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技術 摩擦電気の影響が低減されたペリスタルティックポンプ

出願人 バイオセンス・ウエブスター・(イスラエル)・リミテッド
発明者 イツハク・ファンアンドレイ・シラーギアレキサンダー・リフシッツジャック・ウォーカーショーン・ヤスオ・サリバン
出願日 2018年2月15日 (2年10ヶ月経過) 出願番号 2018-024795
公開日 2018年8月23日 (2年4ヶ月経過) 公開番号 2018-132063
状態 未査定
技術分野 往復動ポンプ(3)
主要キーワード 封止圧 形状一致 摩擦電気効果 軌道経路 最大溝 摩擦電気電荷 外部電荷 軟質チューブ
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図面 (9)

課題

チューブと使用されるポンプを提供する。

解決手段

ポンプは、回転軸、及び半径によって規定される回転軸を中心とした軌道経路を規定するように構成された複数のローラを有するロータと、1個以上のローラによる蠕動圧迫を行うためにチューブを支持するように構成された表面を有するローラベッドと、を有し、表面が、円弧状部分と少なくとも1つの側部部分とを含む所定の外形を有し、弧状部分が、半径によって規定される第1の曲率を有し、少なくとも1つの側部部分が、第1の曲率よりも小さい第2の曲率を有する。

概要

背景

ペリスタルティックポンプは、各種の流体を送液するために使用される容積式ポンプ一種である。流体は、ポンプケーシング内部に取り付けられた軟質チューブ内に収容されている。ポンプは、チューブの交互の圧迫及び弛緩に基づく蠕動によって動作して、内容物を引き込み、内容物を押し出す。したがって、ペリスタルティックポンプは正確なドーシングポンプであり、毎回等量の液体投与される。

送液される液体はチューブ内に収容されているため、いずれの可動ポンプ部品とも接触しない。従来のペリスタルティックポンプは、送液サイクルの全体を通してチューブの長さに沿って通過する1個以上の回転するシュー又はローラを含み、各シュー又はローラはポンプの吸引側と排出側との間に完全なシールを形成する。制御されない流体の逆流を防止するため、少なくとも1個のこのようなローラが常にチューブを圧迫している必要がある。可変速度の駆動部(図に示されていない)により駆動されるポンプロータが、シュー又はローラを次々と同伴してローラベッドに対して封止圧を形成し、ローラベッドがチューブに沿って動いて液体をポンプから離れる方向に押し出して排出する。

一般的な言い方をすれば、ロータが回転すると、圧迫されたチューブの部分が挟みつぶされて閉じられる(すなわち閉塞される)ことで液体を圧送し、チューブを通して流す。ローラが通過した後、チューブがその自然状態に開くと(「回復」又は「反発」)、ポンプに向かう流体の流れが誘発される。すなわち、圧力が解放された部分においてチューブが回復して真空を形成し、これにより、液体がポンプの吸引側に引き込まれることによってポンプがプライミングされる。吸引と排出の動作の組み合わせによって、自己プライミング型の容積式ポンプが得られる。

ポンプの流量は、チューブの直径及び駆動部(図に示されていない)の回転速度と直接関連している。ポンプデューティはチューブを構成する材料によって制限される。吸引能力は、圧迫後に速やかに拡張するチューブの能力と関連している。

通常のカテーテル法システムは、患者の血管系を通して心腔又は心臓血管構造に挿入されるカテーテルを含む。カテーテルの遠位先端部は、活性化マップを生成するためのプロセッサを含むコンソールによって処理される電気及び位置情報解剖学的位置情報、並びにその他の機能的画像を得るために、心壁と接触させられる。システムは、通常、1つ以上の体表面電極からの信号を受信するように連結された心電図(ECGモニタを含む。ECG信号は通常、コンソールを備えたインターフェイス、例えばアナログ入力部を有する患者インターフェイスユニットを通じて受信されるものであり、ECG同期信号をコンソールに提供するために、分離接地が用いられてもよい。

導電性の流体、例えば生理食塩水が、リザーバから油圧管路を経て、カテーテルの管腔を通して送達される。管腔は、出口孔終端し、出口孔を通して液体が出て、カテーテルの遠位部分においてアブレーション電極を冷却し、組織アブレーション部位も冷却する。ペリスタルティックポンプは油圧管路に接続され、所望の速度でカテーテルに流体を送達させる。かかる構成の問題点の1つとして、装置が環境の電気的影響の存在下で動作することがあり、そのような電気的影響の一部はポンプ自体によって発生するものである。例えば、ポンプで発生する電気的ノイズは、油圧管路によって拾われ、モニタ上の心内ECGの分析及びディスプレイ干渉するおそれがある。このような電気的放射又は信号は通常、導電性溶液輸液又は注入されている患者に接続されたECGリード線においてみられる。この電位の結果として患者の身体に流れる意図せざる電流は、ECG信号に加えられる特徴的なノイズとして検知される。

こうしたノイズは、心臓補助透析治療、及び心臓不整脈治療するのに使用されるアブレーションカテーテル洗浄のためにペリスタルティックポンプに接続された患者で観察されている。多くの発生源がノイズの発生源として提案され、一部はポンプ自体に注目する。

いかなる特定の理論によっても束縛されるものではないが、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、ELECTROGRAM NOISE REDUCTIONと題され、2001年12月15日に出願された米国特許出願第13/327,448号に記載される以下の説明は、本明細書に記載かつ開示される種々の実施形態の理解を容易にするように提供されている。1つの点では、油圧管路は、周囲の環境からノイズを収集する受信アンテナとして機能し得ると共に、ノイズの1つの発生源を構成し得る。別の点において、ポンプは、摩擦電気効果によって形成される電気ノイズの別の発生源であり得、それによって誘導電荷が、ポンプに使用される可撓性管の表面上及び管を圧縮するために使用されるロータ表面の表面上に形成される。管表面に対するロータの摩擦又は変形動作は、電荷偏位する。電荷の一部がロータ上に集められ、一部が管表面上に集められる。管壁は、管内の流体が導電体である場合に管の外表面上の外部電荷管孔の内側に誘導されるように、通常は絶縁体である。その結果、起動電位が、導電性流体とポンプロータとの間に現れる。これらの2つの点を接続するあらゆる電気回路により、電流が流れることができる。このような電流は、EKG回路によって感知又は遮断されると、EKGトレーシングに望ましくない、操作者によって「ECGノイズ」と認識される信号を生成する。摩擦電気電位が通常は絶縁体(プラスチック)である外部及び内部管壁の静電容量と直列に現れるため、摩擦電気電流は、バースト性の特性を有する。

加えて又はそれに代わって、観察された電流は、管壁内圧電効果から生じ得る。更に加えて又はそれに代わって、ロータのローラとポンプのレースとの間で圧力をかけられるときに管壁の動作から生じる強い増幅機構があるように見受けられ、摩擦電気電荷と直列である管の静電容量の動的変化を引き起こす。

心内ECG記録値で観察されるノイズはスパイクとして現れ、ECG信号の解釈を困難にし、これらのスパイク(通常、約0.05mV〜0.2mVの範囲)は、ECG波形自体として更に混同される可能性がある。加えて、そのパワースペクトルを得るためにノイズに適用された高速フーリエ変換は、より高い高調波と共に管表面へのロータのローラ(N)の衝突速度に等しい、繰り返し周波数で成分の正弦波見出す。繰り返し周波数は、ロータ内のローラの数に依存し、ロータ回転速度自体と区別されるべきである。

ノイズを低減するための処理として、ポンプローラ及びローラベッドにライニングを施すこと、ポンプ油圧管路帯電防止化物質コーティングすること、及び/又はこれらの構成要素の接触表面を湿潤処理することが行われてきた。しかしながら、この低減はわずかなものであり、かつ/又は一過的である傾向にある。

概要

チューブと使用されるポンプを提供する。 ポンプは、回転軸、及び半径によって規定される回転軸を中心とした軌道経路を規定するように構成された複数のローラを有するロータと、1個以上のローラによる蠕動圧迫を行うためにチューブを支持するように構成された表面を有するローラベッドと、を有し、表面が、円弧状部分と少なくとも1つの側部部分とを含む所定の外形を有し、弧状部分が、半径によって規定される第1の曲率を有し、少なくとも1つの側部部分が、第1の曲率よりも小さい第2の曲率を有する。

目的

ECG信号は通常、コンソールを備えたインターフェイス、例えばアナログ入力部を有する患者インターフェイスユニットを通じて受信されるものであり、ECG同期信号をコンソールに提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

チューブと使用されるポンプであって、回転軸、及び半径によって規定される前記回転軸を中心とした軌道経路を規定するように構成された複数のローラを有するロータと、1個以上のローラによる蠕動圧迫を行うために前記チューブを支持するように構成された表面を有するローラベッドと、を備え、前記表面が、円弧状部分と少なくとも1つの側部部分とを含む所定の外形を有し、前記円弧状部分が、前記半径によって規定される第1の曲率を有し、前記少なくとも1つの側部部分が、前記第1の曲率よりも小さい第2の曲率を有する、ポンプ。

請求項2

前記軌道経路が、円形の軌道経路を含む、請求項1に記載のポンプ。

請求項3

前記少なくとも1つの側部部分が、直線状部分を含む、請求項1に記載のポンプ。

請求項4

前記弧状部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約+30°〜−30°の間にわたる、請求項1に記載のポンプ。

請求項5

前記弧状部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約+40°〜−40°の間にわたる、請求項1に記載のポンプ。

請求項6

前記弧状部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約+35°〜−35°の間にわたる、請求項1に記載のポンプ。

請求項7

前記少なくとも1つの側部部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約+35°〜+40°の間にわたる、請求項1に記載のポンプ。

請求項8

前記少なくとも1つの側部部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約+35°〜+70°の間にわたる、請求項1に記載のポンプ。

請求項9

前記少なくとも1つの側部部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約+35°〜+55°の間にわたる、請求項1に記載のポンプ。

請求項10

前記少なくとも1つの側部部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約−35°〜−40°の間にわたる、請求項1に記載のポンプ。

請求項11

前記少なくとも1つの側部部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約−35°〜−70°の間にわたる、請求項1に記載のポンプ。

請求項12

前記少なくとも1つの側部部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約−35°〜−55°の間にわたる、請求項1に記載のポンプ。

請求項13

前記表面に形成された溝を更に含む、請求項1に記載のポンプ。

請求項14

前記ローラベッドの前記表面が、制御された摩擦部分を含む、請求項1に記載のポンプ。

請求項15

少なくとも1つのローラが、陥凹溝を含む外形を有する、請求項1に記載のポンプ。

技術分野

0001

本発明は、改善された医療用ペリスタルティックポンプに関する。

背景技術

0002

ペリスタルティックポンプは、各種の流体を送液するために使用される容積式ポンプ一種である。流体は、ポンプケーシング内部に取り付けられた軟質チューブ内に収容されている。ポンプは、チューブの交互の圧迫及び弛緩に基づく蠕動によって動作して、内容物を引き込み、内容物を押し出す。したがって、ペリスタルティックポンプは正確なドーシングポンプであり、毎回等量の液体投与される。

0003

送液される液体はチューブ内に収容されているため、いずれの可動ポンプ部品とも接触しない。従来のペリスタルティックポンプは、送液サイクルの全体を通してチューブの長さに沿って通過する1個以上の回転するシュー又はローラを含み、各シュー又はローラはポンプの吸引側と排出側との間に完全なシールを形成する。制御されない流体の逆流を防止するため、少なくとも1個のこのようなローラが常にチューブを圧迫している必要がある。可変速度の駆動部(図に示されていない)により駆動されるポンプロータが、シュー又はローラを次々と同伴してローラベッドに対して封止圧を形成し、ローラベッドがチューブに沿って動いて液体をポンプから離れる方向に押し出して排出する。

0004

一般的な言い方をすれば、ロータが回転すると、圧迫されたチューブの部分が挟みつぶされて閉じられる(すなわち閉塞される)ことで液体を圧送し、チューブを通して流す。ローラが通過した後、チューブがその自然状態に開くと(「回復」又は「反発」)、ポンプに向かう流体の流れが誘発される。すなわち、圧力が解放された部分においてチューブが回復して真空を形成し、これにより、液体がポンプの吸引側に引き込まれることによってポンプがプライミングされる。吸引と排出の動作の組み合わせによって、自己プライミング型の容積式ポンプが得られる。

0005

ポンプの流量は、チューブの直径及び駆動部(図に示されていない)の回転速度と直接関連している。ポンプデューティはチューブを構成する材料によって制限される。吸引能力は、圧迫後に速やかに拡張するチューブの能力と関連している。

0006

通常のカテーテル法システムは、患者の血管系を通して心腔又は心臓血管構造に挿入されるカテーテルを含む。カテーテルの遠位先端部は、活性化マップを生成するためのプロセッサを含むコンソールによって処理される電気及び位置情報解剖学的位置情報、並びにその他の機能的画像を得るために、心壁と接触させられる。システムは、通常、1つ以上の体表面電極からの信号を受信するように連結された心電図(ECGモニタを含む。ECG信号は通常、コンソールを備えたインターフェイス、例えばアナログ入力部を有する患者インターフェイスユニットを通じて受信されるものであり、ECG同期信号をコンソールに提供するために、分離接地が用いられてもよい。

0007

導電性の流体、例えば生理食塩水が、リザーバから油圧管路を経て、カテーテルの管腔を通して送達される。管腔は、出口孔終端し、出口孔を通して液体が出て、カテーテルの遠位部分においてアブレーション電極を冷却し、組織アブレーション部位も冷却する。ペリスタルティックポンプは油圧管路に接続され、所望の速度でカテーテルに流体を送達させる。かかる構成の問題点の1つとして、装置が環境の電気的影響の存在下で動作することがあり、そのような電気的影響の一部はポンプ自体によって発生するものである。例えば、ポンプで発生する電気的ノイズは、油圧管路によって拾われ、モニタ上の心内ECGの分析及びディスプレイ干渉するおそれがある。このような電気的放射又は信号は通常、導電性溶液輸液又は注入されている患者に接続されたECGリード線においてみられる。この電位の結果として患者の身体に流れる意図せざる電流は、ECG信号に加えられる特徴的なノイズとして検知される。

0008

こうしたノイズは、心臓補助透析治療、及び心臓不整脈治療するのに使用されるアブレーションカテーテル洗浄のためにペリスタルティックポンプに接続された患者で観察されている。多くの発生源がノイズの発生源として提案され、一部はポンプ自体に注目する。

0009

いかなる特定の理論によっても束縛されるものではないが、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、ELECTROGRAM NOISE REDUCTIONと題され、2001年12月15日に出願された米国特許出願第13/327,448号に記載される以下の説明は、本明細書に記載かつ開示される種々の実施形態の理解を容易にするように提供されている。1つの点では、油圧管路は、周囲の環境からノイズを収集する受信アンテナとして機能し得ると共に、ノイズの1つの発生源を構成し得る。別の点において、ポンプは、摩擦電気効果によって形成される電気ノイズの別の発生源であり得、それによって誘導電荷が、ポンプに使用される可撓性管の表面上及び管を圧縮するために使用されるロータ表面の表面上に形成される。管表面に対するロータの摩擦又は変形動作は、電荷偏位する。電荷の一部がロータ上に集められ、一部が管表面上に集められる。管壁は、管内の流体が導電体である場合に管の外表面上の外部電荷管孔の内側に誘導されるように、通常は絶縁体である。その結果、起動電位が、導電性流体とポンプロータとの間に現れる。これらの2つの点を接続するあらゆる電気回路により、電流が流れることができる。このような電流は、EKG回路によって感知又は遮断されると、EKGトレーシングに望ましくない、操作者によって「ECGノイズ」と認識される信号を生成する。摩擦電気電位が通常は絶縁体(プラスチック)である外部及び内部管壁の静電容量と直列に現れるため、摩擦電気電流は、バースト性の特性を有する。

0010

加えて又はそれに代わって、観察された電流は、管壁内圧電効果から生じ得る。更に加えて又はそれに代わって、ロータのローラとポンプのレースとの間で圧力をかけられるときに管壁の動作から生じる強い増幅機構があるように見受けられ、摩擦電気電荷と直列である管の静電容量の動的変化を引き起こす。

0011

心内ECG記録値で観察されるノイズはスパイクとして現れ、ECG信号の解釈を困難にし、これらのスパイク(通常、約0.05mV〜0.2mVの範囲)は、ECG波形自体として更に混同される可能性がある。加えて、そのパワースペクトルを得るためにノイズに適用された高速フーリエ変換は、より高い高調波と共に管表面へのロータのローラ(N)の衝突速度に等しい、繰り返し周波数で成分の正弦波見出す。繰り返し周波数は、ロータ内のローラの数に依存し、ロータ回転速度自体と区別されるべきである。

0012

ノイズを低減するための処理として、ポンプローラ及びローラベッドにライニングを施すこと、ポンプ油圧管路帯電防止化物質コーティングすること、及び/又はこれらの構成要素の接触表面を湿潤処理することが行われてきた。しかしながら、この低減はわずかなものであり、かつ/又は一過的である傾向にある。

課題を解決するための手段

0013

従来の努力は、チューブとチューブに接触する表面との間の摩擦を低減することに重点を置いたものであったが、本発明は、少なくともチューブとチューブが置かれるローラベッドとの間の摩擦を大きくすることを狙ったものである。本発明では、チューブにローラが繰り返し衝突するとチューブに偏位力が働いてポンプに対する軸方向、横方向及び/又は垂直方向動きが生じることを認識している。垂直方向の動きはローラがチューブと係合するたびに生じ、ローラがチューブ上を通過するのにしたがって、ローラはチューブの上側部分を引き伸ばす傾向があり、これによりチューブがローラベッドから持ち上がってしまう。このような持ち上がり動作の繰り返しにより、チューブはローラベッドと接触したりしなかったりすることで摩擦電荷の、重要ではないにしても関連のある発生源となる。本発明は、例えば、ローラとチューブとの係合の仕方、及びそれらの係合時間を含む様々な運転上のパラメータを規定、制御、及び最適化することにより、チューブをずらす、又は持ち上げるおそれのある、チューブに作用する衝撃力を最小限に抑えようとするものである。

0014

したがって、本発明は、チューブと使用されるポンプであって、回転軸、及び所定の半径によって規定される、回転軸を中心とした軌道経路を規定するように構成された複数のローラを有するロータと、1個以上のローラによる蠕動圧迫を行うためにチューブを支持するように構成された表面を有するローラベッドと、を有し、表面が、弧状部分と少なくとも1つの側部部分とを含む所定の外形を有し、弧状部分が、半径によって規定される第1の曲率を有し、少なくとも1つの側部部分が、第1の曲率よりも小さい第2の曲率を有する、ポンプを対象とする。

0015

軌道経路は円形の軌道経路を含むことができる。

0016

少なくとも1つの側部部分は直線状部分を含むことができる。

0017

弧状部分は、表面の中心に位置しかつその表面に対して垂直な軸から約+30°〜−30°の間にわたることができる。

0018

弧状部分は、表面の中心に位置しかつその表面に対して垂直な軸から約+40°〜−40°の間にわたることができる。

0019

弧状部分は、表面の中心に位置しかつその表面に対して垂直な軸から約+35°〜−35°の間にわたることができる。

0020

少なくとも1つの側部部分は、表面の中心に位置しかつその表面に対して垂直な軸から約+35°〜+40°の間にわたることができる。

0021

少なくとも1つの側部部分は、表面の中心に位置しかつその表面に対して垂直な軸から約+35°〜+70°の間にわたることができる。

0022

少なくとも1つの側部部分は、表面の中心に位置しかつその表面に対して垂直な軸から約+35°〜+55°の間にわたることができる。

0023

少なくとも1つの側部部分は、表面の中心に位置しかつその表面に対して垂直な軸から約−35°〜−40°の間にわたることができる。

0024

少なくとも1つの側部部分は、表面の中心に位置しかつその表面に対して垂直な軸から約−35°〜−70°の間にわたることができる。

0025

少なくとも1つの側部部分は、表面の中心に位置しかつその表面に対して垂直な軸から約−35°〜−55°の間にわたることができる。

0026

ローラベッドは、その表面に形成された溝を含むことができる。

0027

ローラベッドの表面は、制御された摩擦部分を含むことができる。

0028

少なくとも1つのローラは、陥凹溝を含む外形を有することができる。

図面の簡単な説明

0029

本発明のこれらの特徴及び利点、並びに他の特徴及び利点は、添付図面と併せて考慮される場合に、以下の詳細な説明を参照することでより深い理解が得られるであろう。
一実施形態に基づく、カム部材が開位置にある、本発明のポンプの斜視図である。
カム部材が閉位置にある、図1のポンプの正面図である。
第1の実施形態に基づく、本発明のローラベッドの上面斜視図である。
第2の実施形態に基づく、本発明のローラベッドの上面斜視図である。
第3の実施形態に基づく、本発明のローラベッドの側面斜視図である。
A−A線に沿った、図3のローラベッドの側面断面図である。
図1のポンプのローラとローラベッドとの間に配置されたチューブの端部断面図である。
図1のポンプのローラとローラベッドとの間で圧迫されているチューブの端部断面図である。

実施例

0030

図1に示されるように、本発明は、蠕動動作によって液体を通過させるためのチューブ12(分かりやすくするために破線で示している)を受容するように構成されたポンプ10を含むものである。ポンプは、吸引ポート18、排出ポート16、及びそれらの間のロータハウジング20を備えて構成されたハウジング14を有する。チューブ12は、吸引部分18内の通路17、ロータハウジング20、及び排出ポート16内の通路13を通って延びている。ロータハウジング20は、ロータ22、ローラベッド24、及びローラベッド24を支持する係合部材26、並びにロータ22の両側の吸入及び排出チューブクランプ32及び30を含む。係合部材26はロータ22の後方から延びており、ローラベッド24並びにクランプ30及び32をロータ22とローラベッド24との間の隙間Gの分離間隔Sが所定の最大値となる開位置(図1)と、隙間Gの分離間隔Sが所定の最小値となる閉位置(図2)と、の間でロータ22に対して動かす際に、軸34を中心としてロータハウジング20の上部に枢動可能に連結された取り付けブラケット37から延びるハンドル36によってロータ22に対して持ち上げ、また下に下げることができる。

0031

ロータ22は少なくとも1つの円形プレート部材42を有しており、これに複数のローラ44A〜44Dがプレート42の周縁領域48に沿って垂直に取り付けられている。シャフト(ねじ40によって示される)は可変速度駆動部(図に示されていない)によって駆動され、ロータ22を、中心軸Aを中心として回転するように駆動する。ロータ22が回転すると、ローラ44A〜44Dは円方向(例えば反時計回り)に動いて中心軸Aを中心とした軌道経路46を規定する。蠕動圧迫を行うためにチューブ12と係合するのはローラ44A〜44Dの外側表面であるため、本明細書で使用するところの「軌道経路」とは、ロータ22が回転する際にローラ44A〜44Dの外側表面が辿る円として定義される(プレート部材42の外周縁ではない)。(代替的な実施形態では、例えば、異なるサイズのローラを有するロータ及び/又はロータシャフトから異なる距離に取り付けられたローラが、異なる軌道経路を規定することは理解されよう。)

0032

各ローラ44A〜44Dはそれぞれの軸49を中心として自由に回転するようにも構成されており、軸49のそれぞれは中心軸Aに平行である。係合部材26が閉位置にある場合(図2)、ローラベッド24は上に持ち上げられているため、チューブ12はローラ44と連続的に次々と係合するより近い位置になり、これによりチューブ12が圧迫及び解放されることによってチューブ12の管腔内に収容された液体の吸引及び排出が行われる。本発明において認識されるように、摩擦電荷の発生源は、少なくともある程度、チューブ12とローラ44A〜44Dとが互いに接触し離れることによって生じることから、本発明のポンプ10は、以下に更に詳しく説明するように、チューブ12及び/又はポンプ10のその他の構成部品の内部又はその表面上に摩擦電荷の発生源及び/又は蓄積を低減及び最小限に抑えるための幾つかの構造的特徴を組み込んでいる。

0033

図3に示されるように、ローラベッド24は、長さ次元L、幅次元W、及び高さ次元Hを有する概ね細長中実本体を有する。本体は、上にチューブ12が各ローラ44と係合するように載置されるか又は他の形で定置される上面38を有する。ローラベッド24の本体は、高さ次元Hにおいてより薄くなっている主部52、及び高さ次元Hにおいてより厚くなっている両側の辺縁部54を有するものとして説明することができる。主部52の上面38は、図5により分かりやすく見られるように概ね凹状の形状すなわち凹面を有するように構成されている。この凹面は、ローラ44A〜44Dによって規定される軌道経路46に一致し軌道経路46に対して構成されている。すなわち、主部52は、チューブ12を受容するだけでなく、係合部材26が閉位置にある場合にチューブ12とローラ44A〜44Dとが互いに係合する際にチューブ12の形状が一致するようにしてチューブ12を支持するようにも構成されている(図2)。図5に示されるように、凹面は、選択された曲率を有する弧状部分56と、それぞれが弧状部分56よりも小さい曲率を有する吸入側部分57及び排出側部分58と、を含む所定の外形Pを有する。

0034

いくつかの実施形態では、外形Pの弧状部分56は、軌道経路46を概ね辿ると共にロータ22の中心軸Aと概ね同心である円弧状部分70を含む。したがって、円弧状部分70は、Rが軌道経路46の半径にほぼ等しく、Sが隙間Gの分離間隔であるとして半径R+Sの円によって規定される曲率を有し、部分70は、図5に示されるようにローラベッド24の中心位置に位置する鉛直線軸Yに対する角度+θと−θとの間にわたっており、ただし、θは約30〜40°の範囲であり、好ましくは約35°に等しい。円弧状部分70の利点としては、チューブ12が確実に、少なくとも部分70に沿ったどこかの部分、例えば鉛直線軸Y上で、ローラ44A〜44Dによってローラベッド24に対して充分に圧迫されることで効率的なポンプ動作をもたらすための真空シールを形成することが挙げられる。円弧状部分70の角度範囲は、第1のローラが排出側の方向に抜ける前に第2のローラが吸入側からその範囲に入ってくるように長さ次元Lに充分に長くなければならない点に注意されたい。

0035

外形Pの弧状部分56の両側の側部吸入側及び排出側部分57及び58は、それぞれ(+θ〜+α)及び(−θ〜−α)の範囲にわたっているが、ただし、αは鉛直線軸Yから約40〜70°、好ましくは約55°である。部分70の曲率を正かつ1/Rに等しいものとしてとると、部分57及び58のそれぞれはこれよりも小さいか又は更には負の曲率を有し得る。いくつかの実施形態では、側部部分57及び58は、直線部分、及び/又は曲率κの絶対値が|κ|≦1/Rの範囲にある部分を含むことができる。吸入側部分57はローラ44A〜44Dがチューブ12と最初にぶつかる部分である点に留意しておくことは有用である。この領域内での吸入側部分57によるチューブの密接した支持によって、チューブ12の強制的な急な動きが最小限に抑えられる。これに対して、排出側部分58では、ローラ44A〜44Dによってチューブ12が突然解放されても同様の強制的な急な動きにはつながらない。この挙動の違いは、2つの部分57及び58において異なる設計の選択肢をもたらす。

0036

側部部分57及び58はより小さい曲率を有しているため、上面38から持ち上げられて上面38と接触しなくなるチューブ12の1つ以上の任意の部分にローラ44A〜44Dの挟み込み動作によって張力が働いてこれらの部分がより直線状の形態に引き伸ばされる際に、チューブ12のこれらの部分に対してより形状が適合することができる。このため、側部部分57及び58によって与えられる利点としては、チューブ12とローラ44A〜44Dとの接触の改善、例えばより大きな接触表面積、より長い接触時間、及び/又はより一定の接触によって、チューブ12、ローラベッド24、及び/又はポンプの他の構成部品における摩擦電荷の発生及び/又は蓄積が最小限に抑えられることが挙げられる。したがって、弧状部分56と側部部分57及び58との組み合わせによって、確実にローラ44A〜44Dとチューブ12とが望ましい形で係合する。

0037

いくつかの実施形態では、ローラベッド24の上面38は、図3に示されるように、ローラベッドの少なくとも主部52に沿って長さ方向に延び、ほぼ中心に位置する長手方向の陥凹部すなわち溝60を含む。図7に示されるように、溝60は、ローラベッド24上でのチューブの位置を制限し、ローラ44A〜44Dの下でのチューブの横方向の動きを最小限に抑えるように設けられている。図8に示されるように、溝60は、チューブ12がローラ44A〜44Dとローラベッド24との間で圧迫される際にチューブ12の最大幅を収容できるだけの充分な幅(幅次元Wの)を有している。チューブの寸法に関して表現した場合、この幅は、rを内径、wを壁厚として、πr+2w以上でなければならない。図6に示されるように、溝60は長さ方向に変化するテーパした深さdを有しており、外形Pの凹面の中間位置(例えば鉛直線との交点)における最大溝深さdmaxが、両側の溝端部60Eにおける平ら、すなわち面一の面(d=0)へと滑らかかつ連続的に減少している。最大深さは約w/10〜w/2の範囲であり、好ましくは約w/3である。

0038

溝60を含むローラベッド24では、溝60は上記に述べた外形Pを有するように構成することができ、周囲の上面38を溝の外形Pに対して「せり上がった」上面とすることで溝の陥凹部が形成及び画定される点が理解されよう。この点に関し、溝60の周囲のせり上がった上面は、必要な場合、又は適当な場合に外形Pを辿っても辿らなくてもよい。

0039

いくつかの実施形態では、外形Pの上面は、チューブ12とローラベッド22の上面との間の相対運動を低減するように構成された摩擦(又は粗面加工された)表面を含む。摩擦表面は少なくとも溝60の全体にわたって延び、外側表面で溝60を越えて延びてもよい。いくつかの実施形態では、摩擦表面は、上面38へのエッチング機械的又は化学的な)、彫刻機械加工サンディング、及び/又は刻印などの任意の適当な手段によって形成することができる平坦でない表面構成を含む。いくつかの実施形態では、図4に示されるように、摩擦表面は、上面38に貼着又は接着されたメッシュ又はウェブ状層62を含む。いくつかの実施形態では、摩擦発生表面は、チューブ12の把持を助けるために溝60に塗布された接着剤コーティングを含む。摩擦を有する表面と、チューブ12の早期の摩耗及び断裂を引き起こし得る過度摩耗性の表面との間のバランスが取られることは理解されよう。

0040

いくつかの実施形態では、各ローラ44A〜44Dは、チューブ12をローラベッド24の上面38上で横方向の中心に保持しかつ/又は溝60内に拘束するように構成された横方向の外形LPを有する外側表面を有する。外形LPは、チューブ12の断面形状をその中立(非圧迫)形態(図7)と圧迫形態(図8)の両方で収容する陥凹溝64を含む。図に示される実施形態では、陥凹溝64は、圧迫形態のチューブの断面形状と真空シールを形成するうえで充分な圧迫力形状一致するように形成されている。

0041

使用時、操作者はハンドル36を持ち上げることにより係合部材26を開く。ハンドルが軸34を中心として枢動すると、係合部材26が開位置へと下に下げられることでローラベッド24をロータ22から離れる方向に最大分離間隔Sにまで動かす。操作者は、クランプ30及び32上でかつローラベッド24の上面38上に(及びローラベッド上に溝60が設けられている場合には溝60内に)チューブ12を配置する。操作者はまた、吸引ポート18及び排出ポート16のそれぞれの通路17及び13内にチューブ12を配置する。チューブがこのように配置された状態で、操作者はハンドル36を下に下げることによって係合部材26を閉じることでローラベッド24をロータ22の方向に動かすことができる。ロータ22の中心軸Aの周囲の軌道経路46内のローラ44A〜44Dの角度位置に応じて、チューブ12は1個以上のローラ44と接触及び係合するように持ち上げられる。

0042

ローラ44A〜44Dが弧状部分70内で角度+θと角度−θとの間の角度位置を有する場合、ローラ44A〜44Dは係合部材26が閉じられる際にチューブをローラベッド24に対して充分な力で圧迫して真空シールを形成する。図8に示されるように、係合するローラ44とローラベッド24との間の隙間GXの分離間隔は、ローラ44が弧状部分70内に位置する場合、通常は最小値SXminである。

0043

ローラ44が弧状部分70の外側であるが角度+αと−αとの間に位置する場合、ローラ44は側部部分57又は58内に位置する。係合部材26が閉じられると、ローラ44は、チューブ12を完全に圧迫するか(吸入側部分57に位置する場合)又はチューブ12を圧迫から解放する(排出側部分58に位置する場合)過程においてチューブ12を部分的に圧迫しながらチューブ12と接触する。上記に述べたように、ローラが部分70付近を抜ける前に別のローラが部分70に入ることで連続的なシールがもたらされ、所望の下流の圧力が維持されなければならない。ローラが側部部分57及び58の外側に位置する(+α及び−αよりも広い角度で)場合、ローラ44は、チューブ12の圧迫を開始するか又は完全な解放を終える準備ができている。

0044

操作者がポンプ10を作動させると、ロータ22が回転し始め、ローラ44がそれらの軌道経路46を動き始め、チューブ12に次々と係合して蠕動動作によってチューブの管腔を通して液体を前進させる。図2に示されるように、最初にローラ44Aがチューブの部分12Aと係合すると、チューブ部分12Aは吸入側部分57上で支持される。吸入側部分57の外形Pのため、ローラ44Aと滑らかかつ徐々に係合することが可能であり、ローラベッド24との接触の性質及び量に急な変化をもたらし得るチューブ部分12Aへの衝撃を防止することができる。ローラ44Aがチューブ部分12A上を通過する際、部分12Aは、ローラ44Aとローラベッド24との間の分離間隔の減少によってもたらされる増大する圧迫力によって圧迫される。ローラ44Aが側部部分57から弧状部分56上に進むにしたがって圧迫力はその最大値に達し、それによって、ローラ44Aがチューブ12Aの上側部分を引きずり、この部分がローラ44Aに追従することで、チューブ部分12Aに、チューブ部分12Aの吸入側端部を保持するクランプ32に対する張力が生じる。有利な点として、側部部分57の外形Pが小さい曲率(及びより大きな直線性)を与えるため、チューブ部分12Aは、張力の下で真っ直ぐになろうとするその傾向にもかかわらず、ローラベッド24と接触した状態を保つことができる。外形Pが部分57と56との間の滑らかな移行をもたらすため、圧迫力の増加は緩やかであり、チューブ部分12Aに対する衝撃は最小限に抑えられる。このように、吸入側部分57の外形Pのため、ローラ44Aと滑らかかつ徐々に係合することが可能であり、ローラベッドとの接触の性質及び量に急な変化をもたらし得る力を減衰させることができる。

0045

更に図2を参照すると、ローラ44Bが弧状部分56を通過するにしたがって、ローラ44Bによるチューブ部分12Bの圧迫が最大となってチューブ部分12B内に真空シールをもたらす。弧状部分56の外形Pは円形かつローラ44の軌道経路46と同心であるため、ローラとチューブ部分12Bとの接触は概ね一定に保たれる。ローラ44Bが排出側に向かって進むにしたがって、狭い通路を通る流れ並びに弾性境界部(例えばヒト患者の血管系)を有する限定された体積膨張のために静液圧がローラ44Bの前方で増大する。

0046

ローラ44Bが弧状部分56から排出側部分58上に通過するにしたがって、排出側部分58の外形Pの高い直線性のためにローラ44Bとローラベッド24との間の分離間隔が大きくなるため、チューブ部分12Bの圧迫力が減少し始め、ローラ44Bは真空シールを解放する。その時点までには別のローラがシールを形成し、流体をローラ44Bの後方に捕捉している。その流体は加圧され、前方のローラのシールが解放され次第、下流の圧力と平衡化される。このような搏動性圧力挙動はペリスタルティックポンプの許容される特性である。外形Pが弧状部分56と排出側部分との間の滑らかな移行をもたらすため、この解放は緩やかであり、チューブが中立形態へと跳ね返ってローラベッド24との接触が失われることは最小限に抑えられる。このように、吸入側部分57の外形Pのため、ローラからの滑らかかつ緩やかな分離が可能であり、ローラベッドとの接触の性質及び量に急な変化をもたらし得る反発力を防止することができる。

0047

ローラ44によってチューブ12に加えられる衝撃力及び張力を最小限に抑えることにより、本発明のポンプはチューブ及びポンプのその他の構成部品への摩擦電荷の発生及び/又は蓄積を低減するものである。

0048

先行する説明は、本発明の特定の代表的な実施形態を参照して提示されてきた。本発明に関係する当業者は、記載した構造の修正及び変更が、本発明の原理、趣旨及び範囲を有意に逸脱することなく実施でき、また図面は必ずしも当尺ではないことを理解するであろう。更に、実施形態の任意の1つの特徴を他の実施形態の特徴の代わりに、又はそれに加えて使用できることが理解される。したがって、上記の説明は、添付の図面に記載し説明した厳密な構造のみに関するものとして解釈されるべきではない。むしろ、その最も完全かつ最も正確な範囲を有する以下の特許請求の範囲に一致し、それを支持するものとして解釈されるべきである。

0049

〔実施の態様〕
(1)チューブと使用されるポンプであって、
回転軸、及び半径によって規定される前記回転軸を中心とした軌道経路を規定するように構成された複数のローラを有するロータと、
1個以上のローラによる蠕動圧迫を行うために前記チューブを支持するように構成された表面を有するローラベッドと、を備え、
前記表面が、円弧状部分と少なくとも1つの側部部分とを含む所定の外形を有し、前記円弧状部分が、前記半径によって規定される第1の曲率を有し、前記少なくとも1つの側部部分が、前記第1の曲率よりも小さい第2の曲率を有する、ポンプ。
(2) 前記軌道経路が、円形の軌道経路を含む、実施態様1に記載のポンプ。
(3) 前記少なくとも1つの側部部分が、直線状部分を含む、実施態様1に記載のポンプ。
(4) 前記弧状部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約+30°〜−30°の間にわたる、実施態様1に記載のポンプ。
(5) 前記弧状部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約+40°〜−40°の間にわたる、実施態様1に記載のポンプ。

0050

(6) 前記弧状部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約+35°〜−35°の間にわたる、実施態様1に記載のポンプ。
(7) 前記少なくとも1つの側部部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約+35°〜+40°の間にわたる、実施態様1に記載のポンプ。
(8) 前記少なくとも1つの側部部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約+35°〜+70°の間にわたる、実施態様1に記載のポンプ。
(9) 前記少なくとも1つの側部部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約+35°〜+55°の間にわたる、実施態様1に記載のポンプ。
(10) 前記少なくとも1つの側部部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約−35°〜−40°の間にわたる、実施態様1に記載のポンプ。

0051

(11) 前記少なくとも1つの側部部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約−35°〜−70°の間にわたる、実施態様1に記載のポンプ。
(12) 前記少なくとも1つの側部部分が、前記表面の中心に位置しかつ前記表面に対して垂直な軸から約−35°〜−55°の間にわたる、実施態様1に記載のポンプ。
(13) 前記表面に形成された溝を更に含む、実施態様1に記載のポンプ。
(14) 前記ローラベッドの前記表面が、制御された摩擦部分を含む、実施態様1に記載のポンプ。
(15) 少なくとも1つのローラが、陥凹溝を含む外形を有する、実施態様1に記載のポンプ。

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