JP5895953B2

JP5895953B2 - Micro pump

Info

Publication number: JP5895953B2
Application number: JP2014011091A
Authority: JP
Inventors: 宮崎　肇; 肇宮崎; 和夫河角
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: JP2014088879A

Description

本発明は、振動体の振動を利用してカムを回転し、複数のフィンガーを蠕動駆動してチューブを圧閉、開放して流体を輸送するマイクロポンプに関する。 The present invention relates to a micropump that uses a vibration of a vibrating body to rotate a cam, and peristally drive a plurality of fingers to close and open a tube to transport a fluid.

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、ステップモータを駆動源とし、複数のローラを備えたロータを回転させ、ロータが複数のローラ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知られている（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 having 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. The structure which performs is known (for example, patent document 1).

特許第３１７７７４２号公報Japanese Patent No. 3177742

このような特許文献１では、駆動源としてステップモータを採用しており、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積層装着して構成しているため、薄型化が困難である。 In Patent Document 1, a step motor is employed as a drive source, and a motor module including a step motor, an output gear mechanism, and a control circuit, a rotor including a tube and a roller, and a pump module including a coupling element are stacked. It is difficult to reduce the thickness because it is mounted.

また、ステップモータ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、ステップモータは電磁ノイズを発生することが知られており、周囲の機器に悪影響を与えることが考えられる他、ステップモータ自身が周囲の機器の電磁ノイズの影響を受けることも考えられる。 Further, it is known that the step motor generates electromagnetic noise, and it is considered that the step motor itself may be adversely affected, and the step motor itself may be affected by the electromagnetic noise of the peripheral device.

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と回転軸が略一致するカムと、前記チューブの円弧形状部分と前記カムの間に介設されると共に、前記回転軸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伝達するロータと、圧電素子を有し、長手方向端部に前記ロータに当接する突起部を有する振動体と、が備えられ、前記圧電素子に交流電圧を印加することにより前記振動体が振動し、前記突起部から前記ロータ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圧して、前記チューブの圧閉と開放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 cam whose rotation axis substantially coincides with the center of the arc shape of the tube, and an arc of the tube A plurality of fingers interposed between the shape portion and the cam and radially disposed from the rotation shaft; a rotor for transmitting a rotational force to the cam; and a piezoelectric element, and a longitudinal end portion And a vibrating body having a protrusion abutting against the rotor, and applying an alternating voltage to the piezoelectric element vibrates the vibrating body, repeatedly applying a rotational force from the protrusion to the rotor, The cam sequentially presses the plurality of fingers from the fluid inflow side to the outflow side, and transports the fluid by repeatedly closing and releasing the tube.

本適用例によれば、カムの回転駆動源として振動体を用いてロータ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は回転トルクが大きいことから、従来技術のように減速ギヤ機構を必要とせず、また、モータ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が簡単になると共に、駆動源が振動体であるために小型、且つ薄型のマイクロポンプを実現できる。 According to this application example, the rotor is rotated using the vibrating body as a rotational drive source of the cam. Although details will be described in the embodiment, since the rotor driven by the vibrator has a large rotational torque, a reduction gear mechanism is not required as in the prior art, and a connection mechanism between the motor module and the pump module is also provided. It becomes unnecessary and the structure is simplified, and since the drive source is a vibrating body, a small and thin micro pump can be realized.

また、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く、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。 In addition, the vibrating body vibrates when an AC voltage is applied to the piezoelectric element, and does not generate electromagnetic noise because it rotates the rotor, and does not adversely affect surrounding equipment. It is not affected by. 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、前記ロータが円盤形状をなし、前記突起部が、前記ロータ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 2 In the micropump according to the application example described above, it is preferable that the rotor has a disk shape and the protrusion is disposed so as to abut on the outer peripheral side surface of the rotor.

振動体の突起部をロータの外周面に当接することにより、同じ振動体を同じ条件で振動させたときにロータ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。 By abutting the protrusion of the vibrating body on the outer peripheral surface of the rotor, the rotational torque of the rotor can be increased when the same vibrating body is vibrated under the same conditions, so that stable driving can be continued.

［適用例３］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ロータがリング形状をなし、前記突起部が、前記ロータ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 3 In the micropump according to the application example described above, it is preferable that the rotor has a ring shape, and the protrusion is disposed so as to abut on a ring-shaped inner peripheral side surface of the rotor.

このようにすれば、振動体をロータの外径よりも内側に配設することから、より小型化を実現できる。 With this configuration, the vibrating body is disposed on the inner side of the outer diameter of the rotor, so that further downsizing can be realized.

［適用例４］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ロータの回転軸が、前記カムの回転軸と一致し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 rotation axis of the rotor coincides with the rotation axis of the cam.

このような構成では、カムとロータとを同軸上に設けているために、前述した従来技術のような連結機構が不要となり、マイクロポンプをより小型化することができる。 In such a configuration, since the cam and the rotor are provided on the same axis, the connection mechanism as in the prior art described above is unnecessary, and the micropump can be further downsized.

［適用例５］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ロータが、前記カムの一方の平面に穿設された凹部の内部に形成され、前記突起部が、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 5 In the micropump according to the application example described above, the rotor is formed in a recess formed in one plane of the cam, and the protrusion comes into contact with the inner peripheral side surface of the recess. It is desirable that they are arranged as described above.

このような構成では、ロータをカムの内部にカムと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、小型化することができる。 In such a configuration, the rotor can be formed integrally with the cam inside the cam. Therefore, the structure can be simplified and the size can be reduced.

［適用例６］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ロータの前記突起部との当接面に回転方向に沿った溝が設けられ、前記突起部が、前記溝の内側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 6 In the micropump according to the application example described above, a groove along the rotation direction is provided on a contact surface of the rotor with the protrusion, and the protrusion is in contact with an inner side surface of the groove. It is preferable that it is disposed.

このようにロータに溝を設けることにより、薄板状の振動体が外部からの振動等により当接面から外れてしまうことを防止することができる。 By providing the grooves in the rotor in this way, it is possible to prevent the thin plate-like vibrating body from being detached from the contact surface due to external vibration or the like.

［適用例７］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記圧電素子に交流電圧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部とが、さらに備えられていることが好ましい。
なお、電源部としては、例えば、マイクロポンプの小型化に対して小型ボタン型電池を採用することが望ましい。 Application Example 7 Preferably, the micropump according to the application example further includes a control circuit unit that inputs an AC voltage to the piezoelectric element, and a power supply unit that supplies power to the control circuit unit. .
In addition, as a power supply part, it is desirable to employ | adopt a small button type battery with respect to size reduction of a micropump, for example.

制御回路部と電源部とは、マイクロポンプの外部に設けリード配線することも可能であるが、これらを内蔵することによりマイクロポンプとして一体化して、例えば生体内または生体表面に装着することがより容易に行えるという効果がある。 The control circuit unit and the power supply unit can be provided outside the micropump and lead-wired. However, the control circuit unit and the power supply unit can be integrated as a micropump by incorporating them and attached to the living body or the surface of the living body, for example. There is an effect that it can be easily performed.

［適用例８］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部のそれぞれが、前記チューブ及び前記カム及び前記複数のフィンガーと平面的に重ならない位置に分散配設されていることが好ましい。 Application Example 8 In the micropump according to the application example described above, each of the control circuit unit and the power supply unit is dispersedly disposed at a position where the tube, the cam, and the plurality of fingers do not overlap in plan view. It is preferable.

このようにすれば、制御回路部と電源部とがチューブ及びカム及びフィンガーと平面的に重ならないため、マイクロポンプをより薄型化することができる。 In this way, since the control circuit unit and the power supply unit do not overlap the tube, the cam, and the fingers in plan view, the micropump can be made thinner.

［適用例９］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記振動体が、前記複数のフィンガーと前記チューブに対して平面位置が重ならない位置に配設されていることが望ましい。 Application Example 9 In the micropump according to the application example described above, it is preferable that the vibrating body is disposed at a position where a planar position does not overlap with the plurality of fingers and the tube.

このようにすれば、小サイズの振動体を複数のフィンガー及びチューブと分散配設することから組立性を向上させることができる。 In this way, since the small-sized vibrating body is dispersedly arranged with the plurality of fingers and tubes, 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、前記電源部が単独で着脱可能であることが望ましい。 Application Example 10 In the micropump according to the application example described above, it is preferable that the power supply unit is detachable.

上記適用例に係るマイクロポンプは、駆動源として圧電素子を含む振動体を用いることにより、耐久性に優れ長時間にわたって使用することを可能にする。しかしその際、電源部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、電源部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。 The micropump according to the application example described above is excellent in durability and can be used for a long time by using a vibrating body including a piezoelectric element as a drive source. However, at that time, when a small battery is used as the power source, it is expected that the battery capacity will be insufficient during the period of use. Thus, if the power supply unit can be easily replaced independently, the micropump can be used continuously for a long time.

また、マイクロポンプを分解して電源部を交換する煩わしさを排除すると共に、交換時に電源部周辺の他の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。 Further, it is possible to eliminate the troublesomeness of disassembling the micropump and replacing the power supply unit, and to eliminate the problem of damaging other members around the power supply unit at the time of replacement.

［適用例１１］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ロータと前記カムとの間に、減速機構または増速機構がさらに設けられていることが望ましい。 Application Example 11 In the micropump according to the application example described above, it is preferable that a speed reduction mechanism or a speed increase mechanism is further 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、カムの回転速度を変えることができる。つまり、流体の流動量を適宜調整することができる。 Thus, the rotational speed of the cam can be changed by providing the speed reduction mechanism or speed increasing mechanism. That is, the amount of fluid flow can be adjusted as appropriate.

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。The micropump which concerns on Embodiment 1 is shown, (a) is a top view, (b) is a front view. 実施形態１に係る駆動部の構成を示す平面図。FIG. 3 is a plan view illustrating a configuration of a drive unit according to the first embodiment. 図２のＡ−Ｐ−Ｂ切断面を示す断面図。Sectional drawing which shows the AP cross section of FIG. 実施形態１に係る振動体の構成を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view illustrating a configuration of a vibrating body according to the first embodiment. 実施形態１に係る振動体の作用を模式的に示す部分平面図。FIG. 3 is a partial plan view schematically showing the action of the vibrating body according to the first embodiment. 実施形態１に係る振動体の突起部の動きを模式的に示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view schematically showing the movement of the protrusion of the vibrating body according to the first embodiment. 実施形態２に係る駆動部を示す部分断面図。FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating a drive unit according to a second embodiment. 実施形態２に係るロータを示す平面図。FIG. 6 is a plan view showing a rotor according to a second embodiment. 実施形態３に係る駆動部を示す部分断面図。FIG. 9 is a partial cross-sectional view illustrating a drive unit according to a third embodiment. 実施形態４に係る駆動部を示す断面図。Sectional drawing which shows the drive part which concerns on Embodiment 4. FIG.

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６は実施形態１に係るマイクロポンプを示し、図７，８は実施形態２、図９は実施形態３、図１０は実施形態４を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 6 show the micropump according to the first embodiment, FIGS. 7 and 8 show the second embodiment, FIG. 9 shows the third embodiment, and FIG. 10 shows the fourth embodiment.

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。また、流体を液体と表し説明する。
（実施形態１） 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. Further, the fluid will be described as a liquid.
(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 micropump 1 includes a drive unit 10 and a reservoir 11 that stores liquid.

駆動部１０は、第１機枠１４とチューブ案内枠１５と第２機枠１６とが積層装着され構成されている。図示は省略するが、これらによって構成される内部の空間には、カム、ロータ、振動体、複数のフィンガー、弾性を有するチューブ、制御回路部、電源部としての小型ボタン電池（以降、単に電池と表す）が備えられている。 The drive unit 10 is configured by stacking and mounting a first machine casing 14, a tube guide frame 15, and a second machine casing 16. Although not shown, an internal space constituted by these includes a cam, a rotor, a vibrating body, a plurality of fingers, an elastic tube, a control circuit unit, a small button battery as a power supply unit (hereinafter simply referred to as a battery). Represent).

第１機枠１４とチューブ案内枠１５と第２機枠１６とは、固定螺子９１によって積層され密着固定される。従って、前述した空間内は密閉され防水性が確保されている。 The first machine frame 14, the tube guide frame 15, and the second machine frame 16 are stacked and fixedly secured by a fixing screw 91. Therefore, the above-mentioned space is sealed and waterproofness is ensured.

また、第２機枠１６の上部には電池蓋１７が設けられており、電池蓋１７と第２機枠１６とは羅着固定されている。従って、電池蓋１７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。 Further, a battery lid 17 is provided on the upper part of the second machine casing 16, and the battery lid 17 and the second machine casing 16 are fixedly fixed. Accordingly, the battery lid 17 can be rotated and removed to take out or install the battery from the inside.

リザーバ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１１の内部圧力が一定に保たれる。 The reservoir 11 is placed in a recess provided on the upper surface side of the first machine casing 14, and is connected to the drive unit 10 by a tube 50. The reservoir 11 is made of a flexible material, and is deformed by the external atmospheric pressure when the internal liquid flows out, so that the internal pressure of the reservoir 11 is kept constant.

リザーバ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を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。 The liquid stored in the reservoir 11 is discharged from the outlet part 53 by repeatedly closing and releasing the tube 50 by the peristaltic motion of the driving part 10.

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機枠１６の図示を省略して表している。 Next, the configuration of the drive unit 10 will be described with reference to the drawings.
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 section of FIG. In FIG. 2, the second machine casing 16 is not shown.

まず、図２を参照して平面構成について説明する。本実施形態の駆動部１０は、一部が平面視して円弧形状に配設される弾性を有するチューブ５０と、チューブ５０の円弧形状の中心と回転軸Ｐが略一致するカム２０と、チューブ５０の円弧形状部分とカム２０の間に介設されると共に、回転軸Ｐから放射状にそれぞれ等間隔に配設される複数のフィンガー４０〜４６と、カム２０に回転力を伝達する円盤形状のロータ７０、ロータ７０の外周部に突起部８１ａが当接するよう配設される振動体８０と、制御回路部６０と、電池６１とから構成されている。 First, the planar configuration will be described with reference to FIG. The drive unit 10 of the present embodiment includes an elastic tube 50 that is partially arranged in an arc shape in plan view, a cam 20 in which the center of the arc shape of the tube 50 and the rotation axis P substantially coincide, and a tube A plurality of fingers 40 to 46 that are interposed between the arc-shaped portion 50 and the cam 20 and are arranged radially at equal intervals from the rotation axis P, and a disk-shaped that transmits the rotational force to the cam 20. The rotor 70, the vibrating body 80 disposed so that the protrusion 81 a comes into contact with the outer peripheral portion of the rotor 70, the control circuit unit 60, and the battery 61 are configured.

カム２０とロータ７０とはカム軸７５に軸止されている。従って、カム２０とロータ７０は回転軸を同一として一体で回転するよう構成される。 The cam 20 and the rotor 70 are fixed to the cam shaft 75. Therefore, the cam 20 and the rotor 70 are configured to rotate integrally with the same rotation axis.

なお、制御回路部６０と電池６１と振動体８０のそれぞれは、チューブ５０及びカム２０及びフィンガー４０〜４６と平面的に重ならない位置に分散配設されている。 Each of the control circuit unit 60, the battery 61, and the vibrating body 80 is distributed and disposed at positions that do not overlap the tube 50, the cam 20, and the fingers 40 to 46 in a planar manner.

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、回転軸Ｐから等距離の同心円上に形成される。 The cam 20 has irregularities in the outer peripheral direction, and finger pressing surfaces 21a to 21d are formed on the outermost peripheral portion. The finger pressing surfaces 21 a to 21 d are formed on concentric circles equidistant from the rotation axis P.

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。また、各フィンガー押圧面間のピッチは等しい。 Moreover, the circumferential pitch and outer shape of the finger pressing surface 21a and the finger pressing surface 21b, the finger pressing surface 21b and the finger pressing surface 21c, the finger pressing surface 21c and the finger pressing surface 21d, and the finger pressing surface 21d and the finger pressing surface 21a Are equally formed. Moreover, the pitch between each finger pressing surface is equal.

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と回転軸Ｐと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、回転軸Ｐから延長した直線部２４で結ばれている。 Each of the finger pressing surfaces 21 a to 21 d is formed with a concentric circular arc portion 23 centering on the finger pressing slope 22 and the rotation axis P. The arc portion 23 is provided at a position where the fingers 40 to 46 are not pressed.
Further, one end of each of the finger pressing surfaces 21a, 21b, 21c, and 21d and the arc portion 23 are connected by a linear portion 24 that extends from the rotation axis P.

チューブ５０は、チューブ案内枠１５に形成されたチューブ案内溝１５ｃ内に装着され、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。他方の端部は液体を流入する流入口部５２であり、液体を収容するリザーバ１１に接続され、液体流動部５１がリザーバ１１内に連通されている。 The tube 50 is mounted in a tube guide groove 15 c formed in the tube guide frame 15, and one end portion is an outflow port portion 53 that discharges liquid to the outside, and protrudes outside the micropump 1. The other end is an inflow port portion 52 into which liquid flows in, and is connected to the reservoir 11 that stores the liquid, and the liquid flow portion 51 is communicated with the reservoir 11.

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、回転軸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１５ｃ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４１を例示して説明する。フィンガー４１は、円柱状の軸部４１ａと、軸部４１ａの一方の端部に設けられる鍔形状のチューブ押圧部４１ｃと、他方の端部が半球状に丸められたカム当接部４１ｂと、から構成されている。 The tube 50 is mounted in a tube guide groove 15 c formed so that the range pressed by the fingers 40 to 46 is concentric with the rotation axis P. In addition, since the fingers 40-46 are each formed in the same shape, the finger 41 is illustrated and demonstrated. The finger 41 includes a columnar shaft portion 41a, a bowl-shaped tube pressing portion 41c provided at one end portion of the shaft portion 41a, a cam contact portion 41b whose other end portion is rounded into a hemisphere, It is composed of

フィンガー４０〜４６は、フィンガー案内溝１５ｂに沿って進退可能であり、カム２０によって外側方向に押圧され、チューブ５０を圧閉して液体流動部５１を閉塞する。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の中心とほぼ一致している。 The fingers 40 to 46 can advance and retreat along the finger guide groove 15 b and are pressed outward by the cam 20 to close the tube 50 and close the liquid flow part 51. The center positions of the fingers 40 to 46 in the cross-sectional direction substantially coincide with the center of the tube 50.

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。第１機枠１４とチューブ案内枠１５と第２機枠１６は、互いに積層されて周縁部を複数の固定螺子９１（図示は省略）によって密着固定されている。 Next, a cross-sectional configuration of the drive unit 10 will be described with reference to FIG. The first machine frame 14, the tube guide frame 15, and the second machine frame 16 are stacked on each other and their peripheral portions are closely fixed by a plurality of fixing screws 91 (not shown).

第１機枠１４とチューブ案内枠１５と第２機枠１６とが固定された状態で、内部に空間３０が形成され、この空間３０内にカム２０、ロータ７０、振動体８０、制御回路部６０、電池６１が配設されている。 A space 30 is formed inside the first machine frame 14, the tube guide frame 15, and the second machine frame 16. The cam 20, the rotor 70, the vibrating body 80, and the control circuit unit are formed in the space 30. 60 and a battery 61 are disposed.

カム２０とロータ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７０とはカム軸７５を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７５ａ，７５ｂを有している。 The cam 20 and the rotor 70 are axially fixed to the cam shaft 75. Therefore, the cam 20 and the rotor 70 can rotate integrally with the cam shaft 75 as a rotation axis. The cam shaft 75 has shaft portions 75a and 75b at both ends.

軸部７５ａは第２機枠１６に設けられる軸受９２の軸穴９２ａに挿入され、軸部７５ｂは第１機枠１４に設けられる軸受９３の軸穴９３ａに挿入され、軸受９２，９３によって軸支されている。軸穴９２ａ，９３ａは貫通していない。 The shaft portion 75 a is inserted into the shaft hole 92 a of the bearing 92 provided in the second machine frame 16, and the shaft portion 75 b is inserted into the shaft hole 93 a of the bearing 93 provided in the first machine frame 14. It is supported. The shaft holes 92a and 93a do not penetrate.

ロータ７０の外周部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、振動体８０との当接面７２である。 A groove 71 is formed in the outer peripheral portion of the rotor 70 along the rotation direction, and an inner side surface of the groove 71 is a contact surface 72 with the vibrating body 80.

振動体８０は、ロータ７０の溝７１の断面方向のほぼ中央に配設されると共に、振動体固定軸９０に固定螺子９８によって固定されている。なお、振動体８０については、図４〜図６を参照して後述する。 The vibrating body 80 is disposed substantially at the center in the cross-sectional direction of the groove 71 of the rotor 70, and is fixed to the vibrating body fixing shaft 90 by a fixing screw 98. The vibrating body 80 will be described later with reference to FIGS.

第１機枠１４の内面には回路基板６３が設けられており、電池６１の下面から振動体８０の下方まで延在され、その表面には接続パターンが形成されている。回路基板６３の上面には制御回路部６０と電池６１とが載置または接続されている。 A circuit board 63 is provided on the inner surface of the first machine casing 14 and extends from the lower surface of the battery 61 to below the vibrating body 80, and a connection pattern is formed on the surface thereof. A control circuit unit 60 and a battery 61 are placed or connected to the upper surface of the circuit board 63.

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８０の複数の電極と接続されている。 The control circuit unit 60 includes a power supply circuit, an oscillation circuit, and the like (both not shown). The power supply circuit is connected to the electrode of the battery 61, and the oscillation circuit is connected to the plurality of electrodes of the vibrating body 80.

電池６１は、下方がマイナス電極であり、側面がプラス電極であって、マイナス電極が回路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を介して対応する回路パターンに接続される。 The battery 61 has a negative electrode on the lower side and a positive electrode on the side surface, and the negative electrode is directly connected to the circuit pattern. The plus electrode is connected to the corresponding circuit pattern via the battery terminal 62.

電池６１は、外周の２／３程度がチューブ案内枠１５によって案内されて保持されている。一方、電池６１の上方には電池蓋１７が設けられている。電池蓋１７には雄螺子１８が形成されており、第２機枠１６に形成される雌螺子と羅着される。 The battery 61 is held by being guided by the tube guide frame 15 about 2/3 of the outer periphery. On the other hand, a battery lid 17 is provided above the battery 61. A male screw 18 is formed on the battery lid 17, and is screwed with a female screw formed on the second machine casing 16.

電池蓋１７の上面には開閉溝１７ａが形成されており、この開閉溝１７ａにドライバやコイン等を挿入して回転することで電池蓋１７を開閉することが可能である。つまり、電池蓋１７を外して電池６１を取り出し、電池６１を装着して電池蓋１７を締め付けることにより、電池６１を回路基板６３に圧設する。この際、電池蓋１７と第２機枠１６との間は密着され、この部分も空間３０を密閉している。 An opening / closing groove 17a is formed on the upper surface of the battery lid 17, and the battery lid 17 can be opened / closed by inserting a driver or a coin into the opening / closing groove 17a and rotating it. That is, the battery 61 is removed by removing the battery lid 17, the battery 61 is attached, and the battery lid 17 is tightened to press the battery 61 on the circuit board 63. At this time, the battery lid 17 and the second machine casing 16 are in close contact with each other, and this portion also seals the space 30.

なお、電池蓋１７の開閉構造としては、螺着固定の他にバヨネット構造、圧入構造、固定螺子による構造等から選択することが可能である。 The battery lid 17 can be selected from an open / close structure such as a bayonet structure, a press-fit structure, and a structure using a fixing screw in addition to screwing and fixing.

また、チューブ５０及びフィンガー４０〜４６は、それぞれチューブ案内枠１５に設けられる断面形状が略Ｕ字型のフィンガー案内溝１５ｂ及びチューブ案内溝１５ｃに挿着した後、開放面を第２機枠１６で蓋をすることにより保持される。 In addition, the tube 50 and the fingers 40 to 46 are inserted into the finger guide groove 15b and the tube guide groove 15c having a substantially U-shaped cross section provided in the tube guide frame 15, respectively, and then the open surface of the second machine frame 16 is set. It is held by covering with.

チューブ案内溝１５ｃの外側方向にはチューブ案内壁１５ｄ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。 A tube guide wall 15d is provided in the outer direction of the tube guide groove 15c, and restricts the movement of the tube 50 when the tubes 40-46 are closed.

続いて、振動体８０について図面を参照して説明する。
図４は振動体の構成を示す斜視図である。振動体８０は、図４に示すように、ほぼ長方形の薄板形状をしている。振動体８０は、補強板８１の表面に板状の圧電素子８２、圧電素子８２の表面に電極８４を積層し、裏面に板状の圧電素子８３、圧電素子８３の表面に電極８５が積層されて構成されている。 Next, the vibrating body 80 will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the vibrating body. As shown in FIG. 4, the vibrating body 80 has a substantially rectangular thin plate shape. The vibrating body 80 has a plate-like piezoelectric element 82 on the surface of the reinforcing plate 81, an electrode 84 on the surface of the piezoelectric element 82, and a plate-like piezoelectric element 83 on the back surface and an electrode 85 on the surface of the piezoelectric element 83. Configured.

圧電素子８２，８３はそれぞれ長方形をなし、交流電圧を印加することにより、長手方向に伸張・収縮する。圧電素子８２，８３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 piezoelectric elements 82 and 83 each have a rectangular shape, and expand and contract in the longitudinal direction by applying an alternating voltage. The material of the piezoelectric elements 82 and 83 is not particularly limited. Lead zirconate titanate (PZT), crystal, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, lead zinc niobate , Lead scandium niobate and the like can be used.

補強板８１は、振動体８０の全体を補強する機能を有しており、振動体８０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８１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 plate 81 has a function of reinforcing the entirety of the vibrating body 80, and prevents the vibrating body 80 from being damaged by over-amplitude or external force. Although it does not specifically limit as a material of the reinforcement board 81, For example, it is desirable that they are metal materials, such as stainless steel, aluminum or an aluminum alloy, titanium or a titanium alloy, copper or a copper-type alloy.

圧電素子８２，８３は、補強板８１よりも厚さが薄いものであることが好ましい。これにより、振動体８０をより高い効率で振動させることができる。 The piezoelectric elements 82 and 83 are preferably thinner than the reinforcing plate 81. Thereby, the vibrating body 80 can be vibrated with higher efficiency.

補強板８１は、圧電素子８２，８３に対する共通の電極としての機能をも有している。すなわち、圧電素子８２には電極８４と補強板８１とによって交流電圧が印加され、圧電素子８３には電極８５と補強板８１とによって交流電圧が印加される。 The reinforcing plate 81 also has a function as a common electrode for the piezoelectric elements 82 and 83. That is, an AC voltage is applied to the piezoelectric element 82 by the electrode 84 and the reinforcing plate 81, and an AC voltage is applied to the piezoelectric element 83 by the electrode 85 and the reinforcing plate 81.

圧電素子８２，８３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８１も長手方向に繰り返し伸縮する。すなわち、圧電素子８２，８３に交流電圧を印加すると、振動体８０は図４の矢印で示すように長手方向に微小な振幅で振動する。 The piezoelectric elements 82 and 83 repeatedly expand and contract in the longitudinal direction when an AC voltage is applied, and accordingly, the reinforcing plate 81 repeatedly expands and contracts in the longitudinal direction. That is, when an AC voltage is applied to the piezoelectric elements 82 and 83, the vibrating body 80 vibrates with a minute amplitude in the longitudinal direction as indicated by an arrow in FIG.

補強板８１の両端部には、それぞれ突起部８１ａ，８１ｂが一体的に形成されている。図２及び図３に示すように、振動体８０は突起部８１ａがロータ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。 Protrusions 81a and 81b are integrally formed at both ends of the reinforcing plate 81, respectively. As shown in FIGS. 2 and 3, the vibrating body 80 is disposed so that the protrusion 81 a contacts the outer peripheral side surface (contact surface 72) of the rotor 70.

次に、振動体８０の作用について図面を参照して説明する。
図５は振動体の作用を模式的に示す部分平面図、図６は突起部の動きを模式的に示す説明図である。図５において、突起部８１ａは、補強板８１の中央部（中心線Ｇ）からずれた位置（図示の構成では角部）に設けられている。 Next, the operation of the vibrating body 80 will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a partial plan view schematically showing the action of the vibrating body, and FIG. 6 is an explanatory view schematically showing the movement of the protrusion. In FIG. 5, the protrusion 81 a is provided at a position (corner in the illustrated configuration) that is shifted from the center (center line G) of the reinforcing plate 81.

また、図示の構成では、反対側の角部に突起部８１ａとは対称的に同様な突起部８１ｂが設けられているが、本実施形態で使用されていない。 Further, in the configuration shown in the figure, a protrusion 81b similar to the protrusion 81a is provided at the opposite corner, but this is not used in the present embodiment.

また、補強板８１の長手方向のほぼ中央からは、腕部８１ｃが突設されている。この腕部８１ｃの先端部には固定用孔８１ｄが開設されており、この固定用孔８１ｄに固定螺子９８（図３、参照）が挿通される。 Further, an arm portion 81 c is projected from substantially the center in the longitudinal direction of the reinforcing plate 81. A fixing hole 81d is formed at the tip of the arm portion 81c, and a fixing screw 98 (see FIG. 3) is inserted into the fixing hole 81d.

図３に示すように、振動体８０は、腕部８１ｃにおいて第１機枠１４に植立される振動体固定軸９０に固定螺子９８により固定される。つまり、振動体８０は、腕部８１ｃによって支持されている。これにより、振動体８０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。 As shown in FIG. 3, the vibrating body 80 is fixed by a fixing screw 98 to a vibrating body fixing shaft 90 planted on the first machine casing 14 in the arm portion 81 c. That is, the vibrating body 80 is supported by the arm portion 81c. Thereby, the vibrating body 80 can vibrate freely and vibrates with a relatively large amplitude.

なお、振動体８０は腕部８１ｃの弾性によって、突起部８１ａがロータ７０の外周側面の当接面７２に圧接された状態で配設されている。 The vibrating body 80 is disposed in a state where the protrusion 81 a is pressed against the contact surface 72 on the outer peripheral side surface of the rotor 70 by the elasticity of the arm portion 81 c.

また、振動体８０は、ロータ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７０の厚さよりも薄い。また、振動体８０の厚さは、ロータ７０の外周面に形成される溝７１の断面方向の幅よりも薄くすることがより好ましい。 In addition, the vibrating body 80 is disposed in a posture substantially parallel to the rotor 70 in the cross-sectional direction and is thinner than the thickness of the rotor 70. Further, the thickness of the vibrating body 80 is more preferably made thinner than the width of the groove 71 formed in the outer peripheral surface of the rotor 70 in the cross-sectional direction.

上述したように、圧電素子８２，８３に交流電圧を印加すると振動体８０が伸縮し、突起部８１ａは、図６の矢印ｒに示すような楕円運動を繰り返す。 As described above, when an AC voltage is applied to the piezoelectric elements 82 and 83, the vibrating body 80 expands and contracts, and the protrusion 81a repeats elliptical motion as indicated by the arrow r in FIG.

そこで、突起部８１ａがロータ７０の当接面７２に当接された状態で、圧電素子８２，８３に交流電圧を印加して振動体８０を振動させると、振動体８０が伸張するときに突起部８１ａから摩擦力（押圧力）を受け、この押圧力の繰り返しでロータ７０が時計周り方向（矢印Ｒ）方向に回転する。 Therefore, when the vibrating body 80 is vibrated by applying an AC voltage to the piezoelectric elements 82 and 83 in a state where the protruding portion 81a is in contact with the contact surface 72 of the rotor 70, the protrusion is generated when the vibrating body 80 expands. The friction force (pressing force) is received from the portion 81a, and the rotor 70 rotates in the clockwise direction (arrow R) by repeating this pressing force.

圧電素子８２，８３に印加する周波数は特に限定されないが、振動体８０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８０の振幅が大きくなり、高い効率でロータ７０を回転駆動することができる。 The frequency applied to the piezoelectric elements 82 and 83 is not particularly limited, but is preferably approximately the same as the resonance frequency of vibration (longitudinal vibration) of the vibrating body 80. Thereby, the amplitude of the vibrating body 80 becomes large, and the rotor 70 can be rotationally driven with high efficiency.

なお、振動体８０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８１ａを楕円振動させることがより好ましい。これにより、より高い効率でロータ７０を回転駆動させることができる。以下、この点について説明する。 The vibrating body 80 mainly longitudinally vibrates in the longitudinal direction, but it is more preferable to resonate the longitudinal vibration and the bending vibration and cause the protrusion 81a to elliptically vibrate. Thereby, the rotor 70 can be rotationally driven with higher efficiency. Hereinafter, this point will be described.

図５に示すように、振動体８０がロータ７０を回転駆動するとき、突起部８１ａは、ロータ７０から図５中の矢印で表す反力ｆを受ける。本実施形態では、突起部８１ａが振動体８０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８０は、この反力ｆによって図５に示すように面内方向に屈曲するように変形、振動する。なお、図５では、振動体８０の変形を誇張して表している。 As shown in FIG. 5, when the vibrating body 80 rotationally drives the rotor 70, the protrusion 81 a receives a reaction force f represented by an arrow in FIG. 5 from the rotor 70. In the present embodiment, the protrusion 81 a is provided at a position shifted from the center line G of the vibrating body 80. Accordingly, the vibrating body 80 is deformed and vibrated by the reaction force f so as to bend in the in-plane direction as shown in FIG. In FIG. 5, the deformation of the vibrating body 80 is exaggerated.

印加電圧の周波数、振動体８０の形状・大きさ・突起部８１ａ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８１ａは、図６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 body 80, the position of the protrusion 81a, etc., the frequency of the bending vibration and the frequency of the longitudinal vibration resonate, the amplitude increases, and the protrusion 81a is displaced (ellipse vibration) substantially along an ellipse, as represented by an arrow r in FIG.

これにより、振動体８０の１回の振幅において、突起部８１ａがロータ７０を回転方向に送るときには、突起部８１ａがロータ７０により強い力で圧接され、突起部８１ａが戻るときには、ロータ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８０の振動をロータ７０の回転より高い効率で変換することができる。 Accordingly, when the protrusion 81a sends the rotor 70 in the rotation direction with one amplitude of the vibrating body 80, the protrusion 81a is pressed against the rotor 70 with a strong force, and when the protrusion 81a returns, Since the frictional force can be reduced or eliminated, the vibration of the vibrating body 80 can be converted with higher efficiency than the rotation of the rotor 70.

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２を参照して説明する。カム２０は、振動体８０からロータ７０を介して回転される（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を押圧する。 Next, the operation relating to the transport of the liquid according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The cam 20 is rotated from the vibrating body 80 via the rotor 70 (shown in the direction of arrow R). The finger 44 is pressed by the finger pressing surface 21 d of the cam 20.

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。 The finger 45 is in contact with a joint portion between the finger pressing surface 21d and the finger pressing slope 22 and closes the tube 50. In addition, the finger 46 presses the tube 50 on the finger pressing slope 22, but the finger 46 is smaller than the pressing amount of the finger 44 and does not completely close the tube 50.

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。 The fingers 41 to 43 are in the range of the arc portion 23 of the cam 20 and are in an initial position where they are not pressed. In addition, the finger 40 is in contact with the finger pressing slope 22 of the cam 20, but the tube 50 is not yet closed at this position.

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。 When the cam 20 is further rotated in the direction of arrow R from this position, the fingers 50 and 46 are pressed in this order by the finger pressing surface 21d of the cam 20, and the tube 50 is closed. The finger 44 is released from the finger pressing surface 21d, and the tube 50 is opened. The liquid flows into the liquid flow portion 51 at a position where the pressure closure is released from the finger of the tube 50 or a position where the pressure closure is not yet performed.

カム２０を振動体８０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。 When the cam 20 is further rotated by the vibrating body 80, the finger pressing slope 22 sequentially presses the fingers 40, 41, 42, and 43 in order, and when the finger pressing surface 21c is reached, the tube 50 is closed.
By repeating such an operation, the liquid flows from the inlet portion 52 side toward the outlet portion 53 side and is discharged from the outlet portion 53.

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、１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。このような複数のフィンガー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。 At this time, two of the plurality of fingers come into contact with the finger pressing surface of the cam 20, and when moving to a position where the next finger is pressed, one of the fingers is pressed. In this way, by repeating the state in which two fingers are pressed and the state in which one finger is pressed, a state in which at least one finger always press-closes the tube 50 is formed. Such a structure of the micropump by the movement of a plurality of fingers is called a peristaltic drive system.

上述した本実施形態のマイクロポンプ１は、平板状の振動体８０を用いてロータ７０を回転し、カム２０を回転する構造であり、摩擦力（押圧力）によってロータ７０を駆動することから、従来技術のステップモータのように磁力で駆動する場合と異なり、駆動力が高い。従って、従来技術のように減速ギヤ機構を必要とせず、また、モータ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が簡単になると共に、小型、且つ薄型のマイクロポンプを実現できる。 The micropump 1 of the present embodiment described above has a structure in which the rotor 70 is rotated using the plate-shaped vibrating body 80 and the cam 20 is rotated, and the rotor 70 is driven by frictional force (pressing force). Unlike a conventional step motor, which is driven by magnetic force, the driving force is high. Accordingly, a reduction gear mechanism is not required as in the prior art, and a connection mechanism between the motor module and the pump module is not required, the structure is simplified, and a small and thin micro pump can be realized.

また、構造を前述した従来技術に比べて極めて簡単にすることができ、製造コストを低減することができる。 Further, the structure can be greatly simplified as compared with the above-described prior art, and the manufacturing cost can be reduced.

また、振動体８０の面内振動をロータ７０の回転に直接変換すること、ロータ７０の回転軸に対して垂直方向に回転力を加えること、により、エネルギーロスが小さく、ロータ７０を高い効率で回転駆動することができる。 Further, by directly converting the in-plane vibration of the vibrating body 80 into rotation of the rotor 70 and applying a rotational force in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotor 70, energy loss is small, and the rotor 70 is made highly efficient It can be rotated.

また、ロータ７０とカム２０の回転軸が一致していることから前述した従来技術のような連結機構が不要となり、より一層小型のマイクロポンプを実現できる。 Further, since the rotation axes of the rotor 70 and the cam 20 are coincident with each other, the connection mechanism as in the prior art described above becomes unnecessary, and a further miniaturized micro pump can be realized.

また、ロータ７０には、回転方向に沿った溝７１が設けられ、振動体８０の突起部８１ａが、溝７１の内側側面（当接面７２）に当接するよう配設することにより、薄板状の振動体８０が外部からの振動、衝撃等により当接面７２から外れてしまうことを防止することができる。 Further, the rotor 70 is provided with a groove 71 along the rotation direction, and the protrusion 81 a of the vibrating body 80 is disposed so as to contact the inner side surface (contact surface 72) of the groove 71, thereby forming a thin plate shape. It is possible to prevent the vibrating body 80 from being detached from the contact surface 72 due to external vibration, impact, or the like.

また、本実施形態では、制御回路部６０と、制御回路部６０に電力を供給する電池６１が、さらに備えられているために、これらを別に備えるよりも、例えば、マイクロポンプ１を生体内または生体表面に装着することがより容易に行えるという効果がある。 Moreover, in this embodiment, since the control circuit unit 60 and the battery 61 that supplies power to the control circuit unit 60 are further provided, for example, the micropump 1 is disposed in the living body or in a living body, rather than including these separately. There is an effect that it can be more easily attached to the surface of a living body.

また、制御回路部６０と電池６１及び振動体８０のそれぞれが、チューブ５０及びカム２０及びフィンガー４０〜４６と平面的に重ならない位置に分散配設することにより、マイクロポンプをより薄型化することができ、さらに組立性が向上する。 Further, the control circuit 60, the battery 61, and the vibrating body 80 are dispersedly arranged at positions where they do not overlap with the tube 50, the cam 20, and the fingers 40 to 46, thereby making the micropump thinner. As a result, the assembly is further improved.

さらに、駆動源として圧電素子８２，８３を含む振動体８０を用いている。圧電素子８２，８３は駆動による劣化がほとんどないことにより、耐久性に優れ長時間にわたって使用することを可能にする。しかしその際、小型ボタン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６１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１を継続使用することができる。 Furthermore, a vibrating body 80 including piezoelectric elements 82 and 83 is used as a drive source. Since the piezoelectric elements 82 and 83 are hardly deteriorated by driving, they have excellent durability and can be used for a long time. However, at that time, when a small button type battery is used, it is expected that the battery capacity is insufficient during the period of use. Therefore, if the battery 61 can be easily replaced by itself, the micropump 1 can be continuously used for a long time.

また、マイクロポンプを分解して電池を交換する煩わしさを排除すると共に、交換時に電池周辺の他の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。
（実施形態２） Further, it is possible to eliminate the troublesomeness of disassembling the micropump and replacing the battery, and to eliminate the problem of damaging other members around the battery at the time of replacement.
(Embodiment 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、ロータをリング形状とし、振動体８０の突起部８１ａがロータ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, the micro pump according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. The second embodiment is characterized in that the rotor is formed in a ring shape, and the protruding portion 81a of the vibrating body 80 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７は、実施形態２に係る駆動部を示す部分断面図、図８はロータを示す平面図である。図７及び図８において、ロータ１７０は、図示下面方向から凹部を形成してリング形状をなしている。そして、この凹部内に振動体８０が配設されている。 FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing the drive unit according to the second embodiment, and FIG. 8 is a plan view showing the rotor. 7 and 8, the rotor 170 has a ring shape by forming a recess from the lower surface in the drawing. And the vibrating body 80 is arrange | positioned in this recessed part.

ロータ１７０のリング形状内周側面には溝１７１が形成されている。この溝１７１の内周側面は、振動体８０に設けられる突起部８１ａが当接する当接面１７２である。 A groove 171 is formed in the ring-shaped inner peripheral side surface of the rotor 170. An inner peripheral side surface of the groove 171 is an abutting surface 172 with which a protrusion 81 a provided on the vibrating body 80 abuts.

ロータ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る。 Similarly to the first embodiment, the rotor 170 is configured to rotate together with the cam 20 so as to overlap the cam shaft 75 and rotate integrally therewith.

また、振動体８０は、腕部８１ｃ（図４、参照）の先端部において、第１機枠１４に植立された振動体固定軸９０に固定螺子９８により固定されている。 The vibrating body 80 is fixed to the vibrating body fixing shaft 90 planted in the first machine frame 14 by a fixing screw 98 at the tip of the arm portion 81c (see FIG. 4).

なお、振動体８０の構成及び駆動作用は実施形態１（図４〜図６、参照）と同じであるが、突起部８１ａはロータ１７０のリング形状内周側面の当接面１７２に当接し、ロータ１７０を時計回り方向（図中、矢印Ｒ方向）に回転させる。 The configuration and driving action of the vibrating body 80 are the same as those in the first embodiment (see FIGS. 4 to 6), but the protrusion 81a contacts the contact surface 172 on the ring-shaped inner peripheral surface of the rotor 170, The rotor 170 is rotated clockwise (in the direction of arrow R in the figure).

従って、このような構成によれば、ロータ１７０をリング形状とし、振動体８０の突起部８１ａをロータ１７０のリング形状内周側面の当接面１７２に当接するよう配設している。従って、振動体８０はロータ１７０の外径よりも内側に配設することから、より小型化を実現でき、制御回路部６０及び電池６１（図３、参照）のレイアウト設計が容易になるという効果がある。
（実施形態３） Therefore, according to such a configuration, the rotor 170 has a ring shape, and the protruding portion 81a of the vibrating body 80 is disposed so as to contact the contact surface 172 of the ring-shaped inner peripheral side surface of the rotor 170. Therefore, since the vibrating body 80 is disposed on the inner side of the outer diameter of the rotor 170, the size can be further reduced, and the layout design of the control circuit unit 60 and the battery 61 (see FIG. 3) can be facilitated. There is.
(Embodiment 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、前述した実施形態２の構造をさらに簡素化するもので、ロータが、カム２０の一方の平面に穿設された凹部の内部に形成され、振動体８０に設けられる突起部８１ａ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２との相違個所を中心に説明する。 Next, a micro pump according to Embodiment 3 will be described with reference to the drawings. The third embodiment further simplifies the structure of the second embodiment described above. The rotor is formed inside a recess formed in one plane of the cam 20, and a protrusion 81 a provided on the vibrating body 80. Is characterized in that it is disposed so as to contact the inner peripheral side surface of the recess. Therefore, the description will focus on the differences from the second embodiment.

図９は、実施形態３に係る駆動部を示す部分断面図である。図９において、カム２０の下面（第１機枠１４方向の面）には凹部が穿設され、この凹部内に振動体８０が配設されている。 FIG. 9 is a partial cross-sectional view illustrating a drive unit according to the third embodiment. In FIG. 9, a recess is formed in the lower surface (the surface in the direction of the first machine casing 14) of the cam 20, and a vibrating body 80 is disposed in the recess.

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８０に設けられる突起部８１ａが当接する当接面１７２が形成される。つまり、ロータ機能がカム２０に一体で形成されている。 A groove 171 is formed on the inner peripheral side surface, and an abutting surface 172 is formed on the inner side surface of the groove 171 so that the protrusion 81 a provided on the vibrating body 80 abuts. That is, the rotor function is formed integrally with the cam 20.

また、振動体８０は、腕部８１ｃの先端部（図４、参照）において、第１機枠１４に植立された振動体固定軸９０に固定螺子９８により固定されている（図８も参照）。 Further, the vibrating body 80 is fixed to the vibrating body fixing shaft 90 planted in the first machine casing 14 by a fixing screw 98 at the tip end portion (see FIG. 4) of the arm portion 81c (see also FIG. 8). ).

なお、振動体８０の構成及び駆動作用は実施形態１（図４〜図６、参照）と同じであるが、実施形態２（図８、参照）と同様に、突起部８１ａはロータ１７０のリング形状内周側面の当接面１７２に当接し、ロータ１７０を時計回り方向（図中、矢印Ｒ方向）に回転させる。 The configuration and driving action of the vibrating body 80 are the same as those in the first embodiment (see FIGS. 4 to 6), but the protrusion 81a is a ring of the rotor 170 as in the second embodiment (see FIG. 8). Abutting on the abutting surface 172 on the inner peripheral side surface of the shape, the rotor 170 is rotated clockwise (in the direction of arrow R in the figure).

従って、上述した構成によれば、ロータをカム２０の内部にカムと一体形成していることになるので、構造をより簡単にすることができ、また、小型化することができる。
（実施形態４） Therefore, according to the above-described configuration, since the rotor is integrally formed with the cam 20 in the cam 20, the structure can be further simplified and the size can be reduced.
(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７０とカム２０との間に減速機構または増速機構が、さらに設けられていることに特徴を有する。なお、ここでは減速機構の１例を示して説明する。 Next, a micro pump according to Embodiment 4 will be described with reference to the drawings. The fourth embodiment is characterized in that a speed reduction mechanism or a speed increasing mechanism is further provided between the rotor 70 and the cam 20. Here, an example of the speed reduction mechanism will be described.

図１０は、実施形態４に係る駆動部を示す断面図である。図１０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７０に設けられるロータ歯車１０５と、カム歯車１０１とロータ歯車１０５とに歯合する中間車１０２とから構成されている。 FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a drive unit according to the fourth embodiment. In FIG. 10, the speed reduction mechanism of the present embodiment includes a cam gear 101 provided on the cam 20, a rotor gear 105 provided on the rotor 70, and an intermediate wheel 102 that meshes with the cam gear 101 and the rotor gear 105. Has been.

カム歯車１０１は、カム２０と共にカム軸７５に軸止され、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１機枠１４に備えられる軸受９４と、中間車受１１０に設けられる軸受９５によって軸支されている。なお、中間車受１１０は、第１機枠１４に固定螺子等で固定されている。 The cam gear 101 is fixed to the cam shaft 75 together with the cam 20, and is supported by bearings 92 and 93. The intermediate wheel 102 has an intermediate gear 103 and is pivotally supported by a bearing 94 provided in the first machine casing 14 and a bearing 95 provided in the intermediate wheel receiver 110. The intermediate wheel receiver 110 is fixed to the first machine casing 14 with a fixing screw or the like.

一方、ロータ歯車１０５は、ロータ７０を軸止するロータ軸１０４に形成され、第１機枠１４に設けられる軸受９７と、第２機枠１６に設けられる軸受９６とによって軸支される。 On the other hand, the rotor gear 105 is formed on a rotor shaft 104 that fixes the rotor 70, and is supported by a bearing 97 provided on the first machine casing 14 and a bearing 96 provided on the second machine casing 16.

また、振動体８０は、腕部８１ｃの先端部（図４、参照）において、第１機枠１４に植立された振動体固定軸９０に固定螺子９８により固定されている。 Further, the vibrating body 80 is fixed to the vibrating body fixing shaft 90 planted in the first machine frame 14 by a fixing screw 98 at the tip end portion (see FIG. 4) of the arm portion 81c.

ロータ７０の外周部には回転方向に沿って溝７１が形成されており、溝７１の内部側面が振動体８０との当接面７２である。 A groove 71 is formed in the outer peripheral portion of the rotor 70 along the rotation direction, and an inner side surface of the groove 71 is a contact surface 72 with the vibrating body 80.

振動体８０は、ロータ７０の溝７１の断面方向のほぼ中央に配設されると共に、振動体固定軸９０に固定螺子９８によって固定されている。 The vibrating body 80 is disposed substantially at the center in the cross-sectional direction of the groove 71 of the rotor 70, and is fixed to the vibrating body fixing shaft 90 by a fixing screw 98.

なお、振動体８０の構成及び作用は実施形態１（図４〜図６、参照）と同じであり、振動体８０とロータ７０との関係も実施形態１と同様なため、説明を省略する。 The configuration and operation of the vibrating body 80 are the same as those in the first embodiment (see FIGS. 4 to 6), and the relationship between the vibrating body 80 and the rotor 70 is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

振動体８０の振動によってロータ７０が回転され、このロータ７０の回転は、ロータ歯車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 rotor 70 is rotated by the vibration of the vibrating body 80, and the rotation of the rotor 70 is transmitted to the cam 20 via the rotor gear 105, the intermediate gear 103, and the cam gear 101. By providing the intermediate wheel 102, the cam 20 rotates in the same direction as in the first embodiment (see FIG. 2).

ここで、ロータ歯車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調整可能となる。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 rotor gear 105 and the cam gear 101 is a reduction ratio, and the reduction ratio can be appropriately changed according to the gear ratio between the rotor gear 105 and the cam gear 101. Further, if the intermediate wheel 102 is configured with a large gear and a small gear, the reduction ratio can be further adjusted. In addition, what is necessary is just to use the gear ratio of each gear as a speed-up gear mechanism when speeding up.

従って、ロータ７０とカム２０との間に減速機構または増速機構をさらに設けることにより、カム２０の回転速度を変えることができる。つまり、液体の吐出量を適宜調整することができる。 Therefore, the rotational speed of the cam 20 can be changed by further providing a speed reduction mechanism or speed increasing mechanism between the rotor 70 and the cam 20. That is, the liquid discharge amount can be adjusted as appropriate.

前述した実施形態１〜実施形態４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、前記流体の流動、供給に利用することができる。 Since the micropump 1 according to Embodiments 1 to 4 described above can be reduced in size and thickness, and can stably flow continuously at a minute flow rate, the micropump 1 is attached to a living body or on the surface of a living body, and a new drug It is suitable for medical use such as development of drugs and drug delivery. Moreover, in various mechanical devices, it can be mounted in the device or outside the device and used for transporting fluids such as water, saline, chemicals, oils, fragrances, inks and gases. Furthermore, the micropump alone can be used for the flow and supply of the fluid.

１…マイクロポンプ、２０…カム、４０〜４６…フィンガー、５０…チューブ、７０…ロータ、８０…振動体、８１ａ…突起部、８２，８３…圧電素子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Micro pump, 20 ... Cam, 40-46 ... Finger, 50 ... Tube, 70 ... Rotor, 80 ... Vibrating body, 81a ... Projection part, 82, 83 ... Piezoelectric element.

Claims

A vibrating body having a piezoelectric element and a protrusion;
A rotor in contact with the protrusion and rotating by vibration of the vibrating body;
A cam that rotates through rotation of the rotor;
A finger that is pressed by the rotation of the cam and advances and retreats;
A tube opened and closed by the advancement and retraction of the finger;
A micropump comprising:
The distance from the shaft on which the cam rotates to the circumferential surface of the cam is smaller than the distance from the shaft on which the rotor rotates to the circumferential surface of the rotor;
The micropump characterized in that the protrusion is disposed so as to contact the ring-shaped inner peripheral side surface of the rotor .

The micropump according to claim 1 ,
The micropump characterized in that the rotation axis of the rotor coincides with the rotation axis of the cam.

The micropump according to claim 1,
The rotor is formed in a recess formed in one plane of the cam;
The micropump characterized in that the protrusion is disposed so as to contact an inner peripheral side surface of the recess.

The micropump according to claim 1,
A micropump characterized by further comprising a speed reduction mechanism or a speed increasing mechanism between the rotor and the cam.