JP2015214931A - 液体輸送装置、及び、液体輸送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チューブの周辺温度にかかわりなく、高精度に液体を輸送する液体輸送装置、及び、液体輸送方法を提供すること。
【解決手段】弾性を有するチューブと、輸送方向に沿って並ぶ複数のフィンガーと、複数のフィンガーを駆動する駆動機構と、チューブの周辺温度を測定する温度センサーと、フィンガーがチューブを押し潰す閉鎖動作と押し潰されたチューブの形状が復元してフィンガーが押し戻される開放動作とが繰り返されることで、チューブの内部の液体が輸送方向に輸送されるように駆動機構を制御し、輸送方向の最下流側のフィンガーの閉鎖動作が完了し、下流側から２番目のフィンガーの開放動作が完了した後に、最上流側のフィンガーの閉鎖動作が開始するように駆動機構を制御し、温度センサーの測定結果に基づいて駆動機構の駆動量を補正して制御する制御部とを備える液体輸送装置。
【選択図】図１２

Description

本発明は、液体輸送装置、及び、液体輸送方法に関する。

液体輸送装置として、弾性を有するチューブに沿って配置された複数のフィンガーが、カムに押され、順次チューブを押し潰すことにより、チューブ内の液体が輸送される装置が知られている。このような液体輸送装置は、例えば、インスリン等の薬液を体内に注入するために使用される。但し、液体輸送装置が使用される雰囲気温度によりチューブの剛性が異なり、チューブを流れる液体の流量が一定でなくなるため、チューブの近傍に設けられた温度センサーにより検出された温度に基づき、モーターの回転速度を制御する方法が提案されている。

特開平１０−２１６２２６号公報

上記のように、フィンガーがチューブを押し潰すことによって液体を輸送する装置では、上流側のフィンガーがチューブを押し潰す際にチューブ内に取り込まれている液体量によって、輸送される液体量が決定する。したがって、上記特許文献１のように、チューブ近傍の温度に応じてモーターの回転速度を単に変更するだけでは、上流側のフィンガーがチューブを押し潰す際に、下流側のフィンガーが押し潰したチューブの復元状態がまちまちであり、チューブ内に取り込まれている液体量、つまり、輸送される液体量にばらつきが生じる。そのため、高精度に液体を輸送することができない。

本発明は、チューブの周辺温度にかかわりなく、高精度に液体を輸送する液体輸送装置、及び、液体輸送方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、弾性を有し、液体を輸送方向に輸送するためのチューブと、前記輸送方向に沿って並ぶ複数のフィンガーと、前記複数のフィンガーを駆動する駆動機構と、前記チューブの周辺温度を測定する温度センサーと、前記フィンガーが前記チューブを押し潰す閉鎖動作と、押し潰された前記チューブの形状が復元して前記フィンガーが押し戻される開放動作とが、繰り返されることで、前記チューブの内部の液体が前記輸送方向に輸送されるように、前記駆動機構を制御する制御部であり、前記輸送方向の最下流側の前記フィンガーの前記閉鎖動作が完了し、前記輸送方向の下流側から２番目の前記フィンガーの前記開放動作が完了した後に、前記輸送方向の最上流側の前記フィンガーの前記閉鎖動作が開始するように、前記駆動機構を制御し、前記温度センサーの測定結果に基づいて、前記駆動機構の駆動量を補正して制御する制御部と、を備えることを特徴とする液体輸送装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

液体輸送装置の分解図である。 液体輸送装置の内部の透過上面図である。 液体輸送装置の断面図である。 図４Ａはフィンガーベースの内部を説明する図であり、図４Ｂは液体輸送装置の制御部を説明するブロック図である。 本実施形態のフィンガーの動作制御を説明する図である。 本実施形態のフィンガーの動作制御を説明する図である。 比較例のフィンガーの動作制御を説明する図である。 比較例のフィンガーの動作制御を説明する図である。 チューブの周辺温度及びカムの回転速度を変化させたときの液体輸送量を示すグラフである。 チューブの周辺温度の違いによるチューブの断面積の違いを表す図である。 カムの回転量の補正テーブルを示す。 液体輸送装置における液体輸送方法のフローである。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
弾性を有し、液体を輸送方向に輸送するためのチューブと、前記輸送方向に沿って並ぶ複数のフィンガーと、前記複数のフィンガーを駆動する駆動機構と、前記チューブの周辺温度を測定する温度センサーと、前記フィンガーが前記チューブを押し潰す閉鎖動作と、押し潰された前記チューブの形状が復元して前記フィンガーが押し戻される開放動作とが、繰り返されることで、前記チューブの内部の液体が前記輸送方向に輸送されるように、前記駆動機構を制御する制御部であり、前記輸送方向の最下流側の前記フィンガーの前記閉鎖動作が完了し、前記輸送方向の下流側から２番目の前記フィンガーの前記開放動作が完了した後に、前記輸送方向の最上流側の前記フィンガーの前記閉鎖動作が開始するように、前記駆動機構を制御し、前記温度センサーの測定結果に基づいて、前記駆動機構の駆動量を補正して制御する制御部と、を備えることを特徴とする液体輸送装置である。
このような液体輸送装置によれば、チューブの周辺温度にかかわりなく、高精度に液体を輸送することができる。

かかる液体輸送装置であって、前記駆動機構の駆動量が、前記駆動機構の回転量であることを特徴とする液体輸送装置である。
このような液体輸送装置によれば、駆動機構の回転量そのものを補正するので、駆動機構の回転速度（単位時間当たりの回転量）を補正する場合に比べて、駆動機構の回転量に誤差が生じ難く、高精度に液体を輸送することができる。

かかる液体輸送装置であって、前記駆動機構は、圧電モーターを備え、前記温度センサーは、前記圧電モーターの駆動制御に使用される圧電モーターの周辺温度を測定するセンサーであることを特徴とする液体輸送装置である。
このような液体輸送装置によれば、圧電モーターの周辺温度を測定するセンサーとは別に、チューブの周辺温度を測定する専用のセンサーを設ける場合に比べて、部品点数を減らすことができ、低コスト化を図れる。

かかる液体輸送装置であって、前記制御部は、前記駆動機構の駆動速度が一定となるように制御することを特徴とする液体輸送装置である。
このような液体輸送装置によれば、チューブの周辺温度にかかわりなく、高精度に液体を輸送することができ、且つ、チューブの周辺温度に応じて駆動機構の駆動速度を変更する場合に比べて、制御部の制御を容易にできる。

かかる液体輸送装置であって、前記制御部は、前記最下流側の前記フィンガーの前記閉鎖動作が完了し、前記下流側から２番目の前記フィンガーの前記開放動作が完了した後に、前記最上流側の前記フィンガーの前記閉鎖動作が開始する範囲内で、前記駆動機構の速度を変更することを特徴とする液体輸送装置である。
このような液体輸送装置によれば、チューブの周辺温度にかかわりなく、高精度に液体を輸送することができ、且つ、補正した駆動機構の駆動量に応じて駆動速度を調整することで、輸送動作の処理時間（所定の液体量の輸送時間）を調整できる。

かかる液体輸送装置であって、前記開放動作が完了した後の前記チューブであって、前記チューブの軸方向に直交する方向に切った前記チューブの内部の断面積が、前記チューブの周辺温度によって異なることを特徴とする液体輸送装置である。
このような液体輸送装置によれば、チューブの周辺温度にかかわりなく、高精度に液体を輸送することができる。

かかる液体輸送装置であって、前記制御部は、前記複数のフィンガーの駆動により前記チューブの内部の液体が輸送される輸送動作と、前記複数のフィンガーの駆動停止により前記チューブの内部の液体が輸送されない停止動作とが、交互に繰り返されるように、前記駆動機構を制御することを特徴とする液体輸送装置である。
このような液体輸送装置によれば、チューブの周辺温度にかかわりなく、高精度に液体を輸送することができ、且つ、補正した駆動機構の駆動量に応じて輸送動作の処理時間が増減しても問題が生じないため、駆動機構の駆動速度の設定自由度を高められる。

また、弾性を有し、液体を輸送方向に輸送するためのチューブと、前記輸送方向に沿って並ぶ複数のフィンガーと、前記複数のフィンガーを駆動する駆動機構と、を備える液体輸送装置において、前記フィンガーが前記チューブを押し潰す閉鎖動作と、押し潰された前記チューブの形状が復元して前記フィンガーが押し戻される開放動作とを、繰り返すことで、前記チューブの内部の液体を前記輸送方向に輸送する液体輸送方法であって、前記チューブの周辺温度を取得することと、前記駆動機構が、前記周辺温度に基づき補正された駆動量で、前記複数のフィンガーを駆動し、且つ、前記輸送方向の最下流側の前記フィンガーの前記閉鎖動作が完了し、前記輸送方向の下流側から２番目の前記フィンガーの前記開放動作が完了した後に、前記輸送方向の最上流側の前記フィンガーの前記閉鎖動作が開始するように、前記複数のフィンガーを駆動することと、を備えることを特徴とする液体輸送方法である。
このような液体輸送方法によれば、チューブの周辺温度にかかわりなく、高精度に液体を輸送することができる。

＝＝＝液体輸送装置の構成＝＝＝
図１は、液体輸送装置１の分解図である。図２は、液体輸送装置１の内部の透過上面図である。図３は、液体輸送装置１の断面図である。図４Ａは、フィンガーベース２０２の内部を説明する図であり、図４Ｂは、液体輸送装置１の制御部１１０を説明するブロック図である。本実施形態の液体輸送装置１は、本体１０と、カートリッジ２０と、パッチ３０とを有する。本体１０、カートリッジ２０及びパッチ３０は、図１に示すように分離可能であるが、使用時には一体に組み立てられる。また、液体輸送装置１は、パッチ３０が生体に貼着され、カートリッジ２０に貯留されている液体（例えばインスリン等）を生体に定期注入するために好適に用いられる。図では、生体に貼着される側を下側とし、その逆側を上側とする。

＜本体１０＞
本体１０は、図２に示すように、圧電モーター１００と、減速伝達機構１０３と、カム１０４と、を有する。圧電モーター１００は、板状部材１０１と、一対のばね１０２とを有し、減速伝達機構１０３は、ローター車１０５と、中間車１０６と、出力軸１０７とを有する。一対のばね１０２の弾性力により板状部材１０１はローター車１０５に向けて付勢され、板状部材１０１の先端部はローター車１０５の円周面に接触している。また、板状部材１０１は、圧電体層と２つの電極を含み、２つの電極に印加される電圧の変化によって形状が変化する。例えば、板状部材１０１が、その軸方向に長さを変化する縦振動と、略Ｓ字形状に変化する屈曲振動とを、交互に繰り返すことで、ローター車１０５は回転する。

ローター車１０５には、ローター車１０５と一体回転するピニオンが設けられ、そのピニオンは、中間車１０６の歯部に係合し、中間車１０６を回転させる。中間車１０６にもピニオンが設けられ、そのピニオンは、出力軸１０７と一体回転する歯車の歯部に係合し、出力軸１０７を回転させる。出力軸１０７にはカム１０４が設けられ、出力軸１０７の回転によりカム１０４が回転する。このように、ローター車１０５の回転が、所定の減速比で、カム１０４に伝達される。なお、カム１０４を回転させるモーターは、圧電モーター１００に限らず、回転軸を有するモーターでもよい。また、本体１０の下面には二次電池１０８が設けられ、本体１０の各部に所定の電力が供給可能となっている。

また、本体１０は、図２や図４Ｂに示すように、制御部１１０と、検出器群１１２とを有する。制御部１１０は、ＣＰＵ１１０ａ及びメモリー１１０ｂを有し、プログラム及び検出器群１１２からの信号に従って、図４Ａに示す複数のフィンガー２１を駆動する駆動機構１１１（圧電モーター１００、減速伝達機構１０３、及び、カム１０４）の制御を行うための電子基板である。検出器群１１２は、ローター車１０５やカム１０４の回転量（回転角度）を計測するロータリーエンコーダー（不図示）や温度センサー１０９等を有する。例えば、圧電モーター１００の振動特性は周辺温度の影響を受けるため、圧電モーター１００の近傍（この実施形態では制御部１１０である電子基板上）に、温度センサー１０９が設けられている。そして、温度センサー１０９の測定結果、即ち、圧電モーター１００の周辺温度に基づき、制御部１１０は、圧電モーター１００の駆動（駆動周波数）を制御する。

＜カートリッジ２０＞
カートリッジ２０は、図３に示すように、液体を貯留する貯留部２０１と、フィンガーベース２０２と、接続針２０３と、フィンガー２１と、チューブ２２とを有する。チューブ２２は、弾性を有し、液体を輸送方向に輸送するための管であり、輸送方向の上流側端部は貯留部２０１に連通し、下流側端部は接続針２０３に連通している。また、図４Ａに示すように、チューブ２２は、フィンガーベース２０２の円弧状の内周面２０２Ａに沿って配置される。カートリッジ２０に本体１０が取り付けられると、フィンガーベース２０２の中央部にカム１０４が位置する。フィンガーベース２０２内では、複数本のフィンガー２１が円弧状のチューブ２２に沿って（輸送方向に沿って）並んで配置され、フィンガー２１の一端はカム１０４に接触し、他端はチューブ２２に接触している。

カム１０４は外周に複数の（図４Ａでは４個の）突起部を有する。そのため、カム１０４が回転すると、輸送方向の上流側から順にフィンガー２１がカム１０４の突起部に押され、フィンガー２１がチューブ２２を押し潰す（閉鎖動作）。そして、フィンガー２１がカム１０４の突起部から外れると、押し潰されたチューブ２２の形状が、チューブ２２の弾性力により復元して、フィンガー２２がカム１０４側に押し戻される（開放動作）。この閉鎖動作と開放動作とが繰り返されるように制御部１１０が駆動機構１１１を制御することで、チューブ２２が蠕動運動させられ、チューブ２２の内部の液体は、接続針２０３を介してパッチ３０へと輸送される。

＜パッチ３０＞
パッチ３０は、図３に示すように、カテーテル３１０と、導入針３２０と、導入針フォルダ３２１と、ポートベース３３０と、パッチベース３４０とを有する。パッチベース３４０は、ポートベース３３０に固定され、カートリッジ２０の下面を覆う平板状の部材であり、生体に貼り付けられる。カテーテル３１０は、液体を生体に注入するために、生体に挿入・留置される比較的に柔らかい管である。導入針３２０は、カテーテル３１０を生体に挿入するための金属製の針であり、導入針フォルダ３２１により保持される。液体輸送装置１が生体に装着される際には、導入針フォルダ３２１はポートベース３３０に取り付けられており、導入針３２０がカテーテル３１０と共に生体に挿入された後、導入針フォルダ３２１は導入針３２０ごとポートベース３３０から引き抜かれ、カテーテル３１０だけが生体に挿入された状態となる。また、ポートベース３３０の側部には、カートリッジ２０側の接続針２０３が通され、接続針２０３からの液体は、ポートベース３３０とカテーテル３１０を順に通過し、生体に注入される。

＝＝＝液体輸送装置の制御＝＝＝
＜＜＜Filled-up time＞＞＞
図５及び図６は、本実施形態のフィンガー２１の動作制御を説明する図であり、図７及び図８は、比較例のフィンガー２１の動作制御を説明する図である。図５及び図７は、フィンガー２１の動作と時間の関係を示す図であり、図６及び図８は、時刻ｅにおけるフィンガー２１とチューブ２２の状態を示す図である。なお、図６及び図８では、図の簡略のため、チューブ２２を直線状に描く。また、説明のため、輸送方向の上流側のフィンガー２１から順に、第１フィンガー２１ａ、第２フィンガー２１ｂ、…第７フィンガー２１ｇと呼ぶ。

例えば、最上流側の第１フィンガー２１ａは、図５に示すように、時刻ａにおいてカム１０４の突起部に押されることにより閉鎖動作（チューブ２２の押し潰し）を開始し、時刻ｂにおいて閉鎖動作が完了し、閉鎖状態となる。閉鎖動作が完了するとは、フィンガー２１がチューブ２２を完全に押し潰し、液体が通過不可能な状態になることであり、その状態を閉鎖状態という。そして、第１フィンガー２１ａは、所定時間の間、閉鎖状態を継続した後、時刻ｃにおいて、カム１０４の突起部から外れ、チューブ２２を押さずに、チューブ２２に接触するだけの状態となる。そうすると、チューブ２２は自身の弾性力により第１フィンガー２１ａを押し戻し、時刻ｄにおいて、第１フィンガー２１ａは、開放動作が完了し、開放状態となる。開放動作が完了するとは、押し潰されたチューブ２２の形状が元の形状に復元した状態になることであり、その状態を開放状態という。そして、第１フィンガー２１ａは、所定時間の間、開放状態を継続し、時刻ｅにおいて再び閉鎖動作を開始する。

第２〜第７フィンガー２１ｂ〜２１ｇも、所定の時間（図５ではｔ秒）ずつずれながら、輸送方向の上流側から順に、第１フィンガー２１ａと同様に動作する。また、最下流側の第７フィンガー２１ｇの閉鎖動作が開始してからｔ秒後に（時刻ｅにおいて）、最上流側の第１フィンガー２１ａの閉鎖動作が開始する。なお、最上流側の第１フィンガー２１ａと最下流側の第７フィンガー２１ｇとが同時に閉鎖される瞬間（時刻ｈ）を設ける。そうすることで、液体の逆流を防止できる。

ここで、あるフィンガー２１の閉鎖動作が開始してから（例えば時刻ａ）、そのフィンガー２１の閉鎖動作が再び開始するまで（例えば時刻ｅ）を１サイクルと呼ぶ。１サイクルで輸送される液体量は、図５の時刻ｅの時点、つまり、第７フィンガー２１ｇが閉鎖状態であり、第１フィンガー２１ａが閉鎖動作を開始する時点において、第１フィンガー２１ａから第６フィンガー２１ｆが当接するチューブ２２の部位内に取り込まれた分の液体である。例えば、図６において、チューブ２２の内部の斜線部で示す領域に充填されている液体が、１サイクルで輸送される液体量である。図６の状態から、第１フィンガー２１ａが閉鎖し、第７フィンガー２１ｇが開放し、第２〜第６フィンガー２１ｂ〜２１ｆが順次閉鎖されることにより、１サイクル分の液体が下流側へと輸送される。

但し、チューブ２２を構成する素材等の違いによって、チューブ２２の復元力が異なる。そのため、フィンガー２１がカム１０４の突起部から外れて開放動作が開始してから完了するまでの時間、つまり、押し潰されていたチューブ２２が元の形状に復元するまでの時間（例えば時刻ｃ〜ｄ）が異なる。そのため、復元力の弱いチューブ２２を用いる場合にも、復元力の強いチューブ２２を用いる場合と同様に、フィンガー２１の動作を制御してしまうと、図７の比較例のように、第６フィンガー２１ｆの開放動作が完了する時刻ｆよりも、第１フィンガー２１ａの閉鎖動作が開始する時刻ｅの方が早くなってしまう。そうすると、図８に示すように、第１〜第６フィンガー２１ａ〜２１ｆが当接するチューブ２２の部位内に取り込まれる液体量が図６のときよりも少なくなってしまう。このように、第６フィンガー２１ｆの開放動作が完了する前に、第１フィンガー２１ａの閉鎖動作が開始してしまうと、１サイクル当たりの液体輸送量が規定量よりも少なくなる。また、第６フィンガー２１ｆが当接するチューブ２２の部位の復元状態がまちまちとなり、１サイクル当たりの液体輸送量にばらつきが生じてしまう。

そこで、本実施形態の液体輸送装置１では、輸送方向の最下流側の第７フィンガー２１ｇの閉鎖動作が完了し、輸送方向の下流側から２番目の第６フィンガー２１ｆの開放動作が完了した後に、輸送方向の最上流側の第１フィンガー２１ａの閉鎖動作が開始するように、制御部１１０が駆動機構１１１を制御する。つまり、第１フィンガー２１ａが閉鎖動作を開始する時刻ｅから第６フィンガー２１ｇの開放動作が完了する時刻ｆを除した時刻ｅ−ｆである「Filled-up time」をゼロよりも大きくする。そうすることで、１サイクル当たりの液体輸送量（図６の斜線部で示す液体量）のばらつきや規定量からの誤差を小さくでき、高精度に液体を輸送できる。

具体的には、チューブ２２の復元時間、つまり、開放動作が開始してから完了するまでの時間（例えば時刻ｃ〜ｄ）を予め調べておき、Filled-up time＞０の条件を満たすように、カム１０４の回転速度を調整するとよい。例えば、復元力の弱いチューブ２２を用いる場合、カム１０４の回転速度を落とすことで、フィンガー２１同士の閉鎖動作の開始時間の間隔（時間ｔ）が長くなる。そうすると、第１フィンガー２１ａの閉鎖動作の開始が遅れるため、第１フィンガー２１ａの閉鎖動作が開始する前に、第６フィンガー２１ｆの開放動作を完了させることができる。

＜＜＜温度によるチューブ断面積の違い＞＞＞
図９は、チューブ２２の周辺温度、及び、カム１０４の回転速度が変化したときの液体輸送量を示すグラフである。なお、ここでは、ＩＥＣの規格に示されている輸液ポンプの試験法に準じ、液体輸送量を重量で示している。図９は、本実施形態の液体輸送装置１において、チューブ２２の周辺温度を種々の値（５℃〜４０℃の範囲で５℃刻み）に変化させ、且つ、カム１０４の回転速度を種々の値（１５００，３０００，４５００，９０００（μｌ／ｈ））に変化させた場合に、カム１０４が１回転することにより輸送される液体量をプロットしたグラフである。横軸は温度（℃）を示し、縦軸は液体輸送量（ｇ）を示す。カム１０４の回転速度の単位は「μｌ／ｈ」であり、この単位は、１時間（ｈ）当たりに所定の液体量（μｌ）が輸送されるようにカム１０４を回転させる速度を表す。また、図９は、前述の「Filled-up time＞０」の条件が満たされた状態での測定結果である。

図９のグラフでは、チューブ２２の周辺温度が同じ場合、カム１０４の回転速度を変化させても、カム１０４の１回転当たりの液体輸送量がほぼ一定となっている。この結果から、「Filled-up time＞０」の条件が満たされる範囲であれば、カム１０４の回転速度を変化させても、一定量の液体を輸送できることが分かる。

一方で、図９のグラフでは、チューブ２２の周辺温度が低い領域において、液体輸送量が少なくなっている。つまり、「Filled-up time＞０」の条件が満たされていても、チューブ２２の周辺温度の違いにより、液体輸送量に誤差が生じることが分かった。これは、以下に説明するように、チューブ２２を構成する素材（例えばスチレン系熱可塑性エラストマーやオレフィン系熱可塑性エラストマー等の樹脂材料）の特性が温度によって変化することが原因と考えられる。

図１０は、チューブ２２の周辺温度の違いによるチューブ２２の断面積の違いを表す図である。図は、チューブ２２の軸方向（輸送方向）に直交する方向にチューブ２２を切った断面図であり、チューブ２２の開放動作が完了した状態、即ち、チューブ２２がフィンガー２１に押し潰されていた状態から自身の弾性力により復元した状態を表す図である。左図のように、チューブ２２の周辺温度がＴａであり、チューブ２２を構成する樹脂材料のゴム性（ヤング率）が高い場合には、チューブ２２の円弧部分が伸びようとして、チューブ２２の断面形状が正円に近い形状となる。一方、右図のように、チューブ２２の周辺温度がＴａと異なるＴｂであり、チューブ２２のゴム性が低い場合には、チューブ２２の円弧部分が伸びようとする力が低く、チューブ２２の断面形状が楕円形状となる。

このようにチューブ２２の周辺温度が異なると、チューブ２２の開放動作が完了した状態であっても、チューブ２２の断面形状が異なり、チューブ２２の内部の断面積（Ａａ，Ａｂ）が異なってしまう。つまり、チューブ２２の内部容積が異なってしまう。そのため、「Filled-up time＞０」の条件が満たされていても、第１フィンガー２１ａが閉鎖動作を開始する際に第１〜第６フィンガー２１ａ〜２１ｆが当接するチューブ２２の部位内に取り込まれている液体量（図６の斜線部で示す液体量）が、チューブ２２の周辺温度によって若干ばらつき、１サイクルの液体輸送量に誤差が生じてしまう。

そこで、本実施形態の液体輸送装置１では、制御部１１０が、チューブ２２の周辺温度に基づいて、駆動機構１１１の駆動量、この実施形態では、カム１０４の回転量（回転角度）を補正して制御する。そうして、チューブ２２の周辺温度の違い、つまり、チューブ２２の内部容積の違いによる液体輸送量の誤差が補填されるようにし、チューブ２２の周辺温度にかかわりなく、規定量の液体が高精度に輸送されるようにする。なお、チューブ２２の周辺温度に基づき補正する駆動機構１１１の駆動量は、カム１０４の回転量に限らず、例えば、ローター車１０５の回転量や、圧電モーター１００の駆動量（縦振動や屈曲振動の回数）でもよい。

＜＜＜カム１０４の回転量制御＞＞＞
図１１は、カム１０４の回転量の補正テーブルを示す。図１２は、液体輸送装置１における液体輸送方法のフローである。この実施形態では、駆動機構１１１が、連続駆動するのではなく、間欠駆動する場合を例に挙げる。つまり、複数のフィンガー２１の駆動によりチューブ２２の内部の液体が輸送される輸送動作と、複数のフィンガー２１の駆動停止によりチューブ２２の内部の液体が輸送されない停止動作とが、交互に繰り返されるように、制御部１１０が駆動機構１１１を制御する。

また、制御部１１０が有するメモリー１１０ｂには、図１１に示す補正テーブルが記憶されている。補正テーブルでは、「チューブ２２の周辺温度」と「カム１０４の回転量の補正係数」とが対応付けられている。また、カム１０４の基準の回転量（例えば１０００回転）に補正係数を乗算した値を補正回転量とする。ここでは、チューブ２２の周辺温度が２０℃であるときの液体輸送量を基準量とし、チューブ２２の周辺温度が２０℃より低いときは液体輸送量が基準量よりも少なく、チューブ２２の周辺温度が２０℃より高いときは液体輸送量が基準量よりも多くなる場合を例に挙げる。そのため、図１１の補正テーブルでは、チューブ２２の周辺温度２０℃に対応する補正係数が１となっており、２０℃よりも低い周辺温度に対応する補正係数は１よりも大きく、２０℃よりも高い周辺温度に対応する補正係数は１よりも小さくなっている。

また、１回の輸送動作で輸送する液体量が固定されている場合には、「チューブ２２の周辺温度」に対して、補正係数だけでなく、「補正回転量」を対応付けてもよい。そうすることで、制御部１１０が、その都度、基準の回転量に補正係数を乗算して補正回転量を算出する処理を行う必要がなく、制御部１１０の制御を容易にできる。

また、チューブ２２を構成する素材等が異なると、チューブ２２の周辺温度に対する液体輸送量の変化の特性が変わる。そのため、前述の図９では、チューブ２２の周辺温度が低い領域で液体輸送量が低下しているが、これに限らず、例えば、チューブ２２の周辺温度が高い領域で液体輸送量が低下する場合などもあり、チューブ２２が異なれば、補正テーブルを異ならせる必要がある。そこで、図９のグラフのように、チューブ２２の周辺温度を種々変化させたときに、液体輸送装置１が輸送する液体量を実際に計測し、その計測結果に基づき、カム１０４の回転量の補正テーブルを作成するとよい。

そして、図１２に示すように、使用者からの指令や設定されたタイミングに基づき輸送動作を開始する際には、制御部１１０は、先ず、チューブ２２の周辺温度を取得する（Ｓ０１）。この実施形態では、圧電モーター１００の駆動制御に使用される温度センサー１０９（図２参照）、つまり、圧電モーター１００の周辺温度を測定する温度センサー１０９を、チューブ２２の周辺温度を測定する温度センサーとする。そうすることで、チューブ２２の周辺温度を測定する専用の温度センサーを設ける場合に比べて、部品点数を減らすことができ、低コスト化を図れる。但し、これに限らず、例えば、チューブ２２の周辺温度を測定する専用の温度センサーを、例えば、チューブ２２に接触させて設けてもよい。そうすることで、より精度よくチューブ２２の周辺温度を取得できる。

次に、制御部１１０は、温度センサー１０９から取得したチューブ２２の周辺温度、及び、メモリー１１０ｂに記憶された補正テーブル（図１１）に基づき、１回の輸送動作におけるカム１０４の補正回転量を取得する（Ｓ０２）。なお、チューブ２２の周辺温度が、補正テーブルに設定された温度（例えば２２℃）と異なる場合、制御部１１０は、その前後の温度（例えば２０℃と２５℃）に対応する補正回転量を補間することで補正回転量を取得する。

次に、制御部１１０は、カム１０４が補正回転量を回転するように、圧電モーター１００を駆動させ、複数のフィンガー２１を駆動させる（Ｓ０３）。この時、制御部１１０は、Filled-up time＞０の条件が満たされる回転速度でカム１０４を回転させ、また、チューブ２２の周辺温度にかかわりなく、カム１０４の回転速度が一定となるように制御する。そして、カム１０４が補正回転量を回転し終わったら、圧電モーター１００の駆動を停止し（Ｓ０４）、輸送動作から停止動作へと移行する。なお、制御部１１０は、カム１０４の回転量（回転角度）を計測するロータリーエンコーダーからの情報に基づき、カム１０４が補正回転量を回転するまで圧電モーター１００を駆動させる。

以上のように、本実施形態の液体輸送装置１では、輸送方向の最下流側の第７フィンガー２１ｇの閉鎖動作が完了し、輸送方向の下流側から２番目の第６フィンガー２１ｆの開放動作が完了した後に、輸送方向の最上流側の第１フィンガー２１ａの閉鎖動作が開始するように、制御部１１０が駆動機構１１１を制御する。そのため、１サイクル当たりの液体輸送量のばらつきや規定量からの誤差を小さくできる。

更に、制御部１１０は、チューブ２２の周辺温度を測定する温度センサー１０９の測定結果に基づいて、カム１０４の回転量を補正して制御する。そのため、開放動作が完了した後のチューブ２２の内部の断面積がチューブ２２の周辺温度によって異なる場合であっても、チューブ２２の周辺温度（内部容積）の違いによる液体輸送量の誤差を、カム１０４の回転量を補正することで補填できる。したがって、本実施形態の液体輸送装置１では、チューブ２２の周辺温度にかかわりなく、高精度に液体を輸送でき、例えば、薬液等を精密に生体に注入できる。

また、Filled-up time＞０の条件を満たし、チューブ２２の周辺温度が同じであれば、カム１０４の回転速度を変化させても、カム１０４の１回転当たりの液体輸送量はほぼ一定となる（図９）。即ち、規定回転量（例えば１０００回転）をカム１０４が回転したときの規定液体輸送量からの誤差は、カム１０４の回転速度によって変化しないので、その誤差を補填する補正係数を、カム１０４の回転速度に対応付けて取得する必要がない。仮に、Filled-up time＞０の条件を考慮しないと、チューブ２２の周辺温度によってチューブ２２の内部容積が変化することに加え、カム１０４の回転速度によって、下流側から２番目の第６フィンガー２１ｆの復元状態がまちまちとなるため、チューブ２２の周辺温度だけでなく、カム１０４の回転速度にも対応付けた補正係数が必要となる。したがって、本実施形態の液体輸送装置１によれば、カム１０４の回転量を補正する補正係数の数を減らすことができ、制御部１１０のメモリー１１０ｂの容量を小さくでき、また、制御部１１０の制御も容易にできる。

また、仮に、チューブ２２の周辺温度（内部容積）に基づいて、カム１０４の回転量ではなく、カム１０４の回転速度を補正したとする。例えば、チューブ２２の内部容積が小さくなる場合、所定期間中に、基準速度よりも速い速度でカム１０４を回転させて、カム１０４の回転量を増やすことで、液体輸送量の誤差を補填できる。但し、この場合、カム１０４の回転速度に誤差が生じていると、液体輸送量の誤差を補填可能な回転量分だけカム１０４を回転させることができない。これに対して、本実施形態の液体輸送装置１では、チューブ２２の周辺温度に基づいて、カム１０４の回転量そのものを補正する。そのため、カム１０４の回転速度を補正する場合に比べて、カム１０４の回転量に誤差が生じ難く、液体輸送量の誤差を補填可能な回転量分だけ、より確実に、カム１０４を回転させることができる。よって、本実施形態の液体輸送装置１では、より高精度に液体を輸送できる。

また、本実施形態の液体輸送装置１では、液体の輸送動作と停止動作とが交互に繰り返される。そのため、チューブ２２の周辺温度に基づいてカム１０４の回転量を補正したことで、輸送動作の処理時間が増減しても、問題が生じない。そのため、カム１０４の回転量が補正されるとしても、カム１０４の回転速度の設定自由度が高く、本実施形態のように、チューブ２２の周辺温度にかかわりなく、カム１０４の回転速度を一定にすることもできる。このようにカム１０４の回転速度を一定にすることで、制御部１１０の制御を容易にできる。また、カム１０４の回転速度の設定自由度が高ければ、Filled-up time＞０の条件も満たし易い。

なお、カム１０４の回転速度を一定にするには限らない。Filled-up time＞０の条件を満たす範囲内で、制御部１１０がカム１０４の回転速度を変更するようにしてもよい。そうすることで、液体輸送装置１に高精度に液体を輸送させつつ、補正されたカム１０４の回転量に応じて、カム１０４の回転速度を調整することで、チューブ２２の周辺温度にかかわりなく、輸送動作の処理時間を一定にしたり短くしたり等、所望の処理時間に調整できる。また、例えば、位相差制御を行う場合など、モーターの制御方法によっては、モーター（及びモーターに接続されるカム）の回転速度が定まらない場合がある。そのような場合でも、モーターの回転速度がFilled-up time＞０の条件を満たす範囲内で、カム１０４が補正回転量を回転するようにモーターを駆動させて液体を輸送させればよい。そうすることで、高精度に液体を輸送させることができる。

また、液体輸送装置１を、例えばインスリン注入装置として使用する場合、使用者が食事を摂取する際には一時的に血糖値が上昇するため、それに伴ってインスリンの注入量を増加させる注入方法（ボーラス）と、通常時に一定量のインスリンを持続的に注入する方法（ベーサル）とがある。そのような種々の注入方法に合わせて、輸送動作と停止動作とが交互に繰り返される。そして、例えば、輸送動作の時間間隔が長い場合には、図１２のフローのように、輸送動作の開始前に、チューブ２２の周辺温度を取得して、カム１０４の回転量を補正するとよい。一方、輸送動作の時間間隔が短い場合には、輸送動作毎にカム１０４の回転量を補正するに限らず、所定時間おき（例えば３０分おき）や所定数の輸送動作おきに、チューブ２２の周辺温度を取得して、カム１０４の回転量を補正するようにしてもよい。

また、液体輸送装置１が間欠駆動を行うに限らず、常にカム１０４が回転して液体が輸送されるようにしてもよい。この場合、チューブ２２の周辺温度に応じて、単位時間当たりのカム１０４の回転量を補正することになる。そのため、制御部１１０は、Filled-up time＞０の条件を満たす範囲内で、カム１０４の回転速度を変更する。また、制御部１１０が、所定時間おき（例えば３０分おき）に、チューブ２２の周辺温度を取得して、単位時間当たりのカム１０４の回転量を補正するようにするとよい。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

上記実施形態では、円弧状のチューブ２２とカム１０４との間に、カム１０４の回転中心から放射状に複数のフィンガー２１が配置された回転式の液体輸送装置１を例に挙げているが、これに限らない。例えば、直線方向に延びたチューブに沿って複数のフィンガーが配置された直動式の液体輸送装置であってもよい。この場合も、Filled-up time＞０の条件が満たされるように、フィンガーの駆動機構を制御する。そして、チューブの周辺温度の違いによる液体輸送量の誤差を補填できるサイクル数や直線方向の位置にまでフィンガー２１が動作するように、駆動機構を制御する。そうすることで、高精度に液体を輸送できる。

また、上記実施形態では、液体輸送装置１が生体に液体を注入するために使用される場合を例に挙げているため、液体輸送装置１がカテーテル３１０等を備えているが、これに限らない。チューブと複数のフィンガーとフィンガーを駆動する駆動機構とを備える蠕動式の液体輸送装置であれば、本発明が有効に適用される。

１ 液体輸送装置、１０ 本体、１００ 圧電モーター、１０１ 板状部材、
１０２ ばね、１０３ 減速伝達機構、１０４ カム、１０５ ローター車、
１０６ 中間車、１０７ 出力軸、１０８ 二次電池、１０９ 温度センサー、
１１０ 制御部、２０ カートリッジ、２１ フィンガー、２１ａ 第１フィンガー、２１ｂ 第２フィンガー、２１ｃ 第３フィンガー、２１ｄ 第４フィンガー、
２１ｅ 第５フィンガー、２１ｆ 第６フィンガー、２１ｇ 第７フィンガー、
２２ チューブ、２０１ 貯留部、２０２ フィンガーベース、２０３ 接続針、
３０ パッチ、３１０ カテーテル、３２０ 導入針、３３０ ポートベース、
３４０ パッチベース

Claims (8)

1. 弾性を有し、液体を輸送方向に輸送するためのチューブと、
   前記輸送方向に沿って並ぶ複数のフィンガーと、
   前記複数のフィンガーを駆動する駆動機構と、
   前記チューブの周辺温度を測定する温度センサーと、
   前記フィンガーが前記チューブを押し潰す閉鎖動作と、押し潰された前記チューブの形状が復元して前記フィンガーが押し戻される開放動作とが、繰り返されることで、前記チューブの内部の液体が前記輸送方向に輸送されるように、前記駆動機構を制御する制御部であり、
   前記輸送方向の最下流側の前記フィンガーの前記閉鎖動作が完了し、前記輸送方向の下流側から２番目の前記フィンガーの前記開放動作が完了した後に、前記輸送方向の最上流側の前記フィンガーの前記閉鎖動作が開始するように、前記駆動機構を制御し、
   前記温度センサーの測定結果に基づいて、前記駆動機構の駆動量を補正して制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする液体輸送装置。
2. 請求項１に記載の液体輸送装置であって、
   前記駆動機構の駆動量が、前記駆動機構の回転量であることを特徴とする液体輸送装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の液体輸送装置であって、
   前記駆動機構は、圧電モーターを備え、
   前記温度センサーは、前記圧電モーターの駆動制御に使用される圧電モーターの周辺温度を測定するセンサーであることを特徴とする液体輸送装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の液体輸送装置であって、
   前記制御部は、前記駆動機構の駆動速度が一定となるように制御することを特徴とする液体輸送装置。
5. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の液体輸送装置であって、
   前記制御部は、前記最下流側の前記フィンガーの前記閉鎖動作が完了し、前記下流側から２番目の前記フィンガーの前記開放動作が完了した後に、前記最上流側の前記フィンガーの前記閉鎖動作が開始する範囲内で、前記駆動機構の速度を変更することを特徴とする液体輸送装置。
6. 請求項１から請求項５の何れか１項に記載の液体輸送装置であって、
   前記開放動作が完了した後の前記チューブであって、前記チューブの軸方向に直交する方向に切った前記チューブの内部の断面積が、前記チューブの周辺温度によって異なることを特徴とする液体輸送装置。
7. 請求項１から請求項６の何れか１項に記載の液体輸送装置であって、
   前記制御部は、前記複数のフィンガーの駆動により前記チューブの内部の液体が輸送される輸送動作と、前記複数のフィンガーの駆動停止により前記チューブの内部の液体が輸送されない停止動作とが、交互に繰り返されるように、前記駆動機構を制御することを特徴とする液体輸送装置。
8. 弾性を有し、液体を輸送方向に輸送するためのチューブと、前記輸送方向に沿って並ぶ複数のフィンガーと、前記複数のフィンガーを駆動する駆動機構と、を備える液体輸送装置において、
   前記フィンガーが前記チューブを押し潰す閉鎖動作と、押し潰された前記チューブの形状が復元して前記フィンガーが押し戻される開放動作とを、繰り返すことで、前記チューブの内部の液体を前記輸送方向に輸送する液体輸送方法であって、
   前記チューブの周辺温度を取得することと、
   前記駆動機構が、前記周辺温度に基づき補正された駆動量で、前記複数のフィンガーを駆動し、且つ、前記輸送方向の最下流側の前記フィンガーの前記閉鎖動作が完了し、前記輸送方向の下流側から２番目の前記フィンガーの前記開放動作が完了した後に、前記輸送方向の最上流側の前記フィンガーの前記閉鎖動作が開始するように、前記複数のフィンガーを駆動することと、
   を備えることを特徴とする液体輸送方法。