CN103256212A - 流体输送装置、更换单元以及更换单元的制造方法 - Google Patents

流体输送装置、更换单元以及更换单元的制造方法 Download PDF

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Abstract

流体输送装置、更换单元以及更换单元的制造方法。流体输送装置的特征在于，具备主体单元、和在所述主体单元上拆装自如的更换单元，所述更换单元具有用于输送流体的管部；以及沿着所述管部设置并用于按压所述管部来使所述管部闭塞的多个指部，所述主体单元具有用于沿所述流体的输送方向依次按压所述多个指部的凸轮，沿着所述凸轮的旋转轴的方向层叠配置有所述管部、所述多个指部以及所述凸轮。

Description

流体输送装置、更换单元以及更换单元的制造方法
技术领域
本发明涉及流体输送装置、更换单元以及更换单元的制造方法。
背景技术
作为流体输送装置的一例，公知具有如下部件的蠕动泵：被引导成圆弧状的管部；以所述圆弧的中心为旋转轴进行旋转的凸轮；以及多个按压体（指部）（例如参照专利文献1、2）。在这种流体输送装置中，通过使凸轮进行旋转，凸轮依次按压多个指部，闭塞管部，由此输送管子内的流体。
【专利文献1】日本特许第3957322号公报
【专利文献2】日本特开2009-216080号公报
在专利文献1、2的流体输送装置中，将被引导成圆弧状的管部和凸轮配置在同一平面上，并且将用于按压管部的多个指部呈放射状地配置在相同的平面上。具体而言，在凸轮的外周配置指部，在指部的更外周呈圆弧状地引导管部。其结果，流体输送装置的平面尺寸变大，装置难以小型化。
发明内容
本发明的目的在于实现装置的小型化。
用于达到上述目的的主要发明是一种流体输送装置，其特征在于，具备主体单元、和在所述主体单元上拆装自如的更换单元，所述更换单元具有用于输送流体的管部；以及沿着所述管部设置并用于按压所述管部来使所述管部闭塞的多个指部，所述主体单元具有用于沿所述流体的输送方向依次按压所述多个指部的凸轮，沿着所述凸轮的旋转轴的方向层叠配置有所述管部、所述多个指部以及所述凸轮。
根据本说明书和附图的记载，本发明的其他特征变得清楚。
附图说明
图1是从上方观察到的第1实施方式的管部11、指部12、凸轮21的配置的说明图。
图2是第1实施方式的凸轮21的形状的说明图。
图3是指部12的动作的说明图。
图4是第1实施方式的更换单元10的安装时的情形的说明图。
图5A是电动机24的配置的说明图。图5B是电动机24的另一配置的说明图。
图6是从上方观察到的第2实施方式的凸轮21、管部11、指部12的配置的说明图。
图7是第2实施方式的凸轮21的形状的说明图。
图8是指部12的动作的说明图。
图9是比较例的管部、指部、凸轮的配置的说明图。
图10是比较例的更换单元的安装时的情形的说明图。
标号说明
1：流体输送装置；10：更换单元；11：管部；12：指部；12A：轴部；12B：按压部；13：更换用框体；13A：管部引导路径；13B：引导面；13C：轴孔；20：主体单元；21：凸轮；21A：突起部；21B：倾斜面；21C：水平面；22：旋转轴；23：主体用框体；23A：外周面；24：电动机；25：驱动力传递机构；110：更换单元（比较例）；111：管部（比较例）；112：指部（比较例）；112A：轴部（比较例）；112B：按压部（比较例）；120：主体单元（比较例）；121：凸轮（比较例）；121A：突起部（比较例）。
具体实施方式
根据本说明书和附图的记载，至少以下的事项变得清楚。
如下的流体输送装置变得清楚，其特征在于，具备主体单元、和在所述主体单元上拆装自如的更换单元，所述更换单元具有用于输送流体的管部；以及沿着所述管部设置并用于按压所述管部来使所述管部闭塞的多个指部，所述主体单元具有用于沿所述流体的输送方向依次按压所述多个指部的凸轮，沿着所述凸轮的旋转轴的方向层叠配置有所述管部、所述多个指部以及所述凸轮。
根据这种流体输送装置，能够实现装置的小型化。
所述指部优选沿着将所述更换单元安装到所述主体单元的方向被可动地支撑。由此，能够防止指部的破损。
优选的是，在安装到所述主体单元前，所述管部没有闭塞，在安装到所述主体单元时，至少1个指部被所述凸轮按压，所述管部闭塞。在这种情况下，沿着安装方向可动地支撑指部是特别有效的。
优选将用于驱动所述凸轮的电动机设置于所述主体单元。由此，能够价廉地构成更换单元。
优选将用于驱动所述凸轮的电动机设置于所述更换单元。由此，在不能期待电动机的耐久性的情况下能够更换电动机。
以下的流体输送装置的更换单元变得清楚，其具有用于输送流体的管部；以及沿着所述管部设置并用于按压所述管部来使所述管部闭塞的多个指部，所述更换单元在主体单元上拆装自如，该主体单元具有用于沿所述流体的输送方向依次按压所述多个指部的凸轮，该更换单元的特征在于，沿着所述凸轮的旋转轴的方向层叠配置有所述管部和所述多个指部。
根据这种更换单元，能够实现装置的小型化。
一种更换单元的制造方法，优选的是，准备长度不同的指部，选择长度与所述管部的直径对应的指部，使用所选择的长度的指部制造所述更换单元。由此，指部的长度调整变得容易。
＝＝＝比较例＝＝＝
为了容易理解本实施方式的流体输送装置，在说明本实施方式的流体输送装置前，对比较例的流体输送装置进行说明。
<比较例的配置>
图9是比较例的管部111、指部112、凸轮121的配置的说明图。
管部111沿着圆弧形状的管部引导壁的内表面，部分配置成圆弧形状。管部111的圆弧中心与凸轮121的旋转中心一致。
指部112以轴部112A可沿轴向活动的方式被支撑。在轴部的靠管部侧的一端形成有按压部112B。轴部的靠凸轮侧的一端成为半球形状，与凸轮接触。
多个指部112从凸轮121的旋转轴起呈放射状地等间隔配置。多个指部112配置于凸轮121的外周面与管部111之间。
凸轮121在外周具有突起部121A。在凸轮121的外周配置有多个指部112，在该指部112的外侧配置有管部111。利用凸轮121的突起部121A按压指部112，由此闭塞管部111。在指部112从突起部121A偏离时，管部111利用管部111的弹力而恢复到原来的形状。在凸轮121旋转时，由突起部121A依次按压7根指部112，从而从输送方向上游侧起依次闭塞管部111。由此，使管部111蠕动运动，流体在管部111中被压挤输送。
在比较例中，将被引导成圆弧状的管部111和凸轮121配置在同一平面上，并且将多个指部112呈放射状地配置在相同的平面上。即，在比较例中，在凸轮121的外周配置指部112，在指部112的更外周呈圆弧状地引导管部111。其结果，流体输送装置的平面尺寸变大，装置难以小型化。
<关于比较例的安装时的情形>
图10是比较例的更换单元110的安装时的情形的说明图。相对于主体单元120，从上向下安装更换单元110。该安装方向是与凸轮121的旋转轴平行的方向。
比较例的指部112以能够承受来自凸轮121的外周面的力来按压管部111的方式，在与凸轮121的旋转轴垂直的方向（平面方向）上被可动支撑，在安装方向（与凸轮121的旋转轴平行的方向）上被约束。在更换单元110的安装时如果指部112的轴部112A的一端与凸轮121的突起部121A接触，则尽管指部112在安装方向上被约束，轴部112A的一端也受到朝上侧的力，因此轴部112A可能会破损。
＝＝＝第1实施方式＝＝＝
<配置>
在以下的说明中，将与凸轮21的旋转轴22平行的方向称作“上下方向”或“旋转轴方向”。此外，从主体单元20侧观察，将更换单元10一侧设为“上”，相反侧设为“下”。此外，将与凸轮21的旋转轴22垂直的方向称作“平面方向”。
图1是从上方观察到的第1实施方式的管部11、指部12、凸轮21的配置的说明图。图2是第1实施方式的凸轮21的形状的说明图。图3是指部12的动作的说明图。
流体输送装置1是用于输送流体的装置。流体输送装置1具备管部11、多个指部12和凸轮21。如图3所示，管部11和指部12被收纳在更换单元10的更换用框体13中。凸轮21设置于主体单元20的主体用框体23。另外，凸轮21没有被收纳于主体用框体23的内部，而朝更换单元10侧露出。
管部11是用于输送流体的管。管部11具有如下程度的弹性：在被指部12按压时闭塞，在解除来自指部12的力时恢复原状。管部11沿着形成于更换用框体13的圆弧形状的管部引导路径13A的内表面，部分配置成圆弧形状。管部11的圆弧形状的部分配置于管部引导路径13A的上表面、与多个指部12的按压部12B（指部12的上端）之间。管部11的圆弧形状的部分位于指部12的上侧，在朝上推起指部12时，管部11通过指部12闭塞。管部11（和管部引导路径13A）的圆弧中心与凸轮21的旋转中心一致。
管部11的一端与贮存器（未图示）连通。贮存器是用于收纳作为输送对象的流体的收纳部。例如，贮存器收纳药液。但是，收纳在贮存器中的流体不限于药液，也可以是其他液体（例如水、盐水、药液、油类、芳香液、油墨等）。此外，可以不是液体而是气体。
指部12是用于闭塞管部11的按压体。指部12受到来自凸轮21的力，从动地动作。指部12具有棒状的轴部12A和凸缘状的按压部12B，成为T字形状。指部12以轴部12A可沿轴向活动的方式被更换用框体13支撑。在轴部12A的靠管部11侧的一端形成有按压部12B，按压部12B与管部11接触。轴部12A的靠凸轮21侧的一端成为半球形状，与凸轮21接触。指部12由金属材料或高刚性的树脂材料构成，但也可以由其他材料构成。
指部12配置成轴部12A沿着上下方向（凸轮21的旋转轴方向）。以从各指部12的轴部12A到凸轮21的旋转轴22的距离相同的方式，呈圆弧状地等间隔配置多个指部12（此处为7根指部12）。各指部12配置于管部11的下侧。在图1中，指部12被隐藏到管部11下方，用虚线表示指部12的位置。各指部12配置于凸轮21的上侧。换言之，各指部12配置于凸轮21与管部11之间。
上述比较例的指部12被配置于凸轮21的外周，但本实施方式的指部12被配置于凸轮21的上侧。此外，上述比较例的指部12从凸轮21的旋转轴22起呈放射状地配置，指部12的轴部12A的轴向是平面方向（与凸轮21的旋转轴22垂直的方向）。与此相对，本实施方式的指部12在使轴部12A与凸轮21的旋转轴方向平行的同时，沿着管部11配置成圆弧状。此外，比较例的指部12可在平面方向（与凸轮21的旋转轴22垂直的方向）上活动，与此相对，本实施方式的指部12可在凸轮21的旋转轴方向上活动。
凸轮21是一边旋转一边将指部12依次按压到管部11侧的部件。第1实施方式的凸轮21在圆盘状的板部件的上表面具有4个部位的突起部21A。突起部21A是朝上侧推起指部12的突起。4个突起部21A是相同形状。凸轮21的突起部21A朝上侧推起指部12，由此闭塞管部11。在指部12从突起部21A偏离时，管部11利用管部11的弹力而恢复到原来的形状，指部12下降至下方。在凸轮21旋转时，由突起部21A依次推起7根指部12，从而从输送方向上游侧起依次闭塞管部11。由此，使管部11蠕动运动，流体在管部11中被压挤输送。为了防止流体的逆流，以至少1个、优选2个指部12使管部11闭塞的方式，形成有4个突起部21A。
突起部21A具有倾斜面21B和水平面21C（参照图2）。倾斜面21B相对于水平面21C，位于凸轮21的旋转方向（输送方向）下游侧。因此，当凸轮21旋转时，倾斜面21B比水平面21C先接触指部12的轴部12A的端部，从而稍微上推指部12。在水平面21C与指部12接触期间，持续闭塞管部11。在凸轮21进一步旋转从而指部12从突起部21A的水平面21C偏离时，指部12下降至下方，从而管部11恢复到原来的形状。
在本实施方式中，将指部12配置于凸轮21的上侧，管部11配置于指部12的上侧（与此相对，在比较例中将突起部21A配置于凸轮21的外周，指部12配置于凸轮21的外周，管部11配置于指部12的外侧）。如本实施方式那样，在凸轮21的旋转轴方向（将更换单元10安装到主体单元20的方向）上层叠配置管部11、指部12和凸轮21，由此能够减小平面尺寸（平面方向的尺寸，尤其是以凸轮21的旋转轴22为中心的径向尺寸）。
<将指部设置到更换单元侧的理由>
管部11通过指部12按压，因此容易劣化，难以长时间使用。因此，将管部11配置于更换单元10侧，从而能够对管部11进行更换。
管部11的直径波动较大。因此，在更换了管部11时，管部11的直径有时会变化。在管部11的直径变化时，指部12按压管部11时的按压量变化，从而流体的输送量的精度可能会降低。因此，在本实施方式中，能够通过将管部11和指部12设为一体来构成更换单元10，匹配管部11的直径来调整指部12的长度。
在制造更换单元10时，预先准备长度不同的3种指部12（基准长度的指部12、长于基准的指部12、短于基准的指部12）。如果收纳在某个更换单元10中的管部11的直径处于基准范围内，则将基准长度的指部12收纳到该更换单元10中。在管部11的直径小于基准范围的情况下，将长于基准的指部12收纳到更换单元10中。在管部11的直径大于基准范围的情况下，将短于基准的指部12收纳到更换单元10中。由此，预先准备长度不同的指部12，仅从其中选择匹配管部11直径的指部12，因此指部12的长度调整比较容易。
通过将指部12调整为匹配管部11直径的长度，调整指部12对管部11进行了按压时的按压量，从而调整流体的输送量。其结果，流体的输送量的精度提高。此外，指部12对管部11进行了按压时的按压量稳定在预定范围内，因此用于使凸轮21旋转时的负载（转矩）也收敛在预定范围内，从而能够避免驱动凸轮21的电动机24中的过载。
<安装时的情形>
在将指部12配置到更换单元10侧时，如比较例那样安装时的指部12的损伤成为问题。但是，在本实施方式中，指部12的活动方向与比较例不同，因此不会产生这种问题。以下说明该点。
图4是第1实施方式的更换单元10的安装时的情形的说明图。相对于主体单元20，从上向下安装更换单元10。该安装方向与凸轮21的旋转轴方向平行。更换单元10的管部11在安装前没有闭塞，指部12被管部11朝下侧按压。
在将更换单元10安装到主体单元20时，首先通过主体用框体23的外周面23A在凸轮21的旋转轴方向（上下方向）上引导更换用框体13的引导面13B（内周面）。在该阶段，限制更换单元10在平面方向上的运动。
在使更换单元10进一步接近主体单元20时，在更换用框体13的轴孔13C中插入凸轮21的旋转轴22。在将凸轮21的旋转轴22插入到轴孔13C之前限制更换单元10在平面方向上的运动，因此凸轮21的旋转轴22不会在平面方向上从轴孔13C受到过度的力，从而不会损伤凸轮21的旋转轴22。
之后，在使更换单元10进一步接近主体单元20时，指部12的轴部12A的端部接触凸轮21。为了防止逆流，以至少1个指部12使管部11闭塞的方式形成有凸轮21的突起部21A，因此在安装更换单元10时，至少1个指部12与突起部21A接触。此时，指部12受到朝上侧的力。指部12沿上下方向被可动地支撑，因此即使在安装时指部12从凸轮21的上表面和突起部21A受到朝上侧的力，指部12也能够移动到上侧而不破损（与此相对，在比较例中指部12在上下方向上被约束，因此在安装时指部12从凸轮21受到朝上侧的力时，指部12可能会破损）。
在将更换单元10安装到主体单元20后，更换用框体13与主体用框体23用螺钉等固定单元（未图示）进行固定。
<电动机等的配置>
图5A是电动机24的配置的说明图。此处，将用于驱动凸轮21的电动机24收纳到主体单元20的主体用框体23中。在主体单元20的主体用框体23中，与电动机24一起，设置有驱动力传递机构25和控制部（未图示）。驱动力传递机构25对电动机24的驱动力进行减速，并传递到凸轮21的旋转轴22。控制部（未图示）是用于控制电动机的控制器。
图5B是电动机24的另一配置的说明图。此处，将电动机24设置于更换单元10侧。在将更换单元10安装到主体单元20后，将电动机24的驱动轴24A插入到主体单元20的主体用框体23中，设置于主体单元20的驱动力传递机构25与驱动轴24A啮合。由此，驱动力传递机构25将更换单元10的电动机24的驱动力传递至凸轮21的旋转轴22。
如果电动机24具有耐久性，则优选如图5A那样将电动机24设置于主体单元20，从而价廉地构成更换单元10。但是，在将流体输送装置1安装到生物体的情况下，如果电动机24采用了超小型的电动机，则有时不能确保耐久性。在这样不能期待电动机24的耐久性的情况下，可以如图5B那样将电动机24设置于更换单元10。
＝＝＝第2实施方式＝＝＝
图6是从上方观察到的第2实施方式的凸轮21、管部11、指部12的配置的说明图。图7是第2实施方式的凸轮21的形状的说明图。图8是指部12的动作的说明图。
在第2实施方式中，也将管部11和指部12收纳在更换单元10的更换用框体13中。凸轮21设置于主体单元20的主体用框体23。另外，凸轮21没有被收纳于主体用框体23的内部，而朝更换单元10侧露出。
在第1实施方式中，在圆盘状的板部件的上表面形成有突起部21A，与此相对，在2实施方式中，在圆盘状的板部件的外周形成有突起部21A。但是，第2实施方式的凸轮21的突起部21A与第1实施方式同样，具有将指部12朝上侧（与凸轮21的旋转轴22平行的方向）推起的功能。
根据第2实施方式，相比第1实施方式的凸轮21，能够减薄凸轮21的厚度（上下方向的尺寸）。由此，能够实现流体输送装置1的薄型化。
在第2实施方式中，也在凸轮21的旋转轴方向（将更换单元10安装到主体单元20的方向）上层叠配置管部11、指部12和凸轮21，由此能够减小平面尺寸。此外，在第2实施方式中，只要指部12沿上下方向被可动地支撑，则即使在安装时指部12从凸轮21的突起部21A受到朝上侧的力，指部12也能够移动到上侧而不破损。
＝＝＝其他＝＝＝
上述实施方式主要记载了流体输送装置，但其中，当然也包含流体输送方法、流体输送装置（或更换单元、主体单元）的制造方法等的公开。
此外，上述实施方式使得容易理解本发明，不用于限定解释本发明。本发明能够在不脱离其主旨的情况下进行变更、改良，并且在本发明中当然包含其等价物。
在此清楚地以参考的方式并入2012年2月17日提出的2012-032461号日本专利申请的全部公开内容。

Claims (7)

1.一种流体输送装置，其特征在于，
具备主体单元、和在所述主体单元上拆装自如的更换单元，
所述更换单元具有用于输送流体的管部；以及沿着所述管部设置并用于按压所述管部来使所述管部闭塞的多个指部，
所述主体单元具有用于沿所述流体的输送方向依次按压所述多个指部的凸轮，
沿着所述凸轮的旋转轴的方向层叠配置有所述管部、所述多个指部以及所述凸轮。
2.根据权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，
所述指部沿着将所述更换单元安装到所述主体单元的方向被可动地支撑。
3.根据权利要求2所述的流体输送装置，其特征在于，
在安装到所述主体单元前，所述管部没有闭塞，
在安装到所述主体单元时，至少1个指部被所述凸轮按压，所述管部闭塞。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的流体输送装置，其特征在于，
用于驱动所述凸轮的电动机设置于所述主体单元。
5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的流体输送装置，其特征在于，
用于驱动所述凸轮的电动机设置于所述更换单元。
6.一种流体输送装置的更换单元，其具有：
用于输送流体的管部；以及
沿着所述管部设置并用于按压所述管部来使所述管部闭塞的多个指部，
所述更换单元在主体单元上拆装自如，该主体单元具有用于沿所述流体的输送方向依次按压所述多个指部的凸轮，
所述更换单元的特征在于，
沿着所述凸轮的旋转轴的方向层叠配置有所述管部和所述多个指部。
7.一种更换单元的制造方法，其是权利要求6所述的更换单元的制造方法，该制造方法的特征在于，
准备长度不同的指部，
选择长度与所述管部的直径对应的指部，
使用所选择的长度的指部制造所述更换单元。
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