JP3863271B2 - チューブ接続装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性を有するチューブを溶融して切断し、その切断面を異なるチューブの切断面に溶着して接続するチューブ接続装置に関し、特に切断に際して挟持することで生じるチューブの歪みを考慮したチューブ接続装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
チューブ接続装置は、例えば特開平7―329182号公報に開示されているもののように、接続する2本のチューブを平行に保持し、板状の加熱素子からなる切断板(以下、「ウェハ」という)を加熱した後、その加熱したウェハをチューブに対して直交するように移動させてチューブを溶融して切断し、次いで、その切断面がウェハ面をスライドするようにしてチューブを移動させた後、ウェハを後退させて両チューブの切断面同士を溶着接続させるものが知られている。
【0003】
そこで、このような作用を施すチューブ接続装置の従来例について、そのクランプ部を簡単に説明する。図18は、従来のチューブ接続装置の主要部を示した斜視図である。
本従来例のチューブ接続装置は、ほぼ同様な構成からなる一対の第1チューブ保持手段201と第2チューブ保持手段202とが設けられている。そこで、例えばその第1チューブ保持手段201は、基台203上に一対の開閉可能な挟持部材204,205が設けられ、そのうち挟持部材205は、レール上を挟持部材204に向かって移動するようシリンダ206に固定されている。挟持部材204,205は、ともにクランプ爪204a,205aが形成され、挟持部材205が挟持部材204側へ移動することでチューブをクランプするように構成されている。
【0004】
そして、これら基台203,210上には、2本のチューブ216,217を挟持部材204,205等によって挟持する位置に位置決めする一対の位置決め手段221,222が設けられている。
位置決め手段221,222は、クランプ方向に2本のチューブ216,217を重ねて保持し得る枠体223,224が固定され、その枠体223,224には、チューブ216,217がずれないように開閉可能な蓋体が設けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような構成からなる従来のチューブ接続装置は次のような問題点があった。
前記従来のチューブ接続装置では、図のように2本のチューブ216,217が加熱したウェハ230で切断された後、第1チューブ保持手段201側のチューブがスライドし、仕切りとなっていたウェハ230が後退して、スライドすることで重なった異なるチューブ同士の切断面が溶着接続されて1本のチューブが形成されることとなる。
そして、このようにして2本のチューブ216,217がウェハ230によって切断される際、チューブの固定とともにチューブ内に残る液体の液漏れを防止するなどのため、円筒形状のチューブが扁平形状になって管内が密着し、さらにチューブ肉厚が薄くなるように押し潰した形状でクランプされる。
【0006】
しかし、このとき円筒形だったチューブ216,217の形状が徐々に扁平され、図19に示すように閉塞状態にクランプされた場合、各チューブにつくられた2箇所の折返し部分Pに大きな歪みが生じることとなる。仮に、その部分がチューブ端面である場合は、図20に示すように折返し部分Pには軸方向にかけて盛り上がりが生じる。
従って、前記チューブ接続装置では、チューブ216,217を第1チューブ保持手段及び第2チューブ保持手段のクランプ爪204a,205a等によって2箇所でクランプした場合、両クランプ位置が近いとウェハ230で切断する切断予定位置には、両側からの歪みが重なり合うこととなる。
【0007】
そのため、ウェハ230がチューブ216,217の当該箇所を直交方向に切断した場合には多くの量の肉が切除されてしまい、その切断面を再び溶着させて接続したのでは、図21に示したように他の部分に比べて薄くなり破れやすくなってしまっていた。
一方、切断予定位置での歪みの重なりをなくすために両クランプ位置を離したのでは、チューブの弾性によって切り口が開いてしまって、接続するチューブ同士の切断面の形状が不均一となったり、チューブの芯が合わなくなる。。
そのため、このようなチューブ同士を接続したのでは、当然接続不良が生じたり、接続部分の強度を著しく低下させることとなった。
【0008】
また、本装置は、例えば腹膜透析患者の腹腔内に透析液を供給するため、腹腔に接続されたトランスファーチューブと透析バックに接続されたチューブとの接続に利用される。そこでは、チューブは熱処理などによって滅菌処理することが必要とされるが、そのように熱処理などすることでチューブには微妙な変形が生じてしまっていた。
そのため、位置決め手段221,222として設けられた枠体223,224に装填したとしても、切断及び接続を行う切断予定位置で両チューブ216,217の軸心をクランプ方向に重なるようにすることが困難で、チューブの接続不良が生じやすいなどの問題があった。
【0009】
そこで、本発明は、かかる問題点を解決すべく、チューブ接続箇所の強度低下を防止したチューブ接続装置を提供すること、また適切なチューブの装填が可能なチューブ接続装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のチューブ接続装置は、可撓性のチューブを第1チューブ保持具及び第2チューブ保持具によって保持し、その第1チューブ保持具と第2チューブ保持具の間を移動する加熱した切断板によってチューブを溶融して切断した後、チューブ切断面同士を溶着して接続するものであって、前記第1チューブ保持具及び第2チューブ保持具は、当接・離間することでチューブをクランプして保持する一対の保持部材を有し、前記保持部材の当接面には、前記チューブを装填するU字溝と、他方のチューブ保持具側に突設され、前記チューブを扁平状態に変形する狭持部とが形成されており、前記U字溝は、前記狭持部側に向かって、前記チューブの直径以上の溝深さが徐々に浅くなるよう傾斜面をもって形成されており、前記挟持部は、前記チューブを相対的に強くクランプする第1クランプ部と、前記第1クランプ部よりも前記第1チューブ保持具と前記第2チューブ保持具との間の切断予定位置に近い側で前記チューブを相対的に弱くクランプする第2クランプ部とから構成されていることを特徴とする。
【0011】
よって、前記挟持部のうち、相対的に強く挟持する第1クランプ部では扁平形状に変形されたチューブを更に押しつけるようにクランプするため、チューブの抜けが防止されるがチューブには歪みが生じる。一方、前記第1、第2チューブ保持具間の切断予定位置に近い側にある相対的に弱く挟持する第2クランプ部では、チューブの扁平形状が保たれるとともにチューブに歪みが加えられることがほとんどないため、クランプによって生じたチューブの歪みは分散される。
【0012】
このように挟持部でクランプされたチューブは、第1クランプ部では抜けが防止され、第2クランプ部ではチューブの歪みが分散されて断面の扁平形状が保たれる。
従って、切断予定位置での歪みの影響は減少され、またチューブ断面が扁平形状に保たれてチューブ接続箇所の強度低下が防止される。
【0013】
また、本発明のチューブ接続装置は、前記第1クランプ部は、一対の第1クランプ部からなるクランプ溝がクランプ方向に重なったチューブ厚さから1乃至2割分の差を取った距離となる溝深さとしたものであることを特徴とする。
よって、第1クランプ部では、クランプ方向へチューブが1割乃至2割り程度変形されてそのチューブの抜けが防止され、第2クランプでは、チューブの歪みが分散されて断面の扁平形状が保たれる。
従って、切断予定位置での歪みの影響を抑え、切り口の形状を合わせることによりチューブ接続箇所の強度低下が防止される。
【0014】
また、本発明のチューブ接続装置は、前記第1チューブ保持具及び第2チューブ保持具によるチューブのクランプ動作に所定の時間差を設けたことを特徴とする。
よって、チューブをクランプする際に一方に生じる軸方向の歪みを逃がすことで、切断予定位置での歪みの影響を抑えることによりチューブ接続箇所の強度低下が防止される。
【0015】
また、本発明のチューブ接続装置は、前記第1チューブ保持具及び第2チューブ保持具を覆うように装置本体に軸着された開閉自在なカバー部材と、前記第1チューブ保持具及び第2チューブ保持具の両側でチューブを支持する一対のチューブ支持部材と、前記チューブ支持部材に回転支持された従動ローラとを有し、前記チューブ支持部材にチューブを充填した後に前記カバー部材を閉じると、前記カバー部材に前記従動ローラが当接し、前記チューブ支持部材が下方へ揺動して、前記チューブを前記保持部材に装填するように構成されていることを特徴とする。
【0016】
また、本発明のチューブ接続装置は、前記チューブ支持部材間にあってチューブ接続持のチューブ下側位置に設けられた下案内部材と、前記チューブ支持部材間にあって前記カバー部材の内側に立設され、該カバー部材を閉じたときにチューブ接続持のチューブ上側位置に先端が位置する上案内部材とを有することを特徴とする。
よって、支持部材で支持したチューブを、更に内側において下案内部材と上案内部材とで高さ調節するので、第1チューブ保持具及び第2チューブ保持具のクランプ部での適切なチューブの装填が可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかるチューブ接続装置の一実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、チューブ保持部と、そのチューブ保持部を可動させる駆動機構の構成を示した外観斜視図である。そこで、図1に基づいて本チューブ接続装置のチューブ保持部とそのチューブ保持部を可動させる駆動機構について簡単に説明する。
チューブ保持部は、チューブ4,5の切断から接続に際してチューブ4,5をクランプして保持し、また切断後のチューブ4,5を配置転換させる機構をもったものであり、固定クランプ21と可動クランプ31とからなる第1チューブ保持具1と、固定クランプ41と可動クランプ51とからなる第2チューブ保持具2とから構成されている。
第1チューブ保持具1及び第2チューブ保持具2を構成するそれぞれの固定クランプ21,41と可動クランプ31,51とは、図示するようにそれぞれ2本づつのガイドシャフト71によって貫通支持され、固定クランプ21,41は固定され、可動クランプ31,51は摺動可能なよう構成されている。
【0018】
そして、この可動クランプ31,51を移動させるための駆動機構は、それぞれのクランプに対し同様な構成をなして形成されているので、可動クランプ31側のものについてのみ説明する。
固定クランプ21には、可動クランプ31を移動させる駆動源となるクランプバネ72がガイドシャフト71に対して平行に係設されている。即ち、固定クランプ21下端側面には係合ピン73が立設され、その係合ピン73にクランプバネ72の一端部が嵌合されている。そして、このクランプバネ72には、その他端部が当接する止め部74aの形成された伝達ロッド74が嵌挿されている。伝達ロッド74の端部はクランク75に対して軸支されている。
【0019】
クランク75は、支軸76に対して回動自在に軸支されたものであり、円柱形状の支点部材77と、伝達ロッド74側に連結されたレバー78と、可動クランプ31へ連結された板カム79とが、図示するように支点部材77を中心に一体固定して形成されている。板カム79の途中には従動ローラ80が回転支持され、その従動ローラ80に当接するカム81は、モータ96(図11参照)の出力軸に固定されている。更に、板カム79には可動クランプ31に立設されたカムピン82を誘導するリードカム溝83が形成されている。
【0020】
次に、図2乃至図5は第1チューブ保持具1及び第2チューブ保持具2からなるチューブ保持部の構成の概略を示した図である。
本チューブ接続装置のチューブ保持部には、第1チューブ保持具1に回転機構(63)を備え、第2チューブ保持具2にはそのような回転機構がないといった違いがある。
第1チューブ保持具1の固定クランプ21及び可動クランプ31は、図2に示すよう共に一対のカバー部材22,23、カバー部材32,33が接合され一つのブロックを構成している。カバー部材22,23及びカバー部材32,33は、互いに対称的な形状をなすものである。そこで、この具体的な構成については、図3に示す片側のカバー部材22,32に基づいて説明する。
【0021】
カバー部材22,32には、半円形状の一対のローター片61,62からなるクランプローター63(図2参照)を装填する半円形状の凹部が掘られたローター装填部25,35が形成されている。ローター装填部25,35の中心部には、それぞれ半円形状の切欠26,36が形成され、クランプローター63の中心部が嵌合するように形成されている(図2参照)。ローター装填部25,35には、半円形状の円周レール27,37が形成されている。この円周レール27,37は、U字溝をなしている。また、カバー部材22,32の上下位置には、ローター装填部25,35の外周に連続するようにギヤ装填部28,29,38,39である凹部が形成されている。
【0022】
次に、図4は、このような構成からなるカバー部材内にクランプローター63を装填した状態を示した図である。カバー部材22,23及びカバー部材32,33が接合した中に装填されるクランプローター63(図1参照)は、前述したように一対の半円形状のローター片61,62から構成されたものであり、その円周上には歯形が形成され、両ローター片61,62が接合した際に1個の歯車をなすよう構成されている。
また、ローター片61,62が互いに当接したクランプローター63の中心、即ち、ローター片61,62の当接面中央には、U字溝64,65が形成されている。そして、図5に示すようにそのU字溝64の延長上に、第2チューブ保持具2側に突設した挟持部66にクランプ溝が形成されている。図示しないが、ロータ片62についても同様の挟持部66が形成されている。
【0023】
チューブをクランプする一対の挟持部66,66は、2本のチューブ4,5を重ねてクランプした場合、その2本のチューブ4,5がともに扁平形状に変形して管内が塞がれるよう所定の深さのクランプ溝が形成されている。チューブ4,5を扁平にするのは、切断した際に中の液体が流れ出ないようにチューブ4,5の切り口を閉じるためである。
更に、ローター片61,62のそれぞれの両側面には、図3に示すカバー部材22,23,32,33の円周レール27,27,37,37に嵌合する円周状に形成された円周凸部67,67…が形成されている。
【0024】
第1チューブ保持具1の固定クランプ21及び可動クランプ31内には、図4に示すように、ローター片61,62と噛合するギヤ68,68,68,69が回転可能に軸支して装填される。これらのギヤ68,68…のうち、固定クランプ21を構成するカバー部材22,23の下方に装填されるギヤ69が、モータ97(図11参照)の回転軸に連結されたドライブギヤとして構成されている。 以上のような構成部材からなる第1チューブ保持具1は、固定クランプ21及び可動クランプ31のカバー部材22,23,32,33にローター片61,62及びギヤ68,68…を装填させることによって構成される。そして、そのような固定クランプ21に対し、可動クランプ31がガイドシャフト71を摺動できるよう支持されている(図1参照)。
【0025】
次に、第2チューブ保持具2について図5を参照して説明する。
第2チューブ保持具2を構成する固定クランプ41及び可動クランプ51は、クランプ部材42,43、クランプ部材52,53が接合して形成されたブロックによって構成されている(図2参照)。この第2チューブ保持具2には、第1チューブ保持具1のような回転機構は設けられていない。
固定クランプ41及び可動クランプ51は、その当接面に図5に示すよう中央にU字溝45が形成されている。図示しないが、可動クランプ51にも同様のU字溝45が形成されている。そして、固定クランプ41及び可動クランプ51には、そのU字溝45の延長上に第1チューブ保持具1側に突設した挟持部46にクランプ溝が形成されている。
挟持部46は、2本のチューブ4,5を重ねてクランプした場合、その2本のチューブ4,5がともに扁平形状に変形して管内が塞がれるよう所定の深さのクランプ溝が形成されている。
【0026】
次に、挟持部66と挟持部46との形状について更に詳細に説明する。図6は、図5のA―A断面を示した図である。挟持部66,46とは、ともに同様な形状をなし対称的に形成されている。
挟持部66,46は、とともに同様のU字溝64,45の延長上に形成されている。U字溝64,45は、外側から中央にかけて、チューブ4,5の直径以上の溝深さが徐々に浅くなるよう傾斜面をもって形成されている。そして、中央側に突設された挟持部66,46は、図5に示すようにU字溝64,45よりも挟持面が幅広に形成されている。更にU字溝64,45は曲面形状であるが、挟持部66,46には所定の段差を有する平面形状のクランプ溝が形成されている。
【0027】
即ち、挟持部66,46は、主としてチューブ4,5を強くクランプする第1クランプ部66a,46aと、弱くクランプする第2クランプ部66b,46bとから構成され、段差が形成されている。
第1クランプ部66a,46aは、最もチューブ4,5の厚みを小さくすべく浅く形成され、クランプしたチューブ4,5の抜け止め防止機能を果たすところである。そして、第2クランプ部66b,46bは、第1クランプ部66a,46aよりも互いに近い位置に形成され、第1クランプ部66a,46aよりも若干チューブ4,5の厚みを大きくする深さで形成されている。
【0028】
具体的には、第1クランプ部と第2クランプ部との溝深さは、固定クランプ21,41と可動クランプ31,51との当接面を深さゼロとすると、次のように決定される。
第1クランプ部66a,46aは、前述したようにチューブ4,5の抜け止めを防止するために強固な状態でクランプする必要がある。そのため、図19に示すようにチューブ4,5をクランプして閉塞状態にした場合、その一つのチューブ4,5の重ねられた肉厚以下にする必要がある。しかし、溝深さを浅くし過ぎた場合には、チューブ4,5にかかるクランプ力が大きくなって、課題として示したようにチューブ4,5に生じる歪みが大きくなる。
【0029】
そこで本実施の形態では、第1クランプ部66a,46aの深さmは、クランプ時のクランプ幅2mが、扁平して重ねられたチューブ4,5の全肉厚の7〜9割程度になるようにする。即ち、チューブ4,5を同時クランプする場合、第1クランプ部66a,46aの間隔が、チューブ4,5を重ねて扁平形状にしてチューブ肉厚の4倍程度になった後、更にそこから全肉厚の1〜2割程度を押し潰すよう構成したものである。
一方、第2クランプ部66b,46bの深さnは、クランプ時のクランプ幅2nが、扁平して重ねられたチューブ4,5の全肉厚と略同一になるようにする。これは、第2クランプ部66b,46bが、抜け止め防止の役割を果たす第1クランプ部66a,46aとは異なり、第1クランプ部66a,46aで生じた歪みを分散させるとともに、切断位置でのチューブの形状を扁平形状に保って切断した2本のチューブを交互に接続できるよう、その切断面形状を一致させるようにする役割を果たすことに対応させたためである。
【0030】
そして、このような構成をなす第1チューブ保持具1及び第2チューブ保持具2は、図1に示した駆動手段などとともに不図示の装置本体内に組み入れられている。そこでは、図5に示すように第1チューブ保持具1と第2チューブ保持具2との間に、第1チューブ保持具1及び第2チューブ保持具2によって2箇所で保持されたチューブ4,5に対し、その間を直交するように移動する切断板3が設けられている。
【0031】
次に、チューブ4,5を固定クランプ21,41及び可動クランプ31,51の間に配置するための案内手段について説明する。図7、図8は、チューブ保持部を含めた案内手段の構成を示した側面図であり、図9は固定クランプ21,41側を見た案内手段を含むチューブ保持部の正面図である。
案内手段は、チューブ4,5を直接支持する支持レバー101,111が、図9に示すように第1チューブ保持具1及び第2チューブ保持具2の外側に沿って設けられている。
【0032】
支持レバー101は、図7に示すように移動クランプ51側に開いたU字状に切り欠かれた装填部102が形成され、その反対側端部が回転自在に回転軸103によって軸支されている。そして、支持レバー101は、その底部に当接した支持バネ104とストッパ107によって支持され、図の位置に配置されている。また、支持レバー101は、上方に形成された三角部に従動ローラ105が回転支持されている。
更に、チューブ4,5が所定の高さに配設されるように下案内ピン106が設けられている。この下案内ピン106は、第1クランプ部46aに近接し、また可動クランプ51の移動方向(クランプ方向)に一致するよう固定クランプ41に立設され、可動クランプ51に形成された挿入孔106a内に嵌挿されている。
【0033】
一方、第1チューブ保持具1側に設けられた支持レバー111は、図8に示すように移動クランプ31側に開いた装填部112が形成され、その反対側端部が回転自在に回転軸103によって軸支されている。従って、支持レバー111は、回転軸103によって支持レバー101と一体になって回転するよう構成されている。また、支持レバー111に形成された装填部112は、支持レバー101と同様2本のチューブ4,5を並べて装填できるように切り欠かれ、更にそのチューブ4,5が回転できるように円弧状に広く切り欠かれている。そのため、支持レバー111には、装填部112に装填したチューブ4,5の軸心を合わせるためのサポートバネ113が備えられている。
【0034】
このように支持レバー101,111によってチューブ4,5が支持されて所定位置に配置されるが、それでも支持レバー101,111の間隔は広いため、図9に示すように安全カバー120の底部に突設された上案内板120aが下案内ピン106上に位置し、チューブ4,5に当接して上方から揃えるよう構成されている。即ち、固定クランプ41及び可動クランプ51の挟持部46には、上案内板120aが挿入可能な挿入孔121が穿設され、そこから挿入された上案内板120aが上下にずれたチューブ4,5の位置を揃えるよう構成されている。
また、本チューブ接続装置には、図10に示すように固定クランプ21,41と可動クランプ31,51との間にチューブ4,5が配置されたことの確認を行うチューブ検出リミットスイッチ131が所定箇所に固設されている。
また、可動クランプ31,51近くには、安全カバー120の底部で、その安全カバー120が閉じられたことを検出するカバー閉検出リミットスイッチ132が所定箇所に固設されている。
【0035】
次に、本実施の形態のチューブ接続装置を制御する制御部について説明する。図11は、制御装置の一部を示したブロック図である。制御部91は、コントローラ92、CPU93、ROM94、RAM95を備えており、RAM95の一時記憶機能を利用しつつROM94に記憶された駆動プログラムに従って信号処理を行うものである。
この制御部91は、例えばモータ96,97、シリンダ98に対し、駆動回路96A,97A,98Aを介してコントローラ92が接続され、またチューブ検出リミットスイッチ131が接続されている。そして、そのコントローラ96から駆動回路96A,97A,98Aへ駆動信号が出力され、後述するよう動作が制御される。
【0036】
以上の構成をなす本実施の形態にかかるチューブ接続装置は、塩化ビニル等のような軟質樹脂で構成され可撓性(柔軟性)を有する2本のチューブ4,5を2箇所でクランプして固定し、その中央部で切断した後チューブ切断面の位置を反転させて、それぞれの切断面を交互に接続するものである。そこで、先ず、本装置のチューブ案内動作を図7及び図8を参照して説明する。
チューブ4,5を装填する場合、図示するように安全カバー120は開けられた状態にあり、支持バネ104に支持された支持レバー101は、その装填部102を上方に向けた状態にある。従って、回転軸103を介して一体に形成された支持レバー111もその装填部112を上方に向けた状態にある。
【0037】
そこで、装置使用者は、2本のチューブ4,5を並べ、それを可動クランプ31,51の上面を滑らせるようにして装填部102,112へ入れ込む。
そして、チューブ4,5のセットを終えたなら、使用者は安全カバー120を閉じる。このとき、従動ローラ105が安全カバー120の裏面に当接し、そこを回転する従動ローラ105を介して支持レバー101が下方へ押し下げられる。そのため、支持レバー101は、支持バネ104の力に抗して回転軸103を中心に下方へ揺動する。一方、回転軸103によって一体に形成された支持レバー111は、支持レバー101と同じタイミングで下方へ揺動する。
【0038】
従って、支持レバー101,111の装填部102,112の位置が下がり、又その傾きが水平になって、装填された2本のチューブ4,5が可動クランプ31,51の移動方向に重ねて並べられることとなる。
更に、このとき、チューブ4,5の下が下案内ピン106に当接する一方、チューブ4,5に対し上方から上案内板120aが当接して添えられるため、チューブ4,5は、固定クランプ21,41と可動クランプ31,51との間で上下位置が合わせられて整列されることとなる。
【0039】
そして、安全カバー120が閉じられたことをカバー閉検出リミットスイッチ132が検出し、また案内されたチューブ4,5のセット完了をチューブ検出リミットスイッチ131が検出して、その検出信号を受けたCPU97が次の動作であるクランプ動作を制御する。即ち、カム81が固定されているモータ96を駆動させる。そこで、制御されたモータ96の駆動によって行われるクランプ動作について図12及び図13に基づいて説明する。なお、ここでは第1チューブ保持具1側についてのみ示し第2チューブ保持具2側の動作は省略する。
前述したように2本のチューブ4,5が配置された段階では、カム81が図12に示す回転位置にあり、板カム79が従動ローラ80を介して持ち上げられた状態になっている。
そのため、板カム79のリードカム溝83の位置が上昇した状態にあり、可動クランプ31に固定されたカムピン82はリードカム溝83の下端側に位置している。
また、クランク75として一体に形成されたレバー78は時計方向に揺動した状態にあり、そのレバー78に軸支された伝達ロッド74によってクランプバネ72が弾縮されている。
【0040】
そして、2本のチューブ4,5のセットが完了したならば、カム81のモータ96を駆動させて図13に示すチューブ4,5のクランプ動作を実行する。
モータ96からの出力により回転するカム81は、クランプ完了に至るまで反時計方向に回転することとなる。その間、カム81にならって回転する従動ローラ80が設けられた板カム79は、徐々に反時計方向に揺動しそのリードカム溝83の位置が下げられていく。
ところで、このようにカム81が回転し板カム79が下方へ揺動する場合、クランク75全体は反時計方向へ回動することとなる。これは、カム81の規制から外れるクランク75が、クランプバネ72の弾拡力によって反時計方向へ付勢されるためである。従って、このクランク75を付勢するクランプバネ72の力が、リードカム溝83内に係設されたカムピン82へ水平方向の分力を与えて可動クランプ31を固定クランプ21側へ水平移動させることとなる。
【0041】
このようなクランプ動作は、第2チューブ保持具2の固定クランプ41と可動クランプ51との間でも同様にして行われる。但し、第1チューブ保持具1と第2チューブ保持具2とで同時に行われるわけではなく、両者の間には時間差が設けられている。
即ち、図示しなかった第2チューブ保持具2側の駆動機構が最初に動作し、固定クランプ41へ可動クランプ51を移動させるよう駆動し、その駆動を開始した所定時間の後に第1チューブ保持具1の駆動機構を動作させる。
従って、チューブ4,5は挟持部46によってクランプされた後に、挟持部66によってクランプされることとなる。これは、2箇所でチューブ4,5をクランプした場合に、そのチューブ4,5には各クランプ箇所毎に軸方向歪みを生じるが、第1チューブ保持具1側のクランプを遅らせることで、第2チューブ保持具2のクランプで生じた歪みを逃がすようにするためである。
【0042】
また、このときチューブ4,5は、ローター片61,62及び固定クランプ41と可動クランプ51のU字溝64,45によって挟み込まれ、その中央にて挟持部46,66でクランプされる。挟持部46,66では、深さmの第1クランプ部66a,46aで扁平されたチューブ4,5が更にその肉厚の1〜2割程度押し潰されてクランプされ、深さnの第2クランプ部66b,46bでは、扁平されたチューブ4,5に対して歪みが生じないようにクランプされる。
従って、チューブ4,5をクランプする挟持部46,66では、第1クランプ部66a,46aで強固にクランプされるとともに、その第1クランプ部66a,46aで生じたチューブ4,5の歪みが第2クランプ部66b,46bで分散される。また、第2クランプ部66b,46bでもクランプされることで、2本チューブ4,5は、切断予定位置での扁平形状がほぼ一致するよう保たれる。
【0043】
次に、以上のようにして駆動機構によってクランプされたチューブ4,5の切断・接続動作について説明する。
2本のチューブ4,5は、図14に示すよう固定クランプ21,41と可動クランプ31,51とによってクランプされた状態にある。このとき、挟持部66,66及び挟持部46,46の間にあったチューブ4,5はクランプされて扁平形状となっている。特に、第1クランプ部66a,66a,46a,46aによってクランプされた箇所では、管内が圧閉されてチューブ4,5内の液体の漏れが止められている。
【0044】
そして、第1チューブ保持具1と第2チューブ保持具2との間に配設された切断板3が上昇し、チューブ4,5を直交して切断する。即ち、切断板3は、電圧が印加されて300〜350℃にまで温度上昇し、この切断板3がチューブ4,5を溶融しながら切断する。
次いで、切断板3がチューブ4,5に直交した状態で停止され、そのままで可動クランプ31のドライブギヤ69が回転される。ドライブギヤ69の回転は、歯形が噛み合ったクランプローター63に伝達され、クランプローター63に180°の回転が与えられる。
【0045】
クランプローター63が180°回転すると、ローター片61,62が固定クランプ21と可動クランプ31とで入れ替わり、図15に示すように第1チューブ保持具1に挟持された切断後のチューブ4a,5aの切断面が切断板3の側面を旋回して180°入れ替わり、チューブ4aとチューブ5bとの切断面、チューブ5aとチューブ4bとの切断面同士が切断板3を挟んで対面した状態となる。
ところで、チューブ4,5の切断面は樹脂が溶融又は軟化した高温の状態であるため、その切断面は切断板3に気密に接触している。そのため、回転に際してもチューブ4,5の切断面は切断板3に気密に接触したまま側面を旋回することとなる。従って、チューブ4,5内部が大気に触れることなく無菌状態が維持される。
【0046】
そして、切断板3を下方へ後退させると同時に第2チューブ保持具2が、不図示の駆動手段(例えば図11のシリンダ98など)によって第1チューブ保持具1へ微小距離寄せられる。これは、切断代分(切断板3の厚さ分)移動させてチューブ同士を接触させるためである。そこで、チューブ4b,5bとチューブ5a,4aとの切断面同士が溶着接続され、図16に示すような交互に入れ替えられた2本のチューブ6,7が形成される。
チューブの接続が完了したならば、カム81は再び図13から図12に示す状態になるよう回転が与えられ、従動ローラ80を介して板カム79が持ち上げられる。そのため、クランク75はクランプバネ72の弾拡力に抗して支軸76を中心に時計方向に回動し、カムピン82の位置がリードカム溝83内を相対的に下方へ移動する。そして、可動クランプ31が固定クランプ21から離間され、接続されたチューブ6,7が取り外される。
【0047】
よって、本実施の形態のチューブ接続装置では、第1チューブ保持具1と第2チューブ保持具2とのクランプに時間差を設けたので、チューブ4,5に生じる軸方向の歪みを逃がし、また、挟持部46,66を第1クランプ部66a,46aと第2クランプ部66b,46bとから構成したので、チューブ4,5を強固に挟持して抜け止めされるとともに
、チューブ4,5に生じる歪みを抑え、切断時にチューブ4,5を余分に切除してしまうことがなくなった。
そこで、本チューブ接続装置で接続されたチューブは、図17の断面図で示すようにその接続部分の肉厚が従来のものに比べ格段に厚くなり、その強度が増した。
【0048】
また、従来のものでは、切断部に近いところでチューブを歪ませるようなクランプを行っていたため、接続面に歪みの影響がでやすく、その接続面が外側に広がって接続部に大きなバリが生じやすかったが、本装置では歪みによる切断面の変形を抑えたため、生じるバリが小さくなった。
【0049】
また、本実施の形態のチューブ接続装置では、支持レバー101,111などからなる案内手段を設けたので、正確な位置決めを要するチューブの装填が簡単になった。
特に本装置では、チューブ4,5を直接支持する支持レバー101,111が第1チューブ保持具1及び第2チューブ保持具2の外側に沿って併設され、その距離が広くなってしまっているが、その間に下案内ピン106と上案内板120aが設けられているので、チューブに滅菌処理などにより微妙に変形が生じていても切断位置で正確に軸心を合わせることができる。
従って、軸心のズレを原因として生じるチューブの接続不良や、偏ってかかるクランプ力によるチューブの破損を防止することができた。
【0050】
また、クランプローター63を構成するロータ片61,62は同一形状であるため、固定クランプ21と可動クランプ31との間での位置が限定されないので、接続後の状態で固定クランプ21から可動クランプ31を離間させてクランプを解除することができ、制御し易いものとなった。
特に、本装置では、安全カバー120に支持レバー101,111を連動させるようにし、チューブ検出リミットスイッチ131とカバー閉検出リミットスイッチ132を設けてクランプ動作を制御するようにしたので、使用者は、チューブを支持レバー101,111に挿入後、安全カバー120を閉じるだけでよく、その後チューブが接続されるまで何ら行うことなく非常に取り扱いの簡単なものになった。
これは、本装置が弱視で力が弱い腹膜患者等のように体に障害がある人が使用するものである点を考慮すると、非常に大きな効果である。
【0051】
また、前記従来例のものでは切断したチューブを平行移動し必要とするチューブの切断面同士を接続するものであり、接続されないチューブの切断面は開口するおそれがあり、そのため、チューブ内に液体が残っていた場合にはそれがこぼれ落ち、装置への悪影響を及ぼしたり汚れの原因となっていた。
しかし、本チューブ接続装置では、ロータ片61,62を備えたクランプローター63採用したことにより、交互に切断面を接続することができるためこのような問題はなくなった。
【0052】
以上、本発明にかかるチューブ接続装置の実施の形態の一例を説明したが、本発明は前記実施の形態に限定される訳ではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では、挟持部46,66を段差のある第1クランプ部66a,46aと第2クランプ部66b,46bとで形成したが、第2クランプ部を傾斜面としてもよい。
【0053】
【発明の効果】
本発明は、複数の可撓性のチューブを保持する第1チューブ保持具及び第2チューブ保持具が、当接・離間することでチューブをクランプして保持する一対の保持部材を有し、前記保持部材の当接面には、前記チューブを装填するU字溝と、他方のチューブ保持具側に突設され、前記チューブを扁平状態に変形する狭持部とが形成されており、前記挟持部は、前記チューブを相対的に強くクランプする第1クランプ部と、前記第1クランプ部よりも前記第1チューブ保持具と前記第2チューブ保持具との間の切断予定位置に近い側で前記チューブを相対的に弱くクランプする第2クランプ部とから構成されているので、挟持部でクランプされたチューブは、第1クランプ部では抜けが防止され、第2クランプ部ではチューブの歪みが分散されて断面の扁平形状が保たれるため、切断予定位置での歪みの影響は減少し、チューブ断面が扁平形状に保たれることでチューブ接続箇所の強度低下を防止したチューブ接続装置を提供することが可能となった。
【0054】
また、本発明は、第1チューブ保持具及び第2チューブ保持具によるチューブのクランプ動作に所定の時間差を設けた構成としたので、チューブをクランプする際に一方に生じる軸方向の歪みを逃がし、切断予定位置での歪みの影響を抑えることによりチューブ接続箇所の強度低下を防止したチューブ接続装置を提供することが可能となった。
【0055】
また、本発明は、前記チューブ支持部材間にあってチューブ接続持のチューブ下側位置に設けられた下案内部材と、前記チューブ支持部材間にあって前記カバー部材の内側に立設され、該カバー部材を閉じたときにチューブ接続持のチューブ上側位置に先端が位置する上案内部材とを有する構成としたので、支持部材でチューブを支持したチューブを、更に内側において下案内部材と上案内部材とでチューブの位置を調節することで、第1チューブ保持具及び第2チューブ保持具のクランプ部で適切にチューブを装填できるチューブ接続装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 チューブ保持部の駆動機構を示した外観斜視図である。
【図2】 第1チューブ保持具1及び第2チューブ保持具2を示した外観斜視図である。
【図3】 第1チューブ保持具1の固定クランプ21及び可動クランプ31の断面を示した図である。
【図4】 カバー部材内にクランプローターを装填した状態を示した図である。
【図5】 固定クランプ21,41の当接面を示した図である。
【図6】 図5のA―A断面を示した図である。
【図7】 第2チューブ保持具2側の案内手段の構成を示した側面図である。
【図8】 第1チューブ保持具1側の案内手段の構成を示した側面図である。
【図9】 固定クランプ21,41を基準に見た案内手段を含めたチューブ保持部正面図である。
【図10】 チューブ検出リミットスイッチ131を示した図である。
【図11】 制御装置の一部を示したブロック図である。
【図12】 アンクランプ時の駆動手段を示した側面図である。
【図13】 クランプ時の駆動手段を示した側面図である。
【図14】 第1チューブ保持具1及び第2チューブ保持具2のクランプ状態を示した図である。
【図15】 チューブ切断時の状態を示した図である。
【図16】 接続後のチューブを示した図である。
【図17】 接続後のチューブ断面を示した図である。
【図18】 従来のチューブ接続装置の主要部を示した斜視図である。
【図19】 クランプ時のチューブを示した図である
【図20】 クランプ時のチューブを示した図である
【図21】 従来のチューブ接続装置による接続後のチューブ断面を示した図である。
【符号の説明】
1 第1チューブ保持具
2 第2チューブ保持具
4,5 チューブ
21,41 固定クランプ
31,51 可動クランプ
61,62 ローター片
63 クランプローター
46,66 挟持部
46a,66a 第1クランプ部
46b,66b 第2クランプ部
91 制御部
92 コントローラ
93 CPU
94 ROM
95 RAM
101,111 支持レバー
106 下案内ピン
120 安全カバー
120a 上案内板
131 チューブ検出リミットスイッチ
Claims (4)
- 可撓性のチューブを第1チューブ保持具及び第2チューブ保持具によって保持し、その第1チューブ保持具と第2チューブ保持具の間を移動する加熱した切断板によってチューブを溶融して切断した後、チューブ切断面同士を溶着して接続するチューブ接続装置において、
前記第1チューブ保持具及び第2チューブ保持具は、当接・離間することでチューブをクランプして保持する一対の保持部材を有し、
前記保持部材の当接面には、前記チューブを装填するU字溝と、他方のチューブ保持具側に突設され、前記チューブを扁平状態に変形する狭持部とが形成されており、
前記U字溝は、前記狭持部側に向かって、前記チューブの直径以上の溝深さが徐々に浅くなるよう傾斜面をもって形成されており、
前記挟持部は、前記チューブを相対的に強くクランプする第1クランプ部と、前記第1クランプ部よりも前記第1チューブ保持具と前記第2チューブ保持具との間の切断予定位置に近い側で前記チューブを相対的に弱くクランプする第2クランプ部とから構成されていることを特徴とするチューブ接続装置。 - 請求項1に記載のチューブ接続装置において、
前記第1チューブ保持具及び第2チューブ保持具によるチューブのクランプ動作に所定の時間差を設けたことを特徴とするチューブ接続装置。 - 請求項1または請求項2に記載のチューブ接続装置において、
前記第1チューブ保持具及び第2チューブ保持具を覆うように装置本体に軸着された開閉自在なカバー部材と、
前記第1チューブ保持具及び第2チューブ保持具の両側でチューブを支持する一対のチューブ支持部材と、
前記チューブ支持部材に回転支持された従動ローラとを有し、
前記チューブ支持部材にチューブを充填した後に前記カバー部材を閉じると、前記カバー部材に前記従動ローラが当接し、前記チューブ支持部材が下方へ揺動して、前記チューブを前記保持部材に装填するように構成されていることを特徴とするチューブ接続装置。 - 請求項3に記載のチューブ接続装置において、
前記チューブ支持部材間にあってチューブ接続持のチューブ下側位置に設けられた下案内部材と、
前記チューブ支持部材間にあって前記カバー部材の内側に立設され、該カバー部材を閉じたときにチューブ接続持のチューブ上側位置に先端が位置する上案内部材とを有することを特徴とするチューブ接続装置。
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