JP2010019117A - チューブユニット、制御ユニット、マイクロポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】チューブユニットと制御ユニットが着脱可能なマイクロポンプを提供する。
【解決手段】マイクロポンプ１は、弾性を有するチューブ５０と、チューブ５０の円弧形状の中心方向から放射状に配設されるフィンガー４０〜４６と、カム２０と、カム２０に回転力を伝達するロータ７０と、圧電素子８２，８３を有し長手方向端部にロータ７０と当接する突起部８１ａを有する振動体８０と、を有するチューブユニット２と、電池６１から電力を供給され圧電素子８２，８３に交流電圧を印加する制御回路部６０と、を有する制御ユニット３と、が備えられ、チューブユニット２と制御ユニット３とが着脱可能であって、圧電素子８２，８３に交流電圧を印加することにより振動体８０が振動し、ロータ７０に回転力を加え、カム２０がフィンガー４０〜４６を流体の流入側から流出側へ順次押圧して、チューブ５０の圧閉と開放を繰り返して液体を輸送する。
【選択図】図３

Description

本発明は、チューブユニット、制御ユニット、及びこれらを着脱可能に結合して構成されるマイクロポンプに関する。

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、ステップモータを駆動源とし、複数のローラを備えたロータを回転させ、ロータが複数のローラを転動させながら柔軟なチューブに沿って回転して液体の吸い込み及び吐出をする構造が知られている（例えば、特許文献１）。

また、このようなポンプは、チューブとチューブを圧閉するロータとを備えるポンプモジュールと、ステップモータと出力ギヤ機構を有するモータモジュールとが積み重ねて組立てられ、ロータの回転軸には連結要素としてのギヤが設けられ、出力ギヤ機構には動力取り出し機構としてのピニオンが設けられ、ポンプモジュールとモータモジュールとを積み重ねて結合すると、ピニオンとギヤとが連結（噛合）して、ステップモータの回転駆動力がロータに伝達される構成である。

特許第３１７７７４２号公報

特許文献１による構成では、駆動源としてステップモータを採用しており、ステップモータと出力ギヤ機構と制御回路を含むモータモジュールと、チューブとローラを含むロータと連結要素を含むポンプモジュールとを積層装着して構成しているため、薄型化が困難である。

また、ステップモータを小型化すると駆動トルクが小さくなるため、減速比が大きい減速機構（減速ギヤ機構）を用いてロータの回転トルクを大きくする必要性がある。従って、多段の減速ギヤ機構を用いることになりサイズが大きくなる他、減速に伴う損失が大きくなるという課題を有する。

さらに、ステップモータは電磁ノイズを発生することが知られており、周囲の機器に悪影響を与えることが考えられる他、ステップモータ自身が周囲の機器の電磁ノイズの影響を受けることも考えられる。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部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。

［適用例１］本適用例に係るマイクロポンプは、一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブの円弧形状の中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記チューブの円弧形状の中心と回転軸が略一致するカムと、前記カムに回転力を伝達するロータと、圧電素子を有し長手方向端部に前記ロータと当接する突起部を有する振動体と、を有するチューブユニットと、電源部から電力を供給され、前記圧電素子に交流電圧を印加する制御回路部と、を有する制御ユニットと、が備えられ、前記チューブユニットと前記制御ユニットとが積層装着されると共に、着脱可能であって、前記圧電素子に交流電圧を印加することにより前記振動体が振動し、前記突起部から前記ロータに回転力を繰り返し加え、前記カムが前記複数のフィンガーを流体の流入側から流出側へ順次押圧して、前記チューブの圧閉と開放を繰り返して流体を輸送することを特徴とする。

チューブの圧閉、開放を長時間にわたって繰り返すと、チューブが劣化して開放時の復元性が低下することが予想され、一定の時間経過後にチューブ交換することが好ましい。

本適用例によれば、チューブと複数のフィンガーとカムとをユニット化していることから、チューブの交換をチューブユニットとして容易に行うことができる。しかも、チューブの直径のばらつきに対してフィンガーの長さ、さらにカムの形状を所定の吐出量となるようにチューブユニット毎に組み合わせて調整することにより、吐出精度の保証がしやすいという効果がある。

また、高コストの制御回路部を含む制御ユニットに対して、一般の製造設備で製造可能なチューブユニットは低コストで製造可能である。従って、制御ユニットを繰り返し使用とし、チューブユニットを使用する液体（薬液）毎、使用対象毎（例えば、個人ごと）に使い捨て使用とすれば、ランニングコストを低減することができる。

また、本適用例は、カムの回転駆動源として振動体の振動を利用してロータ（カム）を回転する構造である。詳しくは実施の形態で説明するが、振動体で駆動されるロータは回転トルクが大きいことから、従来技術のように減速ギヤ機構を必要としない。また、モータモジュールとポンプモジュールとの連結機構も不要となり構造が簡単になると共に、駆動源が平板状の振動体であるために小型、且つ薄型のマイクロポンプを実現できる。

また、振動体は圧電素子に交流電圧を印加することで振動しロータを回転させることから、電磁ノイズが発生せず、周囲の機器に悪影響を与えることがなく、周囲の機器が発生する電磁ノイズの影響も受けない。従って、特に医療現場における電磁ノイズのリスクを回避することができる。

［適用例２］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記電源部が前記制御ユニットに備えられ、着脱可能であることが好ましい。

駆動源として圧電素子を含む振動体を用いる場合は、駆動による劣化がほとんどなく、耐久性に優れ長時間にわたって使用することを可能にする。しかしその際、電源部として小型電池を用いる場合に、使用期間途中で電池容量が不足することが予想される。そこで、電源部を単独で容易に交換できる構成とすれば長時間にわたってマイクロポンプを継続使用することができる。

また、このような構成によれば、チューブユニットの交換時期に合わせて電源部を単独で交換することができ、電源部を取り出す煩わしさを排除すると共に、交換時に機械的駆動部材に傷をつけてしまうというような問題を排除できる。

また、電源部及び制御回路部を制御ユニットに配設していることから、チューブユニットに対する平面レイアウトの自由度が増す。このことから、平面サイズが大きい大容量の電池を採用することが可能で、長時間駆動を実現できる。

［適用例３］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記電源部が前記チューブユニットに備えられ、着脱可能であることが好ましい。

このような構成によれば、チューブ交換のタイミングで電源部（電池）を含んだ状態でチューブユニットとして交換することができる。また、電源部を単独で交換することもできる。

［適用例４］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記電源部が、前記チューブユニットを貫通して前記制御回路部に接続されると共に、着脱可能であることが望ましい。

このような構成によれば、電源部をチューブユニットを貫通して制御ユニットに達する位置までの厚さとすることができるので、電源部を厚くすることができることから大容量の電池を採用することができ、長時間にわたって継続駆動することができる。

［適用例５］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ロータが円盤形状をなし、前記突起部が、前記ロータの外周側面に当接するよう配設されていることが好ましい。

詳しくは実施の形態で説明するが、本適用例のマイクロポンプは、振動体を用いてロータを回転し、その回転力をカムに伝達する構造であり、突起部とロータの間の摩擦力（押圧力）によってロータを駆動する。従って、従来技術のステップモータのように磁力で駆動する場合と異なり、駆動力が高い。しかも振動体の突起部を直径が大きいロータの外周面に当接することにより、同じ振動体を同じ条件で振動させたときにロータの回転トルクを大きくすることができるので安定駆動を継続できる。

［適用例６］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ロータがリング形状をなし、前記突起部が、前記ロータのリング形状内周側面に当接するよう配設されていることが好ましい。

このようにすれば、振動体をロータの外径よりも内側に配設することができることから、より小型化を実現できる。

［適用例７］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ロータが、前記カムの一方の平面に穿設された凹部の内部に形成され、前記突起部が、前記凹部の内周側面に当接するよう配設されていることが望ましい。

このような構成では、ロータをカムの内部にカムと一体形成することができる。従って、構造をより簡単にすることができ、また、小型化することができる。

［適用例８］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ロータの回転軸が、前記カムの回転軸と一致していることが好ましい。

このような構成では、ロータとカムとを同軸上に設けているために、前述した従来技術のような連結機構が不要となり、マイクロポンプをより小型化することができると共に、低コスト化を実現できる。

［適用例９］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ロータの前記突起部との当接面に回転方向に沿った溝が設けられ、前記突起部が、前記溝の内側側面に当接するよう配設されていることが好ましい。

このようにロータに溝を設けることにより、薄板状の振動体が外部からの振動、衝撃等により当接面から外れてしまうことを防止することができる。また、突起部と当接面との断面方向の当接位置がほぼ一定となることから、振動体からロータへの駆動力が安定するという効果がある。

［適用例１０］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記振動体と前記制御回路部のそれぞれが、前記チューブ及び前記カム及び前記複数のフィンガーと平面的に重ならない位置に分散配設されていることが好ましい。

制御回路部は制御ユニットに、振動体はチューブユニットに配設され、制御ユニットとチューブユニットを装着した際、制御回路部と振動体とを電気的に接続する。従って、制御回路部と振動体とを、チューブ及びカム及びフィンガーと平面的に重ならないように配設することにより、電気的接続が容易に行えると共にマイクロポンプをより薄型化することができる。また。小サイズの振動体を複数のフィンガー及びチューブと分散配設することから組立性を向上させることができる。

［適用例１１］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記振動体と前記制御回路部と前記電源部のそれぞれが、前記チューブ及び前記カム及び前記複数のフィンガーと平面的に重ならない位置に分散配設されていることが望ましい。

振動体と制御回路部に加え電源部も、チューブ及びカム及び複数のフィンガーと平面的に分散配設することで、より一層薄型化を可能にする。

［適用例１２］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ロータと前記カムとの間に減速機構または増速機構が設けられていることが好ましい。

このように、減速機構または増速機構を設けることにより、振動体の駆動条件を変えずにカムの回転速度を変えることができる。つまり、流体の流動量を適宜調整することができる。

［適用例１３］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記減速機構または前記増速機構が、前記チューブユニットに配設されていることが好ましい。

このように、減速機構または増速機構をチューブユニットに設けることで、可動要素が全てチューブユニットに備えられ、可動要素の相互の連結構造が簡素化できるという効果がある。

［適用例１４］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記減速機構または前記増速機構が前記制御ユニットに配設されていることが望ましい。

このように構成すれば、チューブユニットは、カムと複数のフィンガーとチューブの構成となる。従って、チューブの直径のばらつきに対してフィンガーの長さ、さらにカムの形状を所定の吐出量となるようにチューブユニット毎に組み合わせて調整することが可能であり、しかも、高コストの制御回路部を含む制御ユニットに対して低コスト化が可能で、チューブユニットを使い捨て使用とする場合、ランニングコストをより低減することができる。

［適用例１５］本適用例に係るチューブユニットは、圧電素子に交流電圧を印加する制御回路部を備える制御ユニットと着脱可能であって、一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブの円弧形状の中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記チューブの円弧形状の中心と回転軸が略一致するカムと、前記カムに回転力を伝達するロータと、前記圧電素子を有し、長手方向端部に前記ロータと当接する突起部を有する振動体と、を有することを特徴とする。

本適用例による構成では、駆動源としての振動体と、ロータと、カムと、複数のフィンガーにより駆動機構（可動部機構）がチューブユニットとして構成されていることから、従来技術のようにモータモジュールとポンプモジュールとの連結機構が不要となり構造が簡単になるという効果がある。

［適用例１６］上記適用例に係るチューブユニットは、前記ロータと前記カムとの間に減速機構または増速機構が設けられていることが望ましい。

このように、減速機構または増速機構を設けることにより、カムの回転速度を変えることができる。つまり、流体の流動量を適宜調整することができる。また、可動要素が全てチューブユニットに備えられることから、可動要素の相互の連結構造を簡素化できる。

また、減速機構または増速機構と前述した駆動機構とをチューブユニットに設けることで、同一平面上に配設することが可能となり、制御ユニットにおいて制御回路部及び電源部のレイアウトの自由度が増すという効果がある。

［適用例１７］本適用例に係るチューブユニットは、カムに回転力を伝達するロータと、圧電素子を有し長手方向端部に前記ロータと当接する突起部を有する振動体と、前記圧電素子に交流電圧を印加する制御回路部と、を有する制御ユニットと着脱可能であって、一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブの円弧形状の中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記チューブの円弧形状の中心と回転軸が略一致するカムと、を有することを特徴とする。

このような構成によれば、チューブの直径のばらつきに対してフィンガーの長さ、カムの形状をチューブユニット毎に組み合わせて調整することにより、チューブ圧閉量を調整することができることから、吐出精度の保証がしやすいという効果がある。

また、チューブユニットは、チューブとフィンガーとカムの構成となり、より一層の低コスト化が図れる。

［適用例１８］本適用例に係る制御ユニットは、一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブの円弧形状の中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記チューブの円弧形状の中心と回転軸が略一致するカムと、前記カムに回転力を伝達するロータと、圧電素子を有し長手方向端部に前記ロータと当接する突起部を有する振動体と、を有するチューブユニットと着脱可能であって、前記圧電素子に交流電圧を印加する制御回路部を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、制御ユニットは非可動部材の制御回路部を有する構成となり、簡単な構造を実現できる。

［適用例１９］本記適用例に係る制御ユニットは、一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブの円弧形状の中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記チューブの円弧形状の中心と回転軸が略一致するカムと、を有するチューブユニットと着脱可能であって、前記カムに回転力を伝達するロータと、圧電素子を有し長手方向端部に前記ロータと当接する突起部を有する振動体と、を有することを特徴とする。

このような構成によれば、駆動源としての振動体及びロータと、伝達機構としての減速機構または増速機構と、制御回路部と、を制御ユニットに設けることで、制御回路部と振動体（具体的には圧電素子）との電気的接続を容易に行えるという効果がある。

［適用例２０］上記適用例に係る制御ユニットは、前記ロータと前記カムとの間に減速機構または増速機構が設けられていることが望ましい。

このような構成によれば、減速機構または増速機構を制御ユニットに設けることにより、可動要素を制御ユニットに集約配設することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図６は実施形態１に係るマイクロポンプを示し、図７，８は実施形態２、図９は実施形態３、図１０は実施形態４、図１１は実施形態５、図１２は実施形態６、図１３は実施形態７を示している。
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。
（実施形態１）

図１は、実施形態１に係るマイクロポンプを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図１において、マイクロポンプ１は、駆動部１０と液体を収容するリザーバ１１とから構成されている。

駆動部１０は、チューブユニット２と制御ユニット３とが積層装着され構成されている。チューブユニット２は、チューブ５０と複数のフィンガーとカムとロータと振動体と（共に図示せず）、これらを保持する案内枠としてのチューブ案内枠１５と第２機枠１６とを備えている。また、制御ユニット３は、制御回路部と電源部と（共に図示せず）を保持する機枠としての第１機枠１４とを備えて構成されている。

チューブユニット２と制御ユニット３とは、厚さ方向に積層装着されて駆動部１０を構成するが、着脱可能な構成である。なお、チューブユニット２と制御ユニット３との装着は、図１（ａ）に示すように、本実施形態では３本の固定螺子９１によって固定される構造を例示している。

リザーバ１１は、第１機枠１４の上面側に設けられる凹部内に載置され、チューブ５０によって駆動部１０と接続されている。なお、リザーバ１１は柔軟性を有する材料から構成されており、内部の液体が流出する際に外部の大気圧により変形し、リザーバ１１の内部圧力が一定に保たれる。

リザーバ１１に収容されている液体は、駆動部１０の蠕動運動によりチューブ５０を圧閉と開放を繰り返すことにより流出口部５３から吐出される。

続いて、駆動部１０の構成について図面を参照して説明する。
図２は駆動部の構成を示す平面図、図３は、図２のＡ−Ｐ−Ｂ切断面を示す断面図である。なお、図２は、第２機枠１６の図示を省略して表している。

まず、図２を参照して平面構成について説明する。駆動部１０は、一部が平面視して円弧形状に配設され弾性を有するチューブ５０と、チューブ５０の円弧形状の中心と回転軸Ｐが略一致するカム２０と、チューブ５０の円弧形状部分とカム２０の間に介設されると共に、回転軸Ｐから放射状にそれぞれ等間隔に配設される複数のフィンガー４０〜４６と、カム２０に回転力を伝達する円盤形状のロータ７０と、ロータ７０の外周部に突起部８１ａが当接するよう配設される振動体８０と、制御回路部６０と、電源部としての電池６１とから構成されている。
本実施形態では、電池６１は駆動部１０の小型化のために、小型ボタン型電池を使用することが好ましい。

カム２０とロータ７０とはカム軸７５に軸止されている。従って、カム２０とロータ７０は回転軸Ｐを同一として一体で回転するよう構成されている。

なお、制御回路部６０と電池６１と振動体８０のそれぞれは、チューブ５０及びカム２０及びフィンガー４０〜４６と平面的に重ならない位置に分散配設されている。

カム２０は、外周方向に凹凸を有し、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Ｐから等距離の同心円上に形成される。

また、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。

フィンガー押圧面２１ａ〜２１ｄそれぞれは、フィンガー押圧斜面２２と回転軸Ｐ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。

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Ｐから延長した直線部２４で結ばれている。

チューブ５０は、チューブ案内枠１５に形成されたチューブ案内溝１５ｂ内に挿着され、一方の端部は、液体を外部に吐出する流出口部５３であり、マイクロポンプ１の外部に突出している。他方の端部は液体を流入する流入口部５２であり、液体を収容するリザーバ１１に接続され、液体流動部５１がリザーバ１１内に連通されている。

チューブ５０は、フィンガー４０〜４６によって押圧される範囲が、回転軸Ｐに対して同心円となるように形成されたチューブ案内溝１５ｂ内に装着されている。なお、フィンガー４０〜４６は、それぞれ同じ形状で形成されているのでフィンガー４４を例示して説明する。

フィンガー４４は、円柱状の軸部４４ａと、軸部４４ａの一方の端部に設けられる鍔形状のチューブ押圧部４４ｃと、他方の端部が半球状に丸められたカム当接部４４ｂと、から構成されている。

フィンガー４０〜４６は、チューブ案内枠１５に穿設されるフィンガー案内溝１５ａに沿って進退可能であり、カム２０によって外側方向に押圧され、チューブ５０を圧閉して液体流動部５１を閉塞する。なお、フィンガー４０〜４６の断面方向の中心位置は、チューブ５０の中心とほぼ一致している。

次に、図３を参照して駆動部１０の断面構成について説明する。
チューブユニット２は、チューブ案内枠１５の周縁部に形成される断面形状がＵ字形状の７本のフィンガー案内溝１５ａに挿着されたフィンガー４０〜４６（フィンガー４４を例示）と、断面形状がＵ字形状のチューブ案内溝１５ｂに挿着されたチューブ５０と、図示上方からフィンガー４０〜４６及びチューブ５０を保持する第２機枠１６とを備える。

フィンガー案内溝１５ａとチューブ案内溝１５ｂそれぞれに、フィンガー４０〜４６とチューブ５０を挿着した後、それらの上面（各溝の開放側）を第２機枠１６で覆い、チューブ案内枠１５と第２機枠１６との互いの当接面を密着固定することで密閉された空間３０が形成される。なお、チューブ案内溝１５ｂの外側（外周）方向にはチューブ案内壁１５ｃが設けられ、フィンガー４０〜４６によるチューブ圧閉の際にチューブ５０の移動を規制している。

なお、チューブユニット状態では、フィンガー４０〜４６はフィンガー案内溝１５ａに沿って進退可能であって、カム２０の円弧部２３の位置にあるフィンガーはカム２０の方向に移動し、チューブ５０を開放した位置にある（図中、フィンガー４４’、チューブ５０’で示す）。

また、カム２０とロータ７０とは、カム軸７５に重ねて軸止されている。そして、カム軸７５の軸部７５ａが第２機枠１６に設けられる軸受９２に、軸部７５ｂがチューブ案内枠１５に設けられる軸受９３に軸支されている。従って、カム２０とロータ７０とはカム軸７５を回転軸として一体で回転可能である。

なお、軸受９２の軸穴は貫通していない。従って、チューブユニット２は、チューブ案内枠１５と第２機枠１６の互いの周縁部で密着固定することで、空間３０の内部は密閉される。

ロータ７０の外周部には回転方向に沿って溝７１が形成されており、溝７１の内部側面が、振動体８０との当接面７２である。

振動体８０は、ロータ７０の溝７１の断面方向のほぼ中央に配設されると共に、腕部８１ｃが、固定螺子９８によってチューブ案内枠１５に植立された振動体固定軸９０に固定されている。なお、振動体８０については、図４〜図６を参照して説明する。

振動体固定軸９０は、接続基板６４を貫通して軸止している。接続基板６４には、表裏両面に接続パターン（図示せず）が形成されており、表面側には、振動体８０に接続する接続パターンが形成され、裏面側（チューブ案内枠１５表面側）には、制御回路部６０と接続する接続パターンが形成されている。

チューブ案内枠１５には表裏を貫通する接続端子６５が植立されており、一方の端部が接続基板６４の裏面側接続パターンと接続し、他方の端部がチューブ案内枠１５から突設されている。なお、接続端子６５は、後述する回路基板６３に形成される接続端子部６３ａに対応する数（つまり、振動体８０に接続する接続パターンの数）だけ設けられている。

なお、接続基板６４は、少なくとも接続端子６５の周辺においてチューブ案内枠１５に貼着されて、チューブ案内枠１５から浮き上がらないようにすることが望ましい。

続いて制御ユニット３の構成について図３を参照して説明する。制御ユニット３は、制御回路部６０と、電池６１と、これらを接続する回路基板６３と、これらを保持する第１機枠１４とから構成されている。

回路基板６３は、表裏両面に回路パターン（図示せず）が形成され、第１機枠１４の表面に穿設される回路基板６３の厚さ分の凹部内に貼着されている。回路基板６３には、半島状の接続端子部６３ａが形成されている。

接続端子部６３ａは、前述した振動体８０に交流電圧を印加するのに必要な本数からなり、弾性を有している。

回路基板６３は、接続端子部６３ａの周囲、制御回路部６０及び電池６１にわたって延在されており、裏面（図示下方）には制御回路部６０が接続固定されている。制御回路部６０は、電池６１のプラス極及びマイナス極と、交流電圧の出力に対応する回路パターンに接続される。

電池６１は、第１機枠１４の裏面（図示下方）から挿入され、側面周囲を第１機枠１４によって保持されると共に、電池蓋１９によって固定される。

電池６１の回路基板６３に接する面がマイナス極であり、側面がプラス極であって、マイナス極が回路パターンと直接に接触接続される。また、プラス極は電池端子６２（図２も参照する）を介して対応する回路パターンに接続される。

電池蓋１９の外周突起部には螺子部１９ｂが形成されており、第１機枠１４に形成される雌螺子に螺着される。

また、電池蓋１９には開閉溝１９ａが形成されており、この開閉溝１９ａにドライバやコイン等を挿入して回転することで電池蓋１９を開閉することが可能である。つまり、電池蓋１９を外して電池６１を取り出し、電池６１を装着して電池蓋１９を締め付けることにより、電池６１を回路基板６３に圧設する。この際、電池蓋１９と第１機枠１４との間は密着される。

なお、電池蓋１９の開閉構造としては、螺着固定の他にバヨネット構造、圧入構造、固定螺子構造等から選択することが可能である。

上述したチューブユニット２は、制御ユニット３に積層し、固定螺子９１（図１，２、参照）により周縁部において密着固定される。この際、接続端子６５がチューブ案内枠１５より突出しているため、回路基板６３の接続端子部６３ａを押圧し、接続基板６４と回路基板６３とが接続される。

上述したように、制御ユニット３とチューブユニット２とを装着された状態で、制御回路部６０、電池６１、回路基板６３は、密閉された状態となる。

続いて、振動体８０について図面を参照して説明する。
図４は振動体の構成を示す斜視図である。振動体８０は、図４に示すように、ほぼ長方形の薄板形状をしている。振動体８０は、補強板８１の表面に板状の圧電素子８２、圧電素子８２の表面に電極８４を積層し、裏面に板状の圧電素子８３、圧電素子８３の表面に電極８５が積層されて構成されている。

圧電素子８２，８３はそれぞれ長方形をなし、制御回路部６０（図３、参照）から出力される交流電圧を印加することにより、長手方向に伸張・収縮する。圧電素子８２，８３の材料としては特に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリ弗化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等を用いることができる。

補強板８１は、振動体８０の全体を補強する機能を有しており、振動体８０が過振幅または外力等によって損傷することを防止する。補強板８１の材料としては特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅系合金等の金属材料であることが望ましい。

圧電素子８２，８３は、補強板８１よりも厚さが薄いものであることが好ましい。これにより、振動体８０をより高い効率で振動させることができる。

補強板８１は、圧電素子８２，８３に対する共通の電極としての機能をも有している。すなわち、圧電素子８２には電極８４と補強板８１とによって交流電圧が印加され、圧電素子８３には電極８５と補強板８１とによって交流電圧が印加される。
なお、圧電素子８２，８３と補強板８１と接続基板６４（図３、参照）とは、ワイヤ等で接続されている。

圧電素子８２，８３は、交流電圧が印加されると長手方向に繰り返し伸縮し、これに伴って、補強板８１も長手方向に繰り返し伸縮する。すなわち、圧電素子８２，８３に交流電圧を印加すると、振動体８０は図４の矢印で示すように長手方向に微小な振幅で振動する。

補強板８１の両端部には、それぞれ突起部８１ａ，８１ｂが一体的に形成されている。図２及び図３に示すように、振動体８０は突起部８１ａがロータ７０の外周側面（当接面７２）に当接するように配設されている。

次に、振動体８０の作用について図面を参照して説明する。
図５は振動体の作用を模式的に示す部分平面図、図６は突起部の動きを模式的に示す説明図である。図５において、突起部８１ａは、補強板８１の中央部（中心線Ｇ）からずれた位置（図示の構成では角部）に設けられている。

また、図示の構成では、反対側の角部に突起部８１ａとは対称的に突起部８１ｂが設けられているが、本実施形態で使用されていない。

また、補強板８１の長手方向のほぼ中央からは、腕部８１ｃが突設されている。この腕部８１ｃの先端部には固定用孔８１ｄが開設されており、この固定用孔８１ｄに固定螺子９８（図３、参照）が挿通される。

図３に示すように、振動体８０は、腕部８１ｃにおいてチューブ案内枠１５に植立される振動体固定軸９０に固定螺子９８により固定される。つまり、振動体８０は、腕部８１ｃによって支持されている。これにより、振動体８０は自由に振動することができ、比較的大きい振幅で振動する。

なお、振動体８０は腕部８１ｃの弾性によって、突起部８１ａがロータ７０の外周側面の当接面７２に圧接された状態で配設されている。

また、振動体８０は、ロータ７０と断面方向においてほぼ平行な姿勢で配設されると共に、ロータ７０の厚さよりも薄い。また、振動体８０の厚さは、ロータ７０の外周面に形成される溝７１の断面方向の幅よりも薄くすることがより好ましい。

上述したように、圧電素子８２，８３に交流電圧を印加すると振動体８０が伸縮し、突起部８１ａは、図６の矢印ｒに示すような楕円運動を繰り返す。

そこで、突起部８１ａがロータ７０の当接面７２に当接された状態で、圧電素子８２，８３に交流電圧を印加して振動体８０を振動させると、振動体８０が伸張するときに、ロータ７０は突起部８１ａから摩擦力（押圧力）を受け、この押圧力の繰り返しでロータ７０が時計周り方向（矢印Ｒ）方向に回転する。

圧電素子８２，８３に印加する周波数は特に限定されないが、振動体８０の振動（縦振動）の共振周波数とほぼ同程度であることが好ましい。これにより、振動体８０の振幅が大きくなり、高い効率でロータ７０を回転駆動することができる。

なお、振動体８０は、主に長手方向に縦振動するが、縦振動と屈曲振動とを共振させ、突起部８１ａを楕円振動させることがより好ましい。これにより、より高い効率でロータ７０を回転駆動させることができる。以下、この点について説明する。

図５に示すように、振動体８０がロータ７０を回転駆動するとき、突起部８１ａは、ロータ７０から図５中の矢印で表す反力ｆを受ける。本実施形態では、突起部８１ａが振動体８０の中心線Ｇからずれた位置に設けられている。従って、振動体８０は、この反力ｆによって図５に示すように面内方向に屈曲するように変形、振動する。なお、図５では、振動体８０の変形を誇張して表している。

印加電圧の周波数、振動体８０の形状・大きさ、突起部８１ａの位置等を適宜選択することで、この屈曲振動の周波数と縦振動の周波数とが共振し、振幅が大きくなると共に、突起部８１ａは、図６中の矢印ｒに表すように、ほぼ楕円に沿って変位（楕円振動）する。

これにより、振動体８０の１回の振幅において、突起部８１ａがロータ７０を回転方向に送るときには、突起部８１ａがロータ７０により強い力で圧接され、突起部８１ａが戻るときには、ロータ７０との摩擦力を低減または消滅させることができるため、振動体８０の振動をロータ７０の回転より高い効率で変換することができる。

続いて、本実施形態による液体の輸送に係る作用について図２を参照して説明する。カム２０は、振動体８０からの駆動力によりロータ７０を介して回転され（図示、矢印Ｒ方向）、カム２０のフィンガー押圧面２１ｄでフィンガー４４を押圧する。

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、チューブ５０を圧閉している。また、フィンガー４６はフィンガー押圧斜面２２上でチューブ５０を押圧しているが、フィンガー４４の押圧量より小さく、チューブ５０を完全には圧閉していない。

フィンガー４１〜４３は、カム２０の円弧部２３の範囲にあり、押圧しない初期位置にある。また、フィンガー４０はカム２０のフィンガー押圧斜面２２に当接しているが、この位置では、まだチューブ５０を圧閉していない。

この位置から、さらにカム２０を矢印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の順で押圧してチューブ５０を圧閉していく。フィンガー４４はフィンガー押圧面２１ｄから解除されチューブ５０は開放される。チューブ５０の液体流動部５１には、フィンガーから圧閉が開放される位置または、まだ圧閉されていない位置に液体が流入している。

カム２０を振動体８０によりさらに回転すると、フィンガー押圧斜面２２が、フィンガー４０，４１，４２，４３の順に液体の流入側から流出側に順次押圧していき、フィンガー押圧面２１ｃに達したときにチューブ５０を圧閉する。

このような動作を繰り返すことにより、液体を流入口部５２側から流出口部５３側に向けて流動し、流出口部５３から吐出する。

この際、カム２０のフィンガー押圧面には、複数のフィンガーのうちの２本が当接し、次のフィンガーを押圧する位置に移動するときには、フィンガーのうちの１本を押圧する。このように、フィンガーを２本押圧する状態と、一本を押圧する状態と、を繰り返すことにより、少なくとも１本のフィンガーがチューブ５０を常時圧閉している状態を形成する。このような複数のフィンガーの運動によるマイクロポンプの構造は蠕動駆動方式と呼ばれる。

従って、上述した本実施形態によれば、振動体８０と、ロータ７０と、カム２０と、フィンガー４０〜４６により駆動機構（可動部機構）がチューブユニット２として構成されていることから、従来技術のようにモータモジュールとポンプモジュールとの可動部の連結機構が不要となり構造が簡単になるという効果がある。

また、制御ユニット３は非可動部材の制御回路部６０と電池６１とを有する構成となり、可動機構を有しない簡単な構造を実現できる。

また、チューブ５０とフィンガー４０〜４６とカム２０とをユニット化していることから、チューブ５０の交換をチューブユニット２として容易に行うことができる。しかも、チューブ５０の直径のばらつきに対してフィンガー４０〜４６の長さ、さらにカム２０の形状を所定の吐出量となるようにチューブユニット毎に組み合わせて調整することにより、吐出精度の保証がしやすいという効果がある。

また、高コストの制御回路部６０を含む制御ユニット３に対して、一般の製造設備で製造可能なチューブユニットは低コストで製造可能である。従って、制御ユニット３を繰り返し使用とし、チューブユニット２を使用する液体（薬液）毎、使用対象毎（例えば、個人ごと）に使い捨て使用とすれば、ランニングコストを低減することができる。

また、本実施形態は、カム２０の回転駆動源として振動体８０の振動を利用してロータ７０（カム２０）を回転する構造である。振動体８０で駆動されるロータ７０は回転トルクが大きいことから、従来技術のように減速ギヤ機構を必要としない。また、チューブユニット２と制御ユニット３との可動部に連結機構が不要となり構造が簡単になると共に、駆動源が平板状の振動体８０であるために小型、且つ薄型のマイクロポンプ１を実現できる。

また、振動体８０は圧電素子８２，８３に交流電圧を印加することで振動し、ロータ７０を回転させることから、電磁ノイズが発生せず、周囲の機器に悪影響を与えることがなく、周囲の機器が発生する電磁ノイズの影響も受けない。従って、特に医療現場における電磁ノイズのリスクを回避することができる。

また、駆動源として圧電素子８２，８３を含む振動体８０を用いる場合は、駆動による劣化がほとんどなく、耐久性に優れ長時間にわたって使用することを可能にする。しかしその際、電源部として小型電池を用いる場合に、使用期間途中で電池容量が不足することが予想される。そこで、電池６１を単独で容易に交換できる構成とすることで長時間にわたってマイクロポンプ１を継続使用することができる。

また、チューブユニット２の交換時期に合わせて電池６１を交換することができ、電源部を取り出す煩わしさを排除すると共に、交換時に機械的駆動部材に傷をつけてしまうというような問題を排除できる。

また、電池６１及び制御回路部６０を制御ユニット３に配設していることから、チューブユニット２に対する平面レイアウトの自由度が増す。そのことから、平面サイズが大きい大容量の電池を採用することが可能で、長時間駆動を実現できる。

本実施形態は、振動体８０を用いてロータ７０を回転し、さらにカムを回転する構造であり、振動体８０の突起部８１ａとロータ７０の間の摩擦力（押圧力）によってロータ７０を駆動する。従って、従来技術のステップモータのように磁力で駆動する場合と異なり、駆動力が高い。しかも突起部８１ａを直径が大きいロータ７０の外周面に当接することにより、同じ振動体を同じ条件で振動させたときにロータ７０の回転トルクを大きくすることができるので安定駆動を継続できる。

また、ロータ７０とカム２０とをカム軸７５に軸止しているために、前述した従来技術のような連結機構が不要となり、マイクロポンプ１をより小型化することができる。

また、ロータ７０の突起部８１ａとの当接面に回転方向に沿った溝７１を設け、突起部８１ａを溝７１の内側の当接面７２に当接するよう配設している。従って、薄板状の振動体８０が外部からの振動、衝撃等により当接面７２から外れてしまうことを防止することができる。また、突起部８１ａと当接面７２との断面方向の当接位置がほぼ一定となることから、振動体８０からロータ７０への駆動力が安定するという効果がある。

また、制御ユニット３とチューブユニット２を装着する際、制御回路部６０と振動体８０とを電気的に接続する。従って、制御回路部６０と振動体８０とを、チューブ５０及びカム２０及びフィンガー４０〜４６と平面的に重ならないように配設することにより、電気的接続が容易に行えると共にマイクロポンプ１をより薄型化することができる。また、小サイズの振動体８０をフィンガー４０〜４６及びチューブ５０と平面的に分散配設することから組立性を向上させることができる。
（実施形態２）

続いて、実施形態２に係るマイクロポンプについて図面を参照して説明する。実施形態２は、ロータ７０をリング形状とし、振動体８０の突起部８１ａがロータ７０のリング形状内周側面に当接するよう配設されていることに特徴を有している。従って、実施形態１との相違個所を中心に説明する。

図７は、実施形態２に係る駆動部を示す部分断面図、図８はロータを示す平面図である。図７及び図８において、ロータ１７０は、図示下面方向から凹部を形成しリング形状をなしている。そして、この凹部内に振動体８０が配設されている。

ロータ１７０のリング形状内周側面には、ロータ１７０の回転方向に沿って溝１７１が形成されている。この溝１７１の内周側面は、振動体８０に設けられる突起部８１ａが当接する当接面１７２である。

ロータ１７０は、実施形態１と同様にカム２０と共にカム軸７５に重ねて軸止され一体で回転するよう構成される。

また、振動体８０は、腕部８１ｃ（図４、参照）の先端部において、チューブ案内枠１５に植立された振動体固定軸９０に固定螺子９８により固定されている。

なお、振動体８０の構成及び駆動作用は実施形態１（図４〜図６、参照）と同じであるが、突起部８１ａはロータ１７０のリング形状内周側面の当接面１７２に当接し、ロータ１７０を時計回り方向（図中、矢印Ｒ方向）に回転させる。

このような構成によれば、ロータ１７０をリング形状とし、振動体８０の突起部８１ａをロータ１７０のリング形状内周側面の当接面１７２に当接するよう配設している。従って、振動体８０をロータ１７０の外径よりも内側に配設することから、より小型化を実現でき、制御回路部６０及び電池６１（図３も参照する）のレイアウト設計が容易になるという効果がある。
（実施形態３）

続いて、実施形態３に係るマイクロポンプ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２の構造をさらに簡素化するもので、ロータが、カム２０の一方の平面に穿設された凹部の内部に形成され、振動体８０に設けられる突起部８１ａが、凹部の内周側面に当接するよう配設されていることに特徴を有している。従って、実施形態２との相違個所を中心に説明する。

図９は、実施形態３に係る駆動部を示す部分断面図である。図９において、カム２０の下面（チューブ案内枠１５方向の面）には凹部が穿設され、この凹部内に振動体８０が配設されている。

ロータ１７０の内周側面には溝１７１が形成され、この溝１７１の内側側面には、振動体８０に設けられる突起部８１ａが当接する当接面１７２が形成される。つまり、ロータ機能がカム２０と一体で形成されている。

また、振動体８０は、腕部８１ｃの先端部（図４、参照）において、チューブ案内枠１５に植立された振動体固定軸９０に固定螺子９８により固定されている（図８も参照）。

なお、振動体８０の構成及び駆動作用は実施形態１（図４〜図６、参照）と同じであるが、実施形態２（図８、参照）と同様に、突起部８１ａはロータ１７０のリング形状内周側面の当接面１７２に当接し、ロータ１７０を時計回り方向に回転させる。

従って、上述した構成によれば、ロータ１７０をカム２０の内部にカム２０と一体形成していることになるので、構造をより簡単にすることができ、また、小型化することができる。
（実施形態４）

続いて、実施形態４に係るマイクロポンプについて図面を参照して説明する。実施形態４は、前述した実施形態１（図３、参照）では、電池６１が制御ユニット３に装着されていることに対し、電池６１がチューブユニット２に備えられ、着脱可能であることを特徴としている。従って、実施形態１との相違個所を中心に説明する。

図１０は、実施形態４に係る駆動部を示す断面図である。図１０において、電池６１は、チューブユニット２に装着されている。チューブ案内枠１５と第２機枠１６には、断面方向に貫通する孔が設けられ、電池６１はこの孔に挿入される。

電池６１の一方の端面はマイナス極であって、制御ユニット３に設けられる回路基板６３のマイナス極パターン（図示せず）に接続される。

また、電池６１の側面はプラス極であって、回路基板６３に接続固定されている電池端子６２を介してプラス極パターン（図示せず）に接続される。

電池６１は、第２機枠１６の図示上方から挿入され、側面周囲をチューブ案内枠１５によって保持されると共に、電池蓋１９によって固定される。なお、チューブ案内枠１５の電池挿入孔は、電池６１が挿脱可能な程度の嵌合関係に設定されることが好ましい。

電池蓋１９の外周突起部には螺子部１９ｂが形成されており、第２機枠１６に形成される雌螺子に螺着される。また、電池蓋１９には開閉溝１９ａが形成されており、この開閉溝１９ａにドライバやコイン等を挿入して回転することで電池蓋１９を開閉することが可能である。

つまり、電池蓋１９を外して電池６１を取り出し、電池６１を装着して電池蓋１９を締め付けることにより、電池６１を回路基板６３に圧設する。この際、電池蓋１９と第２機枠１６との間は密着される。

ここで、電池６１は、チューブユニット２を制御ユニット３から取り外すときにチューブユニット２と共に取り外し、その後、交換することも、チューブユニット２を制御ユニット３に装着した状態で、電池蓋１９を外して単独で交換することも可能である。

このような構成によれば、電池６１が、チューブユニット２を貫通して制御ユニット３に達する位置までの厚さとすることができるので、電池６１を厚くすることができることから大容量の電池を採用することができ、長時間継続駆動することができる。
（実施形態５）

続いて実施形態５に係るマイクロポンプについて図面を参照して説明する。実施形態５は、前述した実施形態４（図１０、参照）の変形例であって、電池６１がチューブユニット２の内部に装着されていることに特徴を有する。従って、実施形態４との相違個所を中心に説明する。

図１１は、実施形態５に係る駆動部を示す断面図である。図１１において、接続基板６４は、電池６１の下部まで延在され、図示しないプラス極パターンとマイナス極パターンとが形成されている。

チューブユニット２に設けられる接続基板６４と、制御ユニット３に設けられる回路基板６３とは、接続端子６５によって接続される。従って、接続端子６５及び接続端子部６３ａは、電池６１と制御回路部６０との接続、振動体８０と制御回路部６０との接続に必要な数を備えている。また、接続基板６４には、電池６１の側面に接続する電池端子６２に接続固定されている。

電池６１は、チューブユニット２（チューブ案内枠１５と第２機枠１６）に挿入され、電池蓋１９により固定される。電池蓋１９及び固定構造は実施形態４と同様である。

このような構成にすれば、チューブ５０の交換時期に合わせて電池６１の交換をすることができる。また、チューブユニット２と制御ユニット３を装着した状態であっても、電池６１を単独で交換することができる。

なお、前述した実施形態４及び実施形態５では、振動体８０と制御回路部６０と電池６１のそれぞれを、チューブ５０及びカム２０及びフィンガー４０〜４６と平面的に重ならない位置に分散配設しており、薄型化と組立性を向上させることができる。
（実施形態６）

続いて、実施形態６に係るマイクロポンプについて図面を参照して説明する。実施形態６は、ロータ７０とカム２０の間に駆動力伝達機構として減速機構または増速機構を備えていることを特徴とする。なお、減速機構の１例を例示して説明する。

図１２は、実施形態６に係る駆動部を示す断面図である。図１２において、本実施形態の減速機構は、カム２０に設けられるカム歯車１０１と、ロータ７０に設けられるロータ歯車１０５と、カム歯車１０１とロータ歯車１０５とに歯合する中間車１０２とから構成されている。

カム歯車１０１は、カム２０と共にカム軸７５に軸止されると共に、軸受９２，９３により軸支されている。また、中間車１０２は中間歯車１０３を有し、チューブ案内枠１５に設けられる軸受９５と、中間車受１１０によって軸支されている。なお、中間車受１１０は、チューブ案内枠１５に固定螺子等で固定されている。

一方、ロータ歯車１０５は、ロータ７０を軸止するロータ軸１０４に形成され、チューブ案内枠１５に設けられる軸受９７と、第２機枠１６に設けられる軸受９６とによって軸支される。

なお、第２機枠１６に設けられる軸受９２，９６は、軸穴が貫通していないので、チューブ案内枠１５と第２機枠１６によって形成される空間３０は、制御ユニット３とチューブユニット２を装着した状態で密閉されている。

また、振動体８０は、腕部８１ｃの先端部（図４、参照）において、チューブ案内枠１５に植立された振動体固定軸９０に固定螺子９８により固定されている。

ロータ７０の外周部には回転方向に沿って溝７１が形成されており、溝７１の内部側面が突起部８１ａとの当接面７２である。ロータ７０の形状は前述した実施形態１（図３、参照）と同じ場合を例示している。

振動体８０は、ロータ７０の溝７１の断面方向のほぼ中央に配設されると共に、振動体固定軸９０に固定螺子９８によって固定されている。

なお、振動体８０の構成及び作用は実施形態１（図４〜図６、参照）と同じであり、振動体８０とロータ７０との関係も実施形態１と同様なため、説明を省略する。

振動体８０の振動によってロータ７０が回転され、このロータ７０の回転は、ロータ歯車１０５、中間歯車１０３、カム歯車１０１を介してカム２０に伝達される。中間車１０２を設けることにより、カム２０は、実施形態１（図２、参照）と同じ方向に回転する。

ここで、ロータ歯車１０５とカム歯車１０１との歯数比は減速比であって、減速比はロータ歯車１０５とカム歯車１０１との歯数比により適宜変更することができる。また、中間車１０２を大歯車と小歯車の構成にすれば減速比をさらに調整可能となる。なお、増速する場合は、各歯車の歯数比を増速ギヤ機構とすればよい。

このように、カム２０とロータ７０との間に、減速機構または増速機構を設けることにより、カム２０の回転速度を変えることができる。つまり、液体の流動量を適宜調整することができる。

また、振動体８０、ロータ７０、減速機構、カム２０などの可動機構を全てチューブユニット２に設けることにより、制御ユニット３とチューブユニット２の間で、連結機構を必要とせず組立性が向上する。

なお、本実施形態においても、前述した実施形態１（図３、参照）、実施形態４（図１０、参照）、実施形態５（図１１、参照）と同様な電池６１の配設構造を採用できる。

さらに、本実施形態では、ロータ７０の外周側面の当接面７２に振動体８０の突起部８１ａを当接する構造を例示して説明したが、前述した実施形態２（図７，８、参照）または実施形態３（図９、参照）に示すロータ１７０の内周側面の当接面１７２に突起部８１ａを当接する構成にも適合可能である。
（実施形態７）

続いて、実施形態７に係るマイクロポンプについて図面を参照して説明する。実施形態７は、チューブユニットにカム、チューブ、複数のフィンガーを備え、制御ユニットに振動体、減速機構または増速機構、制御回路部を備えて構成されていることに特徴を有する。なお、減速機構の１例を例示して説明する。

図１３は、実施形態７に係る駆動部を示す断面図である。図１３において、チューブユニット２は、カム２０と、フィンガー４０〜４６とチューブ５０（共に図示を省略）を備えて構成されている。フィンガー４０〜４６とチューブ５０の構成は、前述した実施形態１（図２，３、参照）と同じであるため説明を省略する。

カム２０は、カム歯車１０１と共にカム軸７５に軸止され、チューブ案内枠１５に設けられる軸受９３と、第２機枠１６に設けられる軸受９２によって軸止されている。

一方、制御ユニット３は、振動体８０とロータ７０と減速機構と制御回路部６０とを備えて構成されている。

振動体８０は、第３機枠１７に植立された振動体固定軸９０に腕部８１ｃを固定螺子９８によって固定されている。振動体固定軸９０は、回路基板６３を第３機枠１７に軸止している。なお、回路基板６３は、第３機枠１７に貼着される。

ロータ７０の外周部には回転方向に沿って溝７１が形成されており、溝７１の内部側面が突起部８１ａとの当接面７２である。ロータ７０の形状は前述した実施形態１（図３、参照）と同じ場合を例示している。

振動体８０は、ロータ７０の溝７１の断面方向のほぼ中央に配設されると共に、振動体固定軸９０に固定螺子９８によって固定されている。

なお、振動体８０の構成及び作用は実施形態１（図４〜図６、参照）と同じであり、振動体８０とロータ７０との関係も実施形態１と同様なため、説明を省略する。

減速機構は、カム２０に設けられるカム歯車１０１と、ロータ７０に形成されるロータ歯車１０５と、カム歯車１０１とロータ歯車１０５とに歯合する中間車１０２とから構成されている。

ロータ７０は、ロータ歯車１０５の軸部に軸止され、第３機枠１７に設けられる軸受９６と第１機枠１４に設けられる軸受９７によって軸支されている。ロータ歯車１０５は、中間車１０２に設けられる中間歯車１０３と歯合する。

中間車１０２は、中間車軸１０８と、中間車軸１０８の軸部１０８ｂに軸止される中間歯車１０３とから構成され、中間車軸１０８には小歯車１０８ａが形成されている。

中間車１０２は、一方が第３機枠１７に設けられる軸受９９と、中間車受１１０と、によって軸支されている。そして、小歯車１０８ａが、第３機枠１７からチューブユニット２側に突出して、カム歯車１０１と歯合する。

なお、第３機枠１７は第１機枠１４に、中間車受１１０は第３機枠１７に、共に固定螺子を用いて固定される。

チューブユニット２を制御ユニット３に装着する際、カム歯車１０１と中間車１０２の小歯車１０８ａとが干渉することが考えられる。このような場合、中間車１０２またはカム歯車１０１のどちらか一方を歯車の１ピッチ分回転することで、カム歯車１０１と中間車１０２とを歯合させることができる。

なお、カム歯車１０１の中間車１０２と歯合する断面方向の外周部に斜面が形成されており、カム歯車１０１の中間車１０２との歯合を助けている。

また、回路基板６３は片面基板であって、第３機枠１７に対し反対側の表面に回路パターン（図示せず）が形成されて、制御回路部６０が接続固定されている。

振動体８０の振動によってロータ７０が回転され、このロータ７０の回転は、ロータ歯車１０５、中間歯車１０３、小歯車１０８ａ、カム歯車１０１を介してカム２０に伝達される。中間車１０２を設けることにより、カム２０は、実施形態１（図２、参照）と同じ方向に回転する。

ここで、ロータ歯車１０５とカム歯車１０１との歯数比は減速比であって、減速比はロータ歯車１０５とカム歯車１０１との歯数比により適宜変更することができる。また、中間車１０２を大歯車と小歯車の構成にすれば減速比をさらに調整可能となる。なお、増速する場合は、各歯車の歯数比を増速ギヤ機構とすればよい。

なお、本実施形態においても、前述した実施形態１（図３、参照）、実施形態４（図１０、参照）と同様な電池６１の配設構造を採用できる。実施形態４と同様な電池６１の配設構造の場合には、回路基板６３を両面基板として、スルーホールで表裏の回路パターンを接続することで実現できる。

さらに、本実施形態では、ロータ７０の外周側面の当接面７２に振動体８０の突起部８１ａを当接する構造を例示して説明したが、前述した実施形態２（図７，８、参照）または実施形態３（図９、参照）に示すロータ１７０の内周側面の当接面１７２に突起部８１ａを当接する構成にも適合可能である。

本実施形態の構成によれば、チューブユニット２は、カム２０とフィンガー４０〜４６とチューブ５０の構成となる。従って、チューブ５０の直径のばらつきに対してフィンガー４０〜４６の長さ、さらにカム２０の形状を所定の吐出量となるようにチューブユニット毎に組み合わせて調整することが可能である。しかも、制御ユニット３に対して低コスト化が可能で、チューブユニット２を使い捨て使用とする場合、ランニングコストをより低減することができる。

また、制御回路部６０と振動体８０とを制御ユニット３に備えることで、回路基板６３の一面側で接続することが可能で、接続構造を簡素化することができる。

なお、本実施形態の技術思想により、減速機構の構成を簡素化することができる。つまり、ロータ７０を軸止するロータ歯車１０５をチューブユニット２側に突出して、ロータ歯車１０５とカム歯車１０１とを直接歯合させることで実現可能である。

この構造は、ロータ７０を制御ユニット３に、カム２０（カム歯車１０１）をチューブユニット２に備え、カム２０とロータ７０とが平面的に交差してもよいために成り立つ構成である。

また、このような構成の場合は、中間車を用いていないため、ロータ７０の回転方向が実施形態１とは逆方向になるように振動体８０のロータ７０への当接方向を配慮する。

以上前述した実施形態１〜実施形態７によるマイクロポンプ１は、小型化、薄型化が可能で、微量流量を安定して連続的に流動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。さらに、マイクロポンプ単独で、流体の流動、供給に利用することができる。

実施形態１に係るマイクロポンプを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。 実施形態１に係る駆動部の構成を示す平面図。 図２のＡ−Ｐ−Ｂ切断面を示す断面図。 実施形態１に係る振動体の構成を示す斜視図。 実施形態１に係る振動体の作用を模式的に示す部分平面図。 突起部の動きを模式的に示す説明図。 実施形態２に係る駆動部を示す部分断面図。 実施形態２に係るロータを示す平面図。 実施形態３に係る駆動部を示す部分断面図。 実施形態４に係る駆動部を示す断面図。 実施形態５に係る駆動部を示す断面図。 実施形態６に係る駆動部を示す断面図。 実施形態７に係る駆動部を示す断面図。

符号の説明

１…マイクロポンプ、２…チューブユニット、３…制御ユニット、２０…カム、４０〜４６…フィンガー、５０…チューブ、６０…制御回路部、６１…電池、７０…ロータ、８０…振動体、８１ａ…突起部、８２，８３…圧電素子。

Claims (20)

1. 一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブの円弧形状の中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記チューブの円弧形状の中心と回転軸が略一致するカムと、前記カムに回転力を伝達するロータと、圧電素子を有し長手方向端部に前記ロータと当接する突起部を有する振動体と、を有するチューブユニットと、
   電源部から電力を供給され、前記圧電素子に交流電圧を印加する制御回路部と、を有する制御ユニットと、が備えられ、
   前記チューブユニットと前記制御ユニットとが積層装着されると共に着脱可能であって、
   前記圧電素子に交流電圧を印加することにより前記振動体が振動し、前記突起部から前記ロータに回転力を繰り返し加え、前記カムが前記複数のフィンガーを流体の流入側から流出側へ順次押圧して、前記チューブの圧閉と開放を繰り返して流体を輸送することを特徴とするマイクロポンプ。
2. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記電源部が前記制御ユニットに備えられ、着脱可能であることを特徴とするマイクロポンプ。
3. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記電源部が前記チューブユニットに備えられ、着脱可能であることを特徴とするマイクロポンプ。
4. 請求項３に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記電源部が、前記チューブユニットを貫通して前記制御回路部に接続されると共に、着脱可能であることを特徴とするマイクロポンプ。
5. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記ロータが円盤形状をなし、
   前記突起部が、前記ロータの外周側面に当接するよう配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
6. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記ロータがリング形状をなし、
   前記突起部が、前記ロータのリング形状内周側面に当接するよう配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
7. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記ロータが、前記カムの一方の平面に穿設された凹部の内部に形成され、
   前記突起部が、前記凹部の内周側面に当接するよう配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
8. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記ロータの回転軸が、前記カムの回転軸と一致していることを特徴とするマイクロポンプ。
9. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記ロータの前記突起部との当接面に回転方向に沿った溝が設けられ、
   前記突起部が、前記溝の内側側面に当接するよう配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
10. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記振動体と前記制御回路部のそれぞれが、前記チューブ及び前記カム及び前記複数のフィンガーと平面的に重ならない位置に分散配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
11. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記振動体と前記制御回路部と前記電源部のそれぞれが、前記チューブ及び前記カム及び前記複数のフィンガーと平面的に重ならない位置に分散配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
12. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記ロータと前記カムとの間に減速機構または増速機構が設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。
13. 請求項１２に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記減速機構または前記増速機構が、前記チューブユニットに配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
14. 請求項１２に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記減速機構または前記増速機構が前記制御ユニットに配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
15. 圧電素子に交流電圧を印加する制御回路部を備える制御ユニットと着脱可能であって、
    一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブの円弧形状の中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記チューブの円弧形状の中心と回転軸が略一致するカムと、前記カムに回転力を伝達するロータと、前記圧電素子を有し長手方向端部に前記ロータと当接する突起部を有する振動体と、を有することを特徴とするチューブユニット。
16. 請求項１５に記載のチューブユニットにおいて、
    前記ロータと前記カムとの間に減速機構または増速機構が設けられていることを特徴とするチューブユニット。
17. カムに回転力を伝達するロータと、圧電素子を有し長手方向端部に前記ロータと当接する突起部を有する振動体と、前記圧電素子に交流電圧を印加する制御回路部と、を有する制御ユニットと着脱可能であって、
    一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブの円弧形状の中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記チューブの円弧形状の中心と回転軸が略一致するカムと、を有することを特徴とするチューブユニット。
18. 一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブの円弧形状の中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記チューブの円弧形状の中心と回転軸が略一致するカムと、前記カムに回転力を伝達するロータと、圧電素子を有し長手方向端部に前記ロータと当接する突起部を有する振動体と、を有するチューブユニットと着脱可能であって、
    前記圧電素子に交流電圧を印加する制御回路部を備えることを特徴とする制御ユニット。
19. 一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブの円弧形状の中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記チューブの円弧形状の中心と回転軸が略一致するカムと、を有するチューブユニットと着脱可能であって、
    前記カムに回転力を伝達するロータと、圧電素子を有し長手方向端部に前記ロータと当接する突起部を有する振動体と、を有することを特徴とする制御ユニット。
20. 請求項１９に記載の制御ユニットにおいて、
    前記ロータと前記カムとの間に減速機構または増速機構が設けられていることを特徴とする制御ユニット。

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