JP3696688B2 - 輸液装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、輸液装置に係り、特に輸液チューブに対するペリスタルティック運動を与えることにより薬液等を輸液するように構成された輸液装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
輸液チューブに対するペリスタルティック運動により薬液等を輸液する輸液装置において、輸液チューブに対するペリスタルティック運動を発生するように構成するために、複数のフィンガーに対して個別に運動を発生させる駆動カムを設けておき、チューブ受け部とフィンガーの間で輸液チューブを挟持して、駆動カムの運動を各フィンガーの運動に変換することでペリスタルティック(蠕動)運動を発生するようにして、輸液チューブの外周面側から作用させる輸液装置が知られている。
【0003】
このように構成される輸液装置及び一般のペリスタルティック運動による輸液装置によれば、各フィンガーが輸液チューブを圧閉する際に、例えば粘度の高い薬液が混入した場合などのように予期しない原因により過大な圧閉力が作用する場合がある。そこで、輸液チューブを挟持するために蓋側に設けられる受け部を複数のコイルバネおよび/または板バネにより保持することで、夫々の圧縮バネの圧縮作用により受け部が、輸液チューブから退避するようにして輸液チューブの破損を未然に防止することが一般的に行われている。
【0004】
従来構成の要部断面図を示した図4により説明すると、輸液装置100は基部(ポンプユニット)103と基部103に対して開閉自在に設けられた蓋体113の間において、図示のように可撓性の輸液チューブ102を保持する一方で、基部103に設けられたモータ108により駆動されるカム軸105に夫々個別の偏心角度で固定された偏心駆動カム106により往復運動される複数のフィンガー104とから構成されている。そして、蓋体113には複数のコイルバネ111により保持された受け板110が設けられており、これらコイルバネの圧縮作用により受け板110が輸液チューブ102から退避するようにして輸液チューブへの損傷を防止するように構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成によれば各フィンガー104の位置により、カム軸105の駆動トルクが変動する。つまり、図4(a)に示したように、フィンガー104aと、104hが輸液チューブ102を圧閉している状態では、受け板110において圧縮バネ111による矢印方向F1、F2の荷重が輸液チューブ102を介してフィンガーに加わる。このとき、受け板110は略平行移動するので、圧縮されるF1+F2の荷重による駆動負荷となる。
【0006】
一方、図4(b)に示したように、ペリスタルティック運動にともないフィンガー104aと、104bが輸液チューブ102を圧閉している状態では、受け板110において圧縮バネ111による矢印方向F1のみ荷重が輸液チューブ102を介してフィンガーに加わる。このとき、受け板110は、シーソー運動するために、より大きく圧縮されるF1の荷重のみによる駆動負荷となる。
【0007】
以上のように、従来の構成によれば、個々のフィンガーと偏心駆動カムを介して伝達されるカム軸における負荷トルク変動が大きくなることから、モータのトルク設定が困難となり、最大負荷トルク以上を発生するモータを選定せざるをえないので、コストアップ及び電力消費大を招き、さらには負荷トルク変動により駆動音を低減することが難しくなり、かつまたカム軸及び軸受けの寿命を短くする問題点がある。また、負荷トルク変動を最少限にするためのコイルバネ111及びフィンガー104の調整が極めて難かしいという問題がある。
【0008】
また、例えば、輸液装置は10℃〜40℃の環境下で使用されることを想定するので、温度変化による輸液チューブの硬度変化が問題となる。そこで、輸液チューブは、シリコーンゴムなどの温度による影響を受けにくい弾性体材料を用いるようにしているが、この他にPVC材料を使用することが一般的である。
【0009】
このようなPVC材料は、低温下の硬度上昇が著しいために、室温で適正な弾性体の硬度を設定しても、低温下では、通常は弾性体の硬度上昇にともない輸液チューブの硬度が受け板110の予圧より上回るようになる結果、フィンガーが輸液チューブを完全に圧閉できない。また、完全に圧閉するためにバネ荷重を大きなものにする必要があるが、トルク変動が大きくなっていた。
【0010】
したがって、本発明は上述したような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ペリスタルティック運動を行うための駆動系における負荷トルク変動を小さくすることで、モータ選定を容易にすることができ、負荷トルク変動が少なく調整製造が容易なためにコストダウンを図ることができ、さらに駆動音を低減でき、かつ高寿命化を実現できるとともに、輸液チューブの硬度変化に対応できる輸液装置の提供を目的としている。具体的には、カム軸のトルク変動を極力少なくするペリスタルティックポンプの機構を改善することを目的にしている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、輸液チューブに対するペリスタルティック運動を与えるための複数のフィンガーと、該フィンガーを駆動する駆動部と、前記輸液チューブを前記フィンガーとの間で圧閉する受け部を備えた輸液装置であって、前記受け部を、前記輸液チューブの硬度より高い硬度の弾性材料からなる第1弾性体と、前記輸液チューブの硬度より低い硬度の弾性材料からなる第2弾性体と、受け板とから構成して、前記輸液チューブに対して前記第1弾性体側が当接するようにして、前記圧閉を行う前記圧閉を行うとともに、前記第2弾性体を、厚さ範囲が0.5から5mmであり、ゴム硬度範囲が20度から60度のエラストマーから形成し、また第1弾性体を、厚さ範囲が0.5から5mmであり、ゴム硬度が60度から90度のエラストマーから形成するように構成したことを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に本発明における好適な実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に述べる。先ず、図1は実施形態になる要部の横断面図であり、また、図2は図1のX‐X矢視断面図である。
【0014】
両図において、輸液装置1は基部3とこの基部3に対して開閉自在に設けられた蓋体13の間で、図示のように輸液チューブ2を着脱可能に保持するように構成されている。このために蓋体13には不図示のヒンジとストッパーが基部3との間で設けられており、図示の保持状態にできるように構成されている。
【0015】
一方、この基部3には所望の回転トルクを発生する小型モータ8と、このモータにより伝達機構9を介して回転駆動されるカム軸5を軸支するための軸受7が設けられている。
【0016】
また、カム軸5には夫々個別の偏心角度で固定された偏心駆動カム6(図中では合計8個分)が固定される一方、図2に示したように、この偏心駆動カム6の外周面に当接する形状に加工形成された摺動部4a−1が各フィンガー4a〜4hに形成されるとともに、基部3に固定されているガイド部材20により各フィンガーが矢印S方向に往復移動可能に案内されている。
【0017】
そして、蓋体13には第1弾性体11と第2弾性体12とからなる図示のような2重構造により支持された受け板10が設けられており、これらの弾性体11、12の変形により、輸液チューブ2の硬度変化に対応出来るようにしている。このために、第1弾性体11には輸液チューブ2の最大硬度より高い弾性材料を選定し、第2弾性体12には、輸液チューブ2の圧閉時における過大な負荷を吸収できる様にするために低い硬度の弾性体を選定している。そして、これらの弾性体11、12を受け板10と一体構造としている。
【0018】
以上の構成において、図1中の破線図示のようにフィンガー4hが移動した場合であっても、フィンガー毎に第2弾性板12が変形して上記のようなシーソー現象は発生しないことになる。
【0019】
受け板10を厚さ3mm、幅30mmのアルミニウム板材料から加工し、第2弾性体12を厚さ1から2mm、幅30mm程度のゴム硬度40度がエラストマー(シリコーンゴム)で、また第1弾性体11を厚さ1から2mm、幅30mm程度のゴム硬度が70度のエラストマー(シリコーンゴム)から構成して受け部として、外径4.5mm、肉厚0.5mmのPVC材料からなるチューブに生理食塩水が1ml/秒流れるようにモータ駆動した。このモータ駆動後にトルク変動と、低温(10℃)下でのリークを確認したところ、トルク変動は上記の従来構成によれば320〜500g・cmの範囲で変動していたが、いずれのフィンガー4a〜4hも一様にカム軸トルク換算で約350g・cmとなった。また、フィンガー閉塞不足に起因するリークについても、10℃の環境下におけるリーク現象がほぼ完全に防止できることを確認できた。第1弾性体11と第2弾性体12はシリコーン系接着剤による接着または一体形成され、第2弾性体12と受け部10はシリコーン系接着剤による接着または一体形成される。上記のアルミニウム材料としては、アルミニウムMg合金、アルミニウム−胴合金等の板材料から加工したものまたはこれらのダイカスト等が使用される。尚、第1弾性体11と第2弾性体12と受け板10で構成される受け部をフィンガー4a〜4hに対応して独立形成しても、ほぼ同じ結果となった。また、第1弾性体11のみを各フィンガー4a〜4hに対応して独立形成してもほぼ同じ結果となった。
【0020】
図3は別実施形態を示した外観斜視図である。既に説明済みの構成には同一符号を付して説明を割愛して特徴部分に限定して述べると、上記の第1弾性体11に代えてフィンガー4aから4gに対応する独立した金属板14a〜14gを各フィンガー毎に設けている。これらの金属板14は弾性体12と受け板10とに対して接着または焼付け等による一体成形による製造方法で製造される。また、直に蓋体13の裏面に接着するように構成しても良い。金属板の材料としては、上述のアルミニウム材料が使用され、また弾性体にはゴム硬度が40〜70度のエラストマー(シリコーンゴム)が用いられる。このゴム硬度とはJIS K6253で規定されており、デュロメータで測定した値である。
【0021】
以上の構成によれば、上記の構成と略同様に受け板10のシーソー運動が防止できるようになるので、カム軸におけるトルク変動が防止されるようになる。
【0022】
尚、上記の各実施形態によればフィンガーが直線運動することによりペリスタルティック運動を行う場合についてのみ述べたが、これに限定されず、他の形式のペリスタルティック式の薬液注入装置に実施可能である。また、金属の受け板14は偏平な場合に限定して述べたが、これに限定されずフィンガーの押圧面の形状に応じて適宜形状が設定されることは言うまでもない。
図5は、輸液チューブに対するペリスタルティック運動を発生する別構成のペリスタルティックポンプの要部断面図である。既に説明済みの構成には同一符号を付して説明を割愛して相違する構成に限定して述べると、本図において、個々に回動自在に軸支される複数のフィンガー4aから4hは回転軸15により個別に揺動運動できるようにしており、駆動カム6が摺接するようにして矢印方向移動してフィンガーと蓋体13の間で輸液チューブ2を挟持して、駆動カム6の回転運動を各フィンガーの揺動運動に変換することでペリスタルティック運動を発生するようにしている。そして、蓋体13には上記の弾性体11、12と受け板10とが設けられており、上記のようにカム軸5におけるトルク変動が防止されるように構成されている。
【0023】
図5は、輸液チューブに対するペリスタリック運動を発生する別構成のペリスタリックポンプの要部断面図である。既に説明済みの構成には同一符号を付して説明を割愛して相違する構成に限定して述べると、本図において、個々に回動自在に軸支される複数のフィンガー4aから4hは回転軸15により個別に揺動運動できるようにしており、駆動カム6が摺接するようにして矢印方向移動してフィンガーと蓋体13の間で輸液チューブ2を挟持して、駆動カム6の回転運動を各フィンガーの揺動運動に変換することでペリスタリック運動を発生するようにしている。そして、蓋体13には上記の弾性体11、12と受け板10とが設けられており、上記のようにカム軸5におけるトルク変動が防止されるように構成されている。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ペリスタルティック運動を行うための駆動系における負荷トルク変動を一様にすることで、フィンガー駆動のためのモータ選定を容易にすることができ、駆動音を低減でき、高寿命化を実現でき、しかも温度変動にともなう輸液チューブの硬度変化に対して柔軟に対応してリーク発生を防止して安定した輸液を実現することができる輸液装置を提供できる。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は実施形態になる要部の横断面図である。
【図2】 図1のX‐X矢視断面図である。
【図3】 別実施形態を示した外観斜視図である。
【図4】 (a)、(b)は従来の構成を動作説明とともに示した要部破断図である。
【図5】 別実施形態のペリスタリックポンプの要部断面図である。
【符号の説明】
1 輸液装置
2 輸液チューブ
3 基部
4 フィンガー
5 カム軸
6 偏心駆動カム
8 モータ
10 受け板
11 第1弾性板
12 第2弾性板
13 蓋体
14 金属板
Claims (1)
- 輸液チューブに対するペリスタルティック運動を与えるための複数のフィンガーと、該フィンガーを駆動する駆動部と、前記輸液チューブを前記フィンガーとの間で圧閉する受け部を備えた輸液装置であって、
前記受け部を、
前記輸液チューブの硬度より高い硬度の弾性材料からなる第1弾性体と、
前記輸液チューブの硬度より低い硬度の弾性材料からなる第2弾性体と、受け板とから構成して、
前記輸液チューブに対して前記第1弾性体側が当接するようにして、前記圧閉を行うとともに、前記第2弾性体を、厚さ範囲が0.5から5mmであり、ゴム硬度範囲が20度から60度のエラストマーから形成し、また第1弾性体を、厚さ範囲が0.5から5mmであり、ゴム硬度が60度から90度のエラストマーから形成するように構成したことを特徴とする輸液装置。
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