JPH0599154A

JPH0599154A - 容積式ポンプ装置用ばね付勢弁

Info

Publication number: JPH0599154A
Application number: JP3049922A
Authority: JP
Inventors: Michael W Lawless; マイケル・ウイリアム・ローレス; Vernon R Natwick; バーノン・ルーベン・ナツトウイツク
Original assignee: Abbott Laboratories
Current assignee: Abbott Laboratories
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 1993-04-20
Also published as: AU7277391A; CA2038287A1; EP0446898A3; EP0446898A2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】簡単に容積式ポンプからの流体の正確な流量を
維持するためにたわみ管が圧縮された時に流体が押しの
けられるたわみ管の剛性又は弾性の変動又は変化を補整
する。【構成】入口側クラツキング弁４６の弁面１０６ａから
上方に延在しているのは弁アーム１０８である。たわみ
管３４の剛性がバランスブロック４２と板ばね１１０と
に作用するが、その際作用した剛性に比例して発生する
平衡力により弁面１０６ａが圧板９４へ枢動し、たわみ
管を圧搾すべく入口側クラツキング弁４６のその部分で
発生する力が増大する。たわみ管の剛性はある程度弁面
による圧搾力に抵抗する。従って、弁面がたわみ管を圧
搾するに要する力に影響を及ぼす当該たわみ管の弾力性
の変動が、バランスブロック４２により自動的に補償さ
れる。クラツキング弁４６は３つの動作モードを有し、
弁面に印加される力も各動作モードごとに異なってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、ポンプ弁に関
するもので、更に詳しくは、管を圧縮することによっ
て、管内の流体を押しのける容積式ポンプに使用する弁
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体薬剤の静脈投与は、従来、点滴調整
式重力流れシステムを使用して行われてきた。一般に、
液体を所定の流量で給送するのに、ポンプを使用して、
注入液体のより正確に調整された流れを得ることができ
る。この理由により、袋又はびんの容器から患者まで直
接延在する連続ラインを介して、薬剤を静脈内へ投与す
るのに、蠕動ポンプがしばしば使用される。たわみ管の
ＩＶラインが、蠕動ポンプ本体内に形成されたチャンネ
ル内にねじ込まれ、たわみ管のこの部分が圧縮されて、
流体をポンプから押しのける。

【０００３】ある型式の蠕動ポンプでは、ローラが回転
アームの各端に装着されている。これらのローラは、ア
ームが回転するにつれて、たわみ管の長手軸心に沿って
前進することにより、管を圧縮し、液体薬剤をポンプか
ら各前進ローラの前方へ押しのける。

【０００４】別の型式の容積式蠕動ポンプは複数の指状
のプランジャを備える。プランジャは、順に作動してた
わみ管の一部を圧縮することにより、流体をポンプから
管内に貫流させる圧縮給送点を形成する。典型的に、プ
ランジャは、モータ駆動軸に沿って配置された複数のカ
ムによって作動せしめられる。このようなポンプの一例
は米国特許第4,479,797号に記載されている。

【０００５】蠕動ポンプで投与される流体の流量は、通
常、回転アームの速度を変動させることにより、又は、
たわみ管内の流体を押しのける力を伝達するカムの回転
速度を変動させることにより制御される。ポンプを貫通
するたわみ管の容積の変化は、流体がポンプによって投
与される流量に大きく影響する。薬剤を静脈投与するの
に用いられる使い捨ての管セットは、典型的に、ポリ塩
化ビニール(PVC)から成る。PVC管の絶え間ないたわみに
より、圧縮状態から圧縮力を除去した完全非圧縮状態に
弾性的に回復するその能力が劣化する。ポンプの初期の
使用中でさえ、PVC管は非圧縮形状に比較的ゆっくりと
復帰する。このように、管の弾性の経時変化により、各
ポンプ動作サイクル又は各汲上げストローク中に蠕動ポ
ンプによって給送される液体の量が変動する。管の弾性
又は剛性のこの変動は、流体がポンプによって吐出され
る流量の誤差として現われる。

【０００６】たわみ管を非圧縮形状まで開放させたり、
蠕動ポンプに通常使用される低コストのPVC管セットの
不適当な弾性を補整するために、管整形器が蠕動ポンプ
で使用されてきた。管整形器は、汲上げ圧縮力を除去し
たり減少した時に圧縮された管を横方向に締め付けて、
管を丸い非圧縮形状に再び戻す。各々の周期的な汲上げ
圧縮の後、管を完全非圧縮状態に復帰させることによ
り、管をポンプ内で長期間に渡り使用した後でさえ、流
体の充満した内部通路の容積は大略一定のままである。
管整形器を使用する代りに、PVC管よりもはるかに良好
な弾性特性を有するシリコン管を蠕動ポンプに使用する
こともできるが、この方法は使い捨ての管セットのコス
トを大幅に上昇させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本願と同一の出願人に
よって1990年３月15日に提出された「ばね付勢クラッキ
ング弁を備える容積式ポンプ」と題する米国特許出願第
494,210号において、従来の蠕動ポンプを使用するより
もはるかに正確で、且つ、一定の流量が得られる新規な
容積式ポンプが開示されている。この米国特許出願に開
示された容積式ポンプは、ばね付勢された入口弁及び出
口弁の間に配置されたたわみ管の部分内から流体を押し
のける。管のその部分が最初に圧縮されるにつれて、入
口弁が所定のクラッキング圧で流体によって開放される
ことにより、圧縮されたその部分内の過剰流体が貯蔵容
器に逆流し得るようにしている。次に、入口弁は完全に
閉じて、出口弁はクラッキング圧によって開放されて、
所定量の流体が所定のクラッキング圧においてポンプか
ら患者に流れ得る。

【０００８】明らかに、管の剛性又は弾性の変動はクラ
ッキング圧、従って、この容積式ポンプが流体を吐出す
流量の精度に影響する。従って、この新規な容積式ポン
プに使用されるたわみ管の弾性の変動の影響は、かかる
管を従来の蠕動ポンプに使用した時の弾性の変動の影響
と幾分類似している。

【０００９】従って、簡単に上述した新規な容積式ポン
プからの流体の正確な流量を維持するために、本発明
は、たわみ管が圧縮された時に流体が押しのけられるた
わみ管の剛性又は弾性の変動又は変化を補整することを
その目的とする。

【００１０】本発明の別の目的は、ばねによって付勢閉
鎖されると共に、管内の流体圧力が所定レベルに到達し
た時は、管の剛性又は弾性の変動とは大略独立して、開
放される容積式ポンプに使用するポンプ弁を提供するこ
とである。

【００１１】本発明の更に別の目的は、たわみ管の剛性
又は弾性の変動を補整するように、閉鎖されたポンプ弁
を付勢するように作用する力を変動させて、弁を開放す
るのに大略一定の圧力が必要となるようにすることであ
る。

【００１２】又、本発明の更に別の目的は、流体を所定
圧力で管内で貫流させるために、管内を貫流する流体流
れを制御するように管に圧縮力を印加する表面と、その
圧縮力と反対の力を生成するようにこの表面に作用する
管内流体圧力とを有するポンプ弁を提供することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明において、弾性部
材によって形成される通路を貫流する流体流れを制御す
る弁は、弾性部材を支持する支持手段を有するフレーム
を備える。弁部材が、揺動軸心回りで回転するように揺
動自在にフレーム装着されていると共に、通路の支持手
段とは反対側に配置されている。弁部材は、揺動軸心の
両側で対向する力で弾性部材と当接する同等でない第１
表面及び第２表面を備える。ばねが、フレームと弁部材
の間に配設されて、弁部材に印加されるクラッキング力
に寄与して、弾性部材を第１表面と支持手段の間で圧縮
するように、弁部材を揺動軸心の回りで揺動するように
付勢する。

【００１４】このように、クラッキング圧により通路が
開放される所定のクラッキング圧を通路内の流体圧力が
超えるまで、弁部材は第１表面と支持部材の間の通路を
閉鎖する。通路が開放されるにつれて、流体が通路を貫
流し始める。弁部材の第２表面の弾性部材との当接によ
って発生する力も、弾性部材の弾性に依存する量だけ、
クラッキング力に寄与して、クラッキング圧を変動させ
るような弾性部材の弾性の変化を補整する。弾性部材は
たわみ管を備えることが好ましい。

【００１５】更に、弁は、第１表面がクラッキング力よ
りも比較的大きい力で弾性部材を圧縮することにより、
クラッキング圧と独立して、通路を閉鎖して通路を貫流
する流体流れを防止するように、弁部材を揺動する閉鎖
手段を備える。閉鎖手段は、ハウジングと弁部材の間に
装着された第２ばねを備える。通路と貫流する流体流れ
を妨げるために、第２ばねは、弁部材によって弾性部材
に印加される圧縮力を増加するように、選択的に制御さ
れる。

【００１６】一実施例において、第１表面が位置する弁
部材の第１部を、第２表面が位置する弁部材の第２部に
接続するばねリンクが弁部材に設けられる。この実施例
において、ばねリンクは、弁部材の第１部が弁部材の第
１部と支持手段の間の通路が開放された位置を占め得る
のに充分な弾性を有する弾性薄板を備えることが好まし
い。通路を開放するために、弁部材の第１部は第２部よ
りも弾性部材から遠方に揺動し、次に、弾性部材は大き
く圧縮される結果、第１部と弾性部材は、第１表面と支
持手段の間及び第２表面と支持手段の間に位置する。通
路を開放するように、クラッキング力に抗して第１表面
を弾性部材から離隔するように揺動する揺動手段が設け
られている。

【００１７】流体が汲上げられる通路を形成するたわみ
部材の弾性の変化に対してクラッキング弁を補正する方
法が本発明の別の態様を構成する。この方法は上記した
クラッキング弁を構成する部材の機能と大略合致した工
程を備える。

【００１８】本発明は、又、たわみ管内の加圧流体の流
れを制御するクラッキング弁の別の態様に関する。この
クラッキング弁は、圧縮力をたわみ管に印加する細長表
面を有する、揺動自在に装着した弁部分を備える。たわ
み管と当接する細長表面は、たわみ管の長手軸心と心合
せされた長手突起と、長手軸心を横切る横断突起によっ
て形成される大略Ｔ字形状を備える。たわみ管内の流体
圧力が所定のクラッキング圧を超えるまで、横断突起が
たわみ管を貫流する流体流れを妨げるのに充分な流れ制
御力で、細長表面がたわみ管と当接するように細長表面
を揺動するべく、ばねが弁部材を付勢する。流体圧力
は、長手突起を包含する長手表面の面積に渡り、たわみ
管内に作用して、流れ制御力を超える力を達成する。そ
の結果、通路が、流体が横断突起を通過して流れるたわ
み管内で開放される。

【００１９】クラッキング弁において、横断突起と長手
突起は、たわみ管によって容易に得られる適合湾曲を超
えない半径を有する湾曲によって、少なくとも部分的に
形成されることが好ましい。横断突起は、長手突起がた
わみ管と当接する地点よりも、加圧流体から離隔した地
点においてたわみ管と当接するように細長表面上に配置
されている。好ましくは、長手突起は、たわみ管の直径
の少なくとも２倍の長さを有すると共に、横断突起から
離れるより近付くにつれて大きく隆起するように、弁部
材の表面から外方に延在する。

【００２０】更に、クラッキング弁は、クラッキング圧
の変化を最小化するように、たわみ管の弾性の変動を補
整する補整手段を備える。補整手段は、たわみ管と当接
する第２表面を備え、この第２表面と第１表面は、弁部
材が揺動する揺動軸心の両側に配置されている。

【００２１】

【実施例】本発明では容積式ポンプを用いているが、容
積式ポンプはその作動ストローク時に、常時、しかも、
繰り返して所定圧力で所定量の液体を吐き出すことがで
きるので、所望の流量が確実に得られることから、その
様な特定の型式のポンプを利用することが本発明にとっ
て重要事項の一つである。

【００２２】図１に、本発明による容積式ポンプ装置30
における流体回路をブロック図にて示す。この容積式ポ
ンプ装置30の構成部品は、その吸込み口から吐出し口に
かけての流体回路の沿ってほぼ直列に配置されている。
ポンプ装置30によりくみ出される液体31は、容器32から
たわみ管34へと吸い込まれ、その後たわみ管のポンプ入
口部34aへと流れ、ポンプ部34bを経てポンプ出口部34c
から吐き出される。たわみ管のポンプ出口部34cは、患
者の静脈に液体31を注射する注射針もしくはカテテール
36に接続されている。言うまでもないことではあるが、
本発明の容積式ポンプ装置30は他の用途のも利用できる
ものであり、その場合でもポンプ装置の下流側に他の流
体装置を設けてたわみ管のポンプ出口部34cをその流体
装置に接続する。

【００２３】尚、本発明の説明の便宜上、たわみ管のポ
ンプ入口部34a、ポンプ部34b、ポンプ出口部34cなどは
たわみ管34の一部分として説明している。このたわみ管
34は、医学分野で広く使われている静脈注射用接続管と
しての、内径0.100インチ、外径0.137インチの使捨て式
塩化ビニール製チューブが望ましい。

【００２４】この様に容積式ポンプ装置を利用する場
合、液体31が容器32から患者へと自由に流れるのを防ぐ
のが望ましい。そのため、容積式ポンプ装置30には、水
頭圧の作用で容器31から患者へと液体31が自由落下する
のをせき止めるべくたわみ管の入口部34aをクランプす
る流体ラッチ38が設けられている。この流体ラッチ38
は、容積式ポンプ装置30の通常作動時には液体31の流れ
をせき止めるようなことはしないが、容積式ポンプ装置
30へのアクセス扉78（図２と図３に示す）が開扉させら
れると、たわみ管の入口部34aが自動的にクランプされ
るようになっている。他方、閉扉したままの場合では、
後述の場合に限って容積式ポンプ装置30により液体31の
自由流が阻止されるようになっている。アクセス扉78の
位置、即ち、アクセス扉78が開扉したか、閉扉したかど
うかは、扉検出器62により検出されるようになってい
る。この扉検出器62は、アクセス扉78が開扉すると開扉
信号を発して容積式ポンプ装置30の動作を停止させるよ
うになっている。同様に、流体ラッチ38にチューブ検出
器40を接続して、流体ラッチ38ないにたわみ管34が接続
されているかどうかを検出するようになっており、たわ
み管34が接続されていない場合には無接続信号を発して
容積式ポンプ装置30の動作を停止させるようになってい
る。たわみ管34が接続されている場合には、このチュー
ブ検出器40は接続信号を出力するが、この接続信号が出
力されている限り、容積式ポンプ装置30の動作は許容さ
れる。

【００２５】たわみ管34の入口部34aにバランスブロッ
ク42が設けられていて、たわみ管34の弾力性の変動を補
償するようになっている。このバランスブロック42の詳
細な機能と動作については後述する。

【００２６】バランスブロック42の次段には入口側圧力
検出器44が設けられていて、たわみ管の入口部34aにお
ける液圧を検出するようになっている。この入口側圧力
検出器44の出力である圧力信号は、ポンプ装置の動作を
モニターすると共に、たわみ管の入口部34aが閉塞した
かどうかを検出するのに用いられる。

【００２７】本発明の容積式ポンプ装置30における重要
な構成部品は入口側クラッキング弁46であって、入口側
圧力検出器44の下流側に設けられている。この入口側ク
ラッキング弁46は、その下流側に順次設けられているプ
ランジャ48と出口側クラッキング弁52と協働して、容積
式ポンプ装置30によるたわみ管のポンプ部34bからの所
定量の液体吐き出しを行なわせると共に、例えば容器32
内の水位の上昇とか、たわみ管の出口部34cの背圧の変
動とかによる入口部および出口部での液圧の変動による
影響が容積式ポンプ装置30に及ばないようにしている。
出口側クラッキング弁52には流れ検出器54が接続されて
おり、この流れ検出器54から、容積式ポンプ装置30によ
る出口部34cへの液体吐き出しが首尾よく行われたかど
うかを示す出力信号が出されるようになっている。プラ
ンジャ48の両側に設けてあるものはチューブ整形器50
a、50bで、ポンプの各動作サイクル時にたわみ管のポン
プ部34bに液体が充填されるにつれて当該ポンプ部34bを
迅速に形を整えるなりにして、各ポンプ動作サイクル毎
所定量の液体が充填されるように作用する。

【００２８】出口側圧力検出器56は、たわみ管の出口部
34cにおける液圧、即ち、容積式ポンプ装置30の液体吐
出し圧に対応する出力信号を発するようになっている。
出口側圧力検出器56により検出される吐出し圧は、容積
式ポンプ装置30の動作をモニターしたり、たわみ管34で
の閉塞の有無を検出したりするのに利用される。

【００２９】この出口側圧力検出器56の下流側にもバラ
ンスブロック58が設けられていて、前述の入口側クラッ
キング弁46と協働する前述のバランスブロック42と同様
に、出口側クラッキング弁52と協働して、たわみ管34の
剛さないし弾力性の変動を補償するようになっている。

【００３０】前述の流体回路の最終段には、気泡検出器
60が設けられている。この気泡検出器60は、容積式ポン
プ装置から吐き出される所定量の液体よりも大きい気泡
を検出するものであって、液体におけるこの気泡の存在
が検出されると、気泡検出信号を出力してポンプ装置30
の動作を停止させると共に、警報を発することにより、
気泡混入液体の注入による患者での塞栓発生を防ぐよう
にしている。この気泡検出器60は、従来公知の圧電型超
音波発信器と超音波受信器とで構成されており、超音波
発信器からの出力である超音波信号がたわみ管を横切っ
て受信器に受信されるように、両者はたわみ管の出口部
34cを挟んで両側に配置されている。従って、たわみ管
の出口部34cを正常に流れていると、発信された超音波
は効率よく受信器に受信されるが、流れている液体に気
泡が存在すると超音波の伝送パターンが乱れるので、液
体における気泡の混入を検出することができる。即ち、
液体に気泡が混入されていると、受信器が受信する超音
波の振幅が変動するが、それによりたわみ管の出口部34
cを流れる液体における気泡の存在を検出することがで
きるのである。この気泡検出器60の詳細な構成について
は、当業者にはよく知られているところであるので、こ
こでは説明しない。

【００３１】図２と図３とに容積式ポンプ装置30を斜視
図にて示す。図示のように容積式ポンプ装置30は、その
上面に持ち運びの都合を考えて形成したハンドル72を備
えた成形プラスチック製ハウジング70と、操作パネル74
と、表示パネル76とで構成されている。操作パネル74と
表示パネル76とは容積式ポンプ装置30の前面の右側に設
けられていて、取扱い者がポンプ装置を操作したり、表
示されたデータを視認、モニターするようになってい
る。

【００３２】ハウジング70の背面にはクランプ88が形成
されているので、例えば患者が横臥するベッドのフレー
ムとかなどの柱86に容積式ポンプ装置30を取外し自在に
装設できるようになっている。このクランプ88は、垂直
支持柱に装設する従来公知の医療機器によく使われてい
るものと同一であってもよいので、ここではその詳細な
説明は行わない。

【００３３】図２において、アクセス扉78は閉扉されて
いるものとして図示してある。それに対し、図３ではア
クセス扉78は開扉されている。アクセス扉78に設けられ
ているハンドル80は掛け金式ハンドルで、それを上方に
引いて枢動させるとアクセス扉78がヒンジ96を中心とし
て開扉するようになっている。この様に開扉している
と、たわみ管34が辿る流体回路が形成された内カバー92
にアクセスできるようになる。前述のように、容積式ポ
ンプ装置30がたわみ管34を介して容器32と接続されてい
る状態でアクセス扉78を開扉すると、流体ラッチ38がた
わみ管の入口部34aを自動的にクランプするので、容器3
2からの液体が容積式ポンプ装置30へと深く流入するの
が阻止される。アクセス扉78の開閉に応動して流体ラッ
チ38を作動させる機構については、本発明の要旨に特に
必要なものではないので、ここでは説明しない。

【００３４】アクセス扉78の側壁には上スロット82と下
スロット84とが形成されている。たわみ管の入口部34a
はハウジング70の内部を上方へと延在した後下方へと折
曲されてこの上スロット82を介して外部へ延在している
ので、換言すれば、ハウジング70の内部上方でループを
形成しているので、容器32から漏れた液体31は、このル
ープに滞留して容積式ポンプ装置30へと流入しないよう
になっている。アクセス扉78を開扉すれば、内カバー92
の長手方向中心軸に沿って形成されている流路90に直に
接続できる。たわみ管34の出口部34cは、下スロット84
を介して外部へと延在している。また、アクセス扉78の
内面には圧板94が配設されていて、アクセス扉78が閉扉
され、しかも、ハンドル80を元に戻してラッチを掛ける
と、この圧板94が流路90の長手方向に沿うたわみ管34と
接触するようになる。

【００３５】図４から図６までには、容積式ポンプ装置
30の内部構成が詳細に図示されている。前記した圧板94
は、たわみ管34を圧搾する容積式ポンプ装置30の各構成
部品に対して基準面を定めるものであって、複数の螺旋
ばね212によりアクセス扉78に対して浮上した状態で取
り付けられていると共に、そのばね212の作用でアクセ
ス扉78の内面から隔離する方向に付勢されている。従っ
て、アクセス扉78を閉扉すると、圧板94は、複数箇所に
て内カバー92と接触して比較的剛い螺旋ばね212を幾ら
か圧縮する。この様に螺旋ばね212が圧縮することによ
り、閉扉時のアクセス扉78のガタつき及びその他の構成
部品のガタを吸収することができる。もし、この様にガ
タつきを吸収できないのであれば、圧板94により定めら
れる基準面の位置が狂うことになる。

【００３６】容積式ポンプ装置30の大部分の構成部品
は、ハウジング70内のフレーム100に装架されている。
例えば、フレーム100は入口側クラッキング弁46と出口
側クラッキング弁52とがそれぞれ枢動する枢支マウント
102、104を備えている。

【００３７】入口側クラッキング弁46は、弁面106aに沿
うたわみ管の入口部34aと接触する。同様に、出口側ク
ラッキング弁52も、弁面106bに沿うたわみ管の出口部34
cと接触する。そこで、入口側クラッキング弁46と出口
側クラッキング弁52とが枢動すると、それぞれの弁面10
6a、106bとたわみ管との接触圧が変化して、このたわみ
管を圧板94に押しつけることにより当該弁での液体の流
れを制御するようになっている。プランジャ48は、圧板
94に対してたわみ管のポンプ部34bを圧搾して、入口側
クラッキング弁46と出口側クラッキング弁52との間に形
成されているポンプ室内の液体を吐き出すようになって
いる。この様に容積式ポンプ装置30には入口側クラッキ
ング弁46と出口側クラッキング弁52とが設けられている
ことから、後述の説明から一層明らかになるように本発
明による容積式ポンプ装置は従来の蠕動プランジャ型ポ
ンプ装置とは異なった態様で作用する。

【００３８】入口側クラッキング弁46の弁面106aから上
方に延在しているのは弁アーム108である。入口側クラ
ッキング弁用枢支マウント102のほぼ上方には平坦金属
製弾性屈曲体(flat metal spring flexures)、即ち、金
属製板ばね110があって、前記したバランスブロック42
がこの板ばね110を介して、弁アーム108の背面に形成さ
れたスロット134に連結されている。板ばね110はスロッ
ト134内に差し込まれて、屈曲することにより圧板94か
ら弁面106aを離間させるべく弁アーム108を枢動させる
ようになっている。この時の弁アーム108の枢動角は、
バランスブロック42によるたわみ管34の圧搾にともなう
当該チューブ内での液体の流れを遮断しない限りできる
だけ大きく採られている。入口側クラッキング弁用枢支
マウント102は、入口側クラッキング弁46からたわみ管3
4の両側へと下方に延在する枢動アーム136と枢動自在に
連結されていると共に、バランスブロック42と弁面106a
との間に調心されている。そこで、たわみ管34の剛性が
バランスブロック42と板ばね110とに作用するが、その
際作用した剛性（もしくは、弾力製の疎失）に比例して
発生する平衡力により弁面106aが圧板94の方へと枢動す
るので、たわみ管を圧搾すべく入口側クラッキング弁46
のその部分で発生する力が増大する。また、たわみ管34
の剛性はある程度弁面106aによる圧搾力に抵抗する。従
って、弁面106aがたわみ管を圧搾するのに要する力に影
響を及ぼす当該たわみ管の弾力性の変動が、バランスブ
ロック42により自動的に補償されるのである。

【００３９】前述の入口側クラッキング弁46は３つの動
作モードを有し、また、たわみ管34を圧搾すべく弁面10
6aに印加される力も各動作モードごと異なっている。弁
アーム108には、二つの異なったばね付勢力が作用する
ようになっている。また、弁アーム108には、この弁ア
ーム108の一端に配置されて、ノブ114に作用している平
坦金属製クラッキング用弾性部材、即ち、クラッキング
用板ばね112から流れ制御力が作用するようになってい
る。それに、入口側クラッキング弁46を通る液体の流れ
を完全に遮断し得る程度たわみ管34を圧搾するのに必要
な力が平坦金属製遮断用弾性部材、即ち、遮断用板ばね
120から生ずるようになっている。この遮断用板ばね120
は、弁アーム108の片側に配置した側アーム116に作用し
ているから、この遮断用板ばね120とクラッキング用板
ばね112とから生ずる合成力により（それにバランスブ
ロック42が醸し出す平衡力も相俟って）、枢支マウント
102を通る枢支軸を中心として入口側クラッキング弁46
を枢動させられ、それによりたわみ管34での液体の流れ
を完全に遮断することができる。

【００４０】板ばね112、120から弁アーム108に力を作
用させるべきかどうか、換言すれば、入口側クラッキン
グ弁42の動作モードを選択的に定めるのに、入口側弁用
カム追従子122が用いられている。このカム追従子122
は、追従子用弾性部材、即ち、追従子用板ばね128を介
して複数のブロック130に取り付けたフード126に回転自
在に装架したローラ124で構成されている。ブロック130
は、クラック用板ばね112と遮断用板ばね120とを、フレ
ーム100の一部分を構成するブラケット135に取り付ける
ためにも使われており、両者間には適当な間隙が設けら
れている。

【００４１】前記したローラ124は、回転カムアセンブ
リ142に設けた入口側弁用カム軌道140に沿って転動する
ようになっている。回転カムアセンブリ142は、ベアリ
ング220（図５と図６を参照）を介してフレーム100にそ
の両端を支承させたカムシャフト144上で回転する。図
５と図６に示すように、駆動モータ146からは駆動シャ
フト148が下方に延在しており、この駆動シャフト148の
下端に螺旋ギャ224が装着されているが、この螺旋ギャ2
24がカムアセンブリ142の一端に形成もしくは装着させ
たギャ222と係合しているので、モータ146の駆動時には
カムアセンブリ142が図４から見て時計方向に回転す
る。ローラ124がカム軌道140のカム面と接触する位置と
カムシャフト144との間の距離は、カムアセンブリ142の
回転に伴って変わるが、その時カムアセンブリ142は、
弁アーム108に作用する力を制御するべくカム追従子122
を前後動させる。つまり、フード126が遮断用板ばね120
に抗して半径方向後方へ移動させられると、遮断用板ば
ね128が即アーム116から離れる方向へ持ち上げられて、
遮断用板ばね128から側アーム116に通常作用していた力
が除去され、従って、弁面106aからたわみ管34に作用し
ている全ての力が減少する。この状態にあっては、入口
側クラッキング弁46は「クラッキングモード」になって
いる。

【００４２】また、フード126が半径方向外側に更に移
動させられると、遮断用板ばね120が弁アーム108の片側
に形成されているV-字形側アーム118と接触するので、
側アーム108の作用により圧板94から遠方へと弁面106a
を枢動する。この状態にあっては、入口側クラッキング
弁46は「開モード」にあって、容器32内の液体31がたわ
み管の入口部34aを介してポンプ部34bへと自由に流入す
る。同時に、弁面106aが圧板94から離間すると板ばね11
0が屈曲するので、バランスブロック42はたわみ管の入
口端34aを流れる液体を遮断するようなことはない。

【００４３】更に、両方の板ばね120、112が弁アーム10
8に作用するようになると、たわみ管34が弁面106aによ
り圧板94との間で圧搾されるので、たわみ管内での液体
の流れが完全に遮断される。この状態では、入口側クラ
ッキング弁46は「閉モード」にある。

【００４４】入口側弁用カム軌道140とプランジャ用カ
ム軌道152との間に出口側弁用カム軌道150が介装されて
いる。プランジャ用カム軌道152のカム面は、たわみ管
のポンプ部34bを圧板94に対して押圧するためにカムシ
ャフト144から半径方向への距離が外周に沿って変わる
ように形成されている。即ち、プランジャ48のベース15
6にローラ154が回転自在に装架されており、そのローラ
154がカム軌道152のカム面上を転動するようになってい
る。また、ローラ154の両側におけるベース156の部分に
はチューブ整形用ローラ160が装架されているが、詳細
な配置関係は図５と図６とに示してある。この整形ロー
ラ160によるたわみ管34の成形作用についてはこれらの
図面を参照しながら後述する。

【００４５】図４において仮想線で示すように、カムア
センブリ142の背後には、トルク補償軌道170が配置され
ている。このトルク補償軌道170には円錐形のトルク補
償ローラ172が転動してカムアセンブリ142に回転トルク
を作用させるようになっている。これにより、入口側弁
用カム軌道140、出口側弁用カム軌道150、プランジャ用
カム軌道152の形状の急速変化に伴う対抗トルクを補償
するようになっている。このトルク補償ローラ172は、
カムアセンブリ142に付勢力を作用させるトルク補償用
平坦金属製弾性部材、即ち、トルク補償用板ばね174に
装架されている。

【００４６】出口側クラッキング弁52は、入口側クラッ
キング弁46と同様にY-字形の構造を呈していて、出口側
弁用弁面106bとバランスブロック58とに連結した出口側
弁用アーム180を備えている。出口側クラッキング弁52
の枢動アーム136は下方に延在してたわみ管34を跨って
いると共に、フレーム100に支持された枢支マウント104
に装架されている。バランスブロック58はこのたわみ管
34の出口部34cと当接して、たわみ管34の剛性（もしく
は弾力性の疎失）に対応した力を作用させている。これ
により、出口側弁面106bがたわみ管34に印加する圧縮力
が増大するようになっているので、たわみ管34の剛性に
より生ずる圧縮作用に対する抵抗を補償もしくは平衡さ
せるようになっている。前述したバランスブロック42が
入口側クラッキング弁46におけるたわみ管の弾力性の変
動を補償するようになっていたのと同様に、このバラン
スブロック58も出口側クラッキング弁52におけるたわみ
管の弾力性の変動を補償するようになっている。しか
し、出口側クラッキング弁52は入口側クラッキング弁46
と同様に開モードへ枢動するようなことはないので、こ
のバランスブロック58は出口側弁アーム180に取り付け
られて一体化されている。また、出口側クラッキング弁
52の枢動範囲が入口側クラッキング弁46の枢動範囲より
も一層限られていることから、板ばね110は不必要であ
る。兎も角、容積式ポンプ装置30が液体を吐き出してい
ない時には、入口側クラッキング弁46と出口側クラッキ
ング弁52のいずれか一方が閉モードにあって、液体31の
たわみ管34での自由流を阻止している。

【００４７】図４では、出口側クラッキング弁52は閉モ
ードにあるものとして示してある。この状態では、たわ
み管34は圧板94に押圧されていて、たわみ管での液体の
流れを遮断している。この時、平坦金属製クラッキング
用弾性部材、即ち、クラッキング用板ばね182から、出
口側弁アーム180の頂部にあるノブ194に付勢力が作用し
ている。また、平坦金属製遮断用弾性部材、即ち、遮断
用板ばね188からも付勢力が、出口側弁アーム180の片側
から外側に延在する側アーム186に作用している。

【００４８】出口側弁用カム追従子190はカム軌道150上
を転動するローラ192を備えている。このローラ192は、
平坦金属製追従子用弾性体、即ち、追従子用板ばね196
に連結したフード194に回転自在に装架されている。こ
の板ばね196はローラ192を付勢してカム軌道150に接触
させている。これらの板ばね196、182、188のそれぞれ
の下端は、入口側クラッキング弁46における対応板ばね
と同様にボルト132によりブロック130を介してブラケッ
ト135に連結されている。従って、カム追従子190がカム
軌道150に沿って転動すると、フード194が遮断用板ばね
188と周期的に接触して、板ばね188を側アーム186から
離間する方向へ変位させるので、バランスブロック58と
クラッキング用板ばね182の付勢力からなる合成制御力
が弁面106bに伝達されてたわみ管34を圧板94に対して押
圧するようになる。この状態では、出口側クラッキング
弁52はクラッキングモードにある。

【００４９】そこでプランジャ48が圧板94に対してたわ
み管のポンプ部34bを押圧すると、閉栓している入口側
クラッキング弁46と出口側クラッキング弁52との間に捕
捉された液体による圧力がバランスブロック58とクラッ
キング用板ばね182の付勢力からなる合成制御力に対抗
して弁面106bに作用する。ところが、この捕捉された液
体の圧力が、出口側クラッキング弁52を僅かだけ開方向
に枢動させるのに充分なレベルに達すると、たわみ管の
ポンプ部34bにおける液体が出口側クラッキング弁52か
ら吐き出される。この様にして容積式ポンプ装置30から
所定量の液体31が吐き出されるのである。

【００５０】クラッキング用板ばね182には歪計198が装
着されている。この歪計198からは板ばね182に生じた歪
に対応した出力信号が発せられるので、出口側クラッキ
ング弁52での液体の貫流を伴う出口側弁アーム180の動
き、即ち、枢動角が判断できる。この歪計198は、プラ
ンジャ48の変位に伴ってたわみ管の出口部34cから液体
が吐き出されているかどうかを検出する流れ検出器54で
構成されている。たわみ管のポンプ部34bに比較的大量
の気泡やその他の圧縮性ガス状流体が含まれていると、
プランジャ48は、クラッキング用板ばね182とバランス
ブロック58とにより発生されたクラッキング力より大き
な液圧を醸し出すことができない。その場合、歪計198
は出口側弁アーム180の動きを検出することができなく
なるので、プランジャ48の吐き出し行程時に出口側クラ
ッキング弁52からの液体の流れがなかったことが判断で
きる。従って、歪計198からの信号は、容器32が空にな
ったかどうか、また、容積式ポンプ装置30への液体31の
が流れが途切れたかどうかを検出するのに利用できる。
尚、歪計198からの出力信号は、出口側弁アーム180の移
動に正確に対応した信号とは違って、単に二値信号(ON/
OFF)である。つまり、所期の液体の流れが得られない場
合に、この二値信号で、容積式ポンプ装置30を停止させ
たり、警報を発するようにする。こうすることにより、
医療従事者に対して矯正措置を取るように報知すること
ができる。

【００５１】言うまでもないことではあるが、出口側弁
アーム180の動きを検出する、もしくは、その手がかり
が得られる情報を検出できるものであれば、歪計198の
代わりに他の検出器を利用することも可能である。例え
ば、直線可変式変位量変換器(LVDT)を出口側弁アーム18
0に連結してもよい。この変換器は二つの電磁コイルを
用いていて、被検体、即ち、出口側アーム180の動きに
伴うの両者間での磁気結合度の相対変動に対応する信号
を出力するようになっているか、または、出口側弁アー
ム180の枢動に伴って容量か変化する可変コンデンサで
構成されていてもよい。同様に、ホール効果を利用した
検出器や光学検出器を利用して、出口側弁アーム180の
枢動運動を検出するようにしてもよい。

【００５２】入口側圧力検出器44は、入口側クラッキン
グ弁46とバランスブロック42との間に介装され、たわみ
管の入口部34aと当接するようにばねで付勢されたブロ
ック204で構成されている。このブロック204を付勢する
ばねは、プランジャ48の両側に配置され、かつ、長手方
向に延在する二対の板ばね204である。これらの板ばね2
02は、そのほぼ中間点を以て取付け部材106によりフレ
ーム100上の支持板266に連結されている。ブロック204
を支持板266に連結している板ばね202には、たわみ管の
入口部34a内での液圧に対応して板ばね202に生ずる応力
に応答する歪計200が設けられている。従って、たわみ
管の入口部34aでの液圧が装架すると、ブロック204と連
結した板ばね202の応力も増加するので、歪計200の出力
もそれに応じて変動する。

【００５３】出口側圧力検出器56も入口側圧力検出器44
と同様に、板ばね202の他端に連結したブロック210で構
成されている。４本の板ばねの内の中間板ばね210とい
ずれかの支持板266とに歪計208が設けられている。この
歪計208も、たわみ管の出口部34cでの液圧に応じて板ば
ね202に生ずる応力に基づいて、前記出口部34cでの液圧
に応じた出力信号を発する。この出口側圧力検出器56
は、例えば患者がたわみ管を踏んだり、その上を寝転ん
だりしたがためにたわみ管の出口部34cが捻れて、液体
の流れが遮断したかどうかを判断するのに用いる。この
様な状態でたわみ管の出口部34cが捻れると当該出口部3
4cでの液圧が異常増大するから、出口側圧力検出器56に
よりそれを検出して、警報を発するようにすると共に、
容積式ポンプ装置30を停止させるようにしている。

【００５４】図５から図７までにチューブ整形器50a、5
0bの詳細な構成を示す。容積式ポンプ装置30を利用する
に当たっては比較的低廉な塩化ビニール製チューブを用
いるのが望ましい。この様な塩化ビニール製チューブを
たわみ管34として用いた場合、容積式ポンプ装置30を稼
働させている限り、たわみ管のポンプ部34bでの作用が
一貫し、しかも、吐出し流量も一定となるのを確実にす
るために、チューブ整形器50a、50bを用いる次第であ
る。つまり、吐出し流量が比較的大きいと、吐き出しに
伴って一旦圧縮されたチューブは、それが塩化ビニール
製であれば、元の状態（最大断面積）に原状回復するの
に時間がかかる。そうなれば、各吐出し行程で吐き出さ
れる流量が、所望値よりも少なくなる。この様な問題を
避けるためにチューブ整形器50a、50bを用いて所定流量
の液体がたわみ管のポンプ部34cを貫流するように、当
該ポンプ部34bの原状回復を促進している。

【００５５】各整形器50a、50bは、長手方向に延在する
ジョー236を一端に備えた「く」字形アーム234で構成さ
れている。それぞれのアーム234は、整形ローラ160がア
ーム234の内面232に沿って転動すると枢支マウント230
を中心として枢動するように、その枢支マウント230に
装架されている。従って、プランジャ48が往復動する軸
に沿って上下動すると、その動きがロック状態にある(i
n lock-step)整形ローラ160に伝達されて適時にジョー2
36がたわみ管のポンプ部34bを挟持するので、プランジ
ャ48が圧板94から離間する方向へ上昇するとたわみ管34
は所定吐出し量を呈する、即ち、最大断面積を呈する形
状に整形させられるようになる。

【００５６】図５では、プランジャ48はたわみ管34を圧
板94に対して押圧してポンプ部34bから液体を吐き出す
状態に描かれているので、整形器50a、50bは互いに反対
方向に離間してたわみ管のポンプ部34bを離れている。
それに対して、図６では、プランジャ48は圧板94から離
間すべく上昇しているので、プランジャ48の上昇が整形
ローラ160を介してアーム234に伝達され、それに伴って
アーム234が枢支マウント230を中心として互いに近接す
る方向に枢動しつつ、ジョー236を以てたわみ管のポン
プ部34bを元の形状に強制的に整形している。

【００５７】プランジャ用カム軌道152の形状と寸法
は、たわみ管のポンプ部34bにおいて常時所定流量が得
られるように、たとえプランジャ34bがその移動ストロ
ークの最降下位置にきてもたわみ管のポンプ部34bを完
全に圧搾しない程度に、また、最上昇位置にあればたわ
み管のポンプ部34bと接触を保つように選定されてい
る。換言すれば、プランジャ48の押圧作用によるたわみ
管34の内側への圧縮率は、プランジャ48が上昇位置にあ
れば元の形状に対して約15%で、反対に下降位置にあれ
ば元の形状に対して約85%とするのが望ましい。この様
にたわみ管はその最大断面積を呈する状態に完全に復帰
する必要はないので、繰返し圧搾によりたわみ管34の弾
力性が変動しても、たわみ管34のポンプ部34bでの流量
が悪影響を受けるようなことは殆どない。

【００５８】尚、チューブ整形器50a、50bの移動範囲は
前述のように圧搾されたたわみ管のポンプ部34bを元の
形状の約85%となるまで復帰させるのに充分な範囲に調
節されているが、この調節は、アーム234に外側上部に
設けた楔受けスロット240に楔部材238を差し込んで、仮
想線242で示したようにアーム234の内側上部の内面232
を対応する整形ローラ160に対して前屈み状態にするこ
とにより達成できる。実線で示した内面232と仮想線242
との間の調節角度は、整形器50a、50bを製造している
際、叉は、容積式ポンプ装置30のこの様な構成部品を組
み立てているときに適当な矯正治具を用いて定めること
ができる。

【００５９】入口側クラッキング弁46と出口側クラッキ
ング弁52のそれぞれの詳細な構成を図８と図９とに示
す。これらの図面から明らかなように、枢動アーム136
は、たわみ管34を跨っていると共に、入口側及び出口側
圧力検出器44、56のそれぞれのブロック204、210とが両
者間で嵌合する程度、互いに隔離されている。図８で
は、入口側弁アーム108の頂部にある側アーム116とV-字
形側アーム118とが明確に図示されている。図９では、
カム追従子190と遮断用板ばね188、クラッキング用板ば
ね182とに対する側アーム186の具体的な配置関係が明確
に示いる。

【００６０】弁アーム108を付勢するのに平坦金属製弾
性体、即ち、クラッキング用板ばね112と遮断用板ばね1
20とを用いれば、他の付勢手段を用いるよりも迅速に付
勢力を制御できる利点がある。例えば、この板ばねの形
状をトリミングしたり、或いは、厚みを変えたりするこ
とにより、その板ばねから得られる付勢力（換言すれ
ば、ばね定数K）を特定状況ないし使用条件に合うよう
に変えたり、適当に制御することができる。このことは
容積式ポンプ装置30で用いる他の板ばね、即ち、追従子
用板ばね128、バランスブロック用板ばね110などについ
ても言えることである。従って、容積式ポンプ装置30の
クラッキング圧とその他の特性を正確に定めることがで
きる。

【００６１】バランスブロック42の断面形状が図13に示
されている。同様に、プランジャ48の断面形状が図14に
示されている。たわみ管の入口部34aと当接する、バラ
ンスブロック42の底面上の表面162と、たわみ管のポン
プ部34bと当接する、プランジャ48の底面上の表面164の
形状を、入口クラッキング弁46の表面106aの輪郭と比較
することは有益である。表面106aの横断面が図15に示さ
れ、その縦断面が図16に示されている。バランスブロッ
クは、たわみ管の入口部34a上に大略載置され、たわみ
管をたわみ管の剛性によって決まる程度だけ少したわみ
管を圧縮する。たわみ管34の弾性に対する応答性を改善
するために、バランスブロック42の表面162は比較的狭
い凸形状を有する。それとは逆に、プランジャ48の表面
164は、たわみ管内に貯えられた流体を押しのけるよう
に、たわみ管のポンプ部34bを大略圧縮しなければなら
ず、その横断面はこの機能をより良く果すために比較的
ゆるやかな凸形状を有する。たわみ管のポンプ部34bに
おける流体圧力に対する入口クラッキング弁46と出口ク
ラッキング弁52の応答性を助長するように、夫々の弁の
面106aと106bは、表面162又は164よりも大幅に異なる横
方向及び長手方向の輪郭を有する。

【００６２】図15、図16及び図17に示すように、弁の面
106aは、大略Ｔ字状に横断突起166と交差する長手突起1
68を備える。特に、図16に示すように、弁の面106aがた
わみ管34を圧縮する時、横断突起166はたわみ管34を貫
流する流体流れを禁止する。長手突起168の残りと比べ
て、長手突起168の横断突起166に近接した部分は、弁の
面106aからより遠方に外方に延在するか、又は、隆起し
ている。プランジャ48による圧縮の結果たわみ管のポン
プ部34bに形成される流体圧力は、長手突起168に沿って
たわみ管34内に作用して、流体圧力と長手突起168の面
積の積である力を発生する。この力は、たわみ管34を圧
縮している入口弁46のクラッキング力に打ち勝つのに充
分になるまで増大する。たわみ管のポンプ部34b内から
の流体のくさびが長手突起168の下に形成されて、流体
流れが最終的に横断突起166を通過せしめられる。

【００６３】長手突起168と横断突起166は共に、たわみ
管34によって容易に得られる適合曲率を超えない曲率半
径を有する。入口クラッキング弁46を所定のクラッキン
グ圧で揺動開放するのに充分に広い弁の面106aの面積に
渡って、たわみ管内に発生した圧力が確実に印加される
ように、長手突起168はたわみ管34の直径の少なくとも
２倍の長さを有する。

【００６４】出口クラッキング弁52上の弁の面106bは、
長手突起168と横断突起166から成る同様のＴ字状の長手
形態を有する。更に、クラッキング圧において、たわみ
管のポンプ部34b内の流体は、入口クラッキング弁46に
関して上記したように、出口クラッキング弁を開放する
ように、長手突起168の面積に渡り弁の面106bに作用す
る力を生成する。たわみ管のポンプ部34b内の流体によ
って生成されるトルクを増大するように、弁の面106aと
106b上において、長手突起168は、横断突起166よりも、
クラッキング弁が夫々揺動する揺動軸心から離隔して配
置されている。クラッキング圧において、そのトルク
は、横断突起166を介してたわみ管34に伝達される流体
制御力によって生成されるトルクを超える。前述したよ
うに、揺動軸心は、夫々、入口クラッキング弁46上の枢
支マウント102の中心と、出口クラッキング弁52上の枢
支マウント104の中心を通過する。

【００６５】本発明による容積式ポンプ装置30の動作態
様は図10から図12までに示してある。尚、図10から図12
までに示した容積式ポンプ装置30の断面図は、動作の説
明上必要な構成部品しか図示しておらず、また、図４に
示した断面図とは丁度反対側から見たものであるの、た
わみ管34を貫流する液体は左側から右側へ流れることに
なるし、たわみ管34の入口部34aと出口部34cとはそれぞ
れ図面の左側と右側に望むことになる。図４とは反対側
から容積式ポンプ装置30を見るのであれば、クラッキン
グ用板ばね112、182、遮断用板ばね120、188、カム追従
子122、199のそれぞれの相対位置関係が弁アーム108、1
80と対比して眺めることができる。

【００６６】先ず図10において、容積式ポンプ装置30の
入口側クラッキング弁46は開モードに設定されている。
この開モードにあっては、弁面106aは圧板94から離間し
て容器32内の液体がたわみ管の入口部34aへ流入させて
いて、ポンプ装置としては吸入行程になっている。この
状態を得るには、ローラ124がカムシャフト144から最大
距離にある入口側カム軌道140の部分と接触するように
なるまで、カムアセンブリ142を回転させる。すると、
入口側弁用カム追従子122が半径方向外側（図面上の左
側）へ変位するから、フード126は遮断用板ばね120と接
触して後者を側アーム116から離間させると共に、V-字
形側アーム118に当接せしめて枢支マウント102の回りの
反時計方向にクラッキング弁46を回動させることにな
る。同時に、プランジャ用ローラ154はカムシャフト144
から最短距離にあるプランジャ用カム追従子152の部分
と接触しているので、プランジャ48は上昇位置、即ち、
圧板94から離間した位置にあり、その時のたわみ管のポ
ンプ部34bは15%程度圧縮された状態にある。他方、出口
側弁用カム追従子190はカムシャフト144から最短距離に
あるカム軌道150の部分と接触して、遮断用板ばね188が
側アーム186に作用している。遮断用板ばね188の付勢力
とクラッキング用板ばね182の付勢力とは出口側弁アー
ム180に作用して後者を枢支マウント104の反時計方向に
枢動させているので、出口側弁面106bはたわみ管34での
液体の流れを完全に遮断すべく、当該チューブを圧搾し
ている。

【００６７】図11においては、逆戻し・加圧行程(pumpba
ck-pressurization)に入るべくカムアセンブリ142が回
転したところをしてしている。この逆戻し・吐出し前段
加圧行程では、出口側クラッキング弁46は図10に示した
ように完全に閉位置のままではあるが、入口側クラッキ
ング弁46はクラッキングモードにある。入口側クラッキ
ング弁46がクラッキングモードにあれば、ローラ124
は、カムシャフト144からの最大距離と最短距離とのほ
ぼ中間距離に相当する入口側弁用カム軌道140の部分と
接触している。この時入口側弁用カム追従子122のフー
ド126は遮断用板ばね120を側アーム116から離間させて
いるので、クラッキング用板ばね112のみが入口側弁ア
ーム108に付勢力を作用させて所望のクラッキング力の
大部分を生じている。前述したように、このクラッキン
グ力の残部は、バランスブロック42により発生させられ
る。このバランスブロック42が生ずる平衡力は、クラッ
キング力を変動させかねないたわみ管の剛性ないし弾力
性の変動を補償するようになっている。

【００６８】また、逆戻し・加圧行程にあっては、プラ
ンジャ48は図10に示した上昇位置から下降（圧板94へ接
近）している。このプランジャ48の下降に伴ってたわみ
管のポンプ部34bが40%程度圧搾される。この様にプラン
ジャ48が上昇位置から下降位置へと移動すると、たわみ
管のポンプ部34b内の液圧は、クラッキング圧に達する
まで増大する。クラッキング圧に達すると、弁面106aに
作用している液圧が生ずる力はクラッキング力よりも大
きくなるので、入口側クラッキング弁48は開位置にな
り、たわみ管のポンプ部から容器32の方への液体逆戻し
ができるようになる。即ち、この逆戻し・加圧行程で
は、たわみ管のポンプ部34bにある余分の液体をたわみ
管の入口部34aへ押し戻すようになっている。かくて後
述の吐出し行程が始まると、所定量の液体だけがたわみ
管のポンプ部34bを充填している。

【００６９】吐出し行程におけるポンプ装置30の状態を
図12に示す。カムアセンブリ142は図示のように、カム
シャフト144から最短距離におけるカム軌道140の部分に
ローラ124が接触する位置まで回転させられている。こ
の時入口側クラッキング弁用カム追従子122は遮断用板
ばね120と最早接触していない。この状態であれば、ク
ラッキング用板ばね112と遮断用板ばね120の付勢力は入
口側弁アーム108に作用して、弁面106aをしてたわみ管3
4を圧板94に押圧せしめて、ポンプ部34b内の液体がいず
れの方向にも流れないように遮断している。

【００７０】ところで、カム追従子190のフード194が遮
断用板ばね188を即アーム186から離間させて弁アーム18
0にその板ばねの付勢力が作用しないようになると、出
口側クラッキング弁52はクラッキングモードに切り替わ
る。この状態では、クラッキング用板ばね182から所定
のクラッキング力の大部分が発生して、弁面106bと圧板
94との間でたわみ管34が圧搾されるようになる。残りの
クラッキング力はバランスブロック58から生じ、これに
よりたわみ管34の剛性もしくは弾力性の変動が補償され
るので、所望の所定クラッキング力が前述の変動の影響
を受けるようなことはない。プランジャ48は依然と下降
状態で、たわみ管のポンプ部34bを漸次圧搾している。
ポンプ部34b内の液圧は逆戻し・加圧行程の時から既に所
望のクラッキング圧になっているので、このクラッキン
グ圧が弁面106bに作用して、出口側クラッキング弁52の
クラッキング力よりも大きい力を直ちに醸し出すように
なる。この液体31のクラッキング圧により、出口側クラ
ッキング弁52が枢支マウント104を中心として時計方向
に回動し、かくてたわみ管の出口部34cに液体が流れ込
むようになる。プランジャ48はこの時も下降している
が、たわみ管のポンプ部34bがやがてプランジャ48と圧
板94との間で85%程度圧搾されるに至る。この時点で、
例えば100マイクロリットル程度の所定クラッキング圧
の液体がたわみ管の出口部34cに吐き出されるのであ
る。

【００７１】この様に、容積式ポンプ装置30の各動作サ
イクルが、吸入行程、逆戻し・加圧行程、吐出し行程の
三つの行程からなるのは明かである。殊に、吸入行程で
は、入口側クラッキング弁46と出口側クラッキング弁52
との間に形成されるポンプ室、即ち、たわみ管のポンプ
部34bに液体が充填される。逆戻し・加圧行程では、たわ
み管のポンプ部34bにおける余分の液体が、そのポンプ
部34b内の液体が加圧によりクラッキング圧に達するに
つれて、たわみ管の入口部34aへと、そして容器32の方
へと押し戻される。他方、吐出し行程では、クラッキン
グ圧に達したポンプ部34bにおける液体がたわみ管の出
口部34cへと押し込まれ、やがてポンプ装置30から吐き
出される。

【００７２】図示されていないけれども、ポンプ制御器
が、ポンプ動作サイクルを実行するように複数のプログ
ラムステップに従って容積式ポンプ30を制御する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による容積式ポンプ装置
の流体回路を示す概略ブロック図である。

【図２】アクセス扉が閉扉された状態での容積式ポン
プ装置の外観斜視図である。

【図３】アクセス扉が開扉された状態での容積式ポン
プ装置の外観斜視図である。

【図４】図２と図３に示した容積式ポンプ装置の縦断
面図である。

【図５】液体を吐き出すべくたわみ管が圧搾された状
態での容積式ポンプ装置の概略側断面図である。

【図６】圧搾されたたわみ管が整形されているところ
を示す容積式ポンプ装置の概略側断面図である。

【図７】たわみ管を整形するの当たって用いられる整
形器を示す側面図である。

【図８】容積式ポンプ装置に用いた入口側クラッキン
グ弁の斜視図である。

【図９】容積式ポンプ装置に用いた出口側クラッキン
グ装置の斜視図である。

【図１０】吸入行程にあるときの動作を説明するため
の容積式ポンプ装置の概略断面図である。

【図１１】逆戻し・加圧行程にあるときの動作を説明
するための容積式ポンプ装置の概略断面図である。

【図１２】吐出し行程にあるときの動作を説明するた
めの容積式ポンプ装置の概略断面図である。

【図１３】たわみ管に作用する入口クラッキング弁の
バランスブロックの断面図である。

【図１４】プランジャ及びたわみ管の部分断面図であ
る。

【図１５】入口クラッキング弁の部分横断面図であ
る。

【図１６】入口クラッキング弁の部分縦断面図であ
る。

【図１７】図16の17-17線において見た、たわみ管に
作用する入口クラッキング弁の表面の平面図である。

【符号の説明】

30・・・・容積式ポンプ装置 34・・・・たわみ管 38・・・・流体ラッチ 42・・・・平行ブロック 44・・・・入口側圧力検出器 46・・・・入口側クラッキング弁 48・・・・プランジャ 50a・・・・チューブ整形器 50b・・・・チューブ整形器 52・・・・出口側クラッキング弁 56・・・・出口側圧力検出器 58・・・・平行ブロック 60・・・・気泡検出器 90・・・・流路 94・・・・圧板 142・・・・回転カムアセンブリ 160・・・・整形ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０４Ｂ 49/10 ３１１ 9131−3Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可撓性部材で形成される流路を流れる
流体の流れを制御する弁装置において、可撓性部材を支
持する支持手段を含むフレームと、揺動軸心の回りで揺
動するようにフレームに揺動自在に装着されていると共
に、流路の支持手段の大略反対側に配置された弁部材
と、フレームと弁部材の間に設けられたばねとを備え、
又、弁部材は揺動軸心上の相対する側で可撓性部材と当
接する相異成る第一面と第二面を有し、更に、ばねは弁
部材に負荷されるクラッキング力に寄与し、且つ、クラ
ッキング力は弁部材を揺動軸心で揺動させて可撓性部材
を第一面と支持手段との間で圧縮して流路内の流体圧力
が所定のクラッキング圧以上になるまで流路を閉じ、こ
の時点ではクラッキング圧によって第一面と支持手段間
の流路が開いて流体が流動可能になり、又、第二面と可
撓性部材との当接により生成される力は、可撓性部材の
弾性に依存する量だけクラッキング力に寄与することに
より、クラッキング圧を変化させる弾性の変動を補償す
る弁装置。
【請求項２】可撓性部材はたわみ管を有する請求項１
に記載の弁装置。
【請求項３】第一面が可撓性部材を圧縮してクラッキ
ング力よりも大きな力で流路を閉じることにより、流路
内の流体の圧力が実質的にクラッキング圧を超えても流
体が流路内より流動することを防止するように、弁部材
を揺動させる閉止手段を更に備える請求項１に記載の弁
装置。
【請求項４】閉止手段は、ハウジングと弁部材の間に
設けられた第二ばねを備え、更に、第二ばねは、可撓性
部材を充分に圧縮して、流体が流路内を流動することを
遮断するために、弁部材によって印加される力を増大す
るように選択的に制御される請求項３に記載の弁装置。
【請求項５】弁部材は、第一面が設けられている弁部
材の第一部分を第二面が設けられている弁部材の第二部
分に接続するばねリンクを更に備える請求項１に記載の
弁装置。
【請求項６】ばねリンクは薄い金属製弾性体を備え、
又、弾性体は、充分な弾性で屈曲することで、流体圧に
関係なく、弁部材の第一部分と支持手段との間の流路が
開放された位置を弁部材の第一部分が取り得るように
し、更に、弁部材の第一部分は、可撓性部材から第二部
分よりも更に遠くに揺動することにより、流路を実質的
な開放状態にすると共に、可撓性部材を第一面と支持手
段の間及び第二面と支持手段との間の両方で実質的な非
圧縮状態に設定する請求項５に記載の弁装置。
【請求項７】クラッキング力に抗して第一面を可撓性
部材から離れるように揺動させて流路を開く手段を更に
備える請求項６に記載の弁装置。
【請求項８】たわみ管の圧縮されたポンプ部分内の流
体の圧力がクラッキング圧を超えるまで、ポンプ部分を
支持部材に対して圧縮することにより、流体を移動させ
るポンプに使用されるクラッキング弁であって、且つ、
クラッキング圧は、クラッキング弁を開放させて流体を
ポンプから流出させるのに充分な大きさの流体圧力と定
義されるクラッキング弁において、揺動軸心の回りで揺動するようにたわみ管に近接するポ
ンプに装着された弁部材と、ばね手段とを備え、又、弁
部材は、たわみ管の圧縮されたポンプ部分に近接して配
置された流れ制御基部と、たわみ管の圧縮されたポンプ
部分から離隔して配置された平衡基部とを有し、更に、
流れ制御基部と平衡基部は、たわみ管の弾性に応じて弁
部材を反対方向に揺動させ、更に、流れ制御基部がたわ
み管を支持部材に対して圧縮することにより、たわみ管
の圧縮部からの流体の流動を防止するように、ばね手段
は、弁部材が揺動軸心の回りに揺動するよう弁部材を付
勢し、更に、たわみ管の弾性は、平衡基部に作用すると
共に、弁部材を介して、流れ制御基部によって印加され
る力を増大させることにより、クラッキング圧を変化さ
せるたわみ管の弾性の変動を補償するように、たわみ管
を圧縮するクラッキング弁装置。
【請求項９】弁部材は、互いに結合された第一脚部
と、第二脚部と、第三脚部を有する大略Ｙ字形状を成
し、又、流れ制御基部及び平衡基部が第一脚部および第
二脚部にそれぞれ設けられている請求項８に記載のクラ
ッキング弁装置。
【請求項１０】第三脚部は、回転輪郭カム面によって
作動され、更に、カム部材は、流れ制御基部がポンプサ
イクル中にたわみ管に印加する圧縮力を変化させる請求
項９に記載のクラッキング弁装置。
【請求項１１】第一脚部と、第二脚部と、第三脚部が
結合される弁部材の頂点部は、Ｙ字形状部分の対向する
面から横方向に延在する揺動アーム部に接続されてお
り、又、揺動軸心は揺動アーム内に配置されている請求
項９に記載のクラッキング弁装置。
【請求項１２】ばね手段は、弁部材が流れ制御手段と
共にたわみ管を圧縮するように、弁部材を弾性的に付勢
するように設けられた屈曲体を有する請求項８に記載の
クラッキング弁装置。
【請求項１３】ばね手段は、複数のばねを備え、且
つ、ばねの各々は、流れ制御基部をたわみ管に向けて移
動するために、弁部材を揺動軸心の回りで揺動させるよ
うに弁部材を付勢する力に寄与し、更にばねのうちの一
つは、クラッキング力の決定に必要な閉止力を超える閉
止力を付与し、又、その一つのばね、クラッキング圧に
関係なく、流れ制御手段によりたわみ管内の流体の流れ
を完全に遮断させる請求項８に記載のクラッキング弁装
置。
【請求項１４】たわみ管を開放するために、支持手段
から離れるように流れ制御手段を移動させる手段を更に
備える請求項８に記載のクラッキング弁装置。
【請求項１５】平衡基部を流れ制御基部に接続する屈
曲体を更に備え、又、平衡基部に、流体の流れを大略遮
断するのに充分に、たわみ管を圧縮させることなくたわ
み管を開放するように、屈曲体は、弁部材に、流れ制御
基部を支持部材から離隔して揺動させ得る請求項14に記
載のクラッキング弁装置。
【請求項１６】弁部材は、流体の源に関して、たわみ
管のポンプ部分の入口側に配置されていると共に、ポン
プの入口弁として機能する請求項15に記載のクラッキン
グ弁装置。
【請求項１７】弁部材は流体の源に関して、たわみ管
のポンプ部分の出口側に配置されていると共に、ポンプ
の出口弁として機能する請求項８に記載のクラッキング
弁装置。
【請求項１８】可撓性部材のポンプ部分の変位によっ
て流体が汲上げられる流路を形成する可撓性部材の弾性
の変動に対して、クラッキング弁装置を補償する方法で
あって、汲上られる流体のクラッキング圧を大略一定に
維持するようにした方法において、可撓性部材の弾性に
応じて平衡力を生成する第一工程と、クラッキング弁装
置によって可撓性部材に及ぼされる流れ制御力に平衡力
を加えて、流路を閉鎖するように作用するクラッキング
力を生成する第二工程とを備え、又、クラッキング力
は、クラッキング弁装置を開放すると共に流体を流路内
で流動せしめるに必要な流体のクラッキング圧を決定す
ることにより、クラッキング力に対する抵抗に影響を及
ぼす可撓性部材の弾性の変動により発生する可撓性部材
のポンプ部分より汲上げられる流体量及びクラッキング
圧の変動を防止するようにしたクラッキング弁装置を補
償する方法。
【請求項１９】クラッキング圧に関係なく、流路内の
流体の流動を遮断するのに充分大きな閉止力をクラッキ
ング弁装置に印加する工程を更に備える請求項18に記載
の方法。
【請求項２０】クラッキング弁装置に屈曲体を設ける
工程を更に備え、又、第一工程は、屈曲体によってクラ
ッキング弁装置に接続されている平衡ブロックに、可撓
性部材を当接させる工程から成り、更に、屈曲体は、弾
性的に屈曲することにより、流体が可撓性部材のポンプ
部分に流入できるようにクラッキング弁装置が開放され
るにつれて、平衡ブロックによって可撓性部材を貫通す
る流路の閉鎖を防止する請求項18に記載の方法。
【請求項２１】たわみ管を通る加圧流体の流れを制御
するクラッキング弁装置において、たわみ管に圧縮力を
印加する伸長面を有して、揺動自在に装着された弁部材
と、ばねとを備え、又、伸長面はたわみ管に当接する大
略Ｔ字状部を備え、更に、Ｔ字状部は、たわみ管の長手
軸心に大略沿う縦突起と、長手軸心縦を大略横断する横
突起とによって形成され、又、流体の圧力が所定のクラ
ッキング圧を超えるまで、横突起が可撓性管内の流体流
れを遮断するのに充分な流れ制御力で伸長面を揺動する
ように、ばねが弁部材を付勢し、更に、たわみ管内の流
体の圧力が、たわみ管を介して、縦突起を包含する伸長
面の領域に作用して、流れ制御力を超える力を得ること
によって、横突起を通過して流体が貫流するたわみ管の
流路を開放するクラッキング弁装置。
【請求項２２】縦突起と横突起は、たわみ管がによっ
て容易に得られる適合湾曲を超えない半径を有する湾曲
によって、少なくとも部分的に形成される請求項21に記
載のクラッキング弁装置。
【請求項２３】横突起は、縦突起がたわみ管と当接す
る地点よりも、加圧流体から離隔した地点において当接
するように、伸長面上に配置されている請求項21に記載
のクラッキング弁装置。
【請求項２４】縦突起はたわみ管の直径の少なくとも
２倍の長さを有する請求項21に記載のクラッキング弁装
置。
【請求項２５】横突起から離隔しているよりも横突起
に近接するにつれて高さが大きくなるように、縦突起が
弁部材の伸長面から外方に延在する請求項21に記載のク
ラッキング弁装置。
【請求項２６】弁部材は、クラッキング圧の変動を最
小にするためにたわみ管の弾性の変動を補償する補償手
段を更に備える請求項２１に記載のクラッキング弁装
置。
【請求項２７】補償手段は、たわみ管と当接する第二
面を備え、又、第二面は、弁部材が回りを揺動する揺動
軸心の反対側に配置されている請求項26に記載のクラッ
キング弁装置。
【請求項２８】弁部材の伸長面がたわみ管に当接する
個所から離隔していると共に、弁部材の揺動軸心に関し
てたわみ管と反対側に配置された個所に沿ってたわみ管
に当接する力平衡面を、補償手段が備え、又、力平衡面
は、たわみ管の弾性の関数である大きさを有する補償平
衡力を弁部材を介して伝達し、更に、クラッキング力を
与えるために、補償平衡力がばねによって付与される流
れ制御力に付加される請求項26に記載のクラッキング弁
装置。
【請求項２９】クラッキング圧により生成されるトル
クを増大させて、該トルクが、横突起でたわみ管を圧縮
するように作用する流れ制御力によって生成されるトル
クを超えるように、縦突起は、横突起よりも、弁部材が
回りを揺動する揺動軸心から離隔して配置されている請
求項21に記載のクラッキング弁装置。
【請求項３０】横突起がたわみ管を支持部材に対して
圧縮し、且つ、横突起を支持部材から離隔せしめるよう
に、クラッキング圧が、たわみ管を介して縦突起に作用
することにより、流体が横突起を通過してたわみ管内を
貫流し得るようにする請求項２９に記載のクラッキング
弁装置。