(57)【要約】【課題】正確に移送する回転型のペリスタルティックポンプを提供すること。【解決手段】  回転型のペリスタルティックポンプであって、ポンプ区間（1）を作用行程（24）に沿って延ばし、この双方の端部を作用行程（24）外の支持面（18）に集め、作用行程（24）は圧縮されたポンプ区間（1）と当接する場所に横切るように溝を設け、押圧ローラ（4）を転動させる高低差のある円形状の支持用の咬合行程（3）に対して全長を近接させ、押圧ローラ（4）は少なくとも２つのアームを有するロータ（6）の中空状のアーム（23）内に設けられた押圧ブロック（5）の中空状のスライド状の取付け部（5．1）内にスライド可能なように取付けられる。作用行程（24）は導入行程（15）、咬合行程（2）及び吐出行程（16）を構成する。押圧ローラ（4）によるポンプ区間（1）の解除の開始点から、ポンプ区間（1）の完全な解除点までの距離に相当する吐出行程（16）の角距離は、咬合行程（2）の角距離と等しい。
2005520091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正確に移送する回転型のペリスタルティックポンプであって、特に機械的に線形に移送を行い、高低差のある円形状の支持用の咬合行程（３）と近接して、作用行程（２４）上に設けたポンプ区間（１）と、押圧ローラ（４）を備えたロータ（６）を含んでおり、この特徴として、前記ポンプ区間（１）は前記作用行程（２４）に沿って延び、前記ポンプ区間（１）の双方の端部は前記作用行程（２４）の外側の支持面（１８）に向って集められ、前記作用行程（２４）は圧縮された前記ポンプ区間（１）と当接する場所に横方向に溝を設けており、かつ少なくとも２つの前記押圧ローラ（４）を転動させる前記高低差のある円形状の支持用の咬合行程（３）に対して全長を近接させており、前記押圧ローラ（４）は、少なくとも２つのアームを有する前記ロータ（６）の中空状のアーム（２３）内に設けられた押圧ブロック（５）の中空状のスライド状の取付け部（５．１）内で、これらの外面を自由にスライド可能なように取付けており、前記ロータ（６）はステップモータ（１０）の軸（９）に取付けられ、さらに、前記支持用の咬合行程（３）は、導入行程（１５）、咬合行程（２）及び吐出行程（１６）を構成する前記横方向に溝を設けた作用行程（２４）の上方で、前記ロータ（６）の回転中心に向う方向で持ち上げられていることを特徴とするペリスタルティックポンプ。
【請求項２】
前記ポンプ区間（１）は、前記作用行程（２４）から前記ポンプ区間（１）がそれる場所で、前記作用行程（２４）の径に対してα＝９０°の角度を形成することを特徴とする請求項１に記載のペリスタルティックポンプ。
【請求項３】
円形状の前記咬合行程（２）とほぼ円形状の前記吐出行程（１６）は、前記高低差のある円形状の支持用の咬合行程（３）に対してこの全長に沿って近接しており、少なくとも３つの前記押圧ローラ（４）を転動させるようにし、前記支持用の咬合行程（３）は、前記ポンプ区間（１）の壁部の幅の倍よりも小さな距離ｄで前記咬合行程（２）から持ち上げられており、前記ポンプ区間（１）の完全な解除位置では、前記支持用の咬合行程（３）は前記ポンプ区間（１）の外径よりも小さいか又は等しい距離（ｋ）で前記吐出行程（１６）から持ち上げられており、かつ、前記咬合行程（２）の角距離は、前記押圧ローラ（４）が前記ポンプ区間（１）からの解除を開始する点から、前記ポンプ区間（１）に対する前記押圧ローラ（４）の圧力がゼロになる、前記押圧ローラ（４）によって前記ポンプ区間（１）の解除を完全に行う点までの距離に相当する、前記吐出行程（１６）の角距離に等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載のペリスタルティックポンプ。
【請求項４】
前記ロータ（６）は少なくとも２つのアームを有する中空状のハウジング（７）を用いて構成されており、この際、前記中空状のハウジング（７）の各アーム（２３）の内側のスペースには前記押圧ブロック（５）が取付けられ、これら押圧ブロック（５）の各々は長手方向の壁部（１３）によって２つの部分に分けられており、各部分にはばね（８）を取付け、前記押圧ブロック（５）はピン（１２）を用いて、前記押圧ブロックのストローク内で前記ロータ（６）の前記中空状のハウジング（７）の各アーム（２３）内に固定され、この際、前記ピン（１２）は前記押圧ブロック（５）の長手方向の溝（１３）内に取付けられるとともに、前記中空状のハウジング（７）のアーム（２３）に形成された第一溝（１４）内を通り、前記ばね（８）は前記ローラ（４）が移動可能なように取付けられる前記スライド状の取付け部（５．１）の後方の壁部に対して前記押圧ブロック（５）内でよりかかり、かつ前記ばね（８）は反対側の端部から前記中空状のハウジング（７）内に設けられるボデー（２２）に対して予め押圧され、前記ボデー（２２）は前記ステップモータ（１０）の前記軸（９）に対してバヨネット式のクローズを用いて固定され、さらに、前記ボデー（２２）は少なくとも３角柱状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のペリスタルティックポンプ。
【請求項５】
前記ロータ（６）は２つのアームを有し、かつ、ボデー（２２）は４角柱状を有することを特徴とする請求項１、２又は４に記載のペリスタルティックポンプ。
【請求項６】
前記ロータ（６）は３つのアームを有し、ボデー（２２）は３角柱状を有し、このボデーの丸められた角部（３５）を前記中空状のハウジング（７）の前記アーム（２３）の境界付近に設けられた第二ソケット（３４）に取付け、前記ボデー（２２）の正面に円筒形状の凸状部（２９）を設けて、この中に固定用のばね（１７）を取付け、前記ボデー（２２）の背面に固定用の溝（１９）と取付け用の溝（２０）を前記軸（９）上に設けた固定用のピン（２１）に対応して設けて、この際、前記固定用の溝（１９）の幅は、この最も広がった場所で、前記凸状部（２９）の軸方向で、前記固定用のピン（２１）の直径よりも小さく、前記押圧ブロック（５）のピン（１２）が前記ロータ（６）の中空状のハウジング（７）の正面側で対称的に配置されるようにし、同時に前記ピン（１２）が制御部（３２）の対応する第二溝（３３）内に固定されるようにし、この際、前記制御部（３２）は、前記ポンプ区間（１）が膨張により押圧される前記作用行程（２４）内に前記ロータ（６）が装着されるときに前記押圧ブロック（５）を操作できるように構成されており、かつ前記制御部（３２）は前記円筒形状の凸状部（２９）を用いてねじ状に取付けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のペリスタルティックポンプ。
【請求項７】
前記咬合行程（２）の最小長さは、前記ロータ（６）の回転の中央角度の大きさによって定められ、３６０°を前記ロータ（６）の前記アーム（２３）の数で割る式から算出されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のペリスタルティックポンプ。
【請求項８】
前記押圧ブロック（５）に案内用の溝（１１）を備えて、溝を設けた前記咬合行程（２）に対して前記ポンプ区間（１）を横方向の案内させるようにしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のペリスタルティックポンプ。
【請求項９】
前記押圧ローラ（４）はローリングベアリングの転動部を用いて、この全円筒面を前記押圧ブロック（５）の前記スライド状の取付け部（５．１）内でスライドできるようにしたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のペリスタルティックポンプ。
【請求項１０】
前記スライド状の取付け部（５．１）は、前記ロータ（６）の双方の回転方向における潜在的な塵を取り除くように、ワイパーブレード（５．２）により仕上げられ、前記ブレード（５．２）のレベルに前記押圧ブロック（５）のヘッド（５．４）にソケット（５．３）を形成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のペリスタルティックポンプ。
【請求項１１】
前記押圧ブロック（５）のストローク長さは、前記ポンプ区間（１）の外径の１．１〜２．０倍の範囲内で移動することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のペリスタルティックポンプ。
【請求項１２】
前記押圧ローラ（４）は電気伝導体であって、前記導入行程（１５）が前記咬合行程（２）に変化する場所で、前記支持用の咬合行程（３）上に設けられた接触型の速度検出部（２５）又は接触型の位置検出部（２６）と、かつ前記咬合行程（２）の縁部上でこれらと対向して設けられた接触型の共通の検出部（２７）と当接するとき、非常に低圧の電流を流すことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のペリスタルティックポンプ。
【請求項１３】
前記押圧ローラ（４）は磁化されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のペリスタルティックポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正確に、機械的に線形に流体を移送できる回転型のペリスタルティックポンプ（蠕動ポンプ）に関する。特に、本発明は、医学や、ハーフオペレーションによる医薬の製造、さらには様々な分野での工場等に用いることができるような、上記ペリスタルティックポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ペリスタルティック効果は、可撓性の容器から移送用の媒体を除々に繰り返して排出させるという原理に基いている。
従来技術で公知なように、可撓性の容器から媒体を除々にかつ繰り返して排出することは、円形状の咬合行程上で押圧ローラを可撓性のポンプ区間に対して押圧させるのと同時に、媒体をポンプ操作する咬合行程上のポンプ区間の長手軸方向でこのローラを移動させることで生じている。これまでのところ、このような回転型のペリスタルティックポンプを回転させる構造に関する従来のアプローチでは、製造者側はポンピング効果を得ることのみを求めていることが明らかであった。そして、従来の構成では、ポンプ操作の質に関する他全ての目的、例えば、移送の精度や線形性等はそれ程重要視されていなかったため、基本的にこれら品質を満足させることができず、例えば、従来技術では、ポンプの咬合行程上でポンプ区間を固定させることができず、また、ポンプの出口で押圧ローラがポンプ区間から離れるときに、押圧ローラのマイナスの影響を抑えることができなかった。
また、従来技術で公知なように、ポンプ区間の長手軸方向に対して垂直なカムを用いて除々に押圧させながら、ポンプ区間上での押圧要素の移動とポンプ区間の位置の双方又はいずれかをマイクロプロセッサを用いて調整させる場合には、幾分かの改良を図ることができる。また、このように設けられたポンプ区間は、直線状の咬合行程上に上手く固定されることができる。但し、この構成では、ポンプ区間の長手軸方向で押圧ローラの移動が行われなければ、押圧ローラによるプレストレスは生じないため、断面の変化は生じない。また、この構成では、ポンプの出口で押圧要素がポンプ区間から離れるときに生じる押圧要素のマイナスの影響を技術的に十分に抑えることができない。
これまでのところ、移送の線形性と精度の欠如に関する機械的な欠点を補うことができる最も進歩的な構成は、一回のポンピングサイクルと複数のポンピングサイクルの双方において押圧ローラ（一般的には、押圧要素）の非線形の移動をマイクロプロセッサにより調整することである。この場合、ポンプ用の最小の移送（これは、通常、一回のサイクルにより排出される最小容量の整数倍である）が特定されると、高度の移送精度と線形性を達成することができるが、このことはより大きな移送容量に対する場合にのみ可能であった。
この例における非線形性の調整とは、一回のポンピングサイクルでのポンプ区間の様々な区間において、押圧ローラ（一般的には、押圧要素）の速度を様々に変化させることを意味し、この目的は、反作用的な影響により、選ばれたポンプ構成の機械的な非線形性を補わせることにある。
一回のポンピングサイクルにおけるポンピングの機械的な非線形性は、第一に、ポンプ区間からゼロではない容量を排出させる、咬合行程の開始点におけるポンプ区間の周期的な圧縮（プレッシング）によって生じており、第二に、可撓性のポンプ区間を膨張させる、咬合行程の終了点の後におけるポンプ区間の周期的な吐出（リリース）によって生じており、このため、上述したゼロではない乱された容量（Ｖdisturbing）を受取ると、ポンプ操作された媒体は脈動（パルシング）し、ポンプ出口にて移送媒体は一回転ごとに非線形になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、上述した短所を克服するように、正確に移送する回転型のペリスタルティックポンプを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明は、回転型のペリスタルティックポンプの基本的な短所、つまり、ポンプロータの一回転毎にポンプ出口側でポンプされる媒体のポンピングとパルシングが全体として実質的に不正確になるという短所を取り除くことができる、正確に移送を行う回転型のペリスタルティックポンプを提供するが、この構成では、作用行程上に設けたポンプ区間と、押圧ローラを備えたロータとを有しており、この際、本発明では、ポンプ区間は作用行程まで延びるが、作用行程は押圧されたポンプ区間と接触する場所で横方向に溝を備えており、かつ少なくとも２つの押圧ローラを転動させる高低差のある円形状の支持用の咬合行程と全長にわたって近接する。押圧ローラはステップモータ（又はステッピングモータ）の軸と接続される、少なくとも２つのアームを有するロータのアーム内に取付けられる押圧ブロック内にスライド可能なように取付けられる。また、支持用の咬合行程は、導入行程、咬合行程及び吐出行程を構成する、横方向に溝を設けた作用行程の上方で中央に向って持ち上げられている。
ポンプ区間は作用行程内で延びており、ポンプ区間の双方の端部は支持面上の作用行程の外側に集められており、さらに、作用行程からポンプ区間がそれる箇所でポンプ区間が作用行程の径に対してα＝９０°の角度を形成するようにしている。
円形状の咬合行程と、少なくとも３つの押圧ローラを転動させる高低差のある円形状の支持用の咬合行程と全長を近接させたほぼ円形状の吐出行程により、移送の機械的な線形性を確保できるようにする。この際、ポンプ区間の吐出開始点から完全な吐出点（この場合、ポンプ区間上には押圧ローラからいなかる力も加わらないことを意味する）までの距離に対応する、吐出行程の角距離は、咬合行程の角距離と等しく、また、支持用の咬合行程は、ポンプ区間の壁部の厚さの２倍よりも小さな距離ｄで、咬合行程から持ち上げられており、かつポンプ区間の完全な吐出点では、最大値がポンプ区間の外径と等しい距離ｋ（つまり、ポンプ区間の外径よりも小さいか又は等しい距離ｋ）で、支持用の咬合行程は吐出行程から持ち上げられている。
ロータは、少なくとも２つのアームを有する中空状のハウジングを用いて構成されており、各中空状のハウジングのアーム内のスペースに押圧ブロックを設けている。各押圧ブロックは長手方向の壁部によって２つの部分に区分けされており、各部分にばね（弾性部材）を取付けている。これら押圧ブロックは、ピンによって、押圧ブロックのストローク長さ内でロータの中空のハウジングの各アーム内に取付けられるが、上記ピンは押圧ブロックの長手方向の区画内に取付けられて、中空のハウジングのアーム内に形成した第一溝内に移される。押圧ブロック内では、上記ばねはスライド状の取付部の背面の壁に対して寄りかけられ、この押圧ブロックの反対側ではローラが移動可能なように位置し、さらに、ばねはこの反対側の端部で中空のハウジングの中央に設けられたボデーに対して予め押圧接される。このボデーは、ステップモータの軸に対して固定用のクローズを用いて取付けられており、またボデーは少なくとも３角柱状を有する。
尚、２つのアームを有するロータの場合には、ボデーは４角柱状を有する。
また、３つのアームを有するロータの場合には、ボデーは３角柱状を有し、この角部に丸みを形成して、この部位を中空状のハウジングのアームの境界付近に設けた第二ソケット内にかみ合わせる。さらに、ボデーの正面側に凸状部を設けて、この中に固定用のばね（弾性部材）を取付けて、ボデーの背面側に固定用の溝と取付け用の溝を（モータの）軸上に取付けられる固定用のピンのために設ける。この固定用の溝の最も広い幅の大きさは、固定用のピンの直径の大きさよりも小さいものとする。
押圧ブロックのピンは、ロータの中空のハウジングの正面側に対象的に設けられた第一溝内に取付けられると同時に、制御部の対応する第二溝内に固定されるが、この制御部は、ポンプ区間が膨張により押圧される、作用行程に対してロータを取付けるときに、押圧ブロックを操作できるように構成されている。この制御部は、円筒形状の凸状部に対してねじ状に接続される。
咬合行程の最小長さは、ポンプロータの回転の中央角度の大きさとして定めることができ、この大きさは３６０°をロータのアームの数で割った値として算出できる。
また、押圧ブロックに案内用の溝を設けて、溝を設けた作用行程上でポンプ区間を横方向で案内できるようにする。
また、押圧ローラは、ローラベアリングのローラを用いてもよく、このローラは、押圧ブロックのスライド状の取付け部内で、この全円筒面にてスライドできるようにする。
また、このスライド状の取付け部は、双方の回転方向における潜在的な塵を取り除くためにワイピングブレードによって仕上げられるが、ワイピングブレードのレベルで押圧ブロックのヘッド内にソケットを設ける。
また、押圧ブロックのストローク長さは、ポンプ区間の外径の１．１〜２．０倍の範囲内で移動する。
さらに、押圧ローラは電気伝導体であって、導入行程から咬合行程に変化する場所で、支持用の咬合行程上に設けられた接触型の速度検出部又は接触型の位置検出部と、咬合行程の縁部上でこれらの対向側に設けられた接触型の共通の検出部と当接するとき、非常に低圧の電流を流す。
尚、押圧ローラは磁化されていてもよい。
【０００５】
例えば、ポンプ区間を膨張させて、径のアーチを咬合行程の径の約３から４倍に導き、かつポンプ区間の端部を支持面に対して集めて、ポンプ区間の基本的な径方向の圧力が、横方向に溝を設けたポンプの作用行程に対して及ぼされるようにする。ポンプ区間の長さは、作用行程の周上で計測された、ポンプボックスケース内のポンプ区間の支持面の間の距離よりも２〜５％長い必要がある。この長さの“圧縮”率は、ポンプ区間の直径とこの壁部の厚さに対して適切なように定められる。ポンプ区間は、この長さを予め圧縮した後においても、ポンプの主回転軸の垂直面上になければならない。また、予め圧縮することで、ポンプ区間を咬合行程に対して押圧する基本的な力を生じさせる。
作用行程に設けた横方向の溝を用いて、ロータの回転方向におけるポンプの作用行程上のポンプ区間の長手方向の移動を防ぐようにする。ポンプのスイッチがオフになったときでさえ、上記基本的な圧力により、ポンプ区間の柔らかな表面を横方向の溝内に押し込めるようにし、また、スイッチがオンになると、押圧ローラがポンプ区間上を長手方向に移動して、当接点における押圧力を同等に増大させるようにする。
好ましくは、溝の横方向の断面は、ポンプ区間の径とこの壁部の厚さに基いて、約０．１５と０．５０ｍｍの間の高さを有する二等辺三角形状の有利な形状を有する。
溝を設けた咬合行程が滑らかなときでも、または摩損したときでも、支持用の咬合行程に対して押圧ローラの過度の押圧力を伝達させることで、ポンプ区間の長手方向に沿った押圧ローラの移動により生じる好ましくない、さらには有害な力による破壊や問題を防げるようにする。
また、押圧ローラを支持用の咬合行程に対して寄りかけることで、過度の力によってポンプ区間を破損させないようにする。この場合、押圧ローラは過度の力によって柔らかなポンプ区間内に深く沈んだりせず、ポンプ区間上に加えられる好ましくないシフト力をこの長手軸（長さ）方向で生じさせる。
ポンプ区間を装着した、溝を設けた作用行程と、支持用の咬合行程との間で全押圧力を再分配することで、ポンプの様々な作用状態に対して、押圧ローラの押圧力のレベルを自動的に調整できるようにする。咬合行程と支持用の咬合行程の間の距離は、ポンプ区間の製造用の公差により、ポンプ区間の壁部の二倍の厚さよりも短い必要がある。また、横方向の溝を設けた作用行程からの支持用の咬合行程の固定された距離により、咬合行程と、咬合行程からポンプ区間を解放するための吐出行程上のポンプ区間の留め部（クラスプ）の大きさを定めて、押圧ローラによってポンプ区間から排出される容量がポンプ区間上の径方向の作用の結果によってのみ生じるようにする。
【０００６】
パルシング（つまり、圧縮された可撓性の容器を繰り返して吐出すること）の源は取り除くことはできないが、次に示すような幾何学的な寸法の相互に正しい関係が観察された場合には、１サイクル期間毎でのポンプ出口で排出された媒体（パルシング）の周期的な減少と増加を機械的に取り除くことができる。即ち、この関係とは、ポンプ区間の機械的なクラスプの選ばれた方法に関係なく、
・咬合行程と、咬合行程からポンプ区間を案内するための吐出行程の長さが等しく、
・任意の装置の長さに関し吐出行程上の押圧ローラの圧力を除々に解除したときにポンプ区間容量が一定に増大する。
本発明に係る回転型のペリスタルティックポンプの機械的な線形性は、咬合行程と吐出行程の角距離を等しくすることにより確保できる。この状態は３つ、またはこれ以上のアームを有するポンプロータの場合にのみ可能になる。
このポンプロータのアームは円周状、つまり３６０°の角度で、対象的に設けられる必要がある。ポンプの主咬合行程の最小長さは、角度で示すと、３６０°をポンプロータのアームの数で割った式として定めることができる。
図１ａを参照すると、３つのアームを有するロータ用のポンプケース内のポンプの要部を示している。この場合、３つのアームを有するポンプロータの主咬合行程の最小長さは中央からの角度が１２０°として定められるが、この角度はポンプの吸い込み部における角度βによって拡大可能である。咬合行程からポンプ区間を案内する長さは、各ポンプロータのアームが順に、互いに一貫して連続して回転するように、３つのアームを有するロータの場合には、ポンプロータの往復運動の中央角度の１２０°として厳密に定められる必要がある。
【０００７】
尚、アームの基本的な中央角度は、４つのアームを有するロータの場合には９０°であり、５つのアームを有するロータの場合には７２°であり、６つのアームを有するロータの場合には６０°等となる。
ポンプ出口での背圧がゼロの場合には、ポンプ区間の断面を閉鎖させるには、圧力ローラの最小圧力のみで十分であり、また押圧ローラを転動させる支持用の咬合行程の反作用によって、押圧ばねの過度の力は補正される。背圧が増大するときには、圧力ローラの押圧力を増大させる必要性が増す。このことは、支持用の咬合行程上で同じ押圧ローラにより加えられる力が減少することで自動的に生じる。
ポンプロータのアームの任意の押圧ローラは、支持用の咬合行程と、また作用行程上に設けられたポンプ区間上の対応する場所を転動する。このローラの押圧力は、押圧ブロック内のこの表面のスライド状の取付け部によって伝えられる。従って、回転型のペリスタルティックポンプは、押圧ローラの回転軸から離れて、押圧ローラの転動及びスライド摩擦の独特の組合せを生じさせる。この際、ポンプロータの押圧ブロック内のスライド状の取付け部内で、押圧ローラの押圧力の反作用が生じる。
作用行程上でポンプ区間の位置を変えることなく、ポンプケース内でポンプロータの位置決めを行うことは、高精度のポンピングを得る上で本質的な条件となる。アーム内で押圧ブロックを移動させる、ポンプロータの中空状のハウジングの構成では、構成上のスペースを利用することができ、このため、螺旋状の押圧ばねの径、長さ及びスレッド数を可能な限り大きくすることができる。このため、押圧ローラの高ストロークと、押圧力の可能な限りソフトな特性を確保することができ、つまり、押圧ローラの押圧力の変化を押圧ブロックのストロークに関してほぼ等しくすることを求める要望に対して状態を近付けることができる。
ポンプ区間を予め取付けたポンプケース内にポンプロータを装着するとき、作用行程から支持用の咬合行程に、ポンプ区間を間違って取付けることを防ぐことが必要になる。このことは、ロータを取付けるときに、全押圧ローラのストロークを同時に高くし、かつポンプロータの双方の回転方向で、全押圧ブロック内で横方向にポンプ区間を案内する溝により保証される。
ロータの双方の回転方向での角度偏差のクリアランスを自動的に調整するとともに、ステップモータの駆動軸上にポンプロータを容易に着脱自在に取付けることは、固定用のクローズを用いて行う。
本発明のアセンブリでは、まず、軸の端部側に設けたポンプロータを回転させて、軸上の固定用のピンに対して、固定用のピンのための取付け用の溝を平行にする。次に、ロータの中空状のハウジングのボデー内に設けた固定用のばねの背圧を超えて、限界位置まで押圧した後、約３０°〜４５°の特定の角度でロータを回転させる。そして、徐々に押圧力を解除して、固定用ピンを溝内に固定させる。ロータを取外す場合には、上述した手順を逆に行う。
上記固定用の溝は、この限界位置では、固定用のピンの直径と比べて同じか又はより小さい大きさの幅を有する。このことにより、操作中及び装置の使用後においてさえも、押圧ばねの力によって溝内に固定用のピンを変わることなく押圧させて、クリアランスを変わることなく定められるようにする。
尚、ステップモータのトルクは、軸上の固定用のピンと、ポンプロータのボデー内の固定用の溝を介して伝達される。
また、通常、回転型のペリスタルティックポンプはケース内に収められており、モータの操作はマイクロプロセッサ又はコンピューターにより制御される。
従って、本発明に係るペリスタルティックポンプは所望の精度を達成するが、このことは、不連続及び連続して移送を行う従来公知の他の手段による、精度と線形性とを求めない場合も含めた様々な応用においても可能であり、このことは次のように定めることができる。
１）ポンプの作用行程上にポンプ区間を長期間かつ安定して固定することができる。
２）ポンプの作用行程の各点において、押圧ローラとポンプ区間との間の距離を正確に定めることができる。
３）ポンプの作用行程を同一長さの２つの部分に機械的に分けることができる。つまり、
ａ）ポンプの咬合行程と、
ｂ）ポンプの咬合行程外で、ポンプ区間を案内するための吐出行程
に分けることができ、また、ポンプの咬合行程までポンプ区間を案内するために任意の長さの導入行程を含むことができる。これら３つの行程は各ポンプのポンプ区間の作用行程を形成する。
４）咬合行程の外でポンプ区間を案内するための吐出行程によって設けられるポンプ区間から押圧ローラを徐々に解除することにより、ポンプ区間の容量を機械的に一定に増大させることができる。
ポンプの咬合行程から出口でポンプ区間上を移動する、特定の押圧ローラのマイナスの影響を取り除くことにより、ポンピングの線形性を確保することができる。また、ポンプの機械的な機能の精度と長期間の安定性により、さらに、個々に使われるポンプ区間用に、マイクロプロセッサのキャリブレーションによる移送精度を実質的に向上することが可能になる。
【０００８】
本発明に係る回転型のペリスタルティックポンプは、ある特定のポンプの機能的なパラメーターに、わずかで、かつ明確な（つまり、ランダムではない）ばらつきがある一連の製造可能な部品から構成される。このポンプは、ポンプのステップ数（ロータの移動角度）に基く移送容量に従って、正確な線形性を有している。
このことは、例えば、操作マニュアルに製造者による注意があるにもかかわらず、ユーザーによって直すことができないようなポンプ区間の不可逆的な変形が生じるまで適用される。
さらに、実施上、使用される特定のポンプ区間の個々のキャリブレーションにおいて、選択された任意の移送容量の精度の修正を行うソフトウエアを利用することにより、ステップ数（ロータの移動角度）に基く移送容量の線形性を得ることができるため、示されたポンピング移送用の装置全体の精度範囲を実質的に向上することができる。
本発明に係る正確に移送を行う回転型のペリスタルティックポンプは、従来技術と比べて、以下の長所を有する。
ａ）ポンプは設計の基本上、正確でかつ機械的に線形であって、これら特徴は個々の機械部品の製造上の公差に実質的に依存しない。
ｂ）ポンプのステップ数（ロータの回転角度）に基く移送容量の線形性は、争う余地がない程利点がある。
ｃ）ポンプは低コストで製造することができ、かつ、製造上、特別な装着や機械的なキャリブレーションを必要とせず、このような規則を不要にする点は、後で装置の精度を向上することに寄与できる。
ｄ）この装置は、全寿命を通じてメンテナンスフリーであり、操作は簡単である。また、ポンプケース内へのポンプ区間とロータの取付け方を教示することはわずかな時間で行うことができる。
ｅ）ポンプの１つ又は２つの構成変更によって、数マイクロリッターから数１０又は数１００リッターまでの幅広い範囲で、ポンピングパラメーターを提供できる。
ｆ）ポンプピングの精度や線形性に何ら変化を生じさせることなく、両方の回転方向で制御されるように、操作期間中、切換可能であるため、このポンプは、圧縮又は吸い上げ用のポンプとして使うことができる。関連する例として、注射器を用いて薬を吸い上げることと、続けてこの薬を患者の体の中に注射することを行う場合を挙げることができる。
ｇ）液体と気体の双方を同じ精度で、ポンプと移送を行うことができる。
ｈ）低コストで得られるこの移送精度は、無菌（殺菌）セットを用いる、高純度の環境下でも用いることができ、この例として、注入用のポンプによる薬の移送、ラミネートボックス内での移送用ポンプの操作、小さな一連の製品用の実験的な分布、ハーフオペレーションによる医薬の製造等を挙げることができる。
ｉ）要求精度を達成するとともに、製造上、低コストで実施できるようにしたことにより、精度が決定的なパラメーターとはならない分野（例えば、消化システムへの栄養物の供給、関節炎の内視鏡的な操作、手術傷からの液体の吸い上げ、透析モニター等）においても、ポンプの利用が有益になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る好適な実施形態について、添付した図を参照して説明する。
本発明の実施形態に係る正確に移送するための回転型のペリスタルティックポンプ（蠕動ポンプ）は、直径が約６５ｍｍの作用行程（working path）２４上に設けられた外径が３．９ｍｍのポンプ区間１と、押圧ローラ４を備えた３つのアームを有するロータ６を含んでいる。ポンプ区間１は、医療分野において、通常、入手することができる液体注入用のセットを用いることができる。作用行程２４は、圧縮されたポンプ区間１と当接する場所で横方向に溝を設けており、かつ高低差のある支持用の咬合行程（supporting occlusal path）３の周長に沿った近くに位置している。この支持用の咬合行程３上には、ロータ６のアーム２３内に取付けられた押圧ブロック５内にスライド可能に設けられた３つの押圧ローラ４が転動する。押圧ローラ４は、硬化され、ラップされた鋼を用いた、直径が９ｍｍのローリングベアリング（ころ軸受）の転動部を用いることができる。ロータ６は、３つのアームを有する中空状のハウジング（又は外部形状）７を用いて構成されており、この中空のアーム２３の内側に押圧ブロック５を３つ対象的に設けており、夫々、長手方向の壁部１３によって区画されて、ばね（弾性部材）８を取付けている。これらばねは、中空状のハウジング７内に設けられたボデー（又は中心部）２２に対して予め押圧接される。図示した実施形態では、ボデー２２は３角柱状であり、丸められた角部３５を中空状のハウジング７のアーム２３の境界付近に設けた第二ソケット３４内に取付けている。また、ボデー２２の正面側に円筒形状の凸状部（又は膨出部）２９を設けて、この部位に固定用のばね（弾性部材）１７を取付けている。また、ボデー２２の背面側に固定用の溝１９を形成するとともに、取付け用の溝２０を備えて、モータ１０の軸９上に設けられた固定用のピン２１を取付けられるようにしている。この固定用の溝１９の最も広い幅の大きさは、固定用のピン２１の直径の大きさよりも小さいものとする。
上記ポンプ区間１は、導入行程（lead-in path）１５、咬合行程（occlusal path）２及び吐出行程（releasing path）１６を構成する作用行程２４に対して、機械的に圧縮される。また、ポンプ区間１の双方の端部は支持面１８に対して集められる。
また、支持用の咬合行程３は、溝を設けた咬合行程２に対して持ち上げられているが、この距離ｄは１．０ｍｍである。
また、押圧ブロック５に案内用の溝１１を設けて、溝を設けた作用行程２４上でポンプ区間１を横方向に案内できるようにする。
また、押圧ブロック５のストロークは７ｍｍであるが、これはポンプ区間１の外径の１．１〜２．０倍の範囲内である。
また、押圧ブロック５に設けた長手方向の壁部１３の正面側にピン１２を取付けることにより、ロータ６内に押圧ブロック５をストロークの範囲内で固定させる。このピン１２は、ロータ６の中空状のハウジング７内に対称的に設けられた第一溝１４に対して取付けられるとともに、制御部３２の対応する第二溝３３に対しても取付けられる。この制御部３２は、ポンプ区間１が膨張によって押圧される作用行程２４に対してロータ６を取付けるとき、押圧ブロック５を操作できるように設けられており、制御部３２は円柱形状の凸状部２９に対してねじ状に接続される。
また、固定用のピン１２用の溝１４の長さは、７ｍｍ＋０．８ｍｍである。ロータ６は、固定用のばね１７によって固定される固定用のクローズ（又はバヨネット式のクローズ）を用いて、ボデー２２を介してステップモータ１０の軸９に対して取付けられる。
また、押圧ローラ４は電気伝導体であって、導入行程１５から咬合行程２まで変化する場所で、支持用の咬合行程３上に設けられた接触型の速度検出部２５又は接触型の位置検出部２６と、かつ咬合行程２の縁部上でこれらと対向して設けられる接触型の共通の検出部２７と当接するとき、非常に低圧の電流を流す。
さらに、ポンプの操作中に制御部３２が予期しない回転を生じさせるのを防ぐために、凹状部３０を設けて、これに対して中空状のハウジング７の正面側に設けた凸状部３１を位置決めさせるようにする。
さらに、押圧ローラ４はローリングベアリングの転動部を用いて、この全円筒面を前記押圧ブロック５のスライド状の取付け部５．１内でスライドできるようにしている。
このスライド状の取付け部５．１は、ロータ６の双方の回転方向における潜在的な塵を取り除くように、ワイパーブレード５．２により仕上げられ、ブレード５．２のレベルに押圧ブロック５のヘッド５．４にソケット５．３を形成する。
【００１０】
以下、本発明の実施形態に関する機能について説明する。
（１）作動前
まず、支持面１８を備えたポンプケースのホルダーに対して、ポンプ区間１の硬い端部側を移動させる。そして、溝を設けた作用行程に対してポンプ区間１の残りの部分を圧接させて、支持用の咬合行程３の縁部から同一距離で、ポンプ区間１が、導入行程１５、咬合行程２及び吐出行程１６を覆うようにする。
次に、制御部３２を操作して、中空状のハウジング７のアーム２３内で押圧ブロック５を移動させて、ポンプケース内でロータ６が自由にスライド移動できるように準備する。また、ロータ６のボデー２２の取付け用の溝２０をステップモータ１０の軸９上に設けられた固定用のピン２１に対して平行になるように回転させて、ロータ６を軸９上でスライドさせて、固定用のばね１７に対して圧接させて、３０°右に回転させた後、ロータ６に対する圧力を解除させる。この結果、ステップモータ１０の軸９上のピン２１は、ボデー２２の固定用の溝１９内に固定されて、あそびを生じさせることなく、ロータ６とモータ１０を接続させるようにする。
また、制御部３２を戻すように回転させて、ロータ６の中空状のハウジング７のアーム２３内から押圧ブロック５をスライド状に突出させて、支持用の咬合行程３と、また作用行程２４上のポンプ区間１に対して、押圧ローラ４を寄り掛けるようにする。同時に、押圧ブロック５の案内用の溝１１によって、作用行程２４上を横切るようにポンプ区間を案内できるように準備する。
さらに、ポンプ用の媒体を用いることなく、スイッチをオンにして、装置により、ポンプロータ６の位置を検出する電気的な接触型の位置検出部２６を用いて、セルフチェックを自動的に機能させる。つまり、装着されたポンプ区間１に対してロータ６を回転させて、押圧ローラ４のいずれかが電気的な接触型の位置検出部２６と接触型の共通の検出部２７上を転動して、これらを電気的に接続させるようにする。このとき、電気システムは速やかに、かつ高い角度の精度で、任意の方向で任意のさらなるアームの押圧ローラにより同様の電気接続のスイッチを行うために、ロータ６を繰り返して回転させるのに必要なステップモータのステップ数を決定して、電気システムによりこのテストを実行させる。そして、装置により、押圧ばね８の押圧力の調整の精度に加えて、ポンプロータ６の全ての可動部の操作上のあそびの修正をテストできるようにする。
この結果、ポンプは、ポンピングの正確さと精度を確保できるときと、できないときの状態を決定できるようになる。
【００１１】
（２）ポンピング
まず、ポンプ区間１と取付けられた入口側のホースを、ポンプ用の媒体を備えた容器に対して接続し、かつポンプ区間１と取付けられた出口側のホースを、媒体を移送させる側の容器に対して接続させる。
次に、装置のスイッチをオンにして、ロータ６を電気的に回転させて、ポンプシステム（ホース）を完全に充填させる。この後、移送容量を調整するが、このことはステップモータ１０の必要なステップ数として自動的に算出される。そして、スタートボタンを押した後、ポンプのロータ６の回転を開始させて、プログラムされた正確で、かつ線形なポンピングを開始させる。
【００１２】
ロータ６が回転すると、入口側と出口側のホースの間で支持用の咬合行程３上を移動する、ロータ６のアーム２３の任意の押圧ローラ４は、ポンプ区間１の押圧を開始して、この断面を圧縮させていく。ロータ６がゆっくり回転するとき、押圧ローラ４によるポンプ区間１の完全な圧縮は、主咬合行程の最小長さの延長部の最も離れた場所２８で常に生じる。ポンプ用の媒体の粘性が高く、又は背圧に対してポンピングする場合に、ロータ６の回転速度を上げると、後に、ポンプロータ６の回転方向で押圧ローラ４の正しい圧縮が生じる。ロータ６の速度が、押圧ローラが電気的な接触型の速度検出部２５と接触型の共通の検出部２７を接続させないような場合には、電気システムはこの速度が速すぎると判断して、回転速度を遅くさせる。そして、接触型の位置検出部２６（接触型の検出部２５に関して、ロータ６の回転方向で約４°の位置にある）と接触型の共通の検出部２７の接続を生じさせるようにして、咬合行程２の開始と、ロータ６の任意の回転速度用の押圧ローラの圧縮の信頼性を定めて、ポンピングの正確さと、負担を定めるようにする。最大のポンピング速度におけるこの操作状態では、ポンプは、咬合行程２の開始付近でポンプ区間１を正確に圧縮することを保証でき、故に、ポンピングの精度を保証できる。３つのアームを有するロータを用いる場合には、回転速度と回転毎に３回生じるロータ６の位置を読み取ることで、この速度範囲で調整ループ（レギュレーションループ）を極めて安定的にする。
従って、ポンプは最大ポンプ速度を決定し、かつこれを超えないようにすることができ、この速度では、様々な操作状態下にあっても、ポンピングの正確さと精度を保証できるようにする。
【００１３】
図示した実施形態では、ポンプ区間１上とまた電気的な接触型の位置検出部２６上を押圧ローラ４のいずれかが圧縮する瞬間、先行する押圧ローラ４は、咬合行程２の末端上と吐出行程１６の開始点上にある。
さらにロータ６をわずかに回転させると、上記先行する押圧ローラ４は吐出行程１６まで移動して、所定容量で、それまできつく閉鎖されていたポンプ区間１を解放させる。各ローラ６のさらなる移動によって、所定容量でポンプ区間１から押圧ローラ４により漸次的に吐出させるが、このことは横方向に溝を設けた吐出行程１６によって支持される。支持用の咬合行程３と吐出行程１６の間に定められた、明確でかつ繰返し可能な幾何学的な関係により、ポンプロータ６の所定の回転角度に関係して、ポンプ区間１から所定容量で増大するように吐出させるようにする。
【００１４】
ポンプされる媒体は押圧ローラ４によってポンプ区間１と、またポンプ出口から排出されるように強制されるが、この瞬間、押圧ローラ４は咬合行程２の近くのポンプ区間１の一部上を移動する。吐出行程１６の近くでポンプ区間１上を移動する先行の押圧ローラ４は、ポンプの圧力には影響を与えず、このローラ４に前後するポンプ区間１の内側のスペースは、咬合行程２上のポンプ区間１上を移動する次のローラ４によって接続されて、媒体を徐々に充填することを強制される。上記アルゴリズムは、夫々１２０°の角度で３つのアームを有するポンプロータ（４つのアームを有するポンプロータの場合には９０°、５つのアームを有するポンプロータの場合には７２°、６つのアームを有するポンプロータの場合には６０°等となる）が回転して、ポンプ出口上を移動する押圧ローラの影響が実際に補正された後も繰り返して行われる。
【００１５】
（３）ポンピング後
まず、装置のスイッチをオフにする。
次に、ロータ６の制御部３２を回転させて、ロータ６の中空状のハウジング７のアーム２３内で押圧ブロック５をスライドさせる。ロータ６上に加えられる軸方向の圧力により、ボデー２２の中空の円筒形状の凸状部２９内に取付けられたばね１７をモータ１０の軸９に対して強く圧縮させて、固定用の溝１９から固定用のピン２１を取外せるようにする。また、ロータを左側に回転して、固定用のピン２１を溝２０から反対側に移動させて、ロータ６をモータ１０の軸９から取外せるようにする。制御部３２を反対方向に回転させると、押圧ブロック５は突出するようにスライド移動して、これらの押圧用のばね８を部分的に解除させる。
【００１６】
さらに、作用行程２４のスペースからポンプ区間１を取外して、他の場所に移す。最後に、支持面１８によって支持されているポンプ区間の端部を取外す。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明に係るペリスタルティックポンプは、移送される液体又は気体の精度が求められる、任意の分野で用いることができる。但し、本発明は、特に、医療や化学、物理又は生物学的な工場等に用いるのに適するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１ａ】内部にポンプ区間とロータを有する回転型のポンプを概略的に示す図である。
【図１ｂ】咬合行程の開始点を拡大して示す図である。
【図２】ポンプの分解斜視図である。
【図３ａ】ロータの前方側からの斜視図である。
【図３ｂ】ロータの後方側からの斜視図である。
【図４】ロータシステムの分解斜視図である。
【図５ａ】ロータの３つの側面を有する部分の前方側からの斜視図である。
【図５ｂ】ロータの３つの側面を有する部分の後方側からの斜視図である。
【図６ａ】押圧ブロックの前方側からの斜視図である。
【図６ｂ】押圧ブロックの後方側からの斜視図である。
【符号の説明】
【００１９】
１                  ポンプ区間
２                  咬合行程
３                  支持用の咬合行程
４                  押圧ローラ
５                  押圧ブロック
６                  ロータ
９                  軸
１０                ステップモータ
１５                導入行程
１６                吐出行程
１８                支持面
２３                アーム
２４                作用行程
【図１ａ】
2005520091.tif 000003
【図１ｂ】
2005520091.tif 000004
【図２】
2005520091.tif 000005
【図３ａ】
2005520091.tif 000006
【図３ｂ】
2005520091.tif 000007
【図４】
2005520091.tif 000008
【図５ａ】
2005520091.tif 000009
【図５ｂ】
2005520091.tif 000010
【図６ａ】
2005520091.tif 000011
【図６ｂ】
2005520091.tif 000012
【国際調査報告】
2005520091.tif 000013
2005520091.tif 000014
2005520091.tif 000015