JP2010136853A - Transfusion pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、輸液ポンプに係り、特に、チューブを順次押し潰すことで液体を送り出すペリスタルティック(蠕動)式の輸液ポンプに関する。 The present invention relates to an infusion pump, and more particularly to a peristaltic (peristaltic) infusion pump that pumps out liquid by sequentially crushing a tube.
病院などでは患者に薬液を注入する際、薬液量を制御したい場合や安全性を高めるために、薬液を強制的に患者の体内に送り込むように構成された種々の輸液ポンプが用いられる。また、分析装置などにおいても、一定量の液状試料を制御性よく分析装置に注入するために、輸液ポンプが用いられる。 In hospitals and the like, various infusion pumps configured to forcibly feed a chemical into the patient's body are used to control the amount of the chemical when injecting the chemical into a patient or to increase safety. Also in an analyzer or the like, an infusion pump is used in order to inject a certain amount of liquid sample into the analyzer with good controllability.
こうした輸液ポンプにおいては、ポンプを構成する部材への接液を嫌うため、可撓性の輸液チューブをしごくことによって輸液チューブ内の薬液を送り出すようにしたペリスタルティック型の輸液ポンプが好んで用いられる。これらには、ローラー式やフィンガー式などがある。フィンガー式には、ステッピングモーターによってシャフトを回転し、シャフトに取り付けられた蠕動用フィンガーでチューブを押すといった形のものが知られている。(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4参照)
また、導電性微粒子を樹脂に分散させた有機材料でできたアクチュエータ(有機アクチュエータ)自体は、例えば特許文献5に開示されている。
In such infusion pumps, peristaltic type infusion pumps in which the drug solution in the infusion tube is sent out by squeezing the flexible infusion tube are preferably used because they dislike contact with the members constituting the pump. . These include roller type and finger type. As the finger type, a type in which a shaft is rotated by a stepping motor and a tube is pushed by a peristaltic finger attached to the shaft is known. (For example, see
An actuator (organic actuator) itself made of an organic material in which conductive fine particles are dispersed in a resin is disclosed in Patent Document 5, for example.
近年、医療分野においては、患者の負担を低減するために長時間かけて微量の薬液を投与する必要性が高まっている。長時間の薬液の投与を可能にするためには、携帯型の輸液ポンプの実用化が期待されている。携帯型の輸液ポンプを実現するには輸液ポンプの小形軽量化が欠かせない。しかし、従来の輸液ポンプではモーターやカムなど大きく重い部品を使用して輸液チューブを変形していたため小型化が困難であった。また、従来の輸液ポンプでは動作音が大きく、携帯する患者に騒音による不快感が生じるといった問題点もあった。 In recent years, in the medical field, there is an increasing need to administer a minute amount of drug solution over a long period of time in order to reduce the burden on the patient. In order to enable long-term administration of a drug solution, the practical use of a portable infusion pump is expected. To realize a portable infusion pump, it is essential to reduce the size and weight of the infusion pump. However, conventional infusion pumps have been difficult to reduce in size because large and heavy parts such as motors and cams are used to deform the infusion tube. In addition, the conventional infusion pump has a problem that the operation sound is loud and the patient who carries it is uncomfortable due to noise.
有機材料でできたアクチュエータ(有機アクチュエータ)を利用することにより、小型軽量化をはかることができる。有機アクチュエータとは、電気信号により変形する有機材料で構成されたアクチュエータで、変形による動作をアクチュエータ動作に使用している。有機アクチュエータを使用することで、アクチュエータ部分の材料が軽量であり、モーターのような機構部分の組み立が不要になることから、小型軽量の輸液ポンプが実現できる可能性がある。また、騒音の問題に対しても、モーター類がないということから、動作音が少なく、携帯する患者にとっては騒音による不快感から開放され、病院のような静かな場所での利用にも適する輸液ポンプが実現できる。 By using an actuator (organic actuator) made of an organic material, it is possible to reduce the size and weight. An organic actuator is an actuator composed of an organic material that is deformed by an electric signal, and uses an operation due to the deformation for the actuator operation. By using the organic actuator, the material of the actuator part is lightweight, and it is not necessary to assemble a mechanism part such as a motor. Therefore, there is a possibility that a small and lightweight infusion pump can be realized. In addition, because there are no motors to deal with noise problems, there are few operating sounds, and the infusion solution is free from discomfort due to noise for the carrying patient and is suitable for use in a quiet place such as a hospital. A pump can be realized.
有機アクチュエータを用いること自体は、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4に開示されている。しかしながら、上記特許文献で提案されている有機アクチュエータを利用した輸液ポンプは、アクチュエータ部分が輸液する液体に接するような構造をしているものが多く、医療用途など輸送する液体の汚染が問題になるような用途には適用が難しい。
The use of the organic actuator itself is disclosed in
また、特許文献1のように有機アクチュエータが輸液チューブの外部にある輸液ポンプでも、チューブ周囲にリング状に配置されているものでは、輸液チューブを完全につぶすためには、有機アクチュエータが大きく変形しなければならない。有機アクチュエータに、等方的に大きさの変化する変形材料を使用する場合、輸液チューブを完全につぶすためには、アクチュエータ材料が数十%変形しなくてはならない。この変形量を現在の有機アクチュエータで生じさせるのは容易ではない。また、数十%の変形を材料に引き起こすと、材料の疲労からアクチュエータの耐久性に問題が生ずる。しかし、変形量が小さいと輸液チューブをつぶす量が足りず、十分な輸液量を送り出すことが難しい。
Further, even in an infusion pump in which the organic actuator is outside the infusion tube as in
本発明の目的は、輸送する液体の汚染が生じず、十分な輸液量を送り出すことができる、小型軽量で静穏な輸液ポンプを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a small, lightweight, and quiet infusion pump that does not cause contamination of the liquid to be transported and can deliver a sufficient infusion volume.
上記目的を達成するための一実施形態として、固定板と、前記固定板の上に一方向に並んで配置され、両端にそれぞれ電極を備え、かつ前記両端が前記固定板に固定された複数のV字構造有機アクチュエータモジュールとを有することを特徴とする輸液ポンプとする。 As one embodiment for achieving the above object, there are a plurality of fixed plates, arranged in one direction on the fixed plates, each provided with electrodes at both ends, and both ends fixed to the fixed plates. An infusion pump comprising a V-shaped organic actuator module.
上記構成とすることにより、輸送する液体の汚染が生じず、十分な輸液量を送り出すことができる、小型軽量で静穏な輸液ポンプを提供することができる。 By adopting the above-described configuration, it is possible to provide a small, light, and quiet infusion pump that does not cause contamination of the liquid to be transported and can deliver a sufficient amount of infusion.
本発明の輸液ポンプは、有機アクチュエータモジュールにV字構造有機アクチュエータモジュールを使用する。V字構造アクチュエータモジュールとは、リボン状または紐状などに整形されたアクチュエータ膜の両端を固定した、両持ち梁の構造のアクチュエータモジュールであり、アクチュエータの中央の点に負荷をかけてアクチュエータを伸長させ、負荷のかかる方向に変位を取り出す。V字構造アクチュエータモジュールは、アクチュエータ材料自身の変形が小さくとも大きな動き(変位)を取り出すことができるため、本発明ではこのモジュールを使用している。 The infusion pump of the present invention uses a V-shaped organic actuator module as the organic actuator module. A V-shaped actuator module is an actuator module with a doubly-supported beam structure that fixes both ends of an actuator film shaped like a ribbon or string, and extends the actuator by applying a load to the center point of the actuator. And take out the displacement in the direction of load. Since the V-shaped actuator module can extract a large movement (displacement) even if the deformation of the actuator material itself is small, this module is used in the present invention.
図1にV字構造有機アクチュエータモジュールの構造と動作を説明する模式図を示す。リボン状に整形された有機アクチュエータ膜11は両端を固定され、中央に負荷12として錘をぶら下げている。負荷12によってかかる力の方向は、図中のy方向である。有機アクチュエータ膜11の両端には電極13、14が取り付けられ、有機アクチュエータ膜11に電流を流すことができる。図1(A)はこのようなV字構造有機アクチュエータモジュール1に通電していない状態を横から見た模式図を表している。このとき、有機アクチュエータ膜11はほぼ平坦であるように固定されている。この有機アクチュエータ膜11に、通電して伸長させた状態が図1(B)に示す状態である。有機アクチュエータ膜11は自身が伸長することによってたるむが、それが負荷12によって図のy方向の変位としてとりだされる。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the structure and operation of a V-shaped organic actuator module. Both ends of the
このV字構造有機アクチュエータモジュールを利用することで、特許文献5に記載されているような伸縮率は小さいが耐久性が高い有機アクチュエータを用いても輸液チューブを大きくつぶすことができ、十分な輸液量の輸液ポンプを得ることができる。このとき、本目的に好適なアクチュエータ材料としては、チューブをつぶすのに十分な発生力が得られるものがよい。材料自身が変形するタイプのアクチュエータの場合、材料自身が破断する限界以上の力は出せない。すなわち、アクチュエータとして発生する最大の力は、材料の引張り強度に依存する。従って、特許文献5にある有機アクチュエータのような、導電性微粒子と高分子材料の混合物からなる材料の場合、高分子材料としてアクリル樹脂やポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミドなどの引っ張り強度の高い樹脂が、本目的に適している。導電性微粒子の種類は問わないが、細いワイヤ状の導電性フィラーのようなものの場合、材料の強度をあげる効果があるので、本目的には好適である。
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
By using this V-shaped organic actuator module, the infusion tube can be largely crushed even when an organic actuator having a low expansion rate and a high durability as described in Patent Document 5 is used. A volume of infusion pump can be obtained. At this time, as a suitable actuator material for this purpose, a material that can generate enough force to crush the tube is preferable. In the case of an actuator in which the material itself is deformed, a force exceeding the limit at which the material itself breaks cannot be produced. That is, the maximum force generated as an actuator depends on the tensile strength of the material. Therefore, in the case of a material made of a mixture of conductive fine particles and a polymer material, such as the organic actuator disclosed in Patent Document 5, a resin having high tensile strength such as an acrylic resin, polyamide, polycarbonate, or polyimide is used as the polymer material. Suitable for purpose. The type of conductive fine particles is not limited, but a thin wire-like conductive filler is suitable for this purpose because it has the effect of increasing the strength of the material.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1の実施例の基本的な構造について図2を用いて説明する。
図2は、本実施例の輸液ポンプ装置を説明するための模式図である。図2(A)は本実施例の輸液ポンプ装置の構成を示す模式図、図2(B)は本実施例の輸液ポンプ2のX−Xラインでの断面図である。輸液ポンプはV字構造有機アクチュエータモジュール1a、1b、1c、1d、1e、1f、1gとそれを収納する下部ケース15、上部ケース16を含む。輸液ポンプ装置としては、他に、制御回路27、入力インターフェース28を備える。なお、符号20は輸液チューブを示し、実際に使用する際に取り付けられる。また、上部ケースと下部ケースとからなるケースには、前記輸液チューブが通過する穴が設けられている。
The basic structure of the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the infusion pump device of this embodiment. FIG. 2A is a schematic view showing the configuration of the infusion pump device of this embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the
図2(A)では、内部がわかりやすいように上部ケース16は図から省略されている。V字構造有機アクチュエータモジュール1a、1b、1c、1d、1e、1f、1gは輸液チューブ20の輸液方向に沿って、輸液チューブ20と交差するように配置されている。各V字構造有機アクチュエータモジュールは外部にある、輸液速度を制御する制御回路27と接続され、制御回路27には輸液速度を設定するための入力インターフェース28が接続される。V字構造有機アクチュエータモジュールは、制御回路27からの電気信号により輸液チューブ20を押すことにより輸液チューブ20を局所的に変形させる。各V字構造有機アクチュエータモジュール1a、1b、1c、1d、1e、1f、1gに与える信号の大きさとタイミングを制御することにより輸液チューブ20を順に変形させ、内部の液体を輸送することができる。
In FIG. 2A, the
V字構造有機アクチュエータモジュールは、図2(B)に示したように、有機アクチュエータ膜11、一対の電極13、14から構成される。有機アクチュエータ膜11は、電極13、14を介して、輸液ポンプ2の下部ケース15に両端を固定されている。輸液チューブ20は有機アクチュエータ膜11と上部ケース16に挟まれている。すなわち、輸液チューブ20は有機アクチュエータ膜11により外から押される構造のため、輸送する液体の汚染が生じない。
The V-shaped organic actuator module is composed of an
図2(A)では、V字構造有機アクチュエータモジュールの各電極がすべて独立に分離されるように描かれているが、有機アクチュエータ膜にそれぞれ独立に電流が流れればよいので、対になる電極のどちらか一方は共通でもよい。このようにすると、複数の電極を作製するプロセスを省略することができる。 In FIG. 2 (A), the electrodes of the V-shaped organic actuator module are drawn so as to be separated independently, but it is sufficient that a current flows independently through the organic actuator film. Either one of them may be common. In this way, the process for producing a plurality of electrodes can be omitted.
図3はこのV字構造有機アクチュエータモジュールの動作を説明するための輸液ポンプの断面図である。図3(A)は、有機アクチュエータ膜11に、電極13、14を介して電気信号を与えて、アクチュエータ膜11を伸長させた状態を示している。このとき、アクチュエータ膜11はたるんで、輸液チューブ20の断面積が最も大きい状態となる。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an infusion pump for explaining the operation of the V-shaped organic actuator module. FIG. 3A shows a state where the
図3(B)は、アクチュエータ膜11への電気信号が遮断された状態を示している。このとき、有機アクチュエータ膜11は、ほぼまっすぐな状態になり、これにより輸液チューブ20は、有機アクチュエータ膜11によって、輸液ポンプ2の上部ケース16に押し付けられる。有機アクチュエータ膜11と上部ケース16に挟まれる形になって、輸液チューブ20の断面積は最小になる。有機アクチュエータ膜11への電気信号を遮断したときの有機アクチュエータ膜と上部ケース16との間の距離は、輸液チューブ20の断面積がゼロになるまで輸液チューブ20を潰せる距離とすればよく、輸液チューブ20の肉厚の2倍以下が好適である。ただし、実用上は輸液チューブ20の断面積が、潰れる前の断面積の20%以下になるまで輸液チューブ20を潰せる距離とすればよい。なお、アクチュエータ膜11への電気信号を遮断したときのアクチュエータと上部ケース16との間の距離の下限は、輸液チューブが弾性変形できる範囲内とすることが望ましい。
FIG. 3B shows a state where an electrical signal to the
本実施例の輸液ポンプ2は有機アクチュエータ膜11を電気信号で変形させて輸液チューブ20内の液体を送り出すようにしているので、動作部分が有機アクチュエータ膜11のみであって、大型の動力源や動力伝達機構が不要になるため、構造が非常に簡単になることから小型化が容易になる。また、部品点数が削減され、組立も容易になることから、製造コストを低減することができる。さらに、電動モーター、ギア、カム、リンクなどの機械的動作を伴う部材を不要とすることができるので、騒音を低減することができる。
Since the
本実施例では、輸液チューブ20として、外径1.2ミリ、肉厚0.1ミリのシリコーン製ゴムチューブを用いた。また、有機アクチュエータ膜11として、具体的には,アクリル樹脂に炭素微粒子を分散させた材料でできた有機アクチュエータで、幅1ミリ、長さ10ミリ、厚さ0.15ミリに整形して使用した。ここでは7本の有機アクチュエータ膜を使用したが、アクチュエータの数は複数であればかまわない。有機アクチュエータ膜11に、膜自身が2%伸長するように5Vの電圧を印加すると、シリコーン製チューブを局所的に1ミリつぶすことができ、輸液チューブ20をほぼ開閉することができる。
In this example, a silicone rubber tube having an outer diameter of 1.2 mm and a wall thickness of 0.1 mm was used as the
入力波形は、矩形波よりも正弦波の方が、脈流の少ない輸液が行えるので、安定した輸液を行いたい場合には好適である。本実施例では、制御回路27の中に電池と正弦波発振回路が組み込まれており、振幅5V、周期0.3秒の正弦波の電圧を、輸液ポンプのV字構造有機アクチュエータモジュールに位相をずらして入力した。これにより、1時間当たり10ミリリットルの生理的食塩水を制御性よく安定して送ることができた。液量は、輸液チューブの径を変えるか、入力正弦波の周期を変えることで調整することができる。輸液チューブの外径は、V字構造有機アクチュエータモジュールの変形可能な範囲より小さくなくてはならない。
As the input waveform, a sinusoidal wave is more suitable than a rectangular wave because infusion with less pulsating flow can be performed. In this embodiment, a battery and a sine wave oscillation circuit are incorporated in the
有機アクチュエータ膜11が直接輸液チューブ20に接するのを避ける場合には、図4に示すように、アクチュエータ膜11と輸液チューブ20との間に断熱スペーサー19を設ける。本実施例で用いている有機アクチュエータは、通電によるジュール熱発生で熱膨張を起こすことを利用したアクチュエータなので、有機アクチュエータの熱が直接輸液チューブや内部の液体に伝わらないために、断熱スペーサーを用いることは有用である。この場合、断熱スペーサー19の、有機アクチュエータ膜11に固定する部分は、なるべく小さいほうがよい。なぜなら、固定部分はアクチュエータとして伸長しなくなるので、固定部分が大きくなることは実質的な伸縮量を減らす方向に働くためである。しかしながら、効率的にチューブをつぶすためには、チューブに接する部分はチューブ径程度の大きさがあるほうがよい。また、この断熱スペーサー19の材料は、樹脂やポーラスな材料のように熱伝導率の低いものがよい。さらに、有機アクチュエータで発生する熱に耐える程度の耐熱性を兼ね備える必要がある。なお、断熱スペーサー19を設ける場合には、アクチュエータ膜11への電気信号を遮断したときのアクチュエータと上部ケース16との間の距離は、図3で説明した距離に対し、断熱スペーサーの高さを加えた距離とすればよい。
In order to avoid the
本実施例の輸液ポンプは、輸液チューブ20を下部ケース15と上部ケース16で挟み込む形に設置される。有機アクチュエータ膜11の中央に輸液チューブ20が配置される状態がもっとも輸液チューブの変形が大きくなるので、下部ケース15と上部ケース16には、輸液チューブ20を最適位置に固定するように、ガイドとしてくぼみのようなものが設けられているとよい。本実施例では、上部ケースと下部ケース合わせた形状が、幅15ミリ、長さ25ミリ、厚みが10ミリ程度と非常に小型になるため、注入口付近のチューブとあわせて体に固定することもできる。この場合、制御回路や入力インターフェースを含む輸液ポンプ装置を、チューブに接続される輸液溜めとともに、使用者の腰や背中など体や服に固定したり、かばん等で携帯したりすることができる。
The infusion pump of the present embodiment is installed in such a manner that the
なお、本実施例のV字構造有機アクチュエータモジュールは、ケース15,16の内部で固定されており、V字構造有機アクチュエータモジュールを保護することができる。特にケースで保護する必要がない場合には、有機アクチュエータを、ケースの代わりに固定板等の固定部材に固定することができる。(例えば、図2(B)で下部ケース15がない構成等)
以上、本実施例によれば、複数の有機アクチュエータの両端を固定して伸縮させるV字構造有機アクチュエータモジュールを用いることにより、輸液チューブを十分に潰しながら蠕動運動をさせることができ、液送ポンプとして十分な輸液量を送り出すことができる。また、複数の有機アクチュエータモジュールを輸液チューブの外側に配置するため、有機アクチュエータが直接輸液に接触することがないため輸送する液体の汚染が生じない。また、電動モーター、ギア、カム、リンクなどを用いる必要がなく、静穏かつ小型軽量の輸液ポンプを提供することができる。また、有機アクチュエータへ、正弦波の電圧を印加することにより、脈流が少なく、安定した輸液を行うことができる。更に、有機アクチュエータと輸液チューブとの間に断熱スペーサを挿入することにより、有機アクチュエータで発生した熱の輸液への影響を防止、あるいは低減することができる。
In addition, the V-shaped organic actuator module of the present embodiment is fixed inside the
As described above, according to the present embodiment, by using a V-shaped organic actuator module that fixes and extends both ends of a plurality of organic actuators, a peristaltic motion can be performed while sufficiently crushing an infusion tube. As a sufficient infusion volume can be delivered. Further, since the plurality of organic actuator modules are arranged outside the infusion tube, the organic actuator does not directly contact the infusion solution, so that the transported liquid is not contaminated. Moreover, there is no need to use an electric motor, gears, cams, links, etc., and a quiet, small and light infusion pump can be provided. In addition, by applying a sinusoidal voltage to the organic actuator, stable infusion can be performed with less pulsating flow. Furthermore, by inserting a heat insulating spacer between the organic actuator and the infusion tube, the influence of heat generated by the organic actuator on the infusion can be prevented or reduced.
第2の実施例について図5を用いて説明する。なお、実施例1に記載され、本実施例に記載のない事項は実施例1と同様である。 A second embodiment will be described with reference to FIG. The matters described in the first embodiment and not described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
図5はV字構造有機アクチュエータモジュールの動作を説明するための輸液ポンプの断面図である。この輸液ポンプ3は、V字構造有機アクチュエータモジュール1を対向するように複数並べ、それらの中央に挟まれるように輸液チューブ20が配置された構造となっている。図5では、それらの一つの動作を説明する。
FIG. 5 is a cross-sectional view of an infusion pump for explaining the operation of the V-shaped organic actuator module. The infusion pump 3 has a structure in which a plurality of V-shaped
有機アクチュエータ膜11は、電極13、14を介して、輸液ポンプ3の下部ケース35に両端を固定されている。有機アクチュエータ膜31は、電極33、34を介して、輸液ポンプ3の上部ケース36に両端を固定されている。有機アクチュエータ膜11と31はその両端をスペーサー43、44で隔てられている。
Both ends of the
図5(A)は、有機アクチュエータ膜11と31に、それぞれ電極13、14と電極33、34を介して電気信号を与えて、アクチュエータ膜11と31を伸長させた状態での有機アクチュエータモジュールを模式的に示す断面図である。このとき、アクチュエータ膜11と31はたるんで、輸液チューブ20の断面積が最も大きい状態となる。
FIG. 5A shows an organic actuator module in a state where the
図5(B)は、アクチュエータ膜11と31への電気信号を遮断した状態での断面図である。このとき、アクチュエータ膜11と31は、ほぼまっすぐな状態になり、これにより輸液チューブ20は、アクチュエータ膜11と31によってはさまれる状態になってつぶされ、輸液チューブ20の断面積は最小になる。
FIG. 5B is a cross-sectional view in a state where an electric signal to the
また、ここでは有機アクチュエータ膜11と31が直接輸液チューブをはさむ構造になっているが、実施例1で述べたように、輸液チューブに直接有機アクチュエータ膜が接しないように、間に断熱スペーサーを設けてもかまわない。有機アクチュエータ膜11と有機アクチュエータ膜31との間のスペーサ43、44の高さは、実施例1の有機アクチュエータ膜11への電気信号を遮断したときの有機アクチュエータと上部ケース16との間の距離と同様の考え方に基づいて決定される。
Here, the
本実施例では、スペーサー43、44は絶縁性のものを用いたので、有機アクチュエータ膜11と31に電気信号を与えるために、有機アクチュエータ膜11と31をそれぞれ電極13、14、33、34と接続している。有機アクチュエータ膜11と31を同期して動かすならば、スペーサー43、44として導電性のものを用いて、電極の代わりとしてもよい。このようにするとたとえば上部ケース36の電極33、34を省略することもできる。
In this embodiment, since the insulating
本実施例では、実施例1と同様に、輸送する液体の汚染が生じず、十分な輸液量を送り出すことができる、小型軽量で静穏な輸液ポンプを提供することができる。また、有機アクチュエータ膜の長さを実施例1の半分にすることができるため、輸液ポンプのサイズを小さくすることができる。 In the present embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to provide a small, light and quiet infusion pump capable of delivering a sufficient amount of infusion without causing contamination of the liquid to be transported. In addition, since the length of the organic actuator film can be halved as compared with the first embodiment, the size of the infusion pump can be reduced.
第3の実施例について、以下説明する。なお、実施例1に記載され、本実施例に記載のない事項は実施例1と同様である。 The third embodiment will be described below. The matters described in the first embodiment and not described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
本実施例の輸液ポンプは、基本的な構造、すなわち上部ケースと、アクチュエータモジュールを配置した下部ケースと、その間にある輸液チューブからなることは実施例1のものと同様であるが、下部ケースに配置されるV字構造有機アクチュエータモジュールが、有機アクチュエータ膜を用いた複数のV字構造有機アクチュエータモジュールを使用するのではなく、1枚の有機アクチュエータシートからなるV字構造有機アクチュエータモジュールを使用する点が異なっている。 The infusion pump of the present embodiment has the same basic structure as that of the first embodiment, that is, an upper case, a lower case in which an actuator module is disposed, and an infusion tube between them. The V-shaped organic actuator module to be arranged does not use a plurality of V-shaped organic actuator modules using an organic actuator film, but uses a V-shaped organic actuator module composed of one organic actuator sheet. Is different.
図6は、本実施例の有機アクチュエータシートを有する輸液ポンプ4の構造を模式的に示す平面図である。上部ケースをはずして内部が見える状態を示している。有機アクチュエータシート110は、1枚のシート状で、輸液ポンプ4の下部ケース15により2辺(図6では左右の辺)が固定される。下部ケース15には、有機アクチュエータシート110を固定する位置に、対向する電極13、14が複数並んでいる。有機アクチュエータシート110は複数のアクチュエータ領域111と非アクチュエータ領域112が帯状に周期的に繰り返された構成になっている。
FIG. 6 is a plan view schematically showing the structure of the
アクチュエータ領域111の幅は、下部ケース15に設置された電極13、14の幅より小さく、その周期は電極13および14の周期と同じである。したがって、有機アクチュエータシート110は、ひとつの帯状の有機アクチュエータ領域が一組の電極と接続するように、下部ケース15に配置することができる。
The width of the
それぞれのアクチュエータ領域に順に電気信号を与えることで、有機アクチュエータシート110にうねるような動作をさせることができる。有機アクチュエータシート110の中央に配置された輸液チューブ20を、有機アクチュエータシート110と上部ケースとの間ではさみこみ、輸液チューブ20を順に変形させ、内部の液体を輸送することができる。
By giving an electric signal to each actuator region in order, the
このように、本実施例のような有機アクチュエータシートを用いると、1枚のシート状の有機アクチュエータで蠕動運動ができるので、複数のアクチュエータ膜を取り付ける必要がなく、製造工程が簡単になる利点がある。 As described above, when the organic actuator sheet as in the present embodiment is used, a single sheet-like organic actuator can perform a peristaltic motion, so there is no need to attach a plurality of actuator films, and the manufacturing process is simplified. is there.
この有機アクチュエータシート110の作製方法を説明する。アクチュエータ領域を構成する材料として、アクリル樹脂に炭素微粒子を分散させたものを用い、非アクチュエータ領域を構成する材料として、炭素微粒子を含まないアクリル樹脂を用いた。有機溶媒を加えることによってインク状とした、アクリル樹脂に炭素微粒子を分散させた、アクチュエータ領域を構成する材料を、スクリーン印刷の手法で、基板上に複数の帯状に印刷する。ここでは、材料の硬化後に、シートを基板から剥離することを考えて、基板にはテフロン(登録商標)を用いた。これを基板ごと140度のオーブンに入れて10分間乾燥硬化させる。
A method for producing the
次に、アクリル樹脂に溶媒を加えてインク状とした、非アクチュエータ領域を構成する材料を、スクリーン印刷の手法で、硬化させたアクチュエータ領域を構成する材料に一部重なるように、それらの間に複数の帯状に印刷する。 Next, a material that forms the non-actuator region, which is made into an ink by adding a solvent to the acrylic resin, is overlapped with the material that forms the actuator region that has been cured by screen printing. Print in multiple strips.
再び基板ごと140度のオーブンで10分間乾燥硬化させ、基板から剥離して有機アクチュエータシートとした。非アクチュエータ領域を構成する材料として、ここでは、アクチュエータ領域を構成する材料と同種の樹脂を用いたが、異なる樹脂でもかまわない。非アクチュエータ領域を構成する材料としては、隣り合うアクチュエータ領域の変形にしなやかに追随する柔軟な材料が適している。たとえば、シリコーン樹脂やウレタン樹脂などが好適である。 The substrate was again dried and cured for 10 minutes in an oven at 140 degrees, and peeled off from the substrate to obtain an organic actuator sheet. Here, as the material constituting the non-actuator region, the same kind of resin as the material constituting the actuator region is used, but a different resin may be used. As a material constituting the non-actuator region, a flexible material that can flexibly follow the deformation of the adjacent actuator region is suitable. For example, silicone resin or urethane resin is suitable.
本実施例では、上部ケースは実施例1同様のものとしたが、実施例2と同様に、下部ケースと同じアクチュエータシートを具備した上部ケースを用いてもよい。 In this embodiment, the upper case is the same as that of the first embodiment. However, as in the second embodiment, an upper case having the same actuator sheet as that of the lower case may be used.
本実施例では、実施例1と同様に、輸送する液体の汚染が生じず、十分な輸液量を送り出すことができる小型軽量で静穏な輸液ポンプを提供することができる。また、アクチュエータシートを用いることにより、各アクチュエータの設置間隔精度を高めることができ、より高精度に輸液量を制御することができる。また、組み立てが容易となり、生産コストを低減することができる。 In the present embodiment, as in the first embodiment, it is possible to provide a small, light and quiet infusion pump capable of delivering a sufficient amount of infusion without causing contamination of the liquid to be transported. Further, by using the actuator sheet, it is possible to increase the accuracy of the installation interval of each actuator, and to control the infusion volume with higher accuracy. Moreover, assembly becomes easy and production cost can be reduced.
1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g…V字構造有機アクチュエータモジュール、2、3、4…輸液ポンプ、11…有機アクチュエータ膜、12…負荷、13、14…電極、15…下部ケース、16…上部ケース、19…断熱スペーサー、20…輸液チューブ、27…制御回路、28…入力インターフェース、31…有機アクチュエータ膜、33、34…電極、35…下部ケース、36…上部ケース、43、44…スペーサー、110…有機アクチュエータシート、111…アクチュエータ領域、112…非アクチュエータ領域。 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g ... V-shaped organic actuator module, 2, 3, 4 ... infusion pump, 11 ... organic actuator membrane, 12 ... load, 13, 14 ... electrode, 15 ... Lower case, 16 ... upper case, 19 ... heat insulating spacer, 20 ... infusion tube, 27 ... control circuit, 28 ... input interface, 31 ... organic actuator membrane, 33, 34 ... electrode, 35 ... lower case, 36 ... upper case, 43, 44 ... spacer, 110 ... organic actuator sheet, 111 ... actuator region, 112 ... non-actuator region.
Claims (18)
前記固定板の上に一方向に並んで配置され、両端にそれぞれ電極を備え、かつ前記両端が前記固定板に固定された複数のV字構造有機アクチュエータモジュールとを有することを特徴とする輸液ポンプ。 A fixed plate,
An infusion pump comprising: a plurality of V-shaped organic actuator modules arranged in one direction on the fixed plate, each having electrodes at both ends, and both ends fixed to the fixed plate .
複数の前記V字構造有機アクチュエータモジュールは、前記電極へ電気信号が供給されることにより変形することを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to claim 1,
A plurality of the V-shaped organic actuator modules are deformed when an electric signal is supplied to the electrodes.
輸液チューブは、前記固定板と複数の前記V字構造有機アクチュエータモジュールとの間に配置されることを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to claim 1 or 2,
An infusion pump, wherein the infusion tube is disposed between the fixed plate and the plurality of V-shaped organic actuator modules.
前記輸液チューブは、複数の前記V字構造有機アクチュエータモジュールの変形により蠕動運動することを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to claim 3,
The infusion pump, wherein the infusion tube performs a peristaltic movement by deformation of the plurality of V-shaped organic actuator modules.
前記輸液チューブと複数の前記V字構造有機アクチュエータモジュールとの間にはそれぞれ断熱スペーサーが設けられることを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to claim 3 or 4,
An infusion pump, wherein a heat insulating spacer is provided between the infusion tube and the plurality of V-shaped organic actuator modules.
複数の前記V字構造有機アクチュエータモジュールは、スペーサを介して上下2段に配置されていることを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to claim 1 or 2,
The infusion pump, wherein the plurality of V-shaped organic actuator modules are arranged in two upper and lower stages via a spacer.
輸液チューブは、上段に配置された複数の前記V字構造有機アクチュエータモジュールと下段に配置された複数の前記V字構造有機アクチュエータモジュールとの間に配置されることを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to claim 6,
An infusion pump, wherein the infusion tube is arranged between the plurality of V-shaped organic actuator modules arranged in the upper stage and the plurality of V-shaped organic actuator modules arranged in the lower stage.
前記輸液チューブは、上下2段に配置された複数の前記V字構造有機アクチュエータモジュールの変形により蠕動運動することを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to claim 7,
2. The infusion pump according to claim 1, wherein the infusion tube performs a peristaltic motion by deformation of the plurality of V-shaped organic actuator modules arranged in two upper and lower stages.
複数の前記V字構造有機アクチュエータモジュールが、一枚の有機アクチュエータシートに設けられていることを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to claim 1 or 2,
A plurality of the V-shaped organic actuator modules are provided on a single organic actuator sheet.
輸液チューブは、前記固定板と前記有機アクチュエータシートに設けられた前記V字構造有機アクチュエータモジュールとの間に配置されることを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to claim 9,
An infusion pump, wherein the infusion tube is disposed between the fixing plate and the V-shaped organic actuator module provided on the organic actuator sheet.
前記輸液チューブは、複数の前記V字構造有機アクチュエータモジュールの変形により蠕動運動することを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to claim 10,
The infusion pump, wherein the infusion tube performs a peristaltic movement by deformation of the plurality of V-shaped organic actuator modules.
前記有機アクチュエータの2箇所が前記ケースに固定され、その固定点の中央に前記輸液チューブが配置されることを特徴とする輸液ポンプ。 In an infusion pump that has a case and performs infusion by deforming an infusion tube from the outside by an organic actuator made of a material that expands and contracts by an electrical signal,
An infusion pump characterized in that two places of the organic actuator are fixed to the case, and the infusion tube is arranged in the center of the fixing point.
前記有機アクチュエータが複数のリボン状で、前記輸液チューブと前記有機アクチュエータの長手方向とが直行するように配置されることを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to claim 12,
2. The infusion pump according to claim 1, wherein the organic actuator has a plurality of ribbons and is arranged so that the infusion tube and the longitudinal direction of the organic actuator are orthogonal.
前記有機アクチュエータが1枚のシートで、帯状の有機アクチュエータ領域と非アクチュエータ領域からなり、前記帯の状の有機アクチュエータ領域の長手方向と前記輸液チューブとが直行するように前記シートが配置されていることを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to claim 12,
The organic actuator is a single sheet, which is composed of a band-shaped organic actuator region and a non-actuator region, and the sheet is disposed so that the longitudinal direction of the band-shaped organic actuator region and the infusion tube are perpendicular to each other. An infusion pump characterized by that.
前記有機アクチュエータと、前記有機アクチュエータを固定した前記ケースとの間に前記輸液チューブを挟み込むことで前記輸液チューブを変形させ、輸液することを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to any one of claims 12 to 14,
An infusion pump characterized in that the infusion tube is deformed by sandwiching the infusion tube between the organic actuator and the case to which the organic actuator is fixed.
前記有機アクチュエータと、前記輸液チューブに対して対向するように、前記有機アクチュエータと同じ有機アクチュエータを配置し、対向する2組の有機アクチュエータ間に前記輸液チューブを挟みこむことで前記輸液チューブを変形させ、輸液することを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to any one of claims 12 to 14,
The same organic actuator as the organic actuator is disposed so as to face the organic actuator and the infusion tube, and the infusion tube is deformed by sandwiching the infusion tube between two opposing organic actuators. An infusion pump characterized by infusion.
前記有機アクチュエータが、少なくとも一対の電極を持ち、その電極間に通電することで変形する材料からなることを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to any one of claims 12 to 16,
The infusion pump characterized in that the organic actuator has at least a pair of electrodes and is made of a material that deforms when energized between the electrodes.
前記有機アクチュエータが、導電性微粒子と高分子とを含むアクチュエータであることを特徴とする輸液ポンプ。 The infusion pump according to any one of claims 12 to 17,
The infusion pump, wherein the organic actuator is an actuator containing conductive fine particles and a polymer.
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WO2012161194A1 (en) | 2011-05-26 | 2012-11-29 | ニプロ株式会社 | Infusion pump |
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2008
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