JP5509540B2 - マイクロポンプ - Google Patents
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Description
なお、第1の状態、第2の状態、及び第3の状態の動作サイクルは、マイクロポンプを長期間停止する場合に行われる。
通信装置としては、例えば、無線装置または有線通信装置等を採用できる。
また、マイクロポンプに検出器を備えなくてもよく、構造を簡素化することができる。そのことから、マイクロポンプの低コスト化を実現でき、マイクロポンプを使い捨てとするような場合のユーザーの経済的効果を高めることができる。
図1〜図5は実施形態1に係るマイクロポンプを示し、図6〜図8は実施形態2、図9,10は実施形態10に係るマイクロポンプを示している。
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)
なお、図1は、マイクロポンプ10を定常駆動している第1の状態を示し、蓋体13を透視して表している。図1において、本実施形態の液体輸送機構101は、カム駆動車76に軸止または軸支された第1カム20と第2カム30と、液体を流動するチューブ50と、チューブ50と第1カム20及び第2カム30との間に、カム駆動車76の回転中心Pから放射状に介在された複数のフィンガー40〜46とから構成されている。フィンガー40〜46は、それぞれが等角度を有して配設されている。
このような状態では、フィンガー押圧部21a,21b,21c,32とはそれぞれ同ピッチであり、フィンガー40〜46を押圧可能な状態となる。
なお、図示は省略しているが、フィンガー押圧部21a〜21c,32とは、回転中心Pに対して同心円上に形成され、この同心円で形成されるフィンガー押圧領域に、隣接する2本のフィンガーが当接可能な寸法になるように設定されている。
このような動作を繰り返すことにより、液体を流入口52側から流出口53側に向けて流動し、流出口53から吐出する(矢印F方向)。
図3は、図1のB−B切断面を示す部分断面図である。図3において、チューブ50は、チューブ枠12に設けられたチューブ案内溝121内に断面方向の大部分が挿入されて、その位置に保持されている(図中、二点鎖線で表す)。
なお、フィンガー40〜46とチューブ50の組立順序は入れ替え可能である。
マイクロポンプ10は、前述した第1の状態(図1、参照)から長期間停止させる場合、または駆動途中で停止し、一定期間停止状態が継続していることを検出した場合に、第2の状態及び第3の状態に移行する動作を自ら行う。
図4は、液体輸送機構101の第2の状態の一部を表す部分平面図である。第1の状態(図1、参照)から、さらに第1カム20を順方向(矢印R方向)に回転する。第2カム30は第1カム20に押動されて連動し、やがて、フィンガー押圧部32が液体の流出口側のフィンガー46の押圧を開放する位置まで、つまり、チューブ閉塞を開放する位置まで回転する。
図5は、液体輸送機構101の第3の状態の一部を表す部分平面図である。第2の状態(図4、参照)からさらに第1カム20のみを逆方向(矢印r方向)に回転し、貫通孔27が第2検出器としての光検出素子90と平面的に一致する位置まで到達する。光検出素子90から射出される光は貫通孔27を透過するため反射光は検出されない。従って、光検出素子90は、貫通孔27と一致していることを検出することができる。
(実施形態2)
図6は、本実施形態に係る液体輸送機構101の第2の状態の一部を表す部分平面図、図7は図6の部分断面図である。図6,7において、第1カム20には、実施形態1と同じ位置に回転位置検出マークとしての貫通孔27が設けられている。また、第1カム20の回転範囲の下部のチューブ枠12には、回転中心Pに対して貫通孔27と同心円上に第2検出器としての光検出素子90が配設されている(図2、参照)。
図8は、液体輸送機構101の第3の状態の一部を表す部分平面図である。第2の状態(図6、参照)からさらに第1カム20を逆方向(矢印r方向)に、貫通孔27が光検出素子90と平面的に一致する位置に到達するまで回転させる。光検出素子90から射出される光は貫通孔27を透過するため反射光は検出されない。従って、光検出素子90は、貫通孔27と一致していることを検出することができる。
(実施形態3)
(実施形態4)
本実施形態では、第1カム20または第2カム30に設けられる回転位置検出マークが導電性部材で構成されている。また、第1検出器、第2検出器、第3検出器のそれぞれが、導電性を有する弾性部材で構成されている。導電性部材は前述した回転位置検出マークの位置に、弾性部材はマイクロポンプの非可動部(例えば、チューブ枠12)の配設されている。
(実施形態5)
本実施形態では、第1カム20または第2カム30に設けられる回転位置検出マークが永久磁石により構成されている。また、第1検出器、第2検出器、第3検出器のそれぞれがホール素子で構成されている。永久磁石は前述した回転位置検出マークの位置に、ホール素子はマイクロポンプの非可動部(例えば、チューブ枠12)に固定されている。
(実施形態6)
(実施形態7)
(実施形態8)
なお、通信装置としては、無線通信装置または有線装置を採用できる。
また、マイクロポンプに検出器を備えなくてもよく、構造を簡素化することができる。そのことから、マイクロポンプの低コスト化を実現でき、マイクロポンプを使い捨てとするような場合のユーザーの経済的効果を高めることができる。
(実施形態9)
(実施形態10)
また、小型化が可能で、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、特に生体内に装着し、新薬の開発、治療などの医療用に好適である。
Claims (16)
- 弾性を有するチューブと、該チューブを円弧状に装着するチューブ案内溝を有するチューブ枠と、
前記チューブ案内溝の円弧の中心と回転中心が一致し、且つ正逆回転可能なモータに連動するカム駆動車と、
前記カム駆動車の中心軸に軸止され外周部にフィンガー押圧部を有する第1カムと、
前記カム駆動車の中心軸に回動可能に軸支され外周部にフィンガー押圧部を有する第2カムと、
前記チューブと前記第1カム及び前記第2カムそれぞれのフィンガー押圧部との間に前記回転中心から放射状に介設される複数のフィンガーと、を備え、
前記第1カムが順方向に回転するときに、前記第1カムが前記第2カムを同方向に押動回転して、前記第1カム及び前記第2カムそれぞれのフィンガー押圧部により前記複数のフィンガーを順次押圧し、前記複数のフィンガーにより前記チューブを液体の流入側から流出側に向かって順次閉塞、開放を繰り返し、液体を連続流動する第1の状態と、
前記第1の状態から前記第2カムのフィンガー押圧部が前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置を検出した時点で前記第1カムのみを逆方向に回転させる第2の状態と、
前記第2の状態から前記第1カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置を検出した時点で前記第1カムの回転を停止する第3の状態と、
を有し、
前記第3の状態から入力される駆動命令により前記第1の状態を継続することを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項1に記載のマイクロポンプにおいて、
前記第1カムが回転位置検出マークを有し、
前記第1の状態から前記第2カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記回転位置検出マークが到達したことを検出する第1検出器と、
前記第2の状態から前記第1カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記回転位置検出マークが到達したことを検出する第2検出器と、
を備えていることを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項2に記載のマイクロポンプにおいて、
前記第2のカムが回転位置検出マークを有し、
前記第1の状態から前記第2カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記第2カムの回転位置検出マークが到達したことを検出する第3検出器を、
備えていることを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項2に記載のマイクロポンプにおいて、
前記第2の状態から前記第1検出器にて検出した前記第1カムの位置から、前記第1カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記第1カムが到達するまでに必要な駆動パルス数を前記モータに加え、前記モータを停止することを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項3に記載のマイクロポンプにおいて、
前記第2の状態から前記第3検出器にて検出したときの前記第1カムの位置から、前記第1カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記第1カムが到達するまでに必要な駆動パルス数を前記モータに加え、前記モータを停止することを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項3または5に記載のマイクロポンプにおいて、
前記第1カムまたは前記第2カムに設けられる回転位置検出マークが光透過孔または光反射部材であって、
前記第1検出器または前記第2検出器または前記第3検出器のいずれかが、光検出素子であることを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項3に記載のマイクロポンプにおいて、
前記第1カムまたは前記第2カムに設けられる回転位置検出マークが導電性部材または導電性を有する弾性部材であって、
前記第1検出器または前記第2検出器または前記第3検出器のいずれかが、導電性を有する弾性部材または導電性部材であって、
前記導電性部材と前記弾性部材とが接続することにより前記第1カムまたは前記第2カムの回転位置を検出することを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項3に記載のマイクロポンプにおいて、
前記第1カムまたは前記第2カムに設けられる回転位置検出マークが磁石またはホール素子であって、
前記第1検出器または前記第2検出器または前記第3検出器のいずれかが、ホール素子または磁石であることを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のマイクロポンプにおいて、
前記マイクロポンプの停止状態が一定時間以上継続したことを検出し、前記第1の状態と前記第2の状態と前記第3の状態の動作を行い、前記第1カム及び前記第2カムそれぞれが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置で停止することを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項3に記載のマイクロポンプにおいて、
前記第1の状態から前記第1カムが1回転する時間を前記第1検出器、前記第2検出器、前記第3検出器のいずれかにて検出することを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項10に記載のマイクロポンプにおいて、
前記第1カムが1回転する時間を検出し、その検出結果を出力する通信装置をさらに備えることを特徴とするマイクロポンプ。 - 弾性を有するチューブと、該チューブを円弧状に装着するチューブ案内溝を有するチューブ枠と、前記チューブ案内溝の円弧の中心と回転中心が一致し、且つ正逆回転可能なモータに連動するカム駆動車と、前記カム駆動車の中心軸に軸止され外周部にフィンガー押圧部を有する第1カムと、前記カム駆動車の中心軸に回動可能に軸支され外周部にフィンガー押圧部を有する第2カムと、前記チューブと前記第1カム及び前記第2カムそれぞれのフィンガー押圧部との間に前記回転中心から放射状に介設される複数のフィンガーと、を備え、前記第1カムが順方向に回転するときに、前記第1カムが前記第2カムを同方向に押動回転して、前記第1カム及び前記第2カムそれぞれのフィンガー押圧部により前記複数のフィンガーを順次押圧し、前記複数のフィンガーにより前記チューブを液体の流入側から流出側に向かって順次閉塞、開放を繰り返し、液体を連続流動する第1の状態と、前記第1の状態から前記第2カムのフィンガー押圧部が前記複数のフィンガーの押圧を開放する位置を検出した時点で前記第1カムのみを逆方向に回転させる第2の状態と、前記第2の状態から前記第1カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置を検出した時点で前記第1カムの回転を停止する第3の状態と、を有するマイクロポンプであって、
通信装置を備え、
前記第2の状態及び前記第3の状態における位置を外部検出器にて検出し、
前記通信装置を介して検出結果を入力し、前記第1の状態から前記第3の状態の動作をすることを特徴とするマイクロポンプ。 - 弾性を有するチューブと、該チューブを円弧状に装着するチューブ案内溝を有するチューブ枠と、
前記チューブ案内溝の円弧の中心と回転中心が一致し、且つ正逆回転可能なモータに連動するカム駆動車と、
前記カム駆動車の中心軸に軸止され外周部にフィンガー押圧部を有する第1カムと、
前記カム駆動車の中心軸に回動可能に軸支され外周部にフィンガー押圧部を有する第2カムと、
前記チューブと前記第1カム及び前記第2カムそれぞれのフィンガー押圧部との間に前記回転中心から放射状に介設される複数のフィンガーと、を備え、
前記第1カムが1回転するために要するモータのパルス数と、前記複数のフィンガーが前記チューブを押圧しない初期状態から第1カムが前記第2カムに当接するために要するパルス数と、起動から停止まで駆動した総パルス数から、駆動停止時の第1カム、第2カムの位置及び第1カム、第2カムを前記初期状態にするために要するパルス数を算出し、前記モータを正転、逆転することにより前記初期状態を形成することを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項13に記載のマイクロポンプにおいて、
前記初期状態から前記チューブを液体の流入側から流出側に向かって順次閉塞、開放を繰り返して前記第1カムが所定の回転数に達するまで連続駆動した後、
前記第2カムが前記初期状態に達するまでの駆動パルス数を追加入力し、その後、前記第1カムを逆回転させ前記初期状態の位置に達するために必要な駆動パルス数を入力して前記モータを停止することを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項13に記載のマイクロポンプにおいて、
前記初期状態から前記チューブを液体の流入側から流出側に向かって順次閉塞、開放を繰り返して前記第1カムが所定の回転数に達するまで連続駆動した後、
前記第2カムが前記初期状態に達するまでの駆動パルス数を追加入力し、その後、前記モータを逆回転させて前記第2カムと流動方向末端のフィンガーとが係合してモータ負荷過大になり前記モータが回転できなくなったことを検出し、前記モータを停止して前記初期状態を形成することを特徴とするマイクロポンプ。 - 請求項13ないし請求項15のいずれか一項に記載のマイクロポンプにおいて、
前記マイクロポンプの駆動途中で停止させたとき、または停止状態が一定時間以上継続したことを検出し、各前記駆動パルス数から前記モータを正転、逆転することにより前記初期状態を形成することを特徴とするマイクロポンプ。
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