JPH09151856A - 輸液ポンプ - Google Patents
輸液ポンプInfo
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- JPH09151856A JPH09151856A JP7309163A JP30916395A JPH09151856A JP H09151856 A JPH09151856 A JP H09151856A JP 7309163 A JP7309163 A JP 7309163A JP 30916395 A JP30916395 A JP 30916395A JP H09151856 A JPH09151856 A JP H09151856A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/08—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members
- F04B43/082—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members the tubular flexible member being pressed against a wall by a number of elements, each having an alternating movement in a direction perpendicular to the axes of the tubular member and each having its own driving mechanism
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
Abstract
径部位を適度に押圧することで高い流量精度の輸液を行
うことができる輸液ポンプの提供。 【解決手段】 輸液チューブを外径側から押圧して送液
を行う輸液ポンプにおいて、所定外径を有する輸液チュ
ーブTの長手方向に沿って複数分が配設されるとともに
個別駆動されるフィンガ10−Nと、フィンガとの間で
前記輸液チューブを不動状態に保持する保持手段を具備
してなり、フィンガの移動量を少なく設定して個別駆動
することにより、輸液チューブを外径側から押圧して送
液を行うことで、輸液チューブの肉厚の影響を受けない
ようにする。
Description
り、特に可撓性輸液チューブ外周面を押圧することによ
り輸液を行う蠕動式輸液ポンプに関する。
は内容液を送り出すために、輸液チューブの長手方向に
作用するフィンガを備える蠕動式の輸液ポンプが使用さ
れている。
「ポンピング装置」によれば、輸液チューブの上流側と
下流側においてチューブを閉塞するための閉塞手段を夫
々配設しておき、その間に複数のフィンガを有したフィ
ンガ部材を設けておき、フィンガ部材により輸液チュー
ブを保持した状態にしてから往復駆動することにより、
輸液チューブを外周面側から押圧して略潰す状態にして
輸液チューブの断面積を減少させるするようにして輸液
を行う技術が開示されている。
ューブを略完全に潰すようにして輸液を行うようにする
と、チューブ製造条件に起因するチューブ内径の差異に
基づく断面積の差異により吐出量に差異が生ずることに
なる。
状態の輸液チューブTが内径2d、チューブ内径の差異
が2Δdであるとして、チューブ外径の差異に起因する
チューブ内径の差異(2Δd)に基づく断面積の差異
(ΔA)から求まるフィンガの1周期(1サイクル)当
たりの吐出量の差異(ΔV)であって、πΔd(2d−
Δd)Lで表わされる分の吐出量誤差が発生することに
なる。また、チューブ内径誤差の少ない輸液チューブは
製造管理等が困難となるのでコスト高となるし、また繰
り返し使用したものはチューブ内径に誤差が生じること
になる。
てなされたものであり、内径より製造上より管理を行い
易い輸液チューブの外径部位を適度に押圧することで高
い流量精度の輸液を行うことができる輸液ポンプの提供
を目的としている。
的を達成するために、本発明によれば、輸液チューブを
外径側から押圧して送液を行う輸液ポンプにおいて、所
定外径を有する輸液チューブの長手方向に沿って複数分
が配設されるとともに個別駆動されるフィンガと、該フ
ィンガとの間で前記輸液チューブを不動状態に保持する
保持手段を具備してなり、前記フィンガの移動量を少な
く設定して個別駆動することにより、前記輸液チューブ
を前記外径側から押圧して送液を行うことで、前記輸液
チューブの肉厚の影響を受けないようにすることを特徴
としている。
から第1、第2、…、第Nフィンガとして、前記第1か
ら第N−1フィンガは順次下死点から上死点に個別駆動
され、全てが上死点でそろった位相で同時に下死点に移
動する様に設定され、前記第Nフィンガは、第N−1フ
ィンガの次に下死点から上死点に個別駆動され、前記第
1フィンガが上死点に移動した時点で下死点に移動する
様に設定され、かつ、前記第1及び第Nフィンガは上死
点で、前記輸液チューブを完全に圧閉し、第2から第N
−1フィンガは上死点で、前記輸液チューブの内腔を塞
がないように個別駆動されることを特徴としている。
における前記保持手段との間の挟持幅寸法を、前記輸液
チューブの外径寸法より小さく設定することを特徴とし
ている。
を抑えるために、前記第Nフィンガの下流側において、
単または複数個の外部フィンガをさらに配設して、前記
第1から第Nフィンガの上死点に移動する位相におい
て、前記外部フィンガが上死点から下死点に個別駆動さ
れ、前記第Nフィンガが下死点に個別駆動される位相に
おいて、前記外部フィンガは下死点から上死点に個別駆
動され、かつ上死点で前記輸液チューブを圧閉しないよ
うに構成することを特徴としている。
動を抑えるために、前記フィンガが下死点から上死点へ
と順次に個別駆動される速度を、チューブ外径より前記
挟持幅を引いたチューブ潰し量の逆数に比例するように
設定することを特徴としている。
添付図面を参照して説明する。図1(a)は輸液ポンプ
の横断面図、図1(b)は(a)のX‐X矢視断面図で
ある。
は、駆動モータ1の回転力がベルト2を介してカム軸3
に伝達され、このカム軸3に固定されるカム4が、フィ
ンガ10を、一端に設けたフィンガ板6において回転自
在に支持されているカラー5に対して接触することで、
カム4の回転運動をフィンガ板6の直線運動に変換する
ようにしている。
アに対してバネを介して係止される受け板7との間で、
図中の破線図示のチューブTを挟持する状態に保持し
て、駆動モータ1の駆動を行う。この結果、フィンガ板
6が図1(b)に示される矢印方向に往復駆動されるこ
とになり、挟持状態にある輸液チューブTがフィンガ1
0により後述のように順番に圧閉されることにより送液
を行うように構成されている。また、図示のようにシャ
フト8をフィンガ板6の長円形の案内孔部6aに夫々通
過させるようにしてカム板6を支持するようにして、横
方向に発生するガタを無くするようにして、常にチュー
ブを安定的に両矢印方向にの潰せるようにしている。さ
らにまた、カムを回転自在に支持するシャフトと平行に
複数のシャフトを設け、フィンガに設けられたシャフト
と略同径の長円形の穴に通すことにより、フィンガの左
右方向のガタを抑えることができる。
関係は様々な係合関係があることから、図1では模式図
的に示しているが、この係合関係乃至カム駆動機構構成
は図1に示される構成に限定されず、例えば溝カム方式
によりカラーとリンクとから構成する等種々採用可能な
ことは言うまでもない。また、自在なカム曲線に応じて
フィンガが前後できるように、軸回転自在に取り付けら
れたカラーと、このカムが接することにより、カムの形
状に応じて各フィンガが前後に移動するように構成して
も良い。
り後続された点滴筒を有する輸液チューブを、前記フィ
ンガとの間で挟持して使用される場合が多い。
れたフィンガ10は脈動を防止する働きをするために、
輸液チューブT内に薬液が流入している間は輸液チュー
ブを潰す動作をして上死点の位置まで駆動される。した
がって、この上死点位置状態でも下流への送液を継続で
きるようにするために、最下段のフィンガ10は、上段
のフィンガが吐出動作を行っている間は、上死点から下
死点ヘと徐々に移動して、最下段のフィンガ10が接触
するチューブ部分において上段のフィンガ10により吐
出される液の一部を蓄えるようにしている。
が送液動作を行っている間には、最下段のカム板6に設
けられたフィンガ10が下死点から上死点へと移動され
て、下流への送液を補正して継続するようにカム4のタ
イミングが設定されている。なお、図1ではカム板6に
1枚のフィンガ10が設けられる様子が示されている
が、フィンガ10は複数枚設けるようにしてもよく、厚
みのある1枚でもよく、さらにまたフィンガ10の厚み
も同一である必要もなく、形状乃至枚数は適宜設定され
るものである。要するに、上段のフィンガ10の枚数も
しくは形状は、上記のカム軸3の1周期分の駆動により
吐出される吐出量に応じて設定されるものである。
上段フィンガ10と最下段のフィンガ10以外は輸液チ
ューブTを完全に潰すまで押圧しないようにしている。
次に、この原理について述べると、図2は肉厚のチュー
ブを潰したときの断面積の変化を示した模式図である。
実質的に伸びないポリ塩化ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂
で形成された可撓性素材から形成されており、フィンガ
の押圧作用により外周長は変化しないとものとする。
を2dとして、長手方向のL分がフィンガにより潰され
るとする。
したように半径d’の長円形の状態に変形したとする
と、図示のようにKを長円形の直線部分の長さLとする
と、周長2πdは変化しないことから次の式が成り立
つ。
の内面積S’は S’=2d’K+πd’2(但し、半角の2は二乗を示す) =π(d2−Δd2) (4) となる。最初の面積はπd2であったので、結局2Δd
分をフィンガにより押しつぶしたときの面積の減少量Δ
Sは ΔS=πΔd2 (5) で表されることになる。
たときの吐出量は、潰し量の二乗に比例する事がわか
る。このことは、径の異なる輸液チューブTを使用した
場合において、その潰し量を精度良く計測・制御するこ
とができれば、正確に流量をコントロールできることを
意味する。
出量の関係を実験により確認したところ、図3に示す実
測した輸液チューブ潰し量とその時の吐出量との関係図
を得ることができた。この実験から得られた曲線は放物
線をなすことからして、上記の(5)式による計算値に
略一致することが確認された。
り、同一製造方法で作られた輸液チューブでも肉厚には
製造上変動する公差分がさらに加わることになる。従っ
て、内径がゼロになるまで輸液チューブを完全に潰す従
来の駆動方式によれば、チューブ外径の潰し量と吐出量
の関係には肉厚公差分の誤差が含まれる事になる。換言
すれば、チューブ内径の製造公差によるチューブ内面積
の誤差分がそのまま吐出量の誤差となってしまう事にな
る。
死点の位置においても、肉厚の公差を考慮して、その挟
持幅を内径がゼロにならないように設定すれば、吐出量
の変化は外径の公差にのみ依存する事になる。また、輸
液チューブTの外径は、内径と比べて製造公差を抑えや
すく、かつ測定も容易で製造管理が可能である。
板7間の挟持幅を、下死点では外径より広く、また上死
点では、肉厚より広くなるように設定すれば、一般の安
価な輸液チューブを用いても流量精度を高く管理するこ
とができる。また、このような一般向けの輸液チューブ
は外径変動が大きいので、専用の外径測定のセンサを輸
液ポンプに設けておき、駆動部にセットされた輸液チュ
ーブの外径を自動測定して、吐出量の変化を計算して、
それに応じた駆動モータの速度制御を行うようにして、
各種の輸液チューブを使用した場合でも高い流量精度を
得るようにしても良い。
差の輸液チューブにおいて輸液量誤差を補正できること
を示した模式図である。本図において、フィンガが下死
点に移動したときにフィンガと押し板間の挟持幅を、輸
液チューブの外径より狭くすることで、外径公差による
輸液量誤差を補正できることを示す。本図において、チ
ューブ肉厚は無視し、内径が2dの輸液チューブには、
径の公差分を2αとして内径が2(d+α)の輸液チュ
ーブを駆動部にセットした場合、下死点ではともに2
(d−Δd)の幅になるように挟持される。ここで、2
Δdは、潰し量である。尚、上死点ではチューブ内径部
分が略完全に潰れるものとする。
(9)式で表される。
断面積は上記の(6)、(7)式から求められる。上死
点がフリーな状態からチューブを全て潰した場合の断面
積の比は(10)式で与えられる。同じく下死点で潰さ
れている場合の2本の輸液チューブの断面積は、
(8)、(9)式から求められる。この状態からチュー
ブを全て潰した場合の断面積の比は(11)式で与えら
れる。
流量誤差分となる。一方、(11)式においては、2α
/α(1+Δd/d)が誤差分となる。
り、(11)式の方が誤差分が少ないので、下死点にお
いて、チューブが潰された状態の方が、輸液量誤差分が
小さくなり輸液精度が向上する。
誤差を示す図表であって、横軸はΔd/dである。下死
点でフリーな状態での2本の輸液チューブの断面積比を
基準にして効果を示している。本図において、例えば外
径に対する潰し量の割合が0.4の場合に、チューブを
全部潰した場合の誤差を10%とすると、10%×0.
7=7.0%となり、輸液量精度が向上することを示し
ている。
る順序を図6のフィンガの位相を示した動作説明図にお
いて述べる。本図において、フィンガ10が最も右に移
動しているときが上死点であり、最も左に移動している
時が下死点であることを夫々表しており、フィンガ10
の本数Nが5本の場合を示しており、工程Aから工程F
を経るように駆動される。
ガ10−5が上死点に位置しており輸液チューブTを下
流側において圧閉する一方、他のフィンガが下死点に位
置している。この下死点におけるチューブ挟持幅は、輸
液チューブの外径寸法より狭く設定されている。この工
程Aに示される状態において、上流より薬液が流入され
て、輸液チューブ内に満たされる。
ィンガ10−1を上死点に移動して輸液チューブを圧閉
して、流入を止める。続いて、工程Cにおいて、第5フ
ィンガ10−5を下死点側に移動させることで、輸液チ
ューブを下流側に向けて開く状態にする。そして、続く
工程Dから工程Eにおいて、第2、第3、第4フィンガ
10−2、10−3、10−4の順に上死点側に移動さ
せることにより、断面積を順次減少させて、薬液を下流
側(矢印方向)に吐出する。
0−5を上死点側に移動させて輸液チューブを圧閉して
吐出を終了し、第1から第4フィンガを下死点に移動さ
せることにより、1周期分の動作を終了する。第2から
第4フィンガ10−2、10−3、10−4の上死点位
置は、輸液チューブ内腔を潰さない程度に挟持するよう
に設定される。
図7は輸液チューブ外径を横軸に、図8は輸液チューブ
内径を横軸にとっている。両図において、夫々プロット
されたデータとの対比と、各データに基づいて演算され
る相関係数rの比較において、従来のペリスタルティッ
ク方式では内径に、本方式は外径に流量精度がより強い
相関を持っている事が分かり、かつ本発明による流量精
度が良いことが示されている。
動量の2乗に比例して断面積が減少して吐出量が変化す
ることから、一定速度でフィンガを下死点から上死点側
に移動するようにすれば、その移動の間においても吐出
量に脈動が生じる。 従って、フィンガの下死点から上
死点への移動速度が、フィンガ移動量つまりチューブ潰
し量の2乗の逆数に比例する様にカム曲線を設定すれ
ば、脈動のない送液を実現できる。尚、最上段及び最下
段のフィンガ10以外のフィンガは複数個に限らず、所
定厚さを有する1個のフィンガとしても良い。
輸液チューブ外径に存在した流量精度を得ることが可能
となり、安定した流量精度が得られる輸液ポンプを提供
することができる。また、チューブのヘタリ(劣化)が
より少なくなるので、安定した流量精度が得られる輸液
ポンプを提供することができる。
(a)のX‐X矢視断面図である。
る。
の相関関係を示した相関図である。
る。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 輸液チューブを外径側から押圧して送液
を行う輸液ポンプにおいて、 所定外径を有する輸液チューブの長手方向に沿って複数
分が配設されるとともに個別駆動されるフィンガと、 該フィンガとの間で前記輸液チューブを不動状態に保持
する保持手段を具備してなり、 前記フィンガの移動量を少なく設定して個別駆動するこ
とにより、前記輸液チューブを前記外径側から押圧して
送液を行うことで、前記輸液チューブの肉厚の影響を受
けないようにすることを特徴とする輸液ポンプ。 - 【請求項2】 前記フィンガを、送液される上流側から
第1、第2、…、第Nフィンガとして、 前記第1から第N−1フィンガは順次下死点から上死点
に個別駆動され、全てが上死点でそろった位相で同時に
下死点に移動する様に設定され、 前記第Nフィンガは、前記第N−1フィンガの次に下死
点から上死点に個別駆動され、前記第1フィンガが上死
点に移動した時点で下死点に移動する様に設定され、 かつ、前記第1及び第Nフィンガは上死点で、前記輸液
チューブを完全に圧閉し、前記第2から第N−1フィン
ガは上死点で、前記輸液チューブの内腔を塞がないよう
に個別駆動されることを特徴とする請求項1に記載の輸
液ポンプ。 - 【請求項3】 前記第1から第Nフィンガの下死点にお
ける前記保持手段との間の挟持幅寸法を前記輸液チュー
ブの外径寸法より小さく設定することを特徴とする請求
項2に記載の輸液ポンプ。 - 【請求項4】 前記フィンガの個別駆動による脈動を抑
えるために、前記第Nフィンガの下流側において単また
は複数個の外部フィンガをさらに配設して、 前記第1から第Nフィンガの上死点に移動する位相にお
いて、前記外部フィンガが上死点から下死点に個別駆動
され、前記第Nフィンガが下死点に個別駆動される位相
において、前記外部フィンガは下死点から上死点に個別
駆動され、かつ上死点で前記輸液チューブを圧閉しない
ように構成することを特徴とする請求項2に記載の輸液
ポンプ。 - 【請求項5】 前記フィンガの個別駆動による脈動を抑
えるために、前記フィンガが下死点から上死点へと順次
に個別駆動される速度をチューブ外径より前記挟持幅を
引いたチューブ潰し量の逆数に比例するように設定する
ことを特徴とする請求項3に記載の輸液ポンプ。
Priority Applications (4)
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EP97108622A EP0881388B1 (en) | 1995-11-28 | 1997-05-28 | Pumping method |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP30916395A JP3698277B2 (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | 輸液ポンプ |
US08/861,567 US5988983A (en) | 1995-11-28 | 1997-05-22 | Infusion method and infusion pump |
EP97108622A EP0881388B1 (en) | 1995-11-28 | 1997-05-28 | Pumping method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09151856A true JPH09151856A (ja) | 1997-06-10 |
JP3698277B2 JP3698277B2 (ja) | 2005-09-21 |
Family
ID=27238222
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30916395A Expired - Lifetime JP3698277B2 (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | 輸液ポンプ |
Country Status (3)
Country | Link |
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US (1) | US5988983A (ja) |
EP (1) | EP0881388B1 (ja) |
JP (1) | JP3698277B2 (ja) |
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