(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【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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