JP2007120355A - 流体輸送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体を連続して流動する流体輸送装置を簡単な構造で実現し、安価に提供する。
【解決手段】流体輸送装置１０は、弾性を有するチューブ４０と、チューブ４０を直線的
に保持するチューブ枠３０と、回転軸Ｘがチューブ４０の長手方向に平行に配設されるチ
ューブ押圧部材５０と、チューブ押圧部材５０を回転するモーター９０と、チューブ押圧
部材５０とモーター９０とを保持する筐体２０と、を備え、チューブ押圧部材５０には、
回転軸Ｘを旋回して形成される螺旋状の押圧部としてのコイル６０が設けられ、チューブ
押圧部材５０を回転軸Ｘを中心に回転することによって、コイル６０が、旋回しながらチ
ューブ４０をチューブ枠３０との間で、流体の流入側４２から流出側４３に向かって順次
押圧し、流体を流動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体輸送装置の構造に関し、詳しくは、螺旋形状の押圧部を有するチューブ
押圧部材によってチューブを流体の流入側から流出側に向かって押圧、流体を流動する小
型の流体輸送装置に関する。

従来、弾性を有するチューブを流体の流入側から流出側に向かって順次押圧して、流体
を流動する小型のポンプ（流体輸送装置）として、回転駆動される駆動軸の軸線に沿って
連続的に取り付けられた複数の偏心カムと、これら各偏心カムの外周に連動して前記軸線
に垂直方向に往復作動する複数のチューブ押圧体とを備え、駆動軸の回転に伴う偏心カム
の回転によりチューブ押圧体が、チューブを上流側から下流側に順次押圧閉塞して流体を
流動する流体輸送装置というものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、回転駆動される駆動軸の軸線に沿って連続的に取り付けられた複数の偏心カムと
、これら各偏心カムの外周に連動して作動する板バネを備え、駆動軸の回転に伴う偏心カ
ムの回転により、板バネが、チューブを上流側から下流側に順次押圧閉塞して流体を流動
する流体輸送装置というものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、上述の特許文献１と同様な作用をする他の流体輸送装置の構造として、共通の駆
動軸の軸線が、軸ジャーナルにより形成され、この軸ジャーナルがそれぞれ偏心カムの一
方の側面で突出しており、それぞれ隣接している偏心カムの凹部内に進入するように構成
されている流体輸送装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。

また、回転軸の軸方向に複数の偏心カムと一体に形成されたカム軸を回転し、チューブ
押圧体をチューブに垂直に押圧して、流体を流動する流体輸送装置も知られている（例え
ば、特許文献４参照）。

さらに、チューブと平行に配置された回転軸と、この回転軸に形成された螺旋状の凸部
とを備えて螺旋状ローラを構成し、この螺旋状ローラを回転し、凸部によってチューブを
押圧して流体を流動するチューブポンプというものも知られている（例えば、特許文献５
参照）。

特開平４−６７８７０号公報（第２頁、図２） 特開平８−１７０５９０号公報（第４，５頁、図１） 特表平８−５００８７１号公報（第９，１０頁、図５） 特開平１０−３３９２７１号公報（第６頁、図１） 特開２００３−３０１７７８号公報（第５，６頁、図２）

このような特許文献１及び特許文献２では、駆動軸（回転軸）に複数の偏心カムの回転
方向の位相をずらしながら挿着する構造である、偏心カムが複数個必要となることから部
品数が増えるため、コスト面で不利である。また、偏心カムの位相を所定の角度にずらし
て挿着しなければならず、位相角度を合わせるための治具等を用意しなければならないの
で、小型する場合には組立作業が困難となる。さらに、位相角度の精度が確保できないと
いうような課題がある。

また、特許文献３によれば、複数の偏心カム（偏心板）それぞれに軸ジャーナルと対応
する凹部を有し、この凹部に軸ジャーナルを挿着して駆動軸の軸線を形成している。各偏
心カムの位相角度は、偏心カムに設けられる差込ピンまたは差込ピン挿入孔のどちらかを
位相角度に合わせて形成して、それぞれ対応する差込ピンと差込ピン挿入孔に挿着する構
造である。従って、各偏心カムの形状が一つ一つ異なり、偏心カムの種類が多くなるため
製造コストが増加するという課題がある。さらに、差込ピンと差込ピン挿入孔との挿着順
を間違えるということも考えられる。

また、特許文献４によれば、偏心カムは、回転軸に一体に形成されるため、位相角度の
精度が確保でき、回転軸としては簡単な構成である。しかしながら、回転軸に位相が異な
る偏心カムを加工形成することは特殊な加工設備が必要となると考えられる。

また、特許文献５によれば、回転軸に形成された螺旋状の凸部によってチューブを押圧
する構造であり、螺旋状ローラは簡単な構造を実現している。しかしながら、回転軸の螺
旋状の凸部は、その断面構造を半円形に形成すること、凸部の起点及び終点を回転軸の外
径に収束する形状を形成することから、螺旋状ローラの製造には、特殊な加工装置や刃具
を必要とし容易ではない。

また、このチューブポンプには、カバーの他に、チューブをスプリングにより押圧する
チューブガイドを備え、構造を複雑にしている。
さらに、このチューブポンプの駆動源は、本体の外部に備えられるため、流体が本体内
部に付着することがあり、フィルムシートの交換等のメンテナンスを必要とする。

本発明の目的は、前述した課題を解決することを要旨とし、流体を連続して流動する小
型の流体輸送装置を簡単な構造で実現し、安価に提供することである。

本発明の流体輸送装置は、弾性を有するチューブと、該チューブを直線的に保持するチ
ューブ枠と、回転軸が前記チューブの長手方向に平行に配設されるチューブ押圧部材と、
前記チューブ押圧部材を回転する駆動源と、前記チューブ押圧部材と前記駆動源とを保持
する筐体と、を備え、前記チューブ押圧部材には、前記回転軸を旋回して形成されるコイ
ルからなる押圧部が設けられ、前記チューブ押圧部材が前記回転軸を中心に回転されるこ
とによって、前記押圧部が旋回しながら、前記チューブを前記チューブ枠との間で、流体
の流入側から流出側に向かって順次押圧し、流体を流動することを特徴とする。

ここで、流体としては、例えば、水、油類、薬液等の液体の他、気体も含まれる。また
、駆動源としては、例えば、モーターを採用することができる。

この発明によれば、チューブ押圧部材に螺旋状のコイルからなる押圧部が形成され、チ
ューブ押圧部材を回転することで、押圧部がチューブを流体の流入側から流出側に向かっ
て順次押圧し、閉塞しながらしごくように流体を流動するため、前述した特許文献１〜特
許文献４のような複数の偏心カムを用いる構造に比べ、構造を格段に簡単にすることがで
きる。

また、押圧部がコイルにより構成され、コイルは、ワイヤフォーミング等で容易に形成
することができ、構成部品数も少ないことからコストが低減でき、安価な流体輸送装置を
提供することができる。

さらに、前述した従来技術のように、偏心カムの位相角度を合わせる作業も不要であり
、偏心カムの位相に依存せずに、流体を連続して流動することができる。
また、詳しくは、後述する実施の形態で説明するが、このような螺旋状の押圧部を有す
るチューブ押圧部材の回転を逆にすれば、流体の流動方向を逆方向に切換えることができ
るという効果もある。

また、前記チューブ押圧部材が、円柱形状の回転軸部と、該回転軸部の外周に螺旋状に
巻回されるコイルからなる押圧部と、前記回転軸部の両端に形成される支持軸と、から形
成され、前記支持軸の一方が、前記駆動源に連結されていることが好ましい。

このような構造によれば、チューブ押圧部材の押圧部は、回転軸部にコイルを巻回して
形成するため、容易に押圧部を形成することができる。また、このように押圧部がコイル
であれば、巻数（条数）を任意に設定することが可能であり、流体の流動速度の調整をこ
の巻数で調整することができる。
また、押圧部は、断面形状が円形であるため、チューブを押圧する際に損傷を与えるこ
とを抑制できるので、長期間にわたって継続使用することができる。

また、前記チューブ押圧部材が、前記回転軸を中心に螺旋状に巻回される押圧部と前記
回転軸の延長上に延在される支持部とから形成されるコイルであって、前記支持部の一方
が、前記駆動源に連結されていることが好ましい。

このようにすれば、チューブ押圧部材をコイルのみで形成し、コイルは螺旋状の押圧部
と、回転軸となる押圧部の両端に延在される支持部を有し、この支持軸にモーターが連結
され、チューブ押圧部材としてのコイルを回転するという極めて簡単な構造の流体輸送装
置を実現することができる。
また、チューブを押圧する際に、過負荷の状態になった場合には、コイルの弾性で、負
荷を吸収することができる。

また、前記チューブ枠には、前記チューブ押圧部材が前記チューブを押圧する長手方向
領域の外側の両側、または流体の流出側に、前記チューブを保持するための突起部が設け
られていることが望ましい。

螺旋状に形成される押圧部が旋回してチューブを押圧するとき、チューブが流体の流動
方向に移動させられることが考えられる。従って、チューブを押圧する範囲の上流側及び
下流側にチューブを保持する突起部を設けることにより、チューブの移動を抑制すること
ができる。
なお、流体の流出側のみに突起部を設けても、チューブが流体の流動方向に移動するこ
とを防止することが可能である。

また、本発明の流体輸送装置は、弾性を有するチューブと、該チューブを直線的に保持
するチューブ枠と、回転軸が前記チューブの長手方向に平行に配設される請求項１ないし
請求項３のいずれか一項に記載のチューブ押圧部材と、前記チューブと前記チューブ押圧
部材との間に、前記チューブに略垂直方向に往復移動が可能に設けられる複数のフィンガ
ーと、前記チューブ押圧部材を回転する駆動源と、前記チューブ押圧部材と前記駆動源と
を保持する筐体と、を備え、前記チューブ押圧部材が前記回転軸を中心に回転されること
によって、前記チューブ押圧部材に設けられる押圧部が、旋回しながら前記複数のフィン
ガーを流体の流入側から流出側に向かって順次押圧し、前記複数のフィンガーが、前記チ
ューブを前記チューブ枠との間で、流体の流入側から流出側に向かって順次押圧し、流体
を流動することを特徴とする。

螺旋状に形成される押圧部によってチューブを押圧する構造では、チューブが、流体の
上流側から下流側に押圧部によって圧し延ばされることが考えられる。従って、チューブ
とチューブ押圧部材との間にフィンガーを備え、フィンガーをチューブの略垂直に押圧す
ることによって、チューブが圧し延ばされることを防止することができる。このことから
、チューブが圧し延ばされることによる流体流動部の直径の変化を抑制し、流体の流動速
度を安定して保持することができる。

また、前記複数のフィンガーの隣接するフィンガー間の間隙が、前記押圧部を形成する
コイルの線径よりも小さいことが好ましい。

このようにすれば、押圧部が複数のフィンガーを連続的に押圧することができるので、
流体を連続的に、ほぼ一定の流動速度を継続することができる。
また、隣接するフィンガー間の間隙が、前記押圧部を形成するコイルの線径よりも小さ
いため、フィンガーの間隙に押し圧部が入り込んでしまうことがないため、コイルを旋回
させた際に空振りすることを防止できる。

また、前記チューブ押圧部材が、円柱形状の回転軸部と、該回転軸部の外周に螺旋状に
巻回されるコイルからなる押圧部と、前記回転軸部の両端に形成される支持軸と、から形
成され、前記コイルの線径が、前記フィンガーの駆動ストロークよりも大きいことが好ま
しい。

従って、フィンガーがチューブを閉塞し、開放するために必要なストロークは、コイル
の線径で律せられるため、ストローク管理が容易にできるという効果がある。
また、押圧部がコイルで形成されると、コイルの断面が円形であり、フィンガーを押圧
する際は滑らかに、開放するときは急峻となり、節度を有するフィンガーの駆動を行うこ
とができる。

また、本発明の流体輸送装置は、前記チューブ押圧部材と、前記駆動源と、前記フィン
ガーと、が前記チューブ枠と前記筐体によって形成される空間内に密閉されていることが
望ましい。

本発明では、駆動部としてのチューブ押圧部材と駆動源とフィンガーとが、チューブ枠
と筐体とにより密閉された空間内に収容されているため、流体輸送装置を流体中や、例え
ば生体内に装着することができる。また、駆動部が外部の環境の影響を受けない構造であ
るため、長期間にわたって使用することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２は本発明の実施形態１に係る流体輸送装置を示し、図３〜図５は実施形態２
、図６、図７は実施形態３を示している。
（実施形態１）

図１は、実施形態１に係る流体輸送装置の断面図である。図１において、流体輸送装置
１０は、基本構成として、箱状の筐体２０と、筐体２０の内部にチューブ押圧部材５０と
、チューブ押圧部材５０に回転駆動力を与える駆動源としてのモーター９０と、筐体２０
の縁部２１の上面をわたって直線的に配設される弾性を有するチューブ４０と、チューブ
４０を保持するチューブ枠３０とから構成されている。

筐体２０は、合成樹脂で形成されており、チューブ押圧部材５０及びモーター９０とを
収容する空間を有している。この筐体２０の縁部２１の上面には、チューブ４０を保持す
るためのチューブ案内溝２１ａ（図２（ｂ）、参照）が形成されている。

チューブ押圧部材５０は、円柱形状の回転軸部５１と、この回転軸部５１の両端に設け
られる支持軸５２，５３と、回転軸部５１の外周に螺旋状に巻回される押圧部としてのコ
イル６０とから構成されている。

支持軸５２，５３は、回転軸部５１の端部から回転軸Ｘの延長上に延在され、支持軸５
２は、筐体２０の縁部２１に開設される回転軸支持孔２４に、また支持軸５３は回転軸支
持板２５に開設される回転軸支持孔２５ａに挿入されている。支持軸５２，５３と回転軸
支持孔２４，２５ａとは遊嵌の関係に設定されている。
また、チューブ４０と回転軸Ｘとは平行に配設されている。つまり、チューブ押圧部材
５０は、チューブ４０に対して平行である。

押圧部としてのコイル６０の断面形状は、チューブ４０の流体流動部４１を閉塞する状
態と、開放状態と、を形成するために必要な直径を有する円形をしており、本実施形態で
は２巻（２条）巻回されている。巻数は２巻に限定されず１巻でも、２巻よりも多くして
もよい。

コイル６０の端部は回転軸部５１の断面中心に向かって曲げ込まれた固定部６１，６２
が形成されており、固定部６１，６２を回転軸部５１に穿設される穴に挿入することで、
回転軸部５１に固定される（図２（ａ）も参照する）。

支持軸５２，５３のうちの一方の支持軸５３は、回転軸支持板２５を貫通してモーター
９０が配設される空間まで延在され、その先端部には、伝達歯車７０が挿着されている。
この伝達歯車７０とモーター９０の回転軸に挿着されるモーター歯車８０とが噛合してい
る。

モーター９０は、筐体２０に設けられるモーター保持部２３内に装着され、チューブ枠
３０から突設されたモーター押え部３４とモーター保持部材９７によって挟着される。モ
ーター９０は、このようにして軸方向及び断面方向の移動が規制される（図２（ｄ）も参
照する）。

伝達歯車７０とモーター歯車８０は、チューブ押圧部材５０の回転速度を所望の速度に
するため、増速または減速する歯数比に設定することができる。

チューブ４０は、弾性を有し、閉塞、開放の繰り返しに耐えられる材質が用いられ、本
実施形態ではシリコン系のゴムを採用している。そして、チューブ４０は、筐体２０に設
けられるチューブ案内溝２１ａとチューブ枠３０に設けられるチューブ案内溝３１とによ
って保持される（図２（ｂ）も参照する）。

チューブ枠３０に設けられるチューブ案内溝３１は、チューブ４０が配設される範囲全
体にわたって形成され、チューブ４０の径方向の位置を確実に保持している。また、チュ
ーブ枠３０が筐体２０の縁部２１に当接する位置には、突起部３２が突設され、この突起
部３２によって、チューブ４０を部分的に付勢して、チューブ４０が長手方向に移動する
ことを抑制している。この突起部３２は、チューブ押圧部Ｐ１，Ｐ２が移動する範囲（つ
まりチューブ４０を押圧する範囲）の外側における流入口４２と流出口４３の近傍２箇所
、または、流出口４３近傍の１箇所に設けられる。

なお、本実施形態では、筐体２０、チューブ枠３０共に、合成樹脂からなり、図は省略
しているが、外周の角部が丸められている。また、これらは、流体輸送装置１０が生体に
装着して用いられる場合には、生体に影響を与えない材質で形成されることがより好まし
い。

続いて、本実施形態による流体輸送装置１０の各構成部の関係について図面を参照して
詳しく説明する。
図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ切断面を示す断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ切断面を示す部分断
面図、（ｃ）はＣ−Ｃ切断面を示す断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ切断面を示す断面図である。

図２（ａ）は、押圧部としてのコイル６０の外周部がチューブ４０を押圧閉塞している
状態を示している。コイル６０は、回転軸部５１に巻回され、チューブ押圧部材５０とし
て回転軸Ｘを中心に矢印Ｒ方向に回転する。そこで、コイル６０の最大外周部が、チュー
ブ４０を押圧して流体流動部４１（図１、参照）を閉塞する。

なお、筐体２０とチューブ枠３０とは、螺子９５（図は省略）によって螺合固定される
。チューブ枠３０の下面側外周には、図で示すように筐体２０の縁部２１に対応する段が
設けられており、筐体２０とチューブ枠３０との位置を正確に規制する。つまり、筐体２
０のチューブ案内溝２１ａとチューブ枠３０のチューブ案内溝３１との位置を規制し、チ
ューブ４０の径方向の位置を規制する（図２（ｂ）、参照）。

チューブ枠３０には、チューブ押圧溝３３が設けられている。このチューブ押圧溝３３
は、コイル６０が旋回してチューブ４０を移動して押圧する領域（長手方向）よりもやや
大きく、また、チューブ４０が押圧された状態（図中、４０ａで示す）で接触しない範囲
の幅に設定される。チューブ４０は、このチューブ押圧溝３３の底部とコイル６０との間
で閉塞される。

図２（ｂ）は、チューブ４０の保持構造を示している。チューブ４０は、筐体２０の縁
部２１の上面に設けられたチューブ案内溝２１ａと、チューブ枠３０に設けられたチュー
ブ案内溝３１で形成される空間に保持される。ここで、チューブ案内溝３１の幅方向中央
部には、突起部３２が突設され、その周囲には凹部が形成されている。突起部３２は、押
圧部としてのコイル６０がチューブ４０を押圧する長手方向領域の外側の両側に設けられ
る。なお、突起部３２は、コイル６０がチューブ４０を押圧する長手方向領域の外側の流
出口４３側（流体の流出側）のみに設けてもよい。
この突起部３２によって、チューブ４０を局所的に押え、チューブ４０の長手方向への
移動を規制している。

次に、図２（ｃ）を参照して、回転軸支持板２５の構造について説明する。図１も参照
する。回転軸支持板２５は板状部材で、筐体２０の底部に設けられた溝に植立されている
。そして、回転軸支持板２５は筐体２０とは螺子９６（図は省略）によって螺合固定され
る。

回転軸支持板２５の上面にはチューブ案内溝２６が設けられ、チューブ枠３０のチュー
ブ案内溝３１とによりチューブ４０の幅方向の位置を規制している。回転軸支持板２５に
は、チューブ押圧部材５０の支持軸５３が回転軸支持孔２５ａに挿入されている。

次に、図２（ｄ）を参照してモーター９０の保持構造について説明する。図１も参照す
る。モーター９０は、本実施形態では、円筒形のステッピングモータを採用している。モ
ーター９０は、筐体２０の底部に設けられたモーター保持部２３内に収容され、チューブ
枠３０から突設されたモーター押え部３４とモーター保持部材９７によって保持される。

モーター保持部２３の断面形状は、モーター９０の外周に沿う形状に形成されている。
また、長手方向は筐体２０のモーター保持部２３よりも高い壁によって位置が正確に規制
されている。モーター保持部材９７は、発泡性樹脂から形成されているので、チューブ枠
３０を筐体２０に組み込んだ際に、図に示すように変形し、モーター９０を確実に保持す
る。

また、チューブ枠３０に突設されたモーター押え部３４の中央部には、チューブ挿入部
３４ａが設けられており、チューブ４０に影響なく組立てることができる。

また、筐体２０とチューブ枠３０、チューブ４０と筐体２０及びチューブ枠３０との接
続部にパッキンを用いる、または接着固定することで密閉構造にしている。このようにす
れば、この流体輸送装置の使用環境が限定されない。

本発明の実施形態１は、上述のような構造であり、続いて、この本実施形態による流体
輸送装置１０の駆動方法について図１及び図２を参照して説明する。
チューブ押圧部材５０は、モーター９０によって、回転軸Ｘを中心に矢印Ｒ方向に回転
する、この回転に伴い、押圧部としてのコイル６０が回転する。図１では、コイル６０の
最外周部がチューブ４０を旋回しながら閉塞する。

チューブ４０の流体流動部４１には、閉塞されていない部分に流体が流入しており、コ
イル６０の旋回によって、チューブ押圧部Ｐ１，Ｐ２が矢印Ｍ方向に連続的に移動しチュ
ーブ押圧部Ｐ１，Ｐ２間に収容される流体が流入口４２側から流出口４３側に向かって（
矢印ｆ方向）移動し、チューブ押圧部Ｐ２が開放される際に流体が流出口４３から流出す
る。チューブ４０の押圧が開放された部分は、自身の弾性によって初期状態（流体流動部
が開放される状態）に復帰し、この部分に流体が流入する。

コイル６０は旋回することにより、螺旋形状をしているためチューブ４０を押圧（閉塞
）と開放とを流体の流動方向に移動しながら流体を流動する。
なお、図示しないが、流入口４２側には、流体を収容するタンクが接続され、流出口４
３側には、流体を流出するノズル等が装着されている。

また、モーター９０を逆回転すれば、チューブ押圧部Ｐ１，Ｐ２が矢印Ｍ方向とは逆方
向に移動し、流体の流動方向を変更することができる。

また、モーター９０は、図示しないモーター駆動制御回路及び電源に接続されているが
、これら、モーター駆動制御回路や電源（例えば、電池等）を筐体内部に収容する構造と
することができる。また、駆動源としては、モーターに限らず圧電アクチュエータ等を採
用することができる。

従って、上述した実施形態によれば、チューブ押圧部材５０に押圧部としての螺旋状の
コイル６０が設けられ、チューブ押圧部材５０を回転することで、コイル６０の最外周部
がチューブ４０を流体の流入口４２側から流出口４３側に向かって流体流動部４１を順次
開放、閉塞動作を繰り返し流体を流動するため、前述した特許文献１〜特許文献４のよう
な複数の偏心カムを用いる構造に比べ、構造を格段に簡単にすることができる。
また、コイル６０は、ワイヤフォーミング等により容易に形成することができ、構成部
品数を少なくすることができることからコストを低減でき、安価な流体輸送装置を提供す
ることができる。

さらに、前述した従来技術のように、偏心カムの位相角度を合わせる作業も不要であり
、偏心カムの位相に依存せずに、流体を連続して流動することができる。
また、このような螺旋状のコイル６０を有するチューブ押圧部材５０の回転方向を逆に
すれば、流体の流動方向を逆方向に切換えることが可能となる効果もある。

また、チューブ押圧部材５０の押圧部は、回転軸部５１にコイル６０を巻回して形成す
るため、容易に押圧部を形成することができ、このように押圧部がコイルであれば、巻数
（条数）を任意に設定することが可能であり、流体の流動速度の調整をこの巻数で調整す
ることができる。
また、コイル６０は、断面形状が円形であるため、チューブを押圧する際に損傷を与え
ることを抑制できるので、長期間にわたって継続使用することができる。

また、チューブ枠３０には、チューブ４０を保持するための突起部３２が設けられてい
るので、チューブ押圧部Ｐ１，Ｐ２が旋回しながら移動してチューブ４０を押圧するとき
、チューブ４０を流体の流動方向に移動することを防止できる。

さらに、本発明では、駆動部としてのチューブ押圧部材５０とモーター９０とがチュー
ブ枠３０と筐体２０とにより密閉された空間内に収容され、チューブ４０と、チューブ押
圧部材５０とモーター９０との接合部も接着剤、パッキンで密閉しているため、流体輸送
装置を流体中や、生体内に装着することができる。また、駆動部が外部の環境の影響を受
けない構造であるため、長期間にわたって使用することができる。
（実施形態２）

続いて、本発明の実施形態２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２は、前述した実施形態１に対して、チューブ押圧部材をコイルのみで構成したと
ころに特徴を有している。相違部分のみを説明し、共通機能部分には同じ符号を付して説
明する。
まず、チューブ押圧部材としてのコイル１６０の形状について説明する。
図３は、コイル１６０を示す正面図である。コイル１６０は、螺旋状に巻回された押圧
部１６１と押圧部１６１の両端を回転軸Ｘ方向に延在した支持部１６３，１６４とから構
成されている。また、支持部１６３，１６４の先端部は滑らかに丸められている。
このコイル１６０は、チューブ４０を閉塞するのに充分な巻外径と、剛性を有し、筐体
２０に装着される。

図４は、このコイル１６０を装着した流体輸送装置１０を示す断面図である。図４にお
いて、コイル１６０は、一方の支持部１６４が筐体２０の縁部２１に穿設された回転軸支
持穴２４ａに挿入され、他方の支持部１６３は、伝達歯車７０の支持軸７１に穿設された
コイル支持穴７１ａに挿入されている。

伝達歯車７０は、支持軸７１が筐体２０に設けられるコイル支持壁２０１に開設される
回転軸支持孔２７を貫通し、さらに、コイル１６０の支持部１６３は、回転軸支持孔２７
嵌着されている。つまり、コイル１６０は、伝達歯車７０と一体で矢印Ｒ方向に回転可能
である。

コイル１６０の両端の支持部１６３，１６４は、回転軸Ｘの延長上にあるため、コイル
１６０は、回転軸Ｘを中心として回転する。モーター９０、モーター９０の保持構造、及
び伝達歯車７０とモーター歯車８０との噛合関係は、実施形態１（図１、参照）と同じで
ある。
また、チューブ４０、筐体２０とチューブ枠３０によるチューブ保持構造、筐体２０と
チューブ枠３０との結合構造も実施形態１と同じであるため説明を省略する。

なお、このコイル１６０の組立方法について説明する。コイル１６０は、図示したよう
に一種のコイルバネといえる。従って、長手方向には伸縮が可能であるため、コイルを筐
体２０に挿着する際には、コイル１６０を長手方向に収縮させることによって、容易に挿
着することが可能である。その後、接着等の固定手段で伝達歯車７０と一体化する。
伝達歯車７０は、モーター側端部に支持軸を設け、この支持軸を筐体２０に着脱可能な
保持板９８で保持することにより、軸方向の位置が規制される。

次に、チューブ４０が押圧された状態を図５を参照して説明する。図４も参照する。
図５は、図４のＥ−Ｅ切断面を示す断面図である。コイル１６０は、モーター９０によ
って、回転軸Ｘを中心に矢印Ｒ方向に回転する、この回転に伴い、チューブ押圧部材とし
てのコイル１６０が回転し、コイル１６０（押圧部１６１）の最外周部がチューブ４０を
閉塞する。

なお、筐体２０には、コイル１６０を収納する凹部２０ａが設けられている。ここで、
この凹部２０ａは、コイル１６０の最外周部とは、下方向及び横方向に僅かな間隙を設け
ており、通常は接触しない。しかし、押圧部１６１がチューブ４０を押圧した際にコイル
１６０が撓んだ場合において、この凹部２０ａの内周面にコイル１６０の外周部が当接す
る。そして、その場合においても、押圧部１６１が確実にチューブ４０を閉塞するように
間隙寸法を設定している。

本実施形態による流体輸送装置の駆動方法を簡単に説明する。チューブ４０の流体流動
部４１には、閉塞されていない部分に流体が流入しており、押圧部１６１が旋回すること
によって、チューブ押圧部Ｐ１，Ｐ２が矢印Ｍ方向に移動し、このチューブ押圧部間に収
容される流体が流出口４３方向に向かって移動し、流体が流出する。チューブ４０は、押
圧が開放された部分が、自身の弾性によって初期状態（流体流動部が確保される状態）に
復帰し、この部分に流体が流入する。

コイル１６０は螺旋形状をしているため、旋回することにより、チューブ４０を閉塞と
開放とを流体の流動方向に繰り返し移動しながら流体を流動する。
実施形態２においても、モーター９０を逆回転すれば、チューブ押圧部Ｐ１，Ｐ２が矢
印Ｍ方向とは逆方向に移動し、流体の流動方向を切換えることができる。

従って、前述した実施形態２によれば、チューブ押圧部材をコイル１６０のみで形成し
、コイル１６０は螺旋状の押圧部１６１と、回転軸となる押圧部１６１の両端に延在され
る支持部１６３，１６４を有し、この支持部１６３にモーター９０が連結され、チューブ
押圧部材としてのコイル１６０を回転するとういう極めて簡単な構造の流体輸送装置１０
を実現することができる。
また、チューブ４０を押圧する際に、過負荷の状態になった場合には、コイルバネの弾
性で、負荷を吸収することができる。

さらに、コイル１６０の最外周部と、コイル１６０を収容する凹部２０ａとの間隙を適
正に設定することで、コイル１６０が負荷によって撓んだときにおいても、この凹部２０
ａの内周面でコイル１６０を支え、確実にチューブ４０を押圧することができる。
なお、コイル１６０の巻数は２巻（２条）に限らず、１巻（１条）または、もっと多く
することもできる。
（実施形態３）

次に、本発明の実施形態３について図面を参照して説明する。実施形態３は、前述した
実施形態１、実施形態２が、チューブをチューブ押圧部材によって直接押圧する構造に対
して、チューブとチューブ押圧部材との間にチューブを押圧する複数のフィンガーを備え
ていることに特徴を有している。

なお、本実施形態では、チューブ押圧部材として実施形態１で説明したチューブ押圧部
材５０を例示して説明しているが、実施形態２で示したチューブ押圧部材１６０（コイル
１６０）を採用することができる。
図６は、実施形態３に係る流体輸送装置を示す部分断面図、図７は、図６のＦ−Ｆ切断
面を示す断面図である。

図６，７において、チューブ４０とチューブ押圧部材５０との間に棒状のフィンガー１
１１〜１１６が備えられている。フィンガー１１１〜１１６は、筐体２０とチューブ枠３
０との間に挟着されるフィンガー保持板１０１に開設される貫通孔に挿入されている。フ
ィンガー１１１〜１１６は、チューブ４０に沿って流体の流入口４２側から流出口４３側
に整列配置され、チューブ４０に対して略垂直方向に往復移動が可能な構成としている。

フィンガー１１１〜１１６のチューブ押圧部材５０側の端部は、滑らかに丸められてい
る。また、チューブ４０側の端部は、平面部を残しながら角部が丸められ、チューブ４０
に対する押圧面積を確保しながら、押圧した際にチューブ４０を損傷しない形状にしてい
る。

フィンガー保持板１０１は、筐体２０の縁部２１と、チューブ枠３０に突出した縁部３
５との間で挟着される。そして、チューブ４０は、チューブ枠３０に開設されたチューブ
挿入孔３６に挿入されて保持される。チューブ挿入孔３６は、流体の流入口４２近傍にも
開設され、チューブ４０が挿入されている。

チューブ枠３０には、流出側及び流入側に開設されるチューブ挿入孔３６の底部が連続
して延在されたチューブ案内溝３１が設けられ、これらチューブ挿入孔３６とチューブ案
内溝３１とでチューブ４０の径方向の位置が正確に規制されている。
また、フィンガー１１１〜１１６がチューブ４０を押圧（閉塞）する範囲には、図７に
示すように、チューブ押圧溝３３が設けられ、チューブ４０が押圧された状態（４０ａで
示す）でもチューブ押圧溝３３の側面に対して隙間を有している。
筐体２０とフィンガー保持板１０１とチューブ枠３０とは、積層されて螺子９５（図は
省略する）によって一体化される。

本実施形態によるチューブ押圧部材５０は、螺旋状に形成される押圧部としてのコイル
６０が、チューブ押圧部材５０が１回転するにつき３６０度旋回している。つまり、コイ
ル６０は、回転軸部５１に１巻（１条）形成されている。なお、実施形態１と同様に２巻
分（２条）形成してもよい。
このように構成されたチューブ押圧部材５０が図示しないモーターにより回転される。

次に、本実施形態による流体輸送装置１０の駆動方法について図６，７を参照して説明
する。チューブ押圧部材５０をモーターによって回転軸Ｘを中心に矢印Ｒ方向に回転する
。チューブ押圧部材５０が１回転する間に、コイル６０は、流体の流入口４２側から流出
口４３側方向にフィンガー１１１からフィンガー１１６までをチューブ４０に向かって順
次押圧していく。すると、フィンガー１１１〜１１６が順次チューブ４０を押圧、閉塞し
ていく。

図６では、その１状態を示している。図６の状態では、コイル６０のうちの押圧部６０
ｂがフィンガー１１６を押し上げ、チューブ４０を閉塞している。他のフィンガー１１１
〜１１５は、コイル６０とは離間しているので、チューブ４０を閉塞していない。さらに
、チューブ押圧部材５０を回転すると、コイル６０の起点６０ａがフィンガー１１１を押
し上げ始める。そして、コイル６０の最外周部が６０ｃまで移動するとフィンガー１１２
を押し上げ、チューブ４０を閉塞する。フィンガー１１１は開放されるので、チューブ４
０の弾性力及び自重でチューブ４０から離間し、流体流動部４１を開放する。開放された
流体流動部４１には、流体が流入する。このようにして、フィンガー１１１〜１１６を順
次押し上げていき、チューブ４０の閉塞、開放を連続的に行い、流体を流入口４２側から
流出口４３に向かって（矢印ｆ方向）に流体を流動する。

フィンガー１１１〜１１６それぞれのチューブ押圧部材５０側の端部は丸められており
、コイル６０の断面は円形であるため、コイル６０が旋回して最外周部が各フィンガーに
接触する位置に達した際、円滑にフィンガーを押し上げていくことができる。また、フィ
ンガー１１１〜１１６はコイル６０との係合が離れたときに直ちにチューブ４０の閉塞を
開放する。フィンガー１１１〜１１６は順次連続的に閉塞、開放が継続するため、流体は
連続的に流動する。

また、コイル６０の線径は、隣接するフィンガー（例えば、フィンガー１１５とフィン
ガー１１６）の隙間よりも大きく設定されており、コイル６０が旋回して、フィンガー間
を移動する際に、フィンガー間の隙間に入り込んでしまうことを防止している。

さらに、コイル６０の線径は、フィンガー１１１〜１１６それぞれが、チューブ４０を
閉塞し開放する間のフィンガー駆動ストロークよりも大きく設定されており、必要充分な
ストロークを確保している。

なお、本実施形態では、コイル６０は１巻（１条）のみ形成されているが、実施形態１
のように２巻（２条）としてもよい。１巻の場合は、コイル６０の１点が移動しながらフ
ィンガーを順次押し上げている（チューブ４０を閉塞していく）ため、チューブ４０が開
放されている範囲が広く、流体の流動が安定した連続流となる。
ただし、コイル６０は、必ず１ヵ所でチューブ４０を閉塞している。

従って、前述した実施形態３によれば、実施形態１、実施形態２のように、コイル６０
（またはコイル１６０）によってチューブ４０を押圧する構造では、チューブ４０は、流
体の流入口４２側から流出口４３側にコイル６０によって圧し延ばされることが考えられ
る。従って、チューブ４０とチューブ押圧部材５０またはチューブ押圧部材としてのコイ
ル１６０との間にフィンガー１１１〜１１６を備え、フィンガー１１１〜１１６をチュー
ブ４０に対して略垂直に押圧することによって、チューブ４０が圧し延ばされることを防
止することができる。このことから、チューブ４０が圧し延ばされることにより生じる流
体流動部４１の直径の変化を抑制し、流体の流動速度を安定して保持することができる。

また、チューブ押圧部材５０が１回転する間に３６０度旋回するコイル６０が形成され
ていることから、コイルがフィンガー１１１〜１１６を円滑、且つ連続的に押圧すること
ができるので、流体を連続的に、ほぼ一定の流動速度をもって流動することができる。

また、前記複数のフィンガーの隣接するフィンガー間の間隙が、前記押圧部を形成する
コイルの線径よりも小さいことが好ましい。

このようにすれば、押圧部が複数のフィンガーを連続的に押圧することができるので、
流体を連続的に、ほぼ一定の流動速度を継続することができる。
また、隣接するフィンガー間の間隙が、コイル６０の線径よりも小さいため、フィンガ
ー間の間隙にコイルの一部が入り込んでしまうことがないため、コイル６０を旋回させた
際に空振りすることを防止できる。

また、コイル６０の線径が、フィンガー１１１〜１１６の駆動ストロークよりも大きく
設定しているため、フィンガー１１１〜１１６がチューブ４０を閉塞し、開放するために
必要なストロークは、コイル６０の線径で律せられるため、ストローク管理が容易にでき
るという効果がある。
また、押圧部がコイル６０で形成されると、コイル６０の断面が円形であり、フィンガ
ー１１１〜１１６を押圧する際は滑らかに（徐々に）、開放するときは急峻となり、節度
を有するフィンガーの駆動を行うことができる。

また、コイル６０が１巻（１条）であっても、必ず１ヵ所はチューブ４０を閉塞してい
るので、駆動を停止しても流体が逆流することはない。
なお、実施形態２，３においても流体輸送装置１０は、前述した実施形態１と同様な方
法で密閉構造にすることができる。

なお、本発明は上述したような簡単な構造で構成できるため小型化に好適である。具体
的な実施例としては、チューブ４０の直径１．０ｍｍ、流体流動部４１の直径が０．５ｍ
ｍ、流体輸送装置１０は幅２０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのサイズが実現できた
。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる
範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明している
が、本発明の技術的思想及び目的の範囲に逸脱することなく、以上説明した実施形態に対
し、形状、材質、組み合わせ、その他の詳細な構成、及び製造工程間の加工方法において
、当業者が様々な変形を加えることができるものである。

従って、上記に開示した形状、材質、製造工程などを限定した記載は、本発明の理解を
容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものでないから、それ
らの形状、材質、組み合わせなどの限定の一部もしくは全部の限定をはずした部材の名称
での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前述の実施形態では、螺旋状に形成される押圧部は１巻（１条）または２巻（
２条）の例を示したが、巻数（条数）は、これに限定されず増やすこともできる。なお、
巻数（条数）を１巻（１条）以下にした場合、流体の流動を間歇流動にすることができる
。

従って、前述の実施形態１〜実施形態４によれば、流体を連続して流動する小型の流体
輸送装置を簡単な構造で実現し、安価に提供することができる。

本発明の流体輸送装置は、様々な機械装置において、装置内、または装置外に搭載でき
、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。また、流体輸送装置単独で、前記流体の流動、供給に利用することができる。

また、本発明の流体輸送装置は、小型、薄型、そして流体の流量を精度よく管理できる
ので、流体として薬剤等を収容して生体内に植え込むことができ、新薬の開発や治療等に
採用することに適している。

本発明の実施形態１に係る流体輸送装置の断面図。 本発明の実施形態１に係る流体輸送装置を示し、（ａ）は図１のＡ−Ａ切断面を示す断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ切断面を示す部分断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ断面図。 本発明の実施形態２に係るコイルを示す正面図。 本発明の実施形態２に係る流体輸送装置を示す断面図。 図４のＥ−Ｅ切断面を示す断面図。 本発明の実施形態３に係る流体輸送装置を示す部分断面図。 図６のＦ−Ｆ切断面を示す断面図。

符号の説明

１０…流体輸送装置、２０…筐体、３０…チューブ枠、４０…チューブ、４２…チュー
ブの流入口、４３…チューブの流出口、５０…チューブ押圧部材、６０…押圧部としての
コイル。

Claims (8)

1. 弾性を有するチューブと、該チューブを直線的に保持するチューブ枠と、
   回転軸が前記チューブの長手方向に平行に配設されるチューブ押圧部材と、
   前記チューブ押圧部材を回転する駆動源と、
   前記チューブ押圧部材と前記駆動源とを保持する筐体と、を備え、
   前記チューブ押圧部材には、前記回転軸を旋回して形成されるコイルからなる押圧部が
   設けられ、
   前記チューブ押圧部材が前記回転軸を中心に回転されることによって、前記押圧部が旋
   回しながら、前記チューブを前記チューブ枠との間で、流体の流入側から流出側に向かっ
   て順次押圧し、流体を流動することを特徴とする流体輸送装置。
2. 請求項１に記載の流体輸送装置において、
   前記チューブ押圧部材が、円柱形状の回転軸部と、該回転軸部の外周に螺旋状に巻回さ
   れるコイルからなる押圧部と、前記回転軸部の両端に形成される支持軸と、から形成され
   、
   前記支持軸の一方が、前記駆動源に連結されていることを特徴とする流体輸送装置。
3. 請求項１に記載の流体輸送装置において、
   前記チューブ押圧部材が、前記回転軸を中心に螺旋状に巻回される押圧部と前記回転軸
   の延長上に延在される支持部とから形成されるコイルであって、
   前記支持部の一方が、前記駆動源に連結されていることを特徴とする流体輸送装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の流体輸送装置において、
   前記チューブ枠には、前記チューブ押圧部材が前記チューブを押圧する長手方向領域の
   外側の両側、または流体の流出側に、前記チューブを保持するための突起部が設けられて
   いることを特徴とする流体輸送装置。
5. 弾性を有するチューブと、該チューブを直線的に保持するチューブ枠と、
   回転軸が前記チューブの長手方向に平行に配設される請求項１ないし請求項３のいずれ
   か一項に記載のチューブ押圧部材と、
   前記チューブと前記チューブ押圧部材との間に、前記チューブに略垂直方向に往復移動
   が可能に設けられる複数のフィンガーと、
   前記チューブ押圧部材を回転する駆動源と、
   前記チューブ押圧部材と前記駆動源とを保持する筐体と、を備え、
   前記チューブ押圧部材が前記回転軸を中心に回転されることによって、前記チューブ押
   圧部材に設けられる押圧部が、旋回しながら前記複数のフィンガーを流体の流入側から流
   出側に向かって順次押圧し、前記複数のフィンガーが、前記チューブを前記チューブ枠と
   の間で、流体の流入側から流出側に向かって順次押圧し、流体を流動することを特徴とす
   る流体輸送装置。
6. 請求項５に記載の流体輸送装置において、
   前記複数のフィンガーの隣接するフィンガー間の間隙が、前記押圧部を形成するコイル
   の線径よりも小さいことを特徴とする流体輸送装置。
7. 請求項５に記載の流体輸送装置において、
   前記チューブ押圧部材が、円柱形状の回転軸部と、該回転軸部の外周に螺旋状に巻回さ
   れるコイルからなる押圧部と、前記回転軸部の両端に形成される支持軸と、から形成され
   、
   前記コイルの線径が、前記フィンガーの駆動ストロークよりも大きいことを特徴とする
   流体輸送装置。
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、
   前記チューブ押圧部材と、前記駆動源と、前記フィンガーと、が前記チューブ枠と前記
   筐体によって形成される空間内に密閉されていることを特徴とする流体輸送装置。
   

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