特許 7246258 ダイアフラムポンプ及びそれを用いた血液浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-16

(45)【発行日】2023-03-27

(54)【発明の名称】ダイアフラムポンプ及びそれを用いた血液浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F04B 43/06 20060101AFI20230317BHJP

   A61M 1/16 20060101ALI20230317BHJP

【ＦＩ】

F04B43/06 A

A61M1/16 100

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019109370

(22)【出願日】2019-06-12

(65)【公開番号】P2020200808

(43)【公開日】2020-12-17

【審査請求日】2021-12-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000226242

【氏名又は名称】日機装株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石▲崎▼ 文彦

(72)【発明者】

【氏名】毛受 佑哉

【審査官】井古田 裕昭

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－２５９７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４４７４５４０（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６８７７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ４３／０６

Ａ６１Ｍ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケースと、
前記ケース内の空間を第１空間と第２空間とに区画するダイアフラムと、
前記第１空間に送液対象液体を導入する流入流路、及び前記第１空間から前記送液対象液体を吐出する流出流路を有する送液流路と、
前記第２空間に充填された駆動流体の加圧、減圧を繰り返すことで、前記ダイアフラムを繰り返し変位させる加減圧装置を有する駆動部と、
前記流入流路と前記流出流路とを開閉するための弁機構と、を備え、
前記駆動部は、前記加減圧装置により前記駆動流体を加圧または減圧した後に前記駆動流体の圧力を開放するための圧力開放機構を有し、
前記加減圧装置及び前記圧力開放機構を制御する制御部をさらに備え、
前記加減圧装置は、前記第２空間と連通されたシリンダ、前記シリンダ内で進退可能に設けられた押し子、及び前記押し子を進退駆動させる押し子駆動部を有し、前記押し子駆動部により前記押し子を前記シリンダ内で進退させることで前記駆動流体の加圧、減圧を行う往復動ポンプからなり、
前記制御部は、前記加減圧装置により前記押し子を前記シリンダ内で後退させて前記駆動流体を減圧する減圧工程、前記圧力開放機構により前記駆動流体の圧力を開放する減圧開放工程、前記加減圧装置により前記押し子を前記シリンダ内で前記押し子を押し切った基準位置に達する前の所定の位置まで進出させて前記駆動流体を加圧する加圧工程、前記圧力開放機構により前記駆動流体の圧力を開放する加圧開放工程、前記押し子を前記基準位置まで移動させる押し子位置調整工程、を繰り返し実行する、
ダイアフラムポンプ。

【請求項2】

前記制御部は、
前記減圧工程にて、前記押し子を前記基準位置から後退させることで前記駆動流体を減圧するように構成された、
請求項１に記載のダイアフラムポンプ。

【請求項3】

前記押し子が前記基準位置にあることを検出可能な押し子位置検出部を備え、
前記制御部は、前記押し子位置調整工程にて、前記押し子位置検出部の検出に基づいて前記押し子を前記所定の位置から前記基準位置まで移動させる、
請求項２に記載のダイアフラムポンプ。

【請求項4】

前記制御部は、
前記減圧工程にて、前記押し子を前記基準位置から後退させ、所定時間が経過したとき前記押し子を停止させ、
前記加圧工程にて、前記押し子を進行させ、所定時間が経過して前記所定の位置に達したとき前記押し子を停止させる、
請求項１に記載のダイアフラムポンプ。

【請求項5】

前記ダイアフラムの位置を検出するダイアフラム位置検出部を備え、
前記制御部は、
前記減圧工程にて、前記ダイアフラムの位置が所定の減圧位置となったとき当該減圧工程を終了し、
前記加圧工程にて、前記ダイアフラムの位置が所定の加圧位置となったとき当該加圧工程を終了する、
請求項１乃至３の何れか１項に記載のダイアフラムポンプ。

【請求項6】

前記駆動流体が空気であり、
前記圧力開放機構は、一端が前記第２空間に連通され他端が大気開放された圧力開放用流路と、前記圧力開放用流路に設けられ前記圧力開放用流路を開閉する圧力開放弁と、を有する、
請求項１乃至５の何れか１項に記載のダイアフラムポンプ。

【請求項7】

前記駆動部が接続されるソケット部を備え、
前記ケース及び前記ダイアフラムは、前記ソケット部に対して取り外し可能に設けられている、
請求項１乃至６の何れか１項に記載のダイアフラムポンプ。

【請求項8】

患者の血液を体外循環させる血液回路、前記血液回路または前記血液回路に設けられた血液浄化器に供給液を供給する液供給流路、あるいは、前記血液浄化器からの排液を排出する排液流路に設けられる送液ポンプの少なくとも１つが、請求項１乃至６の何れか１項に記載のダイアフラムポンプである、
血液浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダイアフラムポンプ及びそれを用いた血液浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ダイアフラムポンプは、可撓性を有する膜であるダイアフラムをケース内で変位させ、送液対象となる液体が挿通されるケース内の空間（第１空間という）の容積を変化させることで、ポンプ動作を行う。ダイアフラムを変位させるための駆動源としては、メカ駆動式（カム方式、ソレノイド方式等）、電気駆動式（圧電素子等）、油圧駆動、空圧駆動が挙げられる。

【0003】

例えば、油圧駆動式あるいは空圧駆動式のダイアフラムポンプでは、ケース内においてダイアフラムにより第１空間と区画された空間（第２空間という）に充填された駆動流体を加圧、減圧することによりダイアフラムを変位させている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特公昭６１－４９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者らは、血液浄化装置の送液ポンプにダイアフラムポンプを適用することを考えた。血液浄化装置の大型化を避けるため、できるだけコンパクトなダイアフラムポンプが望まれる。

【0006】

そこで、本発明は、コンパクトなダイアフラムポンプ及びそれを用いた血液浄化装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記課題を解決することを目的として、ケースと、前記ケース内の空間を第１空間と第２空間とに区画するダイアフラムと、前記第１空間に送液対象液体を導入する流入流路、及び前記第１空間から前記送液対象液体を吐出する流出流路を有する送液流路と、前記第２空間に充填された駆動流体の加圧、減圧を繰り返すことで、前記ダイアフラムを繰り返し変位させる加減圧装置を有する駆動部と、前記流入流路と前記流出流路とを開閉するための弁機構と、を備え、前記駆動部は、前記加減圧装置により前記駆動流体を加圧または減圧した後に前記駆動流体の圧力を開放するための圧力開放機構を有し、前記加減圧装置及び前記圧力開放機構を制御する制御部をさらに備え、前記加減圧装置は、前記第２空間と連通されたシリンダ、前記シリンダ内で進退可能に設けられた押し子、及び前記押し子を進退駆動させる押し子駆動部を有し、前記押し子駆動部により前記押し子を前記シリンダ内で進退させることで前記駆動流体の加圧、減圧を行う往復動ポンプからなり、前記制御部は、前記加減圧装置により前記押し子を前記シリンダ内で後退させて前記駆動流体を減圧する減圧工程、前記圧力開放機構により前記駆動流体の圧力を開放する減圧開放工程、前記加減圧装置により前記押し子を前記シリンダ内で前記押し子を押し切った基準位置に達する前の所定の位置まで進出させて前記駆動流体を加圧する加圧工程、前記圧力開放機構により前記駆動流体の圧力を開放する加圧開放工程、前記押し子を前記基準位置まで移動させる押し子位置調整工程、を繰り返し実行する、ダイアフラムポンプを提供する。

【0008】

また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、患者の血液を体外循環させる血液回路と、前記血液回路、あるいは前記血液回路に設けられた血液浄化器に供給液を供給する液供給流路と、前記血液浄化器からの排液を排出する排液流路と、を備え、前記血液回路、前記液供給流路、または前記排液流路に設けられる送液ポンプの少なくとも１つが、前記ダイアフラムポンプである、血液浄化装置を提供する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、コンパクトなダイアフラムポンプ及びそれを用いた血液浄化装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施の形態に係る血液浄化装置の概略構成図である。

【図2】本発明の一実施の形態に係るダイアフラムポンプを示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はケースの断面図、（ｃ）は往復動ポンプの概略構成図である。

【図3】制御部における制御フローを示すフロー図である。

【図4】（ａ）は本発明における押し子の駆動範囲を説明する図であり、（ｂ）は従来例における押し子の駆動範囲を説明する図である。

【図5】制御部における制御フローの一変形例を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

【0012】

（血液浄化装置）
まず、本実施の形態に係るダイアフラムポンプを適用する血液浄化装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る血液浄化装置の概略構成図である。

【0013】

図１に示すように、血液浄化装置１０は、患者の血液を体外循環させる血液回路１１または血液回路１１に設けられた血液浄化器１２に供給液を供給する液供給流路１３と、血液浄化器１２からの排液を排出する排液流路１４と、を備えている。図１の例では、液供給流路１３が、血液浄化器１２に透析液を供給する透析液流路１３ａである場合を示している。ただし、これに限らず、液供給流路１３は、補充液を血液回路１１に直接供給する補充液流路であってもよいし、透析液流路１３ａと補充液流路の両方を有していてもよい。

【0014】

血液回路１１は、例えば可撓性を有するチューブ等から構成される。血液回路１１には、血液の流れにおける上流側から下流側にかけて、血液ポンプ１１１、血液浄化器１２、気液分離器１１２が順次設けられている。血液ポンプ１１１は、血液を送液する送液ポンプである。気液分離器１１２は、血液から気泡を除去するためのものである。

【0015】

透析液流路１３ａには、逆浸透膜（ＲＯ（Reverse Osmosis）膜）を用いて清浄な水（透析用水という）を製造するＲＯ装置（不図示）から、透析用水が供給される。また、透析液流路１３ａには、Ａ原液及びＢ原液の２種類の透析液原液が供給される。両原液は、それぞれ原液貯留タンク１５１に貯留されており、原液流路１５２を介して原液貯留タンク１５１から透析液流路１３ａにそれぞれＡ原液とＢ原液とが供給される。両原液流路１５２には、Ａ原液またはＢ原液を送液する送液ポンプである原液注入ポンプ１５３がそれぞれ設けられている。透析液流路１３ａにて透析用水にＡ原液及びＢ原液が混合されることで、透析液が調整される。調整された透析液は、複式ポンプ１６を介して血液浄化器１２に導入される。

【0016】

血液浄化器１２からの排液は、排液流路１４を通り排出される。複式ポンプ１６は、透析液流路１３ａと排液流路１４とにわたって設けられており、血液浄化器１２に導入される透析液の量と、血液浄化器１２から排出される排液の量が等しくなるように、ポンプ動作を行う。また、排液流路１４には、複式ポンプ１６をバイパスするように除水流路１４ａが設けられており、この除水流路１４ａに、除水ポンプ１７が設けられている。除水ポンプ１７を駆動すると、血液浄化器１２に導入される透析液の量よりも、血液浄化器１２から排出される排液の量が多くなり、血液からの除水が行われる。除水ポンプ１７の送液量を調整することにより、血液からの除水量を調整することができる。

【0017】

本実施の形態に係る血液浄化装置１０では、血液回路１１、液供給流路１３（ここでは透析液流路１３ａ）、または排液流路１４に設けられる送液ポンプの少なくとも１つとして、本発明のダイアフラムポンプ１を用いる。図１の例では、除水ポンプ１７にダイアフラムポンプ１を用いる場合を示しているが、これに限らず、血液ポンプ１１１、原液注入ポンプ１５３、複式ポンプ１６等の他の送液ポンプとして、ダイアフラムポンプ１を用いることもできる。

【0018】

なお、図１の構成はあくまで一例であり、血液浄化装置１０の具体的な構成は適宜変更可能である。

【0019】

（ダイアフラムポンプ１）
図２は、本形態に係るダイアフラムポンプ１を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はケースの断面図、（ｃ）は往復動ポンプの概略構成図である。図２（ａ）～（ｃ）に示すように、ダイアフラムポンプ１は、ケース２と、ケース２内の空間を第１空間２ａと第２空間２ｂとに区画するダイアフラム３と、第１空間２ａに送液対象液体（除水ポンプ１７の場合排液）を導入する流入流路４ａ、及び第１空間２ａから送液対象液体を吐出する吐出流路４ｂを有する送液流路４と、第２空間２ｂに充填された駆動流体の加圧、減圧を繰り返すことで、ダイアフラム３を繰り返し変位させる駆動部５と、流入流路４ａ及び吐出流路４ｂを開閉可能な弁機構６と、制御部７と、を備えている。

【0020】

ケース２は、硬質の樹脂成形品等からなる。ケース２は、第１空間２ａと連通され流入流路４ａが接続される第１接続部２１と、第１空間２ａと連通され流出流路４ｂが接続される第２接続部２２と、を一体に有している。また、ケース２は、第２空間２ｂと連通され外方へと突出する突出部２３を一体に有している。また、圧力検出装置１は、ケース２と別体に形成され、突出部２３が挿入され接続されるソケット部２４を備えている。図示していないが、ソケット部２４には、後述する駆動用流路５３が接続されており、突出部２３をソケット部２４に挿入し接続することで、駆動用流路５３と第２空間２ｂとが連通される。ケース２は、ソケット部２４から突出部２３を離脱させることにより、ソケット部２４から取り外し可能に構成されており、これにより、ケース２を使い捨てにできるようになっている。なお、ケース２は全体を使い捨てにする必要はなく、例えばダイアフラム３よりも第２空間２ｂ側で分割可能とし、第１空間２ａを含む部分のケース２のみを使い捨てにするよう構成してもよい。なお、ケース２とソケット部２４とが別体に形成されることは必須ではなく、ケース２とソケット部２４とが一体に形成されていてもよい。

【0021】

ダイアフラム３は、可撓性を有する膜であり、ケース２の内部空間を、第１空間２ａと第２空間２ｂの２つの空間に区画するようにケース２内に設けられている。なお、ケース２やダイアフラム３の材質については、特に限定されない。

【0022】

流入流路４ａと流出流路４ｂは、ケース２の第１空間２ａに連通されている。なお、これに限らず、流入流路４ａと流出流路４ｂとが連結され、その連結部から延びる連結流路が、ケース２の第１空間２ａに連通されていてもよい。この場合、ケース２における第１空間２ａの接続口が１つでよくなり、シール部材等の部品を削減しコストの低減を図ることができる。

【0023】

流入流路４ａには、流入流路４ａを開閉可能な流入側電磁弁６ａが設けられている。また、流出流路４ｂには、流出側電磁弁６ｂが設けられている。これら流入側電磁弁６ａ、及び流出側電磁弁６ｂは、弁機構６を構成するものであり、制御部７により開閉制御される。

【0024】

弁機構６は、制御部７により、ダイアフラム３の変位に応じて流入流路４ａと流出流路４ｂとを開閉するように制御される。より詳細には、後述する減圧工程及び加圧開放工程において、流入側電磁弁６ａを開放し、流出側電磁弁６ｂを閉塞することで、送液対象液体が流入流路４ａから第１空間２ａに導入（吸入）される。また、後述する加圧工程及び減圧開放工程において、流入側電磁弁６ａを閉塞し、流出側電磁弁６ｂを開放することで、送液対象液体が第１空間２ａから流出流路４ｂへと送り出される。この動作を繰り返すことにより、送液が行われる。

【0025】

駆動部５は、加減圧装置５１と、圧力開放機構５２と、を有している。加減圧装置５１は、第２空間２ｂに充填された駆動流体の加圧、減圧を繰り返すことで、ダイアフラム３を繰り返し変位させるものである。本実施の形態では、加減圧装置５１として、往復動ポンプ５１ａを用いた。

【0026】

往復動ポンプ５１ａは、レシプロポンプ、プランジャポンプ、あるいはピストンポンプとも呼称されるものであり、駆動用流路５３を介して第２空間２ｂと連通されたシリンダ５１１と、シリンダ５１１内で進退可能に設けられた押し子（プランジャ又はピストン）５１２と、押し子５１２を進退駆動させる押し子駆動部５１３と、を有している。

【0027】

なお、加減圧装置５１として、コンプレッサや真空発生機等の陽圧・陰圧の発生源を用いることもできるが、圧力をコントロールするためのレギュレータや流路の切替機構が必要になりシステム構成が複雑で大きくなってしまい、動作音も大きくなってしまう。また、加減圧装置５１としてチューブをしごく蠕動ポンプを用いることもできるが、本実施の形態で加減圧装置５１として用いる往復動ポンプ５１ａと比較して、しごきチューブの経年劣化による消耗品交換が必要となってしまったり、しごき部による動作音が大きくなったりしてしまう。加減圧装置５１として往復動ポンプ５１ａを用いることで、簡易なシステム構成として小型化でき、動作音も小さくすることができる。

【0028】

第２空間２ｂ、駆動用流路５３、及びシリンダ５１１内には駆動流体が充填されており、往復動ポンプ５１ａの押し子駆動部５１３により押し子５１２をシリンダ５１１内で進退させることで、駆動流体の加圧、減圧を行うことができる。本実施の形態では、駆動流体として空気を用いた。押し子駆動部５１３としては、例えば、ステッピングモータを用いることができる。

【0029】

圧力開放機構５２は、加減圧装置５１としての往復動ポンプ５１ａにより駆動流体を加圧または減圧した後に駆動流体の圧力を開放する（圧力を大気圧に近づける）ためのものである。圧力開放機構５２は、一端が第２空間２ｂに連通され他端が大気開放された圧力開放用流路５２１と、圧力開放用流路５２１に設けられ圧力開放用流路５２１を開閉する圧力開放弁５２２と、を有している。図示の例では、圧力開放用流路５２１の一端は駆動用流路５３に接続されており、駆動用流路５３を介して第２空間２ｂに連通されている。

【0030】

本実施の形態では、駆動流体として空気を用いているため、圧力開放用流路５２１の他端を大気開放としている。ただし、駆動流体として液体を用いる場合、当該液体を貯留する容器に圧力開放用流路５２１の他端を接続するとよい。液体を貯留する容器は大気開放されていてもよいし、例えば風船状に膨張・収縮可能なものであってもよい。なお、駆動流体として液体を用いた場合には取り扱いがしにくくなるので、駆動流体としては空気を用いることがより望ましいといえる。また、本実施の形態では、駆動流体を開放する圧力を大気圧としているが、これに限らず、駆動流体を開放する圧力は大気圧でなくてもよい。

【0031】

駆動用流路５３には、エアフィルタ５３１が設けられている。エアフィルタ５３１は、所謂疎水性のフィルタであり、気体を通すが液体を通さない（液体を通す際の抵抗が非常に高い）ように構成されている。さらに、エアフィルタ５３１よりも往復動ポンプ５１ａ側の駆動用流路５３には、駆動流体の圧力を測定する圧力センサ５３２が設けられている。例えば、ダイアフラム３が破損する等して送液対象液体が第２空間２ｂ側に漏れ出してしまった場合、エアフィルタ５３１が濡れて往復動ポンプ５１ａにより加圧を行った際の駆動流体の圧力が高くなる。よって、制御部７にて、圧力センサ５３２の出力値が所定の閾値を超えたかを判定することで、ダイアフラムポンプ１の故障を検知することができる。

【0032】

制御部７は、上記故障検知に加え、弁機構６の開閉制御、加減圧装置５１としての往復動ポンプ５１ａの駆動制御、及び圧力開放機構５２の圧力開放弁５２２の開閉制御を行うものである。制御部７は、ＣＰＵ等の演算素子、メモリ等の記憶装置、ソフトウェア、インターフェイス等を適宜組み合わせて実現される。

【0033】

以下、制御部７における往復動ポンプ５１ａの駆動制御、及び圧力開放弁５２２の開閉制御について説明する。図３に示すように、制御部７は、減圧工程（ステップＳ１）、減圧開放工程（ステップＳ２）、加圧工程（ステップＳ３）、加圧開放工程（ステップＳ４）、及び押し子位置調整工程（ステップＳ５）を順次実行することを繰り返す。

【0034】

ステップＳ１の減圧工程では、まずステップＳ１１にて、押し子５１２を基準位置から後退させ、ステップＳ１２にて所定時間が経過したかを判定する。ステップＳ１２にてＮｏと判定された場合ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１２にてＹｅｓと判定された場合、ステップＳ１３にて、押し子５１２を停止させる。本実施の形態では、基準位置を、押し子５１２を押し切った位置（最も進出させた位置）とした。減圧工程を行うことにより、駆動流体が減圧され、第１空間２ａの容積が広がるようにダイアフラム３が変位する。このとき、制御部７により流入側電磁弁６ａを開放し、流出側電磁弁６ｂを閉塞することで、送液対象液体が流入流路４ａから第１空間２ａに導入（吸入）される。

【0035】

ステップＳ２の減圧開放工程では、ステップＳ２１にて、圧力開放弁５２２を開放して駆動流体を大気圧に開放した後、ステップＳ２２にて圧力開放弁５２２を閉塞する。減圧開放工程を行うことにより、駆動流体が大気圧となるため、ダイアフラム３が無負荷状態の位置へと戻る。ステップＳ２１で圧力開放弁５２２を開放する前に、送液対象液体が逆流してしまわないように、制御部７は、流入側電磁弁６ａを閉塞し、流出側電磁弁６ｂを開放する。なお、流出側電磁弁６ｂは閉塞してもよい。

【0036】

ステップＳ３の加圧工程では、ステップＳ３１にて押し子５１２を進出させ、ステップＳ３２にて所定時間が経過したかを判定する。ステップＳ３２にてＮｏと判定された場合ステップＳ３１に戻る。ステップＳ３２にてＹｅｓと判定された場合、ステップＳ３３にて、押し子５１２を停止させる。加圧工程を行うことにより、駆動流体が加圧され、第１空間２ａの容積が狭まるようにダイアフラム３が変位する。このとき、制御部７により流入側電磁弁６ａを閉塞し、流出側電磁弁６ｂを開放した状態に維持することで、送液対象液体が第１空間２ａから流出流路４ｂへと送り出される。

【0037】

なお、ステップＳ２の減圧開放工程により外部から空気を吸い込んでいるため、加圧工程時においては、減圧工程時よりも、第２空間２ｂ、駆動用流路５３、及びシリンダ５１１内に充填されている駆動流体のボリュームが大きくなる。そのため、例えば加圧工程で押し子５１２を基準位置まで進出させると、駆動流体が加圧され過ぎてダイアフラム３が破損する等の不具合が生じる可能性がある。よって、加圧時の圧力（絶対値）と減圧時の圧力（絶対値）を同程度とする場合には、加圧工程時には、減圧工程時よりも押し子５１２の移動距離を少なくする必要がある。本実施の形態では、加圧工程時に、減圧工程時よりも押し子５１２の移動距離を少なくした。

【0038】

ステップＳ４の加圧開放工程では、ステップＳ４１にて、圧力開放弁５２２を開放して駆動流体を大気圧に開放する。加圧開放工程を行うことにより、駆動流体が大気圧となるため、ダイアフラム３が無負荷状態の位置へと戻る。このとき、送液対象液体が逆流してしまわないように、制御部７は、流入側電磁弁６ａを開放し、流出側電磁弁６ｂを閉塞する。なお、流入側電磁弁６ａは閉塞してもよい。また、ステップＳ４の加圧開放工程で両電磁弁６ａ，６ｂを閉塞とし、ステップＳ５の押し子位置調整工程で押し子５１２を駆動させた後に、流入側電磁弁６ａを開放してもよいし、ステップＳ５を経て、再度、ステップＳ１を繰り返す場合、ステップＳ１の減圧工程で押し子５１２を駆動させた後に、流入側電磁弁６ａを開放してもよい。

【0039】

ステップＳ５の押し子位置調整工程では、ステップＳ５１にて、押し子５１２を基準位置（ここでは、押し子５１２を押し切った位置）まで進出させ、ステップＳ５２にて押し子５１２を停止した後、ステップＳ５３にて圧力開放弁５２２を閉じる。上述のように、本実施の形態では、加圧工程時には、減圧工程時よりも押し子５１２の移動距離を少なくしているため、押し子位置調整工程により、押し子５１２を基準位置まで戻す必要がある。なお、加圧時の圧力（絶対値）を減圧時の圧力（絶対値）より大きくする場合、加圧工程において押し子５１２を基準位置まで移動させ、ステップＳ５の押し子位置調整工程を省略することも可能である。また、加圧工程において押し子５１２を基準位置よりも進出させる場合、押し子位置調整工程では、押し子５１２を後退させて基準位置に戻すとよい。

【0040】

その後、制御部７は、ステップＳ６にて、ポンプ動作を終了するかを判定する。ステップＳ６にてＮｏと判定された場合、ステップＳ１の減圧工程に戻る。ステップＳ６にてＹｅｓと判定された場合、処理を終了する。例えば、圧力センサ５３２の出力値が所定の閾値を超えたとき、あるいは、ユーザの操作やプログラム等による終了命令が制御部７に入力されたときに、ポンプ動作が終了される。

【0041】

図４（ａ）に示すように、本実施の形態に係るダイアフラムポンプ１では、減圧工程で押し子５１２を後退させた後、大気開放し、加圧工程で押し子５１２を進出させるので、減圧時と加圧時のシリンダ５１１内での押し子５１２の移動領域を共通とすることができる。よって、押し子５１２の移動距離（ストローク距離）を短くすることができ、往復動ポンプ５１ａを小型化し、ダイアフラムポンプ１全体の小型化に寄与する。

【0042】

これに対して、圧力開放機構５２を備えない従来のダイアフラムポンプでは、図４（ｂ）に示すように、減圧工程で押し子５１２を後退させた後、加圧工程で押し子５１２を進出させて送液対象の流体と駆動流体の圧力が釣り合った後、さらに押し子５１２を進出させて駆動流体を加圧する必要があるため、減圧時と加圧時のシリンダ５１１内での押し子５１２の移動領域が異なる領域となる。そのため、従来構造では、押し子５１２の移動距離（ストローク距離）が長くなり、往復動ポンプ５１ａが大型化してしまう。なお、押し子５１２の移動距離（ストローク距離）を短くするために、シリンダ５１１の断面積を大きくすることも考えられるが、この場合、押し子５１２の受圧面積が増えるため、押し子５１２を駆動する押し子駆動部５１３が大型化してしまう。図４（ａ），（ｂ）では、減圧時のダイアフラム３の動作は破線方向に推移していき、加圧時のダイアフラム３の動作は、一点鎖線方向へ推移していく様を表している。

【0043】

例えばダイアフラムポンプ１を血液ポンプとして用いる場合、送液流路４や第１空間内２ａを血液が流れることになるため、送液流路４及びケース２を駆動用流路５３から取り外し可能とし、使い捨てとすることが望ましい。ダイアフラムポンプ１を他の送液ポンプとして用いる場合であっても、送液流路４及びケース２を駆動用流路５３から取り外し可能とし使い捨てにすることで、洗浄の手間がなくなり利便性が向上する。さらに、送液流路４及びケース２を使い捨てにすることで、経年劣化や透析液中の炭酸カルシウムの析出，透析排液に含まれるタンパク質の付着による吐出精度の低下も抑制可能になる。なお、ケース２は全体を使い捨てにする必要はなく、例えばダイアフラム３よりも第２空間２ｂ側で分割可能とし、第１空間２ａを含む部分のケース２のみを使い捨てにするよう構成してもよい。

【0044】

（変形例）
本実施の形態では、押し子５１２を押し切った位置を基準位置としたが、基準位置は適宜設定可能である。ただし、この場合、押し子５１２を基準位置に戻すために、押し子５１２が基準位置にあることを検出可能な押し子位置検出部を備える必要がある。押し子位置検出部としては、例えば、押し子駆動部５１３に用いるモータ等の回転数を検出するエンコーダや、押し子５１２の位置を直接的に検出するリニアポテンショメータ等を用いることができる。また、押し子駆動部５１３としてステッピングモータ（パルスモータ）を用いることで、ステッピングモータの駆動量（出力パルス数）から押し子５１２の位置を検出することも可能である。さらに、押し子位置検出部としては、リミットスイッチ、ひずみゲージ、圧電素子センサ等の接触式センサを用いることもできるし、光電センサ、圧力センサ等の非接触センサを用いることもできる。

【0045】

さらに、ダイアフラム３の位置を検出するダイアフラム位置検出部を備えてもよい。ダイアフラム位置検出部は、例えば、光電センサ等のセンサ類を用いてダイアフラム３の位置を検出するように構成されてもよい。また、上述のエンコーダ、リニアポテンショメータの検出結果や、ステッピングモータの駆動量、あるいは圧力センサ５３２の出力を用いて、ダイアフラム３の位置を推定することも可能である。ダイアフラム位置検出部を備えた場合、制御部７は、減圧工程にて、ダイアフラム３の位置が所定の減圧位置となったとき当該減圧工程を終了し、加圧工程にて、ダイアフラム３の位置が所定の加圧位置となったとき当該加圧工程を終了する。

【0046】

押し子位置検出部及びダイアフラム位置検出部を備えた場合における制御フローを図５に示す。図５は、図３の制御フローにおいて、ステップＳ１の減圧工程におけるステップＳ１２、ステップＳ３の加圧工程におけるステップＳ３２、及び、ステップＳ５の押し子位置調整工程のステップＳ５１を変更したものである。

【0047】

ダイアフラム位置検出部を備えた場合、ステップＳ１の減圧工程では、ステップＳ１１にて、押し子５１２を基準位置から後退させ、ステップＳ１２にて、ダイアフラム位置検出部の検出結果あるいは推定結果を基にダイアフラム３が所定の減圧位置となったかを判定する。ステップＳ１２にてＮｏと判定された場合ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１２にてＹｅｓと判定された場合、ステップＳ１３にて、押し子５１２を停止させる。

【0048】

また、ステップＳ３の加圧工程では、ステップＳ３１にて押し子５１２を進出させ、ステップＳ３２にて、ダイアフラム位置検出部の検出結果あるいは推定結果を基にダイアフラム３が所定の加圧位置となったかを判定する。ステップＳ３２にてＮｏと判定された場合ステップＳ３１に戻る。ステップＳ３２にてＹｅｓと判定された場合、ステップＳ３３にて、押し子５１２を停止させる。

【0049】

さらに、ステップＳ５の押し子位置調整工程では、ステップＳ５１１にて、押し子５１２を進出させ、ステップＳ５１２にて押し子５１２が基準位置にあるかを判定する。ステップＳ５１２にてＮｏと判定された場合ステップＳ５１１に戻り、ステップ５１２にてＹｅｓと判定された場合、ステップＳ５２にて押し子５１２を停止した後、ステップＳ５３にて圧力開放弁５２２を閉じる。

【0050】

押し子位置検出部を備えることで、押し子５１２の移動距離をより精度よく制御できるので、高い繰り返し精度で往復動ポンプ５１ａの吐出量をコントロールすることができる。また、押し子駆動部５１３にステッピングモータを用いことで、別途センサ等を追加せずとも押し子位置検出部を実現でき、部品点数削減及びコスト低減、及び小型化に寄与する。さらに、往復動ポンプ５１ａを停止させる際にセンサ類を介さずに停止処理ができるので、タイムラグの影響を受けずに精度よく押し子５１２を所望の位置で停止させることができ、往復動ポンプ５１ａの吐出量及び導入量をより高い精度で任意に設定することができる。

【0051】

また、ダイアフラム位置検出部を備え、ダイアフラム３の位置に応じて加減圧を切り替えるように構成することで、ダイアフラム３に負荷がかかり過ぎることを抑制でき、ダイアフラム３が破損する等の不具合を抑制し、より安全性を高めることができ、ダイアフラム３の劣化も抑制できる。

【0052】

さらに、送液対象液体の液圧で第１空間２ａの容積が広がるようにダイアフラム３が自然変位するようにしてもよい。この場合、圧力開放弁５２２が開放されている状態で、例えば流入側電磁弁６ａの上流に設けられた所定の送液駆動源によって、送液対象液体の液圧で第１空間２ａの容積が広がるようにダイアフラム３が変位することで、送液対象液体が第１空間２ａ内に流入する。また、圧力開放弁５２２が閉塞された状態で加減圧装置５１（往復動ポンプ５１ａ）を駆動することによって、駆動流体が加圧され、第２空間２ｂの容積が広がるようにダイアフラム３が変位して、送液対象液体が第１空間２ａから流出する。

【0053】

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係るダイアフラムポンプ１では、駆動部５は、加減圧装置５１（往復動ポンプ５１ａ）により駆動流体を加圧または減圧した後に駆動流体の圧力を開放するための圧力開放機構５２を有している。

【0054】

圧力開放機構５２を備えることで、駆動流体の減圧（または加圧）の後、駆動流体の圧力を開放し、速やかに駆動流体の加圧（または減圧）を行うことが可能になる。その結果、駆動流体の減圧、加圧のサイクル時間、すなわちダイアフラム３の変位の周期を短くすることができ、高流量のダイアフラムポンプ１を実現できる。

【0055】

また、圧力開放機構５２を備えない場合、駆動流体の減圧後あるいは加圧後にダイアフラム３が押し子５１２の移動にあわせて徐々に無負荷状態の位置に戻ることになるため、ダイアフラム３に負荷（張力）がかかっている時間が長くなる。本実施の形態のように圧力開放機構５２を備え、駆動流体の減圧後あるいは加圧後に圧力開放することで、ダイアフラム３が瞬時に無負荷状態の位置に戻るので、ダイアフラム３に負荷（張力）がかかる時間を短くすることができる。つまり、本実施の形態によれば、ダイアフラム３に与えるダメージを低減でき、高寿命なダイアフラムポンプ１を実現できる。

【0056】

さらに、圧力開放機構５２を備えない場合、駆動流体は密封された状態となる。そのため、駆動流体として空気を用いる場合には、温度の影響によって空気が膨張あるいは収縮してしまい、押し子５１２を同じストロークで動作させたとしても、意図したダイアフラム３の変位が得られず、送液量にばらつきが生じる可能性がある。また、駆動流体が高温となり膨張すると、ダイアフラム３に大きな負荷が加わりダイアフラム３が破損するおそれも生じる。本実施の形態によれば、駆動流体の加圧、減圧ごとに圧力開放することで、駆動流体の温度の影響を除外でき、ダイアフラム３の破損等の不具合を抑制できると共に、送液量を精度よく制御することが可能になる。

【0057】

さらにまた、本実施の形態によれば、加減圧装置５１として往復動ポンプ５１ａを用いる場合に、押し子５１２の移動距離（ストローク距離）を短くして、加減圧装置５１の小型が可能になる。また、加減圧装置５１として往復動ポンプ５１ａを用いることで、一般的なコンプレッサ等と比べて振動が少なく、動作音が小さいダイアフラムポンプ１を実現できる。

【0058】

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

【0059】

［１］ケース（２）と、前記ケース（２）内の空間を第１空間（２ａ）と第２空間（２ｂ）とに区画するダイアフラム（３）と、前記第１空間（２ａ）に送液対象液体を導入する流入流路（４ａ）、及び前記第１空間（２ａ）から前記送液対象液体を吐出する流出流路（４ｂ）を有する送液流路（４）と、前記第２空間（２ｂ）に充填された駆動流体の加圧、減圧を繰り返すことで、前記ダイアフラム（３）を繰り返し変位させる加減圧装置（５１）を有する駆動部（５）と、前記流入流路（４ａ）と前記流出流路（４ｂ）とを開閉するための弁機構（６）と、を備え、前記駆動部（５）は、前記加減圧装置（５１）により前記駆動流体を加圧または減圧した後に前記駆動流体の圧力を開放するための圧力開放機構（５２）を有する、ダイアフラムポンプ（１）。

【0060】

［２］前記加減圧装置（５１）、及び前記圧力開放機構（５２）を制御する制御部（７）を備え、前記制御部（７）は、前記加減圧装置（５１）により前記駆動流体を減圧する減圧工程、前記圧力開放機構（５２）により前記駆動流体の圧力を開放する減圧開放工程、前記加減圧装置（５１）により前記駆動流体を加圧する加圧工程、前記圧力開放機構（５２）により前記駆動流体の圧力を開放する加圧開放工程、を繰り返し実行する、［１］に記載のダイアフラムポンプ（１）。

【0061】

［３］前記加減圧装置（５１）は、前記第２空間（２ｂ）と連通されたシリンダ（５１１）、前記シリンダ（５１１）内で進退可能に設けられた押し子（５１２）、及び前記押し子（５１２）を進退駆動させる押し子駆動部（５１３）を有し、前記押し子駆動部（５１３）により前記押し子（５１２）を前記シリンダ（５１１）内で進退させることで前記駆動流体の加圧、減圧を行う往復動ポンプ（５１ａ）からなる、［２］に記載のダイアフラムポンプ（１）。

【0062】

［４］前記制御部（７）は、前記減圧工程にて、前記押し子（５１２）を基準位置から後退させることで前記駆動流体を減圧するように構成され、かつ、前記加圧開放工程の後、前記押し子（５１２）を前記基準位置まで移動させる押し子位置調整工程を行う、［３］に記載のダイアフラムポンプ（１）。

【0063】

［５］前記押し子（５１２）が前記基準位置にあることを検出可能な押し子位置検出部を備えた、［４］に記載のダイアフラムポンプ（１）。

【0064】

［６］前記ダイアフラム（３）の位置を検出するダイアフラム位置検出部を備え、前記制御部（７）は、前記減圧工程にて、前記ダイアフラム（３）の位置が所定の減圧位置となったとき当該減圧工程を終了し、前記加圧工程にて、前記ダイアフラム（３）の位置が所定の加圧位置となったとき当該加圧工程を終了する、［２］乃至［５］の何れか１項に記載のダイアフラムポンプ（１）。

【0065】

［７］前記駆動流体が空気であり、前記圧力開放機構（５２）は、一端が前記第２空間（２ｂ）に連通され他端が大気開放された圧力開放用流路（５２１）と、前記圧力開放用流路（５２１）に設けられ前記圧力開放用流路（５２１）を開閉する圧力開放弁（５２２）と、を有する、［１］乃至［６］の何れか１項に記載のダイアフラムポンプ（１）。

【0066】

［８］前記駆動部（５）が接続されるソケット部（２４）を備え、前記ケース（２）及び前記ダイアフラム（３）は、前記ソケット部（２４）に対して取り外し可能に設けられている、［１］乃至［７］の何れか１項に記載のダイアフラムポンプ（１）。

【0067】

［９］患者の血液を体外循環させる血液回路（１１）、前記血液回路（１１）または前記血液回路（１１）に設けられた血液浄化器（１２）に供給液を供給する液供給流路（１３）、あるいは、前記血液浄化器（１２）からの排液を排出する排液流路（１４）に設けられる送液ポンプの少なくとも１つが、［１］乃至［７］の何れか１項に記載のダイアフラムポンプ（１）である、血液浄化装置（１０）。

【0068】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【0069】

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、弁機構６が電磁弁で構成される場合を説明したが、弁機構６は逆止弁で構成されてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１…ダイアフラムポンプ
２…ケース
２ａ…第１空間
２ｂ…第２空間
３…ダイアフラム
４…送液流路
４ａ…流入流路
４ｂ…流出流路
５…駆動部
５１…加減圧装置
５１ａ…往復動ポンプ
５１１…シリンダ
５１２…押し子
５１３…押し子駆動部
５２…圧力開放機構
５２１…圧力開放用流路
５２２…圧力開放弁
５３…駆動用流路
５３１…エアフィルタ
５３２…圧力センサ
６…弁機構
６ａ…流入側電磁弁
６ｂ…流出側電磁弁
７…制御部
１０…血液浄化装置
１１…血液回路
１１１…血液ポンプ
１１２…気液分離器
１２…血液浄化器
１３…液供給流路
１３ａ…透析液流路
１４…排液流路
１４ａ…除水流路
１５１…原液貯留タンク
１５２…原液流路
１５３…原液注入ポンプ
１６…複式ポンプ
１７…除水ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】