(57)【要約】【課題】大きな減速比が得られ、製作が容易で、強度の向上も図れ、耐久性を向上できる微少・早送り装置を提供することにある。【解決手段】外周面に雄ねじ部７を設けた回転自在な第１の軸４と、外周面に軸方向に亘って駆動ギヤ１４を有し、第１の軸と平行に設けた回転自在な第２の軸５と、内周面に雄ねじ部に螺合する雌ねじ部１１を有して第１の軸に対して回転自在及び軸方向の移動自在に設けられ、外周面が駆動ギヤと噛合する従動ギヤ１０と、第１の軸と第２の軸を回転させるモータ８とからなり、第１の軸と駆動ギヤに回転比を与えた状態で回転方向が同一となる回転を付与することにより、従動ギヤを第１の軸の軸方向に微少送りし、第１の軸と前記従動ギヤを回転方向が逆となる回転を付与することにより、従動ギヤを第１の軸の軸方向に早送りすることを特徴とする。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に雄ねじ部を設けた回転自在な第１の軸と、
外周面に軸方向に亘って駆動ギヤを有し、前記第１の軸と平行に設けた回転自在な第２の軸と、
内周面に前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有して第１の軸に対して回転自在及び軸方向の移動自在に設けられ、外周面が前記駆動ギヤと噛合する従動ギヤと、
前記第１の軸と第２の軸を回転させる駆動手段とからなり、
前記駆動手段によって前記第１の軸と前記駆動ギヤに回転比を与えた状態で回転方向が同一となる回転を付与することにより、前記従動ギヤを第１の軸の軸方向に微少送りし、前記第１の軸と前記従動ギヤを回転方向が逆となる回転を付与することにより、前記従動ギヤを第１の軸の軸方向に早送りすることを特徴とする微少・早送り装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の軸と平行に第３の軸をさらに有し、この第３の軸に前記従動ギヤと一体的にその軸方向に移動するスライダーを設けたことを特徴とする微少・早送り装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記第１及び第２の軸の軸端部に設けられたモータであることを特徴とする請求項１記載の微少・早送り装置。
【請求項４】
前記駆動手段は、前記第１及び第２の軸の一方の軸端部に設けられたモータと、他方の軸端部に設けられたアイドルギヤを含むギヤであることを特徴とする請求項１記載の微少・早送り装置。
【請求項５】
前記スライダーは被駆動部材に連動して微少送りすることを特徴とする請求項２に記載の微少・早送り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、微少送り・早送りを必要とする例えば薬剤注入器等の医療機器、精密機器等の産業機器に適用される微少・早送り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、医療における治療として患部に長時間かけて安定して薬剤を注入する処方がある。この場合、体腔内の患部に連通するカテーテルを注入器に接続し、注入器を微少送りして薬剤を微量ずつ徐々に患部に注入する必要があり、注入器を人為的に操作することは不可能である。
【０００３】
そこで、従来においては、駆動源としてモータを使用し、モータの回転を減速歯車機構によって減速して雄ねじを回転させ、この雄ねじと螺合する雌ねじを有したナットによって回転運動を直線運動に変換してスライダーを移動させ、このスライダーの移動によって注入器を駆動させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、注入器を入力回転数にもよるが、１時間に１ｍｍ以下の超微少送りするためには、大減速比の減速歯車機構として多数のギヤが必要となり、動力伝達のロスとともに、減速歯車機構が大型化するという問題がある。
【０００５】
また、雄ねじと雌ねじの螺合による減速は、ねじ山のピッチ及びリードを微少にする必要があり、加工精度が要求されるとともに、ねじ部の強度の面においても問題がある。また、雄ねじは精密加工がしやすいが雌ねじのねじ山のピッチ及びリードを微少に加工することは困難である。
【０００６】
さらに、注入器の場合、超微少送りによってシリンジ内の薬剤を完全に注入した後は、ピストンを戻してシリンジ内に薬剤を入れ直す必要がある。この場合、ピストンを素早く戻すことが要求されているが、送り方向と逆方向に回転させてもピストンを素早く戻すことはできず、待ち時間が長くなり、作業性が悪いという問題がある。
【０００７】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、微少送り・早送りができるとともに、加工が容易で高精度に製作できる微少・早送り装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を解決するために、請求項１は、外周面に雄ねじ部を設けた回転自在な第１の軸と、外周面に軸方向に亘って駆動ギヤを有し、前記第１の軸と平行に設けた回転自在な第２の軸と、内周面に前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有して第１の軸に対して回転自在及び軸方向の移動自在に設けられ、外周面が前記駆動ギヤと噛合する従動ギヤと、前記第１の軸と第２の軸を回転させる駆動手段とからなり、前記駆動手段によって前記第１の軸と前記駆動ギヤに回転比を与えた状態で回転方向が同一となる回転を付与することにより、前記従動ギヤを第１の軸の軸方向に微少送りし、前記第１の軸と前記従動ギヤを回転方向が逆となる回転を付与することにより、前記従動ギヤを第１の軸の軸方向に早送りすることを特徴とする微少・早送り装置にある。
【０００９】
請求項２は、請求項１において、前記第１の軸と平行に第３の軸をさらに有し、この第３の軸に前記従動ギヤと一体的にその軸方向に移動するスライダーを設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３は、請求項１の前記駆動手段は、前記第１及び第２の軸の軸端部に設けられたモータであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４は、請求項１の前記駆動手段は、前記第１及び第２の軸の一方の軸端部に設けられたモータと、他方の軸端部に設けられたアイドルギヤを含むギヤであることを特徴とする。
【００１２】
請求項５は、請求項２の前記スライダーは被駆動部材に連動して微少送りすることを特徴とする。
【００１３】
前記構成よれば、駆動手段によって雄ねじ部と従動ギヤの回転数を等しくし、回転方向を同一とすると、従動ギヤは軸方向に対して静止した状態を保つ。
【００１４】
雄ねじ部と従動ギヤに回転比を持たせて回転方向が同一方向に回転を与えると回転比による従動ギヤが第１の軸の軸方向に微少送りされる。また、雄ねじ部と従動ギヤの回転方向が逆となる回転を付与することにより、従動ギヤが第１の軸の軸方向に早送りする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図３は第１の実施形態を示し、図１（ａ）は微少・早送り装置の斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図、図２は要部の斜視図、図３は医療機器に採用した場合の微少・早送り装置の斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、長方形状の基台１の長手方向の両端部には支持板２，３が対峙した状態に設けられている。一対の支持板２，３間には円柱棒状の第１の軸４、第２の軸５及び第３の軸６が互いに離間して平行に配置されており、各軸４，５，６の両端部は支持板２，３に軸受４ａ，５ａ，６ａを介して回転自在に支持されている。
【００１８】
第１の軸４の外周面には右ねじからなる雄ねじ部７が設けられている。第１の軸４の一端部は軸受４ａを貫通して支持板２の外側部において駆動手段としてのモータ８が直結され、他端部には支持板３の外側部において第１のギヤ９が嵌着されている。
【００１９】
さらに、第１の軸４には平歯車からなる従動ギヤ１０が嵌合されている。従動ギヤ１０の内周面には雄ねじ部７に螺合する雌ねじ部１１が設けられ、外周面には平歯車の歯部１２が設けられている。また、従動ギヤ１０の両端部には円筒状の雄ねじ部７に嵌合するプーリ形状のスペーサ１３が設けられ、第１の軸４に対して従動ギヤ１０が同芯的に保たれ、第１の軸４に対して傾くのを防止している。
【００２０】
第２の軸５の外周面にはその軸方向の全体に亘ってスプライン溝形状の駆動ギヤ１４が形成されており、この駆動ギヤ１４は従動ギヤ１０の歯部１２と噛合している。そして、第２の軸５の回転によって駆動ギヤ１４と噛合する従動ギヤ１０に回転が付与されるようになっている。
【００２１】
第２の軸５の一端部には支持板３の外側部において第２のギヤ１５が嵌着されている。この第２のギヤ１５はアイドルギヤ１６を介して第１のギヤ９と噛合している。そして、第１のギヤ９の回転がアイドルギヤ１６を介して第２のギヤ１５に伝達され、第２の軸５が回転するようになっている。
【００２２】
なお、第１のギヤ９は第２の軸５を第１の軸４と同一方向に回転する際にはアイドルギヤ１６を介して第２のギヤ１５と噛合し、第２の軸５を逆方向に回転させる際にはアイドルギヤ１６を介さず、第２のギヤ１５と噛合するようになっている。
【００２３】
前記従動ギヤ１０にはこれを覆うようにスライダー１７が設けられ、スライダー１７は従動ギヤ１０と一体的に第３の軸６の軸方向に移動するようになっている。そして、スライダー１７によって被駆動部材１８を駆動できるようになっている。
【００２４】
被駆動部材１８は、本実施形態では、第３の軸６と平行に設けられた注入器１９であり、この注入器１９は注入口２０ａを有するシリンジ２０と、このシリンジ２０に対して進退自在に挿入されたピストン２１とから構成されている。
【００２５】
シリンジ２０は固定ホルダー２２によって支持板２に固定され、ピストン２１はスライドホルダー２３を介してスライダー１７と連結されている。従って、スライダー１７の移動によってピストン２１がシリンジ２０に対して進退するようになっている。
【００２６】
次に、前述のように構成された微少・早送り装置の作用について説明する。第１のギヤ９の歯数をＡ、第２のギヤ１５の歯数をＢ、駆動ギヤ１４の歯数をＣ、従動ギヤ１０の歯数をＤとすると、ギヤ歯数比、Ａ×Ｃ：Ｂ×Ｄを等しく、ギヤＡ（雄ねじ部７）とギヤＤの回転方向を同一（アイドルギヤ１６不要）にすると、ギヤＤ（またはスライダー１７）は第１の軸４の軸方向に対し、静止した状態を保つ。
【００２７】
ギヤＡ（雄ねじ部７）とギヤＤの回転方向を同じにし、ギヤ歯数比、Ａ×Ｂ：Ｃ×Ｄが１を超えた場合は、ギヤＤ（またはスライダー１７）は雄ねじ部７のリードの進む方向と反対に進み、１より少なくすると、ギヤＤ（またはスライダー１７）はリードの進む方向に微少送りする。
【００２８】
さらに、ギヤＡとギヤＤが反対となる回転方向（アイドルギヤ１６要）を与えると、ギヤＡの回転による雄ねじ部７の総リードとギヤＤの回転による雄ねじ部７の総リードの和の分、スライダー１７を雄ねじ部７のリードの進む方向に早送りできる。
【００２９】
ここで、関係式を示すと、
▲１▼駆動ねじ部７の１回転当りのスライダー１７の進む量δ（ｍｍ）
【数１】
2004100839.tif 000003
2004100839.tif 000004
▲２▼Ｌａのリードの進む方向及びスライダー１７の進む方向の定義
雄ねじ部７の回転方向によるリードの進む方向が向かって右側となる回転方向及びスライダー１７の移動方向は＋（右移動）とする。
【００３０】
次に、注入器１９のシリンジ２０に薬剤を収容し、ピストン２１を微少送りして薬剤をシリンジ２０の注入口２０ａから微量ずつ安定して注入する場合について説明する（アイドルギヤ１６を介さず）。
【００３１】
モータ８を駆動すると、第１の軸４が矢印ａ方向に回転し、従動ねじ部７のリードが＋方向に進む。第１の軸４の回転に伴って第１のギヤ９が回転し、この第１のギヤ９に噛合している第３のギヤ１５に伝達される。従って、第２の軸５が第１の軸４と逆方向（矢印ｂの逆方向）に回転する。
【００３２】
第２の軸５が矢印ｂの逆方向に回転すると、これと一体に設けられた駆動ギヤ１４が同一方向に回転するため、駆動ギヤ１４と噛合している従動ギヤ１０が第１の軸４と同方向に回転する。従って、従動ギヤ１０の微少送りによってスライダー１７が一体的に移動する。
【００３３】
スライダー１７の移動はスライドホルダー２３を介して注入器２０のピストン２１に伝達され、ピストン２１はシリンジ２０に収容された薬液を注入口２０ａから微量ずつ注入することができる。すなわち、患者の患部に薬液を数日間かけて超微量ずつ安定して注入する処方において、本装置が好適するものである。
【００３４】
また、シリンジ２０内の薬液を全て注入し、シリンジ２０内に新たに薬液を補給する場合には、ピストン２１を戻す必要があり、また新しいシリンジ２０と交換する場合にもスライダーホルダー２３を含むスライダー１７を復帰させる必要がある。
【００３５】
この場合、アイドルギヤ１６を介して第１のギヤ９と第３のギヤ１５とを噛合させると、第２の軸５が矢印ｂ方向と逆方向に回転する。つまり、第１の軸４と第２の軸５をリードの進み方向が逆方向になる回転を付与する。第１のギヤ９の回転による雄ねじ部７の総リードと従動ギヤ１０の回転による雄ねじ部７の総リードの和の分、スライダー１７を雄ねじ部７のリードの進む方向に早送りできる。
【００３６】
さらに、第１の軸４にモータ１２を直結して回転駆動し、第２の軸５の回転は、アイドルギヤ１６からの回転によって駆動するようにしたが、第２の軸５の一端部にもモータを直結して回転駆動し、アイドルギヤ１６を含む第２のギヤ１５を省略してもよい。要は、第２の軸５を第１の軸４と逆方向（微少送り）に回転させたり、同方向（早送り）に回転させることができればよい。
【００３７】
なお、前記実施形態においては、従動ギヤ１０の内周面に雄ねじ部７と螺合する雌ねじ部１１を設けたが、従動ギヤ１０の両端に設けたスペーサ１３の内周面に雌ねじ部を設け、雄ねじ部７と螺合させてもよく、従動ギヤ１０はスペーサ１３を含むものでもよい。
【００３８】
なお、前記実施形態においては、微少・早送り装置を医療機器の薬剤の注入器に採用した場合について説明したが、矯正機器、塗料及び食品関連の自動調合機、精密機器、光学機器、測定機器、ジャッキ等の微少送り・早送りを必要とするあらゆる産業機器に適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、雄ねじ部と従動ギヤに回転比を持たせて回転方向が同一方向に回転を与えると回転比による従動ギヤが第１の軸の軸方向に微少送りされる。また、雄ねじ部のと従動ギヤを回転方向が逆となる回転を付与することにより、従動ギヤが第１の軸の軸方向に早送りする。従って、１回転でミクロン単位の送りが可能な大きな減速比が得られ、製作が容易で、強度の向上も図れ、耐久性を向上できる。さらに、モータの出力軸に減速比の大きい減速歯車機構を設ける必要がなく、装置の小型化、軽量化が図れ、微少送り、早送りを必要とするあらゆる産業機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示し、（ａ）は微少・早送り装置の斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図２】同実施形態を示し、要部の斜視図。
【図３】同実施形態を示し、医療機器に採用した場合の微少・早送り装置の斜視図。
【符号の説明】
４…第１の軸
５…第２の軸
７…雄ねじ部
８…モータ（駆動手段）
１０…従動ギヤ
１１…雌ねじ部
１４…駆動ギヤ
１７…スライダー
１８…被駆動部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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