JP4456403B2 - 送液装置 - Google Patents

Description

本発明は，予め容器に収納された液体を押子で送液する押し出し式送液装置や医療用装置などに搭載される押子把持機構の改良に関する。

一般に，容器に収納された液体を容器の内筒に沿って移動する押子で容器外へ押し出す機構では，押子の端部に備えられた鍔部を押圧しながら押子を移動させて収納された液体を押し出す方式が採られる。この場合，液体を収納した容器は，押子で押圧される面と反対側に送液のために小径の穴を有する送液部が設けられている。多くの場合，この送液部に送液経路を構成するチューブが接続され，押子の押圧動作によって所望の場所へ液体を送液可能となっている。この押子に対する押圧は，送液制御に正確さを必要としない場合は手動で押し込むことがあるが，送液を長時間に亘って一定速度で行う場合は，機械装置を使用して行われる。

このように機械装置を使用した送液の一例として，特許文献１や特許文献２に開示された従来例がある。これらどちらの例も，医療機関で使用されるシリンジポンプ（輸液装置）を示している。特許文献１では操作者の手による押しボタン４−１の押し込みに応じてシリンジの吸子２の鍔部２−１に対し，回動可能で直線往復動する保持アーム５で保持または解放する把持機構となっている。また特許文献２では，第９図などに示されたように，操作者の手によってスライダ組立体５０に設けられたクラッチレバー５２を操作することによって左右のフック５３，５４が回動して押子ＳＰの保持または解放が可能な把持機構を採用している。

しかし，これらの従来例で示した装置に搭載されている押子の把持機構は，いずれも操作者の手動操作によって押子の保持または解放を行っており，特に緊急時に１人の操作者が，複数台の送液装置に薬剤を収納したシリンジを次々と装着して送液を開始する作業は困難である。
特許第３１９３２８１号公報 特許第３１５８０６６号公報

解決しようとする問題点は，一端に送液部を有する容器に収納された液体を他端側から押子で押し出すために，押子の押圧に先立ってその押圧部を自動的に把持する機能を，簡素で安価な構成で実現できない点である。

本発明は，押子の押圧端に備えられた鍔部に接近当接する際には最初に斜めに当接し且つ前記鍔部に対して弾性付勢された鈎状フックを有する移動子を備え，且つ押子の把持に際して送液部に接続された送液経路を閉塞する構成としていることを最も主要な特徴とする。

本発明の送液装置は，押子の押圧端に備えられた鍔部に接近当接する際には最初に斜めに当接し且つ鍔部に対して弾性付勢された鈎状フックを有する移動子と，送液部に接続された送液経路を閉塞する手段を備えているので，押子の把持に際し送液経路を閉塞しながら移動子を所定量だけ押子側へ押し付けることによって鈎状フックが鍔部を乗り越えて押子を自動把持することが可能となり，以て自動把持のために特別なアクチュエータを追加することなく簡素で且つ安価な構成で押子の自動把持機構を提供できると共に，操作者が複数の送液装置で液体を格納した容器の装着と押子の把持を短時間に行うことができるという利点がある。

一端に送液部を有する容器に収納された液体を他端側から押子で押し出すために，押子の押圧に先立ってその押圧部を自動的に把持するという目的を，簡素で且つ安価な構成で押子の把持機能を損なわずに実現した。

図１は，本発明機構の１実施例の概略図であって，１は送液装置，２は液体を収納した容器，３は容器フランジ，５は押子，６は押子の押圧面を構成する鍔部，７はホルダ，８Ａおよび８Ｂは鈎状フック，９Ａおよび９Ｂは鈎状フック８Ａおよび８Ｂの回動支点，１０は鈎状フック８Ａおよび８Ｂに対する弾性付勢手段のバネ，１１は解放ボタン，１２は押子把持検出器，１３は押子把持検出チップ，１４はホルダ７に結合されたガイド棒，１７は駆動モータ，２０はリードスクリュウ，２１はリードスクリュウ２０と噛み合うナットを内包しリードスクリュウ２０の回転に応じてガイド棒１４を移動するキャリッジ，２３はキャリッジ２１の移動位置を検出するリニアエンコーダ，２４は指令に応じて送液経路２５を閉塞するクランプである。

同図で，支持フレーム１６に取り付けられた駆動モータ１７の動力は，ピニオンギヤ１８とリードスクリュウ２０の一端にピニオンギヤ１８と噛み合う従動ギヤ１９を介してリードスクリュウ２０へ伝達されてリードスクリュウ２０を回転し，この回転に応じてリードスクリュウ２０と噛み合うナット（図示せず）を内包したキャリッジ２１を直線移動させる構成となっている。キャリッジ２１には光学式センサ２２が備えられており，この光学式センサ２２に対向するように配置されたリニアエンコーダ２３のスリット信号からキャリッジ２２の現在位置を把握可能としている。ガイド棒１４およびホルダ７はキャリッジ２１に対して一体に結合されており，キャリッジ２１が直線移動するとホルダ７も同時に直線移動する。また，キャリッジ２１内部には，内包するナットとリードスクリュウ２０の噛み合いを解除できるクラッチ機構も内包されており，解放ボタン１１を押すとクラッチ機構が作動してキャリッジ２１に内包されたナットとリードスクリュウ２０の噛み合いが解放されてホルダ７は手動で移動可能となる仕組みとなっている。尚，駆動モータ１７は一般にステッピングモータやＤＣモータが採用され，リニアエンコーダ２３として光学式の他に磁気式や，更にリニアエンコーダ２３の代替としてリードスクリュウ２０の他端に光学式あるいは磁気式ロータリエンコーダを搭載しても同様の機能を実現できる。また，このような駆動機構をリニアモータとリニアエンコーダで構成しても同様の機能を実現できる。

図２は，以上のような送液装置１で使用される容器２とその周辺部材を示している。容器２の内部に挿入される押子５の接液面側には容器２の内壁に密接するパッキン４が備えられ，フランジ３を支持して押子５の鍔部６を押し込むと，容器２の送液部２６に接続された送液経路２５から容器２内部の収納された液体が送液される。送液経路２５の途中にはクランプ２４Ａおよび２４Ｂが設けられており，各々内蔵された直動ピン２７Ａおよび２７Ｂが指令信号に応じて送液経路２５を閉塞するように対向して配置されている。尚，クランプ２４Ａまたはクランプ２４Ｂのいずれかを単なる壁として１個のクランプで同様の目的を達成できることも明白である。

図３は，クランプ２４Ａおよび２４Ｂが能動化されて直動ピン２７Ａおよび２７Ｂによって送液経路２５が閉塞されている状態を示している。この状態で，押子５を押し込んだ場合，容器２内部の液圧は上昇するが送液経路２５の閉塞位置から先へは容器２内の液体は流れない。

図３に示された閉塞状態で，押子５の鍔部６を把持する過程を図４の（ａ），，（ｂ），（ｃ）に示す。送液装置１の動作開始指令に従って駆動モータ１７が回転されると，図４−（ａ）に示されるようにホルダ７が矢印Ｍの方向へ移動される。この時，バネ１０で閉じる方向へ付勢された鈎状フック８Ａおよび８Ｂの先端部に形成された斜め当接面が予め鍔部６の角に当たるように設計されており，ホルダ７を矢印Ｍの方向へ更に移動させると図４−（ｂ）で示したように鈎状フック８Ａおよび８Ｂは斜め当接面の効果でバネ１０の付勢力に抗しながら鍔部６の最大寸法部に乗り上げる。ホルダ７を更に矢印Ｍ方向へ移動させると，図４−（ｃ）に示したように，鈎状フック８Ａおよび８Ｂが最終的に鍔部６を乗り越え，鈎状フック８Ａおよび８Ｂ引っかけ部がバネ１０の付勢力で鍔部６を自動的に把持し，送液の準備が完了する。

ホルダ７に鍔部６の押圧面に向き合い且つ直動可能に押子把持検出チップ１３とその先に機械的可動接点を有する押子把持検出器１２が準備されているので，図４−（ｂ）から図４−（ｃ）へ移行する過程で，鍔部６が押子把持検出チップ１３を矢印Ｍ方向と逆方向へ押し込み，連接する検出器アーム１２Ａを押し込んで最終的に押子把持検出器１２をオンとする。従って，送液装置１の内部に備えられた制御回路でこの押子把持検出器１２の出力を監視すれば，ホルダ７が鍔部６すなわち押子５を把持したかどうかを検知することが可能である。 尚，上述の説明で，押子把持検出器として機械的可動接点を有する検出器を例に説明したが，が押子把持検出チップを廃止するために磁気式近接スイッチや，鍔部６の押圧面に面接する荷重センサを代用しても同様に押子５の把持状態を検知可能である。

このようにして押子５を自動的に把持した後は，所定のシーケンスに従って送液が実行されるが，送液完了後は，空となった容器２を交換し且つホルダを所定の位置へ引き戻す作業を迅速に行う必要があるが，このような要求には手動で操作を行った方が好都合の場合が多い。従って本実施例の把持機構では，図５に示すように手動式の解放手段を備えている。同図で，操作者が手で解放ボタン１１を矢印Ｐの方向へ押し込むと，鈎状フック８Ａおよび８Ｂの後端と接する解放ボタン１１内部壁の斜め当接面が矢印Ｐ方向へ移動し，バネ１０の付勢力に抗して鈎状フック８Ａおよび８Ｂの後端相互の距離を縮める動きを生じさせるので，鈎状フック８Ａおよび８Ｂの先端部は回動支点９Ａおよび９Ｂを支点として回動し，鍔部６の把持を解放することになる。この時，前述のように解放ボタン１１を押すとクラッチ機構が作動してキャリッジ２１に内包されたナットとリードスクリュウ２０の噛み合いが解放されてホルダ７は手動で移動可能となる仕組みとなっていることから，解放ボタン１１を矢印Ｐ方向へ押し込んだ状態でホルダ７を矢印Ｐ方向と逆方向へ移動すると，鍔部６の把持解放と同時にホルダ７を送液開始時の位置側へ素早く移動させることが可能である。

図６は，本発明の送液装置の制御に用いられる制御回路の一例として，その主要部のみをブロック図で示している。６０１はマイクロプロセッサ，６０２は操作・表示パネル，６０３は初期設定入力回路，６１２は押子把持検出器１２から生成される検知信号を処理するセンサ信号処理回路，６１７はモータ駆動回路，６２２はキャリッジ２１の位置情報処理回路，６２４Ａおよび６２４Ｂはそれぞれクランプ２４Ａおよび２４Ｂのクランプ駆動回路を示している。

操作者が送液装置１に対して容器２の装着と送液経路２５の準備を終え操作・表示パネル６０２から送液開始のキー入力が行われると，マイクロプロセッサ６０１は最初にクランプ駆動回路６２４Ａおよび２２４Ｂへクランプ指令を出力し，クランプ２４Ａおよび２４Ｂによって送液経路２５を閉塞状態とする。その後，マイクロプロセッサ６０１はモータ駆動回路６１７に回転指令を出力し，駆動モータ１７を回転させてキャリッジ２１を移動させホルダ７を図４−（ａ）の矢印Ｍ方向へ移動させる。更に図４−（ｂ）および図４−（ｃ）に示した過程の様に，ホルダ７を移動させて押子５の把持を実行する。この間，マイクロプロセッサ６０１は，センサ信号処理回路６１２を経由して入力される押子把持検出器１２の把持検知信号を監視して押子５に対する把持状態を把握すると共に，キャリッジ２１に備えられた光学式センサ２２から生成されるエンコーダ信号信号を位置情報処理回路６２２を経由して取得し，キャリッジ２１の現在位置を正確に把握することが可能となっている。

以上のように本発明では，押子の押圧端に備えられた鍔部に接近当接する際には最初に斜めに当接し且つ鍔部に対して弾性付勢された鈎状フックを有する移動子と，送液部に接続された送液経路を閉塞する手段を備えているので，押子の把持に際し送液経路を閉塞しながら移動子を所定量だけ押子側へ押し付けることによって鈎状フックが鍔部を乗り越えて押子を自動把持することが可能となり，以て自動把持のために特別なアクチュエータを追加することなく簡素で且つ安価な構成で押子の自動把持機構を提供できるという点でおおいに役立つものである。

予め容器に収納された液体を押子で送液する押し出し式送液装置やシリンジポンプなどの医療用装置などに利用でき，簡素な構成で押子の自動把持を必要とする用途に適用できる。

本発明の１実施例による送液装置を示した断面図である。 図１の容器と送液経路とクランプの配置関係を示した拡大図である。 図２のクランプによる送液経路の閉塞状態を示した拡大図である。 図１における移動子の拡大図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ自動把持過程を説明する異なる状態を示す。 図１の移動子における把持解放状態を示す拡大図である。 図１の送液装置の制御を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１ 送液装置
２ 容器
５ 押子
６ 鍔部
７ ホルダ
８Ａ，８Ｂ 鈎状フック
１０ バネ
１１ 解放ボタン
１２ 押子把持検出器
１３ 押子把持検出チップ
１４ ガイド棒
１７ 駆動モータ
２０ リードスクリュウ
２１ キャリッジ
２２ 光学式センサ
２３ リニアエンコーダ
２４ クランプ

Claims (3)

1. 一端に送液部を有する容器に収納された液体を他端側から押子で押し出す送液装置において，該押子の押圧端に備えられた鍔部に対し他端側から当接自在となるよう移動自在に設けられ該鍔部への移動の際に前記鍔部に最初に斜めに当接し所定量だけ押子側へ押し付けることによって前記鍔部を乗り越えて把持する弾性付勢された鈎状フックを備えた移動子と、駆動モータにより回転するリードスクリューと、該リードスクリューに噛み合うナットを内包しリードスクリューの回転により直線移動されるキャリッジと、該キャリッジと前記移動子とを連結する連結手段と、前記送液部に接続された送液経路を閉塞するクランプと、送液開始の指令の初期に前記クランプにより送液経路を閉塞し続いて前記駆動モータにより前記移動子を前記押子の押圧端に移動させ前記鈎状フックを前記鍔部に自動把持させる制御回路とを備えたことを特徴とする送液装置。
2. 前記移動子は，弾性付勢された鈎状フックを反付勢方向に移動させる手動解除手段を備えており、前記キャリッジは、前記リードスクリューに対する前記ナットの噛み合いを着脱するクラッチ機構を備えており、前記手動解除手段の解除操作に応じて前記クラッチ機構が作動し前記ナットと前記リードスクリューとの噛み合いが解放されることを特徴とする請求項１に記載の送液装置。
3. 前記移動子が，押子の把持状態を検出する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の送液装置。