JP2010180738A - Micropump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チューブユニットと制御ユニットとが積み重ねて装着され、且つ互いが着脱可能なマイクロポンプに関する。 The present invention relates to a micropump in which a tube unit and a control unit are mounted in a stacked manner and are detachable from each other.
液体を低速で輸送する装置として蠕動駆動方式のポンプがある。蠕動駆動方式のポンプとしては、ステップモーターを駆動源とし、複数のローラーを備えたローターを回転させ、ローターが複数のローラーを転動させながら柔軟なチューブに沿って回転して液体の吸い込み及び吐出をする構造がある(例えば、特許文献1)。 There is a peristaltic pump as a device for transporting liquid at low speed. As a peristaltic drive pump, a step motor is used as a drive source, a rotor with a plurality of rollers is rotated, and the rotor rotates along a flexible tube while rolling the plurality of rollers to suck and discharge liquid. There exists a structure which performs (for example, patent document 1).
また、振動体をばねの付勢力によってローターの回転側面に当接し、振動体の振動により円盤状のローターを回転し、複数のボールをチューブに沿って駆動してチューブを圧閉して液体を輸送するポンプが知られている(例えば、特許文献2参照)。 The vibrating body is brought into contact with the rotating side surface of the rotor by the biasing force of the spring, the disk-shaped rotor is rotated by the vibration of the vibrating body, and a plurality of balls are driven along the tube so that the tube is closed and the liquid is closed. A pump for transportation is known (see, for example, Patent Document 2).
特許文献1のような構成によれば、ポンプモジュールを製造(組立て)してから使用開始までの期間、チューブがローラーで長時間圧閉されているため、チューブの復元力が劣化し、吐出精度が低下するという課題を有する。
According to the configuration of
また、一般にチューブの直径は、ばらつきが大きく、このばらつきがチューブ圧閉量のばらつきとなり、吐出精度が得られないという課題を有している。 In general, the diameter of the tube has a large variation, and this variation becomes a variation in the amount of closed tube pressure, resulting in a problem that the discharge accuracy cannot be obtained.
また、ステップモーターと出力ギヤ機構と制御回路を含むモーターモジュールと、チューブとローラーを含むポンプモジュールと、を連結する連結要素が必要であり、構造が複雑なる他、モーターモジュールとポンプモジュールとを単純に重ねて装着しているため、薄型化が困難である。 In addition, a connecting element that connects a motor module including a step motor, an output gear mechanism, a control circuit, and a pump module including a tube and a roller is required, and the structure is complicated. In addition, the motor module and the pump module are simplified. Therefore, it is difficult to reduce the thickness.
また、ステップモーターを小型化すると駆動トルクが小さくなるため、減速比が大きい減速機構(減速ギヤ機構)を用いてローターの回転トルクを大きくする必要性がある。従って、多段の減速ギヤ機構を用いることになりサイズが大きくなる他、減速に伴う損失が大きくなるという課題を有する。 Further, when the step motor is reduced in size, the driving torque is reduced. Therefore, it is necessary to increase the rotational torque of the rotor using a reduction mechanism (reduction gear mechanism) having a large reduction ratio. Therefore, a multi-stage reduction gear mechanism is used, resulting in an increase in size and a problem of increased loss due to deceleration.
また、特許文献2によるポンプは、振動体をローターに付勢する力の変動によってローターの回転速度が変動する。従って、ローター回転に関る構成部品の寸法ばらつきの影響を排除し、所望の回転速度を得るためには、上述の付勢力を調整できる構造とすることが望ましい。
Further, in the pump according to
このポンプを生体に装着して薬液等を注入する場合には、直接薬液、血液、体液に接触するチューブは交換して使用することが求められる。しかしながら、特許文献2によるポンプは、構成要素の一つ一つを積み重ねる構成のため、医療現場等においてチューブを単独で交換することは困難である。
When this pump is attached to a living body and a chemical solution or the like is injected, it is required to use a tube that directly contacts the chemical solution, blood, or body fluid. However, since the pump according to
従って、チューブ交換は、ポンプ全体を交換することになり、ランニングコストが高くなるということが考えられる。 Therefore, it is conceivable that the tube replacement replaces the entire pump, and the running cost increases.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係るマイクロポンプは、一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブの円弧形状の中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記チューブと前記複数のフィンガーとを保持する案内枠と、を有するチューブユニットと、回転軸が前記チューブの円弧形状の中心と略一致するカムと、前記カムに回転力を伝達するローターと、振動体及び前記振動体を前記ローターに付勢する位置から前記ローターと離間する位置までの範囲の任意位置に調整可能な位置調整部を有する振動体機構部と、を有する制御ユニットと、前記チューブと連通するリザーバーと、前記振動体に駆動信号を入力する制御回路部と、前記制御回路部に電力を供給する電源と、が備えられ、前記チューブユニットと前記制御ユニットとが、積み重ねて装着されると共に着脱可能であって、前記振動体に交流電圧を印加することにより前記振動体が振動し、前記ローターに回転力を繰り返し加え、前記カムが前記複数のフィンガーを流体の流入側から流出側へ順次押動し、前記チューブの圧閉を繰り返して流体を輸送することを特徴とする。 [Application Example 1] A micropump according to this application example includes a tube having a part thereof arranged in an arc shape and having elasticity, a plurality of fingers arranged radially from the center direction of the arc shape of the tube, A tube unit having a tube and a guide frame for holding the plurality of fingers, a cam having a rotation axis substantially coincident with the arc-shaped center of the tube, a rotor for transmitting a rotational force to the cam, and a vibrating body A control unit having a position adjustment unit that can be adjusted to an arbitrary position in a range from a position for biasing the vibrating body to the rotor to a position separating from the rotor, and a control unit that communicates with the tube And a control circuit unit that inputs a drive signal to the vibrating body, and a power source that supplies power to the control circuit unit. The control unit is mounted in a stacked manner and is detachable. When the AC voltage is applied to the vibrating body, the vibrating body vibrates, and a rotational force is repeatedly applied to the rotor. The finger is sequentially pushed from the fluid inflow side to the outflow side, and the tube is repeatedly closed and transported to transport the fluid.
本適用例によれば、チューブと複数のフィンガーとをチューブユニットとしてユニット化し、カムを有する制御ユニットと分離可能であることから、チューブユニット単体の状態ではチューブはフィンガーの押圧から開放された状態が維持されるため、チューブの圧閉を継続することによる復元力の劣化に伴う吐出精度の低下を防止することができる。 According to this application example, since the tube and the plurality of fingers are unitized as a tube unit and can be separated from the control unit having the cam, the tube is released from the finger pressing in the state of the tube unit alone. Therefore, it is possible to prevent the discharge accuracy from being lowered due to the deterioration of the restoring force caused by continuing to close the tube.
また、チューブの圧閉と開放を長時間繰り返すことも、チューブの復元力が劣化することがあるが、チューブをチューブユニットとして容易に交換することができる。 Also, repeating the tube capping and opening for a long time may deteriorate the restoring force of the tube, but the tube can be easily replaced as a tube unit.
しかも、チューブの直径のばらつきに対してフィンガーの長さをチューブユニット毎に組み合わせて調整すれば、チューブ圧閉量を調整することができ吐出精度の保証がしやすいという効果がある。 In addition, if the finger length is adjusted in combination with each tube unit with respect to the variation in the diameter of the tube, the tube closing amount can be adjusted, and the discharge accuracy can be easily guaranteed.
本適用例によるマイクロポンプは、振動体を用いてローター及びカムを回転する構造である。詳しくは実施の形態で説明するが、振動体で駆動されるローターは回転トルクが大きいことから、特許文献1のように減速ギヤ機構を必要としない。また、モーターモジュールとポンプモジュールとの連結機構も不要となり構造を簡単にすることができることから、医療現場においてチューブユニットと制御ユニットとに分解、及び組立を行うことができる。
The micropump according to this application example has a structure in which a rotor and a cam are rotated using a vibrating body. Although described in detail in the embodiment, the rotor driven by the vibrating body has a large rotational torque, and therefore does not require a reduction gear mechanism as in
また、チューブユニットは、制御ユニットに対して低コストであり、使用する液体(薬液)毎、使用対象毎(例えば、個人ごと)に使い捨て使用とすれば、ランニングコストを低減することができる。 In addition, the tube unit is less expensive than the control unit, and the running cost can be reduced if the tube unit is disposable for each liquid (chemical solution) to be used and for each object to be used (for example, for each individual).
また、位置調整部により振動体のローターへの付勢力を任意に調整できることから、ローター(カムを含む)を所望の回転速度で回転させることができる。 Further, since the biasing force of the vibrating body to the rotor can be arbitrarily adjusted by the position adjusting unit, the rotor (including the cam) can be rotated at a desired rotation speed.
さらに、振動体をローターと離間する位置に調整しておけば、ローター及び振動体機構部を組立てる際に、互いが干渉しないので組立性を向上させることができる他、組立時において、ローターと振動体機構部との干渉による破壊を防止することができるという効果がある。 Furthermore, if the vibrating body is adjusted to a position that is separated from the rotor, the assembly can be improved because the rotor and the vibrating body mechanism do not interfere with each other. There is an effect that destruction due to interference with the body mechanism portion can be prevented.
さらに、振動体は圧電素子に交流電圧を印加することで振動し、ローターを回転させるため電磁ノイズを発生せず、周囲の機器に悪影響を与えることがない。また、周囲の機器が発生する電磁ノイズの影響も受けない。従って、特に医療現場における電磁ノイズのリスクを回避することができる。 Furthermore, the vibrating body vibrates by applying an AC voltage to the piezoelectric element, and rotates the rotor, so that no electromagnetic noise is generated and the surrounding devices are not adversely affected. In addition, it is not affected by electromagnetic noise generated by surrounding equipment. Therefore, it is possible to avoid the risk of electromagnetic noise, particularly in the medical field.
[適用例2]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記制御回路部と前記電源とが、前記制御ユニットに配設されていることが好ましい。 Application Example 2 In the micropump according to the application example, it is preferable that the control circuit unit and the power source are disposed in the control unit.
このような構成によれば、駆動源としての振動体機構部と、ローターと、カムと、制御回路部と、電源と、の駆動に関る大部分が制御ユニットに含まれるため、制御ユニット単体で駆動確認を行うことができる。 According to such a configuration, the control unit includes most of the drive of the vibrating body mechanism unit as a drive source, the rotor, the cam, the control circuit unit, and the power source. You can check the drive.
また、電池をマイクロポンプの外部に備える場合には、電池と制御回路部との接続のための長いリードや電池ケースが必要になるが、本適用例によれば、それらは必要なくなるという利点もある。 In addition, when the battery is provided outside the micropump, a long lead and a battery case for connection between the battery and the control circuit unit are required. However, according to this application example, they are not necessary. is there.
[適用例3]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記カムと前記ローターと前記振動体機構部とが、前記案内枠に穿設される凹部の内部に配設されていることが好ましい。 Application Example 3 In the micropump according to the application example described above, it is preferable that the cam, the rotor, and the vibrating body mechanism unit are disposed inside a recess formed in the guide frame.
このようにすれば、チューブユニットを構成する案内枠の凹部に、カムとローターと振動体機構部が収容されるので、チューブユニットと制御ユニットとの積み重ね構造であっても薄型のマイクロポンプを実現することができる。 In this way, since the cam, rotor, and vibrating body mechanism are housed in the recess of the guide frame that constitutes the tube unit, a thin micro pump can be realized even when the tube unit and the control unit are stacked. can do.
[適用例4]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ローターが円盤形状を有し、前記振動体の突起部が、前記ローターの外周側面に当接するよう配設されていることが好ましい。 Application Example 4 In the micropump according to the application example described above, it is preferable that the rotor has a disk shape and the protruding portion of the vibrating body is disposed so as to contact the outer peripheral side surface of the rotor.
本適用例は、振動体の突起部をローターの外周面に当接することによりローターを回転させる構造である。詳しくは実施形態で説明するがこのような構成によれば、振動体の振動を高効率で回転に変換でき、直径の大きなローターに当接させることで、同じ振動体を同じ条件で振動させたときにローターの回転トルクを大きくすることができるので安定駆動を継続できる。 In this application example, the rotor is rotated by abutting the protrusion of the vibrating body on the outer peripheral surface of the rotor. Although details will be described in the embodiment, according to such a configuration, the vibration of the vibrating body can be converted into rotation with high efficiency, and the same vibrating body is vibrated under the same conditions by contacting the rotor with a large diameter. Sometimes the rotational torque of the rotor can be increased, so that stable driving can be continued.
[適用例5]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ローターがリング形状を有し、前記振動体の突起部が、前記ローターのリング形状内周側面に当接するよう配設されていることが好ましい。 Application Example 5 In the micropump according to the application example described above, the rotor has a ring shape, and the protrusion of the vibrating body is disposed so as to contact the ring-shaped inner peripheral side surface of the rotor. preferable.
このようにすれば、振動体をローターの外径よりも内側に配設することから、マイクロポンプの小型化を実現できる。 In this way, since the vibrating body is disposed inside the outer diameter of the rotor, the micropump can be reduced in size.
[適用例6]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ローターが、前記カムの一方の平面に穿設されたリング形状の凹部の内部に形成され、前記振動体の突起部が、前記凹部の内周側面に当接するよう配設されていることが望ましい。 Application Example 6 In the micropump according to the application example described above, the rotor is formed inside a ring-shaped recess formed in one plane of the cam, and the protrusion of the vibrating body is formed of the recess. It is desirable to be disposed so as to contact the inner peripheral side surface.
このような構成にすれば、ローターとカムとを一体形成することができる。従って、構造をより簡単にすることができ、また、薄型化することができる。 With such a configuration, the rotor and the cam can be integrally formed. Therefore, the structure can be simplified and the thickness can be reduced.
[適用例7]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記カムが、前記カムの回転平面に対して略垂直、且つ、前記複数のフィンガーを前記チューブを圧閉または開放する凹凸を有する外周側面と、前記カムのチューブユニットが装着される方向の回転平面から前記外周側面に連続する斜面または曲面からなるフィンガー案内面と、を有し、前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する場合に、前記複数のフィンガーに形成されるカム当接部が前記外周側面に当接する位置まで、前記フィンガー案内面に沿って移動されることが好ましい。 Application Example 7 In the micropump according to the application example described above, the cam is substantially perpendicular to a rotation plane of the cam, and has an outer peripheral side surface having unevenness for closing or releasing the plurality of fingers. When the tube unit is mounted on the control unit, the finger guide surface comprising a slope or a curved surface continuous from the rotation plane in the direction in which the tube unit of the cam is mounted to the outer peripheral side surface. It is preferable that the cam contact portion formed on the finger is moved along the finger guide surface to a position where the cam contact portion contacts the outer peripheral side surface.
フィンガーはチューブユニット単体のときには、進退方向の位置が定まらず、チューブユニットを制御ユニットに装着する際、カム当接部がカムと交差する場合がある。そこで、カムにフィンガー案内面を設けることにより、チューブユニットを制御ユニットに装着する際、フィンガーのカム当接部がフィンガー案内面に沿って摺動して、カムの外周側面に達するまで移動する。従って、特別な操作をすることなくカムによってフィンガーをチューブ押圧可能な位置に収容することができる。また、チューブユニットを制御ユニットに装着する際に、カムまたフィンガーが干渉することにより破壊されることを防止することができる。 When the tube is a single tube unit, the position in the advancing / retreating direction is not fixed, and when the tube unit is attached to the control unit, the cam contact portion may intersect the cam. Therefore, by providing the finger guide surface on the cam, when the tube unit is mounted on the control unit, the cam contact portion of the finger slides along the finger guide surface and moves until it reaches the outer peripheral side surface of the cam. Therefore, the finger can be accommodated in a position where the tube can be pressed by the cam without any special operation. Further, when the tube unit is mounted on the control unit, it can be prevented that the cam or the finger is broken due to interference.
[適用例8]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する際、前記チューブの円弧形状の中心と前記カムの回転中心とを略一致させる案内部が、前記チューブユニットと前記制御ユニットとの間に設けられていることが好ましい。 Application Example 8 In the micropump according to the application example, when the tube unit is attached to the control unit, the guide portion that substantially matches the arc-shaped center of the tube and the rotation center of the cam is provided on the tube. It is preferable that it is provided between the unit and the control unit.
本適用例のマイクロポンプは、カムの回転により複数のフィンガーを押動してチューブを圧閉する構成である。従って、チューブの円弧形状の円弧中心とカムの回転中心とを一致させる必要がある。 The micropump of this application example is configured to press-close a tube by pushing a plurality of fingers by rotation of a cam. Therefore, it is necessary to make the arc center of the arc shape of the tube coincide with the rotation center of the cam.
このことから、チューブユニットと制御ユニットの間に案内部を設けることにより、チューブユニットを制御ユニットに装着すれば、チューブの円弧形状の中心とカムの回転中心とを一致させることができ、複数のフィンガーの全てがチューブ圧閉を確実に行うことができる。 Therefore, by providing a guide portion between the tube unit and the control unit, if the tube unit is mounted on the control unit, the center of the arc shape of the tube and the rotation center of the cam can be made to coincide with each other. All of the fingers can reliably close the tube.
[適用例9]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する際、前記カム当接部が前記フィンガー案内面に当接したときに、前記案内部が前記チューブユニットと前記制御ユニットとの平面方向の位置を規制していることが望ましい。 Application Example 9 In the micropump according to the application example described above, when the tube unit is mounted on the control unit, the guide unit is connected to the finger guide surface when the cam contact unit is in contact with the finger guide surface. It is desirable to regulate the position of the control unit in the plane direction.
フィンガーはチューブユニット単体のときには、進退方向の位置が定まらず、チューブユニットを制御ユニットに装着する際、カム当接部がフィンガー案内面に交差(当接)する。カム当接部がフィンガー案内面に交差した場合、制御ユニットに対してチューブユニットの平面方向の位置が定まらず、互いに干渉して組み立てにくくなることが予測される。 When the finger is a single tube unit, the position in the advancing / retreating direction is not fixed, and when the tube unit is attached to the control unit, the cam contact portion intersects (contacts) the finger guide surface. When the cam contact portion intersects the finger guide surface, the position of the tube unit in the plane direction is not fixed with respect to the control unit, and it is predicted that it is difficult to assemble by interfering with each other.
そこで、カム当接部がフィンガー案内面に当接したときに、案内部によりチューブユニットと制御ユニットとの平面方向の位置を規制しておけば、組立性を向上させることができる。 Therefore, when the cam contact portion is in contact with the finger guide surface, the position of the tube unit and the control unit in the planar direction is restricted by the guide portion, so that the assemblability can be improved.
[適用例10]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記制御ユニットが、前記カムを軸支するカム保持機枠を備え、前記カムまたは前記カム保持機枠に前記カムの厚さ方向の傾きを抑制する突起部が設けられていることが望ましい。 Application Example 10 In the micropump according to the application example described above, the control unit includes a cam holder frame that pivotally supports the cam, and the cam or the cam holder frame is inclined in the thickness direction of the cam. It is desirable that a protrusion to be suppressed is provided.
このような構成によれば、カムまたはカム保持機枠にカムの厚さ方向の傾きを抑制する突起部を設けることにより、チューブユニットを制御ユニットに装着する際に、カム当接部がフィンガー案内面に乗り上げてカムが傾き、適正な位置へのフィンガーの移動を阻害することを抑制できる。 According to such a configuration, by providing the cam or the cam holder frame with the protrusion that suppresses the inclination of the cam in the thickness direction, when the tube unit is mounted on the control unit, the cam abutting portion is finger-guided. It is possible to prevent the cam from tilting on the surface and inhibiting the movement of the finger to an appropriate position.
また、マイクロポンプを駆動する際においても、カムが厚さ方向にふらついて回転することによるフィンガーのチューブ押圧状態がばらつくことを抑制することができる。 Further, even when the micropump is driven, it is possible to suppress the tube pressing state of the fingers from being varied due to the cams rotating and rotating in the thickness direction.
[適用例11]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記振動体機構部が、前記振動体を保持する振動体支持部材と、先端部が前記振動体支持部材に係合する係合部を有する梁状のばね部と前記ばね部の元部に連続する略馬蹄形の調整部とを有する振動体付勢部材と、回転軸部と前記回転軸部の回転中心に対して偏心し前記調整部と嵌着する調整軸部とを有する調整軸とからなる位置調整部と、を備え、前記振動体付勢部材が、前記調整軸の回動により、前記ばね部と前記調整軸の間に配設される案内軸を中心に揺動され、前記振動体付勢部材の揺動に伴い前記振動体の位置を前記ローターの位置に対して調整することが好ましい。 Application Example 11 In the micropump according to the application example described above, the vibrating body mechanism unit includes a vibrating body support member that holds the vibrating body, and an engaging portion that engages the vibrating body support member with a tip end portion. A vibrating body urging member having a beam-shaped spring portion and a substantially horseshoe-shaped adjusting portion continuous to a base portion of the spring portion; a rotating shaft portion; and the adjusting portion decentered with respect to a rotation center of the rotating shaft portion; A position adjusting portion including an adjusting shaft having an adjusting shaft portion to be fitted, and the vibrating body biasing member is disposed between the spring portion and the adjusting shaft by the rotation of the adjusting shaft. It is preferable that the position of the vibrating body is adjusted with respect to the position of the rotor as the vibrating body urging member is swung.
ここで、振動体の位置調整とは、振動体をローターに付勢する付勢力の適切な調整と、振動体をローターと離間する位置に調整することを含む。従って、本適用例のような構成にすれば、簡単な構造で振動体の位置調整をすることができる。 Here, the position adjustment of the vibrating body includes appropriate adjustment of the urging force for urging the vibrating body to the rotor and adjusting the vibrating body to a position away from the rotor. Therefore, with the configuration as in this application example, the position of the vibrator can be adjusted with a simple structure.
また、調整軸は、回転軸部と回転軸部の回転中心に対して偏心した調整軸部とを有する偏心軸構造のため、偏心量の増減で調整量の増減が可能であり、調整軸の回動量で微調整を容易に行うことができる。 Further, since the adjustment shaft has an eccentric shaft structure having a rotation shaft portion and an adjustment shaft portion eccentric with respect to the rotation center of the rotation shaft portion, the adjustment amount can be increased or decreased by increasing or decreasing the eccentric amount. Fine adjustment can be easily performed by the amount of rotation.
[適用例12]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記振動体機構部が、前記振動体を保持する振動体支持部材と、先端部が前記振動体支持部材に係合する係合部を有する梁状のばね部と前記ばね部の元部に連続する略円形状の固定部の外周に沿って形成される複数の突起部を有する振動体付勢部材と、外周部に前記振動体の突起部に係合する突起部を有する調整車からなる位置調整部と、を備え、前記振動体付勢部材が、前記調整車の回動により、前記固定部を軸支する固定軸を中心に揺動され、前記振動体付勢部材の揺動に伴い前記振動体の位置を前記ローターの位置に対して調整することが望ましい。 Application Example 12 In the micropump according to the application example described above, the vibrating body mechanism unit includes a vibrating body support member that holds the vibrating body, and an engaging portion that engages the vibrating body support member with a distal end portion. A vibrating body biasing member having a plurality of protruding portions formed along the outer periphery of a beam-shaped spring portion and a substantially circular fixed portion continuous to the base portion of the spring portion, and the protruding portion of the vibrating body on the outer peripheral portion And a position adjustment portion comprising an adjustment wheel having a protrusion that engages with the portion, and the vibrating member biasing member swings about a fixed shaft that pivotally supports the fixed portion by rotation of the adjustment wheel. It is desirable that the position of the vibrating body is adjusted with respect to the position of the rotor as the vibrating body biasing member is moved.
ここで、振動体付勢部材に設けられる突起部と、調整車に設けられる突起部とは、例えば、互いに噛合する歯車を採用することができる。 Here, for example, a gear that meshes with each other can be adopted as the protrusion provided on the vibrating body urging member and the protrusion provided on the adjustment wheel.
このような構成であっても、簡単な構造で振動体の位置調整をすることができる。また、振動体付勢部材の歯車と調整車の歯車の歯数比を変えることで、振動体の位置調整可能量の増減を容易に行うことができる。 Even with such a configuration, the position of the vibrator can be adjusted with a simple structure. Further, by changing the gear ratio of the gear of the vibrating body urging member and the gear of the adjustment wheel, the position adjustment amount of the vibrating body can be easily increased or decreased.
[適用例13]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記調整軸または前記調整車の回動軌跡に沿って回動量を表すマーカーが設けられていることが好ましい。 Application Example 13 In the micropump according to the application example described above, it is preferable that a marker indicating a rotation amount is provided along the rotation locus of the adjustment shaft or the adjustment vehicle.
マーカーを設けることにより、調整軸または調整車の回動量の目安とすることができる。特に、振動体のローター付勢量は、組み立てられた状態では直接確認できないことから、マーカーにより、調整軸または調整車の回動量を付勢量として判断し、適切な設定とすることができる。 By providing the marker, it can be used as a guide for the amount of rotation of the adjusting shaft or the adjusting wheel. In particular, since the rotor urging amount of the vibrating body cannot be directly confirmed in the assembled state, the rotation amount of the adjusting shaft or the adjusting wheel can be determined as the urging amount by the marker and can be set appropriately.
[適用例14]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記振動体機構部が、前記振動体を支持する振動体支持部と前記振動体支持部に連続する梁状のばね部と前記ばね部の先端に設けられる位置決め軸とを備える振動体付勢部材と、前記位置決め軸と係合する複数の凹部を有する切換部材からなる位置調整部と、を備え、前記凹部は、前記振動体を前記ローターから離間する位置と前記ローターを付勢する位置に規制するよう配設されていることが好ましい。 Application Example 14 In the micropump according to the application example described above, the vibrating body mechanism section includes a vibrating body support section that supports the vibrating body, a beam-shaped spring section that is continuous with the vibrating body support section, and the spring section. A vibrating body urging member provided with a positioning shaft provided at a distal end, and a position adjusting unit including a switching member having a plurality of concave portions engaged with the positioning shaft, wherein the concave portion moves the vibrating body to the rotor. It is preferable to be disposed so as to be restricted to a position separated from the position and a position to urge the rotor.
このようにすれば、少なくとも振動体をローターに適切な付勢力で付勢する状態と、離間する状態の2状態に簡単な構造で、しかも容易に切換えることができる。なお、凹部を3個以上設ければ、付勢力の設定を複数段階に切換えることができる。 With this configuration, at least the vibrating body can be easily switched between the two states of urging the rotor with an appropriate urging force and the state of separating the oscillating member with a suitable urging force. If three or more recesses are provided, the setting of the urging force can be switched to a plurality of stages.
[適用例15]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記振動体機構部の位置調整部を外部から覗く貫通孔が設けられていることが望ましい。 Application Example 15 In the micropump according to the application example described above, it is preferable that a through-hole that looks into the position adjusting unit of the vibrating body mechanism unit from the outside is provided.
このように、調整軸または調整車または複数の凹部等の位置調整部を外部から覗く貫通孔を設けることによって、制御ユニットの状態またはマイクロポンプの状態で、振動体のローターに対する位置調整や位置の確認を行うことができる。 In this way, by providing a through-hole that looks into the adjustment shaft, adjustment wheel, or position adjustment portion such as a plurality of recesses from the outside, position adjustment or position adjustment of the vibrating body relative to the rotor can be performed in the control unit state or the micropump state. Confirmation can be made.
なお、マーカーを付加する場合には、マーカーも含めて覗くことが可能な貫通孔とすれば、より的確に振動体のローターに対する位置調整や位置の確認を行うことができる。 In addition, when adding a marker, if it is set as the through-hole which can be peeped including a marker, position adjustment with respect to the rotor of a vibrating body and confirmation of a position can be performed more correctly.
[適用例16]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記貫通孔を封止する封止部材が設けられていることが望ましい。 Application Example 16 In the micropump according to the application example, it is preferable that a sealing member for sealing the through hole is provided.
このように、位置調整部を外部から覗く貫通孔を封止部材により封止すれば、マイクロポンプの内部を密閉し、防塵性や防水性を高めることができ、生体内または生体表面に装着する薬液輸送装置として好適である。
なお、防塵性や防水性が必要とされない場合には、封止部材はなくてもよい。
In this way, if the through-hole that looks into the position adjusting unit from the outside is sealed with the sealing member, the inside of the micropump can be sealed, and the dustproof and waterproof properties can be improved and attached to the living body or the surface of the living body. It is suitable as a chemical transport device.
In addition, when dustproof property and waterproofness are not required, the sealing member may not be provided.
[適用例17]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記振動体機構部と、前記ローターと、前記制御回路部と、前記電源とが、前記制御ユニットの略同じ平面に分散配設されていることが好ましい。 Application Example 17 In the micropump according to the application example, the vibrating body mechanism unit, the rotor, the control circuit unit, and the power source are distributed and arranged on substantially the same plane of the control unit. It is preferable.
このような構成によれば、マイクロポンプ駆動に関わる構成要素を略同じ平面上に分散して配設していることから、より一層の薄型化を実現することができるという効果がある。さらに、これら構成要素を一方向から組立できるため、組立性も向上できる。 According to such a configuration, since the components related to the micropump drive are distributed and arranged on substantially the same plane, there is an effect that further reduction in thickness can be realized. Furthermore, since these components can be assembled from one direction, the assemblability can be improved.
[適用例18]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブと前記リザーバーとを着脱可能にする連結部材を有し、前記連結部材が、エアベントフィルターを含むことが望ましい。 Application Example 18 The micropump according to the application example described above preferably includes a connection member that allows the tube and the reservoir to be attached and detached, and the connection member includes an air vent filter.
マイクロポンプ使用時にリザーバーの収容薬液が不足することが考えられる。そこで、リザーバーをチューブと着脱可能にすれば、薬液が収容されたリザーバーに交換することで、長時間にわたってマイクロポンプを使用することができる。 It is conceivable that the chemical solution in the reservoir is insufficient when using the micropump. Therefore, if the reservoir is made detachable from the tube, the micropump can be used for a long time by replacing the reservoir with a chemical solution.
また、リザーバーに収容される液体中には空気が溶け込んでいることがあり、時間経過と共に溶け込んでいる空気が集合して気泡となることが考えられる。流体が薬液であって生体内に注入する場合に、気泡も含んで注入すると看過できない影響がでることがある。 Further, air may be dissolved in the liquid stored in the reservoir, and it is conceivable that the dissolved air gathers over time to form bubbles. When a fluid is a chemical solution and is injected into a living body, if it is injected including bubbles, an influence that cannot be overlooked may occur.
そこで、リザーバーとチューブの連通部に液体は通過し、気泡の通過は遮断するためのエアベントフィルターを設けることにより、気泡が生体内に浸入することを抑制することができ、安全性を高めることができる。 Therefore, by providing an air vent filter that allows liquid to pass through the communication part between the reservoir and the tube and blocks the passage of bubbles, it is possible to suppress the intrusion of bubbles into the living body, thereby improving safety. it can.
[適用例19]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記リザーバーが、リザーバー内部に流体を注入し、または封止するポートを備えていることが望ましい。
ここで、ポートとしては、例えば、セプタム等を採用することができる。
Application Example 19 In the micropump according to the application example, it is preferable that the reservoir includes a port for injecting or sealing a fluid into the reservoir.
Here, for example, a septum or the like can be adopted as the port.
リザーバーにセプタムを設けることにより、リザーバーをチューブに接続した状態で、つまり、マイクロポンプの使用状態でリザーバーに流体の追加注入を行うことができる。 By providing a septum in the reservoir, additional fluid can be injected into the reservoir while the reservoir is connected to the tube, that is, when the micropump is in use.
[適用例20]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ローターと前記カムとの間に、減速機構または増速機構が設けられていることが望ましい。 Application Example 20 In the micropump according to the application example described above, it is preferable that a speed reduction mechanism or a speed increase mechanism is provided between the rotor and the cam.
このように、減速機構または増速機構を設けることにより、ローターの回転速度を一定にしてカムの回転速度を変えることができる。つまり、流体の単位時間当りの流動量を適宜調整することができる。 Thus, by providing the speed reduction mechanism or speed increasing mechanism, it is possible to change the rotational speed of the cam while keeping the rotational speed of the rotor constant. That is, the amount of fluid flow per unit time can be adjusted as appropriate.
また、減速機構を設ける構造では、カムの回転トルクを大きくすることが可能で、チューブ押圧に伴う負荷が大きくなっても安定して駆動させることができる。 Further, in the structure in which the speed reduction mechanism is provided, the rotational torque of the cam can be increased, and the cam can be driven stably even if the load accompanying the tube pressing increases.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
(実施形態1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings referred to in the following description are schematic views in which the vertical and horizontal scales of members or portions are different from actual ones for convenience of illustration.
(Embodiment 1)
まず、本発明のマイクロポンプの全体構成について説明する。
図1は、実施形態1に係るマイクロポンプを示し、(a)は平面図、(b)は正面図である。図1において、マイクロポンプ1は、駆動部10と液体を収容するリザーバー11とから構成されている。
First, the overall configuration of the micropump of the present invention will be described.
1A and 1B show a micropump according to a first embodiment, where FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a front view. In FIG. 1, the
駆動部10は、チューブユニット2と制御ユニット3とが積み重ねて装着され構成されている。チューブユニット2は、チューブ50と複数のフィンガー(図示せず)を保持する案内枠としての第1チューブ案内枠17と第2チューブ案内枠16とを備えている。また、制御ユニット3は、カムとローターと振動体機構部と制御回路部と電源と(共に図示せず)を保持する機枠としての第1機枠14と第2機枠15とを備えている。
The
チューブユニット2と制御ユニット3とは、厚さ方向に積み重ねて装着されて駆動部10を構成するが、着脱可能な構成である。なお、チューブユニット2と制御ユニット3との装着は、図1(a)に示すように、本実施形態では3本の固定螺子91によって固定される構造を例示している。チューブユニット2と制御ユニット3とが固定螺子91によって周縁部が密着固定された状態で、内部には密閉された空間が構成され、その空間は防水性が確保されている。
The
リザーバー11は、第1機枠14の上面側に設けられる凹部内に載置され、チューブ50によって駆動部10と接続されている。なお、リザーバー11は柔軟性を有する材料から構成されており、内部の液体が流出する際に外部の大気圧により変形し、リザーバー11の内部圧力が一定に保たれる。
The
また、リザーバー11は、チューブ50の流入口部52により連通されている。リザーバー11に収容されている液体は、駆動部10の蠕動運動によりチューブ50の圧閉と開放を繰り返すことにより流出口部53から吐出される。
In addition, the
リザーバー11には、図1(a)に示すようにポートとしてのセプタム145が設けられ、リザーバー11の内部に液体を注入または封止できるよう構成されている。
As shown in FIG. 1A, the
続いて、駆動部10の構成について図面を参照して説明する。
図2は、駆動部の構成を示す平面図、図3は、図2のA−P−B切断面を示す断面図である。なお、図2は、第2チューブ案内枠16の図示を省略して表している。
Next, the configuration of the
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the drive unit, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing the A-P-B cut plane of FIG. In FIG. 2, the second
図2,3において、チューブユニット2は、一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブ50と、チューブ50の円弧形状の中心から放射状にそれぞれ等間隔に配設されるフィンガー40〜46と、チューブ50とフィンガー40〜46を保持する案内枠としての第1チューブ案内枠17と第2チューブ案内枠16と、から構成されている。なお、以降、流体を薬液等の液体として表し説明する。
2 and 3, the
制御ユニット3は、カム20と、カム20と同軸(カム軸75)に軸止される円盤形状のローター70と、ローター70に回転力を与える振動体機構部160と、振動体機構部160に駆動信号を入力し駆動制御を行う制御回路部60と、制御回路部60に電力を供給する電源としての電池61とから構成されている。
なお、チューブ50の円弧形状の中心と、カム20の回転中心Pとは一致している。
The
Note that the arc-shaped center of the
また、カム20とローター70とはカム軸75に軸止され、回転中心Pを同一の回転軸として一体で回転するよう構成されている。
The
振動体機構部160は、振動体130と、振動体130を保持する振動体支持部材161と、振動体支持部材161に係合し振動体130をローター70に付勢する振動体付勢部材166とから構成されている。そして、振動体130の突起部133aは、振動体付勢部材166によって、ローター70の外周側面に付勢されている。
The vibrating
なお、振動体機構部160及び振動体130の詳細な構成は、図6〜図12を参照して後述する。
The detailed configurations of the vibrating
ここで、図2に示すように、チューブユニット2と制御ユニット3とが装着された状態で、チューブ50とカム20(ローター70を含む)とフィンガー40〜46と振動体機構部160とは、互いに平面的に重ならない位置に分散配設されている。
Here, as shown in FIG. 2, the
カム20は外周側面に凹凸を有し、最外周部にフィンガー押圧面21a〜21dが形成されている。フィンガー押圧面21a〜21dは、回転中心Pから等距離の同心円上に形成される。
The
また、フィンガー押圧面21aとフィンガー押圧面21b、フィンガー押圧面21bとフィンガー押圧面21c、フィンガー押圧面21cとフィンガー押圧面21d、及びフィンガー押圧面21dとフィンガー押圧面21a、の周方向ピッチと外形形状は等しく形成されている。
Moreover, the circumferential pitch and outer shape of the
フィンガー押圧面21a〜21dそれぞれは、フィンガー押圧斜面22と回転中心Pを中心とする同心円上の円弧部23とが連続して形成されている。この円弧部23は、フィンガー40〜46を押圧しない位置に設けられる。
また、フィンガー押圧面21a,21b,21c,21dそれぞれの一方の端部と円弧部23とは、回転中心Pから延長した直線部24で結ばれている。
Each of the finger
In addition, one end of each of the finger
チューブ50は、第1チューブ案内枠17に形成されたチューブ案内溝17b内に挿着され、一方の端部は、液体を外部に吐出する流出口部53であり、マイクロポンプ1の外部に突出している。他方の端部は液体が流入する流入口部52であり、リザーバー11に接続され、液体流動部51がリザーバー11内に連通されている。
The
チューブ50は、フィンガー40〜46によって押圧される範囲が、回転中心Pに対して同心円となるように形成されたチューブ案内溝17b内に装着されている。なお、フィンガー40〜46は、それぞれ同じ形状で形成されているのでフィンガー44を例示して説明する。フィンガー44は、円柱状の軸部44aと、軸部44aの一方の端部に設けられる鍔形状のチューブ押圧部44cと、他方の端部が半球状に丸められたカム当接部44bと、から構成されている。
The
フィンガー40〜46は、フィンガー案内溝17aに沿って進退可能であり、カム20によってチューブ50に向かって押動され、チューブ50を押圧して液体流動部51を圧閉する。なお、フィンガー40〜46の断面方向の中心位置は、チューブ50の断面方向の中心とほぼ一致している。
The
次に、図3を参照して駆動部10の断面構成について説明する。
制御ユニット3は、カム20とローター70と振動体機構部160とが第2機枠15の図示上面側に配設され、制御回路部60と電池61とが第2機枠15の図示下面側に配設されて構成されている。
Next, a cross-sectional configuration of the
In the
カム20とローター70とは、カム軸75に重ねて軸止されている。従って、カム20とローター70とは回転中心Pを共通の回転軸として一体で回転可能である。また、カム軸75は両端部に軸部を有し、第2機枠15に設けられる軸受93と、カム保持機枠18に設けられる軸受92とによって軸支されている。
The
カム保持機枠18は、カム20(ローター70)及び振動体機構部160が配置される位置の周縁部において、第2機枠15に植立された2本のカム保持機枠案内軸106により位置規制されると共に、固定螺子107によって第2機枠15に固定される(図2も参照する)。
The cam holding
なお、図2に示すように、振動体機構部160の調整軸125は、カム保持機枠18と交差しない位置に配設される。
As shown in FIG. 2, the adjustment shaft 125 of the vibrating
電池61と制御回路部60と回路基板63は、第2機枠15の裏面側に配設されている。回路基板63は、電池61から制御回路部60配設範囲まで延在され、その表面には図示しない接続パターンが形成されている。
The
制御回路部60には、電源回路や発振回路等(共に図示せず)が含まれる。電源回路は電池61の電極と接続され、発振回路は振動体130の複数の電極と接続されている。
The
電池61は、回路基板63に接する面がマイナス電極であり、側面がプラス電極であって、マイナス電極が接続パターンと直接に接触接続される。また、プラス電極は電池端子62(図2も参照)を介して対応する接続パターンに接続され、制御回路部60に電力を供給する。
The surface of the
第2機枠15の裏面側には、第1機枠14が制御回路部60と電池61とを覆うように配設される。第1機枠14と第2機枠15とは、互いの当接面で密着固定される。
On the back side of the
電池61は、第1機枠14に形成された凹内に平面方向位置を規制され、電池蓋19により保持されている。電池蓋19の外周突起部には螺子部19bが形成されており、第1機枠14に形成される雌螺子に羅着される。
The
また、電池蓋19には開閉溝19aが形成されており、この開閉溝19aにドライバーやコイン等を挿入して回転することで電池蓋19を開閉することが可能である。つまり、電池蓋19を外して電池61を取り出し、電池61を装着して電池蓋19を締め付けることにより、電池61を回路基板63に圧接する。この際、電池蓋19と第1機枠14との間は密着される。
The
なお、電池蓋19の開閉構造としては、螺着構造の他にバヨネット構造、圧入構造、固定螺子構造等から選択することが可能である。
In addition to the screwing structure, the
カム20とローター70と振動体機構部160及びカム保持機枠18は、第1チューブ案内枠17と第2チューブ案内枠16とによって構成される凹部30(空間30と表すことがある)の内部に配設される。つまり、カム20とローター70と振動体機構部160及びカム保持機枠18はチューブユニットの凹部内に収容されることになる。なお、空間30は、第2機枠15によって密閉されている。
The
次に、フィンガー40〜46の保持構造について説明する。
図4は、フィンガーの保持構造を示す部分断面図であり、軸部44aを垂直に切断した場合の部分断面図である。なお、フィンガー44を例示して説明する。図4において、第1チューブ案内枠17には、略U字形状のフィンガー案内溝17aとチューブ案内溝17bとが形成されている。
Next, the holding structure of the
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing the finger holding structure, and is a partial cross-sectional view when the
フィンガー案内溝17aの開放側を第2チューブ案内枠16で封止することにより、フィンガー案内孔が形成される。
By sealing the open side of the
フィンガー44とチューブ50とは、それぞれフィンガー案内溝17aとチューブ案内溝17bに挿着した後、各溝の開放側を第2チューブ案内枠16で覆い、第1チューブ案内枠17と第2チューブ案内枠16との互いの当接面を密着固定される。
The
なお、図3に示すように、チューブ案内溝17bの外側方向にはチューブ規制壁17cが設けられ、フィンガー40〜46によるチューブ圧閉の際にチューブ50の移動を規制する。
In addition, as shown in FIG. 3, the
そして、チューブ規制壁17cとチューブ50との間には、シート状の弾性部材66が設けられている。弾性部材66は、チューブ50がフィンガー40〜46によって圧閉される際にダンパーとなり過荷重によりチューブ50が劣化しないように設けられている。また、弾性部材66は、チューブ圧閉に必要な弾性力を有している。なお、弾性部材66は、チューブ50と間の摩擦係数を小さくしておくことがより好ましい。
A sheet-like
なお、チューブユニット2が単体の状態において、フィンガー40〜46はフィンガー案内孔に沿って進退自在であって、チューブ50の弾性力によって、チューブ50を圧閉しない位置にある。
When the
続いて、チューブユニット2の制御ユニット3への装着構造及び方法について図面を参照して説明する。
図5は、チューブユニットの制御ユニットへの装着構造を模式的に示す部分断面図である。図5において、第1機枠14には、チューブユニット案内軸121が植立されている。チューブユニット案内軸121は、段付きの軸であって、案内軸部121bと、案内軸部121bの先端部が半球状に丸められた案内部121aとが形成されている。
Subsequently, a mounting structure and method of the
FIG. 5 is a partial cross-sectional view schematically showing the mounting structure of the tube unit to the control unit. In FIG. 5, a tube
チューブユニット案内軸121は、第1機枠14の周縁部に互いに離間して2本または3本設けられることが望ましい。
It is desirable that two or three tube
案内軸部121bは第2機枠15を貫通して突設されている。そして、第1チューブ案内枠17と第2チューブ案内枠16には、案内孔126が共通に開設されている。なお、案内孔126は、第2チューブ案内枠16を貫通しない。
The
また、カム20には、回転平面27と、回転平面27に対して垂直で、且つ、フィンガー40〜46(フィンガー44を例示)をチューブの圧閉または開放する凹凸を有する外周側面と、回転平面27から外周面(フィンガー押圧面21a〜21dを図示)に連続する斜面または曲面からなるフィンガー案内面28とが形成されている。
Further, the
ここで、チューブユニット2を制御ユニット3に装着する場合に、まずフィンガー44に形成されるカム当接部44bがフィンガー案内面28に当接する(カム当接部44b’で表す)。この際、チューブユニット案内軸121の案内軸部121bは、少なくとも第2チューブ案内枠16の下面16a(下面16a’で表す)よりも突設するよう寸法設定されている。
Here, when the
さらに、チューブユニット2を制御ユニット3に向かって移動させると、フィンガー44は、カム当接部44bがフィンガー案内面28を摺動してフィンガー押圧面21a〜21dにカム当接部44bが当接する位置まで移動する。このとき、チューブユニット2は、チューブユニット案内軸121によって平面方向の位置が規制されている。
When the
チューブユニット案内軸121と案内孔126とは共に、チューブ50の円弧形状の中心とカム20の回転中心Pとを一致させるための案内部である。
Both the tube
なお、フィンガー案内面28は、直線状の斜面で形成しても、上方が凸となる曲面で形成してもよく、フィンガー案内面28と外周面との接続部は滑らかに仕上げておくことがより好ましい。
The
また、図3に示すように、カム保持機枠18には、カム20が厚さ方向に傾くことを抑制するための突起部18aが形成されている。突起部18aは、本実施形態では断面形状が半球上のリングで形成されているが、点状の突起でもよく、カム20の回転平面27の範囲で外周に近い位置に設けられる。
Further, as shown in FIG. 3, the cam holding
なお、突起部18aが点状の突起の場合は、少なくとも、カム軸75に対してフィンガー40〜46と反対側に設けられる。また、傾き抑制突起部は、カム20の回転平面27に設ける構造としてもよい。
In addition, when the
続いて、振動体機構部について図面を参照して説明する。
図6は、本実施形態に係る振動体機構部の構成を示す平面図、図7は図6のB−B切断面を示す断面図、図8は図6のD−D切断面を示す断面図、図9は図8のE−E切断面を示す部分断面図である。図6,7において、振動体機構部160は、振動体130と振動体支持部材161と振動体付勢部材166と、調整軸215とから構成されている。振動体130は、補強板の両端の腕部133bを固定螺子211によって螺着され振動体支持部材161に固定されている。
Next, the vibrating body mechanism unit will be described with reference to the drawings.
6 is a plan view showing the configuration of the vibrating body mechanism according to the present embodiment, FIG. 7 is a cross-sectional view showing the BB cut surface of FIG. 6, and FIG. 8 is a cross section showing the DD cut surface of FIG. FIG. 9 and FIG. 9 are partial cross-sectional views showing the EE cut surface of FIG. 6 and 7, the vibrating
固定螺子211と補強板133の間には座金212が設けられている。補強板133は0.1mm程度の薄板のため、固定螺子211を締結する際に補強板を変形させないために設けられている。
A
振動体支持部材161は、振動体130を固定支持した状態で固定軸138に固定されている。固定軸138は第1機枠14に植立され、且つ案内軸部138aが形成されている。振動体支持部材161は、穿設された孔を案内軸部138aに挿通し、案内軸部138aを回動軸として回動可能に固定螺子213によって固定されている。
The vibrating
振動体支持部材161は、固定螺子213の鍔部と、カム保持機枠18によって浮き上がりが抑制されている。また、振動体支持部材161には、直線部を有する長孔形状の振動体付勢部材挿入孔162が穿設されている。
The vibrating
次に、振動体付勢部材166について説明する。図6,8において、振動体付勢部材166は、先端部が振動体支持部材161に係合する係合部169を有する梁状のばね部167と、ばね部167の元部に連続する略馬蹄形の調整部168とを有している。
Next, the vibrating
また、第2機枠15には、調整軸215が植立されている。調整軸215には、第2機枠15に回動可能に植立される回転軸部215dと、回転軸部215dの回転中心P3に対して回転中心P4が偏心量hだけ偏心している調整軸部215cと、鍔部215aと、が形成されている。そして、鍔部215aの上部にはドライバー等が挿入可能な調整溝215bが形成されている。
An
振動体付勢部材166は、振動体支持部材161の振動体付勢部材挿入孔162に係合部169を挿入し、ばね部167と調整軸215の間に配設される案内軸214に回動可能に嵌着される。この際、振動体付勢部材166の調整部168と調整軸215の調整軸部215cが係合されている。
The vibrating
調整部168と調整軸部215cは、調整軸215が回転可能な範囲で隙間を最小となるよう設定されている。また、回転軸部215dは、第2機枠15に対して回動可能な回転トルクとなるような寸法設定とする。
The
また、第2チューブ案内枠16の調整軸215上部には、貫通孔250が開設されている(図8、参照)。貫通孔250は、第1チューブ案内枠17も貫通して調整軸215を覗くことが可能な大きさとし、外部から調整軸215を回動可能にしている。
A through
また、この貫通孔250を封止する封止部材251(二点鎖線で表す)を設けることがより好ましい。封止部材251は、第2チューブ案内枠16に対して着脱可能な構造とする。
It is more preferable to provide a sealing member 251 (represented by a two-dot chain line) that seals the through
また、図9に示すように、ばね部167の先端部に設けられる係合部169の形状は、振動体付勢部材挿入孔162の幅方向に略円形である。そして、係合部169と振動体付勢部材挿入孔162の幅は、挿入可能な範囲で最小隙間となるように設定される。
Further, as shown in FIG. 9, the shape of the engaging
なお、図6,8に示すように、第2機枠15には、調整軸215の回転軌跡に沿ったマーカー216a〜216gが設けられている。
As shown in FIGS. 6 and 8, the
次に、振動体130のローター70に対する位置調整方法について図6を参照して説明する。なお、図示した状態は、調整軸215の調整溝215bがマーカー216dを指示する位置にあって、振動体130は、突起部133aがローター70に接する位置にある場合を示している。
Next, a method for adjusting the position of the vibrating
調整軸215を1回転分回動すると、調整軸部215cは図6に示すような回転軌跡Kを描く。ここで、調整軸215を時計回りに調整溝215bがマーカー216aを指示する位置まで回動すると、振動体付勢部材166は案内軸214を回転中心(回転中心P2)に時計回りに揺動し、ばね先端部の係合部169が図示した係合部169”位置まで移動する。
When the
振動体付勢部材166の揺動に伴い、振動体支持部材161は、案内軸部138aを回転中心(回転中心P1)に時計回りに揺動する。すると、振動体130の突起部133aは、ローター70から距離D2だけ離間する(突起部133a”で表す)。
As the vibrating
一方、調整軸215を反時計回りに調整溝215bがマーカー216gを指示する位置まで回動すると、振動体付勢部材166は案内軸214を回転中心(回転中心P2)に反時計回りに揺動し、ばね先端部の係合部169が図示した係合部169’位置まで移動する。
On the other hand, when the
このことによって、振動体支持部材161は、案内軸部138aを回転中心(回転中心P1)に反時計回りに揺動する。すると、振動体130の突起部133aは、ローター70と交差量D1だけ交差する位置まで移動する(突起部133a’で表す)。しかし、突起部133aはローター70と当接するため、交差量D1が振動体130のローター付勢量となる。このローター付勢量に対応したばね部167の弾性力がローター70に付勢されることになる。
As a result, the vibrating
図示した距離D2と交差量D1は、振動体130の移動量の最大を示している。従って、調整軸215を距離D2と交差量D1の間の任意位置に回動し、所望の離間距離または交差量となるようにマーカー216a〜216gの範囲に回動することで振動体130(つまり、突起部133a)のローター70に対する位置を調整することが可能となる。
The illustrated distance D2 and the amount of intersection D1 indicate the maximum amount of movement of the vibrating
続いて、本実施形態に係るマイクロポンプ1の液体輸送について説明する。まず、振動体130の構成と、作用について図10〜図12を参照して説明する。
Subsequently, liquid transport of the
図10は、振動体の構成を示す斜視図である。図10に示すように、振動体130は、ほぼ長方形の薄板形状をしている。振動体130は、補強板133の表面に板状の圧電素子134、圧電素子134の表面に電極131a,131b,131cが密着されている。
FIG. 10 is a perspective view showing the configuration of the vibrating body. As shown in FIG. 10, the vibrating
補強板133の裏面には、板状の圧電素子135が密着され、圧電素子135の表面に電極132が密着されている。電極131aは、圧電素子134の幅方向中央に長さ方向全体にわたって形成され、電極131b,131cは電極131aを挟んで対角方向に配設される。
A plate-like
なお、図示は省略するが、電極132は、補強板133を挟んで電極131a,131b,131cに対して面対称となるように形成されている。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the
圧電素子134,135の材料としては特に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリ弗化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等を用いることができる。
The material of the
補強板133は、圧電素子134,135に対する共通電極としての機能と、振動体130の全体を補強する機能を有しており、振動体130が過振幅または外力等によって損傷することを防止する。補強板133の材料としては特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅系合金等の金属材料であることが望ましい。
The reinforcing
圧電素子134,135は、補強板133よりも厚いものであることが好ましい。これにより、振動体130をより高い効率で振動させることができる。
The
圧電素子134,135は、交流電圧が印加されると長手方向に繰り返し伸縮し、これに伴って、補強板133も長手方向に繰り返し伸縮する。
The
補強板133の長手方向端部には、突起部133aが一体的に形成されている。図2,3に示すように、振動体130は突起部133aがローター70の外周側面(当接面72)に当接するように配設されている。
なお、突起部133aは、補強板133の中央部(中心線G:図11、参照)からずれた位置(図示の構成では角部)に設けられている。
A
In addition, the
また、補強板133の長さ方向の中央両側には、一対の腕部133bが突設されており、腕部133bの先端部には固定部133cが形成されている。振動体130は、この固定部133cを振動体支持部材161に固定螺子211を用いて固定される(図7、参照)。つまり、振動体130は、腕部133bによって支持されている。これにより、振動体130は自由に振動することができ、比較的大きい振幅で振動する。
In addition, a pair of
次に、振動体130の作用について図面を参照して説明する。
図11は振動体の作用を模式的に示す部分平面図、図12は突起部の動きを模式的に示す説明図である。図10に示すように、電極131a,131b,131cと、補強板133との間に交流電圧を印加すると、電極131aの下面範囲の圧電素子134は矢印Xで表すように長手方向に伸縮し、縦振動を行う。
Next, the operation of the vibrating
FIG. 11 is a partial plan view schematically illustrating the action of the vibrating body, and FIG. 12 is an explanatory diagram schematically illustrating the movement of the protrusion. As shown in FIG. 10, when an AC voltage is applied between the
そして、電極131b,131cの下面範囲の圧電素子134も長手方向に伸縮するが、それぞれが圧電素子134の対角方向に配設されているため、矢印Yに示すような面内の屈曲振動を行う。
The
なお、圧電素子135においても、電極132(電極131a,131b,131cと面対称で形成された)に同様の交流電圧が印加される。
In the
従って、振動体130は、主に長手方向に縦振動するが、縦振動と屈曲振動とを共振させ、突起部133aを楕円振動させる。以下、この点について説明する。
Accordingly, the vibrating
図11に示すように、振動体130がローター70を回転駆動するとき、突起部133aは、ローター70から反力fを受ける。本実施形態では、突起部133aが振動体130の中心線Gからずれた位置に設けられている。従って、振動体130は、この反力fによって面内方向に屈曲するように変形、振動する。なお、図11は、振動体130の変形を誇張して表している。
As shown in FIG. 11, when the vibrating
印加電圧の周波数、振動体130の形状・大きさ及び突起部133aの位置等を適宜選択することで、この屈曲振動の周波数と縦振動の周波数とが共振し、振幅が大きくなると共に、突起部133aは、図12中の矢印rにて表すように、ほぼ楕円に沿って変位(楕円振動)する。
By appropriately selecting the frequency of the applied voltage, the shape / size of the vibrating
これにより、振動体130の1回の振幅において、突起部133aが伸張しローター70を回転方向に送るときには、突起部133aがローター70により強い力で圧接される。また、突起部133aが収縮し戻るときには、ローター70との摩擦力を低減または消滅させることができるため、振動体130の振動をローター70の回転により高い効率で変換することができる。
As a result, when the
なお、振動体130は、振動体付勢部材166のばね部167の弾性によって、突起部133aがローター70の外周側面の当接面72に付勢されている。
In the vibrating
そこで、突起部133aがローター70の当接面72に当接された状態で、圧電素子134,135に交流電圧を印加して振動体130を振動させると、ローター70は、振動体130が伸張するときに突起部133aから摩擦力(押圧力)を受ける。この押圧力を繰り返し加えることでローター70が時計回り方向(矢印R)に回転する。
Therefore, when the vibrating
なお、振動体130は、ローター70と断面方向においてほぼ平行な姿勢で配設されると共に、ローター70の厚さよりも薄い。また、振動体130の厚さは、ローター70の外周側面に形成される溝71の断面方向の幅よりも薄くすることがより好ましい。
The vibrating
圧電素子134,135に印加する周波数は特に限定されないが、振動体130の振動(縦振動)の共振周波数とほぼ同程度であることが好ましい。これにより、振動体130の振幅が大きくなり、高い効率、高トルクでローター70を回転駆動することができる。
The frequency applied to the
続いて、マイクロポンプ1の液体輸送に係る作用について図2を参照して説明する。カム20は、振動体130からローター70を介して回転される(図示、矢印R方向)。そして、カム20のフィンガー押圧面21dでフィンガー44を押動する。
Next, the operation related to the liquid transport of the
このとき、フィンガー45はフィンガー押圧面21dとフィンガー押圧斜面22との接合部に当接しており、チューブ50を圧閉している。また、フィンガー46はフィンガー押圧斜面22上でチューブ50を押圧しているが、フィンガー46はフィンガー44の押圧量より小さく、チューブ50を完全には圧閉していない。
At this time, the
フィンガー41〜43は、カム20の円弧部23の範囲にあり、チューブ50を押圧しない初期位置にある。また、フィンガー40はカム20のフィンガー押圧斜面22に当接しているが、この位置では、まだチューブ50を圧閉していない。
The
この位置から、さらにカム20を矢印R方向に回転すると、カム20のフィンガー押圧面21dによって、フィンガー45,46の順で押動してチューブ50を圧閉していく。フィンガー44はフィンガー押圧面21dから解除されチューブ50は開放される。チューブ50のフィンガーから圧閉が開放される位置または、まだ圧閉されていない位置には、液体流動部51に液体が流入している。
From this position, when the
カム20を振動体130によりさらに回転すると、フィンガー押圧斜面22が、フィンガー40,41,42,43の順に順次押動していき、フィンガー押圧面21cに達したときにチューブ50を圧閉する。
When the
このような動作を繰り返すことにより、液体を流入口部52側から流出口部53側に向けて流動し、流出口部53から吐出する。
By repeating such an operation, the liquid flows from the
この際、カム20のフィンガー押圧面には、複数のフィンガーのうちの2本が当接し、次のフィンガーを押動する位置に移動するときには、フィンガーのうちの1本を押動する。このように、チューブ50をフィンガー2本で押圧する状態と、1本で押圧する状態と、を繰り返すことにより、少なくとも1本のフィンガーがチューブ50を常時圧閉している状態を形成する。
At this time, two of the plurality of fingers come into contact with the finger pressing surface of the
このような複数のフィンガーにより、弾性を有するチューブの流体の流入側から流出側へ順次押動して、チューブの圧閉と開放を繰り返して流体を輸送するマイクロポンプの構造は蠕動駆動方式と呼ばれる。 The structure of a micropump that transports fluid by repeatedly pressing and releasing the tube by sequentially pushing from the fluid inflow side to the outflow side of the tube with elasticity by such a plurality of fingers is called a peristaltic drive system. .
本実施形態のマイクロポンプ1は、チューブユニット2と制御ユニット3とから構成されている。それぞれのユニットは単体として分離することが可能である。従って、チューブユニット2が単体の状態では、チューブ50はフィンガー40〜46の押圧から開放された状態が維持されるため、チューブ50の圧閉を継続することによる復元力の劣化に伴う吐出精度の低下を防止することができる。
The
また、チューブ50の圧閉と開放を長時間繰り返す場合にも、チューブ50の復元力が劣化することがあるが、チューブ50をチューブユニット2として容易に交換することができる。
Also, when the
チューブ50は、一般に外径(内径を含む)寸法のばらつきが大きいことが知られている。チューブ50の外径寸法がばらつくと、流体の単位時間当りの流動量もばらつく。
It is known that the
そこで、チューブ50の直径のばらつきに対してフィンガー40〜46の長さを組み合わせて調整し、チューブユニット毎にチューブ圧閉量を調整することができることから、吐出精度のばらつきを抑制することができる。
Therefore, since the length of the
また、マイクロポンプ1を生体に装着して薬液等を注入する場合には、直接薬液、血液、体液に接触するチューブ50は交換して使用することが求められる。しかしながら、特許文献2によるポンプは、構成要素一つ一つを積重ねて組み立てる構成のため、医療現場等においてチューブを交換することは困難である。
In addition, when the
しかし、チューブユニット2と制御ユニット3とを着脱可能な構成にすれば、医療現場において、チューブユニット2と制御ユニット3とを容易に組立て、または分離可能である。このことから、薬液等に直接接触するチューブ50を含み低コストのチューブユニット2を使い捨て使用とし、高コストの制御ユニット3を繰り返し使用すれば、ランニングコストを低減することができる。
However, if the
本実施形態によるローター駆動は、振動体130の屈曲及び伸縮振動による突起部133aの楕円運動と、突起部133aとローター70との間の摩擦力によりローター70を回転する構成である。従って、振動体130のローター70への付勢力の大きさ(反力fに相当する)は、ローター70の回転速度、エネルギー伝達効率及び出力トルクに影響する。
The rotor drive according to the present embodiment has a configuration in which the
そこで、本実施形態では、調整軸215を回動して振動体付勢部材166及び振動体支持部材161を揺動し、振動体130のローター70に対する位置調整可能な構成としている。
Therefore, in the present embodiment, the
従って、振動体130のローター70への付勢力を任意に調整できることから、ローター70を所望の回転速度で回転させることができる。また、エネルギー伝達効率を高めると共に、適切な回転トルクに設定することができる。
Therefore, since the urging force of the vibrating
さらに、振動体130をローター70と離間する位置に調整しておけば、ローター70及び振動体機構部160を組立てる際に、互いが干渉しないので組立性を向上させる他、組立時において干渉による破壊を防止することができるという効果がある。
Furthermore, if the vibrating
振動体機構部160は、振動体130を保持する振動体支持部材161と、振動体付勢部材166と、位置調整部としての調整軸215とから構成される。調整軸215を回動することで、振動体付勢部材166を揺動し、さらに振動体支持部材161を揺動して、振動体130の位置をローター70の位置に対して調整することができる。
The vibrating
従って、簡単な構造で振動体130のローター70に対する位置調整をすることができる。また、回転軸部215dと調整軸部215cとの偏心量hの増減で調整量の範囲の増減が可能であり、調整軸215の回動量で微調整を容易に行うことができる。
Therefore, the position of the vibrating
また、調整軸215の回動軌跡に沿って回動量(回動位置)を表すマーカー216a〜216gを設けている。
In addition,
マーカー216a〜216gを設けることで、調整軸215の回動量の目安とすることができる。特に、振動体130のローター付勢量は、組み立てられた状態では直接確認できないことから、マーカー216a〜216gにより、付勢量を調整軸215の回動量(回動位置)で判断し、適切な設定とすることができる。
Providing the
また、第2機枠15には、位置調整部としての調整軸215を外部から覗く貫通孔250を開設している。このことによって、制御ユニット3の状態またはマイクロポンプ1の状態で、振動体130のローター70に対する位置調整や位置確認を行うことができる。
Further, the
なお、マーカー216a〜216gを付加する場合には、マーカー216a〜216gも含めて覗くことが可能な貫通孔250とすれば、より的確に振動体130のローター70に対する位置調整や位置の確認を行うことができる。
In addition, when adding the
なお、第1機枠14、第2機枠15、第1チューブ案内枠17、第2チューブ案内枠16の全部または一部を透明部材で形成すれば、内部の構成要素及びこれらの係合状態を外部から視認することができる。
If all or a part of the
さらに、上記の貫通孔250を封止する封止部材251を設けることがより望ましい。このように、貫通孔250を封止部材251により封止すれば、マイクロポンプ1の内部(空間30)を密閉し、防塵性や防水性を高めることができ、生体内または生体表面に装着する薬液輸送装置として好適である。
Furthermore, it is more desirable to provide a sealing
さらに、振動体130は圧電素子134,135に交流電圧を印加することで振動しローター70を回転させることから電磁ノイズを発生せず、周囲の機器に悪影響を与えることがない。また、周囲の機器が発生する電磁ノイズの影響も受けない。従って、特に医療現場における電磁ノイズのリスクを回避することができる。
Furthermore, since the vibrating
また、カム20とローター70と振動体機構部160とが、チューブユニット2の凹部30の内部に収容しているため、チューブユニット2と制御ユニット3との積み重ね構造であっても薄型のマイクロポンプ1を実現することができる。
Further, since the
また、ローター70が円盤形状を有し、振動体130の突起部133aが、ローター70の外周側面(当接面72)に当接するよう配設している。このようにすれば、振動体130の振動を高効率で回転に変換でき、直径の大きなローター70に当接させることで、同じ振動体を同じ条件で振動させたときにローター70の回転トルクを大きくすることができるので安定駆動を継続できる。
In addition, the
また、制御回路部60と振動体機構部160とローター70とフィンガー40〜46とチューブ50とを、互いに平面的に重ならない位置に分散配設していることにより、一層薄型化を実現できる。また、主要構成部品が一方向から組立可能なため、組立性を向上させることができる。
Further, the
なお、駆動源としての振動体機構部160と、ローター70とカム20と制御回路部60と電池61の駆動に関る大部分が制御ユニット3に含まれるため、制御ユニット単体で駆動確認を行うことができる。
In addition, since most of the driving mechanism of the vibrating
また、電池61をマイクロポンプ1の外部に備える場合には、電池61と制御回路部60との接続のための長いリードや電池ケースが必要になるが、それらは必要なくなるという利点もある。
Further, when the
また、フィンガー40〜46はチューブユニット単体のときには、進退方向の位置が定まらず、チューブユニット2を制御ユニット3に装着する際、フィンガー40〜46のカム当接部がカム20と交差する場合がある。
Also, when the
そこで、カム20にフィンガー案内面28を設けることにより、チューブユニット2を制御ユニット3に装着する際、フィンガー40〜46のカム当接部がフィンガー案内面28を摺動して、カム20の外周側面に達するまで移動する。従って、特別な操作をすることなく、カム20によってフィンガー40〜46をチューブ押圧可能な位置に移動することができる。また、チューブユニット2を制御ユニット3に装着する際に、カム20またフィンガー40〜46が互いに干渉することにより破壊されることを防止することができる。
Therefore, by providing the
なお、マイクロポンプ1は、カム20の回転によりフィンガー40〜46を押動してチューブ50を圧閉する構成である。従って、チューブ50の円弧形状の円弧中心とカム20の回転中心Pとを一致させる必要がある。
Note that the
そこで、制御ユニット3にチューブユニット案内軸121、チューブユニット2に案内孔126をからなる案内部を設けることにより、チューブユニット2を制御ユニット3に装着すれば、チューブ50の円弧形状の中心とカム20の回転中心Pとを一致させることができ、複数のフィンガーの全てがチューブ圧閉を確実に行うことができる。
Therefore, if the
さらに、チューブユニット2を制御ユニット3に装着する際、フィンガー40〜46のカム当接部がフィンガー案内面28に交差するときに、チューブユニットと制御ユニットとの平面方向の位置を規制しておけば、組立性をより向上させることができる。
Further, when the
また、カム保持機枠18にカム20の厚さ方向の傾きを抑制する突起部18aを設けることにより、チューブユニット2を制御ユニット3に装着する際に、フィンガー40〜46のカム当接部がフィンガー案内面28に乗り上げてカム20が傾き、適正な位置へのフィンガー40〜46の移動を阻害することを抑制することができる。
Further, by providing the cam holding
また、マイクロポンプ1を駆動する際においても、カム20が厚さ方向にふらついて回転することによるフィンガー40〜46のチューブ押圧状態がばらつくことを抑制することができる。
Also, when the
さらに、上記実施形態に係るマイクロポンプ1は、リザーバー11の内部に液体を注入または封止するポートとしてのセプタム145を備えている。
Furthermore, the
リザーバー11にセプタム145を設けることにより、チューブ50にリザーバー11を接続した状態、または、マイクロポンプを使用している状態で、リザーバー11に液体の追加注入を容易に行うことができる。
By providing the
また、リザーバー11をチューブ50と着脱可能にすれば、薬液が収容されたリザーバー11をチューブ50に接続すれば、長期間にわたってマイクロポンプ1を使用することができる。
If the
なお、上述した実施形態1では、チューブ50とリザーバー11とは一体で形成された構造を図示しているが、チューブ50とリザーバー11とを着脱可能な管継手のような連結部材(図示せず)を備える構造とすることができる。そして、連結部材にはエアベントフィルターを含むことがより好ましい。
In addition, in
エアベントフィルターの内部には、親液性を有し微細な孔が形成されるフィルターが備えられている。このフィルターは、液体は通過し、気泡の通過を遮断する。 Inside the air vent filter, a filter having a lyophilic property and forming fine holes is provided. This filter passes liquid and blocks the passage of bubbles.
フィルターに形成される孔は0.1〜1μmの範囲であって、液体を通過させ、リザーバー11内に発生する0.1μm以上または1μm以上の気泡のチューブ50への浸入を抑制する。
The pores formed in the filter are in the range of 0.1 to 1 μm and allow the liquid to pass therethrough and suppress the intrusion of bubbles of 0.1 μm or more or 1 μm or more generated in the
リザーバー11に収容される液体中には空気が溶け込んでいることがあり、時間経過と共に溶け込んでいる空気が集合して気泡となることが考えられる。流体が薬液であって生体内に注入する場合に、気泡も含んで注入すると看過できない影響がでることがある。
It is conceivable that air is dissolved in the liquid stored in the
そこで、リザーバー11とチューブ50との連結部材としてエアベントフィルターを設けることにより、気泡が生体内に浸入することを抑制することができ、安全性を高めることができる。
(実施形態2)
Therefore, by providing an air vent filter as a connecting member between the
(Embodiment 2)
続いて、実施形態2について図面を参照して説明する。実施形態2は、上述した実施形態1に対して振動体機構部の構成が異なることを特徴としている。従って、実施形態1と異なる個所を中心に説明する。
図13は、本実施形態に係る振動体機構部を示す平面図、図14は図13のF−F切断面を示す部分断面図である。
Next,
FIG. 13 is a plan view showing the vibrating body mechanism according to the present embodiment, and FIG. 14 is a partial cross-sectional view showing the FF section of FIG.
図13,14において、振動体機構部160は、振動体130と、振動体130を支持する振動体支持部材161と、振動体130をローター70に付勢する振動体付勢部材166と、振動体付勢部材166と係合して振動体付勢部材166を揺動する位置調整部としての調整車219とから構成されている。
13 and 14, the vibrating
ローター70、振動体130及び振動体支持部材161の構成は、実施形態1と同じなので説明を省略する。振動体付勢部材166は、振動体支持部材161の振動体付勢部材挿入孔162に係合する係合部169と、係合部169に連続する梁状のばね部167と、ばね部167の元部に連続する略円形の固定部265とから形成されている。
Since the configurations of the
そして、固定部265の外周には複数の突起部が形成されている。本実施形態では、複数の突起部として、歯車部266が形成された場合を例示している。
A plurality of protrusions are formed on the outer periphery of the fixed
振動体付勢部材166は、係合部169を振動体支持部材161の振動体付勢部材挿入孔162に挿入した状態で、固定部265が第2機枠15に植立された段付きの固定軸218によって軸支されている。
The vibrating
図14に示すように、固定軸218は、第2機枠15に圧入する固定軸部218aと、鍔部218bと、から形成されており、振動体付勢部材166を揺動可能に軸止すると共に、鍔部218bで浮き上がりを抑制している。
As shown in FIG. 14, the fixed
調整車219は、外周部に突起部としての歯車部220と、第2機枠15に圧入される固定軸部219bとから形成されている。歯車部220の上面には調整溝219aが形成されている。なお、固定軸部219bは、第2機枠15に対して回動可能な回転トルクとなるような寸法設定とする。そして、歯車部220は振動体付勢部材166の歯車部266に噛合する。
The
なお、第2機枠15には、調整車219の回動軌跡に沿ってマーカー216a〜216eが設けられている。
The
次に、振動体130のローター70に対する位置調整方法について図13を参照して説明する。なお、図示した状態は、調整車219の調整溝219aがマーカー216cを指示する位置にあって、振動体130は、突起部133aがローター70に接する位置にある場合を示している。
Next, a method for adjusting the position of the vibrating
ここで、調整車219を時計回りに調整溝219aがマーカー216aを指示する位置まで回動したとすると、振動体付勢部材166は固定軸部218aを回転中心(回転中心P2)に反時計回りに揺動し、係合部169が図示した係合部169’位置まで移動する。
Here, if the
このことによって、振動体支持部材161は、案内軸部138aを回転中心(回転中心P1)に反時計回りに揺動する。すると、振動体130の突起部133aは、ローター70に対して交差量D1だけ交差する(突起部133a’で表わす)。
As a result, the vibrating
しかし、突起部133aはローター70に当接するために、交差量D1が振動体130のローター付勢量となる。このローター付勢量に対応したばね部167の弾性力がローター70に付勢されることになる。
However, since the
一方、調整車219を反時計回りに調整溝219aがマーカー216eを指示する位置まで回動したとすると、振動体付勢部材166は固定軸部218aを回転中心(回転中心P2)に時計回りに揺動し、係合部169が図示した係合部169”位置まで移動する。
On the other hand, if the
このことによって、振動体支持部材161は、案内軸部138aを回転中心(回転中心P1)に時計回りに揺動する。すると、振動体130の突起部133aは、ローター70に対して距離D2だけ離間する(突起部133a”で表わす)。
Thus, the vibrating
このような構成であっても、実施形態1と同様に、簡単な構造で、ローター70と突起部133aが離間する距離D2と、ローター70と突起部133aとの交差量D1との範囲の任意位置に位置調整をすることができる。
Even in such a configuration, similarly to the first embodiment, the distance between the
また、振動体付勢部材166の歯車部266と調整車219の歯車部220の歯数比を変えることで、振動体130の位置調整可能範囲の増減を容易に行うことができる。
Further, by changing the gear ratio between the
さらに、このような構造では、調整車219の回動量の微調整により、特に交差量D1(つまり、付勢力)の微調整を容易に行うことができる。
Further, in such a structure, the fine adjustment of the amount of rotation of the
なお、本実施形態においても、調整車219及びマーカー216a〜216eを含む範囲を覗く貫通孔を第2チューブ案内枠16に設けることができる。
In the present embodiment also, the second
また、本実施形態では、振動体付勢部材166と調整車219との係合部は、それぞれ噛合する歯車部266,220としたが、調整車219の回転によって振動体付勢部材166が揺動できる凹凸を有する構成であればよく、限定されない。
(実施形態3)
In this embodiment, the engaging portions of the vibrating
(Embodiment 3)
続いて、実施形態3について図面を参照して説明する。実施形態3は、上述した実施形態1,2に対して、振動体130のローター70に対する位置を特定の複数の位置に切換えられることを特徴としている。従って、実施形態1,2と異なる個所を中心に説明する。
図15は、本実施形態に係る振動体機構部の1例を示す平面図、図16は部分断面図である。
Next,
FIG. 15 is a plan view illustrating an example of a vibrating body mechanism according to the present embodiment, and FIG. 16 is a partial cross-sectional view.
図15,16において、振動体機構部160は、振動体130と、振動体130を支持する振動体支持部材161と、振動体支持部材161の揺動位置を切換える切換部材230と、から構成されている。
15 and 16, the vibrating
ローター70及び振動体130の支持構造は実施形態1と同じため説明を省略する。振動体支持部材161は、振動体130を支持する剛体部161aと、剛体部に連続する梁状のばね部163とから構成される。ばね部163の先端部には位置決め軸241が植立されている。
Since the support structure of the
振動体支持部材161は、振動体130と位置決め軸241とが固定された状態で、第2機枠15に植立された固定軸240に装着され、固定螺子213で固定されている。固定軸240は、振動体支持部材161を揺動可能に軸支する案内軸部240aを有している。
The vibrating
切換部材230は、固定部231と、位置決め軸241と係合する切換部233と、固定部231と切換部233とを連続する梁状のばね部232とから形成されている。
The switching
切換部233には、位置決め軸241と係合する凹部233a,233bが形成され、凹部233aと凹部233bとの間には凸部233cが設けられている。
The
切換部材230は、振動体支持部材161の位置決め軸241に、凹部233aまたは凹部233bのいずれかを係合させ、第2機枠15に植立された案内軸244と固定軸242によって位置決めして固定螺子243によって固定される。
The switching
次に、本実施形態に係る振動体130のローター70に対する位置調整方法について図15を参照して説明する。まず、振動体支持部材161は、位置決め軸241を切換部材230の凹部233bに係合させておく。この状態は、振動体130の突起部133aがローター70と距離D2だけ離間した位置にある(突起部133a”で表わす)。
Next, a method for adjusting the position of the vibrating
そして、振動体支持部材161を案内軸部240aを回転軸として反時計回りに回動し、位置決め軸241が凸部233cを乗り越えて凹部233aに係合する位置に切換える。位置決め軸241が凸部233cを乗り越える際、切換部材230のばね部232が撓んで切換え操作を容易にしている。
Then, the vibrating
位置決め軸241が凹部233aに係合している場合、振動体130の突起部133aは、ローター70に当接する。ここで、ローター70がない場合には、突起部133aはローター70の外周に交差する位置(交差量D1、突起部133a’で表わす)まで移動可能である。
When the
この際、振動体支持部材161のばね部163が撓み、この弾性力で振動体130を交差量D1に相当する付勢力で押圧する。この付勢力は、ローター70の回転速度、エネルギー伝達効率、出力トルク等が適切になるように設定されている。
At this time, the
また、位置決め軸241が凹部233a,233bに係合している状態で、振動体支持部材161がふらつかない程度に、切換部材230のばね部232の弾性力で振動体支持部材161を固定軸240の方向に付勢している。
In addition, in a state where the
また、切換部材230の凸部233cは、通常使用時には位置決め軸241が乗り越えない程度に突設されている。
Further, the
このようにすれば、振動体130をローター70に適切な付勢力で付勢する状態と、離間する状態と、の2状態に簡単な構造で、容易に切換えることができる。
In this way, it is possible to easily switch between the two states of a state in which the vibrating
なお、本実施形態では、凹部を2箇所に設け、振動体130の位置を2状態に切換える構造を例示したが、2状態以上に切換える構造とすることができる。
In the present embodiment, the structure in which the recesses are provided at two locations and the position of the vibrating
例えば、凸部233cと凹部233aとの間に、さらに一つの凹部と凸部とを設ける構造とすれば、振動体130の突起部133aとローター70との交差量D1を中間の値に設定することができる。つまり、付勢力を2段階に切換えることができる。
For example, if a structure in which one further recess and projection are provided between the
また、本実施形態においても、前述した実施形態1,2と同様に、位置決め軸241と切換部材230の切換部233との係合部(つまり、位置調整部)を覗く貫通孔を第2チューブ案内枠16に開設することがより好ましい。
Also in the present embodiment, as in the first and second embodiments, the second tube has a through-hole that looks into the engaging portion (that is, the position adjusting portion) between the positioning
また、位置決め軸241を第2機枠15に植立し、振動体支持部材161のばね部163の先端部に、切換部材230に形成した凹部233a,233bと凸部233cと同様な凹凸部を設ける構造としてもよい。
(実施形態4)
Further, the
(Embodiment 4)
続いて、実施形態4に係るマイクロポンプについて図面を参照して説明する。実施形態4は、ローターをリング形状とし、振動体の突起部がローターのリング形状内周側面に当接するよう配設されていることに特徴を有している。従って、実施形態1との相違個所を中心に説明する。 Next, a micro pump according to Embodiment 4 will be described with reference to the drawings. The fourth embodiment is characterized in that the rotor is formed in a ring shape, and the protruding portion of the vibrating body is disposed so as to contact the ring-shaped inner peripheral side surface of the rotor. Therefore, the description will focus on the differences from the first embodiment.
図17は、実施形態4に係るローター及び振動体機構部を示す平面図、図18はローター及び振動体機構部の一部を示す部分断面図である。図17,18において、ローター170は、図示下面方向にリング形状に凹部が形成されている。そして、この凹部の内部に振動体130を含む振動体機構部160の大部分が配設されている。
FIG. 17 is a plan view illustrating a rotor and a vibrating body mechanism according to the fourth embodiment, and FIG. 18 is a partial cross-sectional view illustrating a part of the rotor and the vibrating body mechanism. 17 and 18, the
ローター170のリング形状内周側面には、ローター170の回転方向に沿って溝171が形成されている。この溝171の内周側面は、振動体130に設けられる突起部133aが当接する当接面172である。
A
ローター170は、実施形態1と同様にカム20と共にカム軸75に重ねて軸止され一体で回転するよう構成されている。
As with the first embodiment, the
なお、振動体機構部160は、前述した実施形態1〜実施形態3のそれぞれで説明した構造が採用可能であるが、本実施形態では実施形態1(図6〜図9、参照)と同じ構造を例示している。ただし、振動体130は、振動体支持部材161の上方に支持されている。
In addition, although the structure demonstrated in each of Embodiment 1-
また、振動体130の構成及び駆動作用は実施形態1(図10〜図12、参照)と同じであるが、突起部133aはローター170のリング形状内周側面の当接面172に当接し、ローター170を時計回り方向(図中、矢印R方向)に回転させる。
Further, the configuration and driving action of the vibrating
ここで、振動体機構部160のうち、振動体付勢部材166の調整部168と位置調整部としての調整軸215は、ローター170及びカム保持機枠18と平面的に離間した位置に配設されている。従って、ローター170と振動体機構部160を組み立てた状態で調整軸215を回動して、振動体130のローター170に対する位置を調整することができる。
Here, in the vibrating
なお、調整軸215の回動軌跡に沿って、図示は省略するが、図6に示すようなマーカー216a〜216gが形成されている。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted along the rotation locus | trajectory of the adjustment axis |
また、調整軸215上部には、実施形態1と同様に貫通孔250が開設されている(図8、参照)。貫通孔250は、第1チューブ案内枠17も貫通して調整軸215とマーカー216a〜216gを覗くことが可能な大きさとし、外部から調整軸215を回動可能にしている。
In addition, a through
また、この貫通孔250を封止する封止部材251を設けることがより好ましい。封止部材251は、貫通孔250に対して着脱可能な構造とする。
It is more preferable to provide a sealing
このようにすれば、振動体130及び振動体支持部材161をローター170の外径よりも内側に配設することから、マイクロポンプ1の小型化を実現できる。
In this way, since the vibrating
また、位置調整部としての調整軸215をローター170及びカム保持機枠18と平面的に重ならない位置に配設することで、ローター170と振動体130とが重なる構造であっても、振動体130のローター170に対する位置調整を行うことができる。
Further, even if the
なお、本実施形態においても、前述した実施形態1,2と同様に、調整軸215とマーカー(つまり、位置調整部)を覗く貫通孔を第2チューブ案内枠16に開設すれば、制御ユニット3の状態またはマイクロポンプ1の状態で、振動体130のローター170に対する位置調整をすることができる。
(実施形態5)
In this embodiment as well, as in the first and second embodiments described above, the
(Embodiment 5)
続いて、実施形態5に係るマイクロポンプについて図面を参照して説明する。実施形態5は、前述した実施形態4の構造をさらに簡素化するもので、ローターが、カムの一方の平面に穿設された円形凹部の内部に形成され、振動体に設けられる突起部が、凹部の内周側面に当接するよう配設されていることに特徴を有している。従って、実施形態4との相違個所を中心に説明する。 Next, a micro pump according to Embodiment 5 will be described with reference to the drawings. In the fifth embodiment, the structure of the fourth embodiment described above is further simplified. The rotor is formed inside a circular recess formed in one plane of the cam, and the protrusion provided on the vibrating body has a protrusion, It is characterized in that it is disposed so as to contact the inner peripheral side surface of the recess. Therefore, the difference from the fourth embodiment will be mainly described.
図19は、実施形態5に係る制御ユニットの一部を示す部分断面図である。図19において、カム20の下面(第2機枠15方向の面)にはリング形状の凹部が穿設され、この凹部の内部に振動体130と振動体支持部材161が配設されている。従って、カム20に穿設されるこのリング形状の凹部がローター170に相当する。
FIG. 19 is a partial cross-sectional view illustrating a part of the control unit according to the fifth embodiment. In FIG. 19, a ring-shaped recess is formed in the lower surface of the cam 20 (the surface in the direction of the second machine casing 15), and the vibrating
ローター170の内周側面には溝171が形成され、この溝171の内側側面には、振動体130に設けられる突起部133aが当接する当接面172が形成される。つまり、ローター機能がカム20と一体で形成されている。
A
なお、振動体機構部160は、前述した実施形態1〜実施形態3のそれぞれで説明した構造を採用可能であるが、本実施形態では実施形態1(図6〜図9、参照)と同じ構造を例示している。ただし、振動体130は、振動体支持部材161の上方に支持されている。
In addition, although the structure demonstrated in each of Embodiment 1-
また、振動体130の構成及び駆動作用は実施形態1(図10〜図12、参照)と同じであるが、実施形態4(図17,18、参照)と同様に、突起部133aはローター170のリング形状内周側面の当接面172に当接し、ローター170を時計回り方向に回転させる。
In addition, the configuration and driving action of the vibrating
ここで、実施形態4(図17、参照)と同様に、振動体機構部160のうち、振動体付勢部材166の調整部168と位置調整部としての調整軸215は、ローター170及びカム保持機枠18と平面的に離間した位置に配設されている。従って、ローター170と振動体機構部160を組み立てた状態で調整軸215を回動して、振動体130のローター170に対する位置を調整することができる。
Here, as in the fourth embodiment (see FIG. 17), in the vibrating
なお、調整軸215の回動軌跡に沿って、図示は省略するが、図6に示すようなマーカー216a〜216gが形成されている。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted along the rotation locus | trajectory of the adjustment axis |
このような構成にすれば、ローター170とカム20とを一体形成することができる。従って、構造をより簡単にすることができ、また、薄型化することができる。
(実施形態6)
With such a configuration, the
(Embodiment 6)
続いて、実施形態6に係るマイクロポンプについて図面を参照して説明する。実施形態6は、振動体機構部と、ローターと、制御回路部と、電源とが、制御ユニットの略同じ平面に分散配設されていることを特徴とする。従って、実施形態1との相違個所を中心に同じ機能要素には同じ符号を附し説明する。 Next, a micro pump according to Embodiment 6 will be described with reference to the drawings. The sixth embodiment is characterized in that the vibrating body mechanism unit, the rotor, the control circuit unit, and the power source are distributed on substantially the same plane of the control unit. Therefore, the same reference numerals are given to the same functional elements, focusing on the differences from the first embodiment.
図20は、実施形態6に係る駆動部を示す断面図である。なお、図20は、図2に示すA−P−B切断面に相当し、制御回路部は省略している。 FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a drive unit according to the sixth embodiment. 20 corresponds to the A-P-B cut plane shown in FIG. 2, and the control circuit unit is omitted.
カム20とローター70とはカム軸75に軸止された状態で、第2機枠15に設けられた軸受93と、カム保持機枠18に設けられた軸受92と、の間で軸支されている。ここで、軸受93の軸穴は貫通させないことから空間30の密閉性が確保されている。
The
振動体支持部材161は、第2機枠15に植立された固定軸138に回動可能に軸止されている。振動体130、振動体130の振動体支持部材161への固定構造、及び振動体支持部材161と振動体付勢部材166との係合構造は、実施形態1(図6〜図9、参照)と同じである。
The vibrating
振動体130の突起部133aは、ローター70の外周側面に形成された溝71内の当接面72に当接されている。
The
第2機枠15の表面には回路基板63が設けられており、その上面には制御回路部60(図示せず)が接続固定されている。また、回路基板63の上面には電池61が配設されている。
A
電池61は、カム保持機枠18に開設された孔内に挿入され、電池蓋19により保持される。ここで、電池61の回路基板側の面がマイナス電極であって、マイナス電極が電池蓋19により回路基板63に押圧され、図示しない接続パターンと接続される。一方、電池61の側面はプラス電極であって、電池端子62によって図示しない接続パターンと接続される。
The
電池蓋19には螺子部19bが形成されており、電池蓋19とカム保持機枠18とは螺合固定される。従って、制御ユニット3の状態において、電池蓋19に形成される開閉溝19aを用いてコインやドライバーにより電池蓋19を回転して外し内部から電池を取り出したり、装着することが可能である。
The
従って、図20に示すように、ローター70(カム20を含む)と、振動体機構部160と、電池61と、制御回路部60とは、第2機枠15の同一面に配設され、カム保持機枠18との間で支持されている。
Therefore, as shown in FIG. 20, the rotor 70 (including the cam 20), the vibrating
そして、振動体機構部160、電池61及び制御回路部60は、互いに重なり合わないように配設されている。
And the vibrating
なお、振動体機構部160の調整部としての調整軸215は、カム保持機枠18とも重ならない位置に配設され、振動体130(突起部133a)のローター70に対する位置調整を可能にしている。
The
このようにして、制御ユニット3が構成され、チューブユニット2を上方から制御ユニット3に装着し、図2に示すように固定螺子91にて固定し駆動部10が構成される。
In this way, the
上述した実施形態6によれば、ローター70(カム20を含む)と、制御回路部60と、電池61とを、カム保持機枠18と第2機枠15との間に保持している。従って、実施形態1(図3、参照)に用いている第1機枠14が不要となり薄型化を可能にする。
According to the sixth embodiment described above, the rotor 70 (including the cam 20), the
しかも、振動体機構部160と、制御回路部60と、電池61のそれぞれを互いにチューブ50及びフィンガー40〜46とを、平面的に重ならない位置に分散配設している。そして、これらをチューブユニット2の空間30内に収容していることから、チューブユニット2と制御ユニット3との積み重ね構造であっても、マイクロポンプ1を薄型化することができる。
In addition, the vibrating
また、カム20と振動体機構部160と制御回路部60と電池61とを第2機枠15の一面側に分散配設することで、一方向からの組立てが可能となり、組立性を向上させる。
Further, the
さらに、このような構成では、制御ユニット3単体の状態で,電池61を交換することが可能である。つまり、チューブユニット2の交換時期に合わせて制御ユニット3の状態で電池61を単独で交換することができ、電池61を取り出す煩わしさを排除すると共に、交換時に他の周辺部材に傷をつけてしまうというような問題を排除できる。
Furthermore, in such a configuration, the
なお、本実施形態では、ローター70の外周側面の当接面72に振動体130の突起部133aを当接する構造を例示して説明したが、前述した実施形態4(図17,18、参照)、実施形態5(図19、参照)に示すローター170の内周側面の当接面172に突起部133aを当接する構成にも適合可能である。
(実施形態7)
In the present embodiment, the structure in which the
(Embodiment 7)
続いて、実施形態7について図面を参照して説明する。実施形態7は、ローターとカムとの間に減速機構または増速機構が設けられていることを特徴する。なお、ここでは減速機構の1例を示して説明する。 Next, Embodiment 7 will be described with reference to the drawings. The seventh embodiment is characterized in that a speed reducing mechanism or a speed increasing mechanism is provided between the rotor and the cam. Here, an example of the speed reduction mechanism will be described.
図21は、実施形態7に係るマイクロポンプを示す平面図、図22は図21のL−L切断面を示す部分断面図である。図21,22において、本実施形態の減速機構は、カム20に設けられるカム歯車101と、ローター70に設けられるローター歯車105と、カム歯車101とローター歯車105とに歯合する中間車102とから構成されている。
FIG. 21 is a plan view showing a micropump according to the seventh embodiment, and FIG. 22 is a partial cross-sectional view showing an LL cut surface of FIG. 21 and 22, the speed reduction mechanism of the present embodiment includes a
カム歯車101は、カム20と共にカム軸75に軸止されると共に、軸受92,93により軸支されている。また、中間車102は中間歯車103を有し、第2機枠15に設けられる軸受95と、中間車受110に設けられる軸受94よって軸支されている。なお、中間車受110は、第2機枠15に固定螺子等で固定されている。
The
一方、ローター歯車105は、ローター70を軸止するローター軸104に形成され、第2機枠15に設けられる軸受97と、カム保持機枠18に設けられる軸受96とによって軸支されている。
On the other hand, the
また、振動体機構部160は、実施形態1(図6〜図9、参照)と同じ構造を例示しているが、第2機枠15の厚さ方向に突設された台上に配設され、振動体130とローター70との断面位置を合わせている。
In addition, the vibrating
ローター70の形状は前述した実施形態1(図3、参照)と同じ場合を例示しており、ローター70の外周側面には回転方向に沿って溝71が形成されており、溝71の内部側面が突起部133aとの当接面72である。
The shape of the
なお、振動体130の構成及び作用は実施形態1(図10〜図12、参照)と同じであり、振動体130とローター70との当接関係も実施形態1と同様であるため、説明を省略する。
The configuration and operation of the vibrating
振動体130の振動によってローター70が回転され、このローター70の回転は、ローター歯車105、中間歯車103、カム歯車101を介してカム20に伝達される。中間車102を設けることにより、カム20は、実施形態1(図2、参照)と同じ方向に回転する。
The
ここで、ローター歯車105とカム歯車101との歯数比は減速比であって、減速比はローター歯車105とカム歯車101との歯数比により適宜変更することができる。また、中間車102を大歯車と小歯車の構成にすれば減速比をさらに大きくすることが可能となる。なお、増速する場合は、各歯車の歯数比を増速ギヤ機構とすればよい。
Here, the gear ratio between the
このように、カム20とローター70との間に、減速機構または増速機構を設けることにより、ローター70の回転速度を一定にしてカム20の回転速度を変えることができる。つまり、液体の単位時間当りの流動量を適宜調整することができる。
Thus, by providing a speed reduction mechanism or speed increasing mechanism between the
また、振動体130、ローター70、減速機構、カム20などの可動機構を制御ユニット3に設けることにより、制御ユニット3とチューブユニット2との間で、連結機構を必要とせず組立性が向上する。
Further, by providing the
なお、本実施形態では、ローター70の外周側面の当接面72に振動体130の突起部133aを当接する構造を例示して説明したが、前述した実施形態4(図17,18、参照)、実施形態5(図19、参照)に示すローター170の内周側面の当接面172に突起部133aを当接する構成にも適合可能である。
In the present embodiment, the structure in which the
以上説明した実施形態1〜実施形態7によるマイクロポンプ1は、小型化、薄型化が可能で、微量流量を安定して連続的に流動することができるため、生体内または生体表面に装着し、新薬の開発やドラッグデリバリーなどの医療用に好適である。また、様々な機械装置において、装置内、または装置外に搭載し、水や食塩水、薬液、油類、芳香液、インク、気体等の流体の輸送に利用することができる。さらに、マイクロポンプ単独で、流体の流動、供給に利用することができる。
The
1…マイクロポンプ、2…チューブユニット、3…制御ユニット、11…リザーバー、20…カム、40〜46…フィンガー、50…チューブ、60…制御回路部、61…電池、70…ローター、130…振動体、160…振動体機構部。
DESCRIPTION OF
Claims (20)
回転軸が前記チューブの円弧形状の中心と略一致するカムと、前記カムに回転力を伝達するローターと、振動体及び前記振動体を前記ローターに付勢する位置から前記ローターと離間する位置までの範囲の任意位置に調整可能な位置調整部を有する振動体機構部と、を有する制御ユニットと、
前記チューブと連通するリザーバーと、
前記振動体に駆動信号を入力する制御回路部と、
前記制御回路部に電力を供給する電源と、
が備えられ、
前記チューブユニットと前記制御ユニットとが、積み重ねて装着されると共に着脱可能であって、
前記振動体に交流電圧を印加することにより前記振動体が振動し、前記ローターに回転力を繰り返し加え、前記カムが前記複数のフィンガーを流体の流入側から流出側へ順次押動し、前記チューブの圧閉を繰り返して流体を輸送することを特徴とするマイクロポンプ。 A tube partially disposed in an arc shape and having elasticity, a plurality of fingers radially disposed from the central direction of the arc shape of the tube, a guide frame that holds the tube and the plurality of fingers, A tube unit having
From a position where the rotating shaft substantially coincides with the center of the arc shape of the tube, a rotor for transmitting a rotational force to the cam, a position where the vibrating body and the vibrating body are urged to the rotor, and a position where the rotor is separated from the rotor A control unit having a vibrator mechanism unit having a position adjustment unit that can be adjusted to an arbitrary position within the range of
A reservoir in communication with the tube;
A control circuit unit for inputting a drive signal to the vibrating body;
A power source for supplying power to the control circuit unit;
Is provided,
The tube unit and the control unit are stacked and attached and detachable,
By applying an alternating voltage to the vibrating body, the vibrating body vibrates, a rotational force is repeatedly applied to the rotor, the cam sequentially pushes the plurality of fingers from the fluid inflow side to the outflow side, and the tube A micropump characterized by transporting fluid by repeatedly closing and closing.
前記制御回路部と前記電源とが、前記制御ユニットに配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 1,
The micropump characterized in that the control circuit unit and the power source are arranged in the control unit.
前記カムと前記ローターと前記振動体機構部とが、前記案内枠に穿設される凹部の内部に配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 1,
The micropump characterized in that the cam, the rotor, and the vibrating body mechanism are disposed in a recess formed in the guide frame.
前記ローターが円盤形状を有し、
前記振動体の突起部が、前記ローターの外周側面に当接するよう配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 1,
The rotor has a disk shape;
The micropump characterized in that the protrusion of the vibrating body is disposed so as to abut on the outer peripheral side surface of the rotor.
前記ローターがリング形状を有し、
前記振動体の突起部が、前記ローターのリング形状内周側面に当接するよう配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 1,
The rotor has a ring shape;
The micropump according to claim 1, wherein the protrusion of the vibrating body is disposed so as to contact the ring-shaped inner peripheral side surface of the rotor.
前記ローターが、前記カムの一方の平面に穿設されたリング形状の凹部の内部に形成され、
前記振動体の突起部が、前記凹部の内周側面に当接するよう配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 1,
The rotor is formed inside a ring-shaped recess formed in one plane of the cam;
The micropump characterized in that the protrusion of the vibrating body is disposed so as to contact the inner peripheral side surface of the recess.
前記カムが、前記カムの回転平面に対して略垂直で、且つ、前記複数のフィンガーを前記チューブを圧閉または開放する凹凸を有する外周側面と、前記カムの前記チューブユニットが装着される方向の回転平面から前記外周側面に連続する斜面または曲面からなるフィンガー案内面と、を有し、
前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する場合に、前記複数のフィンガーに形成されるカム当接部が前記外周側面に当接する位置まで、前記フィンガー案内面に沿って移動されることを特徴とするマイクロポンプ。 In the micropump according to any one of claims 1 to 6,
The cam is substantially perpendicular to a rotation plane of the cam, and has an outer peripheral side surface having projections and depressions for closing or opening the tubes with the fingers, and a direction in which the tube unit of the cam is mounted. A finger guide surface comprising a slope or a curved surface continuous from the rotation plane to the outer peripheral side surface,
When the tube unit is attached to the control unit, the cam contact portion formed on the plurality of fingers is moved along the finger guide surface to a position where the cam contact portion contacts the outer peripheral side surface. Micro pump.
前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する際、
前記チューブの円弧形状の中心と前記カムの回転中心とを略一致させる案内部が、前記チューブユニットと前記制御ユニットとの間に設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。 In the micropump according to any one of claims 1 to 7,
When mounting the tube unit to the control unit,
A micropump characterized in that a guide portion that substantially matches the arc-shaped center of the tube and the rotation center of the cam is provided between the tube unit and the control unit.
前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する際、前記カム当接部が前記フィンガー案内面に当接したときに、前記案内部が前記チューブユニットと前記制御ユニットとの平面方向の位置を規制していることを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 7 or claim 8,
When the tube unit is attached to the control unit, the guide portion regulates the position of the tube unit and the control unit in the planar direction when the cam contact portion contacts the finger guide surface. A micropump characterized by that.
前記制御ユニットが、前記カムを軸支するカム保持機枠を備え、
前記カムまたは前記カム保持機枠に前記カムの厚さ方向の傾きを抑制する突起部が設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to any one of claims 1 to 9,
The control unit includes a cam holder frame that pivotally supports the cam;
A micropump characterized in that a protrusion for suppressing inclination of the cam in the thickness direction is provided on the cam or the cam holder frame.
前記振動体機構部が、前記振動体を保持する振動体支持部材と、先端部が前記振動体支持部材に係合する係合部を有する梁状のばね部と前記ばね部の元部に連続する略馬蹄形の調整部とを有する振動体付勢部材と、回転軸部と前記回転軸部の回転中心に対して偏心し前記調整部と嵌着する調整軸部とを有する調整軸とからなる位置調整部と、を備え、
前記振動体付勢部材が、前記調整軸の回動により、前記ばね部と前記調整軸の間に配設される案内軸を中心に揺動され、前記振動体付勢部材の揺動に伴い前記振動体の位置を前記ローターの位置に対して調整することを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 1,
The vibrating body mechanism portion is continuous to a vibrating body support member that holds the vibrating body, a beam-shaped spring portion having a front end portion engaging with the vibrating body support member, and a base portion of the spring portion. An oscillating body biasing member having a substantially horseshoe-shaped adjusting portion, and an adjusting shaft having a rotating shaft portion and an adjusting shaft portion that is eccentric with respect to the rotation center of the rotating shaft portion and is fitted to the adjusting portion. A position adjustment unit,
The vibrating member urging member is swung around a guide shaft disposed between the spring portion and the adjusting shaft by the rotation of the adjusting shaft. The micropump characterized by adjusting the position of the vibrating body with respect to the position of the rotor.
前記振動体機構部が、前記振動体を保持する振動体支持部材と、先端部が前記振動体支持部材に係合する係合部を有する梁状のばね部と前記ばね部の元部に連続する略円形状の固定部の外周に沿って形成される複数の突起部を有する振動体付勢部材と、外周部に前記振動体の突起部に係合する突起部を有する調整車からなる位置調整部と、を備え、
前記振動体付勢部材が、前記調整車の回動により、前記固定部を軸支する固定軸を中心に揺動され、前記振動体付勢部材の揺動に伴い前記振動体の位置を前記ローターの位置に対して調整することを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 1,
The vibrating body mechanism portion is continuous to a vibrating body support member that holds the vibrating body, a beam-shaped spring portion having a front end portion engaging with the vibrating body support member, and a base portion of the spring portion. A vibration member urging member having a plurality of protrusions formed along the outer periphery of the substantially circular fixed portion, and a position including an adjustment wheel having a protrusion engaging with the protrusions of the vibration member on the outer periphery. An adjustment unit,
The vibrating body urging member is swung around a fixed shaft that pivotally supports the fixed portion by the rotation of the adjusting wheel, and the position of the vibrating body is changed as the vibrating body urging member swings. A micro pump characterized by adjusting the position of the rotor.
前記調整軸または前記調整車の回動軌跡に沿って回動量を表すマーカーが設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 11 or 12,
A micropump comprising a marker representing a rotation amount along a rotation locus of the adjustment shaft or the adjustment wheel.
前記振動体機構部が、前記振動体を支持する振動体支持部と前記振動体支持部に連続する梁状のばね部と前記ばね部の先端に設けられる位置決め軸とを備える振動体付勢部材と、前記位置決め軸と係合する複数の凹部を有する切換部材からなる位置調整部と、を備え、
前記凹部は、前記振動体を前記ローターから離間する位置と前記ローターを付勢する位置に規制するよう配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 1,
A vibrating body urging member, wherein the vibrating body mechanism section includes a vibrating body support section that supports the vibrating body, a beam-shaped spring section that is continuous with the vibrating body support section, and a positioning shaft that is provided at the tip of the spring section. And a position adjustment portion comprising a switching member having a plurality of recesses that engage with the positioning shaft,
The micro-pump is characterized in that the concave portion is disposed so as to restrict the vibrating body to a position away from the rotor and a position to bias the rotor.
前記振動体機構部の位置調整部を外部から覗く貫通孔が設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to any one of claims 11 to 14,
The micropump characterized by the above-mentioned. The through-hole which looks into the position adjustment part of the said vibrating body mechanism part from the outside is provided.
前記貫通孔を封止する封止部材が設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 15,
A micropump comprising a sealing member for sealing the through hole.
前記振動体機構部と、前記ローターと、前記制御回路部と、前記電源とが、前記制御ユニットの略同じ平面に分散配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 1,
The micro pump according to claim 1, wherein the vibrating body mechanism unit, the rotor, the control circuit unit, and the power source are distributed on substantially the same plane of the control unit.
前記チューブと前記リザーバーとを着脱可能にする連結部材を有し、
前記連結部材が、エアベントフィルターを含むことを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 1 or 2,
A connecting member that allows the tube and the reservoir to be detachable;
The micropump characterized in that the connecting member includes an air vent filter.
前記リザーバーが、リザーバー内部に流体を注入し、または封止するポートを備えていることを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 1,
The micropump characterized by having a port for injecting or sealing a fluid into the reservoir.
前記ローターと前記カムとの間に、減速機構または増速機構が設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。 The micropump according to claim 1,
A micropump comprising a speed reduction mechanism or a speed increase mechanism between the rotor and the cam.
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