JP2002010984A

JP2002010984A - 圧力発生装置とそれの温度制御方法とそれを用いた血圧計

Info

Publication number: JP2002010984A
Application number: JP2000191971A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Asahi; 信行朝日; Hiroshi Fukushima; 博司福島
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-06-27
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2002-01-15

Abstract

(57)【要約】【課題】短時間に大容量の変化を発生させることがで
き、また騒音を低下できると共に脈動を低下できる圧力
発生装置を提供する。【解決手段】圧力を伝達するダイヤフラム部４を有す
る閉空間内に、ある所定温度範囲内で相変化する物質２
を配置する。上記物質２の温度制御により上記物質２を
相変化させて閉空間の圧力を制御するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、短時間に圧力を発
生できる圧力発生装置と、その圧力発生装置の温度制御
方法と、その圧力発生装置を用いた血圧計に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、血圧計の圧力発生装置として用い
る小型ポンプとして特開平１１−３１１１８４号公報、
特開平１１−２３６８８０号公報、特開平７−３２２３
９２号公報等に開示されるように圧電素子を用いたダイ
ヤフラムポンプがある。

【０００３】これは図１９や図２０に示すように入口ａ
に連通する吸入口ｂや出口ｃに連通する排気口ｄを有す
る本体ｅにＰＺＴ素子のような圧電素子を用いたダイヤ
フラムｆを装着してある。圧電素子を用いたダイヤフラ
ムｆに交流電源ｇから電圧を印加すると、ダイヤフラム
ｆが分極方向（矢印ｈ方向）とその垂直方向（矢印ｉ方
向）に伸縮することにより（電極ｊは伸縮しない）、バ
イメタルとなって屈曲運動が生じ、入口ａから吸気口ｂ
を介して空気が吸入され、排気口ｄを介して出口ｃから
空気が吐出されるようになっている。またかかるダイヤ
フラムポンプの寸法は例えば次のような大きさになって
いる。本体ｅは縦幅ｋが２４．０ｍｍ、横幅ｎが２４．
０ｍｍ、高さｐが３．０ｍｍの大きさである。ダイヤフ
ラムｆは直径が２０ｍｍφで厚さ０．２５ｍｍである。
また最大圧力は例えば約２９０ｈＰａであり、最大流量
は２３ｍｌ／ｍｉｎである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のダイヤフラムポ
ンプでは圧電素子を用いたダイヤフラムｆを振動させて
空気を送ることにより圧力を発生する構造であるのて、
単位時間当たりの流量が少なくて短時間に大容量の変化
を発生させることができないという問題がある。また圧
電素子に印加する電圧変動によりポンプ圧が脈動すると
いう問題がある。また圧電素子を用いたダイヤフラムｆ
を振動させるために騒音が発生するという問題がある。

【０００５】本発明は叙述の点に鑑みてなされたもので
あって、短時間に大容量の変化を発生させることがで
き、また騒音を低下できると共に脈動を低下できる圧力
発生装置とそれの温度制御方法とそれを用いた血圧計を
提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の請求項１の圧力発生装置は、圧力を伝達するダ
イヤフラム部を有する閉空間内に、ある所定温度範囲内
で相変化する物質を配置し、上記物質の温度制御により
上記物質を相変化させて閉空間の圧力を制御するように
したことを特徴とする。物質の温度制御をすることによ
り物質を相変化させてダイヤフラム部にて所定の圧力を
伝達できる。これにより短時間で大容量の変化をさせる
ことができ、圧力を短時間で制御可能になる。また物質
の可逆的な相変化を利用することで繰り返し制御可能に
なる。また従来のダイヤブラムポンプに比べて騒音や脈
動を低下でき、静音性に優れた圧力発生装置を得ること
ができる。

【０００７】また本発明の請求項２の圧力発生装置は、
請求項１において、装置全体を携帯可能にしたことを特
徴とする。携帯して任意の場所で圧力を発生させ、どこ
でも便利に使用できる。

【０００８】また本発明の請求項３の圧力発生装置は、
ある所定温度範囲内で形状が変化する物体と、上記物体
に接触して対象物を加圧するカフ部とを有し、上記物体
の温度制御により上記物体の形状を変化させることによ
りこの物体の形状にてカフ部が対象物に接触する圧力を
変化させるようにしたことを特徴とする。物体の温度制
御により物体の形状を変化させてカフ部を押圧する状態
を変えてカフ部が対象物に接触する圧力を変えることが
できる。これにより短時間で大容量の変化をさせること
ができ、圧力を短時間で制御可能になる。また物体の形
状変化で高速に圧力を発生させることができる。また従
来のダイヤブラムポンプに比べて騒音や脈動を低下で
き、静音性に優れた圧力発生装置を得ることができる。

【０００９】また本発明の請求項４の圧力発生装置は、
請求項１において、温度制御は、閉空間としての容器の
容積、物質量、制御温度から相変化に必要なエネルギー
を決定して制御するようにしたことを特徴とする。この
ようにすることで短時間に高精度に圧力変化が生じる。

【００１０】また本発明の請求項５の圧力発生装置は、
請求項３において、形状の制御は、カフ部の容積、物体
量、制御形状から形状変化に必要なエネルギーを決定し
て制御するようにしたことを特徴とする。このようにす
ることで短時間に高精度に圧力変化が生じる。

【００１１】また本発明の請求項６の圧力発生装置は、
圧力を伝達するダイヤフラム部を有する閉空間内に、昇
華物質を配置し、上記昇華物質の温度制御により上記昇
華物質を固体や気体に相変化させて閉空間の圧力を制御
するようにしたことを特徴とする。この場合、少量の物
質で大きな圧力変化が得られる。

【００１２】また本発明の請求項７の圧力発生装置は、
請求項２において、相変化する物質は、ガスとガスを溶
解する液体で構成し、温度変化による気体の飽和蒸気圧
により圧力を制御するようにしたことを特徴とする。圧
力は気体の飽和蒸気圧により決定されるが、この飽和蒸
気圧は温度により一定であり、従って温度により圧力が
高精度に制御できる。

【００１３】また本発明の請求項８の圧力発生装置は、
請求項２において、相変化する物質は、水素ガスと金属
間化合物（水素吸蔵金属）とで構成し、温度変化により
ガス圧力を変化させるようにしたことを特徴とする。こ
の場合、温度制御により大きな圧力変動が得られる。

【００１４】また本発明の請求項９の圧力発生装置は、
請求項１において、揮発性液体に超音波振動を与えるこ
とにより相変化させるようにしたことを特徴とする。こ
の場合、超音波を付与した時に、短時間に液体を気化さ
せることが可能になる。

【００１５】また本発明の請求項１０の圧力発生装置
は、請求項２において、ダイヤフラム部を有する圧力発
生部と温度変化を与える温度制御部とを毛細管にて連通
させると共に毛細管に液体を入れたことを特徴とする。
このようにすることに小さな液体の膨張収縮にて大きな
圧力変動を得ることができる。また圧力発生部を直接加
熱しなくても、圧力発生部から離れた位置の温度を制御
して圧力を発生させることができる。

【００１６】また本発明の請求項１１の圧力発生装置
は、請求項１において、閉空間に配置した物質にエネル
ギービームを照射して物質に相変化を与えるようにした
ことを特徴とする。レーザにてエネルギービームを照射
して相変化させて圧力変動を得ることができる。

【００１７】また本発明の請求項１２の圧力発生装置
は、請求項３において、形状が変化する物体は温度変化
にて形状変化量が変わるように形状変化させたことを特
徴とする。温度変化により物体の形状を高精度に制御す
ることが可能になり、高精度の圧力変動を得ることがで
きる。

【００１８】また本発明の請求項１３の圧力発生装置
は、請求項３において、形状が変化する物体は圧電セラ
ミックスを貼り合わせた構造であることを特徴とする。
このようにすると、印加電圧を制御することにより圧力
変動を得ることが可能となる。

【００１９】また本発明の請求項１４の圧力発生装置
は、請求項１２において、形状が変化する物体は２種類
の線膨張係数の異なる材料から成ることを特徴とする。
このようにすると、温度変化により変位を制御してカフ
部に所定の圧力を与えることができる。

【００２０】また本発明の請求項１５の圧力発生装置
は、請求項１２において、形状が変化する物体は形状記
憶合金であることを特徴とする。この場合も、温度変化
により変位を制御してカフ部に所定の圧力を与えること
ができる。

【００２１】また本発明の請求項１６の圧力発生装置
は、請求項１において、物質が均一に相変化できるよう
に物質を入れた容器に温度制御手段を複数設けたことを
特徴とする。このようにすると、精密な温度制御が可能
となり、物質は均一に相変化し、従って高精度の圧力制
御が可能となる。

【００２２】また本発明の請求項１７の圧力発生装置
は、請求項１乃至請求項１６の何れかにおいて、相変化
する物質でダイヤフラム部を介して加圧されるカフ部ま
たは温度変化で形状が変化する物体で加圧されるカフ部
を複数の小カフ部で形成し、この複数の小カフ部を環状
に配置し、小カフ部が内方に変位するように環状に配置
した小カフ部の外周を拘束したことを特徴とする。この
ようにすると、微小な圧力でリング状の拘束力が得られ
る。

【００２３】また本発明の請求項１８の圧力発生装置
は、請求項１乃至請求項１７のいずれかにおいて、装置
を作動させる電源として電池を用いたことを特徴とす
る。電池を電源として任意の場所に携帯して圧力を発生
させることができる。

【００２４】また本発明の請求項１９の圧力発生装置の
温度制御方法は、圧力を伝達するダイヤフラム部を有す
る閉空間の容器内に、ある所定温度範囲内で相変化する
物質を配置し、上記物質の温度制御により上記物質を相
変化させて閉空間の圧力を制御するようにした圧力発生
装置において、加熱時は物質を加熱する加熱熱源手段で
加熱し、圧力保持するための保温時は容器全体の温度を
保持する保温手段で保温し、冷却時は局所的に上記物質
が相変化した場所で元の相になるように容器を冷却する
冷却手段で冷却することで温度制御することを特徴とす
る。このように細かく温度制御することにより、精密な
温度制御が可能になる。

【００２５】また本発明の請求項２０の血圧計は、請求
項１乃至請求項１７の何れかに記載の圧力発生装置を血
圧計ポンプの圧力源としたことを特徴とする。加圧時間
が短縮でき、また騒音を抑えることができ、さらに小型
化できる血圧計を提供できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例に
ついて説明する。

【００２７】先ず、図１に示す例から述べる。閉空間と
しての容器１は圧力発生部となるものであり、容器１内
には温度により相変化する物質２を密封してある。かか
る閉空間としての容器１の容積は例えば１〜５００００
ｍ³である。容器１の圧力取り出し口３には圧力を伝達
するダイヤフラム部４を設けてある。上記相変化する物
質２は、この物質２に温度変化を与えることにより、物
質の相（固体、液体、気体、プラズマ、金属組織の変態
等）を変化させ、物質２の体積変化に伴う圧力変化をさ
せるようになっている。図１に示す例では、常温の状態
では物質２が固体（Ｓｏｌｉｄ）２ａであり、この状態
から図１（ａ）の矢印Ａのように温度を加えると変化し
て物質２が気体（Ｇａｓ）２ｂとなり、急激に体積変化
（体積膨張）してダイヤフラム部４に矢印Ｐのような加
圧力を発生させる。また加圧させた後、冷却（温度変
化）により物質２を元の状態に戻すことができ、可逆的
圧力発生装置となる。

【００２８】上記のように圧力発生装置が構成される
が、圧力発生装置の圧力取り出し口３は例えば血圧計の
カフ部に接続され、カフ部を加圧するのに用いられる。
カフ部にはある程度空気が入っており、ダイヤフラム部
４が大きく変形することでカフ部の空気が圧縮されてカ
フ部に締め付けの圧力を発生するようになっている。ま
た容器１内の物質２の温度制御することにより、物質２
の状態を制御して所定の圧力を得ることができる。

【００２９】上記のように圧力発生装置が構成される
が、物質２の相変化で圧力を得るものであるために短時
間で所定の圧力を得ることができ、しかも従来のようダ
イヤフラムポンプに比べて騒音や脈動を低下することが
できる。また物質２の可逆的な相変化を利用すること
で、繰り返し制御可能になる。また上記のように構成せ
る圧力発生装置は血圧計等に用いられるものであり、小
型で携帯できるものであることが好ましい。また携帯で
きるようにするために温度制御したりする電源は電池を
用いることが好ましい。

【００３０】次に図２に示す例について述べる。人体の
ような対象物５をカフ部６で加圧するようになっている
が、カフ部６の対象物５と反対側にはある所定温度範囲
内で形状が変化する物体７を配置してある。かかる物体
７は大きく図示してあるが微小物体である。カフ部６に
はある程度空気を入れてあり、温度変化を与えて物体７
の形状を変化させることにより、物体７と対象物５との
間のカフ部６を押圧する状態を変えてカフ部６で対象物
５を加圧する圧力を変えることができるようになってい
る。つまり、図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態の
ように物体７の形状を変化させることにより、矢印Ｃの
ような応力を発生させて対象物５を加圧することができ
るようになっている。このとき物体７の温度制御をする
ことでカフ部６で加圧する圧力を変えることができるよ
うになっている。また物体７の形状を変化させるポイン
トとカフ部６に接触させる部分の距離を調整することに
よりカフ部６に負荷する応力量を変えることができる。

【００３１】上記のように圧力発生装置が構成される
が、物体７の形状変化で圧力を得るものであるために短
時間で所定の圧力を得ることができ、しかも従来のよう
ダイヤフラムポンプに比べて騒音や脈動を低下すること
ができる。また物体７の形状変化で高速に圧力を発生さ
せることが可能となる。

【００３２】次に図３に示す例について述べる。本例は
図１に示す例と基本的に同じであり、異なる点だけを主
に述べる。図１や図３（ａ）のような圧力発生装置にお
ける温度制御は、閉空間としての容器１の容積、物質
量、制御温度から相変化に必要なエネルギーを決定して
制御するようにしてある。上記のように物質２が相変化
することにより体積変化で圧力を変動させるようになっ
ているが、このとき、温度変化により物質２の一部のみ
を相変化させるように温度制御を行う。この物質２の一
部のみの温度変化させるのに必要な温度変化量を算出し
て温度制御を行う。例えば、物質２が液体から気体に相
変化する場合には、気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ）
により、気化させる物質の量が算出することができる。
なお、図３（ｂ）は相変化させる物質量と圧力の関係を
示し、相変化させる物質量の変化により圧力が変化す
る。上記のように温度制御される圧力発生装置は、短時
間に高精度に圧力変化が生じる。

【００３３】次に図４に示す例について述べる。本例は
図２に示す例と基本的に同じであり、異なる点だけを主
に述べる。図２や図４（ａ）（ｂ）のような圧力発生装
置における、形状の制御は、カフ部６の容積、物体量、
制御形状から形状変化に必要なエネルギーを決定して制
御するようにしてある。上記のように物体７の形状が変
化する（ΔＬが形状変化量である）ことにより対象物５
に作用させる圧力が変化するが、図４（ｃ）に示すよう
な物体の形状変化量とカフ部６に作用する応力（圧力）
の関係を求めておき、所定圧力を発生させるための形状
変化量を制御できるようになっている。形状変化させる
手段としては、温度変化、電圧変化などがあるが、所定
の変形量を達成させるために、各手段の変化量を制御す
るようになっている。上記のように形状制御される圧力
発生装置は、各手段系を制御することにより、所定圧力
を高精度に制御することが可能なる。

【００３４】次に図５に示す例について述べる。本例は
図１や図３に示す例と基本的に同じであり、異なる点だ
けを主に述べる。本例では温度変化により相変化する昇
華物質２′を容器１に入れてあり、温度変化により昇華
物質２′を固体２ａ′の状態や気体２ｂ′の状態として
圧力変動を得ることができる。相変化する物質としての
昇華物質２′は、蒸気圧が高いために固体２ａ′から気
体２ｂ′に相変化して体積膨張する。常温状態でも昇華
する昇華物質２′としては例えば次のものがある・ヨウ素（Ｉ₂）融点：１１３℃ ・ナルタリン（Ｃ₁₀Ｈ₈）融点：８０℃ ・パラジクロルベンゼン（Ｃ₆Ｈ₄Ｃｌ₂）融点：５
４℃ 上記のように構成せる圧力発生装置は、相変化する物質
として昇華物質２′を用いているために少量の物質量で
大きな圧力変化が得られる。

【００３５】次に図６に示す例について述べる。本例は
図１や図３に示す例と基本的に同じであり、異なる点だ
け主にを述べる。容器１内の相変化する物質２は図６
（ａ）のようにガス２ｃとガス２ｃを溶解する液体２ｄ
で構成し、温度変化による気体の飽和蒸気圧により圧力
を制御するようにしてある。つまり、温度制御すること
により、液体２ｄに溶解するガス２ｃの溶解量を制御す
ることで気体の飽和蒸気圧により圧力を制御するように
なっている。図６（ｂ）に示す飽和蒸気圧は、容器１内
にエチルアルコールを１気圧で密封したときの温度と圧
力の関係である。上記のように構成せる圧力発生装置で
発生する圧力は、気体の飽和蒸気圧により決定される。
この飽和蒸気圧は、温度により一定である。従って、温
度により圧力が高精度に制御できる。本例の圧力発生装
置は小型で携帯できるものであり、また電源を電池とし
たものである。

【００３６】次に図７に示す例について述べる。本例は
図１や図３に示す例と基本的に同じであり、異なる点だ
けを主に述べる。容器１内の相変化する物質２は、図７
に示すように水素ガス２ｅと金属間化合物（水素吸蔵金
属）２ｆとで構成し、温度変化によりガス圧力を変化さ
せるようにしてある。つまり、容器１内に水素ガス２ｅ
と水素吸蔵金属２ｆを配置してあり、この水素吸蔵金属
２ｆが温度により吸蔵する水素量が変化するようになっ
ている。この現象により、温度制御による圧力制御が可
能になっている。この水素吸蔵金属２ｆとしては、Ｌａ
Ｎｉ₅、ＬａＮｉ_4.9Ａｌ_0.1等がある。このときの圧力
変化は例えば表１の通りである。

【００３７】

【表１】

【００３８】上記のような圧力発生装置は温度制御によ
り、大きな圧力変動が得られる。本例の圧力発生装置は
小型で携帯できるものであり、また電源を電池としたも
のである。

【００３９】次に図８に示す例について述べる。本例は
図１や図３に示す例と基本的に同じであり、異なる点だ
けを主に述べる。相変化する物質２として揮発性液体を
容器１に入れてあり、揮発性液体に超音波振動を与える
ことにより相変化させるようにしてある。つまり、容器
１内には超音波振動子９を配置してあり、超音波振動子
９で揮発性液体を振動させてガス化するようになってい
る。揮発性液体に超音波振動を負荷すると、揮発性液体
は急速に蒸発してガス化する。つまり、振動により揮発
性液体にはエネルギーが与えられてそのエネルギーによ
り蒸発する。この揮発性液体としてはエチルアルコール
がある。このような圧力発生装置では、超音波振動を付
与したときに短時間に液体を気化させることが可能にな
る。

【００４０】次に図９に示す例について述べる。本例は
図１や図３に示す例と基本的に同じであり、異なる点だ
けを主に述べる。ダイヤフラム部４を有する圧力発生部
１ａと温度変化を与える温度制御部１ｂとを毛細管１ｃ
にて連通させると共に温度制御部１ｂや毛細管１ｃに相
変化する物質２としての液体を入れてある。例えば、温
度制御部１ｂを矢印Ａのように加熱すると、液体が膨張
して毛細管１ｃを介して圧力発生部１ａに圧力が伝達さ
れると共に圧力発生部１ａで液体が気化することで圧力
が得られる。このようにすると、圧力発生場所と温度制
御場所が異なるときでも、温度変化により圧力変動を得
ることができる。また圧力を作用させる場所は、毛細管
構造になっており、小さい液体の膨張で大きな圧力変動
が得られる。また圧力発生部１ａを直接加熱しなくても
圧力を発生させることが可能になる。本例の圧力発生装
置は小型で携帯できるものであり、また電源を電池とし
たものである。

【００４１】次に図１０に示す例について述べる。本例
は図１や図３に示す例と基本的に同じであり、異なる点
だけを主に述べる。閉空間としての容器１に配置した物
質２ににエネルギービームを照射して物質２に相変化を
与えるようにしてある。エネルギービームとして例えば
レーザ光線１０を図１０（ａ）に示すように物質２に照
射し、物質２にエネルギーを与えることで物質２をプラ
ズマ化（符号１１がプラズマ）して圧力を増加するよう
になっている。このとき容器１にはエネルギービームを
透過する窓を設けるか、容器１全体がエネルギービーム
を透過する材料で形成する必要がある。

【００４２】具体的に実施した一例を挙げると次の通り
である。レーザ光線１０はＹＡＧレーザを用いて容器１
にレーザ光線１０を通過させるためにガラス材料で窓を
設けた。照射したレーザ光線１０は２０Ｗで０．１ｍｍ
φの部分にスポット的に集光した。相変化する物質２と
しては高分子材料のエポキシ系樹脂を用いた。レーザ光
線１０が照射されている間は、樹脂の蒸発と一部のプラ
ズマ化により容器１内の圧力が増加した。レーザ照射を
停止すると、圧力の増加は停止し、その後樹脂材料は自
然冷却あるいは強制冷却により凝固された。

【００４３】上記のような圧力発生装置は、レーザにて
エネルギービームを照射して相変化させて圧力変動を得
ることができる。このときレーザを短パルス化すること
により高速応答が可能になる。

【００４４】次に図１１に示す例について述べる。本例
は図２、図４に示す例と基本的に同じであり、異なる点
だけを主に述べる。本例の場合、形状が変化する物体７
は温度変化にて形状変化量ΔＬが変わるように形状変化
させてある。つまり、温度変化により物体７の形状が変
化するが、温度に応じて形状変化量ΔＬが変化し、カフ
部６を押圧する状態が変化し、カフ部６が対象物５に加
える圧力が変わるように制御できるようになっている。
この温度変化により形状変化は物体の弾性変形を利用し
ている。このようにな圧力発生装置は、温度変化による
物体７の形状を高精度に制御することが可能になり、高
精度の圧力変動を得ることができる。

【００４５】次に図１２に示す例について述べる。本例
は図２、図４に示す例と基本的に同じであり、異なる点
だけを主に述べる。形状が変化する物体７は圧電セラミ
ックス１２を貼り合わせた構造とした（バイモルフ）。
このバイモルフ構造の物体７は、２枚の圧電セラミック
ス１２を貼り合わせて形成するが、通常は２枚の圧電セ
ラミックス１２間にシムと呼ばれる金属弾性板１３を配
置する。このシムと呼ばれる金属弾性板１３と圧電セラ
ミックス１２との間に電圧を印加することによりで形状
を変形させることができる。図１２（ｃ）（ｄ）で２６
は電源、１４はスイッチであり、図１２（ｃ）は電圧印
加前の状態で、図１２（ｄ）は電圧印加後の状態であ
り、電圧を印加することで形状を変化させて図１２
（ｂ）のようにカフ部６を押圧することができる。この
ようにして電圧の印加のオンオフにより圧力を変動させ
ることが可能になる。上記圧電セラミックス材料として
は、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）やＰｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃（米国バーニトロン社製、ＰＺＴ）
を用いた。このとき、印加電圧は、４００Ｖ程度まで昇
圧した。長さ４０ｍｍ、幅７ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのニ
オブ酸リチウムでは、２００Ｖの印加で３０マイクロメ
ートル、４００Ｖでは６０マイクロメートルの変位を得
た。上記のように構成せる圧力発生装置では印加電圧を
制御することより、圧力変動を得ることが可能となる。

【００４６】次に図１３に示す例について述べる。本例
は図１１に示す例と基本的に同じであり、異なる点だけ
を主に述べる。形状が変化する物体７は２種類の線膨張
係数の異なる材料から構成してある。つまり、物体７が
バイメタル１５にて形成されている。バイメタル１５に
温度変化を与えると、図１３（ａ）の状態から図１３
（ｂ）の状態に変位し、カフ部６を押して対象物５に圧
力を与えることができる。このとき温度変化に応じてバ
イメタル１５の変位量が変化する。温度変化を与える手
段としてはヒータやペルチェ素子があり、これらを制御
している。バイメタル１５の材料としてはＦｅ−３６Ｎ
ｉ（インバー）、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍ
ｎ、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｒ等がある。このような圧力発生装
置では、温度変化によりバイメタル１５の変位を制御し
て、カフ部６に所定の圧力を与えることが可能になる。

【００４７】次に図１４に示す例について述べる。本例
も図１１に示す例と基本的に同じであり、異なる点だけ
を主に述べる。形状が変化する物体７は形状記憶合金１
６で構成してある。発生させる圧力が決まっている場合
は、その圧力になるようにカフ部６の位置と形状記憶合
金１６が変化する形状を決定しておき、温度変化により
所定の変位を得られるようにする。形状記憶合金１６と
しては例えば以下のものがある。Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ，Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｏオーステナイト⇔マルテンサイト（変態）形状記憶処理：４００〜５００℃ 回復温度：３０〜１２０℃ 形状記憶合金１６を用いた場合、一度調整すれば任意の
圧力変化を得るためには、カフ部６の容量や応力発生場
所を変更し、圧力を調整する必要があるが、所定圧力を
発生させるには、加熱することにより圧力を得ることが
可能となる。圧力発生を止める場合には、外部から形状
を変形させる必要がある。上記のように形状記憶合金１
６を用いた圧力発生装置は、温度変化により変位を制御
してカフ部６に所定の圧力を与えることが可能になる。

【００４８】次に図１５に示す例について述べる。本例
も図１や図３に示す例と基本的に同じであり、異なる点
だけを主に述べる。本例の場合、物質２が均一に相変化
できるように物質２を入れた容器１に温度制御手段を複
数設けてある。図示例では容器１内の物質２を直接加熱
して温度制御する第1の加熱手段１７と、容器１を加熱
して温度制御する第２の加熱手段１８とを設けてある。
物質２の温度制御源として、物質２に直接温度変化を与
えるが、場合によっては物質２の一部のみが相変化を起
こし、残りが制御できない場合がある。その場合に容器
１の一部を温度制御し、物質２の相変化を促進させるよ
うになっている。つまり、第１の加熱手段１７で直接物
質２を加熱して物質２の温度制御するようになっている
が、第２の加熱手段１８で容器１も加熱して温度制御す
るようになっており、物質２が均一に相変化するように
なっている。この温度制御手段はヒータによる温度制御
でも、ペルチェ素子を用いた電気制御でもよい。また第
２の加熱手段１８は容器１の外周の全周に亙るようにコ
イル状に設けてあるが、電源２６から給電する位置１９
を矢印Ｅ，Ｆのように変えることで第２の加熱手段１８
で加熱する容器１のエリアを変えることができるように
なっている。上記のように複数の温度制御手段を有する
圧力発生装置は、精密な温度制御が可能となり、物質２
は均一に相変化し、従って高精度の圧力制御が可能とな
る。

【００４９】次に図１６に示す例について述べる。本例
では上記例で述べたような、相変化する物質２でダイヤ
フラム部４を介して加圧されるカフ部または温度変化で
形状が変化する物体７で加圧されるカフ部を複数の小カ
フ部６′で形成し、この複数の小カフ部６′を環状に配
置し、小カフ部６′が内方に変位するように環状に配置
した小カフ部６′の外周を拘束してある。図１６の例で
は相変化する物質２を小容器１′に入れた圧力発生部と
圧力発生部の圧力で加圧される小カフ部６′からなる小
加圧ユニット２０を円環状に複数並べて配置してあり、
小カフ部６′が内方に変位するように複数の小加圧ユニ
ット２０の外周を拘束部２１で外周方向に変位しないよ
うに拘束してある。このように小加圧ユニット２０を複
数配置すると、各圧力発生部から発生する圧力が小さく
ても全体として大きな圧力を得ることが可能となる。ま
た小加圧ユニット２０を内部方向に変位するように環状
に配置することにより、小カフ部６′の弾性にて環状の
中心に輪ゴムのような弾性的な拘束力が生じる。この機
構により、腕時計のバンドのような拘束が可能となる。
このような圧力発生装置は、微小な圧力でリング状の拘
束力が得られる。

【００５０】次に図１７に示す例について述べる。本例
の場合、圧力を伝達するダイヤフラム部４を有する閉空
間の容器１内に、ある所定温度範囲内で相変化する物質
２を配置し、上記物質２の温度制御により上記物質２を
相変化させて閉空間の圧力を制御するようにした圧力発
生装置において、加熱時は物質２を加熱する加熱熱源手
段２２で加熱し、圧力保持するための保温時は容器１全
体の温度を保持する保温手段２３で保温し、冷却時は局
所的に上記物質が相変化した場所で元の相になるように
容器１を冷却する冷却手段２４で冷却することで温度制
御するようにしてある。

【００５１】容器１には物質２を直接加熱する加熱熱源
手段２２と、容器１全体の温度を保持する保温手段２３
と、容器１を冷却する冷却手段２４とを設けてある。保
温手段２３は電源２６から給電する位置１９を矢印Ｅの
ように変えることで保温手段２３で加熱する容器１のエ
リアを変えることができるようになっている。物質２を
加熱して相変化させることにより圧力を発生するとき
は、加熱熱源手段２２で物質２を加熱するように制御す
る。圧力を保持するときは保温手段２３にて容器１全体
の温度を保持するように制御する。冷却時は、局所的に
物質２が相変化した場所で冷却されて元の状態になるよ
うに容器１を冷却手段２４にて矢印Ｇのように冷却す
る。

【００５２】上記の圧力発生装置では、加熱時に物質２
が相変化して容器１内の圧力を増加させる。この現象を
繰り返し行うが、相変化した物質２が容器１内の同一場
所で相変化を繰り返すことが望ましい。このようにする
方が制御を行う上で効率的に相変化をさせることが可能
になる。また相変化させた後でも、圧力を一定に保持す
る場合には、物質２の状態を一定に保つ必要がある。そ
のために容器１全体が均一な温度になるように保持する
保温手段２３を設けてある。また相変化した物質２を元
の状態に戻す場合は、容器１を冷却する必要があるが、
このとき、冷却源付近に物質２が集中していると効率的
に温度制御による相変化が起こりやすい。このために、
冷却制御中では、冷却手段２４にて局所的な冷却を行う
ことにより、冷却場所のみを元の相の状態に戻るように
制御する。上記加熱熱源手段２２、保温手段２３はヒー
タやペルチェ素子を用いた温度制御方法が有効であり、
また冷却手段２４はペルチェ素子を用いた温度制御方法
が有効である。上記のように細かく温度制御することに
より、精密な温度制御が可能になる。

【００５３】次に図１８に示す例について述べる。本例
は上記例で述べた圧力発生装置を血圧計ポンプの圧力源
としたものである。図１８（ａ）は血圧計の管路図であ
り、血圧計は、配管２５，電源２６、回路部２７、急速
排気弁２８、上記例で述べた圧力発生装置よりなるポン
プ２９、定速排気弁３０、圧力センサー３１、カフ部６
等で構成されている。上記電源２６は携帯できるために
電池を用いている。図１８（ｂ）は腕時計型の血圧計の
外観を示すものであり、バンド状のカフ部６、ポンプ２
９や電源２６を内装した本体部３２、スイッチ部３３、
表示部３４で構成されている。血圧を測定する場合、カ
フ部６を腕等に巻き付け、ポンプ２９でカフ部６を加圧
し、カフ部６の空気を定速排気弁２８て一定速度で排気
して血圧を測定することができるようになっている。

【００５４】従来のダイヤフラムポンプでは加圧に時間
がかかる、騒音が発生するなどの課題があったが、本発
明の圧力発生装置を用いたポンプ２９は急速に加圧で
き、騒音レベルも低くなる。上記のように血圧計を構成
することにより、加圧時間が短縮でき、また騒音を抑え
ることができ、さらに小型化できる血圧計を提供でき
る。

【００５５】

【発明の効果】本発明の請求項１の発明は、圧力を伝達
するダイヤフラム部を有する閉空間内に、ある所定温度
範囲内で相変化する物質を配置し、上記物質の温度制御
により上記物質を相変化させて閉空間の圧力を制御する
ようにしたので、物質の温度制御をすることにより物質
を相変化させてダイヤフラム部にて所定の圧力を伝達で
きるものであって、短時間で大容量の変化をさせること
ができ、圧力を短時間で制御可能になるものであり、ま
た物質の可逆的な相変化を利用することで繰り返し制御
可能になるものであり、また従来のダイヤブラムポンプ
に比べて騒音や脈動を低下でき、静音性に優れた圧力発
生装置を得ることができるものである。

【００５６】また本発明の請求項２の発明は、請求項１
において、装置全体を携帯可能にしたので、携帯して任
意の場所で圧力を発生させ、どこでも便利に使用できる
ものである。

【００５７】また本発明の請求項３の発明は、ある所定
温度範囲内で形状が変化する物体と、上記物体に接触し
て対象物を加圧するカフ部とを有し、上記物体の温度制
御により上記物体の形状を変化させることによりこの物
体の形状にてカフ部が対象物に接触する圧力を変化させ
るようにしたので、物体の温度制御により物体の形状を
変化させてカフ部を押圧する状態を変えてカフ部が対象
物に接触する圧力を変えることができるものであって、
短時間で大容量の変化をさせることができ、圧力を短時
間で制御可能になり、また物体の形状変化で高速に圧力
を発生させることができるものであり、また従来のダイ
ヤブラムポンプに比べて騒音や脈動を低下でき、静音性
に優れた圧力発生装置を得ることができるものである。

【００５８】また本発明の請求項４の発明は、請求項１
において、温度制御は、閉空間としての容器の容積、物
質量、制御温度から相変化に必要なエネルギーを決定し
て制御するようにしたので、短時間に高精度に圧力変化
が生じるものである。

【００５９】また本発明の請求項５の発明は、請求項３
において、形状の制御は、カフ部の容積、物体量、制御
形状から形状変化に必要なエネルギーを決定して制御す
るようにしたので、短時間に高精度に圧力変化が生じる
ものである。

【００６０】また本発明の請求項６の発明は、圧力を伝
達するダイヤフラム部を有する閉空間内に、昇華物質を
配置し、上記昇華物質の温度制御により上記昇華物質を
固体や気体に相変化させて閉空間の圧力を制御するよう
にしたので、少量の物質で大きな圧力変化が得られるも
のである。

【００６１】また本発明の請求項７の発明は、請求項２
において、相変化する物質は、ガスとガスを溶解する液
体で構成し、温度変化による気体の飽和蒸気圧により圧
力を制御するようにしたので、飽和蒸気圧は温度により
一定であり、従って温度により圧力が高精度に制御でき
るものである。

【００６２】また本発明の請求項８の発明は、請求項２
において、相変化する物質は、水素ガスと金属間化合物
（水素吸蔵金属）とで構成し、温度変化によりガス圧力
を変化させるようにしたので、温度制御により大きな圧
力変動が得られるものである。

【００６３】また本発明の請求項９の発明は、請求項１
において、揮発性液体に超音波振動を与えることにより
相変化させるようにしたので、超音波を付与した時に、
短時間に液体を気化させることが可能になるものであ
る。

【００６４】また本発明の請求項１０の発明は、請求項
２において、ダイヤフラム部を有する圧力発生部と温度
変化を与える温度制御部とを毛細管にて連通させると共
に毛細管に液体を入れたので、小さな液体の膨張収縮に
て大きな圧力変動を得ることができるものであり、また
圧力発生部を直接加熱しなくても、圧力発生部から離れ
た位置の温度を制御して圧力を発生させることができる
ものである。

【００６５】また本発明の請求項１１の発明は、請求項
１において、閉空間に配置した物質にエネルギービーム
を照射して物質に相変化を与えるようにしたので、レー
ザにてエネルギービームを照射して相変化させて圧力変
動を得ることができるものである。

【００６６】また本発明の請求項１２の発明は、請求項
３において、形状が変化する物体は温度変化にて形状変
化量が変わるように形状変化させたので、温度変化によ
り物体の形状を高精度に制御することが可能になり、高
精度の圧力変動を得ることができるものである。

【００６７】また本発明の請求項１３の発明は、請求項
３において、形状が変化する物体は圧電セラミックスを
貼り合わせた構造であるので、印加電圧を制御すること
により圧力変動を得ることが可能となるものである。

【００６８】また本発明の請求項１４の発明は、請求項
１２において、形状が変化する物体は２種類の線膨張係
数の異なる材料からなるので、温度変化により変位を制
御してカフ部に所定の圧力を与えることができるもので
ある。

【００６９】また本発明の請求項１５の発明は、請求項
１２において、形状が変化する物体は形状記憶合金であ
るので、温度変化により変位を制御してカフ部に所定の
圧力を与えることができるものである。

【００７０】また本発明の請求項１６の発明は、請求項
１において、物質が均一に相変化できるように物質を入
れた容器に温度制御手段を複数設けたので、精密な温度
制御が可能となり、物質は均一に相変化し、従って高精
度の圧力制御が可能となるものである。

【００７１】また本発明の請求項１７の発明は、請求項
１乃至請求項１６の何れかにおいて、相変化する物質で
ダイヤフラム部を介して加圧されるカフ部または温度変
化で形状が変化する物体で加圧されるカフ部を複数の小
カフ部で形成し、この複数の小カフ部を環状に配置し、
小カフ部が内方に変位するように環状に配置した小カフ
部の外周を拘束したので、微小な圧力でリング状の拘束
力が得られるものである。

【００７２】また本発明の請求項１８の発明は、請求項
１乃至請求項１７のいずれかにおいて、装置を作動させ
る電源として電池を用いたので、電池を電源として任意
の場所に携帯して圧力を発生させることができるもので
ある。

【００７３】また本発明の請求項１９の発明は、圧力を
伝達するダイヤフラム部を有する閉空間の容器内に、あ
る所定温度範囲内で相変化する物質を配置し、上記物質
の温度制御により上記物質を相変化させて閉空間の圧力
を制御するようにした圧力発生装置において、加熱時は
物質を加熱する加熱熱源手段で加熱し、圧力保持するた
めの保温時は容器全体の温度を保持する保温手段で保温
し、冷却時は局所的に上記物質が相変化した場所で元の
相になるように容器を冷却する冷却手段で冷却すること
で温度制御するので、細かく温度制御することにより、
精密な温度制御が可能になるものである。

【００７４】また本発明の請求項２０の発明は、請求項
１乃至請求項１７の何れかに記載の圧力発生装置を血圧
計ポンプの圧力源としたので、加圧時間が短縮でき、ま
た騒音を抑えることができ、さらに小型化できる血圧計
を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）本発明の実施の形態の一例の動作
を説明する説明図である。

【図２】（ａ）（ｂ）は同上の他例を動作を説明する説
明図である。

【図３】（ａ）は同上の他例を説明する説明図、（ｂ）
は相変化させる物質と圧力との関係を示すグラフであ
る。

【図４】（ａ）（ｂ）は同上の他例の動作を説明する説
明図、（ｃ）は形状変化量と圧力の関係を示すグラフで
ある。

【図５】（ａ）（ｂ）は同上の他例の動作を説明する説
明図である。

【図６】（ａ）は同上の他例を説明する説明図、（ｂ）
は温度を圧力の関係を示すグラフである。

【図７】同上の他例を説明する説明図である。

【図８】同上の他例を説明する説明図である。

【図９】同上の他例を説明する説明図である。

【図１０】（ａ）（ｂ）は同上の他例の動作を説明する
説明図である。

【図１１】（ａ）（ｂ）は同上の他例の動作を説明する
説明図である。

【図１２】（ａ）（ｂ）は同上の他例の動作を説明する
説明図、（ｃ）は圧電セラミックスに電圧を印加する前
の状態の説明図、（ｄ）は圧電セラミックスに電圧を印
加した後の状態の説明図である。

【図１３】（ａ）（ｂ）は同上の他例の動作を説明する
説明図である。

【図１４】（ａ）（ｂ）は同上の他例の動作を説明する
説明図である。

【図１５】同上の他の例を説明する説明図である。

【図１６】（ａ）は同上の他例を説明する説明図、
（ｂ）は（ａ）の要部を拡大せる説明図である。

【図１７】（ａ）（ｂ）は同上の他例の説明図である。

【図１８】（ａ）は同上の圧力発生装置を用いた血圧計
の管路図、（ｂ）は血圧計の外観を示す斜視図である。

【図１９】従来例のダイヤフラムポンプの斜視図であ
る。

【図２０】従来例のダイヤフラムポンプの構造を説明す
る説明図である。

【符号の説明】

１容器２相変化する物質３圧力取り出し口４ダイヤフラム部５対象物６カフ部７形状が変化する物体

フロントページの続きＦターム(参考） 3H077 AA12 BB00 CC02 CC09 DD06 DD07 DD08 DD11 EE04 EE24 EE36 FF14 FF36 4C017 AA08 AC03 AD04 EE01 FF08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力を伝達するダイヤフラム部を有する
閉空間内に、ある所定温度範囲内で相変化する物質を配
置し、上記物質の温度制御により上記物質を相変化させ
て閉空間の圧力を制御するようにしたことを特徴とする
圧力発生装置。
【請求項２】装置全体を携帯可能にしたことを特徴と
する請求項１記載の圧力発生装置。
【請求項３】ある所定温度範囲内で形状が変化する物
体と、上記物体に接触して対象物を加圧するカフ部とを
有し、上記物体の温度制御により上記物体の形状を変化
させることによりこの物体の形状にてカフ部が対象物に
接触する圧力を変化させるようにしたことを特徴とする
圧力発生装置。
【請求項４】温度制御は、閉空間としての容器の容
積、物質量、制御温度から相変化に必要なエネルギーを
決定して制御するようにしたことを特徴とする請求項１
記載の圧力発生装置。
【請求項５】形状の制御は、カフ部の容積、物体量、
制御形状から形状変化に必要なエネルギーを決定して制
御するようにしたことを特徴とする請求項３記載の圧力
発生装置。
【請求項６】圧力を伝達するダイヤフラム部を有する
閉空間内に、昇華物質を配置し、上記昇華物質の温度制
御により上記昇華物質を固体や気体に相変化させて閉空
間の圧力を制御するようにしたことを特徴とする圧力発
生装置。
【請求項７】相変化する物質は、ガスとガスを溶解す
る液体で構成し、温度変化による気体の飽和蒸気圧によ
り圧力を制御するようにしたことを特徴とする請求項２
記載の圧力発生装置。
【請求項８】相変化する物質は、水素ガスと金属間化
合物（水素吸蔵金属）とで構成し、温度変化によりガス
圧力を変化させるようにしたことを特徴とする請求項２
記載の圧力発生装置。
【請求項９】揮発性液体に超音波振動を与えることに
より相変化させるようにしたことを特徴とする請求項１
記載の圧力発生装置。
【請求項１０】ダイヤフラム部を有する圧力発生部と
温度変化を与える温度制御部とを毛細管にて連通させる
と共に毛細管に液体を入れたことを特徴とする請求項２
記載の圧力発生装置。
【請求項１１】閉空間に配置した物質にエネルギービ
ームを照射して物質に相変化を与えるようにしたことを
特徴とする請求項１記載の圧力発生装置。
【請求項１２】形状が変化する物体は温度変化にて形
状変化量が変わるように形状変化させたことを特徴とす
る請求項３記載の圧力発生装置。
【請求項１３】形状が変化する物体は圧電セラミック
スを貼り合わせた構造であることを特徴とする請求項３
記載の圧力発生装置。
【請求項１４】形状が変化する物体は２種類の線膨張
係数の異なる材料から成ることを特徴とする請求項１２
記載の圧力発生装置。
【請求項１５】形状が変化する物体は形状記憶合金で
あることを特徴とする請求項１２記載の圧力発生装置。
【請求項１６】物質が均一に相変化できるように物質
を入れた容器に温度制御手段を複数設けたことを特徴と
する請求項１記載の圧力発生装置。
【請求項１７】相変化する物質でダイヤフラム部を介
して加圧されるカフ部または温度変化で形状が変化する
物体で加圧されるカフ部を複数の小カフ部で形成し、こ
の複数の小カフ部を環状に配置し、小カフ部が内方に変
位するように環状に配置した小カフ部の外周を拘束した
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１６記載の何れか
に記載の圧力発生装置。
【請求項１８】装置を作動させる電源として電池を用
いたことを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれ
かに記載の圧力発生装置。
【請求項１９】圧力を伝達するダイヤフラム部を有す
る閉空間の容器内に、ある所定温度範囲内で相変化する
物質を配置し、上記物質の温度制御により上記物質を相
変化させて閉空間の圧力を制御するようにした圧力発生
装置において、加熱時は物質を加熱する加熱熱源手段で
加熱し、圧力保持するための保温時は容器全体の温度を
保持する保温手段で保温し、冷却時は局所的に上記物質
が相変化した場所で元の相になるように容器を冷却する
冷却手段で冷却することで温度制御することを特徴とす
る圧力発生装置の温度制御方法。
【請求項２０】請求項１乃至請求項１８の何れかに記
載の圧力発生装置を血圧計ポンプの圧力源としたことを
特徴とする血圧計。