TWI538705B

TWI538705B - Syringe drive unit

Info

Publication number: TWI538705B
Application number: TW099108171A
Authority: TW
Inventors: Kaoru Hoshide; Hirokazu Tatsuzuki; Takashi Ogata
Original assignee: Thk Co Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2016-06-21
Also published as: TW201102119A; JP4675421B2; US20110301540A1; EP2416010A4; EP2416010A1; WO2010110001A1; EP2416010B1; JP2010229926A; US8486021B2

Description

注射器驅動單元

本發明，是關於要安裝有注射器做為使用，要將填充在注射器內的藥液以指定流量吐出時使用的注射器驅動單元。

先前，此種注射器驅動單元，已知有日本特開2006-070868(專利文獻1)或特開2004-162560(專利文獻2)所揭示的注射器驅動單元。該等注射器驅動單元，具備有：注射器本體保持用的注射器支架；可對納入在上述注射器本體的柱塞進行推壓的柱塞推壓構件；及根據馬達的旋轉使上述柱塞推壓構件往上述注射器本體軸線方向移動的進給螺旋機構，構成為當旋轉上述馬達時，上述柱塞會根據馬達的旋轉量推入在上述注射器本體內，使填充在注射器本體的藥液根據柱塞的推入量從該注射器本體吐出。

上述構成的注射器驅動單元，是根據柱塞的移動量吐出注射器本體內的藥液，因此就需要嚴密控制上述柱塞推壓構件的移動量。該移動量的控制，是透過使用馬達採步進馬達執行所謂的開環控制，或是透過利用電位計等測量手段掌握柱塞推壓構件的實際移動量執行所謂的閉環控制。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2006-070868

[專利文獻2]日本特開2004-162560

上述柱塞推壓構件是由上述進給螺旋機構推進，藉此推壓納入在注射器本體的柱塞，但此時，柱塞推壓構件是會作用有推壓力的反力，此外，推進力的作用點和推壓反力的作用點是分開，因此該柱塞推壓構件就會作用有力矩載重。先前的注射器驅單元中上述柱塞推壓構件是只由螺旋進給機構支撐著，對上述力矩載重的負荷能力較小，所以即使精度良好驅動進給螺旋機構，但還是難以對柱塞施加緻密的移動量，以致注射器本體難以高精度吐出藥液。

本發明是有鑑於上述問題點所研創的發明，其目的是提供一種在利用進給螺旋機構對注射器本體推入柱塞時，可使柱塞保持用的柱塞推壓構件反抗力矩載重牢固進行支撐，能夠對該柱塞推壓構件施加緻密的移動量，從注射器本體高精度吐出藥液的注射器驅動單元。

即，本發明的注射器驅動單元，具備有：底板；固定在該底板表面側的同時對注射器本體進行保持的注射器支架；沿著安裝在該注射器支架的注射器本體軸線方向設置在上述底板背面側的導軌；透過多數的滾動體組裝在上述導軌的同時沿著該導軌移動自如的滑件；固定在該滑件的同時具有從上述底板背面側往表面側突出的臂部，可在該臂部對納入在上述注射器本體的柱塞進行保持的柱塞推壓構件；在上述底板的背面側設置成和上述導軌平行的同時，由馬達施加指定旋轉的螺軸；及螺合在該螺軸可將對應上述馬達旋轉角的移動量施加在上述柱塞推壓構件的螺帽構件。

根據上述構成的本發明時，上述柱塞推壓構件是固定在透過多數滾珠組裝在導軌的滑件，有關注射器本體軸線方向以外是形成為由上述導軌拘束的狀態。即，是由導軌和組裝在導軌的滑件負荷著作用在柱塞推壓構件的力矩載重，將該柱塞推壓構件保持在一定姿勢的狀態下進行引導，因此就能夠使柱塞推壓構件正確對應馬達的旋轉角移動，能夠從注射器本體高精度吐出藥液。

此外，上述柱塞推壓構件的柱塞推壓位置，和，該柱塞推壓構件引導用導軌的配設位置，是夾著上述底板形成為極為接近，因此能夠反抗推壓反力牢固保持著柱塞推壓構件，從該點來看也是可使柱塞推壓構件的移動量正確對應馬達的旋轉角。

[發明之最佳實施形態]

以下，是使用附圖的同時對本發明的注射器驅動單元進行詳細說明。

第1圖至第8圖是應用本發明的注射器驅動單元(以下稱「驅動單元」)實施形態一例。該驅動單元1，是要安裝在由注射器本體和柱塞形成的注射器(未圖示)使用，使用目的是要將上述柱塞以指定速度推入注射器本體內，使填充在該注射器本體的藥液以指定流量吐出。

該驅動單元1，其底板2的表面側是成為注射器保持區域的另一方面，該底板2的背面側是成為上述柱塞推壓用的驅動機構1a的配設區域。該底板2是朝一方向形成為長板，上述注射器是朝該長板以符合軸線的狀態保持在上述底板2。底板2的表面及背面是分別要固定有構造物，所以該底板2是利用其兩端部螺絲固定等固定方法固定在其他的裝置類，底板2的端部是設有固定螺栓插通孔20。

該底板2的表面側，是螺絲固定有上述注射器本體保持用的注射器支架3。該注射器支架3是在中央具有要安裝注射器本體的保持孔30，形成為大致甜甜圈形，在上述保持孔30是沿著半徑方向設有要嵌入注射器本體時利用的窄縫31。此外，為了防止注射器本體朝軸線方向移動，是將嵌合在上述保持孔30的注射器本體的凸緣部卡止在注射器支架3的保持孔30的周圍。再加上，底板2上是豎立設有可對上述注射器本體前端部進行支撐的輔助支架32，利用該等注射器支架3和輔助支架32的共同合作，構成為能夠沿著注射器本體軸線方向即沿著柱塞推壓方向確實保持著注射器本體。

另一方面，在上述底板2的背面側，是配設有上述柱塞推壓用的驅動機構1a。該驅動機構1a，大致區分為，是由引導機構及進給螺旋所構成。上述引導機構，是由：固定在上述底板2的導軌4；組裝在該導軌4的同時沿著該導軌4移動自如的滑件5；及固定在該滑件5的柱塞推壓構件6所構成。

上述導軌4其垂直於長向的剖面是形成為大致矩形，其兩側面形成有滾珠的滾行溝槽40。該導軌4，是形成為其長向與保持在上述注射器支架3的注射器本體軸線方向一致，由固定螺栓41安裝在上述底板2。此外，上述滑件5是形成為大致鞍形配置成跨著上述導軌4，透過滾行在導軌4之滾行溝槽40的多數滾珠組裝在導軌4。該滑件5其內部具有滾珠無限循環路，形成為能夠以跨在上述導軌4的狀態無衝程限制地移動在導軌4上。另，圖中，圖號50為要防止滑件5超過導軌4用的制動構件。

對於該等導軌4及滑件5，是可任意選定習知的直線引導裝置。此時，導軌4及滑件5的形狀是可根據所淤的負載能力任意選定，關於安裝在導軌4和滑件5之間的滾動體，也可以不採用滾珠而是選擇使用滾輪。

此外，上述柱塞推壓構件6，是具備有：對上述滑件5成重疊狀態固定的固定板60；從該固定板60朝底板2豎立設置的一對臂部61；及要固定有下述進給螺旋機構之螺帽構件的凸緣部64。上述底板2是在導軌4的鋪設位置兩側形成有缺口部21，上述柱塞推壓構件6的臂部61是通過底板2的缺口部21從該底板2的背面側突出在表面側即注射器泵浦的保持區域。另外，突出在底板2背面側的一對臂部61的前端，是固定有可使該等結合的板狀柱塞支架62。該柱塞支架62的中央是缺口形成有上述柱塞的軸嵌合用的保持窄縫63。

因此，當上述柱塞推壓構件6和滑件5一起沿著導軌4移動時，上述柱塞支架62會沿著注射器本體的軸線方向移動，藉此使固定在該柱塞支架62的柱塞對注射器本體形成朝軸線方向移動。

另一方面，上述進給螺旋機構，是由：在上述導軌4正上方設置成與該導軌4平行的螺軸7；螺合於該螺軸7的螺帽構件8；及可使上述螺軸7旋轉的馬達9所構成。

上述螺軸7是在外圍面具有螺旋狀的滾珠滾動溝槽(未圖示)，一端透過聯軸節70形成為與馬達9的旋轉軸連結著。此外，上述螺軸7是由設置在底板2上的支撐塊71支承著其旋轉。另外，上述馬達9為步進馬達，其是根據來自於圖示外之驅動電路所供應的脈衝訊號針對指定角度進行旋轉，將其旋轉傳達至上述螺軸7。該馬達9是固定在上述底板2上豎立設置的馬達固定板22。

此外，上述螺帽構件8，是透過多數滾珠螺合在上述螺軸7，其內部具有滾珠無限循環路。即，上述螺軸7和螺帽構件8是構成滾珠螺桿裝置。該螺帽構件8是固定在從上述柱塞推壓構件6豎立設置的凸緣部64，形成為能夠和柱塞推壓構件6一起沿著導軌4朝上述螺軸7的軸方向移動。因此，當上述馬達9的旋轉造成螺軸7旋轉時，上述螺帽構件8會只以對應螺軸7旋轉量的距離朝該螺軸7的軸方向即朝導軌4長向移動。

另，上述進給螺旋機構其螺帽構件8和螺軸7並非一定要透過滾珠使彼此螺合不可，也可以是螺軸7和螺帽構件8為滑動接觸型式的進給螺旋機構。此外，第1圖至第8圖所示的實施形態中，是將可使柱塞推壓構件6沿著一定路徑運動的引導機構，和，可使該柱塞推壓構件6發揮推壓力的進給螺旋機構，形成為個別的構成，但例如也可將上述引導機構的滑件5和進給螺旋機構的螺帽構件8形成為一體性，藉此構成為可使引導機構的滑件5直接螺合於螺軸7。再加上，對於上述導軌4，也是可將其和底板2形成一體。

該實施形態的驅動單元1中，柱塞推壓構件6的移動量是根據外加在步進馬達9的脈衝訊號數進行管理，所以導軌4上的柱塞推壓構件6的位置是透過計算上述脈衝訊號數就能夠掌握。但是，為了防止滑件5超過柱塞推壓方向，柱塞推壓構件6和底板2之間是設有限位開關。該限位開關，是由：固定在上述柱塞推壓構件6的板狀檢測扳柄65；及對上述底板2形成固定的同時可檢測出上述檢測扳柄65插入的檢測感測器66所構成，構成為當上述柱塞推壓構件6朝柱塞推壓方向移動，使滑件5接近導軌4端部時，檢測感測器66會檢測出上述檢測扳柄65，驅動電路會根據檢測感測器66的輸出訊號使上述馬達9停止旋轉。

接著，如以上所述構成的驅動單元1，是將注射器的步道器本體安裝在注射器支架的另一方面，將納入在上述注射器本體的柱塞裝設在上述柱塞支架62，從該狀態使上述馬達9旋轉時，柱塞推壓構件6會根據馬達9的旋轉量朝上述注射器本體的軸線方向移動，使固定在柱塞推壓構件6之臂部61的柱塞支架62對柱塞施加推壓力，將柱塞推入注射器本體。

此時，上述柱塞推壓構件6推進用的螺帽構件8和上述柱塞推壓用的柱塞支架62是分開位於底板2表面和背面的位置，此外，上述柱塞是會對柱塞推壓構件6的臂部61施加推壓反力，因此力矩載重就會作在該柱塞推壓構件6，柱塞推壓構件6的姿勢容易受到該力矩載重影響。但是，該驅動單元1是在底板2鋪設有導軌4，該導軌4是透過多數滾珠組裝有滑件5，而柱塞推壓構件6是固定在該滑件5，所以就能夠反抗上述力矩載重使柱塞推壓構件6以一定姿勢移動。

因此，就能夠將對應馬達9旋轉量的螺帽構件8移動量正確傳達至柱塞推壓構件6，能夠更高精度控制柱塞推入至注射器本體的推入量，結果就能夠從注射器本體高精度吐出藥液。

另外，設置在上述柱塞推壓構件6的一對臂部61是透過設置在導軌4兩側的底板2的缺口部21從該底板2的背面側突出在表面側，柱塞是由設置成可使該等一對臂部61結合的柱塞支架62推壓。因此，推壓上述柱塞時的柱塞支架62的姿勢就能夠穩定，從該點來看，也是能夠達到更高精度控制柱塞推入至注射器本體的推入量。

再加上，固定著上述螺帽構件8的柱塞推壓構件6的凸緣部64，是相對於該柱塞推壓構件6的固定板60朝上述臂部61相反方向豎立設置，所以該驅動單元1中固定在上述臂部61前端的柱塞支架62和上述螺帽構件8是夾著導軌4形成定位。即，上述導軌4是位於可使柱塞推壓構件6移動的推進力作用點和推壓柱塞的推壓力作用點之間，從該點來看，利用沿著導軌4移動的滑件5也是能夠高精度引導柱塞推壓構件6。

此外，又加上，根據該驅動單元1時，底板2的表面側會成為注射器的保持區域，底板2的背面側會成為驅動機構1a的配設區域，因此即使從注射器吐出的藥液外漏，但上述底板2會發揮遮蔽板的功能，不用擔心藥液會掉落在位於底板2背面側的驅動機構1a。另外，底板2是隔開注射器的保持區域和驅動機構1a，因此在注射器裝脫作業時也能夠避免使用者失誤碰觸到進給螺旋機構的危險。

1．．．注射器驅動單元(驅動單元)

1a．．．驅動機構

2．．．底板

20．．．插通孔

21．．．缺口部

22．．．馬達固定板

3．．．注射器支架

30．．．保持孔

31．．．窄縫

32．．．輔助支架

4．．．導軌

40．．．滾珠滾行溝槽

41．．．固定螺栓

5．．．滑件

50．．．制動器

6．．．柱塞推壓構件

60．．．固定板

61．．．臂部

62．．．柱塞支架

63．．．保持窄縫

64．．．凸緣部

65．．．檢測板柄

66．．．檢測感測器

7．．．螺軸

70．．．聯軸節

71．．．支撐塊

8．．．螺帽構件

9．．．馬達

第1圖為表示應用本發明之注射器驅動單元的一例正面側透視圖。

第2圖為第1圖所示注射器驅動單元的背面側透視圖。

第3圖為第1圖所示注射器驅動單元的正面圖。

第4圖為第1圖所示注射器驅動單元的背面圖。

第5圖為第1圖所示注射器驅動單元的右側面圖。

第6圖為第1圖所示注射器驅動單元的左側面圖。

第7圖為第1圖所示注射器驅動單元的平面圖。

第8圖為第1圖所示注射器驅動單元的底面圖。