(57)【要約】【課題】  連続して、微少な流量や、流体装置による微少な送り、微細な圧力の制御をすることは、装置の限界ギリギリの特性を使用することとなり、性能は不安定になり、問題も多く出る、さらのそれを、大流量、高速送り、高圧までの広い範囲にわたって制御することは困難である。【解決手段】  吐出装置と吸引装置を組み合わせ、流体装置、流体リザーバー、合流路のそれぞれに接続し、吐出装置と吸引装置その差の流量を利用することのより、装置の適正性能領域の使用で課題を解決した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出装置の吐出部と吸引装置の吸引部を合流した合流部を有し、該吐出装置の吸引部と該吸引装置の吐出部をタンクに連通し、該吐出装置と該吸引装置を同時運転し、少なくともその一方の、作動を制御する制御手段と、該吐出装置の吐出量と、該吸引装置の吸引量との流量を該合流部から流出入する装置。
【請求項２】
請求項１，に記載の装置において、該合流部に接続する微細移動の流体アクチュエータを備えた装置。
【請求項３】
請求項１、請求項２、に記載の装置に於いて、該吐出装置と該吸引装置の、該合流部に連続する流体装置と、該流体装置からの信号を該装置制御手段に送るフィードバックラインとを有する装置。
【請求項４】
請求項１，請求項２、請求項３、に記載の装置に於いて
該吐出装置と該吸引装置の作動を確認する手段と、該吐出装置、該吸引装置の何れか一方が停止したとき、他方も停止する手段を有するもの。
【請求項５】
請求項１，請求項２，請求項３，請求項４、に記載の装置に於いて、該吐出装置の吐出部の吐出ラインと、該吸引装置の吸引部との該合流部が、該吐出装置より上下位置の異なる部位に設けた装置。
【請求項６】
少なくとも一つの貯血槽内を陰圧にして患者からの血液を脱血、還流させる陰圧制御式人工心肺装置において、術野の出血液を該貯血槽へ還流させる該術野と該貯血槽とを連通する吸引装置を設け、該貯血槽内の気体を排出するための、該吸引装置に同調する該貯血槽内に連通した吐出装置を設けた、人工心肺装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  医療業界、産業界に於いて、流体を微少な量から大流量まで連続制御をする装置についてであり、流体の圧力制御にも使用する。
【背景技術】
【０００２】  従来の微少流量を供給する吐出装置としては、シリンジーポンプがあり、これは注射器の中の液体をピストンでゆっくり送り出すものである。また、回転式の吐出装置があり、また、この中にも吐出流量を調整出来る可変吐出ポンプがある。
気体の圧力制御に於いては、人工心肺装置のリザーバー内の陰圧精密制御が難しいという事がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  微少流量制御装置としての注射器タイプのシリンジーポンプがあるが、シリンジーポンプは総吐出流量が注射器の容積で決まると言う量的限界があり、長時間の連続運転が出来ない。
シリンジーポンプ以外の容積形の連続吐出のポンプ方式では、ポンプをひたすら小さくし、容積形のポンプ（以下ポンプは容積形のポンプを示す）の回転数や作動サイクルを少なくする方法が取られる。
このため吸引、吐出のポンプ作用を行う容積変化部も最少の一ピストンで、吸引と吐出が同じ時間で繰り返され、吸引時は吐出がなく、吐出流量は矩形波となり、断続的な吐出となり、これが最少の作動サイクルで駆動される為、脈動が大きく出る【０００４】  微小化したポンプは流量が微少流量に特化され、流量調整巾も少ない。また、これは、微少サイズ機構であるため、気泡が１個はいると、ポンプ部は気泡の気体で満たされ、ポンプ作用が出来ず吐出はしなくなる、という問題がある。また、このとき、摺動部の液膜がなくなりポンプが焼き付くと言う問題も発生する【０００５】  また、微少流量吐出状態では、初期吸引時、液体がタンクから吐出装置の摺動部にはいって来るまで時間がかかり、この間、摺動部に液体が不足し液膜が切れポンプが焼き付くという大きな問題がある。更に、微小サイズにすると摺動部のスキマがせまく液膜が出来なくなり、微小化の壁が発生する。
すなわち、どの様な吐出装置もその下限性能限界ギリギリを使用することは、性能も不安定になり、問題も多く発生する。
更に、従来シリンダー等の液圧アクチュエータは微細な送りをするためには、バルブの精密な圧力、流量の制御で行った。しかし、微少な送りにすればするほど、バルブの開きは数μと狭くなり、ゴミがつまり、摩擦等による負荷変動にバルブが追従出来ず、制御が出来なくなる。
また、気体の圧力制御に於いて、従来のバルブによる圧力制御では、圧力は正又は負の一方向のみの圧力制御で、正負の領域で制御するのは困難であった。これは、医療分野における、小児心臓手術で、手術の術野が狭く、そこでの多い出血は、術野の視界を急速に奪ってしまう、従って、そこでの出血を急速吸引し人工心肺装置のリザーバーに還流させ術野を守る必要がある、しかし、リザーバー内を陰圧にして、患者からリザーバー内に吸引脱血させる陰圧式人工心肺装置においては、術野出血を急速吸引をするために陰圧を強くすると、この還流流路が連通しているリザーバー内圧が変化して、患者からリザーバーへの脱血管理が出来ず、手術が不安定になる。
という問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明は吸引部がタンクに連通する吐出装置１と吐出部がタンクに連通する吸引装置２を用い、吐出装置１の吐出ラインと吸引装置２の吸引ラインを合流させることにより、その差の流量が得られる為、合流部からは、吐出装置や吸引装置が通常流量で高速作動していても、０からの制御流量が得られる装置である。
ここで吸引装置２とは、吸引用ポンプ、また吐出ポンプ、流体モーター、およびそれらの両方向のもの、さらには可動部のないサイホン装置、電気化学的な電気浸透流装置、水位落差を利用した装置、等、吸引に使えるものを含む。吐出装置１も、これら同様吸引用ポンプ、また吐出ポンプ、流体モーター、およびそれらの両方向のもの、さらには可動部のないサイホン装置、電気化学的な電気浸透流装置、水位落差を利用した装置、等、吐出に使えるものを含む。
液圧アクチェータの微少送りには、前記、吸、吐出装置の２，１の該合流部を該液圧アクチェータに連通させ、不足流量を補充するチェック弁以外の制御バルブを設けず、該合流部からの、液体体積で該液圧アクチェータを制御する、体積制御の為、安定した精密制御が出来る。
医療分野の陰圧式人工心肺装置においては、術野からの血液をリザーバー内に返すための吸引ローラーポンプとその返血ライン、別にリザーバー内の気体を排出するための排出ローラーポンプと排出ラインを設けることにより、吸引ローラーポンプと排出ローラーポンプを同時作動させ、該吸引ローラーポンプから流入される流入流量と同等又は、近似した気体流量、すなわち圧力上昇分の気体を排出ローラーポンプより排出させることにより、リザーバー内の圧力変化を押さえる。
【発明の効果】
【０００７】  微少流量が、微小な装置を用いること無く、容易に得られる。また、吐出装置、吸引装置共、作動速度を極低速にすることなく、最適な運転状態で得られる。
微少流量を吐出装置と吸引装置の高回転での流量の差で、得る事が出来るため、脈動の影響を少なくできる。【０００８】  本発明では、スタート時に於いても、十分な速度で吸引される為に液体不足による、焼き付きの問題はない。
ポンプ駆動原動機の特性の良いところを使って希望流量をうることが出来る。【０００９】  本発明は、最適流量、最適回転で摺動部も十分な潤滑速度や隙間が得られ、焼き付きの心配はない。
微少流量のポンプ作用では、気泡がポンプ作用を妨げるが、本発明ではポンプ通過流量は、微少流量ではなく、普通の流量でよく、このような問題はない。
本発明はポンプやモーターの種類を選ばないため、薬液の微少吐出にはローラーポンプを用いることが出来、薬液の交換にはチューブ交換でよく、微少流量のローラーポンプ用として製造不可能に近い細いチューブを必要としない。
陰圧式人工心肺装置においては、リザーバー内圧は安定し、しかも術野からの急速吸引が出来る等、従来の欠点を改良した、人工心肺装置が得られる。
流体の圧力制御が、正圧から負圧まで制御出来る。
これは該リザーバー内圧を正負に制御したい場合が発生し、これがなかなか困難であった事から、正負に制御出来る効果は大きい。【００１０】  装置のポンプ、モーターを正逆転可能とすることにより、流量制御の範囲が大きく取れる。
吐出口と吐吸い込み口の合流位置を調整することにより、吐出口より流出した気泡等、軽い混合物を吐出口よりライン上上部に設けた吸入口より吸引除去することが出来。
比重の重い混合物は、吐出口からのラインで吐出口より低い位置に設けた吸引口により吸収出来、また、上下いろいろな位置に、複数吸引口を設けることにより、比重の重い物、軽い物をそれぞれ、分離吸引出来るという分離効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【００１１】  本発明の第一実施例を図にて説明する。
図１にて吐出装置として、第一のポンプ１の吐出ライン３と、吸引装置として、第二のポンプ２の吸引口ライン４を合流させた合流ライン５と、タンク７に連通する第一のポンプの吸引ライン６と、第二のポンプ２のタンク７に連絡する吐出ライン８と、第一ポンプ１を駆動する原動機９と、第二のポンプ２を駆動する原動機１０とよりなる流体装置に於いて、第一のポンプ１の回転数を１０００．３ｒｐｍ／ｍｉｎとし第二のポンプ２は１０００ｒｐｍ／ｍｉｎとした場合【００１２】  第一のポンプ１と第二のポンプ２は、１回転あたり同じ吐出量のものにすると、合流ライン５から差の流量として毎分０．３ｒｐｍ／ｍｉｎ分の流量が吐出される
ここで第二のポンプ２を両方向ポンプとし電動機１０を正逆回転用として、吸引装置を吐出装置に切り替え自在とすると、流量差の少流量からそれぞれの装置の合計の大流量まで制御できる。
また、吸引、吐出装置の調整により、正負わたっての圧力制御が行える。
吐出装置、吸引装置としては、モーターを用いる事も出来るし、長時間運転には適さないが、シリンダーを用いる事も出来る。【００１３】  本発明の第二実施例を図２にて説明する。
これは第一実施例の合流流路５に、流体特性の検出装置１１を設け、流体特性としての圧力、流量、通過質量、温度、含有気体量などを検出し、それを信号伝達ライン１３により、原動機制御装置１２に伝達し、その信号と、原動機制御信号とを調整し原動機制御ライン１４により原動機１０の作動を制御する。
これにより流体の特定の特性を微少領域で制御することが出来る。
例えば、特定特性としての圧力制御に於いては、吐出装置の作動を、強くすれば正圧に、作動を吸引作動より弱くすれば負圧にと、圧力を正負に微妙に制御できる。
又、流体が高温では負圧に、低温では高圧にとなる制御も出来る。
（ここで原動機とは電気、流体のモーター、熱機関、を示す、）
また同様に流体特性の検出装置１１に微少流量検出装置を用いた場合、微少流量の調整が出来る。
また、制御外の流量の発生を抑えるため、原動機９，１０のいずれかが停止したときに、他方も停止させる作動を、原動機制御ライン１４ａ，１４ｂからの信号を原動機制御装置１２での処理により、行う事が出来る。【００１４】  本発明の第三実施例を図３にて説明する。
原動機２９により駆動される両方向ポンプ１５からの流路１６と、原動機２７により駆動される両方向ポンプ１９からの流路１８に合流する流路１７と、それに接続するシリンダー２３と、シリンダー２３に接続するもう一方流路２８と、流路２８から分岐し、両方向ポンプ１５に戻る流路３０と、両方向ポンプ１９に戻る流路３１と、流路１７とタンク２２とを連絡するチェック弁２１と、流路２８とタンク２２と連絡するチェック弁２６とよりなり．またチェック弁２１．２６はそれぞれの流路１７，２８が負圧になった時．タンク２２から流体を補充する。
この構成において両方向ポンプ１５，１９のそれぞれを  正転、逆転、回転数のそれぞれの選択組み合わせにより、流路１７，２８への流量を調整し、シリンダー２３の作動を制御する装置。
これにより従来のバルブの圧力損失によるシリンダー制御より、圧力損失が無く、エネルギーロスの少ない精密制御装置が得られる。
これは、直結による、液体体積の制御によるアクチェータの制御であり、アクチュエータに流入、流出する流体の体積制御（圧縮性を考えると質量制御）でアクチェータを制御するものであるため、回路の途中に圧力制御を主とするバルブが無いため、両方向ポンプ直結による、圧力の影響がない系の剛性の高い安定した制御が得られる。特に、微少流量に於いて、安定したアクチェータの超微速度制御が得られる。【００１５】  本発明の第四実施例を図４にて説明する。
これは第一実施例において、第一のポンプ１と第二のポンプ２の駆動方式を変更し、それぞれのポンプを差動回転手段３２で連結し、第一のポンプの回転を変速し第二のポンプに伝える。正確な差動回転数を得る構成にし、正確な微少流量を得る装置である。
差動回転手段３２は、差動回転数を機械的に可変にする、固定にする、電気的に差動回転を得る方法を採用することが出来る。【００１６】  本発明の第五実施例を、医療に用いる人工心肺装置４６においての利用で、図５にて説明する。
人工心肺装置用リザーバー３３と、これに接続する、患者からの脱血ライン３４と、リザーバー３３からの血液を、返血するための、血液ポンプや人工肺等の装置を含む、返血装置３５を有する返血ライン３６と、陰圧源からの陰圧を制御しリザーバー内陰圧を適正に保持する圧力制御手段４３と、リザーバー３３を連絡する連絡部３７と、を有する、陰圧により吸引脱血する人工心肺装置４６、において【００１７】  術野からの血液を吸引脱血するサクションライン４５とこれに接続する吸引装置としての吸引用ローラーポンプ３８と、吸引用ローラーポンプ３８による吸引血液をリザーバー３３に送るライン４１と、リザーバー３３内の空気を吸引する、リザーバー３３に接続した排気ライン４２と、排気ライン４２に接続吸引し、他方を排出ライン３９によりリザーバー３３内空気を排出する排気用ローラーポンプ４０を有し、吸引用ローラーポンプ３８とは排気用ローラーポンプ４０は、機械的連動手段４４、または図示には無いが、電気的手段により連動する。
術野から吸引用ローラーポンプ３８がリザーバー内に急速吸引した血液による、リザーバー内の圧力変化分を吸収する体積（リザーバーの圧力制御手段４３では応答遅れで追従出来ない体積）の空気を排気用ローラーポンプ４０で排出し、リザーバー３３内の陰圧の変化を精密に押さえることが出来る装置である。【００１８】  術野で大量出血した場合、術野の視野を守るため、吸引用ローラーポンプ３８により急速吸引するが、同時に、吐出装置としての排気用ローラーポンプ４０により急速排気するため、リザーバー３３内の陰圧が、変化することは無い。
ここで排気用ローラーポンプ４０は、リザーバー３３内圧力を検出し、圧力フィードバックを取り、それによりポンプ回転を制御し、リザーバー内圧を、要求の指示圧に揃えるという方法もよい。
また、吐出装置として排気用ローラーポンプ４０、吸引装置として吸引用ローラーポンプ３８を用いたが、他種のポンプを用いることもよい。
また該吸引、排気ラインは複数列、設けることが出来る。
この差動方式は、小児用手術において、出血により狭い術野の視野がすぐ失われるのを防ぐ為、出血血液を急速吸引するのに、有効である。
図５の人工心肺装置の変形タイプとしては、、貯血槽としての、リザーバー３３と、図示はないがサブリザーバーを有し、サブリザーバーはリザーバー３３に連通し、ライン４１とライン４２をリザーバー３３ではなくサブリザーバーに接続する方法も、リザーバー３３内の圧力変化が少なくて良い。【００１９】  本発明の第六の実施例を図６に示す。
吐出ポンプ５０の吐出ライン５１に上下方向に蛇行させ、高い位置と低い位置を設け、高い位置には吸引ポンプ５２，５４を接続し、低い位置には吸引ポンプ５３，５５、を接続する。
これにより、吐出ライン５１の高い位置に接続した吸引ポンプ５２，５４、からは比重の軽い気体等の混合物が吸引され、低い位置に接続した吸引ポンプ５３，５５、からは、比重の重い混合物が吸引される、排出ライン５６、からは混合物が取り除かれた流体が流出する。【００２０】  本発明の第７の実施例を図７に示す
これは、回転軸のない  ダイヤフラムタイプ、圧電素子、磁歪素子、電気浸透流、等を利用したポンプ等の、吐出装置６０，吸引装置６１、を有し吐出装置６０からの吐出ライン３と吸引装置６１からの吸引ライン４との合流ライン５と、タンク７に接続する、吐出装置６０からの吸引ライン６と吸引装置６１からの吐出ライン８を有する装置で合流ライン５からは、吐出装置６０，も吸引装置６１、も大体が微少流量であるから、さらなる微少流量が得られる。【００２１】  本発明の第８の実施例を図８に示す。
これは第７の実施例において、吐出装置６０，吸引装置６１を少なくとも２台ずつ並列に設け、それぞれ吐出ラインどうし  吸引ライン，どうし、合流させ、それぞれ吐出、吸引の脈動の位相をずらして吸引、吐出させる事により脈動をなくするものです。
尚、吐出ライン８、吸引ライン６は合流させてタンク７に連通させることも出来る。
【産業上の利用可能性】
【００２２】  一般産業に於いて、微少流量に対する要求は多い、微少な機械に対する微少潤滑油の供給、コンピュータ関連部品への接着塗布、
燃料電池セパレーター、液晶パネル、有機ＥＬパネル等の製造での微少薬液塗布、
工作機械向けに従来出来なかったような超精密微速送り（０．５μ／ｓｅｃ）が流体駆動において出来る。
医療分野でも各種薬品等の精密な微少流量連続吐出、携帯用点滴装置、気体使用では正負の精密圧力制御が出来る。
各分野での研究開発がやりやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】合流装置
【図２】フィードバック回路を有する合流装置
【図３】アクチュエータ装置
【図４】動力伝達装置
【図５】陰圧式人工心肺装置
【図６】混合物分離装置
【図７】特殊ポンプでの合流装置
【図８】脈動をより少なくした合流装置
【符号の説明】
【００２４】  １    吐出装置としての第一のポンプ
２    吸引装置としての第二のポンプ
３    吐出ライン−
４    吸引ライン
５    合流ライン
６    吸引ライン
７    タンク
８    吐出ライン
９    原動機
１０，  原動機
１１，  流体特性の検出装置
１２，  原動機制御装置
１３，  信号伝達ライン
１４ａ  原動機制御ライン
１４ｂ  原動機制御ライン
１５    両方向ポンプ
１６    流路
１７    合流流路
１８    流路
１９    両方向ポンプ
２１    チェック弁
２２    タンク
２３    シリンダー
２６、  チェック弁
２７、  原動機
２８，  流路
２９    原動機
３０    流路
３１    流路
３２    機械的手段
３３、  人工心肺装置用リザーバー
３４、  脱血ライン
３５、  返血装置
３６、  返血ライン
３７、  連絡部
３８、  吸引用ローラーポンプ
３９、  排出ライン
４０、  排気用ローラーポンプ
４１、  送血ライン
４２、  排気ライン
４３、  陰圧制御装置
４４、  機械的連動手段
４５、  サクションライン
５０    吐出ポンプ
５１    吐出ライン
５２    吸引ポンプ
５３    吸引ポンプ
５４    吸引ポンプ
５５    吸引ポンプ
５６    排出ライン
５７    原動機制御ライン
６０    吐出装置
６１    吸引装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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