流体輸送装置
【課題】高精度な流体輸送量の流体輸送装置を実現する。
【解決手段】流体輸送装置１は、回転体としてのカム２０と、流路枠１４の側面に形成され、カム２０の回転軸Ｐ１と同心円で形成される円弧状の流路壁１６と、シート状の弾性部材９０と、で形成される輸送流路１５と、カム２０と弾性部材９０の間に配置され、カム２０の回転により弾性部材９０を変形させて輸送流路１５を上流側から下流側に閉塞と開放を順次繰り返すフィンガー４０〜４６と、を有する。このような構成により、輸送流路１５の断面積の寸法精度が向上し、輸送流路の断面積の変動に起因する流体の輸送量の変動を抑制でき、流体輸送量の精度を高めることができる。
【解決手段】流体輸送装置１は、回転体としてのカム２０と、流路枠１４の側面に形成され、カム２０の回転軸Ｐ１と同心円で形成される円弧状の流路壁１６と、シート状の弾性部材９０と、で形成される輸送流路１５と、カム２０と弾性部材９０の間に配置され、カム２０の回転により弾性部材９０を変形させて輸送流路１５を上流側から下流側に閉塞と開放を順次繰り返すフィンガー４０〜４６と、を有する。このような構成により、輸送流路１５の断面積の寸法精度が向上し、輸送流路の断面積の変動に起因する流体の輸送量の変動を抑制でき、流体輸送量の精度を高めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微量な流体を低速で輸送する流体輸送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体を低速で輸送する装置として蠕動駆動方式のポンプがある。蠕動駆動方式のポンプとしては、流体の輸送流路である弾性を有するチューブを複数のフィンガーで上流側から下流側に押圧して液体を送出する構造のものがある（例えば、特許文献１参照）。
あるいは、回転体に取り付けられた複数のローラーによりチューブを上流側から下流側に押圧して液体を送出する構造のものもある（例えば、特許文献２参照）。
これらのポンプは共に、弾性を有するチューブを押圧することで送液することからチューブポンプと呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５１５５５７号公報
【特許文献２】特開平２−２８０７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
微量の液体を送液する場合、前述した特許文献１や特許文献２によるチューブポンプでは、チューブを押圧して送液する構造のため、チューブ内径の寸法の製造上の変動が送液量の精度に直接影響する。しかし、弾性を有するチューブの内径の精度を確保することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る流体輸送装置は、回転体と、流路枠側面に前記回転体の回転軸と同心円で形成される円弧状の溝と、前記溝の前記回転体方向の開口部を封止するシート状の弾性部材と、で形成される流体の輸送流路と、前記回転体と前記弾性部材の間に配置され、前記回転体の回転により前記弾性部材を変形させて前記輸送流路を上流側から下流側に閉塞と開放を順次繰り返す複数の押圧部材と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、輸送流路を流路枠に形成される溝とシート状の弾性部材で構成している。従来の弾性を有するチューブの内径精度に比べ、溝は射出成形等の手段により高精度で形成可能であることと、シート状の弾性部材は輸送流路の寸法変動にほとんど影響しないことから、輸送流路の断面積精度が向上し、輸送流路の断面積変動に起因する流体の輸送量の変動を抑制できるという効果がある。つまり、流体輸送量の精度を高めることができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記複数の押圧部材に形成され前記弾性部材を押圧する押圧部を有し、前記押圧部が前記溝の流体流動方向に対して垂直な断面形状に倣った形状を有していることが好ましい。
【０００９】
押圧部材の押圧部を上述のような形状にすることで、輸送流路を確実に閉塞することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記押圧部が弾性を有していることが好ましい。
【００１１】
押圧部材の押圧部が弾性を有していれば、弾性部材を押圧するときに溝の形状に押圧部の形状が馴染みやすく、より一層確実に輸送流路を閉塞することができるという効果がある。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記押圧部が、前記弾性部材が固着される前記溝の周縁面を押圧する鍔部を有していることが好ましい。
【００１３】
押圧部材により輸送流路を閉塞するとき、溝と弾性部材との固着境界部に極小さい空間ができ閉塞しきれないことが考えられる。このような場合、所定の輸送量を確保できないことがあるが、上述のような鍔部を設けることにより固着境界部も閉塞可能となり、所定の輸送量を確保できるようになる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記溝を構成する流路壁の流体流動方向に対して垂直な断面形状が、略円弧形状を有していることが好ましい。
【００１５】
溝の形状は特に限定されず四角形や台形でもよいが、略円弧状にすることで溝形状を簡単にできる。また、溝形状が四角形や台形の場合、辺の交差部には角部が形成される。弾性部材により輸送流路を閉塞する際、角部に極微小な隙間が発生することが考えられる。そこで、流路壁を略円弧状にすれば角部が形成されることなく隙間を排除し、より確実に輸送流路を閉塞できる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記輸送流路が、前記溝と前記弾性部材とを前記弾性部材が固着される前記溝の周縁面に対して略対称形となるよう形成されていることが好ましい。
【００１７】
このような構成では、輸送流路は、溝と、溝の断面形状とほぼ同じ凹部を有する形状の弾性部材とから構成される。弾性部材が単純なシート状の場合、押圧部材で弾性部材を押圧して輸送流路を閉塞するときには、弾性部材を引き伸ばすように押圧する。よって、押圧部材の押圧力は大きくなる。しかし、弾性部材を溝の形状と同形状にすれば、弾性部材の引き伸ばし量は少なくてすみ、押圧部材の押圧力が小さくても確実に輸送流路を閉塞できる。また、弾性部材の耐久性が向上するという効果がある。
【００１８】
［適用例７］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記輸送流路が、前記流路枠の外周側面に形成されていることが好ましい。
【００１９】
このようにすれば、溝の形成が容易になると共に、弾性部材の固着作業が容易になるという効果がある。
【００２０】
［適用例８］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記流路枠が、前記輸送流路と、前記溝を構成する前記流路壁を貫通にする流体の流入流路及び吐出流路を有し、前記流入流路は前記輸送流路の最上流側に、前記吐出流路は前記輸送流路の最下流側に配置されていることが好ましい。
【００２１】
このような構成によれば、円弧状の輸送流路の延長上に流入流路及び吐出流路を形成するよりも、流路枠に流入流路と吐出流路とを孔によって形成することが可能で構造を単純化できる。また、輸送流路と流入流路と吐出流路とを流路枠のみに形成できるため、輸送対象流体が生体内に注入する薬液の場合には、薬液に接触する構成要素を含む流路枠を交換使用とすれば、安全性を高めると共に、他の構成要素は繰り返し使用することが可能でランニングコストを低減できるという効果がある。
【００２２】
［適用例９］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記回転体がカムであって、前記複数の押圧部材が、前記カムの回転軸方向から放射状に配置されると共に、前記カムによって押動されるフィンガーであることが好ましい。
【００２３】
このような構成によれば、フィンガーの蠕動運動により流体を輸送することができ、フィンガーは、弾性部材を垂直方向に押圧するため、カムの回転負荷が小さく構成要素の小型化が可能となり、よって流体輸送装置の小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１に係る流体輸送装置の一部を示す平面図。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ｐ１−Ａ切断面を示す部分断面図、（ｂ）はフィンガーの一部を示す斜視図。
【図３】実施形態１に係る輸送流路の閉塞状態を示す部分断面図。
【図４】実施形態１の変形例に係るフィンガーを示す部分斜視図。
【図５】実施形態２に係る流体輸送装置を示し、（ａ）は図１のＡ−Ｐ１−Ａ切断面を示す部分断面図、（ｂ）はフィンガーの一部を示す斜視図。
【図６】実施形態２の変形例に係るフィンガーを示す部分斜視図。
【図７】実施形態３に係る輸送流路を示す部分断面図。
【図８】実施形態４に係る流体輸送装置を示す平面図。
【図９】図８のＢ−Ｐ１−Ｂ切断面を示す断面図。
【図１０】図８のＤ−Ｐ２−Ｄ切断面を示す断面図。
【図１１】実施形態５に係るフィンガーを示し、（ａ）は実施例１を示す正面図、（ｂ）は実施例２を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。なお、以下の実施形態にて説明する流体輸送装置は、微量な薬液を生体に低速で注入するための装置を例示している。
（実施形態１）
【００２６】
図１は、実施形態１に係る流体輸送装置の一部を示す平面図、図２（ａ）は図１のＡ−Ｐ１−Ａ切断面を示す部分断面図、図２（ｂ）はフィンガーの一部を示す斜視図である。なお、図１は、主たる機能要素を透視して示す機能説明図である。図１、図２において、流体輸送装置１は、薬液を収容するリザーバー１１と、回転体としてのカム２０と、流体の輸送流路１５が形成される流路枠１４と、輸送流路１５とカム２０の間にあってカム２０の回転軸Ｐ１方向から等間隔で放射状に配置される押圧部材としての複数のフィンガー４０〜４６とから構成されている。
【００２７】
なお、図示は省略するが、流体輸送装置１には、駆動源としての駆動装置と、駆動装置の駆動をカム２０まで所定の減速比で伝達する伝達機構と、駆動装置の制御を行う制御回路と、制御回路に電力を与える電源としての小型電池と、が含まれる。
【００２８】
リザーバー１１は、流体の収容量によって容積が変化するような弾性を有する樹脂製の容器であって、接続管８１によって輸送流路１５に連通されている。
【００２９】
カム２０は、円盤状の形状を有し外周側面がカム面であって、最外周部にフィンガー押圧面２１ａ〜２１ｄが形成されている。フィンガー押圧面２１ａ〜２１ｄは、回転軸Ｐ１から等距離の同心円上に形成される。フィンガー押圧面２１ａとフィンガー押圧面２１ｂ、フィンガー押圧面２１ｂとフィンガー押圧面２１ｃ、フィンガー押圧面２１ｃとフィンガー押圧面２１ｄ、及びフィンガー押圧面２１ｄとフィンガー押圧面２１ａ、の周方向ピッチと外形形状は等しく形成されている。
【００３０】
カム２０は、カム歯車７６と共にカム軸７５に固定された状態で第１機枠１２と第２機枠１３とによって回転可能に支持されている（図２（ａ）参照）。カム２０は、カム歯車７６を介して前述した駆動装置の回転をカム２０に伝達し、カム２０は回転軸Ｐ１を回転中心として矢視Ｒ方向に回転する（図１、参照）。
【００３１】
フィンガー押圧面２１ａ〜２１ｄのそれぞれは、フィンガー押圧斜面２２と回転軸Ｐ１を中心とする同心円上の円弧部２３とが連続して形成されている。この円弧部２３は、フィンガー４０〜４６を押圧しない位置に設けられる。
【００３２】
また、フィンガー押圧面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄそれぞれの一方の端部と円弧部２３とは、回転軸Ｐ１から延長した直線部２４で結ばれている。
【００３３】
流体の輸送流路１５は、流路枠１４の外周側面に形成され、カム２０の回転軸Ｐ１と同心円となる円弧状の溝１６と、溝１６のカム２０に対向する方向の開口部を封止するシート状の弾性部材９０と、で形成されている。溝１６は、流路壁１６ｃと、斜面部１６ａ，１６ｂによって形成されており、本実施形態では台形形状の場合を例示している。なお、輸送流路１５の延長上のリザーバー１１側の端部は流入流路１７に連通し、他方の端部は吐出流路１８に連通している。なお、流入流路側を上流側、吐出流路側を下流側と表す。
【００３４】
弾性部材９０は、前述した溝１６の周縁面１６ｄに固着されており、溝１６のカム２０側の開口部を密閉する。輸送流路１５は、溝１６と弾性部材９０によって構成されている。
【００３５】
また、弾性部材９０は、フィンガー４０〜４６によって流路壁１６ｃと斜面部１６ａ，１６ｂに密着するまで変形可能な弾性を有している。また、弾性部材９０は、カム２０によるフィンガー４０〜４６の押圧状態が解除されたときにフィンガー４０〜４６を回転軸Ｐ１方向に輸送流路１５を開放する位置まで移動させる弾性力を有する。
【００３６】
輸送流路１５は、図１に示すように、少なくとも最上流側のフィンガー４０の押圧範囲から最下流側のフィンガー４６の押圧範囲に至る範囲に形成され、最上流側は流入流路１７に、最下流側は吐出流路１８に連通される。
【００３７】
流入流路１７と吐出流路１８はそれぞれ、流路枠１４の上面側から溝を形成し、第２機枠１３によって封止される。なお、第２機枠１３以外の封止部材を用いて封止する構造としてもよい。流入流路１７は、接続管８１を介してリザーバー１１に連通されている。また、吐出流路１８は接続管８２を介して流体輸送装置１の外部に導出されている。薬液を生体内に注入する場合には、接続管８２に注入チューブ（図示せず）がさらに挿着される。
【００３８】
次に、フィンガー４０〜４６の形状について図２を参照して説明する。フィンガー４０〜４６は同じ形状のため、フィンガー４４を例示して説明する。なお、図２（ａ）は、フィンガー４４が弾性部材９０を押圧しない状態、つまり輸送流路１５が開放されている状態を表している。フィンガー４４は、棒状の軸部４４ａと、軸部４４ａの弾性部材９０側に形成される押圧部４４ｃと、カム２０側に形成されるカム当接部４４ｂとから構成されている。軸部４４ａの断面形状は四角形または円形であって、カム当接部４４ｂは滑らかに丸められている。
【００３９】
なお、軸部４４ａの断面形状は円形でも四角形でもよいが、四角形の場合には、カム当接部４４ｂは平面視して略円形に滑らかに丸められる。
【００４０】
押圧部４４ｃは、図２（ｂ）に示すように略四角形の鍔状をなし、流路壁１６ｃと同心円である押圧面４４ｄと、斜面部１６ａ，１６ｂと同じ角度の斜面部４４ｅ，４４ｆを有する。よって、押圧部４４ｃ（押圧面４４ｄと斜面部４４ｅ，４４ｆ）は、輸送流路１５（流路壁１６ｃと斜面部１６ａ，１６ｂ）に倣った形状（略相似形）を有している。
【００４１】
フィンガー４０〜４６は、第１機枠１２に形成されたフィンガー装着溝１２ａに装着され、第２機枠１３によって上部を覆うことによって、軸方向に進退可能に保持される。なお、フィンガー４０〜４６の保持は、第２機枠１３以外の専用の保持部材を用いる構造としてもよい。
【００４２】
次に、輸送流路１５の閉塞について図３を参照して説明する。
図３は、実施形態１に係る輸送流路の閉塞状態を示す部分断面図である。フィンガー４４を例示して説明する。また、図１も参照する。フィンガー４４は、カム２０のフィンガー押圧面２１ｄがフィンガー４４を押動する位置まで達すると、フィンガー４４の押圧部４４ｃによって弾性部材９０が輸送流路１５を閉塞する。カム２０がさらに回転してフィンガー押圧面２１ｄとカム当接部４４ｂとの係合が解除されると、弾性部材９０の弾性力によってフィンガー４４はカム２０側に押し戻され、輸送流路１５は開放される（図２（ａ）で表す状態）。
【００４３】
続いて、流体輸送装置の流体輸送に係る作用について図１〜図３を参照して説明する。カム２０は、駆動装置と、駆動装置の駆動をカム２０まで所定の減速比で伝達する伝達機構を介してカム歯車７６を回転する。カム歯車７６はカム２０と一体化されているのでカム２０は矢視Ｒ方向に回転され、フィンガー押圧面２１ｄでフィンガー４４を押動する。この際、フィンガー４４は弾性部材９０を変形させて輸送流路１５を閉塞している。
【００４４】
フィンガー４５はフィンガー押圧面２１ｄとフィンガー押圧斜面２２との接合部に当接しており、輸送流路１５を閉塞している。また、フィンガー４６はフィンガー押圧斜面２２上で弾性部材９０を押圧しているが、フィンガー４４の押圧量より小さく、輸送流路１５を完全には圧閉していない。
【００４５】
フィンガー４０〜４３は、カム２０の円弧部２３またはフィンガー押圧斜面２２の範囲にあり、押動されない初期位置にある。
この位置から、さらにカム２０を矢視Ｒ方向に回転すると、カム２０のフィンガー押圧面２１ｄによって、フィンガー４５，４６の順で押動して輸送流路１５を閉塞していく。フィンガー４４はフィンガー押圧面２１ｄから解除され輸送流路１５は開放される。輸送流路１５には開放される位置または、まだ閉塞されていない位置に流体が流入している。
【００４６】
カム２０をさらに回転すると、フィンガー押圧斜面２２が、フィンガー４０，４１，４２，４３の順に流体の上流側から下流側に順次押圧していき、フィンガー押圧面２１ｃに達したときに輸送流路１５を閉塞する。
【００４７】
このような動作を繰り返すことにより、流体をリザーバー１１から吐出流路１８向けて輸送し吐出する。
【００４８】
従って、本実施形態によれば、流路枠１４に形成される溝１６とシート状の弾性部材９０により輸送流路１５を構成している。従来の弾性を有するチューブの内径精度に比べ、溝１６は射出成形等の手段により高精度で形成可能であることと、シート状の弾性部材９０は輸送流路１５の寸法変動にほとんど影響しないことから、輸送流路１５の断面積精度が向上し、輸送流路１５の断面積の変動に起因する流体の輸送量の変動を抑制できるという効果がある。つまり、流体輸送量の精度を高めることができる。
【００４９】
また、フィンガー４０〜４６の各押圧部（押圧部４４ｃを例示）が、輸送流路１５の溝１６（流路壁１６ｃ及び斜面部１６ａ，１６ｂ）に倣った形状を有していることから、弾性部材９０が溝１６の内壁に密接し、輸送流路１５を隙間なく閉塞することができる。
【００５０】
また、図１に示すように、輸送流路１５を流路枠１４の外周側面に形成している。このようにすれば、流路枠１４を射出成形で成形する場合には、溝１６を高精度で形成でき、溝を切削加工することも可能になる。また、弾性部材９０の固着作業が容易になるという効果がある。
【００５１】
なお、本実施形態の技術思想は、複数のフィンガーを特許文献２に記載の複数のローラーに置き換えた構造にも適合可能であるが、ローラーにより輸送流路を閉塞する場合、弾性部材を流体の輸送方向（回転体の回転方向）に押し伸ばし変形させることがある。しかし、本実施形態では、フィンガーにより弾性部材を略垂直方向に押圧するため、上述のように弾性部材を変形させることがないという特長を有している。
（実施形態１の変形例）
【００５２】
続いて、実施形態１の変形例について図面を参照して説明する。この変形例はフィンガー４０〜４６の各押圧部が、弾性部材９０が固着される溝１６の周縁面１６ｄを押圧する鍔部を有していることを特徴とするよって、前述した実施形態１（図２（ｂ）、参照）との相違箇所を、図２（ｂ）と同じ機能部には同じ符号を付して説明する。
図４は、実施形態１の変形例に係るフィンガーを示す部分斜視図である。なお、複数のフィンガーのうち、フィンガー４４を例示している。フィンガー４４には、軸部４４ａの先端部に押圧部４４ｃが形成されている。
【００５３】
押圧部４４ｃは、流路壁１６ｃと同心円である押圧面４４ｄと、斜面部１６ａ，１６ｂと同じ角度の斜面部４４ｅ，４４ｆを有し、さらに斜面部４４ｅ，４４ｆに連続する鍔部４４ｇ，４４ｈを有している。押圧面４４ｄと斜面部１６ａ，１６ｂとは、実施形態１（図２（ｂ）、参照）と同じ形状である。
【００５４】
鍔部４４ｇ，４４ｈは、弾性部材９０が固着される溝１６の周縁面１６ｄの少なくとも一部押圧する範囲に突設されている。従って、鍔部４４ｇ，４４ｈの弾性部材９０側の平面視形状は、周縁面１６ｄと同心円となる形状を有する。
【００５５】
フィンガー４０〜４６のいずれかにより輸送流路１５を閉塞するとき、溝１６と弾性部材９０との固着境界部に極小さい隙間ができ閉塞しきれないことが考えられる。このような場合、所定の輸送量を確保できないことがあるが、上述のような鍔部４４ｇ，４４ｈを設けることにより固着境界部も閉塞可能となり、上述の隙間を排除でき所定の流体輸送量を確保できるようになる。また、弾性部材９０を押圧するときにおいて弾性部材９０の固着強度の補強効果もある。
（実施形態２）
【００５６】
次に、実施形態２について図面を参照して説明する。実施形態２は、輸送流路の流路壁の流体流動方向に対して垂直な断面形状が、円弧形状を有していることを特徴としている。よって、実施形態１との相違箇所を中心に、同じ機能部には同じ符号を付して説明する。なお、フィンガー４４を例示している。
【００５７】
図５は、実施形態２に係る流体輸送装置を示し、（ａ）は図１のＡ−Ｐ１−Ａ切断面を示す部分断面図、（ｂ）はフィンガーの一部を示す斜視図である。図５（ａ），（ｂ）において、輸送流路１５は、流路枠１４に形成される溝１６と弾性部材９０によって形成されている。溝１６は、断面形状が円弧状の流路壁１６ｃによって形成されている。
【００５８】
フィンガー４４は、棒状の軸部４４ａと、軸部４４ａの弾性部材９０側に形成される押圧部４４ｃと、カム２０側に形成されるカム当接部４４ｂとから構成されている。押圧部４４ｃは、図５（ｂ）に示すように略四角形の鍔状をなし、流路壁１６ｃの形状に倣った押圧面４４ｄを有している。具体的には、押圧面４４ｄは平面視して流路壁１６ｃと同心円の円弧と、流路壁１６ｃの断面の円弧形状と、が合成された曲面から構成されている。
【００５９】
輸送流路１５が実施形態１のように断面形状が四角形や台形の場合、輸送流路１５を形成する辺の交差部、弾性部材９０との固着境界部には角部が形成される。これら角部は、弾性部材９０により閉塞する際、微小な隙間が発生することが考えられる。もし、このような隙間が発生すると流体輸送量に誤差や変動が発生する。そこで、流路壁１６ｃの断面形状を略円弧状にすれば角部が形成されることなく、より確実に輸送流路１５を閉塞でき、正確な流体輸送量を維持することができる。
（実施形態２の変形例）
【００６０】
続いて、実施形態２の変形例について図面を参照して説明する。実施形態１の変形例と同様に、フィンガー４０〜４６の各押圧部が、弾性部材９０が固着される溝１６の周縁面１６ｄを押圧する鍔部を有していることを特徴とするよって、前述した実施形態２（図５（ｂ）、参照）との相違箇所を、図５（ｂ）と同じ符号を付して説明する。
【００６１】
図６は、実施形態２の変形例に係るフィンガーを示す部分斜視図である。なお、複数のフィンガーのうち、フィンガー４４を例示している。フィンガー４４は、軸部４４ａの先端部に押圧部４４ｃが形成されている。押圧部４４ｃは、前述した実施形態２と同形状である押圧面４４ｄと、押圧面４４ｄに連続する鍔部４４ｇ，４４ｈを有している。
【００６２】
鍔部４４ｇ，４４ｈは、弾性部材９０が固着される溝１６の周縁面１６ｄ（図５、参照）の少なくとも一部を押圧する範囲に突設されている。従って、鍔部４４ｇ，４４ｈの平面視形状は、周縁面１６ｄと同心円となる形状を有する。
【００６３】
このような構造にすれば、前述した実施形態２の角部を排除することによる効果と、実施形態１の変形例による鍔部４４ｇ，４４ｈを有する効果と、を有する流体輸送装置１を実現できる。
なお、流路壁１６ｃを略円弧状にすれば形状を単純化でき、よって製造しやすくなるため、寸法精度も向上する。
（実施形態３）
【００６４】
次に、実施形態３について図面を参照して説明する。前述した実施形態１及び実施形態２は、輸送流路を形成する弾性部材がシート状であることに対して、輸送流路が、流路枠に形成される溝と弾性部材とが、溝の周縁面に対して略対称形となるよう形成されていることに特徴を有する。よって、実施形態１と実施形態２との相違箇所について説明する。
【００６５】
図７は、実施形態３に係る輸送流路を示す部分断面図である。輸送流路１５は、流路枠１４に形成された断面が円弧状の流路壁１６ｃからなる溝１６と、弾性部材９０の凹部９１によって形成されている。凹部９１は、シート状の弾性部材９０を加熱型押し成形、または射出成形等によって成形することが可能である。流路枠１４の流路壁１６ｃと弾性部材９０の凹部９１とは、溝１６の周縁面１６ｄに対して略対称形となるような形状を有している。
【００６６】
図７では、このような輸送流路１５を閉塞するフィンガーとして実施形態２によるフィンガー４４を例示しており、押圧部４４ｃの押圧面４４ｄの断面形状は、流路壁１６ｃに倣った曲面によって構成されている。
【００６７】
ここで、フィンガー４４で弾性部材９０を押圧すると凹部９１の表面が流路壁１６ｃに密接し、輸送流路１５が閉塞される。
【００６８】
なお、図７では、押圧面４４ｄは断面形状を実施形態２による円弧状（曲面）としたが、実施形態１による台形形状としてもよい。また、実施形態１及び実施形態２それぞれの変形例による鍔部４４ｇ，４４ｈをも設ける構造とすればなおよい。
【００６９】
このような構成では、輸送流路１５は、流路壁１６断面形状と略対称となる弾性部材９０の凹部９１とから構成される。弾性部材９０が単純なシート状部材の場合、フィンガーで弾性部材９０を押圧して輸送流路１５を閉塞するときには、弾性部材９０を引き伸ばすように押圧する。よって、弾性部材９０の押圧力は大きくなる。しかし、弾性部材９０に凹部９１を設けるようにすれば、弾性部材９０の閉塞時における引き伸ばし量は少なくてすみ、フィンガー４０〜４６の押圧力が小さくても確実に輸送流路１５を閉塞できる。また、弾性部材９０の耐久性が向上するという効果がある。
（実施形態４）
【００７０】
次に、実施形態４について図面を参照して説明する。前述した実施形態１が、輸送流路１５の延長上に流入流路１７と吐出流路１８とが連通されていることに対し、実施形態４は、輸送流路１５に対して略垂直方向に流入流路１７と吐出流路１８とが連通されていることを特徴としている。よって、実施形態１との相違箇所を中心に説明する。なお、実施形態１と同じ機能を有する要素には同じ符号を付している。
【００７１】
図８は、実施形態４に係る流体輸送装置を示す平面図、図９は図８のＢ−Ｐ１−Ｂ切断面を示す断面図、図１０はＤ−Ｐ２−Ｄ切断面を示す断面図である。なお、輸送流路１５及びフィンガー４０〜４６は実施形態１によるものを例示している。図８、図９において、流入流路１７は、輸送流路１５の最上流側のフィンガー４０の延長方向位置において、流路壁１６ｃを貫通する孔によって輸送流路１５と、流体溜まり１９ａに連通されている。
【００７２】
流体溜まり１９ａは接続管８１によりリザーバー１１に連通されている。流体溜まり１９ａは、流入流路１７の垂直上方から孔１９を開設し、封止部材８３で流入流路１７の断面積を確保しつつ封止することで形成される。
【００７３】
接続管８１は、２段構造であって、細管部が流体溜まり１９ａまで接続され、太管部分がリザーバー１１との接続部８１ａには、リザーバー１１から突設された接続部１１ａが接続されている。このような構造により、リザーバー１１と輸送流路１５とが連通される。接続管８１は、流路枠１４の側面壁１４ｂと略垂直に挿着されている。
なお、流入流路１７の開設位置は、輸送流路１５のフィンガー４０より上流側であればよく、図示した位置に限定されない。
【００７４】
続いて、吐出流路１８の構成について説明する。図８、図１０において、吐出流路１８は、輸送流路１５の最下流側のフィンガー４６の延長方向位置において、流路壁１６ｃを貫通する孔によって形成されている。吐出流路１８は、流路枠１４の外周側壁１４ａに略垂直に開設される孔によって構成され、接続管８２が挿着されて外部に延在されている。
【００７５】
なお、接続管８２を流入流路側の接続管８１と同様な構造とし、輸送流路１５に直接連通させる構造としてもよい。また、吐出流路１８の開設位置は、輸送流路１５のフィンガー４６より下流側であればよく、図示した位置に限定されない。
【００７６】
従って、本実施形態では、流路枠１４に弾性部材９０を含む輸送流路１５と、接続管８１を含む流入流路１７と、接続管８２を含む吐出流路１８と、が一体でユニット化されており、さらにリザーバー１１が接続されていることになる。
【００７７】
このような構成によれば、流路枠１４に流入流路１７と吐出流路１８とを孔によって形成することが可能で構造を単純化できる。また、輸送流路１５と流入流路１７と吐出流路１８とを流路枠１４に形成できるため、輸送対象流体が生体内に注入する薬液の場合には、薬液に接触する流路枠ユニットを交換使用とすればよく安全性を高めると共に、他の構成要素を繰り返し使用とすれば、ランニングコストを低減できるという効果がある。
（実施形態５）
【００７８】
続いて、実施形態５に係る流体輸送装置について図面を参照して説明する。実施形態５は、フィンガーの構成に係り、弾性部材を押圧する押圧部が弾性を有していることを特徴としている。
図１１は、実施形態５に係るフィンガーを示す正面図であり、（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２を示している。
【００７９】
まず、実施例１について説明する。７個のフィンガーは同じ形状を有しているので、フィンガー６０として説明する。フィンガー６０は、軸部６１と鍔状の押圧部６２とから構成されている。押圧部６２は弾性を有する材料により形成されており、軸部６１の一方の端部に開口された穴部６１ａに、軸部６２ａが挿着されている。
【００８０】
軸部６１は、カム２０によって輸送流路１５を閉塞する際に変形しない程度の剛性を有している。また、押圧部６２は、輸送流路１５を閉塞した際に、流路壁１６の形状に馴染む程度の弾性を有することが望ましい。
【００８１】
次に、実施例２について説明する。フィンガー６０は、軸部６１と鍔状の押圧部６２とを２種成形によって形成されている。押圧部６２は弾性を有する材料であって、軸部６１は、カム２０によって輸送流路１５を閉塞する際に変形しない程度の剛性を有している。
【００８２】
上述した実施例１及び実施例２では、フィンガー６０の押圧部６２が弾性を有していることから輸送流路１５を閉塞するときに輸送流路１５の流路壁１６ｃや斜面部１６ａ，１６ｂの形状に押圧部６２の形状が馴染みやすく、より一層確実に輸送流路を閉塞することができる。
【００８３】
また、押圧部６２が弾性を有していることから、カム２０を含むフィンガー、輸送流路１５の寸法変動を吸収し、過負荷により駆動が停止してしまうことを防止できるという効果もある。
【００８４】
なお、図１１では、実施形態１による構造を例示したが、実施形態２による構造や各変形例にも適用できる。
【００８５】
さらに、実施形態１〜実施形態５による流体輸送装置１は、回転体としてのカム２０と、押圧部材としてのフィンガー４０〜４６とにより、輸送流路１５を構成する弾性部材９０を押圧して、フィンガー４０〜４６の蠕動運動により流体を輸送する構造を例示して説明したが、前述した特許文献２のような回転体に取り付けられた複数のローラーによりチューブを上流側から下流側に押圧して液体を送出する構造にも適用可能である。
【００８６】
特許文献２による構造では、複数のローラーの回転側面に輸送流路に倣った形状の押圧部を形成することで実現できる。
【００８７】
なお、以上前述した実施形態１〜実施形態５による流体輸送装置１は、小型化、薄型化が可能で、微量流量を低速で連続的に輸送することができるため、生体内または生体表面に装着し、新薬の開発やドラッグデリバリーなどの医療用に好適である。また、様々な機械装置において、装置内、または装置外に搭載し、水や食塩水、薬液、油類、芳香液、インク、気体等の流体の輸送に利用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１…流体輸送装置、１４…流路枠、１５…輸送流路、１６…流路壁、２０…カム、４０〜４６…フィンガー、９０…弾性部材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微量な流体を低速で輸送する流体輸送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体を低速で輸送する装置として蠕動駆動方式のポンプがある。蠕動駆動方式のポンプとしては、流体の輸送流路である弾性を有するチューブを複数のフィンガーで上流側から下流側に押圧して液体を送出する構造のものがある（例えば、特許文献１参照）。
あるいは、回転体に取り付けられた複数のローラーによりチューブを上流側から下流側に押圧して液体を送出する構造のものもある（例えば、特許文献２参照）。
これらのポンプは共に、弾性を有するチューブを押圧することで送液することからチューブポンプと呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５１５５５７号公報
【特許文献２】特開平２−２８０７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
微量の液体を送液する場合、前述した特許文献１や特許文献２によるチューブポンプでは、チューブを押圧して送液する構造のため、チューブ内径の寸法の製造上の変動が送液量の精度に直接影響する。しかし、弾性を有するチューブの内径の精度を確保することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る流体輸送装置は、回転体と、流路枠側面に前記回転体の回転軸と同心円で形成される円弧状の溝と、前記溝の前記回転体方向の開口部を封止するシート状の弾性部材と、で形成される流体の輸送流路と、前記回転体と前記弾性部材の間に配置され、前記回転体の回転により前記弾性部材を変形させて前記輸送流路を上流側から下流側に閉塞と開放を順次繰り返す複数の押圧部材と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、輸送流路を流路枠に形成される溝とシート状の弾性部材で構成している。従来の弾性を有するチューブの内径精度に比べ、溝は射出成形等の手段により高精度で形成可能であることと、シート状の弾性部材は輸送流路の寸法変動にほとんど影響しないことから、輸送流路の断面積精度が向上し、輸送流路の断面積変動に起因する流体の輸送量の変動を抑制できるという効果がある。つまり、流体輸送量の精度を高めることができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記複数の押圧部材に形成され前記弾性部材を押圧する押圧部を有し、前記押圧部が前記溝の流体流動方向に対して垂直な断面形状に倣った形状を有していることが好ましい。
【０００９】
押圧部材の押圧部を上述のような形状にすることで、輸送流路を確実に閉塞することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記押圧部が弾性を有していることが好ましい。
【００１１】
押圧部材の押圧部が弾性を有していれば、弾性部材を押圧するときに溝の形状に押圧部の形状が馴染みやすく、より一層確実に輸送流路を閉塞することができるという効果がある。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記押圧部が、前記弾性部材が固着される前記溝の周縁面を押圧する鍔部を有していることが好ましい。
【００１３】
押圧部材により輸送流路を閉塞するとき、溝と弾性部材との固着境界部に極小さい空間ができ閉塞しきれないことが考えられる。このような場合、所定の輸送量を確保できないことがあるが、上述のような鍔部を設けることにより固着境界部も閉塞可能となり、所定の輸送量を確保できるようになる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記溝を構成する流路壁の流体流動方向に対して垂直な断面形状が、略円弧形状を有していることが好ましい。
【００１５】
溝の形状は特に限定されず四角形や台形でもよいが、略円弧状にすることで溝形状を簡単にできる。また、溝形状が四角形や台形の場合、辺の交差部には角部が形成される。弾性部材により輸送流路を閉塞する際、角部に極微小な隙間が発生することが考えられる。そこで、流路壁を略円弧状にすれば角部が形成されることなく隙間を排除し、より確実に輸送流路を閉塞できる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記輸送流路が、前記溝と前記弾性部材とを前記弾性部材が固着される前記溝の周縁面に対して略対称形となるよう形成されていることが好ましい。
【００１７】
このような構成では、輸送流路は、溝と、溝の断面形状とほぼ同じ凹部を有する形状の弾性部材とから構成される。弾性部材が単純なシート状の場合、押圧部材で弾性部材を押圧して輸送流路を閉塞するときには、弾性部材を引き伸ばすように押圧する。よって、押圧部材の押圧力は大きくなる。しかし、弾性部材を溝の形状と同形状にすれば、弾性部材の引き伸ばし量は少なくてすみ、押圧部材の押圧力が小さくても確実に輸送流路を閉塞できる。また、弾性部材の耐久性が向上するという効果がある。
【００１８】
［適用例７］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記輸送流路が、前記流路枠の外周側面に形成されていることが好ましい。
【００１９】
このようにすれば、溝の形成が容易になると共に、弾性部材の固着作業が容易になるという効果がある。
【００２０】
［適用例８］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記流路枠が、前記輸送流路と、前記溝を構成する前記流路壁を貫通にする流体の流入流路及び吐出流路を有し、前記流入流路は前記輸送流路の最上流側に、前記吐出流路は前記輸送流路の最下流側に配置されていることが好ましい。
【００２１】
このような構成によれば、円弧状の輸送流路の延長上に流入流路及び吐出流路を形成するよりも、流路枠に流入流路と吐出流路とを孔によって形成することが可能で構造を単純化できる。また、輸送流路と流入流路と吐出流路とを流路枠のみに形成できるため、輸送対象流体が生体内に注入する薬液の場合には、薬液に接触する構成要素を含む流路枠を交換使用とすれば、安全性を高めると共に、他の構成要素は繰り返し使用することが可能でランニングコストを低減できるという効果がある。
【００２２】
［適用例９］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記回転体がカムであって、前記複数の押圧部材が、前記カムの回転軸方向から放射状に配置されると共に、前記カムによって押動されるフィンガーであることが好ましい。
【００２３】
このような構成によれば、フィンガーの蠕動運動により流体を輸送することができ、フィンガーは、弾性部材を垂直方向に押圧するため、カムの回転負荷が小さく構成要素の小型化が可能となり、よって流体輸送装置の小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１に係る流体輸送装置の一部を示す平面図。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ｐ１−Ａ切断面を示す部分断面図、（ｂ）はフィンガーの一部を示す斜視図。
【図３】実施形態１に係る輸送流路の閉塞状態を示す部分断面図。
【図４】実施形態１の変形例に係るフィンガーを示す部分斜視図。
【図５】実施形態２に係る流体輸送装置を示し、（ａ）は図１のＡ−Ｐ１−Ａ切断面を示す部分断面図、（ｂ）はフィンガーの一部を示す斜視図。
【図６】実施形態２の変形例に係るフィンガーを示す部分斜視図。
【図７】実施形態３に係る輸送流路を示す部分断面図。
【図８】実施形態４に係る流体輸送装置を示す平面図。
【図９】図８のＢ−Ｐ１−Ｂ切断面を示す断面図。
【図１０】図８のＤ−Ｐ２−Ｄ切断面を示す断面図。
【図１１】実施形態５に係るフィンガーを示し、（ａ）は実施例１を示す正面図、（ｂ）は実施例２を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。なお、以下の実施形態にて説明する流体輸送装置は、微量な薬液を生体に低速で注入するための装置を例示している。
（実施形態１）
【００２６】
図１は、実施形態１に係る流体輸送装置の一部を示す平面図、図２（ａ）は図１のＡ−Ｐ１−Ａ切断面を示す部分断面図、図２（ｂ）はフィンガーの一部を示す斜視図である。なお、図１は、主たる機能要素を透視して示す機能説明図である。図１、図２において、流体輸送装置１は、薬液を収容するリザーバー１１と、回転体としてのカム２０と、流体の輸送流路１５が形成される流路枠１４と、輸送流路１５とカム２０の間にあってカム２０の回転軸Ｐ１方向から等間隔で放射状に配置される押圧部材としての複数のフィンガー４０〜４６とから構成されている。
【００２７】
なお、図示は省略するが、流体輸送装置１には、駆動源としての駆動装置と、駆動装置の駆動をカム２０まで所定の減速比で伝達する伝達機構と、駆動装置の制御を行う制御回路と、制御回路に電力を与える電源としての小型電池と、が含まれる。
【００２８】
リザーバー１１は、流体の収容量によって容積が変化するような弾性を有する樹脂製の容器であって、接続管８１によって輸送流路１５に連通されている。
【００２９】
カム２０は、円盤状の形状を有し外周側面がカム面であって、最外周部にフィンガー押圧面２１ａ〜２１ｄが形成されている。フィンガー押圧面２１ａ〜２１ｄは、回転軸Ｐ１から等距離の同心円上に形成される。フィンガー押圧面２１ａとフィンガー押圧面２１ｂ、フィンガー押圧面２１ｂとフィンガー押圧面２１ｃ、フィンガー押圧面２１ｃとフィンガー押圧面２１ｄ、及びフィンガー押圧面２１ｄとフィンガー押圧面２１ａ、の周方向ピッチと外形形状は等しく形成されている。
【００３０】
カム２０は、カム歯車７６と共にカム軸７５に固定された状態で第１機枠１２と第２機枠１３とによって回転可能に支持されている（図２（ａ）参照）。カム２０は、カム歯車７６を介して前述した駆動装置の回転をカム２０に伝達し、カム２０は回転軸Ｐ１を回転中心として矢視Ｒ方向に回転する（図１、参照）。
【００３１】
フィンガー押圧面２１ａ〜２１ｄのそれぞれは、フィンガー押圧斜面２２と回転軸Ｐ１を中心とする同心円上の円弧部２３とが連続して形成されている。この円弧部２３は、フィンガー４０〜４６を押圧しない位置に設けられる。
【００３２】
また、フィンガー押圧面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄそれぞれの一方の端部と円弧部２３とは、回転軸Ｐ１から延長した直線部２４で結ばれている。
【００３３】
流体の輸送流路１５は、流路枠１４の外周側面に形成され、カム２０の回転軸Ｐ１と同心円となる円弧状の溝１６と、溝１６のカム２０に対向する方向の開口部を封止するシート状の弾性部材９０と、で形成されている。溝１６は、流路壁１６ｃと、斜面部１６ａ，１６ｂによって形成されており、本実施形態では台形形状の場合を例示している。なお、輸送流路１５の延長上のリザーバー１１側の端部は流入流路１７に連通し、他方の端部は吐出流路１８に連通している。なお、流入流路側を上流側、吐出流路側を下流側と表す。
【００３４】
弾性部材９０は、前述した溝１６の周縁面１６ｄに固着されており、溝１６のカム２０側の開口部を密閉する。輸送流路１５は、溝１６と弾性部材９０によって構成されている。
【００３５】
また、弾性部材９０は、フィンガー４０〜４６によって流路壁１６ｃと斜面部１６ａ，１６ｂに密着するまで変形可能な弾性を有している。また、弾性部材９０は、カム２０によるフィンガー４０〜４６の押圧状態が解除されたときにフィンガー４０〜４６を回転軸Ｐ１方向に輸送流路１５を開放する位置まで移動させる弾性力を有する。
【００３６】
輸送流路１５は、図１に示すように、少なくとも最上流側のフィンガー４０の押圧範囲から最下流側のフィンガー４６の押圧範囲に至る範囲に形成され、最上流側は流入流路１７に、最下流側は吐出流路１８に連通される。
【００３７】
流入流路１７と吐出流路１８はそれぞれ、流路枠１４の上面側から溝を形成し、第２機枠１３によって封止される。なお、第２機枠１３以外の封止部材を用いて封止する構造としてもよい。流入流路１７は、接続管８１を介してリザーバー１１に連通されている。また、吐出流路１８は接続管８２を介して流体輸送装置１の外部に導出されている。薬液を生体内に注入する場合には、接続管８２に注入チューブ（図示せず）がさらに挿着される。
【００３８】
次に、フィンガー４０〜４６の形状について図２を参照して説明する。フィンガー４０〜４６は同じ形状のため、フィンガー４４を例示して説明する。なお、図２（ａ）は、フィンガー４４が弾性部材９０を押圧しない状態、つまり輸送流路１５が開放されている状態を表している。フィンガー４４は、棒状の軸部４４ａと、軸部４４ａの弾性部材９０側に形成される押圧部４４ｃと、カム２０側に形成されるカム当接部４４ｂとから構成されている。軸部４４ａの断面形状は四角形または円形であって、カム当接部４４ｂは滑らかに丸められている。
【００３９】
なお、軸部４４ａの断面形状は円形でも四角形でもよいが、四角形の場合には、カム当接部４４ｂは平面視して略円形に滑らかに丸められる。
【００４０】
押圧部４４ｃは、図２（ｂ）に示すように略四角形の鍔状をなし、流路壁１６ｃと同心円である押圧面４４ｄと、斜面部１６ａ，１６ｂと同じ角度の斜面部４４ｅ，４４ｆを有する。よって、押圧部４４ｃ（押圧面４４ｄと斜面部４４ｅ，４４ｆ）は、輸送流路１５（流路壁１６ｃと斜面部１６ａ，１６ｂ）に倣った形状（略相似形）を有している。
【００４１】
フィンガー４０〜４６は、第１機枠１２に形成されたフィンガー装着溝１２ａに装着され、第２機枠１３によって上部を覆うことによって、軸方向に進退可能に保持される。なお、フィンガー４０〜４６の保持は、第２機枠１３以外の専用の保持部材を用いる構造としてもよい。
【００４２】
次に、輸送流路１５の閉塞について図３を参照して説明する。
図３は、実施形態１に係る輸送流路の閉塞状態を示す部分断面図である。フィンガー４４を例示して説明する。また、図１も参照する。フィンガー４４は、カム２０のフィンガー押圧面２１ｄがフィンガー４４を押動する位置まで達すると、フィンガー４４の押圧部４４ｃによって弾性部材９０が輸送流路１５を閉塞する。カム２０がさらに回転してフィンガー押圧面２１ｄとカム当接部４４ｂとの係合が解除されると、弾性部材９０の弾性力によってフィンガー４４はカム２０側に押し戻され、輸送流路１５は開放される（図２（ａ）で表す状態）。
【００４３】
続いて、流体輸送装置の流体輸送に係る作用について図１〜図３を参照して説明する。カム２０は、駆動装置と、駆動装置の駆動をカム２０まで所定の減速比で伝達する伝達機構を介してカム歯車７６を回転する。カム歯車７６はカム２０と一体化されているのでカム２０は矢視Ｒ方向に回転され、フィンガー押圧面２１ｄでフィンガー４４を押動する。この際、フィンガー４４は弾性部材９０を変形させて輸送流路１５を閉塞している。
【００４４】
フィンガー４５はフィンガー押圧面２１ｄとフィンガー押圧斜面２２との接合部に当接しており、輸送流路１５を閉塞している。また、フィンガー４６はフィンガー押圧斜面２２上で弾性部材９０を押圧しているが、フィンガー４４の押圧量より小さく、輸送流路１５を完全には圧閉していない。
【００４５】
フィンガー４０〜４３は、カム２０の円弧部２３またはフィンガー押圧斜面２２の範囲にあり、押動されない初期位置にある。
この位置から、さらにカム２０を矢視Ｒ方向に回転すると、カム２０のフィンガー押圧面２１ｄによって、フィンガー４５，４６の順で押動して輸送流路１５を閉塞していく。フィンガー４４はフィンガー押圧面２１ｄから解除され輸送流路１５は開放される。輸送流路１５には開放される位置または、まだ閉塞されていない位置に流体が流入している。
【００４６】
カム２０をさらに回転すると、フィンガー押圧斜面２２が、フィンガー４０，４１，４２，４３の順に流体の上流側から下流側に順次押圧していき、フィンガー押圧面２１ｃに達したときに輸送流路１５を閉塞する。
【００４７】
このような動作を繰り返すことにより、流体をリザーバー１１から吐出流路１８向けて輸送し吐出する。
【００４８】
従って、本実施形態によれば、流路枠１４に形成される溝１６とシート状の弾性部材９０により輸送流路１５を構成している。従来の弾性を有するチューブの内径精度に比べ、溝１６は射出成形等の手段により高精度で形成可能であることと、シート状の弾性部材９０は輸送流路１５の寸法変動にほとんど影響しないことから、輸送流路１５の断面積精度が向上し、輸送流路１５の断面積の変動に起因する流体の輸送量の変動を抑制できるという効果がある。つまり、流体輸送量の精度を高めることができる。
【００４９】
また、フィンガー４０〜４６の各押圧部（押圧部４４ｃを例示）が、輸送流路１５の溝１６（流路壁１６ｃ及び斜面部１６ａ，１６ｂ）に倣った形状を有していることから、弾性部材９０が溝１６の内壁に密接し、輸送流路１５を隙間なく閉塞することができる。
【００５０】
また、図１に示すように、輸送流路１５を流路枠１４の外周側面に形成している。このようにすれば、流路枠１４を射出成形で成形する場合には、溝１６を高精度で形成でき、溝を切削加工することも可能になる。また、弾性部材９０の固着作業が容易になるという効果がある。
【００５１】
なお、本実施形態の技術思想は、複数のフィンガーを特許文献２に記載の複数のローラーに置き換えた構造にも適合可能であるが、ローラーにより輸送流路を閉塞する場合、弾性部材を流体の輸送方向（回転体の回転方向）に押し伸ばし変形させることがある。しかし、本実施形態では、フィンガーにより弾性部材を略垂直方向に押圧するため、上述のように弾性部材を変形させることがないという特長を有している。
（実施形態１の変形例）
【００５２】
続いて、実施形態１の変形例について図面を参照して説明する。この変形例はフィンガー４０〜４６の各押圧部が、弾性部材９０が固着される溝１６の周縁面１６ｄを押圧する鍔部を有していることを特徴とするよって、前述した実施形態１（図２（ｂ）、参照）との相違箇所を、図２（ｂ）と同じ機能部には同じ符号を付して説明する。
図４は、実施形態１の変形例に係るフィンガーを示す部分斜視図である。なお、複数のフィンガーのうち、フィンガー４４を例示している。フィンガー４４には、軸部４４ａの先端部に押圧部４４ｃが形成されている。
【００５３】
押圧部４４ｃは、流路壁１６ｃと同心円である押圧面４４ｄと、斜面部１６ａ，１６ｂと同じ角度の斜面部４４ｅ，４４ｆを有し、さらに斜面部４４ｅ，４４ｆに連続する鍔部４４ｇ，４４ｈを有している。押圧面４４ｄと斜面部１６ａ，１６ｂとは、実施形態１（図２（ｂ）、参照）と同じ形状である。
【００５４】
鍔部４４ｇ，４４ｈは、弾性部材９０が固着される溝１６の周縁面１６ｄの少なくとも一部押圧する範囲に突設されている。従って、鍔部４４ｇ，４４ｈの弾性部材９０側の平面視形状は、周縁面１６ｄと同心円となる形状を有する。
【００５５】
フィンガー４０〜４６のいずれかにより輸送流路１５を閉塞するとき、溝１６と弾性部材９０との固着境界部に極小さい隙間ができ閉塞しきれないことが考えられる。このような場合、所定の輸送量を確保できないことがあるが、上述のような鍔部４４ｇ，４４ｈを設けることにより固着境界部も閉塞可能となり、上述の隙間を排除でき所定の流体輸送量を確保できるようになる。また、弾性部材９０を押圧するときにおいて弾性部材９０の固着強度の補強効果もある。
（実施形態２）
【００５６】
次に、実施形態２について図面を参照して説明する。実施形態２は、輸送流路の流路壁の流体流動方向に対して垂直な断面形状が、円弧形状を有していることを特徴としている。よって、実施形態１との相違箇所を中心に、同じ機能部には同じ符号を付して説明する。なお、フィンガー４４を例示している。
【００５７】
図５は、実施形態２に係る流体輸送装置を示し、（ａ）は図１のＡ−Ｐ１−Ａ切断面を示す部分断面図、（ｂ）はフィンガーの一部を示す斜視図である。図５（ａ），（ｂ）において、輸送流路１５は、流路枠１４に形成される溝１６と弾性部材９０によって形成されている。溝１６は、断面形状が円弧状の流路壁１６ｃによって形成されている。
【００５８】
フィンガー４４は、棒状の軸部４４ａと、軸部４４ａの弾性部材９０側に形成される押圧部４４ｃと、カム２０側に形成されるカム当接部４４ｂとから構成されている。押圧部４４ｃは、図５（ｂ）に示すように略四角形の鍔状をなし、流路壁１６ｃの形状に倣った押圧面４４ｄを有している。具体的には、押圧面４４ｄは平面視して流路壁１６ｃと同心円の円弧と、流路壁１６ｃの断面の円弧形状と、が合成された曲面から構成されている。
【００５９】
輸送流路１５が実施形態１のように断面形状が四角形や台形の場合、輸送流路１５を形成する辺の交差部、弾性部材９０との固着境界部には角部が形成される。これら角部は、弾性部材９０により閉塞する際、微小な隙間が発生することが考えられる。もし、このような隙間が発生すると流体輸送量に誤差や変動が発生する。そこで、流路壁１６ｃの断面形状を略円弧状にすれば角部が形成されることなく、より確実に輸送流路１５を閉塞でき、正確な流体輸送量を維持することができる。
（実施形態２の変形例）
【００６０】
続いて、実施形態２の変形例について図面を参照して説明する。実施形態１の変形例と同様に、フィンガー４０〜４６の各押圧部が、弾性部材９０が固着される溝１６の周縁面１６ｄを押圧する鍔部を有していることを特徴とするよって、前述した実施形態２（図５（ｂ）、参照）との相違箇所を、図５（ｂ）と同じ符号を付して説明する。
【００６１】
図６は、実施形態２の変形例に係るフィンガーを示す部分斜視図である。なお、複数のフィンガーのうち、フィンガー４４を例示している。フィンガー４４は、軸部４４ａの先端部に押圧部４４ｃが形成されている。押圧部４４ｃは、前述した実施形態２と同形状である押圧面４４ｄと、押圧面４４ｄに連続する鍔部４４ｇ，４４ｈを有している。
【００６２】
鍔部４４ｇ，４４ｈは、弾性部材９０が固着される溝１６の周縁面１６ｄ（図５、参照）の少なくとも一部を押圧する範囲に突設されている。従って、鍔部４４ｇ，４４ｈの平面視形状は、周縁面１６ｄと同心円となる形状を有する。
【００６３】
このような構造にすれば、前述した実施形態２の角部を排除することによる効果と、実施形態１の変形例による鍔部４４ｇ，４４ｈを有する効果と、を有する流体輸送装置１を実現できる。
なお、流路壁１６ｃを略円弧状にすれば形状を単純化でき、よって製造しやすくなるため、寸法精度も向上する。
（実施形態３）
【００６４】
次に、実施形態３について図面を参照して説明する。前述した実施形態１及び実施形態２は、輸送流路を形成する弾性部材がシート状であることに対して、輸送流路が、流路枠に形成される溝と弾性部材とが、溝の周縁面に対して略対称形となるよう形成されていることに特徴を有する。よって、実施形態１と実施形態２との相違箇所について説明する。
【００６５】
図７は、実施形態３に係る輸送流路を示す部分断面図である。輸送流路１５は、流路枠１４に形成された断面が円弧状の流路壁１６ｃからなる溝１６と、弾性部材９０の凹部９１によって形成されている。凹部９１は、シート状の弾性部材９０を加熱型押し成形、または射出成形等によって成形することが可能である。流路枠１４の流路壁１６ｃと弾性部材９０の凹部９１とは、溝１６の周縁面１６ｄに対して略対称形となるような形状を有している。
【００６６】
図７では、このような輸送流路１５を閉塞するフィンガーとして実施形態２によるフィンガー４４を例示しており、押圧部４４ｃの押圧面４４ｄの断面形状は、流路壁１６ｃに倣った曲面によって構成されている。
【００６７】
ここで、フィンガー４４で弾性部材９０を押圧すると凹部９１の表面が流路壁１６ｃに密接し、輸送流路１５が閉塞される。
【００６８】
なお、図７では、押圧面４４ｄは断面形状を実施形態２による円弧状（曲面）としたが、実施形態１による台形形状としてもよい。また、実施形態１及び実施形態２それぞれの変形例による鍔部４４ｇ，４４ｈをも設ける構造とすればなおよい。
【００６９】
このような構成では、輸送流路１５は、流路壁１６断面形状と略対称となる弾性部材９０の凹部９１とから構成される。弾性部材９０が単純なシート状部材の場合、フィンガーで弾性部材９０を押圧して輸送流路１５を閉塞するときには、弾性部材９０を引き伸ばすように押圧する。よって、弾性部材９０の押圧力は大きくなる。しかし、弾性部材９０に凹部９１を設けるようにすれば、弾性部材９０の閉塞時における引き伸ばし量は少なくてすみ、フィンガー４０〜４６の押圧力が小さくても確実に輸送流路１５を閉塞できる。また、弾性部材９０の耐久性が向上するという効果がある。
（実施形態４）
【００７０】
次に、実施形態４について図面を参照して説明する。前述した実施形態１が、輸送流路１５の延長上に流入流路１７と吐出流路１８とが連通されていることに対し、実施形態４は、輸送流路１５に対して略垂直方向に流入流路１７と吐出流路１８とが連通されていることを特徴としている。よって、実施形態１との相違箇所を中心に説明する。なお、実施形態１と同じ機能を有する要素には同じ符号を付している。
【００７１】
図８は、実施形態４に係る流体輸送装置を示す平面図、図９は図８のＢ−Ｐ１−Ｂ切断面を示す断面図、図１０はＤ−Ｐ２−Ｄ切断面を示す断面図である。なお、輸送流路１５及びフィンガー４０〜４６は実施形態１によるものを例示している。図８、図９において、流入流路１７は、輸送流路１５の最上流側のフィンガー４０の延長方向位置において、流路壁１６ｃを貫通する孔によって輸送流路１５と、流体溜まり１９ａに連通されている。
【００７２】
流体溜まり１９ａは接続管８１によりリザーバー１１に連通されている。流体溜まり１９ａは、流入流路１７の垂直上方から孔１９を開設し、封止部材８３で流入流路１７の断面積を確保しつつ封止することで形成される。
【００７３】
接続管８１は、２段構造であって、細管部が流体溜まり１９ａまで接続され、太管部分がリザーバー１１との接続部８１ａには、リザーバー１１から突設された接続部１１ａが接続されている。このような構造により、リザーバー１１と輸送流路１５とが連通される。接続管８１は、流路枠１４の側面壁１４ｂと略垂直に挿着されている。
なお、流入流路１７の開設位置は、輸送流路１５のフィンガー４０より上流側であればよく、図示した位置に限定されない。
【００７４】
続いて、吐出流路１８の構成について説明する。図８、図１０において、吐出流路１８は、輸送流路１５の最下流側のフィンガー４６の延長方向位置において、流路壁１６ｃを貫通する孔によって形成されている。吐出流路１８は、流路枠１４の外周側壁１４ａに略垂直に開設される孔によって構成され、接続管８２が挿着されて外部に延在されている。
【００７５】
なお、接続管８２を流入流路側の接続管８１と同様な構造とし、輸送流路１５に直接連通させる構造としてもよい。また、吐出流路１８の開設位置は、輸送流路１５のフィンガー４６より下流側であればよく、図示した位置に限定されない。
【００７６】
従って、本実施形態では、流路枠１４に弾性部材９０を含む輸送流路１５と、接続管８１を含む流入流路１７と、接続管８２を含む吐出流路１８と、が一体でユニット化されており、さらにリザーバー１１が接続されていることになる。
【００７７】
このような構成によれば、流路枠１４に流入流路１７と吐出流路１８とを孔によって形成することが可能で構造を単純化できる。また、輸送流路１５と流入流路１７と吐出流路１８とを流路枠１４に形成できるため、輸送対象流体が生体内に注入する薬液の場合には、薬液に接触する流路枠ユニットを交換使用とすればよく安全性を高めると共に、他の構成要素を繰り返し使用とすれば、ランニングコストを低減できるという効果がある。
（実施形態５）
【００７８】
続いて、実施形態５に係る流体輸送装置について図面を参照して説明する。実施形態５は、フィンガーの構成に係り、弾性部材を押圧する押圧部が弾性を有していることを特徴としている。
図１１は、実施形態５に係るフィンガーを示す正面図であり、（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２を示している。
【００７９】
まず、実施例１について説明する。７個のフィンガーは同じ形状を有しているので、フィンガー６０として説明する。フィンガー６０は、軸部６１と鍔状の押圧部６２とから構成されている。押圧部６２は弾性を有する材料により形成されており、軸部６１の一方の端部に開口された穴部６１ａに、軸部６２ａが挿着されている。
【００８０】
軸部６１は、カム２０によって輸送流路１５を閉塞する際に変形しない程度の剛性を有している。また、押圧部６２は、輸送流路１５を閉塞した際に、流路壁１６の形状に馴染む程度の弾性を有することが望ましい。
【００８１】
次に、実施例２について説明する。フィンガー６０は、軸部６１と鍔状の押圧部６２とを２種成形によって形成されている。押圧部６２は弾性を有する材料であって、軸部６１は、カム２０によって輸送流路１５を閉塞する際に変形しない程度の剛性を有している。
【００８２】
上述した実施例１及び実施例２では、フィンガー６０の押圧部６２が弾性を有していることから輸送流路１５を閉塞するときに輸送流路１５の流路壁１６ｃや斜面部１６ａ，１６ｂの形状に押圧部６２の形状が馴染みやすく、より一層確実に輸送流路を閉塞することができる。
【００８３】
また、押圧部６２が弾性を有していることから、カム２０を含むフィンガー、輸送流路１５の寸法変動を吸収し、過負荷により駆動が停止してしまうことを防止できるという効果もある。
【００８４】
なお、図１１では、実施形態１による構造を例示したが、実施形態２による構造や各変形例にも適用できる。
【００８５】
さらに、実施形態１〜実施形態５による流体輸送装置１は、回転体としてのカム２０と、押圧部材としてのフィンガー４０〜４６とにより、輸送流路１５を構成する弾性部材９０を押圧して、フィンガー４０〜４６の蠕動運動により流体を輸送する構造を例示して説明したが、前述した特許文献２のような回転体に取り付けられた複数のローラーによりチューブを上流側から下流側に押圧して液体を送出する構造にも適用可能である。
【００８６】
特許文献２による構造では、複数のローラーの回転側面に輸送流路に倣った形状の押圧部を形成することで実現できる。
【００８７】
なお、以上前述した実施形態１〜実施形態５による流体輸送装置１は、小型化、薄型化が可能で、微量流量を低速で連続的に輸送することができるため、生体内または生体表面に装着し、新薬の開発やドラッグデリバリーなどの医療用に好適である。また、様々な機械装置において、装置内、または装置外に搭載し、水や食塩水、薬液、油類、芳香液、インク、気体等の流体の輸送に利用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１…流体輸送装置、１４…流路枠、１５…輸送流路、１６…流路壁、２０…カム、４０〜４６…フィンガー、９０…弾性部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、
流路枠側面に前記回転体の回転軸と同心円で形成される円弧状の溝と、前記溝の前記回転体方向の開口部を封止するシート状の弾性部材と、で形成される流体の輸送流路と、
前記回転体と前記弾性部材の間に配置され、前記回転体の回転により前記弾性部材を変形させて前記輸送流路を上流側から下流側に閉塞と開放を順次繰り返す複数の押圧部材と、
を有することを特徴とする流体輸送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体輸送装置において、
前記複数の押圧部材に形成され前記弾性部材を押圧する押圧部を有し、前記押圧部が前記溝の流体流動方向に対して垂直な断面形状に倣った形状を有していることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項３】
請求項２に記載の流体輸送装置において、
前記押圧部が弾性を有していることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の流体輸送装置において、
前記押圧部が、前記弾性部材が固着される前記溝の周縁面を押圧する鍔部を有していることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の流体輸送装置において、
前記溝を構成する流路壁の流体流動方向に対して垂直な断面形状が、円弧形状を有していることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の流体輸送装置において、
前記輸送流路が、前記溝と前記弾性部材とを前記弾性部材が固着される前記溝の周縁面に対して略対称形となるよう形成されていることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の流体輸送装置において、
前記輸送流路が、前記流路枠の外周側面に形成されていることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の流体輸送装置において、
前記流路枠が、前記輸送流路と、前記溝を構成する前記流路壁を貫通する流体の流入流路及び吐出流路を有し、
前記流入流路は前記輸送流路の最上流側に、前記吐出流路は前記輸送流路の最下流側に配置されていることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の流体輸送装置において、
前記回転体がカムであって、
前記複数の押圧部材が、前記カムの回転軸方向から放射状に配置されると共に、前記カムによって押動されるフィンガーであることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項１】
回転体と、
流路枠側面に前記回転体の回転軸と同心円で形成される円弧状の溝と、前記溝の前記回転体方向の開口部を封止するシート状の弾性部材と、で形成される流体の輸送流路と、
前記回転体と前記弾性部材の間に配置され、前記回転体の回転により前記弾性部材を変形させて前記輸送流路を上流側から下流側に閉塞と開放を順次繰り返す複数の押圧部材と、
を有することを特徴とする流体輸送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体輸送装置において、
前記複数の押圧部材に形成され前記弾性部材を押圧する押圧部を有し、前記押圧部が前記溝の流体流動方向に対して垂直な断面形状に倣った形状を有していることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項３】
請求項２に記載の流体輸送装置において、
前記押圧部が弾性を有していることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の流体輸送装置において、
前記押圧部が、前記弾性部材が固着される前記溝の周縁面を押圧する鍔部を有していることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の流体輸送装置において、
前記溝を構成する流路壁の流体流動方向に対して垂直な断面形状が、円弧形状を有していることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の流体輸送装置において、
前記輸送流路が、前記溝と前記弾性部材とを前記弾性部材が固着される前記溝の周縁面に対して略対称形となるよう形成されていることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の流体輸送装置において、
前記輸送流路が、前記流路枠の外周側面に形成されていることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の流体輸送装置において、
前記流路枠が、前記輸送流路と、前記溝を構成する前記流路壁を貫通する流体の流入流路及び吐出流路を有し、
前記流入流路は前記輸送流路の最上流側に、前記吐出流路は前記輸送流路の最下流側に配置されていることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の流体輸送装置において、
前記回転体がカムであって、
前記複数の押圧部材が、前記カムの回転軸方向から放射状に配置されると共に、前記カムによって押動されるフィンガーであることを特徴とする流体輸送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２５６７７９（Ｐ２０１１−２５６７７９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３１７４０（Ｐ２０１０−１３１７４０）
【出願日】平成２２年６月９日（２０１０．６．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月９日（２０１０．６．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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