JPH0533773A - 流体ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体ポンプにおいて、流体が通過するチュー
ブのみを簡単に取り外しでき、チューブのみを交換する
ことでポンプ全体を使い捨てすることなく使用可能とす
ること。 【構成】 第１中空弾性チューブ３の外周に室８ａ〜８
ｅを配設し、この室内の圧力を加圧・非加圧を繰り返す
ことで流体の流れを形成し、更に、第１中空弾性チュー
ブ３内を貫通し、内部に流体を流通させる第２中空弾性
チューブ４を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体を駆出するポンプ
に関し、特に、内部を流通する流体の変更に対して部分
的な変更のみで対応可能な汎用ポンプに関するものであ
り、血液や体液又は薬品等のように頻繁に配管の交換が
必要な医療分野においての利用に適している。

【０００２】

【従来の技術】小型の機械システムに使用される小型ポ
ンプにおいては、ポンプ本体を取り外すことなく容易に
メンテナンスが可能であり、信頼性が高く、小型・コン
パクトであるようなポンプが要求される。特に、医療用
のポンプにおいては、血液や体液の抽出・補充には微流
量のコントロールが必要である。更に、医療用として
は、血液型の違いや、血液感染等を防止するため、直接
流体が接触する部分を交換する必要がある。したがっ
て、従来は、一度使用したポンプは使い捨て、もしくは
洗浄して使用していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ポンプ全体を
使い捨てすると、利用コストが大きくなる。また、洗浄
するにしても、充分な滅菌・消毒が必要となる。

【０００４】そこで、本発明は、流体ポンプにおいて、
流体が通過するチューブのみを簡単に取り外しでき、チ
ューブのみを交換することでポンプ全体を使い捨てする
ことなく使用可能とすることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明において用いた手段は、第１中空弾性チュー
ブの外周に室を配設し、この室内の圧力を加圧・非加圧
を繰り返すことで流体の流れを形成し、更に、第１中空
弾性チューブ内を貫通し、内部に流体を流通させる第２
中空弾性チューブを設けたことである。

【０００６】

【作用】上記手段によれば、室内の圧力を高めると、第
１中空弾性チューブが潰れ、また、それにより第１中空
弾性チューブ内を通過する第２中空弾性チューブも潰
れ、第２中空弾性チューブ内の流体が両側へ押し出され
る。また、室内への加圧を停止もしくは減圧すると、第
１中空弾性チューブおよび第２中空弾性チューブがもと
の状態に戻り、もしくは、両チューブが膨らみ、第２中
空弾性チューブ内へ流体が導入される。したがって、第
２中空弾性チューブ内の流体は送出および流入され、ポ
ンプとして機能する。尚、このポンプを流体を１方向へ
流すようにするには、ポンプ両端に１方向弁を設ける
か、または、室を複数個設け、室の圧力を順に制御する
ようにすればよい。

【０００７】第２中空弾性チューブは第１中空弾性内を
貫通しているだけであるので、取り外しが容易である。
また、形状もごく普通のチューブであるので、安価に製
造でき、第２中空弾性チューブのみの交換であれば安価
に交換できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【０００９】図１〜４は本発明を使用した第１実施例の
流体制御装置である。１ａ〜１ｅは板にペルチェ冷却素
子を張りつけた構造の冷却ユニットである。２ａ〜２ｅ
は板に発熱抵抗体を張りつけた構造の加熱ユニットであ
る。この冷却ユニット１ａ〜１ｅおよび加熱ユニット２
ａ〜２ｅを上板および下板とし、また、隔壁５，側板６
および端板７により、複数の室８ａ〜８ｅが形成されて
いる。複数の室８ａ〜８ｅは図示のように直列に配列さ
れている。この複数の室８ａ〜８ｅ内を、片方の端板７
から隔壁５を通して他方の端板７まで貫通して通過する
複数の第１中空弾性チューブ３が設けられている。更
に、第１中空弾性チューブ３には、抜き差しが自由な第
２中空弾性チューブ４が通してある。第１中空弾性チュ
ーブ３と隔壁５あるいは端板７との間はシーラントによ
りシールされており、各室８ａ〜８ｅは密閉されてい
る。この室８ａ〜８ｅには、それぞれ低沸点の作動流体
あるいは金属水素化物あるいは水素ガスが封入されてい
る。これらは、加熱によりその容積を増大させる加圧部
材である。加熱ユニット２ａ〜２ｅにより加熱を行う
と、室内の加圧部材の容積が増大し、室内の圧力が増加
し、室内を通過する第１中空弾性チューブ３が第２中空
弾性チューブ４ごと押し潰される。加熱ユニット２ａ〜
２ｅによる加熱を止め、冷却ユニット１ａ〜１ｅによる
冷却を開始すると、室内の温度が低下し、室内の加圧部
材の容積が減少し、室内の圧力が低下し、第１中空弾性
チューブ３と第２中空弾性チューブ４は元の状態に戻る
か、もしくは、外部圧力低下により膨らむ。よって、加
熱ユニット２ａ〜２ｅによる加熱と、冷却ユニット１ａ
〜１ｅによる冷却を交互に行うことにより、第２中空弾
性チューブ４内の流体を吐出・吸入を繰り返すことがで
きる。

【００１０】ここで、各室内の圧力を図６に示すように
図示左側の室から順に増加させていくと、チューブ内の
流体が順に右方向に押し出され、流体の吐出が行われ
る。次に、図示左側から順に室内の圧力を低下させる
と、チューブ内の体積が増加し、チューブ内への流体の
吸入が行われる。このように各室の圧力を個別に順に制
御すると、１方向弁を用いることなく、流体を１方向に
流出させることができる。

【００１１】図２及び図３には、加熱ユニット２ａ〜２
ｅおよび冷却ユニット１ａ〜１ｅへの電力を個別に供給
するための制御回路の１例である回路基板９および１５
が示されている。この基板９，１５は両面基板である。
基板９上面には端子１０，１１およびスイッチング回路
１２ａ〜１２ｅが設けられている。基板９下面にはレギ
ュレータ１３およびエンコーダ１４が設けられている。
基板１５下面には端子１６，１７およびスイッチング回
路１８ａ〜１８ｅが設けられている。基板１５上面には
レギュレータ１９およびエンコーダ２０が設けられてい
る。これらの素子は図５に示す回路図のように配線され
ている。端子１１および１７は正電圧入力端子であり、
端子１０および１６は負電圧入力端子である。レギュレ
ータ１３および１９は安定化電源であり、各スイッチン
グ素子およびエンコーダに所定の定電圧を供給する。エ
ンコーダ１４，２０は予めプログラミングされたパター
ンに沿って信号をコード化し、シリアル信号を形成し、
各スイッチング素子に向けて出力する。スイッチング回
路１２ａ〜１２ｅは内部にデコーダ５０を有し、スイッ
チング回路１８ａ〜１８ｅは内部にデコーダ５１を有す
る。デコーダ５０はエンコーダ１４からのシリアル信号
を解析し、冷却ユニット１ａ〜１ｅに電圧を供給するか
否かを判断し、スイッチングを行う。デコーダ５１はエ
ンコーダ２０からのシリアル信号を解析し、加熱ユニッ
ト２ａ〜２ｅに電圧を供給するか否かを判断し、スイッ
チングを行う。上記エンコーダ１４，２０は図７又は図
９に示されるタイムチャートに沿って各スイッチング回
路を動作させるようにプログラミングされている。ここ
で、図７のタイムチャートに沿って動作させると、本実
施例のポンプは図６に示されるように図示左側から右側
へ流体を送出させることができる。また、図９のタイム
チャートに沿って動作させると、本実施例のポンプは図
８に示されるように図示右側から左側へ流体を送出させ
ることができる。

【００１２】このようにプログラムを変更することで本
実施例のポンプは流体の流出方向を変更することができ
る。例えば、外部に置かれたキーボードと電子制御ユニ
ットによって、外部から加熱ユニット，冷却ユニットを
操作するようにしてもよい。尚、本実施例のポンプは、
加熱ユニットの内の１つもしくは全部を加熱することに
よって、第２中空弾性チューブ４の流体抵抗を増加させ
オリフィスとして機能させたり、第２中空弾性チューブ
４の連通を遮断させ弁として機能させたりすることがで
きる。

【００１３】上記実施例において、ポンプの制御回路を
加熱ユニットおよび冷却ユニットの横に配置させたが、
これにより小型・コンパクトなポンプ構造とすることが
できる。

【００１４】上記実施例において、第２中空弾性チュー
ブ４は構造上抜き差しが容易にできるため、メンテナン
スがしやすく、また、医療用の使い捨てポンプにも適し
ている。例えば、チューブ内にゴミが詰まった場合に
は、第２中空弾性チューブ４だけ新しいチューブに交換
すればよい。また、医療用に使用する場合、例えば体液
や血液、薬品等を流した場合はポンプや配管は交換する
か、洗浄するにしても充分な滅菌・消毒が必要になる
が、上記実施例においては第２中空弾性チューブ４のみ
交換すればよく、ポンプ本体を交換しなくてもすむため
利用コストの低減が図れる。また、交換する部材はチュ
ーブであり、製造し易い。特に、人体との間で直接血液
をやりとりする場合には、流路が複雑であると血栓の発
生が問題となるが、上記実施例のように血液を流す部分
が単にチューブ状であると、血栓の発生も抑制すること
ができるし、抗血栓性の材質を使うにも便利である。

【００１５】上記第１実施例では第１，第２の中空弾性
チューブが５本の場合を示しているが、図１０に示す第
２実施例のように、第１，第２の中空弾性チューブを１
本としても構わない。ポンプを小型・軽量化するには１
本で形成すればよい。また、ポンプ自体の故障に対する
冗長性を増したり、流量を増加させたり、複数のチュー
ブを同時に操作したりするには、複数の中空弾性チュー
ブを設けるのがよい。

【００１６】特に、ゴミが詰まりやすいような使用形態
の場合、１本のチューブが詰まっても他のチューブで流
体を流すことのできるように、複数の中空弾性チューブ
を設けると、故障に対する冗長性を増し、信頼性を高め
ることができる。

【００１７】図１１は空気圧を使用してポンプを駆動す
る本発明の第３実施例である。ここでは、上板２４と、
下板２５と、図示しない側部を覆う側板と、端部を覆う
端板７とで内部に空間を有する箱を形成し、内部の空間
を複数の隔壁５により複数に分割し、複数の室８ａ〜８
ｅを設ける。第１中空弾性チューブ３は一方の端板７か
ら隔壁５を貫通し他方の端部７へ抜けて貫通して設けら
れている。第２中空弾性チューブ４は第１中空弾性チュ
ーブ３内を抜き差し可能に設けられる。複数の隔壁５に
は小さなオリフィス２３ａ〜２３ｄが設けられ、各室８
ａ〜８ｅはオリフィスを介して連通している。端部の室
８ａには空気導入管２２が設けられている。２６は空気
圧縮機であり、圧縮空気を作る。圧縮空気はオイルミス
トフィルター２９，圧力調整用レギュレータ３０を介し
て電磁弁２７の一端に送られる。

【００１８】電磁弁２７の他端は空気導入管２２と電磁
弁２８の一端に接続されている。電磁弁２８の他端は大
気に開放されている。電磁弁２７及び２８はコントロー
ラー３１によりその開閉を制御される。コントローラ３
１は電磁弁２７が開、電磁弁２８が閉の状態と、電磁弁
２７が閉、電磁弁２８が開の状態とを交互に繰り返す。

【００１９】コントローラが電磁弁２７を開け、電磁弁
２８を閉じると空気導入管２２から圧縮空気が室内へ導
入され、電磁弁２７を閉じ、電磁弁２８を開けると室内
の圧縮空気は空気導入管２２を通して大気へ逃げる。

【００２０】図１２に示すように、圧縮空気が空気導入
管２２から導入されると、先ず室８ａ内の圧力が高ま
り、オリフィスを介して室８ｂ〜８ｅ内の圧力が徐々に
高まっていく。すると、中空弾性チューブ３及び４は図
示左側から順に押しつぶされ、内部の流体を右方向へ吐
出させる。また、空気導入管２２が大気と連通すると、
まず、室８ａ内の圧力が大気と同圧になり、他の室もオ
リフィスを介して圧力が徐々に減少する。すると、中空
弾性チューブ３及び４は図示左側から順に元の状態に戻
り、左側から流体を吸入する。上記工程が繰り返される
ので、図示左側から右側へ向けて流体が吐出される。
尚、本第３実施例においては上記電磁弁２８は大気と連
通させたが、別に負圧源を設け、大気の代わりに負圧源
に電磁弁２８を接続してもよい。

【００２１】上記第３実施例において、各室の圧力上昇
のタイムラグはオリフィスの径により調整できる。ま
た、このタイムラグを調整することでポンプの流量を調
整できる。よって、例えばオリフィスを可変オリフィス
とし、外部からオリフィス径を調整できるようにしても
よい。各室の圧力低下のタイムラグもオリフィス径によ
って調整できる。圧力上昇，圧力下降のタイムラグをそ
れぞれ異ならせるには、オリフィスを２つ設け、それぞ
れに方向の異なる一方向弁を設けるとよい。これによ
り、圧力上昇と圧力下降の際の流体の流れを別個に制御
できるので、吐出工程と吸入工程で、それぞれ最も効率
の良いオリフィス径を選ぶことができる。また、第３実
施例では空気圧を利用したが、ヘリウムガス、油等他の
流体を用いても構わない。

【００２２】上記第３実施例では、目的とする流体が流
れる第２中空弾性チューブ付近では電力を使用していな
い。したがって、微小な電流によっても障害の発生する
おそれのある人体内部での使用等に適している。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、第２中空弾性チューブ
が簡単に取り外し可能であるので、第２中空弾性チュー
ブの使い捨てにより安価なポンプを形成できる。また、
吐出すべき流体が流れる場所は第２中空弾性チューブ内
だけであるので、他の構成に吐出すべき流体による汚染
がなく、安全・衛生上有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を使用した第１実施例の流体ポンプの斜
視図

【図２】第１実施例の流体ポンプの正面，上面及び側面
図

【図３】第１実施例の流体ポンプの下面図

【図４】第１実施例の流体ポンプのＡ−Ａ断面図

【図５】第１実施例の流体ポンプの回路図

【図６】第１実施例の流体ポンプの第１の動作説明図

【図７】第１実施例の流体ポンプの第１のタイムチャー
ト

【図８】第１実施例の流体ポンプの第２の動作説明図

【図９】第１実施例の流体ポンプの第２のタイムチャー
ト

【図１０】本発明を使用した第２実施例の流体ポンプの
斜視図

【図１１】本発明を使用した第３実施例の流体ポンプの
構成図

【図１２】第３実施例の動作説明図

【符号の説明】

１ａ〜１ｅ 冷却ユニット ２ａ〜２ｅ 加熱ユニット ３ 第１中空弾性チューブ ４ 第２中空弾性チューブ ５ 隔壁 ６ 側板 ７ 端板 ８ａ〜８ｅ 室 ９，１５ 回路基板 １０，１１，１６，１７ 端子 １２ａ〜１２ｅ，１８ａ〜１８ｅ スイッチング回路 １３，１９ レギュレータ １４，２０ エンコーダ ２２ 空気導入管 ２３ａ〜２３ｄ オリフィス ２４ 上板 ２５ 下板 ２６ 空気圧縮機 ２７，２８ 電磁弁 ２９ オイルミストフィルター ３０ 圧力調整用レギュレータ ３１ コントローラー ５０，５１ デコーダ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１中空弾性チューブ、該第１中空弾性
   チューブの外周に配設された室、指示に応じて該室内を
   加圧する加圧部材、および前記第１中空弾性チューブ内
   を貫通し、内部に流体を流通させる第２中空弾性チュー
   ブ、を備え、前記加圧手段を加圧または非加圧して前記
   第１中空弾性チューブを介して前記第２中空弾性チュー
   ブ内の流体を流出する流体ポンプ。
2. 【請求項２】 第１中空弾性チューブ、該第１中空弾性
   チューブが内部を貫通し、該第１中空弾性チューブに沿
   って配設された複数の室、該複数の室内をそれぞれ加圧
   する複数の加圧手段、および前記第１中空弾性チューブ
   内を貫通し、内部に流体を流通させる第２中空弾性チュ
   ーブ、を備え、複数の加圧手段を順に加圧して前記第１
   中空弾性チューブを介して前記第２中空弾性チューブ内
   の流体を所定の方向に流出させることを特徴とする流体
   ポンプ。
3. 【請求項３】 前記加圧手段は、前記室内に充満する流
   体と、前記室内を加熱する加熱手段からなる、請求項１
   又は２記載の流体ポンプ。
4. 【請求項４】 前記加圧手段は、更に、前記室内を冷却
   する冷却手段を備える、請求項３記載の流体ポンプ。
5. 【請求項５】 前記加圧手段は、圧力源と、該圧力源と
   前記室内との間に配設された弁と、該弁を切り換える切
   換手段を備えることを特徴とする、請求項１又は２記載
   の流体ポンプ。
6. 【請求項６】 更に、前記複数の室を互いに接続するオ
   リフィスを備え、前記加圧手段は、圧力源と、該圧力源
   と前記室の内の１つとの間に配設された弁と、該弁を切
   り換える切換手段を備えることを特徴とする、請求項５
   記載の流体ポンプ。