特許文献1による構成では、駆動源としてのステップモータと出力ギヤ機構と制御回路を含むモータモジュールと、チューブとローラを含むロータと連結要素を含むポンプモジュールとを重ねて構成しているため薄型化が困難である。
また、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、チューブの一部がローラで圧閉されているため、チューブの復元力が低下し、吐出精度が低下するという課題を有する。
さらに、ポンプモジュールとモータモジュールとを積み重ねて結合する際、連結要素としてのピニオンとギヤとの噛合によりステップモータの回転駆動力をロータに伝達する構成であることから連結、結合構造が複雑になり、組立性もよくないという課題を有する。
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。
[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、前記チューブを保持するチューブ案内枠と、を有するチューブユニットと、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、前記複数のフィンガーを前記チューブの流入側から流出側に順次押圧するカムと、前記カムに回転力を与える駆動部と、前記駆動部の駆動制御を行う制御回路部と、前記複数のフィンガーと前記カムと前記駆動部と前記制御回路部とを保持する機枠と、を有する制御ユニットと、前記チューブの流入口部が連通するリザーバと、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が、前記制御ユニットに前記カムの回転面に対して略水平方向に着脱可能であることを特徴とする。
本適用例のマイクロポンプは、制御ユニットにチューブユニットをカムの回転面に対して略水平方向に装着して構成することから、積み重ねて構成する従来技術に比べ薄型化することができる。
また、チューブは圧閉状態を長期間継続すると、チューブの復元力が劣化して吐出精度が低下することが考えられる。しかし、本適用例によれば、チューブとチューブを圧閉する複数のフィンガーをチューブユニットと制御ユニットとに分離していることから、チューブユニットの状態ではチューブは開放された状態が維持されるため、チューブの継続的な圧閉による復元力の劣化に伴う吐出精度の低下を防止し、所望の吐出制度を維持することができる。
また、チューブの圧閉と開放を長時間繰り返すことによりチューブの復元力が劣化することが考えられ、チューブ交換が必要となるが、一定時間使用後、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。
また、チューブユニットは、チューブとチューブ案内枠によって構成されているため、複数のフィンガーとカムと駆動部と制御回路部を含む制御ユニットに対してはるかに低コストとすることができる。薬液に直接接触するチューブを含むチューブユニットを使い捨て使用とし、制御ユニット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。
さらに、本適用例は、チューブユニットを制御ユニットに対して水平方向に装着すれば、複数のフィンガーをチューブ押圧状態にすることができることから、従来技術のようにモータモジュールとポンプモジュールとの間に連結機構を必要とせず、構造を簡素化でき、組立性を向上させることができる。
[適用例2]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が、前記機枠に設けられる空間の内部に装着され、且つ、密閉されることが好ましい。
このような構成によれば、制御ユニットを構成する機枠がケースの機能を有するため、チューブユニットと制御ユニットを収容するケースが不要となり、構造が簡素化でき、薄型化に寄与する。
また、外形部に接合個所を減らすことができるので、チューブユニット及び制御ユニットの内部の密閉性(防水性)を高めることができる。
[適用例3]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブ案内枠が、前記チューブを挿着するチューブ案内溝と、前記チューブを前記チューブ案内溝の内部に保持するためのチューブ保持部を備えていることが好ましい。
マイクロポンプは、複数のフィンガーによりチューブを圧閉と開放を繰り返すことで流体を輸送する。従って、フィンガーによりチューブを押圧する範囲は、チューブの位置が正確に規制されていなければならない。
チューブの大部分は、チューブ案内溝によって平面方向の位置を規制し、フィンガーによりチューブを押圧する範囲をチューブ保持部で保持することにより、チューブの位置を正確に規制することができる。
[適用例4]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブ保持部が、前記チューブ案内溝の側壁の前記複数のフィンガーが配設される方向の一部に形成される突起部であることが好ましい。
複数のフィンガーがチューブを押圧する範囲では、フィンガー側に連続したチューブ案内溝の側壁を形成することが困難である。そこで、各フィンガー間の隙間に側壁状の突起部を設けることで、チューブの位置規制を行うことができる。
また、この側壁状突起部にチューブの上方(チューブ案内溝に対して)にせり出すような突起部を連続して形成すれば、チューブの浮き上がりを防止することができる。
[適用例5]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブ保持部が、前記チューブの円弧形状の内側に沿って設けられるチューブ保持部材であることが好ましい。
上述したように、フィンガー側に連続したチューブ案内溝の側壁を形成することが困難である。そこで、チューブ保持部材を設けることにより、チューブの位置規制を行うことができる。
このチューブ保持部材を金属製にすれば薄板状とすることができるので、剛性を有しながら狭いスペースに配設することができる。
[適用例6]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブ保持部材が、前記複数のフィンガーの一つ一つを挿通する開口部を備えていることが望ましい。
このようにすれば、各開口部間にチューブ保持部材の一部が残るため、各フィンガー間にチューブ保持部を構成することができる。
[適用例7]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブ保持部材が、展延性を有するシートであることが望ましい。
ここで、シートとは、例えば、シリコンラップ等を採用することができる。
展延性に優れたシリコンラップは、フィンガーによりチューブを押圧する際には伸びてフィンガーの移動を妨げるような負荷がなく、フィンガーの軸方向の移動に追従する。従って、フィンガー側に連続したチューブ案内部を形成することができる。
[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及び前記制御ユニットに設けられていることが好ましい。
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圧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中心とカムの回転中心とを略一致させることが必要である。
このことから、チューブユニットを制御ユニットに装着する際、双方に案内部を設けることにより、チューブの円弧形状の中心とカムの回転中心とを略一致させることができ、専用の位置規制部材を設けなくても、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。
[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したことを検出する検出部が、前記チューブユニットと前記制御ユニットの間に設けられていることが望ましい。
このような構成にすれば、チューブの円弧形状の中心とカムの回転中心とを一致したことを検出部により検出した場合にモータの駆動を可能にすることにより、複数のフィンガーの全てが同じ圧閉量を有することから、流体を単位時間当りの所望の流動量で輸送することができる。
[適用例10]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記機枠が、前記複数のフィンガーの一つ一つを装着するフィンガー案内孔を有し、前記複数のフィンガーの一つ一つが、前記フィンガー案内孔に装着する軸部と、前記フィンガー案内孔より大きい鍔状のチューブ押圧部とを有し、前記複数のフィンガーが前記フィンガー案内孔から軸方向に脱落しないための脱落防止機構を備えていることが好ましい。
フィンガー案内孔は貫通しており、フィンガーは進退自在になっているため、チューブユニットを装着する前には、フィンガーはフィンガー案内孔から脱落することがある。そこで、脱落防止機構を設けることにより、フィンガーの脱落を防止することができる。
[適用例11]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記脱落防止機構が前記フィンガー案内孔を縮小する突起部を有し、前記複数のフィンガーが前記軸部の周方向に溝を有し、前記突起部を前記溝に装着することで、前記複数のフィンガーの軸方向の移動を規制することが望ましい。
このような構成にすれば、フィンガーは、軸部に設けられる周方向の溝とフィンガー案内孔に設けられる突起部により軸方向の移動を規制するため、フィンガー案内孔からの脱落を防止することができ、組立性が向上する。
[適用例12]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記複数のフィンガーが、前記軸部に前記チューブ押圧部とは反対方向端部または途中に前記フィンガー案内孔よりも大きいストッパ鍔を有し、前記チューブ押圧部と前記ストッパ鍔、または前記フィンガー案内孔の軸方向途中に設けられる前記ストッパ鍔を収納する凹部により前記複数のフィンガーの軸方向の移動を規制することが望ましい。
このような構成にしても、チューブ押圧部とストッパ鍔、または凹部とストッパ鍔との間でフィンガーの軸方向の移動を規制し、フィンガーがフィンガー案内孔から脱落することを防止することができる。
[適用例13]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブ案内枠には、前記複数のフィンガーにより押圧されるチューブの移動を規制するチューブ規制壁が設けられ、前記チューブと前記チューブ規制壁の間に弾性部材が設けられていることが望ましい。
このような構成によれば、フィンガーでチューブを押圧するときに、弾性部材によって過大な押圧力を吸収する。このことにより、チューブを直接チューブ案内壁に押圧する構造よりもチューブの耐久性を向上させることができる。
なお、弾性部材の摩擦係数を小さい材料にすれば一層効果がある。
[適用例14]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固定するための蓋部材を有し、前記蓋部材と前記チューブユニットとの間に、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よう前記チューブユニットを前記制御ユニットに付勢する弾性部材が備えられていることが好ましい。
チューブユニットを制御ユニットに蓋部材用いて固定する場合、構成部品の寸法ばらつきにより、チューブユニットと制御ユニットとの間に水平方向の隙間が発生し、チューブをフィンガーにより圧閉できなくなることが考えられる。
そこで、弾性部材によりチューブユニットを制御ユニットの方向に付勢することにより、先述した制御ユニットの案内部にチューブユニットの案内部を当接させて、チューブの円弧形状の中心とカムの回転中心とを略一致させ、複数のフィンガーによりチューブを確実に圧閉することができる。
[適用例15]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記弾性部材の弾性力が、前記複数のフィンガーのチューブ押圧力よりも大きいことが望ましい。
このようにすれば、フィンガーがチューブを押圧する際に、チューブユニット(つまり、チューブ)がフィンガーから遠ざかる方向に移動しないので、確実にチューブを圧閉することができる。
[適用例16]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記機枠及び前記チューブ案内枠の一部または全部が透明であることが望ましい。
機枠及びチューブ案内枠を透明にすることにより、内部の構成部品または各構成部品の係合関係、駆動状態を視認することができる。このことから正常な状態であるか、どこに不具合があるか等を検出することができる。さらに、リザーバ内の液量を視認することができる。なお、透明にする範囲は、視認したい部分の範囲としてもよい。
[適用例17]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記電源が、前記チューブユニットに収容されていることが好ましい。
電源としてはマイクロポンプの小型化を実現するために、例えば、小型ボタン型電池またはシート型電池等を採用することが好ましい。
使用する薬液を変更する場合、または長期間使用してチューブを交換する場合に、チューブユニットとしてチューブと共に電池を交換すれば、使用期間途中で電池容量が不足することを防止することができる。
[適用例18]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記電源が、前記チューブユニットに対して着脱可能であることが望ましい。
電源として小型電池を用いる場合に、使用期間途中で電池容量が不足することが予想される。そこで、電池を単独で容易に交換できる構成とすれば長時間にわたってマイクロポンプを継続使用することができる。
[適用例19]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記リザーバが、前記チューブと着脱可能であることが好ましい。
マイクロポンプ使用時にリザーバの収容薬液が不足することが考えられる。そこで、リザーバをチューブと着脱可能にすることで、薬液が収容されたリザーバをチューブに接続し、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。
[適用例20]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記リザーバが、前記チューブユニットに収容されていることが好ましい。
例えば、リザーバ内の流体が無くなった時点でチューブを含むチューブユニットを交換すれば、チューブの圧閉、開放を長時間繰り返すことで発生することが考えられるチューブの劣化前に、チューブをチューブユニットとして交換することができ、マイクロポンプの信頼性を高めることができる。
[適用例21]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記リザーバと前記電源とが、前記チューブユニットに収容されていることが好ましい。
チューブユニットは、制御ユニットの機枠内に装着される。従って、リザーバと電源(電池)とを共にチューブユニットの内部に備えることは、これらが制御ユニット内に収容されていることになる。
このようにすれば、マイクロポンプに必要な実質機能が機枠内に収容されることになり小型化できると共に、機枠から突設する部品がないので取り扱いが容易になる他、生体内に装着して使用する場合に好適である。
また、リザーバの交換時、またはチューブの交換時に合わせて電池の交換をチューブユニットとしてできることから、信頼性をより一層高めることができる。
さらに、電池をマイクロポンプの外部に備える場合には、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、それは必要なくなるという利点もある。
[適用例22]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記リザーバが、内部に流体を流入、且つ封止するためのポートを備えていることが好ましい。
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。
リザーバにセプタムを設けることにより、チューブに接続した状態で、リザーバに流体の追加注入を容易に行うことができる。
[適用例23]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記リザーバが前記チューブユニットに収容されると共に、前記ポートは、前記チューブ案内枠に設けられる開口部に密着保持され、且つ、前記チューブ案内枠の外側から前記ポートの流入口部が覗くように配設されていることが望ましい。
このような構成によれば、チューブユニットの状態でリザーバに流体の追加注入を容易に行うことができる。また、チューブユニットを制御ユニットに装着した状態でも流体の追加注入を容易に行うことができる。さらに、マイクロポンプを使用している状態においても流体の追加注入を容易に行うことができる。
なお、ポートをチューブ案内枠に密着固定することにより、ポートとチューブ案内枠との間からの流体の進入を防止することができる。
[適用例24]上記適用例に係るマイクロポンプは、前記リザーバと前記チューブの連通部に、気泡の通過を遮断するためのエアベントフィルタが備えられていることが望ましい。
リザーバに収容される流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。
そこで、リザーバ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。
[適用例25]本適用例に係る制御ユニットは、一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブを保持するチューブ案内枠とを有するチューブユニットと着脱可能であって、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、前記複数のフィンガーを前記チューブの流入口部側から流出口部側に順次押圧するカムと、前記カムに回転力を与える駆動部と、前記駆動部の駆動制御を行う制御回路部と、前記複数のフィンガーと前記カムと前記駆動部とを保持する機枠とを有し、前記チューブユニットに対して前記カムの回転面に対して略水平に着脱可能であることを特徴とする。
本適用例の構成によれば、制御ユニットは駆動源としてのモータ、カム、複数のフィンガー、制御回路部等の駆動に関る要素を含んで構成されている。従って、制御ユニットとしての駆動確認を行うことができる。また、各駆動要素間の連結機構が不要であり、チューブユニットをスライド装着することで即使用状態にすることができる。
[適用例26]本適用例に係るチューブユニットは、カムと、前記カムの回転中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記カムに回転力を与える駆動部と、前記駆動部の駆動制御を行う制御回路部と、前記カムと前記複数のフィンガーと前記駆動部と前記制御回路部とを保持する機枠とを有する制御ユニットと着脱可能であって、前記カムの回転中心と円弧形状の中心が略一致するように配設されるチューブと、前記チューブを保持するチューブ案内枠とを有し、前記制御ユニットに対して前記カムの回転面に対して略水平に着脱可能であることを特徴とする。
本適用例の構成によれば、チューブユニットの状態ではチューブは開放された状態が維持されるため、チューブ圧閉状態で保持することに伴う復元力の劣化による吐出精度の低下を防止することができる。
また、チューブの圧閉と開放を長時間繰り返すことにより、チューブの復元力が劣化することが考えられるが、一定時間使用後、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。
また、チューブユニットは、チューブとチューブ案内枠によって構成されているため、前述した構成の制御ユニットに対してはるかに低コストとすることができる。従って、薬液に直接接触するチューブを含むチューブユニットを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。
[適用例27]上記適用例に係るチューブユニットは、前記チューブの流入口部に連通するリザーバが収容されていることが好ましい。
チューブユニットの内部にリザーバを収容することにより、リザーバを含むチューブユニットの取り扱いが容易になる。また、チューブユニット内部でリザーバとチューブとを接続するため、チューブを短くすることができる。
また、リザーバ内の流体が無くなった時点でチューブを含むチューブユニットを交換すれば、チューブの圧閉、開放を長時間繰り返すことで発生することが考えられるチューブの劣化前に、チューブユニットとして交換することができ、マイクロポンプの信頼性を高めることができる。
[適用例28]上記適用例に係るチューブユニットは、前記制御回路部に電力を供給する電源が収容されていることが好ましい。
電源としてはチューブユニットの小型化を実現するために、例えば、小型ボタン型電池または薄型コイン型電池が採用される。
使用する薬液を変更する場合、長期間使用してチューブを交換する場合に、チューブユニットとしてチューブと共に電池を交換することができ、使用期間途中で電池容量が不足することを防止することができる。
[適用例29]上記適用例に係るチューブユニットは、前記チューブの流入口部に連通するリザーバと、前記制御回路部に電力を供給する電源と、が収容されていることが望ましい。
このような構成によれば、リザーバの交換時、またはチューブの交換時に合わせて電池の交換をチューブユニットとしてできることから、信頼性をより一層高めることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1〜図7は実施形態1に係るマイクロポンプを示し、図8は実施形態2、図9は実施形態3、図10は実施形態4、図11は実施形態5、図12は実施形態6を示している。
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)
図1は、実施形態1に係るマイクロポンプを示す概観平面図、図2は概観正面図である。図1、図2において、マイクロポンプ10は、チューブユニット11を制御ユニット12の図示左側側面の開口部からスライド挿入すると共に、蓋部材としての固定枠13により制御ユニット12に固定螺子90により固定され一体に構成されている。
チューブユニット11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を保持するチューブ案内枠としての第1チューブ案内枠17と第2チューブ案内枠18と、チューブ50の流入口部52が連通する流体を収容するリザーバ14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。
制御ユニット12は、カム20と、カム20に回転力を与える駆動部としてのモータと伝達機構と、モータの駆動制御を行う制御回路部(共に図示を省略する)と、複数のフィンガー40〜46と、を有して構成されている。
カム20、モータ、伝達機構、フィンガー40〜46、制御回路部は機枠としての第1機枠15と第2機枠16とによって保持されている。
また、チューブ50の一端は流出口部53であって、固定枠13を貫通して外部に突設され、リザーバ14から液体を外部に吐出する。
リザーバ14の一部には、リザーバ14の内部に液体を注入、且つ封止するためのポートとしてのセプタム95が設けられている。セプタム95は、固定枠13に突設されている。
続いて、チューブユニット11、制御ユニット12、及び固定枠13の構成と、組立方法について説明する。
図3は、マイクロポンプの分解平面図、図4は分解正面図である。なお、図3,4において、(a)は固定枠13、(b)はチューブユニット11、(c)は制御ユニット12を示している。
図3、図4に示すように、制御ユニット12には、第1機枠15と第2機枠16とによって空間100,110が構成されている。閉じられた空間100にはカム20と、モータ、伝達機構、制御回路部(図示を省略)が配設され、一方に開口部を有する空間110はチューブユニット11が挿着される空間である。
フィンガー40〜46は、空間100と空間110を仕切る壁を貫通する第1機枠15と第2機枠16とによって構成されるフィンガー案内孔85に装着され、一方の端部が空間100側に突設されてカム20に当接する。また、他方の端部が空間110側に突設され、チューブユニット11が挿着されたときにチューブ50を圧閉する。
チューブユニット11は、チューブ50とリザーバ14とが連通されて、第1チューブ案内枠17と第2チューブ案内枠18とで保持された状態で、制御ユニット12の空間110に、図示左側から挿着される。
なお、カム20は、回転中心Pを軸として回転する。従って、チューブユニット11は、カム20の回転面に対して平行に制御ユニット12に挿着される。
また、チューブユニット11の固定枠13側近傍には、外周面に沿ってパッキン97が嵌着されており、チューブユニット11が制御ユニット12に挿着された状態で、空間110が密閉される。
また、チューブユニット11は、円弧状の壁面17aが制御ユニット12の円弧状に突設された壁面15aに当接するまで制御ユニット12に押し込まれる。壁面15a,17aは互いにカム20の回転中心Pと同心円で形成されている。
ここで、壁面15aと壁面17aが当接した状態で、チューブユニット11のチューブユニット側端部17k,17mは、制御ユニット12の内側側壁15b,15cとの間に隙間ができるよう寸法設定されている(図5も参照する)。
これは、壁面15aと壁面17aを確実に当接させ、チューブ50の円弧形状部分(フィンガー40〜46で押圧される範囲)の円弧中心をカム20の回転中心Pと一致させるためである。
チューブユニット11を制御ユニット12に挿着した後、固定枠13をチューブユニット11の尾部方向から装着する。具体的には、固定枠13に開設された貫通孔13d,13eに固定螺子90を挿入して、制御ユニット12の第1機枠15に設けられる螺子孔(図示せず)に螺着固定する。
チューブ50の流出口部53と、リザーバ14に設けられるセプタム95とは、チューブユニット11から突設され、固定枠13を固定したときに、チューブ50をチューブ挿通孔13a、セプタム95をセプタム挿通孔13bに挿通して、流出口部53は固定枠13の外に延在される。
第1チューブ案内枠17の端部には突起部96が形成されている。この突起部96は、チューブユニット11を制御ユニット12から抜き取る際に用いられる。突起部96は、固定枠13に穿設された凹部13c内に収容される。
続いて、上述したように組み立てられたマイクロポンプ10の各要素の構成、及び作用について図面を参照して説明する。
図5〜図7は、本実施形態に係るマイクロポンプを示し、図5は平面図、図6(a)は図5のA−P−A切断面を示す断面図、図6(b)は(a)のF−F切断面を示す断面図、図7は部分断面図である。まず、図5,6を参照して駆動部の構成について説明する。なお、図5は、第2機枠16及び第2チューブ案内枠18を透視して表している。
駆動部は、モータとしてステップモータ70を備え、ステップモータ70の回転を伝達機構(モータ歯車71、第1伝達車72、第2伝達車73)を介してカム駆動歯車74まで伝達する。
ステップモータ70は、モータ支持枠19により保持され、第1機枠15に固定螺子93によって固定されている。ステップモータ70はモータ歯車71を有する。
第1伝達車72、第2伝達車73は、第1機枠15と第2機枠16によって回転可能に軸支されている。
第1伝達車72は、伝達歯車72aがピニオン72bに軸止された状態で、第1機枠15に設けられる軸受115と、第2機枠16に設けられる軸受112によって軸支されている。
第2伝達車73は、伝達歯車73aがピニオン73bに軸止された状態で、第1機枠15に設けられる軸受113と、第2機枠16に設けられる軸受113によって軸支されている。
また、カム駆動歯車74は、カム軸75にカム20と共に軸止されてカム駆動車80を構成し、第1機枠15に設けられる軸受114と、第2機枠16に設けられる軸受114によって軸支されている。モータ歯車71からカム駆動歯車74までの間は、減速駆動となるように各歯車の歯数比が設定されると共に、カム20の所定の回転速度と回転トルクとを設定している。
ステップモータ70、第1伝達車72、第2伝達車73、カム駆動車80は、第1機枠15と第2機枠16とで構成される空間100に配設されるが、第1機枠15と第2機枠16の互いの接合面を密接することで、この空間100の内部は密閉される。
第1機枠15と第2機枠16の接合構造としては、図5に示すような固定螺子91を用いて固定する構造、互いの接合面を溶着または接着する構造等を採用できる。
また、制御ユニット12には、制御回路部30が備えられており、図示しない回路基板に設けられる回路パターンを介してステップモータ70に接続され、ステップモータ70を所定の回転速度で回転する。
カム20は、外周方向に凹凸を有し、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。
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。
フィンガー押圧面21a〜21d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。
フィンガー40〜46は、第1機枠15の空間100と空間110(図2、参照)を回転中心P方向から放射状に等間隔に貫通するフィンガー案内孔85に装着されている。フィンガー40〜46は同じ形状で形成されているのでフィンガー43を例示して説明する。
フィンガー案内孔85は図6(b)に示すように、第1機枠15に略U字形状の溝15hを形成し、図示上方の開口部を第2機枠16で封止することにより構成される。
フィンガー43は、軸部43aを溝15hに開口部方向から装着した後、第2機枠16を上方より第1機枠15に装着することで、断面方向の位置が規制される。なお、制御ユニット12の状態で、チューブユニット11側からフィンガー案内孔85に挿着してもよい。
フィンガー43は、円柱状の軸部43aと、軸部43aの一方の端部に設けられる鍔形状のチューブ押圧部43cと、他方の端部が半球状に丸められたカム当接部43bと、から構成されている。フィンガー40〜46は、フィンガー案内孔85に沿って軸方向に移動可能である。
次に、チューブユニット11について図5、図6を参照して説明する。チューブ50はカム20に対向する一部が円弧形状を有しており、第1チューブ案内枠17に形成されるチューブ案内溝17cに装着されている。
チューブ50の円弧形状の中心は、カム20の回転中心Pと略一致している。チューブ50の一端は、リザーバ14に連通し、他端は固定枠13のチューブ挿通孔13aを通って延在される流出口部53である。
チューブ50は、ほぼ全体をチューブ案内溝17c内に装着することで平面形状と位置が規制されると共に、チューブ案内溝17cの内側側壁の一部にチューブ保持部としての突起部を形成して上方への浮き上がりを規制する。
図7は、上述の突起部の一部を示す部分断面図である。図7は、フィンガー40〜46の互いに隣り合うフィンガーの間の突起部のうちフィンガー45とフィンガー46の間の突起部を例示して説明する(図5も参照する)。
チューブ案内溝17cは、フィンガー45,46が進退するために、フィンガー側には連続した側壁を形成することができない。そこで、フィンガー45とフィンガー46との間にフィンガーの進退を妨げない幅の突起部としてのチューブ案内側壁17fが設けられ、チューブ案内側壁17fの上部にチューブ50の上方一部にせり出すような突起部17eが形成されている。
このように、各フィンガーの間にチューブ案内側壁17fと突起部17eを設けることで、フィンガー40〜46が配設される範囲において、チューブの平面方向の位置規制と浮き上がり抑制を行う。
なお、本実施形態では、図5に示すようにチューブ50の流出口部53に近い位置、及び流入口部52に近い位置にも突起部17eと同様な突起部17hが設けられている。
チューブ50及びリザーバ14とを第1チューブ案内枠17に装着した状態で、第1チューブ案内枠17と第2チューブ案内枠18とを、互いの接合面を密接させ、固定螺子92を用いて固定する。
なお、チューブ50の流出口部53の近傍は、第1チューブ案内枠17と第2チューブ案内枠18とを固定した状態で、パッキンまたは接着等を用いてチューブ案内溝17cとチューブ50との間を密閉する。このようにすることで、チューブユニット11内が密閉構造となる。
また、チューブユニット11の固定枠13近傍の外周には、パッキン97が嵌着されており、チューブユニット11を制御ユニット12に挿着した状態で、内部を密閉空間とし、マイクロポンプ10を防水構造及び防塵構造としている。
なお、マイクロポンプ10が非防水でよい場合には、パッキン97は不要である。
また、チューブ案内溝17cのうち、少なくともフィンガー40〜46がチューブ50を押圧する平面範囲には、フィンガー40〜46が移動してくる方向にチューブ案内溝17cに沿った凹部により形成されたチューブ規制壁17dが形成されている。
この凹部内には、弾性部材60が設けられている。つまり、弾性部材60は、チューブ規制壁17dとチューブ50との間に設けられる。弾性部材60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チューブ50が劣化しないように設けられている。なお、弾性部材60は、チューブ圧閉に必要な弾性力を有している。また、チューブ50との摩擦係数を小さくしておくことがより好ましい。
チューブ50とリザーバ14との接合部には互いの連通部材としてのエアベントフィルタ65が備えられている。エアベントフィルタ65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が備えられている。このフィルタは、液体は通過し、気泡の通過を遮断する。
フィルタの形成される孔は0.1〜1μmの範囲であって、液体を通過させ、リザーバ14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。
なお、第1チューブ案内枠17の元部には突起部17b、先端部の外側表面には突起部17nが形成され、第2チューブ案内枠18の元部及び先端部の外側表面にも突起部18a,18bが形成されている。
第1チューブ案内枠17と第2チューブ案内枠18を接合した状態で、突起部17b,18aが連続したリング状の突起部となり、突起部17n,18bとが連続したリング状の突起部となる。
チューブユニット11は、制御ユニット12にスライド挿着されるが、この際、突起部17b,17n,18a,18bを設けることで、制御ユニット12とチューブユニット11の位置精度を高めると共に、挿着時または抜き取り時の抵抗を減じている。
なお、チューブユニット11の尾部(固定枠13側)には、溝96aを有する突起部96が形成されている。この突起部96は、制御ユニット12からチューブユニット11を抜き取るときに用いられる。
続いて、本実施形態による液体の輸送に係る作用について図5を参照して説明する。カム20は、ステップモータ70からの回転力により回転され(図示、矢印R方向)、カム20のフィンガー押圧面21dでフィンガー44を押圧しチューブ50を圧閉する。
フィンガー45もフィンガー押圧面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。
フィンガー41〜43は、カム20の円弧部23の範囲にあり、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。
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の順で押圧してチューブ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の液体流動部51には、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液体が流入している。
カム20をステップモータ70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の順に液体の流入側から流出側に順次押圧していき、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。
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。
この際、カム20のフィンガー押圧面には、フィンガー40〜46のうちの2本が当接し、次のフィンガーを押圧する位置に移動するときには、フィンガーのうちの1本を押圧する。このように、フィンガーを2本押圧する状態と、一本を押圧する状態と、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。このようなフィンガー40〜46の運動によるマイクロポンプの構造は蠕動駆動方式と呼ばれる。
従って、上述した実施形態1によれば、制御ユニット12にチューブユニット11をカム20の回転面に対して略水平方向に装着して構成することから、積み重ねて構成する従来技術に比べ薄型化することができる。
また、従来技術のようにチューブユニット11と制御ユニット12との間に連結機構を必要とせず、構造を簡素化でき、組立性を向上させることができる。
チューブは圧閉状態を長期間継続すると、チューブの復元力が劣化して吐出精度が低下することが考えられる。しかし、チューブ50とチューブ50を圧閉するフィンガー40〜46をチューブユニット11と制御ユニット12とに分離していることから、チューブユニット11の状態ではチューブ50は開放された状態が維持されるため、チューブ50の継続的な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し、所望の吐出精度を維持することができる。
また、チューブの圧閉と開放を長時間繰り返すことによっても、チューブの復元力が劣化することが考えられ、チューブ交換が必要となるが、一定時間使用後、チューブ50をチューブユニット11として容易に交換することができることから、チューブの圧閉と開放を長時間繰り返すことに伴う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。
また、チューブユニット11は、チューブ50とチューブ案内枠(第1チューブ案内枠17と第2チューブ案内枠18)によって構成されているため、フィンガー40〜46とカム20とステップモータ70と伝達機構と制御回路部30とを含む制御ユニット12に対してはるかに低コスト化することができる。薬液に直接接触するチューブ50を含むチューブユニット11を使い捨て使用とし、制御ユニット12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。
また、チューブユニット11は、制御ユニット12の第1機枠15及び第2機枠16によって構成される空間110の内部に装着されることから、第1機枠15及び第2機枠16が外郭ケースの機能を有するため、チューブユニット11と制御ユニット12を収容するケースが不要となり、構造が簡素化でき、薄型化に寄与する。
このような構成では、マイクロポンプ10の外形部に固定枠13以外の接合個所が少ないため、チューブユニット11及び制御ユニット12の内部の密閉性(防水性)を高めることができる。
なお、本実施形態では、第1機枠15、第2機枠16、第1チューブ案内枠17、第2チューブ案内枠18のうちの一つまたは全部、あるいは、第1機枠15、第2機枠16、第1チューブ案内枠17、第2チューブ案内枠18の一部または全体が透明材料で形成されている。
このようにすることにより、内部の構成部品または各構成部品の係合関係や駆動状態を視認することができ、正常な状態であるか、どこに不具合があるか等を検出することができる。なお、透明にする範囲は、少なくとも視認したい部分の範囲とする。
また、リザーバ14の上部方向または下部方向から視認できるようにすれば、収容する液体量を観察することができる。リザーバ14を透明容器とすればなおよい。
また、フィンガー40〜46の互いに隣り合うフィンガー間の隙間にチューブ案内側壁17fと突起部17eを設けることで、チューブ50の平面方向の位置規制と、浮き上がりを防止することができる。
また、本実施形態のマイクロポンプ10は、カム20の回転によりフィンガー40〜46を押圧してチューブ50を圧閉する構成であるから、チューブ50の円弧形状の中心とカムの回転中心Pとを略一致させることが必要である。
そこで、チューブユニット11を制御ユニット12に装着する際、回転中心Pに対して同心円の壁面17a,15aを設けて当接させる。つまり、チューブ50の円弧形状部分の中心を回転中心Pと一致させることにより、フィンガー40〜46の全てがチューブ50圧閉を確実に行うことができる。
また、第1チューブ案内枠17のチューブ案内溝17cには、フィンガー40〜46により押圧されるチューブ50の移動を規制するチューブ規制壁17dが設けられ、チューブ50とチューブ規制壁17dの間に板状の弾性部材60が設けられている。
フィンガー40〜46でチューブ50を押圧するときに、弾性部材60によって過大な押圧力を吸収する。このことにより、チューブ50をチューブ規制壁に直接押圧する構造よりもチューブ50の耐久性を向上させることができる。なお、弾性部材60の摩擦係数を小さい材料にすれば一層効果がある。
また、本実施形態では、リザーバ14がチューブユニット11に収容されている。例えば、リザーバ14内の液体が終了した時点でチューブ50を含むチューブユニット11を交換すれば、チューブ50の圧閉、開放を長時間繰り返すことで発生することが考えられるチューブ50の劣化前に、チューブユニット11として交換することができ、マイクロポンプ10の信頼性を高めることができる。
なお、リザーバ14をマイクロポンプ本体の外部に備え、チューブ50を接続する構造としてもよい。このようにすれば、リザーバ14の容積を大きくすることができる。
さらに、リザーバ14はチューブ50と着脱可能である。マイクロポンプ10の使用時にリザーバ14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14をチューブ50に対して着脱可能にすることで、薬液が収容されたリザーバ14をチューブ50に接続し、長時間にわたってマイクロポンプ10を使用することができる。
また、リザーバ14とチューブ50の連通部には、連通部材を兼ねてエアベントフィルタ65を備えている。
リザーバに収容される流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。
そこで、液体は通過し、気泡の通過を遮断するためのエアベントフィルタ65を設けることにより、気泡を生体内に注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。
また、リザーバ14が、内部に液体を流入、且つ封止するためのポートとしてのセプタム95を備えている。このようにセプタム95を設けることにより、チューブ50にリザーバ14を接続した状態で、リザーバ14に液体の追加注入を容易に行うことができる。
さらに、セプタム95は、第1チューブ案内枠17に設けられる開口部に密着保持され、且つ、第1チューブ案内枠17の外側からセプタム95の流入口部が覗くように配設している。
このような構成にすれば、チューブユニット11の状態でリザーバ14に液体の追加注入を容易に行うことができる。また、チューブユニット11を制御ユニット12に装着した状態でも液体の追加注入を行うことができる。さらに、マイクロポンプ10を駆動している状態においても液体の追加注入を容易に行うことができる。
なお、セプタム95を第1チューブ案内枠17の挿通孔に密着固定することにより、セプタム部分からの液体の進入を防止することができる。
(実施形態2)
続いて、実施形態2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2は、複数のフィンガーが、制御ユニット12から脱落しない脱落防止機構を備えていることに特徴を有する。従って、実施形態1との相違個所を中心に説明する。なお、フィンガー40〜46は同形状をしているのでフィンガー43を例示して説明する。
図8は、実施形態2に係るマイクロポンプの一部を示す部分断面図であり、(a)は実施例1、(b)は実施例2を示している。
まず、図8(a)を参照して実施例1について説明する。第1機枠15は、フィンガー43を挿通するフィンガー案内孔85を有している。なお、フィンガー案内孔85は、図6(b)と同様に第1機枠15の溝15hを第2機枠16で上部開口部を封止することで形成される。
フィンガー43は、フィンガー案内孔85に装着する軸部43aと、フィンガー案内孔85より大きい鍔状のチューブ押圧部43cと、カム20に当接する先端部が滑らかに丸められたカム当接部43bとを有して形成されている。
フィンガー案内孔85のカム20側の開口部は、第1機枠15と第2機枠16の両方からフィンガー案内孔85の内側に突設された鍔部15jが形成されている。一方、フィンガー43の軸部43aには、鍔部15jよりも直径が小さいストッパ溝43dが周方向に形成されている。
フィンガー43は、フィンガー案内孔85を構成する溝15hに、鍔部15jがストッパ溝43dの範囲に納まるように装着された後、第2機枠16を第1機枠15に装着することで軸方向の位置が規制される。ストッパ溝43dは、カム20によってチューブ50を圧閉する位置(フィンガー43’で図示)から開放する位置まで進退することができる寸法に設定されている。
フィンガー案内孔85は貫通しており、フィンガー40〜46は進退自在になっているため、チューブユニット11を装着する前には、フィンガー40〜46はフィンガー案内孔85から脱落することがある。そこで、上述したような脱落防止機構を設けることにより、フィンガーの脱落を防止することができる。
なお、鍔部15jは、第1機枠15または第2機枠16のどちらか一方に設ければ、本実施形態の目的を実現できる。
次に、実施例2について説明する。実施例2は、前述した実施例1に対して、フィンガーに進退の位置を規制するストッパ鍔43eを設けていることに特徴を有する。実施例1との相違個所を中心に説明する。なお、フィンガー40〜46は同形状をしているのでフィンガー43を例示して説明する。
図8(b)において、第1機枠15は、フィンガー43を挿通するフィンガー案内孔85を有している。フィンガー43は、フィンガー案内孔85に挿通する軸部43aと、フィンガー案内孔85より大きい鍔状のチューブ押圧部43cと、カム20に当接する先端部が滑らかに丸められたカム当接部43bとを有して形成されている。
軸部43aには、第1機枠15のカム20方向の空間部に突設されフィンガー案内孔85よりも大きいストッパ鍔43eが形成されている。フィンガー43は、フィンガー案内孔85を構成する溝15hが、チューブ押圧部43cとストッパ鍔43eの間の範囲に納まるように装着された後、第2機枠16を第1機枠15に装着することで軸方向の位置が規制される。ストッパ鍔43eは、カム20によってチューブ50を圧閉する位置(フィンガー43’で図示)から開放する位置まで進退することができる寸法に設定されている。
フィンガー43は、チューブ押圧部43cとストッパ鍔43eとの間において、カム20によってチューブ50を圧閉する位置(ストッパ鍔43e’で表す)から開放する位置まで進退することができる寸法に設定されている。
このような構成にしても、チューブ押圧部43cとストッパ鍔43eとの間でフィンガー43の軸方向の移動を規制し、フィンガーがフィンガー案内孔85から脱落することを防止することができる。
なお、フィンガー案内孔85の軸方向途中(中間部)にストッパ鍔43eを収容可能な凹部を設ける構造とすることができる。
(実施形態3)
続いて、実施形態3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3は、第1チューブ案内枠17が、チューブ50を挿着するチューブ案内溝17cと、チューブ50を保持するためのチューブ保持部材を備えていることを特徴としている。従って、前述した実施形態1との相違個所を中心に説明する。
図9は、実施形態3に係るマイクロポンプを示し、(a)はその一部を示す部分平面図、(b)は(a)のB−B切断面を示す断面図、(c)は(a)のD−D切断面を示す断面図である。まず、実施例1について説明する。
図9(a),(b)に示すように、第1チューブ案内枠17には、チューブ50が装着されるチューブ案内溝17cが設けられている。チューブ案内溝17cのフィンガー40〜46が配設される方向は、フィンガー40〜46が進退するためにチューブ50に沿った連続する側壁を形成することが困難である。
そこで、この側壁に相当するチューブ保持部材としてのチューブ保持板98が設けられている。チューブ保持板98は薄板状の金属板であって、チューブ50に沿って形成されている。そして、第1チューブ案内枠17の湾曲した壁面17aに沿って形成されたチューブ保持板固定面17jに固定される。
ここで、チューブ保持板98には、図9(b)に示すように、フィンガー40〜46が挿通可能な開口部98aが設けられている。この開口部98aは、フィンガー40〜46の全部が挿通される1個を開設する構造としても、フィンガー40〜46の個別に挿通可能な貫通孔を7個設ける構造としてもよい。
このチューブ保持板98は、フィンガー40〜46から離れた位置で第1チューブ案内枠17に固定される。固定構造としては、図9(c)に示すように、第1チューブ案内枠17から2本の案内軸17qを突設させ、チューブ保持板98に開設される孔に案内軸17qを挿着した後、案内軸17qの先端部をつぶす構造を例示している。なお、チューブ保持板98をチューブ保持板固定面17jに接着する構造でもよい。
このような構成にすれば、チューブ保持板98を設けることにより、チューブ50のフィンガー側方向位置規制を行うことができる。また、このチューブ保持板98を金属製にすれば極めて薄板とすることができるので、剛性を有しながら狭いスペースに配設することが可能である。
また、チューブ保持板98に各フィンガー毎の開口部98aを設けるようにすれば、各開口部間にチューブ保持板98の一部が残るため、各フィンガー間にチューブ保持部を構成することができる。
なお、このようなチューブ保持板98を用いる構造では、チューブ50の流出口部53に近い位置、及び流入口部52に近い位置に突起部17h(図5、参照)を設けることによりチューブ50の浮き上がりを抑制することができる。
次に、実施形態3の実施例2について説明する。実施例2は、実施例1で説明したチューブ保持板98を展延性を有するシートとしたことを特徴とする。図面は省略するが、図9を参照して説明する。
実施例2のチューブ保持板は、例えば、展延性を有するシリコンラップにより形成され、フィンガー40〜46が挿通する開口部は開設されない。なお、シリコンラップは、第1チューブ案内枠17に形成されるチューブ保持板固定面17jに貼着されている。
シリコンラップは、フィンガー40〜46によりチューブ50を押圧する際には伸びてフィンガー40〜46の移動を妨げるような負荷がなく、フィンガー40〜46の移動に追従する。従って、フィンガー側に連続したチューブ案内部を形成することができる。
(実施形態4)
続いて、実施形態4について図面を参照して説明する。実施形態4は、チューブユニット11を制御ユニット12に付勢する弾性部材を設けていることに特徴を有する。従って、実施形態1との相違個所を中心に説明する。
図10は、実施形態4に係るマイクロポンプを示し、(a)は部分平面図、(b)は(a)のE−E切断面を示す断面図である。図10(a)において、チューブユニット11と固定枠13の間には、弾性部材としての板バネ99が供えられている。
板バネ99は、固定枠13のチューブユニット11側に設けられた凹形状の板バネ固定部13fに固定される。板バネ99の力点は中心線F上にあって、チューブユニット11をカム20の回転中心Pに向かって付勢している。
そのことによって、チューブユニット11の壁面17aと制御ユニット12の壁面15aとが、中心線F上で当接される。
板バネ99の固定は、図10(b)に示すように、固定枠13の板バネ固定部13fに突設された案内軸13gを熱溶着等の固定手段で固定される。なお、板バネ99の弾性を損なわなければ、固定枠13を固定した状態で脱落しなければよいので必ずしも固定しなくてもよい。
チューブユニット11を制御ユニット12に固定枠13により固定する場合、チューブユニット11、制御ユニット12、固定枠13の構成部品の寸法ばらつきにより、チューブユニット11と制御ユニット12との間に水平方向(平面方向)の隙間が発生し、チューブ50をフィンガー40〜46により圧閉できなくなることが考えられる。
そこで、板バネ99によりチューブユニット11を制御ユニット12の方向に付勢することにより、互いの壁面15a,17aを当接させて、チューブ50の円弧形状の中心とカム20の回転中心とを略一致させ、フィンガー40〜46がチューブ50を確実に圧閉させることができる。
また、板バネ99の弾性力は、フィンガー40〜46のチューブ押圧力よりも大きくなるよう設定される。
このようにすれば、フィンガー40〜46がチューブ50を圧閉する際に、チューブユニット11(つまり、チューブ50)がフィンガー40〜46から遠ざかる方向に移動しないので、確実にチューブを圧閉することができる。
なお、本実施形態では、弾性部材として板バネ99を例示したが、板バネに限らず、コイルバネ、厚さ方向に弾性を有する平板でもよく、また、これらを複数用いる構造としてもよい。
(実施形態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、電源がチューブユニットに収容されていることを特徴としている。従って、実施形態1との相違個所を中心に説明する。
図11は実施形態5に係るマイクロポンプを示し、(a)は部分平面図、(b)は(a)のG−G切断面を示す断面図である。図11(a),(b)において、電源としての小型ボタン型電池120(以降、単に電池120と表す)がチューブユニット11の内部に収容されている。
電池120はリザーバ14と共に、第1チューブ案内枠17に形成される凹部内に装着されて、上部を第2チューブ案内枠18によって封鎖される。ここで、電池120の図示下方面をマイナス極、上面及び側面をプラス極とするとき、下方面はマイナス端子121に接続され、側面がプラス端子122に接続される。
マイナス端子121及びプラス端子122は、図示しないリードによって第1チューブ案内枠17の端部に植立される接続端子123,124に接続されている。
接続端子123,124は、第1チューブ案内枠17から突設されて、制御ユニット12の内部にまで延在されている。制御ユニット12には、接続端子123,124に電気的に独立して接続する接続端子(図示せず)が設けられ、これら接続端子は制御回路部30(図5、参照)に接続される。
チューブユニット11を制御ユニット12に装着した状態で、電池120から制御回路部30に電力が供給され、マイクロポンプ10が駆動可能な状態となる。
なお、電池120をチューブユニット11の内部に収容し、リザーバ14をチューブユニットの外部に備える構造としてもよい。
使用する薬液を変更する場合、長期間使用してチューブ50を交換する場合に、チューブユニット11としてチューブ50と共に電池120を交換することで、使用途中で電池容量が不足することを防止することができる。
また、電池120は、チューブユニット11に対して着脱可能である。図11に示す構成では、第1チューブ案内枠17と第2チューブ案内枠18とを接合する固定螺子92(図5、参照)を外して、電池120を着脱する例を示している。
ここで、電池120の着脱構造としては、第2チューブ案内枠18に電池蓋を設ける構造としてもよく、また、電池120をチューブユニット11の尾部(固定枠13側)からスライド挿入する構造として、固定枠13を外して電池120の着脱をする構造としてもよい。
なお、本実施形態では、電池として小型ボタン型電池を例示したが、他にシート電池、リチウムイオン電池等の二次電池を採用することができる。これらの電池を用いる場合はリザーバと重ねて配設することができ、チューブユニット内に収容する構成としても、リザーバの容量を大きくできるという利点がある。
(実施形態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、チューブユニットが制御ユニットに対して正確な位置に挿着されているかを検出する接続端子と検出端子とからなる検出部を備えていることに特徴を有する。従って、実施形態1との相違個所を中心に説明する。
図12は、実施形態6に係るマイクロポンプを示し、(a)は部分平面図、(b)は(a)のH−H切断面を示す断面図である。図12(a),(b)において、チューブユニット11(第1チューブ案内枠17)の円弧状に形成される壁面17aの両側の半島状端部に、第1接続端子66と第2接続端子67とが植立されている。
第1接続端子66と第2接続端子67とは、一方の端部が接続リード94によって電気的に接続されている。また、他方の端部は制御ユニット12の内部まで入り込むようにチューブユニット側端部17k,17mから突設されている。
制御ユニット12(第1機枠15)には、略U字バネ形状の第1検出端子68、第2検出端子69とが備えられている。第1検出端子68、第2検出端子69とは同じ形状のため、第2検出端子を例示して説明する。
第2検出端子69は、第1機枠15に設けられる凹部内に撓められて装着される。ここで第2検出端子69の腕部69a,69bは、凹部内の対向する側壁を押圧する。
従って、腕部69aは、凹部内の側壁15gによって位置規制される。側壁15gの位置は、カム20の回転中心P位置に対して正確に位置規制されている。また、第1接続端子66と第2接続端子67の先端部位置も、カム20の回転中心P位置に対して正確に位置規制されている。
チューブユニット11の円弧状の壁面17aと制御ユニットの円弧状の壁面15aとが当接するまでチューブユニット11を制御ユニット12に装着したとき、第2接続端子67が第2検出端子69に電気的に接続される。同時に第1接続端子66も第1検出端子68に電気的に接続される。
第2検出端子69にはリード64が接続され、リード64は制御回路部30の検出端子A(図示せず)に接続されている。一方、第1検出端子68にはリード63が接続され、リード63は制御回路部30の検出端子B(図示せず)に接続されている。
ここで、第2接続端子67と第2検出端子69、及び第1接続端子66と第1検出端子68の両方が、電気的に接続されたことを検出端子Aと検出端子Bで検出したとき、チューブユニット11の円弧状の壁面17aと制御ユニットの円弧状の壁面15aとが当接したと判定する。
このような状態のとき、チューブ50の円弧形状の中心とカム20の回転中心Pとが一致していると判定し、制御回路部30によりステップモータ70(図示せず)を駆動可能な状態にする。
また、第2接続端子67と第2検出端子69、及び第1接続端子66と第1検出端子68の両方が、電気的に接続されていない場合には、駆動できない状態と判定し、チューブユニット11の制御ユニット12への挿着をやり直す。
なお、本実施形態では検出部として接点方式を例示したが、光検出や磁気検出構造を採用することができる。
このような構成にすれば、チューブ50の円弧形状の中心とカム20の回転中心Pとを一致したことを検出した場合にステップモータ70の駆動することにより、設定通りのチューブ50の圧閉と開放ができるため、液体を所望の単位時間当り流動量で輸送することができる。
以上前述した実施形態1〜実施形態6によるマイクロポンプ10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。