JP6659209B2 - 自動クランプ装置及び自動クランプ装置におけるクランプ方法 - Google Patents

Description

本願発明は、自動クランプ装置及び自動クランプ装置におけるクランプ方法に関する。詳しくは、流体回路を構成する可撓性チューブを挟圧して上記チューブ内の流体の流動を遮断する自動クランプ装置に関する。

流体を流動させる管路に、プラスチックやゴムで形成された可撓性チューブが用いられることがある。特に、血液回路等の医療用に用いられる管路は、患者の周りに設置されるものであるため固定的な管路を設けることは困難であり、また、複数の患者に用いられることがないため、可撓性のチューブが広く用いられている。

また、化学製品の製造工場等において、腐食性のある液状薬剤や毒性を有する液状薬剤を取り扱う場合において固定的な管路や弁を採用すると、管路や弁の寿命が短くなったり、メンテナンスが面倒になる場合が多い。このため、耐蝕性の高い可撓性のチューブが用いられることが多い。

上記可撓性チューブを用いた管路に、弁等を固定的に設けるのは困難な場合が多い。たとえば、医療機器に用いられる可撓性チューブにおいて、流れる流体の流動を止めるため、上記チューブを挟圧することにより内部の流動を遮断する手動式のクランプが用いられることが多い。

特開２０１０−２７９４９５

上記手動式のクランプは、人工透析のチューブや輸液チューブにおいて多用されているものであり、処置が開始する前や処置が終了した後に、上記チューブを弾力等を用いて挟圧してチューブ内部の流体の流動を遮断するように構成されている。上記人工透析に用いられるチューブや輸液チューブは直径が小さいため、上記クランプは看護師等が手指で容易に操作できるように構成されている。

一方、人工心肺装置においても可撓性のチューブが用いられるが、血液の流動量が５・／ｍｉｎ以上あり、上記輸液等に用いられるチューブに比べて直径が大きなチューブが用いられる。このため、上述した輸液用のクランプ等を用いてチューブ内の流動を遮断することは不可能である。

上記チューブ内の流動を遮断するために、ソレノイド等の駆動機構を備える電磁弁を採用することができる。しかしながら、人工心肺装置に用いられる管路は、患者に応じて構成されることが多いため、上記電磁弁等を固定的に設けると、血液回路の組み付け作業が面倒になるばかりでなく、これを再利用する場合に衛生管理が面倒になるという問題がある。一方、１回限りの利用とすることもできるが、コストが大きくなるという問題が生じる。また、血液回路に流路が複雑に形成された電磁弁等を用いると、流動停止中に血液が凝固して血栓等の問題が生じる恐れがある。

人工心肺装置を使用中に、種々の理由によって血液回路内の流動を即時遮断する必要が生じる場合がある。たとえば、血液中に気泡が混入した場合、そのまま体内に還流させると患者の生命にかかる問題となる。また、停電が発生した場合、短時間は補助電源で作動させることができるが、安全のために人工心肺装置を、一時的に停止させる必要が生じる場合もある。このような場合、上記血液回路内の血液の流動を迅速に停止させる必要がある。

ところが、人工心肺装置等においては血液の流動量が大きいため、ソレノイド等を用いて上記可撓性チューブを挟圧するには、大きな出力のものを採用する必要があり、装置が大型化するという問題が生じる。また、ソレノイドを用いると、管路が急激に遮断されてウォーターハンマ現象が生じる。しかも、可撓性チューブを採用しているため、上記ウォーターハンマによって、上記可撓性チューブが振動したり、大きく揺動する現象が生じやすい。このため、他の機器や患者に影響を及ぼす恐れがある。また、可撓性チューブに弾力が蓄積されて、血液回路の遮断後に、血液の逆流現象等が生じる恐れもある。

また、ソレノイドを作動さるには電力が必要であるため、停電等の場合には使用することができない。このため、緊急用の安全装置として使用するには問題がある。一方、空気圧や油圧を利用することもできるが、これら流体を流動させるための回路が必要になり、装置の構成が複雑化するとともに、装置の寸法が大きくなる。また、上記空気圧や油圧を用いる場合にも電力が必要である。

上記問題は、反応性の高い液状の薬品を取り扱う装置や、バイオ機器において可撓性チューブを用いる場合にも同様に生じる問題である。

本願発明は、上記従来の問題を生じさせることなく、可撓性チューブを挟圧して上記チューブ内の流体の流動を遮断することができる自動クランプ装置を提供することを課題とする。

本願発明は、流体回路を構成する可撓性チューブを挟圧して上記チューブ内の流体の流動を遮断する自動クランプ装置であって、上記チューブに押しつけてこれを挟圧する挟圧部材を設けた押動部材と、上記押動部材を、上記チューブに対して近接退避させるネジ機構と、上記ネジ機構を駆動して、上記押動部材を軸方向に離間させることができる駆動モータと、上記押動部材を、上記チューブに向けて弾力付勢し、上記挟圧部材を介して上記チューブを挟圧できる弾性部材と、上記押動部材を上記チューブから離間した位置に保持できる押動部材保持手段と、上記チューブを位置決め保持して上記挟圧部材との間で挟圧できるチューブ保持部が設けられているとともに、上記押動部材、上記ネジ機構、上記駆動モータ、及び上記弾性部材が配置された構造部材とを備えて構成される。

上記ネジ機構は、上記構造部材に回転可能に保持されるとともに、上記駆動モータで回転させられる押動軸と、上記押動部材に設けられるとともに上記押動軸に噛合させられるナット部材とを備えて構成されている。上記ネジ機構を構成するネジ機構として、市販されている種々のネジユニットを採用することができる。また、上記押動部材は、上記ネジ機構を構成する押動軸に噛合させられるとともに、上記構造部材に対して軸方向移動可能にかつ回転不可能に保持されている。

上記自動クランプ装置において、上記押動部材保持手段の保持を解除することにより、上記弾性部材の弾力による上記押動軸の回転を許容して、上記押動部材を上記チューブに向けて近接させ、上記挟圧部材が上記チューブを挟圧するとともに上記流体の流動を遮断するように構成される。上記チューブ保持部は、一対のローラ状の押圧部と、これら押圧部との間で上記チューブを挟むようにして位置決め保持できる一対の板状保持部とを備えて構成されており、上記一対の押圧部間に上記挟圧部材の先端を突入させることにより、上記挟圧部材の両側における上記チューブを上記押圧部の曲面に沿って曲折させた姿勢で挟圧し、押し潰すようにして挟圧できる。

本願発明に係るクランプ装置においては、ネジ機構と、駆動モータと、弾性部材とを用いて押動部材を軸方向動させる。上記駆動モータは、少なくとも上記押動部材を上記可撓性チューブから離間させる場面において用いられる。一方、上記弾性部材は、上記可撓性チューブを押圧する駆動源として用いられ、上記押動部材を押動して挟圧部材を介して上記可撓性チューブを挟圧し、上記可撓性チューブ内の流体の流動を遮断するように構成されている。

上記ネジ機構は、押動軸を備えており、この押動軸を上記駆動モータによって回転させることにより、上記押動部材を上記可撓性チューブに向けて近接離間させることができる。なお、上記駆動モータは、少なくとも上記押動部材を、上記弾性部材の弾力に抗して上記可撓性チューブから離間した位置に移動させることができるように構成される。

上記ネジ機構と種々の形態のネジ機構を採用できる。上記押動部材の押動力によって押動軸を回転させることができるように、ネジのリード角が設定される。摩擦力を逓減させるために、ボールネジ機構を採用するのが好ましい。ボールネジ機構は、上記押動軸の外周に設けた螺旋溝と、ナット部材の螺旋溝との間にボール部材を回転可能に保持して構成されており、上記ボールが上記押動軸と上記ナット部材の相対回転によって回動させられるとともに、ナット部材に設けられた循環穴を介して循環させられるように構成されている。このため、上記押動部材と上記ナット部材間の摩擦抵抗を小さくすることが可能となる。

駆動モータの力によって上記チューブを挟圧することもできるが、チューブを挟圧してチューブ内の流動を遮断するためには、大きな出力の駆動モータが必要となり、装置の寸法が大きくなる。一方、出力の小さな駆動モータによって大きな力を発揮させるためには減速機構が必要となるが、減速機構を設けると押動部材の軸方向速度が小さくなり、緊急時にチューブを迅速に挟圧して、チューブ内の流体の流動を遮断することが困難になる。

本願発明では、上記不都合を回避するため、上記弾性部材を用いて上記可撓性チューブを挟圧するように構成している。上記弾性部材は、上記押動部材に軸方向力を作用させ、上記押動軸を回転させて上記挟圧部材を介して可撓性チューブを押圧できる弾力を発揮できるように構成される。上記弾性部材として、コイルバネや空気バネ等の種々の弾性部材を採用することができる。

上記弾性部材の弾力を用いて可撓性チューブを挟圧することにより、上記駆動モータ自体にチューブを挟圧できる軸方向出力や押動速度が要求されることがなくなり、小さな出力のモータを減速機構とともに採用することも可能となる。

一方、上記弾性部材の弾力を用いてチューブを挟圧できるため、可撓性チューブを迅速に挟圧することが可能となり、緊急時にチューブ内の流体の流動を迅速に遮断することが可能となる。

しかも、上記遮断動作を、電力を用いることなく行うことが可能となり、医療機器等における緊急作動にも容易に対応することが可能となる。

なお、緊急時に上記弾性部材を用いて上記可撓性チューブを迅速に挟圧して流動を遮断できるように構成するとともに、緊急を要さない場合には、上記駆動モータによって、上記可撓性チューブを挟圧するように構成することもできる。

押動部材保持手段の構成は特に限定されることはない。たとえば、電磁アクチュエータや種々のクラッチ機構等を用いて、上記押動部材を所定位置に直接保持できるように構成することができる。また、上記押動部材保持手段を、上記駆動モータの軸保持トルクを用いて上記押動軸の回転を阻止することにより、間接的に押動部材を所定位置に保持するように構成することもできる。上記軸保持トルクによって押動部材を保持する場合、ステッピングモータを採用するのが好ましい。

上記構造部材の構成や形態は特に限定されることはなく、上記可撓性チューブを位置決め保持して上記挟圧部材との間で挟圧できるチューブ保持部が設けられているとともに、上記各部材を所要の機能を発揮できるように一体的に連結するように構成されていればよい。たとえば、板状部材や棒状部材を用いて上記構造部材を構成し、上記各部材を有機的に連結して構成できる。

上記押動部材を、上記構造部材に対して上記押動軸の軸方向移動可能にかつ回転不可能に保持する構造として、たとえば、上記押動部材を貫通して設けられ、上記押動部材を軸方向に摺動させるガイド部材を採用することができる。たとえば、１又は２以上の棒状のガイド軸を上記押動軸と平行に設けることができる。

本願発明では、上記押動部材保持手段の保持を解除することにより、上記弾性部材の弾力によって上記押動部材が可撓性チューブに近接する方向に押圧され、これによって上記押動軸が回転させられる。上記押動軸の回転にともなって、上記押動部材が上記チューブに向けて近接し、上記挟圧部材が上記チューブを挟圧するとともに上記流体の流動を遮断するように構成される。

上記押動部材保持手段の保持を解除する手法も特に限定されることはなく、たとえば、電源がオフになった場合に、上記保持を解除するように構成することができる。たとえば、上記駆動モータや上記押動部材保持手段に供給される電源がオフとなった場合に、上記押動部材保持手段の保持が解除されるように構成できる。また、所定の解除信号が入力された場合に、上記保持を解除するように構成することもできる。上記駆動モータの軸保持トルクを用いて上記押動部材保持手段を構成する場合、あるいは上記駆動モータに軸保持力が生じる場合には、上記軸保持トルクを解除することにより、上記弾性部材の弾力による上記押動軸の回転を許容して、上記押動部材を上記チューブに向けて近接させるように構成することができる。

本願発明では、上記押動部材が上記弾性部材によって、可撓性チューブに向けて移動させられるとき、上記押動軸が上記押動部材によって回転させられる。このため、上記ネジ機構を、上記押動部材が上記弾性部材の弾力によって上記チューブに向けて移動させられるときに、ダンパーとして作用させることができる。すなわち、上記ネジ機構によって、上記弾性部材からの弾力が上記押動軸の回転運動に変換され、上記押動部材が可撓性チューブに近接する軸方向速度を調節することが可能となる。これにより、上記挟圧部材が構造部材に衝突するようにして可撓性チューブを挟圧することがなくなり、また、上記可撓性チューブが急激に押圧されることによるウォーターハンマの発生を抑制することが可能となる。この結果、可撓性チューブが振動したり、揺動したりするのを防止できる。また、機械的な衝撃や上記ウォーターハンマによって、上記流体回路に設けられた機器に悪影響が及ぶのを防止することができる。さらに、人工心肺装置等の医療機器においては、人体に悪影響が生じるのを防止することができる。

上記弾性部材による上記押動部材の軸方向速度は、たとえば、２５ｍｍの移動距離に対して、５ｍｓｅｃ〜５００ｍｓｅｃ（５ｍｍ／ｍｓｅｃ〜０．０５ｍｍ／ｍｓｅｃ）に設定するのが好ましい。これにより、上記可撓性チューブを迅速に挟圧して、流体の流動を遮断できるとともに、ウォーターハンマの発生を効果的に防止できる。

本願発明に係る自動クランプ装置は、可撓性チューブを用いる種々の分野に適用することができる。医療機器の分野においては、たとえば、人工心肺装置等の安全装置として採用することができる。また、液状の薬品を用いる化学工場等のプラントの閉止バルブや安全装置として採用することができる。

可撓性チューブを迅速に挟圧して、流体の流動を遮断できるとともに、装置を小型化できる。

本願発明に係る自動クランプ装置を設けた人工心肺回路の一例を示す図である。 本願発明に係る自動クランプ装置の一例を示す全体斜視図である。 図２に示す自動クランプ装置に、可撓性チューブを装着した状態を示す平面図である。 図３に示す自動クランプ装置の正面図である。 図２に示す自動クランプ装置によって、可撓性チューブを挟圧した状態を示す平面図である。 図３におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。

以下、本願発明に係る実施形態を図に基づいて説明する。なお、本実施形態は、本願発明に係る自動クランプ装置を、人工心肺装置に適用した例である。

図１に示すように、人工心肺装置１００は、心臓及び肺の機能を肩代わりできるように構成される。上記人工心肺装置１００は、心臓等１０１から採取した血液に、補液タンク１０７から供給される補液を添加して貯溜する貯血槽１０２と、上記貯血槽１０２に貯溜された血液を循環させる血液ポンプ１０３と、上記血液ポンプによって流動させられる血液に、酸素ブレンダー１０８から送られる酸素を添加する人工肺１０５と、人体に還流される血液を濾過する送血フィルター１０６等を備えて構成されており、これら機器を可撓性チューブ２０から構成される管路で接続して血液回路１１５を構成するとともに、送血部１１６及び脱血部１１７を介して患者の心臓１０１に接続して構成される。

上記血液回路１１５中に気泡等が発生したり管路の圧力異常が生じると、患者の生命に影響を及ぼす。このため、上記血液回路１１５には、ガスモニタ１１１や圧力計１０９，１１０，１１３が設けられており、異常が生じた場合に、非常警報を発したり、上記人工心肺装置１００の作動を一時的に停止するように構成される。また、停電が生じた場合にも、上記血液ポンプ１０３等が停止するため、図示しない非常電源や、手動ポンプ等が設けられることも多い。

上記構成の人工心肺装置１００において、上記血液ポンプ１０３が停止した場合、上記血液回路１１５における血液の流動が停止させられる。ところが、重力の作用や上記可撓性チューブの弾力によって、上記血液回路１１５における血液の流動を完全に遮断することができない場合が多い。たとえば、上記血液ポンプ１０３に遠心ポンプを採用した場合、インペラとケーシングとの間に隙間があるため、圧力が作用すると血液が流動する。特に、血液に気泡が生じた場合、患者への送血を即時停止しなければ、患者の生命に危険を及ぼすことになる。

本願発明に係る自動クランプ装置１は、上記事態が生じた場合に、患者への送血を即時停止できるように、上記血液回路１１５において、上記送血部１１６の上流に配置される。また、上記自動クランプ装置１は、図示しない制御装置、あるいは、上記血液ポンプ１０３の制御装置１０４からの信号、あるいは自動クランプ装置１への電源がオフになったときに、上記血液回路１１５を流れる血液の流動を停止できるように構成される。

図２及び図３に示すように、自動クランプ装置１は、可撓性チューブ２０に押しつけてこれを挟圧する挟圧部材３を設けた押動部材２と、上記押動部材２を上記可撓性チューブ２０に対して近接退避させるネジ機構８と、上記ネジ機構８を駆動して、上記押動部材２を軸方向に離間させることができる駆動モータ４と、上記押動部材２を、上記可撓性チューブ２０に向けて弾力付勢し、上記挟圧部材３を介して上記可撓性チューブを挟圧できる弾性部材５とを備えて構成される。また、上記可撓性チューブ２０を位置決め保持して上記挟圧部材３との間で挟圧できるチューブ保持部７が設けられているとともに、上記押動部材２、上記ネジ機構８、上記駆動モータ４、及び上記弾性部材５が配置された構造部材１０を備えて構成されている。

人工心肺装置１００の血液回路１１５に用いられる可撓性チューブ２０は、外径が１０ｍｍ〜１５ｍｍのものを採用することが多く、輸液装置や透析装置に用いられる手動式のクランプで血液の流動を遮断することは困難である。また、内径は６〜１０ｍｍのものが採用されることが多く、血液の流動量も５〜１０Ｌ／ｍｍに達する。このため、血液の流動速度や上記可撓性チューブ２０の壁面に作用する静圧も、上記輸液装置等に比べて大きくなる。

上記押動部材２の軸方向先端側に、上記可撓性チューブ２０を挟圧する楔状の挟圧部材が設けられている。上記押動部材２の内部には、ナット部材８ｂが組み込まれており、このナット部材８ｂを貫通するように、上記ネジ機構８を構成する押動軸８ａが設けられている。

本実施形態に係る上記ネジ機構８としてボールネジ機構が採用されている。ボールネジ機構は、上記押動軸８ａと、上記押動軸８ａの外周に形成された螺旋溝と上記ナット部材８ｂの内周部に設けた螺旋溝との間に回動可能に保持されるボール部材８ｃと、上記ボール部材８ｃを循環させる循環溝８ｄとを備えて構成されている。上記ボールネジ機構８採用することにより、上記押動軸８ａの回転による摩擦力を低減させることができる。なお、上記弾性部材５の弾力によって上記押動軸８ａを回転させることができるネジ機構であればよく、リード角の大きな従来のネジ機構を採用することもできる。

本実施形態では、上記弾性部材５としてコイルバネが採用されている。上記コイルバネは、上記押動軸８ａを囲むようにして、上記押動部材２と上記駆動モータ４間に設けられており、上記可撓性チューブ２０を挟圧して、内部の流体の流動を遮断できる大きさの力を発揮できるように構成される。本実施形態では、上記可撓性チューブを約１００Ｎ（１０ｋｇＦ）の力で挟圧できるように設定されている。

本実施形態に係る上記駆動モータ４として、ステッピングモータが採用されている。上記ステッピングモータは、少なくとも上記弾性部材５の弾力に抗して、上記押動部材２を、上記可撓性チューブ２０から離間した位置まで移動させることができるものが採用されている。上記駆動モータ４の駆動軸１６と、上記押動軸８ａとは、種々の接続手段を用いて一体的に回転するように接続されている。

また、本実施形態では、上記押動部材保持手段６を、上記ステッピングモータの軸保持トルクを利用して構成している。すなわち、図示しない制御装置等から上記ステッピングモータに電力を供給することにより、モータ回転軸に所要の軸保持トルク（回転阻止力）が発生するように構成されており、この軸保持トルクを用いて上記押動軸８ａの回転を阻止して、上記押動部材２を所定の軸方向位置に保持できるように構成している。

上記各部材は、構造部材１０に配置されている。本実施形態に係る上記構造部材１０は、板状材料と棒状材料とを組み合わせて構成されており、上記可撓性チューブ２０を位置決め保持して上記挟圧部材３との間で挟圧できるチューブ保持部７を設けた第１の板状部材１０ａと、上記駆動モータ４を保持するモータ保持部１７を設けた第２の板状部材１０ｃと、これら第１の板状部材１０ａと第２の板状部材１０ｃとを掛け渡し状に連結する一対の棒状部材１０ｄ，１０ｄと、上記第２の板状部材１０ｃとの間に、上記押動軸８ａを回転可能に保持する第３の板状部材１０ｂとを備えて構成されている。また、上記第３の板状部材１０ｂと上記第２の板状部材１０ｃとの間には、上記押動部材２を、上記押動軸８ａの軸方向に摺動させるとともに、回転不可能に保持する一対のガイド軸１１，１１が設けられている。上記ガイド軸１１，１１は、上記押動部材２の両側に設けたガイド部２ａ，２ｂを貫通するように配置されている。

上記チューブ保持部７は、 上記第１の板状部材１０ａ側に設けられた一対のローラ状の押圧部７ｂと、上記押圧部７ｂとの間で上記可撓性チューブ２０を挟むようにして位置決めできる一対の板状保持部材７ａとを備えて構成されている。上記一対の押圧部７ｂ，７ｂ間に、上記挟圧部材３の先端を突入させることにより、図５に示すように、上記挟圧部材３の両側における上記可撓性チューブ２０を上記各押圧部７ｂの曲面に沿って曲折させた姿勢で、上記可撓性チューブ２０を押し潰すようにして挟圧できるように構成れている。

本実施形態では、まず、図１及び図３に示すように、上記駆動モータ４が上記押動軸８ａを回転させ、上記弾性部材５の弾力に抗して、上記押動部材２を、上記可撓性チューブ２０から離間させた位置に移動させる挟圧部材退避工程が行われる。

上記ネジ機構８を用いて上記押動部材２を移動させることができるため、出力の小さな上記駆動モータ４を用いても、上記弾性部材５の弾力に抗して、上記挟圧部材退避工程を行うことができる。

上記押動部材２を、上記可撓性チューブ２０から離間した軸方向位置において、上記押動部材保持手段６によって保持することにより、待機工程が行われる。本実施形態では、上記駆動モータ４の軸保持トルクを用いて、上記押動軸８ａの回転を阻止することにより上記ネジ機構８を介して押動部材２を保持できるように構成されている。具体的には、ステッピングモータに、図示しないモータ制御装置等から電力を供給することにより軸保持トルクを発生させ、上記弾性部材５による上記押動軸８ａの回動を阻止することにより、上記待機工程が行われる。

上記待機工程後に、上記可撓性チューブ２０を装着するチューブ装着工程が行われる。本実施形態では、上記チューブ保持部７における上記押圧部７ｂと上記板状保持部７ａとの間に、上記可撓性チューブ２０を嵌め込むことにより、上記チューブ装着工程が行われる。なお、チューブ装着時に、上記チューブ保持部７における上記押圧部７ｂと上記板状保持部７ａとを離間させることができるように構成することもできる。上記チューブ装着工程は、血液回路１５の設置工程の一部として行われる。上記待機工程後は、上記可撓性チューブ２０は挟圧されず、内部の血液の流動が許容される状態に置かれる。

上記チューブ設置工程を含む人工心肺回路の設置工程を終えた後に所定の消毒工程等が行われ、上記送血部１１６と上記脱血部１１７とが患者の心臓１０１に接続され、人工心肺装置１００が作動させられる。

上記構成の自動クランプ装置１には、図示しない電源装置から電力が供給されることにより、上記待機工程が行われるように構成されている。

本実施形態では、上記電源がオフになった場合、上記駆動モータ４の押動部材保持手段６を構成する軸保持トルクが消失あるいは低減させられる。このため、上記押動軸８ａの回動が許容されて、上記弾性部材５から上記押圧部材２に作用する弾力によって、上記押動軸８ａが回動させられる。これにより、上記押動部材２が、上記可撓性チューブ２０に近接させられて、上記挟圧部材３が上記可撓性チューブ２０を上記チューブ保持部７との間で挟圧して、血液の流動を遮断する流動遮断工程が行われる。

上記流動遮断工程において、上記押動軸８ａが上記押動部材２によって回転させられる。このため、上記ネジ機構８を、上記押動部材２が上記弾性部材５の弾力によって上記可撓性チューブ２０に向けて移動させられるときに、ダンパーとして作用させることができる。すなわち、上記ネジ機構８によって、上記弾性部材５からの弾力が、上記押動軸８ａの回転運動に変換され、上記押動部材２が可撓性チューブ２０に近接する軸方向速度を調節することが可能となる。これにより、上記挟圧部材３が構造部材１０に衝突するようにして可撓性チューブ２０を挟圧することがなくなる。また、上記可撓性チューブ２０が急激に押圧されることによるウォーターハンマの発生を抑制することが可能となる。この結果、可撓性チューブ２０や他の装置が振動したり、揺動したりするのを防止できる。また、機械的な衝撃や上記ウォーターハンマによって、上記流体回路１１５に設けられた他の機器に悪影響が及ぶのを防止することができる。さらに、人体に悪影響が生じるのを防止することができる。

上記弾性部材５による上記押動部材２の軸方向速度は、たとえば、２５ｍｍの移動距離に対して、５ｍｓｅｃ〜５００ｍｓｅｃ（５ｍｍ／ｍｓｅｃ〜０．０５ｍｍ／ｍｓｅｃ）に設定するのが好ましい。これにより、上記可撓性チューブ２０を迅速に挟圧して、血液の流動を遮断できるとともに、ウォーターハンマの発生を効果的に防止できる。

本実施形態では、上記ネジ機構８を上記ダンパーとして機能させたが、上記駆動モータ４の軸保持トルクを調節することによるダンパー機能を組み合わせて、上記押動部材２の軸方向速度を調節することもできる。

なお、上記流動遮断工程は、駆動モータ４の電源がオフになった場合に行われるように構成したが、上記血液ポンプ１０３の停止に同期して行うように構成することができる。また、ガスモニタ１１１等からの異常警報に連動して、上記流動遮断工程を行うこともできる。

一方、血液回路のプライミング等を行う場合において上記流動遮断工程を行う場合、上記弾性部材５の弾力を用いることなく、駆動モータ４によって上記可撓性チューブを挟圧するように構成することもできる。

上記実施形態は、人工心肺装置の血液回路に本願発明に係る自動クランプ装置を適用したが、可撓性チューブを用いる他の医療機器に本願発明に係る自動クランプ装置を適用できる。また、可撓性チューブを用いて構成されているとともに、反応性の高い液状薬剤等を処理する他の機械装置に適用することもできる。

本願発明の範囲は、上述の実施形態に限定されることはない。今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものでないと考えられるべきである。本願発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

出力に小さな駆動モータを用いることができるとともに、ウォータハンマが生じるのを防止できる自動クランプ装置を提供できる。

１ 自動クランプ装置
２ 押動部材
３ 挟圧部材
４ 駆動モータ
５ 弾性部材
６ 押動部材保持手段
７ チューブ保持部
８ ネジ機構
８ａ 押動軸
８ｂ ナット部材
１０ 構造部材
２０ 可撓性チューブ
１１５ 流体回路

Claims (10)

1. 流体回路を構成する可撓性チューブを挟圧して上記チューブ内の流体の流動を遮断する自動クランプ装置であって、
   上記チューブに押しつけてこれを挟圧する挟圧部材を設けた押動部材と、
   上記押動部材を、上記チューブに対して近接退避させるネジ機構と、
   上記ネジ機構を駆動して、上記押動部材を軸方向に離間させることができる駆動モータと、
   上記押動部材を、上記チューブに向けて弾力付勢し、上記挟圧部材を介して上記チューブを挟圧できる弾性部材と、
   上記押動部材を、上記弾性部材の弾力に抗して所定位置に保持できる押動部材保持手段と、
   上記チューブを位置決め保持して上記挟圧部材との間で挟圧できるチューブ保持部が設けられているとともに、上記押動部材、上記ネジ機構、上記駆動モータ、及び上記弾性部材が配置された構造部材とを備え、
   上記ネジ機構は、上記構造部材に回転可能に保持されるとともに上記駆動モータで回転させられる押動軸と、上記押動部材に設けられるとともに上記押動軸に噛合させられるナット部材とを備えて構成されており、
   上記押動部材は、上記構造部材に対して、上記押動軸の軸方向移動可能にかつ回転不可能に保持されており、
   上記押動部材保持手段の保持を解除することにより、上記弾性部材の弾力による上記押動軸の回転を許容して、上記押動部材を上記チューブに向けて近接させ、上記挟圧部材が上記チューブを挟圧するとともに上記流体の流動を遮断するように構成されるとともに、 上記チューブ保持部は、一対のローラ状の押圧部と、これら押圧部との間で上記チューブを挟むようにして位置決め保持できる一対の板状保持部とを備えて構成されており、上記一対の押圧部間に上記挟圧部材の先端を突入させることにより、上記挟圧部材の両側における上記チューブを上記押圧部の曲面に沿って曲折させた姿勢で挟圧するように構成された、自動クランプ装置。
2. 上記ネジ機構及び／又は上記駆動モータは、上記押動部材が上記弾性部材の弾力によって上記チューブに向けて移動させられるときに、ダンパーとして作用するように構成されている、請求項１に記載の自動クランプ装置。
3. 上記ネジ機構は、上記押動軸と上記ナット部材との間に回動可能に保持されるボール部材を備えるボールネジ機構である、請求項１又は請求項２に記載の自動クランプ装置。
4. 上記押動部材保持手段は、上記駆動モータの軸保持トルクを用いて、上記押動軸の回転を阻止することにより、上記押動部材を所定位置に保持できるように構成されているとともに、
   上記軸保持トルクを解除することにより、上記弾性部材の弾力による上記押動軸の回転を許容して、上記押動部材を上記チューブに向けて近接させるように構成された、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自動クランプ装置。
5. 上記構造部材は、
   上記チューブを保持するチューブ保持部と、
   上記駆動モータを保持するモータ保持部と、
   上記押動部材を軸方向移動可能に、かつ回転不可能に保持するガイド部材とを備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の自動クランプ装置。
6. 上記押動部材保持手段及び上記駆動モータは、電源がオフされた場合に、上記押動軸の回転を許容するように構成されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の自動クランプ装置。
7. 上記駆動モータがステッピングモータであり、上記ステッピングモータの軸保持トルクを用いて上記押動部材保持手段が構成されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の自動クランプ装置。
8. 上記流体回路が、血液回路である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の自動クランプ装置。
9. 流体回路を構成する可撓性チューブを挟圧して上記チューブ内の流体の流動を遮断する自動クランプ装置におけるクランプ方法であって、
   上記クランプ装置は、
   上記チューブに押しつけられてこれを挟圧する挟圧部材を設けた押動部材と、
   上記押動部材を、上記チューブに対して近接退避させるネジ機構と、
   上記ネジ機構を駆動して、上記挟圧部材を軸方向に離間させることができる駆動モータと、
   上記押動部材を、上記チューブに向けて弾力付勢し、上記チューブを挟圧できる弾性部材と、
   上記押動部材を、上記弾性部材の弾力に抗して所定位置に保持できる押動部材保持手段と、
   一対のローラ状の押圧部と、これら押圧部との間で上記チューブを挟むようにして位置決め保持できる一対の板状保持部を有し、上記チューブを位置決め保持して上記挟圧部材との間で挟圧できるチューブ保持部とを備え、
   上記駆動モータ及び上記ネジ機構が、上記弾性部材の弾力に抗して上記押動部材を上記チューブから離間させた位置に移動させる挟圧部材退避工程と、
   押動部材保持手段が、上記押動部材を所定位置に保持して上記流体の流動を許容する待機工程と、
   所定の作動信号が入力されたとき、又は上記駆動モータ並びに上記押動部材保持機構への電源が切断されたときに、上記押動部材保持手段が上記押動部材の上記保持を解除し、上記弾性部材の弾力によって上記押動部材の軸方向動を許容することにより、上記挟圧部材が上記チューブを挟圧して流体の流動を遮断する流動遮断工程とを含み、
   上記流動遮断工程は、上記一対の押圧部間に上記挟圧部材の先端を突入させることにより、上記挟圧部材の両側における上記チューブを上記押圧部の曲面に沿って曲折させながら挟圧して行われる、自動クランプ装置におけるクランプ方法。
10. 上記流動遮断工程において、上記ネジ機構及び／又は上記駆動モータは、上記押動部材の軸方向動に対するダンパーとして機能する、請求項９に記載の自動クランプ装置におけるクランプ方法。
    

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