JPS6185593A

JPS6185593A - リニア蠕動ポンプ

Info

Publication number: JPS6185593A
Application number: JP60219027A
Authority: JP
Inventors: ジヨン　ブラドリー
Original assignee: Ivac Medical Systems Inc
Current assignee: Ivac Medical Systems Inc
Priority date: 1984-10-01
Filing date: 1985-10-01
Publication date: 1986-05-01
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JP2591732B2; EP0176948A2; US4561830A; EP0176948A3

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】本発明は、−ａ的に非経口液、例えば食塩水および薬液
の第４種（ＩＶ）投与および栄養液等の液体を腸内投与
するためのりニア蠕動ポンプに関する。

非経口液を投与するときの最も重要なことの一つは、患
者へ与える液体の流量を制御することである。倒立させ
たビンから液体を排出して、透明なプラスチック製第４
種チューブを介して重力によって患者へ送る従来の方法
では、通常第４種チューブ上のロールクランプの位置を
調節することによって液体の流量を制御していた。流量
は、所定時間中の滴下室内の液滴をカウントすることに
より測定され、必要であれば、ロールクランプの位置を
調節して所望の流量を得ていた。しかしながらこのよう
な重力供給式投与システムは、ビン内の液位変化、液体
の温度変化、患者の静脈または動脈圧の変化、患者の運
動およびロールクランプの有効な調節点の変動により流
量が大きく変化する。この結果、医療要員による頻繁な
モニタが必要であり、いまだに変動が生じていた。

患者へ投与される非経口液の所望流計を維持するのに役
立つ電子ポンプシステムおよび車力式点滴流コントロー
ラおよびこれらの（１）合わせは現、′１では広く使用
されている。機械技術の進歩につれて、輸液システムに
対してより困難な要求を応える新しい用途が生じた。そ
の結果、より改良する必要性がこれまでずっと存在して
いる。

従来のポンプシステム、特にリニア傾動ポンプシステム
は特に粘性のある液体により一定の流量を与えるが、重
力式投与システムでは容易に制御できるものではなかっ
た。現在使用されている代表的ポンプシステムは、複数
のカム、同数のカム作動フィンガすなわちカム従動子と
、可撓性チューブを受けてこのチューブをフィンガすな
わちカム従動子に押圧する圧力パッドを有する。フィン
ガすなわちカム従動子がカムにより順次押圧されると、
個々のフィンガが変形し、チューブの長手方向に沿った
複数の連続する点でチューブを閉しるので、チューブの
長手方向に沿ってチューブ内に液体を強制移動する。

上記のような従来のリニア蠕動ポンプシステムは、ロー
ルクランプによってより一定の流量を与えるが、フィン
ガ自体の間の摩擦およびフィンガを作動させるカムとフ
ィンガとの間の摩擦によりポンプ作用に必要なエネルギ
ーは比較的大きかった。更に従来システムは、漏れまた
は液体の逆流によってポンプ効率が比較的低いことを特
徴としていた。

更に、多数の変動条件下でも輸液を行うのに充分な力を
フィンガは発生しなければならない。これら条件は、進
入硬直性、輸液の粘性および患者の身体の抵抗に関連す
る。更に例えばチューブのくびれによりシステム内で閉
塞が生じる場合は輸液システム内で生じる圧力を制限す
ることが好ましい。

このため所望作動限度内で正確に輸液する高度の機械的
およびポンプ効率を有する比較的簡単な蠕動ポンプに対
する要望があることは明らかである。本発明はこれら要
望を満すものである。

発明の要約本発明は、改良されたポンプ効率を有し、作動エネルギ
ーが少な（てすみ、排出ラインがブロックされた場合排
出圧力が所定限度を越えない非経口液投与用のリニア蠕
動ポンプに関する。

本発明に係る蠕動ポンプには複数のカム、同数のカム作
動フィンガすなわち従動子および可撓性チューブを個々
のフィンガに押圧する圧力パッドが設けられ、従来の装
置と同しように液体流を生じさせる。しかしながら本発
明の改良点は、フィンガすなわちカム従動子がカム面の
運動によって作動されると、小さな円弧角だけ回転し、
これによりフィンガをチューブに押圧し、チューブを順
次閉じ、チューブ内で液体を移動させるよう共通軸また
はシャフトにフィンガを回転自在に取付けたことある。

圧力パッドは好ましくはフィンガと同し共通軸すなわち
シャフトに回転自在に取付けられ、個々のカム作動フィ
ンガがそれらの最大走行点に位置するときパッドはチュ
ーブに対して押圧されチューブを閉じるようスプリング
で負荷されている。

圧カバ、ドは、フィンガがチューブの長手方向に沿って
チューブを順次閉じるときのフィンガのサイン状運動中
に全（揺動しないよう強固に製造され、強固に取付けら
れる。このようにフィンガがチューブを閉じるとき、実
質的に同じ圧力がフィンガの各々に加えられる。各フィ
ンガがその頂点又は最大点に達して、後退し始めると、
次のフィンガがチューブを締めて、次のカム従動子がそ
の最大点に達した時圧力パッドを元の位置まで押し戻す
までスプリング負荷された圧力パッドはチューブを締め
るのに充分な圧力を維持する。このように従来のほとん
どのりニア嬬動ポンプの特徴であった液漏れが除去され
る。更に有効なボンピングに必要なフィンガ又はカム従
動子の数も低減される。

本発明の好ましい態様では、第４種チューブと接触し、
これを閉じるフィンガの各々の面にチューブと整合する
７１夕が設けられ、所定限度を越える圧力の上昇を防止
する。チューブ内の液圧が所定限度を越えると、液圧は
第４種チューブの壁を溝内へ押圧するので、チューブ内
の逆流をポンプの入口側へ流すことにより圧力のい（っ
がを軽減できる。チューブ内の圧力が所望最大値より低
いレベルまで低下すると、チューブの壁は溝より離間し
て、通常の力横断面となる。

ポンプ作動に必要なエネルギーを低減するため、フィン
ガはフィンガ間の摺動摩擦を最小にするよう互いに離間
されている。このような所望の間隙は、フィンガのハブ
をフィンガ本体よりも厚くすることにより最良に得られ
る。

これらフィンガは、好ましくは、商標「テフロン」で販
売されているポリテトラフルオロエチレンのような低摩
擦係数を有する材料から形成される。

以下添付図面を参照して本発明の詳細な説明を読めば本
発明の上記およびそれ以外の利点が明らかとなろう。

添付図面には、本発明の特徴を具体化したリニア傾動ポ
ンプを示す。

ハウジング１１内に収容されたリニア蠕動ポンプ１０は
、第１図に示すようにキャビネット１２内に設置されて
おり、このキャビネット内にはポンプ１０用の制御装置
も収容されている。一般に番号１３で示される制御パネ
ルは、流量およびその他液体投与パラメータの選択を可
能にする。キャビネット１２内に設けられた溝１５内に
は滴下室１４が座着され、滴下室１４から蠕動ポンプ１
０を通って可撓性第４種チューブ１６が延長し、このチ
ューブはキャビネソ１−１２の外へ延び患者（図示せず
）に接続される。キャビネットドア１７が設けられてい
るが、このドア１７はキャビネット１４および第４種チ
ューブ１６が設置された後、およびポンプ作動中にポン
プ１０を保護するためのものである。

第２図は、清掃およびメンテナンスのためのポンプハウ
ジング１１の設置および取付けが容易かつＮ車であるこ
とを示す。ねじ２０および２１を取外せば、ポンプハウ
ジング１１をキャビネット１２から取出すことができる
。

第３図にはポンプ１０の構成部品およびその作動が最良
に示されている。共通シャフト２４にはハブ２３を介し
て個々のフィンガ’１２ａ−１か回転自在に取付けられ
ている。シャツ１−２４の両端にはＴ字状カラー２５が
固定され、カラーはブラケット２６により支持されブラ
ケット内４こ固定されるようになっており、ブラケット
２６はポンプのハウジング１１と一体的に形成すること
が好ましい。フィンガ２２のハブ２３は、フィンガ２２
を互いに離間させ、フィンガ間の摺動ｌｒ擦を最小にす
るよう本体２７よりも厚くなっている。シャフト２４に
は圧力パッド２８も取付けられ、このパッドはシャフト
２４の両端に設けられたらせんスプリング２９によりフ
ィンガの方向へ回転するよう押圧されている。スプリン
グ２９の各々の一端３０は、圧力パッド２８のアームの
下に適合し、パッド２８を所望方向に押している。スプ
リング２９の各々の他端３１はカラー２５内の孔３２に
嵌合している。カラー２５には第９図に示すように爪３
３および３４が設けられ、これら爪はブラケット２６内
に設けられたロケット面３５および３６に嵌合し、カラ
ー２５およびスプリングの端部３１をロックする。

フィンガ２２の各々の端部には半円形ショルダ３８が設
けられ、このショルダ３８は複数の円形カム４０の作動
面３９に載る。カム４０はカムの中心から偏心したシャ
フト４１に取付けられ、シャフト４１上にて３６０°／
ｎに等しい角度だけ（ここでｎはカム４０の数）互いに
回転される。

カムシャフト４１は、図示してない手段により駆動され
るギア４２により駆動される。

カムシャフト４１が回転すると、フィンガ２２の半円形
ショルダ３８内に嵌合している個々のカム４０はカムと
接触しているフィンガ２２の端部を揺動すなわち順次シ
ャフト２４の軸のまわりで小角度だけ前後に回転させる
。この結果、フィンガ２２は順次第４種チューブ１６を
圧縮し、これにより個々の量の流体をチューブ内で移動
する。

圧力パッド２８は、ポンプ作動中に剛性を保ち、大幅に
屈曲しないよう比較的厚い断面に形成されている。パッ
ド２８のアーム３２はバノＦ’　２８がシャフトのまわ
りで軸方向にしか回転しないよう圧縮され、フィンガの
各々が順次間し圧力でチューブ１６と接触する際にチュ
ーブ１らを狭搾すなわち閉じるようシャフト２４に強固
であるが回転自在に取付けられている。フィンガ２２が
順次チューブ１６の長手方向に沿って移動するとき１ｆ
ｆｌ動することは全くない。チューブ１６を圧力パッド
２８を正しく位置決めできるようチューブガイド４３．
４４および４５が設けられている。

第５図および第６図にポンプ１０の蠕動運動が示されて
いる。チューブ１６は常時少なくとも一つのフィンガ２
２により閉じられている。フィンガのうちの一つ、例え
ば２２ｆが最大移動点に達して、第５図に示すように後
退を開始し始めると、次のフィンガ２２ａは第１フイン
ガ２２Ｆがチューブ１６の通路を開けるのに充分移動し
てしまう前にチューブ１６を閉じる。次のフィンガも最
大移動点に達するが、このとき圧力パッド２８によりチ
ューブ１６に加えられる圧力はチューブ１６を閉しるの
に充分大きい。こうしてチューブの長手方向に沿う異な
る連続位置でフィンガ２２がチューブ１６を閉じると、
個々の液体はチューブ１６内で駆動される。このように
、従来のポンプの特徴であった漏れ又はポンプ１０の入
口側に向う逆流は木質上全く生じない。更にポンプ作用
は蠕動状であるが、ポンプの出力圧は比較的一定である
。この出力圧は、チューブおよび排出部品内の流れ抵抗
および患者の血管系からの背圧を克服するのに充分高い
値でなければならない。

ポンプ作動中にチューブ１６の排出側が部分的又は完全
にブロックされると、チューブ内の圧力は好ましくない
レベルまで上昇することがある。

このような所望作動レンジ外の圧力を最小にするため、
第４図に示すようにフィンガ２２の各々の作動面に圧力
軽減溝４６が設けられ、この溝はチューブ１６の中心を
またいでいる。圧力が所定の所望最大レベルを越えると
、可撓性チューブは第４Ａ図に示すように溝を広げるの
で、液体はポンプ１０の入口側へ逆流することができ、
圧力をより好ましいレベルまで低下する。溝のζ１°法
およＳ形状は、チューブ内の最大圧力かある所望限度を
越えないよう予め決定されている。溝の幅と／′Ａ′：
、すは、材料の特性、ポンプのチューブの部分の肉厚、
およびポンプに必要な圧力限度に依存する。圧力が最終
的に低くされると、鋭いＪＩ−ナ一部は一ノー、−−ブ
が完全に閉塞することを防１トする傾向かあ・乙ので溝
の形状はなだらかな弧状であることが好ましい。

圧力パッド２８は第７図および第８図に示すようにポン
プのハウジング１１に固定されたシャツ）５１に支持さ
れたレバー５０により上下されるので、チューブ１６を
ポンプ１０の内外へ挿入、除去できる。レバー５０上の
突出機素５２はレノ＼−５０が下方へ押圧されたとき、
圧力パッドがフィンガから離間するように圧力パッド２
８の側面上のショルダ５３に載っている。突出機素５２
の端部がショルダ５３のエツジ上に載ッているとき、圧
力パッド２８は第８図に示されるよう開位置にロックさ
れる。突出機素がショルダ５３上の摺動するようレバー
が光分離くに押されると、圧力パッド２８はそのスプリ
ング負荷により第７図に示すようにチューブ１６を押し
てフィンガ２２に接触する位置まで移動する。このよう
に一旦チューブ１６がポンプ内に挿入され、圧力パッド
２８がチューブをフィンガ２２に押圧するよう解放され
ると、フィンガ２２のうちの少なくとも一つがチューブ
１６を閉じるので、ポンプｌＯが作動していなくてもチ
ューブ１６を通る漏れはない。

フィンガ２２は、フィンガの厚いハブ２３によりシャフ
ト２４上で互いに離間されている。この結果、個々のフ
ィンガで摺動接触は全くないので、ポンプを駆動するた
めに必要な動力が大幅に低減できる。低ＩＺ擦特性の材
料からフィンガを製造すれば、必要な動力を大幅に低減
することも可能である。

本発明のポンプ装置は、低コストで生産でき容易に清掃
かつメンテナ、ンスできるよう極めて簡単な構造に設計
されている。この装置はほとんど変動なく、高信頼度で
かつ正確に所望量の流体をポンピングできる。ポンプ効
率は高く、所望の作動限度も維持される。

本発明の原理から逸脱することなく、本）′こ明を変更
、改善できることは当然である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るポンプおよびそれを収容するキ
ャビネットを示す斜視図、第２図はキャビネットの一部
とポンプとの関係を示す分解斜視図、第３図はポンプの
構成を示す正面図、第・１図はフィンガとカムの関係を
示す第３閣中のｌ！　−４線方向に沿った断面図、第４
Ａ図は第４図中の円形の一点鎖線で囲まれたチューブを
示す拡大断面図、第５図および第６図はポンプの蠕動運
動を示す略図、第７図および第８図は圧力バントとレバ
ーの関係を示す第３図中の７−７線に沿った部分断面図
、第９図はカラーとブラゲソ１−の関係を示す第３図中
の９−９綿方向に沿った図である。１０・・・ポンプ、１６・・・チューブ、２２・・・フ
ィンガ、２４・・・共通シャフト、２８・・・圧力パッ
ド、２９・・・スプリング、４０・・・カム、４１・・
・カムシャフト、４６・・・溝。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数のカムと、該カムにより前後に移動される複
数のカム作動フィンガと、可撓性チューブを受けとると
共に個々のフィンガに対して可撓性チューブを押圧する
圧力パッドを有し、フィンガがカムにより順次作動され
てチューブ上の順次異なる複数の位置にて可撓性チュー
ブに接触し、これを閉じることにより、チューブの長手
方向に流体を移動させるリニア蠕動ポンプにおいて、カムにより作動されると、前記フィンガの各々は共通軸
のまわりで回転して順次チューブに接触してこれを閉じ
るよう共通軸に回転自在に取付けられた複数のカム作動
式フィンガを特徴とするリニア蠕動ポンプ。
（２）圧力パッドがフィンガと同じ軸に回転自在に取付
けられた特許請求の範囲第（１）項記載のリニア蠕動ポ
ンプ。
（３）同一シャフトに圧力パッドおよびフィンガが取付
けられた特許請求の範囲第（２）項記載のリニア蠕動ポ
ンプ。
（４）圧力パッドはフィンガ方向にシャフト上でスプリ
ング負荷された特許請求の範囲第（３）項記載のリニア
蠕動ポンプ。
（５）圧力パッドは剛性である特許請求の範囲第（２）
項記載のリニア蠕動ポンプ。
（６）フィンガは可撓性チューブと接触する面に圧力軽
減溝を有する特許請求の範囲第（１）項記載のリニア蠕
動ポンプ。
（７）フィンガには半円形ショルダが設けられ、これら
ショルダはショルダに隣接する円形カムの作動面に載る
ようになっている特許請求の範囲第（１）項記載のリニ
ア蠕動ポンプ。
（８）フィンガはフィンガ本体よりも厚い一体的ハブに
より取付シャフトの長手方向に互いに離間された特許請
求の範囲第（１）項記載のリニア蠕動ポンプ。
（９）フィンガは低摩擦特性の材料から形成された特許
請求の範囲第（７）項記載のリニア蠕動ポンプ。
（１０）ポンプ内のチューブの長手方向に沿って少なく
とも一つのフィンガがチューブを閉じるよう圧力パッド
はカム作動フィンガに向けて可撓性チューブを押圧する
特許請求の範囲第（１）項記載のリニア蠕動ポンプ。
（１１）複数のカムと、該カムにより前後に移動される
複数のカム作動フィンガと、可撓性チューブを受けると
共に個々のフィンガに対して可撓性チューブを押圧する
圧力パッドを有し、フィンガがカムにより順次作動され
て、チューブ上の順次異なる複数の位置にて可撓性チュ
ーブに接触し、これを閉じることにより、チューブの長
手方向に流体を移動させるリニア蠕動ポンプにおいて、可撓性チューブの挿入時には圧力パッドはカム作動フィ
ンガより離間するよう回転でき、可撓性チューブをポン
プ内に挿入し、圧力パッドを解放した後は圧力パッドは
チューブをカム作動フィンガへ押圧するよう軸のまわり
に回転自在に取付けられ、スプリング負荷された圧力パ
ッドを特徴とするリニア蠕動ポンプ。
（１２）可撓性チューブをポンプ内に挿入し、圧力パッ
ドを解放してチューブをカム作動フィンガに向けて押圧
した後は、フィンガのうちの少なくとも一つはチューブ
を閉じ、ポンプが作動していなくてもチューブを通る液
体の漏れ防止する特許請求の範囲第（１１）項記載のリ
ニア蠕動ポンプ。