JP2010048121A - 制御ユニット、チューブユニット、マイクロポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】チューブの劣化を防止し、吐出精度が高いマイクロポンプを実現する。
【解決手段】マイクロポンプ１０は、一部が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を保持する第１チューブ案内枠１７及び第２チューブ案内枠１８と、を有するチューブユニット１１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、フィンガー４０〜４６をチューブ５０の流入側から流出側に順次押圧するカム２０と、カム２０に回転力を与えるステップモータ７０と、ステップモータ７０の駆動制御を行う制御回路部３０と、フィンガー４０〜４６とカム２０とステップモータ７０と制御回路部３０を保持する第１機枠１５及び第２機枠１６と、を有する制御ユニット１２と、が備えられ、チューブユニット１１が、制御ユニット１２にカム２０の回転面に対して略水平方向に着脱可能である。
【選択図】図５

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装着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き、ピニオンとギヤとを連結（噛合）させて、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、駆動源としての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重ねて構成しているため薄型化が困難である。

また、ポンプモジュールを製造（組立て）してから使用開始までの期間、チューブの一部がローラで圧閉されているため、チューブの復元力が低下し、吐出精度が低下するという課題を有する。

さらに、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際、連結要素としてのピニオンとギヤとの噛合によりステップモータの回転駆動力をロータに伝達する構成であることから連結、結合構造が複雑になり、組立性もよくないという課題を有する。

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、前記チューブを保持するチューブ案内枠と、を有するチューブユニットと、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、前記複数のフィンガーを前記チューブの流入側から流出側に順次押圧するカムと、前記カムに回転力を与える駆動部と、前記駆動部の駆動制御を行う制御回路部と、前記複数のフィンガーと前記カムと前記駆動部と前記制御回路部とを保持する機枠と、を有する制御ユニットと、前記チューブの流入口部が連通するリザーバと、前記制御回路部に電力を供給する電源と、が備えられ、前記チューブユニットが、前記制御ユニットに前記カムの回転面に対して略水平方向に着脱可能であることを特徴とする。

本適用例のマイクロポンプは、制御ユニットにチューブユニットをカムの回転面に対して略水平方向に装着して構成することから、積み重ねて構成する従来技術に比べ薄型化することができる。

また、チューブは圧閉状態を長期間継続すると、チューブの復元力が劣化して吐出精度が低下することが考えられる。しかし、本適用例によれば、チューブとチューブを圧閉する複数のフィンガーをチューブユニットと制御ユニットとに分離していることから、チューブユニットの状態ではチューブは開放された状態が維持されるため、チューブの継続的な圧閉による復元力の劣化に伴う吐出精度の低下を防止し、所望の吐出制度を維持することができる。

また、チューブの圧閉と開放を長時間繰り返すことによりチューブの復元力が劣化することが考えられ、チューブ交換が必要となるが、一定時間使用後、チューブをチューブユニットとして容易に交換することができる。

また、チューブユニットは、チューブとチューブ案内枠によって構成されているため、複数のフィンガーとカムと駆動部と制御回路部を含む制御ユニットに対してはるかに低コストとすることができる。薬液に直接接触するチューブを含むチューブユニットを使い捨て使用とし、制御ユニットを繰り返し使用すれば、ランニングコストを低減することができる。

さらに、本適用例は、チューブユニットを制御ユニットに対して水平方向に装着すれば、複数のフィンガーをチューブ押圧状態にすることができることから、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間に連結機構を必要とせず、構造を簡素化でき、組立性を向上させることができる。

［適用例２］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブユニットが、前記機枠に設けられる空間の内部に装着され、且つ、密閉されることが好ましい。

このような構成によれば、制御ユニットを構成する機枠がケースの機能を有するため、チューブユニットと制御ユニットを収容するケースが不要となり、構造が簡素化でき、薄型化に寄与する。

また、外形部に接合個所を減らすことができるので、チューブユニット及び制御ユニットの内部の密閉性（防水性）を高めることができる。

［適用例３］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブ案内枠が、前記チューブを挿着するチューブ案内溝と、前記チューブを前記チューブ案内溝の内部に保持するためのチューブ保持部を備えていることが好ましい。

マイクロポンプは、複数のフィンガーによりチューブを圧閉と開放を繰り返すことで流体を輸送する。従って、フィンガーによりチューブを押圧する範囲は、チューブの位置が正確に規制されていなければならない。

チューブの大部分は、チューブ案内溝によって平面方向の位置を規制し、フィンガーによりチューブを押圧する範囲をチューブ保持部で保持することにより、チューブの位置を正確に規制することができる。

［適用例４］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブ保持部が、前記チューブ案内溝の側壁の前記複数のフィンガーが配設される方向の一部に形成される突起部であることが好ましい。

複数のフィンガーがチューブを押圧する範囲では、フィンガー側に連続したチューブ案内溝の側壁を形成することが困難である。そこで、各フィンガー間の隙間に側壁状の突起部を設けることで、チューブの位置規制を行うことができる。

また、この側壁状突起部にチューブの上方（チューブ案内溝に対して）にせり出すような突起部を連続して形成すれば、チューブの浮き上がりを防止することができる。

［適用例５］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブ保持部が、前記チューブの円弧形状の内側に沿って設けられるチューブ保持部材であることが好ましい。

上述したように、フィンガー側に連続したチューブ案内溝の側壁を形成することが困難である。そこで、チューブ保持部材を設けることにより、チューブの位置規制を行うことができる。

このチューブ保持部材を金属製にすれば薄板状とすることができるので、剛性を有しながら狭いスペースに配設することができる。

［適用例６］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブ保持部材が、前記複数のフィンガーの一つ一つを挿通する開口部を備えていることが望ましい。

このようにすれば、各開口部間にチューブ保持部材の一部が残るため、各フィンガー間にチューブ保持部を構成することができる。

［適用例７］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブ保持部材が、展延性を有するシートであることが望ましい。
ここで、シートとは、例えば、シリコンラップ等を採用することができる。

展延性に優れたシリコンラップは、フィンガーによりチューブを押圧する際には伸びてフィンガーの移動を妨げるような負荷がなく、フィンガーの軸方向の移動に追従する。従って、フィンガー側に連続したチューブ案内部を形成することができる。

［適用例８］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する際、前記チューブの円弧形状の中心と前記カムの回転中心とを略一致させる案内部が、前記チューブユニット及び前記制御ユニットに設けられていることが好ましい。

本適用例のマイクロポンプは、カムの回転により複数のフィンガーを押圧してチューブを圧閉する構成である。従って、チューブの円弧形状の中心とカムの回転中心とを略一致させることが必要である。

このことから、チューブユニットを制御ユニットに装着する際、双方に案内部を設けることにより、チューブの円弧形状の中心とカムの回転中心とを略一致させることができ、専用の位置規制部材を設けなくても、複数のフィンガーの全てがチューブ圧閉を確実に行うことができる。

［適用例９］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する際、前記チューブの円弧形状の中心と前記カムの回転中心とを略一致したことを検出する検出部が、前記チューブユニットと前記制御ユニットの間に設けられていることが望ましい。

このような構成にすれば、チューブの円弧形状の中心とカムの回転中心とを一致したことを検出部により検出した場合にモータの駆動を可能にすることにより、複数のフィンガーの全てが同じ圧閉量を有することから、流体を単位時間当りの所望の流動量で輸送することができる。

［適用例１０］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記機枠が、前記複数のフィンガーの一つ一つを装着するフィンガー案内孔を有し、前記複数のフィンガーの一つ一つが、前記フィンガー案内孔に装着する軸部と、前記フィンガー案内孔より大きい鍔状のチューブ押圧部とを有し、前記複数のフィンガーが前記フィンガー案内孔から軸方向に脱落しないための脱落防止機構を備えていることが好ましい。

フィンガー案内孔は貫通しており、フィンガーは進退自在になっているため、チューブユニットを装着する前には、フィンガーはフィンガー案内孔から脱落することがある。そこで、脱落防止機構を設けることにより、フィンガーの脱落を防止することができる。

［適用例１１］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記脱落防止機構が前記フィンガー案内孔を縮小する突起部を有し、前記複数のフィンガーが前記軸部の周方向に溝を有し、前記突起部を前記溝に装着することで、前記複数のフィンガーの軸方向の移動を規制することが望ましい。

このような構成にすれば、フィンガーは、軸部に設けられる周方向の溝とフィンガー案内孔に設けられる突起部により軸方向の移動を規制するため、フィンガー案内孔からの脱落を防止することができ、組立性が向上する。

［適用例１２］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記複数のフィンガーが、前記軸部に前記チューブ押圧部とは反対方向端部または途中に前記フィンガー案内孔よりも大きいストッパ鍔を有し、前記チューブ押圧部と前記ストッパ鍔、または前記フィンガー案内孔の軸方向途中に設けられる前記ストッパ鍔を収納する凹部により前記複数のフィンガーの軸方向の移動を規制することが望ましい。

このような構成にしても、チューブ押圧部とストッパ鍔、または凹部とストッパ鍔との間でフィンガーの軸方向の移動を規制し、フィンガーがフィンガー案内孔から脱落することを防止することができる。

［適用例１３］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブ案内枠には、前記複数のフィンガーにより押圧されるチューブの移動を規制するチューブ規制壁が設けられ、前記チューブと前記チューブ規制壁の間に弾性部材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、フィンガーでチューブを押圧するときに、弾性部材によって過大な押圧力を吸収する。このことにより、チューブを直接チューブ案内壁に押圧する構造よりもチューブの耐久性を向上させることができる。
なお、弾性部材の摩擦係数を小さい材料にすれば一層効果がある。

［適用例１４］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブユニットを前記制御ユニットに固定するための蓋部材を有し、前記蓋部材と前記チューブユニットとの間に、前記チューブの円弧形状の中心と前記カムの回転中心とを略一致させるよう前記チューブユニットを前記制御ユニットに付勢する弾性部材が備えられていることが好ましい。

チューブユニットを制御ユニットに蓋部材用いて固定する場合、構成部品の寸法ばらつきにより、チューブユニットと制御ユニットとの間に水平方向の隙間が発生し、チューブをフィンガーにより圧閉できなくなることが考えられる。

そこで、弾性部材によりチューブユニットを制御ユニットの方向に付勢することにより、先述した制御ユニットの案内部にチューブユニットの案内部を当接させて、チューブの円弧形状の中心とカムの回転中心とを略一致させ、複数のフィンガーによりチューブを確実に圧閉することができる。

［適用例１５］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記弾性部材の弾性力が、前記複数のフィンガーのチューブ押圧力よりも大きいことが望ましい。

このようにすれば、フィンガーがチューブを押圧する際に、チューブユニット（つまり、チューブ）がフィンガーから遠ざかる方向に移動しないので、確実にチューブを圧閉することができる。

［適用例１６］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記機枠及び前記チューブ案内枠の一部または全部が透明であることが望ましい。

機枠及びチューブ案内枠を透明にすることにより、内部の構成部品または各構成部品の係合関係、駆動状態を視認することができる。このことから正常な状態であるか、どこに不具合があるか等を検出することができる。さらに、リザーバ内の液量を視認することができる。なお、透明にする範囲は、視認したい部分の範囲としてもよい。

［適用例１７］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記電源が、前記チューブユニットに収容されていることが好ましい。
電源としてはマイクロポンプの小型化を実現するために、例えば、小型ボタン型電池またはシート型電池等を採用することが好ましい。

使用する薬液を変更する場合、または長期間使用してチューブを交換する場合に、チューブユニットとしてチューブと共に電池を交換すれば、使用期間途中で電池容量が不足することを防止することができる。

［適用例１８］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記電源が、前記チューブユニットに対して着脱可能であることが望ましい。

電源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。

［適用例１９］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記リザーバが、前記チューブと着脱可能であることが好ましい。

マイクロポンプ使用時にリザーバの収容薬液が不足することが考えられる。そこで、リザーバをチューブと着脱可能にすることで、薬液が収容されたリザーバをチューブに接続し、長時間にわたってマイクロポンプを使用することができる。

［適用例２０］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記リザーバが、前記チューブユニットに収容されていることが好ましい。

例えば、リザーバ内の流体が無くなった時点でチューブを含むチューブユニットを交換すれば、チューブの圧閉、開放を長時間繰り返すことで発生することが考えられるチューブの劣化前に、チューブをチューブユニットとして交換することができ、マイクロポンプの信頼性を高めることができる。

［適用例２１］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記リザーバと前記電源とが、前記チューブユニットに収容されていることが好ましい。

チューブユニットは、制御ユニットの機枠内に装着される。従って、リザーバと電源（電池）とを共にチューブユニットの内部に備えることは、これらが制御ユニット内に収容されていることになる。

このようにすれば、マイクロポンプに必要な実質機能が機枠内に収容されることになり小型化できると共に、機枠から突設する部品がないので取り扱いが容易になる他、生体内に装着して使用する場合に好適である。

また、リザーバの交換時、またはチューブの交換時に合わせて電池の交換をチューブユニットとしてできることから、信頼性をより一層高めることができる。

さらに、電池をマイクロポンプの外部に備える場合には、接続のための長いリードや電池ケースが必要になるが、本適用例によれば、それは必要なくなるという利点もある。

［適用例２２］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記リザーバが、内部に流体を流入、且つ封止するためのポートを備えていることが好ましい。
ここで、ポートとしては、例えば、セプタム等を採用することができる。

リザーバにセプタムを設けることにより、チューブに接続した状態で、リザーバに流体の追加注入を容易に行うことができる。

［適用例２３］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記リザーバが前記チューブユニットに収容されると共に、前記ポートは、前記チューブ案内枠に設けられる開口部に密着保持され、且つ、前記チューブ案内枠の外側から前記ポートの流入口部が覗くように配設されていることが望ましい。

このような構成によれば、チューブユニットの状態でリザーバに流体の追加注入を容易に行うことができる。また、チューブユニットを制御ユニットに装着した状態でも流体の追加注入を容易に行うことができる。さらに、マイクロポンプを使用している状態においても流体の追加注入を容易に行うことができる。

なお、ポートをチューブ案内枠に密着固定することにより、ポートとチューブ案内枠との間からの流体の進入を防止することができる。

［適用例２４］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記リザーバと前記チューブの連通部に、気泡の通過を遮断するためのエアベントフィルタが備えられていることが望ましい。

リザーバに収容される流体中には空気が溶け込んでいることがあり、時間経過と共に溶け込んでいる空気が集合して気泡となることが考えられる。流体が薬液であって生体内に注入する場合に、気泡も含んで注入すると看過できない影響がでることがある。

そこで、リザーバとチューブの連通部に液体は通過し、気泡の通過は遮断するためのエアベントフィルタを設けることにより、気泡が生体内に浸入することを抑制することができ、安全性を高めることができる。

［適用例２５］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、前記チューブを保持するチューブ案内枠とを有するチューブユニットと着脱可能であって、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、前記複数のフィンガーを前記チューブの流入口部側から流出口部側に順次押圧するカムと、前記カムに回転力を与える駆動部と、前記駆動部の駆動制御を行う制御回路部と、前記複数のフィンガーと前記カムと前記駆動部とを保持する機枠とを有し、前記チューブユニットに対して前記カムの回転面に対して略水平に着脱可能であることを特徴とする。

本適用例の構成によれば、制御ユニットは駆動源としてのモータ、カム、複数のフィンガー、制御回路部等の駆動に関る要素を含んで構成されている。従って、制御ユニットとしての駆動確認を行うことができる。また、各駆動要素間の連結機構が不要であり、チューブユニットをスライド装着することで即使用状態にすることができる。

［適用例２６］本適用例に係るチューブユニットは、カムと、前記カムの回転中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記カムに回転力を与える駆動部と、前記駆動部の駆動制御を行う制御回路部と、前記カムと前記複数のフィンガーと前記駆動部と前記制御回路部とを保持する機枠とを有する制御ユニットと着脱可能であって、前記カムの回転中心と円弧形状の中心が略一致するように配設されるチューブと、前記チューブを保持するチューブ案内枠とを有し、前記制御ユニットに対して前記カムの回転面に対して略水平に着脱可能であることを特徴とする。

本適用例の構成によれば、チューブユニットの状態ではチューブは開放された状態が維持されるため、チューブ圧閉状態で保持することに伴う復元力の劣化による吐出精度の低下を防止することができる。

また、チューブの圧閉と開放を長時間繰り返すことにより、チューブの復元力が劣化することが考えられるが、一定時間使用後、チューブをチューブユニットとして容易に交換することができる。

また、チューブユニットは、チューブとチューブ案内枠によって構成されているため、前述した構成の制御ユニットに対してはるかに低コストとすることができる。従って、薬液に直接接触するチューブを含むチューブユニットを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。

［適用例２７］上記適用例に係るチューブユニットは、前記チューブの流入口部に連通するリザーバが収容されていることが好ましい。

チューブユニットの内部にリザーバを収容することにより、リザーバを含むチューブユニットの取り扱いが容易になる。また、チューブユニット内部でリザーバとチューブとを接続するため、チューブを短くすることができる。

また、リザーバ内の流体が無くなった時点でチューブを含むチューブユニットを交換すれば、チューブの圧閉、開放を長時間繰り返すことで発生することが考えられるチューブの劣化前に、チューブユニットとして交換することができ、マイクロポンプの信頼性を高めることができる。

［適用例２８］上記適用例に係るチューブユニットは、前記制御回路部に電力を供給する電源が収容されていることが好ましい。
電源としてはチューブユニットの小型化を実現するために、例えば、小型ボタン型電池または薄型コイン型電池が採用される。

使用する薬液を変更する場合、長期間使用してチューブを交換する場合に、チューブユニットとしてチューブと共に電池を交換することができ、使用期間途中で電池容量が不足することを防止することができる。

［適用例２９］上記適用例に係るチューブユニットは、前記チューブの流入口部に連通するリザーバと、前記制御回路部に電力を供給する電源と、が収容されていることが望ましい。

このような構成によれば、リザーバの交換時、またはチューブの交換時に合わせて電池の交換をチューブユニットとしてできることから、信頼性をより一層高めることができる。

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７は実施形態１に係るマイクロポンプを示し、図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す概観平面図、図２は概観正面図である。図１、図２において、マイクロポンプ１０は、チューブユニット１１を制御ユニット１２の図示左側側面の開口部からスライド挿入すると共に、蓋部材としての固定枠１３により制御ユニット１２に固定螺子９０により固定され一体に構成されている。

チューブユニット１１は、一部が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を保持するチューブ案内枠としての第１チューブ案内枠１７と第２チューブ案内枠１８と、チューブ５０の流入口部５２が連通する流体を収容するリザーバ１４とから構成されている。なお、以降、流体を薬液等の液体として表し説明する。

制御ユニット１２は、カム２０と、カム２０に回転力を与える駆動部としてのモータと伝達機構と、モータの駆動制御を行う制御回路部（共に図示を省略する）と、複数のフィンガー４０〜４６と、を有して構成されている。

カム２０、モータ、伝達機構、フィンガー４０〜４６、制御回路部は機枠としての第１機枠１５と第２機枠１６とによって保持されている。

また、チューブ５０の一端は流出口部５３であって、固定枠１３を貫通して外部に突設され、リザーバ１４から液体を外部に吐出する。

リザーバ１４の一部には、リザーバ１４の内部に液体を注入、且つ封止するためのポートとしてのセプタム９５が設けられている。セプタム９５は、固定枠１３に突設されている。

続いて、チューブユニット１１、制御ユニット１２、及び固定枠１３の構成と、組立方法について説明する。
図３は、マイクロポンプの分解平面図、図４は分解正面図である。なお、図３，４において、（ａ）は固定枠１３、（ｂ）はチューブユニット１１、（ｃ）は制御ユニット１２を示している。

図３、図４に示すように、制御ユニット１２には、第１機枠１５と第２機枠１６とによって空間１００，１１０が構成されている。閉じられた空間１００にはカム２０と、モータ、伝達機構、制御回路部（図示を省略）が配設され、一方に開口部を有する空間１１０はチューブユニット１１が挿着される空間である。

フィンガー４０〜４６は、空間１００と空間１１０を仕切る壁を貫通する第１機枠１５と第２機枠１６とによって構成されるフィンガー案内孔８５に装着され、一方の端部が空間１００側に突設されてカム２０に当接する。また、他方の端部が空間１１０側に突設され、チューブユニット１１が挿着されたときにチューブ５０を圧閉する。

チューブユニット１１は、チューブ５０とリザーバ１４とが連通されて、第１チューブ案内枠１７と第２チューブ案内枠１８とで保持された状態で、制御ユニット１２の空間１１０に、図示左側から挿着される。

なお、カム２０は、回転中心Ｐを軸として回転する。従って、チューブユニット１１は、カム２０の回転面に対して平行に制御ユニット１２に挿着される。

また、チューブユニット１１の固定枠１３側近傍には、外周面に沿ってパッキン９７が嵌着されており、チューブユニット１１が制御ユニット１２に挿着された状態で、空間１１０が密閉される。

また、チューブユニット１１は、円弧状の壁面１７ａが制御ユニット１２の円弧状に突設された壁面１５ａに当接するまで制御ユニット１２に押し込まれる。壁面１５ａ，１７ａは互いにカム２０の回転中心Ｐと同心円で形成されている。

ここで、壁面１５ａと壁面１７ａが当接した状態で、チューブユニット１１のチューブユニット側端部１７ｋ，１７ｍは、制御ユニット１２の内側側壁１５ｂ，１５ｃとの間に隙間ができるよう寸法設定されている（図５も参照する）。

これは、壁面１５ａと壁面１７ａを確実に当接させ、チューブ５０の円弧形状部分（フィンガー４０〜４６で押圧される範囲）の円弧中心をカム２０の回転中心Ｐと一致させるためである。

チューブユニット１１を制御ユニット１２に挿着した後、固定枠１３をチューブユニット１１の尾部方向から装着する。具体的には、固定枠１３に開設された貫通孔１３ｄ，１３ｅに固定螺子９０を挿入して、制御ユニット１２の第１機枠１５に設けられる螺子孔（図示せず）に螺着固定する。

チューブ５０の流出口部５３と、リザーバ１４に設けられるセプタム９５とは、チューブユニット１１から突設され、固定枠１３を固定したときに、チューブ５０をチューブ挿通孔１３ａ、セプタム９５をセプタム挿通孔１３ｂに挿通して、流出口部５３は固定枠１３の外に延在される。

第１チューブ案内枠１７の端部には突起部９６が形成されている。この突起部９６は、チューブユニット１１を制御ユニット１２から抜き取る際に用いられる。突起部９６は、固定枠１３に穿設された凹部１３ｃ内に収容される。

続いて、上述したように組み立てられたマイクロポンプ１０の各要素の構成、及び作用について図面を参照して説明する。

図５〜図７は、本実施形態に係るマイクロポンプを示し、図５は平面図、図６（ａ）は図５のＡ−Ｐ−Ａ切断面を示す断面図、図６（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ切断面を示す断面図、図７は部分断面図である。まず、図５，６を参照して駆動部の構成について説明する。なお、図５は、第２機枠１６及び第２チューブ案内枠１８を透視して表している。

駆動部は、モータとしてステップモータ７０を備え、ステップモータ７０の回転を伝達機構（モータ歯車７１、第１伝達車７２、第２伝達車７３）を介してカム駆動歯車７４まで伝達する。

ステップモータ７０は、モータ支持枠１９により保持され、第１機枠１５に固定螺子９３によって固定されている。ステップモータ７０はモータ歯車７１を有する。

第１伝達車７２、第２伝達車７３は、第１機枠１５と第２機枠１６によって回転可能に軸支されている。

第１伝達車７２は、伝達歯車７２ａがピニオン７２ｂに軸止された状態で、第１機枠１５に設けられる軸受１１５と、第２機枠１６に設けられる軸受１１２によって軸支されている。

第２伝達車７３は、伝達歯車７３ａがピニオン７３ｂに軸止された状態で、第１機枠１５に設けられる軸受１１３と、第２機枠１６に設けられる軸受１１３によって軸支されている。

また、カム駆動歯車７４は、カム軸７５にカム２０と共に軸止されてカム駆動車８０を構成し、第１機枠１５に設けられる軸受１１４と、第２機枠１６に設けられる軸受１１４によって軸支されている。モータ歯車７１からカム駆動歯車７４までの間は、減速駆動となるように各歯車の歯数比が設定されると共に、カム２０の所定の回転速度と回転トルクとを設定している。

ステップモータ７０、第１伝達車７２、第２伝達車７３、カム駆動車８０は、第１機枠１５と第２機枠１６とで構成される空間１００に配設されるが、第１機枠１５と第２機枠１６の互いの接合面を密接することで、この空間１００の内部は密閉される。

第１機枠１５と第２機枠１６の接合構造としては、図５に示すような固定螺子９１を用いて固定する構造、互いの接合面を溶着または接着する構造等を採用できる。

また、制御ユニット１２には、制御回路部３０が備えられており、図示しない回路基板に設けられる回路パターンを介してステップモータ７０に接続され、ステップモータ７０を所定の回転速度で回転する。

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、回転中心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は、フィンガー押圧斜面２２と回転中心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の一方の端部と円弧部２３とは、回転中心Ｐから延長した直線部２４で結ばれている。

フィンガー４０〜４６は、第１機枠１５の空間１００と空間１１０（図２、参照）を回転中心Ｐ方向から放射状に等間隔に貫通するフィンガー案内孔８５に装着されている。フィンガー４０〜４６は同じ形状で形成されているのでフィンガー４３を例示して説明する。

フィンガー案内孔８５は図６（ｂ）に示すように、第１機枠１５に略Ｕ字形状の溝１５ｈを形成し、図示上方の開口部を第２機枠１６で封止することにより構成される。

フィンガー４３は、軸部４３ａを溝１５ｈに開口部方向から装着した後、第２機枠１６を上方より第１機枠１５に装着することで、断面方向の位置が規制される。なお、制御ユニット１２の状態で、チューブユニット１１側からフィンガー案内孔８５に挿着してもよい。

フィンガー４３は、円柱状の軸部４３ａと、軸部４３ａの一方の端部に設けられる鍔形状のチューブ押圧部４３ｃと、他方の端部が半球状に丸められたカム当接部４３ｂと、から構成されている。フィンガー４０〜４６は、フィンガー案内孔８５に沿って軸方向に移動可能である。

次に、チューブユニット１１について図５、図６を参照して説明する。チューブ５０はカム２０に対向する一部が円弧形状を有しており、第１チューブ案内枠１７に形成されるチューブ案内溝１７ｃに装着されている。

チューブ５０の円弧形状の中心は、カム２０の回転中心Ｐと略一致している。チューブ５０の一端は、リザーバ１４に連通し、他端は固定枠１３のチューブ挿通孔１３ａを通って延在される流出口部５３である。

チューブ５０は、ほぼ全体をチューブ案内溝１７ｃ内に装着することで平面形状と位置が規制されると共に、チューブ案内溝１７ｃの内側側壁の一部にチューブ保持部としての突起部を形成して上方への浮き上がりを規制する。

図７は、上述の突起部の一部を示す部分断面図である。図７は、フィンガー４０〜４６の互いに隣り合うフィンガーの間の突起部のうちフィンガー４５とフィンガー４６の間の突起部を例示して説明する（図５も参照する）。

チューブ案内溝１７ｃは、フィンガー４５，４６が進退するために、フィンガー側には連続した側壁を形成することができない。そこで、フィンガー４５とフィンガー４６との間にフィンガーの進退を妨げない幅の突起部としてのチューブ案内側壁１７ｆが設けられ、チューブ案内側壁１７ｆの上部にチューブ５０の上方一部にせり出すような突起部１７ｅが形成されている。

このように、各フィンガーの間にチューブ案内側壁１７ｆと突起部１７ｅを設けることで、フィンガー４０〜４６が配設される範囲において、チューブの平面方向の位置規制と浮き上がり抑制を行う。

なお、本実施形態では、図５に示すようにチューブ５０の流出口部５３に近い位置、及び流入口部５２に近い位置にも突起部１７ｅと同様な突起部１７ｈが設けられている。

チューブ５０及びリザーバ１４とを第１チューブ案内枠１７に装着した状態で、第１チューブ案内枠１７と第２チューブ案内枠１８とを、互いの接合面を密接させ、固定螺子９２を用いて固定する。

なお、チューブ５０の流出口部５３の近傍は、第１チューブ案内枠１７と第２チューブ案内枠１８とを固定した状態で、パッキンまたは接着等を用いてチューブ案内溝１７ｃとチューブ５０との間を密閉する。このようにすることで、チューブユニット１１内が密閉構造となる。

また、チューブユニット１１の固定枠１３近傍の外周には、パッキン９７が嵌着されており、チューブユニット１１を制御ユニット１２に挿着した状態で、内部を密閉空間とし、マイクロポンプ１０を防水構造及び防塵構造としている。
なお、マイクロポンプ１０が非防水でよい場合には、パッキン９７は不要である。

また、チューブ案内溝１７ｃのうち、少なくともフィンガー４０〜４６がチューブ５０を押圧する平面範囲には、フィンガー４０〜４６が移動してくる方向にチューブ案内溝１７ｃに沿った凹部により形成されたチューブ規制壁１７ｄが形成されている。

この凹部内には、弾性部材６０が設けられている。つまり、弾性部材６０は、チューブ規制壁１７ｄとチューブ５０との間に設けられる。弾性部材６０は、チューブ５０がフィンガー４０〜４６によって圧閉される際にダンパーとなりチューブ５０が劣化しないように設けられている。なお、弾性部材６０は、チューブ圧閉に必要な弾性力を有している。また、チューブ５０との摩擦係数を小さくしておくことがより好ましい。

チューブ５０とリザーバ１４との接合部には互いの連通部材としてのエアベントフィルタ６５が備えられている。エアベントフィルタ６５の内部には、親液性を有し微細な孔が形成されるフィルタが備えられている。このフィルタは、液体は通過し、気泡の通過を遮断する。

フィルタの形成される孔は０．１〜１μｍの範囲であって、液体を通過させ、リザーバ１４内に発生する０．１μｍ以上または１μｍ以上の気泡のチューブ５０への浸入を抑制する。

なお、第１チューブ案内枠１７の元部には突起部１７ｂ、先端部の外側表面には突起部１７ｎが形成され、第２チューブ案内枠１８の元部及び先端部の外側表面にも突起部１８ａ，１８ｂが形成されている。

第１チューブ案内枠１７と第２チューブ案内枠１８を接合した状態で、突起部１７ｂ，１８ａが連続したリング状の突起部となり、突起部１７ｎ，１８ｂとが連続したリング状の突起部となる。

チューブユニット１１は、制御ユニット１２にスライド挿着されるが、この際、突起部１７ｂ，１７ｎ，１８ａ，１８ｂを設けることで、制御ユニット１２とチューブユニット１１の位置精度を高めると共に、挿着時または抜き取り時の抵抗を減じている。

なお、チューブユニット１１の尾部（固定枠１３側）には、溝９６ａを有する突起部９６が形成されている。この突起部９６は、制御ユニット１２からチューブユニット１１を抜き取るときに用いられる。

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５を参照して説明する。カム２０は、ステップモータ７０からの回転力により回転され（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を押圧しチューブ５０を圧閉する。

フィンガー４５もフィンガー押圧面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をステップモータ７０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、フィンガー４０〜４６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。このようなフィンガー４０〜４６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、上述した実施形態１によれば、制御ユニット１２にチューブユニット１１をカム２０の回転面に対して略水平方向に装着して構成することから、積み重ねて構成する従来技術に比べ薄型化することができる。

また、従来技術のようにチューブユニット１１と制御ユニット１２との間に連結機構を必要とせず、構造を簡素化でき、組立性を向上させることができる。

チューブは圧閉状態を長期間継続すると、チューブの復元力が劣化して吐出精度が低下することが考えられる。しかし、チューブ５０とチューブ５０を圧閉するフィンガー４０〜４６をチューブユニット１１と制御ユニット１２とに分離していることから、チューブユニット１１の状態ではチューブ５０は開放された状態が維持されるため、チューブ５０の継続的な圧閉を継続することによる復元力の劣化に伴う吐出精度の低下を防止し、所望の吐出精度を維持することができる。

また、チューブの圧閉と開放を長時間繰り返すことによっても、チューブの復元力が劣化することが考えられ、チューブ交換が必要となるが、一定時間使用後、チューブ５０をチューブユニット１１として容易に交換することができることから、チューブの圧閉と開放を長時間繰り返すことに伴う復元力の劣化に伴う吐出精度の低下を防止することができる。

また、チューブユニット１１は、チューブ５０とチューブ案内枠（第１チューブ案内枠１７と第２チューブ案内枠１８）によって構成されているため、フィンガー４０〜４６とカム２０とステップモータ７０と伝達機構と制御回路部３０とを含む制御ユニット１２に対してはるかに低コスト化することができる。薬液に直接接触するチューブ５０を含むチューブユニット１１を使い捨て使用とし、制御ユニット１２を繰り返し使用すれば、ランニングコストを低減することができる。

また、チューブユニット１１は、制御ユニット１２の第１機枠１５及び第２機枠１６によって構成される空間１１０の内部に装着されることから、第１機枠１５及び第２機枠１６が外郭ケースの機能を有するため、チューブユニット１１と制御ユニット１２を収容するケースが不要となり、構造が簡素化でき、薄型化に寄与する。

このような構成では、マイクロポンプ１０の外形部に固定枠１３以外の接合個所が少ないため、チューブユニット１１及び制御ユニット１２の内部の密閉性（防水性）を高めることができる。

なお、本実施形態では、第１機枠１５、第２機枠１６、第１チューブ案内枠１７、第２チューブ案内枠１８のうちの一つまたは全部、あるいは、第１機枠１５、第２機枠１６、第１チューブ案内枠１７、第２チューブ案内枠１８の一部または全体が透明材料で形成されている。

このようにすることにより、内部の構成部品または各構成部品の係合関係や駆動状態を視認することができ、正常な状態であるか、どこに不具合があるか等を検出することができる。なお、透明にする範囲は、少なくとも視認したい部分の範囲とする。

また、リザーバ１４の上部方向または下部方向から視認できるようにすれば、収容する液体量を観察することができる。リザーバ１４を透明容器とすればなおよい。

また、フィンガー４０〜４６の互いに隣り合うフィンガー間の隙間にチューブ案内側壁１７ｆと突起部１７ｅを設けることで、チューブ５０の平面方向の位置規制と、浮き上がりを防止することができる。

また、本実施形態のマイクロポンプ１０は、カム２０の回転によりフィンガー４０〜４６を押圧してチューブ５０を圧閉する構成であるから、チューブ５０の円弧形状の中心とカムの回転中心Ｐとを略一致させることが必要である。

そこで、チューブユニット１１を制御ユニット１２に装着する際、回転中心Ｐに対して同心円の壁面１７ａ，１５ａを設けて当接させる。つまり、チューブ５０の円弧形状部分の中心を回転中心Ｐと一致させることにより、フィンガー４０〜４６の全てがチューブ５０圧閉を確実に行うことができる。

また、第１チューブ案内枠１７のチューブ案内溝１７ｃには、フィンガー４０〜４６により押圧されるチューブ５０の移動を規制するチューブ規制壁１７ｄが設けられ、チューブ５０とチューブ規制壁１７ｄの間に板状の弾性部材６０が設けられている。

フィンガー４０〜４６でチューブ５０を押圧するときに、弾性部材６０によって過大な押圧力を吸収する。このことにより、チューブ５０をチューブ規制壁に直接押圧する構造よりもチューブ５０の耐久性を向上させることができる。なお、弾性部材６０の摩擦係数を小さい材料にすれば一層効果がある。

また、本実施形態では、リザーバ１４がチューブユニット１１に収容されている。例えば、リザーバ１４内の液体が終了した時点でチューブ５０を含むチューブユニット１１を交換すれば、チューブ５０の圧閉、開放を長時間繰り返すことで発生することが考えられるチューブ５０の劣化前に、チューブユニット１１として交換することができ、マイクロポンプ１０の信頼性を高めることができる。

なお、リザーバ１４をマイクロポンプ本体の外部に備え、チューブ５０を接続する構造としてもよい。このようにすれば、リザーバ１４の容積を大きくすることができる。

さらに、リザーバ１４はチューブ５０と着脱可能である。マイクロポンプ１０の使用時にリザーバ１４の収容薬液が不足することが考えられる。そこで、リザーバ１４をチューブ５０に対して着脱可能にすることで、薬液が収容されたリザーバ１４をチューブ５０に接続し、長時間にわたってマイクロポンプ１０を使用することができる。

また、リザーバ１４とチューブ５０の連通部には、連通部材を兼ねてエアベントフィルタ６５を備えている。

リザーバに収容される流体中には空気が溶け込んでいることがあり、時間経過と共に溶け込んでいる空気が集合して気泡となることが考えられる。流体が薬液であって生体内に注入する場合に、気泡も含んで注入すると看過できない影響がでることがある。

そこで、液体は通過し、気泡の通過を遮断するためのエアベントフィルタ６５を設けることにより、気泡を生体内に注入することを抑制することができ、安全性を高めることができる。

また、リザーバ１４が、内部に液体を流入、且つ封止するためのポートとしてのセプタム９５を備えている。このようにセプタム９５を設けることにより、チューブ５０にリザーバ１４を接続した状態で、リザーバ１４に液体の追加注入を容易に行うことができる。

さらに、セプタム９５は、第１チューブ案内枠１７に設けられる開口部に密着保持され、且つ、第１チューブ案内枠１７の外側からセプタム９５の流入口部が覗くように配設している。

このような構成にすれば、チューブユニット１１の状態でリザーバ１４に液体の追加注入を容易に行うことができる。また、チューブユニット１１を制御ユニット１２に装着した状態でも液体の追加注入を行うことができる。さらに、マイクロポンプ１０を駆動している状態においても液体の追加注入を容易に行うことができる。

なお、セプタム９５を第１チューブ案内枠１７の挿通孔に密着固定することにより、セプタム部分からの液体の進入を防止することができる。
（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、複数のフィンガーが、制御ユニット１２から脱落しない脱落防止機構を備えていることに特徴を有する。従って、実施形態１との相違個所を中心に説明する。なお、フィンガー４０〜４６は同形状をしているのでフィンガー４３を例示して説明する。

図８は、実施形態２に係るマイクロポンプの一部を示す部分断面図であり、（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２を示している。

まず、図８（ａ）を参照して実施例１について説明する。第１機枠１５は、フィンガー４３を挿通するフィンガー案内孔８５を有している。なお、フィンガー案内孔８５は、図６（ｂ）と同様に第１機枠１５の溝１５ｈを第２機枠１６で上部開口部を封止することで形成される。

フィンガー４３は、フィンガー案内孔８５に装着する軸部４３ａと、フィンガー案内孔８５より大きい鍔状のチューブ押圧部４３ｃと、カム２０に当接する先端部が滑らかに丸められたカム当接部４３ｂとを有して形成されている。

フィンガー案内孔８５のカム２０側の開口部は、第１機枠１５と第２機枠１６の両方からフィンガー案内孔８５の内側に突設された鍔部１５ｊが形成されている。一方、フィンガー４３の軸部４３ａには、鍔部１５ｊよりも直径が小さいストッパ溝４３ｄが周方向に形成されている。

フィンガー４３は、フィンガー案内孔８５を構成する溝１５ｈに、鍔部１５ｊがストッパ溝４３ｄの範囲に納まるように装着された後、第２機枠１６を第１機枠１５に装着することで軸方向の位置が規制される。ストッパ溝４３ｄは、カム２０によってチューブ５０を圧閉する位置（フィンガー４３’で図示）から開放する位置まで進退することができる寸法に設定されている。

フィンガー案内孔８５は貫通しており、フィンガー４０〜４６は進退自在になっているため、チューブユニット１１を装着する前には、フィンガー４０〜４６はフィンガー案内孔８５から脱落することがある。そこで、上述したような脱落防止機構を設けることにより、フィンガーの脱落を防止することができる。

なお、鍔部１５ｊは、第１機枠１５または第２機枠１６のどちらか一方に設ければ、本実施形態の目的を実現できる。

次に、実施例２について説明する。実施例２は、前述した実施例１に対して、フィンガーに進退の位置を規制するストッパ鍔４３ｅを設けていることに特徴を有する。実施例１との相違個所を中心に説明する。なお、フィンガー４０〜４６は同形状をしているのでフィンガー４３を例示して説明する。

図８（ｂ）において、第１機枠１５は、フィンガー４３を挿通するフィンガー案内孔８５を有している。フィンガー４３は、フィンガー案内孔８５に挿通する軸部４３ａと、フィンガー案内孔８５より大きい鍔状のチューブ押圧部４３ｃと、カム２０に当接する先端部が滑らかに丸められたカム当接部４３ｂとを有して形成されている。

軸部４３ａには、第１機枠１５のカム２０方向の空間部に突設されフィンガー案内孔８５よりも大きいストッパ鍔４３ｅが形成されている。フィンガー４３は、フィンガー案内孔８５を構成する溝１５ｈが、チューブ押圧部４３ｃとストッパ鍔４３ｅの間の範囲に納まるように装着された後、第２機枠１６を第１機枠１５に装着することで軸方向の位置が規制される。ストッパ鍔４３ｅは、カム２０によってチューブ５０を圧閉する位置（フィンガー４３’で図示）から開放する位置まで進退することができる寸法に設定されている。

フィンガー４３は、チューブ押圧部４３ｃとストッパ鍔４３ｅとの間において、カム２０によってチューブ５０を圧閉する位置（ストッパ鍔４３ｅ’で表す）から開放する位置まで進退することができる寸法に設定されている。

このような構成にしても、チューブ押圧部４３ｃとストッパ鍔４３ｅとの間でフィンガー４３の軸方向の移動を規制し、フィンガーがフィンガー案内孔８５から脱落することを防止することができる。

なお、フィンガー案内孔８５の軸方向途中（中間部）にストッパ鍔４３ｅを収容可能な凹部を設ける構造とすることができる。
（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、第１チューブ案内枠１７が、チューブ５０を挿着するチューブ案内溝１７ｃと、チューブ５０を保持するためのチューブ保持部材を備えていることを特徴としている。従って、前述した実施形態１との相違個所を中心に説明する。

図９は、実施形態３に係るマイクロポンプを示し、（ａ）はその一部を示す部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ切断面を示す断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ切断面を示す断面図である。まず、実施例１について説明する。

図９（ａ），（ｂ）に示すように、第１チューブ案内枠１７には、チューブ５０が装着されるチューブ案内溝１７ｃが設けられている。チューブ案内溝１７ｃのフィンガー４０〜４６が配設される方向は、フィンガー４０〜４６が進退するためにチューブ５０に沿った連続する側壁を形成することが困難である。

そこで、この側壁に相当するチューブ保持部材としてのチューブ保持板９８が設けられている。チューブ保持板９８は薄板状の金属板であって、チューブ５０に沿って形成されている。そして、第１チューブ案内枠１７の湾曲した壁面１７ａに沿って形成されたチューブ保持板固定面１７ｊに固定される。

ここで、チューブ保持板９８には、図９（ｂ）に示すように、フィンガー４０〜４６が挿通可能な開口部９８ａが設けられている。この開口部９８ａは、フィンガー４０〜４６の全部が挿通される１個を開設する構造としても、フィンガー４０〜４６の個別に挿通可能な貫通孔を７個設ける構造としてもよい。

このチューブ保持板９８は、フィンガー４０〜４６から離れた位置で第１チューブ案内枠１７に固定される。固定構造としては、図９（ｃ）に示すように、第１チューブ案内枠１７から２本の案内軸１７ｑを突設させ、チューブ保持板９８に開設される孔に案内軸１７ｑを挿着した後、案内軸１７ｑの先端部をつぶす構造を例示している。なお、チューブ保持板９８をチューブ保持板固定面１７ｊに接着する構造でもよい。

このような構成にすれば、チューブ保持板９８を設けることにより、チューブ５０のフィンガー側方向位置規制を行うことができる。また、このチューブ保持板９８を金属製にすれば極めて薄板とすることができるので、剛性を有しながら狭いスペースに配設することが可能である。

また、チューブ保持板９８に各フィンガー毎の開口部９８ａを設けるようにすれば、各開口部間にチューブ保持板９８の一部が残るため、各フィンガー間にチューブ保持部を構成することができる。

なお、このようなチューブ保持板９８を用いる構造では、チューブ５０の流出口部５３に近い位置、及び流入口部５２に近い位置に突起部１７ｈ（図５、参照）を設けることによりチューブ５０の浮き上がりを抑制することができる。

次に、実施形態３の実施例２について説明する。実施例２は、実施例１で説明したチューブ保持板９８を展延性を有するシートとしたことを特徴とする。図面は省略するが、図９を参照して説明する。

実施例２のチューブ保持板は、例えば、展延性を有するシリコンラップにより形成され、フィンガー４０〜４６が挿通する開口部は開設されない。なお、シリコンラップは、第１チューブ案内枠１７に形成されるチューブ保持板固定面１７ｊに貼着されている。

シリコンラップは、フィンガー４０〜４６によりチューブ５０を押圧する際には伸びてフィンガー４０〜４６の移動を妨げるような負荷がなく、フィンガー４０〜４６の移動に追従する。従って、フィンガー側に連続したチューブ案内部を形成することができる。
（実施形態４）

続いて、実施形態４について図面を参照して説明する。実施形態４は、チューブユニット１１を制御ユニット１２に付勢する弾性部材を設けていることに特徴を有する。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に係るマイクロポンプを示し、（ａ）は部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ切断面を示す断面図である。図１０（ａ）において、チューブユニット１１と固定枠１３の間には、弾性部材としての板バネ９９が供えられている。

板バネ９９は、固定枠１３のチューブユニット１１側に設けられた凹形状の板バネ固定部１３ｆに固定される。板バネ９９の力点は中心線Ｆ上にあって、チューブユニット１１をカム２０の回転中心Ｐに向かって付勢している。

そのことによって、チューブユニット１１の壁面１７ａと制御ユニット１２の壁面１５ａとが、中心線Ｆ上で当接される。

板バネ９９の固定は、図１０（ｂ）に示すように、固定枠１３の板バネ固定部１３ｆに突設された案内軸１３ｇを熱溶着等の固定手段で固定される。なお、板バネ９９の弾性を損なわなければ、固定枠１３を固定した状態で脱落しなければよいので必ずしも固定しなくてもよい。

チューブユニット１１を制御ユニット１２に固定枠１３により固定する場合、チューブユニット１１、制御ユニット１２、固定枠１３の構成部品の寸法ばらつきにより、チューブユニット１１と制御ユニット１２との間に水平方向（平面方向）の隙間が発生し、チューブ５０をフィンガー４０〜４６により圧閉できなくなることが考えられる。

そこで、板バネ９９によりチューブユニット１１を制御ユニット１２の方向に付勢することにより、互いの壁面１５ａ，１７ａを当接させて、チューブ５０の円弧形状の中心とカム２０の回転中心とを略一致させ、フィンガー４０〜４６がチューブ５０を確実に圧閉させることができる。

また、板バネ９９の弾性力は、フィンガー４０〜４６のチューブ押圧力よりも大きくなるよう設定される。

このようにすれば、フィンガー４０〜４６がチューブ５０を圧閉する際に、チューブユニット１１（つまり、チューブ５０）がフィンガー４０〜４６から遠ざかる方向に移動しないので、確実にチューブを圧閉することができる。

なお、本実施形態では、弾性部材として板バネ９９を例示したが、板バネに限らず、コイルバネ、厚さ方向に弾性を有する平板でもよく、また、これらを複数用いる構造としてもよい。
（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、電源がチューブユニットに収容されてい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１１は実施形態５に係るマイクロポンプを示し、（ａ）は部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ切断面を示す断面図である。図１１（ａ），（ｂ）において、電源としての小型ボタン型電池１２０（以降、単に電池１２０と表す）がチューブユニット１１の内部に収容されている。

電池１２０はリザーバ１４と共に、第１チューブ案内枠１７に形成される凹部内に装着されて、上部を第２チューブ案内枠１８によって封鎖される。ここで、電池１２０の図示下方面をマイナス極、上面及び側面をプラス極とするとき、下方面はマイナス端子１２１に接続され、側面がプラス端子１２２に接続される。

マイナス端子１２１及びプラス端子１２２は、図示しないリードによって第１チューブ案内枠１７の端部に植立される接続端子１２３，１２４に接続されている。

接続端子１２３，１２４は、第１チューブ案内枠１７から突設されて、制御ユニット１２の内部にまで延在されている。制御ユニット１２には、接続端子１２３，１２４に電気的に独立して接続する接続端子（図示せず）が設けられ、これら接続端子は制御回路部３０（図５、参照）に接続される。

チューブユニット１１を制御ユニット１２に装着した状態で、電池１２０から制御回路部３０に電力が供給され、マイクロポンプ１０が駆動可能な状態となる。

なお、電池１２０をチューブユニット１１の内部に収容し、リザーバ１４をチューブユニットの外部に備える構造としてもよい。

使用する薬液を変更する場合、長期間使用してチューブ５０を交換する場合に、チューブユニット１１としてチューブ５０と共に電池１２０を交換することで、使用途中で電池容量が不足することを防止することができる。

また、電池１２０は、チューブユニット１１に対して着脱可能である。図１１に示す構成では、第１チューブ案内枠１７と第２チューブ案内枠１８とを接合する固定螺子９２（図５、参照）を外して、電池１２０を着脱する例を示している。

ここで、電池１２０の着脱構造としては、第２チューブ案内枠１８に電池蓋を設ける構造としてもよく、また、電池１２０をチューブユニット１１の尾部（固定枠１３側）からスライド挿入する構造として、固定枠１３を外して電池１２０の着脱をする構造としてもよい。

なお、本実施形態では、電池として小型ボタン型電池を例示したが、他にシート電池、リチウムイオン電池等の二次電池を採用することができる。これらの電池を用いる場合はリザーバと重ねて配設することができ、チューブユニット内に収容する構成としても、リザーバの容量を大きくできるという利点がある。
（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、チューブユニットが制御ユニットに対して正確な位置に挿着されているかを検出する接続端子と検出端子とからなる検出部を備えていることに特徴を有する。従って、実施形態１との相違個所を中心に説明する。

図１２は、実施形態６に係るマイクロポンプを示し、（ａ）は部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ切断面を示す断面図である。図１２（ａ），（ｂ）において、チューブユニット１１（第１チューブ案内枠１７）の円弧状に形成される壁面１７ａの両側の半島状端部に、第１接続端子６６と第２接続端子６７とが植立されている。

第１接続端子６６と第２接続端子６７とは、一方の端部が接続リード９４によって電気的に接続されている。また、他方の端部は制御ユニット１２の内部まで入り込むようにチューブユニット側端部１７ｋ，１７ｍから突設されている。

制御ユニット１２（第１機枠１５）には、略Ｕ字バネ形状の第１検出端子６８、第２検出端子６９とが備えられている。第１検出端子６８、第２検出端子６９とは同じ形状のため、第２検出端子を例示して説明する。

第２検出端子６９は、第１機枠１５に設けられる凹部内に撓められて装着される。ここで第２検出端子６９の腕部６９ａ，６９ｂは、凹部内の対向する側壁を押圧する。

従って、腕部６９ａは、凹部内の側壁１５ｇによって位置規制される。側壁１５ｇの位置は、カム２０の回転中心Ｐ位置に対して正確に位置規制されている。また、第１接続端子６６と第２接続端子６７の先端部位置も、カム２０の回転中心Ｐ位置に対して正確に位置規制されている。

チューブユニット１１の円弧状の壁面１７ａと制御ユニットの円弧状の壁面１５ａとが当接するまでチューブユニット１１を制御ユニット１２に装着したとき、第２接続端子６７が第２検出端子６９に電気的に接続される。同時に第１接続端子６６も第１検出端子６８に電気的に接続される。

第２検出端子６９にはリード６４が接続され、リード６４は制御回路部３０の検出端子Ａ（図示せず）に接続されている。一方、第１検出端子６８にはリード６３が接続され、リード６３は制御回路部３０の検出端子Ｂ（図示せず）に接続されている。

ここで、第２接続端子６７と第２検出端子６９、及び第１接続端子６６と第１検出端子６８の両方が、電気的に接続されたことを検出端子Ａと検出端子Ｂで検出したとき、チューブユニット１１の円弧状の壁面１７ａと制御ユニットの円弧状の壁面１５ａとが当接したと判定する。

このような状態のとき、チューブ５０の円弧形状の中心とカム２０の回転中心Ｐとが一致していると判定し、制御回路部３０によりステップモータ７０（図示せず）を駆動可能な状態にする。

また、第２接続端子６７と第２検出端子６９、及び第１接続端子６６と第１検出端子６８の両方が、電気的に接続されていない場合には、駆動できない状態と判定し、チューブユニット１１の制御ユニット１２への挿着をやり直す。

なお、本実施形態では検出部として接点方式を例示したが、光検出や磁気検出構造を採用することができる。

このような構成にすれば、チューブ５０の円弧形状の中心とカム２０の回転中心Ｐとを一致したことを検出した場合にステップモータ７０の駆動することにより、設定通りのチューブ５０の圧閉と開放ができるため、液体を所望の単位時間当り流動量で輸送することができる。

以上前述した実施形態１〜実施形態６によるマイクロポンプ１０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す概観平面図。 実施形態１に係るマイクロポンプを示す概観正面図。 実施形態１に係るマイクロポンプの分解平面図。 実施形態１に係るマイクロポンプの分解正面図。 実施形態１に係るマイクロポンプを示す平面図。 （ａ）は図５のＡ−Ｐ−Ａ切断面を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ切断面を示す断面図。 実施形態１に係るマイクロポンプを示す部分断面図。 実施形態２に係るマイクロポンプを示し、（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２を示す部分断面図。 実施形態３に係るマイクロポンプを示し、（ａ）はその一部を示す部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ切断面を示す断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ切断面を示す断面図。 実施形態４に係るマイクロポンプを示し、（ａ）は部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ切断面を示す断面図。 実施形態５に係るマイクロポンプを示し、（ａ）は部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ切断面を示す断面図。 実施形態６に係るマイクロポンプを示し、（ａ）は部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ切断面を示す断面図。

符号の説明

１０…マイクロポンプ、１１…チューブユニット、１２…制御ユニット、１５…第１機枠、１６…第２機枠、１７…第１チューブ案内枠、１８…第２チューブ案内枠、２０…カム、３０…制御回路部、４０〜４６…フィンガー、５０…チューブ、７０…ステップモータ。

Claims (29)

1. 一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブを保持するチューブ案内枠と、を有するチューブユニットと、
   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、前記複数のフィンガーを前記チューブの流入側から流出側に順次押圧するカムと、前記カムに回転力を与える駆動部と、前記駆動部の駆動制御を行う制御回路部と、前記複数のフィンガーと前記カムと前記駆動部と前記制御回路部を保持する機枠と、を有する制御ユニットと、
   前記チューブの流入口部が連通するリザーバと、
   前記制御回路部に電力を供給する電源と、
   が備えられ、
   前記チューブユニットが、前記制御ユニットに前記カムの回転面に対して略水平方向に着脱可能であ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、
   前記チューブユニットが、前記機枠に設けられる空間の内部に装着されてい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、
   前記チューブ案内枠が、前記チューブを挿着するチューブ案内溝と、前記チューブを前記チューブ案内溝の内部に保持するためのチューブ保持部を備えてい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、
   前記チューブ保持部が、前記チューブ案内溝の側壁の前記複数のフィンガーが配設される方向の一部に形成される突起部であることを特徴とするマイクロポンプ。
5. 請求項３に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記チューブ保持部が、前記チューブの円弧形状の内側に沿って設けられるチューブ保持部材であることを特徴とするマイクロポンプ。
6. 請求項５に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記チューブ保持部材が、前記複数のフィンガーの一つ一つを挿通する開口部を備えていることを特徴とするマイクロポンプ。
7. 請求項５に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記チューブ保持部材が、展延性を有するシートであ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、
   前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する際、前記チューブの円弧形状の中心と前記カムの回転中心とを略一致させる案内部が、前記チューブユニット及び前記制御ユニットに設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。
9. 請求項８に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する際、前記チューブの円弧形状の中心と前記カムの回転中心とを略一致したことを検出する検出部が、前記チューブユニットと前記制御ユニットの間に設けら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、
    前記機枠が、前記複数のフィンガーの一つ一つを装着するフィンガー案内孔を有し、
    前記複数のフィンガーの一つ一つが、前記フィンガー案内孔に装着する軸部と、前記フィンガー案内孔より大きい鍔状のチューブ押圧部とを有し、
    前記複数のフィンガーが前記フィンガー案内孔から軸方向に脱落しないための脱落防止機構を備えていることを特徴とするマイクロポンプ。
11. 請求項１０に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記脱落防止機構が前記フィンガー案内孔を縮小する突起部を有し、
    前記複数のフィンガーが前記軸部の周方向に溝を有し、
    前記突起部を前記溝に装着することで、前記複数のフィンガーの軸方向の移動を規制することを特徴とするマイクロポンプ。
12. 請求項１０に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記複数のフィンガーが、前記軸部に前記チューブ押圧部とは反対方向端部または途中に前記フィンガー案内孔よりも大きいストッパ鍔を有し、
    前記チューブ押圧部と前記ストッパ鍔、または前記フィンガー案内孔の軸方向途中に設けられる前記ストッパ鍔を収納する凹部により前記複数のフィンガーの軸方向の移動を規制することを特徴とするマイクロポンプ。
13. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記チューブ案内枠には、前記複数のフィンガーにより押圧されるチューブの移動を
    規制するチューブ規制壁が設けられ、
    前記チューブと前記チューブ規制壁の間に弾性部材が設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。
14. 請求項１または請求項８に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記チューブユニットを前記制御ユニットに固定するための蓋部材を有し、
    前記蓋部材と前記チューブユニットとの間に、前記チューブの円弧形状の中心と前記カムの回転中心とを略一致させるよう前記チューブユニットを前記制御ユニットに付勢する弾性部材が備えられていることを特徴とするマイクロポンプ。
15. 請求項１４に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記弾性部材の弾性力が、前記複数のフィンガーのチューブ押圧力よりも大きいことを特徴とするマイクロポンプ。
16. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記機枠及び前記チューブ案内枠の一部または全部が透明であることを特徴とするマイクロポンプ。
17. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記電源が、前記チューブユニットに収容されていることを特徴とするマイクロポンプ。
18. 請求項１７に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記電源が、前記チューブユニットに対して着脱可能であることを特徴とするマイクロポンプ。
19. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記リザーバが、前記チューブと着脱可能であることを特徴とするマイクロポンプ。
20. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記リザーバが、前記チューブユニットに収容されていることを特徴とするマイクロポンプ。
21. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記リザーバと前記電源とが、前記チューブユニットに収容されていることを特徴とするマイクロポンプ。
22. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記リザーバが、内部に流体を流入、且つ封止するためのポートを備えていることを特徴とするマイクロポンプ。
23. 請求項２２に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記リザーバが前記チューブユニットに収容されると共に、
    前記ポートは、前記チューブ案内枠に設けられる開口部に密着保持され、且つ、前記チューブ案内枠の外側から前記ポートの流入口部が覗くように配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
24. 請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記リザーバと前記チューブの連通部に、気泡の通過を遮断するためのエアベントフィルタが備えられていることを特徴とするマイクロポンプ。
25. 一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブを保持するチューブ案内枠とを有するチューブユニットと着脱可能であって、
    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、前記複数のフィンガーを前記チューブの流入口部側から流出口部側に順次押圧するカムと、前記カムに回転力を与える駆動部と、前記駆動部の駆動制御を行う制御回路部と、前記複数のフィンガーと前記カムと前記駆動部とを保持する機枠とを有し、前記チューブユニットに対して前記カムの回転面に対して略水平に着脱可能であることを特徴とする制御ユニット。
26. カムと、前記カムの回転中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記カムに回転力を与える駆動部と、前記駆動部の駆動制御を行う制御回路部と、前記カムと前記複数のフィンガーと前記駆動部と前記制御回路部とを保持する機枠とを有する制御ユニットと着脱可能であって、
    前記カムの回転中心と円弧形状の中心が略一致するよう配設されるチューブと、前記チューブを保持するチューブ案内枠とを有し、前記制御ユニットに対して前記カムの回転面に対して略水平に着脱可能であることを特徴とするチューブユニット。
27. 請求項２６に記載のチューブユニットにおいて、
    前記チューブの流入口部に連通するリザーバが収容されていることを特徴とするチューブユニット。
28. 請求項２６に記載のチューブユニットにおいて、
    前記制御回路部に電力を供給する電源が収容されていることを特徴とするチューブユニット。
29. 請求項２６に記載のチューブユニットにおいて、
    前記チューブの流入口部に連通するリザーバと、前記制御回路部に電力を供給する電源と、が収容されていることを特徴とするチューブユニット。

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