KR20190001221U - 플런저에 랙기어를 구비한 주사기 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플런저에 랙기어(Rack gear)를 형성하고, 별도의 피니온기어로 플런저를 이송하는 주사기펌프에 관한 것이다. 플런저 자체가 선형구동기로 사용되기에 별도의 선형구동기가 필요치 않다. 랙/피니온 기어의 결합이 플런저 클램프같은 역할을 하기 때문에 별도의 클램프 기구가 필요치 않다.

Description

플런저에 랙기어를 구비한 주사기 펌프{Syringe pump with rack-geared plunger}

본 발명은, 초소형 주사기 펌프에 관한 것이다.

주사기 펌프는 시약을 정밀하게 분주할 목적으로 실험실에서 널리 사용된다.

그림1. 실험실에서 사용되는 주사기펌프

종래의 주사기 펌프는 선형구동기에 일회용 주사기를 장착하는 방법으로 제작된다. 일회용 주사기는 금속제 주사바늘과 플라스틱재질의 배럴 및 플런저로 구성되어 있다. 주사기펌프는 플런저를 정밀하기 밀어 시약을 주사바늘로 토출한다.

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그림2. 주사기펌프의 구조

한편 인슐린펌프도 주사기펌프의 일종인바, 초소형으로 제작해야 하므로 플런저에 구동수단이 구비되어 있다

그림 3 약물주입용 초소형 펌프

이러한 펌프들은 플런저에 나사산이 새겨져 있고 너트를 끼워넣고, 너트를 회전시켜 플런저를 당기거나 밀어낸다.

플런저에 나사산을 구비하는 방법은 제작이 용이하지 않고 구동 메카니즘도 복잡하여 고가의 인슐린펌프에서 사용되지만 초소형 진단기기에서는 잘 사용하지 않는다.

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그림4. 나사산 방식의 플런저를 이송하는 구동기구

휴대용 진단장치를 제작할때 초소형 주사기 펌프가 필요하지만, 종래의 주사기펌프는 부피가 커서 사용하기 곤란하다. 선형구동기의 부피와 무게도 꽤 크고, 플런저를 선형구동기에 고정하기 위한 클램프 기구도 상당한 부피를 차지한다.

본 발명에 따른 주사기펌프는 별도의 선형구동기가 필요없다. 또한 플런저를 선형구동기에 고정하기 위한 클램프 기구도 필요치 않아 주사기펌프의 부피가 크게 줄어든다.

이러한 초소형 주사기펌프는 휴대용 진단장치를 제작할때 유용하게 사용될 수 있다.

본 고안에서는 플런저에 랙기어(Rack gear)를 형성하고, 별도의 피니온기어로 플런저를 이송하는 수단을 사용한다. 플런저 자체가 선형구동기로 사용되기에 별도의 선형구동기가 필요치 않다. 랙/피니온 기어의 결합이 플런저 클램프같은 역할을 하기 때문에 별도의 클램프 기구가 필요치 않다.

본 고안의 따른 주사기 펌프는 초소형이며 일회용 주사기에 5개이하의 부품만 추가하면 간단히 제작된다. 매우 정밀하게 액체를 토출할 수 있고 일회용 주사기도 간단하게 교환할 수 있다

도 1은 본 고안의 개념도이다.

이하 도 1을 실시예로 삼아 본 고안에 따른 주사기펌프를 자세히 설명한다. 도1에 도시된 1cc 일회용 플라스틱 주사기는 배럴(1)과 플런저(4)로 구성된다. 플런저에는 랙기어(rack gear) 형상(5)이 새겨져 있다. 플런저의 종단에는 고무재질의 오링(2)를 끼워 배럴과 기밀을 유지한다. 상기 플런저는 플라스틱 사출성형공정으로 제조하는 것이 바람직하다. 주사기펌프에 구비된 피니언 기어(3)는 랙기어와 맞물리고, 회전하면서 랙기어를 밀거나 당긴다. 주사기펌프에 구비된 리미트센서(6)는 플런저의 초기위치를 기억하여 피니언의 회전을 조절하는 역할을 한다.

좀더 실용적인 실시예를 도2에 도시한다. 주사기펌프의 새시는 베이스(12)와 수직서포트(11)로 구성된다. 주사기 배럴(13)과 주사기 플런저(14)를 바디에 고정하고 스테터모터(15)와 피니언 기어(17)을 모터홀더(16)에 고정한다. 광센서(19)를 모터홀더에 고정된다. 상기 광센서는 플런저의 초기위치를 검출하는 용도로 사용된다. 플런저의 랙기어와 피니언기어가 정위치에 맞물리도록 베어링(18)을 모터홀더에 고정한다. 본 실시에서 주사기의 용량은 1cc였고, 랙기어와 피니언 기어의 모듈은 0.5이었다. 랙기어는 플런저를 사출성형할때 함께 형성하였고 재질은 ABS이었다. 피니온 기어의 재질은 폴레아세탈 수지였다

주사기펌프는 다음과 시퀀스로 작동된다.

모터을 회전시켜 플런저를 잡아당겨 후퇴시킨다.

광센서를 읽어 플런저의 초기위치를 검출한다

플런저의 초기위치가 검출되면 모터작동을 중지시킨다.

모터를 역회전시켜 플런저를 밀어 액체를 토출한다.

토출량은 사용자로 부터 지정된 부피에 플런저길이로 변환하여 조절한다.

도 3은 플런저의 초기위치를 읽는 방법을 실시예를 들어 자세히 설명한다.

플런저(23)에 특정 위치에 관통 노치(21)를 형성한다. 이 위치는 플런저를 주사기 배럴에서 멀어지도록 잡아당기고 오링이 배럴의 출구에 놓이게 한다. 이 위치에 관통 노치를 구비하면, 투과형 광센서(22, photointerrupter)가 해당 위치를 검출할 수 있다. 투과형광센서는 광원과 광세서가 서로 바주보고 있는 구조인데, 상시적으로는 빛이 차단되고 있다가 상기 관통 노치에서는 빛이 통과되므로 광센서의 전기신호의 변화를 초래하고, 이를 제어기가 읽어 낼 수 있다.

도4에 본 고안에 따른 주사기 펌프의 제어회로를 도시하였다. 마이크로컨트롤러는 광센서에서 온 전기신호를 읽어 플런저의 초기위치를 기억한다. 사용자는 키패드를 통해 토출량을 부피로 입력한다. 마이크로컨트롤러는 부피를 플런저의 길이로 환산하여 스테퍼 모터를 구동한다.

본 고안에서 랙기어가 구비된 플런저는 플라스틱 사출성형공정으로 제작한 실시예를 도시하였으나, 플런저를 기계적인 가공하거나, 별도의 공정으로 제작한 플라스틱 또는 금속제 랙기어를 플런저의 융착하는 방법도 가능하다.

본 고안에서 랙기어가 구비된 플런저의 초기위치를 검출하는 방법으로 관통노치를 플런저의 특정 부분에 가공하는 사례를 도시하였으나, 다른 방법으로 플런저의 초기위치를 검출할 수 있다. 예컨데 기계적 리미트스위치를 위치검출 센서로 사용할 수도 있고, 홀센서(자기장센서)를 사용할 수도 있다.

Claims (2)

1. 유체를 정량으로 토출하거나 흡입하는 주사기펌프에 있어서,
   주사기펌프는 주사기와 펌프새시(12)를 포함하고,
   주사기는 배럴(1)과 플런저(4)를 포함하고,
   플런저는 랙기어(rack gear)를 구비하고(5),
   펌프새시(12)에 모터(15)와 피니언기어(17)를 구비하여서,
   모터의 회전을 선형운동으로 변환하여,
   플런저를 밀거나 당겨 액체를 흡입하거나 토출하는 것을 특징으로 하는
   주사기펌프
2. 제 1항에 있어서
   상기 플런저의 랙기어는,
   금형사출공정으로 성형한 일체형 플라스틱 부품;
   상기 플라스틱 플런저에 별도의 랙기어를 접합시킨 부품;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 랙기어

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