ポンプ装置
【課題】流体の流速精度の高いポンプ装置を提供する。
【解決手段】弾性体からなる管状部材（１０）の長手方向に沿って互いに対向して配置される２つの対向部材（１１，１２）を備え、２つの対向部材の互いに対向する面に、互いに対向することで管状部材が断面内に収容される空間を形成する溝（１３，１４）が設けられ、２つの対向部材は対向面に沿って一方が相対的にスライド動作をして、溝が互いに対向することにより空間を形成させて管状部材の内部に流体が導入された流体保持位置と、溝の位置が互いにずれることにより管状部材の断面形状を変化させて管状部材の内部から流体を排出させる流体排出位置と、の間で往復動作をし、２つの対向部材は、スライド動作において互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する動作をする。
【解決手段】弾性体からなる管状部材（１０）の長手方向に沿って互いに対向して配置される２つの対向部材（１１，１２）を備え、２つの対向部材の互いに対向する面に、互いに対向することで管状部材が断面内に収容される空間を形成する溝（１３，１４）が設けられ、２つの対向部材は対向面に沿って一方が相対的にスライド動作をして、溝が互いに対向することにより空間を形成させて管状部材の内部に流体が導入された流体保持位置と、溝の位置が互いにずれることにより管状部材の断面形状を変化させて管状部材の内部から流体を排出させる流体排出位置と、の間で往復動作をし、２つの対向部材は、スライド動作において互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する動作をする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性体からなる管状部材の断面形状を変形させてその管状部材内の流体を吐出するポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性体からなる管状部材（チューブ）の断面形状を変形させてその管状部材内の流体を吐出するポンプ装置は、チューブポンプとして知られている。チューブポンプは、弾力性を有するチューブをその長手方向に垂直な面内において変形させる変形機構と、そのチューブを閉塞および解放する入力弁および出力弁とを有する。入力弁によりチューブの一方を閉塞し、出力弁により他方を解放し、かつ変形機構により当該チューブを絞り当該チューブの断面形状を変形させてチューブの断面空間を収縮させることにより、チューブ内の流体を出力弁側の長手方向に移動させることができる。また、絞り終わった後は、入力弁によりチューブの一方を解放し、出力弁によりチューブの他方を閉塞し、かつ変形機構が絞り動作の開始前の状態に復帰することにより、チューブの形状がその弾性により復元して、入力弁側の長手方向から流体がチューブ内に満たされる。このように、変形機構の絞り動作と、それに同期した入力弁と出力弁により、チューブ内の液体を推進移動させることができる。このような動作によりポンプ装置はチューブ内の流体を吐出する。
【０００３】
チューブポンプは、液体や気体の輸送に広く使われている。特に、流体物が汚染を嫌う場合に、その流体をその内部を流れるチューブを介して他の容器に移動させる用途には有効である。その流体の流路であるチューブ内部空間を外部から収縮させてチューブ内の流体を移動させるため、流体が推進装置とは直接触れることがないからである。そのため、チューブポンプは、医療用のバッグに封入された輸液や薬液を投薬チューブを介して人体に注入する輸液ポンプ、さらにバイオ実験用ポンプ等、カラーインク等の調色用ポンプに用いられている。
【０００４】
チューブポンプは、チューブロータリポンプと蠕動ポンプ（Ｐｅｒｉｓｔａｌｔｉｃ Ｐｕｍｐ）ポンプに大別できる。前者は変形機構として更に入力弁及び出力弁としてローラを用いるもので、機構が簡単で古くからあり、小型から大型までの各種の容量のポンプがある（特許文献１、２参照）。後者は、変形機構として蠕動運動を行う機構を用いるもので、構造が複雑であるが、チューブの機械的疲労が少なく、特に小型のチューブポンプとして利用されている。蠕動ポンプのうち、チューブを変形させる変形機能として往復運動する部材（シャトル部材）を用いるシャトルポンプ（Ｓｈｕｔｔｌｅ Ｐｕｍｐ）も知られている（特許文献３〜９参照）。
【０００５】
図３８の（Ａ)，（Ｂ），（Ｃ）は、シャトルポンプの動作原理を説明する図である。この図は、基本的に、特許文献４に示された図の符号を変えて示すものである。
【０００６】
シャトルポンプ１０００は、基本的に、チューブ１００１と、変形機構としてのシャトル機構１００２と、入力弁としての入力バルブ機構１００３と、出力弁としての出力バルブ機構１００４とを備える。シャトル機構１００２と入力バルブ機構１００３および出力バルブ機構１００４とは同期して働き、チューブ１００１を時間的に変形および復元を繰り返して、チューブ１００１に充填された液体をチューブ１００１の上流から下流に移動させる。チューブ１００１のうち、入力バルブ機構１００３と出力バルブ機構１００４との間の領域が、流体の充填および吐出を行うポンプ動作を行う。この領域を、以下、「ポンプ領域」という。
【０００７】
チューブ１００１のポンプ領域へ流体を充填させるには、図３８の（Ａ)に示すように、入力バルブ機構１００３よりチューブ１００１の入力側を開放し、出力バルブ機構１００４によりチューブ１００１の出口側を閉塞し、シャトル機構１００２がチューブ１００１を開放する。これにより、チューブ１００１のポンプ領域内に、流体が充填される。
【０００８】
続いて、チューブ１００１のポンプ領域内に流体が充填された状態で、図３８の（Ｂ)に示すように、出力バルブ機構１００４によりチューブ１００１の出口側を開放し、入力バルブ機構１００３によりチューブ１００１の入口側を閉塞する。そして、図３８の（Ｃ)に示すように、シャトル機構１００２によりチューブ１００１を変形させることで、チューブ１００１の内部空間を小さくする。これにより、チューブ１００１のポンプ領域内に充填されていた流体が、出力バルブ機構１００４により開放されている出口側から、下流側に移動する。
【０００９】
この後、再び、図３８の（Ａ)に示すように、入力バルブ機構１００３よりチューブ１００１の入力側を開放し、出力バルブ機構１００４によりチューブ１００１の出口側を閉塞し、シャトル機構１００２がチューブ１００１の変形を開放する。これにより、チューブ１００１の形状が元の形状に復元し、チューブ１００１のポンプ領域における内部空間の体積が、変形収縮した時の体積から、元のチューブ１００１の固有の体積へと増大することとなる。その大きくなった体積は、上流より供給される流体により満たされる。
【００１０】
このように、入力バルブ機構１００３および出力バルブ機構１００４の動作をシャトル機構１００２の動作に同期させて、シャトル機構１００２の動作に同期して交互に閉塞と開放を繰り返すことで、チューブ１００１に充填された液体をチューブ１００１の上流から下流に移動させることができる。
【００１１】
図３９は、シャトル機構の公知例を示す断面図である。このシャトル機構は、特許文献４に示されたものである。
【００１２】
この公知例のシャトル機構は、特殊形状をしたチューブ１０１１を用い、このチューブ１０１１の両側（図の左右方向）に設けられた顎部材１０１２，１０１３を備える。顎部材１０１２，１０１３はそれぞれ２つの部分からなり、チューブ１０１１のそれぞれ半分の領域を挟み込むことができる。この挟み込みの方向（図の上下の向きの方向）をＹ方向とする。
【００１３】
顎部材１０１２，１０１３は、互いに同期して、同じ方向に動作する。上部の顎部材１０１２，１０１３と下部の顎部材１０１２、１０１３がＹ方向に相互に逆の向きに動作することによりチューブ１０１１を挟んで押すこととなり、チューブ１０１１が変形し、流体が充填されたチューブ１０１１の内部空間の体積が小さくなる。このシャトル機構の上流と下流とにはバルブ機構が設けられ、チューブ１０１１の内部空間に充填された流体は、上流側のバルブ機構の介入を受け、逆流することはない。逆に、チューブ１０１１の内部空間に充填された流体は、下流側のバルブ機構の介入を受けることなくチューブ１０１１の下流部分に押し出される。この押し出す作用により、チューブ１０１１の内部空間に充填された流体が移動する。上部および下部の顎部材１０１２，１０１３がＹ方向に開放されると、チューブ１０１１は、弾性復元力により元の形状に戻り、その内部空間の体積は元に戻ろうとする。この動作に同期して、その上流側のバルブ機構が解放され、下流側のバルブ機構が閉塞される。これにより、チューブ１０１１が弾性復元力する際には、流体がチューブ１０１１の内部空間に充填されることとなる。以上の動作が繰り返されることにより、流体が下流方向のみに押し出されて、全体としてポンプ動作が行われる。
【００１４】
図４０は、シャトル機構の別の公知例を示す断面図である。このシャトル機構は、特許文献３に示されたものである。
【００１５】
この公知例のシャトル機構は、チューブ１０２０に対する変形機能を発揮する部材１０２１，１０２２を備える。部材１０２１，１０２２は、互いに平行に移動する。この平行移動において、部材１０２１，１０２２は、移動動作の一端ではチューブ１０２０の断面形状を変形させることなくそのままの断面を保ち、移動動作の他端では、図示のように、チューブ１０２０を押すことでチューブ１０２０の断面形状を変形させる。この変形により、流体が充填されたチューブ１０２０の内部空間の体積が小さくなり、内部空間に充填された流体をチューブ１０２０の下流部分に押し出すことができる。
【００１６】
しかし、図３９に示すシャトル機構は、チューブ１０１１として特殊な形状、すなわち両側から顎部材１０１２，１０１３で操作するための陵部１０１４を必要とする。このため、通常の中空円筒状のチューブを使用することはできない。一方、図４０に示すシャトル機構は、チューブ１０２０を部材１０２１，１０２２の間に脱着するためには、部材１０２１，１０２２の一方を部材の端部を中心に回転させ、横方向部分においてその一方の部材を開口スライドさせる必要がある。このような動作を実現するには複雑な付随的な機構をシャトル機構に組み込まなければならず、シャトルポンプの機構が複雑になる。
【００１７】
図４１は、シャトル機構のさらに別の公知例を示す図である。この公知例は、特殊な形状のチューブを使用する必要がなく、また、チューブの着脱も容易であって、実用的な構造を有している。
【００１８】
図４１の（Ａ)と（Ｂ）に示す公知の従来例のシャトル機構は、チューブ１０３０を挟む２つのシャトルメンバ１０３１，１０３２を備える。これらのシャトルメンバ１０３１，１０３２は、チューブ１０３０の長手方向（紙面の奥行き方向）に平板的に広がった形状をしており、チューブ１０３０を鋏む面の反対側の面から見た形状から「シャトルメンバ」に代えて「シャトルプレート」とも呼ばれる。シャトルメンバ１０３１，１０３２にはそれぞれ、溝１０３３，１０３４が設けられる。これらの溝１０３３，１０３４は、図４１の（Ａ)に示すように、互いに対向した状態のとき、チューブ１０３０をその断面形状を実質的に変形させることなく収容することができる。
【００１９】
シャトルメンバ１０３１，１０３２は、スライド方向とは直角の方向において互いに所定の間隔を維持して、図４１の（Ａ)に描かれた両方向矢印に示す方向に沿って相対的にスライド移動させることができる。シャトルメンバ１０３２をシャトルメメンバ１０３１に対してスライドさせると、図４１の（Ｂ)に示すように、溝１０３３，１０３４の相対位置がスライドし、チューブ１０３０がシャトルメンバ１０３１と１０３２により押し潰される。このとき、チューブ１０３０の断面形状が変形して内部空間の体積が小さくなり、内部空間に充填されていた流体がバルブ機構との同期動作によって、チューブ１０３０の下流側に押し出される。
【００２０】
図４１の（Ａ)と（Ｂ）に示すシャトル機構では、チューブ１０３０が、シャトルメンバ１０３１，１０３２の溝１０３３，１０３４に挟まれるように装着される。その装着動作として、溝１０３３，１０３４は単純な形状をしているため、シャトルメンバ１０３１，１０３２の対向する間隔を広げてチューブ１０３０を溝１０３３または１０３４の位置に配置し、シャトルメンバ１０３１，１０３２の対向する間隔を元に戻すことにより、容易にチューブ１０３０をシャトル機構に装着することができる。また、そのようなチューブ１０３０のシャトル機構への着脱機構も簡単に実現できる。この特徴のために、本シャトル機構が、実際の大容量輸液ポンプ（Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ Ｉｎｆｕｓｉｏｎ Ｐｕｍｐ）のポンプ機構に用いられている。
【００２１】
いずれのシャトルポンプであってもその特徴は、流体の輸送による流体速度のバラつきが少ないことである。たとえば図４１の（Ａ)と（Ｂ）に示すシャトル機構を用いる場合、シャトルメンバ１０３２をシャトルメンバ１０３１に対してスライド間隙を維持しつつ相対的に水平方向に動かし、チューブ１０３０をシャトルメンバ１０３１，１０３２により押し潰すことで、チューブ１０３０を図４１の（Ｂ)のように変形させている。この変形は、溝１０３３，１０３４の物理形状と、そのスライド量とに依存し、チューブ１０３０の材質には原理的は依存しない。
【００２２】
これに対して他の蠕動ポンプでは、チューブを押す機構要素が複数設けられ、複数点において蠕動機構によりチューブを押している。このため、チューブの内部空間の体積が、その押す力とチューブの復元力とのバランスで決まる。すなわち、チューブの長手方向に対して、チューブを押す機構要素により、押し込み変形を受けたチューブ領域と、そのような変形を受けずチューブの弾性により形状が復元したチューブ領域とが交互に現れる。このとき、チューブの弾性のバラつきまたは変動により、その該形状が復元したチューブ領域におけるチューブの内部空間の体積がバラつき、または変動することとなる。そのため、チューブの材質のバラつき、あるいは温度による弾性の変動によって、チューブから押し出される流体の量も同様にバラつき、または変動を受ける。このため蠕動ポンプは、そのポンプ動作による流体の流速の精度および安定性が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２００３−１１３７８２号公報
【特許文献２】特開２００３−２５４２６０号公報
【特許文献３】米国特許第４，９３６，７６０号
【特許文献４】米国特許第５，１５１，０１９号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００７／００４８１６１号
【特許文献６】特表平１１−０５０８０１７号公報
【特許文献７】特開２００３−０４９７７９号公報
【特許文献８】特開２００３−２８６９５９号公報
【特許文献９】特許第４５１１３８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
シャトルポンプは、チューブの内部空間が、シャトル機構の物理的な形状（図４１の（Ａ）と（Ｂ）の例でいえば、シャトルメンバ１０３１，１０３２の溝１０３３，１０３４の形状とスライド量）で決まる。このことが、シャトルポンプが蠕動ポンプに比して流体の流速の精度と安定性が良い理由である。しかし、流体の流速の精度が物理形状で決まるということは、その精度がシャトル機構の組み立て時の精度とその後の機械変形や摩耗等に伴う経時変化に依存することを意味する。
【００２５】
たとえば図４１に示すシャトル機構を用いるシャトルポンプにおいて、シャトルメンバ１０３１と１０３２の間隔が組立精度誤差や経時変化によって設定値よりずれると、スライド方向に直角の方向において溝１０３３，１０３４の間隔がずれることになり、更にはチューブ１０３０を押し潰す量が変化することになる。これにより、チューブ１０３０が変形したときの断面形状が変化し、その結果チューブ１０３０内の断面積が変化してしまう。シャトルポンプから吐出される流体の量は、変形の対象となるチューブの長さと、変形の前後のチューブ内の断面積の差との積により表される。このため、変形したときの断面積が変動すると、ポンプから吐出できる流体の量がその変形した断面積の変動に比例して変動することになる。このような変動は輸液ポンプや調色ポンプ等への応用には甚だ不都合である。
【００２６】
本発明は、このような課題を解決し、流体の流速精度が高くかつ流速精度の安定性が高いポンプ装置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】
【００２７】
本発明の第１の観点によると、弾性体からなる管状部材の長手方向に沿って互いに対向して配置される２つの対向部材を備え、２つの対向部材にはそれぞれ、互いに対向する面に溝が設けられ、これら２つの対抗部材が互いに対向することで管状部材がその溝の断面内に収容される空間を形成し、２つの対向部材は、互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作をして、溝が互いに対向することにより空間を形成させて管状部材の内部に流体が導入された状態を保持する流体保持位置と、溝の位置が互いにずれることにより管状部材の断面形状を変化させて管状部材の内部に導入された流体を管状部材から排出させる流体排出位置と、の間で往復動作をし、２つの対向部材は、スライド動作において互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、溝の位置が互いにずれるときには、溝のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部へ進入する進入動作をすることを特徴とするポンプ装置が提供される。
【００２８】
２つの対向部材によるスライド動作は、２つの対向抗部材の内の少なくとも一方の対向部材を、互いに対向する面に沿って往復させる往復駆動機構により実現され、かつ進入動作は、この往復駆動機構によりスライド動作と同期して実現されていることが望ましい。
【００２９】
このポンプ装置において、流体排出位置が対向位置を挟んで２つあり、２つの対向部材は、往復動作を、流体保持位置を中心に２つの流体排出位置の間で行うことができることが望ましい。
【００３０】
２つの対向部材にそれぞれ設けられている溝は、２つの対向部材でそれぞれ実質的に同一形状の三角形溝であり、互いに対向することで、管状部材の長手方向における断面形状が実質的に正方形の溝空間を形成することが望ましい。この場合に、２つの対向部材の一方の三角形溝には、流体排出位置において管状部材を押し潰してその内部の断面積を小さくする突出部が設けられていてもよい。
【００３１】
溝として、２つの対向部材の一方には三角形溝が設けられ、２つの対向部材の他方には、流体排出位置において管状部材を押し潰す２つの突起部とこれら２つの突起部を隔絶する形状の溝が設けられていてもよい。
【００３２】
往復駆動機構は、２つの対向部材を互いに４箇所で連結する４つのアームを備えることができる。４つのアームはそれぞれ、その両端が、２つの対向部材に対して、管状部材と交差する面内で双方向に回転可能に取り付けられ、２つの対向部材を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、２つの対向部材の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる。
【００３３】
往復駆動機構は、２つの対向部材の一方の対抗部材の他方の対抗部材に対する動きを案内する案内部材を備えることもできる。一方の対抗部材と案内部材とには、突出部とその突出部を案内する案内溝とにより、他方の対抗部材に対して一方の対抗部材を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、他方の対抗部材に対する一方の対抗部材の２つの対向部材の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる手段を備えることができる。突出部には、案内溝を滑らかになぞって動作するためのローラを備えることができる。
【００３４】
往復駆動機構は、２つの対向部材の一方の対抗部材が４つのアームにより取り付けられる取り付け台を備えることもできる。４つのアームはそれぞれ、その両端が、一方の対抗部材と取り付け台とに対して、管状部材と交差する面内で双方向に回転可能に取り付けられ、２つの対向部材の他方の対抗部材に対して一方の対抗部材を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、他方の対抗部材に対する一方の対抗部材の２つの対向部材の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる。
【００３５】
往復駆動機構が２つの対向部材の一方の対抗部材の他方の対抗部材に対する動きを案内する案内部材を備える構成、あるいは往復駆動機構が２つの対向部材の一方の対抗部材が４つのアームにより取り付けられる取り付け台を備える構成において、他方の対抗部材が取り付けられる取り付け部材を備え、取り付け部材の表面に平行な直線を軸として有し、他方の対抗部材が管状部材の長手方向と交差する面内においてその軸を中心に回転することにより、他方の対抗部材を一方の対抗部材に対して蝶番状に開閉させる構成とすることもできる。ここで、蝶番状に開閉させるとは、２つの平面が交差する直線又はそれに平行する直線を軸として２つの平面の一方の平面を回転させる、その結果、回転させられる平面は他方平面となす角度が変わり、当該角度が大きくなる回転をさせる場合には蝶番状に開くと云い、当該角度が小さくなる回転をさせる場合には蝶番状に閉じると云いう。即ち、他方の対抗部材が２つの平面の一方の平面を構成し、他方の対抗部材が取りつけられる取り付け部材が２つの平面の他方の平面を構成し、取り付け部材の表面に平行な直線が２つの平面が交差する直線又はそれに平行する直線を構成し、前述の直線を軸とすることは後述の直線を軸とすることとなり、他方の対抗部材が管状部材の長手方向と交差する面内においてその軸を中心に回転することが２つの平面の一方の平面を回転させることとなる。そして、回転させられる平面は他方平面となす角度が変わることの結果として、
他方の対抗部材を一方の対抗部材に対して蝶番状に開閉させることとなる。
【００３６】
往復駆動機構は、２つの対向部材の一方の対抗部材を他方の対抗部材に対する可動部材とし、この可動部材の他方の対抗部材と対向する面とは逆の面に設けられた伝達ロッドと、往復動作の範囲に相当する開口部が設けられた部材と、モータにより駆動される回転軸の周りに偏心したトレース溝を有するロータリカムとを備え、伝達ロッドは、先端部が開口部を通してトレース溝内に配置され、ロータリカムの回転に伴って開口部に沿って移動し、ロータリカムの回転運動を可動部材の往復運動に変換する構成とすることができる。
【００３７】
管状部材の長手方向における対向部材の両側にそれぞれ、管状部材の閉塞および開放を行うバルブ手段を備え、ロータリカムの外周には、２つの対向部材の往復動作に同期してバルブ手段の動作を制御するための外縁部が設けられた構成とすることができる。
【００３８】
本発明の第２の観点によると、弾性体からなる管状部材の少なくとも２箇所を閉塞および開放するバルブ手段と、少なくとも２箇所の間に配置され、管状部材に圧力を加えて管状部材の断面形状を変化させる加圧手段とを備え、加圧手段は、管状部材の長手方向に沿って対向して配置される２つの対向部材を有し、２つの対向部材にはそれぞれ、互いに対向する面に、互いに対向することで前記管状部材を断面方向に収容できる空間を形成する溝が設けられ、２つの対向部材は、互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作して、溝が互いに対向して空間を形成することにより管状部材の内部に流体が導入された状態を保持する流体保持位置と、溝の位置が互いにずれることにより管状部材の断面形状を変化させて管状部材の内部に導入された流体を管状部材から排出させる流体排出位置と、の間で往復動作をし、２つの対向部材は、スライド動作において互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、溝の位置が互いにずれるときには、溝のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をすることを特徴とするポンプ装置が提供される。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によると、２つの対向部材を相対的にスライド動作させ、流体保持位置と流体排出位置との間で２つの対向部材を往復動作させると共に、２つの対向部材の溝の位置が互いにずれるときには、２つの対向部材に、溝のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をさせることにより、流体の流速精度の高いポンプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。
【図２】進入動作のない従来例におけるシャトルメンバの動作例を説明する図である。
【図３】進入動作のない従来例におけるシャトルメンバの別の動作例を説明する図である。
【図４】進入動作のない従来例におけるシャトルメンバのさらに別の動作例を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。
【図８】往復駆動機構の第１の構成例を示す分解斜視図である。
【図９】シャトルメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図１０】シャトルベースの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図１１】シャトルメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図１２】シャトルメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図１３】ガイドメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図１４】ロータリカムの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図１５】モータの構成例を示す斜視図である。
【図１６】往復駆動機構の第２の構成例を示す分解斜視図である。
【図１７】シャトルメンバの詳細な構造とシャトル開放ロッドを説明する斜視図である。
【図１８】シャトルベースの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図１９】シャトルメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図２０】シャトルメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図２１】ガイドメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図２２】往復駆動機構の第３の構成例を示す分解斜視図である。
【図２３】シャトルメンバの詳細な構造とシャトル開放ロッドを説明する斜視図である。
【図２４】シャトルベースの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図２５】シャトルメンバとシャトルインナアームの詳細な構造とアーム軸を説明する斜視図である。
【図２６】シャトルメンバを別の方向から見た斜視図である。
【図２７】ガイドメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図２８】バルブ機構を含むポンプ装置の全体構成例を示す斜視図である。
【図２９】シャトルメンバの詳細な構造とシャトル開放ロッドを説明する斜視図である。
【図３０】シャトルベースと取り付けロッドの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図３１】受座の詳細な構造を説明する拡大斜視図である。
【図３２】シャトルメンバの詳細な構造と構成を説明する斜視図である。
【図３３】バルブプランジャの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図３４】ガイドメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図３５】ロータリカムおよび背板の詳細な構造を説明する斜視図である。
【図３６】流体の吐出量Ｖと、ロータリカムの回転角θとの関係を示す図である。
【図３７】ロータリカムの外周と、カム案内溝のトレースとの関係の一例を示す図である。
【図３８】シャトルポンプの動作原理を説明する図である。
【図３９】シャトル機構の公知例を示す断面図である。
【図４０】シャトル機構の別の公知例を示す断面図である。
【図４１】シャトル機構のさらに別の公知例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
［第１の実施の形態］
【００４２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。ここでは、本発明の主要な特徴を説明するため、ポンプ装置におけるシャトル機構（チューブの変形機構）とその動作のみを示す。
【００４３】
このポンプ装置はシャトルポンプであり、弾性体からなる管状部材としてチューブ１０が用いられ、このチューブ１０の長手方向に沿って対向して配置される２つの対向部材として、シャトルメンバ１１，１２を備える。シャトルメンバ１１，１２にはそれぞれ、互いに対向する面に、互いに対向することでチューブ１０が断面内に収容される空間を形成する溝１３，１４が設けられる。チューブ１０は、シャトルメンバ１１に形成された溝１３と、シャトルメンバ１２に形成された溝１４とに挟まれて配置される。
【００４４】
この実施の形態では、溝１３，１４は、シャトルメンバ１１，１２でそれぞれ実質的に同一形状の三角形溝であり、互いに対向することで、チューブ１０の長手方向における断面形状が実質的に正方形の溝空間を形成する。
【００４５】
シャトルメンバ１１，１２は、互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作をする。ここで、スライド動作におけるシャトルメンバ１１，１２の相対的な特定位置として、流体保持位置と流体排出位置の２つの特定位置を定義する。流体保持位置は、シャトルメンバ１１，１２の溝１３，１４が互いに対向することにより、チューブ１０が断面内に収容される空間を形成させて、チューブ１０の内部に流体が導入された状態を保持する位置である。以下の説明では、特に、溝１３，１４により形成される空間の断面積が最大となる位置（図１の（Ａ)に示す位置）を、流体保持位置という。流体排出位置は、溝１３，１４の位置が互いにずれることによりチューブ１０の断面形状を変化させて、チューブ１０の内部に導入された流体をチューブ１０から排出させる位置である。以下の説明では、特に、溝１３，１４に挿入されているチューブ１０の内部に導入された流体をチューブ１０から排出させる動作が終了する位置（図１の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す位置）を、流体排出位置という。
【００４６】
シャトルメンバ１１，１２は、スライド動作をして、図１の（Ａ)に示す流体保持位置と、図１の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置との間で往復動作をする。流体排出位置は、図１の（Ｂ)および（Ｃ）に示すように、流体保持位置の両側にある。シャトルメンバ１１，１２は、流体保持位置を中心に、２つの流体排出位置の間で往復動作を行う。すなわち、シャトルメンバ１１，１２の特定位置は、流体保持位置から一方の流体排出位置、一方の流体排出位置から流体保持位置、流体保持位置から他方の流体排出位置、他方の流体排出位置から流体保持位置へと変化する。
【００４７】
シャトルメンバ１１，１２はまた、上述のスライド動作において互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、溝１３，１４の位置が互いにずれるとき、すなわち流体保持位置から流体排出位置に向かうときには、溝１３，１４のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をする。そして、図１の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置で進入動作が終了し、チューブ１０を最大限に圧縮変形させる。以下では、チューブ１０を圧縮変形させることを、「絞る」という。また、チューブ１０を絞る動作を、「チューブ絞り動作」あるいは単に「絞り動作」という。絞り動作によるチューブ１０の変形を「絞り変形」という。
【００４８】
シャトルメンバ１１，１２のスライド動作は、シャトルメンバ１１，１２の内の少なくとも一方、たとえばシャトルメンバ１２をシャトルメンバ１１，１２の互いに対向する面に沿って往復させる往復駆動機構により実現される。そして、進入動作は、往復駆動機構により、スライド動作と同期して実現される。往復駆動機構の詳細については後述する。
【００４９】
背景技術におけるシャトルポンプでは、対面するシャトルプレートが、平行してスライドする動作を行っている。この動作およびその動作のための機構が、ホンプの吐出量の精度の低下と経時変化を生じている原因である。一方、本実施の形態では、背景技術におけるシャトルプレートに対応するシャトルメンバ１１，１２に、進入動作をさせている。
【００５０】
シャトルメンバ１１，１２によるポンプ動作について説明する。以下の説明では、シャトルメンバ１１が固定され、シャトルメンバ１２が、シャトルメンバ１１に対して上下に往復動作することによるスライド動作と進入動作をするものとして説明する。
【００５１】
図１の（Ａ）に示すチューブ１０は、シャトルメンバ１１に形成された溝１３と、シャトルメンバ１２に形成された溝１４との間に挟まれている。シャトルメンバ１２がシャトルメンバ１１の中点、すなわち流体保持位置にある場合、チューブ１０は、溝１３と溝１４との中に納まり、変形を受けない。一方、シャトルメンバ１２がシャトルメンバ１１に対して上方向の流体排出位置にスライドし、シャトルメンバ１２の溝１４の下側の周辺部がシャトルメンバ１１の溝１３に進入して上止点に達すると、シャトルメンバ１１，１２の相対的な位置関係が、図１の（Ｂ)に示すようになる。このとき、チューブ１０は、シャトルメンバ１１とシャトルメンバ１２とにより圧縮変形を受けることになる。この変形により、チューブ１０の内部に充填された流体が下流に移動させられる。
【００５２】
シャトルメンバ１２がシャトルメンバ１１の中点、すなわち図１の（Ａ)に示す流体保持位置に戻ると、チューブ１０の形状が復元し、チューブ１０に流体が上流から充填される。シャトルメンバ１２がさらに下方向に移動し、シャトルメンバ１２の溝１４の上側の周辺部がシャトメンバ１１の溝１３に進入動作して下止点に移動すると、シャトルメンバ１１，１２の相対的な位置関係が、図１の（Ｃ)に示すようになる。このとき、チューブ１０の内部に充填された流体が、さらに下流に移動させられることになる。
【００５３】
［進入動作がない場合の動作］
図１に示す実施の形態におけるシャトル機構は、シャトルメンバ１１，１２が、対面するシャトルメンバ１２，１１に形成された溝１４，１３に相対的に進入動作することを最も主要な特徴としている。この進入動作の効果を説明するための比較説明として、図２から図５を参照して、進入動作がない場合の動作の問題について説明する。
【００５４】
シャトルメンバ１１，１２の進入動作がない構成は、図４１に示す公知の従来のシャトル機構に相当する。この場合、流体の流速の精度は、上述したように、シャトル機構の物理形状で決まる。しかし、シャトル機構の物理形状で流体の流速の精度が決まることは、逆に、その精度がシャトル機構の組み立て精度や経時変化に依存することを意味する。これについて生じる問題を、以下に定量的に説明する。
【００５５】
図２は、進入動作のないシャトルメンバ１１，１２の動作例を説明する図である。ここでは、シャトルメンバ１１，１２の間のスライド間隔が標準的な値ｄの場合の例を示す。ここで、スライド間隔が標準的とは、シャトルメンバ１１，１２が機械的に接触しない間隙であることをいう。シャトルメンバ１１，１２の相対的な移動は、チューブ１０が変形縮小したときに、チューブ１０の内壁どうしが接するまで行われるものとする。図２の（Ａ)は、シャトルメンバ１１，１２が流体保持位置にあり、チューブ１０が変形より元の形状に復元している状態を示す。図２の（Ｂ)および（Ｃ）は、チューブ１０が変形縮小した２つの場合を示す。
【００５６】
ここで、チューブ１０の具体的な物理形状が、典型的な例として、外形３．６ｍｍ、内径２．６ｍｍである場合を採用して議論する。この場合、流体が充填されている内部の断面積は、５．３１ｍｍ２である。一方、変形縮小した場合の断面は、図２の（Ｃ)に示すように近似的には三角形Ａ〜Ｄに分解される。三角形Ａ、Ｄは、扁平に変形縮小したチューブ１０の湾曲した選択部を近似する三角形であり、チューブ１０の膨らんだ部分を辺ａとし、チューブ１０の湾曲した部分を頂点とする三角形である。三角形Ｂ，Ｃは、扁平に変形縮小した部分を近似する三角形であり、辺ａと辺ｂからなる直角三角形である。
【００５７】
辺ａの長さは、チューブ１０の肉厚０．５ｍｍ（＝（外形−内径）／２）に、チューブ１０の変形時のチューブ１０の弾性で決まる定数ｋ１を乗じた値となる。また、三角形Ａ、Ｄのそれぞれの高さは、チューブ１０の肉厚０．５ｍｍに、チューブ１０の変形時のチューブ１０の弾性で決まる定数ｋ２を乗じた値となる。辺ｂの値は、チューブ１０の半径１．８ｍｍに、円周率と、チューブ１０の変形で決まる偏平長ｋ３とを乗じた値となる。したがって、このとき、三角形Ａ〜Ｄの面積（それぞれをＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする）はそれぞれ、
Ａ＝Ｄ＝（ｋ１×０．５ｍｍ）×（ｋ２×０．５ｍｍ）×１／２
Ｂ＝Ｃ＝（ｋ３×３．１４×１．８ｍｍ）×（ｋ１×０．５ｍｍ）×１／２
となる。ここでは、チューブ１０の硬さやその肉厚で決まる定数値は代表的には、例えばｋ１＝１．５，ｋ２＝１．０，ｋ３＝０．３であり、この場合、
Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１．６５ｍｍ２
となる。これは、変形を受けない正常な内部断面積の３１％である。言いかえると、流体の移動量（ポンプ吐出量）は、５．３１ｍｍ２−１．６５ｍｍ２＝３．６６ｍｍ２に、単位時間当たりのチューブ１０に沿った流体の移動距離を乗じた量となる。
【００５８】
図３は、進入動作のない従来例におけるシャトルメンバ１１，１２の別の動作例を説明する図である。ここでは、組み立て制度の問題から、シャトルメンバ１１，１２の間のスライド間隔が標準的な値ｄからｅだけ増えた場合を示す。図３の（Ａ)は、シャトルメンバ１１，１２が流体保持位置にあり、チューブ１０が変形より復元している状態を示す。図３の（Ｂ)および（Ｃ）は、チューブ１０が変形縮小した２つの場合を示す。
【００５９】
この場合、チューブ１０の変形縮小した断面積は、ｅが小さい範囲では、原則的には上記のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに加えて、図３の（Ｃ)に示す長方形Ｆおよび三角形Ｇ，Ｈの面積が増えることとなる。長方形Ｆは、チューブ１０の不十分な閉塞によりチューブ１０の内部に生じる間隙であり、特に、「閉塞間隙」と呼ばれる。シャトルメンバ１１，１２の対向する平坦面に対する溝１３，１４の壁の角度が４５度であるとすると、それぞれの面積は、
Ｆ＝（ｅ／１．４１）×２ｂ
Ｇ＝Ｈ＝（ｅ／１．４１）×（ｋ２×０．５ｍｍ）×１／２
となる。定数値は代表的な値としては、ｋ２＝１．０であり、その結果、
Ｆ＋Ｇ＋Ｈ＝２．４１ｅ＋０．３５５ｅ＝２．７７ｅ
となる。
【００６０】
ここで、ｅ＝０．１ｍｍの場合、およびｅ＝０．２ｍｍの場合を考える。これらの場合、変形縮小したチューブ１０内の断面積はそれぞれ、１．６５ｍｍ２＋０．２８ｍｍ２、および、１．６５ｍｍ２＋０．５５ｍｍ２となる。したがって、吐出量に係るチューブ１０の断面積は、それぞれ、３．３８ｍｍ２、３．１１ｍｍ２となる。これらの値は、図２に示す標準的なスライド間隔の場合に比べて、それぞれ７．６％、１５％少ない。これは、シャトル機構の組み立て誤差が０．１ｍｍ生じた場合に、ポンプの吐出量が７．６％も減少することを意味する。また、このような誤差は、経時変化によっても生じる。すなわち、進入動作のないシャトルポンプでは、対面するシャトルメンバ１１，１２のスライド間隙の経時変化により、吐出量が大きく変動することになる。
【００６１】
シャトルポンプの用途として医療用ポンプが想定される。医療用ポンプにおいては、投薬量の再現精度は、５％以下でなければならない。このため、上述のような誤差のあるシャトルポンプでは、医療用に使用するには問題がある。現実には、組み立て時に、ポンプユニット毎にシャトル機構のシャトル動作速度と吐出量の関係を求めて、投薬量とシャトル動作速度の関係を得て校正して、製品の出荷をしている。そのため、校正作業に時間がかかり、シャトルポンプの生産性が悪いという課題を生じている。
【００６２】
図４は、進入動作のない従来例におけるシャトルメンバ１１，１２のさらに別の動作例を説明する図である。ここでは、スライド間隙の標準値ｄからのずれを想定して、チューブ１０の直径に対して、溝１３と１４をあらかじめ小さなものを用いる場合の例を示す。図４の（Ａ)は、シャトルメンバ１１，１２が流体保持位置にあり、チューブ１０が変形より復元している状態を示す。図４の（Ｂ)および（Ｃ）は、シャトルメンバ１１，１２が流体排出位置にあって、チューブ１０が変形縮小している２つの状態を示す。
【００６３】
この場合、シャトルメンバ１１，１２からなるシャトル機構は、常時チューブ１０を過剰圧縮している。このため、シャトルメンバ１１とシャトルメンバ１２とを相対的に往復スライド動作させるには、チューブ１０を単純に変形させるに必要な力以上の大きな力が必要となり、ポンプの駆動負荷が大きなものとなる。そのため、ポンプを駆動させるモータ（図示せず）の負荷が大きく、ポンプ装置の消費電力は大きくなる。
【００６４】
さらに、シャトルメンバ１１，１２の往復スライド動作によって折り曲げられるチューブ１０の折り曲げ部１５，１６は、シャトルメンバ１１，１２がどちらにスライドした場合でも、その位置がほとんど変化しない。このため、折り曲げ部１５，１６は経時的に疲労しやすく、その結果、弾力が経時的に小さくなってしまう。折り曲げ部１５，１６の弾力が小さくなると、シャトルメンバ１１，１２による絞り動作の後にチューブ１０が変形からの復元する復元力が弱くなり、ポンプの吐出量は経時的に減少する。さらに、長期間のポンプの駆動により、折り曲げ部１５，１６でチューブ１０の亀裂が生じる可能性がある。そのような亀裂が生じると、外界の雑菌がチューブ１０に入り、チューブ１０内の流体物に汚染を生じさせる可能性がある。
【００６５】
このように、チューブ１０の直径に対して溝１２，１３を小さくすると、スライド間隙の標準値ｄからのずれに対する吐出量の変動を小さくすることができるが、ポンプの駆動パワーが大きくなり、また、チューブ１０に亀裂が生じる可能性があるという課題がある。
【００６６】
［発明の実施の形態による効果］
図１に示すポンプ装置のシャトル機構では、図２から図４に示す往復スライド動作に加え、シャトルメンバ１１，１２が、対面するシャトルメンバ１２，１１に形成された溝１４，１３に相対的に進入動作をする。この進入動作では、シャトルメンバ１１，１２間のスライド間隙の経時変化の問題は生じない。もはや、スライド間隙を維持しながらシャトルメンバ１１，１２を往復スライド動作させる従来の動作が行われないからであり、進入動作によって、チューブ１０の閉塞間隙（図３の（Ｃ)の長方形Ｆ）は生じないこととなるからである。進入動作においては、シャトルメンバ１１，１２が相対的に相手側に移動するため、機構として、チューブ１０の閉塞間隙が生じにくいからである。すなわち、シャトルメンバ１１，１２の相対的な相手側への進入動作時には、チューブ１０を過剰圧縮する程度に押し潰すことができ、チューブ１０に閉塞間隙が原理的に生じることはない。よって、図１に示すポンプ装置では、経時変化による吐出量の変化を、進入動作のない従来のシャトルポンプに比べて原理的になくすることができる。
【００６７】
さらに、チューブ１０の変形時にチューブ１０の内面が接触する断面接触長ｆは、従来のシャトルポンプの断面接触長（たとえば図２の（Ｃ)に示す場合では０．１〜０．２ｂ程度）に比べて長い。したがって、シャトルメンバ１１，１２が流体排出位置にあるとき、すなわちチューブ１０を最大限に変形させたとき、チューブ１０に残っている断面積は、進入動作がない場合のチューブ１０の変形時の断面積より小さくなる。このことは、進入動作により、チューブ１０の絞り変形によるチューブ１０からの排出量が多いことを意味する。また、逆に、チューブ１０を最大限に変形させたときにチューブ１０に残っている断面積が小さいので、残留容量が小さく、そのバラツキも小さい。したがって、この点からも、ポンプとしての吐出量の経時変化を小さくすることができる。
【００６８】
また、本実施の形態では、チューブ１０の絞り変形が、チューブ１０の断面円環における互いに反対側の２箇所の折り曲げ部１５，１６と、そこからそれぞれ約９０度ずれた位置に折り曲げ部１７，１８として生じる（図１の（Ｂ)および（Ｃ）参照）。このため、チューブ１０の変形はその周囲に分散され、シャトルポンプの動作においても、チューブ１０の弾力性は失われ難く、また、チューブ１０の機械疲労も少ない。この点からも、チューブ１０の内部における流体の充填と排出移動の経時変化も小さくなり、さらに、吐出量の経時変化も小さくなる。さらに、長時間のポンプ稼働においても、チューブ１０の破損事故は少なくなる。
【００６９】
また、チューブ１０の過剰圧縮が行われるのは、シャトルメンバ１１，１２が流体排出位置にあるとき、すなわちシャトルメンバ１１，１２が最大限にスライドした点（図１の（Ｂ)と（Ｃ）に示す）の付近だけである。このため、ポンプの駆動パワーは、図４に示す動作例、すなわち、チューブ１０を常時過剰に圧縮する動作例に比べ、少なくて済む。
【００７０】
［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。ここでは、図１と同様に、シャトル機構とその動作のみを示す。
【００７１】
このポンプ装置はシャトルポンプであり、弾性体からなる管状部材としてチューブ１０が用いられ、このチューブ１０の長手方向に沿って対向して配置される２つの対向部材として、シャトルメンバ２１，２２を備える。シャトルメンバ２１，２２にはそれぞれ、互いに対向する面に、互いに対向することでチューブ１０が断面内に収容される空間を形成する溝２３，２４が設けられる。
【００７２】
シャトルメンバ２１，２２は、互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作をして、図５の（Ａ)に示す流体保持位置と図５の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置との間で、往復動作をする。図５の（Ｂ)および（Ｃ）に示すように、流体排出位置は流体保持位置を挟んで２つあり、シャトルメンバ２１，２２の往復動作は、流体保持位置を中心に２つの流体排出位置の間で行われる。シャトルメンバ２１，２２は、図５の（Ａ)に示す流体保持位置では、溝２３，２４が互いに対向することによりチューブ１０が断面内に収容される空間を形成させて、チューブ１０の内部に流体が導入された状態を保持する。シャトルメンバ２１，２２は、図５の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置では、溝２３，２４の位置が互いにずれることによりチューブ１０の断面形状を変化させて、チューブ１０の内部に導入された流体をチューブ１０から排出させる。シャトルメンバ２１，２２はまた、相対的なスライド動作において、互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、溝２３，２４の位置が互いにずれるときには、溝２３，２４のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をする。
【００７３】
溝２３，２４は、シャトルメンバ２１，２２に形成されそれぞれ実質的に同一形状の三角形溝であり、互いに対向することで、チューブ１０の長手方向における断面形状が実質的に正方形の溝空間を形成する。溝２３，２４の一方、この例ではシャトルメンバ２２の溝２４には、流体排出位置においてチューブ１０を押し潰してその内部の断面積を小さくする突出部として、溝２４の両側に、バンプ２５が設けられている。
【００７４】
図１を参照して説明した第１の実施の形態の構成では、チューブ１０を過剰圧縮する際に、チューブ１０の断面接触長ｆが、溝１３または１４の片側平面を転写しているために、長くなっている。この場合の過剰圧縮力は、断面接触長ｆが短い場合より大きく、その結果、ポンプの駆動パワーの低減化にも限界がある。図５に示した第２の実施形態の構成では、溝２４の端部にバンプ２５を形成することにより、シャトルメンバ２１，２２の流体排出位置におけるチューブ１０の過剰圧縮が、バンプ２５によってなされる。これによって、第１の実施の形態におけるチューブ１０の断面接触長ｆより短い断面積長ｇにおいて、過剰圧縮が生じる。このため、ポンプの駆動パワーを効果的に低減化させることが可能となる。また、シャトル機構の経時変化によりシャトルメンバ２１，２２のスライド間隔が大きくなっても、過剰圧縮を生じて断面接触長ｇが小さくなるだけで、シャトルメンバ２１，２２の流体排出位置におけるチューブ１０の残留断面積に基づく残留容量の経時変化も小さい。したがって、ポンプの吐出量の経時変化についても、従来のシャトルポンプ機構のポンプだけでなく、第１の実施の形態のポンプ装置に比較して、小さくすることができる。
【００７５】
［第３の実施の形態］
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。ここでは、図１、図５と同様に、シャトル機構とその動作のみを示す。
【００７６】
このポンプ装置はシャトルポンプであり、弾性体からなる管状部材としてチューブ１０が用いられ、このチューブ１０の長手方向に沿って対向して配置される２つの対向部材として、シャトルメンバ３１，３２を備える。シャトルメンバ３１，３２にはそれぞれ、互いに対向する面に、互いに対向することでチューブ１０が断面内に収容される空間を形成する溝３３，３４が設けられる。
【００７７】
シャトルメンバ３１，３２は、互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作をして、図６の（Ａ)に示す流体保持位置と図６の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置との間で、往復動作をする。図６の（Ｂ)および（Ｃ）に示すように、流体排出位置は流体保持位置を挟んで２つあり、シャトルメンバ３１，３２の往復動作は、流体保持位置を中心に２つの流体排出位置の間で行われる。シャトルメンバ３１，３２は、図６の（Ａ)に示す流体保持位置では、溝３３，３４が互いに対向することによりチューブ１０が断面内に収容される空間を形成させて、チューブ１０の内部に流体が導入された状態を保持する。シャトルメンバ３１，３２は、図６の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置では、溝３３，３４の位置が互いにずれることによりチューブ１０の断面形状を変化させて、チューブ１０の内部に導入された流体をチューブ１０から排出させる。シャトルメンバ３１，３２はまた、相対的なスライド動作において、互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、溝３３，３４の位置が互いにずれるときには、溝３３，３４のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をする。
【００７８】
溝３３，３４は、シャトルメンバ３１，３２に形成されそれぞれ実質的に同一形状の三角形溝であり、互いに対向することで、チューブ１０の長手方向における断面形状が実質的に正方形の溝空間を形成する。溝３３，３４の一方、この例ではシャトルメンバ３２の溝３４には、流体排出位置においてチューブ１０を押し潰してその内部の断面積を小さくする突出部として、溝３４を形成する２つの側面のそれぞれの面のほぼ全体にわたりバンプ３５が設けられている。このバンプ３５は、その形状により、チューブ１０の変形場所を、中心部に位置するようにしている。これにより、チューブ１０の変形が均等になり、その機械疲労も少なく、ポンプの吐出量の経時変化も少なくなる。さらに、長時間のポンプ稼働においても、チューブ１０の破損事故は少なくなる。
【００７９】
［第４の実施の形態］
図７は、本発明の第４の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。ここでは、図１、図５および図６と同様に、シャトル機構とその動作のみを示す。
【００８０】
このポンプ装置はシャトルポンプであり、弾性体からなる管状部材としてチューブ１０が用いられ、このチューブ１０の長手方向に沿って対向して配置される２つの対向部材として、シャトルメンバ４１，４２を備える。シャトルメンバ４１，４２にはそれぞれ、互いに対向する面に、互いに対向することでチューブ１０が断面内に収容される空間を形成する溝４３，４４が設けられる。
【００８１】
シャトルメンバ４１，４２は、互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作をして、図７の（Ａ)に示す流体保持位置と図７の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置との間で、往復動作をする。図７の（Ｂ)および（Ｃ）に示すように、流体排出位置は流体保持位置を挟んで２つあり、シャトルメンバ４１，４２の往復動作は、流体保持位置を中心に２つの流体排出位置の間で行われる。シャトルメンバ４１，４２は、図７の（Ａ)に示す流体保持位置では、溝４３，４４が互いに対向することによりチューブ１０が断面内に収容される空間を形成させて、チューブ１０の内部に流体が導入された状態を保持する。シャトルメンバ４１，４２は、図７の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置では、溝４３，４４の位置が互いにずれることによりチューブ１０の断面形状を変化させて、チューブ１０の内部に導入された流体をチューブ１０から排出させる。シャトルメンバ４１，４２はまた、相対的なスライド動作において、互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、溝４３，４４の位置が互いにずれるときには、溝４３，４４のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をする。
【００８２】
溝４３，４４として、この実施の形態では、シャトルメンバ４１，４２の一方（この例ではシャトルメンバ４１）には三角形溝（溝４３）が設けられ、シャトルメンバ４１，４２の他方（この例ではシャトルメンバ４２）には、流体排出位置においてチューブ１０を押し潰す２つのバンプ４５（突起部）とこれら２つのバンプ４５を隔絶する形状の溝（溝４４）が設けられている。
【００８３】
この実施の形態において、シャトルメンバ４２のシャトルメンバ４１の溝への進入動作によるチューブ１０の絞り変形は、チューブ１０の断面円環において折り曲げ部４６，４７（図７の（Ｂ)）および折り曲げ部４８，４９（図７の（Ｃ)）で生じるが、バンプ４５が突起形状であるため、絞り変形の曲率は大きく、チューブ１０の機械疲労は少ない。その結果、長期のシャトルの動作に対して、チューブ１０の破損は生じ難いものとなる。
【００８４】
［シャトルメンバの往復駆動］
以上の説明においては、本発明の主要な特徴を説明するため、ポンプ装置におけるシャトル機構（チューブの変形機構）とその動作について説明した。以下では、上述したシャトル機構を動作させる構成、すなわち、シャトルメンバ１１と１２，２１と２２，３１と３２あるいは４１と４２のような２つ対向部材の内の少なくとも一方の対向部材を、互いに対向する面に沿って往復させ、２つの対向部材の相対的なスライド動作を実現すると共に、そのスライド動作と同期して、２つの対向部材の一方の対抗部材に形成した溝の周辺部が他方の対抗部材に形成した溝の内部に進入する進入動作を実現する往復駆動機構の詳細な構成について説明する。
【００８５】
［往復駆動機構の第１の構成例］
図８は、往復駆動機構の第１の構成例を示す分解斜視図である。図８には、往復駆動機構により駆動されるシャトル機構を共に示す。この構成例には、シャトル機構の２つの対向部材として、シャトルメンバ１１０，１２０が設けられている。往復駆動機構は、この２つのシャトルメンバ１１０，１２０を互いに４箇所で連結する４つのアーム１３０を備える。シャトルメンバ１１０は、シャトルベース１４０に、固定的に組み付けられている。シャトルメンバ１２０は、シャトルメンバ１１０に対する可動部材となっている。往復駆動機構は、さらに、可動部材であるシャトルメンバ１２０のシャトルメンバ１１０と対向する面とは逆の面に設けられた伝達ロッド１２３（図１１と図１２参照）を備え、シャトルメンバ１１０，１２０の往復動作の範囲に相当する開口部１５２（図１３参照）が設けられたガイドメンバ１５０を備え、モータ１７０により駆動される回転軸の周りに偏心したトレース溝であるカム案内溝１６２を有するロータリカム１６０を備える（図１４）。
【００８６】
シャトルメンバ１１０は、シャトルベース１４０に、固定的に組み付けられる。シャトルメンバ１２０は、ガイドメンバ１５０に案内されて、図の上下方向に往復スライド動作可能である。シャトルメンバ１２０を駆動するため、ロータリカム１６０およびモータ１７０が用いられる。シャトルメンバ１１０，１２０により絞られるべきチューブは、シャトルメンバ１１０，１２０の互いに対抗する面に形成されたチューブ絞り溝１８０に挿入される。
【００８７】
４つのシャトルアーム１３０はそれぞれ、その両端が、シャトルメンバ１１０，１２０に対して、チューブ絞り溝１８０に挿入されるチューブと交差する面内で双方向に回転可能に取り付けられる。これにより、４つのシャトルアーム１３０は、シャトルメンバ１１０，１２０を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、シャトルメンバ１１０，１２０の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる。
【００８８】
この構成において、シャトルメンバ１１０，１２０の動きは、シャトルアーム１３０の長さにより制限され、他方に対して円弧状となる。この円弧状の動きが滑らかに行われるように、シャトルメンバ１１０，１２０のチューブ絞り溝１８０の周囲の形状が選択される。
【００８９】
４つのシャトルアーム１３０は、図８に示す例では、シャトルメンバ１１０，１２０に回転自在に取り付けられ、その取り付けは相互に平行である。そのためシャトルメンバ１２０はシャトルメンバ１１０に対して円弧状の動きをすることができる。即ち、シャトルメンバ１２０は、シャトルメンバ１１０に対して平行を保ちつつシャトルメンバ１１０に進入し、チューブ（図示せず）に対して絞り動作をする。すなわち、シャトルメンバ１１０，１２０の相互に対抗する面は、この絞り動作中も平行である。
【００９０】
これに対して、４つのシャトルアーム１３０のうち、図８における上部のものと下部のものが非平行であっても良い。この場合に、シャトルメンバ１２０は、シャトルメンバ１１０に非平行に進入し、チューブ（図示せず）に対して絞り動作をする。一方、シャトルメンバ１１０，１２０として、図６に示すシャトルメンバ３１，３２や、図７に示すシャトルメンバ４１，４２を用いる場合に、チューブとバンプ３５または４５の接触面に垂直の方向にシャトルメンバ３２や４２を進入動作させることができる。
【００９１】
以上の説明ではシャトルアーム１３０の個数を４としたが、５以上であっても、同様の動作を実現することができる。
【００９２】
図９は、シャトルメンバ１１０の詳細な構造を説明する斜視図である。シャトルメンバ１１０は、溝１１１、軸受１１２、軸穴１１３およびスクリュー穴１１４を有する。溝１１１は、チューブ絞り溝１８０の一部を構成する。軸受１１２および軸穴１１３は、４つのシャトルアーム１３０のそれぞれに対応して設けられ、シャトルアーム１３０が回転自由に取り付けられる。スクリュー穴１１４は、シャトルメンバ１１０をボルト（図示せず）によりシャトルベース１４０に固定するためのものである。
【００９３】
図１０は、シャトルベース１４０の詳細な構造を説明する斜視図である。シャトルベース１４０は、シャトルメンバ１１０を固定すると共に、ガイドメンバ１５０に結合されて、シャトルメンバ１２０をシャトルメンバ１１０に対向させて保持する部材である。シャトルベース１４０は、結合溝１４１およびボルト穴１４２，１４３を有する。
【００９４】
結合溝１４１はガイドメンバ１５０と結合するためのものであり、ボルト穴１４３が、溝１４１を貫いて設けられている。シャトルベース１４０は、結合溝１４１によりガイドメンバ１５０に結合され、ボルト穴１４３を介するボルト締めにより、ガイドメンバ１５０に固定される。ボルト穴１４２は、シャトルメンバ１１０を固定するためのものである。ボルト穴１４２を介してシャトルベースの裏面よりボルト（図示せず）をシャトルメンバ１１０のスクリュー穴１１４にねじ込むことにより、シャトルメンバ１１０が、このシャトルベース１４０に固定される。
【００９５】
図１１および図１２は、シャトルメンバ１２０の詳細な構造を説明する斜視図である。図１１は、シャトルメンバ１１０側から見た図であり、図１２は、ガイドメンバ１５０から見た図である。シャトルメンバ１２０は、溝１２１、案内溝１２２、伝達ロッド１２３、ローラ１２４、軸受１２５および軸穴１２６を有する。
【００９６】
溝１２１は、チューブ絞り溝１８０の一部を構成する。案内溝１２２は、ガイドメンバ１５０の案内レール１５１（図１３参照）に沿ってシャトルメンバ１２０を案内し、チューブに対して絞り動作をするために必要な、遊びの少ない上下運動を発生させる。伝達ロッド１２３は、先端部がガイドメンバ１５０の開口部１５２（図１３参照）を通してロータリカム１６０のトレース溝であるカム案内溝１６２（図１４参照）内に配置され、ロータリカム１６０の回転に伴って開口部１５２に沿って移動し、ロータリカム１６０の回転運動をシャトルメンバ１２０の往復運動に変換する。ローラ１２４は、伝達ロッド１２３の先端部に設けられ、ロータリカム１６０のカム案内溝１６２（図１４参照）を少ない摩擦でなぞるように動作する。ローラ１２４は、ボールベアリング等により構成される。軸受１２５および軸穴１２６は、シャトルメンバ１１０と同様に、４つのシャトルアーム１３０のそれぞれに対して設けられ、シャトルアーム１３０が回転自由に取り付けられる。シャトルメンバ１１０とは異なり、シャトルメンバ１２０には、シャトルベース１４０に直接固定する部分はない。
【００９７】
シャトルメンバ１１０，１２０のそれぞれの軸受１１２，１２５は、シャトルアーム１３０の動きの回転摩擦を減らしその動作を滑らかにするためのものである。軸受１１２，１２５としては、ボールベアリングや、オイルメタル軸受などが用いられる。また、軸受１１２，１２５を用いることにより、シャトルメンバ１１０の溝１１１とシャトルメンバ１２０の溝１２１とによる絞り動作における動作の遊びを少なくして、チューブの絞り量を一定にし、ポンプの吐出量を安定化させることができる。
【００９８】
図１３は、ガイドメンバ１５０の詳細な構造を説明する斜視図である。ガイドメンバ１５０は、ロータリカム１６０の回転動作を、チューブに対する絞り動作に必要な上下運動に変換するための部材である。ガイドメンバ１５０は、案内レール１５１、開口部１５２、カム軸受１５３およびカムホール１５４、ベース結合部１５５およびボルト穴１５６を有する。
【００９９】
案内レール１５１は、シャトルメンバ１２０の案内溝１２２に係合し、その動きを制限する。開口部１５２は、先端部がロータリカム１６０に設けたカム案内溝１６２（図１４参照）に挿入されているシャトルメンバ１２０の伝達ロッド１２３（図１２参照）の動きを上下方向のみとなるように制限する。カム軸受１５３には、ロータリカム１６０のカム軸１６１（図１４参照）が挿入される。カムホール１５４は、ロータリカム１６０を収容する。
【０１００】
ベース結合部１５５およびボルト穴１５６は、ガイドメンバ１５０とシャトルベース１４０とを結合するためのものである。ガイドメンバ１５０のベース結合部１５５をシャトルベース１４０の結合溝１４１（図１０）に挿入し、ボルト穴１５６に結合用のボルト（図示せず）を通すことにより、ガイドメンバ１５０とシャトルベース１４０とが結合される。
【０１０１】
図１４は、ロータリカム１６０の詳細な構造を説明する斜視図である。ロータリカム１６０は、カム軸１６１、カム案内溝１６２およびモータ軸穴１６３を有する。
【０１０２】
カム軸１６１は、ガイドメンバ１５０のカム軸受１５３（図１３参照）に挿入され、ロータリカム１６０は、ガイドメンバ１５０のカムホール１５４（図１３参照）に回転自在に係合される。カム案内溝１６２には、ガイドメンバ１５０の開口部１５２（図１３参照）を通して、シャトルメンバ１２０の伝達ロッド１２３（図１２参照）が挿入される。
【０１０３】
カム案内溝１６２は、モータ軸穴１６３に基づく回転中心に対して偏心して形成されている。ロータリカム１６０の回転に伴って、シャトルメンバ１２０のローラ１２４が、カム案内溝１６２に沿って動く。このとき、ローラ１２４が設けられているシャトルメンバ１２０の伝達ロッド１２３の動きが、ガイドメンバ１５０の開口部１５２により制限される。これにより、ロータリカム１６０の回転運動が、シャトルメンバ１２０の上下運動に変換される。この上下運動は、案内レール１５１と案内溝１２２およびシャトルアーム１３０により規制され、シャトルメンバ１２０によるチューブ絞り動作に変換される。
【０１０４】
図１５は、ロータリカム１６０を回転駆動するモータ１７０の構成例を示す斜視図である。このモータ１７０は、必要な回転速度が遅いので、ギアによる減速機構をもつモータである。モータ１７０は、モータ本体１７１と、減速された回転出力を伝えるＤ型カット断面を有するモータ軸１７２とを有する。モータ軸１７１は、モータ本体に設けられたモータ軸受１７３により支持されている。
【０１０５】
［往復駆動機構の第２の構成例］
図１６は、往復駆動機構の第２の構成例を示す分解斜視図である。図１６には、往復駆動機構により駆動されるシャトル機構を共に示す。この構成例には、シャトル機構の２つの対向部材として、シャトルメンバ２１０，２２０が設けられている。シャトルメンバ２１０は、取り付け部材としてのシャトルベース２３０に取り付けられている。シャトルメンバ２２０は、シャトルメンバ２１０に対する可動部材となっている。往復駆動機構は、シャトルメンバ２１０，２２０の一方の対抗部材（この例ではシャトルメンバ２２０）の他方の対抗部材（この構成例ではシャトルメンバ２１０）に対する動きを案内する案内部材として、ガイドメンバ２４０を備える。シャトルメンバ２２０とガイドメンバ２４０とには、突出部（具体的には、案内ロッド２２４）とその突出部を案内する案内溝（具体的には、シャトル動作案内溝２４７）とにより、シャトルメンバ２１０に対してシャトルメンバ２２０を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、シャトルメンバ２１０に対するシャトルメンバ２２０の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる手段として、案内ロッド２２４およびシャトルローラ２２５（図１９および図２０参照）と、シャトル動作案内溝２４７（図２１参照）備える。これらは、課題を解決するための手段の一つとして説明した突出部とその突出部を案内する案内溝である。往復駆動機構は、さらに、可動部材であるシャトルメンバ２２０のシャトルメンバ２１０と対向する面とは逆の面に設けられた伝達ロッド２２２（図２０参照）を備え、シャトルメンバ２１０，２２０の往復動作の範囲に相当する開口部２４２（図２１参照）が設けられたガイドメンバ２４０を備え、モータ１７０により駆動される回転軸の周りに偏心したトレース溝を有するロータリカム１６０を備える。
【０１０６】
シャトルメンバ２１０，２２０により絞られるべきチューブは、シャトルメンバ２１０とシャトルメンバ２２０の対向する面に形成されたチューブ絞り溝２５０に挿入される。ロータリカム１６０の構成は、図１４に示すものと同等である。また、モータ１７０の構成は、図１５に示すものと同等である。以下では、ロータリカム１６０の構成については図１４を参照して、モータ１７０の構成については図１５を参照して、それぞれ説明する。
【０１０７】
図１６に示す構成例が図８から図１５を参照して説明した構成例と大きく異なる点は、チューブ（図示せず）をシャトル機構に装着するについて、シャトル機構の上部より挿入できるように、シャトルメンバ２１０をシャトルメンバ２２０に対して開くことができる構造としていることである。また、これに伴い、シャトルメンバ２１０，２２０の相対的な往復スライド動作の方向およびチューブの長手方向の双方と交差する方向の相対的な移動を生じさせる手段として、シャトルアーム１３０とは別の手段である案内ロッド２２４とシャトル案内溝２４７が設けられている。
【０１０８】
図１７は、シャトルメンバ２１０の詳細な構造とシャトル開放ロッド２１７を説明する斜視図である。シャトルメンバ２１０は、溝２１１、脚部２１２、取り付け穴２１３および結合ボックス２１４を有する。
【０１０９】
溝２１１は、対向するシャトルメンバ２２０の溝２２１（図１９参照）と共に、チューブ絞り溝２５０（図１６参照）を構成する。脚部２１２は、シャトメルメンバ２１０をシャトルベース２３０上のシャトメルメンバ取り付け台２３２（図１８参照）に、取り付け穴２１３および取り付け台穴２３３（図１８参照）を介してボルト（図示せず）により、回転可能に取り付けられている。結合ボックス２１４には、ロッド結合穴２１５およびロッド装着ピン穴２１６が設けられている。結合ボックス２１４には、シャトル開放ロッド２１７が装着されている。シャトル開放ロッド２１７の先端には、先端ボール２１８が形成されている。この先端ボール２１８は、ロッド結合穴２１５に挿入されて、ロッド装着ピン穴２１６を介してピン止めされている。シャトル開放ロッド２１７の先端が先端ボール２１８でピン止めされていることで、シャトル開放ロッド２１７を含む垂直面に対してシャトルメンバ２１０がその垂直面においてある程度回転でき、チューブ装着に必要なシャトルメンバ２１０の円滑な開放動作ができる。
【０１１０】
図１８は、シャトルベース２３０の詳細な構造を説明する斜視図である。シャトルベース２３０は、シャトルメンバ２１０が回転可能に取り付けられると共に、ガイドメンバ２４０に結合されて、シャトルメンバ２２０をシャトルメンバ２１０に対向させて保持する部材である。シャトルベース２３０は、その表面に平行な直線を軸とすべく２つの取り付け台穴２３３、シャトルメンバ２１０側には２つの取り付け穴２１３が形成され、ボルト（図示せず）でシャトルメンバ２１０が回転自在に取り付けられる。この構造で、シャトルメンバ２１０をチューブの長手方向と交差する面に沿って回転させることにより、シャトルメンバ２１０をシャトルメンバ２２０に対して蝶番状に開閉させることができる。シャトルベース２３０は、結合溝２３１およびシャトルメンバ取り付け台２３２を有し、結合溝２３１を貫いてボルト穴２３４を有する。
【０１１１】
結合溝２３１は、ガイドメンバ２４０と結合するためのものである。シャトルベース２３０は、結合溝２３１によりガイドメンバ２４０に結合され、ボルト穴２３４を介するボルト締めにより、ガイドメンバ２４０に固定される。シャトルメンバ取り付け台２３２には、シャトルメンバ２１０の脚部２１２が、取り付け穴２１３および取り付け台穴２３３を介してボルト（図示せず）により、回転可能に取り付けられている。
【０１１２】
シャトルメンバ２１０がこのようにシャトルベース２４０に取り付けられることにより、チューブをシャトル機構に挿入するときに、シャトル開放ロッド２１７を引いてシャトルメンバ２１０を蝶番状に開き、シャトルメンバ２１０，２２０が上に開いた状態とすることができる。この状態で、チューブを、シャトルメンバ２１０の溝２１１とシャトルメンバ２２０の溝２２１（図１９参照）とにより形成されるチューブ絞り溝２５０（図１６参照）に収容する。その後は、シャトル開放ロッド２１７を押し戻し、シャトルメンバ２１０を垂直に立て、上部に向かって閉じた状態とする。
【０１１３】
この例では、シャトルメンバ２１０がその脚部２１２を軸として回転可能となる場合を例に示したが、シャトルメンバ２１０を何らかの部材に取り付け、その部材を軸として回転する構成とすることもできる。
【０１１４】
図１９および図２０は、シャトルメンバ２２０の詳細な構造を説明する斜視図である。図１９は、シャトルメンバ２１０側から見た図であり、図２０は、ガイドメンバ２４０から見た図である。このシャトルメンバ２２０は、溝２２１、伝達ロッド２２２、ローラ２２３、案内ロッド２２４およびシャトルローラ２２５を有する。
【０１１５】
溝２２１は、対向するシャトルメンバ２１０の溝２１１（図１７参照）と共に、チューブ絞り溝２５０（図１６参照）を構成する。伝達ロッド２２２は、先端部がガイドメンバ２４０の開口部２４２（図２１参照）を通してロータリカム１６０のトレース溝であるカム案内溝１６２（図１４参照）内に配置され、ロータリカム１６０の回転に伴って開口部２４２に沿って移動し、ロータリカム１６０の回転運動をシャトルメンバ２２０の往復運動に変換する。これにより、チューブに対して絞り動作をするために必要な、遊びの少ない上下運動を発生させることができる。ローラ２２３は、伝達ロッド２２２の先端部に設けられ、ロータリカム１６０のカム案内溝１６２（図１４参照）を少ない摩擦でなぞるように動作する。ローラ２２３は、ボールベアリング等により構成される。
【０１１６】
案内ロッド２２４は、シャトルメンバ２２０の両側に２つずつ設けられ、それぞれの先端部に、シャトルローラ２２５が設けられている。案内ロッド２２４およびシャトルローラ２２５は、ガイドメンバ２４０のシャトル動作案内溝２４７（図２１参照）と共に、突出部とその突出部を案内する案内溝とを構成し、シャトルメンバ２１０に対してシャトルメンバ２２０を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、シャトルメンバ２１０に対するシャトルメンバ２２０の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる手段を構成する。
【０１１７】
図２１は、ガイドメンバ２４０の詳細な構造を説明する斜視図である。ガイドメンバ２４０は、シャトルメンバ２１０，２２０の一方（この例ではシャトルメンバ２２０）の他方（この例ではシャトルメンバ２１０）に対する動きを案内する案内部材であり、ロータリカム１６０の回転動作を、チューブに対する絞り動作に必要な上下運動に変換する。ガイドメンバ２４０は、２つの案内縁２４１と、開口部２４２、カム軸受２４３、カムホール２４４、ベース結合部２４５とを有し、ベース結合部２４５には、ボルト穴２４６を有し、２つの案内縁２４１にはそれぞれ、２つのシャトル動作案内溝２４７を有する。
【０１１８】
２つの案内縁２４１にそれぞれ設けられているシャトル動作案内溝２４７には、シャトルメンバ２２０の対応するシャトルローラ２２５が係合する。シャトル動作案内溝２４７は、シャトルローラ２２５およびそのシャトルローラ２２５が設けられている案内ロッド２２４を案内し、シャトルメンバ２１０に対してシャトルメンバ２２０を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、シャトルメンバ２１０に対するシャトルメンバ２２０の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる。
【０１１９】
２つの案内縁２４１は、シャトルメンバ２２０の全体の動きを横方向（チューブの長手方向）から規制する。シャトル動作案内溝２４７は、シャトルメンバ２２０によるシャトルメンバ２１０に対する往復動作および進入動作によるチューブ絞り動作が行われるように、シャトルメンバ２２０の経路の軌跡を規定する。
【０１２０】
同じ案内縁２４１に形成されている上下の２つのシャトル動作案内溝２４７は、同一形状である。また、その離間距離は、上下の２つのシャトルローラ２２５の離間距離と同一である。これにより、シャトルメンバ２１０の溝２１１とシャトルメンバ２２０の溝２２１の相互に対抗する面は、チューブ絞り動作中も平行が維持される。
【０１２１】
上下の２つのシャトル動作案内溝２４７の離隔距離を変更して、シャトルメンバ２２０が伝達ロッド２２２を介して上下運動をするときに、シャトルメンバ２２０がシャトルメンバ２１０に対して非平行の運動する構成とすることもできる。その場合には、シャトルメンバ２２０はシャトルメンバ２１０に非平行に進入し、チューブ（図示せず）に対して絞り動作をする。すなわち、シャトルメンバ２１０の溝２１１とシャトルメンバ２２０の溝２２１を構成する面にバンプを有する場合（図５に示すバンプ２５、図６に示すバンプ３５や図８に示すバンプ４５）に、チューブとバンプの接触面に、垂直方向に進入動作をさせることができる。
【０１２２】
シャトル動作案内溝２４７に沿って動くシャトルローラ２２５としては、滑らかな被案内動作が実現されるように、ボールベアリングやオイルメタル軸受等を用いることが好ましい。このような構成により、シャトル動作案内溝２４７に沿ってシャトルメンバ２２０が往復シフト移動する場合に、動作が滑らかであり、かつ動作の遊びを少なくして、チューブの絞り量を一定にし、ポンプの吐出量を安定化させることができる。
【０１２３】
ガイドメンバ２４０の開口部２４２は、先端部がロータリカム１６０のカム案内溝１６２（図１４参照）に挿入されているシャトルメンバ２２０の伝達ロッド２２２（図２０参照）の動きを上下方向のみとなるように制限する。カム軸受２４３には、ロータリカム１６０のカム軸１６１（図１４参照）が挿入される。カムホール２４４は、ロータリカム１６０を収容する。
【０１２４】
ベース結合部２４５およびボルト穴２４６は、ガイドメンバ２４０とシャトルベース２３０とを結合するためのものである。ガイドメンバ２４０のベース結合部２４５をシャトルベース２３０の結合溝２３１（図１８参照）に挿入し、ボルト穴２３４に結合用のボルト（図示せず）を通すことにより、ガイドメンバ２４０とシャトルベース２３０とが結合される。
【０１２５】
ロータリカム１６０およびモータ１７０の動作は、往復駆動機構の第１の構成例における動作と同等であり、ロータリカム１６０の回転運動が、シャトルメンバ２２０の上下運動に変換される。この上下運動は、案内縁２４１、シャトル動作案内溝２４７、案内ロッド２２４およびシャトルローラ２２５により規制され、シャトルメンバ２２０によるチューブ絞り動作に変換される。
【０１２６】
［往復駆動機構の第３の構成例］
図２２は、往復駆動機構の第３の構成例を示す分解斜視図である。図２２には、往復駆動機構により駆動されるシャトル機構を共に示す。この構成例には、シャトル機構の２つの対向部材として、シャトルメンバ３１０，３２０が設けられている。シャトルメンバ３１０は、取り付け部材としてのシャトルベース３３０に取り付けられている。シャトルメンバ３２０は、シャトルメンバ３１０に対する可動部材となっている。往復駆動機構は、シャトルメンバ３１０，３２０の一方（この例ではシャメルメンバ３２０）が４つのアーム（この例ではシャトルインナアーム３４０という）により取り付けられる取り付け台として、ガイドメンバ３５０を備える。４つのシャトルインナアーム３４０はそれぞれ、その両端が、シャトルメンバ３２０とガイドメンバ３５０とに対して、チューブと交差する面内で双方向（上下方向と進入方向）に回転可能に取り付けられる。これによりシャトルインナアーム３４０は、シャトルメンバ３１０に対してシャトルメンバ３２０を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、シャトルメンバ３１０に対するシャトルメンバ３２０の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる。往復駆動機構は、さらに、可動部材であるシャトルメンバ３２０のシャトルメンバ３１０と対向する面とは逆の面に設けられた伝達ロッド３２３（図２６参照）を備え、シャトルメンバ３１０，３２０の往復動作の範囲に相当する開口部３５２（図２７参照）が設けられたガイドメンバ３５０を備え、モータ１７０により駆動される回転軸の周りに偏心したトレース溝であるカム案内溝１６２を有するロータリカム１６０を備える。
【０１２７】
シャトルメンバ３１０，３２０により絞られるべきチューブは、シャトルメンバ３１０とシャトルメンバ３２０の対抗する面に形成されたチューブ絞り溝３６０に挿入される。ロータリカム１６０の構成は、図１４に示すものと同等である。また、モータ１７０の構成は、図１５に示すものと同等である。以下では、ロータリカム１６０の構成については図１４を参照して、モータ１７０の構成については図１５を参照して、それぞれ説明する。また、シャトルメンバ３１０およびシャトルベース３３０の構成も、図１６から図１８を参照して説明したシャトルメンバ２１０およびシャトルベース２３０と同等であり、以下では説明を省略する。
【０１２８】
この構成例が図８に示す構成例と異なる点は、図８に示す構成例における４つのシャトルアーム１３０に換えて、４つのシャトルインナアーム３４０を備え、これらシャトルインナアーム３４０を、シャトルメンバ３１０ではなく、ガイドメンバ３５０に回転自在に取り付けてある点にある。
【０１２９】
図２３は、シャトルメンバ３１０の詳細な構造とシャトル開放ロッド３１７を説明する斜視図である。シャトルメンバ３１０は、溝３１１、脚部３１２、取り付け穴３１３および結合ボックス３１４を有する。
【０１３０】
溝３１１は、対向するシャトルメンバ３２０の溝３２１（図２５参照）と共に、チューブ絞り溝３５０（図２２参照）を構成する。脚部３１２は、シャトメルメンバ３１０をシャトルベース３３０上のシャトメルメンバ取り付け台３３２（図２４参照）に、取り付け穴３１３（図２３）および取り付け台穴３３３（図２４参照）を介してボルト（図示せず）により、回転可能に取り付けられている。結合ボックス３１４には、ロッド結合穴３１５およびロッド装着ピン穴３１６が設けられている。結合ボックス３１４には、シャトル開放ロッド３１７が装着されている。シャトル開放ロッド３１７の先端には、先端ボール３１８が形成されている。この先端ボール３１８は、ロッド結合穴３１５に挿入されて、ロッド装着ピン穴３１６を介してピン止めされている。シャトル開放ロッド３１７の先端が先端ボール３１８でピン止めされていることで、シャトル開放ロッド３１７を含む垂直面に対してシャトルメンバ３１０がその垂直面においてある程度回転でき、チューブ装着に必要なシャトルメンバ３１０の円滑な開放動作ができる。
【０１３１】
図２４は、シャトルベース３３０の詳細な構造を説明する斜視図である。シャトルベース３３０は、シャトルメンバ３１０が回転可能に取り付けられると共に、ガイドメンバ３５０に結合されて、シャトルメンバ３２０をシャトルメンバ３１０に対向させて保持する部材である。シャトルベース３３０は、その表面に平行な直線を軸とすべく２つの取り付け台穴３３３、シャトルメンバ３１０側には２つの取り付け穴３１３が形成され、ボルト（図示せず）でシャトルメンバ３１０が回転自在に取り付けられる。この構造で、シャトルメンバ３１０をチューブの長手方向と交差する面に沿って回転させることにより、シャトルメンバ３１０をシャトルメンバ３２０に対して蝶番状に開閉させることができる。シャトルベース３３０は、結合溝３３１およびシャトルメンバ取り付け台３３２を有し、結合溝３３１を貫いてボルト穴３３４を有する。
【０１３２】
結合溝３３１は、ガイドメンバ３５０と結合するためのものである。シャトルベース３３０は、結合溝３３１によりガイドメンバ３５０に結合され、ボルト穴３３４を介するボルト締めにより、ガイドメンバ３５０に固定される。シャトルメンバ取り付け台３３２には、シャトルメンバ３１０の脚部３１２が、取り付け穴３１３および取り付け台穴３３３を介してボルト（図示せず）により、回転可能に取り付けられている。
【０１３３】
シャトルメンバ３１０がこのようにシャトルベース３４０に取り付けられることにより、チューブをシャトル機構に挿入するときに、シャトル開放ロッド３１７を引いてシャトルメンバ３１０を蝶番状に開き、シャトルメンバ３１０，３２０が上に開いた状態とすることができる。この状態で、チューブを、シャトルメンバ３１０の溝３１１とシャトルメンバ３２０の溝３２１（図２５参照）とにより形成されるチューブ絞り溝３５０（図２２参照）に収容する。その後は、シャトル開放ロッド３１７を押し戻し、シャトルメンバ３１０を垂直に立て、上部に向かって閉じた状態とする。
【０１３４】
この例では、シャトルメンバ３１０がその脚部３１２を軸として回転可能となる場合を例に示したが、シャトルメンバ３１０を何らかの部材に取り付け、その部材を軸として回転する構成とすることもできる。
【０１３５】
図２５は、シャトルメンバ３２０とシャトルインナアーム３４０の詳細な構造とアーム軸３２６を説明する斜視図である。図２６は、シャトルメンバ３２０をガイドメンバ３５０側から見た斜視図である。シャトルメンバ３２０は、溝３２１、伝達ロッド３２２、ローラ３２３、軸受３２４および軸穴３２５を有する。シャトルインナアーム３４０は、アームピン３４１、アーム穴３４２を有する。４つのシャトルインナアーム３４０は、シャトルメンバ３２０の軸受３２４および軸穴３２５と、シャトルインナアーム３４０のアーム穴３４２とを貫くアーム軸３２６により、シャトルメンバ３２０が回転自在に取り付けられている。
溝３２１、伝達ロッド３２２およびローラ３２３の詳細は、図１９および図２０を参照して説明した溝２２１、伝達ロッド２２２およびローラ２２３と同等であり、ここでは説明を省略する。
【０１３６】
図２７は、ガイドメンバ３５０の詳細な構造を説明する斜視図である。ガイドメンバ３５０は、２つの対向部材であるシャトルメンバ３１０，３２０の一方（この例ではシャトルメンバ３２０）が取り付けられる取り付け台を構成し、２つのアーム取り付け壁３５１、開口部３５２、カム軸受３５３、カムホール３５４、ベース結合部３５５とを有する。ベース結合部３５５には、ボルト穴３５６が設けられている。２つのアーム取り付け壁３５１にはそれぞれ、２組の軸受３５７および支持穴３５８が設けられている。
【０１３７】
シャトルインナアーム３４０は、そのアームピン３４１により、アーム取り付け壁３５１の支持穴３５８に取り付けられた軸受３５７に対して、回転自由に取り付けられている。また、アームピン３４１の反対側は、上述したように、シャトルインナアーム３４０に穿たれたアーム穴３４２と、シャトルメンバ３２０の軸受３２４とにより、シャトルメンバ３２０に対して回転自在に取り付けられている。また、シャトルインナアーム３４０自体は、アーム軸３２６に固定して取り付けられている。この構造により、シャトルメンバ３２０がシャトルメンバ３１０に対して進入動作をする際に必要な動作軌跡が、シャトルメンバ３２０に取り付けた４つのシャトルインナアーム３４０と、これらをアーム取り付け壁３５１に回転自由に装着することにより作り出される。
【０１３８】
すなわち、４つのシャトルインナアームはそれぞれ、その両端が、シャトルメンバ３２０とガイドメンバ３５０とに対して、チューブと交差する面内で上下方向と進入方向の双方向に回転可能に取り付けられ、シャトルメンバ３１０に対する往復スライド動作を可能とすると共に、その往復スライド動作に伴って、往復スライド動作の方向およびチューブの長手方向の双方と交差する方向の相対的な移動を生じさせる。
【０１３９】
開口部３５２、カム軸受３５３、カムホール３５４、ベース結合部３５５およびボルト穴３５６の詳細、およびロータリカム１６０とモータ１７０の動作は、上述した往復駆動機構のものと同等であり、説明を省略する。
【０１４０】
この構成例では、シャトルインナアーム３４０の取り付けにより決まる動作機構により、シャトルメンバ３２０がロータリカム１６０の回転により上下に動作すると、シャトルメンバ３２０はシャトルメンバ３１０に進入し、チューブ（図示せず）に対して絞り動作をすることとなる。シャトルメンバ３２０には、シャトルインナアーム３４０の上述の取り付けによる運動機構により、このような運動軌跡が作られている。
【０１４１】
この例では、４つのシャトルインナアーム３４０は、シャトルメンバ３２０とアーム取り付け壁３５１に回転自由に取り付けられ、その取り付けは、相互に平行である。したがって、シャトルメンバ３２０はシャトルメンバ３１０に対して平行を保ちつつシャトルメンバ３１０に対して進入動作し、チューブ（図示せず）に対して絞り動作をする。すなわち、シャトルメンバ３１０の溝３１１とシャトルメンバ３２０の溝３２１の相互に対向する面は、このチューブ絞り動作中も平行である。
【０１４２】
４つのシャトルインナアーム３４０のうち、上部のものと下部のものが、非平行であっても良い。その場合には、シャトルメンバ３２０はシャトルメンバ３１０に非平行に進入し、チューブ（図示せず）に対して絞り動作をする。すなわち、シャトルメンバ３１０の溝３１１とシャトルメンバ３２０の溝３２１を構成する面にバンプを有する場合（図６に示すバンプ２５、図７に示すバンプ３５や図８に示すバンプ４５）に、チューブとバンプの接触面に垂直の方向に進入動作をさせることができる。
【０１４３】
この構成例では、シャトルインナアーム３４０を回転自由に取り付けるため、シャトルメンバ３２０には軸受３２４および軸穴３２５が設けられ、ガイドメンバ３５０には、２組の軸受３５７および支持穴３５８が設けられている。軸受３２４，３５７は、シャトルインナアーム３４０の動きの回転摩擦を減らし、その動作を滑らかにするためのものであり、ボールベアリングや、オイルメタル軸受が用いられる。また、軸受３２４，３５７を用いることにより、シャトルメンバ３１０の溝３１１とシャトルメンバ３２０の溝３２１による絞り動作における動作の遊びを少なくして、チューブの絞り量を一定にし、ポンプの吐出量を安定化させることができる。
【０１４４】
［バルブ機構を含むポンプ装置の全体構成例]
図２８は、バルブ機構を含むポンプ装置の全体構成例を示す斜視図である。このポンプ装置は、シャトルメンバ４１０，４２０、シャトルベース４３０、受座４４０、バルブプランジャ４５０、ガイドメンバ４６０、ロータリカム４７０、背板４８０およびモータ１７０を備える。すなわち、チューブ（図示せず）の長手方向におけるシャトルメンバ４１０，４２０の両側にそれぞれ、チューブの閉塞および開放を行うバルブプランジャ４５０を備え、ロータリカム４７０の外周には、シャトルメンバ４１０，４２０の往復スライド動作に同期してバルブプランジャ４５０の動作を制御するための外縁部（具体的にはプランジャ案内内縁４７４とプランジャ案内外縁４７５（図３５参照））を有する。バルブプランジャ４５０と受座４４０の組は２つあり、これらが、それぞれチューブの閉塞および開放を行うバルブ手段（以下、簡単のため「バルブ」とも云う）を構成する。
【０１４５】
図２８に示す構成例は、図１６から図２１を参照して説明した第２の構成例と異なる点が、２点ある。１点目は、シャトル機構に同期してシャトル機構の上流および下流部分でチューブ（図示せず）を閉塞・開放するバルブプランジャ４５０をロータリカム４７０により動作させ、その動作をシャトル機構によるチューブの絞り動作に同期させ、チューブの内部空間に充填された流体を、上流側から下流側に押出して移動させる点である。一方、図８から図１５、図１６から図２１、図２２から図２７をそれぞれ参照して説明した構成例では、バルブは、ロータリカム１６０とは異なる別の機構により動作させるものとしている。２点目は、チューブに対する加圧手段であるシャトル機構において、チューブを絞るためのシャトルメンバの形状が図２８に示す構成例では他の構成例と異なる点である。すなわち、シャトルメンバ４２０として、図７に示す第４の実施の形態に示したものを用いている。
【０１４６】
図２９は、シャトルメンバ４１０の詳細な構造とシャトル開放ロッド４１７を説明する斜視図である。シャトルメンバ４１０は、溝４１１、脚部４１２、取り付け穴４１３および結合ボックス４１４を有する。結合ボックス４１４には、ロッド結合穴４１５およびロッド装着ピン穴４１６が設けられ、シャトル開放ロッド４１７が取り付けられている。シャトル開放ロッド４１７の先端には先端ボール４１６が設けられている。シャトルメンバ４１０にはさらに、連動結合穴４１９が設けられ、連動ロッド４３７が挿入されている。
【０１４７】
シャトルメンバ４１０は、その脚部４１２に設けられている取り付け穴４１３により、シャトルベース４３０のシャトルメンバ取り付け台４３２（図３０参照）に、取り付けロッド４３６で取り付けられている。シャトルメンバ４１０は、シャトルメンバ取り付け台４３２（図３０参照）に対して回転可能である。シャトル開放ロッド４１７とロッド結合ボックス４１４によってシャトルメンバ４１０を回転させることで、シャトルメンバ４１０をシャメルメンバ４２０に対して蝶番状に開くことができる。シャトル開放ロッド４１７の端部に設けられている先端ボール４１８は、ロッド結合穴４１５に挿入されて、ロッド装着ピン穴４１６を介してピン止めされている。これにより、シャトル開放ロッド４１７に対して、シャトルメンバ４１０が垂直面においてある程度回転でき、チューブ装着に必要なシャトルメンバ４１０の円滑な開放動作ができる。
【０１４８】
図３０は、シャトルベース４３０と取り付けロッド４３６の詳細な構造を説明する斜視図である。シャトルベース４３０は、結合溝４３１、シャトルメンバ取り付け台４３２、受座取り付け部４３３を有する。結合溝４３１は、シャトルベース４３０をガイドメンバ４６０に結合するためのもので、ボルト締めにより、遊びを少なくしてガイドメンバ４６０に結合される。シャトルメンバ取り付け台４３２および受座取り付け部４３３にはシャトルメンバ取り付け穴４３４が設けられ、取り付けロッド４３６により、シャトルメンバ４１０が取り付けられる。受座取り付け部４３３にはさらに、受座４４０の一部である座台４４１（図３１参照）を取り付けるための座台取り付け穴４３５が設けられている。
【０１４９】
図３１は、受座４４０の詳細な構造を説明する拡大斜視図である。この図では、構造が明確になるように、他の部分に比べて拡大して示す。受座４４０は、バルブプランジャ４５０を案内する座台４４１と、バルブプランジャ４５０の押子４５１（図３３参照）が押し付けられる受台４４２とを有する。受台４４２と押子４５１との間にはチューブが配置され、押子４５１によって、チューブの閉塞開放動作が行われる。座台４４１には、バルブプランジャ４５０の特に押子４５１を案内するプランジャ溝４４５と、取り付け穴４４６とが設けられている。受台４４２には、取り付け穴４４３と連動結合穴４４４とが設けられている。
【０１５０】
座台４４１は、座台４４１の取り付け穴４４３と、シャトルベース４３０の受座取り付け部４３３（図３０参照）に設けられている座台取り付け穴４３５とを、ボルト（図示せず）で連結することにより、シャトルベース４３０の受座取り付け部４３３に固定される。受台４４２は、取り付け穴４４６を介して、取り付けロッド４３６により、シャトルベース４３０の取り付け台４３２と受座取り付け部４３３（図３０参照）とに、回転可能に取り付けられる。また、受台４４２は、連動結合穴４４４を介して、シャトメルメンバ４１０の連動結合穴４１９と連動ロッド４３７により結合される。
【０１５１】
座台４４１がシャトルベース４３０に対して固定されるのに対し、受台４４２は、取り付けロッド４３６を中心に回転可能である。このため、受台４４２の下部の形状は、座台４４１との接触面を滑りながら、連動結合穴４４４を中心として回転できるような円孤形状となっている。
【０１５２】
図２９から図３１に示すシャトルメンバ４１０、シャトルベース４３０および受座４４０の構成により、チューブの交換が可能となる。シャトル機構へのチューブの挿入、あるいは交換は、シャトル開放ロッド４１７を引いてシャトルメンバ４１０を上部に向かって開き、シトルメンバ４１０の溝４１１とシャトルメンバ４２０の溝４２１（図３２参照）との間にチューブを入れる、あるいは溝４１１，バンプ４２２の間からチューブを取り出すことができる。さらに、バルブを構成する受座４４０の受台４４２は、連動ロッド４３７を介してシャトルメンバ４１０に結合しているため、シャトルメンバ４１０が上部に向かって開くことに連動して、同様に上部に向かって開く。このため、チューブを、受台４４２とバルブプランジャ４５０（図３３参照）の先端部分である押子４５１との間から取り外す、あるいは受け入れることができる。チューブを挿入した後は、シャトル開放ロッド４１７を押し戻し、シャトルメンバ４１０を垂直に立て、上部に向かって閉じた状態とする。一方、受台４４２は、連動ロッド４３７を介してシャトルメンバ４１０と共に垂直に立ち、上部に向かって閉じた状態となる。すなわち、チューブがバルブに装着されることとなる。
【０１５３】
シャトルメンバ４１０および受台４４２を閉じた状態で維持するためには、シャトル開放ロッド４１７を図示していない固定手段により固定してもよく、また、シャトル開放ロッド４１７の固定手段とは別に、またはそれと組み合わせて、受台４４２を固定する手段を設けることもできる。
【０１５４】
図３２は、シャトルメンバ４２０の詳細な構造と構成を説明する斜視図である。このシャトルメンバ４２０は、基本的な構造は図７に示す第４の実施の形態に示したものと同等であり、溝４２１およびバンプ４２２を有する。また、シャトルメンバ４２０は、伝達ブロック４２３を有し、この伝達ブロック４２３に、伝達ロッド４２４およびローラ４２５を有する。また、シャトルメンバ４２０は、その側面に、案内ロッド４２６およびシャトルローラ４２７を有する。
【０１５５】
溝４２１とバンプ４２２は、対向するシャトルメンバ４１０の溝４１１（図２９参照）と共に、チューブ絞り溝を構成する。伝達ロッド４２４は、チューブに対して絞り動作をするために必要な遊びの少ない上下運動を発生させるために、ロータリカム４７０とガイドメンバ４６０とにより作られる上下運動を、シャトルメンバ４２０に伝達する。ローラ４２５は、伝達ロッド４２４の先端部に設けられ、ロータリカム４７０のトレース溝であるカム案内溝４７２（図３５参照）を少ない摩擦でなぞるように動作する。ローラ４２５は、ボールベアリング等により構成される。伝達ロッド４２４は伝達ブロック４２３に取り付けられ、伝達ロッド４２４に伝えられた上下運動は、シャトルメンバ４２０全体に伝えられる。
【０１５６】
案内ロッド４２６は、シャトルメンバ４２０の両側に２つずつ設けられ、それぞれの先端部に、シャトルローラ４２７が設けられている。シャトルメンバ４２０をシャトルメンバ４１０に進入動作させるために必要な動作軌跡は、案内ロッド４２６およびシャトルローラ４２６と、ガイドメンバ４６０に設けられているシャトル動作案内溝４６７（図３４参照）により作り出される。
【０１５７】
図３３は、バルブプランジャ４５０の詳細な構造を説明する斜視図である。このバルブプランジャ４５０は、押子４５１、押子ガイド４５２、伝達スラブ４５３およびカムローラ４５４を有する。伝達スラブ４５３にはピン穴４５５が設けられ、バネ４５６が、ピン４５７により取り付けられる。
【０１５８】
押子４５１は、受台４４２（図３１参照）との間で、チューブの閉塞開放動作を行う。押子ガイド４５２は、座台４４１に設けられているプランジャ溝４４５に沿って、押子４５１を案内する。押子４５１は伝達スラブ４５３の一端に設けられており、伝達スラブ４５３の他端には、カムローラ４５４が設けられている。カムローラ４５４は、ロータリカム４７０に係合する。この係合は、バネ４５６の弾性により行われる。ロータリカム４７０の回転により生じるバルブプランジャ４５０の動作は、往復駆動機構による往復スライド動作に対して一定の関係を有し、それにより往復スライド動作に同期してチューブの上流側と下流側を閉塞または開放して、チューブ内の流体を上流から下流へ移動させることができる。
【０１５９】
図３４は、ガイドメンバ４６０の詳細な構造を説明する斜視図である。ガイドメンバ４６０は、シャトルメンバ４１０，４２０の一方（この例ではシャトルメンバ４２０）の他方（この例ではシャトルメンバ４１０）に対する動きを案内する案内部材であり、ロータリカム４７０の回転動作を、チューブに対する絞り動作に必要な上下運動に変換する。ガイドメンバ４６０は、２つの案内縁４６１と、開口部４６２、カム軸受４６３、カムホール４６４、ベース結合部４６５とを有する。ベース結合部４６５には、ボルト穴４６６が設けられている。２つの案内縁４６１にはそれぞれ、２つのシャトル動作案内溝４６７が設けられている。また、このガイドメンバ４６０は、プランジャ穴４６８と、背板取り付け穴４６９とを有する。
【０１６０】
２つの案内縁４６１にそれぞれ設けられているシャトル動作案内溝４６７には、シャトルメンバ４２０の対応するシャトルローラ４２７が係合する。シャトルメンバ４２０の案内ロッド４２６およびシャトルローラ４２７と、シャトルローラ４２７を案内するシャトル動作案内溝４６７は、シャトルメンバ４１０，４２０の往復スライド動作の方向およびチューブの長手方向の双方と交差する方向の相対的な移動を生じさせる手段を構成する。２つの案内縁４６１は、シャトルメンバ４２０の全体の動きを横方向から規制する。シャトル動作案内溝４６７は、シャトルメンバ４２０によるシャトルメンバ４１０に対する往復シフト移動および進入動作によるチューブ絞り動作が行われるように、シャトルメンバ４２０の経路の軌跡を規定する。
【０１６１】
同じ案内縁４６１に形成されている上下の２つのシャトル動作案内溝４６７は、同一形状である。また、その離間距離は、上下の２つのシャトルローラ４２７の離間距離と同一である。これにより、シャトルメンバ４１０の溝４１１とシャトルメンバ４２０の溝４２１およびバンプ４２２は、チューブ絞り動作中も平行が維持される。
【０１６２】
上下の２つのシャトル動作案内溝４６７の離隔距離を変更して、シャトルメンバ４２０が伝達ロッド４２４を介して上下運動をするときに、シャトルメンバ４２０がシャトルメンバ４１０に対して非平行の運動をする構成とすることもできる。その場合には、シャトルメンバ４２０はシャトルメンバ４１０に非平行に進入し、チューブ（図示せず）に対して絞り動作をする。すなわち、シャトルメンバ４１０の溝４１１とシャトルメンバ４２０の溝４２１が隔絶している２つのバンプ４２２（図３２参照）を有するため、チューブとバンプの接触面に垂直方向に進入動作をさせ、チューブをその長手方向を軸として回転させつつチューブに対して絞り動作をさせることができる。この回転は、流体が高栄養剤の輸液であってコロイド状の沈殿ができ易い場合には有効である。すなわち、チューブの絞り動作中の回転により、コロイドに剪断応力を加えて、輸液を均質化することができるため、事前の輸液の振動撹拌による輸液の均質化の作業が不要となる。
【０１６３】
シャトル動作案内溝４６７に沿って動くシャトルローラ４２７としては、滑らかな被案内動作が実現されるように、ボールベアリングやオイルメタル軸受等が用いられることが好ましい。このような構成により、シャトル動作案内溝４６７に沿ってシャトルメンバ４２０が往復シフト移動する場合に、動作が滑らかであり、かつ動作の遊びを少なくして、チューブの絞り量を一定にし、ポンプの吐出量を安定化させることができる。
【０１６４】
ガイドメンバ４６０の開口部４６２は、先端部がロータリカム４７０のカム案内溝４７２（図３５参照）に挿入されているシャトルメンバ４２０の伝達ロッド４２４（図３２参照）の動きを上下方向のみとなるように制限する。カム軸受４６３には、ロータリカム４７０のカム前軸４７１（図３５参照）が挿入される。カムホール４６４は、ロータリカム４７０を収容する。
【０１６５】
ベース結合部４６５およびボルト穴４６６は、ガイドメンバ４６０とシャトルベース４３０とを結合するためのものである。ガイドメンバ４６０のベース結合部４６５をシャトルベース４３０の結合溝４３１（図３０参照）に挿入し、ボルト穴４６６とシャトルベース４３０のボルト穴とをボルト（図示せず）で結合することにより、ガイドメンバ４６０とシャトルベース４３０とが結合される。
【０１６６】
プランジャ穴４６８は、バルブプランジャ４５０の伝達スラブ４５３が貫通する穴であり、これを通して、ロータリカム４７０の回転に伴って、バルブプランジャ４５０を往復運動させることができる。背板取り付け穴４６９には、背板４８０が、ボルト（図示せず）により取り付けられる。
【０１６７】
図３５は、ロータリカム４７０および背板４８０の詳細な構造を説明する斜視図である。ロータリカム４７０は、カム前軸４７１、カム案内溝４７２、モータ軸穴４７３、プランジャ案内内縁４７４、プランジャ案内外縁４７５およびカム後軸４７６を有する。背板４８０は、カム軸受４８１および背板取り付け穴４８２を有する。
【０１６８】
背板４８０は、背板取り付け穴４８２を通して、ボルト（図示せず）によりガイドメンバ４６０に取り付けられる。この取り付けにより、ロータリカム４７０が、ガイドメンバ４６０に組み付けられる。このとき、カム前軸４７１は、ガイドメンバ４６０のカム軸受４６３（図３４参照）に挿入され、ロータリカム４７０は、ガイドメンバ４６０のカムホール４６４（図３４参照）内に、回転自在に格納される。カム案内溝４７２には、ガイドメンバ４６０の開口部４６２（図３４参照）を通して、シャトルメンバ４２０の伝達ロッド４２４（図３２参照）が挿入される。ロータリカム４７０の外縁部にはプランジャ案内内縁４７４とプランジャ案内外縁４７５が設けられ（図３５参照）、これらにはバルブプランジャ４５０のカムローラ４５４（図３３参照）が係合する。カム後軸４７６は、背板４８０に穿たれたカム軸受４８１に、回転自在に係合する。
【０１６９】
カム案内溝４７２は、モータ軸穴４７３に基づく回転中心に対して偏心して形成されている。ロータリカム４７０の回転に伴って、シャトルメンバ４２０のローラ４２５が、カム案内溝４７２に沿って動く。このとき、ローラ４２５が設けられているシャトルメンバ４２０の伝達ロッド４２４の動きが、ガイドメンバ４６０の開口部４６２により制限される。これにより、ロータリカム４７０の回転運動が、シャトルメンバ４２０の上下運動に変換される。この上下運動は、案内縁４６１、シャトル動作案内溝４６７、案内ロッド４２４およびシャトルローラ４２５により規制され、シャトルメンバ４２０によるチューブ絞り動作に変換される。
【０１７０】
プランジャ案内内縁４７４またはプランジャ案内外縁４７５とカム案内溝４７２とは、ロータリカム４７０の回転に対して、固定した一定の位置関係がある。この関係より、ロータリカム４７０の回転により生じるバルブプランジャ４５０の動作は、往復駆動機構による往復スライド動作に対して一定の関係を有する。これにより、往復スライド動作に同期して、チューブの上流側と下流側を閉塞または開放し、チューブ内の流体を上流から下流へ移動させることができる。
【０１７１】
ロータリカム４７０のプランジャ案内内縁４７４およびプランジャ案内外縁４７５によって生じるバルブプランジャ４５０の動作について、以下に詳しく説明する。バルブプランジャ４５０は、カムローラ４５４を取り付ける前に、ガイドメンバ４６０のプランジャ穴４６８（図３４参照）に通しておく。バルブプランジャ４５０は、ロータリカム４７０の外周に形成されたプランジャ案内内縁４７４とプランジャ案内外縁４７５の回転軸方向に直角の面をなぞるように、バネ４５６によりガイドメンバ４７０に側に引き付けられている。ロータリカム４７０が回転し、シャトルメンバ４２０がチューブを絞るときは、チューブの上流側のバルブを閉じるべく、プランジャ案内内縁４７４が、それをなぞるバルブプランジャ４５０を、受座４４０に押し付ける。その結果、押子４５１が受台４４２に押し付けられる。さらに、チューブの下流側のバルブを開くべく、プランジャ案内外縁４７５をなぞるバルブプランジャ４５０は、受座４４０から離れる。離れる力は、バネ４５６による。逆に、シャトルメンバ４２０がチューブを元の形状に復元するように動くときは、チューブの上流側のバルブを開くべく、プランジャ案内外縁４７５をなぞるバルブプランジャ４５０は、受座４４０から離れる。その結果、押子４５１が受台４４２から離れる。この離れる力はバネ４５６による。さらに、下流側のバルブを閉じるべく、プランジャ案内内縁４７４は、それをなぞるバルブプランジャ４５０を、受座４４０に押し付ける。すなわち、押子４５１が受台４４２に押し付けられる。
【０１７２】
図３６は、上述した往復駆動機構を用いるシャトルポンプにおける流体の吐出量Ｖとロータリカムの回転角θとの関係を示す。互いに対向するシャトメルメンバ１１０と１２０、２１０と２２０、３１０と３２０または４１０と４２０の変位位置ｘに対して、ポンプとしての吐出量Ｖが、
Ｖ＝ｂ・ｆ（ｘ）
の関係があるとする（上部のグラフ）。これに対して、ロータリカムの回転角θに対してシャトルメンバの変位位置ｘが、
ｘ＝ｇ（θ）＝ｆ−１（θ）
となるように（下部のグラフ）、カム案内溝１６２または４７２の形状を設定する。ここで、シャトメルメンバ１１０と１２０、２１０と２２０、３１０と３２０または４１０と４２０においてｘ＝０とは、具体的には図１の（Ａ)、図５の（Ａ)、図６の（Ａ)、図７の（Ａ)の流体保持位置のときのシャトルメンバ１１と１２の間、シャトルメンバ２１と２２の間、シャトルメンバ３１と３２の間、シャトルメンバ４１と４２の間の変位位置ｘの量を意味する。これにより、一定の速度でチューブ内の液体を吐出することができる。なぜなら、
Ｖ＝ｂ・ｆ（ｆ−１（θ））
＝ｂ・θ
だからである。図３７に、ロータリカムの外周と、カム案内溝のトレースとの関係の一例を示す。ここで、横軸とカム案内溝のトレースとの２つの交点は、シャトメルメンバ１１０と１２０、２１０と２２０、３１０と３２０または４１０と４２０（具体的にはシャトルメンバ１１と１２、シャトルメンバ２１と２２、シャトルメンバ３１と３２、シャトルメンバ４１と４２）のそれぞれが有する２つの流体排出位置を表し、縦軸とカム案内溝のトレースとの２つの交点（図３７では「中点」と記載されている）はそれぞれが有する２つの流体保持位置を示す。
【０１７３】
以上の説明では、本発明の一部の実施の形態について説明した。本発明は上述の構成に限定されるものではなく、実施段階では、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上述の実施の形態および構成例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の構成を実現できる。たとえば、実施の形態や構成例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態や構成例の構成要件を適宜組み合わせてもよい。
【０１７４】
また、対向する２つのシャトルメンバの一方が固定されるものとして説明したが、２つのシャトルメンバの固定あるいは可動は相対的なものであり、固定された台の上で、２つのシャトルメンバの双方が可動な構成とすることもできる。
【符号の説明】
【０１７５】
１０…チューブ、
１１，１２，２１，２２，３１，３２，４１，４２，１１０，１２０，２１０，２２０、３１０，３２０，４１０，４２０…シャトルメンバ、
１３，１４，２３，２４，３３，３４，４３，４４，１１１，１２１，２１１，２２１，３２１，４１１，４２１…溝、
２５，３５，４５，４２２…バンプ、
１５，１６，１７，１８，４６，４７，４８，４９…折り曲げ部、
１１２，１２５，３２４，３５７…軸受、
１１３，１２６，３２５…軸穴、
１１４…スクリュー穴、
１２２…案内溝、
１２３，２２２，３２２，４２４…伝達ロッド、
１２４，２２３，３２３，４２５…ローラ、
１３０…シャトルアーム、
１４０，２３０，３３０，４３０…シャトルベース、
１４１，２３１，４３１…結合溝、
１４２，１４３，１５６，２３４，２４６，３５６，４６６…ボルト穴、
１５０、２４０，３５０，４６０…ガイドメンバ、
１５１…案内レール、
１５２，２４２，３５２，４６２…開口部、
１５３，２４３，３５３，４６３，４８１…カム軸受、
１５４，２４４，３５４，４６４…カムホール、
１５５，２４５，３５５，４６５…ベース結合部、
１６０，４７０…ロータリカム、
１６１…カム軸、
１６２，４７２…カム案内溝、
１６３，４７３…モータ軸穴、
１７０…モータ、
１７１…モータ本体、
１７２…モータ軸、
１７３…モータ軸受
１８０，２５０，３６０…チューブ絞り溝、
２１２，３１２，４１２…脚部、
２１３，４１３，４４３，４４６…取り付け穴、
２１４，３１４，４１４…結合ボックス、
２１５，３１５，４１５…ロッド結合穴、
２１６，３１６，４１６…ロッド装着ピン穴
２１７，３１７，４１７…シャトル開放ロッド
２１８，３１８，４１８…先端ボール
２２４，４２６…案内ロッド、
２２５，４２７…シャトルローラ、
２３２，４３２…シャトルメンバ取り付け台、
２３３…取り付け台穴、
２４１，４６１…案内縁、
２４７，４６７…シャトル動作案内溝、
３２６…アーム軸、
３４０…シャトルインナアーム、
３４１…アームピン、
３４２…アーム穴、
３５１…アーム取り付け壁、
３５８…支持穴、
４１４…ロッド結合ボックス、
４１９，４４４…連動結合穴、
４２３…伝達ブロック、
４３２…取り付け台、
４３３…受座取り付け部、
４３４…シャトルメンバ取り付け穴、
４３５…座台取り付け穴、
４３６…取り付けロッド、
４３７…連動ロッド、
４４０…受座、
４４１…座台、
４４２…受台、
４４３，４４６…取り付け穴、
４４５…プランジャ溝、
４５０…バルブプランジャ、
４５１…押子、
４５２…押子ガイド、
４８０…背板、
４５３…伝達スラブ、
４５４…カムローラ、
４５５…ピン穴、
４５６…バネ、
４５７…ピン、
４６８…プランジャ穴、
４６９，４８２…背板取り付け穴、
４７１…カム前軸、
４７４…プランジャ案内内縁、
４７５…プランジャ案内外縁、
４７６…カム後軸、
４８０…背板
１０００…シャトルポンプ
１００１，１０１１，１０２０…チューブ
１００２…シャトル機構
１００３…入力バルブ機構
１００４…出力バルブ機構
１０１２，１０１３…顎部材
１０１４…陵部
１０２１，１０２２…部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性体からなる管状部材の断面形状を変形させてその管状部材内の流体を吐出するポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性体からなる管状部材（チューブ）の断面形状を変形させてその管状部材内の流体を吐出するポンプ装置は、チューブポンプとして知られている。チューブポンプは、弾力性を有するチューブをその長手方向に垂直な面内において変形させる変形機構と、そのチューブを閉塞および解放する入力弁および出力弁とを有する。入力弁によりチューブの一方を閉塞し、出力弁により他方を解放し、かつ変形機構により当該チューブを絞り当該チューブの断面形状を変形させてチューブの断面空間を収縮させることにより、チューブ内の流体を出力弁側の長手方向に移動させることができる。また、絞り終わった後は、入力弁によりチューブの一方を解放し、出力弁によりチューブの他方を閉塞し、かつ変形機構が絞り動作の開始前の状態に復帰することにより、チューブの形状がその弾性により復元して、入力弁側の長手方向から流体がチューブ内に満たされる。このように、変形機構の絞り動作と、それに同期した入力弁と出力弁により、チューブ内の液体を推進移動させることができる。このような動作によりポンプ装置はチューブ内の流体を吐出する。
【０００３】
チューブポンプは、液体や気体の輸送に広く使われている。特に、流体物が汚染を嫌う場合に、その流体をその内部を流れるチューブを介して他の容器に移動させる用途には有効である。その流体の流路であるチューブ内部空間を外部から収縮させてチューブ内の流体を移動させるため、流体が推進装置とは直接触れることがないからである。そのため、チューブポンプは、医療用のバッグに封入された輸液や薬液を投薬チューブを介して人体に注入する輸液ポンプ、さらにバイオ実験用ポンプ等、カラーインク等の調色用ポンプに用いられている。
【０００４】
チューブポンプは、チューブロータリポンプと蠕動ポンプ（Ｐｅｒｉｓｔａｌｔｉｃ Ｐｕｍｐ）ポンプに大別できる。前者は変形機構として更に入力弁及び出力弁としてローラを用いるもので、機構が簡単で古くからあり、小型から大型までの各種の容量のポンプがある（特許文献１、２参照）。後者は、変形機構として蠕動運動を行う機構を用いるもので、構造が複雑であるが、チューブの機械的疲労が少なく、特に小型のチューブポンプとして利用されている。蠕動ポンプのうち、チューブを変形させる変形機能として往復運動する部材（シャトル部材）を用いるシャトルポンプ（Ｓｈｕｔｔｌｅ Ｐｕｍｐ）も知られている（特許文献３〜９参照）。
【０００５】
図３８の（Ａ)，（Ｂ），（Ｃ）は、シャトルポンプの動作原理を説明する図である。この図は、基本的に、特許文献４に示された図の符号を変えて示すものである。
【０００６】
シャトルポンプ１０００は、基本的に、チューブ１００１と、変形機構としてのシャトル機構１００２と、入力弁としての入力バルブ機構１００３と、出力弁としての出力バルブ機構１００４とを備える。シャトル機構１００２と入力バルブ機構１００３および出力バルブ機構１００４とは同期して働き、チューブ１００１を時間的に変形および復元を繰り返して、チューブ１００１に充填された液体をチューブ１００１の上流から下流に移動させる。チューブ１００１のうち、入力バルブ機構１００３と出力バルブ機構１００４との間の領域が、流体の充填および吐出を行うポンプ動作を行う。この領域を、以下、「ポンプ領域」という。
【０００７】
チューブ１００１のポンプ領域へ流体を充填させるには、図３８の（Ａ)に示すように、入力バルブ機構１００３よりチューブ１００１の入力側を開放し、出力バルブ機構１００４によりチューブ１００１の出口側を閉塞し、シャトル機構１００２がチューブ１００１を開放する。これにより、チューブ１００１のポンプ領域内に、流体が充填される。
【０００８】
続いて、チューブ１００１のポンプ領域内に流体が充填された状態で、図３８の（Ｂ)に示すように、出力バルブ機構１００４によりチューブ１００１の出口側を開放し、入力バルブ機構１００３によりチューブ１００１の入口側を閉塞する。そして、図３８の（Ｃ)に示すように、シャトル機構１００２によりチューブ１００１を変形させることで、チューブ１００１の内部空間を小さくする。これにより、チューブ１００１のポンプ領域内に充填されていた流体が、出力バルブ機構１００４により開放されている出口側から、下流側に移動する。
【０００９】
この後、再び、図３８の（Ａ)に示すように、入力バルブ機構１００３よりチューブ１００１の入力側を開放し、出力バルブ機構１００４によりチューブ１００１の出口側を閉塞し、シャトル機構１００２がチューブ１００１の変形を開放する。これにより、チューブ１００１の形状が元の形状に復元し、チューブ１００１のポンプ領域における内部空間の体積が、変形収縮した時の体積から、元のチューブ１００１の固有の体積へと増大することとなる。その大きくなった体積は、上流より供給される流体により満たされる。
【００１０】
このように、入力バルブ機構１００３および出力バルブ機構１００４の動作をシャトル機構１００２の動作に同期させて、シャトル機構１００２の動作に同期して交互に閉塞と開放を繰り返すことで、チューブ１００１に充填された液体をチューブ１００１の上流から下流に移動させることができる。
【００１１】
図３９は、シャトル機構の公知例を示す断面図である。このシャトル機構は、特許文献４に示されたものである。
【００１２】
この公知例のシャトル機構は、特殊形状をしたチューブ１０１１を用い、このチューブ１０１１の両側（図の左右方向）に設けられた顎部材１０１２，１０１３を備える。顎部材１０１２，１０１３はそれぞれ２つの部分からなり、チューブ１０１１のそれぞれ半分の領域を挟み込むことができる。この挟み込みの方向（図の上下の向きの方向）をＹ方向とする。
【００１３】
顎部材１０１２，１０１３は、互いに同期して、同じ方向に動作する。上部の顎部材１０１２，１０１３と下部の顎部材１０１２、１０１３がＹ方向に相互に逆の向きに動作することによりチューブ１０１１を挟んで押すこととなり、チューブ１０１１が変形し、流体が充填されたチューブ１０１１の内部空間の体積が小さくなる。このシャトル機構の上流と下流とにはバルブ機構が設けられ、チューブ１０１１の内部空間に充填された流体は、上流側のバルブ機構の介入を受け、逆流することはない。逆に、チューブ１０１１の内部空間に充填された流体は、下流側のバルブ機構の介入を受けることなくチューブ１０１１の下流部分に押し出される。この押し出す作用により、チューブ１０１１の内部空間に充填された流体が移動する。上部および下部の顎部材１０１２，１０１３がＹ方向に開放されると、チューブ１０１１は、弾性復元力により元の形状に戻り、その内部空間の体積は元に戻ろうとする。この動作に同期して、その上流側のバルブ機構が解放され、下流側のバルブ機構が閉塞される。これにより、チューブ１０１１が弾性復元力する際には、流体がチューブ１０１１の内部空間に充填されることとなる。以上の動作が繰り返されることにより、流体が下流方向のみに押し出されて、全体としてポンプ動作が行われる。
【００１４】
図４０は、シャトル機構の別の公知例を示す断面図である。このシャトル機構は、特許文献３に示されたものである。
【００１５】
この公知例のシャトル機構は、チューブ１０２０に対する変形機能を発揮する部材１０２１，１０２２を備える。部材１０２１，１０２２は、互いに平行に移動する。この平行移動において、部材１０２１，１０２２は、移動動作の一端ではチューブ１０２０の断面形状を変形させることなくそのままの断面を保ち、移動動作の他端では、図示のように、チューブ１０２０を押すことでチューブ１０２０の断面形状を変形させる。この変形により、流体が充填されたチューブ１０２０の内部空間の体積が小さくなり、内部空間に充填された流体をチューブ１０２０の下流部分に押し出すことができる。
【００１６】
しかし、図３９に示すシャトル機構は、チューブ１０１１として特殊な形状、すなわち両側から顎部材１０１２，１０１３で操作するための陵部１０１４を必要とする。このため、通常の中空円筒状のチューブを使用することはできない。一方、図４０に示すシャトル機構は、チューブ１０２０を部材１０２１，１０２２の間に脱着するためには、部材１０２１，１０２２の一方を部材の端部を中心に回転させ、横方向部分においてその一方の部材を開口スライドさせる必要がある。このような動作を実現するには複雑な付随的な機構をシャトル機構に組み込まなければならず、シャトルポンプの機構が複雑になる。
【００１７】
図４１は、シャトル機構のさらに別の公知例を示す図である。この公知例は、特殊な形状のチューブを使用する必要がなく、また、チューブの着脱も容易であって、実用的な構造を有している。
【００１８】
図４１の（Ａ)と（Ｂ）に示す公知の従来例のシャトル機構は、チューブ１０３０を挟む２つのシャトルメンバ１０３１，１０３２を備える。これらのシャトルメンバ１０３１，１０３２は、チューブ１０３０の長手方向（紙面の奥行き方向）に平板的に広がった形状をしており、チューブ１０３０を鋏む面の反対側の面から見た形状から「シャトルメンバ」に代えて「シャトルプレート」とも呼ばれる。シャトルメンバ１０３１，１０３２にはそれぞれ、溝１０３３，１０３４が設けられる。これらの溝１０３３，１０３４は、図４１の（Ａ)に示すように、互いに対向した状態のとき、チューブ１０３０をその断面形状を実質的に変形させることなく収容することができる。
【００１９】
シャトルメンバ１０３１，１０３２は、スライド方向とは直角の方向において互いに所定の間隔を維持して、図４１の（Ａ)に描かれた両方向矢印に示す方向に沿って相対的にスライド移動させることができる。シャトルメンバ１０３２をシャトルメメンバ１０３１に対してスライドさせると、図４１の（Ｂ)に示すように、溝１０３３，１０３４の相対位置がスライドし、チューブ１０３０がシャトルメンバ１０３１と１０３２により押し潰される。このとき、チューブ１０３０の断面形状が変形して内部空間の体積が小さくなり、内部空間に充填されていた流体がバルブ機構との同期動作によって、チューブ１０３０の下流側に押し出される。
【００２０】
図４１の（Ａ)と（Ｂ）に示すシャトル機構では、チューブ１０３０が、シャトルメンバ１０３１，１０３２の溝１０３３，１０３４に挟まれるように装着される。その装着動作として、溝１０３３，１０３４は単純な形状をしているため、シャトルメンバ１０３１，１０３２の対向する間隔を広げてチューブ１０３０を溝１０３３または１０３４の位置に配置し、シャトルメンバ１０３１，１０３２の対向する間隔を元に戻すことにより、容易にチューブ１０３０をシャトル機構に装着することができる。また、そのようなチューブ１０３０のシャトル機構への着脱機構も簡単に実現できる。この特徴のために、本シャトル機構が、実際の大容量輸液ポンプ（Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ Ｉｎｆｕｓｉｏｎ Ｐｕｍｐ）のポンプ機構に用いられている。
【００２１】
いずれのシャトルポンプであってもその特徴は、流体の輸送による流体速度のバラつきが少ないことである。たとえば図４１の（Ａ)と（Ｂ）に示すシャトル機構を用いる場合、シャトルメンバ１０３２をシャトルメンバ１０３１に対してスライド間隙を維持しつつ相対的に水平方向に動かし、チューブ１０３０をシャトルメンバ１０３１，１０３２により押し潰すことで、チューブ１０３０を図４１の（Ｂ)のように変形させている。この変形は、溝１０３３，１０３４の物理形状と、そのスライド量とに依存し、チューブ１０３０の材質には原理的は依存しない。
【００２２】
これに対して他の蠕動ポンプでは、チューブを押す機構要素が複数設けられ、複数点において蠕動機構によりチューブを押している。このため、チューブの内部空間の体積が、その押す力とチューブの復元力とのバランスで決まる。すなわち、チューブの長手方向に対して、チューブを押す機構要素により、押し込み変形を受けたチューブ領域と、そのような変形を受けずチューブの弾性により形状が復元したチューブ領域とが交互に現れる。このとき、チューブの弾性のバラつきまたは変動により、その該形状が復元したチューブ領域におけるチューブの内部空間の体積がバラつき、または変動することとなる。そのため、チューブの材質のバラつき、あるいは温度による弾性の変動によって、チューブから押し出される流体の量も同様にバラつき、または変動を受ける。このため蠕動ポンプは、そのポンプ動作による流体の流速の精度および安定性が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２００３−１１３７８２号公報
【特許文献２】特開２００３−２５４２６０号公報
【特許文献３】米国特許第４，９３６，７６０号
【特許文献４】米国特許第５，１５１，０１９号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００７／００４８１６１号
【特許文献６】特表平１１−０５０８０１７号公報
【特許文献７】特開２００３−０４９７７９号公報
【特許文献８】特開２００３−２８６９５９号公報
【特許文献９】特許第４５１１３８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
シャトルポンプは、チューブの内部空間が、シャトル機構の物理的な形状（図４１の（Ａ）と（Ｂ）の例でいえば、シャトルメンバ１０３１，１０３２の溝１０３３，１０３４の形状とスライド量）で決まる。このことが、シャトルポンプが蠕動ポンプに比して流体の流速の精度と安定性が良い理由である。しかし、流体の流速の精度が物理形状で決まるということは、その精度がシャトル機構の組み立て時の精度とその後の機械変形や摩耗等に伴う経時変化に依存することを意味する。
【００２５】
たとえば図４１に示すシャトル機構を用いるシャトルポンプにおいて、シャトルメンバ１０３１と１０３２の間隔が組立精度誤差や経時変化によって設定値よりずれると、スライド方向に直角の方向において溝１０３３，１０３４の間隔がずれることになり、更にはチューブ１０３０を押し潰す量が変化することになる。これにより、チューブ１０３０が変形したときの断面形状が変化し、その結果チューブ１０３０内の断面積が変化してしまう。シャトルポンプから吐出される流体の量は、変形の対象となるチューブの長さと、変形の前後のチューブ内の断面積の差との積により表される。このため、変形したときの断面積が変動すると、ポンプから吐出できる流体の量がその変形した断面積の変動に比例して変動することになる。このような変動は輸液ポンプや調色ポンプ等への応用には甚だ不都合である。
【００２６】
本発明は、このような課題を解決し、流体の流速精度が高くかつ流速精度の安定性が高いポンプ装置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】
【００２７】
本発明の第１の観点によると、弾性体からなる管状部材の長手方向に沿って互いに対向して配置される２つの対向部材を備え、２つの対向部材にはそれぞれ、互いに対向する面に溝が設けられ、これら２つの対抗部材が互いに対向することで管状部材がその溝の断面内に収容される空間を形成し、２つの対向部材は、互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作をして、溝が互いに対向することにより空間を形成させて管状部材の内部に流体が導入された状態を保持する流体保持位置と、溝の位置が互いにずれることにより管状部材の断面形状を変化させて管状部材の内部に導入された流体を管状部材から排出させる流体排出位置と、の間で往復動作をし、２つの対向部材は、スライド動作において互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、溝の位置が互いにずれるときには、溝のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部へ進入する進入動作をすることを特徴とするポンプ装置が提供される。
【００２８】
２つの対向部材によるスライド動作は、２つの対向抗部材の内の少なくとも一方の対向部材を、互いに対向する面に沿って往復させる往復駆動機構により実現され、かつ進入動作は、この往復駆動機構によりスライド動作と同期して実現されていることが望ましい。
【００２９】
このポンプ装置において、流体排出位置が対向位置を挟んで２つあり、２つの対向部材は、往復動作を、流体保持位置を中心に２つの流体排出位置の間で行うことができることが望ましい。
【００３０】
２つの対向部材にそれぞれ設けられている溝は、２つの対向部材でそれぞれ実質的に同一形状の三角形溝であり、互いに対向することで、管状部材の長手方向における断面形状が実質的に正方形の溝空間を形成することが望ましい。この場合に、２つの対向部材の一方の三角形溝には、流体排出位置において管状部材を押し潰してその内部の断面積を小さくする突出部が設けられていてもよい。
【００３１】
溝として、２つの対向部材の一方には三角形溝が設けられ、２つの対向部材の他方には、流体排出位置において管状部材を押し潰す２つの突起部とこれら２つの突起部を隔絶する形状の溝が設けられていてもよい。
【００３２】
往復駆動機構は、２つの対向部材を互いに４箇所で連結する４つのアームを備えることができる。４つのアームはそれぞれ、その両端が、２つの対向部材に対して、管状部材と交差する面内で双方向に回転可能に取り付けられ、２つの対向部材を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、２つの対向部材の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる。
【００３３】
往復駆動機構は、２つの対向部材の一方の対抗部材の他方の対抗部材に対する動きを案内する案内部材を備えることもできる。一方の対抗部材と案内部材とには、突出部とその突出部を案内する案内溝とにより、他方の対抗部材に対して一方の対抗部材を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、他方の対抗部材に対する一方の対抗部材の２つの対向部材の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる手段を備えることができる。突出部には、案内溝を滑らかになぞって動作するためのローラを備えることができる。
【００３４】
往復駆動機構は、２つの対向部材の一方の対抗部材が４つのアームにより取り付けられる取り付け台を備えることもできる。４つのアームはそれぞれ、その両端が、一方の対抗部材と取り付け台とに対して、管状部材と交差する面内で双方向に回転可能に取り付けられ、２つの対向部材の他方の対抗部材に対して一方の対抗部材を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、他方の対抗部材に対する一方の対抗部材の２つの対向部材の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる。
【００３５】
往復駆動機構が２つの対向部材の一方の対抗部材の他方の対抗部材に対する動きを案内する案内部材を備える構成、あるいは往復駆動機構が２つの対向部材の一方の対抗部材が４つのアームにより取り付けられる取り付け台を備える構成において、他方の対抗部材が取り付けられる取り付け部材を備え、取り付け部材の表面に平行な直線を軸として有し、他方の対抗部材が管状部材の長手方向と交差する面内においてその軸を中心に回転することにより、他方の対抗部材を一方の対抗部材に対して蝶番状に開閉させる構成とすることもできる。ここで、蝶番状に開閉させるとは、２つの平面が交差する直線又はそれに平行する直線を軸として２つの平面の一方の平面を回転させる、その結果、回転させられる平面は他方平面となす角度が変わり、当該角度が大きくなる回転をさせる場合には蝶番状に開くと云い、当該角度が小さくなる回転をさせる場合には蝶番状に閉じると云いう。即ち、他方の対抗部材が２つの平面の一方の平面を構成し、他方の対抗部材が取りつけられる取り付け部材が２つの平面の他方の平面を構成し、取り付け部材の表面に平行な直線が２つの平面が交差する直線又はそれに平行する直線を構成し、前述の直線を軸とすることは後述の直線を軸とすることとなり、他方の対抗部材が管状部材の長手方向と交差する面内においてその軸を中心に回転することが２つの平面の一方の平面を回転させることとなる。そして、回転させられる平面は他方平面となす角度が変わることの結果として、
他方の対抗部材を一方の対抗部材に対して蝶番状に開閉させることとなる。
【００３６】
往復駆動機構は、２つの対向部材の一方の対抗部材を他方の対抗部材に対する可動部材とし、この可動部材の他方の対抗部材と対向する面とは逆の面に設けられた伝達ロッドと、往復動作の範囲に相当する開口部が設けられた部材と、モータにより駆動される回転軸の周りに偏心したトレース溝を有するロータリカムとを備え、伝達ロッドは、先端部が開口部を通してトレース溝内に配置され、ロータリカムの回転に伴って開口部に沿って移動し、ロータリカムの回転運動を可動部材の往復運動に変換する構成とすることができる。
【００３７】
管状部材の長手方向における対向部材の両側にそれぞれ、管状部材の閉塞および開放を行うバルブ手段を備え、ロータリカムの外周には、２つの対向部材の往復動作に同期してバルブ手段の動作を制御するための外縁部が設けられた構成とすることができる。
【００３８】
本発明の第２の観点によると、弾性体からなる管状部材の少なくとも２箇所を閉塞および開放するバルブ手段と、少なくとも２箇所の間に配置され、管状部材に圧力を加えて管状部材の断面形状を変化させる加圧手段とを備え、加圧手段は、管状部材の長手方向に沿って対向して配置される２つの対向部材を有し、２つの対向部材にはそれぞれ、互いに対向する面に、互いに対向することで前記管状部材を断面方向に収容できる空間を形成する溝が設けられ、２つの対向部材は、互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作して、溝が互いに対向して空間を形成することにより管状部材の内部に流体が導入された状態を保持する流体保持位置と、溝の位置が互いにずれることにより管状部材の断面形状を変化させて管状部材の内部に導入された流体を管状部材から排出させる流体排出位置と、の間で往復動作をし、２つの対向部材は、スライド動作において互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、溝の位置が互いにずれるときには、溝のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をすることを特徴とするポンプ装置が提供される。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によると、２つの対向部材を相対的にスライド動作させ、流体保持位置と流体排出位置との間で２つの対向部材を往復動作させると共に、２つの対向部材の溝の位置が互いにずれるときには、２つの対向部材に、溝のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をさせることにより、流体の流速精度の高いポンプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。
【図２】進入動作のない従来例におけるシャトルメンバの動作例を説明する図である。
【図３】進入動作のない従来例におけるシャトルメンバの別の動作例を説明する図である。
【図４】進入動作のない従来例におけるシャトルメンバのさらに別の動作例を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。
【図８】往復駆動機構の第１の構成例を示す分解斜視図である。
【図９】シャトルメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図１０】シャトルベースの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図１１】シャトルメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図１２】シャトルメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図１３】ガイドメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図１４】ロータリカムの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図１５】モータの構成例を示す斜視図である。
【図１６】往復駆動機構の第２の構成例を示す分解斜視図である。
【図１７】シャトルメンバの詳細な構造とシャトル開放ロッドを説明する斜視図である。
【図１８】シャトルベースの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図１９】シャトルメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図２０】シャトルメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図２１】ガイドメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図２２】往復駆動機構の第３の構成例を示す分解斜視図である。
【図２３】シャトルメンバの詳細な構造とシャトル開放ロッドを説明する斜視図である。
【図２４】シャトルベースの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図２５】シャトルメンバとシャトルインナアームの詳細な構造とアーム軸を説明する斜視図である。
【図２６】シャトルメンバを別の方向から見た斜視図である。
【図２７】ガイドメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図２８】バルブ機構を含むポンプ装置の全体構成例を示す斜視図である。
【図２９】シャトルメンバの詳細な構造とシャトル開放ロッドを説明する斜視図である。
【図３０】シャトルベースと取り付けロッドの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図３１】受座の詳細な構造を説明する拡大斜視図である。
【図３２】シャトルメンバの詳細な構造と構成を説明する斜視図である。
【図３３】バルブプランジャの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図３４】ガイドメンバの詳細な構造を説明する斜視図である。
【図３５】ロータリカムおよび背板の詳細な構造を説明する斜視図である。
【図３６】流体の吐出量Ｖと、ロータリカムの回転角θとの関係を示す図である。
【図３７】ロータリカムの外周と、カム案内溝のトレースとの関係の一例を示す図である。
【図３８】シャトルポンプの動作原理を説明する図である。
【図３９】シャトル機構の公知例を示す断面図である。
【図４０】シャトル機構の別の公知例を示す断面図である。
【図４１】シャトル機構のさらに別の公知例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
［第１の実施の形態］
【００４２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。ここでは、本発明の主要な特徴を説明するため、ポンプ装置におけるシャトル機構（チューブの変形機構）とその動作のみを示す。
【００４３】
このポンプ装置はシャトルポンプであり、弾性体からなる管状部材としてチューブ１０が用いられ、このチューブ１０の長手方向に沿って対向して配置される２つの対向部材として、シャトルメンバ１１，１２を備える。シャトルメンバ１１，１２にはそれぞれ、互いに対向する面に、互いに対向することでチューブ１０が断面内に収容される空間を形成する溝１３，１４が設けられる。チューブ１０は、シャトルメンバ１１に形成された溝１３と、シャトルメンバ１２に形成された溝１４とに挟まれて配置される。
【００４４】
この実施の形態では、溝１３，１４は、シャトルメンバ１１，１２でそれぞれ実質的に同一形状の三角形溝であり、互いに対向することで、チューブ１０の長手方向における断面形状が実質的に正方形の溝空間を形成する。
【００４５】
シャトルメンバ１１，１２は、互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作をする。ここで、スライド動作におけるシャトルメンバ１１，１２の相対的な特定位置として、流体保持位置と流体排出位置の２つの特定位置を定義する。流体保持位置は、シャトルメンバ１１，１２の溝１３，１４が互いに対向することにより、チューブ１０が断面内に収容される空間を形成させて、チューブ１０の内部に流体が導入された状態を保持する位置である。以下の説明では、特に、溝１３，１４により形成される空間の断面積が最大となる位置（図１の（Ａ)に示す位置）を、流体保持位置という。流体排出位置は、溝１３，１４の位置が互いにずれることによりチューブ１０の断面形状を変化させて、チューブ１０の内部に導入された流体をチューブ１０から排出させる位置である。以下の説明では、特に、溝１３，１４に挿入されているチューブ１０の内部に導入された流体をチューブ１０から排出させる動作が終了する位置（図１の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す位置）を、流体排出位置という。
【００４６】
シャトルメンバ１１，１２は、スライド動作をして、図１の（Ａ)に示す流体保持位置と、図１の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置との間で往復動作をする。流体排出位置は、図１の（Ｂ)および（Ｃ）に示すように、流体保持位置の両側にある。シャトルメンバ１１，１２は、流体保持位置を中心に、２つの流体排出位置の間で往復動作を行う。すなわち、シャトルメンバ１１，１２の特定位置は、流体保持位置から一方の流体排出位置、一方の流体排出位置から流体保持位置、流体保持位置から他方の流体排出位置、他方の流体排出位置から流体保持位置へと変化する。
【００４７】
シャトルメンバ１１，１２はまた、上述のスライド動作において互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、溝１３，１４の位置が互いにずれるとき、すなわち流体保持位置から流体排出位置に向かうときには、溝１３，１４のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をする。そして、図１の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置で進入動作が終了し、チューブ１０を最大限に圧縮変形させる。以下では、チューブ１０を圧縮変形させることを、「絞る」という。また、チューブ１０を絞る動作を、「チューブ絞り動作」あるいは単に「絞り動作」という。絞り動作によるチューブ１０の変形を「絞り変形」という。
【００４８】
シャトルメンバ１１，１２のスライド動作は、シャトルメンバ１１，１２の内の少なくとも一方、たとえばシャトルメンバ１２をシャトルメンバ１１，１２の互いに対向する面に沿って往復させる往復駆動機構により実現される。そして、進入動作は、往復駆動機構により、スライド動作と同期して実現される。往復駆動機構の詳細については後述する。
【００４９】
背景技術におけるシャトルポンプでは、対面するシャトルプレートが、平行してスライドする動作を行っている。この動作およびその動作のための機構が、ホンプの吐出量の精度の低下と経時変化を生じている原因である。一方、本実施の形態では、背景技術におけるシャトルプレートに対応するシャトルメンバ１１，１２に、進入動作をさせている。
【００５０】
シャトルメンバ１１，１２によるポンプ動作について説明する。以下の説明では、シャトルメンバ１１が固定され、シャトルメンバ１２が、シャトルメンバ１１に対して上下に往復動作することによるスライド動作と進入動作をするものとして説明する。
【００５１】
図１の（Ａ）に示すチューブ１０は、シャトルメンバ１１に形成された溝１３と、シャトルメンバ１２に形成された溝１４との間に挟まれている。シャトルメンバ１２がシャトルメンバ１１の中点、すなわち流体保持位置にある場合、チューブ１０は、溝１３と溝１４との中に納まり、変形を受けない。一方、シャトルメンバ１２がシャトルメンバ１１に対して上方向の流体排出位置にスライドし、シャトルメンバ１２の溝１４の下側の周辺部がシャトルメンバ１１の溝１３に進入して上止点に達すると、シャトルメンバ１１，１２の相対的な位置関係が、図１の（Ｂ)に示すようになる。このとき、チューブ１０は、シャトルメンバ１１とシャトルメンバ１２とにより圧縮変形を受けることになる。この変形により、チューブ１０の内部に充填された流体が下流に移動させられる。
【００５２】
シャトルメンバ１２がシャトルメンバ１１の中点、すなわち図１の（Ａ)に示す流体保持位置に戻ると、チューブ１０の形状が復元し、チューブ１０に流体が上流から充填される。シャトルメンバ１２がさらに下方向に移動し、シャトルメンバ１２の溝１４の上側の周辺部がシャトメンバ１１の溝１３に進入動作して下止点に移動すると、シャトルメンバ１１，１２の相対的な位置関係が、図１の（Ｃ)に示すようになる。このとき、チューブ１０の内部に充填された流体が、さらに下流に移動させられることになる。
【００５３】
［進入動作がない場合の動作］
図１に示す実施の形態におけるシャトル機構は、シャトルメンバ１１，１２が、対面するシャトルメンバ１２，１１に形成された溝１４，１３に相対的に進入動作することを最も主要な特徴としている。この進入動作の効果を説明するための比較説明として、図２から図５を参照して、進入動作がない場合の動作の問題について説明する。
【００５４】
シャトルメンバ１１，１２の進入動作がない構成は、図４１に示す公知の従来のシャトル機構に相当する。この場合、流体の流速の精度は、上述したように、シャトル機構の物理形状で決まる。しかし、シャトル機構の物理形状で流体の流速の精度が決まることは、逆に、その精度がシャトル機構の組み立て精度や経時変化に依存することを意味する。これについて生じる問題を、以下に定量的に説明する。
【００５５】
図２は、進入動作のないシャトルメンバ１１，１２の動作例を説明する図である。ここでは、シャトルメンバ１１，１２の間のスライド間隔が標準的な値ｄの場合の例を示す。ここで、スライド間隔が標準的とは、シャトルメンバ１１，１２が機械的に接触しない間隙であることをいう。シャトルメンバ１１，１２の相対的な移動は、チューブ１０が変形縮小したときに、チューブ１０の内壁どうしが接するまで行われるものとする。図２の（Ａ)は、シャトルメンバ１１，１２が流体保持位置にあり、チューブ１０が変形より元の形状に復元している状態を示す。図２の（Ｂ)および（Ｃ）は、チューブ１０が変形縮小した２つの場合を示す。
【００５６】
ここで、チューブ１０の具体的な物理形状が、典型的な例として、外形３．６ｍｍ、内径２．６ｍｍである場合を採用して議論する。この場合、流体が充填されている内部の断面積は、５．３１ｍｍ２である。一方、変形縮小した場合の断面は、図２の（Ｃ)に示すように近似的には三角形Ａ〜Ｄに分解される。三角形Ａ、Ｄは、扁平に変形縮小したチューブ１０の湾曲した選択部を近似する三角形であり、チューブ１０の膨らんだ部分を辺ａとし、チューブ１０の湾曲した部分を頂点とする三角形である。三角形Ｂ，Ｃは、扁平に変形縮小した部分を近似する三角形であり、辺ａと辺ｂからなる直角三角形である。
【００５７】
辺ａの長さは、チューブ１０の肉厚０．５ｍｍ（＝（外形−内径）／２）に、チューブ１０の変形時のチューブ１０の弾性で決まる定数ｋ１を乗じた値となる。また、三角形Ａ、Ｄのそれぞれの高さは、チューブ１０の肉厚０．５ｍｍに、チューブ１０の変形時のチューブ１０の弾性で決まる定数ｋ２を乗じた値となる。辺ｂの値は、チューブ１０の半径１．８ｍｍに、円周率と、チューブ１０の変形で決まる偏平長ｋ３とを乗じた値となる。したがって、このとき、三角形Ａ〜Ｄの面積（それぞれをＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする）はそれぞれ、
Ａ＝Ｄ＝（ｋ１×０．５ｍｍ）×（ｋ２×０．５ｍｍ）×１／２
Ｂ＝Ｃ＝（ｋ３×３．１４×１．８ｍｍ）×（ｋ１×０．５ｍｍ）×１／２
となる。ここでは、チューブ１０の硬さやその肉厚で決まる定数値は代表的には、例えばｋ１＝１．５，ｋ２＝１．０，ｋ３＝０．３であり、この場合、
Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１．６５ｍｍ２
となる。これは、変形を受けない正常な内部断面積の３１％である。言いかえると、流体の移動量（ポンプ吐出量）は、５．３１ｍｍ２−１．６５ｍｍ２＝３．６６ｍｍ２に、単位時間当たりのチューブ１０に沿った流体の移動距離を乗じた量となる。
【００５８】
図３は、進入動作のない従来例におけるシャトルメンバ１１，１２の別の動作例を説明する図である。ここでは、組み立て制度の問題から、シャトルメンバ１１，１２の間のスライド間隔が標準的な値ｄからｅだけ増えた場合を示す。図３の（Ａ)は、シャトルメンバ１１，１２が流体保持位置にあり、チューブ１０が変形より復元している状態を示す。図３の（Ｂ)および（Ｃ）は、チューブ１０が変形縮小した２つの場合を示す。
【００５９】
この場合、チューブ１０の変形縮小した断面積は、ｅが小さい範囲では、原則的には上記のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに加えて、図３の（Ｃ)に示す長方形Ｆおよび三角形Ｇ，Ｈの面積が増えることとなる。長方形Ｆは、チューブ１０の不十分な閉塞によりチューブ１０の内部に生じる間隙であり、特に、「閉塞間隙」と呼ばれる。シャトルメンバ１１，１２の対向する平坦面に対する溝１３，１４の壁の角度が４５度であるとすると、それぞれの面積は、
Ｆ＝（ｅ／１．４１）×２ｂ
Ｇ＝Ｈ＝（ｅ／１．４１）×（ｋ２×０．５ｍｍ）×１／２
となる。定数値は代表的な値としては、ｋ２＝１．０であり、その結果、
Ｆ＋Ｇ＋Ｈ＝２．４１ｅ＋０．３５５ｅ＝２．７７ｅ
となる。
【００６０】
ここで、ｅ＝０．１ｍｍの場合、およびｅ＝０．２ｍｍの場合を考える。これらの場合、変形縮小したチューブ１０内の断面積はそれぞれ、１．６５ｍｍ２＋０．２８ｍｍ２、および、１．６５ｍｍ２＋０．５５ｍｍ２となる。したがって、吐出量に係るチューブ１０の断面積は、それぞれ、３．３８ｍｍ２、３．１１ｍｍ２となる。これらの値は、図２に示す標準的なスライド間隔の場合に比べて、それぞれ７．６％、１５％少ない。これは、シャトル機構の組み立て誤差が０．１ｍｍ生じた場合に、ポンプの吐出量が７．６％も減少することを意味する。また、このような誤差は、経時変化によっても生じる。すなわち、進入動作のないシャトルポンプでは、対面するシャトルメンバ１１，１２のスライド間隙の経時変化により、吐出量が大きく変動することになる。
【００６１】
シャトルポンプの用途として医療用ポンプが想定される。医療用ポンプにおいては、投薬量の再現精度は、５％以下でなければならない。このため、上述のような誤差のあるシャトルポンプでは、医療用に使用するには問題がある。現実には、組み立て時に、ポンプユニット毎にシャトル機構のシャトル動作速度と吐出量の関係を求めて、投薬量とシャトル動作速度の関係を得て校正して、製品の出荷をしている。そのため、校正作業に時間がかかり、シャトルポンプの生産性が悪いという課題を生じている。
【００６２】
図４は、進入動作のない従来例におけるシャトルメンバ１１，１２のさらに別の動作例を説明する図である。ここでは、スライド間隙の標準値ｄからのずれを想定して、チューブ１０の直径に対して、溝１３と１４をあらかじめ小さなものを用いる場合の例を示す。図４の（Ａ)は、シャトルメンバ１１，１２が流体保持位置にあり、チューブ１０が変形より復元している状態を示す。図４の（Ｂ)および（Ｃ）は、シャトルメンバ１１，１２が流体排出位置にあって、チューブ１０が変形縮小している２つの状態を示す。
【００６３】
この場合、シャトルメンバ１１，１２からなるシャトル機構は、常時チューブ１０を過剰圧縮している。このため、シャトルメンバ１１とシャトルメンバ１２とを相対的に往復スライド動作させるには、チューブ１０を単純に変形させるに必要な力以上の大きな力が必要となり、ポンプの駆動負荷が大きなものとなる。そのため、ポンプを駆動させるモータ（図示せず）の負荷が大きく、ポンプ装置の消費電力は大きくなる。
【００６４】
さらに、シャトルメンバ１１，１２の往復スライド動作によって折り曲げられるチューブ１０の折り曲げ部１５，１６は、シャトルメンバ１１，１２がどちらにスライドした場合でも、その位置がほとんど変化しない。このため、折り曲げ部１５，１６は経時的に疲労しやすく、その結果、弾力が経時的に小さくなってしまう。折り曲げ部１５，１６の弾力が小さくなると、シャトルメンバ１１，１２による絞り動作の後にチューブ１０が変形からの復元する復元力が弱くなり、ポンプの吐出量は経時的に減少する。さらに、長期間のポンプの駆動により、折り曲げ部１５，１６でチューブ１０の亀裂が生じる可能性がある。そのような亀裂が生じると、外界の雑菌がチューブ１０に入り、チューブ１０内の流体物に汚染を生じさせる可能性がある。
【００６５】
このように、チューブ１０の直径に対して溝１２，１３を小さくすると、スライド間隙の標準値ｄからのずれに対する吐出量の変動を小さくすることができるが、ポンプの駆動パワーが大きくなり、また、チューブ１０に亀裂が生じる可能性があるという課題がある。
【００６６】
［発明の実施の形態による効果］
図１に示すポンプ装置のシャトル機構では、図２から図４に示す往復スライド動作に加え、シャトルメンバ１１，１２が、対面するシャトルメンバ１２，１１に形成された溝１４，１３に相対的に進入動作をする。この進入動作では、シャトルメンバ１１，１２間のスライド間隙の経時変化の問題は生じない。もはや、スライド間隙を維持しながらシャトルメンバ１１，１２を往復スライド動作させる従来の動作が行われないからであり、進入動作によって、チューブ１０の閉塞間隙（図３の（Ｃ)の長方形Ｆ）は生じないこととなるからである。進入動作においては、シャトルメンバ１１，１２が相対的に相手側に移動するため、機構として、チューブ１０の閉塞間隙が生じにくいからである。すなわち、シャトルメンバ１１，１２の相対的な相手側への進入動作時には、チューブ１０を過剰圧縮する程度に押し潰すことができ、チューブ１０に閉塞間隙が原理的に生じることはない。よって、図１に示すポンプ装置では、経時変化による吐出量の変化を、進入動作のない従来のシャトルポンプに比べて原理的になくすることができる。
【００６７】
さらに、チューブ１０の変形時にチューブ１０の内面が接触する断面接触長ｆは、従来のシャトルポンプの断面接触長（たとえば図２の（Ｃ)に示す場合では０．１〜０．２ｂ程度）に比べて長い。したがって、シャトルメンバ１１，１２が流体排出位置にあるとき、すなわちチューブ１０を最大限に変形させたとき、チューブ１０に残っている断面積は、進入動作がない場合のチューブ１０の変形時の断面積より小さくなる。このことは、進入動作により、チューブ１０の絞り変形によるチューブ１０からの排出量が多いことを意味する。また、逆に、チューブ１０を最大限に変形させたときにチューブ１０に残っている断面積が小さいので、残留容量が小さく、そのバラツキも小さい。したがって、この点からも、ポンプとしての吐出量の経時変化を小さくすることができる。
【００６８】
また、本実施の形態では、チューブ１０の絞り変形が、チューブ１０の断面円環における互いに反対側の２箇所の折り曲げ部１５，１６と、そこからそれぞれ約９０度ずれた位置に折り曲げ部１７，１８として生じる（図１の（Ｂ)および（Ｃ）参照）。このため、チューブ１０の変形はその周囲に分散され、シャトルポンプの動作においても、チューブ１０の弾力性は失われ難く、また、チューブ１０の機械疲労も少ない。この点からも、チューブ１０の内部における流体の充填と排出移動の経時変化も小さくなり、さらに、吐出量の経時変化も小さくなる。さらに、長時間のポンプ稼働においても、チューブ１０の破損事故は少なくなる。
【００６９】
また、チューブ１０の過剰圧縮が行われるのは、シャトルメンバ１１，１２が流体排出位置にあるとき、すなわちシャトルメンバ１１，１２が最大限にスライドした点（図１の（Ｂ)と（Ｃ）に示す）の付近だけである。このため、ポンプの駆動パワーは、図４に示す動作例、すなわち、チューブ１０を常時過剰に圧縮する動作例に比べ、少なくて済む。
【００７０】
［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。ここでは、図１と同様に、シャトル機構とその動作のみを示す。
【００７１】
このポンプ装置はシャトルポンプであり、弾性体からなる管状部材としてチューブ１０が用いられ、このチューブ１０の長手方向に沿って対向して配置される２つの対向部材として、シャトルメンバ２１，２２を備える。シャトルメンバ２１，２２にはそれぞれ、互いに対向する面に、互いに対向することでチューブ１０が断面内に収容される空間を形成する溝２３，２４が設けられる。
【００７２】
シャトルメンバ２１，２２は、互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作をして、図５の（Ａ)に示す流体保持位置と図５の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置との間で、往復動作をする。図５の（Ｂ)および（Ｃ）に示すように、流体排出位置は流体保持位置を挟んで２つあり、シャトルメンバ２１，２２の往復動作は、流体保持位置を中心に２つの流体排出位置の間で行われる。シャトルメンバ２１，２２は、図５の（Ａ)に示す流体保持位置では、溝２３，２４が互いに対向することによりチューブ１０が断面内に収容される空間を形成させて、チューブ１０の内部に流体が導入された状態を保持する。シャトルメンバ２１，２２は、図５の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置では、溝２３，２４の位置が互いにずれることによりチューブ１０の断面形状を変化させて、チューブ１０の内部に導入された流体をチューブ１０から排出させる。シャトルメンバ２１，２２はまた、相対的なスライド動作において、互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、溝２３，２４の位置が互いにずれるときには、溝２３，２４のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をする。
【００７３】
溝２３，２４は、シャトルメンバ２１，２２に形成されそれぞれ実質的に同一形状の三角形溝であり、互いに対向することで、チューブ１０の長手方向における断面形状が実質的に正方形の溝空間を形成する。溝２３，２４の一方、この例ではシャトルメンバ２２の溝２４には、流体排出位置においてチューブ１０を押し潰してその内部の断面積を小さくする突出部として、溝２４の両側に、バンプ２５が設けられている。
【００７４】
図１を参照して説明した第１の実施の形態の構成では、チューブ１０を過剰圧縮する際に、チューブ１０の断面接触長ｆが、溝１３または１４の片側平面を転写しているために、長くなっている。この場合の過剰圧縮力は、断面接触長ｆが短い場合より大きく、その結果、ポンプの駆動パワーの低減化にも限界がある。図５に示した第２の実施形態の構成では、溝２４の端部にバンプ２５を形成することにより、シャトルメンバ２１，２２の流体排出位置におけるチューブ１０の過剰圧縮が、バンプ２５によってなされる。これによって、第１の実施の形態におけるチューブ１０の断面接触長ｆより短い断面積長ｇにおいて、過剰圧縮が生じる。このため、ポンプの駆動パワーを効果的に低減化させることが可能となる。また、シャトル機構の経時変化によりシャトルメンバ２１，２２のスライド間隔が大きくなっても、過剰圧縮を生じて断面接触長ｇが小さくなるだけで、シャトルメンバ２１，２２の流体排出位置におけるチューブ１０の残留断面積に基づく残留容量の経時変化も小さい。したがって、ポンプの吐出量の経時変化についても、従来のシャトルポンプ機構のポンプだけでなく、第１の実施の形態のポンプ装置に比較して、小さくすることができる。
【００７５】
［第３の実施の形態］
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。ここでは、図１、図５と同様に、シャトル機構とその動作のみを示す。
【００７６】
このポンプ装置はシャトルポンプであり、弾性体からなる管状部材としてチューブ１０が用いられ、このチューブ１０の長手方向に沿って対向して配置される２つの対向部材として、シャトルメンバ３１，３２を備える。シャトルメンバ３１，３２にはそれぞれ、互いに対向する面に、互いに対向することでチューブ１０が断面内に収容される空間を形成する溝３３，３４が設けられる。
【００７７】
シャトルメンバ３１，３２は、互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作をして、図６の（Ａ)に示す流体保持位置と図６の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置との間で、往復動作をする。図６の（Ｂ)および（Ｃ）に示すように、流体排出位置は流体保持位置を挟んで２つあり、シャトルメンバ３１，３２の往復動作は、流体保持位置を中心に２つの流体排出位置の間で行われる。シャトルメンバ３１，３２は、図６の（Ａ)に示す流体保持位置では、溝３３，３４が互いに対向することによりチューブ１０が断面内に収容される空間を形成させて、チューブ１０の内部に流体が導入された状態を保持する。シャトルメンバ３１，３２は、図６の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置では、溝３３，３４の位置が互いにずれることによりチューブ１０の断面形状を変化させて、チューブ１０の内部に導入された流体をチューブ１０から排出させる。シャトルメンバ３１，３２はまた、相対的なスライド動作において、互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、溝３３，３４の位置が互いにずれるときには、溝３３，３４のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をする。
【００７８】
溝３３，３４は、シャトルメンバ３１，３２に形成されそれぞれ実質的に同一形状の三角形溝であり、互いに対向することで、チューブ１０の長手方向における断面形状が実質的に正方形の溝空間を形成する。溝３３，３４の一方、この例ではシャトルメンバ３２の溝３４には、流体排出位置においてチューブ１０を押し潰してその内部の断面積を小さくする突出部として、溝３４を形成する２つの側面のそれぞれの面のほぼ全体にわたりバンプ３５が設けられている。このバンプ３５は、その形状により、チューブ１０の変形場所を、中心部に位置するようにしている。これにより、チューブ１０の変形が均等になり、その機械疲労も少なく、ポンプの吐出量の経時変化も少なくなる。さらに、長時間のポンプ稼働においても、チューブ１０の破損事故は少なくなる。
【００７９】
［第４の実施の形態］
図７は、本発明の第４の実施の形態に係るポンプ装置を説明する図である。ここでは、図１、図５および図６と同様に、シャトル機構とその動作のみを示す。
【００８０】
このポンプ装置はシャトルポンプであり、弾性体からなる管状部材としてチューブ１０が用いられ、このチューブ１０の長手方向に沿って対向して配置される２つの対向部材として、シャトルメンバ４１，４２を備える。シャトルメンバ４１，４２にはそれぞれ、互いに対向する面に、互いに対向することでチューブ１０が断面内に収容される空間を形成する溝４３，４４が設けられる。
【００８１】
シャトルメンバ４１，４２は、互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作をして、図７の（Ａ)に示す流体保持位置と図７の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置との間で、往復動作をする。図７の（Ｂ)および（Ｃ）に示すように、流体排出位置は流体保持位置を挟んで２つあり、シャトルメンバ４１，４２の往復動作は、流体保持位置を中心に２つの流体排出位置の間で行われる。シャトルメンバ４１，４２は、図７の（Ａ)に示す流体保持位置では、溝４３，４４が互いに対向することによりチューブ１０が断面内に収容される空間を形成させて、チューブ１０の内部に流体が導入された状態を保持する。シャトルメンバ４１，４２は、図７の（Ｂ)および（Ｃ）にそれぞれ示す流体排出位置では、溝４３，４４の位置が互いにずれることによりチューブ１０の断面形状を変化させて、チューブ１０の内部に導入された流体をチューブ１０から排出させる。シャトルメンバ４１，４２はまた、相対的なスライド動作において、互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、溝４３，４４の位置が互いにずれるときには、溝４３，４４のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をする。
【００８２】
溝４３，４４として、この実施の形態では、シャトルメンバ４１，４２の一方（この例ではシャトルメンバ４１）には三角形溝（溝４３）が設けられ、シャトルメンバ４１，４２の他方（この例ではシャトルメンバ４２）には、流体排出位置においてチューブ１０を押し潰す２つのバンプ４５（突起部）とこれら２つのバンプ４５を隔絶する形状の溝（溝４４）が設けられている。
【００８３】
この実施の形態において、シャトルメンバ４２のシャトルメンバ４１の溝への進入動作によるチューブ１０の絞り変形は、チューブ１０の断面円環において折り曲げ部４６，４７（図７の（Ｂ)）および折り曲げ部４８，４９（図７の（Ｃ)）で生じるが、バンプ４５が突起形状であるため、絞り変形の曲率は大きく、チューブ１０の機械疲労は少ない。その結果、長期のシャトルの動作に対して、チューブ１０の破損は生じ難いものとなる。
【００８４】
［シャトルメンバの往復駆動］
以上の説明においては、本発明の主要な特徴を説明するため、ポンプ装置におけるシャトル機構（チューブの変形機構）とその動作について説明した。以下では、上述したシャトル機構を動作させる構成、すなわち、シャトルメンバ１１と１２，２１と２２，３１と３２あるいは４１と４２のような２つ対向部材の内の少なくとも一方の対向部材を、互いに対向する面に沿って往復させ、２つの対向部材の相対的なスライド動作を実現すると共に、そのスライド動作と同期して、２つの対向部材の一方の対抗部材に形成した溝の周辺部が他方の対抗部材に形成した溝の内部に進入する進入動作を実現する往復駆動機構の詳細な構成について説明する。
【００８５】
［往復駆動機構の第１の構成例］
図８は、往復駆動機構の第１の構成例を示す分解斜視図である。図８には、往復駆動機構により駆動されるシャトル機構を共に示す。この構成例には、シャトル機構の２つの対向部材として、シャトルメンバ１１０，１２０が設けられている。往復駆動機構は、この２つのシャトルメンバ１１０，１２０を互いに４箇所で連結する４つのアーム１３０を備える。シャトルメンバ１１０は、シャトルベース１４０に、固定的に組み付けられている。シャトルメンバ１２０は、シャトルメンバ１１０に対する可動部材となっている。往復駆動機構は、さらに、可動部材であるシャトルメンバ１２０のシャトルメンバ１１０と対向する面とは逆の面に設けられた伝達ロッド１２３（図１１と図１２参照）を備え、シャトルメンバ１１０，１２０の往復動作の範囲に相当する開口部１５２（図１３参照）が設けられたガイドメンバ１５０を備え、モータ１７０により駆動される回転軸の周りに偏心したトレース溝であるカム案内溝１６２を有するロータリカム１６０を備える（図１４）。
【００８６】
シャトルメンバ１１０は、シャトルベース１４０に、固定的に組み付けられる。シャトルメンバ１２０は、ガイドメンバ１５０に案内されて、図の上下方向に往復スライド動作可能である。シャトルメンバ１２０を駆動するため、ロータリカム１６０およびモータ１７０が用いられる。シャトルメンバ１１０，１２０により絞られるべきチューブは、シャトルメンバ１１０，１２０の互いに対抗する面に形成されたチューブ絞り溝１８０に挿入される。
【００８７】
４つのシャトルアーム１３０はそれぞれ、その両端が、シャトルメンバ１１０，１２０に対して、チューブ絞り溝１８０に挿入されるチューブと交差する面内で双方向に回転可能に取り付けられる。これにより、４つのシャトルアーム１３０は、シャトルメンバ１１０，１２０を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、シャトルメンバ１１０，１２０の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる。
【００８８】
この構成において、シャトルメンバ１１０，１２０の動きは、シャトルアーム１３０の長さにより制限され、他方に対して円弧状となる。この円弧状の動きが滑らかに行われるように、シャトルメンバ１１０，１２０のチューブ絞り溝１８０の周囲の形状が選択される。
【００８９】
４つのシャトルアーム１３０は、図８に示す例では、シャトルメンバ１１０，１２０に回転自在に取り付けられ、その取り付けは相互に平行である。そのためシャトルメンバ１２０はシャトルメンバ１１０に対して円弧状の動きをすることができる。即ち、シャトルメンバ１２０は、シャトルメンバ１１０に対して平行を保ちつつシャトルメンバ１１０に進入し、チューブ（図示せず）に対して絞り動作をする。すなわち、シャトルメンバ１１０，１２０の相互に対抗する面は、この絞り動作中も平行である。
【００９０】
これに対して、４つのシャトルアーム１３０のうち、図８における上部のものと下部のものが非平行であっても良い。この場合に、シャトルメンバ１２０は、シャトルメンバ１１０に非平行に進入し、チューブ（図示せず）に対して絞り動作をする。一方、シャトルメンバ１１０，１２０として、図６に示すシャトルメンバ３１，３２や、図７に示すシャトルメンバ４１，４２を用いる場合に、チューブとバンプ３５または４５の接触面に垂直の方向にシャトルメンバ３２や４２を進入動作させることができる。
【００９１】
以上の説明ではシャトルアーム１３０の個数を４としたが、５以上であっても、同様の動作を実現することができる。
【００９２】
図９は、シャトルメンバ１１０の詳細な構造を説明する斜視図である。シャトルメンバ１１０は、溝１１１、軸受１１２、軸穴１１３およびスクリュー穴１１４を有する。溝１１１は、チューブ絞り溝１８０の一部を構成する。軸受１１２および軸穴１１３は、４つのシャトルアーム１３０のそれぞれに対応して設けられ、シャトルアーム１３０が回転自由に取り付けられる。スクリュー穴１１４は、シャトルメンバ１１０をボルト（図示せず）によりシャトルベース１４０に固定するためのものである。
【００９３】
図１０は、シャトルベース１４０の詳細な構造を説明する斜視図である。シャトルベース１４０は、シャトルメンバ１１０を固定すると共に、ガイドメンバ１５０に結合されて、シャトルメンバ１２０をシャトルメンバ１１０に対向させて保持する部材である。シャトルベース１４０は、結合溝１４１およびボルト穴１４２，１４３を有する。
【００９４】
結合溝１４１はガイドメンバ１５０と結合するためのものであり、ボルト穴１４３が、溝１４１を貫いて設けられている。シャトルベース１４０は、結合溝１４１によりガイドメンバ１５０に結合され、ボルト穴１４３を介するボルト締めにより、ガイドメンバ１５０に固定される。ボルト穴１４２は、シャトルメンバ１１０を固定するためのものである。ボルト穴１４２を介してシャトルベースの裏面よりボルト（図示せず）をシャトルメンバ１１０のスクリュー穴１１４にねじ込むことにより、シャトルメンバ１１０が、このシャトルベース１４０に固定される。
【００９５】
図１１および図１２は、シャトルメンバ１２０の詳細な構造を説明する斜視図である。図１１は、シャトルメンバ１１０側から見た図であり、図１２は、ガイドメンバ１５０から見た図である。シャトルメンバ１２０は、溝１２１、案内溝１２２、伝達ロッド１２３、ローラ１２４、軸受１２５および軸穴１２６を有する。
【００９６】
溝１２１は、チューブ絞り溝１８０の一部を構成する。案内溝１２２は、ガイドメンバ１５０の案内レール１５１（図１３参照）に沿ってシャトルメンバ１２０を案内し、チューブに対して絞り動作をするために必要な、遊びの少ない上下運動を発生させる。伝達ロッド１２３は、先端部がガイドメンバ１５０の開口部１５２（図１３参照）を通してロータリカム１６０のトレース溝であるカム案内溝１６２（図１４参照）内に配置され、ロータリカム１６０の回転に伴って開口部１５２に沿って移動し、ロータリカム１６０の回転運動をシャトルメンバ１２０の往復運動に変換する。ローラ１２４は、伝達ロッド１２３の先端部に設けられ、ロータリカム１６０のカム案内溝１６２（図１４参照）を少ない摩擦でなぞるように動作する。ローラ１２４は、ボールベアリング等により構成される。軸受１２５および軸穴１２６は、シャトルメンバ１１０と同様に、４つのシャトルアーム１３０のそれぞれに対して設けられ、シャトルアーム１３０が回転自由に取り付けられる。シャトルメンバ１１０とは異なり、シャトルメンバ１２０には、シャトルベース１４０に直接固定する部分はない。
【００９７】
シャトルメンバ１１０，１２０のそれぞれの軸受１１２，１２５は、シャトルアーム１３０の動きの回転摩擦を減らしその動作を滑らかにするためのものである。軸受１１２，１２５としては、ボールベアリングや、オイルメタル軸受などが用いられる。また、軸受１１２，１２５を用いることにより、シャトルメンバ１１０の溝１１１とシャトルメンバ１２０の溝１２１とによる絞り動作における動作の遊びを少なくして、チューブの絞り量を一定にし、ポンプの吐出量を安定化させることができる。
【００９８】
図１３は、ガイドメンバ１５０の詳細な構造を説明する斜視図である。ガイドメンバ１５０は、ロータリカム１６０の回転動作を、チューブに対する絞り動作に必要な上下運動に変換するための部材である。ガイドメンバ１５０は、案内レール１５１、開口部１５２、カム軸受１５３およびカムホール１５４、ベース結合部１５５およびボルト穴１５６を有する。
【００９９】
案内レール１５１は、シャトルメンバ１２０の案内溝１２２に係合し、その動きを制限する。開口部１５２は、先端部がロータリカム１６０に設けたカム案内溝１６２（図１４参照）に挿入されているシャトルメンバ１２０の伝達ロッド１２３（図１２参照）の動きを上下方向のみとなるように制限する。カム軸受１５３には、ロータリカム１６０のカム軸１６１（図１４参照）が挿入される。カムホール１５４は、ロータリカム１６０を収容する。
【０１００】
ベース結合部１５５およびボルト穴１５６は、ガイドメンバ１５０とシャトルベース１４０とを結合するためのものである。ガイドメンバ１５０のベース結合部１５５をシャトルベース１４０の結合溝１４１（図１０）に挿入し、ボルト穴１５６に結合用のボルト（図示せず）を通すことにより、ガイドメンバ１５０とシャトルベース１４０とが結合される。
【０１０１】
図１４は、ロータリカム１６０の詳細な構造を説明する斜視図である。ロータリカム１６０は、カム軸１６１、カム案内溝１６２およびモータ軸穴１６３を有する。
【０１０２】
カム軸１６１は、ガイドメンバ１５０のカム軸受１５３（図１３参照）に挿入され、ロータリカム１６０は、ガイドメンバ１５０のカムホール１５４（図１３参照）に回転自在に係合される。カム案内溝１６２には、ガイドメンバ１５０の開口部１５２（図１３参照）を通して、シャトルメンバ１２０の伝達ロッド１２３（図１２参照）が挿入される。
【０１０３】
カム案内溝１６２は、モータ軸穴１６３に基づく回転中心に対して偏心して形成されている。ロータリカム１６０の回転に伴って、シャトルメンバ１２０のローラ１２４が、カム案内溝１６２に沿って動く。このとき、ローラ１２４が設けられているシャトルメンバ１２０の伝達ロッド１２３の動きが、ガイドメンバ１５０の開口部１５２により制限される。これにより、ロータリカム１６０の回転運動が、シャトルメンバ１２０の上下運動に変換される。この上下運動は、案内レール１５１と案内溝１２２およびシャトルアーム１３０により規制され、シャトルメンバ１２０によるチューブ絞り動作に変換される。
【０１０４】
図１５は、ロータリカム１６０を回転駆動するモータ１７０の構成例を示す斜視図である。このモータ１７０は、必要な回転速度が遅いので、ギアによる減速機構をもつモータである。モータ１７０は、モータ本体１７１と、減速された回転出力を伝えるＤ型カット断面を有するモータ軸１７２とを有する。モータ軸１７１は、モータ本体に設けられたモータ軸受１７３により支持されている。
【０１０５】
［往復駆動機構の第２の構成例］
図１６は、往復駆動機構の第２の構成例を示す分解斜視図である。図１６には、往復駆動機構により駆動されるシャトル機構を共に示す。この構成例には、シャトル機構の２つの対向部材として、シャトルメンバ２１０，２２０が設けられている。シャトルメンバ２１０は、取り付け部材としてのシャトルベース２３０に取り付けられている。シャトルメンバ２２０は、シャトルメンバ２１０に対する可動部材となっている。往復駆動機構は、シャトルメンバ２１０，２２０の一方の対抗部材（この例ではシャトルメンバ２２０）の他方の対抗部材（この構成例ではシャトルメンバ２１０）に対する動きを案内する案内部材として、ガイドメンバ２４０を備える。シャトルメンバ２２０とガイドメンバ２４０とには、突出部（具体的には、案内ロッド２２４）とその突出部を案内する案内溝（具体的には、シャトル動作案内溝２４７）とにより、シャトルメンバ２１０に対してシャトルメンバ２２０を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、シャトルメンバ２１０に対するシャトルメンバ２２０の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる手段として、案内ロッド２２４およびシャトルローラ２２５（図１９および図２０参照）と、シャトル動作案内溝２４７（図２１参照）備える。これらは、課題を解決するための手段の一つとして説明した突出部とその突出部を案内する案内溝である。往復駆動機構は、さらに、可動部材であるシャトルメンバ２２０のシャトルメンバ２１０と対向する面とは逆の面に設けられた伝達ロッド２２２（図２０参照）を備え、シャトルメンバ２１０，２２０の往復動作の範囲に相当する開口部２４２（図２１参照）が設けられたガイドメンバ２４０を備え、モータ１７０により駆動される回転軸の周りに偏心したトレース溝を有するロータリカム１６０を備える。
【０１０６】
シャトルメンバ２１０，２２０により絞られるべきチューブは、シャトルメンバ２１０とシャトルメンバ２２０の対向する面に形成されたチューブ絞り溝２５０に挿入される。ロータリカム１６０の構成は、図１４に示すものと同等である。また、モータ１７０の構成は、図１５に示すものと同等である。以下では、ロータリカム１６０の構成については図１４を参照して、モータ１７０の構成については図１５を参照して、それぞれ説明する。
【０１０７】
図１６に示す構成例が図８から図１５を参照して説明した構成例と大きく異なる点は、チューブ（図示せず）をシャトル機構に装着するについて、シャトル機構の上部より挿入できるように、シャトルメンバ２１０をシャトルメンバ２２０に対して開くことができる構造としていることである。また、これに伴い、シャトルメンバ２１０，２２０の相対的な往復スライド動作の方向およびチューブの長手方向の双方と交差する方向の相対的な移動を生じさせる手段として、シャトルアーム１３０とは別の手段である案内ロッド２２４とシャトル案内溝２４７が設けられている。
【０１０８】
図１７は、シャトルメンバ２１０の詳細な構造とシャトル開放ロッド２１７を説明する斜視図である。シャトルメンバ２１０は、溝２１１、脚部２１２、取り付け穴２１３および結合ボックス２１４を有する。
【０１０９】
溝２１１は、対向するシャトルメンバ２２０の溝２２１（図１９参照）と共に、チューブ絞り溝２５０（図１６参照）を構成する。脚部２１２は、シャトメルメンバ２１０をシャトルベース２３０上のシャトメルメンバ取り付け台２３２（図１８参照）に、取り付け穴２１３および取り付け台穴２３３（図１８参照）を介してボルト（図示せず）により、回転可能に取り付けられている。結合ボックス２１４には、ロッド結合穴２１５およびロッド装着ピン穴２１６が設けられている。結合ボックス２１４には、シャトル開放ロッド２１７が装着されている。シャトル開放ロッド２１７の先端には、先端ボール２１８が形成されている。この先端ボール２１８は、ロッド結合穴２１５に挿入されて、ロッド装着ピン穴２１６を介してピン止めされている。シャトル開放ロッド２１７の先端が先端ボール２１８でピン止めされていることで、シャトル開放ロッド２１７を含む垂直面に対してシャトルメンバ２１０がその垂直面においてある程度回転でき、チューブ装着に必要なシャトルメンバ２１０の円滑な開放動作ができる。
【０１１０】
図１８は、シャトルベース２３０の詳細な構造を説明する斜視図である。シャトルベース２３０は、シャトルメンバ２１０が回転可能に取り付けられると共に、ガイドメンバ２４０に結合されて、シャトルメンバ２２０をシャトルメンバ２１０に対向させて保持する部材である。シャトルベース２３０は、その表面に平行な直線を軸とすべく２つの取り付け台穴２３３、シャトルメンバ２１０側には２つの取り付け穴２１３が形成され、ボルト（図示せず）でシャトルメンバ２１０が回転自在に取り付けられる。この構造で、シャトルメンバ２１０をチューブの長手方向と交差する面に沿って回転させることにより、シャトルメンバ２１０をシャトルメンバ２２０に対して蝶番状に開閉させることができる。シャトルベース２３０は、結合溝２３１およびシャトルメンバ取り付け台２３２を有し、結合溝２３１を貫いてボルト穴２３４を有する。
【０１１１】
結合溝２３１は、ガイドメンバ２４０と結合するためのものである。シャトルベース２３０は、結合溝２３１によりガイドメンバ２４０に結合され、ボルト穴２３４を介するボルト締めにより、ガイドメンバ２４０に固定される。シャトルメンバ取り付け台２３２には、シャトルメンバ２１０の脚部２１２が、取り付け穴２１３および取り付け台穴２３３を介してボルト（図示せず）により、回転可能に取り付けられている。
【０１１２】
シャトルメンバ２１０がこのようにシャトルベース２４０に取り付けられることにより、チューブをシャトル機構に挿入するときに、シャトル開放ロッド２１７を引いてシャトルメンバ２１０を蝶番状に開き、シャトルメンバ２１０，２２０が上に開いた状態とすることができる。この状態で、チューブを、シャトルメンバ２１０の溝２１１とシャトルメンバ２２０の溝２２１（図１９参照）とにより形成されるチューブ絞り溝２５０（図１６参照）に収容する。その後は、シャトル開放ロッド２１７を押し戻し、シャトルメンバ２１０を垂直に立て、上部に向かって閉じた状態とする。
【０１１３】
この例では、シャトルメンバ２１０がその脚部２１２を軸として回転可能となる場合を例に示したが、シャトルメンバ２１０を何らかの部材に取り付け、その部材を軸として回転する構成とすることもできる。
【０１１４】
図１９および図２０は、シャトルメンバ２２０の詳細な構造を説明する斜視図である。図１９は、シャトルメンバ２１０側から見た図であり、図２０は、ガイドメンバ２４０から見た図である。このシャトルメンバ２２０は、溝２２１、伝達ロッド２２２、ローラ２２３、案内ロッド２２４およびシャトルローラ２２５を有する。
【０１１５】
溝２２１は、対向するシャトルメンバ２１０の溝２１１（図１７参照）と共に、チューブ絞り溝２５０（図１６参照）を構成する。伝達ロッド２２２は、先端部がガイドメンバ２４０の開口部２４２（図２１参照）を通してロータリカム１６０のトレース溝であるカム案内溝１６２（図１４参照）内に配置され、ロータリカム１６０の回転に伴って開口部２４２に沿って移動し、ロータリカム１６０の回転運動をシャトルメンバ２２０の往復運動に変換する。これにより、チューブに対して絞り動作をするために必要な、遊びの少ない上下運動を発生させることができる。ローラ２２３は、伝達ロッド２２２の先端部に設けられ、ロータリカム１６０のカム案内溝１６２（図１４参照）を少ない摩擦でなぞるように動作する。ローラ２２３は、ボールベアリング等により構成される。
【０１１６】
案内ロッド２２４は、シャトルメンバ２２０の両側に２つずつ設けられ、それぞれの先端部に、シャトルローラ２２５が設けられている。案内ロッド２２４およびシャトルローラ２２５は、ガイドメンバ２４０のシャトル動作案内溝２４７（図２１参照）と共に、突出部とその突出部を案内する案内溝とを構成し、シャトルメンバ２１０に対してシャトルメンバ２２０を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、シャトルメンバ２１０に対するシャトルメンバ２２０の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる手段を構成する。
【０１１７】
図２１は、ガイドメンバ２４０の詳細な構造を説明する斜視図である。ガイドメンバ２４０は、シャトルメンバ２１０，２２０の一方（この例ではシャトルメンバ２２０）の他方（この例ではシャトルメンバ２１０）に対する動きを案内する案内部材であり、ロータリカム１６０の回転動作を、チューブに対する絞り動作に必要な上下運動に変換する。ガイドメンバ２４０は、２つの案内縁２４１と、開口部２４２、カム軸受２４３、カムホール２４４、ベース結合部２４５とを有し、ベース結合部２４５には、ボルト穴２４６を有し、２つの案内縁２４１にはそれぞれ、２つのシャトル動作案内溝２４７を有する。
【０１１８】
２つの案内縁２４１にそれぞれ設けられているシャトル動作案内溝２４７には、シャトルメンバ２２０の対応するシャトルローラ２２５が係合する。シャトル動作案内溝２４７は、シャトルローラ２２５およびそのシャトルローラ２２５が設けられている案内ロッド２２４を案内し、シャトルメンバ２１０に対してシャトルメンバ２２０を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、シャトルメンバ２１０に対するシャトルメンバ２２０の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる。
【０１１９】
２つの案内縁２４１は、シャトルメンバ２２０の全体の動きを横方向（チューブの長手方向）から規制する。シャトル動作案内溝２４７は、シャトルメンバ２２０によるシャトルメンバ２１０に対する往復動作および進入動作によるチューブ絞り動作が行われるように、シャトルメンバ２２０の経路の軌跡を規定する。
【０１２０】
同じ案内縁２４１に形成されている上下の２つのシャトル動作案内溝２４７は、同一形状である。また、その離間距離は、上下の２つのシャトルローラ２２５の離間距離と同一である。これにより、シャトルメンバ２１０の溝２１１とシャトルメンバ２２０の溝２２１の相互に対抗する面は、チューブ絞り動作中も平行が維持される。
【０１２１】
上下の２つのシャトル動作案内溝２４７の離隔距離を変更して、シャトルメンバ２２０が伝達ロッド２２２を介して上下運動をするときに、シャトルメンバ２２０がシャトルメンバ２１０に対して非平行の運動する構成とすることもできる。その場合には、シャトルメンバ２２０はシャトルメンバ２１０に非平行に進入し、チューブ（図示せず）に対して絞り動作をする。すなわち、シャトルメンバ２１０の溝２１１とシャトルメンバ２２０の溝２２１を構成する面にバンプを有する場合（図５に示すバンプ２５、図６に示すバンプ３５や図８に示すバンプ４５）に、チューブとバンプの接触面に、垂直方向に進入動作をさせることができる。
【０１２２】
シャトル動作案内溝２４７に沿って動くシャトルローラ２２５としては、滑らかな被案内動作が実現されるように、ボールベアリングやオイルメタル軸受等を用いることが好ましい。このような構成により、シャトル動作案内溝２４７に沿ってシャトルメンバ２２０が往復シフト移動する場合に、動作が滑らかであり、かつ動作の遊びを少なくして、チューブの絞り量を一定にし、ポンプの吐出量を安定化させることができる。
【０１２３】
ガイドメンバ２４０の開口部２４２は、先端部がロータリカム１６０のカム案内溝１６２（図１４参照）に挿入されているシャトルメンバ２２０の伝達ロッド２２２（図２０参照）の動きを上下方向のみとなるように制限する。カム軸受２４３には、ロータリカム１６０のカム軸１６１（図１４参照）が挿入される。カムホール２４４は、ロータリカム１６０を収容する。
【０１２４】
ベース結合部２４５およびボルト穴２４６は、ガイドメンバ２４０とシャトルベース２３０とを結合するためのものである。ガイドメンバ２４０のベース結合部２４５をシャトルベース２３０の結合溝２３１（図１８参照）に挿入し、ボルト穴２３４に結合用のボルト（図示せず）を通すことにより、ガイドメンバ２４０とシャトルベース２３０とが結合される。
【０１２５】
ロータリカム１６０およびモータ１７０の動作は、往復駆動機構の第１の構成例における動作と同等であり、ロータリカム１６０の回転運動が、シャトルメンバ２２０の上下運動に変換される。この上下運動は、案内縁２４１、シャトル動作案内溝２４７、案内ロッド２２４およびシャトルローラ２２５により規制され、シャトルメンバ２２０によるチューブ絞り動作に変換される。
【０１２６】
［往復駆動機構の第３の構成例］
図２２は、往復駆動機構の第３の構成例を示す分解斜視図である。図２２には、往復駆動機構により駆動されるシャトル機構を共に示す。この構成例には、シャトル機構の２つの対向部材として、シャトルメンバ３１０，３２０が設けられている。シャトルメンバ３１０は、取り付け部材としてのシャトルベース３３０に取り付けられている。シャトルメンバ３２０は、シャトルメンバ３１０に対する可動部材となっている。往復駆動機構は、シャトルメンバ３１０，３２０の一方（この例ではシャメルメンバ３２０）が４つのアーム（この例ではシャトルインナアーム３４０という）により取り付けられる取り付け台として、ガイドメンバ３５０を備える。４つのシャトルインナアーム３４０はそれぞれ、その両端が、シャトルメンバ３２０とガイドメンバ３５０とに対して、チューブと交差する面内で双方向（上下方向と進入方向）に回転可能に取り付けられる。これによりシャトルインナアーム３４０は、シャトルメンバ３１０に対してシャトルメンバ３２０を流体保持位置と流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、シャトルメンバ３１０に対するシャトルメンバ３２０の互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる。往復駆動機構は、さらに、可動部材であるシャトルメンバ３２０のシャトルメンバ３１０と対向する面とは逆の面に設けられた伝達ロッド３２３（図２６参照）を備え、シャトルメンバ３１０，３２０の往復動作の範囲に相当する開口部３５２（図２７参照）が設けられたガイドメンバ３５０を備え、モータ１７０により駆動される回転軸の周りに偏心したトレース溝であるカム案内溝１６２を有するロータリカム１６０を備える。
【０１２７】
シャトルメンバ３１０，３２０により絞られるべきチューブは、シャトルメンバ３１０とシャトルメンバ３２０の対抗する面に形成されたチューブ絞り溝３６０に挿入される。ロータリカム１６０の構成は、図１４に示すものと同等である。また、モータ１７０の構成は、図１５に示すものと同等である。以下では、ロータリカム１６０の構成については図１４を参照して、モータ１７０の構成については図１５を参照して、それぞれ説明する。また、シャトルメンバ３１０およびシャトルベース３３０の構成も、図１６から図１８を参照して説明したシャトルメンバ２１０およびシャトルベース２３０と同等であり、以下では説明を省略する。
【０１２８】
この構成例が図８に示す構成例と異なる点は、図８に示す構成例における４つのシャトルアーム１３０に換えて、４つのシャトルインナアーム３４０を備え、これらシャトルインナアーム３４０を、シャトルメンバ３１０ではなく、ガイドメンバ３５０に回転自在に取り付けてある点にある。
【０１２９】
図２３は、シャトルメンバ３１０の詳細な構造とシャトル開放ロッド３１７を説明する斜視図である。シャトルメンバ３１０は、溝３１１、脚部３１２、取り付け穴３１３および結合ボックス３１４を有する。
【０１３０】
溝３１１は、対向するシャトルメンバ３２０の溝３２１（図２５参照）と共に、チューブ絞り溝３５０（図２２参照）を構成する。脚部３１２は、シャトメルメンバ３１０をシャトルベース３３０上のシャトメルメンバ取り付け台３３２（図２４参照）に、取り付け穴３１３（図２３）および取り付け台穴３３３（図２４参照）を介してボルト（図示せず）により、回転可能に取り付けられている。結合ボックス３１４には、ロッド結合穴３１５およびロッド装着ピン穴３１６が設けられている。結合ボックス３１４には、シャトル開放ロッド３１７が装着されている。シャトル開放ロッド３１７の先端には、先端ボール３１８が形成されている。この先端ボール３１８は、ロッド結合穴３１５に挿入されて、ロッド装着ピン穴３１６を介してピン止めされている。シャトル開放ロッド３１７の先端が先端ボール３１８でピン止めされていることで、シャトル開放ロッド３１７を含む垂直面に対してシャトルメンバ３１０がその垂直面においてある程度回転でき、チューブ装着に必要なシャトルメンバ３１０の円滑な開放動作ができる。
【０１３１】
図２４は、シャトルベース３３０の詳細な構造を説明する斜視図である。シャトルベース３３０は、シャトルメンバ３１０が回転可能に取り付けられると共に、ガイドメンバ３５０に結合されて、シャトルメンバ３２０をシャトルメンバ３１０に対向させて保持する部材である。シャトルベース３３０は、その表面に平行な直線を軸とすべく２つの取り付け台穴３３３、シャトルメンバ３１０側には２つの取り付け穴３１３が形成され、ボルト（図示せず）でシャトルメンバ３１０が回転自在に取り付けられる。この構造で、シャトルメンバ３１０をチューブの長手方向と交差する面に沿って回転させることにより、シャトルメンバ３１０をシャトルメンバ３２０に対して蝶番状に開閉させることができる。シャトルベース３３０は、結合溝３３１およびシャトルメンバ取り付け台３３２を有し、結合溝３３１を貫いてボルト穴３３４を有する。
【０１３２】
結合溝３３１は、ガイドメンバ３５０と結合するためのものである。シャトルベース３３０は、結合溝３３１によりガイドメンバ３５０に結合され、ボルト穴３３４を介するボルト締めにより、ガイドメンバ３５０に固定される。シャトルメンバ取り付け台３３２には、シャトルメンバ３１０の脚部３１２が、取り付け穴３１３および取り付け台穴３３３を介してボルト（図示せず）により、回転可能に取り付けられている。
【０１３３】
シャトルメンバ３１０がこのようにシャトルベース３４０に取り付けられることにより、チューブをシャトル機構に挿入するときに、シャトル開放ロッド３１７を引いてシャトルメンバ３１０を蝶番状に開き、シャトルメンバ３１０，３２０が上に開いた状態とすることができる。この状態で、チューブを、シャトルメンバ３１０の溝３１１とシャトルメンバ３２０の溝３２１（図２５参照）とにより形成されるチューブ絞り溝３５０（図２２参照）に収容する。その後は、シャトル開放ロッド３１７を押し戻し、シャトルメンバ３１０を垂直に立て、上部に向かって閉じた状態とする。
【０１３４】
この例では、シャトルメンバ３１０がその脚部３１２を軸として回転可能となる場合を例に示したが、シャトルメンバ３１０を何らかの部材に取り付け、その部材を軸として回転する構成とすることもできる。
【０１３５】
図２５は、シャトルメンバ３２０とシャトルインナアーム３４０の詳細な構造とアーム軸３２６を説明する斜視図である。図２６は、シャトルメンバ３２０をガイドメンバ３５０側から見た斜視図である。シャトルメンバ３２０は、溝３２１、伝達ロッド３２２、ローラ３２３、軸受３２４および軸穴３２５を有する。シャトルインナアーム３４０は、アームピン３４１、アーム穴３４２を有する。４つのシャトルインナアーム３４０は、シャトルメンバ３２０の軸受３２４および軸穴３２５と、シャトルインナアーム３４０のアーム穴３４２とを貫くアーム軸３２６により、シャトルメンバ３２０が回転自在に取り付けられている。
溝３２１、伝達ロッド３２２およびローラ３２３の詳細は、図１９および図２０を参照して説明した溝２２１、伝達ロッド２２２およびローラ２２３と同等であり、ここでは説明を省略する。
【０１３６】
図２７は、ガイドメンバ３５０の詳細な構造を説明する斜視図である。ガイドメンバ３５０は、２つの対向部材であるシャトルメンバ３１０，３２０の一方（この例ではシャトルメンバ３２０）が取り付けられる取り付け台を構成し、２つのアーム取り付け壁３５１、開口部３５２、カム軸受３５３、カムホール３５４、ベース結合部３５５とを有する。ベース結合部３５５には、ボルト穴３５６が設けられている。２つのアーム取り付け壁３５１にはそれぞれ、２組の軸受３５７および支持穴３５８が設けられている。
【０１３７】
シャトルインナアーム３４０は、そのアームピン３４１により、アーム取り付け壁３５１の支持穴３５８に取り付けられた軸受３５７に対して、回転自由に取り付けられている。また、アームピン３４１の反対側は、上述したように、シャトルインナアーム３４０に穿たれたアーム穴３４２と、シャトルメンバ３２０の軸受３２４とにより、シャトルメンバ３２０に対して回転自在に取り付けられている。また、シャトルインナアーム３４０自体は、アーム軸３２６に固定して取り付けられている。この構造により、シャトルメンバ３２０がシャトルメンバ３１０に対して進入動作をする際に必要な動作軌跡が、シャトルメンバ３２０に取り付けた４つのシャトルインナアーム３４０と、これらをアーム取り付け壁３５１に回転自由に装着することにより作り出される。
【０１３８】
すなわち、４つのシャトルインナアームはそれぞれ、その両端が、シャトルメンバ３２０とガイドメンバ３５０とに対して、チューブと交差する面内で上下方向と進入方向の双方向に回転可能に取り付けられ、シャトルメンバ３１０に対する往復スライド動作を可能とすると共に、その往復スライド動作に伴って、往復スライド動作の方向およびチューブの長手方向の双方と交差する方向の相対的な移動を生じさせる。
【０１３９】
開口部３５２、カム軸受３５３、カムホール３５４、ベース結合部３５５およびボルト穴３５６の詳細、およびロータリカム１６０とモータ１７０の動作は、上述した往復駆動機構のものと同等であり、説明を省略する。
【０１４０】
この構成例では、シャトルインナアーム３４０の取り付けにより決まる動作機構により、シャトルメンバ３２０がロータリカム１６０の回転により上下に動作すると、シャトルメンバ３２０はシャトルメンバ３１０に進入し、チューブ（図示せず）に対して絞り動作をすることとなる。シャトルメンバ３２０には、シャトルインナアーム３４０の上述の取り付けによる運動機構により、このような運動軌跡が作られている。
【０１４１】
この例では、４つのシャトルインナアーム３４０は、シャトルメンバ３２０とアーム取り付け壁３５１に回転自由に取り付けられ、その取り付けは、相互に平行である。したがって、シャトルメンバ３２０はシャトルメンバ３１０に対して平行を保ちつつシャトルメンバ３１０に対して進入動作し、チューブ（図示せず）に対して絞り動作をする。すなわち、シャトルメンバ３１０の溝３１１とシャトルメンバ３２０の溝３２１の相互に対向する面は、このチューブ絞り動作中も平行である。
【０１４２】
４つのシャトルインナアーム３４０のうち、上部のものと下部のものが、非平行であっても良い。その場合には、シャトルメンバ３２０はシャトルメンバ３１０に非平行に進入し、チューブ（図示せず）に対して絞り動作をする。すなわち、シャトルメンバ３１０の溝３１１とシャトルメンバ３２０の溝３２１を構成する面にバンプを有する場合（図６に示すバンプ２５、図７に示すバンプ３５や図８に示すバンプ４５）に、チューブとバンプの接触面に垂直の方向に進入動作をさせることができる。
【０１４３】
この構成例では、シャトルインナアーム３４０を回転自由に取り付けるため、シャトルメンバ３２０には軸受３２４および軸穴３２５が設けられ、ガイドメンバ３５０には、２組の軸受３５７および支持穴３５８が設けられている。軸受３２４，３５７は、シャトルインナアーム３４０の動きの回転摩擦を減らし、その動作を滑らかにするためのものであり、ボールベアリングや、オイルメタル軸受が用いられる。また、軸受３２４，３５７を用いることにより、シャトルメンバ３１０の溝３１１とシャトルメンバ３２０の溝３２１による絞り動作における動作の遊びを少なくして、チューブの絞り量を一定にし、ポンプの吐出量を安定化させることができる。
【０１４４】
［バルブ機構を含むポンプ装置の全体構成例]
図２８は、バルブ機構を含むポンプ装置の全体構成例を示す斜視図である。このポンプ装置は、シャトルメンバ４１０，４２０、シャトルベース４３０、受座４４０、バルブプランジャ４５０、ガイドメンバ４６０、ロータリカム４７０、背板４８０およびモータ１７０を備える。すなわち、チューブ（図示せず）の長手方向におけるシャトルメンバ４１０，４２０の両側にそれぞれ、チューブの閉塞および開放を行うバルブプランジャ４５０を備え、ロータリカム４７０の外周には、シャトルメンバ４１０，４２０の往復スライド動作に同期してバルブプランジャ４５０の動作を制御するための外縁部（具体的にはプランジャ案内内縁４７４とプランジャ案内外縁４７５（図３５参照））を有する。バルブプランジャ４５０と受座４４０の組は２つあり、これらが、それぞれチューブの閉塞および開放を行うバルブ手段（以下、簡単のため「バルブ」とも云う）を構成する。
【０１４５】
図２８に示す構成例は、図１６から図２１を参照して説明した第２の構成例と異なる点が、２点ある。１点目は、シャトル機構に同期してシャトル機構の上流および下流部分でチューブ（図示せず）を閉塞・開放するバルブプランジャ４５０をロータリカム４７０により動作させ、その動作をシャトル機構によるチューブの絞り動作に同期させ、チューブの内部空間に充填された流体を、上流側から下流側に押出して移動させる点である。一方、図８から図１５、図１６から図２１、図２２から図２７をそれぞれ参照して説明した構成例では、バルブは、ロータリカム１６０とは異なる別の機構により動作させるものとしている。２点目は、チューブに対する加圧手段であるシャトル機構において、チューブを絞るためのシャトルメンバの形状が図２８に示す構成例では他の構成例と異なる点である。すなわち、シャトルメンバ４２０として、図７に示す第４の実施の形態に示したものを用いている。
【０１４６】
図２９は、シャトルメンバ４１０の詳細な構造とシャトル開放ロッド４１７を説明する斜視図である。シャトルメンバ４１０は、溝４１１、脚部４１２、取り付け穴４１３および結合ボックス４１４を有する。結合ボックス４１４には、ロッド結合穴４１５およびロッド装着ピン穴４１６が設けられ、シャトル開放ロッド４１７が取り付けられている。シャトル開放ロッド４１７の先端には先端ボール４１６が設けられている。シャトルメンバ４１０にはさらに、連動結合穴４１９が設けられ、連動ロッド４３７が挿入されている。
【０１４７】
シャトルメンバ４１０は、その脚部４１２に設けられている取り付け穴４１３により、シャトルベース４３０のシャトルメンバ取り付け台４３２（図３０参照）に、取り付けロッド４３６で取り付けられている。シャトルメンバ４１０は、シャトルメンバ取り付け台４３２（図３０参照）に対して回転可能である。シャトル開放ロッド４１７とロッド結合ボックス４１４によってシャトルメンバ４１０を回転させることで、シャトルメンバ４１０をシャメルメンバ４２０に対して蝶番状に開くことができる。シャトル開放ロッド４１７の端部に設けられている先端ボール４１８は、ロッド結合穴４１５に挿入されて、ロッド装着ピン穴４１６を介してピン止めされている。これにより、シャトル開放ロッド４１７に対して、シャトルメンバ４１０が垂直面においてある程度回転でき、チューブ装着に必要なシャトルメンバ４１０の円滑な開放動作ができる。
【０１４８】
図３０は、シャトルベース４３０と取り付けロッド４３６の詳細な構造を説明する斜視図である。シャトルベース４３０は、結合溝４３１、シャトルメンバ取り付け台４３２、受座取り付け部４３３を有する。結合溝４３１は、シャトルベース４３０をガイドメンバ４６０に結合するためのもので、ボルト締めにより、遊びを少なくしてガイドメンバ４６０に結合される。シャトルメンバ取り付け台４３２および受座取り付け部４３３にはシャトルメンバ取り付け穴４３４が設けられ、取り付けロッド４３６により、シャトルメンバ４１０が取り付けられる。受座取り付け部４３３にはさらに、受座４４０の一部である座台４４１（図３１参照）を取り付けるための座台取り付け穴４３５が設けられている。
【０１４９】
図３１は、受座４４０の詳細な構造を説明する拡大斜視図である。この図では、構造が明確になるように、他の部分に比べて拡大して示す。受座４４０は、バルブプランジャ４５０を案内する座台４４１と、バルブプランジャ４５０の押子４５１（図３３参照）が押し付けられる受台４４２とを有する。受台４４２と押子４５１との間にはチューブが配置され、押子４５１によって、チューブの閉塞開放動作が行われる。座台４４１には、バルブプランジャ４５０の特に押子４５１を案内するプランジャ溝４４５と、取り付け穴４４６とが設けられている。受台４４２には、取り付け穴４４３と連動結合穴４４４とが設けられている。
【０１５０】
座台４４１は、座台４４１の取り付け穴４４３と、シャトルベース４３０の受座取り付け部４３３（図３０参照）に設けられている座台取り付け穴４３５とを、ボルト（図示せず）で連結することにより、シャトルベース４３０の受座取り付け部４３３に固定される。受台４４２は、取り付け穴４４６を介して、取り付けロッド４３６により、シャトルベース４３０の取り付け台４３２と受座取り付け部４３３（図３０参照）とに、回転可能に取り付けられる。また、受台４４２は、連動結合穴４４４を介して、シャトメルメンバ４１０の連動結合穴４１９と連動ロッド４３７により結合される。
【０１５１】
座台４４１がシャトルベース４３０に対して固定されるのに対し、受台４４２は、取り付けロッド４３６を中心に回転可能である。このため、受台４４２の下部の形状は、座台４４１との接触面を滑りながら、連動結合穴４４４を中心として回転できるような円孤形状となっている。
【０１５２】
図２９から図３１に示すシャトルメンバ４１０、シャトルベース４３０および受座４４０の構成により、チューブの交換が可能となる。シャトル機構へのチューブの挿入、あるいは交換は、シャトル開放ロッド４１７を引いてシャトルメンバ４１０を上部に向かって開き、シトルメンバ４１０の溝４１１とシャトルメンバ４２０の溝４２１（図３２参照）との間にチューブを入れる、あるいは溝４１１，バンプ４２２の間からチューブを取り出すことができる。さらに、バルブを構成する受座４４０の受台４４２は、連動ロッド４３７を介してシャトルメンバ４１０に結合しているため、シャトルメンバ４１０が上部に向かって開くことに連動して、同様に上部に向かって開く。このため、チューブを、受台４４２とバルブプランジャ４５０（図３３参照）の先端部分である押子４５１との間から取り外す、あるいは受け入れることができる。チューブを挿入した後は、シャトル開放ロッド４１７を押し戻し、シャトルメンバ４１０を垂直に立て、上部に向かって閉じた状態とする。一方、受台４４２は、連動ロッド４３７を介してシャトルメンバ４１０と共に垂直に立ち、上部に向かって閉じた状態となる。すなわち、チューブがバルブに装着されることとなる。
【０１５３】
シャトルメンバ４１０および受台４４２を閉じた状態で維持するためには、シャトル開放ロッド４１７を図示していない固定手段により固定してもよく、また、シャトル開放ロッド４１７の固定手段とは別に、またはそれと組み合わせて、受台４４２を固定する手段を設けることもできる。
【０１５４】
図３２は、シャトルメンバ４２０の詳細な構造と構成を説明する斜視図である。このシャトルメンバ４２０は、基本的な構造は図７に示す第４の実施の形態に示したものと同等であり、溝４２１およびバンプ４２２を有する。また、シャトルメンバ４２０は、伝達ブロック４２３を有し、この伝達ブロック４２３に、伝達ロッド４２４およびローラ４２５を有する。また、シャトルメンバ４２０は、その側面に、案内ロッド４２６およびシャトルローラ４２７を有する。
【０１５５】
溝４２１とバンプ４２２は、対向するシャトルメンバ４１０の溝４１１（図２９参照）と共に、チューブ絞り溝を構成する。伝達ロッド４２４は、チューブに対して絞り動作をするために必要な遊びの少ない上下運動を発生させるために、ロータリカム４７０とガイドメンバ４６０とにより作られる上下運動を、シャトルメンバ４２０に伝達する。ローラ４２５は、伝達ロッド４２４の先端部に設けられ、ロータリカム４７０のトレース溝であるカム案内溝４７２（図３５参照）を少ない摩擦でなぞるように動作する。ローラ４２５は、ボールベアリング等により構成される。伝達ロッド４２４は伝達ブロック４２３に取り付けられ、伝達ロッド４２４に伝えられた上下運動は、シャトルメンバ４２０全体に伝えられる。
【０１５６】
案内ロッド４２６は、シャトルメンバ４２０の両側に２つずつ設けられ、それぞれの先端部に、シャトルローラ４２７が設けられている。シャトルメンバ４２０をシャトルメンバ４１０に進入動作させるために必要な動作軌跡は、案内ロッド４２６およびシャトルローラ４２６と、ガイドメンバ４６０に設けられているシャトル動作案内溝４６７（図３４参照）により作り出される。
【０１５７】
図３３は、バルブプランジャ４５０の詳細な構造を説明する斜視図である。このバルブプランジャ４５０は、押子４５１、押子ガイド４５２、伝達スラブ４５３およびカムローラ４５４を有する。伝達スラブ４５３にはピン穴４５５が設けられ、バネ４５６が、ピン４５７により取り付けられる。
【０１５８】
押子４５１は、受台４４２（図３１参照）との間で、チューブの閉塞開放動作を行う。押子ガイド４５２は、座台４４１に設けられているプランジャ溝４４５に沿って、押子４５１を案内する。押子４５１は伝達スラブ４５３の一端に設けられており、伝達スラブ４５３の他端には、カムローラ４５４が設けられている。カムローラ４５４は、ロータリカム４７０に係合する。この係合は、バネ４５６の弾性により行われる。ロータリカム４７０の回転により生じるバルブプランジャ４５０の動作は、往復駆動機構による往復スライド動作に対して一定の関係を有し、それにより往復スライド動作に同期してチューブの上流側と下流側を閉塞または開放して、チューブ内の流体を上流から下流へ移動させることができる。
【０１５９】
図３４は、ガイドメンバ４６０の詳細な構造を説明する斜視図である。ガイドメンバ４６０は、シャトルメンバ４１０，４２０の一方（この例ではシャトルメンバ４２０）の他方（この例ではシャトルメンバ４１０）に対する動きを案内する案内部材であり、ロータリカム４７０の回転動作を、チューブに対する絞り動作に必要な上下運動に変換する。ガイドメンバ４６０は、２つの案内縁４６１と、開口部４６２、カム軸受４６３、カムホール４６４、ベース結合部４６５とを有する。ベース結合部４６５には、ボルト穴４６６が設けられている。２つの案内縁４６１にはそれぞれ、２つのシャトル動作案内溝４６７が設けられている。また、このガイドメンバ４６０は、プランジャ穴４６８と、背板取り付け穴４６９とを有する。
【０１６０】
２つの案内縁４６１にそれぞれ設けられているシャトル動作案内溝４６７には、シャトルメンバ４２０の対応するシャトルローラ４２７が係合する。シャトルメンバ４２０の案内ロッド４２６およびシャトルローラ４２７と、シャトルローラ４２７を案内するシャトル動作案内溝４６７は、シャトルメンバ４１０，４２０の往復スライド動作の方向およびチューブの長手方向の双方と交差する方向の相対的な移動を生じさせる手段を構成する。２つの案内縁４６１は、シャトルメンバ４２０の全体の動きを横方向から規制する。シャトル動作案内溝４６７は、シャトルメンバ４２０によるシャトルメンバ４１０に対する往復シフト移動および進入動作によるチューブ絞り動作が行われるように、シャトルメンバ４２０の経路の軌跡を規定する。
【０１６１】
同じ案内縁４６１に形成されている上下の２つのシャトル動作案内溝４６７は、同一形状である。また、その離間距離は、上下の２つのシャトルローラ４２７の離間距離と同一である。これにより、シャトルメンバ４１０の溝４１１とシャトルメンバ４２０の溝４２１およびバンプ４２２は、チューブ絞り動作中も平行が維持される。
【０１６２】
上下の２つのシャトル動作案内溝４６７の離隔距離を変更して、シャトルメンバ４２０が伝達ロッド４２４を介して上下運動をするときに、シャトルメンバ４２０がシャトルメンバ４１０に対して非平行の運動をする構成とすることもできる。その場合には、シャトルメンバ４２０はシャトルメンバ４１０に非平行に進入し、チューブ（図示せず）に対して絞り動作をする。すなわち、シャトルメンバ４１０の溝４１１とシャトルメンバ４２０の溝４２１が隔絶している２つのバンプ４２２（図３２参照）を有するため、チューブとバンプの接触面に垂直方向に進入動作をさせ、チューブをその長手方向を軸として回転させつつチューブに対して絞り動作をさせることができる。この回転は、流体が高栄養剤の輸液であってコロイド状の沈殿ができ易い場合には有効である。すなわち、チューブの絞り動作中の回転により、コロイドに剪断応力を加えて、輸液を均質化することができるため、事前の輸液の振動撹拌による輸液の均質化の作業が不要となる。
【０１６３】
シャトル動作案内溝４６７に沿って動くシャトルローラ４２７としては、滑らかな被案内動作が実現されるように、ボールベアリングやオイルメタル軸受等が用いられることが好ましい。このような構成により、シャトル動作案内溝４６７に沿ってシャトルメンバ４２０が往復シフト移動する場合に、動作が滑らかであり、かつ動作の遊びを少なくして、チューブの絞り量を一定にし、ポンプの吐出量を安定化させることができる。
【０１６４】
ガイドメンバ４６０の開口部４６２は、先端部がロータリカム４７０のカム案内溝４７２（図３５参照）に挿入されているシャトルメンバ４２０の伝達ロッド４２４（図３２参照）の動きを上下方向のみとなるように制限する。カム軸受４６３には、ロータリカム４７０のカム前軸４７１（図３５参照）が挿入される。カムホール４６４は、ロータリカム４７０を収容する。
【０１６５】
ベース結合部４６５およびボルト穴４６６は、ガイドメンバ４６０とシャトルベース４３０とを結合するためのものである。ガイドメンバ４６０のベース結合部４６５をシャトルベース４３０の結合溝４３１（図３０参照）に挿入し、ボルト穴４６６とシャトルベース４３０のボルト穴とをボルト（図示せず）で結合することにより、ガイドメンバ４６０とシャトルベース４３０とが結合される。
【０１６６】
プランジャ穴４６８は、バルブプランジャ４５０の伝達スラブ４５３が貫通する穴であり、これを通して、ロータリカム４７０の回転に伴って、バルブプランジャ４５０を往復運動させることができる。背板取り付け穴４６９には、背板４８０が、ボルト（図示せず）により取り付けられる。
【０１６７】
図３５は、ロータリカム４７０および背板４８０の詳細な構造を説明する斜視図である。ロータリカム４７０は、カム前軸４７１、カム案内溝４７２、モータ軸穴４７３、プランジャ案内内縁４７４、プランジャ案内外縁４７５およびカム後軸４７６を有する。背板４８０は、カム軸受４８１および背板取り付け穴４８２を有する。
【０１６８】
背板４８０は、背板取り付け穴４８２を通して、ボルト（図示せず）によりガイドメンバ４６０に取り付けられる。この取り付けにより、ロータリカム４７０が、ガイドメンバ４６０に組み付けられる。このとき、カム前軸４７１は、ガイドメンバ４６０のカム軸受４６３（図３４参照）に挿入され、ロータリカム４７０は、ガイドメンバ４６０のカムホール４６４（図３４参照）内に、回転自在に格納される。カム案内溝４７２には、ガイドメンバ４６０の開口部４６２（図３４参照）を通して、シャトルメンバ４２０の伝達ロッド４２４（図３２参照）が挿入される。ロータリカム４７０の外縁部にはプランジャ案内内縁４７４とプランジャ案内外縁４７５が設けられ（図３５参照）、これらにはバルブプランジャ４５０のカムローラ４５４（図３３参照）が係合する。カム後軸４７６は、背板４８０に穿たれたカム軸受４８１に、回転自在に係合する。
【０１６９】
カム案内溝４７２は、モータ軸穴４７３に基づく回転中心に対して偏心して形成されている。ロータリカム４７０の回転に伴って、シャトルメンバ４２０のローラ４２５が、カム案内溝４７２に沿って動く。このとき、ローラ４２５が設けられているシャトルメンバ４２０の伝達ロッド４２４の動きが、ガイドメンバ４６０の開口部４６２により制限される。これにより、ロータリカム４７０の回転運動が、シャトルメンバ４２０の上下運動に変換される。この上下運動は、案内縁４６１、シャトル動作案内溝４６７、案内ロッド４２４およびシャトルローラ４２５により規制され、シャトルメンバ４２０によるチューブ絞り動作に変換される。
【０１７０】
プランジャ案内内縁４７４またはプランジャ案内外縁４７５とカム案内溝４７２とは、ロータリカム４７０の回転に対して、固定した一定の位置関係がある。この関係より、ロータリカム４７０の回転により生じるバルブプランジャ４５０の動作は、往復駆動機構による往復スライド動作に対して一定の関係を有する。これにより、往復スライド動作に同期して、チューブの上流側と下流側を閉塞または開放し、チューブ内の流体を上流から下流へ移動させることができる。
【０１７１】
ロータリカム４７０のプランジャ案内内縁４７４およびプランジャ案内外縁４７５によって生じるバルブプランジャ４５０の動作について、以下に詳しく説明する。バルブプランジャ４５０は、カムローラ４５４を取り付ける前に、ガイドメンバ４６０のプランジャ穴４６８（図３４参照）に通しておく。バルブプランジャ４５０は、ロータリカム４７０の外周に形成されたプランジャ案内内縁４７４とプランジャ案内外縁４７５の回転軸方向に直角の面をなぞるように、バネ４５６によりガイドメンバ４７０に側に引き付けられている。ロータリカム４７０が回転し、シャトルメンバ４２０がチューブを絞るときは、チューブの上流側のバルブを閉じるべく、プランジャ案内内縁４７４が、それをなぞるバルブプランジャ４５０を、受座４４０に押し付ける。その結果、押子４５１が受台４４２に押し付けられる。さらに、チューブの下流側のバルブを開くべく、プランジャ案内外縁４７５をなぞるバルブプランジャ４５０は、受座４４０から離れる。離れる力は、バネ４５６による。逆に、シャトルメンバ４２０がチューブを元の形状に復元するように動くときは、チューブの上流側のバルブを開くべく、プランジャ案内外縁４７５をなぞるバルブプランジャ４５０は、受座４４０から離れる。その結果、押子４５１が受台４４２から離れる。この離れる力はバネ４５６による。さらに、下流側のバルブを閉じるべく、プランジャ案内内縁４７４は、それをなぞるバルブプランジャ４５０を、受座４４０に押し付ける。すなわち、押子４５１が受台４４２に押し付けられる。
【０１７２】
図３６は、上述した往復駆動機構を用いるシャトルポンプにおける流体の吐出量Ｖとロータリカムの回転角θとの関係を示す。互いに対向するシャトメルメンバ１１０と１２０、２１０と２２０、３１０と３２０または４１０と４２０の変位位置ｘに対して、ポンプとしての吐出量Ｖが、
Ｖ＝ｂ・ｆ（ｘ）
の関係があるとする（上部のグラフ）。これに対して、ロータリカムの回転角θに対してシャトルメンバの変位位置ｘが、
ｘ＝ｇ（θ）＝ｆ−１（θ）
となるように（下部のグラフ）、カム案内溝１６２または４７２の形状を設定する。ここで、シャトメルメンバ１１０と１２０、２１０と２２０、３１０と３２０または４１０と４２０においてｘ＝０とは、具体的には図１の（Ａ)、図５の（Ａ)、図６の（Ａ)、図７の（Ａ)の流体保持位置のときのシャトルメンバ１１と１２の間、シャトルメンバ２１と２２の間、シャトルメンバ３１と３２の間、シャトルメンバ４１と４２の間の変位位置ｘの量を意味する。これにより、一定の速度でチューブ内の液体を吐出することができる。なぜなら、
Ｖ＝ｂ・ｆ（ｆ−１（θ））
＝ｂ・θ
だからである。図３７に、ロータリカムの外周と、カム案内溝のトレースとの関係の一例を示す。ここで、横軸とカム案内溝のトレースとの２つの交点は、シャトメルメンバ１１０と１２０、２１０と２２０、３１０と３２０または４１０と４２０（具体的にはシャトルメンバ１１と１２、シャトルメンバ２１と２２、シャトルメンバ３１と３２、シャトルメンバ４１と４２）のそれぞれが有する２つの流体排出位置を表し、縦軸とカム案内溝のトレースとの２つの交点（図３７では「中点」と記載されている）はそれぞれが有する２つの流体保持位置を示す。
【０１７３】
以上の説明では、本発明の一部の実施の形態について説明した。本発明は上述の構成に限定されるものではなく、実施段階では、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上述の実施の形態および構成例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の構成を実現できる。たとえば、実施の形態や構成例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態や構成例の構成要件を適宜組み合わせてもよい。
【０１７４】
また、対向する２つのシャトルメンバの一方が固定されるものとして説明したが、２つのシャトルメンバの固定あるいは可動は相対的なものであり、固定された台の上で、２つのシャトルメンバの双方が可動な構成とすることもできる。
【符号の説明】
【０１７５】
１０…チューブ、
１１，１２，２１，２２，３１，３２，４１，４２，１１０，１２０，２１０，２２０、３１０，３２０，４１０，４２０…シャトルメンバ、
１３，１４，２３，２４，３３，３４，４３，４４，１１１，１２１，２１１，２２１，３２１，４１１，４２１…溝、
２５，３５，４５，４２２…バンプ、
１５，１６，１７，１８，４６，４７，４８，４９…折り曲げ部、
１１２，１２５，３２４，３５７…軸受、
１１３，１２６，３２５…軸穴、
１１４…スクリュー穴、
１２２…案内溝、
１２３，２２２，３２２，４２４…伝達ロッド、
１２４，２２３，３２３，４２５…ローラ、
１３０…シャトルアーム、
１４０，２３０，３３０，４３０…シャトルベース、
１４１，２３１，４３１…結合溝、
１４２，１４３，１５６，２３４，２４６，３５６，４６６…ボルト穴、
１５０、２４０，３５０，４６０…ガイドメンバ、
１５１…案内レール、
１５２，２４２，３５２，４６２…開口部、
１５３，２４３，３５３，４６３，４８１…カム軸受、
１５４，２４４，３５４，４６４…カムホール、
１５５，２４５，３５５，４６５…ベース結合部、
１６０，４７０…ロータリカム、
１６１…カム軸、
１６２，４７２…カム案内溝、
１６３，４７３…モータ軸穴、
１７０…モータ、
１７１…モータ本体、
１７２…モータ軸、
１７３…モータ軸受
１８０，２５０，３６０…チューブ絞り溝、
２１２，３１２，４１２…脚部、
２１３，４１３，４４３，４４６…取り付け穴、
２１４，３１４，４１４…結合ボックス、
２１５，３１５，４１５…ロッド結合穴、
２１６，３１６，４１６…ロッド装着ピン穴
２１７，３１７，４１７…シャトル開放ロッド
２１８，３１８，４１８…先端ボール
２２４，４２６…案内ロッド、
２２５，４２７…シャトルローラ、
２３２，４３２…シャトルメンバ取り付け台、
２３３…取り付け台穴、
２４１，４６１…案内縁、
２４７，４６７…シャトル動作案内溝、
３２６…アーム軸、
３４０…シャトルインナアーム、
３４１…アームピン、
３４２…アーム穴、
３５１…アーム取り付け壁、
３５８…支持穴、
４１４…ロッド結合ボックス、
４１９，４４４…連動結合穴、
４２３…伝達ブロック、
４３２…取り付け台、
４３３…受座取り付け部、
４３４…シャトルメンバ取り付け穴、
４３５…座台取り付け穴、
４３６…取り付けロッド、
４３７…連動ロッド、
４４０…受座、
４４１…座台、
４４２…受台、
４４３，４４６…取り付け穴、
４４５…プランジャ溝、
４５０…バルブプランジャ、
４５１…押子、
４５２…押子ガイド、
４８０…背板、
４５３…伝達スラブ、
４５４…カムローラ、
４５５…ピン穴、
４５６…バネ、
４５７…ピン、
４６８…プランジャ穴、
４６９，４８２…背板取り付け穴、
４７１…カム前軸、
４７４…プランジャ案内内縁、
４７５…プランジャ案内外縁、
４７６…カム後軸、
４８０…背板
１０００…シャトルポンプ
１００１，１０１１，１０２０…チューブ
１００２…シャトル機構
１００３…入力バルブ機構
１００４…出力バルブ機構
１０１２，１０１３…顎部材
１０１４…陵部
１０２１，１０２２…部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体からなる管状部材の長手方向に沿って互いに対向して配置される２つの対向部材を備え、
前記２つの対向部材にはそれぞれ、互いに対向する面に溝が設けられ、前記２つの対抗部材が互いに対向することで前記管状部材が当該溝の断面内に収容される空間を形成し、
前記２つの対向部材は、前記互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作をして、前記溝が互いに対向することにより前記空間を形成させて前記管状部材の内部に流体が導入された状態を保持する流体保持位置と、前記溝の位置が互いにずれることにより前記管状部材の断面形状を変化させて前記管状部材の内部に導入された流体を前記管状部材から排出させる流体排出位置と、の間で往復動作をし、
前記２つの対向部材は、前記スライド動作において前記互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、前記溝の位置が互いにずれるときには、前記溝のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をする
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
請求項１記載のポンプ装置において、
前記スライド動作は、前記２つの対抗部材の内の少なくとも一方の対抗部材を、前記互いに対抗する面に沿って往復させる往復駆動機構により実現され、かつ前記進入動作は、前記往復駆動機構により前記スライド動作と同期して実現されている
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のポンプ装置において、
前記流体排出位置が前記流体保持位置を挟んで２つあり、前記２つの対向部材は、前記往復動作を、前記流体保持位置を中心に２つの前記流体排出位置の間で行う
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載のポンプ装置において、
前記溝は、前記２つの対向部材でそれぞれ実質的に同一形状の三角形溝であり、互いに対向することで、前記管状部材の長手方向における断面形状が実質的に正方形の溝空間を形成する
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項５】
請求項４記載のポンプ装置において、
前記溝のうち前記２つの対向部材の一方の三角形溝には、前記流体排出位置において前記管状部材を押し潰してその内部の断面積を小さくする突出部が設けられている
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか１項記載のポンプ装置において、
前記溝として、前記２つの対向部材の一方には三角形溝が設けられ、前記２つの対向部材の他方には、前記流体排出位置において前記管状部材を押し潰す２つの突起部と当該２つの突起部を隔絶する形状の溝が設けられている
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項７】
請求項２記載のポンプ装置において、
前記往復駆動機構は、前記記２つの対向部材を互いに４箇所で連結する４つのアームを備え、
前記４つのアームはそれぞれ、その両端が、前記２つの対向部材に対して、前記管状部材と交差する面内で双方向に回転可能に取り付けられ、前記２つの対向部材を前記流体保持位置と前記流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、前記２つの対向部材の前記互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項８】
請求項２記載のポンプ装置において、
前記往復駆動機構は、前記２つの対向部材の一方の対抗部材の他方の対抗部材に対する動きを案内する案内部材を備え、
前記一方の対抗部材と前記案内部材とには、突出部とその突出部を案内する案内溝とにより、前記他方の対抗部材に対して前記一方の対抗部材を前記流体保持位置と前記流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、前記他方の対抗部材に対する前記一方の対抗部材の前記２つの対向部材の前記互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項９】
請求項８記載のポンプ装置において、
前記突出部には、前記案内溝を滑らかになぞって動作するためのローラを備える
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項１０】
請求項２項記載のポンプ装置において、
前記往復駆動機構は、前記２つの対向部材の一方の対抗部材が４つのアームにより取り付けられる取り付け台を備え、
前記４つのアームはそれぞれ、その両端が、前記一方の対抗部材と前記取り付け台とに対して、前記管状部材と交差する面内で双方向に回転可能に取り付けられ、前記２つの対向部材の他方の対抗部材に対して前記一方の対抗部材を前記流体保持位置と前記流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、前記他方の対抗部材に対する前記一方の対抗部材の前記２つの対向部材の前記互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか１項記載のポンプ装置において、
前記他方の対抗部材が取り付けられる取り付け部材を備え、
前記取り付け部材は、当該取り付け部材の表面に平行な直線を軸として有し、前記他方の対抗部材を前記管状部材の長手方向と交差する面内において当該軸を中心に回転させることにより、前記他方の対抗部材を前記一方の対抗部材に対して蝶番状に開閉させる
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項１２】
請求項２または請求項7から１１のいずれか１項記載のポンプ装置において、
前記往復駆動機構は、
前記２つの対向部材の一方の対抗部材を他方の対抗部材に対する可動部材とし、この可動部材の前記他方の対抗部材と対向する面とは逆の面に設けられた伝達ロッドと、
前記往復動作の範囲に相当する開口部が設けられた部材と、
モータにより駆動される回転軸の周りに偏心したトレース溝を有するロータリカムと
を備え、
前記伝達ロッドは、先端部が前記開口部を通して前記トレース溝内に配置され、前記ロータリカムの回転に伴って前記開口部に沿って移動し、前記ロータリカムの回転運動を前記可動部材の往復運動に変換する
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項１３】
請求項１２記載のポンプ装置において、
前記管状部材の長手方向における前記対向部材の両側にそれぞれ、前記管状部材の閉塞および開放を行うバルブ手段を備え、
前記ロータリカムの外周には、前記２つの対向部材の前記往復スライド動作に同期して前記バルブ手段の動作を制御するための外縁部が設けられた
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項１４】
弾性体からなる管状部材の少なくとも２箇所を閉塞および開放するバルブ手段と、
前記少なくとも２箇所の間に配置され、前記管状部材に圧力を加えて前記管状部材の断面形状を変化させる加圧手段と
を備え、
前記加圧手段は、前記管状部材の長手方向に沿って対向して配置される２つの対向部材を有し、
前記２つの対向部材にはそれぞれ、互いに対向する面に、互いに対向することで前記管状部材を断面方向に収容できる空間を形成する溝が設けられ、
前記２つの対向部材は、前記互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作して、前記溝が互いに対向して前記空間を形成することにより前記管状部材の内部に流体が導入された状態を保持する流体保持位置と、前記溝の位置が互いにずれることにより前記管状部材の断面形状を変化させて前記管状部材の内部に導入された流体を前記管状部材から排出させる流体排出位置と、の間で往復動作をし、
前記２つの対向部材は、前記スライド動作において前記互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、前記溝の位置が互いにずれるときには、前記溝のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をする
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項１】
弾性体からなる管状部材の長手方向に沿って互いに対向して配置される２つの対向部材を備え、
前記２つの対向部材にはそれぞれ、互いに対向する面に溝が設けられ、前記２つの対抗部材が互いに対向することで前記管状部材が当該溝の断面内に収容される空間を形成し、
前記２つの対向部材は、前記互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作をして、前記溝が互いに対向することにより前記空間を形成させて前記管状部材の内部に流体が導入された状態を保持する流体保持位置と、前記溝の位置が互いにずれることにより前記管状部材の断面形状を変化させて前記管状部材の内部に導入された流体を前記管状部材から排出させる流体排出位置と、の間で往復動作をし、
前記２つの対向部材は、前記スライド動作において前記互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、前記溝の位置が互いにずれるときには、前記溝のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をする
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
請求項１記載のポンプ装置において、
前記スライド動作は、前記２つの対抗部材の内の少なくとも一方の対抗部材を、前記互いに対抗する面に沿って往復させる往復駆動機構により実現され、かつ前記進入動作は、前記往復駆動機構により前記スライド動作と同期して実現されている
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のポンプ装置において、
前記流体排出位置が前記流体保持位置を挟んで２つあり、前記２つの対向部材は、前記往復動作を、前記流体保持位置を中心に２つの前記流体排出位置の間で行う
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載のポンプ装置において、
前記溝は、前記２つの対向部材でそれぞれ実質的に同一形状の三角形溝であり、互いに対向することで、前記管状部材の長手方向における断面形状が実質的に正方形の溝空間を形成する
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項５】
請求項４記載のポンプ装置において、
前記溝のうち前記２つの対向部材の一方の三角形溝には、前記流体排出位置において前記管状部材を押し潰してその内部の断面積を小さくする突出部が設けられている
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか１項記載のポンプ装置において、
前記溝として、前記２つの対向部材の一方には三角形溝が設けられ、前記２つの対向部材の他方には、前記流体排出位置において前記管状部材を押し潰す２つの突起部と当該２つの突起部を隔絶する形状の溝が設けられている
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項７】
請求項２記載のポンプ装置において、
前記往復駆動機構は、前記記２つの対向部材を互いに４箇所で連結する４つのアームを備え、
前記４つのアームはそれぞれ、その両端が、前記２つの対向部材に対して、前記管状部材と交差する面内で双方向に回転可能に取り付けられ、前記２つの対向部材を前記流体保持位置と前記流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、前記２つの対向部材の前記互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項８】
請求項２記載のポンプ装置において、
前記往復駆動機構は、前記２つの対向部材の一方の対抗部材の他方の対抗部材に対する動きを案内する案内部材を備え、
前記一方の対抗部材と前記案内部材とには、突出部とその突出部を案内する案内溝とにより、前記他方の対抗部材に対して前記一方の対抗部材を前記流体保持位置と前記流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、前記他方の対抗部材に対する前記一方の対抗部材の前記２つの対向部材の前記互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項９】
請求項８記載のポンプ装置において、
前記突出部には、前記案内溝を滑らかになぞって動作するためのローラを備える
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項１０】
請求項２項記載のポンプ装置において、
前記往復駆動機構は、前記２つの対向部材の一方の対抗部材が４つのアームにより取り付けられる取り付け台を備え、
前記４つのアームはそれぞれ、その両端が、前記一方の対抗部材と前記取り付け台とに対して、前記管状部材と交差する面内で双方向に回転可能に取り付けられ、前記２つの対向部材の他方の対抗部材に対して前記一方の対抗部材を前記流体保持位置と前記流体排出位置との間で相対的に往復移動させるとともに、前記他方の対抗部材に対する前記一方の対抗部材の前記２つの対向部材の前記互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動を生じさせる
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか１項記載のポンプ装置において、
前記他方の対抗部材が取り付けられる取り付け部材を備え、
前記取り付け部材は、当該取り付け部材の表面に平行な直線を軸として有し、前記他方の対抗部材を前記管状部材の長手方向と交差する面内において当該軸を中心に回転させることにより、前記他方の対抗部材を前記一方の対抗部材に対して蝶番状に開閉させる
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項１２】
請求項２または請求項7から１１のいずれか１項記載のポンプ装置において、
前記往復駆動機構は、
前記２つの対向部材の一方の対抗部材を他方の対抗部材に対する可動部材とし、この可動部材の前記他方の対抗部材と対向する面とは逆の面に設けられた伝達ロッドと、
前記往復動作の範囲に相当する開口部が設けられた部材と、
モータにより駆動される回転軸の周りに偏心したトレース溝を有するロータリカムと
を備え、
前記伝達ロッドは、先端部が前記開口部を通して前記トレース溝内に配置され、前記ロータリカムの回転に伴って前記開口部に沿って移動し、前記ロータリカムの回転運動を前記可動部材の往復運動に変換する
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項１３】
請求項１２記載のポンプ装置において、
前記管状部材の長手方向における前記対向部材の両側にそれぞれ、前記管状部材の閉塞および開放を行うバルブ手段を備え、
前記ロータリカムの外周には、前記２つの対向部材の前記往復スライド動作に同期して前記バルブ手段の動作を制御するための外縁部が設けられた
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項１４】
弾性体からなる管状部材の少なくとも２箇所を閉塞および開放するバルブ手段と、
前記少なくとも２箇所の間に配置され、前記管状部材に圧力を加えて前記管状部材の断面形状を変化させる加圧手段と
を備え、
前記加圧手段は、前記管状部材の長手方向に沿って対向して配置される２つの対向部材を有し、
前記２つの対向部材にはそれぞれ、互いに対向する面に、互いに対向することで前記管状部材を断面方向に収容できる空間を形成する溝が設けられ、
前記２つの対向部材は、前記互いに対向する面に沿って少なくとも一方が他方に対して相対的にスライド動作して、前記溝が互いに対向して前記空間を形成することにより前記管状部材の内部に流体が導入された状態を保持する流体保持位置と、前記溝の位置が互いにずれることにより前記管状部材の断面形状を変化させて前記管状部材の内部に導入された流体を前記管状部材から排出させる流体排出位置と、の間で往復動作をし、
前記２つの対向部材は、前記スライド動作において前記互いに対向する面と直交する方向への相対的な移動が可能であり、前記溝の位置が互いにずれるときには、前記溝のうちの一方の溝の周辺部が他方の溝の内部に進入する進入動作をする
ことを特徴とするポンプ装置。
【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２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【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】
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【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【公開番号】特開２０１３−６０８１３（Ｐ２０１３−６０８１３Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７８７４（Ｐ２０１１−１９７８７４）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（７１１０１０１９４）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（７１１０１０１９４）
【Ｆターム（参考）】
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