JP7247209B2 - マイクロポンプ - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロポンプに関する。マイクロポンプは、少量の液体を分配するために、特に医学的適用、例えば薬物送達装置において使用するために使用され得る。本発明に関連するマイクロポンプは、少量の液体の高精度送達を必要とする非医学的適用においても使用することができる。
特に医学的および非医学的適用において使用され得る、少量の液体を送達するためのマイクロポンプが、EP1803934およびEP1677859に記載されている。前述の文献に記載されたマイクロポンプは、異なる直径の第1および第2の軸方向延長部を有するロータを含み、第1および第2の軸方向延長部は、ステータの第1および第2のシールと係合して、ロータの角度および軸方向変位の関数として、それぞれのシールを横切る液体連通を開閉する、第1および第2のバルブを形成する。ステータの第1のシールと第2のシールとの間にポンプチャンバが形成され、それによって、ロータの1回転サイクル当たりの液体のポンピング体積は、ロータの第1の軸方向延長部と第2の軸方向延長部との直径の差、およびステータに対するロータの角度位置の関数としてカムシステムによってもたらされるロータの軸方向変位の両方の関数である。ロータの回転および軸方向変位だけでなく、回転延長部間の直径の差の関数として、1サイクル当たりのポンピング体積を制御する能力は、ロータの1回転につき非常に少量の液体を高精度でポンピングすることを可能にする。
前述したことを鑑み、本発明は、ポンプチャンバ内のガスの存在または形成の可能性を考慮して、精度を向上させたマイクロポンプを提供することを目的とする。
ステータと、
少なくとも部分的にステータ内にスライド可能かつ回転可能に装着されたロータであって、ロータは、第1の直径を有する第1の軸方向延長部と、第1の直径よりも大きい第2の直径を有する第2の軸方向延長部と、を含む、ロータと、
第1の軸方向延長部の周りでステータ上に装着された第1のバルブシールによって形成された第1のバルブであって、第1のバルブが開位置にあるときに第1のバルブシールを横切る液体連通を可能にするように構成されたロータ内の第1のチャネルと関連する、第1のバルブと、
第2の軸方向延長部の周りでステータ上に装着された第2のバルブシールによって形成された第2のバルブであって、第2のバルブが開位置にあるときに第2のバルブシールを横切る液体連通を可能にするように構成されたロータの第2のチャネルと関連する、第2のバルブと、
ロータとステータとの間および第1のバルブシールと第2のバルブシールとの間に形成されたポンプチャンバと、を含む。
図面を参照すると、マイクロポンプ1は、ステータ4と、回転軸Aを中心とした回転運動をロータに与える回転駆動部(不図示)によって駆動されるロータ6と、を含む。ロータ6は、例えばばね(不図示)によって軸方向に付勢されており、ステータ上の相補的なカムフォロア48と係合するロータ上のカムトラック46を含むカムシステムは、ロータが回転するときのロータの角度位置の関数として、ステータに対するロータの軸方向変位Axを与える。ステータに対するロータの軸方向および回転方向の変位により、以下でさらに詳細に説明する第1および第2のバルブが開閉してポンピング作用をもたらす。この一般的に機能する原理は、それ自体が既知であり、例えば、EP1803934に記載されている。
マイクロポンプ
ステータ4
入口14
出口16
第1のバルブV1
第1のバルブシール18
バルブ開放ゾーン30
バルブ開放シールセクション32
斜めの部分50
半径方向部分52
バルブ閉鎖ゾーン31
第2のバルブV2
第2のバルブシール20
バルブ開放ゾーン34
バルブ開放シールセクション36
斜めの部分54
半径方向部分56
バルブ閉鎖ゾーン38
デッドゾーン39
デッドゾーンシールセクション40
軸方向延在部分58
半径方向部分60、60’
ポンプチャンバシール22
ロータ6
第1の延長部(第1の直径を有する)24
第1のチャネル42
第2の延長部(第2の直径を有する)26
第2のチャネル44
端部45(第1の延長部に接続される)
ポンプチャンバ(ロータとステータとの間に形成される)8
軸方向変位システム10
カムシステム28
ロータ上のカムトラック46
ステータ上の相補的なカムフォロア48
回転ドライブ12
(1) ポンプにおいて、
ステータ(4)と、
少なくとも部分的に前記ステータ内にスライド可能かつ回転可能に装着されたロータ(6)であって、前記ロータは、第1の直径(D1)を有する第1の軸方向延長部(24)と、前記第1の直径よりも大きい第2の直径(D2)を有する第2の軸方向延長部(26)と、を含む、ロータと、
前記第1の軸方向延長部の周りで前記ステータ上に装着された第1のバルブシール(18)によって形成された第1のバルブ(V1)であって、前記第1のバルブが開位置にあるときに前記第1のバルブシールを横切る液体連通を可能にするように構成された前記ロータ内の第1のチャネル(42)と関連する、第1のバルブと、
前記第2の軸方向延長部の周りで前記ステータ上に装着された第2のバルブシール(20)によって形成された第2のバルブ(V2)であって、前記第2のバルブが開位置にあるときに前記第2のバルブシールを横切る液体連通を可能にするように構成された前記ロータの第2のチャネル(44)と関連する、第2のバルブと、
前記ロータの前記第2の軸方向延長部を囲み、ポンプチャンバを外部環境から分離するポンプチャンバシール(22)と、
前記ロータと前記ステータとの間および前記第1のバルブシールと前記第2のバルブシールとの間に形成されたポンプチャンバ(8)と、
を含み、
前記ステータは、前記ロータの前記第2の軸方向延長部と前記ステータとの間に形成されたデッドゾーン容積(39)を取り囲むデッドゾーンシールセクション(40)をさらに含み、
前記デッドゾーンシールセクションは、閉鎖シール回路を形成するために、上方および下方半径方向部分(60、60’)に接続された軸方向延在部分(58)を含むことを特徴とする、ポンプ。
(2) 前記デッドゾーンシールセクション(40)は、前記ポンプチャンバシールに接続されている、実施態様1に記載のポンプ。
(3) 前記上方半径方向部分(60’)は、一端部が前記下方半径方向部分(60)に接続され、他端部が前記ポンプチャンバシールに接続された前記軸方向延在部分(58)が前記閉鎖シール回路を形成するように、前記ポンプチャンバシールの一部によって形成されている、実施態様2に記載のポンプ。
(4) 前記デッドゾーンシールセクション(40)は、前記ポンプチャンバ内の全デッドゾーン容積の少なくとも30%、好ましくは少なくとも40%を囲む、実施態様1から3のいずれかに記載のポンプ。
(5) 前記デッドゾーンシールセクション(40)は、前記ロータが前記ポンプチャンバの最大充填位置にあるときに、前記第2の軸方向延長部の端部(45)から前記ポンプチャンバシール(22)までの全体の高さ(H)の20%未満の距離(h)に配置された半径方向部分(60)を含む、実施態様1から4のいずれかに記載のポンプ。
(7) 前記バルブ開放セクションは、前記ポンプチャンバシールに接続されている、実施態様6に記載のポンプ。
(8) 前記バルブ開放セクションは、一端部が半径方向部分(56)に接続され、他端部が前記ポンプチャンバシールに接続された、斜めの部分(54)を含む、実施態様7に記載のポンプ。
(9) 前記ステータは、注入されたポリマー、前記ステータの本体のための第1のポリマーと、前記バルブシールのための弾性特性を有する第2のポリマーと、で作られている、実施態様1から8のいずれかに記載のポンプ。
(10) 前記ロータは、注入されたポリマーで作られている、実施態様1から9のいずれかに記載のポンプ。
Claims (11)
- ポンプにおいて、
ステータ(4)と、
少なくとも部分的に前記ステータ内にスライド可能かつ回転可能に装着されたロータ(6)であって、前記ロータは、第1の直径(D1)を有する第1の軸方向延長部(24)と、前記第1の直径よりも大きい第2の直径(D2)を有する第2の軸方向延長部(26)と、を含む、ロータと、
前記第1の軸方向延長部の周りで前記ステータ上に装着された第1のバルブシール(18)によって形成された第1のバルブ(V1)であって、前記第1のバルブが開位置にあるときに前記第1のバルブシールを横切る液体連通を可能にするように構成された前記ロータ内の第1のチャネル(42)と関連する、第1のバルブと、
前記第2の軸方向延長部の周りで前記ステータ上に装着された第2のバルブシール(20)によって形成された第2のバルブ(V2)であって、前記第2のバルブが開位置にあるときに前記第2のバルブシールを横切る液体連通を可能にするように構成された前記ロータの第2のチャネル(44)と関連する、第2のバルブと、
前記ロータの前記第2の軸方向延長部を囲み、ポンプチャンバを外部環境から分離するポンプチャンバシール(22)と、
前記ロータと前記ステータとの間および前記第1のバルブシールと前記第2のバルブシールとの間に形成されたポンプチャンバ(8)と、
を含み、
前記ステータは、前記ロータの前記第2の軸方向延長部と前記ステータとの間に形成されたデッドゾーン容積(39)を取り囲むデッドゾーンシールセクション(40)をさらに含み、
前記デッドゾーンシールセクションは、閉鎖シール回路を形成するために、上方および下方半径方向部分(60、60’)に接続された軸方向延在部分(58)を含み、
前記デッドゾーン容積(39)内にガスバブルが捕捉され、ポンプサイクルの液体排出段階の間、前記デッドゾーン容積(39)内に捕捉されているガスバブルが前記ポンプチャンバ(8)と流体連通しないように、前記デッドゾーンシールセクション(40)は前記ポンプチャンバ(8)から切り離されるようになっていることを特徴とする、ポンプ。 - 前記デッドゾーンシールセクション(40)は、前記ポンプチャンバシールに接続されている、請求項1に記載のポンプ。
- 前記上方半径方向部分(60’)は、一端部が前記下方半径方向部分(60)に接続され、他端部が前記ポンプチャンバシールに接続された前記軸方向延在部分(58)が前記閉鎖シール回路を形成するように、前記ポンプチャンバシールの一部によって形成されている、請求項2に記載のポンプ。
- 前記デッドゾーンシールセクション(40)は、前記ポンプチャンバ内の全デッドゾーン容積の少なくとも30%、好ましくは少なくとも40%を囲む、請求項1から3のいずれか一項に記載のポンプ。
- 前記デッドゾーンシールセクション(40)は、前記ロータが前記ポンプチャンバの最大充填位置にあるときに、前記第2の軸方向延長部の端部(45)から前記ポンプチャンバシール(22)までの全体の高さ(H)の20%未満の距離(h)に配置された半径方向部分(60)を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載のポンプ。
- 前記第2のバルブシールは、前記ステータに形成された流体入口または流体出口(16)を囲むバルブ開放シールセクション(36)を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のポンプ。
- 前記バルブ開放シールセクションは、前記ポンプチャンバシールに接続されている、請求項6に記載のポンプ。
- 前記バルブ開放シールセクションは、一端部が半径方向部分(56)に接続され、他端部が前記ポンプチャンバシールに接続された、斜めの部分(54)を含む、請求項7に記載のポンプ。
- 前記ステータは、注入されたポリマー、前記ステータの本体のための第1のポリマーと、前記第1のバルブシールおよび前記第2のバルブシールのための弾性特性を有する第2のポリマーと、で作られている、請求項1から8のいずれか一項に記載のポンプ。
- 前記ロータは、注入されたポリマーで作られている、請求項1から9のいずれか一項に記載のポンプ。
- 前記ロータは、鋼で作られている、請求項1から9のいずれか一項に記載のポンプ。
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