JPS63292939A - 加圧ポンプ - 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】 〔技術分野〕 この発明は、モータの回転により駆動され、モータの一
方向回転動作により弁の閉動作を生起させ、静圧部に加
圧媒体を流入させるとともに、他方向回転動作により弁
の開動作を生起させ、貯圧部内の加圧媒体を排出するこ
とにより静圧部の圧力を上昇降下させる加圧ポンプに関
する。

〔背景技術〕

全自動型の血圧計は、従来、最低血圧値を計測したあと
電気信号により弁を開放して、カフ帯（腕帯）内の空気
を急速に排出させている。このような血圧針の１例が特
公昭６０−４０２９３号公報に開示されている。この血
圧計は、モータによりダイヤフラムを駆動させてカフ帯
に空気を送るようになっている加圧ポンプを利用してい
る。この加圧ポンプは、カフ帯から急速排気するために
、ダイヤフラムの内部とカフ帯との間に排気弁機構が配
備されていて、ダイヤフラムを働かせるモータの正逆回
転を利用して排気弁を開閉し、加圧と排気を行うように
している。

ところが、このような加圧ポンプは、カフ帯内が高圧に
なっているときに排気を行おうとすると、ダイヤフラム
内部の圧力が高圧となるため、低圧時に比ペモータを回
転させるのに余分な力が必要になる。このため、低圧時
と同等のモータ制御では排気弁が開かないことがある。

弁が開かないとモータに過負荷が加わり、モータの発熱
、寿命低下環の問題も発生する。反対に、低圧時に高圧
時と同等のモータ制御を行えば、必要以上の回転力を加
えることになるため、余分な電力を消費し、耳ざわりな
モータ回転音が発生する等の問題点がある。

〔発明の目的〕

この発明は、以上のことに鑑みてなされたものであり、
効率良くモータ制御を行い、排出弁を確実に開閉動作で
き、消費電力が少なく、モータ音の少ない加圧ポンプを
提供することを目的としている。

〔発明の開示〕

この発明は、上記の目的を達成するために、モータの回
転により駆動されて静圧部に加圧媒体を流入させる作動
部材、前記加圧媒体を静圧部から排出するための排出孔
、および、前記排出孔を開閉する弁を備えるとともに、
前記モータの一方向および他方向回転動作により前記弁
の開閉動作を生起させて、前記モータの一方向回転時に
は弁が閉、他方向回転時には弁が開となるようにさせる
動作伝達手段を備えている加圧ポンプにおいて、貯圧部
内部の圧力を検出する圧力検出手段、および、これによ
り検出された圧力値に応じて前記モータの回転を制御す
るモータ制御手段をも備え、このモータ制御手段は、前
記圧力値が大きいときには強い回転力を、前記圧力値が
小さいときには弱い回転力を生じさせるよう前記モータ
の回転動作を制御するようになっていることを特徴とす
る加圧ポンプを要旨とする。

以下に、この発明を、その実施例をあらねす図面を参照
しながら詳しく説明する。

ここで、加圧媒体とは、通常、空気のことであるが、こ
れに限らない。

第１図ないし第４図は、この発明の加圧ポンプがダイヤ
フラム式のもの（ダイヤフラムポンプ）であって、血圧
計に用いられる場合の１実施例をあられす。これらの図
にみるように、この加圧ポンプ２３は、作動部材たるダ
イヤフラム１、排出孔２、排出孔２を開閉する弁（以下
、「排出弁」と称する）３、動作伝達手段４、圧力検出
手段２４、および、モータ制御手段２５を備えている。

ダイヤフラム１は、モータ５の回転により駆動されて、
加圧媒体室１４から静圧部に加圧媒体を流入させる。こ
の実施例では、カフ帯２６の貯圧槽が静圧部である。排
出孔２は、加圧媒体を静圧部から急速に排出するための
ものである。この実施例では、排出孔はゴム体のもので
形成されているが、他の材質のものでもよい。排出弁３
は、回動軸６に回動自在に支持されており、正逆の回動
動作により排出孔２を開閉する。

モータ５は、一方向および他方向（正逆）回転可能な直
流用のものであり、ポンプ台１１に固定されている。モ
ータ５の回転軸１０の先端には偏心軸１２が溶接などに
より一体化されていて、クランクになっている。その偏
心軸１２は、ダイヤフラム１の接続棒（コネクティング
ロッド）１３に接続されている。このため、モータ５の
回転運動が直線運動に変換され、ダイヤフラム１が往復
運動する（矢印Ｅ、Ｆ方向）ようになっている。

偏心させる方法は、前記のように偏心軸を溶接などによ
りモータの回転軸と一体化させる方法に限らず、前記回
転軸を屈曲させる方法などによってもよい。

圧力検出手段２４は、カフ帯２６の貯圧槽と加圧ポンプ
２３とを繋ぐホース１６に配備されており、ホース１６
内部の圧力値、すなわち、カフ帯２６の静圧槽内部の圧
力値を検出するようになっている。

モータ制御手段２５は、圧力検出手段２４により検出さ
れた圧力値に応じてモータの回転を制御するようになっ
ている。

この発明の加圧ポンプでは、モータの回転動作が貯圧部
内部の圧力値に応じて制御されるようになっている。す
なわち、貯圧部内部の圧力値が大きいときには強い回転
力を生じさせるように、モータ５の回転動作を制御し、
前記圧力値が小さいときには弱い回転力を生じさせるよ
うモータ５の回転動作を制御するのである。たとえば、
貯圧部内部の圧力値に対応してモータの回転力をリニア
に設定すること、圧力値を多数の所望範囲ごとに区切り
各範囲ごとにモータの回転力を段階的に変化させること
、あるいは、圧力値を大小、大中小などと区切りそれぞ
れに対応してモータの回転力を設定することなどにより
、行うことができる。

前記のようにモータの回転動作を制御することにより、
排出弁を確実に開閉動作でき、しかも、モータを効率良
く制御することができ、したがって、消費電力が少なく
なり、モータ音が少なくなるのである。

圧力検出手段２４は、たとえば、第６図にみるように、
半導体圧力センサー２４１、このセンサー２４１からの
信号を増幅する増幅回路２４２、および、増幅された信
号をディジタル信号に変換ＴるＡＤコンバート回路（Ａ
Ｄコンバータ）２４３を備えている。ディジタル信号に
変換された信号は、モータ制御手段２５に入力される。

モータ制御手段２５は、たとえば、第７図にみるように
、入力された信号を処理するマイクロコンピュータ２５
１、マイクロコンピュータ２５１からの出力信号をアナ
ログに変換するＤＡコンバータ２５２、アナログ信号に
変換された信号を入力してモータ５を駆動させる駆動回
路２５３を備えていて、モータ５に印加する電圧を変え
ることにより、その回転動作を制御するようになってい
る。

第１０図（ａ）ないしくＣ）は、モータ制御手段２５が
、加圧ポンプ２３のモータ５に印加する電圧を示す。第
１０図（ａ）にみるように、モータ５に、一定またはほ
ぼ一定の正の電圧を加えているときには、モータ５が一
方向回転動作を行い、加圧ポンプ２３が貯圧部に加圧媒
体を流入させている。カフ帯２６内部が所望の圧力値に
なるとモータ５を停止し、内部の加圧媒体を緩速排出し
ながら最高血圧値および最低血圧値を測定する。

最低血圧値の測定終了時に、たとえば、カフ帯２６の静
圧槽内部の圧力が大気圧＋１００ｗＨｇの場合、第１０
図（ｂ）にみるように、振幅が−２，５■のパルス電圧
がモータ５に印加される。これにより、モータ５が他方
向回転動作を行い、排出弁３の開動作を生起させ、排出
孔２を開放する。なお、最低血圧値の測定終了は、たと
えば、コロトコフ音が消滅したと判断されること、また
は、経験に基づく平均的測定時間よりやや長い時間の経
過を測定す条こと等により認識される。

また、最低血圧値の測定終了時に、たとえば、カフ帯２
６の静圧槽内部の圧力が大気圧＋２００ｍｍ１１ｇの場
合、大気圧＋１００龍Ｈｇのときに比べ、ダイヤフラム
１内の圧力が高いので、モータ５が起動するのにより大
きな力が必要となる。このため、第１０図Ｔｅｌにみる
ように、振幅が−５，Ｏｖのパルス電圧をモータ５に印
加する。このように、モータ制御手段２５は、貯圧部内
部の圧力値が大きいときには強い回転力が生じるように
、圧力値が小さいときには弱い回転力が生じるようにモ
ータ５の回転動作を制御する。

モータ５に印加される電圧は、第１１図にみるように、
静圧部内部の圧力に応じてリニアに変えることができる
。従来、加圧ポンプの電源スィッチを入切するごとに排
出弁を開動作させて安全を図っていたので、モータ回転
に伴う騒音が頻繁に起こったり、電力消費が多かったり
するという問題が生じていた。しかし、この発明の加圧
ポンプにおいて、モータ制御手段２５は、静圧部内部が
所定圧力Ｓ以下の場合、排出弁が開となっていると判断
してパルスを発生させないようにしておけば、そのよう
な問題がなくなるので、好ましい。

このようにするには、たとえば、圧力検出手段２４の出
力を、これが所定値Ｓよりも大きいか否かを判別する判
別回路に通し、その結果によりモータ５を動作させるの
である。ここで、所定値Ｓとは、貯圧部が外乱（振動等
）を受けやすい場合、圧力検出手段２４のノイズによる
誤動作を防ぐためのレベルであり、これよりも大きいと
モータ５を動作させるようにするのである。

圧力検出手段２４の構成には、特に限定はない。第８図
にみるように、静電容量型センサー２４６、および、こ
のセンサー２４６からの入力により発振を行う発振回路
２４７を備えたものであってもよい。

モータ制御手段２５の構成には、特に限定はない。たと
えば、第９図にみるように、マイクロコンピュータ２５
１、および、マイクロコンピュータ２５１からの出力を
増幅する増幅回路２５５を備えているものでもよい。増
幅回路２５５で増幅された信号は、モータ５に入力され
、モータ５を回転動作させる。

上記実施例と同じ圧力検出手段２４とモータ制御手段２
５を用いて、たとえば、モータ５の回転動作を、第１３
図にみるように、静圧部内部の圧力に応じて、モータ５
に入力するパルスのベース振幅での幅（電圧印加時間）
を大小させることにより制御することもできる。たとえ
ば、第１２図（ａ）にみるように、静圧部内部の圧力が
大気圧＋１１００ｎＨのときには、その幅ａ　’ｌｒ　
１００ｍ５ｅｃとし、第１２図（ｂ）にみるように、大
気圧＋２００ｆｌＨｇのときには、その幅すを２００ｍ
５ｅｃとするのである。あるいは、電圧や電圧印加時間
を変化させるかわりに、入力するパルスの数を大小させ
ることによってもモータ５の回転動作を制御することが
できる。たとえば、第１４図（ａ）にみるように、静圧
部内部の圧力が大気圧＋ｌＱＱｗＨｇのときには、パル
スの数を第１５図にみるようにより少なく設定し、第１
４図（ｂ）にみるように、静圧部内部の圧力が大気圧＋
２００ｗＨｇのときには、パルスの数を第１５図にみる
ようにより多く設定するのである。

なお、第１θ図（ａ）ないし第１５図中の数値は、上記
実施例における１例として示したものであり、この発明
の加圧ポンプすべてにあてはまるものではない。

上記実施例の加圧ポンプ２３の動作を、第１図ないし第
４図、および、第１６図（ａ）ないしくｆ）を参照しな
がらさらに詳しく説明する。ダイヤフラム１の下部は、
加圧媒体室（この実施例では、空気室）１４となってい
る。この加圧媒体室１４は、加圧媒体を差込口１５から
差し込まれたホース１６からカフ帯２６の貯圧槽へ送る
ための吐出孔１７、加圧媒体を外部から吸い込むための
吸入孔（この実施例では、吸気孔ともいう）１８、およ
び、カフ帯２６内の加圧媒体を急速に排出するための排
出孔（この実施例では、排気孔ともいう）２のそれぞれ
と接続している。吐出孔１７および吸入孔１８には、ダ
イヤフラム１に一体化されている逆止弁１９．２０が設
けられており、吸入孔１８から吸い込まれた加圧媒体を
確実にカフ帯２６へ送ることができるようになっている
。逆止弁は、ダイヤフラムと別体に設けられていてもよ
い。

また、吐出孔および吸入孔は、実施例のような位置に限
らず、たとえば、加圧媒体室裏面に設けられてもよい。

高圧側の空間Ｇ、Ｈは、ポンプ台１１の内部通路（図示
されず）などで連結されている。

動作伝達手段４は、コイルばね（弁ばね）７、第１突片
８および第２突片９を備えている。コイルばね７は、共
回りおよびその解除可能にモータ５の回転軸１０に巻装
されていて、回転軸１０から遠ざかるよう伸びている２
つの端部、第１端部７ａおよび第２端部７ｂを有してい
る。第１端部７ａおよび第２端部７ｂは回転軸１０から
遠ざかるよう互いに逆方向へ伸びている。第１突片８お
よび第２突片９は、排出弁３とともに正逆回動するよう
に排出弁３側に設けられていて、この実施例では、回動
軸６から離間した排出弁３の一端部に、突設されている
。

排出弁３が板状の磁性材料からなっていて、ポンプ台１
１の排出弁３の端縁裏面が臨む位置には永久磁石（閉状
態保持磁石）２１が設けられていると、排出弁３が閉の
とき、排出弁３を排出孔２側へしっかりと吸引して閉の
状態を保ち、排出孔２から加圧媒体が漏れないようにな
る。この永久磁石２１は、貯圧部の内圧が所定圧を越え
るような高圧にならないと、その内圧によって排出弁３
が開かないような充分な磁力を有している。また、排出
弁３が開のとき、排出弁３の端縁表面が臨む位置に永久
磁石（開状態保持磁石）２２が設けられていると、排出
弁３が開のとき、排出弁３をしっかりと吸引して開の状
態を保つようになる。

排出弁を開の状態・閉の状態にそれぞれ保つ方法はこれ
らに限らない。永久磁石は排出弁に設けるようにし、図
中、永久磁石が設けられている位置に磁性材料を設ける
ようにしてもよい。また、永久磁石は、排出弁に臨む部
分にのみ設けるようにすれば、他への磁気的な悪影響を
防ぐことができる。永久磁石２１．２２は必ずしも設け
る必要はない。

第１６図（ｄ１〜（ｆ）、　（ａ）は、排出弁が開−閉
となるときの動作伝達手段４の動作の詳細をあられす。

第１６図（ｄ）では、排出弁３が開状態にある。モータ
５の回転軸１０を一方向回転（矢印Ａ向き。この実施例
では反時計回り）させると、ダイヤフラム１が動作して
加圧媒体（この実施例では空気）を貯圧部に流入させる
。このとき、コイルばね７も回転軸１０と共に矢印Ａ向
きに回転（共回り）する。コイルばね７の第１端部７ａ
はほぼ１回転して第１突片８を下側から押圧する（図（
ｅ））。このときの押圧はコイルばね７がしまる向きで
あるので、永久磁石２２の吸引力に打ち勝って、コイル
ばね７が回転軸１０とともに回転を続ける。この押圧に
より、排出弁３は、矢印Ｃ向きに回動しはじめる（閉動
作しはじめる）。排出弁３がある程度回動すると、コイ
ルばね７の第１端部７ａが第１突片８からはずれ（図（
ｆ））、すなわち、第１突片８が第１端部７ａの回転軌
跡■外へ出る。このときには、第２突片９が第２端部７
ｂの回転軌跡■内に入っており、コイルばね７がさらに
矢印Ａ向きに回転して、第２端部７ｂが第２突片９を下
側から押圧する（図（ａ））。同時に、排出弁３も矢印
Ｃ向きにさらに回動し、排出孔２−を閉じる。

この状態において、加圧媒体を急速に排出する排出孔２
は閉じられるので、加圧媒体は貯圧部へ流入する。排出
弁３が閉状態になると、コイルばね７の第２端部７ｂは
、第２突片９を押圧することによりコイルばね７の弛む
向きに反作用をうけるので、共回りが解除され、回転軸
１０の回転を許容する。このため、コイルばね７の回転
が阻止されても、モータの回転軸１０は矢印Ａ向きに回
転を行い、ダイヤフラム１がはたらき続けて貯圧部に加
圧媒体を流入させ続ける。

第１６図（ａｌ〜（ｄ）は、閉−開のときの動作伝達手
段４の動作の詳細をあられす。図（ａ）では、排出弁３
が閉状態にある。モータ５の回転軸１０を他方向回転（
矢印Ｂ向き。この実施例では時計回り）させると、ダイ
ヤフラム１が動作するとともに、コイルばね７も回転軸
１０とともに矢印Ｂ向きに回転（共回り）する。コイル
ばね７の第２端部７ｂはほぼ１回転して第２突片９を上
側から押圧する（図（ｂ））。このときの押圧はコイル
ばね７がしまる向きであるので、永久磁石２１の吸引力
に打ち勝って、コイルばね７が回転軸１０とともに回転
を続ける。この押圧により、排出弁３は、矢印り向きに
回動しはじめ、排出孔２を開放する。排出孔２が開にな
ると、加圧媒体は、貯圧部から急速に排出される。排出
弁３がある程度回動すると、コイルばね７の第２端部７
ｂが第２突片９からはずれ（図（Ｃ））・、すなわち、
第２突片９が第２端部７ｂの回転軌跡■外へ出る。この
ときには、第１突片８が第１端部７ａの回転軌跡■内に
入っており、コイルばね７がさらに矢印Ｂ向きに回転し
て、第１端部７ａが第１突片８を上側から押圧する（図
（ｄ））。同時に、排出弁３も矢印り向きにさらに回動
する。永久磁石２２にあたる等して、排出弁３の回動が
とめられると、コイルばね７の第１端部７ａは、第１突
片８を押圧することによりコイルばね７の弛む向きに反
作用をうけるので、共回りが解除され回転軸１０の回転
を許容する。

このため、コイルばね７の回転が阻止されても、モータ
の回転軸１０は矢印Ｂ向きに回転を行う。

なお、排出弁３が開けば、回転軸１０の回転を続ける必
要はないので、排出弁３が開けば、モータ５が止まるよ
うにしていてもよい。このようにしておけば、他方向回
転時に、排出弁の開状態においてコイルばねの端部が突
片に対する押圧により共回りを解除して回転軸の回転を
許容するようになっている必要はない。

上記のように、この実施例の加圧ポンプは、モータが一
方向回転から他方向回転に切り替わるとき〔すなわち、
モータの一方向回転時に弁の閉状態（第１６図（ａｌの
状態）から、モータの他方向回転を始めるとき〕には、
第２端部が他方向回転時において第２突片を押圧する位
置よりも半回転以上遅れた位置にあるので、排出弁を動
作させるためには、モータの回転軸が半回転以上他方向
回転しなければならない。このため、加圧媒体室の高圧
の加圧媒体が作動部材を通してモータの軸を他方向回転
させても、排出弁が勝手に動作することがない。

また、上記実施例のように、モータが他方向回転から一
方向回転に切り替わるとき〔すなわち、モータの他方向
回転時に弁の開状態（第１６図（ｄ）の状！Ｑ）から、
モータの一方向回転を始めるとき〕にも、排出弁を動作
させるために、モータの回転軸が半回転以上一方向回転
するようになっていてもよいが、ただちに排出弁を動作
させるようになっていてもよい。

なお、この発明の加圧ポンプは、上記実施例に限定され
ない。作動部材はダイヤフラムに限らず、たとえば、ピ
ストン等の他のものであってもよい。したがって、この
発明の加圧ポンプは、ダイヤフラム式のものに限定され
ず、ピストン式ポンプ等の他の方式の加圧ポンプであっ
てもよい・動作伝達手段も上記の機構のものに限定され
ない。

この発明の加圧ポンプは、血圧計以外のものに使われて
もよい。したがって、貯圧部はカフ帯の貯圧槽以外のも
のであってもよい。また、第５図にみるように、圧力検
出手段２４を貯圧部２８に配備してもよい。モータ制御
手段は、圧力検出手段から入力される信号を、マイクロ
コンピュータで処理していたが、論理回路などで処理し
て、モータへ出力するようにしてもよい。排出弁の開閉
動作は、回動以外、たとえば、スライドなどであっても
よい。

〔発明の効果〕

この発明の加圧ポンプは、以上に説明したように、モー
タの回転動作が静圧部内部の圧力値に応じて制御される
ので、排出弁を確実に開閉動作でき、しかも、モータを
効率良く制御することができ、したがって、消費電力が
少なくなり、モータ音が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の加圧ポンプを血圧計に応用した１例
をあられす概略説明図、第２図はその加圧ポンプの外観
をあられす斜視図、第３図はその１−Ｉ’断面図、第４
図はそのｎ−ｎ　’断面図、第５図は圧力検出手段の配
備の別の例をあられす概略説明図、第６図は圧力検出手
段の１例をあられす概略説明図、第７図はモータ制御手
段の１例をあられす概略説明図、第８図は圧力検出手段
の別の１例をあられす概略説明図、第９図はモータ制御
手段の別の１例をあられす概略説明図、第１０図（ａ）
ないしくＣ）はモータへの印加電圧の１例を示すグラフ
、第１１図はモータへの印加電圧と静圧部内部の圧力と
の関係の１例を示すグラフ、第１２図ｆａ）および（ｂ
）はモータへの電圧印加時間の１例を示すグラフ、第１
３図はモータへの電圧印加時間と静圧部内部の圧力との
関係の１例を示すグラフ、第１４図（ａ）および（ｂ）
はモータへの印加パルス数の１例を示すグラフ、第１５
図はモータへの印加パルス数と静圧部内部の圧力との関
係の１例を示すグラフ、第１６図（ａｌないしくｆ）は
上記加圧ポンプの１例の動作伝達手段の動作説明図であ
る。 １・・・ダイヤフラム　２・・・排出孔　３・・・排出
弁４・・・動作伝達手段　５・・・モータ　２３・・・
加圧ポンプ　２４・・・圧力検出手段　２５・・・モー
タ制御手段代理人　弁理士　　松　本　武　産 湯１　図 ｍ１２図 第３図 ３興く→べ靜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータの回転により駆動されて貯圧部に加圧媒体
   を流入させる作動部材、前記加圧媒体を貯圧部から排出
   するための排出孔、および、前記排出孔を開閉する弁を
   備えるとともに、前記モータの一方向および他方向回転
   動作により前記弁の開閉動作を生起させて、前記モータ
   の一方向回転時には弁が閉、他方向回転時には弁が開と
   なるようにさせる動作伝達手段を備えている加圧ポンプ
   において、貯圧部内部の圧力を検出する圧力検出手段、
   および、これにより検出された圧力値に応じて前記モー
   タの回転を制御するモータ制御手段をも備え、このモー
   タ制御手段は、前記圧力値が大きいときには強い回転力
   を、前記圧力値が小さいときには弱い回転力を生じさせ
   るよう前記モータの回転動作を制御するようになってい
   ることを特徴とする加圧ポンプ。
2. （２）モータ制御手段は、弁を開く時に、モータに印加
   する電圧値を、圧力値が大きいときには大きく、圧力値
   が小さいときには小さくすることによりモータの回転動
   作を制御するようになっている特許請求の範囲第１項記
   載の加圧ポンプ。
3. （３）モータ制御手段は、弁を開く時に、モータへの電
   圧印加時間を、圧力値が大きいときには長く、圧力値が
   小さいときには短くすることによりモータの回転動作を
   制御するようになっている特許請求の範囲第１項記載の
   加圧ポンプ。
4. （４）モータ制御手段は、弁を開く時に、モータに印加
   する電圧のパルス数を、圧力値が大きいときには多く、
   圧力値が小さいときには少なくすることによりモータの
   回転動作を制御するようになっている特許請求の範囲第
   １項記載の加圧ポンプ。
5. （５）モータ制御手段は、圧力値が所望の値以上のとき
   にモータの他方向回転動作を生起するようになっている
   特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の
   加圧ポンプ。