(57)【要約】【課題】流路となるチューブの着脱を容易に行うことができ、装置の小型化を図ることができる蠕動ポンプ装置を提供する。【解決手段】蠕動ポンプ装置は、流体を通すチューブ９と、チューブ９を保持するチューブホルダー２と、チューブホルダーが２装着されるベース１と、ベース１上に回転可能に取り付けられたロータ３と、ロータ３上に軸支されチューブ９を押し潰して回転するローラ３１と、を備える。チューブホルダー２のベース１側の接合面に、略Ｕ字状のチューブ保持溝２１が形成され、チューブ保持溝２１の深さは、チューブ９の外径より短く形成される。チューブ９をチューブ保持溝２１内に挿入したとき、チューブ９の復元弾性力による摩擦抵抗により、チューブ９がチューブ保持溝２１内に保持される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を通すチューブと、該チューブを保持するチューブホルダーと、該チューブホルダーが装着されるベースと、該ベース上に回転可能に取り付けられたロータと、該ロータ上に軸支され該チューブを押し潰して回転するローラと、を備えた蠕動ポンプ装置において、
該チューブホルダーの該ベース側の接合面に、チューブ保持溝が形成され、該チューブ保持溝の深さは、該チューブの外径より短く形成され、該チューブを該チューブ保持溝内に挿入したとき、該チューブの復元弾性力による摩擦抵抗により、該チューブが該チューブ保持溝内に保持されるように、該チューブ保持溝の深さが形成されたことを特徴とする蠕動ポンプ装置。
【請求項２】
前記チューブホルダーのベース側の接合面に、凹部が前記ロータの一部を進入させるように形成され、該接合面の略中央に、該ロータ上に当接して位置決めする位置決め凸部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の蠕動ポンプ装置。
【請求項３】
前記チューブホルダーを前記ベースから外したとき、前記チューブが取り外し可能に露出することを特徴とする請求項１記載の蠕動ポンプ装置。
【請求項４】
前記ロータは軸方向に移動可能に前記ベースに保持され、該ロータを前記チューブホルダー側に付勢するバネ部材が設けられたことを特徴とする請求項１記載の蠕動ポンプ装置。
【請求項５】
前記チューブの前記チューブ保持溝からの突出量が、該チューブの内径より大きく形成されたことを特徴とする請求項１記載の蠕動ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種試薬等の微少流体を、チューブを通して供給する蠕動ポンプ装置に関し、特にチューブの取り付け取り外しが容易で、小型化が可能な蠕動ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、円形のロータに複数のローラが回転自在に軸支され、ロータの各ローラの外周面を、チューブに押し付け、ロータを回転させながら、チューブ内の流体を送液する、蠕動ポンプ（ペリスタリシスポンプ）が、下記特許文献１などで知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５２３２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のこの種の蠕動ポンプは、モータにより回転駆動する円形のロータが、その外周部に複数のローラを回転自在に軸支し、各ローラの支軸がロータの回転軸と直角方向に配置され、ロータの回転時、各ローラの外周面をチューブ（可撓性導管）に、押し当て、ロータのローラを順にチューブに押し付けて回転移動させながら、流体を送液するように構成される。
【０００５】
このため、各ローラがチューブを押し付ける荷重の反力がモータの回転軸に対し垂直に印加されるため、モータの回転負荷が増大し、特に、培養液、各種試薬等の微少流体を、マイクロ流体流路に流して、細胞培養、試薬スクリーニング、化学分析などを行なう際に使用する小型の蠕動ポンプ装置においては、モータが大型化し、ポンプ全体としての小型化が難しいという課題があった。
【０００６】
また、この種の蠕動ポンプは、通常、ロータを含むポンプケーシングからチューブの部分を、簡単に取り外すことができない。このため、薬液などを供給する際、チューブを、ロータのローラ部分に、簡単に接触させて取り外し可能に装着することができず、使用済みのチューブを簡便に使い捨て或いは洗浄することができないという課題があった。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、流路となるチューブの着脱を容易に行うことができ、装置の小型化を図ることができる蠕動ポンプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の蠕動ポンプ装置は、
流体を通すチューブと、該チューブを保持するチューブホルダーと、該チューブホルダーが装着されるベースと、該ベース上に回転可能に取り付けられたロータと、該ロータ上に軸支され該チューブを押し潰して回転するローラと、を備えた蠕動ポンプ装置において、
該チューブホルダーの該ベース側の接合面に、チューブ保持溝が形成され、該チューブ保持溝の深さは該チューブの外径より短く形成され、且つ該チューブを該チューブ保持溝内に挿入したとき、該チューブの復元弾性力による摩擦抵抗により、該チューブが該チューブ保持溝内に保持されるように、該チューブ保持溝の深さが形成されることを特徴とする。
【０００９】
この発明の蠕動ポンプ装置によれば、チューブホルダーのベース側の接合面にチューブ保持溝が形成され、チューブ保持溝の深さは、チューブの外径より短く形成されるとともに、チューブをチューブ保持溝内に挿入したとき、チューブの復元弾性力による摩擦抵抗により、チューブがチューブ保持溝内に保持されるようにしたから、チューブホルダーをベースから外せば、簡単にチューブをチューブホルダーのチューブ保持溝から外すことができる。また、チューブホルダーは、非常に薄く形成することができ、蠕動ポンプ装置を十分に小型化することができる。
【００１０】
ここで、上記チューブホルダーのベース側の接合面に、凹部がロータの一部を進入させるように形成され、接合面の略中央に、ロータ上に当接して位置決めする位置決め凸部を設けて構成することができる。これによれば、製品ごとの、各部材の寸法のバラつき、バネ部材の弾性力のバラつき、チューブの内外径のバラつき、或いはチューブの弾力性のバラつきに起因した、チューブの過度な押し潰しを防止し、押し潰し量を一定にすることができる。また、上記ロータは軸方向に移動可能にベースに保持され、ロータをチューブホルダー側に付勢するバネ部材を設けることが好ましい。また、上記チューブホルダーをベースから外したとき、チューブが取り外し可能に露出するように構成することが好ましい。
【００１１】
またここで、上記チューブのチューブ保持溝からの突出量は、チューブの内径より大きく形成することが好ましい。これによれば、ローラがチューブを押し潰したとき、チューブの押し潰し量を適正に確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蠕動ポンプ装置によれば、流路となるチューブの着脱を容易に行うことができ、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の蠕動ポンプ装置の斜視図である。
【図２】同蠕動ポンプ装置の角度を変えた方向からの斜視図である。
【図３】チューブホルダーを外した状態の斜視図である。
【図４】チューブホルダーを外した状態の、下方から見た斜視図である。
【図５】蠕動ポンプ装置の分解斜視図である。
【図６】ロータの分解斜視図である。
【図７】チューブホルダーの底面図である。
【図８】図７のVIII-VIII断面図である。
【図９】図７のIX-IX断面図である。
【図１０】蠕動ポンプ装置の長手方向に沿った断面図である。
【図１１】使用状態の蠕動ポンプ装置の長手方向に沿った断面図である。
【図１２】チューブホルダーを外した状態の同蠕動ポンプ装置の断面図である。
【図１３】チューブの内径とチューブの突出量を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。この蠕動ポンプ装置は、流体を通すチューブ９と、チューブ９を保持するチューブホルダー２と、チューブホルダー２が装着されるベース１と、ベース１上に回転可能に取り付けられたロータ３と、ロータ３上に軸支され、チューブ９を押し潰して回転するローラ３１と、を備えて構成される。
【００１５】
チューブホルダー２は、図４に示すように、板状本体２０を有し、板状本体２０の一方の側、つまりロータ３側の内側に、凹部２２がロータ３のローラ３１が進入可能に形成され、他方の側に、ベース１のカバー１１上に当接する当接部２５が形成される。チューブホルダー２の板状本体２０は、ベース１のカバー１１上に当接する当接部２５で厚く形成され、ロータ３のローラ３１が進入する凹部２２の部分で薄く形成されている。
【００１６】
図４、図７に示す如く、これらの凹部２２及び当接部２５に連続して、略Ｕ字状のチューブ保持溝２１が形成される。略Ｕ字状のチューブ保持溝２１は、当接部２５の側面で外側に向けて開口し、チューブ９をＵ字状に曲げてポンプ内に導入し且つ導出するように形成される。
【００１７】
また、凹部２２におけるチューブ保持溝２１の深さｆ１は、図９に示すように、チューブ９の外径ｒ１より短く形成され、図７に示すように、チューブ保持溝２１の幅ｗ１はチューブ９の外径ｒ１より長く形成される。また、当接部２５におけるチューブ保持溝２１の深さｆ２は、図９に示すように、チューブ９の外径ｒ１と略同一に形成される。
【００１８】
これにより、チューブ９をチューブ保持溝２１内にＵ字状に曲げて挿入したとき、チューブ９の復元弾性力による摩擦抵抗により、チューブ９が当接部２５内のチューブ保持溝２１内で確実に保持される。且つ凹部２２内のチューブ保持溝２１内のチューブ９が、ローラ３１により良好に押し潰すことができるようになっている。
【００１９】
また、図１３に示す如く、チューブ９の突出量ｒ３、つまりチューブ９がチューブ保持溝２１から突出する量（外径ｒ１−深さｆ１）は、チューブ９の内径ｒ２より大きく形成されている。これにより、ローラ３１がチューブ９を押し潰したとき、チューブ９の押し潰し量が適正に確保されるようにしている。
【００２０】
チューブ９は、例えば外径約２ｍｍ、内径約０．５ｍｍ程度の非常に細いチューブであり、熱可塑性エラストマー、シリコーンゴムなどの弾性を有して可撓性素材から形成され、Ｕ字状に曲げて円弧状流路を形成したとき、及びローラ３１により押し潰されたとき、良好な復元弾性力を発生する。なお、チューブ保持溝２１は、図７に示すようにＵ字状に形成したが、円弧状としてもよく、ローラ３１の回転軌跡に沿い、且つ溝内に曲げて挿入するチューブに、復元弾性力を生じさせる形状であれば、円弧状としてもかまわない。
【００２１】
チューブホルダー２は、ベース１上に着脱可能に配設され、ベース１上とチューブホルダー２間には、チューブホルダー２の保持用の取付保持具４が設けられる。取付保持具４は、チューブホルダー２またはベース１の一方に取り付けられる磁石製の保持軸４ａと、チューブホルダー２またはベース１の他方に設けられる保持穴４ｂとから構成される。実施例では、ベース１上に保持軸４ａが突設され、チューブホルダー２の下面に、保持穴４ｂが保持軸４ａを密に挿入可能に形成され、保持穴４ｂ内に磁石片４ｃが取り付けられる。
【００２２】
図４に示すように、チューブホルダー２の内側面の四隅に、取付保持具４の保持穴４ｂが形成され、これらの保持穴４ｂの奥に磁石片４ｃが取り付けられる。ベース１上の定位置つまり保持穴４ｂに対応した４箇所に、磁石製の保持軸４ａが上向きに突設される。４本の保持軸４ａを各保持穴４ｂに挿入したとき、保持軸４ａが保持穴４ｂに密に嵌入され、且つ磁石片４ｃと磁石の保持軸４ａが吸着する。これにより、ベース１に対しチューブホルダー２がガタツキなく正確に位置決めされた状態で、着脱可能に装着されるようなっている。なお、磁石製の保持軸４ａ、磁石片４は、一方をステンレス等の磁性体とすることもできる。
【００２３】
さらに、図４に示す如く、チューブホルダー２のベース１側の面に、凹部２２がロータ３の一部を進入させるように形成され、凹面の略中央に、ロータ３上に当接して位置決めする位置決め凸部２３が設けられる。つまり、チューブホルダー２の凹部２２の略中央に、ピン状の位置決め凸部２３が下向きに突設される。
【００２４】
この位置決め凸部２３は、チューブホルダー２をベース１上のロータ３を覆う位置に取り付けたとき、位置決め凸部２３がロータ３上に当接し、チューブホルダー２のベース１に対する取付位置（ロータ３に対する位置）が正確に設定されるようになっている。
【００２５】
ロータ３は、軸方向（図１０の鉛直方向）に移動可能に、ベース１内に鉛直方向に設けた回転軸６上に、回転軸６とともに回転可能に装着される。図１０に示すように、バネ部材（コイルばね）８が回転軸６に外嵌され、バネ部材８はロータ３をチューブホルダー２側に付勢する。チューブ９の押し潰し量は、チューブ９のローラ３１に対する位置及びこのバネ部材８のばね力により決定され、適正な押し潰し量が生じるように、バネ部材８のばね力が設定される。
【００２６】
ベース１は、略直方体形状に形成されたケース１０を有し、ケース１０上を、板状のカバー１１により覆って形成される。図５に示すように、カバー１１の端部に、円形開口１２が形成され、ケース１０内に軸支したロータ３の上部が、円形開口１２から上方に露出し僅かに突出するようにロータ３が装着される。ロータ３は、円形開口１２の内側で、鉛直に軸支された回転軸６上に軸支され、バネ部材８により上方に付勢され、これにより、弾性力で上方に付勢された状態で、円形開口１２内に配置される。
【００２７】
図５に示す如く、ケース１０内の末端部に、モータ７が横向きに、ケース１０の長手方向と平行に、取り付けられる。また、ケース１０内の先端部近傍に、回転軸６が図１０の鉛直方向に（縦方向）に、軸受を介して回転可能に支持される。回転軸６には平歯車１４が軸着され、回転軸６は平歯車１４を介して複数の平歯車とピニオンからなる歯車機構５に連係される。歯車機構５の入力側には、モータ７の出力軸がウォーム１３を介して連係される。これにより、モータ７が起動すると、歯車機構５を介して回転軸６及びロータ３が低速で回転駆動される。
【００２８】
図１０に示す如く、歯車機構５は、回転軸６に取着された平歯車１４を、隣接した回転軸５１のピニオン５２に噛合させ、ピニオン５２と同軸上の平歯車５３を隣接した回転軸５４のピニオン５５に噛合させている。さらに、ピニオン５５と同軸上の平歯車５６を隣接した回転軸５７のピニオン５８に噛合させ、ピニオン５８と同軸上の平歯車５９を、モータ７の出力軸に設けたウォーム１３に噛合させて、歯車機構５は構成される。モータ７の出力軸の回転数は、この歯車機構５によって減速され、ロータ３の回転軸６を低速で回転駆動する。また、この歯車機構５は、ベース１の厚さ寸法を短くするように薄型に構成され、さらに小型のモータ７を横向きにケース１０内に収納することによって、ベース１の厚さを最少としている。
【００２９】
ロータ３は、図６に示すように、３個のローラ３１用の開口３２ａを形成した円板状の基板３２と、各開口３２ａ内に配置されるローラ３１と、ローラ３１の上から基板３２上に被せられて固定される円板状のカバー３３とを備えて構成される。円板状の基板３２には、３個の開口３２ａが等間隔つまり約１２０度の間隔で円周上に形成され、基板３２の周縁部に、フランジ３２ｂが形成される。
【００３０】
フランジ３２ｂは、図６に示す如く、ベース１のカバー１１の円形開口１２の内側から、ロータ３を円形開口１２に挿入したとき、フランジ３２ｂがカバー１１の内側に当接可能となるように形成され、バネ部材８によって上方に付勢されるロータ３の上昇限界がこのフランジ３２ｂによって設定される。図１０に示すように、ロータ３の基板３２の底部中心に、軸孔３２ｃが穿設され、この軸孔３２ｃに回転軸６の先端が回転自在に嵌入される。
【００３１】
図６、図１０に示すように、カバー３３においても、３個の開口３３ａが等間隔で、基板３２の各開口３２ａに対応した位置に形成される。支軸３１ａを軸芯上に設けたローラ３１は、各々、基板３２に設けた開口３２ａ内に収容され、その支軸３１ａを基板３２上に位置させ、その上からカバー３３が被せられる。
【００３２】
これにより、カバー３３によって、ローラ３１の支軸３１ａがカバー３３と基板３２との間で回転自在に保持される。この状態で、固定ねじ３４を孔３３ｂに差し込み、カバー３３と基板３２を締付固定する。これにより、基板３２上に３個のローラ３１が、約１２０度の間隔で放射状に、支軸３１ａを介して回転自在に保持される状態となる。このようなローラ３１を備えたロータ３は、図１０に示す如く、各ローラ３１の上部をカバー３３の開口３３ａから露出させ且つ突き出した状態で、各ローラ３１を回転可能に保持して軸支される。
【００３３】
ロータ３をベース１に取り付ける場合、図５に示す如く、ベース１の回転軸６上に、ロータ３の基板底部中央の軸孔３２ｃを嵌め込み、その上から、カバー１１をケース１０上に被せて取り付ける。図５のように、回転軸６には予めバネ部材８が外嵌される。これにより、ロータ３は、ベース１上に、各ローラ３１の上部を突出し、且つバネ部材８により上方に付勢された状態で取り付けられる。
【００３４】
次に、上記構成の蠕動ポンプ装置の使用形態とその動作を説明する。この蠕動ポンプ装置は、例えば、各種試薬等の微少流体を、チューブ９の流路に流して、試薬などを供給する際に使用される。
【００３５】
使用するチューブ９は、チューブホルダー２を外し、図７のように、チューブホルダー２の内側面のチューブ保持溝２１内に、チューブ９を挿入する。このとき、フリー状態で略直線状のチューブ９を、Ｕ字状に曲げて、チューブ保持溝２１内に嵌め込むので、その際、チューブ９自体に復元弾性力が発生し、曲げた状態のチューブ９の外側面が、チューブ保持溝２１の内面に当接する。
【００３６】
これにより、チューブ９とチューブ保持溝２１間に摩擦抵抗が生じ、チューブ９はチューブ保持溝２１内に保持され、チューブホルダー２を反転させた状態でも良好に保持される。特に、チューブ９は、チューブホルダー２の凹部２２のチューブ保持溝２１により、良好な押し潰し形態が保持され、当接部２５の深いチューブ保持溝２１内で、良好な保持性が確保される。
【００３７】
このように、チューブホルダー２を外して、チューブ９をチューブ保持溝２１内に挿入するのみで、チューブ９を簡単に適正位置にセットし、定位置に確実に保持することができる。また、使用ごとにチューブ９を交換する場合、非常に簡単にチューブの交換を行なうことができ、チューブの使い捨て使用を容易に行うことができる。
【００３８】
次に、チューブ９をセットしたチューブホルダー２を、ベース１のロータ３を覆う位置に、取り付ける。このとき、図１２に示すように、ベース１上に突設された保持軸４ａに、チューブホルダー２の保持穴４ｂを嵌め込むのみで、チューブホルダー２を簡単に、取り付けることができる。つまり、保持軸４ａに、チューブホルダー２の保持穴４ｂを嵌め込むと、保持軸４ａが保持穴４ｂ内に密に進入し、磁石片４ｃに吸着され、チューブホルダー２をベース１の上の定位置に、且つガタツキなく簡単に取り付けることができる。
【００３９】
チューブホルダー２をベース１の上の定位置に取り付けたとき、図１１のように、ローラ３１はバネ部材８の付勢力によりチューブ９を押し潰した状態となる。この状態で、図１１に示す如く、チューブホルダー２の位置決め凸部２３がロータ３上の中央に当接する。このため、製品ごとの、各部材の寸法のバラつき、チューブ９の内外径や弾性力のバラつき、或いはバネ部材８のバネ力のバラつきがあっても、チューブ９を一定の押し潰し量で押し潰すことができる。
【００４０】
この状態で、モータ７を起動すると、ロータ３が回転し、ローラ３１がチューブ９を押し潰しながら自在回転する。このとき、ローラ３１がチューブ９を押圧する荷重は、回転軸６と平行にかかる。このため、ローラ３１の押圧荷重によって、そのロータ３の回転負荷が増大する割合は微少である。したがって、非常に小型で低出力のモータ７であっても、ロータ３を回転駆動して、チューブ９内の液体を送液することができ、薬液などの供給に使用される。
【００４１】
そして、使用が終わると、チューブホルダー２をベース１上から外し、チューブホルダー２のチューブ保持溝２１からチューブ９を取り外す。このとき、チューブホルダー２の取り付け取り外しは、固定ねじやフックなどを固定具を使用しないので、使用者はその指の操作でチューブホルダー２を簡単に把持して行うことができる。
【００４２】
このように、上記構成の蠕動ポンプ装置は、チューブホルダー２のベース１側の接合面にチューブ保持溝２１が形成され、チューブ保持溝２１の深さｆ１（図９）は、チューブ９の外径ｒ１（図７）より短く形成され、チューブ９をチューブ保持溝２１内に挿入したとき、チューブ９の復元弾性力による摩擦抵抗により、チューブ９がチューブ保持溝２１内に保持されから、チューブホルダー２をベース１から外せば、簡単にチューブ９をチューブホルダー２のチューブ保持溝２１から外すことができる。また、チューブホルダー２は、非常に薄く形成することができ、蠕動ポンプ装置を十分に小型化することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１      ベース
２      チューブホルダー
３      ロータ
４      取付保持具
４ａ    保持軸
４ｂ    保持穴
４ｃ    磁石片
５      歯車機構
６      回転軸
７      モータ
８      バネ部材
９      チューブ
１０    ケース
１１    カバー
１２    円形開口
１３    ウォーム
１４    平歯車
２０    板状本体
２１    チューブ保持溝
２２    凹部
２３    位置決め凸部
２５    当接部
３１    ローラ
３１ａ  支軸
３２    基板
３２ａ  開口
３２ｂ  フランジ
３２ｃ  軸孔
３３    カバー
３３ａ  開口
３３ｂ  孔
５１    回転軸
５２    ピニオン
５３    平歯車
５４    回転軸
５５    ピニオン
５６    平歯車
５７    回転軸
５８    ピニオン
５９    平歯車
【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】
2019090337.tif 000010
【図９】
2019090337.tif 000011
【図１０】
2019090337.tif 000012
【図１１】
2019090337.tif 000013
【図１２】
2019090337.tif 000014
【図１３】
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