JP5481566B2 - シリンダーポンプ - Google Patents

Description

本発明はシリンダーポンプに係り、より詳しくは構造が簡単で大きさが小さく、輸液容器または血液パックの設置高さにかかわらずリモートコントロールが可能であり、安定的に薬液または血液の注入が可能なシリンダーポンプに関する。

輸液容器または血液パックから薬液または血液（以下、‘薬液または血液’を’薬液’と簡略に記載する）を一定にかつかなり高精度に制御しながら患者に注入するためには、シリンジポンプ（ｓｙｒｉｎｇｅ ｐｕｍｐ）またはインフュージョンポンプ（ｉｎｆｕｓｉｏｎ ｐｕｍｐ）を使う。

従来のインフュージョンポンプは製造会社別に異なるチューブの弾性によって機械に過負荷がかかって故障率が高く、シリンジポンプは精密性を高めるために機械が複雑で大きくなり、一定の位置で固定設置された状態でだけ使用が可能である。シリンジポンプは精密性は高いが、シリンジを用いて大容量は使うことができなく、大容量使用の際、繰り返して操作しなければならない不便さがある。

また、従来のシリンジポンプまたはインフュージョンポンプは、輸液容器または血液パックの設置位置、すなわち水頭によって排出薬液の圧力が変わるため、ポールを使って一定の高さに輸液容器または血液パックを設置して使わなければならない煩わしさがある。

また、シリンジポンプまたはインフュージョンポンプの精度が予め限定され、精度が高い場合には、薬液の供給量が少ないため、薬液の所要注入量の精度によって異なるシリンジポンプまたはインフュージョンポンプを使わなければならないので、多数のシリンジポンプまたはインフュージョンポンプを備えなければならない負担がある。

そして、従来のインフュージョンポンプは機械の端子がチューブを押すか圧搾する方式で、シリンジポンプはシリンジのプランジャーを押して薬物を注入する方式であり、これらのいずれも薬物を間接制御する方式であるので、端子に過負荷がかかるか複雑な機械構造を持つことになり、ひんぱんな故障などの理由で信頼度が低いか高価なので、随時看護人力が投入されなければならなく、リモートコントロールが難しい。

前記の問題点を解決するために案出された目的は、構造が簡単で大きさが小さく、輸液容器または血液パックの設置高さにかかわらず安定的に薬液注入が可能であり、機械の過負荷がかからないようにして故障がなく、リモートコントロールで看護人力を減らし、環境公害と人体に有害な付属チューブなどを少なく使うことができるシリンダーポンプを提供することにある。

前記の目的を解決するための本発明は、内部に上部回転部材が回転可能に挿入される通常の上部ケーシングと、前記上部ケーシングと結合し、内部に前記上部回転部材とすべり回転接触する下部回転部材が回転可能に挿入される通常の下部ケーシングとを含み、前記上部ケーシングの内壁面と前記上部回転部材の下側外周面と前記下部ケーシングの内壁面と前記回転部材の上側外周面は単一チューブ状のシリンダーをなし、前記上部回転部材と前記下部回転部材にはそれぞれ前記シリンダーの断面を遮断した状態で前記シリンダー内で回転運動するプランジャーが設置され、前記シリンダーには薬液が流入される流入管と薬液が流出される流出管が前記上部ケーシングと前記下部ケーシングの外周面から突設され、前記流入管と前記流出管の回転中心に対する中心角は一つのプランジャーの中心角（θ）の１倍以上かつ２倍以下となるように配置され、前記上部回転部材と前記下部回転部材は駆動装置に連結されてそれぞれ独立して回転されるシリンダーポンプである。

前記駆動装置は、一方のプランジャーを前記流入管と前記流出管の間に位置固定させた状態で、他方のプランジャーが一方のプランジャーの一側面に接触したままで回転して一方のプランジャーの他側面に接触して一方のプランジャーをシフトさせて前記流入管と前記流出管の間に位置させる第１駆動機構と、他方のプランジャーを前記流入管と前記流出管の間に位置固定させた状態で一方のプランジャーが他方のプランジャーの一側面に接触したままで回転して他方のプランジャーの他側面に接触して他方のプランジャーをシフトさせて前記流入管と前記流出管の間に位置させる第２駆動機構とを含み、前記第１駆動機構と第２駆動機構は交互に作動することを特徴とする。

すなわち、流入管と流出管の間にある一方のプランジャーが第１駆動ギア側にあるクラッチストッパーによって停止された状態で他方のプランジャーの前面が流入管の位置で第１駆動機構のギアが噛み合って一方のプランジャーがある正方向にシフトして、一方のプランジャーと他方のプランジャーの間のおよそ３００°のチューブ状のシリンダー内の薬液を流出管に押し出すとともに他方のプランジャーの裏面は他方のプランジャーが一方のプランジャーの裏面側にシフトするとき、薬液を流入管で吸入してチューブ状の管に薬液を満たす。

他方のプランジャーが一方のプランジャーの裏面と一致して薬液を流出管にまったく押し出し、一方のプランジャーと一致したとき、第１駆動ギアと第２駆動ギアのギアが同時に噛み合い、流入管と流出管の間にあった一方のプランジャーと他方のプランジャーが同時にシフトして、一方のプランジャーは流入管側にシフトし、他方のプランジャーは流入管と流出管の間に到逹すれば他方プランジャーを制御する第２駆動ギア側のクラッチストッパーが他方プランジャーを固定させ、一方プランジャーが前記他方プランジャーがシフトする動作を同様に行うことで、正面では薬液を押し出し、裏面では薬液を吸入する。

一方のプランジャーと他方のプランジャー及びストッパーが前記動作を繰り返して薬液をチューブ状のシリンダー直径と駆動装置の制御比によって極めて少量又は最大量を精密に供給する方法である。

また、前記上部ケーシングと前記上部回転部材の間、前記下部ケーシングと前記下部回転部材の間、及び前記上部回転部材と前記下部回転部材の間には密閉部材が挿入されることを特徴とする。

また、前記上部ケーシングの中心部には前記駆動装置の外側駆動ギアと前記外側駆動ギアの中空に位置する内側駆動ギアが貫通する貫通孔が形成され、前記上部回転部材の中心部には前記外側駆動ギアと結合可能な外側駆動ギア結合孔と前記内側駆動ギアが貫通可能な内側駆動ギア貫通孔が同心上に重畳して形成され、前記下部回転部材の中心部には前記内側駆動ギアと結合可能な内側駆動ギア結合孔が形成されることを特徴とする。

また、前記第１駆動機構と前記第２駆動機構のそれぞれには、前記一対のプランジャーの任意回転を抑制することができる姿勢維持装置が設けられることを特徴とする。前記姿勢維持装置は、一方のプランジャーが前記流出管と前記流入管の間に固定された状態で他方のプランジャーが回転する間、他方のプランジャーの運動によって発生する正圧または負圧による任意運動を防止する役目をする。

また、前記上部ケーシングと前記下部ケーシングの対向面の最外縁にはそれぞれ上部外縁密閉座と下部外縁密閉座が形成され、前記上部外縁密閉座と前記下部外縁密閉座の間には外縁密閉部材が介在されることを特徴とする。

前記上部外縁密閉座と前記下部外縁密閉座のいずれか一方は他方に向かって突設されていることを特徴とする。

前記流出管を通じて排出される薬液の流量は、シリンダーの断面積と前記駆動装置によって駆動される前記プランジャーの回転速度によって決まることを特徴とする。

前記のような特徴を有する前記駆動装置は、胴体を成し、一側に前記シリンダーポンプが着脱可能に装着される装着部を持つハウジング；前記ハウジングの内部に固定される第１ブラケットに設置される駆動モーター；前記第１ブラケットに回転可能に固定され、前記駆動モーターの出力軸に連結されて回転し、内側伝動ギアと外側伝動ギアが装着されるメイン駆動軸；前記ハウジングの内部に固定される第２ブラケットに回転可能に固定され、外周面に前記内側伝動ギアと噛み合う内側従動ギアを持ち、長手方向に長く形成されたジャーナル部の端部に前記上部回転部材と結合される内側駆動ギアが形成される内側駆動軸；及び前記内側駆動軸のジャーナル部に外挿されるボス部を持ち、前記第２ブラケットに回転可能に固定され、外周面に前記外側伝動ギアと噛み合う前記内側従動ギアと同一の外側従動ギアを持ち、前記ボス部の端部に前記下部回転部材と結合される外側駆動ギアが形成される外側駆動軸を含み、前記内側駆動ギアと前記外側駆動ギアは前記装着部を通じて露出され、前記内側伝動ギアと前記外側伝動ギアは同一ギアであり、それぞれ外周面の一部にだけギア歯が形成され、前記メイン駆動軸に対して互いに１８０°の位相差を持つように配置されることを特徴とする。

前記内側伝動ギア及び前記外側伝動ギアは１回転の際に前記内側従動ギア及び前記外側従動ギアを（３６０−θ）°だけ回転させ、このうち１／２回転ばかりで前記内側従動ギア及び前記外側従動ギアを（３６０−２×θ）°だけ回転させるようにそれぞれの外周面の一部にだけギア歯が形成されることを特徴とする。

また、前記第２ブラケットには前記内側従動ギアと前記外側従動ギアがそれぞれ前記内側伝動ギア及び前記外側伝動ギアと噛み合わなかった状態で、その位置を維持することができる内側姿勢維持装置と外側姿勢維持装置が設けられることを特徴とする。

前記内側姿勢維持装置及び前記外側姿勢維持装置には、前記内側従動ギア及び前記外側従動ギアのそれぞれの表面に形成された内側従動ギア突起及び外側従動ギアが定着することができるＭ字形の断面を持つ内側突起座及び外側突起座がそれぞれ形成されることを特徴とする。

本発明によるシリンダーポンプは、簡単な構造を持ちながらも相当な高精度の薬液供給が可能であり、時間当たり注入量において広範囲な薬液注入量に対応することができる。

また、本発明のシリンダーポンプは、大きさが小さくて携帯が簡便であり、輸液容器または血液パックの高低の影響を受けないので、ポールに輸液容器または血液パックを設置しなくてもポンプの機能を維持することができ、既存の多様な薬液注入量調節器を取り替えることができる。

したがって、シリンダーポンプの設置空間が小さくなり、シリンダーポンプによって薬液を注入している状態でも患者は自由に移動可能である。

また、シリンダー内でプランジャーで薬液を直接制御するので、時間当たり流量を精密に制御可能なので、ＧＰＳによるリモートコントロールが可能であり、患者による実時間薬液供給量をモニタリングすることができるので、看護人力の節減に非常に役立つことができる。

薬液の駆動装置と作動ユニットを着脱方式にし、作動ユニットを使い捨てにすることができるので、より安全な薬液供給が可能である。

また、シリンダーポンプの設置にポールを使わなくても良いので、ベッド、床、車寄子などの多様な位置に設置することができるので、人体と環境に有害なＰＶＣチューブなど、化石燃料で製作した多様な部属材料の使用量を減らし、これらを焼却するときに発生する発癌物質と環境公害を相当量減らすことができる。

本発明の実施例によるインフュージョンポンプの斜視図である。 図１のシリンダーポンプの駆動装置内部の駆動部の斜視図である。 図２の駆動部の正面図である。 図２の駆動部の断面図である。 図２の駆動部において、内側駆動ギアを回転させる内側伝動ギア及び内側従動ギアの概略図である。 図２の駆動部において、外側駆動ギアを回転させる外側伝動ギア及び外側従動ギアの概略図である。 図５及び図６を重畳して示す概略図である。 図２の駆動部において、内側駆動ギアが形成された内側駆動ギア軸の左側面図である。 図８の内側駆動ギア軸の正面図である。 図２の駆動部において、外側駆動ギアが形成された外側駆動ギア軸の左側面図である。 図１０の外側駆動ギア軸の正面図である。 図１のシリンダーポンプの作動ユニットの分解斜視図である。 図１２の作動ユニットにおいて、上部ケーシングの底面図である。 図１３の上部ケーシングの正断面図である。 図１２の作動ユニットにおいて、上部回転部材の平面図である。 図１５の上部回転部材の底面図である。 図１２の作動ユニットにおいて、下部回転部材の平面図である。 図１７の下部回転部材の底面図である。 図１２の作動ユニットにおいて、プランジャーの正面図である。 図１２の作動ユニットにおいて、下部ケーシングの平面図である。 図２０の下部ケーシングの正断面図である。 図１２の作動ユニットの組立の後、作動ユニットの作動手順を概略的に説明する図である。

以下、本発明を好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。下記の各図の構成要素に参照符号を付け加えるに当たり、同一構成要素には、たとえ異なる図面に示されていてもできるだけ同一符号与えるようにし、本発明の要旨を不必要にあいまいにすることができると判断される公知の機能及び構成についての詳細な説明は省略する。

本発明によるシリンダーポンプは、従来技術のチューブを圧搾する方式またはプランジャー（Ｓｙｒｉｎｇｅ）を押して流量を調節する方式ではなく、チューブ状のシリンダー内の二つのインペラーが一つずつ交互に１回転することにより薬液の流入と流出を同時に行う方式、すなわち流量を直接統制する方式の原理を用いる。

したがって、本発明で使用する方式は、シリンダーとインペラーの大きさ、回転速度によって微小流量から多大な流量まで多様に調節することができる。

したがって、本発明の核心は作動部でインペラーの微細変位によって正確に微小流量を調節することである。

特に、本発明によるシリンダーポンプは、駆動装置と前記駆動装置に着脱可能な作動ユニットで構成される。よって、前記駆動装置は永久的に使うことができ、前記作動ユニットは使い捨てに使うことができる。

図１は本発明の実施例によるシリンダーポンプの斜視図である。前記シリンダーポンプは駆動装置１００と作動ユニット２００を含んでなる。前述したように、前記作動ユニット２００は使い捨てとして前記駆動装置１００に着脱可能である。

前記駆動装置１００は、前記駆動装置の一方のプランジャーを前記流入管と前記流出管の間に位置固定させた状態で他方のプランジャーが一方のプランジャーの一側面に接触したままで回転して一方のプランジャーの他側面に接触して一方のプランジャーをシフトさせて前記流入管と前記流出管の間に位置させる第１駆動機構と、他方のプランジャーを前記流入管と前記流出管の間に位置固定させた状態で一方のプランジャーが他方のプランジャーの一側面に接触したままで回転して他方のプランジャーの他側面に接触して他方のプランジャーをシフトさせて前記流入管と前記流出管の間に位置させる第２駆動機構とを含み、前記第１駆動機構と第２駆動機構は互いに交互に作動する。

したがって、前記駆動装置１００はハウジング１０２を含み、前記ハウジング１０２の一側には前記作動ユニット２００が装着されるための装着部１０４が設けられ、前記装着部１０４には後述する駆動部の内側駆動ギア１４６及び外側駆動ギア１５０が位置する。

前記ハウジング１０２の一側には前記作動ユニット２００を任意に操作するための操作部１０６が配置される。

図２は前記シリンダーポンプの駆動装置１００内部の駆動部の斜視図、図３は前記駆動部の正面図、図４は前記駆動部の断面図である。

前記駆動部の駆動手段は一つの駆動モーター１０８であり、前記駆動モーター１０８を複数のギア列を介して前記内側駆動ギア１４６及び前記外側駆動ギア１５０をそれぞれ駆動させる。

前記駆動モーター１０８は第１ブラケット１１０に固定設置され、前記駆動モーター１０８の出力軸１１２はメイン駆動ギア１１４と一体的に連結され、前記メイン駆動ギア１１４はトルク比を高めるためにメイン減速ギア１１６と噛み合う。すなわち、前記メイン減速ギア１１６は前記メイン駆動ギア１１４より歯数が多いので、回転減速によってトルクを増加させるようになる。これにより、前記駆動モーター１０８に加わる負荷を減らすことができ、容量による前記駆動モーター１０８の選択範囲が広くなる。

前記メイン減速ギア１１６はメイン駆動軸１１８に一体的に連結される。図３に示すように、前記メイン駆動軸１１８は第１ブラケット１１０に固定される第１ベアリング１２０及び第２ブラケット１２２に固定される第２ベアリング１３２に回転可能に支持される。

前記第１ブラケット１１０及び前記第２ブラケット１２２は前記ハウジング１０２に固定される。また、前記第１ブラケット１１０と前記第２ブラケット１２２の支持及び前記ハウジング１０２との固定のために、第１支持部１１１及び第２支持部１４０が形成できる。

そして、内側伝動ギア１２４と外側伝動ギア１２８が前記メイン駆動軸１１８に一体的に設置される。よって、前記内側伝動ギア１２４と前記外側伝動ギア１２８の回転速度は同一である。

前記内側伝動ギア１２４は、図５に示すように、内側従動ギア１２６と噛み合い、前記外側伝動ギア１２８は、図６に示すように、外側従動ギア１３０と噛み合う。

前記内側伝動ギア１２４と前記外側伝動ギア１２８は同一ギアであるが、前記メイン駆動軸１１８に固定されるとき、前記メイン駆動軸１１８を基準として図７のように投影すると、互いに線対称となる位置に設置される。

まず、前記内側伝動ギア１２４と前記内側従動ギア１２６の関係を説明する。図５に示すように、前記内側伝動ギア１２４は４０個の歯が位置することができる円周に２２個の歯のみが形成され、残り部分である角度αの領域には歯がない。よって、前記内側伝動ギア１２４の２２個の歯のみが前記内側従動ギア１２６と噛み合って前記内側従動ギア１２６を回転させる。

前記内側従動ギア１２６には２４個の歯が形成される。よって、一つの歯が占有する中心角は１５°であり、前記内側伝動ギア１２４が一回転する間、前記内側従動ギア１２６は３３０°の回転が可能である。すなわち、前記内側従動ギア１２６は１回転でなく２個の歯が占める中心角である３０°の分だけ回転できなくなる。この際、前記内側従動ギア１２６の不足な回転角３０°は後述するプランジャー２７８、２８０が占める中心角と同一である。よって、前記プランジャー２７８、２８０が占める中心角が小さくなれば、これにより前記内側伝動ギア１２４の１回転当たりの前記内側従動ギア１２６の回転角が大きくなる。

結局、前記内側伝動ギア１２４の直径及び歯数と前記内側従動ギア１２６の直径及び歯数は前記内側伝動ギア１２４の１回転の際に前記内側従動ギア１２６を３６０°から前記プランジャー２７８、２８０が占める中心角を差し引いた角度だけ回転させることができれば充分であり、必要な場合にはより多いギアを使うこともできる。

ついで、前記外側伝動ギア１２８と前記外側従動ギア１３０の関係を説明する。図６に示すように、前記外側伝動ギア１２８は４０個の歯が位置することができる円周に２２個の歯のみが形成され、残り部分である角度βの領域は歯がない。よって、前記外側伝動ギア１２８の２２個の歯のみが前記外側従動ギア１３０と噛み合って前記外側従動ギア１３０を回転させる。

前記外側従動ギア１３０は２４個の歯が形成される。よって、一つの歯が占有する中心角は１５°であり、前記外側伝動ギア１２８が一回転する間、前記外側従動ギア１３０は３３０°の回転が可能である。すなわち、前記外側従動ギア１３０は１回転ではなく２個の歯が占める中心角である３０°の分だけ回転できなくなる。この際、前記外側従動ギア１３０の不足な回転角３０°は後述するプランジャー２７８、２８０が占める中心角と同一である。よって、前記プランジャー２７８、２８０が占める中心角が小さくなれば、これにより、前記外側伝動ギア１２８の１回転当たりの前記外側従動ギア１３０の回転角が大きくなる。

結局、前記外側伝動ギア１２８の直径及び歯数と前記外側従動ギア１３０の直径及び歯数は、前記外側伝動ギア１２８の１回転の際、前記外側従動ギア１３０を３６０°から前記プランジャー２７８、２８０が占める中心角を差し引いた角度だけ回転させることができれば充分であり、必要な場合にはより多いギアを使うこともできる。

そして、前記内側従動ギア１２６と前記外側従動ギア１３０は互いに影響を及ぼさないで独立して回転するようになる。よって、このために、前記内側従動ギア１２６は内側駆動軸１４４に設置され、前記外側従動ギア１３０は前記内側駆動軸１４４のジャーナル部１４５が挿入されるボス部１５２が形成される。この結果、前記外側従動ギア１３０は前記ボス部１５２と前記ジャーナル部１４５の滑り回転運動によって前記内側従動ギア１２６と独立して回転することができる。

前記内側駆動軸１４４は、前記第１ブラケット１１０に固定設置される第３ベアリング１２９及び第３ブラケット１４２の一方に固定設置される第４ベアリング１３４によって回転可能に軸支される。前記外側駆動軸１４８は、前記第３ブラケット１４２の他方に固定設置される第５ベアリング１３６と前記第２ブラケット１２２に固定設置される第６ベアリング１３８によって回転可能に軸支される。前記第３ブラケット１４２は前記ハウジング１０２に固定される。

そして、前記内側駆動軸１４４の一端には内側駆動ギア１４６が形成され、前記外側駆動軸１４８の一端には外側駆動ギア１５０が形成され、図２及び図３に示すように、前記外側駆動ギア１５０の端部より前記内側駆動ギア１４６が突出するように設置される。

本発明の実施例においては、前記外側駆動ギア１５０と前記内側駆動ギア１４６のいずれも十字形に形成され、前記外側駆動ギア１５０と前記内側駆動ギア１４６の形状に制限はない。

そして、前記第３ブラケット１４２には前記内側駆動ギア１４６と前記外側駆動ギア１５０の任意回転を阻止することができる内側及び外側姿勢維持装置１３３、１３７が設置される。

前記内側及び外側姿勢維持装置１３３、１３７には、図５及び図６に示すように、前記内側従動ギア１２６と前記外側従動ギア１３０の表面（上面または下面）にそれぞれ形成される内側従動ギア突起１２７と外側従動ギア突起１３１に対応する内側突起座１３５と外側突起座１３９が形成される。

前記内側従動ギア突起１２７及び前記外側従動ギア突起１３１は半径方向外側の端部が丸くラウンド処理されたバー（ｂａｒ）状の突出構造を持ち、前記内側突起座１３５と前記外側突起座１３９は、前記内側及び外側従動ギア突起１２７、１３２が定着できるように、略Ｍ字形に形成される。前記内側及び外側従動ギア突起１２７、１３２のＭ字形もラウンド処理されることにより、外力が加わる場合、前記内側従動ギア突起１２７及び前記外側従動ギア突起１３１が前記内側及び外側従動ギア突起１２７、１３２から離脱できるように形成される。

前記駆動装置１００は基本的に前述したように構成される。ついで、前記駆動装置１００の出力形態、つまり前記駆動モーター１０８の回転による前記外側駆動ギア１５０と前記内側駆動ギア１４６の作動方式について説明する。

前記駆動モーター１０８の回転は前記メイン駆動ギア１１４を介して前記メイン減速ギア１１６に伝達されて減速及びトルク増大が生じる。そして、前記メイン減速ギア１１６の回転によって前記メイン駆動軸１１８が回転し、前記内側伝動ギア１２４と前記外側伝動ギア１２８は同一角速度及び同一回転方向に回転するようになる。

この際、図７の状態を初期状態とすれば、前記メイン駆動軸１１８が時計方向に１／２回転する間、前記外側伝動ギア１２８は前記外側従動ギア１３０を３００°だけ回転させるようになる（すなわち、２０個の歯の分だけ回転）。そして、前記内側伝動ギア１２６は初期にだけ３０°の分だけ前記内側従動ギア１２６を回転させ（すなわち、二つの歯の分だけ回転）、その後には前記内側従動ギア１２６を回転させない。

ついで、この状態で、前記メイン駆動軸１１８が時計方向にさらに１／２回転する間、前記内側伝動ギア１２４は前記内側従動ギア１２６を３００°だけ回転させるようになる（すなわち、２０個の歯の分だけ回転）。そして、前記外側伝動ギア１２８は初期にだけ３０°だけ前記外側従動ギア１３０を回転させ（すなわち、二つの歯の分だけ回転）、その後には前記外側従動ギア１３０を回転させない。

すなわち、前記内側従動ギア１２８と前記外側従動ギア１３０はそれぞれ３００°だけ回転する間はいずれか一方のみ回転するが、図７に斜線で表示されたγの領域（すなわち、二つの歯の分だけの各領域、３０°）では同時に回転するようになる。

したがって、前記駆動モーター１０８の回転によって前記内側従動ギア１２６と前記外側従動ギア１３０は、
（１）前記内側従動ギア１２６のみの３００°回転
（２）前記内側従動ギア１２６と前記外側従動ギア１３０が同時に３０°回転
（３）前記外側従動ギア１３０のみの３００°回転
（４）前記内側従動ギア１２６と前記外側従動ギア１３０が同時に３０°回転
を繰り返し遂行するようになる。

これにより、前記内側従動ギア１２６と前記外側従動ギア１３０と一体的に形成された前記内側駆動ギア１４６と前記外側駆動ギア１５０がそれぞれ独立して回転するようになる。

ただ、前記内側駆動ギア１４６と前記外側駆動ギア１５０が後述のプランジャー２７８、２８０をそれぞれ駆動させる過程で、前記一対のプランジャー２７８、２８０の間に負圧または正圧が作用することになる。よって、このような前記一対のプランジャー２７８、２８０の間の負圧または正圧によって前記プランジャー２７８、２８０の角位置（ａｎｇｌｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）が変動しないように、前記内側駆動ギア１４６と前記外側駆動ギア１５０が設置される前記外側駆動軸１４８及び前記内側駆動軸１４４には前述したように姿勢維持装置１３３、１３７がさらに設置されることが好ましい。

したがって、前記姿勢維持装置１３３、１３７によって、前記プランジャー２７８、２８０の角位置（ａｎｇｌｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）の意図しない変動は発生しなくなり、ギア歯の結合と分離が繰り返し起こる前記内側伝動ギア１２４と前記内側従動ギア１２６の間、かつ前記外側伝動ギア１２８と前記外側従動ギア１３０の間のバックラッシュを抑制することができる。

ついで、前記シリンダーポンプの駆動装置１００に着脱される前記作動ユニット２００について説明する。前記作動ユニット２００は前記駆動装置１００の前記内側駆動ギア１４６と前記外側駆動ギア１５０の回転運動によって作動する。ここで、前記内側駆動ギア１４６と前記外側駆動ギア１５０の回転運動は、前述した駆動装置１００で作動させることができるが、前述した運動特性を満足する限り、前記駆動装置１００の構成の制限はない。

前記作動ユニット１００は基本的に胴体を成す上部ケーシング２０２及び下部ケーシング２６４と、前記上部ケーシング２０２に挿入される上部回転部材２２２と、前記下部ケーシング２６４に挿入される下部回転部材２４４とを含んでなる。

前記上部ケーシング２０２には、薬液が前記作動ユニット１００の内部に流入される流入管２１４と、薬液を薬液チューブなどに供給する流出管２１６が設けられる。前記流入管２１４と前記流出管２１６は前記下部ケーシング２６４に形成されるか、あるいは前記上部ケーシング２０２と前記下部ケーシング２６４に半分ずつ形成されることも可能である。

また、前記上部ケーシング２０２と前記下部ケーシング２６４にはそれぞれ上部シリンダー２１２と下部シリンダー２７０が設けられ、前記上部ケーシング２０２と前記下部ケーシング２６４、かつ前記上部回転部材２２０と前記下部回転部材２４４の外周面によって単一チューブ状のシリンダーとなる。そして、前記シリンダーに前記流入管２１４と前記流出管２１６が連通するように形成される。

前記流入管２１４と前記流出管２１６は、図１３及び図２０に示すように、前記上部ケーシング２０２と前記下部ケーシング２６４の中心に対して厚さの１／２だけ偏位される。また、前記流入管２１４と前記流出管２１６の間の角度は３０°である。これは、後述するプランジャー２７８、２８０が占める中心角３０°と一致し、前記プランジャー２７８、２８０のいずれか一つが前記流入管２１４と前記流出管２１６の間に位置するとき、前記流入管２１４と前記流出管２１６を閉鎖しないようにするためである。

前記上部ケーシング２０２は、図１３及び図１４に示すように、回転体である上部ケーシング胴体２０４と、前記上部ケーシング胴体２０４の中心部に前記外側駆動ギア１５０及び前記内側駆動ギア１４６が貫通するように形成された貫通孔２０６と、前記上部回転部材２２０が挿入される上部回転部材凹部２１０と、プランジャー２７８、２８０の移動空間をなす上部シリンダー２１２と、前記上部ケーシング胴体２０４の周辺部に形成される上部外縁密閉座２０３と、流入管２１４及び流出管２１６とを含む。

そして、前記上部回転部材凹部２１０には上部密閉部材２１８が位置することができる上部密閉座２０８が形成される。

前記上部ケーシング２０２の上部外縁密閉座２０３と対応して、下部ケーシング２６４には下部外縁密閉座２７４が形成され、前記上部外縁密閉座２０３と前記下部外縁密閉座２７４の間に外縁密閉部材２９４が配置される。

前記上部外縁密閉座２０３と前記下部外縁密閉座２７４のいずれか一方は突出形態になって、前記外縁密閉部材２９４を他方側に押し付けて密閉力を向上させることが好ましい。

また、前記上部ケーシング胴体２０４の外側に上部結合突起２０５が形成され、下部ケーシング２６４の下部ケーシング胴体２７２の外側に下部結合突起２７６が形成され、前記上部ケーシング２０２と前記下部ケーシング２６４がボルト及びナットのような締結手段によって結合可能になる。

前記上部回転部材２２０は、図１５及び図１６に示すように、上側は前記上部回転部材凹部２１０に挿入され、下側は前記上部シリンダー２１２とともにシリンダーの上部をなすように丸く形成された上部回転部材胴体２２２と、前記上部回転部材胴体２２２の一側に一体的に形成された上部プッシュ部材２３０とを含む。

前記上部回転部材２２０の上側には前記上部密閉部材２１８が位置する上部上側密閉溝２２４が形成され、前記上部回転部材２２０の下側には中間密閉部材２４２が位置する上部下側密閉溝２４０が形成されるように、前記上部下側密閉溝２４０の内外側に間隔を置いて上部下側密閉突条２３６、２３８が突設される。

前記上部プッシュ部材２３０の両側には、プランジャー２７８に容易に固定できるように、上部結合突起２３２、２３４が形成される。

そして、前記上部回転部材２２０の中心には前記外側駆動ギア１５０が結合する外側駆動ギア結合孔２２６が形成され、前記外側駆動ギア結合孔２２６と同心を成しながら前記内側駆動ギア１４６が貫通するように内側駆動ギア貫通孔２２８が形成される。この際、前記外側駆動ギア結合孔２２６は、前記外側駆動ギア１５０が堅く固定されるように、前記外側駆動ギア１５０と同一あるいはそれより小さな断面積を持つようにすることが好ましく、前記内側駆動ギア貫通孔２２８は前記内側駆動ギア１４６の最大直径より大きい断面を持つようにして接触を減らすことが好ましい。

前記上部ケーシング２０２は、図１３及び図１４に示すように、回転体である上部ケーシング胴体２０４と、前記上部ケーシング胴体２０４の中心部に前記外側駆動ギア１５０及び前記内側駆動ギア１４６が貫通するように形成された貫通孔２０６と、前記上部回転部材２２０が挿入される上部回転部材凹部２１０と、プランジャー２７８、２８０の移動空間をなす上部シリンダー２１２と、流入管２１４及び流出管２１６とを含む。

そして、前記上部回転部材凹部２１０には上部密閉部材２１８が位置することができる上部密閉座２０８が形成される。

前記下部回転部材２４４は、図１７及び図１８に示すように、上側下部シリンダー２７０とともにシリンダーの下部を形成するように丸く形成され、下側は下部回転部材凹部２６８に挿入される下部回転部材胴体２４６と、前記下部回転部材胴体２４６の一側に一体的に形成された下部プッシュ部材２５６とを含む。

前記上部回転部材２４４の上側には中間密閉部材２４２が位置する下部上側密閉溝２５２を形成するように前記下部上側密閉溝２５２の内外側に間隔を置いて下部上側密閉突条２４８、２５０が突設され、前記下部回転部材２４４の下側には下部密閉部材２６３が位置する下部下側密閉溝２６２が形成される。

前記下部プッシュ部材２５６の両側には、プランジャー２８０に容易に固定できるように、下部結合突起２５８、２６０が形成される。

そして、前記下部回転部材２４４の中心には前記内側駆動ギア１４６が結合する内側駆動ギア結合孔２５４が形成される。この際、前記内側駆動ギア結合孔２５４は前記内側駆動ギア１４６が堅く固定されるように前記内側駆動ギア１４６と同一あるいはそれより小さな断面積を持つようにすることが好ましい。

ついで、前記プランジャー２７８、２８０は、図１９に示すように、前記上部プッシュ部材２３０と前記下部プッシュ部材２５６に固定される。前記プランジャー２７８、２８０は前記シリンダーと同一断面積を持つとともに同一曲率で屈曲され、その中心角は前述したように３０°である。前記プランジャー２７８、２８０の中心角は前記流入管２１４と前記流出管２１６の間の中心角と同様である。

そして、前記プランジャー２７８、２８０の中心には前記上部プッシュ部材２３０または前記下部プッシュ部材２５６が挿入される挿着溝２８８が形成され、前記挿着溝２８８の左右側には前記上部結合突起２３２、２３４または前記下部結合突起２５８、２６０と結合される結合孔２９０、２９２が形成される。また、前記プランジャー２７８、２８０の外周面両側にはＯリング２８２、２８４が設けられることで、前記プランジャー２７８、２８０が前記シリンダーの内壁面に確かに密着することができる。

前記下部ケーシング２６４は、図２０及び図２１に示すように、回転体である下部ケーシング胴体２７２と、前記下部回転部材２４４が挿入される下部回転部材凹部２６８と、プランジャー２７８、２８０の移動空間をなす下部シリンダー２７０とを含む。

そして、前記下部回転部材凹部２６８には下部密閉部材２６３が位置することができる下部密閉座２６６が形成される。

前記下部ケーシング胴体２７２の周辺部には、前述したように、下部外縁密閉座２７４が形成され、また、前記上部ケーシング胴体２０４の外側に上部結合突起２０５が形成され、前記下部ケーシング２６４の下部ケーシング胴体２７２の外側に下部結合突起２７６が形成されて前記上部ケーシング２０２の上部結合突起２０５と対応する。

前記作動ユニット２００は基本的に前述したように構成される。以下、その組み立てられた状態及び作動方法について説明する。

図２２は前記作動ユニット２００の前記上部回転部材２２２と前記下部回転部材２４４を組み立てた後、前記作動ユニット１００の作動手順を概略的に説明する図である。

図２２に示すように、下部ケーシング２６４を基準として説明し、流入管２１４及び流出管２１６は上部ケーシング２０２に設置されたが、理解の便宜上、下部ケーシング２６４に連通するものとして示す。また、流出管と流入管の位置は前記プランジャー２７８、２８０が時計方向に回転する場合を基準とし、前記プランジャー２７８、２８０の回転方向が反時計方向であれば、図面符号２１６は流入管となり、図面符号２１４は流出管となる。

市販の製品は密封状態にあり、図２２ａに示したプランジャー２７８、２８０が時計方向にさらに回転して前記プランジャー２７８、２８０が前記流出管２１６及び流入管２１４を閉鎖した状態である。

そして、動作開始状態は、図２２ａに示すように、いずれか一つのプランジャー２８０が前記流出管２１６及び前記流入管２１４の間に位置し、他のプランジャー２７８が流入管２１４を閉鎖した状態である。密封状態から動作開始状態は前記駆動装置１００の動作によって実現される。

ついで、前記プランジャー２７８が図２２ｂのように時計方向に回転し始めれば、前記シリンダー内に負圧が発生して前記流入管２１４を通じて薬液が前記シリンダー内に流入される。そして、時計方向の回転を続ければ、図２２ｃに示すように、前記プランジャー２７８は前記流出管２１６及び前記流入管２１４の間に位置したプランジャー２８０に当接することになる。すなわち、前記プランジャー２７８は３００°を回転するようになる。この状態は、前記プランジャー２７８が前記流出管２１６を閉鎖した状態である。

そして、先行のプランジャー２８０と後行のプランジャー２７８が同時に３０°だけ時計方向に回転する。よって、図２２ｄに示すように、後行のプランジャー２７８が前記流出管２１６及び前記流入管２１４の間に位置するようになる。この状態で、図２２ｅ及び図２２ｆに示すように、前記プランジャー２８０が時計方向に回転しながら前記プランジャー２８０より回転方向に（時計方向に）先方に位置した前記シリンダー内の薬液が前記流出管２１６を通じて排出される。同時に、前記流入管２１４によって薬液が前記プランジャー２８０の後側に流入されて前記シリンダーの内部を満たすようになる。言い換えれば、回転するプランジャー２８０によって薬液の排出と流入が同時になされる。

そして、前記プランジャー２８０が時計方向の回転を続ければ、図２２ｇに示すように、前記プランジャー２８０は前記流出管２１６及び前記流入管２１４の間に位置したプランジャー２７８に当接するようになる。すなわち、前記プランジャー２８０は３００°を回転するようになる。この状態は、前記プランジャー２８０が前記流出管２１６を閉鎖した状態である。

また、先行のプランジャー２７８と後行のプランジャー２８０が同時に３０°だけ時計方向に回転して、再び図２２ａのような状態に戻る。

前述したように、前記プランジャー２７８、２８０がそれぞれ１回転ずつ行えば、再び図２２ａ〜図２２ｇに示す動作を繰り返し遂行するようになる。よって、前記作動ユニット２００は薬液の供給を連続的に遂行することができ、前記プランジャー２７８、２８０の回転速度を制御することによって薬液供給量の微細調節が可能になる。

以下、前記作動ユニット２００の作動過程を前記作動装置１００に関連させて説明する。前記プランジャー２８０は内側駆動ギア１４６に連結され、前記プランジャー２７８は外側駆動ギア１５０に連結される。

したがって、図２２ａの状態で前記外側駆動ギア１５０が先に回転し始め、前記外側駆動ギア１５０が３００°だけ回転すれば、前記プランジャー２７８が時計方向に回転して、図２２ｃに示すように、前記流出管２１６及び前記流入管２１４の間に位置したプランジャー２８０に当接するようになる。この状態で、前述したように、外側駆動ギア１５０と前記内側駆動ギア１４６が同時に３０°だけ回転すれば、前記流出管２１６及び前記流入管２１４の間に前記プランジャー２７８が位置するようになり、前記プランジャー２８０は前記流入管２１４側に押し付けられる。

そして、さらに内側駆動ギア１４６が３００°だけ回転すれば、前記プランジャー２８０が時計方向に３００°だけ回転して、図２２ｇに示すように、前記流出管２１６及び前記流入管２１４の間に位置したプランジャー２７８に当接するようになる。この状態で、前述したように、外側駆動ギア１５０と前記内側駆動ギア１４６が同時に３０°だけ回転すれば、前記流出管２１６及び前記流入管２１４の間に前記プランジャー２８０が位置するようになり、前記プランジャー２７８は前記流入管２１４側に押し付けられる。

したがって、前記作動装置１００の内側駆動ギア１４６及び外側駆動ギア１５０の交互の回転動作によって、前記のような過程が繰り返されて前記作動ユニット２００の薬液の供給が連続的になされる。

また、前記プランジャー２７８、２８０の間に発生する正圧または負圧による前記プランジャー２７８、２８０の変位は前述した姿勢維持装置１３３、１３７によって制御することができるので、いつも定量の薬液供給が可能になる。

前記のように、本発明の好適な実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者であるなら下記の特許請求範囲に記載した本発明の思想及び領域から逸脱しない範疇内内で本発明を多様に修正及び変更することができるというのが理解可能であろう。

１００：駆動装置 １０２：ハウジング
１０４：装着部 １０６：操作部
１０８：駆動モーター １１０：第１ブラケット
１１１：第１支持部 １１２：出力軸
１１４：メイン駆動ギア １１６：メイン減速ギア
１１８：メイン駆動軸 １２０：第１ベアリング
１２２：第２ブラケット １２４：内側伝動ギア
１２６：内側従動ギア １２７：内側従動ギア突起
１２８：外側伝動ギア １２９：第３ベアリング
１３０：外側従動ギア １３１：外側従動ギア突起
１３２：第２ベアリング １３３：内側姿勢維持装置
１３４：第４ベアリング １３５：内側突起座
１３６：第５ベアリング １３７：外側姿勢維持装置
１３８：第６ベアリング １３９：外側突起座
１４０：第２支持部 １４２：第３ブラケット
１４３：拡径部 １４４：内側駆動軸
１４５：ジャーナル部 １４６：内側駆動ギア
１４８：外側駆動軸 １５０：外側駆動ギア
１５２：ボス部 ２００：作動ユニット
２０２：上部ケーシング ２０３：上部外縁密閉座
２０４：上部ケーシング胴体 ２０５：上部結合突起
２０６：貫通孔 ２０８：上部密閉座
２１０：上部回転部材凹部 ２１２：上部シリンダー
２１４：流入管 ２１６：流出管
２１８：上部密閉部材 ２２０：上部回転部材
２２２：上部回転部材胴体 ２２４：上部上側密閉溝
２２６：外側駆動ギア結合孔 ２２８：内側駆動ギア貫通孔
２３０：上部プッシュ部材 ２３２、２３４：上部結合突起
２３６、２３８：上部下側密閉突条 ２４０：上部下側密閉溝
２４２：中間密閉部材 ２４４：下部回転部材
２４６：下部回転部材胴体 ２４８、２５０：下部上側密閉突条
２５２：下部上側密閉溝 ２５４：内側駆動ギア結合孔
２５６：下部プッシュ部材 ２５８、２６０：下部結合突起
２６２：下部下側密閉溝 ２６３：下部密閉部材
２６４：下部ケーシング ２６６：下部密閉座
２６８：下部回転部材凹部 ２７０：下部シリンダー
２７２：下部回転部材胴体 ２７４：下部外縁密閉座
２７６：下部結合突起 ２７８、２８０：プランジャー
２８２、２８４：Ｏリング ２８６：プランジャー胴体
２８８：挿着溝 ２９０、２９２：結合孔
２９４：外縁密閉部材

Claims (12)

1. 内部に上部回転部材が回転可能に挿入される上部ケーシングと、
   前記上部ケーシングと結合し、内部に前記上部回転部材とすべり回転接触する下部回転部材が回転可能に挿入される下部ケーシングとを含み、
   前記上部ケーシングの内壁面と前記上部回転部材の下側外周面と前記下部ケーシングの内壁面と前記下部回転部材の上側外周面は単一チューブ状のシリンダーをなし、
   前記上部回転部材と前記下部回転部材にはそれぞれ前記シリンダーの断面を遮断した状態で前記シリンダー内で回転運動するプランジャーが設置され、
   前記シリンダーには薬液が流入される流入管と薬液が流出される流出管が前記上部ケーシングと前記下部ケーシングの外周面から突設され、前記流入管と前記流出管の回転中心に対する中心角は一つのプランジャーの中心角（θ）の１倍以上かつ２倍以下となるように配置され、
   前記上部回転部材と前記下部回転部材は駆動装置に連結されてそれぞれ独立して回転されることを特徴とする、シリンダーポンプ。
2. 駆動装置は、
   一方のプランジャーを流入管と流出管の間に位置固定させた状態で、他方のプランジャーが一方のプランジャーの一側面に接触したままで回転して一方のプランジャーの他側面に接触して一方のプランジャーをシフトさせて前記流入管と前記流出管の間に位置させる第１駆動機構と、
   他方のプランジャーを前記流入管と前記流出管の間に位置固定させた状態で一方のプランジャーが他方のプランジャーの一側面に接触したままで回転して他方のプランジャーの他側面に接触して他方のプランジャーをシフトさせて前記流入管と前記流出管の間に位置させる第２駆動機構とを含み、
   前記第１駆動機構と前記第２駆動機構は交互に作動することを特徴とする、請求項１に記載のシリンダーポンプ。
3. 上部ケーシングと上部回転部材の間、下部ケーシングと下部回転部材の間、前記上部回転部材と前記下部回転部材の間、及び前記上部ケーシングの周辺部と前記下部ケーシングの周辺部の間にはそれぞれ密閉部材が挿入されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のシリンダーポンプ。
4. 上部ケーシングの中心部には駆動装置の外側駆動ギアと前記外側駆動ギアの中空に位置する内側駆動ギアが貫通する貫通孔が形成され、上部回転部材の中心部には前記外側駆動ギアと結合可能な外側駆動ギア結合孔と前記内側駆動ギアが貫通可能な内側駆動ギア貫通孔が同心上に重畳して形成され、下部回転部材の中心部には前記内側駆動ギアと結合可能な内側駆動ギア結合孔が形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダーポンプ。
5. 第１駆動機構と第２駆動機構のそれぞれには、一対のプランジャーの任意回転を抑制することができる姿勢維持装置が設けられることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載のシリンダーポンプ。
6. 上部ケーシングと下部ケーシングの対向面の最外縁にはそれぞれ上部外縁密閉座と下部外縁密閉座が形成され、前記上部外縁密閉座と前記下部外縁密閉座の間には外縁密閉部材が介在されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のシリンダーポンプ。
7. 上部外縁密閉座と下部外縁密閉座のいずれか一方は他方に向かって突設されていることを特徴とする、請求項６に記載のシリンダーポンプ。
8. 流出管を通じて排出される薬液の流量は、シリンダーの断面積と駆動装置によって駆動されるプランジャーの回転速度によって決まることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のシリンダーポンプ。
9. 駆動装置は、
   胴体を成し、一側にシリンダーポンプが着脱可能に装着される装着部を持つハウジング；
   前記ハウジングの内部に固定される第１ブラケットに設置される駆動モーター；
   前記第１ブラケットに回転可能に固定され、駆動モーターの出力軸に連結されて回転し、内側伝動ギアと外側伝動ギアが装着されるメイン駆動軸；
   前記ハウジングの内部に固定される第２ブラケットに回転可能に固定され、外周面に前記内側伝動ギアと噛み合う内側従動ギアを持ち、長手方向に長く形成されたジャーナル部の端部に上部回転部材と結合される内側駆動ギアが形成される内側駆動軸；及び
   前記内側駆動軸のジャーナル部に外挿されるボス部を持ち、前記第２ブラケットに回転可能に固定され、外周面に前記外側伝動ギアと噛み合う前記内側従動ギアと同一の外側従動ギアを持ち、前記ボス部の端部に下部回転部材と結合される外側駆動ギアが形成される外側駆動軸を含み、
   前記内側駆動ギアと前記外側駆動ギアは前記装着部を通じて露出され、
   前記内側伝動ギアと前記外側伝動ギアは同一ギアであり、それぞれ外周面の一部にだけギア歯が形成され、前記メイン駆動軸に対して互いに１８０度の位相差を持つように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のシリンダーポンプ。
10. 内側伝動ギア及び外側伝動ギアは１回転の際に内側従動ギア及び外側従動ギアを（３６０−θ）°だけ回転させ、このうち１／２回転ばかりで前記内側従動ギア及び前記外側従動ギアを（３６０−２×θ）°だけ回転させるようにそれぞれの外周面の一部にだけギア歯が形成されることを特徴とする、請求項９に記載のシリンダーポンプ。
11. 第２ブラケットには内側従動ギアと外側従動ギアがそれぞれ内側伝動ギア及び外側伝動ギアと噛み合わなかった状態で、その位置を維持することができる内側姿勢維持装置と外側姿勢維持装置が設けられることを特徴とする、請求項９又は１０に記載のシリンダーポンプ。
12. 内側姿勢維持装置及び外側姿勢維持装置には、内側従動ギア及び外側従動ギアのそれぞれの表面に形成された内側従動ギア突起及び外側従動ギアが定着することができるＭ字形の断面を持つ内側突起座及び外側突起座がそれぞれ形成されることを特徴とする、請求項１１に記載のシリンダーポンプ。
    

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