JP2007061389A - フィンガー型チューブポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 脈動を低減することが可能なフィンガー型チューブポンプを提供すること。
【解決手段】フィンガー型チューブポンプ１００は、長方形の板状のベース１０上に、その長手方向に沿って弾性チューブ１を直線状に配置、固定し、モータ２０により駆動される１０本のフィンガー３０Ａ〜３０Ｊにより、弾性チューブ１を軸線方向に対して斜めに交差して順に押しつぶすように配置することにより、弾性チューブ１内の液体を送る。フィンガー３０Ａ〜３０Ｊはロッド１５により回動可能に支持されている。モータ２０に接続された減速ギアボックス２１の出力軸は、ロッド１５に対して平行に設けられた駆動軸２２の一端に接続されている。駆動軸２２の他端は、第２のフレーム板１２に固定された軸受（２３）により回転自在に支持されている。そして、駆動軸２２には、各フィンガー３０Ａ〜３０Ｊを独立して揺動させる１０個のカム（２４Ａ〜２４Ｊ）が固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータにより駆動される複数のフィンガーにより直線状に配置された弾性チューブを軸線方向に沿って順に押しつぶすことにより弾性チューブ内の液体を送るフィンガー型チューブポンプに関する。

この種のフィンガー型チューブポンプは、例えば特許文献１に開示される。特許文献１に開示されるフィンガー型チューブポンプは、モータにより駆動されて往復動する８本のフィンガーを備えている。弾性チューブは直線状に配置され、各フィンガーは、直線的な棒状に形成され、弾性チューブの軸線方向に対して垂直に往復動することにより、その先端で弾性チューブを押しつぶすことができる。そして、モータの回転をカム機構を介してフィンガーに伝達することによりペリスタルティック運動(蠕動運動)を行わせ、弾性チューブを順に押しつぶして弾性チューブ内の液体を送り出す。

特開平９−２６２２８３号公報

ところで、このように複数のフィンガーを用いて弾性チューブを押しつぶすことにより弾性チューブ内の液体を搬送する方式のフィンガー型チューブポンプの場合には、一つのフィンガーが弾性チューブを押しつぶすときには流量が大となって液体を送り出し、そのフィンガーが弾性チューブを押しつぶし終わり戻り始め、次のフィンガーが弾性チューブを押しつぶし始めるまでの間は流量が小となるという動作を、以下、交互に繰り返すために弾性チューブ内で搬送される液体（送液）に脈動が生じる。

図５は、特許文献１に記載の従来のフィンガー型チューブポンプの弾性チューブ１に対するフィンガーの押しつぶし個所１aと、流量の時間に対する変化との対応を模式的に示した説明図である。
この場合には、各フィンガーが弾性チューブ１をその軸線方向に対して垂直に押しつぶす。このため、図５の下の特性図に示したように、流体の流量が０となる時間が必ず存在するので、流量大の部分（山の部分）、流量小の部分（谷の部分）の差が大となる状態が弾性チューブ内に交互に、連続的に生じて送液が供給される。
このように、流量の山、谷の差が大の状態で液体を供給する方法では、弾性チューブ内の液体の供給力自体が大きな脈動を伴うため、送液も比較的大きな脈動を伴って供給されるという問題があった。
ところで、この種チューブポンプでは、供給される流体として、血液、薬液や醤油などの液状食品を対象としている。そこで、これらの供給流体の性質上、できるだけ脈動の少ない状態で円滑に供給されるべきであるので、この流体を脈動を少ない状態で供給できるフィンガー型チューブポンプの提供が要望されていた。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、脈動を低減することが可能なフィンガー型チューブポンプを提供することを目的(課題)とする。

本発明の請求項１にかかるフィンガー型チューブポンプは、上記の目的を達成させるため、モータにより駆動される複数のフィンガーにより直線状に配置された弾性チューブを軸線方向に沿って順に押しつぶすことにより弾性チューブ内の液体を送る構成において、 各フィンガーを、弾性チューブの軸線に対して斜めに交差して弾性チューブを押しつぶすよう設定したことを特徴とする。

この場合、フィンガー型チューブポンプは、請求項２に記載されるように、複数のフィンガーは、共通の回動軸に該回動軸を支点として回動可能に支持され、モータには、回動軸に対して平行な駆動軸が接続され、駆動軸には、各フィンガーを独立して揺動させる複数のカムが固定され、各カムの角度を、順に所定角度ずつずらして配置することで、常に、いずれかのフィンガーが前記弾性チューブを押圧するようにし、且つ、各フィンガーは、前記回動軸が貫通する支点部と、前記カムに接触する摺動部と、前記支点部から斜めに延びて前記弾性チューブを押しつぶす押圧部とを備えることを特徴とするフィンガー型チューブポンプとすることが考えられる。

本願請求項１のフィンガー型チューブポンプによれば、各フィンガーが弾性チューブの軸線方向に対して斜めに交差するように弾性チューブを押しつぶすため、各フィンガーによる弾性チューブに対する押圧による流体の流量変動の値が大幅に緩和され、送液時の流体の脈動を小さく抑えることができる。
この状態を模擬的に示したのが、図６の説明図で、同図に示すように、弾性チューブ１に対して、複数のフィンガーによる押圧力が１aに示すように斜めの方向から加わるので、弾性チューブ１内の液体の流量の変動も図６の下の図に示すように流量が０の部分がなくなるため、流量の脈動は大幅に軽減される。従って、対象とする血液、薬液、液状食品などの流体を円滑、適正に供給することができる。

また、請求項２の構成によれば、各フィンガーを共通の回動軸により支持することができるため、個々のフィンガーを独立して支持する場合より構成を簡略化することができる。

なお、カムの角度を順に所定角度ずらして配置することにより、常に、いずれかのフィンガーが前記弾性チューブを押圧するようにしたから、駆動軸の１回転により全フィンガーが順に弾性チューブを適正な押圧力で押しつぶすように蠕動運動させることができるため、供給する流体を実用上差し支えない程度の脈動で円滑、適正に供給することができる。

以下、本発明にかかるフィンガー型チューブポンプの実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３は、実施の形態にかかるフィンガー型チューブポンプ１００を示し、図１は弾性チューブが配置された正面側から見た斜視図、図２は背面側から見た斜視図、図３は正面図である。

フィンガー型チューブポンプ１００は、図１〜図３に示すように、長方形の板状のベース１０上に、その長手方向に沿って弾性チューブ１を直線状に配置、固定し、モータ２０により駆動される複数、この例では１０本のフィンガー３０Ａ〜３０Ｊにより、弾性チューブ１を軸線方向に沿って順に押しつぶすことにより、弾性チューブ１内の液体を送る構成となっている。

ベース１０には、長手方向に所定の間隔をあけてベース面から垂直に立ち上がる２枚の互いに平行なフレーム板１１、１２が固定されている。これら、第１、第２のフレーム板１１、１２は、３本のロッド１３、１４、１５により互いに固定され、第１のフレーム板１１にはモータ２０が減速ギアボックス２１を介して固定されている。
第１、第２のロッド１３、１４は、弾性チューブ１とは反対側に固定され、第３のロッド１５は弾性チューブ１側に固定されている。そして、この第３のロッド１５は、フィンガー３０Ａ〜３０Ｊを回動可能に支持する共通の回動軸となっている。

また、ベース１０の長手方向の両端には、弾性チューブ１を固定、保持するための固定手段が設けられている。一方の固定手段は、ベース１０の長手方向に沿って、ベース１０に対して垂直に形成された押え板１６ａと、この押さえ板１６ａとの間で弾性チューブ１を挟み込んで保持するチューブクランプ１７ａとから構成されている。同様に、他方の固定手段は、押え板１６ｂとチューブクランプ１７ｂとから構成されている。弾性チューブ１は、これらの押え板とチューブクランプとの間に上方から押し込むことによりベース１０に固定される。弾性チューブを取り外す際には、チューブクランプ１７ａ、１７ｂを弾性チューブ１から離れる方向に引き倒しながら弾性チューブ１を引き抜く。

また、モータ２０に接続された減速ギアボックス２１の出力軸は、回動軸(第３のロッド)１５に対して平行に設けられた駆動軸２２の一端に接続されている。駆動軸２２の他端は、第２のフレーム板１２に固定された軸受２３(図２参照)により回転自在に支持されている。そして、駆動軸２２には、各フィンガー３０Ａ〜３０Ｊを独立して揺動させる１０個のカム２４Ａ〜２４Ｊ(図２参照)が一体に回転するよう固定されている。

各フィンガー３０Ａ〜３０Ｊは、回動軸１５を支点としてシーソーのように揺動可能であり、弾性チューブ１の軸線に対して斜めに交差して弾性チューブ１を押しつぶすよう設定されている。具体的には、フィンガー３０Ａは、回動軸が貫通する円筒状の支点部３１Ａと、この支点部から一方側に延びてカム２４Ａに接触する摺動部３２Ａと、支点部から他方側に斜めに延びて弾性チューブ１を押しつぶす押圧部３３Ａとを備えている。一方、カム２４Ａは、円周上の１方向にのみ突出部を持ち、駆動軸２２が回転してカム２４Ａの突出部がフィンガー３０Ａの摺動部３２Ａを押し上げると、フィンガー３０Ａが支点部３１Ａを軸にして回動し、押圧部３３Ａが弾性チューブ１を押しつぶす。他のフィンガー３０Ｂ〜３０Ｊ及びカム２４Ｂ〜２４Ｊも同一の構成である。

各カム２４Ａ〜２４Ｊは、図示のもののように、フィンガーの数が１０の場合には、突出部の方向が順に例えば、３６°ずつずれるように駆動軸２２に固定することが考えられる。なお、フィンガーの本数、角度は適用機種により最適の値に設定すればよい。

上記の構成により、モータ２０を回転させると、減速ギアボックス２１を介して駆動軸２２が回転し、この駆動軸２２に固定されたカム２４Ａ〜２４Ｊも回転する。カム２４Ａ〜２４Ｊの突出部がフィンガー３０Ａ〜３０Ｊの摺動部を順に押し上げると、フィンガー３０Ａ〜３０Ｊは支点部を支点として順に回動し、押圧部が順に弾性チューブ１を押しつぶしてゆく。例えば、フィンガー３０Ａの押圧部３２Ａが弾性チューブ１を押しつぶし、離れはじめるときに隣のフィンガー３０Ｂの押圧部が弾性チューブ１を押しつぶし、以下、フィンガー３０Ｃ〜３０Ｊが順に弾性チューブ１を押しつぶしてゆく。そして、最後のフィンガー３０Ｊの押圧部が弾性チューブ１から離れはじめるときに、最初のフィンガー３０Ａが再び弾性チューブ１を押しつぶす。このようなフィンガー３０Ａ〜３０Ｊの蠕動運動により、弾性チューブ１がしごかれ、チューブ内の液体は図中の矢印Ｆ方向に送られる。

実施の形態によれば、各フィンガーが弾性チューブの軸線方向に対して斜めに交差するように弾性チューブを押しつぶすため、弾性チューブに対する各フィンガーの押圧力が適正な値に緩和されるため、送液時の流体の脈動を適正な値に抑えることができ、流体を円滑に供給することができる。

段落番号０００４、０００９ではそれぞれ模擬的に示した図５及び図６を用いて、従来例と本発明の比較を行ったが、両者の実際の比較特性図を示したのが図４である。
即ち、図４は、各フィンガーが弾性チューブの軸線方向に対して斜めに交差するように弾性チューブを押しつぶす本発明の実施の形態のフィンガー型チューブポンプ１００と、各フィンガーが弾性チューブの軸線方向に対して垂直に交差するように弾性チューブを押しつぶす従来例のフィンガー型チューブポンプとの流量変化特性を比較して示すグラフである。縦軸が流量、横軸が時間を示す。このグラフに示されるように、本発明の実施の形態では、流量の変化の幅が従来例より小さく、送液時の脈動を小さく抑えることができる。

本発明のフィンガー型チューブポンプは、人口透析機等の医療分野の機器における血液や薬液の送液ポンプとして、あるいは、醤油や食用油等の液状食品の送液ポンプとして利用することができる。

本発明の実施の形態にかかるフィンガー型チューブポンプを正面から見た斜視図である。 図１に示すフィンガー型チューブポンプを背面から見た斜視図である。 図１に示すフィンガー型チューブポンプの正面図である。 本発明の実施の形態のフィンガー型チューブポンプ及び従来例のフィンガー型チューブポンプの流量の変化を比較して示すグラフである。 従来例のフィンガー型チューブポンプの弾性チューブに対するフィンガーの押しつぶす個所と、流量の時間に対する変化の対応を模擬的に示す説明図である。 本発明のフィンガー型チューブポンプの弾性チューブに対するフィンガーの押しつぶす個所と、流量の時間に対する変化の対応を模擬的に示す説明図である。

符号の説明

１００ フィンガー型チューブポンプ
１ 弾性チューブ
１ａ フィンガーの押しつぶし箇所
１０ ベース
１１、１２ フレーム板
１３、１４ ロッド
１５ ロッド(回動軸)
２０ モータ
２１ 減速ギアボックス
２２ 駆動軸
２３ 軸受
２４Ａ〜２４Ｊ カム
３０Ａ〜３０Ｊ フィンガー
３１Ａ〜３１Ｊ 支点部
３２Ａ〜３２Ｊ 摺動部
３３Ａ〜３３Ｊ 押圧部
３１、３２、３３ ロータ

Claims (2)

1. モータにより駆動される複数のフィンガーにより直線状に配置された弾性チューブを軸線方向に沿って順に押しつぶすことにより該弾性チューブ内の液体を送るフィンガー型チューブポンプにおいて、
   前記各フィンガーは、前記弾性チューブの軸線に対して斜めに交差して前記弾性チューブを押しつぶすよう設定されていることを特徴とするフィンガー型チューブポンプ。
2. 前記複数のフィンガーは、共通の回動軸に該回動軸を支点として回動可能に支持され、前記モータには、前記回動軸に対して平行な駆動軸が接続され、該駆動軸には、前記各フィンガーを独立して揺動させる複数のカムが固定され、各カムの角度を、順に所定角度ずつずらして配置することで、常に、いずれかのフィンガーが前記弾性チューブを押圧するようにし、且つ、前記各フィンガーは、前記回動軸が貫通する支点部と、前記カムに接触する摺動部と、前記支点部から斜めに延びて前記弾性チューブを押しつぶす押圧部とを備えることを特徴とする請求項１に記載のフィンガー型チューブポンプ。

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