マイクロポンプ
【課題】微少流量の流体を脈動なく連続的かつ定量的に安定して移送することができるマイクロポンプを提供する。
【解決手段】マイクロポンプ１は、内部に流体が流通される弾性チューブ１０と、弾性チューブ１０を支持するチューブサポート２０と、突起部３２が形成された回転体３０と、回転体３０を回転させるモータ４０とを備えている。突起部３２は、チューブサポート２０に支持される弾性チューブ１０を該弾性チューブ１０の長手方向に沿った複数の押圧点で押圧する。モータ４０は、複数の押圧点を弾性チューブ１０の長手方向に沿って移動させる。
【解決手段】マイクロポンプ１は、内部に流体が流通される弾性チューブ１０と、弾性チューブ１０を支持するチューブサポート２０と、突起部３２が形成された回転体３０と、回転体３０を回転させるモータ４０とを備えている。突起部３２は、チューブサポート２０に支持される弾性チューブ１０を該弾性チューブ１０の長手方向に沿った複数の押圧点で押圧する。モータ４０は、複数の押圧点を弾性チューブ１０の長手方向に沿って移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロポンプに係り、特にマイクロリアクタやマイクロＴＡＳ（Total Analysis System）のように粘度の高い微少流量の化学薬品を取り扱うのに好適なマイクロポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医薬品製造プロセスや医療用で使用される微少流量の流体を一方向に向けて精度よく送るポンプとしては、スクリューを回転させることによりスクリュー内部の流体を移送するスクリューポンプ、ローラなどで外部からチューブを押し潰すことにより流体を移送するチューブポンプ、注射器（シリンジ）のピストンをアクチュエータで制御することにより流体を移送するシリンジポンプなどが知られている。いずれのポンプにも一長一短があるが、特に薬品製造プロセスや医療用で使用されるポンプには、微少流量の流体を脈動なく連続的かつ定量的に移送することが求められている。
【０００３】
上述したチューブポンプとしては、例えば、チューブのねじりと複数のバルブを併用することにより送液を実現するものが知られている（例えば特許文献１，２参照）。しかしながら、これらのチューブポンプでは、送液のときに生じる圧力脈動を低減させることが難しく、上述した医療や医薬の分野における各種検査や製造に用いるには問題が多い。
【０００４】
また、圧電素子を用いた超音波モータを利用してポンプ全体の小型化を実現したチューブポンプも知られている（例えば特許文献３参照）。上述した医療や医薬の分野における各種検査や製造においては、通常は複数の異なった状態や物性の試薬を同時にある一定の流量で脈動なく安定して送液することが求められるが、特許文献３に開示されたチューブポンプは１本のチューブを備えているだけであり、単一の流体しか送ることができない。また、このチューブポンプは、送液のときに生じる圧力脈動を低減できるような構造を有しておらず、医療や医薬の分野における各種検査や製造において求められる仕様を十分に満足させることはできない。
【０００５】
また、その他のチューブポンプやシリンジポンプも開発されているが、医療や医薬の分野における各種検査や製造において求められる仕様、すなわち、複数の異なった状態や物性の試薬を同時にある一定の流量で脈動なく安定して送液することを満足する技術は開発されていなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２７８４９５号公報
【特許文献２】特開２００１−８２３４３号公報
【特許文献３】特開２００３−４９７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、微少流量の流体を脈動なく連続的かつ定量的に安定して移送することができるマイクロポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様によれば、微少流量の流体を脈動なく連続的かつ定量的に安定して移送することができるマイクロポンプが提供される。このマイクロポンプは、内部に流体が流通される弾性チューブと、上記弾性チューブを支持するチューブサポートと、上記チューブサポートにより支持された弾性チューブを該弾性チューブの長手方向に沿った複数の押圧点で押圧する押圧部と、上記弾性チューブの複数の押圧点を上記弾性チューブの長手方向に沿って移動させる押圧点移動機構とを備えている。
【０００９】
このような構成により、上記押圧部が弾性チューブを該弾性チューブの長手方向に沿った複数の押圧点で押圧するため、隣接する押圧点の間の弾性チューブ内部に一定容積の密閉空間が形成され、その密閉空間が弾性チューブの長手方向に沿って複数個互いに隣接して直列に形成される。そして、上記押圧点移動機構により上記押圧点を弾性チューブの長手方向に沿って移動させると、弾性チューブ内の流体が押圧点の移動に伴って弾性チューブの長手方向に沿って移動し、この結果、弾性チューブの一端から供給された流体が他端に移送される。
【００１０】
ここで、上記「密閉空間」には、隣接する押圧点の間が完全に密閉されている場合だけではなく、押圧点で押圧された弾性チューブの内部に、流体の移送や圧力の上昇のために実用上問題とならない程度の微小な隙間が形成されている場合も含まれる。このような微小な隙間が形成されていても、隣接する密閉空間の間で所定の圧力差を持たせることができるため、マイクロポンプの吸込側と吐出側との間で所望の圧力差を維持することができ、流体等の移送や圧力の上昇が可能となる。
【００１１】
また、弾性チューブに沿って複数個互いに隣接して直列に形成される密閉空間により所定の圧力差を維持することができるが、このことは、直列に形成される密閉空間の数が多ければ多いほど、弾性チューブの一端（マイクロポンプの吸込側）と他端（マイクロポンプの吐出側）との間でより大きな圧力差を確保できることを意味する。したがって、直列に形成される密閉空間の数を多くすることにより、流体をより高い圧力に昇圧することができる。
【００１２】
なお、本発明においては、上記弾性チューブによる流体の移送（搬送）作用は、そのまま本発明に係るマイクロポンプの移送作用となる。すなわち、弾性チューブの一端は移送（搬送）されるべき流体の供給源に接続され、他端は該流体を利用する側（流体を必要とする側）に接続される。上述したように、弾性チューブの長手方向には密閉された空間が複数個直列に形成され、押圧点移動機構によりそれらの密閉空間を弾性チューブの長手方向に移動することができる。このことは、本発明に係るマイクロポンプによる流体の移送原理を示すものであり、したがって、弾性チューブによる流体の移送（搬送）作用は、そのまま本発明に係るマイクロポンプの移送作用となる。
【００１３】
ここで、回転体に形成された突起部により上記押圧部を構成し、上記回転体を回転させる回転駆動機構により上記押圧点移動機構を構成することができる。あるいは、回転体に形成されたねじ溝に配置されたボール列により上記押圧部を構成し、上記回転体を回転させる回転駆動機構により上記押圧点移動機構を構成することができる。これらの場合において、突起部やボール列などの押圧部を上記回転体の外周面に形成してもよく、あるいは、上記回転体の内周面に形成してもよい。
【００１４】
また、突起部やボール列などの押圧部は螺旋状に形成されていることが好ましい。このような螺旋状の押圧部には、単調な螺旋形状の押圧部だけではなく、二重螺旋、すなわちある螺旋形状にさらに別の螺旋形状が重畳した形状の押圧部が含まれる。ここで、回転体に形成された突起部や回転体に形成されたねじ溝に配置されたボール列などの押圧部が螺旋状に形成されている場合には、回転体の軸方向の全長が同一であっても、当該螺旋のリードを小さくすれば密閉空間の数を増やすことができるので、マイクロポンプで昇圧可能な圧力値を上げることができる。一方、螺旋のリードが小さくなると、回転体１回転あたりの流体の移送量が減少する。したがって、螺旋のリードを小さくしたマイクロポンプは、微少な移送量で高い吐出圧が要求される用途に好適である。
【００１５】
同一の移送量を維持しつつ吐出圧を高くする必要がある場合には、上記螺旋のリードの長さを変えずに螺旋の条数を増やせばよい。螺旋の条数を増やすことにより、１つのリードの間を条数と同じ数のピッチに分割することができるので、吐出量を略同一に保ちつつ、上記密閉空間の数を条数に比例して増やすことができる。このようにして螺旋の条数を増やすことにより、マイクロポンプの移送量を事実上変化させることなく、その昇圧能力を上げることが可能になる。
【００１６】
また、マイクロポンプの昇圧能力を維持しつつ移送量を増加させる必要がある場合には、上記螺旋のリードを大きくするとともに螺旋の条数を増やせばよい。例えば、２倍の移送量が必要な場合は螺旋のリードを２倍にし、条数を１条から２条に変更する。これにより、回転体１回転あたりの移送量を２倍にできるとともに、１本の弾性チューブにおいて直列に並ぶ密閉空間の数をもとの数に維持できるので、マイクロポンプの昇圧能力を維持することができ、回転体の回転速度が同じであってもマイクロポンプの移送量を増加させることができる。また、３倍の移送量が必要な場合は、同様に螺旋のリードを３倍にし、条数を１条から３条に変更すればよい。
【００１７】
また、押圧部の螺旋は必ずしも一様なリードを有する螺旋形状である必要はなく、例えばマイクロポンプの吸込側から吐出側に向かって、そのリードが変化するように構成してもよい。このようにすることで、例えば気泡を含む液体のように圧縮性のある流体を移送する場合には、マイクロポンプの弾性チューブ内に形成された密閉空間においてこれらの流体を昇圧することができる。
【００１８】
また、マイクロポンプの適用分野によっては、弾性チューブの内部で化学反応が進行し、試薬の総体積が減少または増加する場合なども考えられるが、上述した押圧部の螺旋のリードを好適に設計することにより、多相流状態や化学反応の進行といった特殊な事例に対応することも可能となる。
【００１９】
なお、螺旋のリード（リード長さ）や条数を変えることによってマイクロポンプの移送量や昇圧能力を調整できるという上述の作用効果は、螺旋状の押圧部が回転体の外周面に形成されている場合、内周面に形成されている場合のいずれにも当てはまることは言うまでもない。
【００２０】
上記弾性チューブを複数設け、複数の弾性チューブを上記回転体の回転軸と平行に配置してもよい。換言すれば、回転体の回転軸に垂直な断面において、弾性チューブの長手方向に垂直な断面が現れるように複数の弾性チューブを配置してもよい。
【００２１】
このように複数の弾性チューブを設けることにより、それぞれの弾性チューブに異なる種類の流体を流すことができ、複数種類の流体を同時に移送することが可能となる。すなわち、複数の弾性チューブを回転体の回転軸を中心として等間隔で配置すれば、それぞれの弾性チューブに形成された密閉空間内の流体が、回転体の回転により弾性チューブの一端（ポンプの吸込側）から他端（ポンプの吐出側）に移送される。
【００２２】
例えば、突起部の螺旋が１条であり弾性チューブが３本である場合には、回転体の回転軸を中心として１２０°の間隔をおいて弾性チューブを配置し、突起部の螺旋が３条であり弾性チューブが９本である場合には、回転体の回転軸を中心として４０°の間隔をおいて弾性チューブを配置する。このとき、それぞれの弾性チューブの密閉空間は他の弾性チューブの密閉空間に対して回転体の軸方向に互いに一定の間隔を保っている。したがって、マイクロポンプの吐出側においては、一定の間隔を保って定期的にそれぞれの弾性チューブの密閉空間が順次開放されることになる。このため、流量が同一であれば、１本の弾性チューブで構成するよりも複数本の弾性チューブで構成する方が脈動を小さくできる。
【００２３】
また、上記押圧部と上記弾性チューブとの間に、上記弾性チューブよりも径方向の剛性が高いカラーを配置してもよい。押圧部がこのようなカラーを介して弾性チューブを押圧することにより、弾性チューブの密閉性を向上させることができる。すなわち、このようなカラーがない場合には、弾性チューブがボールとボールの間にあるときに弾性チューブの密閉性が低下してしまうが、このようなカラーを設ければ弾性チューブがボールとボールの間にあっても密閉性を連続して維持することができる。
【００２４】
上記チューブサポートと上記弾性チューブとの間にエアバッグを配置してもよい。このエアバッグには例えばコンプレッサから空気を供給し、適当な圧力まで昇圧することにより弾性チューブが押圧部により押圧点で押圧されたときに、当該押圧点における弾性チューブ内部の潰れ具合、すなわち密閉性能を調整することができる。押圧部やチューブサポートが剛性の高い材料で形成されている場合には、これらの部材自体の寸法変化をほとんど望むことができないので、弾性チューブが押圧点において押圧される力は一定の値とならざるを得ない。これに対して、上記構成によれば、エアバッグを用いてその内圧を変化させることにより弾性チューブを押圧する力を広範囲に変化させることができるので、例えば移送すべき流体の粘性等の物性や圧力などの状態量が変化しても、換言すればそれらの特性が異なる流体であっても適切に移送することができ、マイクロポンプの移送対象物質を拡大することができる。
【００２５】
また、上記チューブサポートは、複数のサポート部材と、上記複数のサポート部材を互いに締結する締結具とを有していてもよい。この締結具の締め付け具合を調整することによって、弾性チューブ内の圧力を調整することが可能になる。これにより、上述のエアバッグと同様の効果を得ることができる。すなわち、締結具の締め付け具合を調整することで、チューブサポートの内径を変化させることができるので、押圧部と弾性チューブとの押圧点での押圧力を調整することができ、流体に与えることのできる最大昇圧値を調整することが可能となる。また、上記複数の弾性チューブは上記回転体の回転軸と平行に配置されていてもよい。このように構成することによりマイクロポンプとしての構成の簡素化や移送機能の最大化を図ることができる。
【００２６】
本発明の第２の態様によれば、微少流量の流体を脈動なく連続的かつ定量的に安定して移送することができるマイクロポンプが提供される。このマイクロポンプは、内部に流体が流通される複数の弾性チューブと、上記複数の弾性チューブを支持するチューブサポートと、螺旋状の突起部が形成された複数の回転体と、上記複数の回転体の少なくとも１つを回転させる回転駆動機構とを備えている。上記複数の回転体の突起部により、上記チューブサポートに支持される弾性チューブを該弾性チューブの長手方向に沿った複数の押圧点で押圧する。上記複数の回転体の少なくとも１つを上記回転駆動機構により回転させることで、上記弾性チューブの複数の押圧点を上記弾性チューブの長手方向に沿って移動させる。このような構成によれば、少なくとも圧力や流量の脈動を実用上無視できる程度に低減して、微少流量の流体を連続的かつ一定の流量で安定して移送することができる。
【００２７】
上記複数の弾性チューブは、上記複数の回転体の回転軸と平行に配置してもよい。また、上記螺旋状の突起部により上記複数の回転体を互いに係合させてもよい。この場合には、上記回転駆動機構により上記複数の回転体の少なくとも１つを回転させて上記螺旋状の突起部の係合により他の回転体を回転させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るマイクロポンプによれば、少なくとも圧力や流量の脈動（時間に対する変動）を実用上無視できる程度に低減して、微少流量の流体を連続的かつ一定の流量で安定して移送することができる。すなわち、本発明に係るマイクロポンプによれば、１本の弾性チューブに対して、長手方向に多数の押圧点で押圧することができる。このように多数の押圧点で押圧することにより、１つの押圧点を挟んだ両側で流体の漏れが生じても、他の多数の押圧点で押圧しているため、全体として流体の漏れ量を少なくすることができる。したがって、微少流量の流体を移送する場合、例えば、回転速度が低い場合においても、定量的に（一定の流量で）流体を移送することができる。
【００２９】
また、漏れが少ないということは流体を加圧しても逆流する流量が少ないということを意味するので、高圧の流体を移送することができる。さらに、移送される流体はチューブに封止され、外部の機械類に触れないため、危険性のある流体（試薬）が外部に漏洩せず安全に運転が可能（移送が可能）であり、マイクロポンプの洗浄性および耐薬品性も高めることができる。また、逆に流体に外部から異物が溶け込むことを防止できるため、流体の純度を低化させることなく移送が可能である。さらに、往復運動ではなく回転運動を利用して流体を移送できるため、動作時の音が静かなマイクロポンプとすることができる。
【００３０】
さらに、螺旋状の押圧部の条数やリード、ピッチ、およびリード角を好適に設計することにより、様々な吐出圧や流量のマイクロポンプを実現することができる。また、弾性チューブを押圧点で押圧して、その押圧点を挟む両側で流体の漏れを実用上許容できる程度に抑えるという簡単な原理を用いているので、液体をはじめとして、気液混合流体や、液体に微小な固体粒子が混入した固液混合流体、さらに固液混合流体に気体が混入した流体など、様々な状態の物質を広く取り扱う（移送する）ことができる。
【００３１】
また、複数の弾性チューブのそれぞれに異なる薬液などを流通させるように構成すれば、同時に複数の薬液を移送することができる。さらに、（例えば粘度のような）薬液の物理的物性や（例えば水素イオン指数ｐＨのような）化学的物性などに適した材質により弾性チューブを形成すれば、極めて多様な種類の物質を移送することができる。さらに、押圧部としてボール列を用いることで、弾性チューブと押圧部との接触を滑り摩擦から転がり摩擦に変えることができるので、弾性チューブの交換寿命を長くすることができる。
【００３２】
上述したように、本発明に係るマイクロポンプによれば、微少流量の流体を脈動なく連続的かつ定量的に安定して移送することができる。また、本発明のマイクロポンプによれば、移送される流体はチューブに封止され外部の機械類に触れないため、マイクロポンプの洗浄性および耐薬品性を高めることができる。また、微少流量の流体を移送する場合、例えば、回転速度が低い場合においても、定量的に流体を移送することができる。また、往復運動ではなく回転運動を利用して流体を移送できるため、動作時の音が静かなマイクロポンプとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係るマイクロポンプの実施形態について図１から図２４を参照して詳細に説明する。なお、図１から図２４において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００３４】
図１は、本発明の第１の実施形態におけるマイクロポンプ１を示す模式図、図２は、図１のII−II線断面図に相当する図であり突起部３２が２条の例を示す図、図３はマイクロポンプ１の主要部を示す斜視図である。図１から図３に示すように、マイクロポンプ１は、内部に流体が流通される複数の弾性チューブ１０と、内周面に弾性チューブ１０を支持する円筒状のチューブサポート２０と、チューブサポート２０内に収容された回転体３０と、回転体３０を回転させる回転駆動機構としてのモータ４０とを備えている。モータ４０とチューブサポート２０とは、ベース５０に固定されており、チューブサポート２０が回転体３０とともに回転しないように構成されている。
【００３５】
ここで、回転体３０の両端または一端を、滑り軸受や転がり軸受、Ｖブロックなどによって支持してもよい。また、モータ４０としては、ＤＣモータやＡＣモータに限らず、ステッピングモータ、パルスモータ、超音波モータ、エアタービンモータなどあらゆる型式のモータを用いることができる。また、モータ４０と回転体３０とを直接接続せずに、モータ４０と回転体３０との間に、弾性カップリングや磁気カップリングなどのトルク伝達機構を介在させてもよい。
【００３６】
弾性チューブ１０としては、例えば内径が１ｍｍのシリコンゴムからなる弾性チューブを用いることができる。図１に示す例では、弾性チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃの吸込端は、第１の試薬が貯留された第１の試薬タンク５１に接続されており、弾性チューブ１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの吸込端は、第２の試薬が貯留された第２の試薬タンク５２に接続されている。これらのチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの吐出端は、原料供給、化学反応、分離精製などを数ｍｌ／ｍｉｎ〜数十ｍｌ／ｍｉｎ程度の流量で行うマイクロリアクタ（図示せず）に接続されている。
【００３７】
それぞれのチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆは、チューブサポート２０の入口と出口に取り付けられた固定リング２１によってチューブサポート２０に固定されている。本実施形態においては、複数のチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆが回転体３０の軸方向に沿って平行に配置されている。なお、本実施形態では、６本のチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆを用いた例を説明するが、チューブ１０の本数はこれに限られるものではない。
【００３８】
回転体３０の外周面には、螺旋状に延びる突起部３２が形成されており、この突起部３２は、チューブ１０を長手方向に沿った複数の箇所（押圧点）で押圧する押圧部として機能する。なお、この突起部３２の先端は、通常のねじ山のような鋭利な形状ではなく、滑らかな曲面形状を有していることが好ましい。また、本実施形態におけるモータ４０は、チューブ１０の押圧点をチューブ１０の長手方向に沿って移動させる押圧点移動機構として機能する。
【００３９】
このような構成のマイクロポンプ１において、チューブ１０は回転体３０の突起部３２により複数の押圧点で押圧され変形する。これらの押圧点においては、チューブ１０の内面が互いに密着し、流体の通路（流路）が閉止される。このように、それぞれのチューブ１０において、隣接する押圧点の間のチューブ１０内に一定容積の密閉空間が形成され、その密閉空間がチューブ１０に沿って複数個互いに隣接して直列に形成される。
【００４０】
そして、回転体３０の回転軸をチューブサポート２０に対して固定した状態で、モータ４０を駆動して回転体３０をチューブサポート２０に対して相対的に回転させると、回転体３０の外周面の突起部３２とチューブ１０との接触点（押圧点）がチューブ１０の長手方向に沿って移動する。この押圧点の移動に伴って、チューブ１０内の流体は突起部３２に絞られるようにしてチューブ１０の長手方向に沿って移動し、この結果、チューブ１０内の流体が移送される。
【００４１】
すなわち、マイクロポンプ１の出口において流体の圧力が所望の値まで上昇できるように、マイクロポンプ１はチューブ１０内の流体の静圧を上昇させるために仕事をする。チューブ１０内の流体が液体であり、流速が音速より十分に低い場合には、チューブ１０内の流体の容積は変化しない。吐出圧が過大で押圧点における流路の閉止部でチューブ１０内の流体を押さえきれなくなると、チューブ１０内の流体は上流側に微少量漏れる。すなわち、流体は全体としては上流から下流へ流れるが、ごく一部は逆流することとなる。このため、チューブ１０内では上流側から下流側に向かってピッチごとに、すなわち隣接した密閉空間ごとに階段状に上昇した圧力分布が生じる。通常のチューブポンプでは、チューブの上流側から下流側に至るまでを１点で押さえているため、得ることができる吐出圧は低い値にとどまっていたが、本実施形態に係るマイクロポンプ１によれば、回転体３０の突起部３２により複数の押圧点でチューブ１０を押圧しているため、吐出圧を高圧にすることができる。例えば、１ピッチの突起部３２で０．１ＭＰａの圧力差を得ることができる場合には、換言すれば、隣接する密閉空間の圧力差として０．１ＭＰａを達成できれば、１０ピッチの突起部３２をチューブサポート２０内に設けることにより吐出圧１ＭＰａのポンプを実現することができる。なお、上記では内径が１ｍｍのシリコンゴムからなる弾性チューブを用いて、流量が数ｍｌ／ｍｉｎから数十ｍｌ／ｍｉｎ程度であるマイクロポンプの例を示したが、例えば、より内径の小さい弾性チューブを使用したり、回転体３０の回転速度の調整などにより例えば０．１ｍｌ／ｍｉｎ以下の微少流量の流体の移送も実現できる。
【００４２】
また、図１に示すように、チューブ１０の長手方向に対して突起部３２の押さえ部が斜め方向を向いているため、マイクロポンプ１から吐出される流体の脈動を減少させることに有利に作用する。したがって、回転体３０の突起部３２のピッチやリード、回転体３０の長さを調整することにより、ポンプの吐出圧や流量などのポンプ特性を好適に設計することが可能になる。なお、突起部３２のリード角が大きくなると、図１における突起部３２の軸方向に対する傾きが小さくなる。
【００４３】
また、ある流体の移送において弾性チューブ１０を複数本用いれば、それぞれの弾性チューブ１０内の密閉空間が一定の時間間隔でマイクロポンプ１の吐出端に到達することになるので、例えば同一流量を１本の弾性チューブで移送する場合と比べて、吐出側における圧力や流量の時間変動（脈動）を小さく抑えることができる。このように、複数本の弾性チューブを用いることによっても、マイクロポンプ１から吐出される流体の脈動を減少させる効果が得られる。
【００４４】
また、例えば、回転体３０を長くすれば、１本のチューブ１０に対して多数の押圧点で押圧することができる。多数の押圧点で押圧することにより、１つの押圧点を挟んだ両側の密閉空間の間で流体の漏れが生じても、他の多数の押圧点で押圧しているため、全体として流体の漏れ量を少なくすることができる。すなわち、マイクロポンプ１の吸込圧力と吐出圧力との差圧を多数の押圧点で分担して保持することになるため、１つの押圧点で保持すべき圧力差が小さくなり、その両側の密閉空間の間で流体が漏れにくくなる。したがって、高圧の流体を移送することができる。
【００４５】
図４は、図１のマイクロポンプにおいて流体が移送される様子を示す模式図であり、図４においては、１本の弾性チューブ１０のみが示されている。図４に示すように、本実施形態においては、１本の弾性チューブ１０は、ポンプの入口部から出口部に至るまでに４箇所の押圧点Ｃ１〜Ｃ４で突起部３２により押圧されるように構成されている。
【００４６】
図４において、流体は、回転体３０の突起部３２により複数の密閉空間内に保持および区分され、それぞれの押圧点Ｃ１〜Ｃ４でΔｐだけ昇圧されるとすると、すなわち、流体が１つの密閉空間ごとにΔｐだけ昇圧されるとすると、図４では４つの押圧点Ｃ１〜Ｃ４により順次昇圧されるため、ポンプ入口からポンプ出口に至るまでに４Δｐの圧力上昇を得ることができる。
【００４７】
図１および図４に示す例では、４箇所の押圧点Ｃ１〜Ｃ４でチューブ１０が突起部３２に押圧されるように構成されているが、押圧点の数はこれに限られるものではない。また、図４に示す回転体３０は、１条の突起部３２を有する１条スクリューにより構成されているが、例えば、図５に示すように、２条の突起部３２ａ，３２ｂを有する２条スクリューにより構成してもよい。図５に示す例では、それぞれの突起部３２ａ，３２ｂの螺旋のリードＬは図４に示す例と同一であるが、突起部３２ａ，３２ｂのピッチＰは図４に示す例の半分になる。すなわち、１本の弾性チューブ１０を押圧する押圧点が８つに増えるため、図４に示すマイクロポンプと同一の回転速度で、流量を変えることなく２倍の圧力上昇８Δｐを得ることができる。
【００４８】
また、流量を変化させる場合には、回転速度を増減することも有効であるが、モータ４０を高速で回転させるとチューブ１０と回転体３０との摩擦による発熱が大きくなり、チューブ１０の劣化を早めるだけでなく、移送する流体の温度上昇を招き、化学反応性の高い物質の移送には好ましくない場合がある。このような場合には、突起部３２のリードＬを適切に設計することにより、流量の変化に対応することができる。例えば、図６に示すように、図４に示す回転体３０の２倍の長さの回転体１３０に、図４に示す突起部３２の２倍のリード長さＬを有する突起部１３２を設けてもよい。図６に示す回転体１３０は１条の突起部１３２を有しているため、回転体１３０が１回転すると、隣接する押圧点間の流体は１ピッチ分（１リード分）だけ流れ方向に進む。したがって、図６に示すマイクロポンプは、図４に示すマイクロポンプの２倍の流量を得ることができる。
【００４９】
さらに、図７に示すように、図６に示す回転体１３０を２条の突起部１３２ａ，１３２ｂを有する２条スクリューにより構成してもよい。図５に示す例と同様に、１本の弾性チューブ１０を押圧する押圧点が８つに増えるため、図６に示すマイクロポンプと同一の回転速度で、流量を変えることなく２倍の圧力上昇８Δｐを得ることができる。また、図７に示す回転体１３０は２条の突起部１３２ａ，１３２ｂを有しているため、回転体１３０が１回転すると、隣接する押圧点間の流体は２ピッチ分（１リード分）だけ流れ方向に進む。したがって、図７に示すマイクロポンプの流量は、図６に示すマイクロポンプと同等となる。
【００５０】
すなわち、図４のマイクロポンプにおいて、ある回転速度におけるポンプの流量をＱ、圧力上昇を４Δｐとすると、同じ回転速度においては、図５のマイクロポンプは流量Ｑ、圧力上昇８Δｐ、図６のマイクロポンプは流量２Ｑ、圧力上昇４Δｐ、図７のマイクロポンプは流量２Ｑ、圧力上昇８Δｐとなる。このように、本発明に係るマイクロポンプによれば、複雑な可変速機構を用いることなく、回転体を適切に設計することで容易にポンプの吐出圧や流量を調整することができる。
【００５１】
また、回転体３０を逆方向に回転させれば、チューブ１０内の流体を逆流させることができる。この逆流は、チューブ１０内の流体を逆方向に移送する場合に用いるだけでなく、例えば、チューブ１０内で粉体が架橋（ブリッジ）を形成して目詰まりが起きた場合に、目詰まりを取り除くときにも用いることができる。すなわち、ブリッジとは、チューブ断面で見たときに、粉体が径方向にアーチ状に踏ん張るように凝縮する現象をいうが、このようなブリッジが形成されると、粉体を進行方向にいくら圧縮しても、その力がアーチに沿って壁面方向に逃げてしまい、さらに架橋を形成する粉体を高密度に強くするだけで、閉塞した目詰まりを除去することができなくなる。このような場合に、チューブ１０内の流体を逆流させることで、アーチを簡単に破壊することができ、チューブ１０内の目詰まりを取り除くことができる。
【００５２】
また、チューブ１０を薄膜フィルムで被覆してもよい。このような薄膜フィルムとしては、フッ素樹脂などの低摩擦材料からなるフィルムが好適である。チューブ１０を薄膜フィルムで被覆すれば、チューブ１０は突起部３２に直接接触せず、薄膜フィルムが突起部３２に接触する。したがって、チューブ１０が突起部３２によって擦られることがなく、チューブ１０が保護される。これにより、チューブ１０の摩耗を防止し、チューブ１０の寿命を長くすることができる。また、このような薄膜フィルムは安価に交換可能であるため、消耗品のコストを低く抑えることができる。
【００５３】
また、回転体３０の突起部３２の表面に、フッ素樹脂や二硫化モリブデンなどからなる固体潤滑膜を成膜してもよい。あるいは、回転体突起部３２を有する回転体３０の外表面とチューブサポート２０の内表面との間に形成される空間のチューブ１０の外部にグリースなどの潤滑剤を封入してもよい。この場合において、回転体３０が回転すると、潤滑剤も一緒に進行方向に押し流されてしまう。したがって、チューブサポート２０の軸方向両端部のそれぞれに孔を開口させ、吐出側の孔と吸込側の孔とをチューブで接続することで、押し出された潤滑剤を再び循環させてポンプ中に導くこととしてもよい。
【００５４】
また、例えばチューブ１０と回転体３０の突起部３２との摩擦により発生した熱を冷却するため、回転体３０やチューブサポート２０に冷却機構を設けてもよい。例えば、ウォータジャケットを設けて冷媒を流してもよいし、チューブサポート２０全体を冷媒の中に浸漬してもよく、あるいはペルチェ素子などの能動冷却素子を装着して冷却してもよい。このような冷却機構を設けることにより、化学反応性に富む流体を移送するときに、チューブ１０内で流体が化学変化するのを防ぐことができるだけでなく、マイクロリアクタへの移送時などに流体の温度が変化するのを防止することができる。また、冷却機構は、単に熱を奪うだけでなく、マイクロリアクタに流体を移送する場合などにおいては、流体を所定の一定温度に保持する温調機構としても作用する。したがって、このような温調機構は、流体を冷却するだけでなく、化学反応系によっては流体を加熱する場合もある。
【００５５】
従来から用いられていたシリンジポンプは、シリンジ内の流体がなくなると送液できなくなるため、一旦シリンジをポンプから取り外して新たにタンク等の貯槽からシリンジ内へ流体をリロード（再充填）する必要があった。本実施形態のマイクロポンプは、シリンジポンプのようなリロードが不要であり、微少流量の流体を事実上脈動なく貯槽（例えば試薬タンク）から連続的に安定して移送することができる。また、異なる試薬をそれぞれの貯槽から同時に移送することができ、例えばチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの径を同じにすれば、同量の異なる試薬を同時に移送することができる。また、チューブ１０として耐食性の高いチューブを用いれば、内部に流通させる流体の種類を問わず、流体を移送することができる。また、液体の単相流に限られず、気液や固液などが混合した気液状態のものや固体が析出した状態の多相流を圧送することができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、チューブ１０が回転体３０の軸方向に沿って平行に配置された例を説明したが、これに限られるものではない。例えば、複数本のチューブ１０を回転体３０の周方向に沿って平行に配置してもよい。また、チューブ１０を直線状ではなく例えば螺旋状に配置してもよい。例えば、弾性チューブ１０の中心線の軌跡が回転体３０の回転軸方向の成分を持っていれば、弾性チューブ１０の一端から供給される流体を他端に移送することができる。しかしながら、マイクロポンプとしての構成の簡素化や移送機能の最大化などを考慮すると、チューブ１０を回転体３０の軸方向に沿って平行に配置することが好ましい。
【００５７】
図８は、本発明の第２の実施形態におけるマイクロポンプ２０１を示す模式図、図９は、図８のIX−IX線断面図である。要求されるマイクロポンプの仕様が著しく厳しく、圧力の脈動を極力抑えたい場合には、１つの試薬タンク２５１から延びる複数の弾性チューブ１０を図８および図９に示すように配置してもよい。すなわち、本実施形態においては、１つの試薬タンク２５１から延びる複数の弾性チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃが、回転体３０の軸方向に垂直な断面において、回転体３０の回転軸を中心として１２０°の間隔で配置されている。
【００５８】
図１０（ａ）は、図８に示す回転体３０を周期Ｔ［秒］で回転させたときのチューブ１０ａの吐出圧力の変化を示すグラフである。図１０（ａ）に示すように、１本のチューブからの吐出圧力が時間に対して正弦波状に変化する圧力脈動が生じているような場合には、図９に示すように、突起部３２の１ピッチに対して３本のチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを１２０°ごとに等配し、ポンプ出口において３本のチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを１つに接合する。このようにすれば、図１０（ｂ）に示すように、チューブ１０ａにおける圧力ＰＡの脈動（正弦波）と、チューブ１０ｂにおける圧力ＰＢの脈動（正弦波）と、チューブ１０ｃにおける圧力ＰＣの脈動（正弦波）とが重ね合わされ、ポンプ出口においてはこれらを合計した圧力ＰＴが得られる。その結果、ポンプ全体としての圧力脈動を大きく低減することができる。
【００５９】
なお、上述の説明では、１本のチューブにおける圧力脈動が正弦波状であるとしたが、突起部３２の形状やチューブ１０の物性などによっては、チューブにおける圧力脈動が三角波状、矩形波状、あるいは台形波状となる場合も考えられる。本発明は、これら様々な圧力脈動の波形に対して有効であり、チューブ１０の本数およびその配置を適切に調整することにより吐出圧力の変動を小さく抑えることができる。吐出圧力の変動が小さくなれば瞬間吐出量の変動も小さくなるので、結果として、瞬間吐出し量の脈動を小さく抑えることができる。
【００６０】
図１１は、本発明の第３の実施形態におけるマイクロポンプ３０１を示す模式図、図１２は、図１１のXII−XII線断面図である。図１１および図１２に示すように、このマイクロポンプ３０１においては、チューブサポート２０の内周面とチューブ１０との間にエアバッグ６０が配置されている。このエアバッグ６０はコンプレッサ６２に接続されており、コンプレッサ６２により圧縮空気をエアバッグ６０に供給することにより、回転体３０の突起部３２がチューブ１０を押圧する力を調整してチューブ１０内の流体の吐出圧力を調整できるようになっている。なお、エアバック６０には、空気だけではなく、窒素やアルゴンなどの不活性ガスを供給してもよく、また、気体だけではなく、水や油などの液体あるいはガラスビーズや砂などの粉体、ゲル状体などを供給して加圧してもよい。
【００６１】
図１３は、本発明の第４の実施形態におけるマイクロポンプ４０１を示す縦断面図であり、回転体３０の回転軸に対して垂直な断面図である。図１３に示すように、本実施形態においては、チューブサポート２０が４分割円筒状の４つのサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄから構成されている。隣接するサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの間には例えばスペーサ７０が配置され、これらのサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄおよびスペーサ７０は、締結金具７２を用いて固定バンド７４により締め付けられ互いに固定されている。
【００６２】
このように、チューブサポート２０を分割構造とすることで組立が容易になる。すなわち、弾性チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが、回転体３０とチューブサポート２０との間に挟まれるように配置されるため、マイクロポンプの組立作業を考慮すると、チューブサポート２０が回転体３０の周方向に分割されていることが好ましい。例えば、チューブサポート２０を２分割する場合は、回転体３０の回転軸を中心として１８０°の位置でチューブサポート２０を分割し、３分割する場合は、回転体３０の回転軸を中心としてそれぞれ１２０°の位置でチューブサポート２０を分割する。
【００６３】
このように、チューブサポート２０を分割したサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにより構成し、締結金具７２を用いてこれらのサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ、回転体３０、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを互いに締結することにより、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに伸びやねじれなどなどの無用な変形を生じさせることなく、マイクロポンプを組み立てることができる。また、例えば、チューブサポート２０の内周面に、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを回転体３０の周方向の所定位置に支持する支持部材を設けることもできるので、チューブサポート２０を分割することにより、組み立て易く不具合を生じにくいマイクロポンプを実現することができる。
【００６４】
また、この場合において、スペーサ７０の厚みを調整することで、チューブサポート２０の内径を変化させることができる。したがって、スペーサ７０の厚みを調整することで、回転体３０の突起部３２がチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを押圧する力を調整することができ、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ内の流体の吐出圧力を調整することができる。
【００６５】
さらに、スペーサ７０をゴムやコイルスプリング、板バネ構造体などの弾性変形する部材で形成すれば、固定バンド７４の締め付け力を調整することで、スペーサ７０の厚みを変化させ、その結果、チューブサポート２０の内径を変化させることができる。これにより、回転体３０の突起部３２がチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを押圧する力を調整することができ、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ内の流体に与えることのできる最大昇圧値を調整することができる。また、分割したサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの径方向の厚みをそれぞれ変えることで、それぞれのチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが流体に与えることのできる最大昇圧能力を個別に変えることができる。
【００６６】
図１３に示す例では、スペーサ７０を用いてチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ内の流体の吐出圧力を調整する場合について説明したが、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ内の流体の吐出圧力を調整する機構はスペーサ７０に限られるものではない。例えば、固定バンド７４の代わりにボルトを用いてサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを固定する場合には、このボルトの締め付け力を調整することで、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ内の流体の吐出圧力を調整することもできる。
【００６７】
また、図１３に示す例では、チューブサポート２０が４つのサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに分割されている場合について説明したが、チューブサポート２０の分割数はこれに限られず、２以上であればいくつであってもよいが、チューブの本数以上であることが好ましい。また、上述したように、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが回転体３０の周方向に（チューブサポート２０の周方向に）移動しないように、例えばチューブサポート２０の内周面にチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを支持する支持部材を設けてもよい。
【００６８】
図１４は、本発明の第５の実施形態におけるマイクロポンプ５０１を示す縦断面図であり、回転体３０の回転軸に対して垂直な断面図である。回転体３０が回転すると、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは回転体３０とともに回転しようとするため、これを防止するためチューブサポート２０の両端は固定リング２１で固定されている（図３参照）。しかし、その結果、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、両端で固定されたまま引っ張られて伸び変形してしまう。これを防止するため、本実施形態においては、チューブサポート２０の内周側にカラー８０が配置されている。
【００６９】
このカラー８０は、チューブサポート２０に形成された凹部に係合する突起８０ａを有しており、この突起８０ａとチューブサポート２０に形成された凹部とが互いに噛合することにより、カラー８０とチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが供回りしないようになっている。なお、カラー８０の厚さは、カラー８０が回転体３０の突起部３２と接触しない程度にすることが好ましい。
【００７０】
図１５は、本発明の第６の実施形態におけるマイクロポンプ６０１を示す縦断面図である。図１５に示すように、本実施形態においては、３つの回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃがチューブサポート５２０内に収容されており、これらの回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃとチューブサポート５２０との間には多数の弾性チューブ１０が配置されている。
【００７１】
回転体５３０ａ，５３０ｃは雄歯の突起部５３２ａ，５３２ｃを有しており、回転体５３０ｂは雌歯の突起部５３２ｂを有している。これらの突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃは互いに係合するようになっており、例えば、３つの回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃのうち１つの回転体を回転させると、これらの突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃの係合を介して他の２つの回転体が同期して回転するようになっている。図１５に示す例では、雄歯を有する回転体５３０ａ，５３０ｃが１回転する間に雌歯を有する回転体５３０ｂは３／５回転するように設計されている。なお、回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃの突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃの回転軸方向の長さは等しくなっている。
【００７２】
このように、複数の回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃを適切に配置することにより、多数のチューブ１０内の流体を一定の流量比で移送することができる。これにより、多種・多様な試薬を定量的に確保したまま、すなわちそれぞれ一定の流量を確保したまま移送することが可能となる。なお、雄歯の突起部５３２ａ，５３２ｃと雌歯の突起部５３２ｂとでは１ピッチあたりのチューブ１０の容量が異なる場合があるが、このような場合には、雄歯５３２ａ，５３２ｃに押圧されるチューブ１０と、雌歯の突起部５３２ｂに押圧されるチューブ１０とを異なる径のチューブにより構成することで等量性を確保することができる。
【００７３】
このような構成において、それぞれの回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃの螺旋状の突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃのリード（リード長さ）や条数、螺旋状の突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃの先端部が外接する円の直径（回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃの最外径）、さらには回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃの回転速度比などを任意に選択することができる。また、それぞれの回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃの周囲に配置されるチューブ１０の本数や内径、肉厚を任意に設定することができる。さらに、チューブ１０の材質や弾性定数などもマイクロポンプの使用目的に合わせて任意に設定することができる。
【００７４】
図１５に示す例では、回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃの突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃを雄歯と雌歯とし、これらの突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃが噛み合って同期回転する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、図１６に示すように、図１に示す回転体３０やチューブサポート２０などを有するマイクロポンプを複数個並列に並べ、それぞれの回転体３０を互いにチューブサポート２０の外部でギアトレイン９０を介して連結し、これらのギアトレインギアトレイン９０にモータ４０を連結してもよい。このような構成により、１つのモータ４０によって複数の回転体を同期回転させることができる。
【００７５】
図１６において、複数の回転体の間で回転トルクを伝達する機構としては、ギアトレイン９０に限られることはなく、プーリ、ベルト、チェーンとスプロケットなど種々の機構を用いることができる。この場合において、回転トルク伝達機構としては、回転トルクの伝達において意図的に滑らせる場合を除いて、滑りが生じない機構を用いることが好ましい。なお、上記回転トルク伝達機構のギア比やプーリ径を変えることで、それぞれの回転体を異なる回転速度で運転することができる。
【００７６】
図１６には、回転体の回転速度をモータ４０の回転速度に対して増速するギアトレイン９０ａと減速するギアトレイン９０ｂの双方が示されているが、実際の運転に当たっては、ギアトレイン９０ａ，９０ｂのいずれか一方のみが稼働することは言うまでもない。また、図１６に示す例においては、ギアトレイン９０などの回転トルク伝達機構により回転体の回転速度比を任意に変更できるので、同一リードおよび同一条数の螺旋状の突起部を有する回転体を用いた場合にも、流体の単位時間あたりの移送量を任意に設定することが可能である。
【００７７】
ここで、ある基準となる回転体に対して、突起部の螺旋のリード（リード長）が例えば１／２である回転体では、弾性チューブの寸法や材質などの諸条件が同一である場合には、回転体１回転あたり移送できる流体の量は１／２倍になる。一方、当該弾性チューブの長手方向に形成される密閉空間の数は２倍となるから昇圧能力は２倍となる。また、ある基準となる回転体に対して、突起部の螺旋のリードを等しくした回転体でも、突起部の螺旋を例えば２条とし、ピッチ数を２倍とすることにより、回転体１回転あたりの移送量をもとの値に維持し、かつ上記密閉空間の数を２倍にすることができるので昇圧能力は２倍になる。なお、ここでは１／２倍、２倍という具体的な数値を用いて説明したが、これは単なる例示であって自由に値を選ぶことができることは言うまでもない。
【００７８】
また、ある基準となる回転体に対して、螺旋状の突起部の先端部が外接する円の直径（回転体の最外径）を大きく（小さく）すれば、回転体の周囲に配置可能な弾性チューブの本数を多く（少なく）でき、突起部の螺旋のリード角を変化させることによりリード長、換言すればある弾性チューブの長手方向に直列に形成される密閉空間の数を基準となる回転体における数と同じにできる。したがって、回転体１回転あたりの移送量や昇圧能力を変化させることなく、マイクロポンプが有する弾性チューブの本数を使用目的に最適な数とすることができる。
【００７９】
図１５および図１６に示すようなマイクロポンプによれば、例えば同一種類の薬液を内径の小さい多数の弾性チューブを用いて移送することができる。また、それぞれの弾性チューブに形成される密閉空間が一定の間隔で順次マイクロポンプの吐出側に到達するように構成するとともに、回転体の回転速度を適切な値に設定することができるので、微少流量の薬液などの流体を事実上無脈動で高圧移送することができる。
【００８０】
また、図１５および図１６に示すようなマイクロポンプによれば、複数の種類の薬液等を複数の弾性チューブを用いて同時に移送することもできる。また、薬液などの流体の物性に適する材質の弾性チューブを予め選択して使用することにより、多種類の物質が移送可能となる。さらに、弾性チューブの交換が可能なように構成しておけば、移送対象物質に対して常に最適な弾性チューブが使用可能となるので、移送対象流体の範囲をさらに広げることができる。このようにマイクロポンプを構成することにより、多様な機能および性能を１台のマイクロポンプによって得ることができる。
【００８１】
なお、図１５に示すように、複数の回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃがそれぞれの螺旋状の突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃによって互いに係合するようにすれば、図１６に示すギアトレイン９０やベルト、プーリなどの回転トルク伝達機構が不要となり、その分の構成を簡素化することができる。なお、図１５において複数の回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃのうちのいずれか１本の回転体を駆動させてもよいし、例えば回転トルクの増強などの必要に応じて複数本の回転体をそれぞれ駆動させ、他の回転体を従動させるように構成してもよい。
【００８２】
図１７は、本発明の第７の実施形態におけるマイクロポンプ７０１を示す部分破断斜視図である。図１７に示すように、マイクロポンプ７０１は、内部に流体が流通される複数の弾性チューブ１０と、弾性チューブ１０を支持する円柱状のチューブサポート６２０と、中心軸に沿って中空部が形成された円筒状の回転体６３０とを備えている。回転体６３０の中空部の内部にはチューブサポート６２０が収容されており、回転体６３０の中心軸とチューブサポート６２０の中心軸とが一致するように配置されている。また、マイクロポンプ７０１は、回転体６３０を回転させるモータ（図示せず）を備えている。回転体６３０の内周面には、螺旋状に延びる突起部６３２が形成されている。
【００８３】
それぞれの弾性チューブ１０は、チューブサポート６２０と回転体６３０との間で回転体６３０の半径方向に形成された空間に、回転体６３０の回転軸と並行に配置されている。弾性チューブ１０としては、例えば内径が１ｍｍのシリコンゴムからなる弾性チューブを用いることができる。これらの弾性チューブ１０の吸込端は、試薬が貯留された試薬タンク（図示せず）に接続されており、吐出端は、原料供給や化学反応、分離精製などを数ｍｌ／ｍｉｎ〜数十ｍｌ／ｍｉｎ程度の流量で行うマイクロリアクタ（図示せず）に接続されている。
【００８４】
チューブサポート６２０は、例えば３ｍｍの径を有する芯棒６２２と、芯棒６２２の外周に接着固定された外筒６２４とを有している。芯棒６２２はステンレスなどの高い剛性を有する材料からなり、外筒６２４はウレタンゴムなどの柔らかい弾性体からなる。外筒６２４の外表面には、軸方向に延びる溝６２６が複数本形成されており、それぞれの溝６２６の内部にはチューブ１０が嵌入されている。外筒６２４は、回転体６３０の回転によってチューブ１０に生じるねじれを防止する。なお、本実施形態では、８本のチューブ１０を用いた例を説明するが、チューブ１０の本数はこれに限られるものではない。
【００８５】
回転体６３０の内周面には、螺旋状に延びる突起部６３２が形成されており、この突起部６３２は、チューブ１０を長手方向に沿った複数の箇所（押圧点）で押圧するようになっている。このように、回転体６３０の突起部６３２は、チューブサポート６２０に支持されたチューブ１０をチューブ１０の長手方向に沿った複数の押圧点で押圧する押圧部として機能する。なお、この突起部６３２の先端は、通常のねじ山のような鋭利な形状ではなく、滑らかな曲面形状を有していることが好ましい。
【００８６】
このような構成のマイクロポンプ７０１において、チューブ１０は回転体６３０の突起部６３２により複数の押圧点で押圧され変形する。これにより、隣接する押圧点の間のチューブ１０の内部に、一定容積の密閉空間がチューブ１０の長手方向に複数個直列に形成される。そして、モータを駆動して回転体６３０を回転させると、回転体６３０の内周面の突起部６３２とチューブ１０との接触点（押圧点）がチューブ１０の長手方向に沿って移動する。この押圧点の移動に伴って、チューブ１０内部に形成された密閉空間がチューブ１０の長手方向に沿って移動し、チューブ１０内の流体は突起部６３２に絞られるようにしてチューブ１０の長手方向に沿って移動する。したがって、チューブ１０の一端から流体を供給すれば、回転体６３０の回転により流体がチューブ１０の他端に移送される。
【００８７】
図１７に示す例では、３箇所の押圧点でチューブ１０が突起部６３２に押圧されるように構成されているが、押圧点の数はこれに限られるものではない。例えば、回転体６３０を長くすれば１本のチューブ１０に対して多数の押圧点で押圧することができる。多数の押圧点で押圧することにより、１つの押圧点を挟んだ両側の密閉空間の間で流体の漏れが生じても、他の多数の押圧点で押圧しているため、全体として流体の漏れ量を少なくすることができる。すなわち、マイクロポンプ７０１の吸込圧力と吐出圧力との差圧を多数の押圧点で分担して保持することになるため、１つの押圧点で保持すべき圧力差が小さくなり、その両側の密閉空間の間で流体が漏れにくくなる。したがって、高圧の流体を送液することができる。
【００８８】
本実施形態における回転体６３０は、周方向に分割された複数の分割部材からなることが好ましい。例えば、２分割の場合は回転体６３０の回転軸を中心として１８０°の位置で分割し、４分割の場合は９０°の位置で分割する。これらの分割部材を締結具で互いに締結して回転体６３０を構成することができる。
【００８９】
例えば、円筒状の回転体６３０にチューブサポート６２０を回転させながら挿入して組み立てる場合には、チューブサポート６２０に保持されたチューブ１０に与圧がかかるため、組立が困難な場合も考えられる。しかしながら、上述のように、回転体６３０を回転体の周方向に分割した複数の部材により構成することで、回転体６３０の内部にチューブサポート６２０を収容した構造を容易に組み立てることが可能となる。
【００９０】
図１８は、本発明の第８の実施形態におけるマイクロポンプ８０１を示す部分破断斜視図である。本実施形態のマイクロポンプ８０１は、上述した第７の実施形態における螺旋状の突起部６３２に代えてボールねじ部７３２を有する回転体７３０を備えている。回転体７３０はナットのように回転軸の中心が開口しており、この開口の内面にはボールねじ部７３２のボール列が配置されている。
【００９１】
すなわち、回転体７３０の内周面には、軸方向の所定の範囲にわたってねじ溝７３３が螺旋状に形成されており、これらのねじ溝７３３の両端（始点および終点）には、回転体７３０の半径方向に延びるボール通路７３４ａが接続されている。これらのボール通路７３４ａは、回転体７３０の軸方向に沿って延びるボール通路７３４ｂにより互いに接続されている。これらのねじ溝７３３およびボール通路７３４ａ，７３４ｂには複数のボール７３５が配置されており、これらのボール７３５は、ねじ溝７３３およびボール通路７３４ａ，７３４ｂにより形成される軌道上を連続的に転がるようになっている。
【００９２】
本実施形態では、ねじ溝７３３に配置されたボール７３５の列（ボール列）によりチューブ１０を複数の押圧点で押圧するようになっている。すなわち、ねじ溝７３３に配置されたボール７３５の列が、弾性チューブ１０を長手方向に沿って複数の押圧点で押圧する押圧部として機能する。
【００９３】
なお、回転体７３０の内部に形成した孔により上記ボール通路７３４ｂを構成してもよいし、あるいは、回転体７３０から延出した例えば管状の外部構造により上記ボール通路７３４ｂを構成してもよい。また、ねじ溝７３３の両端から延びる２つのボール通路７３４ａの位置が、回転体７３０の長手方向中心線に対する垂直断面において一致していない場合、すなわち周方向にずれている場合には、例えば管状の外部構造により上記ボール通路７３４ｂを構成することが好ましい。
【００９４】
このような構成により、チューブ１０は回転体７３０の内周面のボール７３５により複数の押圧点で押圧され変形する。これにより、隣接する押圧点の間のチューブ１０の内部に、一定容積の密閉空間がチューブ１０の長手方向に複数個直列に形成される。そして、モータを駆動して回転体７３０を回転させると、回転体７３０の内周面のボール７３５とチューブ１０との接触点（押圧点）がチューブ１０の長手方向に沿って移動する。この押圧点の移動に伴って、チューブ１０内部に形成された密閉空間がチューブ１０の長手方向に沿って移動し、チューブ１０内の流体はボール７３５の列（ボール列）に絞られるようにしてチューブ１０の長手方向に沿って移動する。したがって、チューブ１０の一端から流体を供給すれば、回転体７３０の回転により流体がチューブ１０の他端に移送される。
【００９５】
本実施形態においては、ボールねじ部７３２のボール７３５がチューブ１０上を転がりながらチューブ１０を押圧する。すなわち、チューブ１０の表面は、滑り摺動ではなく転がり摺動しながらボール７３５によって押圧される。このため、チューブ１０の摩耗を極めて少なくすることができ、チューブ１０の寿命を大幅に長くできる。
【００９６】
なお、この場合において、ある１本のチューブ１０がある１つのボール７３５に接触して最大に押圧されてから次のボール７３５に接触して最大に押圧されるまでの間、換言すれば、１つのボール７３５の中心と（チューブ１０の長手方向に垂直な面における）チューブ１０の中心とが回転体７３０における同一半径上に並んでチューブ１０がボール７３５により最大に押圧された後、次のボール７３５により再び最大に押圧されるまで、ボール７３５が少なくともその直径に相当する距離だけ移動する間は、チューブ１０が最大に押圧されないことになる。このような懸念に対しては、例えば、チューブ１０の内径と肉厚との比やチューブ１０の弾性を適切に選択することにより、ボール７３５によりチューブ１０が最大に押圧されていない状態にあっても、押圧点においてチューブ１０に要求される密閉性を確保することができる。また、例えば、チューブ１０の直径に対してボール７３５の直径を適切に選択することにより、必要とする密閉性を確保することもできる。さらに、ボール７３５とチューブ１０との間に後述するカラーを設けることによっても必要とする密閉性を確保することもできる。
【００９７】
ここで、本実施形態においても、図１１に示す第３の実施形態と同様に、チューブサポート６２０の外表面とチューブ１０との間にエアバッグを設けてもよい。図１９は、チューブサポート６２０の芯棒６２２とチューブ１０との間にエアバッグ７６０を設けた例を示す。
【００９８】
図２０は、本発明の第９の実施形態におけるマイクロポンプ９０１を示す部分破断斜視図である。上述した第８の実施形態においては、回転体７３０の内周面にねじ溝７３３が形成されていた例を説明したが、本実施形態においては、回転体９３０の外周面にねじ溝９３３が形成されている。
【００９９】
すなわち、円柱状の回転体９３０の外周面には、軸方向の所定の範囲にわたってねじ溝９３３が螺旋状に形成されており、これらのねじ溝９３３の両端（始点および終点）には、回転体９３０の半径方向に延びるボール通路９３４ａが接続されている。これらのボール通路９３４ａは、回転体９３０の軸方向に沿って延びるボール通路９３４ｂにより互いに接続されている。これらのねじ溝９３３およびボール通路９３４ａ，９３４ｂには複数のボール９３５が配置されており、これらのボール９３５は、ねじ溝９３３およびボール通路９３４ａ，９３４ｂにより形成される軌道上を連続的に転がるようになっている。
【０１００】
本実施形態では、ねじ溝９３３に配置されたボール９３５の列（ボール列）によりチューブ１０を複数の押圧点で押圧するようになっている。すなわち、ねじ溝９３３に配置されたボール９３５の列が、弾性チューブ１０を長手方向に沿って複数の押圧点で押圧する押圧部として機能する。
【０１０１】
図２１は、本発明の第１０の実施形態におけるマイクロポンプ１００１を示す縦断面図である。図２２（ａ）から図２２（ｃ）は図２１の回転体７３０の長手方向中心線に垂直な断面図であり、図２２（ａ）はＡ−Ａ線断面図、図２２（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図、図２２（ｃ）はＣ−Ｃ線断面図である。図２２（ａ）から図２２（ｃ）においては、ボール７３５の大きさが異なるように示しているが、これはボール７３５のそれぞれの断面を表しているのであって、直径の異なるボール７３５を使用するという意味ではない。
【０１０２】
図１８に示す第８の実施形態においては、ボールねじ部７３２のボール７３５がチューブ１０および外筒６２４を直接押圧していたが、本実施形態においては、ボールねじ部７３２のボール７３５が、チューブ１０上に配置されたカラー８６０を介してチューブ１０を押圧している。すなわち、第８の実施形態では、ボール７３５がチューブ１０に点接触するため、ボール７３５が常にチューブ１０を完全に押圧している状態を必ずしも常時保持することができない。このため、本実施形態では、チューブ１０よりも径方向の剛性が高く、ボール７３５の直径よりも広い幅の平坦面を上面（すなわちボール７３５と接触する面）に有するカラー８６０を介してチューブ１０を押圧している。このカラー８６０の径方向（すなわちカラー８６０の高さ方向であり芯棒６２２の半径方向ともいえる）の剛性は、チューブ１０の剛性よりも高くなっているが、カラー８６０の長手方向には柔らかく（すなわち剛性が十分に低く）なっており、チューブ１０と一体となってしなやかにたわむことができる。
【０１０３】
上述したように、ボール７３５が直接チューブ１０を押圧する場合、ボール７３５とチューブ１０の直径を適切に選ばなければ、ある１本のチューブ１０にある１つのボール７３５が接触し次のボール７３５が接触するまでの間、ボール７３５が少なくともその直径に相当する距離だけ移動する間は、チューブ１０が最大に押圧されないことになる。最悪の場合には、その間のチューブ１０の密閉性が確保できないことになる。そこで、本実施形態のようにチューブ１０上にカラー８６０を配置することにより、必要とされる密閉性を確保することができる。
【０１０４】
すなわち、ボール７３５がカラー８６０の上を通過する際、ボール７３５が押圧する力はカラー８６０を介してチューブ１０にかかる。このとき、カラー８６０の径方向の剛性がチューブ１０の剛性より高いために、カラー８６０の径方向や幅方向（即ち径方向と垂直方向）の変形量は小さく、主にチューブ１０が潰れて変形する。カラー８６０の高さを適切に選択することでチューブ１０の密閉性を確保することができる。
【０１０５】
より具体的には、ボール７３５がカラー８６０を乗り越える際、カラー８６０がボール７３５の経路にはみ出している高さの分だけ、カラー８６０がボール７３５に押圧されてボール７３５の経路から押し下げられる。これにより、チューブ１０が押し潰される。このカラー８６０の押し下げ移動量、すなわちチューブ１０の押し潰し量が十分であれば、弾性チューブ１０の密閉性を確保できる。
【０１０６】
カラー８６０は、ボール７３５が通過する上面を略平坦にし、その幅をボール７３５の直径よりも長くすることが好ましい。このようにすれば、ボール７３５が連続して通過する際に、１つのボール７３５がカラー８６０の上を通過し次のボール７３５が通過するまでの間、チューブ１０がほぼ連続的に最大に押圧された状態を維持することができる。換言すれば、ボール７３５がカラー８６０を通過してチューブ１０を十分に押し潰して密閉できる距離を、ボール７３５の直径以上に設計すれば、複数のボール７３５が通過しても、連続的にチューブ１０の密閉性を確保できる。
【０１０７】
カラー８６０の材質としては、例えばチューブ１０の材質がシリコンゴムである場合には、シリコンゴムよりヤング率の大きいフッ素樹脂を用いることができる。また、カラー８６０の材質は、フッ素樹脂に限らず、銅、ポリイミド、ポリカーボネートなど種々の材料を用いることもできる。このように、チューブ１０の材質よりも径方向の剛性の高いカラー８６０を介してチューブ１０を押圧することにより、チューブ１０をより確実に押圧することができる。なお、このようなカラー８６０は、上述した第１から第９の実施形態のマイクロポンプにも適用できる。
【０１０８】
カラー８６０の形状としては、例えば、図２３（ａ）に示すように、チューブ１０の長手方向に延びる略台形柱状とすることができる。この場合において、カラー８６０の長手方向の剛性が高いために、ボール７３５が位置する部分だけでなく、チューブ１０の長手方向に沿って広範囲でチューブ１０が押圧されることとなる。このように広範囲にわたってチューブ１０が押圧されることは好ましくないため、例えば、図２３（ｂ）に示すように、表面に多数のスリット８６２を形成したカラー８６０ａを用いてもよい。このスリット８６２は、チューブ１０の長手方向と略垂直な方向に延びることが好ましい。あるいは、図２３（ｃ）に示すように、底部に金属ワイヤーなどからなる多数のビード８６４を埋め込んだカラー８６０ｂを用いてもよい。このビード８６４は、チューブ１０の長手方向と略垂直な方向に延びることが好ましい。これらのスリット８６２やビード８６４により、カラーの幅方向（チューブ１０の長手方向とは垂直な方向）および径方向の剛性を低下させることなく、カラーの長手方向（チューブ１０の長手方向）の剛性を低下させ、長手方向にしなやかにたわみやすくすることができる。したがって、カラーの長手方向の剛性を弾性チューブの剛性と同程度に下げることで、カラーの上にボールが接触している直下の弾性チューブ１０を局所的に密閉することができ、チューブ１０が長手方向に沿って広範囲に押圧および密閉されることを防ぐことができる。
【０１０９】
図２４は、本発明の第１１の実施形態におけるマイクロポンプ１１０１を示す部分破断斜視図である。本実施形態におけるマイクロポンプ１１０１は、図２０に示す第９の実施形態のマイクロポンプに第１０の実施形態で述べたカラーを取り付けたものである。すなわち、本実施形態においては、ボール９３５が、チューブ１０上に配置されたカラー１１６０を介してチューブ１０を押圧するようになっている。
【０１１０】
上述した第１から第１１の実施形態は、本発明の技術的思想の範囲内において、それぞれ適宜組み合わせることができるものである。例えば、図２０に示す第９の実施形態においては、回転体９３０が１つしかないが、図１６に示す第６の実施形態の変形例のように、複数の回転体９３０を設けてもよい。
【０１１１】
本発明に係るマイクロポンプは、流体を移送させる原理の１つとして、弾性チューブを押圧点で押圧すると、その押圧点において弾性チューブの内部が閉止されるという現象を利用しているので、取り扱うことのできる物質の状態としては液体が最も好ましい。また、高粘度から低粘度の液体のほかにも、液体と気体との気液混合流体や液体中に微小な固体粒子が含まれる固液混合流体、あるいは固液混合流体にさらに気体が混合した流体などを様々な状態の物質を広く移送することが可能である。
【０１１２】
また、上述した各実施形態においては、回転体を回転させる回転駆動機構としてモータを用いた例を説明したが、回転駆動機構はモータに限られるものではない。例えば、往復直線運動を回転運動に変換するクランクシャフトを有する回転駆動機構や手で回す機構を含む回転駆動機構など各種の回転駆動機構を用いることができる。回転駆動機構としてモータ（電動機）を用いれば、始動や停止、回転速度の調整などが容易であるうえ、一定回転速度での連続運転も容易であり、最適な運転を実現することができる。
【０１１３】
上述した各実施形態におけるマイクロポンプによれば、例えば０．１ｍｌ／ｍｉｎ以下の微少流量の流体を移送することができる。また、流体を例えば１ＭＰａ程度昇圧する。さらに、移送される薬液はチューブに封止され外部の機械類に触れないため、流体に異物が溶け込むことを防止できるとともに、マイクロポンプの洗浄性および耐薬品性を高めることができる。また、微少流量の流体を移送する場合、例えば、回転速度が低い場合においても、定量的に流体を移送することができる。
【０１１４】
また、往復運動ではなく回転運動を利用して流体を移送しているため、動作時の音が静かなマイクロポンプとすることができる。また、１つのポンプに同時に複数の弾性チューブを備えることで、同時に等しい流量の液体を送液できるため、複数の試薬を同時に等量移送可能である。このため、等量の薬液を混合する必要があるマイクロリアクタへの応用などに好適である。また、等量ではない化学反応を行う場合にも、同じ薬液を送液する弾性チューブの本数を適切に設定することで、薬液の混合比率を自由に制御することができる。さらに、同じ外径の弾性チューブでも、内径や剛性を変えることで流量を調整することができる。あるいは、１つの種類の弾性チューブでも、上記カラーの厚みや剛性を適切に設定することでも流量を調整することが可能である。
【０１１５】
また、上述した各実施形態におけるマイクロポンプは、スーパーフォーカス技術に利用することができる。スーパーフォーカス技術とは、流路を急激に絞ることによって各試薬の拡散距離を短くして、各試薬の混合を促進させる技術をいう。スーパーフォーカスにおいては、複数種類の試薬のための流路を交互に配置し、これらの流路を絞ることにより、マイクロな構造を用いることなく、マイクロサイズの試薬層を得ることができる。このスーパーフォーカスにおいては、多数の流路に各試薬を同時に等量送ることが求められるが、上述した各実施形態におけるマイクロポンプを用いればこれが可能となる。
【０１１６】
これまで本発明の限られた実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるマイクロポンプを示す模式図である。
【図２】図１のII−II線断面相当図である（回転体の突起部が２条の例を示す）。
【図３】図１のマイクロポンプの主要部を示す斜視図である。
【図４】図１のマイクロポンプにおいて流体が移送される様子を示す模式図である。
【図５】図１のマイクロポンプの変形例を示す模式図である。
【図６】図１のマイクロポンプの変形例を示す模式図である。
【図７】図１のマイクロポンプの変形例を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態におけるマイクロポンプを示す模式図である。
【図９】図８のIX−IX線断面図である。
【図１０】図８のマイクロポンプにおける圧力変動を示すグラフである。
【図１１】本発明の第３の実施形態におけるマイクロポンプを示す縦断面図である。
【図１２】図１１のXII−XII線断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態におけるマイクロポンプを示す縦断面図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態におけるマイクロポンプを示す縦断面図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態におけるマイクロポンプを示す縦断面図である。
【図１６】図１５のマイクロポンプの変形例を示す模式図である。
【図１７】本発明の第７の実施形態におけるマイクロポンプを示す部分破断斜視図である。
【図１８】本発明の第８の実施形態におけるマイクロポンプを示す部分破断斜視図である。
【図１９】図１８のマイクロポンプの変形例を示す部分破断斜視図である。
【図２０】本発明の第９の実施形態におけるマイクロポンプを示す部分破断斜視図である。
【図２１】本発明の第１０の実施形態におけるマイクロポンプを示す部分破断斜視図である。
【図２２】図２１の回転体の長手方向中心線に垂直な断面図である。
【図２３】図２１に示すマイクロポンプにおいて使用できるカラーの例を示す斜視図である。
【図２４】本発明の第１１の実施形態におけるマイクロポンプを示す部分破断斜視図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０ 弾性チューブ
２０ チューブサポート
３０，１３０，７３０，９３０ 回転体
３２，１３２ 突起部
４０ モータ
５０ ベース
５１，５２，２５１ 試薬タンク
６０，７６０ エアバッグ
６２ コンプレッサ
７０ スペーサ
７２ 締結金具
７４ 固定バンド
８０ カラー
９０ ギアトレイン
５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃ 回転体
５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃ 突起部
６２０ チューブサポート
６３０ 回転体
６３２ 突起部
７３２ ボールねじ部
７３３，９３３ ねじ溝
７３４ａ，７３４ｂ，９３４ａ，９３４ｂ ボール通路
７３５，９３５ ボール
８６０，１１６０ カラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロポンプに係り、特にマイクロリアクタやマイクロＴＡＳ（Total Analysis System）のように粘度の高い微少流量の化学薬品を取り扱うのに好適なマイクロポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医薬品製造プロセスや医療用で使用される微少流量の流体を一方向に向けて精度よく送るポンプとしては、スクリューを回転させることによりスクリュー内部の流体を移送するスクリューポンプ、ローラなどで外部からチューブを押し潰すことにより流体を移送するチューブポンプ、注射器（シリンジ）のピストンをアクチュエータで制御することにより流体を移送するシリンジポンプなどが知られている。いずれのポンプにも一長一短があるが、特に薬品製造プロセスや医療用で使用されるポンプには、微少流量の流体を脈動なく連続的かつ定量的に移送することが求められている。
【０００３】
上述したチューブポンプとしては、例えば、チューブのねじりと複数のバルブを併用することにより送液を実現するものが知られている（例えば特許文献１，２参照）。しかしながら、これらのチューブポンプでは、送液のときに生じる圧力脈動を低減させることが難しく、上述した医療や医薬の分野における各種検査や製造に用いるには問題が多い。
【０００４】
また、圧電素子を用いた超音波モータを利用してポンプ全体の小型化を実現したチューブポンプも知られている（例えば特許文献３参照）。上述した医療や医薬の分野における各種検査や製造においては、通常は複数の異なった状態や物性の試薬を同時にある一定の流量で脈動なく安定して送液することが求められるが、特許文献３に開示されたチューブポンプは１本のチューブを備えているだけであり、単一の流体しか送ることができない。また、このチューブポンプは、送液のときに生じる圧力脈動を低減できるような構造を有しておらず、医療や医薬の分野における各種検査や製造において求められる仕様を十分に満足させることはできない。
【０００５】
また、その他のチューブポンプやシリンジポンプも開発されているが、医療や医薬の分野における各種検査や製造において求められる仕様、すなわち、複数の異なった状態や物性の試薬を同時にある一定の流量で脈動なく安定して送液することを満足する技術は開発されていなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２７８４９５号公報
【特許文献２】特開２００１−８２３４３号公報
【特許文献３】特開２００３−４９７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、微少流量の流体を脈動なく連続的かつ定量的に安定して移送することができるマイクロポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様によれば、微少流量の流体を脈動なく連続的かつ定量的に安定して移送することができるマイクロポンプが提供される。このマイクロポンプは、内部に流体が流通される弾性チューブと、上記弾性チューブを支持するチューブサポートと、上記チューブサポートにより支持された弾性チューブを該弾性チューブの長手方向に沿った複数の押圧点で押圧する押圧部と、上記弾性チューブの複数の押圧点を上記弾性チューブの長手方向に沿って移動させる押圧点移動機構とを備えている。
【０００９】
このような構成により、上記押圧部が弾性チューブを該弾性チューブの長手方向に沿った複数の押圧点で押圧するため、隣接する押圧点の間の弾性チューブ内部に一定容積の密閉空間が形成され、その密閉空間が弾性チューブの長手方向に沿って複数個互いに隣接して直列に形成される。そして、上記押圧点移動機構により上記押圧点を弾性チューブの長手方向に沿って移動させると、弾性チューブ内の流体が押圧点の移動に伴って弾性チューブの長手方向に沿って移動し、この結果、弾性チューブの一端から供給された流体が他端に移送される。
【００１０】
ここで、上記「密閉空間」には、隣接する押圧点の間が完全に密閉されている場合だけではなく、押圧点で押圧された弾性チューブの内部に、流体の移送や圧力の上昇のために実用上問題とならない程度の微小な隙間が形成されている場合も含まれる。このような微小な隙間が形成されていても、隣接する密閉空間の間で所定の圧力差を持たせることができるため、マイクロポンプの吸込側と吐出側との間で所望の圧力差を維持することができ、流体等の移送や圧力の上昇が可能となる。
【００１１】
また、弾性チューブに沿って複数個互いに隣接して直列に形成される密閉空間により所定の圧力差を維持することができるが、このことは、直列に形成される密閉空間の数が多ければ多いほど、弾性チューブの一端（マイクロポンプの吸込側）と他端（マイクロポンプの吐出側）との間でより大きな圧力差を確保できることを意味する。したがって、直列に形成される密閉空間の数を多くすることにより、流体をより高い圧力に昇圧することができる。
【００１２】
なお、本発明においては、上記弾性チューブによる流体の移送（搬送）作用は、そのまま本発明に係るマイクロポンプの移送作用となる。すなわち、弾性チューブの一端は移送（搬送）されるべき流体の供給源に接続され、他端は該流体を利用する側（流体を必要とする側）に接続される。上述したように、弾性チューブの長手方向には密閉された空間が複数個直列に形成され、押圧点移動機構によりそれらの密閉空間を弾性チューブの長手方向に移動することができる。このことは、本発明に係るマイクロポンプによる流体の移送原理を示すものであり、したがって、弾性チューブによる流体の移送（搬送）作用は、そのまま本発明に係るマイクロポンプの移送作用となる。
【００１３】
ここで、回転体に形成された突起部により上記押圧部を構成し、上記回転体を回転させる回転駆動機構により上記押圧点移動機構を構成することができる。あるいは、回転体に形成されたねじ溝に配置されたボール列により上記押圧部を構成し、上記回転体を回転させる回転駆動機構により上記押圧点移動機構を構成することができる。これらの場合において、突起部やボール列などの押圧部を上記回転体の外周面に形成してもよく、あるいは、上記回転体の内周面に形成してもよい。
【００１４】
また、突起部やボール列などの押圧部は螺旋状に形成されていることが好ましい。このような螺旋状の押圧部には、単調な螺旋形状の押圧部だけではなく、二重螺旋、すなわちある螺旋形状にさらに別の螺旋形状が重畳した形状の押圧部が含まれる。ここで、回転体に形成された突起部や回転体に形成されたねじ溝に配置されたボール列などの押圧部が螺旋状に形成されている場合には、回転体の軸方向の全長が同一であっても、当該螺旋のリードを小さくすれば密閉空間の数を増やすことができるので、マイクロポンプで昇圧可能な圧力値を上げることができる。一方、螺旋のリードが小さくなると、回転体１回転あたりの流体の移送量が減少する。したがって、螺旋のリードを小さくしたマイクロポンプは、微少な移送量で高い吐出圧が要求される用途に好適である。
【００１５】
同一の移送量を維持しつつ吐出圧を高くする必要がある場合には、上記螺旋のリードの長さを変えずに螺旋の条数を増やせばよい。螺旋の条数を増やすことにより、１つのリードの間を条数と同じ数のピッチに分割することができるので、吐出量を略同一に保ちつつ、上記密閉空間の数を条数に比例して増やすことができる。このようにして螺旋の条数を増やすことにより、マイクロポンプの移送量を事実上変化させることなく、その昇圧能力を上げることが可能になる。
【００１６】
また、マイクロポンプの昇圧能力を維持しつつ移送量を増加させる必要がある場合には、上記螺旋のリードを大きくするとともに螺旋の条数を増やせばよい。例えば、２倍の移送量が必要な場合は螺旋のリードを２倍にし、条数を１条から２条に変更する。これにより、回転体１回転あたりの移送量を２倍にできるとともに、１本の弾性チューブにおいて直列に並ぶ密閉空間の数をもとの数に維持できるので、マイクロポンプの昇圧能力を維持することができ、回転体の回転速度が同じであってもマイクロポンプの移送量を増加させることができる。また、３倍の移送量が必要な場合は、同様に螺旋のリードを３倍にし、条数を１条から３条に変更すればよい。
【００１７】
また、押圧部の螺旋は必ずしも一様なリードを有する螺旋形状である必要はなく、例えばマイクロポンプの吸込側から吐出側に向かって、そのリードが変化するように構成してもよい。このようにすることで、例えば気泡を含む液体のように圧縮性のある流体を移送する場合には、マイクロポンプの弾性チューブ内に形成された密閉空間においてこれらの流体を昇圧することができる。
【００１８】
また、マイクロポンプの適用分野によっては、弾性チューブの内部で化学反応が進行し、試薬の総体積が減少または増加する場合なども考えられるが、上述した押圧部の螺旋のリードを好適に設計することにより、多相流状態や化学反応の進行といった特殊な事例に対応することも可能となる。
【００１９】
なお、螺旋のリード（リード長さ）や条数を変えることによってマイクロポンプの移送量や昇圧能力を調整できるという上述の作用効果は、螺旋状の押圧部が回転体の外周面に形成されている場合、内周面に形成されている場合のいずれにも当てはまることは言うまでもない。
【００２０】
上記弾性チューブを複数設け、複数の弾性チューブを上記回転体の回転軸と平行に配置してもよい。換言すれば、回転体の回転軸に垂直な断面において、弾性チューブの長手方向に垂直な断面が現れるように複数の弾性チューブを配置してもよい。
【００２１】
このように複数の弾性チューブを設けることにより、それぞれの弾性チューブに異なる種類の流体を流すことができ、複数種類の流体を同時に移送することが可能となる。すなわち、複数の弾性チューブを回転体の回転軸を中心として等間隔で配置すれば、それぞれの弾性チューブに形成された密閉空間内の流体が、回転体の回転により弾性チューブの一端（ポンプの吸込側）から他端（ポンプの吐出側）に移送される。
【００２２】
例えば、突起部の螺旋が１条であり弾性チューブが３本である場合には、回転体の回転軸を中心として１２０°の間隔をおいて弾性チューブを配置し、突起部の螺旋が３条であり弾性チューブが９本である場合には、回転体の回転軸を中心として４０°の間隔をおいて弾性チューブを配置する。このとき、それぞれの弾性チューブの密閉空間は他の弾性チューブの密閉空間に対して回転体の軸方向に互いに一定の間隔を保っている。したがって、マイクロポンプの吐出側においては、一定の間隔を保って定期的にそれぞれの弾性チューブの密閉空間が順次開放されることになる。このため、流量が同一であれば、１本の弾性チューブで構成するよりも複数本の弾性チューブで構成する方が脈動を小さくできる。
【００２３】
また、上記押圧部と上記弾性チューブとの間に、上記弾性チューブよりも径方向の剛性が高いカラーを配置してもよい。押圧部がこのようなカラーを介して弾性チューブを押圧することにより、弾性チューブの密閉性を向上させることができる。すなわち、このようなカラーがない場合には、弾性チューブがボールとボールの間にあるときに弾性チューブの密閉性が低下してしまうが、このようなカラーを設ければ弾性チューブがボールとボールの間にあっても密閉性を連続して維持することができる。
【００２４】
上記チューブサポートと上記弾性チューブとの間にエアバッグを配置してもよい。このエアバッグには例えばコンプレッサから空気を供給し、適当な圧力まで昇圧することにより弾性チューブが押圧部により押圧点で押圧されたときに、当該押圧点における弾性チューブ内部の潰れ具合、すなわち密閉性能を調整することができる。押圧部やチューブサポートが剛性の高い材料で形成されている場合には、これらの部材自体の寸法変化をほとんど望むことができないので、弾性チューブが押圧点において押圧される力は一定の値とならざるを得ない。これに対して、上記構成によれば、エアバッグを用いてその内圧を変化させることにより弾性チューブを押圧する力を広範囲に変化させることができるので、例えば移送すべき流体の粘性等の物性や圧力などの状態量が変化しても、換言すればそれらの特性が異なる流体であっても適切に移送することができ、マイクロポンプの移送対象物質を拡大することができる。
【００２５】
また、上記チューブサポートは、複数のサポート部材と、上記複数のサポート部材を互いに締結する締結具とを有していてもよい。この締結具の締め付け具合を調整することによって、弾性チューブ内の圧力を調整することが可能になる。これにより、上述のエアバッグと同様の効果を得ることができる。すなわち、締結具の締め付け具合を調整することで、チューブサポートの内径を変化させることができるので、押圧部と弾性チューブとの押圧点での押圧力を調整することができ、流体に与えることのできる最大昇圧値を調整することが可能となる。また、上記複数の弾性チューブは上記回転体の回転軸と平行に配置されていてもよい。このように構成することによりマイクロポンプとしての構成の簡素化や移送機能の最大化を図ることができる。
【００２６】
本発明の第２の態様によれば、微少流量の流体を脈動なく連続的かつ定量的に安定して移送することができるマイクロポンプが提供される。このマイクロポンプは、内部に流体が流通される複数の弾性チューブと、上記複数の弾性チューブを支持するチューブサポートと、螺旋状の突起部が形成された複数の回転体と、上記複数の回転体の少なくとも１つを回転させる回転駆動機構とを備えている。上記複数の回転体の突起部により、上記チューブサポートに支持される弾性チューブを該弾性チューブの長手方向に沿った複数の押圧点で押圧する。上記複数の回転体の少なくとも１つを上記回転駆動機構により回転させることで、上記弾性チューブの複数の押圧点を上記弾性チューブの長手方向に沿って移動させる。このような構成によれば、少なくとも圧力や流量の脈動を実用上無視できる程度に低減して、微少流量の流体を連続的かつ一定の流量で安定して移送することができる。
【００２７】
上記複数の弾性チューブは、上記複数の回転体の回転軸と平行に配置してもよい。また、上記螺旋状の突起部により上記複数の回転体を互いに係合させてもよい。この場合には、上記回転駆動機構により上記複数の回転体の少なくとも１つを回転させて上記螺旋状の突起部の係合により他の回転体を回転させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るマイクロポンプによれば、少なくとも圧力や流量の脈動（時間に対する変動）を実用上無視できる程度に低減して、微少流量の流体を連続的かつ一定の流量で安定して移送することができる。すなわち、本発明に係るマイクロポンプによれば、１本の弾性チューブに対して、長手方向に多数の押圧点で押圧することができる。このように多数の押圧点で押圧することにより、１つの押圧点を挟んだ両側で流体の漏れが生じても、他の多数の押圧点で押圧しているため、全体として流体の漏れ量を少なくすることができる。したがって、微少流量の流体を移送する場合、例えば、回転速度が低い場合においても、定量的に（一定の流量で）流体を移送することができる。
【００２９】
また、漏れが少ないということは流体を加圧しても逆流する流量が少ないということを意味するので、高圧の流体を移送することができる。さらに、移送される流体はチューブに封止され、外部の機械類に触れないため、危険性のある流体（試薬）が外部に漏洩せず安全に運転が可能（移送が可能）であり、マイクロポンプの洗浄性および耐薬品性も高めることができる。また、逆に流体に外部から異物が溶け込むことを防止できるため、流体の純度を低化させることなく移送が可能である。さらに、往復運動ではなく回転運動を利用して流体を移送できるため、動作時の音が静かなマイクロポンプとすることができる。
【００３０】
さらに、螺旋状の押圧部の条数やリード、ピッチ、およびリード角を好適に設計することにより、様々な吐出圧や流量のマイクロポンプを実現することができる。また、弾性チューブを押圧点で押圧して、その押圧点を挟む両側で流体の漏れを実用上許容できる程度に抑えるという簡単な原理を用いているので、液体をはじめとして、気液混合流体や、液体に微小な固体粒子が混入した固液混合流体、さらに固液混合流体に気体が混入した流体など、様々な状態の物質を広く取り扱う（移送する）ことができる。
【００３１】
また、複数の弾性チューブのそれぞれに異なる薬液などを流通させるように構成すれば、同時に複数の薬液を移送することができる。さらに、（例えば粘度のような）薬液の物理的物性や（例えば水素イオン指数ｐＨのような）化学的物性などに適した材質により弾性チューブを形成すれば、極めて多様な種類の物質を移送することができる。さらに、押圧部としてボール列を用いることで、弾性チューブと押圧部との接触を滑り摩擦から転がり摩擦に変えることができるので、弾性チューブの交換寿命を長くすることができる。
【００３２】
上述したように、本発明に係るマイクロポンプによれば、微少流量の流体を脈動なく連続的かつ定量的に安定して移送することができる。また、本発明のマイクロポンプによれば、移送される流体はチューブに封止され外部の機械類に触れないため、マイクロポンプの洗浄性および耐薬品性を高めることができる。また、微少流量の流体を移送する場合、例えば、回転速度が低い場合においても、定量的に流体を移送することができる。また、往復運動ではなく回転運動を利用して流体を移送できるため、動作時の音が静かなマイクロポンプとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係るマイクロポンプの実施形態について図１から図２４を参照して詳細に説明する。なお、図１から図２４において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００３４】
図１は、本発明の第１の実施形態におけるマイクロポンプ１を示す模式図、図２は、図１のII−II線断面図に相当する図であり突起部３２が２条の例を示す図、図３はマイクロポンプ１の主要部を示す斜視図である。図１から図３に示すように、マイクロポンプ１は、内部に流体が流通される複数の弾性チューブ１０と、内周面に弾性チューブ１０を支持する円筒状のチューブサポート２０と、チューブサポート２０内に収容された回転体３０と、回転体３０を回転させる回転駆動機構としてのモータ４０とを備えている。モータ４０とチューブサポート２０とは、ベース５０に固定されており、チューブサポート２０が回転体３０とともに回転しないように構成されている。
【００３５】
ここで、回転体３０の両端または一端を、滑り軸受や転がり軸受、Ｖブロックなどによって支持してもよい。また、モータ４０としては、ＤＣモータやＡＣモータに限らず、ステッピングモータ、パルスモータ、超音波モータ、エアタービンモータなどあらゆる型式のモータを用いることができる。また、モータ４０と回転体３０とを直接接続せずに、モータ４０と回転体３０との間に、弾性カップリングや磁気カップリングなどのトルク伝達機構を介在させてもよい。
【００３６】
弾性チューブ１０としては、例えば内径が１ｍｍのシリコンゴムからなる弾性チューブを用いることができる。図１に示す例では、弾性チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃの吸込端は、第１の試薬が貯留された第１の試薬タンク５１に接続されており、弾性チューブ１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの吸込端は、第２の試薬が貯留された第２の試薬タンク５２に接続されている。これらのチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの吐出端は、原料供給、化学反応、分離精製などを数ｍｌ／ｍｉｎ〜数十ｍｌ／ｍｉｎ程度の流量で行うマイクロリアクタ（図示せず）に接続されている。
【００３７】
それぞれのチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆは、チューブサポート２０の入口と出口に取り付けられた固定リング２１によってチューブサポート２０に固定されている。本実施形態においては、複数のチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆが回転体３０の軸方向に沿って平行に配置されている。なお、本実施形態では、６本のチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆを用いた例を説明するが、チューブ１０の本数はこれに限られるものではない。
【００３８】
回転体３０の外周面には、螺旋状に延びる突起部３２が形成されており、この突起部３２は、チューブ１０を長手方向に沿った複数の箇所（押圧点）で押圧する押圧部として機能する。なお、この突起部３２の先端は、通常のねじ山のような鋭利な形状ではなく、滑らかな曲面形状を有していることが好ましい。また、本実施形態におけるモータ４０は、チューブ１０の押圧点をチューブ１０の長手方向に沿って移動させる押圧点移動機構として機能する。
【００３９】
このような構成のマイクロポンプ１において、チューブ１０は回転体３０の突起部３２により複数の押圧点で押圧され変形する。これらの押圧点においては、チューブ１０の内面が互いに密着し、流体の通路（流路）が閉止される。このように、それぞれのチューブ１０において、隣接する押圧点の間のチューブ１０内に一定容積の密閉空間が形成され、その密閉空間がチューブ１０に沿って複数個互いに隣接して直列に形成される。
【００４０】
そして、回転体３０の回転軸をチューブサポート２０に対して固定した状態で、モータ４０を駆動して回転体３０をチューブサポート２０に対して相対的に回転させると、回転体３０の外周面の突起部３２とチューブ１０との接触点（押圧点）がチューブ１０の長手方向に沿って移動する。この押圧点の移動に伴って、チューブ１０内の流体は突起部３２に絞られるようにしてチューブ１０の長手方向に沿って移動し、この結果、チューブ１０内の流体が移送される。
【００４１】
すなわち、マイクロポンプ１の出口において流体の圧力が所望の値まで上昇できるように、マイクロポンプ１はチューブ１０内の流体の静圧を上昇させるために仕事をする。チューブ１０内の流体が液体であり、流速が音速より十分に低い場合には、チューブ１０内の流体の容積は変化しない。吐出圧が過大で押圧点における流路の閉止部でチューブ１０内の流体を押さえきれなくなると、チューブ１０内の流体は上流側に微少量漏れる。すなわち、流体は全体としては上流から下流へ流れるが、ごく一部は逆流することとなる。このため、チューブ１０内では上流側から下流側に向かってピッチごとに、すなわち隣接した密閉空間ごとに階段状に上昇した圧力分布が生じる。通常のチューブポンプでは、チューブの上流側から下流側に至るまでを１点で押さえているため、得ることができる吐出圧は低い値にとどまっていたが、本実施形態に係るマイクロポンプ１によれば、回転体３０の突起部３２により複数の押圧点でチューブ１０を押圧しているため、吐出圧を高圧にすることができる。例えば、１ピッチの突起部３２で０．１ＭＰａの圧力差を得ることができる場合には、換言すれば、隣接する密閉空間の圧力差として０．１ＭＰａを達成できれば、１０ピッチの突起部３２をチューブサポート２０内に設けることにより吐出圧１ＭＰａのポンプを実現することができる。なお、上記では内径が１ｍｍのシリコンゴムからなる弾性チューブを用いて、流量が数ｍｌ／ｍｉｎから数十ｍｌ／ｍｉｎ程度であるマイクロポンプの例を示したが、例えば、より内径の小さい弾性チューブを使用したり、回転体３０の回転速度の調整などにより例えば０．１ｍｌ／ｍｉｎ以下の微少流量の流体の移送も実現できる。
【００４２】
また、図１に示すように、チューブ１０の長手方向に対して突起部３２の押さえ部が斜め方向を向いているため、マイクロポンプ１から吐出される流体の脈動を減少させることに有利に作用する。したがって、回転体３０の突起部３２のピッチやリード、回転体３０の長さを調整することにより、ポンプの吐出圧や流量などのポンプ特性を好適に設計することが可能になる。なお、突起部３２のリード角が大きくなると、図１における突起部３２の軸方向に対する傾きが小さくなる。
【００４３】
また、ある流体の移送において弾性チューブ１０を複数本用いれば、それぞれの弾性チューブ１０内の密閉空間が一定の時間間隔でマイクロポンプ１の吐出端に到達することになるので、例えば同一流量を１本の弾性チューブで移送する場合と比べて、吐出側における圧力や流量の時間変動（脈動）を小さく抑えることができる。このように、複数本の弾性チューブを用いることによっても、マイクロポンプ１から吐出される流体の脈動を減少させる効果が得られる。
【００４４】
また、例えば、回転体３０を長くすれば、１本のチューブ１０に対して多数の押圧点で押圧することができる。多数の押圧点で押圧することにより、１つの押圧点を挟んだ両側の密閉空間の間で流体の漏れが生じても、他の多数の押圧点で押圧しているため、全体として流体の漏れ量を少なくすることができる。すなわち、マイクロポンプ１の吸込圧力と吐出圧力との差圧を多数の押圧点で分担して保持することになるため、１つの押圧点で保持すべき圧力差が小さくなり、その両側の密閉空間の間で流体が漏れにくくなる。したがって、高圧の流体を移送することができる。
【００４５】
図４は、図１のマイクロポンプにおいて流体が移送される様子を示す模式図であり、図４においては、１本の弾性チューブ１０のみが示されている。図４に示すように、本実施形態においては、１本の弾性チューブ１０は、ポンプの入口部から出口部に至るまでに４箇所の押圧点Ｃ１〜Ｃ４で突起部３２により押圧されるように構成されている。
【００４６】
図４において、流体は、回転体３０の突起部３２により複数の密閉空間内に保持および区分され、それぞれの押圧点Ｃ１〜Ｃ４でΔｐだけ昇圧されるとすると、すなわち、流体が１つの密閉空間ごとにΔｐだけ昇圧されるとすると、図４では４つの押圧点Ｃ１〜Ｃ４により順次昇圧されるため、ポンプ入口からポンプ出口に至るまでに４Δｐの圧力上昇を得ることができる。
【００４７】
図１および図４に示す例では、４箇所の押圧点Ｃ１〜Ｃ４でチューブ１０が突起部３２に押圧されるように構成されているが、押圧点の数はこれに限られるものではない。また、図４に示す回転体３０は、１条の突起部３２を有する１条スクリューにより構成されているが、例えば、図５に示すように、２条の突起部３２ａ，３２ｂを有する２条スクリューにより構成してもよい。図５に示す例では、それぞれの突起部３２ａ，３２ｂの螺旋のリードＬは図４に示す例と同一であるが、突起部３２ａ，３２ｂのピッチＰは図４に示す例の半分になる。すなわち、１本の弾性チューブ１０を押圧する押圧点が８つに増えるため、図４に示すマイクロポンプと同一の回転速度で、流量を変えることなく２倍の圧力上昇８Δｐを得ることができる。
【００４８】
また、流量を変化させる場合には、回転速度を増減することも有効であるが、モータ４０を高速で回転させるとチューブ１０と回転体３０との摩擦による発熱が大きくなり、チューブ１０の劣化を早めるだけでなく、移送する流体の温度上昇を招き、化学反応性の高い物質の移送には好ましくない場合がある。このような場合には、突起部３２のリードＬを適切に設計することにより、流量の変化に対応することができる。例えば、図６に示すように、図４に示す回転体３０の２倍の長さの回転体１３０に、図４に示す突起部３２の２倍のリード長さＬを有する突起部１３２を設けてもよい。図６に示す回転体１３０は１条の突起部１３２を有しているため、回転体１３０が１回転すると、隣接する押圧点間の流体は１ピッチ分（１リード分）だけ流れ方向に進む。したがって、図６に示すマイクロポンプは、図４に示すマイクロポンプの２倍の流量を得ることができる。
【００４９】
さらに、図７に示すように、図６に示す回転体１３０を２条の突起部１３２ａ，１３２ｂを有する２条スクリューにより構成してもよい。図５に示す例と同様に、１本の弾性チューブ１０を押圧する押圧点が８つに増えるため、図６に示すマイクロポンプと同一の回転速度で、流量を変えることなく２倍の圧力上昇８Δｐを得ることができる。また、図７に示す回転体１３０は２条の突起部１３２ａ，１３２ｂを有しているため、回転体１３０が１回転すると、隣接する押圧点間の流体は２ピッチ分（１リード分）だけ流れ方向に進む。したがって、図７に示すマイクロポンプの流量は、図６に示すマイクロポンプと同等となる。
【００５０】
すなわち、図４のマイクロポンプにおいて、ある回転速度におけるポンプの流量をＱ、圧力上昇を４Δｐとすると、同じ回転速度においては、図５のマイクロポンプは流量Ｑ、圧力上昇８Δｐ、図６のマイクロポンプは流量２Ｑ、圧力上昇４Δｐ、図７のマイクロポンプは流量２Ｑ、圧力上昇８Δｐとなる。このように、本発明に係るマイクロポンプによれば、複雑な可変速機構を用いることなく、回転体を適切に設計することで容易にポンプの吐出圧や流量を調整することができる。
【００５１】
また、回転体３０を逆方向に回転させれば、チューブ１０内の流体を逆流させることができる。この逆流は、チューブ１０内の流体を逆方向に移送する場合に用いるだけでなく、例えば、チューブ１０内で粉体が架橋（ブリッジ）を形成して目詰まりが起きた場合に、目詰まりを取り除くときにも用いることができる。すなわち、ブリッジとは、チューブ断面で見たときに、粉体が径方向にアーチ状に踏ん張るように凝縮する現象をいうが、このようなブリッジが形成されると、粉体を進行方向にいくら圧縮しても、その力がアーチに沿って壁面方向に逃げてしまい、さらに架橋を形成する粉体を高密度に強くするだけで、閉塞した目詰まりを除去することができなくなる。このような場合に、チューブ１０内の流体を逆流させることで、アーチを簡単に破壊することができ、チューブ１０内の目詰まりを取り除くことができる。
【００５２】
また、チューブ１０を薄膜フィルムで被覆してもよい。このような薄膜フィルムとしては、フッ素樹脂などの低摩擦材料からなるフィルムが好適である。チューブ１０を薄膜フィルムで被覆すれば、チューブ１０は突起部３２に直接接触せず、薄膜フィルムが突起部３２に接触する。したがって、チューブ１０が突起部３２によって擦られることがなく、チューブ１０が保護される。これにより、チューブ１０の摩耗を防止し、チューブ１０の寿命を長くすることができる。また、このような薄膜フィルムは安価に交換可能であるため、消耗品のコストを低く抑えることができる。
【００５３】
また、回転体３０の突起部３２の表面に、フッ素樹脂や二硫化モリブデンなどからなる固体潤滑膜を成膜してもよい。あるいは、回転体突起部３２を有する回転体３０の外表面とチューブサポート２０の内表面との間に形成される空間のチューブ１０の外部にグリースなどの潤滑剤を封入してもよい。この場合において、回転体３０が回転すると、潤滑剤も一緒に進行方向に押し流されてしまう。したがって、チューブサポート２０の軸方向両端部のそれぞれに孔を開口させ、吐出側の孔と吸込側の孔とをチューブで接続することで、押し出された潤滑剤を再び循環させてポンプ中に導くこととしてもよい。
【００５４】
また、例えばチューブ１０と回転体３０の突起部３２との摩擦により発生した熱を冷却するため、回転体３０やチューブサポート２０に冷却機構を設けてもよい。例えば、ウォータジャケットを設けて冷媒を流してもよいし、チューブサポート２０全体を冷媒の中に浸漬してもよく、あるいはペルチェ素子などの能動冷却素子を装着して冷却してもよい。このような冷却機構を設けることにより、化学反応性に富む流体を移送するときに、チューブ１０内で流体が化学変化するのを防ぐことができるだけでなく、マイクロリアクタへの移送時などに流体の温度が変化するのを防止することができる。また、冷却機構は、単に熱を奪うだけでなく、マイクロリアクタに流体を移送する場合などにおいては、流体を所定の一定温度に保持する温調機構としても作用する。したがって、このような温調機構は、流体を冷却するだけでなく、化学反応系によっては流体を加熱する場合もある。
【００５５】
従来から用いられていたシリンジポンプは、シリンジ内の流体がなくなると送液できなくなるため、一旦シリンジをポンプから取り外して新たにタンク等の貯槽からシリンジ内へ流体をリロード（再充填）する必要があった。本実施形態のマイクロポンプは、シリンジポンプのようなリロードが不要であり、微少流量の流体を事実上脈動なく貯槽（例えば試薬タンク）から連続的に安定して移送することができる。また、異なる試薬をそれぞれの貯槽から同時に移送することができ、例えばチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの径を同じにすれば、同量の異なる試薬を同時に移送することができる。また、チューブ１０として耐食性の高いチューブを用いれば、内部に流通させる流体の種類を問わず、流体を移送することができる。また、液体の単相流に限られず、気液や固液などが混合した気液状態のものや固体が析出した状態の多相流を圧送することができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、チューブ１０が回転体３０の軸方向に沿って平行に配置された例を説明したが、これに限られるものではない。例えば、複数本のチューブ１０を回転体３０の周方向に沿って平行に配置してもよい。また、チューブ１０を直線状ではなく例えば螺旋状に配置してもよい。例えば、弾性チューブ１０の中心線の軌跡が回転体３０の回転軸方向の成分を持っていれば、弾性チューブ１０の一端から供給される流体を他端に移送することができる。しかしながら、マイクロポンプとしての構成の簡素化や移送機能の最大化などを考慮すると、チューブ１０を回転体３０の軸方向に沿って平行に配置することが好ましい。
【００５７】
図８は、本発明の第２の実施形態におけるマイクロポンプ２０１を示す模式図、図９は、図８のIX−IX線断面図である。要求されるマイクロポンプの仕様が著しく厳しく、圧力の脈動を極力抑えたい場合には、１つの試薬タンク２５１から延びる複数の弾性チューブ１０を図８および図９に示すように配置してもよい。すなわち、本実施形態においては、１つの試薬タンク２５１から延びる複数の弾性チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃが、回転体３０の軸方向に垂直な断面において、回転体３０の回転軸を中心として１２０°の間隔で配置されている。
【００５８】
図１０（ａ）は、図８に示す回転体３０を周期Ｔ［秒］で回転させたときのチューブ１０ａの吐出圧力の変化を示すグラフである。図１０（ａ）に示すように、１本のチューブからの吐出圧力が時間に対して正弦波状に変化する圧力脈動が生じているような場合には、図９に示すように、突起部３２の１ピッチに対して３本のチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを１２０°ごとに等配し、ポンプ出口において３本のチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを１つに接合する。このようにすれば、図１０（ｂ）に示すように、チューブ１０ａにおける圧力ＰＡの脈動（正弦波）と、チューブ１０ｂにおける圧力ＰＢの脈動（正弦波）と、チューブ１０ｃにおける圧力ＰＣの脈動（正弦波）とが重ね合わされ、ポンプ出口においてはこれらを合計した圧力ＰＴが得られる。その結果、ポンプ全体としての圧力脈動を大きく低減することができる。
【００５９】
なお、上述の説明では、１本のチューブにおける圧力脈動が正弦波状であるとしたが、突起部３２の形状やチューブ１０の物性などによっては、チューブにおける圧力脈動が三角波状、矩形波状、あるいは台形波状となる場合も考えられる。本発明は、これら様々な圧力脈動の波形に対して有効であり、チューブ１０の本数およびその配置を適切に調整することにより吐出圧力の変動を小さく抑えることができる。吐出圧力の変動が小さくなれば瞬間吐出量の変動も小さくなるので、結果として、瞬間吐出し量の脈動を小さく抑えることができる。
【００６０】
図１１は、本発明の第３の実施形態におけるマイクロポンプ３０１を示す模式図、図１２は、図１１のXII−XII線断面図である。図１１および図１２に示すように、このマイクロポンプ３０１においては、チューブサポート２０の内周面とチューブ１０との間にエアバッグ６０が配置されている。このエアバッグ６０はコンプレッサ６２に接続されており、コンプレッサ６２により圧縮空気をエアバッグ６０に供給することにより、回転体３０の突起部３２がチューブ１０を押圧する力を調整してチューブ１０内の流体の吐出圧力を調整できるようになっている。なお、エアバック６０には、空気だけではなく、窒素やアルゴンなどの不活性ガスを供給してもよく、また、気体だけではなく、水や油などの液体あるいはガラスビーズや砂などの粉体、ゲル状体などを供給して加圧してもよい。
【００６１】
図１３は、本発明の第４の実施形態におけるマイクロポンプ４０１を示す縦断面図であり、回転体３０の回転軸に対して垂直な断面図である。図１３に示すように、本実施形態においては、チューブサポート２０が４分割円筒状の４つのサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄから構成されている。隣接するサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの間には例えばスペーサ７０が配置され、これらのサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄおよびスペーサ７０は、締結金具７２を用いて固定バンド７４により締め付けられ互いに固定されている。
【００６２】
このように、チューブサポート２０を分割構造とすることで組立が容易になる。すなわち、弾性チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが、回転体３０とチューブサポート２０との間に挟まれるように配置されるため、マイクロポンプの組立作業を考慮すると、チューブサポート２０が回転体３０の周方向に分割されていることが好ましい。例えば、チューブサポート２０を２分割する場合は、回転体３０の回転軸を中心として１８０°の位置でチューブサポート２０を分割し、３分割する場合は、回転体３０の回転軸を中心としてそれぞれ１２０°の位置でチューブサポート２０を分割する。
【００６３】
このように、チューブサポート２０を分割したサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにより構成し、締結金具７２を用いてこれらのサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ、回転体３０、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを互いに締結することにより、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに伸びやねじれなどなどの無用な変形を生じさせることなく、マイクロポンプを組み立てることができる。また、例えば、チューブサポート２０の内周面に、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを回転体３０の周方向の所定位置に支持する支持部材を設けることもできるので、チューブサポート２０を分割することにより、組み立て易く不具合を生じにくいマイクロポンプを実現することができる。
【００６４】
また、この場合において、スペーサ７０の厚みを調整することで、チューブサポート２０の内径を変化させることができる。したがって、スペーサ７０の厚みを調整することで、回転体３０の突起部３２がチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを押圧する力を調整することができ、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ内の流体の吐出圧力を調整することができる。
【００６５】
さらに、スペーサ７０をゴムやコイルスプリング、板バネ構造体などの弾性変形する部材で形成すれば、固定バンド７４の締め付け力を調整することで、スペーサ７０の厚みを変化させ、その結果、チューブサポート２０の内径を変化させることができる。これにより、回転体３０の突起部３２がチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを押圧する力を調整することができ、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ内の流体に与えることのできる最大昇圧値を調整することができる。また、分割したサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの径方向の厚みをそれぞれ変えることで、それぞれのチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが流体に与えることのできる最大昇圧能力を個別に変えることができる。
【００６６】
図１３に示す例では、スペーサ７０を用いてチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ内の流体の吐出圧力を調整する場合について説明したが、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ内の流体の吐出圧力を調整する機構はスペーサ７０に限られるものではない。例えば、固定バンド７４の代わりにボルトを用いてサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを固定する場合には、このボルトの締め付け力を調整することで、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ内の流体の吐出圧力を調整することもできる。
【００６７】
また、図１３に示す例では、チューブサポート２０が４つのサポート部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに分割されている場合について説明したが、チューブサポート２０の分割数はこれに限られず、２以上であればいくつであってもよいが、チューブの本数以上であることが好ましい。また、上述したように、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが回転体３０の周方向に（チューブサポート２０の周方向に）移動しないように、例えばチューブサポート２０の内周面にチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを支持する支持部材を設けてもよい。
【００６８】
図１４は、本発明の第５の実施形態におけるマイクロポンプ５０１を示す縦断面図であり、回転体３０の回転軸に対して垂直な断面図である。回転体３０が回転すると、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは回転体３０とともに回転しようとするため、これを防止するためチューブサポート２０の両端は固定リング２１で固定されている（図３参照）。しかし、その結果、チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、両端で固定されたまま引っ張られて伸び変形してしまう。これを防止するため、本実施形態においては、チューブサポート２０の内周側にカラー８０が配置されている。
【００６９】
このカラー８０は、チューブサポート２０に形成された凹部に係合する突起８０ａを有しており、この突起８０ａとチューブサポート２０に形成された凹部とが互いに噛合することにより、カラー８０とチューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが供回りしないようになっている。なお、カラー８０の厚さは、カラー８０が回転体３０の突起部３２と接触しない程度にすることが好ましい。
【００７０】
図１５は、本発明の第６の実施形態におけるマイクロポンプ６０１を示す縦断面図である。図１５に示すように、本実施形態においては、３つの回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃがチューブサポート５２０内に収容されており、これらの回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃとチューブサポート５２０との間には多数の弾性チューブ１０が配置されている。
【００７１】
回転体５３０ａ，５３０ｃは雄歯の突起部５３２ａ，５３２ｃを有しており、回転体５３０ｂは雌歯の突起部５３２ｂを有している。これらの突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃは互いに係合するようになっており、例えば、３つの回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃのうち１つの回転体を回転させると、これらの突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃの係合を介して他の２つの回転体が同期して回転するようになっている。図１５に示す例では、雄歯を有する回転体５３０ａ，５３０ｃが１回転する間に雌歯を有する回転体５３０ｂは３／５回転するように設計されている。なお、回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃの突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃの回転軸方向の長さは等しくなっている。
【００７２】
このように、複数の回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃを適切に配置することにより、多数のチューブ１０内の流体を一定の流量比で移送することができる。これにより、多種・多様な試薬を定量的に確保したまま、すなわちそれぞれ一定の流量を確保したまま移送することが可能となる。なお、雄歯の突起部５３２ａ，５３２ｃと雌歯の突起部５３２ｂとでは１ピッチあたりのチューブ１０の容量が異なる場合があるが、このような場合には、雄歯５３２ａ，５３２ｃに押圧されるチューブ１０と、雌歯の突起部５３２ｂに押圧されるチューブ１０とを異なる径のチューブにより構成することで等量性を確保することができる。
【００７３】
このような構成において、それぞれの回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃの螺旋状の突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃのリード（リード長さ）や条数、螺旋状の突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃの先端部が外接する円の直径（回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃの最外径）、さらには回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃの回転速度比などを任意に選択することができる。また、それぞれの回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃの周囲に配置されるチューブ１０の本数や内径、肉厚を任意に設定することができる。さらに、チューブ１０の材質や弾性定数などもマイクロポンプの使用目的に合わせて任意に設定することができる。
【００７４】
図１５に示す例では、回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃの突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃを雄歯と雌歯とし、これらの突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃが噛み合って同期回転する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、図１６に示すように、図１に示す回転体３０やチューブサポート２０などを有するマイクロポンプを複数個並列に並べ、それぞれの回転体３０を互いにチューブサポート２０の外部でギアトレイン９０を介して連結し、これらのギアトレインギアトレイン９０にモータ４０を連結してもよい。このような構成により、１つのモータ４０によって複数の回転体を同期回転させることができる。
【００７５】
図１６において、複数の回転体の間で回転トルクを伝達する機構としては、ギアトレイン９０に限られることはなく、プーリ、ベルト、チェーンとスプロケットなど種々の機構を用いることができる。この場合において、回転トルク伝達機構としては、回転トルクの伝達において意図的に滑らせる場合を除いて、滑りが生じない機構を用いることが好ましい。なお、上記回転トルク伝達機構のギア比やプーリ径を変えることで、それぞれの回転体を異なる回転速度で運転することができる。
【００７６】
図１６には、回転体の回転速度をモータ４０の回転速度に対して増速するギアトレイン９０ａと減速するギアトレイン９０ｂの双方が示されているが、実際の運転に当たっては、ギアトレイン９０ａ，９０ｂのいずれか一方のみが稼働することは言うまでもない。また、図１６に示す例においては、ギアトレイン９０などの回転トルク伝達機構により回転体の回転速度比を任意に変更できるので、同一リードおよび同一条数の螺旋状の突起部を有する回転体を用いた場合にも、流体の単位時間あたりの移送量を任意に設定することが可能である。
【００７７】
ここで、ある基準となる回転体に対して、突起部の螺旋のリード（リード長）が例えば１／２である回転体では、弾性チューブの寸法や材質などの諸条件が同一である場合には、回転体１回転あたり移送できる流体の量は１／２倍になる。一方、当該弾性チューブの長手方向に形成される密閉空間の数は２倍となるから昇圧能力は２倍となる。また、ある基準となる回転体に対して、突起部の螺旋のリードを等しくした回転体でも、突起部の螺旋を例えば２条とし、ピッチ数を２倍とすることにより、回転体１回転あたりの移送量をもとの値に維持し、かつ上記密閉空間の数を２倍にすることができるので昇圧能力は２倍になる。なお、ここでは１／２倍、２倍という具体的な数値を用いて説明したが、これは単なる例示であって自由に値を選ぶことができることは言うまでもない。
【００７８】
また、ある基準となる回転体に対して、螺旋状の突起部の先端部が外接する円の直径（回転体の最外径）を大きく（小さく）すれば、回転体の周囲に配置可能な弾性チューブの本数を多く（少なく）でき、突起部の螺旋のリード角を変化させることによりリード長、換言すればある弾性チューブの長手方向に直列に形成される密閉空間の数を基準となる回転体における数と同じにできる。したがって、回転体１回転あたりの移送量や昇圧能力を変化させることなく、マイクロポンプが有する弾性チューブの本数を使用目的に最適な数とすることができる。
【００７９】
図１５および図１６に示すようなマイクロポンプによれば、例えば同一種類の薬液を内径の小さい多数の弾性チューブを用いて移送することができる。また、それぞれの弾性チューブに形成される密閉空間が一定の間隔で順次マイクロポンプの吐出側に到達するように構成するとともに、回転体の回転速度を適切な値に設定することができるので、微少流量の薬液などの流体を事実上無脈動で高圧移送することができる。
【００８０】
また、図１５および図１６に示すようなマイクロポンプによれば、複数の種類の薬液等を複数の弾性チューブを用いて同時に移送することもできる。また、薬液などの流体の物性に適する材質の弾性チューブを予め選択して使用することにより、多種類の物質が移送可能となる。さらに、弾性チューブの交換が可能なように構成しておけば、移送対象物質に対して常に最適な弾性チューブが使用可能となるので、移送対象流体の範囲をさらに広げることができる。このようにマイクロポンプを構成することにより、多様な機能および性能を１台のマイクロポンプによって得ることができる。
【００８１】
なお、図１５に示すように、複数の回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃがそれぞれの螺旋状の突起部５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃによって互いに係合するようにすれば、図１６に示すギアトレイン９０やベルト、プーリなどの回転トルク伝達機構が不要となり、その分の構成を簡素化することができる。なお、図１５において複数の回転体５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃのうちのいずれか１本の回転体を駆動させてもよいし、例えば回転トルクの増強などの必要に応じて複数本の回転体をそれぞれ駆動させ、他の回転体を従動させるように構成してもよい。
【００８２】
図１７は、本発明の第７の実施形態におけるマイクロポンプ７０１を示す部分破断斜視図である。図１７に示すように、マイクロポンプ７０１は、内部に流体が流通される複数の弾性チューブ１０と、弾性チューブ１０を支持する円柱状のチューブサポート６２０と、中心軸に沿って中空部が形成された円筒状の回転体６３０とを備えている。回転体６３０の中空部の内部にはチューブサポート６２０が収容されており、回転体６３０の中心軸とチューブサポート６２０の中心軸とが一致するように配置されている。また、マイクロポンプ７０１は、回転体６３０を回転させるモータ（図示せず）を備えている。回転体６３０の内周面には、螺旋状に延びる突起部６３２が形成されている。
【００８３】
それぞれの弾性チューブ１０は、チューブサポート６２０と回転体６３０との間で回転体６３０の半径方向に形成された空間に、回転体６３０の回転軸と並行に配置されている。弾性チューブ１０としては、例えば内径が１ｍｍのシリコンゴムからなる弾性チューブを用いることができる。これらの弾性チューブ１０の吸込端は、試薬が貯留された試薬タンク（図示せず）に接続されており、吐出端は、原料供給や化学反応、分離精製などを数ｍｌ／ｍｉｎ〜数十ｍｌ／ｍｉｎ程度の流量で行うマイクロリアクタ（図示せず）に接続されている。
【００８４】
チューブサポート６２０は、例えば３ｍｍの径を有する芯棒６２２と、芯棒６２２の外周に接着固定された外筒６２４とを有している。芯棒６２２はステンレスなどの高い剛性を有する材料からなり、外筒６２４はウレタンゴムなどの柔らかい弾性体からなる。外筒６２４の外表面には、軸方向に延びる溝６２６が複数本形成されており、それぞれの溝６２６の内部にはチューブ１０が嵌入されている。外筒６２４は、回転体６３０の回転によってチューブ１０に生じるねじれを防止する。なお、本実施形態では、８本のチューブ１０を用いた例を説明するが、チューブ１０の本数はこれに限られるものではない。
【００８５】
回転体６３０の内周面には、螺旋状に延びる突起部６３２が形成されており、この突起部６３２は、チューブ１０を長手方向に沿った複数の箇所（押圧点）で押圧するようになっている。このように、回転体６３０の突起部６３２は、チューブサポート６２０に支持されたチューブ１０をチューブ１０の長手方向に沿った複数の押圧点で押圧する押圧部として機能する。なお、この突起部６３２の先端は、通常のねじ山のような鋭利な形状ではなく、滑らかな曲面形状を有していることが好ましい。
【００８６】
このような構成のマイクロポンプ７０１において、チューブ１０は回転体６３０の突起部６３２により複数の押圧点で押圧され変形する。これにより、隣接する押圧点の間のチューブ１０の内部に、一定容積の密閉空間がチューブ１０の長手方向に複数個直列に形成される。そして、モータを駆動して回転体６３０を回転させると、回転体６３０の内周面の突起部６３２とチューブ１０との接触点（押圧点）がチューブ１０の長手方向に沿って移動する。この押圧点の移動に伴って、チューブ１０内部に形成された密閉空間がチューブ１０の長手方向に沿って移動し、チューブ１０内の流体は突起部６３２に絞られるようにしてチューブ１０の長手方向に沿って移動する。したがって、チューブ１０の一端から流体を供給すれば、回転体６３０の回転により流体がチューブ１０の他端に移送される。
【００８７】
図１７に示す例では、３箇所の押圧点でチューブ１０が突起部６３２に押圧されるように構成されているが、押圧点の数はこれに限られるものではない。例えば、回転体６３０を長くすれば１本のチューブ１０に対して多数の押圧点で押圧することができる。多数の押圧点で押圧することにより、１つの押圧点を挟んだ両側の密閉空間の間で流体の漏れが生じても、他の多数の押圧点で押圧しているため、全体として流体の漏れ量を少なくすることができる。すなわち、マイクロポンプ７０１の吸込圧力と吐出圧力との差圧を多数の押圧点で分担して保持することになるため、１つの押圧点で保持すべき圧力差が小さくなり、その両側の密閉空間の間で流体が漏れにくくなる。したがって、高圧の流体を送液することができる。
【００８８】
本実施形態における回転体６３０は、周方向に分割された複数の分割部材からなることが好ましい。例えば、２分割の場合は回転体６３０の回転軸を中心として１８０°の位置で分割し、４分割の場合は９０°の位置で分割する。これらの分割部材を締結具で互いに締結して回転体６３０を構成することができる。
【００８９】
例えば、円筒状の回転体６３０にチューブサポート６２０を回転させながら挿入して組み立てる場合には、チューブサポート６２０に保持されたチューブ１０に与圧がかかるため、組立が困難な場合も考えられる。しかしながら、上述のように、回転体６３０を回転体の周方向に分割した複数の部材により構成することで、回転体６３０の内部にチューブサポート６２０を収容した構造を容易に組み立てることが可能となる。
【００９０】
図１８は、本発明の第８の実施形態におけるマイクロポンプ８０１を示す部分破断斜視図である。本実施形態のマイクロポンプ８０１は、上述した第７の実施形態における螺旋状の突起部６３２に代えてボールねじ部７３２を有する回転体７３０を備えている。回転体７３０はナットのように回転軸の中心が開口しており、この開口の内面にはボールねじ部７３２のボール列が配置されている。
【００９１】
すなわち、回転体７３０の内周面には、軸方向の所定の範囲にわたってねじ溝７３３が螺旋状に形成されており、これらのねじ溝７３３の両端（始点および終点）には、回転体７３０の半径方向に延びるボール通路７３４ａが接続されている。これらのボール通路７３４ａは、回転体７３０の軸方向に沿って延びるボール通路７３４ｂにより互いに接続されている。これらのねじ溝７３３およびボール通路７３４ａ，７３４ｂには複数のボール７３５が配置されており、これらのボール７３５は、ねじ溝７３３およびボール通路７３４ａ，７３４ｂにより形成される軌道上を連続的に転がるようになっている。
【００９２】
本実施形態では、ねじ溝７３３に配置されたボール７３５の列（ボール列）によりチューブ１０を複数の押圧点で押圧するようになっている。すなわち、ねじ溝７３３に配置されたボール７３５の列が、弾性チューブ１０を長手方向に沿って複数の押圧点で押圧する押圧部として機能する。
【００９３】
なお、回転体７３０の内部に形成した孔により上記ボール通路７３４ｂを構成してもよいし、あるいは、回転体７３０から延出した例えば管状の外部構造により上記ボール通路７３４ｂを構成してもよい。また、ねじ溝７３３の両端から延びる２つのボール通路７３４ａの位置が、回転体７３０の長手方向中心線に対する垂直断面において一致していない場合、すなわち周方向にずれている場合には、例えば管状の外部構造により上記ボール通路７３４ｂを構成することが好ましい。
【００９４】
このような構成により、チューブ１０は回転体７３０の内周面のボール７３５により複数の押圧点で押圧され変形する。これにより、隣接する押圧点の間のチューブ１０の内部に、一定容積の密閉空間がチューブ１０の長手方向に複数個直列に形成される。そして、モータを駆動して回転体７３０を回転させると、回転体７３０の内周面のボール７３５とチューブ１０との接触点（押圧点）がチューブ１０の長手方向に沿って移動する。この押圧点の移動に伴って、チューブ１０内部に形成された密閉空間がチューブ１０の長手方向に沿って移動し、チューブ１０内の流体はボール７３５の列（ボール列）に絞られるようにしてチューブ１０の長手方向に沿って移動する。したがって、チューブ１０の一端から流体を供給すれば、回転体７３０の回転により流体がチューブ１０の他端に移送される。
【００９５】
本実施形態においては、ボールねじ部７３２のボール７３５がチューブ１０上を転がりながらチューブ１０を押圧する。すなわち、チューブ１０の表面は、滑り摺動ではなく転がり摺動しながらボール７３５によって押圧される。このため、チューブ１０の摩耗を極めて少なくすることができ、チューブ１０の寿命を大幅に長くできる。
【００９６】
なお、この場合において、ある１本のチューブ１０がある１つのボール７３５に接触して最大に押圧されてから次のボール７３５に接触して最大に押圧されるまでの間、換言すれば、１つのボール７３５の中心と（チューブ１０の長手方向に垂直な面における）チューブ１０の中心とが回転体７３０における同一半径上に並んでチューブ１０がボール７３５により最大に押圧された後、次のボール７３５により再び最大に押圧されるまで、ボール７３５が少なくともその直径に相当する距離だけ移動する間は、チューブ１０が最大に押圧されないことになる。このような懸念に対しては、例えば、チューブ１０の内径と肉厚との比やチューブ１０の弾性を適切に選択することにより、ボール７３５によりチューブ１０が最大に押圧されていない状態にあっても、押圧点においてチューブ１０に要求される密閉性を確保することができる。また、例えば、チューブ１０の直径に対してボール７３５の直径を適切に選択することにより、必要とする密閉性を確保することもできる。さらに、ボール７３５とチューブ１０との間に後述するカラーを設けることによっても必要とする密閉性を確保することもできる。
【００９７】
ここで、本実施形態においても、図１１に示す第３の実施形態と同様に、チューブサポート６２０の外表面とチューブ１０との間にエアバッグを設けてもよい。図１９は、チューブサポート６２０の芯棒６２２とチューブ１０との間にエアバッグ７６０を設けた例を示す。
【００９８】
図２０は、本発明の第９の実施形態におけるマイクロポンプ９０１を示す部分破断斜視図である。上述した第８の実施形態においては、回転体７３０の内周面にねじ溝７３３が形成されていた例を説明したが、本実施形態においては、回転体９３０の外周面にねじ溝９３３が形成されている。
【００９９】
すなわち、円柱状の回転体９３０の外周面には、軸方向の所定の範囲にわたってねじ溝９３３が螺旋状に形成されており、これらのねじ溝９３３の両端（始点および終点）には、回転体９３０の半径方向に延びるボール通路９３４ａが接続されている。これらのボール通路９３４ａは、回転体９３０の軸方向に沿って延びるボール通路９３４ｂにより互いに接続されている。これらのねじ溝９３３およびボール通路９３４ａ，９３４ｂには複数のボール９３５が配置されており、これらのボール９３５は、ねじ溝９３３およびボール通路９３４ａ，９３４ｂにより形成される軌道上を連続的に転がるようになっている。
【０１００】
本実施形態では、ねじ溝９３３に配置されたボール９３５の列（ボール列）によりチューブ１０を複数の押圧点で押圧するようになっている。すなわち、ねじ溝９３３に配置されたボール９３５の列が、弾性チューブ１０を長手方向に沿って複数の押圧点で押圧する押圧部として機能する。
【０１０１】
図２１は、本発明の第１０の実施形態におけるマイクロポンプ１００１を示す縦断面図である。図２２（ａ）から図２２（ｃ）は図２１の回転体７３０の長手方向中心線に垂直な断面図であり、図２２（ａ）はＡ−Ａ線断面図、図２２（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図、図２２（ｃ）はＣ−Ｃ線断面図である。図２２（ａ）から図２２（ｃ）においては、ボール７３５の大きさが異なるように示しているが、これはボール７３５のそれぞれの断面を表しているのであって、直径の異なるボール７３５を使用するという意味ではない。
【０１０２】
図１８に示す第８の実施形態においては、ボールねじ部７３２のボール７３５がチューブ１０および外筒６２４を直接押圧していたが、本実施形態においては、ボールねじ部７３２のボール７３５が、チューブ１０上に配置されたカラー８６０を介してチューブ１０を押圧している。すなわち、第８の実施形態では、ボール７３５がチューブ１０に点接触するため、ボール７３５が常にチューブ１０を完全に押圧している状態を必ずしも常時保持することができない。このため、本実施形態では、チューブ１０よりも径方向の剛性が高く、ボール７３５の直径よりも広い幅の平坦面を上面（すなわちボール７３５と接触する面）に有するカラー８６０を介してチューブ１０を押圧している。このカラー８６０の径方向（すなわちカラー８６０の高さ方向であり芯棒６２２の半径方向ともいえる）の剛性は、チューブ１０の剛性よりも高くなっているが、カラー８６０の長手方向には柔らかく（すなわち剛性が十分に低く）なっており、チューブ１０と一体となってしなやかにたわむことができる。
【０１０３】
上述したように、ボール７３５が直接チューブ１０を押圧する場合、ボール７３５とチューブ１０の直径を適切に選ばなければ、ある１本のチューブ１０にある１つのボール７３５が接触し次のボール７３５が接触するまでの間、ボール７３５が少なくともその直径に相当する距離だけ移動する間は、チューブ１０が最大に押圧されないことになる。最悪の場合には、その間のチューブ１０の密閉性が確保できないことになる。そこで、本実施形態のようにチューブ１０上にカラー８６０を配置することにより、必要とされる密閉性を確保することができる。
【０１０４】
すなわち、ボール７３５がカラー８６０の上を通過する際、ボール７３５が押圧する力はカラー８６０を介してチューブ１０にかかる。このとき、カラー８６０の径方向の剛性がチューブ１０の剛性より高いために、カラー８６０の径方向や幅方向（即ち径方向と垂直方向）の変形量は小さく、主にチューブ１０が潰れて変形する。カラー８６０の高さを適切に選択することでチューブ１０の密閉性を確保することができる。
【０１０５】
より具体的には、ボール７３５がカラー８６０を乗り越える際、カラー８６０がボール７３５の経路にはみ出している高さの分だけ、カラー８６０がボール７３５に押圧されてボール７３５の経路から押し下げられる。これにより、チューブ１０が押し潰される。このカラー８６０の押し下げ移動量、すなわちチューブ１０の押し潰し量が十分であれば、弾性チューブ１０の密閉性を確保できる。
【０１０６】
カラー８６０は、ボール７３５が通過する上面を略平坦にし、その幅をボール７３５の直径よりも長くすることが好ましい。このようにすれば、ボール７３５が連続して通過する際に、１つのボール７３５がカラー８６０の上を通過し次のボール７３５が通過するまでの間、チューブ１０がほぼ連続的に最大に押圧された状態を維持することができる。換言すれば、ボール７３５がカラー８６０を通過してチューブ１０を十分に押し潰して密閉できる距離を、ボール７３５の直径以上に設計すれば、複数のボール７３５が通過しても、連続的にチューブ１０の密閉性を確保できる。
【０１０７】
カラー８６０の材質としては、例えばチューブ１０の材質がシリコンゴムである場合には、シリコンゴムよりヤング率の大きいフッ素樹脂を用いることができる。また、カラー８６０の材質は、フッ素樹脂に限らず、銅、ポリイミド、ポリカーボネートなど種々の材料を用いることもできる。このように、チューブ１０の材質よりも径方向の剛性の高いカラー８６０を介してチューブ１０を押圧することにより、チューブ１０をより確実に押圧することができる。なお、このようなカラー８６０は、上述した第１から第９の実施形態のマイクロポンプにも適用できる。
【０１０８】
カラー８６０の形状としては、例えば、図２３（ａ）に示すように、チューブ１０の長手方向に延びる略台形柱状とすることができる。この場合において、カラー８６０の長手方向の剛性が高いために、ボール７３５が位置する部分だけでなく、チューブ１０の長手方向に沿って広範囲でチューブ１０が押圧されることとなる。このように広範囲にわたってチューブ１０が押圧されることは好ましくないため、例えば、図２３（ｂ）に示すように、表面に多数のスリット８６２を形成したカラー８６０ａを用いてもよい。このスリット８６２は、チューブ１０の長手方向と略垂直な方向に延びることが好ましい。あるいは、図２３（ｃ）に示すように、底部に金属ワイヤーなどからなる多数のビード８６４を埋め込んだカラー８６０ｂを用いてもよい。このビード８６４は、チューブ１０の長手方向と略垂直な方向に延びることが好ましい。これらのスリット８６２やビード８６４により、カラーの幅方向（チューブ１０の長手方向とは垂直な方向）および径方向の剛性を低下させることなく、カラーの長手方向（チューブ１０の長手方向）の剛性を低下させ、長手方向にしなやかにたわみやすくすることができる。したがって、カラーの長手方向の剛性を弾性チューブの剛性と同程度に下げることで、カラーの上にボールが接触している直下の弾性チューブ１０を局所的に密閉することができ、チューブ１０が長手方向に沿って広範囲に押圧および密閉されることを防ぐことができる。
【０１０９】
図２４は、本発明の第１１の実施形態におけるマイクロポンプ１１０１を示す部分破断斜視図である。本実施形態におけるマイクロポンプ１１０１は、図２０に示す第９の実施形態のマイクロポンプに第１０の実施形態で述べたカラーを取り付けたものである。すなわち、本実施形態においては、ボール９３５が、チューブ１０上に配置されたカラー１１６０を介してチューブ１０を押圧するようになっている。
【０１１０】
上述した第１から第１１の実施形態は、本発明の技術的思想の範囲内において、それぞれ適宜組み合わせることができるものである。例えば、図２０に示す第９の実施形態においては、回転体９３０が１つしかないが、図１６に示す第６の実施形態の変形例のように、複数の回転体９３０を設けてもよい。
【０１１１】
本発明に係るマイクロポンプは、流体を移送させる原理の１つとして、弾性チューブを押圧点で押圧すると、その押圧点において弾性チューブの内部が閉止されるという現象を利用しているので、取り扱うことのできる物質の状態としては液体が最も好ましい。また、高粘度から低粘度の液体のほかにも、液体と気体との気液混合流体や液体中に微小な固体粒子が含まれる固液混合流体、あるいは固液混合流体にさらに気体が混合した流体などを様々な状態の物質を広く移送することが可能である。
【０１１２】
また、上述した各実施形態においては、回転体を回転させる回転駆動機構としてモータを用いた例を説明したが、回転駆動機構はモータに限られるものではない。例えば、往復直線運動を回転運動に変換するクランクシャフトを有する回転駆動機構や手で回す機構を含む回転駆動機構など各種の回転駆動機構を用いることができる。回転駆動機構としてモータ（電動機）を用いれば、始動や停止、回転速度の調整などが容易であるうえ、一定回転速度での連続運転も容易であり、最適な運転を実現することができる。
【０１１３】
上述した各実施形態におけるマイクロポンプによれば、例えば０．１ｍｌ／ｍｉｎ以下の微少流量の流体を移送することができる。また、流体を例えば１ＭＰａ程度昇圧する。さらに、移送される薬液はチューブに封止され外部の機械類に触れないため、流体に異物が溶け込むことを防止できるとともに、マイクロポンプの洗浄性および耐薬品性を高めることができる。また、微少流量の流体を移送する場合、例えば、回転速度が低い場合においても、定量的に流体を移送することができる。
【０１１４】
また、往復運動ではなく回転運動を利用して流体を移送しているため、動作時の音が静かなマイクロポンプとすることができる。また、１つのポンプに同時に複数の弾性チューブを備えることで、同時に等しい流量の液体を送液できるため、複数の試薬を同時に等量移送可能である。このため、等量の薬液を混合する必要があるマイクロリアクタへの応用などに好適である。また、等量ではない化学反応を行う場合にも、同じ薬液を送液する弾性チューブの本数を適切に設定することで、薬液の混合比率を自由に制御することができる。さらに、同じ外径の弾性チューブでも、内径や剛性を変えることで流量を調整することができる。あるいは、１つの種類の弾性チューブでも、上記カラーの厚みや剛性を適切に設定することでも流量を調整することが可能である。
【０１１５】
また、上述した各実施形態におけるマイクロポンプは、スーパーフォーカス技術に利用することができる。スーパーフォーカス技術とは、流路を急激に絞ることによって各試薬の拡散距離を短くして、各試薬の混合を促進させる技術をいう。スーパーフォーカスにおいては、複数種類の試薬のための流路を交互に配置し、これらの流路を絞ることにより、マイクロな構造を用いることなく、マイクロサイズの試薬層を得ることができる。このスーパーフォーカスにおいては、多数の流路に各試薬を同時に等量送ることが求められるが、上述した各実施形態におけるマイクロポンプを用いればこれが可能となる。
【０１１６】
これまで本発明の限られた実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるマイクロポンプを示す模式図である。
【図２】図１のII−II線断面相当図である（回転体の突起部が２条の例を示す）。
【図３】図１のマイクロポンプの主要部を示す斜視図である。
【図４】図１のマイクロポンプにおいて流体が移送される様子を示す模式図である。
【図５】図１のマイクロポンプの変形例を示す模式図である。
【図６】図１のマイクロポンプの変形例を示す模式図である。
【図７】図１のマイクロポンプの変形例を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態におけるマイクロポンプを示す模式図である。
【図９】図８のIX−IX線断面図である。
【図１０】図８のマイクロポンプにおける圧力変動を示すグラフである。
【図１１】本発明の第３の実施形態におけるマイクロポンプを示す縦断面図である。
【図１２】図１１のXII−XII線断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態におけるマイクロポンプを示す縦断面図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態におけるマイクロポンプを示す縦断面図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態におけるマイクロポンプを示す縦断面図である。
【図１６】図１５のマイクロポンプの変形例を示す模式図である。
【図１７】本発明の第７の実施形態におけるマイクロポンプを示す部分破断斜視図である。
【図１８】本発明の第８の実施形態におけるマイクロポンプを示す部分破断斜視図である。
【図１９】図１８のマイクロポンプの変形例を示す部分破断斜視図である。
【図２０】本発明の第９の実施形態におけるマイクロポンプを示す部分破断斜視図である。
【図２１】本発明の第１０の実施形態におけるマイクロポンプを示す部分破断斜視図である。
【図２２】図２１の回転体の長手方向中心線に垂直な断面図である。
【図２３】図２１に示すマイクロポンプにおいて使用できるカラーの例を示す斜視図である。
【図２４】本発明の第１１の実施形態におけるマイクロポンプを示す部分破断斜視図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０ 弾性チューブ
２０ チューブサポート
３０，１３０，７３０，９３０ 回転体
３２，１３２ 突起部
４０ モータ
５０ ベース
５１，５２，２５１ 試薬タンク
６０，７６０ エアバッグ
６２ コンプレッサ
７０ スペーサ
７２ 締結金具
７４ 固定バンド
８０ カラー
９０ ギアトレイン
５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃ 回転体
５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃ 突起部
６２０ チューブサポート
６３０ 回転体
６３２ 突起部
７３２ ボールねじ部
７３３，９３３ ねじ溝
７３４ａ，７３４ｂ，９３４ａ，９３４ｂ ボール通路
７３５，９３５ ボール
８６０，１１６０ カラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が流通される弾性チューブと、
前記弾性チューブを支持するチューブサポートと、
前記チューブサポートにより支持された弾性チューブを該弾性チューブの長手方向に沿った複数の押圧点で押圧する押圧部と、
前記弾性チューブの複数の押圧点を前記弾性チューブの長手方向に沿って移動させる押圧点移動機構と、
を備えたことを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項２】
前記押圧部は、回転体に形成された突起部であり、
前記押圧点移動機構は、前記回転体を回転させる回転駆動機構であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項３】
前記押圧部は、回転体に形成されたねじ溝に配置されたボール列であり、
前記押圧点移動機構は、前記回転体を回転させる回転駆動機構であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項４】
前記押圧部と前記弾性チューブとの間に前記弾性チューブよりも径方向の剛性が高いカラーをさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のマイクロポンプ。
【請求項５】
前記押圧部は、前記回転体の外周面に形成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項６】
前記チューブサポートは、
複数のサポート部材と、
前記複数のサポート部材を互いに締結する締結具と、
を有することを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項７】
前記押圧部は、前記回転体の内周面に形成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項８】
前記押圧部は、螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項９】
前記弾性チューブを複数備えたことを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１０】
前記複数の弾性チューブは、前記回転体の回転軸と平行に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のマイクロポンプ。
【請求項１１】
前記チューブサポートと前記弾性チューブとの間に配置されたエアバッグをさらに備えたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１２】
内部に流体が流通される複数の弾性チューブと、
前記複数の弾性チューブを支持するチューブサポートと、
螺旋状の突起部が形成された複数の回転体と、
前記複数の回転体の少なくとも１つを回転させる回転駆動機構と、
を備え、
前記複数の回転体の突起部により、前記チューブサポートに支持される弾性チューブを該弾性チューブの長手方向に沿った複数の押圧点で押圧し、
前記複数の回転体の少なくとも１つを前記回転駆動機構により回転させることで、前記弾性チューブの複数の押圧点を前記弾性チューブの長手方向に沿って移動させることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１３】
前記複数の弾性チューブは、前記複数の回転体の回転軸と平行に配置されたことを特徴とする請求項１２に記載のマイクロポンプ。
【請求項１４】
前記複数の回転体は、前記螺旋状の突起部により互いに係合し、
前記回転駆動機構は、前記複数の回転体の少なくとも１つを回転させて前記螺旋状の突起部の係合により他の回転体を回転させるように構成されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載のマイクロポンプ。
【請求項１】
内部に流体が流通される弾性チューブと、
前記弾性チューブを支持するチューブサポートと、
前記チューブサポートにより支持された弾性チューブを該弾性チューブの長手方向に沿った複数の押圧点で押圧する押圧部と、
前記弾性チューブの複数の押圧点を前記弾性チューブの長手方向に沿って移動させる押圧点移動機構と、
を備えたことを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項２】
前記押圧部は、回転体に形成された突起部であり、
前記押圧点移動機構は、前記回転体を回転させる回転駆動機構であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項３】
前記押圧部は、回転体に形成されたねじ溝に配置されたボール列であり、
前記押圧点移動機構は、前記回転体を回転させる回転駆動機構であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項４】
前記押圧部と前記弾性チューブとの間に前記弾性チューブよりも径方向の剛性が高いカラーをさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のマイクロポンプ。
【請求項５】
前記押圧部は、前記回転体の外周面に形成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項６】
前記チューブサポートは、
複数のサポート部材と、
前記複数のサポート部材を互いに締結する締結具と、
を有することを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項７】
前記押圧部は、前記回転体の内周面に形成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項８】
前記押圧部は、螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項９】
前記弾性チューブを複数備えたことを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１０】
前記複数の弾性チューブは、前記回転体の回転軸と平行に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のマイクロポンプ。
【請求項１１】
前記チューブサポートと前記弾性チューブとの間に配置されたエアバッグをさらに備えたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１２】
内部に流体が流通される複数の弾性チューブと、
前記複数の弾性チューブを支持するチューブサポートと、
螺旋状の突起部が形成された複数の回転体と、
前記複数の回転体の少なくとも１つを回転させる回転駆動機構と、
を備え、
前記複数の回転体の突起部により、前記チューブサポートに支持される弾性チューブを該弾性チューブの長手方向に沿った複数の押圧点で押圧し、
前記複数の回転体の少なくとも１つを前記回転駆動機構により回転させることで、前記弾性チューブの複数の押圧点を前記弾性チューブの長手方向に沿って移動させることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１３】
前記複数の弾性チューブは、前記複数の回転体の回転軸と平行に配置されたことを特徴とする請求項１２に記載のマイクロポンプ。
【請求項１４】
前記複数の回転体は、前記螺旋状の突起部により互いに係合し、
前記回転駆動機構は、前記複数の回転体の少なくとも１つを回転させて前記螺旋状の突起部の係合により他の回転体を回転させるように構成されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載のマイクロポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００７−１３８７８６（Ｐ２００７−１３８７８６Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３２１８３（Ｐ２００５−３３２１８３）
【出願日】平成１７年１１月１６日（２００５．１１．１６）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１６日（２００５．１１．１６）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]