CN108331731B - 流体输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流体输送装置，其包括一流体推送模块以及一流体流通模块。流体推送模块包括一致动件、一拨动件、一第一传动单元、一第二传动单元以及一螺杆。致动件用以控制磁场的强度及频率；拨动件与致动件对应设置且位于磁场范围内，拨动件感应磁场的变化而作往复运动。第一传动单元与拨动件对应设置，受拨动件作往复运动的带动作转动运动。第二传动单元与第一传动单元平行设置，受第一传动单元作转动运动，以啮合传动作转动运动。螺杆穿设于第二传动单元，螺杆的一端设有一推液件。流体流通模块包括一储液腔室以及一输液件。

Description

流体输送装置

技术领域

本发明涉及一种流体输送装置，特别涉及一种精确且微量控制输出的流体输送装置。

背景技术

现今流体输送装置被广泛运用，于居家自行注射应用领域，例如糖尿病患者须每日定时施打胰岛素，或是血友病患者须定期施打凝血因子，或是其他慢性病药剂或是其他营养成分施打等等，皆需要通过微小容积的流体输送装置。

然而，为了配合各种药剂浓度与剂量的需求，如何提供一种更为精确且微量控制输出的流体输送装置，已成为本领域重要的课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明提供一种流体输送装置，包括一流体推送模块以及一流体流通模块。流体推送模块包括一致动件、一拨动件、一第一传动单元、一第二传动单元以及一螺杆。致动件用以控制磁场的强度及频率。拨动件与致动件对应设置且位于磁场范围内，拨动件感应磁场的变化而作往复运动。第一传动单元与拨动件对应设置，受拨动件作往复运动的带动作转动运动。第二传动单元与第一传动单元平行设置，受第一传动单元作转动运动，以啮合传动作转动运动。螺杆穿设于第二传动单元，螺杆的一端设有一推液件。流体流通模块包括一储液腔室以及一输液件。储液腔室用以储存一流体，推液件滑设于储液腔室的一端部，且沿储液腔室的轴向运动，将流体推送出储液腔室。输液件连接于储液腔室，以输出流体。

在一实施例中，第一传动单元及第二传动单元各别包括至少一齿轮、至少一棘轮、至少一齿条或其任意组合。

在一实施例中，拨动件具有至少一拨动部，拨动件于每一次往复运动时，拨动部即拨动第一传动单元。

在一实施例中，第一传动单元还包括至少两个第一齿轮，多个所述第一齿轮彼此共轴设置，拨动部与多个所述第一齿轮的至少一者的齿槽相互配合。

在一实施例中，第一传动单元包括一棘轮及至少一个第一齿轮，棘轮与第一齿轮彼此共轴设置，拨动部与棘轮的齿槽相互配合。

在一实施例中，第二传动单元还包括至少一第二齿轮，第二齿轮内侧具有至少一内螺纹，内螺纹与螺杆相互配合，带动螺杆作运动。

在一实施例中，还包括一第三传动单元，第三传动单元平行设置于第一传动单元与第二传动单元之间，其中，第三传动单元包括至少两个第三齿轮，且多个所述第三齿轮彼此共轴设置。

在一实施例中，还包括一控制模块，控制模块通过有线传输、蓝芽或其他无线传输方式，控制致动件。

如在一实施例中，控制模块更可通过手动方式控制致动件。

在一实施例中，流体选择自包括一液体、一胶体、一气体、一微型固体或一微生物群体或其任意组合。

在一实施例中，储液腔室为可更换式结构。

在一实施例中，输出部为可更换式结构。

在一实施例中，流体流通模块还包括一止逆流结构，用以防止流体逆流至储液腔室。

在一实施例中，拨动件还具有至少一磁性元件。

在一实施例中，控制单元还包括一紧急安全装置，用以立即停止电源供应，使流体推送模块停止作动。

承上所述，本发明的流体输送装置，是利用拨动件受磁性偏摆运动来拨动第一传动单元中的齿轮或棘轮，再利用各齿轮间的齿轮比的搭配设计，细化螺杆与推液件于储液腔室的推进量，由此达到精确且微量控制的流体输出的目的。此外，可通过控制单元调整致动器的磁场强度及频率，进而控制拨动件的摆动角度、摆动幅度及摆动速度等，再利用各齿轮或棘轮与螺杆的可靠的机械式传动机制，达到准确且低耗电的功效。

附图说明

图1A为本发明一实施例的一种流体输送装置的示意图。

图1B为图1A的局部组装示意图。

图2为图1A的流体推送模块的运动状态示意图。

图3A为本发明另一实施例的一种流体输送装置的示意图。

图3B为图3A的流体推送模块的运动状态示意图。

图4为本发明另一实施例的一种流体输送装置的示意图。

图5A为本发明另一实施例的一种流体输送装置的示意图。

图5B至图5C为图5A的流体推送模块的运动状态示意图。

【符号说明】

1：流体推送模块

11：致动件

12：拨动件

121、122、123：拨动部

13：第一传动单元

131、132、133、135：第一齿轮

134：棘轮

14：第二传动单元

141、142：第二齿轮

15：螺杆

16：第三传动单元

161、162：第三齿轮

2：流体流通模块

21：储液腔室

22：输液件

221：中空导管

222：输出部

3：控制单元

31：按键

32：紧急安全装置

D1、D2、D3、D4：流体输送装置

O：枢孔

P：推液件

m：磁性元件

MA：长轴方向

SP1、SP2、SP3：位移量

θ、θ1、θ2、θ3：角度

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的一种流体输送装置，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请同时参照图1A、图1B，图1A为本发明一实施例的一种流体输送装置的示意图，图1B为图1A的局部组装示意图。

本发明提供一种流体输送装置D1，包括一流体推送模块1以及一流体流通模块2。流体推送模块1包括一致动件11、一拨动件12、一第一传动单元13、一第二传动单元14以及一螺杆15。致动件11通过电流变化以控制磁场的强度及频率，致动件11例如为一电磁铁产生装置。拨动件12与致动件11对应设置，且拨动件12大致位于磁场范围内，拨动件12可感应磁场的变化而被驱动作往复摆动运动。

其中，第一传动单元及第二传动单元各别包括至少一齿轮、至少一棘轮、至少一齿条或其任意组合，而拨动件12具有至少一拨动部121。

在本实施例中，第一传动单元13还包括至少两个第一齿轮131、132，多个所述第一齿轮131、132彼此共轴设置，拨动件12与多个所述第一齿轮131、132对应设置，且拨动部121与各第一齿轮131、132的齿槽相互配合。

第二传动单元14与第一传动单元13平行设置，第二传动单元14还包括至少一第二齿轮141，且该第二齿轮141内侧具有与螺杆15相互配合的至少一内螺纹，使螺杆15穿设于第二传动单元14，且螺杆15可被第二齿轮141的至少一内螺纹带动。

流体流通模块2包括一储液腔室21以及一输液件22。储液腔室21用以储存一流体，储液腔室21可为任意适合的形状以配合流体输送装置D1结构，本实施例的储液腔室21大致为长柱型，具有一长轴方向MA。而螺杆15的一端设有一推液件P，推液件P滑设于储液腔室21的一端部E1，且沿储液腔室21的长轴方向MA作直线运动，将该流体推送出储液腔室21，此实施例中推液件P组装后保持与储液腔室21壁面密合，故流体不会自推液件P侧面流至后方。输液件22具有一中空导管221及一输出部222，中空导管221的两端分别连接于储液腔室21及输出部222，流体经输出部222离开流体输送装置D1，输出部222可以是转接头或者针头，本发明在此不予限制。

此外，储液腔室21更可因应设计所需，配置不同的形状，而推液件P可配合储液腔室21的形状，沿储液腔室21的轴向运动。其中，储液腔室21的轴向是指储液腔室21的长轴或短轴，且推液件P配合储液腔室21的形状及设计，呈现不同的运动轨迹及方式，本发明亦不予限制。

请同时参照图1A、图1B及图2，图2为图1A的流体推送模块的运动状态示意图，具体而言是以拨动件12具有二拨动部121、122为例，说明本实施例的流体推送模块1的运动状态。

在本实施例中，第一传动单元13具有三个第一齿轮131、132、133，其中拨动件12与第一齿轮131、132对应设置，而各拨动部121、122分别与对应的各第一齿轮132、131的齿槽相互配合。当拨动件12受致动件11的磁场的强度及频率变化感应作动，以一枢孔O为中心作一顺时针摆动一角度θ1时，拨动部121即拨动第一传动单元13的一第一齿轮132的轮齿，使该第一齿轮132转动一齿。且因多个所述第一齿轮131、132、133彼此共轴设置，使第一齿轮131、133转动角度与第一齿轮132转动角度相同。

第二传动单元14与第一传动单元13平行设置，而第二传动单元14还包括至少一第二齿轮141，本实施例中第一齿轮133与第二齿轮141彼此啮合传动，因此当第一齿轮133转动时，即带动第二齿轮141作反向转动。

第二齿轮141内侧具有至少一内螺纹，此内螺纹与螺杆15外侧相互配合，而螺杆15的一端设有一推液件P，推液件P滑设于储液腔室21的一端部。当第二齿轮141被第一齿轮133啮合传动而作转动运动时，即带动螺杆15作直线运动，而推液件P沿储液腔室21的长轴方向MA作直线运动且位移量SP1，将内部流体推送出储液腔室21。

同样地，当拨动件12受另一磁场变化作用，以枢孔O为中心作一逆时针摆动一角度θ2时，拨动部122即拨动第一传动单元13的另一第一齿轮131的轮齿，使该第一齿轮131转动一齿。且因多个所述第一齿轮131、132、133彼此共轴设置，使第一齿轮132、133转动角度与第一齿轮131转动角度相同，而第二传动单元14的第二齿轮141则因受第一齿轮133啮合传动而作反向转动。且当第二齿轮141作转动运动时，即带动螺杆15作直线运动，而推液件P沿储液腔室21的长轴方向MA作直线运动且位移量SP2，将内部流体推送出储液腔室21。

在本发明中，拨动件12具有至少一拨动部，本实施例有两个拨动部121、122，拨动件12于每一次往复摆动时，各该拨动部122或121即轮流各拨动第一传动单元13的对应的第一轮齿131或132，使第一传动单元13转动的齿数与多个所述拨动部121往复摆动的次数相同。因此，在相同的感磁驱动条件下往复摆动角度理应相同，以及当各拨动部121、122形状相同时，推液件P于储液腔室21内的位移量SP1、SP2则亦应相同。反之，当拨动件12的各拨动部121、122形状若为不相同时，推液件P于储液腔室21内的位移量SP1、SP2则不相同。当然，亦可因推液件P位移量的需求，将拨动件12设计为仅具有一拨动部，亦可仅对应一第一齿轮，本发明不予限制。

请继续参照图3A及图3B，图3A为本发明另一实施例的一种流体输送装置的示意图，图3B为图3A的流体推送模块的运动状态示意图。本实施例的流体输送装置D2以拨动件12仅具有一拨动部121为例，说明流体推送模块1的运动状态。当拨动件12受磁场变化作用，以一枢孔O为中心作一顺时针摆动一角度θ1时，拨动部121即拨动第一传动单元13的一第一齿轮132的轮齿，使第一齿轮132转动一齿，并带动第一齿轮131、133转动相同的角度。而第二传动单元14的第二齿轮141则因第一齿轮133啮合传动而作反向转动，并带动螺杆15与推液件P沿储液腔室21的长轴方向MA作直线运动且位移量SP1。

而当拨动件12受另一磁场变化作用，以枢孔O为中心作一逆时针摆动一角度θ2时，拨动件12与第一齿轮131并无接触，因此流体推送模块1不产生任何运动，亦即推液件P沿储液腔室21的长轴方向MA不产生位移，不会推送流体。

因此，若当拨动件12具有两个拨动部121、122时，拨动件12于每一次往复摆动完成时，多个所述拨动部121、122即轮流拨动第一传动单元13的总共两个轮齿，使第一传动单元13整体转动二齿，进而带动第二传动单元14，螺杆15及推液件P作二次相对运动，其整体位移量为SP1+SP2。而当拨动件12仅具有一拨动部121时，拨动件12于每一次往复摆动完成时，拨动部121仅拨动第一传动单元13的一轮齿，使第一传动单元13转动一齿，使其整体位移量为SP1。因此，使用者可通过拨动件12的拨动部121数量及/或形状的设计，控制拨动件12于每一次往复摆动完成时，流体被推送出储液腔室21的流量，亦即位移量乘上储液腔室21截面积。

在本实施例中，流体输送装置D1、D2还包括一控制单元3，控制单元3可通过接收或交换有线传输、蓝芽或其他无线传输方式，及利用软体程式控制致动件11的磁场的强度及频率变化。而拨动件12还具有至少一磁性元件(附图未示)，使拨动件12感应该磁场的变化而作往复摆动运动。

而控制单元3更可通过至少一实体按键31或至少一实体旋钮等元件的手动操作方式，以控制该致动件11的磁场的强度及频率变化。其中磁场的强度变化可控制拨动件12的摆动角度θ，而磁场发生的频率变化可控制拨动件12往复摆动的速度。因此，通过控制磁场的强度及频率变化可有效且精准控制拨动件12的往复摆动运动，再通过第一传动单元13，第二传动单元14以及螺杆15与推液件P的可靠的机械式传动机制，可进而控制流体推送出储液腔室21的流量及流速，其中摆动角度可控制流量，而摆动频率可控制流速，使流体从储液腔室21输出之流速小于0.5μL/hr，等于0.05U/hr，亦等于每日1.2U/d，其中U为胰岛素施打剂量单位。

请继续参照图4，图4为本发明另一实施例的一种流体输送装置D3的示意图。如图4所示，本实施例可因应机身薄型化的需求，使流体输送装置D3还包括一第三传动单元16，第三传动单元16平行设置于第一传动单元13与第二传动单元14之间，其中，第三传动单元16包括至少两个第三齿轮161、162，且多个所述第三齿轮161、162彼此共轴设置。通过总计三组齿轮组传动，可使流体输送装置D3机身厚度大幅缩减，以达到整体机身薄型化功效。另一方面，通过多组传动单元的齿轮传动，更可使转动角度具有信号放大的效果，进而增加流体输出液量的精度。

请同时参照图5A至图5C，图5A为本发明另一实施例的一种流体输送装置的示意图，图5B至图5C为图5A的流体推送模块的运动状态示意图，具体而言是以第一传动单元13包括一棘轮134与拨动件12配合为例，说明本实施例的流体推送模块1的运动状态。

在本实施例中，流体输送装置D4的第一传动单元13包括一棘轮134及至少一个第一齿轮135，棘轮134与第一齿轮135彼此共轴设置，而拨动部123与棘轮134的至少一者的齿槽相互配合。当拨动件12受致动件11的磁场的强度及频率变化感应作动，以一固定摆动幅度d作周期性的直线往复运动时，拨动部123即拨动第一传动单元13的棘轮134的轮齿，使该棘轮134朝单一方向作转动运动。拨动件12于每次直线往复运动时，拨动部123仅朝单一方向拨动一次棘轮134的轮齿，使棘轮134朝单一方向转动一角度θ3。且因棘轮134与第一齿轮135彼此共轴设置，使棘轮134转动角度与第一齿轮135转动角度相同。

第二传动单元14与第一传动单元13平行设置，而第二传动单元14还包括至少一个第二齿轮142，本实施例中第一齿轮135与第二齿轮142彼此啮合传动，因此当第一齿轮135转动时，即带动第二齿轮142作反向转动。

第二齿轮142内侧具有至少一内螺纹，此内螺纹与螺杆15外侧相互配合，而螺杆15的一端设有一推液件P，推液件P滑设于储液腔室21的一端部。当第二齿轮142被第一齿轮135啮合传动而作转动运动时，即带动螺杆15作直线运动，而使推液件P沿储液腔室21的长轴方向MA作直线运动且位移量SP3，将内部流体推送出储液腔室21。

在本实施例中，拨动件12具有至少一磁性元件m，流体输送装置D4更可因应不同磁场设计需求，将磁性元件m设置于拨动件12的一端部或二端部，且具至少一致动件11相对设置于拨动件12的至少一端部，使每一磁性元件m具有一配合的致动件11，使拨动件12位于磁场范围内并产生感磁运动。致动件11通过电流变化控制磁场的强度及频率，以控制拨动件12作直线往复运动的摆动幅度及摆动频率。其中，磁场的强度可控制拨动件12作直线往复运动的摆动幅度，而磁场变化的频率可控制拨动件12作直线往复运动的摆动速度。

更进一步说明，当致动件11产生的磁场强度越大时，拨动件12受感磁作直线往复运动的摆动幅度d则越大，而拨动部123拨动第一传动单元13的棘轮134的轮齿，使该棘轮134转动角度θ3也随之越大，进而使推液件P的位移量SP3随之越大。反之，当致动件11产生的磁场强度越小时，拨动件12受感磁作直线往复运动的摆动幅度d则越小，而拨动部123拨动棘轮134的轮齿，使棘轮134转动角度θ3也随之越小，进而使推液件P的位移量SP3随之越小。同样地，致动件11产生磁场变化的频率，可控制拨动件12作直线往复运动的摆动速度的快慢，进而影响第一传动单元13、第二传动单元14以及螺杆15与推液件P的运动速度，达到控制流体推送出储液腔室21的流量及流速的目的。

值得说明的是，本发明公开的流体输送装置亦可因应不同领域之运用，使储液腔室21可储存不同的流体，例如一液体、一胶体、一气体、一微型固体或一微生物群体或其任意组合等，且储液腔室21与输出部222为可更换式结构，使流体输送装置可被运用于许多领域，例如慢性病患者经常会使用居家注射药剂或是其他营养成分，或是运用在显微注射技术，如实验用斑马鱼的显微注射，或是人工生殖用的精虫显微注射仪器，甚至是医美门诊使用的产品注射等等，皆可通过本发明的流体输送装置来达到其目的。

更可因应安全上的需求，使流体流通模块2更可包括一止逆流结构(附图未示)，用以防止流体输出后再逆流至储液腔室21，避免储液腔室21内部的流体受到污染，或者储液腔室21受到不当压力而损坏。或者如图4所示，控制单元3更可包括一紧急安全装置32，用以立即停止电源供应，使流体推送模块1停止作动。

综上所述，本发明的流体输送装置，是通过控制单元调整致动器的磁场强度及频率，进而控制拨动件的摆动角度，摆动幅度及摆动速度，再利用各齿轮组间的齿轮比的设计，细化螺杆与推液件于储液腔室的推进量，由此达到低耗电，精确且微量控制的流体输出的目的。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明之精神与范畴，而对其进行之等效修改或变更，均应包含于后附之权利要求中。

Claims (14)

1.一种流体输送装置，其特征在于，包括：

一流体推送模块，包括：

一致动件，用以控制磁场的强度及频率；

一拨动件，与该致动件对应设置且位于该磁场范围内，该拨动件感应该磁场的变化而作往复运动；

一第一传动单元，与该拨动件对应设置，受该拨动件作往复运动的带动作转动运动；

一第二传动单元，与该第一传动单元平行设置，受该第一传动单元作转动运动，以啮合传动作转动运动；及

一螺杆，穿设于该第二传动单元，该螺杆的一端设有一推液件；以及

一流体流通模块，包括：

一储液腔室，用以储存一流体，该推液件滑设于该储液腔室的一端部，且沿该储液腔室的轴向运动，将该流体推送出该储液腔室；及

一输液件，连接于该储液腔室，以输出该流体；

其中，该拨动件具有至少一拨动部，该拨动件于每一次往复运动时，该拨动部即拨动该第一传动单元。

2.如权利要求1所述的流体输送装置，其中该第一传动单元及该第二传动单元各别包括至少一齿轮、至少一棘轮、至少一齿条或其任意组合。

3.如权利要求1所述的流体输送装置，其中该第一传动单元包括至少两个第一齿轮，多个所述第一齿轮彼此共轴设置，该拨动部与多个所述第一齿轮的至少一者的齿槽相互配合。

4.如权利要求1所述的流体输送装置，其中该第一传动单元包括一棘轮及至少一个第一齿轮，该棘轮与该第一齿轮彼此共轴设置，该拨动部与该棘轮的齿槽相互配合。

5.如权利要求1所述的流体输送装置，其中该第二传动单元包括至少一第二齿轮，该第二齿轮内侧具有至少一内螺纹，该内螺纹与该螺杆相互配合，带动该螺杆作运动。

6.如权利要求1所述的流体输送装置，其中还包括一第三传动单元，该第三传动单元平行设置于该第一传动单元与该第二传动单元之间，其中，该第三传动单元包括至少两个第三齿轮，且多个所述第三齿轮彼此共轴设置。

7.如权利要求1所述的流体输送装置，其中还包括一控制模块，该控制模块通过有线传输、蓝芽或其他无线传输方式，控制该致动件。

8.如权利要求7所述的流体输送装置，其中该控制模块还可通过手动方式控制该致动件。

9.如权利要求1所述的流体输送装置，其中该流体选择自包括一液体、一胶体、一气体、一微型固体、一微生物群体或其任意组合。

10.如权利要求1所述的流体输送装置，其中该储液腔室为一可更换式结构。

11.如权利要求1所述的流体输送装置，其中该输出部为一可更换式结构。

12.如权利要求1所述的流体输送装置，其中该流体流通模块还包括一止逆流结构，用以防止该流体逆流至该储液腔室。

13.如权利要求1所述的流体输送装置，其中该拨动件还具有至少一磁性元件。

14.如权利要求7所述的流体输送装置，其中该控制模块还包括一紧急安全装置，用以立即停止电源供应，使该流体推送模块停止作动。

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