JPH10504869A - ローター位置感知を有する蠕動ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転しているポンプ要素の位置は作動要素と同期回転のため作動要素へ連結したビューディスク（４１２）と組合せた反射対象センサー（４０６）によって感知される。ビューディスクは作動要素の回転の間それ自身を反射対象センサーへ顕出する第１（Ｓ１）および第２（Ｓ２）の表面部分を有する。第１の表面部分は反射対象センサーの光焦点（Ｃ）にあるかまたはその近くに離れているが、第２の表面部分はそうでない。このため反射対象センサーは第１の表面または第２の表面部分のどちらかが反射対象センサーと光学的整列にあるかによって異なる出力を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】 ローター位置感知を有する蠕動ポンプ本発明の分野 本発明は血液処理システムおよび装置に関する。本発明の背景 今日、人々は日常的に遠心によって全血を赤血球、血小板および血漿のような その種々の治療成分に分離する。 慣用の血液分離方法は、典型的には１回使用無菌処理システムと組合せて耐久 性遠心設備を使用する。オペレーターは処理前使い捨てシステムを遠心機上に架 着し、そしてそれらの後で除去する。 慣用の遠心機は、しばしば使用中使い捨てシステムが存在している区域への容 易なアクセスを許容しない。その結果、装着および取り外し作業は時間を消費し 、そして厄介である。 使い捨てシステムは、しばしば装着および取り外しプロセスを単純化するため 所望の形状にあらかじめ成形されている。しかしながらこのアプローチは使い捨 て部品のコストを上昇させるのでしばしば非生産的である。本発明の要約 本発明は、回転位置の範囲内で回転軸のまわりを回転し得る作動要素を有する ポンプ機構を提供する。 本発明によれば、このポンプ機構はポンプの作動要素が回転位置範囲内の特定 の回転位置に配向された時を決定する組込まれた感知要素を持っている。 さらに詳しくは、ポンプ機構は第１の光軸に沿ってエネルギーを伝送し、そし て第２の光軸に沿って反射エネルギーを感知する反射対象センサーを含んでいる 。第１および第２の光軸は焦点と呼ばれ、最適の応答点と考えられる一点で収束 する。反射対象センサーは、反射されたエネルギーの大きさに従って変化する出 力を発生する。 ポンプ機構はまた、反射対象センサーと組合せたビューディスクを含んでいる 。ビューディスクは回転軸と同心であり、そして回転位置範囲を作動要素と同期 回転のため作動要素へ連結される。ビューディスクは反射対象センサーとの光学 的整列から離間している。ビューディスクは作動要素が回転する時それ自身を次 々に反射対象センサーへ顕出する第１および第２の表面部分を有する。 第１の表面部分はそれ自身を光学焦点またはその近くにおいて反射対象センサ ーへ顕出する。第１の表面部分は反射対象センサーから伝送されたエネルギーを 反射する材料でつくられる。このためセンサーから伝送されたエネルギーは第１ の表面部分によって容易にセンサーへ反射し戻される。これが第１の出力をつく り出す。 第２の表面部分は、第１の距離とは異なる第２の距離において反射対象センサ ーへそれ自身を顕出し、このため光学焦点から離間している。このためセンサー によって伝送されたエネルギーは第１の表面部分のように第２の表面部分によっ て容易に反射し戻されない。第１の出力とは異なる第２の出力が得られる。 本発明によれば、反射対象センサーは、回転範囲内を作動要素が回転する間、 第１の表面部分が反射対象センサーと光学的整列にある間第１の出力を発生し、 そして第２の表面部分が反射対象と光学 的整列にある間異なる第２の出力を発生する。出力の量的違いは急速に作動要素 の回転位置間を区別する。 好ましい一具体例において、第１の表面部分は、回転軸のまわりで測定した第 ２の周距離よりも小さい、回転軸のまわりで測定した第１の周距離を有する。こ れによってポンプ機構は回転の数度以下で特定の回転位置を区別することができ る。 一具体例において、ポンプ機構は、少なくとも一部第１および第２の出力に基 いて作動要素の回転を制御するための反射対象センサーへ連結した制御要素を含 んでいる。好ましい一具体例において、制御要素は第１の出力を受取った時作動 要素の回転を停止する。 好ましい一具体例において、作動要素は蠕動ポンプローターである。このロー ターは、ローター上にポンプチューブを装着するために最良に適した特定の一回 転位置を含んでいる。この具体例において、ポンプ機構は、ポンプローターが特 定のポンプ装着位置を占める時だけ、反射対象センサーへ比較的小さい周方向長 さの第１の表面部分を顕出する。その結果生ずる第１の出力は、ローターの回転 を停止し、ポンプチューブ装着を進めることができるように指令信号を発生する 。 １個の反対対象センサーと、一方は光焦点付近に横たわり他方はそうでない２ 個の周方向に離れた表面の並置は、ポンプ位置を感知しそして制御するための信 頼性ある、直截的な機構を提供する。 本発明の特徴および利益は、以下の説明、図面および請求の範囲から明らかに なるであろう。図面の簡単な説明 図１Ａは、内部を破断し断面で示した、本発明の特徴を具体化し た蠕動ポンプの斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａに示したポンプに関連するキャリアの側断面図である。 図２は、ポンプレースにチューブを配置しそしてポンプローラーが後退位置に ある、図１Ａに示したポンプのローターアセンブリの頂面図である。 図３は、ポンプレースにチューブを配置しそしてポンプローラーが突出位置に ある、図１Ａに示したポンプローラーアセンブリの頂面図である。 図４Ａは、図１Ａに示したポンプのローターアセンブリの分解図である。 図４Ｂは、ポンプローターが後退位置にある、図４Ａに示したローターアセン ブリの斜視図である。 図５は、図４Ａに示したローターアセンブリ内でポンプローターを後退および 突出させるための機構のいくらか単純化した斜視図である。 図６は、ポンプローラーが突出位置にある、図４Ａに示したローターアセンブ リの側面図である。 図７は、図６が示すようにポンプローラーが突出している、ローターアセンブ リの頂面図である。 図８は、ポンプローラーが後退位置にある、図４に示したローターアセンブリ の側面図である。 図９は、図８が示すようにポンプローラーが後退している、ローターアセンブ リの頂面図である。 図１０および１１は、図１Ａに示したポンプ内でポンプローラー を自動的に突出および後退させるための機構の一部破断側面図であり、図１０は 後退したローラーを示し、図１１は突出したローラーを示している。 図１２は、一部を破断した図１Ａに示したポンプの斜視正面図である。 図１３は、図１２に示したポンプの斜視背面図であり、ポンプチューブの装着 のため配向させた時ローターアセンブリの位置を感知するための反射対象センサ ーを分解位置において示している。 図１４は、遠心装置と組合せた、図１Ａに示したいくつかのポンプの斜視図で ある。 図１５は、図１Ａに示したポンプの２台を組合せる液体流カセットおよびポン プステーションの斜視図である。 図１６，１７および１８は、図１５に示したポンプと作動的組合せに図１５に 示した液体流カセット上にポンプチューブの装着を示す一連の斜視図である。 図１９は、ポンプローターアセンブリがポンプチューブを収容するための位置 にある時、ビューディスクに関する図２０に示した反射対象センサーの配向を示 す、図１２の線１９−１９に沿った断面図である。 図２０および２１は、ポンプローターアセンブリがそれぞれポンプチューブを 収容するための位置前および後に位置するとき、図１９に示した反射対象センサ ーおよびビューディスクの配向を示す。 図２２は、図１９ないし２１に示したビューディスクに対する反射対象センサ ーの感度を示すグラフである。 本発明は、その精神または必須の特徴を逸脱することなくいくつ かの形に具体化し得る。本発明の範囲は、特定の説明ではなく請求の範囲に規定 される。請求の範囲の意義およびその均等範囲に属するすべての具体例は、それ 故請求の範囲に包含されることが意図される。好ましい具体例の説明 図１は、本発明の特徴を具体化する蠕動ポンプ１００を図示する。 ポンプ１００は、ローターアセンブリ２９２へ機械的に連結された駆動列アセ ンブリ１１０を含んでいる。 ポンプ１００は種々の流体を処理するために使用することができる。ポンプ１ ００は全血および他の生物学的細胞物質の懸濁液を処理するために特に適してい る。 駆動列アセンブリ１１０はモーター１１２を含んでいる。種々のタイプのモー ターを使用することができる。図示した好ましい具体例においては、モーター１ １２は固定子１１４および回転子１１６を有する無ブラシ直流モーターである。 駆動列アセンブリ１１０はさらに、モーター１１２の回転子１１６へ取付けた ピニオン歯車１１８を含んでいる。ピニオン歯車１１８は、トルク歯車１２４と かみ合うピニオン歯車１２２へ接続した歯車１１９を駆動する。トルク歯車１２ ４および回転子ピニオン歯車１１８は共通の回転軸に沿って整列している。後か ら詳しく説明するように、これは回転軸に沿って同心のアクチュエーターロッド ３０８の通過を許容する。 トルク歯車１２４は、その先端にキャリア１２８を含んでいるキャリアシャフ ト１２６（図１Ｂをも見よ）へ取付けられる。 ローターアセンブリ２９２は、回転軸のまわりを回転するローター２９８を含 んでいる。ローターアセンブリ２９２は正反対に離間した一対のローラー３００ （図２および３を見よ）を含んでいる。使用時、図３が最良に示すように、ロー ラー３００は付属するポンプレース２９６に対して可撓性チューブ１２０を係合 する。ローター２９８の回転はローラー３００がチューブ１２０を圧しそしてそ れを通って流体を押出すことを生じさせる。この蠕動ポンプ作用は周知である。 ローターアセンブリ２９２はまた、ローラー位置決めアセンブリ３０６（図４ Ａおよび５が最良に示すような）を含んでいる。位置決めアセンブリ３０６はロ ーラー３００を回転軸の内側または外側へ放射方向に動かす。ローラー３００は 関連するポンプローター２９８内の後退位置（図２が示すような）と関連するポ ンプローター２９８の外側の突出位置（図３が示すような）の間を動く。 後退した時（図２を見よ）、ローラー３００はローター２８０が回転する時レ ース２９６内のチューブ１２０と接触しない。突出した時（図３を見よ）、ロー ラー３００はレース２９６内のチューブ１２０と接触し、直前に記載した態様で 流体をポンプする。 ローラー位置決めアセンブリ３０６は多様に構成することができる。図示した 好ましい具体例（図４Ａおよび４Ｂを見よ）においては、アセンブリ３０６はロ ーター２９８から延びている外側把持ハンドル１３０を含んでいる。図４Ａおよ び４Ｂが示すように、把持ハンドル１３０はローター２９８の穴１３４に嵌入す る中心シャフト１３２を含んでいる。穴１３４はアセンブリ２９２の回転軸と整 列している。 ローター２９８へ固着した解除バー１３６はハンドル１３０中の中心外れ穴１ ３８中に対応して嵌合する。図４Ｂが示すように、ハンドル中に座着された解除 ばね１４０はハンドルシャフト１３２中のみぞ１４２に嵌合し、そしてハンドル １３０をローター２９８へ接続するため解除バー１３６上の彫られた表面１４４ に対して着座する。シャフト１３２および解除バー１３６によって相互に支持さ れ、そして差渡した解除ばね１４０によって固定されて、ハンドル１３０はロー ター２９８と共通に回転する。図６および８が示すように、ハンドル１３０はロ ーター２９８に関し内側および外側へスライドする。 図５が最良に示すように、ハンドルシャフト１３２の端部はハンドル１３０が 回転軸に沿って動くとき（図５に矢印Ａで示した）動く、ローター２９８内の第 １のトラニオン３１２を含んでいる。図４Ａおよび５が示すように、第１のリン ク３１４は第１のトラニオン３１２を各自のローラー３００に関連した一対の第 ２のトラニオン３１６へ連結する。図５は図解のため第２のトラニオンの一方の みを示している。第１のリンク３１４は第１のトラニオン３１２が沿って動く路 に一般に直交する方向に（図５において矢印Ｂにより示すような）第２のトラニ オンを並んで移動させる。それによって第２のトラニオン３１６はローター回転 軸に直交する路（すなわち、図５において矢印Ｂは矢印Ａに対して一般に直角で ある）を動く。 やはり図４Ａおよび５が示すように、各ポンプローラー３００は揺れ腕３２０ 上の車軸３１８により支持されている。揺れ腕３２０は各自第２のリンク３２２ により関連する第２のトラニオン３１６ へ連結される。 揺れ腕３２０へ向かっての第２のトラニオン３１６の移動はローラー３００を それらの後退位置へ向かって並んで動かす（図５に矢印Ｃで示すように）ように 揺れ腕３２０を回動する。 第２のトラニオン３１６の揺れ腕３２０から遠方への移動はローラー３００を それらの突出位置へ向かって動かすように揺れ腕３２０を回動する。 ばね３２４は平常第２のトラニオン３１６を揺れ腕３２０に抗して引張り、そ れによりローラー３００をそれらの突出位置へ強制している。ばね３２４はロー ラー３００のそれらの後退位置への運動に降伏可能に抵抗する。 この配置において、ハンドル１３０のローター２９８へ向かってのスライド運 動（図６および７が示すように）は第２のトラニオン３１６を移動し、ローラー ３００をそれらの突出位置へ動かすように揺れ腕３２０を回動する。ハンドル３ ００のローター２９８から遠方へのスライド運動は（図４Ｂ，８および９が示す ように）、ローラー３００をばね３２４の付勢力に抗してそれらの後退位置へ復 帰させる。 各ばね３２４のその関連する第２のトラニオン３１６およびリンク３１４に対 する独立した作用は、各個別ポンプローラー３００がその完全に突出した位置に 留まるよう張力を加える。各ローラー３００はそれ故係合する特定のチューブ１ ２０の形状および寸法の変動をその関連するばね３２４の圧縮限界内で独立して 許容する。各ローラー３００の独立した緊張は、再び関連するばね３２４の圧縮 限界内でポンプ１００内に存在し得る他の機械的変動を許容する。 図示した好ましい具体例においては、ローラー位置決めアセンブリ３０６はロ ーター２９８の回転軸に沿ったボア１４６を通って延びるアクチュエーターロッ ド３６８を含んでいる。図１Ａが最良に示すように、アクチュエーターロッド３ ０８の根本端はリニアアクチュエーター３１０へ連結される。アクチュエーター ３１０はロッド３０８を回転軸に沿って前後へ動かす。 やはり図１Ａが最良に示すように、ロッド３０８の先端は把持ハンドルの中心 シャフト１３２中へ延びている。ロッド３０８の先端はハンドルシャフトみぞ１ ４２と整列するみぞ１４８を含み、そのため解除ばね１４０はその自由端を彫っ た表面１４４に着座している時両方のみぞ１４２と１４８と係合する（図１Ａを 見よ）。この配置（図１０および１１が示すように）において、アクチュエータ ーロッド３０８の後方スライド運動はハンドル１３０をローター２９８へ向かっ て内側へスライドさせ、それによってローラー３００をそれらの突出位置へ動か す。アクチュエーターロッド３０８の前方運動はハンドル１３０をローター２９ ８から外側へスライドさせ、それによってローラー３００をばね３２４の力に抗 してそれらの後退位置へ復帰させる。 回転しているアクチュエーターロッド３０８の後端はスラスト軸受３３０を通 過する（図１Ａを見よ）。スラスト軸受３３０はリニアアクチュエーターの一体 部分であるシャフト３３４へ取付けた外側レース３５２を有する。 図示した具体例（図１０および１１を見よ）においては、リニアアクチュエー ター３１０は空気圧で作動されるが、アクチュエーター３１０は他の方法でも作 動できる。この配置において、アクチュ エーターシャフト３３４はダイアフラム３３６によって支持される。シャフト３ ３４はニューマチックコントローラー３２６（図１Ａを見よ）からの正の空気圧 の適用に応答してハンドルを外側へスライドさせ（図１０が示すように）、それ によってローラー３００を後退させる。シャフト３３４はコントローラー３２６ からの負の空気圧に応答してハンドルを内側へスライドさせ（図１１が示すよう に）、それによりローラー３００を突出させる。 図１Ａに示した具体例においては、アクチュエーターシャフト３３４は小さい 磁石３３８を持っている。アクチュエーター３１０はホール効果トランスジュー サー３４０を持っている。トランスジューサー３４０は磁石３３８の接近を感知 し、シャフト３３４がローラー３００を後退または突出させるように位置してい るかを決定する。トランスジューサー３４０は外部コントローラーへその全体の モニタリング機能の一部として出力を提出する。後で詳しく記載するように、シ ャフト３３４の位置を感知するために他の代替機構を使用することができる。 ローラー３００の選択的後退および突出は、レース２９６内のチューブの装着 および除去を容易化する。ローラー３００の選択的後退および突出はまた、ロー ター２９８が静止している時チューブ１２０を通る液体通路を開放および閉鎖す る役目をする。この特徴の詳細は１９９３年１２月２２日に出願され、そして「 リニアポンプローラー位置決め機構を有する蠕動ポンプ」と題する米国特許出願 No.０８／１７５，２０４に、そして１９９３年１２月２２日に出願され、そし て「自己装着蠕動ポンプチューブカセット」と題する米国特許出願No.０８／１ ７２，１３０に記載されている。 好ましい具体例（図１２を見よ）においては、直前に記載したポンプ１００は 、駆動列アセンブリ１１０およびポンプローターアセンブリ２９２を含めて、直 径約２．７インチおよび全長約６．５インチである。 使用において（図１４が示すように）、ポンプローターアセンブリ２９２を作 業表面１５０の外側へ露出させ、そして駆動列アセンブリ１１０を作業表面１５ ０内部へ突出させて、１台以上のポンプ１００が作業表面１５０上に取付けられ る。図１４に示したポンプ１００の特定の配置は、ここに参照として取入れるチ ャップマンらの１９９３年１２月２２日出願、「角度あるポンプチューブポート を有する蠕動ポンプチューブカセット」と題する米国特許出願No.０８／１７３ ，５１８に詳しく記載されている遠心血液処理装置の一部である。 遠心装置１２は作業表面１５０上に並べて配置された三つのポンピングステー ション２３６Ａ／Ｂ／Ｃ（図１４を見よ）を含んでいる。作業表面１５０はまた 、遮断クランプ２４０，溶血センサー２４４Ａ、および空気検出器２４４Ｂを遠 心装置１２と組合せて支持している。 各制御ステーション２３６Ａ／Ｂ／Ｃは、図示した具体例ではトレー２６内に 支持された１個の流体流カセット２２（図１５を見よ）を保持している。各カセ ット２２は、選択した操作を実施するために必要なバルビングおよびポンピング 機能を集中化するため外部チューブ２４へ続いた液流通路および弁ステーション の列を含んでいる。対向して離れた外部チューブループ１５２および１５４は各 カセット２２の内部流体通路と連通している。使用時、チューブル ープ１５２および１５４は、後で記載するように液体をカセット２２中へそして カセット２２から運搬するため、ポンプ１００の蠕動ポンプローターアセンブリ ２９２と係合する。 カセット２２およびトレー２６の構造のこれ以上の詳細は、ここに参照として 取入れる先に同定したチャッブマンらの１９９３年１２月２２日出願、「角度あ るポンプチューブポートを有する蠕動ポンプチューブカセット」と題する米国特 許出願No.０８／１７３，５１８に記載されている。 各制御ステーション２３６Ａ／Ｂ／Ｃ（図１４および１５を見よ）はカセット ホルダー２５０を含んでいる。ホルダー２５０はカセット２２を制御ステーショ ン２３６Ａ上の所望の作業位置に受入れ、そして把持する。 ホルダー２５０は可撓性ダイアフラム（図示せず）を制御ステーション２３６ Ａ上の弁モジュール２５２との密着にカセット２２の片側上に押付ける。弁モジ ュール２５２はカセット２２中の弁ステーションを開閉するソレノイドプランジ ャー（図１５においてＰＡＩないしＰＡＩＯとして指定）の列を含んでいる。弁 モジュール２５２はまた、カセット２２内の液体圧力を感知する圧力センサー（ 図１５においてＰＳＩないしＰＳ４として指定）の列を含んでいる。 各制御ステーション２３６Ａ／Ｂ／Ｃはまた、各自既述したポンプ１００を含 んでいる２台の蠕動ポンプモジュール（図１４および１５を見よ）を含んでいる 。ポンプ１００のローターアセンブリ２９２は弁モジュール２５２の対向端にお いて相互に向かい合っている。 カセット２２がホルダー２５０によって把持される時、チューブループ１５２ および１５４は関連するポンプレース２９６中へ延びて関連するポンプモジュー ル２５４との作動係合を形成する。使用においてポンプローター２９８が回転す る時、ローラー３００は次々に関連するチューブループ１５２／１５４をポンプ レース２９６の後壁に対して圧縮する。この良く知られた蠕動ポンプ作用は流体 を関連するチューブループ１５２／１５４を通って押出す。 図１２ないし１８に示した好ましい具体例においては、各ローターアセンブリ ２９２は自己装着機構４０２を含んでいる。自己装着機構４０２は、チューブル ープ１５２／１５４がそれらのそれぞれのポンプレース２９６内に適正に配向お よび整列し、そのため所望の蠕動ポンプ作用が発生することを保証する。 自己装着機構４０２の特定の構造は変動し得るが、図示した具体例においては 一対の案内ピン３０４を含んでいる（図１６を見よ）。案内ピン３０４は各ロー ター２９８の頂部からポンプローラー３００の一つの対向側に沿って延びている 。 装着機構４０３はまた、既述したニューマチックコントローラー３２６および ポンプモーター１１２へのパワーを制御するポンプモーターコントローラー３２ ８へ作動接続したコントローラー２４６（図１Ａを見よ）を含んでいる。コント ローラー２４６は、コントローラー３２６を通じてカセット２２がステーション ２３６Ａ上に装着される（図１６が示すように）前にローラー３００を後退させ るようにアクチュエーター３１０を作動する指令信号を送る。コントローラー２ ４６は、ポンプモーターコントローラー３２８を通じて各ローター２９８を位置 決めし、案内ピン３０４が弁モジュール ２５２と向かい合うように、すなわち関連するポンプレース２９６から離れて面 するように案内ピン３０４を配向させる（やはり図１６が示すように）指令信号 を送る。 案内ピン３０４が弁モジュール２５２と向かい合うように位置決めされた後、 カセット２２がホルダー２５０内に装着され、チューブループ１５２および１５ ４は各自その関連するポンプレース２９６に関して配向される。ポンプレース２ ９６から離れて位置する案内ピン３０４は、図１６が示すように装着操作を妨害 しない。図示した好ましい具体例では、チューブループ１５２および１５４が接 続されるコネクターＴ４／Ｔ５は、チューブループ１５２および１５４をポンプ ローター２９８へより良く提供し、そしてチューブループ１５２／１５４が使用 のためローター２９８に対し直角に配向された時レース２９６内で僅かに圧縮さ れることを保証するように、それ自身ポンプローター２９８へ向かって角度を形 成している。 ポンプモーターコントローラー３２８を介してのコントローラー２４６によっ て指令されるその後のローター２９８の回転は（図１７を見よ）、案内ピン３０ ４をチューブループ１５２／１５４の頂部表面との接触へ動かす。この接触はチ ューブループ１５２／１５４をポンプレース２９６中へさらに圧縮する。これは チューブループ１５２／１５４の平面をローターの回転軸に対して直角に配向す る。ローター２９８の数回転はチューブループ１５２／１５４をレース２９６内 のこの所望の配合に満足的にフィットさせるであろう。既に指摘したように、後 退したローラー３００は自己装着シーケンスのこの部分の間ポンプ機能を果たさ ない。 ローター２９８が所定数回転し、チューブループ１５２／１５４ をポンプレース２９６内にフィットさせた後、コントローラー２４６はローラー 位置決めアクチュエーター３１０を作動し、そしてローラー３００を突出させる （図１８を見よ）ようにニューマチックコントローラー３２６を指令する。ロー ター２９８のその後の回転はチューブループ１５２／１５４をレース２９６内で 絞り、液体を既述した態様でポンプするであろう。 カセット２２を除去すべき時、コントローラー２４６は再びローラー３００を 後退させるようにニューマチックコントローラー２４６を指令する。コントロー ラー２４６はまた、案内ピン３０４がポンプレース２９６から反対に面する（図 １６が示すように）ようにポンプローター２９８を配置するようにポンプモータ ーコントローラー３２８を指令する。これはチューブループ１５２／１５４の容 易な除去のためポンプレース２９６を開く。 図示した好ましい具体例（図１３を見よ）においては、装着機構４０２はコン トローラー２４６へ連結した反射対象センサー４０６を含んでいる。センサー４ ０６は赤外線発光ダイオード４０８と、黒色プラスチックハウジング４１３へ並 べて取付けたＮＰＮシリコンフォトトランジスタ４１０を含む。発光ダイオード ４０８とフォトトランジスタ４１０は光応答点とも呼ばれる点Ｃにおいて収束す る光軸Ａ１およびＡ２を持っている。フォトトランジスタ４１０は、反射物体が 光応答点Ｃ付近においてその視野を通過する時発光器４０８からの放射光に応答 する。 商業的に入手し得るこのタイプの代表的センサーはＯＰＴＥＫタイプＯＰＥ７ ００およびＯＰＢ７００ＡＬ（テキサス州キャロールトンのＯｐｔｅｋ Ｔｅｃ ｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．から入手可能 ）である。 本発明によれば、反射対象センサー４０６はその視野がローター２９８と同期 して動く反射表面に向かい合うように配置される。図示した具体例（図１Ａおよ びＢに最良に示されている）においては、駆動列アセンブリ１１０は支持シャフ ト１２６に支持されたビューディスク４１２を含み、支持ローター２９８の回転 のためキャリア１２８が支持シャフト１２６へ接続される（図１Ｂも見よ）。ビ ューディスク４１２およびローター２９８はこのため支持シャフト１２６と同期 回転する。 図１９ないし２１が最良に示すように、ビューディスク４１２の周面はＳ１お よびＳ２と指定した第１および第２の露出表面部分を含んでいる。第１の露出表 面部分Ｓ１は支持シャフト１２６と同心であり、そして回転軸から第１の放射方 向距離Ｒ１を離れている（図１９を見よ）。第２の表面部分Ｓ２はやはり支持シ ャフト１２６と同心であるが、しかし第１の放射方向距離Ｒ１より小さい第２の 放射方向距離Ｒ２を離れている。第２の露出表面部分は発光器４０８の光線を反 射しなければならない。第１の露出表面Ｓ１も発光器の光線に対し反射性である ことができるが、そうでなくても良い。 図１９ないし２１がさらに示すように、反射対象センサー４０６は第１の表面 部分Ｓ１が最適応答の点Ｃより有意に内側に横たわるように位置決めされる。他 方第２の表面部分Ｓ２は点Ｃ近くに配置される。 ビューディスク４１２は支持シャフト１２６上で、ローター２９８が案内位置 ピン３０４を図１６が示すように弁モジュール２５２が弁モジュール２５２へ配 向させる、すなわち関連するポンプレー ス２９６と反対に面するように配向させる回転位置にあるときだけ（図２０が示 すように）、反射対象センサー４０６の視野へ露出される。 前に説明したように、これは関連するチューブループ１５２／１５４を装着す るためローター２９８への最良のアクセスを達成する位置である。 この位置のローター２９８を他の回転位置から区別するため、第２の表面部分 ５２のための露出円弧は、その中間点がローター２９８のため望ましい正確な回 転位置と整列するように、ビューディスク４１２の円周上で比較的短い周路離だ けを延びている。それは実際にはくぼみ４１８からなる。ローター２９８がこの 所望の回転位置外にあるときは第１の表面部分Ｓ１だけが対象センサーの視野内 に露出される（図１９および２１が示すように）。 ビューディスク４１２の第１の表面部分Ｓ１が対象センサー４０６を通り過ぎ て回転する時（図１０および２１が示すように）、フォトトランジスター４１０ は発光器４０８からの表面Ｓ１によって反射された光を全く感知しないかまたは 最小量しか感知しないであろう。これは表面Ｓ１が最適応答点Ｃより内側にある ためである。その結果、フォトトランジスター４１０からの電圧出力は全く存在 しないか最小量しか存在しないであろう。 ビューディスク４１２の第２の表面Ｓ２（すなわちくぼみ４１８）が対象セン サー４０６を通り過ぎて回転する時、フォトトランジスター４１０を発光器４０ ８からの表面Ｓ２によって反射された光線の量の有意な増加を感知するであろう 。これは表面Ｓ２が最適応答点Ｃ上またはその近くに横たわるからである。その 結果、フォト トランジスター４１２の電圧出力に有意な増加があり、これをコントローラー２ ４６が感知するであろう。 この電圧出力の増加は対象センサー４０６が第２の表面Ｓ２を視野に入れてい る間、すなわちくぼみ４１８が視野にあり続ける間継続する。第２の表面（すな わちくぼみ４１８）の円弧状露出長さが比較的小さいため、電圧の増加は顕著で あり、そしてコントローラー２４６によって容易に検知される。 代表的な実用化においては、先に記載したＯＰＴＥＫ ＯＰＥ７００シリーズ はセンサー４０６の発光／ビューエッジ４１６（図１３および１９ないし２１を 見よ）から０．１２５インチであると製品カタログに定格されている最適応答点 を有する。この配置において、ビューディスク４１２の第１の表面Ｓ１の周面は キャリアシャフト１２６の回転軸から０．５８６インチの外径Ｒ１を有する。第 １の表面Ｓ１とセンサー４０６の発光／ビューエッジ４１６の間の距離（回転軸 の放射方向で測定して）は、キャリアシャフト１２６の回転軸から０．５００イ ンチの外径Ｒ２を有する。これは第１および第２の表面Ｓ１およびＳ２間で測定 し、０．０８６インチのくぼみ４１８の放射方向深さを提供する。これはセンサ ーの発光／ビューエッジ４１６と、くぼみ４１８内の第２の表面部分Ｓ２間の合 計距離（回転軸の放射方向で測定して）０．０９３インチを提供する。上述の寸 法は、最適応答点からどちら側でも０．１２５インチに渡って、センサー４０６ の発光／ビューエッジ４１６とくぼみ４１８内の第２の表面Ｓ２の距離範囲（回 転軸の放射方向で測定して）を提供するように変えることができるものと信じら れる。くぼみ４１８の露出幅は０．０９３インチである。 この範置において、ビューディスク４１２は、外周が第２の表面Ｓ２を含む構 造的に別個の内側ステンレス鋼ディスク４２０（図１９ないし２１を見よ）と、 そして内側ディスク４２０上にプレスした金メッキアルミニウム製の構造的に別 個の外側同心ディスク４２２（第１Ａをも見よ）を含むことができる。外側ディ スク４２２の外周は第１の表面部分Ｓ１を含む。くぼみ４１８は内側ディスク外 周の一部分の露出する、外側ディスク４２２に形成された貫通スロットによって 形成される。 図２２は、上記のように配置された対象センサー４０６上記した寸法を有する ビューディスク４１２の回転に対する感度をグラフとして示す。各回転増分は回 転角１．３°を構成する。図２２は、第１の表面部分Ｓ１が対象センサー４０６ の横を通過する間（一般に図１９が示すように）の最初の９回転増分（１１．７ °）にわたって非常に低い電圧出力を示す。１０回転増分から始まって１４回転 増分（６．５°）で終わる間、図２２は電圧出力の漸増する有意な増加を示し、 その間くぼみ４１８が対象物センサー４０６の横を通って（図２０が一般に示す ように）第２の表面部分Ｓ２が露出する。電圧出力は、くぼみ４１８が通過しそ して第１の表面部分Ｓ１が再び対象物センサーの視野に入る時（図２１が一般に 示すように）、１５回転増分から始まるその低い限界レベルへ再び下降する。 ローター２９８が、案内ピン３０４がポンプレース２９６の反対方向に面し（ 図１６が示すように）、関連するチューブループ１５２／１５４の装着のための ローター２９８への最良のアクセスを与える回転位置を取る、高い電圧出力が発 生する時（図２０および２２を見よ）はこの６．５°増分である。 センサー４０６からの電圧出力に有意な増加を感知した時、コントローラー２ ４６はポンプローター２９６を回転停止するように指令し（モーターコントロー ラー３２８を介して）、それをチューブループ１５２／１５４の装着のために位 置決めする。コントローラー２４６はまた、ニューマチックコントローラー３２ ６をしてポンプローラーアクチュエーター３１０を作動させるように指令する。 本発明の種々の特徴は請求の範囲に述べられている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転位置の範囲内で回転軸のまわりを回転し得る作動要素と、 第１の光軸に沿ってエネルギーを伝送し、第２の光軸に沿って反射されたエ ネルギーを感知する反射対象センサーであって、第１および第２の光軸は光焦点 において収束し、反射エネルギーの大きさに従って変化する出力を発生する反射 対象センサーと、 回転位置の範囲内で作動要素と同期回転のため作動要素の回転軸と同心に連 結されたビューディスクであって、反射対象センサーと光学的整列に離間してお り、作動要素の回転の間それ自身を反射対象を次々に顕出する第１の表面部分お よび第２の表面部分を有し、第１の表面部分は光焦点またはその近くにおいて反 射対象センサーから第１の距離を離れ、かつ反射対象センサーによって伝送され たエネルギーを反射する材料からつくられ、第２の表面部分は第１の距離とは異 なる反射対象センサーから第２の距離を離れている、ビューディスクとを備え、 前記反射対象センサーは回転位置範囲内の前記作動要素の回転の間、第１の 表面部分が反射対象センサーと光学的整列にある間第１の出力を発生し、そして 第２の表面部分が反射対象センサーと光学的整列にある間第１の出力とは異なる 第２の出力を発生する ことを特徴とするポンプ機構。 ２．第２の距離は光焦点の有意に内側に横たわっている請求項１のポンプ機構。 ３．第１の表面部分は回転軸のまわりで測定して第１の周方向長さ を有し、第２の表面部分は回転軸のまわりで測定して第１の周方向長さとは異な る第２の周方向長さを有する請求項１または２のポンプ機構。 ４．第１の周方向長さは第２の周方向長さより小さい請求項３のポンプ機構。 ５．第１の周方向長さは前記作動要素回転の約１０°以下を提供する請求項３の ポンプ機構。 ６．前記作動要素の回転を少なくとも一部第１および第２の出力に基づいて制御 するため前記反射対象センサーへ連結した制御要素をさらに含んでいる請求項１ のポンプ機構。 ７．前記制御機構は第１の出力を受取った時作動要素の回転を停止する請求項６ のポンプ機構。 ８．前記作動要素は蠕動ポンプローラーを含んでいる請求項１または６または７ のポンプ機構。 ９．回転位置の範囲内で回転軸のまわりを回転し得る作動要素と、 第１の光軸に沿ってエネルギーを伝送し、第２の光軸に沿って反射されたエ ネルギーを感知する反射対象センサーであって、第１および第２の光軸は光焦点 において収束し、反射エネルギーの大きさに従って変化する出力を発生する反射 対象センサーと、 回転位置の範囲内で作動要素と同期回転のため作動要素の回転軸と同心に連 結された第１のディスクであって、前記反射対象センサーによって伝送されたエ ネルギーを反射する材料でつくられ、光焦点またはその近くにおいて反射対象セ ンサーと光学的整列に離れている外表面を有する第１のディスクと、 作動要素と同期して共通回転のため第１のディスクのまわりに 同心的に取付けた第２のディスクであって、それを通って第１のディスクの外表 面が露出するスロット区域を除いて第１のディスクの外表面を覆っている第２の ディスクを備え、 前記反射対象センサーは回転範囲内の前記作動要素の回転の間、前記スロッ ト区域が反射対象と光学的整列にある間第１の出力を発生し、前記スロット区域 が反射対象センサーとの光学的整列の外にある間第１の出力より小さい第２の出 力を発生する ことを特徴とするポンプ機構。 10．前記スロット区域は前記作動要素回転の約１０°以下を提供する請求項９の ポンプ機構。 11．前記作動要素の回転を少なくとも一部第１および第２の出力に基いて制御す るため前記反射対象センサーへ連結した制御要素をさらに含んでいる請求項９の ポンプ機構。 12．前記制御機構は第１の出力を受取った時作動要素の回転を停止する請求項１ １のポンプ機構。 13．前記作動機構は蠕動ポンプローターを含んでいる請求項９のポンプ機構。 14．蠕動ポンプローターがポンプチューブの装着のために提供される一位置を含 んでいる回転位置範囲内で回転軸のまわりを回転し得る蠕動ポンプローターと、 第１の光軸に沿ってエネルギーを伝送し、第２の光軸に沿って反射されたエ ネルギーを感知する反射対象センサーであって、第１および第２の光軸は光焦点 において収束し、反射エネルギーの大きさに従って変化する出力を発生する反射 対象センサーと、 蠕動ポンプローターと同期回転のため蠕動ポンプローターへそ の回転軸と同心に連結されたビューディスクにして、反射対象センサーによって 伝送されたエネルギーを反射し、そして蠕動ポンプローターが装着位置にある時 のみ光焦点または近くで反射対象センサーと光学的整列に配向される第１の表面 を有し、そして蠕動ポンプローターが装着位置の外にある時反射対象センサーと 光学的整列に配向され、その以外の時は光焦点から離れている第２の表面を含ん でいるビューディスクとを備え、 前記反射対象センサーは蠕動ポンプの回転の間第１の表面が反射対象センサ ーと光学的整列にある間第１の出力を発生し、第１の表面が反射対象センサーと 光学的整列の外にある間第１の出力より小さい第２の出力を発生する ことを特徴とする蠕動ポンプ機構。 15．第１の出力を受取った時蠕動ポンプローターの回転を停止し、それにより蠕 動ポンプローターを装着位置に提供する制御機構をさらに含んでいる請求項１４ の蠕動ポンプ機構。