JPH0628117Y2 - ローラポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は血液、透析液、薬品等の液体を循環または供
給するローラポンプに関するものである。

［従来の技術］ 従来、例えば実開昭５３−１３７５９２号公報に示すロ
ーラポンプが開示されている。このローラポンプは第９
図に示すように、同ローラポンプ２５に設けたチューブ
２６内の負圧を検出するため、チューブ２６の変形を検
出して負圧を検出するようになっている。

すなわち、第１０図に示すようにローラポンプ２５のハ
ウジング２５ａに設けられたガイド片２７に沿って前記
チューブ２６が設けられ、同ハウジング２５ａの外部か
らチューブ２６を押圧可能に調整ネジ２７ａが螺入され
ている。また、ハウジング２５ａ内に設けた変位部材２
８はピン２８ａによってその先端が矢印方向に往復回動
可能となっており、ハウジング２５ａ内に設けられたマ
イクロスイッチ２９のアクチュエータ２９ａが当接可能
となっている。

そして、チューブ２６内に負圧が発生するとチューブ２
６が断面楕円形状に変形するので、変位部材２８の先端
が回動（調整ネジ２７ａ側へ）する。その結果、変位部
材２８がマイクロスイッチ２９のアクチュエータ２９ａ
の押圧を解除するため、マイクロスイッチ２９がオフ状
態となり、図示しない警報装置が駆動して異常を知らせ
るようになっている。

また、この他の従来例として第１１図に示すように、流
入側のチューブ２６に膨出部３０を設け、この膨出部３
０にマイクロスイッチ２９のアクチュエータ２９ａが当
接し、マイクロスイッチ２９がオン状態となるように使
用している。そして、チューブ２６内に負圧が発生する
と膨出部３０も断面楕円形状に変形するので、アクチュ
エータ２９ａの押圧が解除されてマイクロスイッチ２９
がオフ状態となり、図示しない警報装置が駆動して異常
を知らせるようになっている。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、前者の場合においては負圧の発生にともなう
チューブ２６の機械的変位を検出することになるが、チ
ューブ２６自体の精度（外径、内径、肉厚等）にかなり
バラツキがあるため、負圧の発生を検出する検出精度の
変動が著しく安定しないという問題がある。

そのため、前記調整ネジ２７ａの螺入により検出感度を
上げると、送液のためのローラポンプ２５のローラ３１
による圧閉に対しても感知してしまい、誤報が発生す
る。また、逆に検出感度を下げると負圧が発生してから
検出までに時間を要するため、発見時期が遅れてしまう
という問題がある。

さらに、前記チューブ２６は１回の体外循環で使い捨て
のため、毎回チューブ２６に対してマイクロスイッチ２
９のオン調整を行わねばならない。よって、医療現場従
事者は調整に時間がかかり、多忙な医療現場等では負圧
検出機能を解除して行われているため安全性に問題があ
る。

また、後者の場合においては流入側のチューブ２６に膨
出部３０を形成することは面倒であるばかりでなく、こ
の種のローラポンプ２５においては膨出部３０の形成さ
れていないチューブ２６を使用することが不可能である
という問題がある。

本考案の目的は、負圧検出精度の信頼性、検出精度調節
の操作性を向上させたローラポンプを提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本願考案は、モータによ
りローラを回転させ、その回転によりチューブを押圧し
て同チューブ内の液体を循環または移送するローラポン
プにおいて、前記チューブの径方向の変位を検出する変
位検出手段と、前記チューブの初期状態のデータを記憶
する初期データ記憶手段と、前記変位検出手段の検出信
号に基づいてチューブの変位を検出し、この変位データ
と前記初期データ記憶手段に記憶された初期データとを
比較演算する比較演算手段と、前記比較演算手段の比較
演算結果が所定のしきい値を越えた場合チューブ内に負
圧が発生していると判別する負圧発生判別手段と、前記
負圧発生判別手段の指令信号に基づいて前記モータを制
御する制御手段とを備えたことをその要旨とする。

［作用］ 上記の構成により、チューブの初期状態のデータを初期
データ記憶手段に記憶し、一方ローラポンプ使用状態に
おけるチューブの変位を変位検出手段により検出し、前
記比較演算手段がこのチューブの変位データと、前記初
期データ記憶手段の初期データとを比較演算する。この
比較演算結果が所定のしきい値以上となったとき、負圧
発生判別手段はチューブ内に負圧が発生したと判別し、
制御手段は負圧発生判別手段の指令信号に基づいて駆動
装置を制御してローラポンプのローラの回転を停止す
る。

［実施例］ 以下、本考案を血液循環用ローラポンプに具体化した一
実施例を第１〜４図（ｃ）に基づいて説明する。

第１図に示すように、ローラポンプ１のケーシング２に
は平面Ｕ字状となる凹部３が切欠形成されている。この
凹部３の内周縁にはローリングチューブ９（以下、単に
チューブという）が配設されている。また、前記ケーシ
ング２内部にはモータ４が配設され、同モータ４に連結
されたシャフト５が前記ケーシング２に形成された凹部
３の略中央に突出されている。

前記凹部３に突出したシャフト５の先端には回転部材６
が固着され、前記シャフト５の回転（本実施例において
は反時計方向回りに回転する）と同期回転するようにな
っている。前記回転部材６の両端にはローラ７がピン８
によって回動可能にそれぞれ軸支されている。また、前
記ローラ７は回転部材６の回転によって凹部３における
半内周縁（第１図においてＸの部分）の範囲の前記チュ
ーブ９を押圧するようになっている。したがって、血液
はチューブ９内を矢印方向に循環する。

また、ケーシング２には前記チューブ９の半内周縁の中
央に位置するように収納部１０が設けられている。この
収納部１０内には発光ダイオードアレイ１１およびライ
ンイメージセンサ１２がそれぞれ水平方向に並設されて
いる。前記発光ダイオードアレイ１１は駆動回路１３に
より発光し、チューブ９を下方から照射する。

ラインイメージセンサ１２はチューブ９から反射された
前記発光ダイオードアレイ１１からの光を受光するよう
になっている。そして、前記発光ダイオードアレイ１１
およびラインイメージセンサ１２によってチューブ９の
変位、すなわちチューブ９の外径を検出する変位検出手
段としての外径検出手段が構成されている。

前記ラインイメージセンサ１２の検出信号はＡ／Ｄ変換
器１４によってデジタル信号に変換され、比較演算手段
および負圧発生判別手段としての中央制御処理装置（以
下、単にＣＰＵという）１５に出力するようになってい
る。

前記ＣＰＵ１５には初期データ記憶手段としてのメモリ
１６が接続され、このメモリ１６にはデジタル信号に変
換された前記ラインイメージセンサ１２の検出信号を記
憶するようになっている。つまり、デジタル信号に変換
された前記ラインイメージセンサ１２の検出信号は前記
チューブ９の外径であり、ローラポンプ１の駆動直後に
おける正常なチューブ９の外径を記憶する。また、この
メモリ１６には負圧発生を判別するためのしきい値が予
め記憶されている。

前記ＣＰＵ１５はメモリ１６に予め記憶された初期にお
ける正常なチューブ９の外径の検出信号と経時的にライ
ンイメージセンサ１２が検出する検出信号とを比較演算
し、その差が前記メモリ１６に予め記憶されたしきい値
以上になったとき、チューブ９内に負圧が発生したと判
別するようになっている。

前記ＣＰＵ１５には警報回路１７が接続され、この警報
回路１７には警報ブザー２１に接続されている。また、
同ＣＰＵ１５には制御手段としての駆動装置１８が接続
され、前記ローラポンプ１のモータ４を駆動制御する。

次に、チューブ９の負圧発生およびその検出の説明をす
る。

前記負圧（動脈陰圧）はローラポンプ１の流入側のチュ
ーブ９が折れたり、凝血などで閉塞した場合に発生し、
このときにもローラポンプ１のモータ４が回転して血液
を循環させようとするため、同チューブ９内の圧力はす
ぐに低下して負圧が発生し、チューブ９は断面楕円形状
に変形する。また、この負圧が一旦発生すると自然的に
解除されることはまずなく、負圧状態が持続されるとと
もに変形率が大きくなる。

よって、前記発光ダイオードアレイ１１からの光がチュ
ーブ９に照射される光量が減少するため、ラインイメー
ジセンサ１２がキャッチする光量が減少する。つまり、
発光ダイオードアレイ１１からの光の変化量を前記ライ
ンイメージセンサ１２が受信する。

次に、前記ラインイメージセンサ１２が検出する検出信
号の諸特性について説明する。

第２図は、正常状態（チューブ９内に負圧が発生してい
ない状態）において前記ラインイメージセンサ１２が検
出する検出信号である。一定レベルＬ１は正常状態にお
けるチューブ９の外径を検出しており、所定間隔毎に一
定レベルＬ１を越える方形波はローラ７がラインイメー
ジセンサ１２上を横切るときの波形である。また、方形
波検出後、一定レベルＬ１を下回る波形は第１図に示す
ようにローラ７の押圧による隙間Ｓをラインイメージセ
ンサ１２が検出するためであり、その後チューブ９の復
元により所定レベルＬ１に達する。

第３図は、負圧が発生するとチューブ９の復元力により
所定レベルＬ１に達することができなくなる。したがっ
て、前記正常時の所定レベルＬ１と常に検出する一定部
分のレベルと比較演算し、その差が所定以上になったと
き、すなわちチューブ９の変形率が例えば５０％以上と
なったときチューブ９内に負圧が発生したと判別するよ
うになっている。

これらのパターンからチューブ９内の負圧判別は容易に
行うことができる。

次に、上記のように構成された血液循環用ローラポンプ
の作用を説明する。

さて、まずチューブ９（本実施例においては外径１２mm
を使用）をローラポンプ１のケーシング２に設けられた
凹部３に沿って配設する。そして、電源を入れるとＣＰ
Ｕ１５が駆動装置１８を介してモータ４を駆動し、一対
のローラ７が回転する。

一方、駆動回路１３により発光ダイオードアレイ１１が
点灯し、チューブ９を下方から照射する。照射された光
はチューブ９によって反射し、この光はラインイメージ
センサ１２が受光する。そして、まず正常なチューブ９
の外径を記憶するため、ラインイメージセンサ１２から
の検出信号（第２図に示す出力波形）はＡ／Ｄ変換器１
４に変換され、ＣＰＵ１５を介してメモリ１６に記憶さ
れる。

その後、ラインイメージセンサ１２が検出する経時的な
検出信号はＣＰＵ１５に入力される。ＣＰＵ１５はこの
検出信号と前記メモリ１６に記憶した初期検出信号とを
比較演算する。つまり、初期検出信号から経時的な検出
信号を減算する。すると、正常状態（チューブ９内に負
圧が発生していない状態）においては初期検出信号と略
同等の検出信号が入力されるので演算結果は略零にな
る。

この場合、ＣＰＵ１５はチューブ９内に負圧が発生して
いないと判別し、引き続き駆動装置１８を介してモータ
４を制御し、ローラ７を回転させる。

ここで、チューブ９内に負圧が発生するとチューブ９が
断面楕円形状に変形するため、発光ダイオードアレイ１
１から照射された光がチューブ９によって反射されにく
くなり、ラインイメージセンサ１２の受光する光量が減
少する。

そのため、ＣＰＵ１５に入力される検出信号は第３図に
示すような波形となる。そして、ＣＰＵ１５は初期検出
信号からこの波形の検出信号を減算する。すると、ロー
ラ７の検出による方形波およびローラ７の押圧により形
成された間隙Ｓの検出による窪みは負圧発生の有無に係
わらず略一定であるため、これらの減算結果は略零にな
る。しかし、所定レベルＬ１は負圧発生により低下する
ため、減算結果は零にはならない。

したがって、この所定レベルＬ１の減算結果により低下
率がしきい値となる５０％（チューブ外径が６mm以下）
を越えた場合、チューブ９内に負圧が発生したとＣＰＵ
１５は判別する。すると、ＣＰＵ１５は警報回路１７を
介してブザー２１を鳴らし異常を知らせるとともに、駆
動装置１８を介してローラポンプ１のモータ４を停止す
る。

この結果、チューブ９内の負圧発生を早期に正確に発見
することができるので、迅速にチューブ９内に発生した
負圧の処置を行うことができる。

また、従来とは異なり、チューブ９自体の精度によるバ
ラツキがなくなり、チューブ９内の負圧の検出精度を安
定させることができる。また、チューブ９を取り替える
毎に気泡検出手段の検出感度微調整を行う必要がなく、
ローラポンプの操作性を向上することができる。

さらに、チューブ９を従来とは異なり特別な形状にする
必要がなく、どのようなチューブ９にも対応することが
できる。

なお、本実施例においては低下率が５０％以上となった
場合、負圧が発生したと判別したがこのしきい値は任意
に変更することが可能である。

また、第４図（ａ）に示すようにチューブ９は通常ケー
シング２の凹部３に沿って配設されているが、負圧が発
生すると第４図（ｂ）に示すようにチューブ９が変形し
た状態で凹部３に沿って位置したり、第４図（ｃ）に示
すようにチューブ９が変形した状態で凹部３から離間し
た所に位置して必ずしも一定の所にチューブ９が固定さ
れない。しかし、本実施例においては幅を有した発光ダ
イオードアレイ１１およびラインイメージセンサ１２を
使用したことにより、チューブ９が若干移動しても容易
に負圧を検出することができる。

さらに、発光ダイオードアレイ１１およびラインイメー
ジセンサ１２をＸにて示す半周縁の中央部に設けたが、
この半内周縁内であれば発光ダイオードアレイ１１およ
びラインイメージセンサ１２をどの場所に設けても負圧
が発生したときチューブ９の変形を容易に検出すること
ができる。また、Ｙにて示す範囲内にも発光ダイオード
アレイ１１およびラインイメージセンサ１２を設けるこ
とができるが、チューブ９が負圧によって変形しにくい
ため、特に負圧検出の精度を向上させる場合においては
この場所を避けた方が望ましい。

また、本実施例においては血液循環用ローラポンプに具
体化したが、液体を循環または移送させる装置に適用さ
せることも可能である。

なお、チューブ９の初期状態となるデータを外径検出手
段によってメモリ１６に記憶したが、キーボードなどに
よって予め手入力することも可能である。

次に、本実施例の別例について説明する。なお、前記実
施例と同一構成または同一作用の部材には同一番号を付
してその説明を省略する。

第５図に示すように、この別例はチューブ９の外径を検
出する外径検出手段にＬＥＤ１９、フォトダイオードを
使用した受光部２０によって構成したところが前記実施
例と異なる。

この実施例においては第６図に示すように、前記ＬＥＤ
１９および受光部２０はケーシング２の凹部からシャフ
ト５の中心方向へ６mm（主に使用するチューブ９の外径
の約２／３）の位置に配設されている。この理由は、血
液透析等に使用されるチューブ９の径が、内径６mm，外
径１２mmと、内径８mm，外径１２mmの２種類が標準とな
っているためである。

前記チューブ９が正常状態の場合、ＬＥＤ１９からの光
がチューブ９によって反射され、受光部２０がこの光を
受光するため、Ａ／Ｄ変換器１４に入力される波形は第
７図に示すような波形となる。この検出信号において所
定レベルＬ１を越える所定間隔毎の方形波はローラ７の
通過による波形であり、その直後所定レベルＬ１を下回
る波形はローラ７の押圧による隙間Ｓの形成による波形
である。

また、チューブ９内に負圧が発生するとチューブ９が断
面楕円形状に変形し、前記ＬＥＤ１９および受光部２０
の上面にチューブ９が位置しなくなるため、第８図に示
すように受光部２０はチューブ９から反射した光を受光
しなくなる。したがって、回転するローラ７の反射光の
みを受信するため、方形波が所定間隔毎にＡ／Ｄ変換器
１４に入力される。

よって、ＣＰＵ１５はローラ７が受光部２０を通過した
後、回転速度に応じた時間をおいた時の検出信号と、予
めメモリ１６に記憶したローラ７が受光部２０を通過し
た後、回転速度に応じた時間をおいた時の初期の外径検
出信号とを比較演算し、その低下率がしきい値の５０％
を越えた場合チューブ９内に負圧が発生したと判別す
る。

この結果、幅を有しない点光源および点受光部によって
もチューブ９の負圧発生を検出することができる。

また、チューブ９の外径を計測して負圧を判別したが、
変位検出手段として超音波センサを使用し、チューブ９
の内径を計測して負圧判別することも可能である。さら
に、磁気センサとチューブ９との距離を一定に保った状
態で、チューブ９の表面に磁性体となる塗料、磁石等を
埋め込みしたり、表面に取り付け、負圧によるチューブ
９の変位により磁気センサとチューブ９との距離を演算
して負圧を発見することも可能である。

なお、この考案は前記実施例に限定されるものではな
く、この考案の趣旨から逸脱しない範囲内で任意に変更
することは可能である。

［考案の効果］ 以上詳述したように、この考案によればチューブ内の負
圧検出精度を向上することができるとともに、検出精度
の微調整が不要となり操作性が向上するという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかるローラポンプの概要を示すブロ
ック構成図、第２図は正常時におけるラインイメージセ
ンサの出力特性図、第３図は負圧発生時におけるインイ
メージセンサの出力特性図、第４図（ａ）は正常時にお
けるチューブの位置を示す説明図、第４図（ｂ）は負圧
発生時にチューブが変形して凹部に沿って位置した状態
を示す説明図、第４図（ｃ）は負圧発生時にチューブが
変形して凹部から離間した位置にある状態を示す説明
図、第５図は別例のローラポンプの概要を示すブロック
構成図、第６図はＬＥＤおよび受光部の配設された位置
を示す説明図、第７図は正常時における受光部の出力特
性図、第８図は負圧発生時における受光部の出力特性
図、第９図はローラポンプの従来例を示す平面図、第１
０図はチューブの負圧を検出する部分を示す拡大図、第
１１図は他の従来例を示す説明図である。 １……ローラポンプ、４……モータ、７……ローラ、９
……チューブ、１１……発光ダイオードアレイ、１２…
…ラインイメージセンサ、１５……比較演算手段および
負圧発生判別手段としてのＣＰＵ、１６……初期データ
記憶手段としてのメモリ、１８……制御手段としての駆
動装置、１９……ＬＥＤ、２０……受光部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】モータによりローラを回転させ、その回転
   によりチューブを押圧して同チューブ内の液体を循環ま
   たは移送するローラポンプにおいて、 前記チューブの径方向の変位を検出する変位検出手段
   と、 前記チューブの初期状態のデータを記憶する初期データ
   記憶手段と、 前記変位検出手段の検出信号に基づいてチューブの変位
   を検出し、この変位データと前記初期データ記憶手段に
   記憶された初期データとを比較演算する比較演算手段
   と、 前記比較演算手段の比較演算結果が所定のしきい値を越
   えた場合チューブ内に負圧が発生していると判別する負
   圧発生判別手段と、 前記負圧発生判別手段の指令信号に基づいて前記モータ
   を制御する制御手段と を備えたことを特徴とするローラポンプ。