(57)【要約】【課題】  構成を簡素化し、チューブの損傷を防止することができるチューブ開閉装置を提供する。【解決手段】  基台２にチューブ３の長手方向および長手方向に交差する方向への移動を制限する固定部４ａ，４ｂが固定される。基台２上の各固定部４ａ，４ｂ間には、リンク手段１３によって連動する一対の可動案内部５ａ，５ｂと押圧部６とを設け、押圧部６を突出方向Ｃに移動させると、各可動案内部５ａ，５ｂが互いに近接する方向Ａに移動させ、チューブ３を折曲げて遮断させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体外循環装置に備えられ、液体を輸送するチューブ内の流路を開放または遮断するために用いられる、体外循環装置のチューブ開閉装置であって、
基台と、
基台に固定され、チューブが挿通される固定部であって、チューブの長手方向および長手方向に交差する方向の移動を制限する一対の固定部と、
基台に固定された一対の固定部の固定部相互間に、相互に近接する方向および相互に離反する方向に移動可能に設けられ、チューブが基台との間に通されて張架される一対の可動案内部と、
チューブを、各可動案内部間で基台から離反する方向に移動して突出する突出位置と、突出位置から基台側に退避する退避位置とにわたって移動する押圧部と、
押圧部の退避位置から突出位置への移動と、各可動案内部の相互に近接する方向への移動とによって、チューブを折曲げてチューブ内の流路を遮断し、押圧部の突出位置から退避位置への移動と、各可動案内部の相互に離反する方向への移動とによって、チューブの折曲げ状態を解除してチューブ内の流路を開放させる駆動部と、を含むことを特徴とするチューブ開閉装置。
【請求項２】
前記駆動部は、
前記押圧部を、退避位置から突出位置へ移動させ、かつ突出位置から退避位置へ移動させる電磁ソレノイドと、
前記押圧部の変位を各可動案内部に伝達するリンク機構を構成するリンク手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のチューブ開閉装置。
【請求項３】
前記電磁ソレノイドは、通電時に前記押圧部を、突出位置から退避位置へ移動させ、非通電時に前記押圧部を、退避位置から突出位置へ移動させることを特徴とする請求項２に記載のチューブ開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体外循環装置に備えられ、血液および薬液などの液体を輸送するためのチューブを、開放または遮断するためのチューブ開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、開心術、弁置換術、バチスタ手術などの心臓手術において、一時的に停止させている心臓の代わりに、体内の血液の循環を維持するために、体外循環装置が用いられている。体外循環装置は、血液が循環する循環回路の異常状態、たとえば貯血槽の液面低下や気泡の混入などの異常状態が生じたことを検知すると、血液や薬液などの液体を輸送するためのチューブを遮断するためのチューブ開閉装置を備えている。
【０００３】
このようなチューブ開閉装置の従来技術は、たとえば特許文献１に、チューブクランプ装置として記載されている。この従来技術のチューブ開閉装置は、一対の可動アームと、各可動アームの先端部が互いに近接する方向および離反する方向に可動させる電動モータと、電動モータの回動力を各可動アームに伝達して、各可動アームをそれらの先端部が互いに離れる方向に回動させるとともに、各可動アームを各先端部が互いに近づく方向にばね力を与える引張ばねを有するクランプ装置とを備える。
【０００４】
このようなチューブ開閉装置において、各可動アーム間には、チューブが配置され、このチューブは、各可動アームが電動モータの回動力によって回動されると、各可動アームが開き、チューブは開放される。電動モータからの回転力が断たれると、各可動アームの各先端部によって径方向に挟んで押し潰され、遮断される。
【０００５】
他のチューブ開閉装置の従来技術は、たとえば特許文献２にチューブクランプ装置として記載されている。この従来技術のチューブクランプ装置は、第１の突起部を有するチューブ押し部材と、第２の突起部を有する受け部材と、電磁ソレノイドと、先端部がチューブ押し部材に設けられ、電磁ソレノイドが励磁されることによって、受け部材に向けて突出するプランジャとを備える。
【０００６】
電磁ソレノイドが励磁されると、プランジャの先端部に設けられているチューブ押し部材が受け部材に向けて突出し、第１の突起部と第２の突起部とによってチューブが挟持され、遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１５５６５８号公報
【特許文献２】特開平４−４９９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の特許文献１，２に記載される従来技術では、チューブを径方向に両側から押圧することによって、チューブを押し潰してチューブ内の流路を遮断するように構成されるので、チューブの径方向の弾性回復力に抗して、チューブの内周面が突出位置で径方向に密着するように両側から比較的大きな押圧力で押圧し、チューブ内流路を遮断することができる機構を必要とし、このような機構を実現するために、装置の構成は複雑化し、モータなどの消費電力も高くなってしまうという問題がある。また、チューブを径方向の両側から大きな押圧力で局部的に挟着するので、チューブの外周部が部材との直接的な接触によって損傷するおそれがあり、血液や薬液などの液体を輸送するための管路として、機械的強度が低下してしまうおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、構成を簡素化し、消費電力を低くし、チューブの外周部の損傷による機械的強度の低下を防止することができるチューブ開閉装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、体外循環装置に備えられ、液体を輸送するチューブ内の流路を開放または遮断するために用いられる、体外循環装置のチューブ開閉装置であって、
基台と、
基台に固定され、チューブが挿通される固定部であって、チューブの長手方向および長手方向に交差する方向の移動を制限する一対の固定部と、
基台に固定された一対の固定部の固定部相互間に、相互に近接する方向および相互に離反する方向に移動可能に設けられ、チューブが基台との間に通されて張架される一対の可動案内部と、
チューブを、各可動案内部間で基台から離反する方向に移動して突出する突出位置と、突出位置から基台側に退避する退避位置とにわたって移動する押圧部と、
押圧部の退避位置から突出位置への移動と、各可動案内部の相互に近接する方向への移動とによって、チューブを折曲げてチューブ内の流路を遮断し、押圧部の突出位置から退避位置への移動と、各可動案内部の相互に離反する方向への移動とによって、チューブの折曲げ状態を解除してチューブ内の流路を開放させる駆動部と、を含むことを特徴とするチューブ開閉装置である。
【００１１】
また本発明は、前記駆動部は、
前記押圧部を、退避位置から突出位置へ移動させ、かつ突出位置から退避位置へ移動させる電磁ソレノイドと、
前記押圧部の変位を各可動案内部に伝達するリンク機構を構成するリンク手段と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記電磁ソレノイドは、通電時に前記押圧部を、突出位置から退避位置へ移動させ、非通電時に前記押圧部を、退避位置から突出位置へ移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基台に固定される一対の固定部間に一対の可動案内部が設けられ、各可動案内部間に押圧部が設けられ、駆動部によって、各可動案内部が押圧部に連動して移動するように構成されるので、各固定部と基台との間に挿通されたチューブは、押圧部が退避位置から突出位置に移動することによって、基台から離反する方向に凸に折曲げられ、チューブ内の流路を折曲げによって遮断させることができる。
【００１４】
このようなチューブの折曲げによる流路の遮断は、前記各従来技術のように、チューブが径方向両側から大きな押圧力で挟着されないので、チューブの外周部に大きな力が作用せず、チューブの外周部の損傷が防がれる。また、各可動案内部を互いに近接する方向に移動しながら、押圧部が退避位置から突出位置に移動するので、簡素な構成でチューブを確実に折曲げて、チューブ自身によって流路の遮断状態を実現することができる。
【００１５】
また本発明によれば、駆動部は電磁ソレノイドと、リンク手段とによって構成され、電磁ソレノイドによって１つの押圧部だけを駆動すれば、押圧部の変位がリンク手段によって各可動案内部に伝達されるので、前記各従来技術のように、チューブを径方向に押圧して内周面を密着させる構成に比べて、動力負荷が少なくてすみ、装置の省電力化、小形化および簡素化を図ることができる。
【００１６】
また本発明によれば、電磁ソレノイドは、通電時に押圧部を突出位置から退避位置へ移動させ、非通電時に押圧部を退避位置から突出位置へ移動させるので、停電および故障などによって電磁ソレノイドに通電できない状況が生じたとき、チューブ内の流路は遮断され、体外循環によって血液、薬液などを送液中の患者に気泡が混入することが防がれ、安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態のチューブ開閉装置１の遮断時の状態を示す断面図である。
【図２】チューブ開閉装置１の開放時の状態を示す断面図である。
【図３】体外循環装置１４の概略的構成を示す概念図である。
【図４】チューブ開閉装置１を上方から見た断面図である。
【図５】図４の切断面線Ｖ−Ｖから見たチューブ開閉装置１の断面図である。
【図６】チューブ開閉装置１を下方から見た断面図である。
【図７】押圧部６が突出位置に移動した状態を示す図である。
【図８】図７の切断面線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩから見た断面図である。
【図９】図７に示されるチューブ開閉装置１を下方から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明の一実施形態のチューブ開閉装置１の遮断時の状態を示す断面図であり、図２はチューブ開閉装置１の開放時の状態を示す断面図である。本実施形態のチューブ開閉装置１は、基台２と、基台２に固定され、血液および薬液などの液体を輸送するためのチューブ３が挿通される一対の固定部４ａ，４ｂと、基台２に、相互に近接する方向Ａおよび相互に離反する方向Ｂに移動可能に設けられる一対の可動案内部５ａ，５ｂと、基台２に、各可動案内部５ａ，５ｂ間で、図１に示す突出位置と図２に示す退避位置とにわたって突出方向Ｃおよび退避方向Ｄに移動可能に設けられる押圧部６と、押圧部６と各可動案内部５ａ，５ｂとを連動させ、押圧部６を突出方向Ｃに移動させるとともに各可動案内部５ａ，５ｂを相互に近接する方向Ａに移動させることによって、各可動案内部５ａ，５ｂ間に基台２との間を挿通して張架されるチューブ３を遮断し、かつ押圧部６を退避方向Ｄに移動させるとともに、各可動案内部５ａ，５ｂを相互に離反する方向Ｂに移動させることによって、各可動案内部５ａ，５ｂ間に張架されるチューブ３を開放させる駆動部７とを含む。
【００１９】
前述の基台２、各固定部４ａ，４ｂ、各可動案内部５ａ，５ｂ、押圧部６および駆動部７は、ハウジング８内に収容される。ハウジング８には、各固定部４ａ，４ｂが嵌合する嵌合孔９ａ，９ｂが形成される。各嵌合孔９ａ，９ｂには、各固定部４ａ，４ｂが嵌合する。これらの固定部４ａ，４ｂは、基台２のハウジング８の内部空間１０に臨む表面１１に、たとえばビス止または接着剤による接着によって固定される。このような固定部４ａ，４ｂには、チューブ３が気密に挿通され、チューブ３の長手方向および長手方向に交差する方向の移動を制限している。ただし、チューブ３は、各固定部４ａ，４ｂに対して、挿入および抜取りが可能である。これらの固定部４ａ，４ｂは、合成樹脂または金属から成り、チューブ３を挿通するための孔を有するリング状部材である。
【００２０】
チューブ３は、可塑剤を添加して柔軟性を持たせたポリ塩化ビニルから成るが、ポリブタジエンやポリエチレンなどによって実現されてもよい。チューブ３のサイズは、一例として述べると、大人用として、内径３／８インチ、外径９／１６インチ、小児用として、内径１／４インチ、外径３／８インチのものが用いられる。
【００２１】
駆動部７は、押圧部６を前述の突出方向Ｃおよび退避方向Ｄに変位駆動するための電磁ソレノイド１２と、押圧部６の突出方向Ｃおよび退避方向Ｄの変位を各可動案内部５ａ，５ｂに伝達するリンク機構を構成するリンク手段１３とを含んで構成される。
【００２２】
図３は体外循環装置１４の概略的構成を示す概念図である。前述のチューブ開閉装置１が設けられる体外循環装置１４は、患者１５の心臓１６に留置された送血カニューレ１７に一端が接続される送血側チューブ３ａと、送血側チューブ３ａに介在される人工肺１８と、送血側チューブ３ａに介在される送血フィルタ１９と、心臓１６に留置された脱血カニューレ２０に一端が接続される脱血側チューブ３ｂと、脱血側チューブ３ｂの他端が接続される貯血槽２１と、貯血槽２１内の血液を送血側チューブ３ａの他端へ流出ポートから吐出して送血する遠心血液ポンプ２２と、ポンプモータ２３と、送血側チューブ３ａにおける遠心血液ポンプ２２の流出ポートと人工肺１８の流入ポートとの間に介在される上記のチューブ開閉装置１と、チューブ開閉装置１およびポンプモータ２３の動作を制御する制御装置２４と、を含んで構成される。前述の制御装置２４は、ポンプ回転数の制御、流量測定、気泡検出、開閉装置制御等の機能を備えた専用装置であり、図示しない気泡検出器および貯血槽２１の液位検出器からの検出信号が入力される。なお、送血側チューブ３ａおよび脱血側チューブ３ｂを総称する場合には、単に「チューブ３」と記す。
【００２３】
このような体外循環装置１４において、本実施形態のチューブ開閉装置１が設けられるので、上記チューブ３およびそれに介在される各種の機器によって構成される循環回路の異常状態、たとえば貯血槽２１の液面低下、気泡の混入などの循環される液体への空気の引込みなどが発生したとき、チューブ開閉装置１によってチューブ３を折曲げて遮断し、患者１５への空気の混ざった液体が供給されてしまうことを防止し、患者１５に空気塞栓などの悪影響を誘発する可能性を格段に少なくし、安全性を向上することができる。
【００２４】
図４はチューブ開閉装置１を上方から見た断面図であり、図５は図６の切断面線Ｖ−Ｖから見たチューブ開閉装置１の断面図であり、図６はチューブ開閉装置１を下方から見た断面図である。リンク手段１３は、案内長孔２７が形成された長手板状の案内部材２８、第１リンク部材２９、第２リンク部材３０、第１リンクピン３１、第２リンクピン３２、第３リンクピン３３、前述の可動案内部５ａ，５ｂ、一対のスライド部材３４ａ，３４ｂおよび一対の補助案内部３５ａ，３５ｂを含んで構成される。
【００２５】
可動案内部５ａ，５ｂ、スライド部材３４ａ，３４ｂ、補助案内部３５ａ，３５は、チューブ３よりも硬質の樹脂、たとえばＰＯＭ（ポリオキシメチレン）から成ってもよく、ＭＣナイロン、硬質塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンなどから適宜選択して用いられてもよい。また、アルミニウム合金等の金属材料であってもよい。
【００２６】
また、電磁ソレノイド１２は、基台２に埋設された励磁コイル２５と、押圧部６の基台２側の端部に固定される可動鉄心２６とを有する。
【００２７】
第１リンク部材２９の一端部には、第１リンクピン３１が固定され、第１リンクピン３１は、案内部材２８の案内長孔２７を挿通して、一方のスライド部材３４ａに固定される。一方のスライド部材３４ａには、第１リンクピン３１と同軸に、一方の可動案内部５ａが固定され、さらに一方の補助案内部３５ａが固定される。
【００２８】
第２リンク部材３０の一端部には、第２リンクピン３２が固定され、第２リンクピン３２は、案内部材２８の案内長孔２７を挿通して、他方のスライド部材３４ｂに固定される。他方のスライド部材３４ｂには、第２リンクピン３２と同軸に、他方の可動案内部５ｂが固定され、さらに他方の補助案内部３５ｂが固定される。
【００２９】
第１および第２リンク部材２９，３０の各端部には、第３リンクピン３３の一端部が回動自在に連結され、第３リンクピン３３の他端部は、押圧部６に固定される。
【００３０】
このような構成によって、リンク機構が構成されるので、電磁ソレノイド１２によって押圧部６が突出方向Ｃおよび退避方向Ｄに変位駆動されると、第３リンクピン３３の変位が第１および第２リンク部材２９，３０を介して第１および第２リンクピン３１，３２に伝達される。これによって第１および第２リンクピン３１，３２は、案内部材２８の案内長孔２７に沿って案内され、各スライド部材３４ａ，３４ｂ、各補助案内部３５ａ，３５ｂおよび各可動案内部５ａ，５ｂを、相互に近接する方向Ａおよび相互に離反する方向Ｂのいずれか一方へ連動して移動させることができる。
【００３１】
押圧部６は、板状であって、突出方向Ｃの下流側の先端部６ａが断面が鋭角の先細状に形成され、チューブ３を長手方向にたとえば１ｍｍ以下の狭い範囲で押圧し、確実に折曲げることができる。
【００３２】
各可動案内部５ａ，５ｂは、円柱状であって、スライド部材３４ａ，３４ｂに第１〜第３リンクピン３１〜３３の各軸線と平行な軸線を有する。また、各補助案内部３５ａ，３５ｂは、円柱体の一部を成すブロック状であって、相互に離反する方向Ｂに向かって凸に湾曲した円筒面の一部を成す案内面３７ａ，３７ｂを有する。各案内面３７ａ，３７ｂの相互に離反する方向Ｂの最も下流側となる頂部よりも基台２側（図４では下側）に、前述の各可動案内部５ａ，５ｂが設けられている。
【００３３】
各固定部４ａ，４ｂを挿通してハウジング８の内部空間１０に収容されたチューブ３は、各可動案内部５ａ，５ｂと基台２の表面１１との間、および各可動案内部５ａ，５ｂと各補助案内部３５ａ，３５ｂとの間を通って、各補助案内部３５ａ，３５ｂ間にわたって、いわば「Ω」字状に張架される。
【００３４】
図７は押圧部６が突出位置に移動した状態を示す図であり、図８は図７の切断面線ＶIII−ＶIIIから見た断面図であり、図９は図７に示されるチューブ開閉装置１を下方から見た断面図である。前述の図４〜図６に示されるように、押圧部６が退避位置に配置された状態では、ハウジング８内のチューブ３は、自己の弾性回復力によって大略的に一直線に復帰しようとするので、ハウジング８内において、押圧部６による突出位置よりも液体の流れ方向上流側の部分は、一方の可動案内部５ａと一方の補助案内部３５ａとによって保持され、ハウジング８内において、押圧部６による突出位置よりも液体の流れ方向下流側の部分は、他方の可動案内部５ｂと補助案内部３５ｂとによって保持され、互いに離れた各補助案内部３５ａ，３５間には、チューブ３がわずかに湾曲した状態で張架され、開放された状態に維持されている。
【００３５】
この状態で、制御装置２４は、図示しない気泡検出器または貯血槽２１の液位検出器からの検出信号が入力され、これに応答して、異常が発生したものと判定すると、制御装置２４はポンプモータ２３の回転数を低下させるとともに、電磁ソレノイド１２への通電を停止させる。これによって、押圧部６は退避位置から突出方向Ｃへ移動するとともに、この移動に連動して各可動案内部５ａ，５ｂおよび各補助案内部３５ａ，３５が相互に近接する方向Ａに移動し、図１および図７に示されるように、チューブ３を鋭角に折曲げて遮断して、気泡が混入した液体が患者１５へ供給されることを阻止することができる。
【００３６】
チューブ３が遮断した状態で、チューブ３の押圧部６の先端部６ａ付近の折曲げられた部位において、外側（図１の上側）の領域には引張り力が作用し、内側（図１の下側）の領域には圧縮力が作用し、外側の内面と内側の内面とが密着し、前記従来技術のように、チューブ３の外周部に部材を直接接触させて大きな挟着力を作用させずに、確実に遮断することができるので、チューブ３の外周部を損傷することが防がれる。また、前記従来技術のようにチューブ３を大きな挟着力で両側から挟着することなく、片側へチューブ３自身を折曲げればよいので、チューブ３を遮断するための構成が簡単であり、装置を省電力化、小形化および簡素化することができる。
【００３７】
前述の実施形態では、押圧部６を突出方向Ｃおよび退避方向Ｄに移動させるためのアクチュエータとして、電磁ソレノイド１２を用いたが、本発明の他の実施形態では、空気圧シリンダ、空気圧モータ、電動回転モータ、電動リニアモータなどの各種のアクチュエータを適宜選択して用いることができる。
【００３８】
また、本発明の他の実施形態では、チューブ３に適度の曲げ剛性があり、押圧部６の先端部６ａによる突出位置と各可動案内部５ａ，５ｂによる支持位置とにわたる張架部分が、押圧部６から見て常に外側へ凸に湾曲した状態を維持できる場合には、各補助案内部３５ａ，３５が省略されてもよい。この場合においても、前述の実施形態と同様に、構成の簡素化を図り、チューブ３の損傷を防止して、確実にチューブ３を遮断して、気泡が混在した液体が患者１５に供給されてしまうことを防止することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  チューブ開閉装置
２  基台
３  チューブ
４ａ，４ｂ  固定部
５ａ，５ｂ  可動案内部
６  押圧部
７  駆動部
８  ハウジング
１０  内部空間
１２  電磁ソレノイド
１３  リンク手段
１４  体外循環装置
１５  患者
１８  人工肺
２１  貯血槽
２２  遠心血液ポンプ
２３  ポンプモータ
２４  制御装置
２５  励磁コイル
２６  可動鉄心
２７  案内長孔
２８  案内部材
２９  第１リンク部材
３０  第２リンク部材
３１  第１リンクピン
３２  第２リンクピン
３３  第３リンクピン
３４ａ，３４ｂ  スライド部材
３５ａ，３５  補助案内部
３７ａ，３７ｂ  案内面
Ａ  相互に近接する方向
Ｂ  相互に離反する方向
Ｃ  突出方向
Ｄ  退避方向
【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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【図９】
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