JP4946974B2 - 流体輸送装置及び流体輸送器 - Google Patents
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Description
間に流体を流動するチューブを装着し、ローターを回転することで、ローラーが順次チュ
ーブを押圧して流体を流動させる蠕動式の流体輸送装置というものが知られている(例え
ば、特許文献1参照)。
つのバッキングとの間に流体を流動するチューブを装着し、ローターを回転することによ
って、ローラーが順次チューブを押圧して流体を流動させる蠕動式の流体輸送装置も知ら
れており、この流体輸送装置は、ローターを回転させるためのモーターモジュールが、ロ
ーラーユニットと重ね合わせて構成されている蠕動ポンプ装置が知られている(例えば、
特許文献2参照)。
らローターが回転し、流体を輸送しているために、チューブがローターの回転方向に引き
伸ばされることがあり、チューブの流体流動部(チューブの内径)の大きさが、初期の大
きさに対して変化するので、流体の流量も変化し、安定した流量の輸送が困難となること
が考えられる。
は閉塞しているため、ローラーの駆動トルクを小さくすることが困難であることが考えら
れ、充分な駆動トルクを得るために駆動源を大きくしなければならないことが予測される
。
が含まれる構造となっており、小型化は困難とされる。
されているため、薄型化が困難であり、チューブは、バッキングに押し付けられて閉塞さ
れる構造のため、チューブをポンプモジュールに装着しにくいという課題もある。
さらに、流体の吐出量は、クオーツ周波数、デバイダーステージ数、ギヤ機構の減速比
等、予め設定された範囲で設定され、その変更を容易に行うことは困難である。
流体輸送装置を備える流体輸送器を提供することである。
ューブ案内壁を有するチューブ枠と、前記チューブの内側に配置され、前記チューブ案内
壁の円弧の中心と回転中心が一致する回転板と、前記チューブと前記回転板との間にあっ
て、前記回転板の回転中心から放射状に配置される複数の押圧軸と、前記回転板の上面に
装着され、前記押圧軸を押圧する押圧部が設けられる回転押圧板と、が備えられ、前記押
圧軸が、一方の端部が前記回転押圧板と当接する半球状に丸められた押部と、他方の端部
が前記チューブを押圧する鍔状の押圧部と、から構成され、前記回転押圧板が、前記押圧
軸を順次押圧して流体の流入側から流出側に向かって流体を流動することを特徴とする。
ここで、流体としては、例えば、水、油類、薬液等の液体の他、気体も含まれる。
心とが同一であるため、押圧軸はチューブを略直角方向に押圧するので、チューブが引き
伸ばされることがなく、このことによってチューブの内径(流体の流動部)が変形しない
ので、安定した流量を得ることができる。このことは、特に直径が細く、柔らかい材料か
らなる小型の流体輸送装置にとって効果が大きい。
圧板との摩擦抵抗を減じ、流体輸送装置において、回転トルクを小さくすることができる
ので、小型化に有効である。
隔が広くなっており、チューブを押圧する間隔も広くなる。しかしながら、本発明では、
チューブを押圧する押圧部が鍔状に形成されているため、チューブを押圧する間隔は狭く
なり、また押圧面が広くなることと合わせて流体の流動効率を高めることができる。
円弧部と、隣接する外周円弧部の間に前記チューブを開放する凹部が形成されていること
が好ましい。
けているため、開放している際には、回転押圧板に与える駆動トルクを小さくすることが
でき、駆動源(後述するポンプ駆動ユニット)を小型化することができ、このことから、
流体輸送装置も小型化できる。
閉塞する構造であるため、途中で運転を停止した際においても、チューブの1箇所は閉塞
しているので、流体の外部への流出を防止することができる。このことは、流体が仮に安
全に配慮されるべき薬品等の場合、安全性を高めることができる。
を適宜変更可能に構成されていることが好ましい。
、形状の組み合わせの回転押圧板を複数用意し、所望の流体流量に対応して回転押圧板を
取り替えることで、流体の単位時間当たりの流量を容易に変更することができる。詳しく
は後述する実施の形態で説明するが、回転板は、駆動力を伝達するためポンプ駆動ユニッ
トと接続されているため、回転板は容易に変えられないが、回転押圧板を変更することで
容易に流量を容易に変更することができるという効果がある。
分割され、隣接する前記分割された回転押圧板の間には、チューブを開放する空間が設け
られていることが好ましい。
変更することができる。また、回転押圧板の間には、チューブを開放する空間を設けてい
るため、前述したように回転押圧板に与える駆動トルクを小さくすることができ、小型化
を可能にする。
このような構成にすれば、回転板と回転押圧板とを一体で構成することで、流体輸送装
置の構造をより簡単にすることができ、コストの低減を可能にする。
ーブを目視しながら流体輸送装置に装着できるので、組み立て性を向上することができる
。また、チューブの浮き上がりを防止することができる。
の前述した流体輸送装置と、流体を収容する流体収容容器と、を備え、前記流体輸送装置
と前記流体収容容器とが前記チューブによって連通されていることを特徴とする。
を有すると共に、流体輸送装置と流体収容容器とがチューブで連通されているため、流体
収容容器の交換を容易に行うことができるので取り扱い易いことと、流体輸送装置を繰り
返し使用することができるので、経済的効果もある。
また、本発明は、以下の形態でも実現可能である。
[形態1]
チューブと、
前記チューブが装着される円弧状のチューブ案内部と、
前記チューブ案内部の前記円弧の中心を軸として回転する回転押圧板と、
前記チューブ案内部に配設された前記チューブに向けて前記軸から放射状に配置される複数の押圧軸と、
を備え、
前記押圧軸は、一方の端部に前記回転押圧板によって順次押圧される押部と、他方の端部に前記チューブを押圧するチューブ押圧部と、を有し、
前記回転押圧板は、前記押部を押圧することによって隣合う前記チューブ押圧部を最大押圧ストロークで前記チューブに押圧する、外周円弧を有する、
ことを特徴とする流体輸送装置。
[形態2]
前記複数の押圧軸は、中心角90度以上の扇形に配置され、
前記回転押圧板は、回転方向に均等に配置された少なくとも4個の押圧部を有した、
ことを特徴とする請求項1記載の流体輸送装置。
図1〜図3は本発明の実施形態1に係る流体輸送器及び流体輸送装置が示され、図4〜
図6には、実施形態2、図7には実施形態3が示されている。
(実施形態1)
図1は、本実施形態の流体輸送器の外観を示す斜視図である。図1において、流体輸送
器10は、流体を蠕動運動によって輸送する流体輸送装置20と、流体を収容するパック
状の流体収容容器90と、から構成されている。そして、流体輸送装置20と流体収容容
器90とは、チューブ80によって連通されている。
コン系樹脂によって形成されている。流体収容容器90の一方の端部にはチューブ保持部
92が設けられ、チューブ80が圧着または熱溶着または接着等の手段で、流体が漏洩し
ないように密閉固定されている。
流動性がある液体の他、気体が含まれる。
を通り、流体輸送装置20の外部に延在され、流体収容容器90内に収容されている流体
を流体輸送装置20によって外部に輸送される。
順次重ねて、それらを固定螺子95(図は、上蓋固定螺子を示す)等によって一体化され
ている。この流体輸送装置20の内部に流体を輸送するための回転押出機構が格納されて
いる。
なお、下蓋82、ポンプユニット枠31、チューブ枠32、上蓋81及び流体収容容器
90は、流体輸送器10を生体に装着する場合においては、生体整合性の優れた材料、例
えば、ポリスルホン、ウレタン等の合成樹脂を採用することが好ましい。
図2は、本実施形態に係る流体輸送装置20の流体を輸送するための機構を示す平面図
、図3は、図2のA−A断面を示す断面図である。なお、図2は、説明を分かりやすくす
るために上蓋81を透視した状態を示している。図2、図3において、流体輸送装置20
は、基本構成としてチューブ80に蠕動運動を与え、流体を輸送する回転押出機構として
のポンプユニット30と、ポンプユニット30を駆動するためのポンプ駆動ユニット60
と、から構成されている。ポンプユニット30とポンプ駆動ユニット60とは、断面方向
に重ねて構成されている(図3、参照)。
プ駆動ユニット60は、板状の第1機枠61と、第2機枠62と、第3機枠63とを備え
、それぞれの機枠の間の空間に、駆動力をポンプユニット30に与えるモーターと伝達輪
列、及び駆動制御のための駆動回路(共に、図示せず)とが備えられている。
ターが採用され、ポンプユニット30の外側にコイルブロック70が配置されている。図
示しないが、コイルブロック70と磁気接合されているステーターとステーター内部にロ
ーターが備えられており、駆動回路(図示せず)からの信号に基いて回転される。駆動回
路には、予め所定の駆動パターンが記憶されており、この駆動パターンに基づく信号によ
ってステップモーターが駆動される。
で形成される空間に配置され、電池は、コイルブロック70及び後述する伝達車とは交差
しない位置に配置されている。また、前述したように、下蓋82は固定螺子96によって
螺合固定されているために、下蓋82を取り外せば、電池交換を容易に行うことが可能な
構造である。
番車71に伝達される。伝達一番車71は、第2機枠62に設けられた軸受77と第3機
枠63に植立された伝達二番車軸72との間で軸支されている。伝達一番車71の回転は
、伝達三番車73(図は省略している)を経て、伝達四番車74、伝達五番車75を経て
ポンプユニット30の中心に位置する回転板車56に伝達される。
機枠61に設けられた支軸61Aに遊嵌されている。
が図示しない固定螺子によって螺合固定され、第2機枠62と第3機枠63とは、それぞ
れ所定の間隔を有して、図示しない固定螺子によって第1機枠61に螺合固定されている
。このようにして、ポンプ駆動ユニット60は、伝達五番車75を除いてユニット化され
ている。このポンプ駆動ユニット60の上部にポンプユニット30が装着されている。
ット30は、基本構成として、ポンプ駆動ユニット60から伝達される回転力によって回
転される回転板車56と、回転板車56と一体で回転する回転板76と、回転板76の周
縁部上面に備えられる4個のローラー50〜53と、回転板76の回転中心から放射状に
備えられた8本の押圧軸40〜47と、流体を流動するチューブ80と、が備えられてい
る。
の回転板車56に伝達五番車75から回転力が伝達され、回転板76が伝達二番車軸72
を回転中心として回転する。回転板車56の中心の穴が伝達二番車軸72に挿入され、こ
の伝達二番車軸72と上蓋81に設けられている軸受57とによって、回転板車56が軸
支されている。
転板76の回転中心から等距離(同心円上)、且つ平面方向に等間隔に4本備えられてい
る(90度間隔)。なお、ローラー支軸55、ローラー50〜53に係る構造は、4組と
も同じ構造であるため、1組を例示して説明する。ローラー支軸55は回転板76の下側
から圧入されており、回転板76を挟んで反対側からローラー軸54がローラー支軸55
に圧入されている。
る。ローラー50は、ローラー軸54に対して遊嵌の関係であり、自在に回転することが
できる。同様な構造で、ローラ−50〜53も、回転板76の回転中心から等距離に配置
されている。これらローラー50〜53を備えた回転板76の外周には、リング状のスラ
イド枠34が備えられている。
め部材によって正確に位置が規制され、固定螺子97によって第1機枠61に螺合固定さ
れている(図3、参照)。スライド枠34には、中心から放射状に内側から外側に貫通す
る孔が8個開設され、この孔それぞれに押圧軸40〜47が挿入されている。押圧軸40
〜47は、軸方向に移動可能な寸法に設定されている。ここで、押圧軸40の軸方向中心
と、押圧軸47の軸方向中心がつくる角度は90度以上に設定されている。
説明する(図3、参照)。押圧軸43は、一方の端部に鍔状の押圧部43A、他方の端部
は半球状に丸められた押部43Bが形成されている。押部43Bがローラー50に押され
て押圧部43Aがチューブ80をチューブ案内壁32Bに押圧することで流体を圧搾流動
する構造である。押圧軸43がローラー50〜53と接触しないときにはチューブ80を
押圧しない(図3中、二点鎖線で示す)。
ーブ枠32も、スライド枠34と同様に中心が回転板76の回転中心と一致している。チ
ューブ枠32の内周部には、チューブ80を装着する段状のチューブ装着部32Aが形成
されており、このチューブ装着部32Aと押圧軸43の押圧部43Aとの間でチューブ8
0の平面方向の位置が規制されている。押圧軸40〜47が存在しない範囲では、チュー
ブ80は、スライド枠34とチューブ枠32とに設けられたチューブ案内溝(図示せず)
によって、図2で示す形態に装着されている。
0が押圧されるチューブ案内壁32Bも回転板76の回転中心と同心円で形成されている
ので、チューブ80は、押圧軸40〜47によって略直角方向に押圧される。
形成され、チューブ80が浮き上がらないようにしている。このチューブ押え35は、チ
ューブ80を押圧する押圧軸40〜47それぞれの間に複数配置される(図2では、3箇
所に設けられている。
ト30とを重ね合わせて、ポンプユニット枠に軸支された固定軸33にチューブ枠32、
上蓋81を挿通させ、固定螺子95で螺合固定される。また、下蓋82も同様に固定螺子
96によって螺合固定されて一体に構成されている。
板76は、ポンプ駆動ユニット60によって、流体の流動方向(図中、矢印方向)、つま
り本実施形態では反時計方向に回転する。ローラー50を例示して説明する。ローラー5
0の最外周部が、押圧軸40に交差する前は、押圧軸40は開放された状態にある。回転
板76が回転して、ローラー50の最外周(図中、軌跡Cで示す)が押圧軸40の端部に
接触する位置から押圧軸40がチューブ80方向に移動し、チューブ80を押圧開始する
。
40と47との角度は90度以上に設定されているため、少なくとも押圧軸47はローラ
ー51によって押圧され、チューブ80を閉塞している。
していく。この際、回転板76の回転中心とローラーの回転中心と押圧軸の軸中心線とが
直線になるとき、押圧量が最大になり、その後、ローラーは、徐々に押圧軸から離れてゆ
き、チューブ80が押圧軸の押圧から開放される。このように、チューブ80を順次押圧
していく運動を蠕動運動と呼び、この蠕動運動によってチューブ80を圧搾して流体を輸
送する。このような蠕動運動を利用して流体を輸送する装置を蠕動式流体輸送装置と呼ぶ
。
0〜47を押圧していくが、前述したように、押圧軸40と47のなす角度が90度以上
であるために、少なくとも押圧軸の一つが、チューブ80を閉塞していることになる。
とは逆の方向、つまり時計回り方向に摩擦力によって回転されるため、押圧軸40〜47
との摩擦力が低減される。
ているが、ローラー及び押圧軸の数は任意に選択して備えることができる。
に押圧するため、チューブ80が引き伸ばされることがなく、このことによってチューブ
80の内径(流体の流動部)が変化しないため、安定した流量を得ることができる。
軸の数、ストロークを任意に設定することによって、流量の調整が自在に行え、所望の流
量の流体輸送装置20及び流体輸送器を容易に提供することができる。
とは逆方向に回転するため、摩擦抵抗が小さくなり、回転板76の駆動力を小さくするこ
とができ、回転板76の駆動源としてのモーターの発生トルクが小さくてもよいので、小
型化が可能となり、このことから流体輸送装置20も小型化することができる。
、流体収容容器90の交換を容易に行うことができるので、取り扱い易いことと、流体輸
送装置20を繰り返し使用することができるので、経済的効果もある。
4に挿通してCリング58で係止する構造を採用しているが、ローラー支軸55に直接挿
通させて軸支する構造を採用することもできる。
(実施形態2)
施形態2は、前述した実施形態1ではローラーによって押圧軸をチューブ80に押圧する
構造に対して、ローラーの代わりに回転押圧板100を備え、この回転押圧板100を回
転することによって、押圧軸を押圧することを特徴としている。従って、回転押圧板10
0の構造を中心に説明し、他の共通部分の説明を省略し、実施形態1と同じ部位には同じ
符号を附して説明する。
図4は、実施形態2に係る流体輸送装置20の部分平面図、図5は、図4のB−B断面
を示す断面図である。実施形態2におけるポンプユニット30の構造は、実施形態1と同
じであるので説明を省略する。
(図4、参照)が備えられている。回転押圧板100は、実施形態1(図3、参照)で説
明したローラー50〜53が挿着される4本のローラー支軸55を案内軸として装着され
、やはり、Cリング58で係止されている。回転押圧板100は、回転板76と回転中心
を同一にして、回転板76と共に回転される。先述の4箇所の突出部が押圧軸40〜47
を押圧する押圧部101〜104である。回転押圧板100の形状と作用については、図
6を参照して詳しく説明する。
0は、外周部に4箇所の押圧部101〜104が形成されている。押圧部101〜104
は、円周方向に90度等間隔で設けられている。中心部には、回転板車56の軸部が挿通
される孔105と、外周方向には、ローラー支軸55に挿通する4箇所の孔106が開設
されている。押圧部101〜104は、回転中心Gに対して点対称の形状であるため、押
圧部101を例示して説明する。
に間隙を有する直径で形成され、押圧軸40〜47を押圧していない。回転押圧板100
が回転すると、斜面109によって除々に押圧軸の一つを押圧開始し、外周円弧110(
回転押圧板100の回転軌跡C)において最大押圧ストロークに達し、チューブ80を閉
塞する。その後、さらに回転押圧板100が回転すると、斜面111に達し、除々に押圧
軸から遠ざかり、チューブ80は閉塞状態から開放される。このとき、チューブ80内に
流体が流入する。このようにして、回転押圧板100によって、押圧軸40〜47に蠕動
運動を与え、流体を輸送する。
、押圧軸40〜47は、完全に開放されている状態を作っている。また、凹部107と円
弧108、円弧108と斜面109、斜面109と外周円弧110、外周円弧110と斜
面111との間は、滑らかに丸められ、押圧軸を円滑に押圧するように形成されている。
で、回転中心G側に移動してチューブ80の閉塞が開放される構造である。
は、90度以上に設定されているため、回転押圧板の隣り合う押圧部のいずれかがチュー
ブ80を閉塞している。
る構造に比べ、押圧軸40〜47を押圧するときの摩擦抵抗は若干大きくなるものの、回
転押圧板100を一つ備えるだけで同様な駆動を行うことができるので、構造を簡単にす
ることができる。
さらに、押圧部の数、形状を幾通りか用意しておけば、所望の流体流量に対応して回転
押圧板を取り替えることで、容易に流体流量の変更を行うことができるという効果がある
。
のローラー軸54に装着されているが、ローラー支軸55に直接装着する構造とすること
ができ、また、4本のローラー軸またはローラー支軸を対角の2本(1対)にしても、本
発明の目的を実現することができる。
態1のように、ローラー50〜53に対応して、4個の回転押圧板を備える構造とするこ
ともできる他、押圧部を2個、または3個備える回転押圧板とすることもできる。
減を可能にする。
(実施形態3)
た実施形態1,2における流体輸送器10が、流体輸送装置20と流体収容容器90が別
体で備えられ、それらをチューブ80で連通している構造であるが、実施形態3では、流
体輸送装置と流体収容容器とを筐体の中に一体化して設けているところに特徴を有してい
る。
部位には同じ符号を附して説明する。図7において、流体輸送器10は、平面視瓢箪状の
形状の筐体内部に流体輸送装置部200と流体収容部190とが形成されている。筐体は
、実施形態1,2による下蓋に対応するケース182と上蓋181とから構成され、固定
螺子95(図7では4本)によって螺合固定される。
とポンプ駆動ユニット(図示せず)が備えられ、他方の凹部には、流体収容部190が形
成されている。流体収容部190とポンプユニット30とは、チューブ180で連通され
ている。チューブ180の一方の端部192が流体収容部190に、途中はポンプユニッ
ト30の外周部を通り、他方の端部が流体輸送器10の外部に延在されている。
、押圧軸40〜47(図2〜図6、参照)の蠕動運動によって流体を輸送する構造である
。
示しないパッキンが設けられ、流体収容部190からポンプユニット30の内部に流体が
漏洩しないようにしている。流体収容部190は、上蓋181が装着された際、外部圧力
と略同等の圧力になるように、例えば、通気性フィルム等で塞がれる開口部を設けること
が望ましい。
定とすることができる。
なりあわないように配置しているために、厚みを増すことなく、小型化を可能とすること
ができる。また、ポンプユニット30と流体収容部190の筐体が一つで形成されること
から、コストの低減ができる。
範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施形態1〜実施形態3では、ローラーの数、回転板の押圧部の数等で
、流体流動量(輸送量)を設定できるとしたが、図示しない駆動制御回路に、回転板76
の回転速度を任意に選択できる複数の情報を記憶させておき、回転速度を選択することも
でき、さらには、回転板76を間歇駆動する情報を記憶させて、間歇的に流体を流動させ
ることもできる。
小型の流体輸送装置及びこの流体輸送装置を備える流体輸送器を提供することができる。
置外に搭載され、水や食塩水、薬液、油類、芳香液、インク、気体等の流体の輸送に利用
することができる。また、流体輸送器単独で、前記流体の流動、供給に利用することがで
きる。
で、流体収容容器内に薬剤等を収容して生体内に植え込むことができ、新薬の開発や治療
等に採用することに適している。
、40〜47…押圧軸、43B…押部、43A…押圧部、50〜53…ローラー、76…
回転板、80…チューブ、100…回転押圧板、101…押圧部。
Claims (2)
- チューブと、
前記チューブが装着される円弧状のチューブ案内部と、
前記チューブ案内部の前記円弧の中心を軸として回転する回転押圧板と、
前記チューブ案内部に配設された前記チューブに向けて前記軸から放射状に配置される複数の押圧軸と、
を備え、
前記押圧軸は、一方の端部に前記回転押圧板によって順次押圧される押部と、他方の端部に前記チューブを押圧するチューブ押圧部と、を有し、
前記回転押圧板は、前記押部を押圧することによって隣合う前記チューブ押圧部を最大押圧ストロークで前記チューブに押圧する、外周円弧を有する、
ことを特徴とする流体輸送装置。 - 前記複数の押圧軸は、中心角90度以上の扇形に配置され、
前記回転押圧板は、回転方向に均等に配置された少なくとも4個の押圧部を有した、
ことを特徴とする請求項1記載の流体輸送装置。
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