(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動力を第１軸（３８）から第２軸（４０）へ伝えるための弾性軸継手組立体であって、前記弾性軸継手組立体が、
（ａ）概ね長いエラストマー部材（４２）であって、
（ｉ）エラストマー部材の一方の端部に配され、かつ第１軸（３８）を覆って締り嵌めをもたらすような大きさにされた、横断面が「Ｄ」字状の第１開口（７４）と、
（ｉｉ）エラストマー部材の反対側の端部に配され、かつ第２軸（４０）を覆って締り嵌めをもたらすような大きさにされた、横断面が「Ｄ」字状の第２開口（８０）と
を有しているエラストマー部材（４２）と、
（ｂ）エラストマー部材の外面を覆って締り嵌めをもたらす大きさにされた中央開口を有しており、かつ、エラストマー部材に対して、第１軸（３８）および第２軸（４０）のうちの少なくとも一方でエラストマー部材を保持し、その結果、これらの軸（３８、４０）がエラストマー部材を介して互いに連結される、圧縮力をもたらす長いスリーブ（８６）とを備え、スリーブ（８６）の外面が、エラストマー部材の中心軸に関して変化する半径での箇所の軌跡を規定する輪郭を有するカム面（９６）を備え、
前記弾性軸継手組立体がさらに、
（ｃ）スリーブ（８６）が貫通して延びるほぼ四辺形の開口を画定する端部に形成されたループ（６０）を有するプランジャー（５８）を備えており、前記ループの内面（１００）が、スリーブ（８６）が回転するとスリーブ（８６）のカム面（９６）に乗り上げるようになっており、
プランジャーは、カム面（９６）が四辺形開口の一方側部に乗り上げると、スリーブ（８６）から離れる方向へ移動されて注入ポンプのエラストマー膜を変位するように駆動される、前記弾性軸継手組立体。
【請求項２】
エラストマー部材（４２）が、横断して延びるウェブ（９８）を含み、かつ、第１開口（７４）と第２開口（８０）との間に配置されている請求項１に記載の弾性軸継手組立体。
【請求項３】
スリーブ（８６）とエラストマー部材（４２）の外面とのうちの少なくとも一方が、従動軸である第２軸（４０）の位置をキー止めするために位置合わせノッチ（９０）を含んでいる請求項１に記載の弾性軸継手組立体。
【請求項４】
スリーブ（８６）とエラストマー部材（４２）の外面とのうちの他方が、位置合わせノッチ（９０）の内部に嵌まるような大きさにされた位置合わせリブ（７２）を含んでおり、前記位置合わせノッチおよび位置合わせリブが、互いに協働して、エラストマー部材とスリーブ（８６）との間に締り嵌めをもたらす請求項３に記載の弾性軸継手組立体。
【請求項５】
スリーブ（８６）が、剛性材料の上に成形されたエラストマー材料からなる請求項１に記載の弾性軸継手組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、一般に、モーター駆動軸を従動軸に連結するのに用いるためのコネクターに関するものであり、さらに詳しくは、医薬注入ポンプにおいて、モーター駆動軸をポンプにおけるプランジャーを駆動するカム軸に接続するとともに、プランジャーに対する復元力をもたらすためのエラストマー製連結器に関するものである。
【０００２】
（背景技術）
携帯用モーターで駆動される多くの装置では、小さい直流（ＤＣ）モーターが、堅い金属製連結器を使って従動軸に回転可能に接続されている。このような連結器には、それぞれの端部に隣接する、２つのねじが切られた孔をチュービング壁に有する厚肉チュービングからなる短寸部分が備わっている。それぞれの孔の中には止めねじがねじ合わされている。これらの止めねじは、連結器の一方の端部の中に挿入されたモーターの駆動軸に係合するために、また、連結器の他方の端部の中に挿入された従動軸を固定するために、しっかり締めつけられている。たとえ締結具ロッキング物質が塗布されても、これらの止めねじは使用につれてゆるむことが多く、軸の傷つきが起こり、また、これらの連結器の組み込まれた装置が故障するおそれがある。
【０００３】
連結器は一般に、大きさが限定された範囲内でだけ、部品製造業者から入手することができる。２つの軸を接続するために使われる連結器が大き過ぎると、その連結器はそれらの軸を適切に接続することはなく、また、その質量が２つの軸の中心線周りに対称的に分布されていないので、振動を引き起こすおそれがある。加えて、従来の連結器では、接続された２つの軸の中心線どうしが比較的正確に心合わせされることが一般に要求される。したがって、たとえばモーター駆動軸と従動軸との間の心ずれは、たとえそれがわずかなものであっても、一方あるいは双方の軸の側面荷重を引き起こして、より大きい軸受磨耗が作り出される。堅い連結器により、ノイズと振動とが、モーターから使用中の装置における他の部品へ伝わる。
【０００４】
理想的には、モーター駆動軸と従動軸との間に、より可撓性のある軸継手を設けるのが好ましい。大きいモーター連結器には時々、２つの軸における端部の周りに締め付けられて、ある程度の可撓性をもたらす繊維強化されたゴム組立体が含まれるが、そのような連結器は、小さい装置に使うには大き過ぎる。
【０００５】
それゆえ、上で言及した問題に取り組み、かつコストが比較的低い簡単な連結器を、小さい電気モーターで駆動される装置に使用するのが好ましいであろうということは明らかである。従来技術では、説明された種類の従来技術である堅い金属製コネクターに代わるか、あるいはあまりにも大きくかつ扱いにくい従来技術である繊維強化されたゴムコネクター組立体に代わる適切なものがもたらされない。
【０００６】
（発明の開示）
本発明によれば、駆動軸の非円筒状端部を従動軸の非円筒状端部に接続するための連結器が規定される。連結器には、反対側の第１端部および第２端部の備わったほぼ円筒状の取付具が含まれている。取付具の第１端部には第１開口が配され、かつ、取付具の第２端部には第２開口が配されている。第１開口は、駆動軸の非円筒状端部の大きさおよび形状にほぼ対応した大きさおよび形状を有している。同様に、第２開口は、従動軸の非円筒状端部の大きさおよび形状にほぼ対応した大きさおよび形状を有している。取付具は、第１開口が駆動軸上に押しかぶされ、かつ第２開口が従動軸上に押しかぶされ、それぞれの場合に締り嵌めをもたらしたときに、弾性的に広がるように適合されたエラストマー材料から形成されている。取付具は、それによって駆動軸を従動軸に駆動連結するように適合されている。
【０００７】
取付具には、第１開口と第２開口との間に、取付具の長手軸に対して横断して配置されたウェブがさらに備わっているのが好ましい。このウェブにより、駆動軸および従動軸が、それぞれ第１開口および第２開口の中へ進入される深さが制限される。また、ウェブにより、駆動軸から従動軸に伝わる駆動軸の振動が制限される。
【０００８】
取付具の外面の周りに締り嵌めの状態できちんと嵌まるような大きさにされたスリーブにより、取付具が駆動軸上に納まるのを促進する圧縮力がもたらされる。スリーブの外面には、プランジャーに作用するように適合されたカム面が含まれている。駆動軸が従動軸を回転させると、スリーブによって、プランジャーがプランジャーの長手軸に沿って移動する。カム面は、プランジャーに対する一方向の力だけを加えるように適合されているのが好ましく、プランジャーは、プランジャーにより変位するエラストマー膜によって反対方向へバイアスされているのが好ましい。
【０００９】
取付具の外面は、スリーブの内面にキー止めされる。また、第１開口の内面には平坦部分が含まれているが、この平坦部分は、駆動軸の端部に形成された対応する平坦部分を配座させるように適合されている。同様に、第２開口の内面には、従動軸の端部に形成された対応する平坦部分を配座させるように適合された平坦部分が含まれている。
【００１０】
このように、エラストマー製取付具によって、駆動軸と従動軸との間の振動伝達が最小限になり、また、この取付具は可聴ノイズを最小限にするのにも役立つ。この取付具によれば、その弾性のために、駆動軸と従動軸との心ずれを少なくとも限られた程度まで許容することができる。
【００１１】
前に述べた本発明の態様と付随する利点とは、添付図面とともに以下の詳細な説明を参照することで本発明がいっそう理解されると、より容易に認識されるようになるであろう。
【００１２】
（好ましい実施形態の説明）
図１に示すように、本発明の例示的な適用が、ポンプカセット１０を通して医薬流体をポンピングするのに使うために示されている。ポンプカセット１０は使い捨てできるものであり、一人の患者に用いるように意図されている。このポンプカセットの詳細は、普通に譲渡された米国特許第５，５８６，８６７号公報に開示されており、その図面および明細書は、引用によってこの明細書に具体的に組み入れられる。近位チュービング１４および遠位チュービング１６が、ポンプカセットの近位端および遠位端に連結されている。医薬流体の容器（図示なし）が近位チュービング１４に接続されており、遠位チュービング１６は患者の心臓血管系へ接続されて、ポンプカセット１０が駆動される速度によって決められたレートでその医薬流体が注入されるようになっている。ポンプカセット１０にはプラスチック製のハウジング１２が含まれており、このハウジングには、その上面に形成された開口１８が備わっている。開口１８からはエラストマーの膜２０が露出しており、この膜は、そのプラスチック製ハウジングの上部分と底部分との間で封止されている。エラストマー膜２０の下面は、ポンプカセット１０を介して流路にさらされているとともに、エラストマー膜２０がポンプカセット１０の内部へ内向きに押されるときに、その医薬流体を移すように作用する。ポンプカセットは、図６に示されるポンプシャシ２２の中にラッチされる。このポンプシャシは、いずれも図示しない、バッテリ電源、ポンピング動作を制御するための電子部品、およびユーザーインターフェイスを含んだポンプハウジング（図示なし）の中に取り付けられている。ポンプシャシ２２における枢軸部材２５は、ばねバイアスされており、ポンプカセット１０のハウジング１２に係合して、ポンプカセット１０をポンプシャシの内部の所定位置にラッチするようになっている。このラッチ機構の詳細とポンプシャシの他の態様とは、本発明には関係がないので、この明細書では開示していない。
【００１３】
駆動組立体２４によれば、エラストマー膜２０をポンプカセット１０の内部に撓ませて入れて、医薬流体を患者の体内へポンピングする力がもたらされる。この駆動組立体の別の詳細部分とポンプカセットとの相互作用とは、図３、図４および図５に示されている。駆動組立体２４には、可撓リード線３０を介してもたらされた電流でエネルギーが与えられる直流モーター２８が含まれており、このリード線には、このポンプの内部におけるプリント回路板（図示なし）の嵌合用コネクターに連結するように適合されたコネクタープラグ３２がある。弾性Ｏリングの支持体３４が、モーター２８の外面の周りに設けられ、一対の駆動囲い板２６ａおよび２６ｂの内部に納まっている。これらの囲い板は、一般に図６で示されるように、駆動組立体の周りに固定されて、組立体を囲んで保持する。第２の弾性Ｏリングの支持体３６が、直流モーター２８の端部に配置されて、駆動囲い板２６ａおよび２６ｂの内部にモーターと駆動組立体との更なる支持がもたらされている。Ｏリング３６のすぐ先には、第１軸としての駆動軸３８が、直流モーター２８の端部から延びており、かつ、エラストマー材料からなるエラストマー部材である軸継手４２に接続されている。軸継手４２はまた、第２軸としての従動軸４０に接続されており、かつ、回転力を駆動軸３８から従動軸４０へ伝えるように作用する。
【００１４】
軸継手４２の内部の詳細は図２に例示されている。その図２に、また図１および図４に示されるように、軸継手４２に接続されている駆動軸３８の一部には、その形状がほぼ「Ｄ」字状になるように、一方側部に平坦部７６が備わっている。駆動軸３８のこの一部は、軸継手４２における開口７４の中へ延びている。開口７４にも、その周縁の一部に平坦部７８が備わっており、その結果、この開口の形状も「Ｄ」字状であるが、その開口は大きさが駆動軸３８の端部よりもわずかに小さい。このようにして、軸継手４２は、駆動軸の端部が軸継手の開口７４の中に挿入されたときに、駆動軸３８との間に締り嵌めを形成する。軸継手４２の反対側端部では、開口７４から離れて開口８０が配置されており、開口８０には一方の側部に平坦部８２が備わっており、それゆえ断面形状がほぼ「Ｄ」字状である。平坦部８４が駆動軸４０の端部に形成されており、その結果、この開口の形状も「Ｄ」字状であるが、その駆動軸４０は大きさが開口８０よりもわずかに大きい。このようにして、従動軸４０が軸継手４２の開口８０の中に挿入されたときにも、締り嵌めが形成される。横断ウェブ９８（図２に示されている）が軸継手４２の内部に配置されて、開口７４を開口８０から離し、駆動軸３８と従動軸４０とが軸継手４２の内部で延びる範囲を制限している。横断ウェブ９８によれば、駆動軸の端部と従動軸の端部とが互いに接触するのが防止されるので、駆動軸３８から従動軸４０への振動の伝達が制限される。
【００１５】
軸継手４２の外面はほぼ円筒状であるが、一方の側部では、リブ７２が軸継手の長手軸にほぼ平行に延びている。リブ７２は半円の断面を有する。軸継手は、エラストマー材料、すなわち好ましくは合成ゴムから作られているので、駆動軸３８あるいは従動軸４０のいずれか一方あるいは双方は、軸継手がゆがめられると、軸継手の内部で回転することができる。このようなゆがみと、その結果として生じる滑りとを防止するために、スリーブ８６が設けられている。スリーブは、軸継手４２の外面全体にきちんと嵌まって延びており、前記軸のいずれか一方が、軸継手を充分にゆがめて、軸継手の端部に形成された「Ｄ」字状の開口の内部で回転しようとするのを阻止する圧縮力が作り出される。スリーブ８６には開口８８があるが、その開口の内径は軸継手４２の外径にほぼ等しい。さらに、リブ７２の断面の輪郭および大きさに対応している断面の輪郭および大きさが備わっており、長手方向に延びている切込み９０が、開口８８の一方の側部に形成されて、スリーブ８６を軸継手４２に滑り嵌めるときに同リブを受け入れるようにされている。軸継手４２には代わりの切込みを設けて、開口の内面に形成され対応する形状および大きさにされたリブをスリーブ８６の中へ受け入れて、軸継手とスリーブとをキー止めするようにしてもよいということは明らかであろう。好ましい実施形態では、スリーブ８６は、硬質プラスチックあるいは金属材料から形成され、エラストマー材料、好ましくは合成ゴムで被覆されるかあるいは成形された、剛性内側要素（図示なし）を含む成形された部品である。
【００１６】
従動軸４０における平坦部８４のすぐ後ろには、スリーブ８６の内側エラストマー部分に係合する円形溝９２（図３）が配されているので、そのスリーブは、軸継手４２に接続された従動軸４０の端部に固定されている。スリーブ８６は、従動軸４０における平坦部８４の全体にわたる締り嵌めにより、従動軸４０に対する回転を防止することができる。スリーブ８６の使用は、このように、回転力の駆動軸３８から従動軸４０への伝達を促進する。
【００１７】
いくつかの大きな利点は、駆動軸３８と従動軸４０とを接続するために軸継手４２を使用することで得られる。軸継手４２のエラストマー性により、軸継手は、駆動軸３８の中心線と従動軸４０の中心線との間におけるいくらかの心ずれが許容されるので、従動軸あるいは駆動軸のいずれか一方における側面荷重が減少する。側面荷重の減少によって、駆動組立体の作動寿命、とりわけ軸受４６および５０の寿命が改善される。さらに、側面荷重の減少によって、モーターの作動寿命が増大し、また、モーターの駆動軸には、いっそう大きい側面荷重を扱うのに要求されるであろう軸受よりも高価な軸受は要求されないので、使用するモーターをより低コストにすることができる。加えて、軸継手４２によって、駆動軸３８を従動軸４０に取り付けるための機械的締結具の必要性がなくなり、また、モーターの振動が、軸継手４２の下流側にある駆動組立体の部品から少なくとも部分的に隔離されるので、駆動組立体のノイズレベルが減少する。駆動軸を従動軸に連結するための従来技術の装置に比べて、軸継手４２は比較的小さくかつコンパクトである。さらにまた、軸継手とスリーブとの組立体は比較的簡単なものであるので、組立時間と部品点数との減少、およびその結果として生じる駆動組立体のコスト削減は、従来技術のタイプの軸継手よりも、軸継手４２およびスリーブ８６を用いることで達成される。
【００１８】
スリーブ８６は、本発明の例示的なこの適用におけるさらに別の目的に有用である。特に、スリーブ８６にはカム面９６が含まれているが、このカム面によって、従動軸４０の中心線から、変化する半径方向距離の箇所の軌跡を有する輪郭が規定される。駆動軸３８が従動軸４０とスリーブ８６とを回転させると、カム面９６が回転する。回転するカム面により、プランジャー５８を変位させ、プランジャー５８をポンプカセットへ向けて移動させるのに用いられる力が作用する。プランジャーフット６２は、プランジャー５８の端部に形成され、かつポンプカセット１０におけるエラストマー膜２０に接触する。プランジャー５８には、ポンプシャシ２２（図６）における開口６６の内面を封止し、それによって水や他の液体がポンプハウジングの内部へ入るのを防止することを促進する、２つのＯリング６４が含まれている。
【００１９】
カム面９６は、スリーブ８６の外面の一部だけに形成されている。カム面９６が含まれていないスリーブ８６の部分は、従動軸４０の中心線から半径方向へ等距離にある。軸受４６は、スリーブ８６のこの部分に納まっており、駆動軸および従動軸の回転の際に駆動組立体を保持することを促進する。
【００２０】
図１、図３および図５に示されるように、駆動組立体２４にも、従動軸４０の周りに軸受５０が含まれている。軸受５０は、従動軸４０（図３を参照）に形成された環状溝９４の内部に嵌まるクリップ５２によって定位置に保持されている。駆動軸４０におけるクリップ５２の先には、クラッチ組立体５４が配置されている。クラッチ組立体５４にはローラークラッチ６８が含まれている。スリーブ８６から離れている従動軸４０の端部には、エンコーダータブ５６が配置されている。このエンコーダータブは、駆動組立体を制御する目的と本発明に関連しない他の目的とで、従動軸４０のホームポジションを決めるために使われている。
【００２１】
カム軸受４８が、カム面９６の周りに配置されており、これは、ラジアルボール型軸受からなっている。このカム軸受は、カム面９６と、プランジャーフット６２が配置されている端部とは反対側にあるプランジャー５８の端部に形成されたループ６０との間の摩擦減少用界面として作用する。ループ６０は一般に、丸みを帯びた隅部がある正方形のように形成されている。カム面９６は、プランジャー５８をエラストマー膜２０から離れるように動かすどのような力もそのプランジャーに加えないので、カム軸受４８の半径方向外面は、ループ６０の上部内側部分１００に接触しない。その代わり、エラストマー膜は、プランジャー５８を上方へ持ち上げて、ポンプカセット１０の内側から離すような復元力をもたらす。カム軸受４８は、ループ６０の他の内側部分に接触し、かつ、エラストマー膜２０をポンプカセットの内側へ変位させそれによって医薬液体を遠位ライン１６に通して流すために、プランジャー５８をポンプカセット１０の方へ駆動する力をもたらす。カム軸受４８とループ６０の面１００との隙間は、わずかに２〜３ミル（ｍｉｌ）であるが、これは、カム軸受の外面とループの内面との間における、プランジャー５８が駆動組立体２４によって駆動される効率を低下させるであろうどのような摩擦動作も防止するのには充分なものである。
【００２２】
本発明は、その実施の好ましい形態に関連して説明されてきたが、当業者であれば、特許請求の範囲の範囲内でそれに施すことのできる多くの変形を理解するであろう。したがって、本発明の範囲は、上の記載によってどのようにも制限されることを意図するものではなく、代わりに、その特許請求の範囲への参照によってもっぱら決められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るモーターと駆動組立体との分解等角投影図であり、医薬流体が駆動組立体によって作動されたプランジャーでポンピングされるポンプカセットが例示されている。
【図２】  駆動軸を従動軸に連結するためのエラストマー製連結器の等角投影図である。
【図３】  駆動組立体の断面側面図である。
【図４】  モーターと駆動組立体の一部とを示している分解等角投影図である。
【図５】  モーター、駆動組立体、プランジャーおよびポンプカセットの等角投影図である。
【図６】  モーター、駆動組立体、プランジャーおよびポンプシャシの分解等角投影図である。
【図１】
0004448250.tif 000002
【図２】
0004448250.tif 000003
【図３】
0004448250.tif 000004
【図４】
0004448250.tif 000005
【図５】
0004448250.tif 000006
【図６】
0004448250.tif 000007