CN107072563B - 阀、流体控制装置以及血压计 - Google Patents

Abstract

血压计装置(100)具备压电泵(10)、阀(101)以及袖带(109)。阀(101)具备第一阀壳体(191)、隔膜(120)以及第二阀壳体(192)。隔膜(120)被第二阀壳体(192)以及第一阀壳体(191)固定为与阀座(139)分离且隔膜(120)中的开口部(121)的周围对阀座(138)加压并与阀座(138)接触。由此，隔膜(120)与第二阀壳体(192)以及第一阀壳体(191)一起构成与第一通气孔(111)连通的下阀室(131)、与第二通气孔(112)连通的上阀室(133)、与第一通气孔(110)连通的下阀室(132)以及与上阀室(133)连通的上阀室(134)。

Description

阀、流体控制装置以及血压计

技术领域

本发明涉及防止流体的逆流的阀、具备该阀的流体控制装置以及具备该流体控制装置的血压计。

背景技术

在专利文献1中，公开了具备阀的流体控制装置。

图17是专利文献1的流体控制装置900的主要部分的剖视图。流体控制装置900具备压电泵10、阀901以及袖带(Cuff)109。

流体控制装置900是测定被检者的血压的装置。通过将压电泵10的上表面与阀901的底面接合，从而阀901与压电泵10连接。而且，在阀901的袖带连接口106A连接有袖带109。袖带109是能够贮存空气的可挠性的容器。压电泵10的详细内容后述。

如图17所示，阀901具备第一阀壳体991、由长方形的薄膜构成的隔膜920以及第二阀壳体992。

第一阀壳体991具有与压电泵10的排出孔56连通的第一通气孔910、与压电泵10的排出孔55连通的第一通气孔911以及向隔膜920侧突出的圆柱状的阀座938。

第二阀壳体992具有与袖带109连通的第二通气孔912、与流体控制装置900外部连通的第三通气孔913以及从第三通气孔913的周围向隔膜920侧突出的阀座939。阀座939是在中央部具有第三通气孔913的圆筒形状。

在隔膜920，在与阀座938对置的区域的中心部设置有圆形的开口部921。隔膜920被第二阀壳体992以及第一阀壳体991夹持(固定)为隔膜920的一部分对阀座939加压而与阀座939接触，并且隔膜920的开口部921的周围对阀座938加压而与阀座938接触。

由此，隔膜920对第二阀壳体992以及第一阀壳体991内进行分割。隔膜920与第二阀壳体992以及第一阀壳体991一起构成与第一通气孔911连通的下阀室931和经由连通路135与第二通气孔912连通的上阀室933。

另外，隔膜920与第二阀壳体992以及第一阀壳体991一起构成与第一通气孔910连通的下阀室932和经由连通路135与上阀室933连通的上阀室934。

接下来，对血压测定时的流体控制装置900的动作进行说明。

图18是表示图17所示的压电泵10驱动期间的流体控制装置900的空气的流动的说明图。图19是表示紧接图17所示的压电泵10停止驱动后的流体控制装置900的空气的流动的说明图。图20是表示图17所示的阀901所具备的上阀室934的压力变化与下阀室932的压力变化的图。

流体控制装置900在开始血压的测定时，首先使压电泵10驱动。若压电泵10驱动，则首先空气从开口部92以及吸引孔52流入压电泵10内的泵室45。接下来，空气被从排出孔55、56排出，并流入阀901的下阀室932、931双方。

由此，在排气阀170中，下阀室932的压力P2比上阀室934的压力P1高(参照图20)。因此，如图18所示，隔膜920密封第三通气孔913，切断第二通气孔912与第三通气孔913的连通。

另外，在止回阀160中，下阀室931的压力P2比上阀室933的压力P1高(参照图20)。因此，隔膜920的开口部921的周围与阀座938分离，第一通气孔911与第二通气孔912经由开口部921连通。

其结果是，空气被从压电泵10经由阀901的第一通气孔911、开口部921以及第二通气孔912送出至袖带109(参照图6)，从而袖带109内的压力(空气压)升高。

接下来，对紧接压电泵10停止驱动后的流体控制装置900的空气的流动进行说明。

若血压的测定结束，则流体控制装置900停止压电泵10的驱动。这里，若压电泵10的驱动停止，则泵室45、下阀室931以及下阀室932的空气被从压电泵10的吸引孔52以及开口部92迅速地排出到流体控制装置900的外部。另外，从第二通气孔912对上阀室933和上阀室934施加袖带109的压力。

其结果是，在止回阀160中，下阀室932的压力P2比上阀室934的压力P1低。隔膜920与阀座938抵接而密封开口部921。

另外，在排气阀170中，下阀室932的压力P2比上阀室934的压力P1低。隔膜920与阀座939分离而开放第三通气孔913。

即，在阀901中，第二通气孔912与第三通气孔913经由连通路135以及上阀室934连通。由此，袖带109的空气经由第二通气孔912、连通路135以及上阀室934迅速从第三通气孔913排出(参照图19)。

因此，根据该专利文献1的阀901，在向袖带109填充了压缩空气后，能够从袖带109迅速地将空气排出(参照图20)。由此，由于袖带109迅速瘪了，所以成为能够立即开始下一次的血压的测定的状态。

专利文献1:国际公开第2013/157304号小册子

本申请发明者为了在专利文献1的阀901中测定血压时，进一步提高精度，进行了如下研究。

如图17所示，隔膜920与阀座939未分离，隔膜920与阀座939接触(对阀座939加压)。因此，为了隔膜920与阀座939分离，需要加压以上的开阀压P5。

因此，如图20所示，在压电泵10停止驱动之后，将空气从袖带109排出，在上阀室934的压力P1与开阀压P5相等时，打开的隔膜920阻塞了阀座939的第三通气孔913。

即，在袖带109内的空气被完全排出之前(具体而言，在袖带109内的压力与大气压相等之前)，隔膜920阻塞阀座939的第三通气孔913。其结果是，袖带109内以及上阀室934的压力仍剩余开阀压P5不变。

因此，在专利文献1的阀901中，在下一次测定血压时，产生袖带109内剩余的压力量的误差。因此，在专利文献1的阀901中，在测定血压时，需要每次对该误差进行修正。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够向容器内填充压缩气体且能够将气体从容器内排出直到容器内的压力为大气压为止的阀、流体控制装置以及血压计。

本发明的阀具备阀壳体和隔膜。阀壳体具有第一通气孔、第二通气孔、第三通气孔、第一阀座以及从第三通气孔的周围突出的第二阀座。

隔膜具有开口部，并且被阀壳体固定为：开口部的周围以进行了加压的状态与第一阀座接触，隔膜与第二阀座分离。隔膜与阀壳体一起形成与第一通气孔连通的第一阀室和与第二通气孔以及第三通气孔连通的第二阀室。

并且，隔膜在第一阀室的压力比第二阀室的压力高且小于加压时，与第二阀座接触而阻塞第三通气孔，在第一阀室的压力为加压以上时，与第一阀座分离。

在该结构中，例如，阀的第一通气孔与泵的排出孔连接，阀的第二通气孔与容器连接，阀的第三通气孔大气开放。

在该结构中，若泵开始驱动，则气体从泵的排出孔经由第一通气孔流入第一阀室。由此，第一阀室的压力缓缓地升高。第一阀室的压力比第二阀室的压力高且小于加压，之后成为加压以上。

因此，在该结构中，隔膜在阻塞了第三通气孔后，与第一阀座分离。由此，流入第一阀室的气体经由开口部流入第二阀室，并经由第二通气孔流入容器内。其结果是，压缩气体被填充至容器内。

接下来，在泵停止驱动，第一阀室的压力变为第二阀室的压力以下时，隔膜返回到原来的状态。即，隔膜与第一阀座接触，并与第二阀座分离。其结果是，被填充至容器内的压缩气体经由第二通气孔以及第三通气孔被迅速排出。

此时，隔膜由于被阀壳体固定为与第二阀座分离，所以不阻塞第三通气孔。即，该结构的阀维持第二通气孔以及第三通气孔连通的状态。因此，在该结构的阀中，将容器内的气体完全排出，直到容器内的压力为大气压为止。

因此，根据该结构的阀，能够向容器内填充压缩气体，并能够将气体从容器内排出，直到容器内的压力成为大气压为止。

此外，在将隔膜的杨氏模量设为E、将隔膜的泊松比设为v、将在隔膜中接受第一阀室的压力的部分的半径设为a、将隔膜的厚度设为t、将从隔膜的中心轴到第三通气孔的外周中的最远的外周点的距离设为r、将施加了压力差P时的隔膜中的外周点轴上的地点的隆起量设为w时，满足如下关系：w＝3/16×((1－v²)/(E×t³))×P×(r²－a²)²。

本发明的阀优选在将加压设为P3、将从隔膜中的外周点轴上的地点到第二阀座的距离设为y时，满足如下关系：y＜3/16×((1－v²)/(E×t³))×P3×(r²－a²)²。

在满足该关系时，隔膜在第一阀室的压力比第二阀室的压力高且小于加压时，与第二阀座接触而阻塞第三通气孔，在第一阀室的压力为加压以上时，与第一阀座分离。

另外，本发明的流体控制装置具备：具有排出孔的泵、阀以及贮存流体的容器。阀的第一通气孔与泵的排出孔连接，阀的第二通气孔与容器连接。

这里，在隔膜与第二阀座分离的排气时，隔膜的振动作为排气声而产生。第二阀座的开阀压越高(即，隔膜的张力越高)，隔膜的振动越大，产生越大的排气声。

在该结构的阀中，第二阀座的开阀压为零。因此，该结构的阀能够抑制排气时的排气声。

另外，本发明的血压计具备本发明的流体控制装置。

根据该结构，具备本发明的阀的流体控制装置以及血压计也起到同样的效果。

根据本发明，能够向容器内填充压缩气体，并且能够将气体从容器内排出，直到容器内的压力成为大气压为止。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的血压计装置100的主要部分的剖视图。

图2是图1所示的压电泵10的分解立体图。

图3是图1所示的阀101的分解立体图。

图4是图1所示的阀101的分解立体图。

图5是表示紧接图1所示的压电泵10开始驱动后的血压计装置100的空气的流动的说明图。

图6是表示图1所示的压电泵10驱动期间的血压计装置100的空气的流动的说明图。

图7是表示紧接图1所示的压电泵10停止驱动后的血压计装置100的空气的流动的说明图。

图8是表示图1所示的阀101所具备的上阀室134的压力变化与下阀室132的压力变化的图。

图9是表示紧接图1所示的压电泵10停止驱动后的阀101的上阀室134的压力变化与专利文献1的阀901的上阀室934的压力变化的图。

图10是表示对图9所示的曲线图的一部分进行了放大后的图。

图11是本发明的第二实施方式的血压计装置200的主要部分的剖视图。

图12是本发明的第三实施方式的血压计装置300的主要部分的剖视图。

图13是本发明的第四实施方式的血压计装置400所包含的阀401的外观立体图。

图14是图13所示的第二阀壳体492的主视图。

图15是图14所示的S－S线的剖视图。

图16是图14所示的T－T线的剖视图。

图17是专利文献1的流体控制装置900的主要部分的剖视图。

图18是表示图17所示的压电泵10驱动期间的流体控制装置900的空气的流动的说明图。

图19是表示紧接图17所示的压电泵10停止驱动后的流体控制装置900的空气的流动的说明图。

图20是表示图17所示的阀901所具备的上阀室934的压力变化与下阀室932的压力变化的图。

具体实施方式

以下，对本发明的第一实施方式的血压计装置100进行说明。

图1是本发明的第一实施方式的血压计装置100的主要部分的剖视图。血压计装置100具备压电泵10、阀101以及袖带109。血压计装置100是测定被检者的血压的装置。通过将压电泵10的上表面与阀101的底面接合，来将阀101与压电泵10连接。

在阀101设置有与袖带109的臂带橡胶管109A连通的袖带连接口106A。通过将袖带109的臂带橡胶管109A安装于阀101的袖带连接口106A，从而将血压计装置100与袖带109连接。袖带109是能够贮存空气的可挠性的容器。

此外，袖带109相当于本发明的“容器”的一个例子。

这里，对压电泵10和阀101的构造进行详细叙述。首先，使用图1、图2对压电泵10的构造进行详细叙述。

图2是图1所示的压电泵10的分解立体图。压电泵10具备基板91、挠性板51、隔离件53A、加强板43、振动板单元60、压电元件42、隔离件53B、电极导通用板70、隔离件53C以及盖板54，并具有对这些部件依次层叠而成的构造。

此外，基板91、挠性板51、隔离件53A、振动板单元60的一部分、隔离件53B、电极导通用板70、隔离件53C以及盖板54构成泵壳体80。而且，泵壳体80的内部空间相当于泵室45。

振动板单元60由振动板41、框板61、连结部62以及外部端子63构成。振动板单元60通过对金属板实施冲孔加工而形成。

在振动板41的周围设置有框板61。在框板61设置有用于进行电连接的外部端子63。振动板41通过连结部62与框板61连结。连结部62例如形成为较细的圆环状。连结部62具备具有较小的弹簧常数的弹性的弹性构造。

因此，振动板41通过两个连结部62在两个点被框板61柔软地弹性支承。因此，几乎不妨碍振动板41的弯曲振动。即，成为压电致动器40的周边部(当然中心部也)实际未被拘束的状态。

此外，在图2所示的例子中，在两个位置设置有连结部62，但也可以设置在三个位置以上。连结部62不妨碍压电致动器40的振动，但会给压电致动器40的振动带来一些影响。因此，例如通过在三个位置设置连结部62，能够进行更加自然的支承，也能够防止压电元件42的破裂。

在圆板状的振动板41的上表面设置有压电元件42。在振动板41的下表面设置有加强板43。通过振动板41、压电元件42以及加强板43构成圆板状的压电致动器40。压电元件42例如由锆钛酸铅系陶瓷构成。

这里，也可以用比压电元件42以及加强板43线膨胀系数大的金属板形成振动板41，在粘合时使其加热固化。由此，不用压电致动器40整体弯曲，就能够使压电元件42剩余适当的压缩应力，且能够防止压电元件42破裂。

例如，将振动板41设为磷青铜(C5210)、不锈钢SUS301等线膨胀系数较大的材料、将加强板43设为42镍或者36镍或者不锈钢SUS430等即可。

此外，对于振动板41、压电元件42、加强板43而言，也可以从上向下依次配置压电元件42、加强板43、振动板41。在该情况下，通过对构成加强板43、振动板41的材料进行设定来调整线膨胀系数，以使压电元件42剩余适当的压缩应力。

在框板61的上表面设置有隔离件53B。隔离件53B由树脂构成。隔离件53B的厚度与压电元件42的厚度相同或比压电元件42的厚度稍厚。框板61与电极导通用板70和振动板单元60电绝缘。

在隔离件53B的上表面设置有电极导通用板70。电极导通用板70由金属构成。电极导通用板70由几乎开口成圆形的框部位71、向该开口内突出的内部端子73、以及向外部突出的外部端子72构成。

内部端子73的前端利用焊锡与压电元件42的表面接合。通过将利用焊锡接合的位置设在相当于压电致动器40的弯曲振动的节的位置，来抑制内部端子73的振动。

在电极导通用板70的上表面设置有隔离件53C。隔离件53C由树脂构成。隔离件53C具有与压电元件42相同程度的厚度。隔离件53C是用于在压电致动器40振动时，避免内部端子73的焊锡部分与盖板54接触的隔离件。

另外，防止压电元件42表面与盖板54过度接近，使振动振幅因空气阻力而降低。因此，隔离件53C的厚度是与压电元件42相同程度的厚度即可。

在隔离件53C的上表面设置有盖板54。在盖板54设置有排出孔55、56。盖板54覆盖压电致动器40的上部。

另一方面，在振动板单元60的下表面设置有隔离件53A。即，在挠性板51的上表面与振动板单元60的下表面之间，插入有隔离件53A。隔离件53A具有对加强板43的厚度加上数10μm左右后的厚度。隔离件53A是用于在压电致动器40振动时，避免压电致动器40与挠性板51接触的隔离件。

在隔离件53A的下表面设置有挠性板51。在挠性板51的中心设置有吸引孔52。

在挠性板51的下表面设置有基板91。在基板91的中央部形成有圆柱形的开口部92。挠性板51具有被固定于基板91的固定部57、和位于比固定部57靠中心侧且面向开口部92的可动部58。

可动部58能够通过伴随着压电致动器40的振动的空气的压力变动而以与压电致动器40实际相同的频率振动。可动部58的固有频率被设计为与压电致动器40的驱动频率相同或稍低的频率。

若设计为挠性板51的振动相位比压电致动器40的振动相位延迟的(例如延迟90°的)振动，则挠性板51与压电致动器40之间的缝隙的厚度变动实质上增加。

因此，若对外部端子63、72施加交流的驱动电压，则压电致动器40同心圆状地弯曲振动。进一步，伴随着压电致动器40的振动，挠性板51的可动部58也振动。

由此，压电泵10经由开口部92以及吸引孔52将空气吸引到泵室45。进一步，压电泵10将泵室45的空气从排出孔55、56排出。

此时，在压电泵10中，压电致动器40的周边部实质上未被固定。因此，根据压电泵10，伴随着压电致动器40的振动的损失较少，小型、低高并且得到较高的排出压力和较大的排出流量。

接下来，使用图1、图3、图4对阀101的构造进行详细叙述。

图3、图4是图1所示的阀101的分解立体图。图3是从与袖带109连接的上面侧观察该阀101的分解立体图，图4是从与压电泵10接合的底面侧观察该阀101的分解立体图。

这里，图3中记载有Z轴方向、Y轴方向以及X轴方向。Z轴方向表示构成阀101的部件的层叠方向。X轴方向表示止回阀160、连通路135以及排气阀170的配置方向。Y轴方向表示与Z轴方向以及X轴方向垂直的方向。

此外，本发明的“第一阀室”的一个例子相当于下阀室131以及下阀室132。另外，本发明的“第二阀室”的一个例子相当于上阀室133以及上阀室134。另外，本发明的“第一阀座”的一个例子相当于阀座138。另外，本发明的“第二阀座”的一个例子相当于阀座139。

如图1、图3、图4所示，阀101具备第一阀壳体191、由长方形的薄膜构成的第二密封材料152、由长方形的薄膜构成的隔膜120、由长方形的薄膜构成的第一密封材料151以及第二阀壳体192，并具有对这些部件依次层叠而成的构造。

如图1、图3、图4所示，第二阀壳体192具有与袖带109的内部空间连通的第二通气孔112、与血压计装置100外部连通的第三通气孔113、从第三通气孔113的周围向隔膜120侧突出的阀座139以及六个开口部182。第二阀壳体192例如由树脂构成。阀座139是在中央部具有第三通气孔113的圆筒形状。

从Z轴方向俯视，第二阀壳体192的六个开口部182设置于比后述的下阀室131以及下阀室132靠周边侧。关于六个开口部182，将其中三个开口部182沿着X轴方向配置。

将其他三个开口部182与之前描述的三个开口部182并列地沿着X轴方向配置在隔着下阀室131以及下阀室132与之前描述的三个开口部182相反侧。

如图1所示，将压电泵10的上表面粘合于第一阀壳体191的底面。如图1、图3、图4所示，第一阀壳体191具有与压电泵10的排出孔56连通的第一通气孔110、与压电泵10的排出孔55连通的第一通气孔111、向隔膜120侧突出的阀座138以及与六个开口部182对置的六个第一突出部180。

第一阀壳体191例如由树脂构成。阀座138是圆柱形状。从Z轴方向俯视，第一阀壳体191的六个第一突出部180设置于比后述的上阀室133以及上阀室134靠周边侧。

进一步，从Z轴方向俯视，第一阀壳体191在比六个第一突出部180靠周边侧具有六个第二突出部181。

在六个第一突出部180与六个开口部182嵌合的状态下，从Z轴方向俯视，六个第二突出部181设置于比第二密封材料152、隔膜120以及第一密封材料151靠周边侧。

如图1、图3、图4所示，在隔膜120，在与阀座138对置的区域的中心部设置有圆形的开口部121。开口部121的直径被设置为比与隔膜120抵接的阀座138的面的直径小。

隔膜120的外周比第二阀壳体192和第一阀壳体191的各自的外周小。隔膜120例如由EPDM(乙烯丙烯二烯橡胶)、有机硅等橡胶构成。

隔膜120通过六个第一突出部180与六个开口部182嵌合，经由第二密封材料152以及第一密封材料151被第二阀壳体192以及第一阀壳体191夹持。

即，隔膜120被第二阀壳体192以及第一阀壳体191固定为：与阀座139分离，隔膜120的开口部121的周围对阀座138加压并与阀座138接触。

由此，隔膜120覆盖从Z轴方向俯视比第二阀壳体192的六个开口部182靠内侧的区域和从Z轴方向俯视比第一阀壳体191的六个第一突出部180靠内侧的区域。

另外，隔膜120对第二阀壳体192以及第一阀壳体191内进行分割。由此，隔膜120与第二阀壳体192以及第一阀壳体191一起构成与第一通气孔111连通的圆环状的下阀室131和经由连通路135与第二通气孔112连通的圆柱状的上阀室133。

另外，隔膜120与第二阀壳体192以及第一阀壳体191一起构成与第一通气孔110连通的圆柱状的下阀室132和经由连通路135与上阀室133连通的圆环状的上阀室134。

另外，隔膜120与第二阀壳体192以及第一阀壳体191一起构成止回阀160。另外，隔膜120与第二阀壳体192以及第一阀壳体191一起构成排气阀170。

此外，止回阀160、连通路135以及排气阀170沿着X轴方向设置。

在第二密封材料152，在面向上阀室133、连通路135以及上阀室134的区域设置有第二贯通孔156A～156C。第二贯通孔156A例如为与上阀室133中心轴大致相同的圆形状。第二贯通孔156B例如为与上阀室134中心轴大致相同的圆形状。

第二贯通孔156A、156B的各自的直径例如是6.6mm。即，第二密封材料152的外周比第二阀壳体192和第一阀壳体191的各自的外周小。第二密封材料152例如由双面胶带、粘合剂构成。

接下来，在第一密封材料151，在面向下阀室131以及下阀室132的区域设置有第一贯通孔155A～155C。第一贯通孔155A例如为与下阀室131中心轴大致相同的圆形状。第一贯通孔155B例如为与下阀室132中心轴大致相同的圆形状。

第一贯通孔155A、155B的各自的直径例如为6.6mm。即，第一密封材料151的外周比第二阀壳体192和第一阀壳体191的各自的外周小。第一密封材料151例如由双面胶带、粘合剂构成。

第一贯通孔155A的直径比阀座138的直径大，且比下阀室131的直径小。即，第一贯通孔155A的外周比阀座138的外周大，且比下阀室131的外周小。

同样地，第一贯通孔155B的直径比下阀室132的直径小。即，第一贯通孔155B的外周比下阀室132的外周小。

综上所述，在阀101中，第二密封材料152的一部分位于上阀室133以及上阀室134内。同样地，第一密封材料151的一部分位于下阀室131以及下阀室132内。

接下来，止回阀160由具备第一通气孔111的第一阀壳体191的一部分、具备第二通气孔112的第二阀壳体192的一部分、隔膜120上的开口部121的周围以及向隔膜120侧突出的阀座138构成。止回阀160允许从下阀室131侧向上阀室133侧的流体的流动，切断从上阀室133侧向下阀室131侧的流体的流动。

在止回阀160中，通过隔膜120中的开口部121的周围与阀座138接触引起的加压、下阀室131的压力以及上阀室133的压力，隔膜120中的开口部121的周围与阀座138接触或者分离。

接下来，排气阀170由具备第一通气孔110的第一阀壳体191的一部分、具备第二通气孔112以及第三通气孔113的第二阀壳体192的一部分、隔膜120的一部分以及从第三通气孔113的周围向隔膜120侧突出的阀座139构成。

在排气阀170中，通过下阀室132与上阀室134的压力差，隔膜120的一部分与阀座139接触或者分离。

此外，在该阀101中，如图3、图4所示，各阀室131、132、133、134的外形分别是圆形状，所以对隔膜120(特别是开口部121附近的周围)均匀地施加张力。

因此，可抑制隔膜120的开口部121以相对于阀座138、139倾斜的状态与阀座138、139接触、或隔膜120的开口部121相对于阀座138、139在水平方向上偏离。因此，根据该阀101，能够更加可靠地进行各个阀的开闭。

此外，如图1所示，在将隔膜120的杨氏模量设为E、将隔膜120的泊松比设为v、将在隔膜120中接受下阀室132的压力的部分的半径设为a、将隔膜120的厚度设为t、将从隔膜120的中心轴C到第三通气孔113的外周中的最远的外周点的距离设为r、将施加压力差P时的隔膜120中的上述外周点轴上的地点S的隆起量设为w时，满足如下关系：w＝3/16×((1－v²)/(E×t³))×P×(r²－a²)²(参考文献：井上达雄著，《弹性力学基础》，日刊工业新闻社，1979年3月发行)。

此时，阀101在将加压设为P3、将从隔膜120中的上述外周点轴上的地点S到阀座139的距离设为y时，满足如下关系：y＜3/16×((1－v²)/(E×t³))×P3×(r²－a²)²。

此外，隔膜120中的地点S与阀座139接触，从而第三通气孔113被隔膜120完全阻塞。

这里，在阀101中，如图1所示，阀座138压入隔膜120的长度A比从隔膜120中的上述外周点轴上的地点S到阀座139的长度y短。由此，阀101满足如下关系：y＜3/16×((1－v²)/(E×t³))×P3×(r²－a²)²。

因此，阀101在血压测定时，能够实现图1、图5～图7所示的空气的流动以及图8所示的压力变化。

图5是表示紧接图1所示的压电泵10开始驱动后的血压计装置100的空气的流动的说明图。图6是表示图1所示的压电泵10驱动期间的血压计装置100的空气的流动的说明图。图7是表示紧接图1所示的压电泵10停止驱动后的血压计装置100的空气的流动的说明图。图8是表示图1所示的阀101所具备的上阀室134的压力变化与下阀室132的压力变化的图。

此外，在图8中，以曲线图示出进行两次血压的测定的情况。图8的Ta表示从压电泵10开始第一次驱动起到下阀室132的压力P2成为加压P3以上为止(即，到止回阀160打开为止)的时间。图8的Tb表示从压电泵10开始第二次驱动起到下阀室132的压力P2成为加压P3以上为止(即，到止回阀160打开为止)的时间。

首先，使用图5、图8对紧接压电泵10开始驱动后的血压计装置100的空气的流动进行说明。

血压计装置100在开始血压的测定时，驱动压电泵10。若压电泵10驱动，则首先，空气从开口部92以及吸引孔52流入压电泵10内的泵室45。接下来，空气被从排出孔55、56排出，流入阀101的下阀室132以及下阀室131双方。

由此，在排气阀170中，在下阀室132的压力P2比上阀室134的压力P1高且小于加压P3时(若详细而言，下阀室132的压力P2为图8所示的闭阀压P4以上且小于加压P3时)，如图5所示，隔膜120与阀座139接触。

由此，在排气阀170中，隔膜120阻塞第三通气孔113，第二通气孔112与第三通气孔113不连通。即，关闭排气阀170。

接下来，使用图6、图8对压电泵10驱动期间的血压计装置100的空气的流动进行说明。

在排气阀170关闭之后，在下阀室132的压力P2成为加压P3以上时(参照图8)，在止回阀160中，如图6所示，隔膜120中的开口部121的周围与阀座138分离。由此，第一通气孔111与第二通气孔112经由开口部121连通。即，止回阀160打开。

其结果是，空气从压电泵10经由阀101的第一通气孔111、开口部121以及第二通气孔112被送出至袖带109(参照图6)，袖带109内的压力(空气压)升高。

此外，隔膜120被第二阀壳体192以及第一阀壳体191固定为隔膜120的开口部121的周围与阀座138接触。而且，该阀座138对隔膜120的开口部121的周围加压。

由此，经由阀101的第一通气孔111从开口部121流出的空气成为比压电泵10的排出压力稍低的压力，而从开口部121流入上阀室133以及上阀室134。另一方面，将压电泵10的排出压力施加给下阀室132。

其结果是，如图8所示，在阀101中，下阀室132的压力P2略高于上阀室134的压力P1，维持隔膜120密封第三通气孔113且开放开口部121的状态。

接下来，使用图7、图8对紧接压电泵10停止驱动后的血压计装置100的空气的流动进行说明。

若血压的测定结束，则血压计装置100停止压电泵10的驱动。这里，若压电泵10的驱动停止，则泵室45、下阀室131以及下阀室132的空气被从压电泵10的吸引孔52以及开口部92迅速地排出到血压计装置100的外部。另外，从第二通气孔112对上阀室133、134施加袖带109的压力。

其结果是，在止回阀160中，下阀室132的压力P2比上阀室134的压力P1低。由此，隔膜120与阀座138抵接而密封开口部121。

另外，在排气阀170中，下阀室132的压力P2比上阀室134的压力P1低。由此，隔膜120与阀座139分离而开放第三通气孔113。

即，在阀101中，第二通气孔112与第三通气孔113经由连通路135以及上阀室134连通。由此，袖带109的空气经由第二通气孔112、连通路135以及上阀室134从第三通气孔113迅速排出(参照图7)。由此，由于袖带109迅速瘪了，所以成为能够立即开始下一次的血压的测定的状态。

此时，在阀101中，隔膜120被第二阀壳体192以及第一阀壳体191固定为与阀座139分离，所以不阻塞第三通气孔113。即，阀101维持第二通气孔112以及第三通气孔113连通的状态。

因此，在阀101中，将袖带109内的空气完全排出，直到袖带109内的压力成为大气压为止。因此，在阀101中，不会像专利文献1的阀901那样，产生袖带109内剩余的压力量的误差。

因此，根据阀101，能够向袖带109内填充压缩空气，并且能够将空气从袖带109内排出，直到袖带109内的压力成为大气压为止。

另外，在隔膜120与阀座139分离的排气时，隔膜120的振动作为排气声而产生。阀座139的开阀压越高(即，隔膜120的张力越高)，隔膜120的振动越大，产生越大的排气声。

在该结构的阀101中，阀座139的开阀压为零。因此，该结构的阀101能够抑制排气时的排气声。

另外，在阀101中，如上述那样，第一密封材料151的一部分位于下阀室131以及下阀室132内，第二密封材料152的一部分位于上阀室133以及上阀室134内。

因此，第二密封材料152以及第一密封材料151能够进行第二阀壳体192、第一阀壳体191以及隔膜120的粘合和存在于各阀室131、132、133、134内的异物的捕捉。

因此，根据阀101，例如即使异物混入阀101内，也能够抑制由异物引起的误动作。特别是，在排气阀170中，能够抑制由异物引起的阀座139的第三通气孔113的阻塞。

另外，具备该实施方式的阀101的血压计装置100也起到同样的效果。

以下，对本发明的第一实施方式的阀101(参照图1)和专利文献1的阀901(参照图17)进行比较。

此外，阀101与阀901不同的点主要在于隔膜120被第二阀壳体192以及第一阀壳体191固定为与阀座139分离且隔膜120的开口部121的周围对阀座138加压并与阀座138接触的点。

若详细叙述，阀101与阀901不同的点在于阀101如上所述那样满足y＜3/16×((1－v²)/(E×t³))×P3×(r²－a²)²的关系的点。

图9是表示紧接图1所示的压电泵10停止驱动后的阀101的上阀室134的压力变化与专利文献1的阀901的上阀室934的压力变化的图。图10是对图9所示的曲线图的一部分进行了放大后的图。

图9、图10示有向容量50cc的袖带109内填充100mmHg的压缩空气，在紧接压电泵10停止驱动后，对阀101的上阀室134的压力变化和专利文献1的阀901的上阀室934的压力变化进行测定所得到的实验结果。

通过实验可知，如图10所示，在阀901中，袖带109内的压力剩余比大气压高的压力并保持，与此相对，在阀101中，袖带109内的空气被完全排出，直到袖带109内的压力成为大气压。

对于成为以上的结果的理由，认为是因为在阀901中，在袖带109内的压力等于大气压之前，隔膜920阻塞阀座939的第三通气孔913。

与此相对，认为是因为在阀101中，隔膜120被第二阀壳体192以及第一阀壳体191固定为与阀座139分离。即，认为是因为在阀101中，隔膜120不阻塞第三通气孔113，维持第二通气孔112以及第三通气孔113连通的状态。

因此，根据本实施方式的阀101，能够向袖带109内填充压缩空气，并且能够将空气从袖带109内排出，直到袖带109内的压力成为大气压为止。

以下，对本发明的第二实施方式的血压计装置200进行说明。

图11是本发明的第二实施方式的血压计装置200的主要部分的剖视图。

血压计装置200与血压计装置100不同的点在于阀201所具备的第二阀壳体292以及第一阀壳体291。对于其他的结构，由于相同，所以省略说明。

在阀201中，下阀室234的直径D比上阀室233的直径C大，下阀室232的直径D比下阀室231的直径C大。因此，在阀201中，隔膜120中的第三通气孔113的中心轴上的地点比开口部121的中心位移大。

根据该构造，阀201满足如下关系：y＜3/16×((1－v²)/(E×t³))×P3×(r²－a²)²。因此，即使在阀201中，隔膜120在下阀室231、232的压力P2比上阀室233、234的压力P1高且小于加压P3时，与阀座139接触而阻塞第三通气孔113，在下阀室231、232的压力P2成为加压P3以上时，与阀座138分离。

而且，在压电泵10停止驱动，下阀室231、232的压力P2成为上阀室233、234的压力P1以下时，隔膜120返回到与阀座139分离且与阀座138接触的图11所示的状态。

因此，阀201起到与阀101相同的效果。另外，具备阀201的血压计装置200也起到与血压计装置100相同的效果。

以下，对本发明的第三实施方式的血压计装置300进行说明。

图12是本发明的第三实施方式的血压计装置300的主要部分的剖视图。

血压计装置300与血压计装置100不同的点在于阀301所具备的第一阀壳体391以及压电泵310。

阀301的第一阀壳体391与阀101的第一阀壳体191不同的点在于不具有划分下阀室132与下阀室131的壁部185以及第一通气孔110(参照图1、图3)的点。因此，在阀301中，隔膜120的中心位移最大。

另外，压电泵310也在不具有排出孔56的点与压电泵10不同。

以上，由于其他的结构相同，所以省略说明。

在阀301中，阀座139所包围的第三通气孔113的中心轴与隔膜120的中心轴之间的距离F比与阀座138接触的开口部121的中心轴与隔膜120的中心轴之间的距离E短。因此，在阀301中，隔膜120中的第三通气孔113的中心轴上的地点比开口部121的中心位移大。

根据该构造，阀301满足如下关系：y＜3/16×((1－v²)/(E×t³))×P3×(r²－a²)²。因此，即使在阀301中，隔膜120在下阀室331的压力P2比上阀室133、134的压力P1高且小于加压P3时，与阀座139接触而阻塞第三通气孔113，在下阀室331的压力P2成为加压P3以上时，与阀座138分离。

而且，在压电泵310停止驱动，下阀室331的压力P2成为上阀室133、134的压力P1以下时，隔膜120返回到与阀座139分离且与阀座138接触的图12所示的状态。

因此，阀301起到与阀101相同的效果。另外，具备阀301的血压计装置300也起到与血压计装置100相同的效果。

以下，对本发明的第四实施方式的血压计装置400进行说明。

图13是本发明的第四实施方式的血压计装置400所包含的阀401的外观立体图。图14是图13所示的第二阀壳体492的主视图。图15是图14所示的S－S线的剖视图。图16是图14所示的T－T线的剖视图。在图14、图15的剖面上，不仅示有阀401，还示有血压计装置400整体。

血压计装置400与血压计装置100不同的点主要在于阀401所具备的第一阀壳体491、第二阀壳体492以及隔膜420。

阀401的第一阀壳体491与阀101的第一阀壳体191不同的点在于，如图14～图16所示那样，不具有划分下阀室132和下阀室131的壁部185以及第一通气孔110(参照图1、图3)的点。而且，第一阀壳体491具有第一通气孔411。因此，在阀401中，隔膜420的中心位移最大。

另外，阀401的第二阀壳体492与阀101的第二阀壳体192不同的点在于，如图13、图14、图16所示那样，具有第三通气孔413A、413B以及阀座439A、439B的点。各阀座439A、439B是与阀座139相同的形状。各第三通气孔413A、413B是与第三通气孔113相同的形状。

即，第二阀壳体492具有三个第三通气孔113、413A、413B。各第三通气孔113、413A、413B与隔膜420的中心轴等间隔地设置。图16所示的r表示从隔膜420的中心轴到各第三通气孔113、413A、413B的外周中的最远的外周点的距离。

另外，隔膜420与隔膜120不同的点在于形状。隔膜420具有圆板形状。隔膜420被载置在第一阀壳体491的环状部495上，并被第一阀壳体491以及第二阀壳体492夹持。

即，隔膜420以与阀座139、439A、439B分离且隔膜420的开口部121的周围对阀座138加压并与阀座138接触的方式由粘合剂固定于第二阀壳体492以及第一阀壳体491。

由此，隔膜420与第二阀壳体492以及第一阀壳体491一起构成与第一通气孔411连通的下阀室431和与第二通气孔112以及第三通气孔113、413A、413B连通的上阀室433。

另外，压电泵310也在不具有排出孔56的点与压电泵10不同。

以上，对于其他的结构，由于相同，所以省略说明。

在阀401中，阀座138压入隔膜420的长度A比从隔膜420中的上述外周点轴上的各地点S1、S2、S3到各阀座139、439A、439B的长度y短。根据该构造，阀401满足如下关系：y＜3/16×((1－v²)/(E×t³))×P3×(r²－a²)²。

因此，即使在阀401中，隔膜420在下阀室431的压力P2比上阀室433的压力P1高且小于加压P3时，与阀座139、439A、439B接触而阻塞第三通气孔113、413A、413B，在下阀室431的压力P2成为加压P3以上时，与阀座138分离。

而且，在压电泵310停止驱动，下阀室431的压力P2成为上阀室433的压力P1以下时，隔膜420返回到与阀座139、439A、439B分离且与阀座138接触的图15、图16所示的状态。

因此，阀401起到与阀101相同的效果。进一步，由于第二阀壳体492具有多个第三通气孔113、413A、413B，所以阀401与阀101相比能够缩短排气时间。

另外，具备阀401的血压计装置400也起到同样的效果。

《其他实施方式》

此外，在上述的实施方式中，作为流体，使用空气，但并不限于此，该流体即使是空气以外的气体也能够应用。

另外，在上述的实施方式中，作为流体控制装置的一个例子示出了血压计装置，但并不限于此。也可以在血压计装置以外的流体控制装置中向袖带以外的容器填充气体。

另外，上述的实施方式中的泵具备以单晶型弯曲振动的致动器40，但也可以具备在振动板的两面贴着压电元件以双晶型弯曲振动的致动器。

另外，上述的实施方式中的血压计装置具备通过压电元件42的伸缩来驱动的压电泵10，但并不限于此。例如，也可以具备通过电磁感应来驱动的电磁泵。

另外，在上述的实施方式中，压电元件由锆钛酸铅系陶瓷构成，但并不限于此。例如，也可以由铌酸钾钠系以及铌酸碱系陶瓷等非铅系压电体陶瓷的压电材料等构成。

另外，上述的实施方式的阀101具有第一贯通孔155A的外周比下阀室131的外周小且第一贯通孔155B的外周比下阀室132的外周小的第一密封材料151(参照图1)，但并不限于此。例如，也可以具有第一贯通孔155A的外周与下阀室131的外周相等、第一贯通孔155B的外周与下阀室132的外周相等的第一密封材料。

同样地，上述的实施方式的阀101具有第二贯通孔156A的外周比上阀室133的外周小且第二贯通孔156B的外周比上阀室134的外周小的第二密封材料152(参照图1)，但并不限于此。例如，也可以具有第二贯通孔156A的外周与上阀室133的外周相等、第二贯通孔156B的外周与上阀室134的外周相等的第二密封材料。

最后，应该认为上述的实施方式的说明在所有的点是例示，并不是限制性的内容。本发明的范围不是通过上述的实施方式，而是通过权利要求书来表示。并且，旨在本发明的范围包含与权利要求书等同的意思以及范围内的全部的变更。

附图标记说明：10…压电泵；40…压电致动器；41…振动板；42…压电元件；43…加强板；45…泵室；51…挠性板；52…吸引孔；53A～C…隔离件；54…盖板；55…排出孔；56…排出孔；57…固定部；58…可动部；60…振动板单元；61…框板；62…连结部；63…外部端子；70…电极导通用板；71…框部位；72…外部端子；73…内部端子；80…泵壳体；91…基板；92…开口部；100…血压计装置；101…阀；106A…袖带连接口；109…袖带；109A…臂带橡胶管；110、111…第一通气孔；112…第二通气孔；113…第三通气孔；120…隔膜；121…开口部；131、132…下阀室；133、134…上阀室；135…连通路；138、139…阀座；151…第一密封材料；152…第二密封材料；155A～C…第一贯通孔；156A～C…第二贯通孔；160…止回阀；170…排气阀；180…第一突出部；181…第二突出部；182…开口部；185…壁部；191…第一阀壳体；192…第二阀壳体；200…血压计装置；201…阀；231、232…下阀室；233、234…下阀室；291…第一阀壳体；292…第二阀壳体；300…血压计装置；301…阀；310…压电泵；391…第一阀壳体；400…血压计装置；401…阀；411…第一通气孔；413A、413B…第三通气孔；420…隔膜；431…下阀室；433…下阀室；439A、439B…阀座；491…第一阀壳体；492…第二阀壳体；900…流体控制装置；901…阀；910、911…第一通气孔；912…第二通气孔；913…第三通气孔；920…隔膜；921…开口部；931、932…下阀室；933、934…上阀室；938、939…阀座；991…第一阀壳体；992…第二阀壳体。

Claims (5)

1.一种阀，具备：

阀壳体，其具有第一通气孔、第二通气孔、第三通气孔、第一阀座以及从所述第三通气孔的周围突出的第二阀座；以及

隔膜，其具有开口部，并且被所述阀壳体固定成：所述开口部的周围以进行了加压的状态与所述第一阀座接触，所述隔膜与所述第二阀座分离，

所述隔膜与所述阀壳体一起形成与所述第一通气孔连通的第一阀室和与所述第二通气孔以及所述第三通气孔连通的第二阀室，

所述隔膜在所述第一阀室的压力比所述第二阀室的压力高且小于所述加压时，与所述第二阀座接触而阻塞所述第三通气孔，在所述第一阀室的压力为所述加压以上时，与所述第一阀座分离。

2.根据权利要求1所述的阀，其中，

所述隔膜在所述第一阀室的压力为所述第二阀室的压力以下时，与所述第二阀座分离而开放所述第三通气孔，并与所述第一阀座接触。

3.根据权利要求1或者2所述的阀，其中，

在将所述隔膜的杨氏模量设为E、将所述隔膜的泊松比设为v、将在所述隔膜中接受所述第一阀室的压力的部分的半径设为a、将所述隔膜的厚度设为t、将从所述隔膜的相对于所述第三通气孔的中心轴或者所述隔膜的相对于所述阀壳体的中心轴到所述第三通气孔的外周中的最远的外周点的距离设为r、将所述加压设为P3、将从所述隔膜中的所述外周点轴上的地点到所述第二阀座的距离设为y时，满足以下关系：

y＜3/16×((1－v²)/(E×t³))×P3×(r²－a²)²。

4.一种流体控制装置，具备：

泵，其具有排出孔；

阀，其是权利要求1～3中任一项所述的阀；以及

容器，其贮存流体，

所述阀的所述第一通气孔与所述泵的所述排出孔连接，

所述阀的所述第二通气孔与所述容器连接。

5.一种血压计，具备权利要求4所述的流体控制装置。