(57)【要約】 【課題】  小型化及び薄型化が可能なギヤードモータと、これを用いた輸液ポンプ装置を提供する。【解決手段】  ギヤードモータ１６は、モータ２１と差動遊星歯車機構３１により構成されている。モータ２１は、駆動軸２１ｃの長さが固定子２１ａの直径より短く、固定子及び回転子２１ｂの厚みが駆動軸２１ｃの長さより薄くされている。差動遊星歯車機構３１の外径は、モータ２１の固定子２１ａの直径以下である。差動遊星歯車機構３１は、出力軸３１ｈを一方向にのみ回転させるワンウェイクラッチ機構を有している。【選択図】図３
2017078390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケース内に設けられ、駆動軸の長さが固定子の直径より短く、固定子及び回転子の厚みが前記駆動軸の長さに比べて薄く形成された扁平状のモータと、
前記ケース内に設けられ、前記固定子の直径以下の外径を有し、前記モータの駆動軸の動力を減速して出力する出力軸を有する遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構内に設けられ、前記出力軸を一方向にのみ回転させるワンウェイクラッチ機構と、
を具備することを特徴とするギヤードモータ。
【請求項２】
前記遊星歯車機構は、
前記モータの駆動軸を中心として回転可能に設けられ、前記モータの固定子の直径以下の直径を有するキャリアと、
前記キャリア上で前記モータの前記駆動軸に連結されて回転される第１の歯車と、
前記キャリア上に設けられ、前記第１の歯車と歯合されて回転される少なくとも２つの遊星ギヤと、
前記モータの駆動軸を中心として前記ケースに固定され、前記モータの固定子の直径以下の直径を有し、前記遊星ギヤに歯合された第１の内歯車と、
前記出力軸が設けられ、前記モータの駆動軸に中心として回転可能とされ、前記モータの固定子の直径以下の直径を有し、前記遊星ギヤに歯合され、前記キャリアと前記遊星ギヤにより回転される前記第１の内歯車と異なる歯数を有する第２の内歯車と、
を具備し、
前記ワンウェイクラッチ機構は、前記第２の内歯車と前記ケースとの間に設けられることを特徴とする請求項１記載のギヤードモータ。
【請求項３】
前記ワンウェイクラッチ機構は、前記第２の内歯車の周囲に設けられ、前記第２の内歯車の回転方向の一端部に、前記ケースに接近するように傾斜された傾斜部を有する凹部と、
前記凹部内に設けられたローラと、
前記凹部内に設けられ、前記ローラを前記傾斜部の方向に付勢するばねと、
を具備することを特徴とする請求項２記載のギヤードモータ。
【請求項４】
前記遊星歯車機構は、
前記モータの駆動軸を中心として回転可能に設けられ、前記モータの固定子の直径以下の直径を有するキャリアと、
前記キャリア上で前記モータの前記駆動軸に連結されて回転される第１の歯車と、
前記キャリア上に設けられ、前記第１の歯車と歯合されて回転される少なくとも２つの遊星ギヤと、
前記モータの駆動軸を中心として前記ケースに固定され、前記モータの固定子の直径以下の直径を有し、前記遊星ギヤに歯合された第１の内歯車と、
前記出力軸が設けられ、前記モータの駆動軸を中心として回転可能とされ、前記モータの固定子の直径以下の直径を有し、前記遊星ギヤに歯合され、前記キャリアと前記遊星ギヤにより回転される前記第１の内歯車と異なる歯数を有する第２の内歯車と、
を具備し、
前記ワンウェイクラッチ機構は、前記キャリアと前記第１の内歯車との間に設けられることを特徴とする請求項１記載のギヤードモータ。
【請求項５】
前記ワンウェイクラッチ機構は、一端が前記キャリアに回動自在に設けられ、他端が前記第１の内歯車に係合可能に設けられた歯止めと、
前記歯止めを一方向に付勢するばねと、
前記ばねにより一方向に付勢された前記歯止めの回転を阻止する突起と、
を具備することを特徴とする請求項４記載のギヤードモータ。
【請求項６】
輸液チューブを保持する保持部と、
前記輸液チューブを押圧し、前記輸液チューブに沿って駆動されるローラと、
前記保持部のサイズとほぼ等しく、前記ローラを駆動するギヤードモータと、
を具備し、
前記ギヤードモータは、
ケースと、
前記ケース内に設けられ、駆動軸の長さが固定子の直径より短く、固定子及び回転子の厚みが前記駆動軸の長さに比べて薄く形成された扁平状のモータと、
前記ケース内に設けられ、前記固定子の直径以下の外径を有し、前記モータの駆動軸の動力を減速して出力する出力軸を有する遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構内に設けられ、前記出力軸を一方向にのみ回転させるワンウェイクラッチ機構と、
を具備することを特徴とする輸液ポンプ装置。
【請求項７】
前記遊星歯車機構は、
前記モータの駆動軸を中心として回転可能に設けられ、前記モータの固定子の直径以下の直径を有するキャリアと、
前記キャリア上で前記モータの前記駆動軸に連結されて回転される第１の歯車と、
前記キャリア上に設けられ、前記第１の歯車と歯合されて回転される少なくとも２つの遊星ギヤと、
前記モータの駆動軸を中心として前記ケースに固定され、前記モータの固定子の直径以下の直径を有し、前記遊星ギヤに歯合された第１の内歯車と、
前記出力軸が設けられ、前記モータの駆動軸を中心として回転可能とされ、前記モータの固定子の直径以下の直径を有し、前記遊星ギヤに歯合され、前記キャリアと前記遊星ギヤにより回転される前記第１の内歯車と異なる歯数を有する第２の内歯車と、
を具備し、
前記ワンウェイクラッチ機構は、前記第２の内歯車と前記ケースとの間に設けられることを特徴とする請求項６記載の輸液ポンプ装置。
【請求項８】
前記ワンウェイクラッチ機構は、前記第２の内歯車の周囲に設けられ、前記第２の内歯車の回転方向の一端部に、前記ケースに接近するように傾斜された傾斜部を有する凹部と、
前記凹部内に設けられたローラと、
前記凹部内に設けられ、前記ローラを前記傾斜部の方向に付勢するばねと、
を具備することを特徴とする請求項７記載の輸液ポンプ装置。
【請求項９】
前記遊星歯車機構は、
前記モータの駆動軸を中心として回転可能に設けられ、前記モータの固定子の直径以下の直径を有するキャリアと、
前記キャリア上で前記モータの前記駆動軸に連結されて回転される第１の歯車と、
前記キャリア上に設けられ、前記第１の歯車と歯合されて回転される少なくとも２つの遊星ギヤと、
前記モータの駆動軸を中心として前記ケースに固定され、前記モータの固定子の直径以下の直径を有し、前記遊星ギヤに歯合された第１の内歯車と、
前記出力軸が設けられ、前記モータの駆動軸を中心として回転可能とされ、前記モータの固定子の直径以下の直径を有し、前記遊星ギヤに歯合され、前記キャリアと前記遊星ギヤにより回転される前記第１の内歯車と異なる歯数を有する第２の内歯車と、
を具備し、
前記ワンウェイクラッチ機構は、前記キャリアと前記第１の内歯車との間に設けられることを特徴とする請求項６記載の輸液ポンプ装置。
【請求項１０】
前記ワンウェイクラッチ機構は、一端が前記キャリアに回動自在に設けられ、他端が前記第１の内歯車に係合可能に設けられた歯止めと、
前記歯止めを一方向に付勢するばねと、
前記ばねにより一方向に付勢された前記歯止めの回転を阻止する突起と、
を具備することを特徴とする請求項９記載の輸液ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば患者の体内に長時間にわたって一定量の薬液や栄養剤などの医療用液体を搬送する輸液ポンプ装置に適用され、減速機構を有するギヤードモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば点滴静脈注射において、医療用液体を搬送する輸液ポンプ装置が適用されている。この輸液ポンプ装置は、例えば弾性を有する輸液チューブの表面をローラによって押圧し、ローラをモータにより輸液チューブに沿って移動させることにより、輸液チューブ内の医療用液体を搬送する（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平４−５２５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
輸液ポンプ装置は、可搬性、及び携帯性の要求を満たすため、小型化、及び薄型化されることが望まれている。しかし、輸液チューブを押圧するローラは、一般に、ギヤードモータにより駆動される。ギヤードモータは、モータの駆動力をローラに伝達するために多くの歯車を必要とする。このため、ギヤードモータは、部品点数が多く、ギヤードモータ及び輸液ポンプ装置の小型化及び薄型化が困難であった。
【０００５】
さらに、輸液ポンプ装置は、医療用液体の逆送を防止するための機構を設ける必要がある。しかし、ギヤードモータに逆送を防止する機構を設けることは、ギヤードモータ及び輸液ポンプ装置の小型化及び薄型化を一層困難にしていた。
【０００６】
本発明の実施形態は、小型化及び薄型化が可能なギヤードモータと、これを用いた輸液ポンプ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態のギヤードモータは、ケースと、前記ケース内に設けられ、駆動軸の長さが固定子の直径より短く、固定子及び回転子の厚みが前記駆動軸の長さに比べて薄く形成された扁平状のモータと、前記ケース内に設けられ、前記固定子の直径以下の外径を有し、前記モータの駆動軸の動力を減速して出力する出力軸を有する遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構内に設けられ、前記出力軸を一方向にのみ回転させるワンウェイクラッチ機構と、を具備する。
【０００８】
本実施形態の輸液ポンプ装置は、輸液チューブを保持する保持部と、前記輸液チューブを押圧し、前記輸液チューブに沿って駆動されるローラと、前記保持部のサイズとほぼ等しく、前記ローラを駆動するギヤードモータと、を具備し、前記ギヤードモータは、ケースと、前記ケース内に設けられ、駆動軸の長さが固定子の直径より短く、固定子及び回転子の厚みが前記駆動軸の長さに比べて薄く形成された扁平状のモータと、前記ケース内に設けられ、前記固定子の直径以下の外径を有し、前記モータの駆動軸の動力を減速して出力する出力軸を有する遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構内に設けられ、前記出力軸を一方向にのみ回転させるワンウェイクラッチ機構と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態が適用される輸液ポンプ装置を概略的に示す斜視図。
【図２】本実施形態が適用される輸液ポンプ装置の制御系の構成を概略的に示す構成図。
【図３】本実施形態に係るギヤードモータの一例を示す断面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って図３の一部を示す平面図。
【図５】図３に示すギヤードモータを分解して示す斜視図。
【図６】図５に示す歯車の関係を模式的に示す図。
【図７】本実施形態に適用されるワンウェイクラッチ機構の一例を示す平面図。
【図８】図７に示すワンウェイクラッチ機構を拡大して示す斜視図。
【図９】図８に示すワンウェイクラッチ機構の動作を示す模式図。
【図１０】本実施形態に適用されるワンウェイクラッチ機構の変形例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る輸液ポンプ装置の一例を概略的に示している。
【００１２】
図１において、輸液ポンプ装置１０は、本体１１と、本体１１の例えば表面に設けられた操作部１２と、操作部１２に隣接して設けられたポンプヘッド１３とを有している。
【００１３】
操作部１２は、例えば電源スイッチ１２ａと、スタート／ストップボタン１２ｂと、複数の操作ボタン１２ｃと、表示パネル１２ｄを有している。スタート／ストップボタン１２ｂは、輸液搬送の開始、停止を指示するためのボタンであり、操作ボタン１２ｃは、例えば輸液の投与回数や投与速度などを設定するためのボタンである。表示パネル１２ｄは、スタート／ストップボタン１２ｂや、複数の操作ボタン１２ｃの操作に応じて、輸液ポンプ装置１０の各種の状態を表示する。
【００１４】
ポンプヘッド１３は、例えば保持部１３ａ、リング状のローラ１３ｂ、偏芯カム１３ｃにより構成されている。保持部１３ａは、輸液チューブ１４を略逆Ｕ字状に保持するための窪み１３ａ−１を有している。ローラ１３ｂは、偏芯カム１３ｃに回転可能に設けられている。ローラ１３ｂの周面部は、輸液チューブ１４を窪み１３ａ−１の側壁に押圧し、輸液チューブ１４を押しつぶすことが可能とされている。偏芯カム１３ｃの軸１３ｃ−１は保持部１３ａの中央部に配置され、後述するギヤードモータ１６に連結されている。
【００１５】
ギヤードモータ１６は、本体１１の内部で、保持部１３aの背面に設けられている。ギヤードモータ１６のサイズ（外径）は、保持部１３aを円形と仮定した場合、保持部１３aの外径とほぼ等しくされている。ほぼ等しいとは、ギヤードモータ１６の外径が保持部１３aの外径と等しい場合と、ギヤードモータ１６の外径が保持部１３aの外径よりも小さい場合、及び保持部１３aの外径よりも若干大きい場合を含む。
【００１６】
上記構成において、ギヤードモータ１６により偏芯カム１３ｃが例えば図示矢印Ａ方向に回転されることにより、ローラ１３ｂが輸液チューブ１４に沿って図示矢印Ａ方向に回転される。ローラ１３ｂは、輸液チューブ１４を押しつぶしながら移動する。このため、輸液チューブ１４内の医療用液体がローラ１３ｂの移動に伴って搬送される。
【００１７】
尚、ポンプヘッド１３の構成は、図１に限定されるものではなく、ローラ１３ｂと偏芯カム１３ｃの組み合わせに代えて、例えば複数のローラを輸液チューブ１４に沿って回転させる構成などとすることも可能である。
【００１８】
さらに、ポンプヘッド１３を本体１１に対して着脱自在に構成することも可能である。具体的には、保持部１３ａを本体１１と別の構成とし、この保持部１３ａと、ローラ１３ｂ、偏芯カム１３ｃをユニット化し、このユニットを、本体１１に対して着脱自在可能とする構成としてもよい。
【００１９】
また、保持部１３ａの形状は、略逆Ｕ字状に限定されるものではなく、例えばほぼ直線状などの形状であってもよい。
【００２０】
図２は、輸液ポンプ装置１０の制御系の構成を概略的に示している。本体１１の内部には、制御部１５、及びギヤードモータ１６が設けられている。制御部１５は、操作部１２の電源スイッチ１２ａ、スタート／ストップボタン１２ｂ、及び複数の操作ボタン１２ｃの操作に基づき、表示パネル１２ｄや、ギヤードモータ１６の動作を制御する。
【００２１】
図３、図４は、本実施形態に係るギヤードモータ１６の一例を示している。ギヤードモータ１６は、扁平状のモータ２１と、例えばワンウェイクラッチ機構を含む差動遊星歯車機構３１とにより構成されている。差動遊星歯車機構３１は、具体的には、例えば３Ｋ型不思議遊星歯車機構である。
【００２２】
（モータの構成）
図３に示すように、モータ２１は、例えばブラシレスＤＣモータにより構成されている。しかし、モータ２１は、ブラシレスＤＣモータに限定されるものではなく、扁平状のモータであればよい。
【００２３】
モータ２１は、ケース２２と、固定子（ステータ）２１ａと、回転子（ロータ）２１ｂと、永久磁石２１ｂ−１と、駆動軸２１ｃを具備している。固定子２１ａは、リング状の鉄心２１ａ−１と、鉄心２１ａ−１と一体的に設けられた例えば１２個のティース２１ａ−２と、これらティース２１ａ−２にそれぞれ巻回されたコイル２１ｄにより構成されている。具体的には、各ティース２１ａ−２の一端は、鉄心２１ａ−１の内側に一体的に設けられ、他端は回転子２１ｂの周囲に設けられた永久磁石２１ｂ−１から離間して配置されている。各ティース２１ａ−２は、駆動軸２１ｃを中心として回転子２１ｂに対して放射状に、例えば３０°離間して配置されている。
【００２４】
回転子２１ｂは、駆動軸２１ｃに固定され、駆動軸２１ｃを中心として永久磁石２１ｂ−１と共に回転可能とされている。回転子２１ｂは、複数のコイル２１ｄが周期的に励磁されることにより、駆動軸２１ｃを中心として回転される。すなわち、回転子２１ｂは、コイル２１ｄに流れる電流の周波数に同期して回転される。
【００２５】
モータ２１は、扁平状のモータである。扁平状のモータとは、例えば駆動軸２１ｃの長さＬが、固定子２１ａの直径Ｄより短く、さらに、回転子２１ｂ及び固定子２１ａの厚みＴが駆動軸２１ｃの長さＬより薄くされている。
【００２６】
（差動遊星歯車機構の構成）
図３、図４、図５に示すように、差動遊星歯車機構３１は、ケース３２と、フレーム３２ａと、太陽ギヤとしての第１の歯車３１ａ、遊星ギヤとしての第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄと、キャリア３１ｅ、固定された内歯車としての第１の内歯車３１ｆと、回転可能な内歯車としての第２の内歯車３１ｇ、及び出力軸３１ｈとにより構成される。
【００２７】
図３に示すように、ケース３２と、フレーム３２ａは、モータ２１のケース２２に装着され、ギヤボックスを構成する。以下、ケース３２とフレーム３２ａを含めてケース３２と呼ぶ。ケース３２の外径は、ケース２２の外径と等しくされている。
【００２８】
太陽ギヤとしての第１の歯車３１ａは、モータ２１の駆動軸２１ｃに設けられ、駆動軸２１ｃにより回転される。キャリア３１ｅは、モータ２１の駆動軸２１ｃを中心として第２の内歯車３１ｇ内に回転可能に設けられている。
【００２９】
遊星ギヤとしての第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、共に同じ歯数を有している。図４、図５に示すように、第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、キャリア３１ｅに等間隔に配置され、太陽ギヤとしての第１の歯車３１ａに歯合される。すなわち、第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、第１の歯車３１ａの周りに、キャリア３１ｅに対して回転可能に設けられている。このため、図４に示すように、モータ２１により第１の歯車が図示矢印Ｂ方向に回転された場合、第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、図示矢印Ａ方向に回転される。
【００３０】
遊星ギヤとしての第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの周囲に第１の内歯車３１ｆと、第２の内歯車３１ｇが設けられている。第１の内歯車３１ｆは、モータ２１の駆動軸２１ｃを中心としてフレーム３２ａに固定されている。第２の内歯車３１ｇは、モータ２１の駆動軸２１ｃを中心としてケース３２内に回転可能に設けられている。第１の内歯車３１ｆ及び第２の内歯車３１ｇは、第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに歯合されている。
【００３１】
第１の内歯車３１ｆと、第２の内歯車３１ｇは互いに異なる数の歯を有している。具体的には、第１の内歯車３１ｆの歯数は、第２の内歯車３１ｇの歯数より、例えば遊星ギヤの個数分少ない。
【００３２】
第１の内歯車３１ｆは、固定されているため、第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが回転された場合、第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが設けられたキャリア３１ｅが、第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの回転方向と逆方向に回転される。すなわち、図４に示すように、第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが図示矢印Ａ方向に回転された場合、キャリア３１ｅは、図示矢印Ｂ方向に回転される。
【００３３】
また、第２の内歯車３１ｇは、回転可能とされている。また、第１の内歯車３１ｆの歯数は、第２の内歯車３１ｇの歯数より少なく設定されている。このため、第２の内歯車３１ｇは、第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄとキャリア３１ｅの回転に伴い、キャリア３１ｅと同一方向に回転される。すなわち、図４に示すように、キャリア３１ｅが図示矢印Ｂ方向に回転された場合、第２の内歯車３１ｇも図示矢印Ｂ方向に回転される。尚、第１の内歯車３１ｆの歯数は、第２の内歯車３１ｇの歯数より多く設定されている場合、第２の内歯車３１ｇは、キャリア３１ｅと逆方向に回転される。
【００３４】
図３に示すように、第２の内歯車３１ｇには、出力軸３１ｈが設けられ、出力軸３１ｈは、ケース３２の開口部３２ｂから露出されている。この開口部３２ｂから露出された出力軸３１ｈに、図１に示す保持部１３aに設けられた偏芯カム１３ｃの軸１３ｃ−１が連結される。このため、偏芯カム１３ｃは、出力軸３１ｈを介してギヤードモータ１６の第２の内歯車３１ｇにより駆動される。
【００３５】
図６は、差動遊星歯車機構３１を模式的に示している。図６において、ＺＡは、太陽ギヤとしての第１の歯車３１ａの歯数を示し、ＺＢは、遊星ギヤとしての第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの歯数を示し、ＺＣは、固定内歯車としての第１の内歯車３１ｆの歯数を示し、ＺＤは、可動内歯車としての第２の内歯車３１ｇの歯数を示している。
【００３６】
差動遊星歯車機構３１の速度伝達比ｉは、モータ２１の駆動軸２１ｃと出力軸３１ｈとの比として、次式のように表される。
【００３７】
ｉ＝駆動軸／出力軸＝（１＋ＺＡ／ＺＣ）／（ＺＡ／ＺＣ−ＺＡ／ＺＤ）
＝ＺＤ（ＺＣ＋ＺＡ）／ＺＡ（ＺＤ−ＺＣ）
上式から明らかなように、第１の内歯車３１ｆの歯数ＺＣと第２の内歯車３１ｇの歯数ＺＤの差を幾何学上構成可能な範囲で小さく設定することにより、大きな減速比を得ることができる。具体的には第１の内歯車３１ｆの歯数ＺＣと第２の内歯車３１ｇの歯数ＺＤの歯数差は、遊星ギヤの個数と同じ値で設定することにより、大きな減速比を得ることができる。
【００３８】
（ワンウェイクラッチ機構の構成）
図５、図７に示すように、複数のワンウェイクラッチ機構４１は、可動内歯車としての第２の内歯車３１ｇとケース３２との間に等間隔に設けられている。このワンウェイクラッチ機構４１は、所謂カム式のワンウェイクラッチ機構である。
【００３９】
各ワンウェイクラッチ機構４１は、凹部４１ａと、ローラ４１ｂと、ばね４２ａにより構成されている。凹部４１ａは、第２の内歯車３１ｇの外周部で、ケース３２の内周面と対向する部分に設けられている。ローラ４１ｂは、凹部４１ａ内に設けられている。ばね４２ａは、ローラ４１ｂを一方向に押圧する。ばね４２ａは、リング状の金属板４２の一部を切り欠いて形成された例えば板状のばねである。しかし、これに限定されるものではなく、コイル状のばねを適用することも可能である。
【００４０】
リング状の金属板４２は、図５に示すように、第２の内歯車３１ｇの上部に配置される。さらに、図７に示すように、リング状の金属板４２は、複数の切り欠き部を有しており、複数の切り欠き部は、第２の内歯車３１ｇの上部に設けられた凸部に嵌合され、複数のローラ４１ｂを一方向に押圧した際のばね４２ａの反力によってリング状の金属板４２が所定の位置から回転方向に動くことを防止している。さらに、図５に示すように、リング状の金属板４２の上にリング状の金属板４２が所定の位置から少なくとも軸方向に動かないようにリング状のカバー４３が設けられている。
【００４１】
また、リング状の金属板４２は、図７に示すように、ばね４２ａが形成された領域の残りの部分が各ローラ４１ｂの軸方向一端を押さえる位置に配置され、ローラ４１ｂが凹部４１ａから少なくとも軸方向に外れることも防止している。
【００４２】
さらに、リング状の金属板４２には、複数の切欠き部４２ｂが設けられ、これら切欠き部４２ｂは、第２の内歯車３１ｇに設けられた複数の突部３１ｇ−１に係合されている。このため、ばね４２ａがローラ４１ｂを押したときの反力によって生じるリング状の金属板４２の回転力を抑えることができる。
【００４３】
図８、図９は、図７の破線の丸印で示す部分を拡大して示している。凹部４１ａは、第２の内歯車３１ｇの外周部で、ケース３２の内周面と対向する部分に設けられている。凹部４１ａ内に、ローラ４１ｂが回転及び移動可能に設けられている。このローラ４１ｂは、例えば剛性を有する金属により構成されている。具体的には、軸受鋼(例えばＳＵＪ２)やマルテンサイト系ステンレス(例えばＳＵＳ４２０Ｊ２)などの焼入れ後の硬度がＨＲＣ５０以上になる金属材料が望ましい。ローラ４１ｂの回転中心は、凹部４１ａ内に位置され、ローラ４１ｂの外周面の一部が第２の内歯車３１ｇの外周面から突出され、ケース３２の内周面に接触可能とされている。
【００４４】
凹部４１ａの内部で、第２の内歯車３１ｇの回転方向（図示矢印Ａ方向）の端部（一端部）には、傾斜部としてのカム面４１ｃが設けられ、回転方向と逆方向の端部（他端部）には、ばね４２ａの収容部４１ｄが設けられている。傾斜部としてのカム面４１ｃは、図９に示すように、ローラ４１ｂが回転方向の端部に近づくに従ってケース３２の内周面との相互関係でローラ４１ｂが噛み込むように傾斜されたくさび角θを有している。くさび角θは、図９に示すように、ケース３２の内周面とローラ４１ｂの接触位置からケース３２の内周面との接線ｌ１と、カム面４１ｃとローラ４１ｂの接触位置からカム面との接線ｌ２の間の角度としている。くさび角θと摩擦係数μとの関係は次式のように表わすことができる。
【００４５】
μ＞ｔａｎ(θ／２)
上式から明らかなように、くさび角θが大きいとローラ４１ｂは噛み込まず、滑りやすくなってしまう。一方、くさび角が小さいと噛み込み易くなるが、ローラ４１ｂの接触部の面圧が高くなり、噛み込み状態からの復帰が困難になることがある。このため、くさび角の範囲としては、例えば５〜９°程度が望ましい。
【００４６】
尚、本実施形態のギヤードモータが輸液ポンプ装置に適用される場合、例えばスイッチなどの誤操作により制御部１５が誤動作した時、確実に医療用液体の逆送を防止することが求められる。このため、ローラ４１ｂがケース３２に圧接され、圧接状態から復帰せずに破壊されても良いことを前提とするならば、くさび角は５°未満であってもよい。
【００４７】
また、ばね４２ａは、ローラ４１ｂを凹部４１ａの一端部方向に付勢し、ローラ４１ｂがケース３２の内周面及びカム面４１ｃと基本的には常に接触している状態に設定している。
【００４８】
上記構成において、第２の内歯車３１ｇが図示矢印Ａ方向に回転された場合、ローラ４１ｂは、凹部４１ａの他端部方向に移動され、ローラ４１ｂはケース３２の内周面及びカム面４１ｃとの接触力が小さくなるか、あるいは瞬時的に非接触状態となり、第２の内歯車３１ｇの図示Ａ方向への回転が可能となる。
【００４９】
一方、第２の内歯車３１ｇが図示矢印Ｂ方向に回転された場合、ローラ４１ｂは、凹部４１ａの一端部方向に移動され、図９に破線で示すように、カム面４１ｃに従って移動される。このため、ローラ４１ｂはくさび角に従って第２の内歯車３１ｇから突出され、ケース３２の内周面に圧接される。したがって、カム面４１ｃとローラ４１ｂ、及びケース３２の内周面の摩擦力が増加し、第２の内歯車３１ｇの図示Ｂ方向への回転が阻止される。
【００５０】
上記実施形態によれば、扁平状のモータ２１に差動遊星歯車機構３１を設け、差動遊星歯車機構３１の第１、第２の内歯車３１ｆ、３１ｇの直径をモータ２１の固定子２１ａの直径より小さく設定している。この差動遊星歯車機構３１を有するギヤードモータ１６は、モータの駆動力を直角方向に変換するためべベルギヤなどを必要としないため、少ない部品点数により、高減速比を得ることが可能な小型で薄いギヤードモータ１６を構成することができる。
【００５１】
しかも、ギヤードモータ１６のサイズ（例えば外径）は、モータ２１のサイズ（例えば外径）の範囲以下に規定され、ギヤードモータ１６を輸液ポンプ装置１０に適用する場合、ギヤードモータ１６のサイズがポンプヘッド１３の保持部１３ａのサイズとほぼ等しくされている。このため、ギヤードモータ１６が保持部１３a以外の表示パネル１２ｄや、制御部１５の配置に影響を与えることを回避できる。したがって、輸液ポンプ装置１０の保持部１３ａ以外の部分のサイズの大型化を防止できるため、輸液ポンプ装置１０の全体形状の大型化を防止することが可能である。
【００５２】
また、差動遊星歯車機構３１を有するギヤードモータ１６は、部品構成が簡単で、組み立てが容易であり、且つ、軽量化を図ることが可能である。
【００５３】
さらに、差動遊星歯車機構３１の内部にワンウェイクラッチ機構４１を設けているため、ワンウェイクラッチ機構４１のために新たなスペースを設ける必要がない。したがって、ギヤードモータ１６の小型且つ薄型を保持することが可能であるとともに、ワンウェイクラッチ機構４１により、出力軸３１ｈの回転方向を一方向に限定することができる。一般に、この種のギヤードモータにワンウェイクラッチ機構を設ける場合、ギヤードモータの入力軸、又は出力軸にワンウェイクラッチ機構を設けるため、装置形状が大型化するが、本実施形態は、装置形状の大型化を防止できる。このため、本ギヤードモータ１６を輸液ポンプ装置１０に適用した場合、輸液ポンプ装置１０の全体形状の大型化を防止して、医療用液体の逆送を確実に防止することができる。
【００５４】
また、ワンウェイクラッチ機構４１は、第２の内歯車３１ｇに設けられた複数の凹部４１ａと、複数のローラ４１ｂ、及びリング状の金属板４２に設けられた複数の板状のばね４２ａにより構成され、複数のローラ４１ｂを複数の凹部４１ａに落とし込み、リング状の金属板４２に設けられた複数の板状のばね４２ａが凹部４１ａ内に挿入されるように、リング状の金属板４２を第２の内歯車３１ｇ上に載置することにより組み立てることができる。このため、構成が簡単で、組み立てが容易である。
【００５５】
尚、上記実施形態において、ワンウェイクラッチ機構４１は、第２の内歯車３１ｇに凹部４１ａ、ローラ４１ｂ、ばね４２ａを設けた。しかし、これに限定されるものではなく、例えばケース３２の内周面に、凹部４１ａ、ローラ４１ｂ、ばね４２ａを設け、第２の内歯車３１ｇの側面とローラ４１ｂが接触する構成でもよい。
【００５６】
（変形例）
上記実施形態は、カム式のワンウェイクラッチ機構を用いた場合について説明した。しかし、ワンウェイクラッチ機構は、カム式に限定されるものではない。
【００５７】
図１０は、ラチェット式のワンウェイクラッチ機構を用いた場合の例を示すものであり、上記実施形態と同一部分には同一符号を付している。
【００５８】
複数のラチェット式のワンウェイクラッチ機構５１は、キャリア３１ｅと固定された第１の内歯車３１ｆとの間に設けられている。すなわち、各ワンウェイクラッチ機構５１は、キャリア３１ｅ上で、遊星歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの間に設けられ、第１の内歯車３１ｆに係合可能とされている。
【００５９】
各ワンウェイクラッチ機構５１は、歯止め（爪）５１ａ、トーションばね５１ｂ、突起５１ｃにより構成されている。歯止め５１ａの一端は、キャリア３１ｅ上に回動可能に設けられる。歯止め５１ａの他端は、固定された第１の内歯車３１ｆに係合される。歯止め５１ａの一端には、ばね５１ｂが設けられている。ばね５１ｂの一端は歯止め５１ａに設けられた突起５１ａ−１に係合され、ばね５１ｂの他端はキャリア３１ｅに設けられた突起５１ｄに係合されている。このため、歯止め５１ａは、ばね５１ｂにより、例えば図示矢印Ｂ方向に付勢されている。歯止め５１ａの近傍に突起５１ｃが設けられ、突起５１ｃにより、歯止め５１ａの図示矢印Ｂ方向への回動が阻止される。このため、歯止め５１ａは、図示矢印Ａ方向へは、ばね５１ｂの付勢力に抗して回動可能であり、図示矢印Ｂ方向への回動が突起５１ｃにより阻止される。
【００６０】
尚、ばね５１ｂは、コイルばねに限定されるものではなく、板ばねを適用することも可能である。
【００６１】
上記構成のワンウェイクラッチ機構５１において、キャリア３１ｅが図示矢印Ｂ方向に回転される場合、ワンウェイクラッチ機構５１の歯止め５１ａは、第１の内歯車３１ｆに対してフリー状態であり、キャリア３１ｅは、図示矢印Ｂ方向に回転可能である。
【００６２】
一方、キャリア３１ｅが図示矢印Ａ方向に回転される場合、ワンウェイクラッチ機構５１の歯止め５１ａは、突起５１ｃにより回動が阻止され、第１の内歯車３１ｆに係合される。このため、キャリア３１ｅは、図示矢印Ａ方向への回転が阻止される。
【００６３】
上記変形例によれば、差動遊星歯車機構３１の内部で、キャリア３１ｅと固定された第１の内歯車３１ｆとの間に、ラチェット式のワンウェイクラッチ機構５１を設けている。このため、本変形例によっても、上記実施形態と同様に、ギヤードモータ１６の外径の大型化を防止して、出力軸３１ｈの回転方向を一方向に限定することができる。
【００６４】
尚、上記変形例において、ワンウェイクラッチ機構５１は、キャリア３１ｅと第１の内歯車３１ｆとの間に設けたが、これに限定されるものではなく、例えば第２の内歯車３１ｇとケース３２との間に設けることも可能である。具体的には、可動内歯車としての第２の内歯車３１ｇの上面にトーションばね５１ｂにより一方向に付勢された歯止め５１ａを設け、ケース３２の内周面に歯止め５１ａに係合可能な複数の溝を設ければよい。この構成によっても、変形例と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
また、上記実施形態において、図５、図７乃至図９に示すワンウェイクラッチ機構４１は、可動内歯車としての第２の内歯車３１ｇとケース３２との間に設けた。しかし、これに限定されるものではなく、例えばキャリア３１ｅと固定内歯車としての第１の内歯車３１ｆとの間に設けることも可能である。具体的には、例えば第１の内歯車３１ｆとモータ２１との間に第１の内歯車３１ｆと同心状に配置されたリング状の部材を設ける。リング状の部材は、第１の内歯車３１ｆと一体的に形成されていてもよい。キャリア３１ｅの第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが設けられた面で、第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄとの間に位置する部分に、リング状の部材と対向可能な例えば３つの突出部を設け、各突出部に図５、図７乃至図９に示す複数の凹部４１ａを設ける。各凹部４１ａ内にローラ４１ｂと、ローラ４１ｂを凹部４１ａ内の傾斜部方向に付勢するばね４２ａを配置し、ローラ４１ｂをリング状の部材の内周面に接触させる構成とする。この構成によっても上記実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００６６】
或いは、ワンウェイクラッチ機構４１は、キャリア３１ｅに３つの突出部を設ける代わりに、例えば図５に示す第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの下部に、第２、第３、第４の歯車３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを挟み込む様に図示せぬ第２のキャリアを設けてもよい。第２のキャリアは、キャリア３１ｅに設けられた軸に嵌合され、キャリア３１ｅと一体に動作する。この第２のキャリアの周囲に図５、図７乃至図９に示す複数の凹部４１ａを設け、各凹部４１ａ内にローラ４１ｂと、ローラ４１ｂを凹部４１ａ内の傾斜部方向に付勢するばね４２ａを配置し、ローラ４１ｂを第１の内歯車３１ｆとモータ２１との間に設けられたリング状の部材の内周面に接触させる構成とする。この構成によっても上記実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００６７】
また、凹部４１ａ、ローラ４１ｂ、及びばね４２ａは、第２のキャリアに設けたが、これに限らず、凹部４１ａ、ローラ４１ｂ、及びばね４２ａをリング状の部材に設け、ローラ４１ｂを第２のキャリアの側面に接触させる構成としてもよい。
【００６８】
さらに、上記実施形態及び変形例は、差動遊星歯車機構を用いた。しかし、それほど大きな減速比を必要としない場合には、差動遊星歯車機構の代わりに一般的な遊星歯車機構を用いることもできる。
【００６９】
その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０…輸液ポンプ装置、１１…本体、１２…操作部、１３…ポンプヘッド、１３a…保持部、１３ｂ…ローラ、１４…輸液チューブ、１５…制御部、１６…ギヤードモータ、２１…モータ、２２、３２…ケース、３１…差動遊星歯車機構、３１ａ…第１の歯車、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ…第２、第３、第４の歯車（遊星ギヤ）、３１ｅ…キャリア、３１ｇ…第２の内歯車、３１ｈ…出力軸、４１、５１…ワンウェイクラッチ機構、４１ａ…凹部、４１ｂ…ローラ、４２ａ…ばね、５１ａ…歯止め、５１ｂ…ばね、５１ｃ…突起。
【図１】
2017078390.tif 000003
【図２】
2017078390.tif 000004
【図３】
2017078390.tif 000005
【図４】
2017078390.tif 000006
【図５】
2017078390.tif 000007
【図６】
2017078390.tif 000008
【図７】
2017078390.tif 000009
【図８】
2017078390.tif 000010
【図９】
2017078390.tif 000011
【図１０】
2017078390.tif 000012