圧ローラ２０
により、軟質チューブ３４が実質的に押圧されているよ
うに設定されていれば良い。

また、上述した一実施例においては、検出器３８ば、押
圧ローラ２０により起動されるように説明したが、この
発明は、このような構成に限定されることなく、第４図
に第２の変形例として示すように、回動軸１４に一体回
転するカム部材５４を設け、このカム部材５４の外周面
に半径方向外方に突出するように等間隔に複数形成され
た突起部５４ｂにより順次起動されるように構成しても
良いものである。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明の第１に係るベリスタル
テイツク式液体ポンプは、軟質チューブの押圧点を順次
移動させることにより内部の液体を送液するペリスタル
テイツク式液体ポンプにおいて、駆動モータと、この駆
動モータにより蛸動的に駆動される複数の押圧手段と、
この押圧手段に一定間隔をおいて配設され、この間隙に
前記軟質チューブを装着した時に、前記押圧手段と協同
して前記軟質チューブを押圧する押圧面を備えたガイド
部材と、液体の送液方向に関して最も下流側に位置する
押圧手段による軟質チューブの押圧状態の解除を電気的
に検出する検出手段と、この検出手段により押圧状態が
解除された事が検出された際に、軟質チューブの前記量
も下流側の押圧手段よりも更に下流側の部分を押し込ん
で、軟質デユープ内を送液される液体に生じる脈動を低
減する脈動抑制手段とを具備する事を特徴としている。

また、この発明の第２に係わるペリスタルテイツク式液
体ポンプは、前記押圧手段の駆動速度に応じて、前記脈
動抑制手段の作動状態を所定の状態に切り替えうる切り
替え手段を更に備えることを特徴としている。

従って、この発明によれば、押圧手段が軟質チューブよ
り離れるときに生しる脈動現象を確実に低減して、医療
用ポンプとしても好適なペリスタルテイツク式液体ポン
プか提供されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わるペリスタルテイツク式液体ポ
ンプの一実施例の構成、蓋部材を取り外した状態で示す
正面図。 第２図は第１図のＩＩ　−ＩＩ線に沿って切断した状態
で示す断面図 第３図はこの本発明に係わる一実施例のペリスタルテイ
ツク式液体ポンプの第１の変形例の構成を、蓋部材を取
り外した状態で示す正面図；そして、 第４図はこの発明に係わる一実施例のペリスタルテイツ
ク式液体ポンプの第２の変形例の構成を、蓋部材を取り
外した状態で示す断面図である。 図中、１０・・・ペリスタルテイツク式液体ポンプ（ロ
ーラポンプ）、１２・・・ポンプ本体、１４・・・回動
軸、１６・・・ローラボルダ、１８ａ；１８ｂ・・・軸
受装置、２０・・・押圧ローラ、２２・・・駆動モータ
、２２ａ・・・駆動軸、２４・・・ウオームギヤ、２６
・・・つオームホイール、２８・・・蓋部材、３０ａ・
・・押圧面、３０・・・押圧部材、３２・・・ガイド部
材、３４・・・軟質チューブ、３６・・・脈動抑制機構
、３８・・・検出器、４０・・・制御機構、４２・・・
押し込み機構、４４・・・ロータリエンコーグ、４６・
・・遅延回路、４８・・・変更回路、５０・・・電磁ソ
レノイド、５２・・・アクチュエータ、５４・・・カム
部材である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軟質チューブの押圧点を順次移動させることによ
   り内部の液体を送液するペリスタルテイツク式液体ポン
   プにおいて、 駆動モータと、 この駆動モータにより蠕動的に駆動される複数の押圧手
   段と、 この押圧手段に一定間隔をおいて配設され、この間隙に
   前記軟質チューブを装着した時に、前記押圧手段と協同
   して前記軟質チューブを押圧する押圧面を備えたガイド
   部材と、 液体の送液方向に関して最も下流側に位置する押圧手段
   による軟質チューブの押圧状態の解除を電気的に検出す
   る検出手段と、 この検出手段により押圧状態が解除された事が検出され
   た際に、軟質チューブの前記最も下流側の押圧手段より
   も更に下流側の部分を押し込んで、軟質チューブ内を送
   液される液体に生じる脈動を低減する脈動抑制手段とを
   具備する事を特徴とするペリスタルテイツク式液体ポン
   プ。
2. （２）前記押圧手段の駆動速度に応じて、前記脈動抑制
   手段の作動状態を所定の状態に切り替えうる切り替え手
   段を更に備えることを特徴とする請求項第１項に記載の
   ペリスタルテイツク式液体ポンプ。