JP5509540B2 - マイクロポンプ - Google Patents

Description

本発明は、弾性を有するチューブをカムの回転により複数のフィンガーを押圧し、チューブを順次閉塞、開放して流体を流動するマイクロポンプの構造に関する。

従来、流体輸送装置として、湾曲した凹状の圧盤に沿ってチューブを配設し、カムを圧盤とチューブの近傍に配置し、このカムとチューブの間に複数のフィンガーが介設されており、カムの回転により、複数のフィンガーが、順次チューブの方向に押圧され、チューブを圧搾して流体を流動する蠕動ポンプが知られている。この流体輸送装置では、チューブは、圧盤を本体に装着することで、フィンガーと圧盤との間にチューブを装脱可能に介在させている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００１−５１５５５７号公報

このような特許文献１の蠕動ポンプでは、チューブを圧盤の凹部に挿着し、さらに圧盤を本体に挿着することで、蠕動ポンプを駆動可能な状態にする。しかしながら、このような蠕動ポンプでは、チューブを圧盤とフィンガーの間に介在した状態で、常時いくつかのフィンガーがチューブを閉塞または押圧している。このような蠕動ポンプを駆動開始する前、あるいは停止状態を継続するようなチューブの同じ位置を閉塞している期間が長くなる場合には、チューブが変形したままとなり流体の流動ができなくなったり、初期形状に復帰しないことにより所定の流動量が得られないというような課題を有している。

なお、チューブはポンプ本体に対して装脱可能であるが、駆動または停止の際にチューブの装脱をするための操作に煩わしさや、装脱時の人為的なミスも考えられる。また、蠕動ポンプを防水性を有する構造とする場合には、チューブの装脱操作を繰り返すことで、ポンプ内部の防水性を維持することが困難である。

さらに、このような蠕動ポンプでは、生体内等のチューブの装脱が困難な場所に設置する場合には、チューブはポンプ本体に装着したままになるため、上述したようなチューブの変形や劣化を回避することは困難である。

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、弾性を有するチューブと、該チューブを円弧状に装着するチューブ案内溝を有するチューブ枠と、前記チューブ案内溝の円弧の中心と回転中心が一致し、且つ正逆回転可能なモータに連動するカム駆動車と、前記カム駆動車の中心軸に軸止され外周部にフィンガー押圧部を有する第１カムと、前記カム駆動車の中心軸に回動可能に軸支され外周部にフィンガー押圧部を有する第２カムと、前記チューブと前記第１カム及び前記第２カムそれぞれのフィンガー押圧部との間に前記回転中心から放射状に介設される複数のフィンガーと、が備えられ、前記第１カムが順方向に回転するときに、前記第１カムが前記第２カムを同方向に押動回転して、前記第１カム及び前記第２カムそれぞれのフィンガー押圧部により前記複数のフィンガーを順次押圧し、前記複数のフィンガーにより前記チューブを液体の流入側から流出側に向かって順次閉塞、開放を繰り返し、液体を連続流動する第１の状態と、前記第１の状態から前記第２カムのフィンガー押圧部が前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置を検出した時点で前記第１カムのみを逆方向に回転させる第２の状態と、前記第２の状態から前記第１カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置を検出した時点で前記第１カムの回転を停止する第３の状態と、を有し、前記第３の状態から入力される駆動命令により前記第１の状態を継続することを特徴とする。
なお、第１の状態、第２の状態、及び第３の状態の動作サイクルは、マイクロポンプを長期間停止する場合に行われる。

このような構成によれば、長期間にわたってマイクロポンプを駆動しない場合にチューブを押圧しない第３の状態を維持するため、チューブを同じ位置で押圧し続けることによりチューブが変形したままとなり流体の流動ができなくなったり、初期形状に復帰しないことにより所定の流動量が得られないというような課題を解決し所定の流動量で液体を流動することができる。

また、チューブを押圧しない第３の状態をつくりだすために、チューブをマイクロポンプ本体から取り外す操作が不要であり、従来技術のようなチューブの装脱操作が不要であり、この操作に伴う装着ミスを排除し、このことから、ポンプ内部の防水性を維持することができる。

［適用例２］上記適用例に係るマイクロポンプにおいて、前記第１カムが回転位置検出マークを有し、前記第１の状態から前記第２カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記回転位置検出マークが到達したことを検出する第１検出器と、前記第２の状態から前記第１カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記回転位置検出マークが到達したことを検出する第２検出器と、が備えられていることが好ましい。

このような構成によれば、第１カムと第２カムとが順方向に回転して（第１の状態）、回転位置検出マークを第１検出器にて検出したところで第１カムのみを逆方向に回転させる（第２の状態）。この検出位置は、第２カムのフィンガー押圧部が複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置である。そして、逆回転する第１カムの回転位置検出マークを第２検出器で検出したところで第１カムの駆動を停止する（第３の状態）。この第１カムの停止位置は、第１カムがフィンガーによるチューブ閉塞押圧を開放する位置である。従って、第１カム及び第２カムの両方がチューブを閉塞しない状態を維持する。

このように、回転位置検出マークと第１検出器及び第２検出器により、第１カムと第２カムそれぞれの回転位置を正確に検出してチューブを閉塞しない第３の状態を維持するため、チューブを同じ位置で押圧し続けることによりチューブが変形したままとなり流体の流動ができなくなったり、初期形状に復帰しないことにより所定の流動量が得られないというような課題を解決し、所定の流動量で液体を流動することができる。

また、第１の状態〜第３の状態に至る動作サイクルは第１検出器及び第２検出器の検出により行うため、チューブをマイクロポンプ本体から取り外したり、チューブの押圧を開放するための煩わしい操作を必要としない。

［適用例３］上記適用例に係るマイクロポンプにおいて、前記第１カム及び前記第２カムそれぞれが回転位置検出マークを有し、前記第１の状態から前記第２カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記第２カムの回転位置検出マークが到達したことを検出する第３検出器と、前記第２の状態から前記第１カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記第１カムの回転位置検出マークが到達したことを検出する第２検出器と、が備えられていることが好ましい。

このような構成によれば、第２カムのフィンガー押圧部がフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置を、第２カムの回転位置検出マークと第３検出器にて検出することができる。第１カムが順方向に回転しているとき、第１カムの回転位置検出マークと第２カムの回転位置検出マークとの相対位置は、それぞれ設計上の形状で決定されている。従って、第１カムのみを逆方向に回転させ、第１カムの回転位置検出マークを第２検出器で検出して停止し、第１カム及び第２カムそれぞれがフィンガーによるチューブ閉塞を開放する第３の状態を維持することができる。

［適用例４］上記適用例に係るマイクロポンプにおいて、前記第１カムが回転位置検出マークを有し、前記第１の状態から前記第２カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放した位置に回転位置検出マークが到達したことを検出する第１検出器を備え、前記第２の状態から前記第１検出器にて検出した前記第１カムの位置から、前記第１カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記第１カムが到達するまでに必要な駆動パルス数を前記モータに加え、前記モータを停止させることが好ましい。

このようにすれば、第２カムのフィンガー押圧部がフィンガーによるチューブ閉塞を開放した位置に到達したことを第１カムの回転位置検出マークと第１検出器で検出し、その後、第１カムのみを逆転させる。この際、第１カムのフィンガー押圧部がフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に到達するまでの第１カムの移動量はモータの駆動パルス数で与えられる。従って、前述したような第２検出器、第３検出器が不要となり、構造を簡素化することができる。

［適用例５］上記適用例に係るマイクロポンプにおいて、前記第２カムが回転位置検出マークを有し、前記第１の状態から前記第２カムのフィンガー押圧部が前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放した位置に回転位置検出マークが到達したことを検出する第３検出器を備え、前記第２の状態から前記第３検出器にて検出したときの前記第１カムの位置から、前記第１カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記第１カムが到達するまでに必要な駆動パルス数を前記モータに加え、前記モータを停止させることが好ましい。

このようにすれば、第２カムのフィンガー押圧部がフィンガーによるチューブ閉塞を開放した位置に到達したことを第２カムの回転位置検出マークと第３検出器で検出し、その後、第１カムのみを逆転させる。この際、第１カムが複数のフィンガー全ての押圧を開放する位置に到達するまでの第１カムの移動量はモータの駆動パルス数で与えられる。従って、前述したような第１検出器、第２検出器が不要となり、構造を簡素化することができる。

［適用例６］上記適用例に係るマイクロポンプにおいて、前記第１カムまたは前記第２カムに設けられる回転位置検出マークが光透過孔または光反射部材であって、前記第１検出器または前記第２検出器または前記第３検出器のいずれかが、光検出素子であることが好ましい。

［適用例７］上記適用例に係るマイクロポンプにおいて、前記第１カムまたは前記第２カムに設けられる回転位置検出マークが導電性部材または導電性を有する弾性部材であって、前記第１検出器または前記第２検出器または前記第３検出器のいずれかが、導電性を有する弾性部材または導電性部材であって、前記導電性部材と前記弾性部材とが接続することにより前記第１カムまたは前記第２カムの回転位置を検出することが好ましい。

［適用例８］上記適用例に係るマイクロポンプにおいて、前記第１カムまたは前記第２カムに設けられる回転位置検出マークが磁石またはホール素子であって、前記第１検出器または前記第２検出器または前記第３検出器のいずれかが、ホール素子または磁石であることが好ましい。

上述した適用例６〜適用例８の構成では、いずれも構造が簡便であり、第１カム及び第２カムの回転位置を正確に検出することができる。しかも、それぞれが電気的な検出であることから、モータ駆動への検出のフィードバックがしやすいという利点がある。

［適用例９］上記適用例に係るマイクロポンプにおいて、前記マイクロポンプの停止状態が一定時間以上継続したことを検出し、前記第１の状態と前記第２の状態と前記第３の状態の動作を行い、前記第１カム及び前記第２カムそれぞれが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置で停止させることが好ましい。

マイクロポンプの駆動途中において第１の状態で停止し、一定時間（例えば、数時間）停止状態が継続した場合、その停止時間を検出して、前述した第１の状態〜第３の状態までの動作を行い、第１カム及び第２カムそれぞれがフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に到達した時点で停止させる。このようにすれば、第１の状態〜第３の状態までの動作を行わせる特別の操作をせずに、第３の状態を維持することができる。

［適用例１０］上記適用例に係るマイクロポンプにおいて、前記第１の状態から前記第１カムが１回転する時間を前記第１検出器、前記第２検出器、前記第３検出器のいずれかにて検出することが好ましい。

このようにすれば、第１カムが１回転する時間は、吐出速度や回転速度等の設定値で決まるため、実際に駆動している状態の回転速度を検出して設定値と比較することで、設定値どおりに駆動しているかを判定することができる。

［適用例１１］上記適用例に係るマイクロポンプにおいて、前記第１カムが１回転する時間を検出し、その検出結果を出力する通信装置がさらに備えられていることが好ましい。
通信装置としては、例えば、無線装置または有線通信装置等を採用できる。

このようにすれば、マイクロポンプの駆動状態（回転速度）をマイクロポンプから離間した場所で確認することができ、異常が検出され場合には直ちに停止させることができ、信頼性を高めることができる。マイクロポンプを生体内に装着し薬液を投与する場合には特に有効である。

［適用例１２］本適用例に係るマイクロポンプは、弾性を有するチューブと、該チューブを円弧状に装着するチューブ案内溝を有するチューブ枠と、前記チューブ案内溝の円弧の中心と回転中心が一致し、且つ正逆回転可能なモータに連動するカム駆動車と、前記カム駆動車の中心軸に軸止され外周部にフィンガー押圧部を有する第１カムと、前記カム駆動車の中心軸に回動可能に軸支され外周部にフィンガー押圧部を有する第２カムと、前記チューブと前記第１カム及び前記第２カムそれぞれのフィンガー押圧部との間に前記回転中心から放射状に介設される複数のフィンガーと、が備えられ、前記第１カムが順方向に回転するときに、前記第１カムが前記第２カムを同方向に押動回転して、前記第１カム及び前記第２カムそれぞれのフィンガー押圧部により前記複数のフィンガーを順次押圧し、前記複数のフィンガーにより前記チューブを液体の流入側から流出側に向かって順次閉塞、開放を繰り返し、液体を連続流動する第１の状態と、前記第１の状態から前記第２カムのフィンガー押圧部が前記複数のフィンガーの押圧を開放する位置を検出した時点で前記第１カムのみを逆方向に回転させる第２の状態と、前記第２の状態から前記第１カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置を検出した時点で前記第１カムの回転を停止する第３の状態と、を有するマイクロポンプであって、通信装置を備え、前記第２の状態及び前記第３の状態における位置を外部検出器にて検出し、前記通信装置を介して検出結果を入力し、前記第１の状態から前記第３の状態の動作をさせることを特徴とする。

このような構成によれば、マイクロポンプの駆動状態に対応して、外部から第１の状態〜第３の状態の動作を行わせることができる。このことによって、仮に、工場においてマイクロポンプの流量検査等を行った後に、ユーザーが使用開始するまでの間の期間、第３の状態に維持することができるという効果がある。
また、マイクロポンプに検出器を備えなくてもよく、構造を簡素化することができる。そのことから、マイクロポンプの低コスト化を実現でき、マイクロポンプを使い捨てとするような場合のユーザーの経済的効果を高めることができる。

［適用例１３］本適用例に係るマイクロポンプは、弾性を有するチューブと、該チューブを円弧状に装着するチューブ案内溝を有するチューブ枠と、前記チューブ案内溝の円弧の中心と回転中心が一致し、且つ正逆回転可能なモータに連動するカム駆動車と、前記カム駆動車の中心軸に軸止され外周部にフィンガー押圧部を有する第１カムと、前記カム駆動車の中心軸に回動可能に軸支され外周部にフィンガー押圧部を有する第２カムと、前記チューブと前記第１カム及び前記第２カムそれぞれのフィンガー押圧部との間に前記回転中心から放射状に介設される複数のフィンガーと、が備えられ、前記第１カムが１回転するために要するモータのパルス数と第１カムが初期状態から前記第２カムに当接するために要するパルス数と、起動から停止まで駆動した総パルス数から、駆動停止時の前記第１カムと前記第２カムの位置、及び前記第１カムと前記第２カムとを前記初期状態にするために要するパルス数を算出し、前記モータを正転、逆転することにより前記初期状態を形成することを特徴とする。

本適用例によれば、マイクロポンプを組み立てる際に第１カム及び第２カムがチューブを開放している初期状態を構成し、第１カムが初期状態から前記第２カムに当接する位置、第２カムが初期状態に達し駆動停止する位置、駆動停止から第１カムが初期状態に復帰するまで、の各パルス数を算出してモータを正転（順方向）、逆転して初期状態まで駆動して停止させる。従って、各状態をモータの駆動パルス数で制御するため、回転位置検出マークや検出器を用いずにチューブを開放する初期状態を構成することができる。

［適用例１４］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記初期状態から前記チューブを液体の流入側から流出側に向かって順次閉塞、開放を繰り返して前記第１カムが所定の回転数に達するまで連続駆動した後、前記第２カムが前記初期状態に達するまでの駆動パルス数を追加入力し、その後、前記第１カムを逆回転させ前記初期状態の位置に達するために必要な駆動パルス数を入力して前記モータを停止することが好ましい。

このようにすれば、マイクロポンプを組み立てる際に初期状態を構成し、第１カムが所定の回転数に達したとき（所定の流量に達したとき）に、第２カムを初期状態に達するまでの必要な駆動パルス数を入力して駆動した後停止し、その後、第１カムを逆回転させて必要な駆動パルス数を入力して初期状態の位置まで移動させて停止する。従って、各状態に至る駆動パルス数によりモータを駆動することで、駆動後においてチューブを開放する初期状態を構成することができる。

［適用例１５］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記初期状態から前記チューブを液体の流入側から流出側に向かって順次閉塞、開放を繰り返して前記第１カムが所定の回転数に達するまで連続駆動した後、前記第２カムが前記初期状態に達するまでの駆動パルス数を追加入力し、その後、前記モータを逆回転させて前記第２カムと流動方向末端のフィンガーとが係合してモータ負荷過大になり前記モータが回転できなくなったことを検出し、前記モータを停止して前記初期状態を形成することが好ましい。

このようにすれば、まず、初期状態から駆動して第２カムのみを初期状態位置にした後、その位置から第１カムを逆回転すると第２カムも押動されて逆回転するが、第２カムと流動方向末端のフィンガーとが係合してそれ以上回転できなくなる。するとモータに過大な負荷がかかることから、モータが回転するときに発生する逆誘起電流波形が乱れる。この逆誘起電流波形の差異を検出したところでモータへの駆動パルス入力を停止する。このように第１カムが停止した状態のとき、第１カム及び第２カムは初期状態位置となり、チューブの閉塞を開放した状態を維持することができる。

［適用例１６］上記適用例に係るマイクロポンプにおいて、前記マイクロポンプの駆動途中で停止させたとき、または停止状態が一定時間以上継続したことを検出し、各前記駆動パルス数から前記モータを正転、逆転することにより前記初期状態を形成することが望ましい。

マイクロポンプの駆動途中においてモータを意図的に停止したとき、または一定時間（例えば、数時間）停止状態が継続した場合、その停止時間を検出して、特別な操作をすることなく第２カムを初期状態に自動的に復帰させることができ、第１カム及び第２カムそれぞれがフィンガーによるチューブ閉塞を開放する初期状態を維持し、チューブを同じ位置で押圧し続けることによりチューブが変形したままとなり流体の流動ができなくなったり、初期形状に復帰しないことにより所定の流動量が得られないというような課題を解決することができる。

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５は実施形態１に係るマイクロポンプを示し、図６〜図８は実施形態２、図９，１０は実施形態１０に係るマイクロポンプを示している。
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、本発明の実施形態１に係るマイクロポンプの一部を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ｐ−Ａ’切断面を示す部分断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ切断面を示す部分断面図である。なお、図１〜図３はマイクロポンプが定常駆動している第１の状態を表している。図１、図２を参照して、本実施形態のマイクロポンプの主たる構造について説明する。図１、図２において、本実施形態のマイクロポンプ１０は、基本構成として、液体輸送機構１０１と、液体輸送機構１０１に駆動力を伝達する駆動伝達部１０２とからなる。液体輸送機構１０１は、液体を流動するチューブ５０と、駆動伝達部１０２からの駆動力によって第１カム２０と第２カム３０とを回転してチューブ５０を流体の流入側から流出側に順次閉塞、開放しながら流動する。

まず、駆動伝達部１０２の構造について図２を参照して説明する。図２は、図１のＡ−Ｐ−Ａ’切断面を示す部分断面図である。図２において、駆動伝達部１０２は、駆動源としてのステップモータ６５を備え、ステップモータ６５のステップロータ７０の回転を第１伝達車７１、第２伝達車７２、第３伝達車７３、第４伝達車７４を順次噛合させてカム駆動車７６まで伝達する。ステップモータ６５は、４極の永久磁石からなるステップロータ７０とステータ、コイル（共に図示せず）から構成される正逆回転可能である。

これらのステップロータ７０、第１伝達車７１、第３伝達車７３、第４伝達車７４は、第１機枠１１と第２機枠１４によって回転可能に軸支されている。第１機枠１１には、伝達車軸７５が植立されており、筒部が上方（第１カム２０、第２カム３０が配設される方向）に突出されている。この伝達車軸７５に開設されている貫通孔に第４伝達車７４の筒部が挿通され、第４伝達車７４に開設される貫通孔に第２伝達車７２の軸部が挿通されている。

第２伝達車７２は、一方の支持軸が第２機枠１４に軸支され、他方の軸部が第４伝達車７４の貫通孔によって軸支される。そして、第４伝達車７４の回転は、図示しない第５伝達車を介してカム駆動車７６に伝達される。

カム駆動車７６は、中央に開設された貫通孔を伝達車軸７５の筒部外周に挿通して軸支される。カム駆動車７６は、軸部が、第１カム２０及び第２カム３０が配設される方向に突出している。カム駆動車７６の軸部上方は、蓋体１３に植立されるカム駆動車支持軸受７８によって軸支される。蓋体１３には、カム駆動車支持軸受７８を軸支する穴が穿設されており、この穴は蓋体１３を貫通せず、カム駆動車支持軸受７８の端部は、蓋体１３によって封止されている。そして、カム駆動車７６は、ステップロータ７０の回転を上述した各伝達車によって所定の回転速度まで減速される。

なお、カム駆動車７６は、伝達車軸７５とカム駆動車支持軸受７８とによって軸支されているために、支持部間の距離が長くない、カム駆動車７６の傾き量を抑制し、後述する第１カム２０及び第２カム３０の負荷トルクによって生ずるカム駆動車７６の軸部にかかる側圧を減じている。

続いて、液体輸送機構１０１の断面構造について図２を参照して説明する。液体輸送機構１０１は、上述した駆動伝達部１０２に重ねて第１機枠１１の上面側に配設されている。カム駆動車７６の突出した軸部には、下方から第２カム３０、第１カム２０の順に挿着されている。ここで、第２カム３０は、カム駆動車７６に遊嵌の関係で軸支され、第１カム２０はカム駆動車７６と一体で回転するよう軸止されている。

第１カム２０及び第２カム３０の周囲にはチューブ枠１２（図１、参照）が設けられている。チューブ枠１２は、上述した蓋体１３と第１機枠１１との間に挟持されており、蓋体１３、チューブ枠１２、第１機枠１１は図示しない螺子により重ねて螺合され、また、第１機枠１１と第２機枠１４も図示しない螺子により重ねて螺合され、それぞれの接続面は密着されている。従って、液体輸送機構１０１と駆動伝達部１０２の機構内部は蓋体１３、チューブ枠１２、第１機枠１１、第２機枠１４に囲まれ気密性が保持される。

続いて、本実施形態の液体輸送機構及び動作について図１を参照して説明する。
なお、図１は、マイクロポンプ１０を定常駆動している第１の状態を示し、蓋体１３を透視して表している。図１において、本実施形態の液体輸送機構１０１は、カム駆動車７６に軸止または軸支された第１カム２０と第２カム３０と、液体を流動するチューブ５０と、チューブ５０と第１カム２０及び第２カム３０との間に、カム駆動車７６の回転中心Ｐから放射状に介在された複数のフィンガー４０〜４６とから構成されている。フィンガー４０〜４６は、それぞれが等角度を有して配設されている。

第１カム２０は、中心部がカム駆動車７６の軸部に軸止され、外周部に３箇所の突出部を備え、これら突出部は３つのフィンガー押圧部２１ａ〜２１ｃを構成している。フィンガー押圧部２１ａ〜２１ｃは、回転中心Ｐから等距離の同心円上に形成される。フィンガー押圧部２１ａとフィンガー押圧部２１ｂ、及びフィンガー押圧部２１ｂとフィンガー押圧部２１ｃとの周方向ピッチと外形形状は等しく形成されている。また、フィンガー押圧部２１ａとフィンガー押圧部２１ｃとの間は、フィンガー押圧部２１ａ，２１ｂ、またはフィンガー押圧部２１ｂ，２１ｃの周方向ピッチの２倍の間隔を有している。

フィンガー押圧部２１ａ〜２１ｃは、それぞれ、フィンガー押圧斜面２２と、回転中心Ｐと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、フィンガー押圧部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ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で連続されている。第１カム２０の下部には、第２カム３０がカム駆動車７６の軸部に軸支され、第２カム３０はフィンガー押圧部２１ａに設けられる直線部２４と第２カム押動部２６の間で平面方向に回動可能である。

また、第１カム２０のフィンガー押圧部２１ｃの先端部近傍には、回転位置検出マークとしての貫通孔２７が設けられている。そして、第１カム２０の回転範囲下部のチューブ枠１２には、回転中心Ｐに対して貫通孔２７と同心円上に光検出素子８０，９０が配設されている（図１，２、参照）。本実施形態では、光検出素子８０，９０は発光素子と受光素子とからなり、光検出素子８０または光検出素子９０と貫通孔２７が一致したときに発光素子から射出された光が貫通孔２７を透過することで、受光素子は反射光を検出しないことから貫通孔２７の回転位置、つまり第１カム２０の回転位置を検出することができる。

第２カム３０は、上述した第１カム２０のフィンガー押圧部２１ａ，２１ｂ，２１ｃそれぞれと同形状のフィンガー押圧部３２と、フィンガー押圧斜面２２と、フィンガー押圧斜面３１と、を備えている。

ここで、第１カム２０と第２カム３０との関係について説明する。第１カム２０は、カム駆動車７６の軸部に軸止されているため、カム駆動車７６の回転と共に矢印Ｒ方向に回転する。第２カム３０は、カム駆動車７６の軸部とは遊嵌の関係にあるため第１カム２０に追従して回転しないが、第２カム３０の端部に設けられている第１カム係合部３８が、第１カム２０のフィンガー押圧部２１ｃの端部の第２カム押動部２６と当接した状態で、第１カム２０の回転力が第２カム押動部２６から第１カム係合部３８に伝達され、第１カム２０と共に矢印Ｒ方向に回転する。この際、第２カム３０の端部３３と第１カム２０の直線部２４との間には十分な間隙が設けられる。
このような状態では、フィンガー押圧部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，３２とはそれぞれ同ピッチであり、フィンガー４０〜４６を押圧可能な状態となる。

第１の状態では、第１カム２０と第２カム３０とは、あたかも４箇所にフィンガー押圧部２１ａ〜２１ｃ，３２を備える１個のカムを構成した状態となる。
なお、図示は省略しているが、フィンガー押圧部２１ａ〜２１ｃ，３２とは、回転中心Ｐに対して同心円上に形成され、この同心円で形成されるフィンガー押圧領域に、隣接する２本のフィンガーが当接可能な寸法になるように設定されている。

これら第１カム２０と第２カム３０とは離間した外周方向に液体を流動するチューブ５０が配設されている。チューブ５０は弾性を有し、本実施形態ではシリコン系ゴムによって形成されている。チューブ５０は、チューブ枠１２に形成された円弧状のチューブ案内溝１２１内に装着され、一方の端部には液体が外部に流出される流出口５３が設けられ、マイクロポンプ１０の外部に突出している。他方の端部に設けられる液体が流入する流入口５２には、接続管５５が接続され、接続管５５の端部が流体を収容する流体収容部６０（図は省略する）に連通している。なお、チューブ案内溝１２１は、円弧の中心が回転中心Ｐと一致するよう形成されている。

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、回転中心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１２１内に装着されている。チューブ５０と第１カム２０、第２カム３０との間には、フィンガー４０〜４６が、回転中心Ｐから放射状に介設される。

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部４４ｃと、他方の端部が半球状に丸められた当接部４４ｂと、によって構成されている。鍔部４４ｃがチューブ５０を押圧する押圧部であり、当接部４４ｂが第１カム２０または第２カム３０によって押圧される押圧部である。これらフィンガー４０〜４６は、チューブ枠１２に設けられる図示しないフィンガー案内溝内に装着され、蓋体１３によって断面方向が保持される。

フィンガー４０〜４６は、フィンガー案内溝に沿って回転中心Ｐに向かって往復移動が可能であり、第１カム２０及び第２カム３０によって外側方向に押圧され、チューブ案内壁１２２との間でチューブ５０を押圧して液体流動部５１を閉塞する（図３も参照）。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。

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１を参照して説明する。図１に図示した状態は、第１の状態のうちの一状態を表しており、第２カム３０のフィンガー押圧部３２でフィンガー４４を押圧し、フィンガー４５は、フィンガー押圧部３２とフィンガー押圧斜面３１との接合部に当接している。従って、フィンガー４４，４５はチューブ５０を閉塞している。また、フィンガー４６は、フィンガー押圧斜面３１上でチューブ５０を押圧しているが、フィンガー４４，４５の押圧量より小さく、チューブ５０を完全には閉塞していない。

フィンガー４１〜４３は、第２カム３０の円弧部３６の範囲にあり、押圧されない初期位置にある。また、フィンガー４０は、第１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を閉塞していない。

この位置から、さらに第１カム２０と第２カム３０とを矢印Ｒ方向に回転すると、第２カム３０のフィンガー押圧部３２によって、フィンガー４５，４６の順で押圧してチューブ５０を閉塞していく。その際、フィンガー４４は、フィンガー押圧部３２から解除されチューブ５０は開放される。チューブ５０のフィンガーによる閉塞が開放される位置またはまだ閉塞されていない位置には、液体流動部５１に流体が流入してくる。

第１カム２０をさらに回転すると、フィンガー押圧斜面２２が、フィンガー４０，４１，４２，４３の順に、順次押圧していき、フィンガー４０，４１，４２，４３の順にフィンガー押圧部２１ｃが半球状に丸められた当接部に達したときに順次チューブ５０を閉塞する。
このような動作を繰り返すことにより、液体を流入口５２側から流出口５３側に向けて流動し、流出口５３から吐出する（矢印Ｆ方向）。

この際、第１カム２０及び第２カム３０のそれぞれのフィンガー押圧部には、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、フィンガーのうちに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、１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を常時閉塞している状態を形成する。このことにより、第１カム２０及び第２カム３０がフィンガーを順次押圧していくときに、フィンガーの押圧切換時においても、必ず１本のフィンガーを押圧してチューブ５０を閉塞し、液体の逆流を防止すると共に、液体を連続流動することを可能にする。

続いて、フィンガーがチューブ５０を閉塞する構造の詳細について図面を参照して説明する。なお、フィンガー４４がチューブ５０を閉塞する状態を例示して説明する。
図３は、図１のＢ−Ｂ切断面を示す部分断面図である。図３において、チューブ５０は、チューブ枠１２に設けられたチューブ案内溝１２１内に断面方向の大部分が挿入されて、その位置に保持されている（図中、二点鎖線で表す）。

フィンガー４４は、チューブ枠１２に設けられたフィンガー案内溝１２６内に軸方向に移動可能に装着される。このフィンガー案内溝１２６とチューブ案内溝１２１と接続する部分には、フィンガー４４に設けられる鍔部４４ｃが移動可能な凹部１２５が穿設されている。さらに、チューブ案内溝１２１に垂直に設けられるチューブ案内壁１２２の下部には、チューブ５０が閉塞された際の変形可能な領域となる凹部が形成されている。

チューブ５０の上方には、蓋体１３が載置され、蓋体１３には、チューブ案内溝１２１に対応する位置にチューブ５０が装着可能な大きさの溝と、凹部１２５に対応する凹部１３１と、チューブ５０が閉塞されて変形可能な領域となる凹部とが形成されている。チューブ５０は、第１カム２０または第２カム３０それぞれのチューブ押圧部がフィンガーを押圧していないときには、液体流動部５１は閉塞されていない（このときのフィンガー４４の位置を二点鎖線で表す）。

図３は、第２カム３０がフィンガー４４を押圧している状態を示している。フィンガー４４は、フィンガー押圧部３２によって押圧されチューブ５０を閉塞する。続いて、フィンガー４４が後退してチューブ５０の閉塞が開放されると液体流動部５１の形状が初期の位置（二点鎖線で表す位置）まで確実に復帰する。

チューブ案内部１２３には、チューブ５０の方向に斜面が形成され、チューブ５０が初期位置まで復帰することを補助している。このチューブ案内部１２３は、図１に示すように、フィンガー４０の外側近傍、フィンガー４１，４２の間、フィンガー４４，４５の間、フィンガー４６の外側近傍の４箇所に設けられ、チューブ５０が閉塞位置から開放位置への確実な復帰を促す。

次に、フィンガー４０〜４６及びチューブ５０の組立方法について説明する。まず、フィンガー（フィンガー４４を例示）を、チューブ枠１２に穿設されるフィンガー案内溝１２６内に上方から挿着する。そして、チューブ５０をチューブ案内溝１２１内に装着して蓋体１３を載置することで組立てが終了する。
なお、フィンガー４０〜４６とチューブ５０の組立順序は入れ替え可能である。

続いて、マイクロポンプ１０の第２の状態から第３の状態に移行する動作について図面を参照して説明する。
マイクロポンプ１０は、前述した第１の状態（図１、参照）から長期間停止させる場合、または駆動途中で停止し、一定期間停止状態が継続していることを検出した場合に、第２の状態及び第３の状態に移行する動作を自ら行う。

まず、第１の状態から第２の状態に移行する動作について説明する。
図４は、液体輸送機構１０１の第２の状態の一部を表す部分平面図である。第１の状態（図１、参照）から、さらに第１カム２０を順方向（矢印Ｒ方向）に回転する。第２カム３０は第１カム２０に押動されて連動し、やがて、フィンガー押圧部３２が液体の流出口側のフィンガー４６の押圧を開放する位置まで、つまり、チューブ閉塞を開放する位置まで回転する。

この状態において、第１カム２０に設けられた回転位置検出マークとしての貫通孔２７の位置と、第１検出器としての光検出素子８０の位置とが平面的に一致する。光検出素子８０から射出される光は貫通孔２７を透過するため反射光は検出されない。従って、光検出素子８０は、貫通孔２７と一致していることを検出することができる。

貫通孔２７を検出すると、検出信号を駆動制御回路（図示せず）に出力し、ステップロータ７０（図２、参照）を逆転させる。すると、ステップロータ７０に連動するカム駆動車７６に軸止されている第１カム２０が逆方向に回転を始める。この際、第２カム３０はカム駆動車７６に対して回動可能に軸支されているため、フィンガー４４〜４６の押圧を開放する位置にとどまる。なお、第２カム３０が摩擦等により逆方向に回転することもあるが、第２カム３０の直線部３５がフィンガー４６に係合するため、それ以上は回転しない。

続いて、第２の状態から第３の状態に移行する動作について図面を参照して説明する。
図５は、液体輸送機構１０１の第３の状態の一部を表す部分平面図である。第２の状態（図４、参照）からさらに第１カム２０のみを逆方向（矢印ｒ方向）に回転し、貫通孔２７が第２検出器としての光検出素子９０と平面的に一致する位置まで到達する。光検出素子９０から射出される光は貫通孔２７を透過するため反射光は検出されない。従って、光検出素子９０は、貫通孔２７と一致していることを検出することができる。

貫通孔２７を検出すると、検出信号を駆動制御回路（図示せず）に出力し、ステップロータ７０を停止させる。光検出素子９０は、第１カム２０のフィンガー押圧部２１ｃが流入口５２側のフィンガー４０のチューブ５０の押圧を開放する位置に配設されている。従って、この状態では、第１カム２０と第２カム３０の両方が、全てのフィンガーによるチューブ閉塞を開放した状態で停止され、この状態が再駆動開始命令が入力されるまで維持される。この際、第２カム３０の端部３３と第１カム２０の直線部２４との間には、第１カム２０と第２カム３０の両方が、全てのフィンガーによるチューブ閉塞を開放した状態を維持するために必要な間隙が設けられている。

なお、光検出素子８０，９０として、発光素子をチューブ枠１２に配設し、受光素子を蓋体１３の発光素子と対向する位置に設け、貫通孔２７を透過した光を受光素子で検出する構造としてもよい。

また、貫通孔２７の位置に反射部材を配設して、発光素子と受光素子とからなる光検出素子で反射光を検出する構造としてもよい。このような構造では、第１カム２０は、反射部材以外の部位は光を反射しない仕上げ状態、または材質とする。

従って、前述した実施形態１によれば、工場にてマイクロポンプ１０を組み立てた後、ユーザーが使用するまでの期間、または、一旦駆動した後停止してその後一定期間停止させるような長期間にわたってマイクロポンプ１０を駆動しない場合に、フィンガー４０〜４６によるチューブ５０を閉塞しない第３の状態を維持するため、チューブ５０を同じ位置で押圧し続けることによるチューブ５０が変形したまま初期形状に復帰しないことや、復帰までに時間を要することやチューブの劣化を排除し、所定の流動量で液体を流動することができる。

また、チューブ５０を閉塞しない第３の状態をつくりだすために、チューブ５０をマイクロポンプ本体から取り外すことや、チューブ閉塞の開放を人為的に行うというような煩わしい操作が不要である。このことから、マイクロポンプ１０の駆動部内部の防水性を維持することができる。

また、回転位置検出マークとしての貫通孔２７と光検出素子８０，９０とにより、第１カム２０と第２カム３０それぞれの回転位置を正確に検出することができる。

また、第１の状態〜第３の状態に至る動作サイクルは第１検出器及び第２検出器の検出により行うため、チューブ５０をマイクロポンプ本体から取り外したり、チューブの押圧を開放する煩わしい操作を必要としない。
（実施形態２）

続いて、本発明の実施形態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、回転位置検出マークを第２カム３０にも設け、さらにこの回転位置検出マークを検出する第３検出器を設けたことに特徴を有している。他の構成及び作用については、前述した実施形態１と同じであるため説明を省略する。
図６は、本実施形態に係る液体輸送機構１０１の第２の状態の一部を表す部分平面図、図７は図６の部分断面図である。図６，７において、第１カム２０には、実施形態１と同じ位置に回転位置検出マークとしての貫通孔２７が設けられている。また、第１カム２０の回転範囲の下部のチューブ枠１２には、回転中心Ｐに対して貫通孔２７と同心円上に第２検出器としての光検出素子９０が配設されている（図２、参照）。

また、第２カム３０のフィンガー押圧部３２の外周部近傍には、第２カム３０の回転位置検出マークとしての貫通孔３９が設けられ、第２カム３０の回転範囲の下部のチューブ枠１２には、回転中心Ｐに対して貫通孔３９と同心円上に第３検出器としての光検出素子９１が配設されている（図７、参照）。光検出素子９１は、実施形態１に記載の光検出素子８０，９０と同型のものを採用できる。

第１の状態（図１、参照）からさらに第１カム２０を順方向（矢印Ｒ方向）に回転する。第２カム３０は第１カム２０に押動されて連動し、やがて、フィンガー押圧部３２が液体の流出口側のフィンガー４６によるチューブ閉塞を開放する位置まで回転する。

この状態において、第２カム３０に設けられた貫通孔３９の位置と、光検出素子９１の位置とが平面的に一致する。光検出素子９１から射出される光は貫通孔３９を透過するため反射光は検出されない。従って、光検出素子９１は、貫通孔３９と平面位置が一致していることを検出することができる。

貫通孔３９を検出すると、検出信号を駆動制御回路（図示せず）に出力し、ステップロータ７０を逆転させる。ステップロータ７０に連動するカム駆動車７６に軸止されている第１カム２０が逆方向に回転を始める（第２の状態）。この際、第２カム３０はカム駆動車７６に対して回動可能に軸支されているため、フィンガー４４〜４６によるチューブ閉塞を開放する位置にとどまる。なお、摩擦等により、第２カム３０が逆方向に回転することもあるが、フィンガー押圧部３２の直線部３５が、フィンガー４６に係合するため、それ以上は回転しない。

続いて、第２の状態から第３の状態に移行する動作について図面を参照して説明する。
図８は、液体輸送機構１０１の第３の状態の一部を表す部分平面図である。第２の状態（図６、参照）からさらに第１カム２０を逆方向（矢印ｒ方向）に、貫通孔２７が光検出素子９０と平面的に一致する位置に到達するまで回転させる。光検出素子９０から射出される光は貫通孔２７を透過するため反射光は検出されない。従って、光検出素子９０は、貫通孔２７と一致していることを検出することができる。

貫通孔２７を検出すると、検出信号を駆動制御回路（図示せず）に出力し、ステップロータ７０を停止させる。光検出素子９０は、第１カム２０のフィンガー押圧部２１ｃが流入口５２側のフィンガー４０によるチューブ閉塞を開放する位置に配設されている。従って、この状態では、第１カム２０と第２カム３０の両方が、全てのフィンガーによるチューブ閉塞を開放した状態で停止され、この状態が再駆動開始命令が入力されるまで維持される。

このような実施形態２の構成によれば、第２カム３０のフィンガー押圧部３２がフィンガー４０〜４６によるチューブ閉塞を開放する位置を第２カム３０の回転位置検出マークとしての貫通孔３９を第３検出器としての光検出素子９１にて検出しその時点で回転を停止することができる。第１カム２０の回転位置検出マークとしての貫通孔２７と第２カム３０の貫通孔３９との相対位置は、第１カム２０及び第２カム３０それぞれの設計上の形状で決定されている。従って、第１カム２０のみを逆方向に回転させ、第１カム２０の貫通孔２７を第２検出器としての光検出素子９０で検出して停止し、第１カム２０及び第２カム３０がフィンガー４０〜４６によるチューブ５０の押圧を開放する第３の状態を正確に維持することができる。
（実施形態３）

次に、実施形態３について説明する。実施形態３は、第２の状態から第３の状態に移行する際の、第１カムの駆動量をステップモータの駆動パルス数で制御することに特徴を有する。実施形態１を参考例示して説明する。本実施形態では、回転位置検出マークとしての貫通孔２７と、第１検出器としての光検出素子８０とが備えられている。実施形態１に対して第２検出器としての光検出素子９０は必要としない。

まず、第１の状態から第２の状態への移行は、第１カム２０を順方向に回転させ、貫通孔２７が、光検出素子８０の位置に達したときに第１カム２０を停止させ（図４に表す第２の状態に相当する）、直ちに第１カム２０を逆方向に回転させる。この際、第１カム２０をフィンガー４０〜４６がチューブ５０を開放する位置まで、つまり、実施形態１における光検出素子９０に相当する位置に到達するために必要な駆動パルス数をステップモータ６５に供給し、停止させる。

第２の状態で、第１カム２０が停止する位置から、第３の状態で停止する位置までの回転角度は、第１カム２０の設計上の形状寸法で決まっていることから、その移動角度に相当する分の駆動パルスを加えればよい。

このようにすれば、第１カム２０がフィンガー４０〜４６の押圧を開放する位置に到達するまでの第１カム２０の移動量はステップモータの駆動パルス数で与えられる。従って、前述したような第２検出器が不要となり、構造を簡素化することができる。

上述した構成は、実施形態２の構造にも適合することができる。この構成は、第２カム３０に回転位置検出マークとしての貫通孔３９を備え、また、第３検出器としては光検出素子９１を備えている。第１カム２０の貫通孔２７及び光検出素子８０，９０は必要としない。

また、第１の状態から第２の状態への移行は、第１カム２０に連動して第２カム３０を順方向に回転させ、貫通孔３９が光検出素子９１の位置に達したときに第１カム２０、第２カム３０を停止させ、直ちに第１カム２０を逆方向に回転させる。この際、第１カム２０をフィンガー４０〜４６がチューブ５０を開放する位置まで、つまり、実施形態１における光検出素子９０に相当する位置に到達するために必要な駆動パルス数をステップモータに供給し、停止させる。

第２の状態で、第２カム３０が停止する位置から、第１カム２０が第３の状態で停止する位置までの回転角度は、第１カム２０と第２カム３０それぞれの設計上の形状寸法で決まっていることから、その移動角度に相当する分の駆動パルスを加えればよい。

このような構成によれば、第２の状態から第３の状態に到達するまでの第１カム２０の移動量はステップモータの駆動パルス数で与えられる。従って、貫通孔２７及び第１検出器、第２検出器が不要となり、構造を簡素化することができる。

なお、第３の状態にまで第１カム２０を逆転駆動する手段として、駆動制御回路にタイマーを設けておき、所定の駆動時間だけ駆動する構成としてもよい。
（実施形態４）

続いて、実施形態４について説明する。実施形態４は、前述した実施形態１〜実施形態３の構成に対して、回転位置検出マーク及び検出器の構成が接触方式であることに特徴を有する。なお、図示は省略するが、図１〜図８を参照して説明する。
本実施形態では、第１カム２０または第２カム３０に設けられる回転位置検出マークが導電性部材で構成されている。また、第１検出器、第２検出器、第３検出器のそれぞれが、導電性を有する弾性部材で構成されている。導電性部材は前述した回転位置検出マークの位置に、弾性部材はマイクロポンプの非可動部（例えば、チューブ枠１２）の配設されている。

そして、第２の状態及び第３の状態における第１カム２０または第２カム３０の検出は、導電性部材と弾性部材とが接触することで電気的に接続することで行われる。ここで、導電性部材は、第１カム及び第２カムが金属製であれば絶縁して配設され、絶縁性材料であればそのまま配設すればよい。導電性部材は、少なくと検出位置において駆動制御回路に接続する端子を備え、弾性部材はリード線等で駆動制御回路に接続されている。

なお、回転位置検出マークとして導電性を有する弾性部材を用い、第１検出器、第２検出器、第３検出器それぞれを導電性部材を用いる構造としてもよい。
（実施形態５）

続いて、実施形態５について説明する。実施形態５は、前述した実施形態１〜実施形態４の構成に対して、回転位置検出マーク及び検出器の構成が磁界検出方式であることに特徴を有する。なお、図示は省略するが、図１〜図８を参照して説明する。
本実施形態では、第１カム２０または第２カム３０に設けられる回転位置検出マークが永久磁石により構成されている。また、第１検出器、第２検出器、第３検出器のそれぞれがホール素子で構成されている。永久磁石は前述した回転位置検出マークの位置に、ホール素子はマイクロポンプの非可動部（例えば、チューブ枠１２）に固定されている。

そして、第２の状態及び第３の状態における第１カム２０または第２カム３０の検出は、永久磁石の磁界をホール素子にて検出し、電圧に変換することで行われる。検出された電圧値のピーク位置が所望の検出位置である。ホール素子はリード線等で駆動制御回路に接続されている。なお、永久磁石は、ホール素子に対向する部分は小径にするか先鋭形状にすれば検出力を高めることができる。

ここで、永久磁石は、第１カム２０及び第２カム３０が金属製であれば絶縁し離間して配設され、絶縁性材料であればそのまま配設すればよい。

この際、回転位置検出マークとしてホール素子を用い、第１検出器、第２検出器、第３検出器それぞれを永久磁石を用いる構造としてもよい。このようにすれば、第１カム２０及び第２カム３０の材質は限定されない。

従って、上述した実施形態３〜実施形態５の構成は、いずれも構造が簡便であり、第１カム２０及び第２カム３０の回転位置を正確に検出することができる。しかもそれぞれが電気的な検出であることから、検出のフィードバックがしやすいという利点がある。特に、実施形態３の構造は低コストで実現でき、実施形態５では駆動時の消費電力を低減できる。
（実施形態６）

続いて、実施形態６について説明する。実施形態６は、マイクロポンプが一定期間停止状態を継続した場合に自動的に第３の状態まで動作させることを特徴としている。マイクロポンプの構造は、前述した実施形態１〜実施形態５に記載の構造に適合するため説明を省略するが、実施形態１の構造（図１〜５、参照）を例示して説明する。

本実施形態では、駆動制御回路にタイマーを備えている。このタイマーは、マイクロポンプ１０が所定の時間駆動した後停止した時からの時間を計数する。この停止時間が一定の時間（例えば、数時間）経過した時に、マイクロポンプ１０の駆動を開始させる。つまり、第１の状態に移行する。そして、第１カム２０の貫通孔２７が光検出素子の位置まで達したときに（第２の状態）、第１カム２０のみを逆方向に光検出素子９０の位置まで回転させて停止させる（第３の状態）。つまり、第１カム２０及び第２カム３０とが、フィンガー４０〜４６によるチューブ５０を開放した状態で停止させる。

このマイクロポンプの停止状態から一定期間経過後に、第１の状態、第２の状態、第３の状態に移行する一連の動作を駆動制御回路により行う。従って、ユーザーが、この動作をさせるための特別な操作をしなくても、第３の状態を維持することができる。
（実施形態７）

続いて、実施形態７について説明する。実施形態７は、前述した回転位置検出機能を、マイクロポンプの駆動状態の検出に活用するものであり、マイクロポンプの構造は、前述した実施形態２〜実施形態５に記載の構造に適合するため説明を省略するが、実施形態２の構造を例示して説明する。

マイクロポンプ１０が、定常駆動（液体を流動する第１の状態のとき）しているとき、第１カム２０は所定の駆動パルスで回転している。そして、貫通孔２７が回転し、光検出素子９０の位置を通過することを検出する。マイクロポンプが定常駆動するときには、第１カム２０は与えられた駆動条件で一定の回転速度で回転している。

なお、第２カム３０に設けられる貫通孔３９と、第１カム２０に設けられる貫通孔２７の回転中心Ｐからの距離は、互いに誤検出しない程度にずらしておく。

従って、第１カム２０が１回転する時間、または、その間の駆動パルス数を計数して、駆動条件の回転速度と比較すれば、実駆動状態を判定することができる。例えば、チューブ５０が詰まれば負荷が増加して回転速度が低下することが考えられる。また、駆動制御回路の不具合等で駆動パルス数が一定せず、回転速度が不安定になることも考えられる。このような異常な回転速度を検出したときには、ステップモータ６５を直ちに停止する。このことにより、薬液投与等の場合における安全性を高めることができる。
（実施形態８）

次に、実施形態８について説明する。実施形態８は、マイクロポンプの外部に外部検出器を備え、外部から第１の状態〜第３の状態への移行動作をさせることを特徴としている。図示は省略するが、図１〜図５を参考例示して説明する。本実施形態において、マイクロポンプ１０には通信装置が備えられ、通信装置は駆動制御回路に接続されている。本実施形態の１実施例としては、蓋体１３は透明な材料で形成され、蓋体１３の外部から第１カム２０及び第２カム３０、フィンガー４０〜４６が上面方向から視認できる。
なお、通信装置としては、無線通信装置または有線装置を採用できる。

マイクロポンプ１０の上方には、第１カム２０と第２カム３０とフィンガー４０〜４６の平面形状及び相対位置が視認できる位置に外部検出器が配設されている。外部検出器としては、撮像素子と画像処理装置を含み、第１カム２０と第２カム３０とフィンガー４０〜４６を画像として認識し、第１カム２０、第２カム３０及びフィンガー４０〜４６の相対的な位置形状により、第１の状態、第２の状態、第３の状態を認識できる。

つまり、第２カム３０がフィンガー４６を解除したことを画像処理装置にて認識したときに（図４で表す状態）、通信装置を介して検出信号を駆動制御回路に入力し、直ちに第１カム２０を逆方向に回転させる。そして、第１カム２０が、フィンガー４０をチューブが開放する位置まで到達したことを画像処理装置にて認識したときに（図５で表す状態）、通信装置を介して検出信号を駆動制御回路に入力し、直ちに停止させる。

このような構成によれば、マイクロポンプ１０の駆動状態に対応して、外部検出器により、第１の状態〜第３の状態の検出と移行動作を行わせることができる。このことによって、仮に、工場においてマイクロポンプの流量検査等を行った後に、ユーザーが使用開始するまでの期間に、第３の状態に維持することができる。
また、マイクロポンプに検出器を備えなくてもよく、構造を簡素化することができる。そのことから、マイクロポンプの低コスト化を実現でき、マイクロポンプを使い捨てとするような場合のユーザーの経済的効果を高めることができる。

実施形態８の他の実施例としては、第１カム２０または第２カム３０に回転位置検出マークとして永久磁石を配設し、外部検出器にはホール素子を設ける構造とすることができる。このよう構造では、永久磁石とホール素子との距離を磁界検出に可能な距離とすれば、蓋体１３の材質は金属材料でなければ限定されない。

また、他の実施例としては、第１カム２０または第２カム３０に回転位置検出マークとして反射部材を配設し、外部検出器には光検出素子を設ける構造とすることができる。このよう構造では、蓋体１３の材質を光透過性の材料とし、光検出素子からの射出光を反射部材による反射光で検出する構造とすることができる。
（実施形態９）

続いて、実施形態９に係るマイクロポンプについて説明する。実施形態９は、前述した実施形態１〜実施形態８が回転位置検出マークの位置を検出器で検出する構成に対し、モータの駆動パルス数を計数して第１カム及び第２カムの回転量及び停止位置を制御して初期状態を形成することに特徴としている。図１〜図６を参照して説明する。なお、本実施形態では、回転位置検出マーク及び検出器は必要としない。また、これら以外の構成は実施形態１（図１、参照）と同じなので説明を省略する。

まず、マイクロポンプ１０を製造する際、図５に示すように第１カム２０と第２カム３０とが共にフィンガー４０〜４６を押圧せずにチューブ５０を開放した初期状態になるよう組み立てられる。この初期状態からマイクロポンプの駆動を開始する。

マイクロポンプ１０の駆動は、ステップモータ６５に駆動パルスを入力することで行われる。駆動途中の１状態が図１に示されている。こうして液体が所定の流動速度で流出口５３から吐出される。この際、第１カム２０及び第２カム３０の少なくと一方がフィンガー４０〜４６のいずれかを押動してチューブ５０を閉塞している。

そして、駆動を継続している間は初期状態からの累積駆動パルス数を計数している。駆動パルス数の計数は、駆動制御回路（図示せず）に含まれるカウンタで行われる。第１カム２０が所定の回転数（所定の流動量）に達したとき、或いはその直近において、初期状態からの累積駆動パルス数が第１カム２０を１回転するために要する駆動パルス数の整数倍に達したとき、つまり、第１カム２０が初期状態位置に達したときに、さらに第２カム３０を初期状態に達するまで駆動パルス数を追加入力して第１カム２０を回転し、停止する。このときの第１カム２０及び第２カム３０の相互位置が図４に示される状態である。

なお、初期状態からの累積駆動パルス数が第１カム２０を１回転するために要する駆動パルス数の整数倍と、予め設計上設定される追加駆動パルス数の合算を加えてステップモータ６５を駆動してもよい。

その後、第１カム２０を逆回転させ初期状態の位置に達するために必要な駆動パルス数を入力してステップモータ６５を停止する。この際、第１カム２０のみが逆回転し、第２カム３０はその位置にとどまるため、第１カム２０及び第２カム３０は共に図５に示すような初期状態となる。なお、第１カム２０を逆回転させ初期状態の位置に達するために必要な駆動パルス数は、上述の追加入力される駆動パルス数と一致する。

本実施形態によれば、マイクロポンプ１０を組み立てる際に初期状態を構成し、第１カム２０が所定の回転数に達したとき（所定の流量に達したとき）に、第２カム３０を初期状態に達するまでの必要な駆動パルス数を入力して駆動し、その後、第１カム２０を逆回転させて必要な駆動パルス数を入力して初期状態の位置まで移動させて停止する。従って、回転位置検出マークや検出器を用いずにステップモータ６５に必要な駆動パルス数を入力することで、チューブを開放する初期状態でマイクロポンプ１０を停止しておくことができる。
（実施形態１０）

続いて、実施形態１０について図面を参照して説明する。実施形態１０は、第２カム３０が初期状態に達した後、ステップモータ６５を逆回転させて第２カム３０と流動方向末端のフィンガー４６とが係合してモータ負荷過大になったことを検出し、ステップモータ６５を停止し初期状態を形成することを特徴としている。なお、本実施形態では、回転位置検出マーク及び検出器は必要としない。

図９は、第１カム及び第２カムの初期状態を示す部分平面図、図１０は第２カムのみが初期状態位置まで回転された状態を示す部分平面図である。図９に示すように、マイクロポンプ１０を製造する際、第１カム２０と第２カム３０とが共にフィンガー４０〜４６を押圧せずにチューブ５０を開放した初期状態になるよう組み立てられる。この初期状態からマイクロポンプの駆動を開始する。

マイクロポンプ１０の駆動は、ステップモータ６５に駆動パルスを入力することで行われる。駆動途中の１状態が図１に示されている。こうして液体が所定の流動速度で流出口５３から吐出される。この際、第１カム２０及び第２カム３０の少なくと一方がフィンガー４０〜４６のいずれかを押動してチューブ５０を閉塞している。

そして、駆動を継続している間は初期状態（起動）からの累積駆動パルス数を計数している。駆動パルス数の計数は、駆動制御回路（図示せず）に含まれるカウンタで行われる。第１カム２０が所定の回転数（所定の流動量）に達したとき、或いはその直近において、初期状態からの累積駆動パルス数が第１カム２０を１回転するために要する駆動パルス数の整数倍に達したとき、つまり、第１カム２０が初期状態位置に達したときに、さらに第２カム３０を少なくとも初期状態に達するまで駆動パルス数を追加入力して第１カム２０を回転し、停止する。このときの第１カム２０及び第２カム３０の相互位置が図１０に示される状態である。

その後、第１カム２０を逆回転させる。この際、第２カム３０は、第１カム２０の直線部２４によって端部３３が押動されて逆回転（矢印ｒ方向）に回転する。しかし、第２カム３０の直線部３５が液体の流動方向末端のフィンガー４６の軸部４６ａとが係合するため、これ以上は逆回転することができない。この状態でなお駆動パルスを入力するとステップモータ６５に過大な負荷がかかり正常な駆動が妨げられる。モータが回転するときには逆誘起電流が発生するが、ステップモータ６５に過大な負荷が加えられ正常な駆動ができない場合には逆誘起電流波形が乱れる。この逆誘起電流波形の差異を検出したところでステップモータ６５への駆動パルス入力を停止する。

なお、第１カム２０は、どの回転位置においても逆回転可能になるような形状としている。具体的には、図９，１０に示すように、フィンガー押圧部２１ｂ，２１ｃそれぞれの頂部から円弧部２３の接線となる斜面部２５を形成している。この斜面部２５を設けることにより、フィンガー４０〜４６の各軸部と係合することなく逆回転が可能となる。

また、第１カム２０は、逆回転において第２カム３０を押動し、第２カム３０とフィンガー４６の軸部とが係合した状態において、他のフィンガーを押動しない初期状態位置となるような形状に形成されている。

従って、初期状態から駆動開始して停止したいときに、第２カム３０のみを初期状態位置にした後、その位置から第１カム２０を逆回転すると第２カム３０も押動されて逆回転するが、第２カム３０と流動方向末端のフィンガー４６とが係合してそれ以上回転できなくなる。するとステップモータ６５に過大な負荷がかかることから、ステップモータ６５が回転するときに発生する逆誘起電流波形が乱れる。この逆誘起電流波形の差異を検出したところでステップモータ６５への駆動パルス入力を停止する。このようにして第１カム２０が停止した状態とき、第１カム２０及び第２カム３０は初期状態位置となり、チューブ５０の閉塞を開放した状態を維持することができる。

また、マイクロポンプの駆動途中で意図的に停止、または停止状態が一定時間以上継続したことを検出し、前述の実施形態９または実施形態１０で記載したように第１カム２０及び第２カム３０を初期状態に復帰させることができる。

このようにすれば、特別な操作をすることなく第１カム２０及び第２カム３０を初期状態に自動的に復帰させることができ、第１カム２０及び第２カム３０それぞれがフィンガーによるチューブ閉塞を開放する初期状態を維持し、チューブ５０を同じ位置で押圧し続けることによりチューブ５０が変形したままとなり、流体の流動ができなくなったり、初期形状に復帰しないことにより所定の流動量が得られないというような課題を解決することができる。

本発明のマイクロポンプ１０は、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。また、マイクロポンプ単独で、上述のような液体の流動、供給に利用することができる。
また、小型化が可能で、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、特に生体内に装着し、新薬の開発、治療などの医療用に好適である。

実施形態１に係るマイクロポンプの一部を示す平面図。 図１のＡ−Ｐ−Ａ’切断面を示す部分断面図。 図１のＢ−Ｂ切断面を示す部分断面図。 実施形態１に係る液体輸送機構の第２の状態の一部を表す部分平面図。 実施形態１に係る液体輸送機構の第３の状態の一部を表す部分平面図。 実施形態２に係る液体輸送機構の第２の状態の一部を表す部分平面図。 図６の部分断面図。 実施形態２に係る液体輸送機構の第３の状態の一部を表す部分平面図。 実施形態１０に係る第１カム及び第２カムの初期状態を示す部分平面図。 実施形態１０に係る第２カムのみが初期状態位置まで回転された状態を示す部分平面図。

符号の説明

１０…マイクロポンプ、２０…第１カム、２７…回転位置検出マークとしての貫通孔、３０…第２カム、４０〜４６…フィンガー、５０…チューブ、８０…第１検出器としての光検出素子、９０…第２検出器としての光検出素子。

Claims (16)

1. 弾性を有するチューブと、該チューブを円弧状に装着するチューブ案内溝を有するチューブ枠と、
   前記チューブ案内溝の円弧の中心と回転中心が一致し、且つ正逆回転可能なモータに連動するカム駆動車と、
   前記カム駆動車の中心軸に軸止され外周部にフィンガー押圧部を有する第１カムと、
   前記カム駆動車の中心軸に回動可能に軸支され外周部にフィンガー押圧部を有する第２カムと、
   前記チューブと前記第１カム及び前記第２カムそれぞれのフィンガー押圧部との間に前記回転中心から放射状に介設される複数のフィンガーと、を備え、
   前記第１カムが順方向に回転するときに、前記第１カムが前記第２カムを同方向に押動回転して、前記第１カム及び前記第２カムそれぞれのフィンガー押圧部により前記複数のフィンガーを順次押圧し、前記複数のフィンガーにより前記チューブを液体の流入側から流出側に向かって順次閉塞、開放を繰り返し、液体を連続流動する第１の状態と、
   前記第１の状態から前記第２カムのフィンガー押圧部が前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置を検出した時点で前記第１カムのみを逆方向に回転させる第２の状態と、
   前記第２の状態から前記第１カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置を検出した時点で前記第１カムの回転を停止する第３の状態と、
   を有し、
   前記第３の状態から入力される駆動命令により前記第１の状態を継続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、
   前記第１カムが回転位置検出マークを有し、
   前記第１の状態から前記第２カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記回転位置検出マークが到達したことを検出する第１検出器と、
   前記第２の状態から前記第１カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記回転位置検出マークが到達したことを検出する第２検出器と、
   を備えていることを特徴とするマイクロポンプ。
3. 請求項２に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記第２のカムが回転位置検出マークを有し、
   前記第１の状態から前記第２カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記第２カムの回転位置検出マークが到達したことを検出する第３検出器を、
   備えていることを特徴とするマイクロポンプ。
4. 請求項２に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記第２の状態から前記第１検出器にて検出した前記第１カムの位置から、前記第１カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記第１カムが到達するまでに必要な駆動パルス数を前記モータに加え、前記モータを停止す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、
   前記第２の状態から前記第３検出器にて検出したときの前記第１カムの位置から、前記第１カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置に前記第１カムが到達するまでに必要な駆動パルス数を前記モータに加え、前記モータを停止することを特徴とするマイクロポンプ。
6. 請求項３または５に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記第１カムまたは前記第２カムに設けられる回転位置検出マークが光透過孔または光反射部材であって、
   前記第１検出器または前記第２検出器または前記第３検出器のいずれかが、光検出素子であることを特徴とするマイクロポンプ。
7. 請求項３に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記第１カムまたは前記第２カムに設けられる回転位置検出マークが導電性部材または導電性を有する弾性部材であって、
   前記第１検出器または前記第２検出器または前記第３検出器のいずれかが、導電性を有する弾性部材または導電性部材であって、
   前記導電性部材と前記弾性部材とが接続することにより前記第１カムまたは前記第２カムの回転位置を検出することを特徴とするマイクロポンプ。
8. 請求項３に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記第１カムまたは前記第２カムに設けられる回転位置検出マークが磁石またはホール素子であって、
   前記第１検出器または前記第２検出器または前記第３検出器のいずれかが、ホール素子または磁石であることを特徴とするマイクロポンプ。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のマイクロポンプにおいて、
   前記マイクロポンプの停止状態が一定時間以上継続したことを検出し、前記第１の状態と前記第２の状態と前記第３の状態の動作を行い、前記第１カム及び前記第２カムそれぞれが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置で停止することを特徴とするマイクロポンプ。
10. 請求項３に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記第１の状態から前記第１カムが１回転する時間を前記第１検出器、前記第２検出器、前記第３検出器のいずれかにて検出す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、
    前記第１カムが１回転する時間を検出し、その検出結果を出力する通信装置をさらに備えることを特徴とするマイクロポンプ。
12. 弾性を有するチューブと、該チューブを円弧状に装着するチューブ案内溝を有するチューブ枠と、前記チューブ案内溝の円弧の中心と回転中心が一致し、且つ正逆回転可能なモータに連動するカム駆動車と、前記カム駆動車の中心軸に軸止され外周部にフィンガー押圧部を有する第１カムと、前記カム駆動車の中心軸に回動可能に軸支され外周部にフィンガー押圧部を有する第２カムと、前記チューブと前記第１カム及び前記第２カムそれぞれのフィンガー押圧部との間に前記回転中心から放射状に介設される複数のフィンガーと、を備え、前記第１カムが順方向に回転するときに、前記第１カムが前記第２カムを同方向に押動回転して、前記第１カム及び前記第２カムそれぞれのフィンガー押圧部により前記複数のフィンガーを順次押圧し、前記複数のフィンガーにより前記チューブを液体の流入側から流出側に向かって順次閉塞、開放を繰り返し、液体を連続流動する第１の状態と、前記第１の状態から前記第２カムのフィンガー押圧部が前記複数のフィンガーの押圧を開放する位置を検出した時点で前記第１カムのみを逆方向に回転させる第２の状態と、前記第２の状態から前記第１カムが前記複数のフィンガーによるチューブ閉塞を開放する位置を検出した時点で前記第１カムの回転を停止する第３の状態と、を有するマイクロポンプであって、
    通信装置を備え、
    前記第２の状態及び前記第３の状態における位置を外部検出器にて検出し、
    前記通信装置を介して検出結果を入力し、前記第１の状態から前記第３の状態の動作をすることを特徴とするマイクロポンプ。
13. 弾性を有するチューブと、該チューブを円弧状に装着するチューブ案内溝を有するチューブ枠と、
    前記チューブ案内溝の円弧の中心と回転中心が一致し、且つ正逆回転可能なモータに連動するカム駆動車と、
    前記カム駆動車の中心軸に軸止され外周部にフィンガー押圧部を有する第１カムと、
    前記カム駆動車の中心軸に回動可能に軸支され外周部にフィンガー押圧部を有する第２カムと、
    前記チューブと前記第１カム及び前記第２カムそれぞれのフィンガー押圧部との間に前記回転中心から放射状に介設される複数のフィンガーと、を備え、
    前記第１カムが１回転するために要するモータのパルス数と、前記複数のフィンガーが前記チューブを押圧しない初期状態から第１カムが前記第２カムに当接するために要するパルス数と、起動から停止まで駆動した総パルス数から、駆動停止時の第１カム、第２カムの位置及び第１カム、第２カムを前記初期状態にするために要するパルス数を算出し、前記モータを正転、逆転することにより前記初期状態を形成することを特徴とするマイクロポンプ。
14. 請求項１３に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記初期状態から前記チューブを液体の流入側から流出側に向かって順次閉塞、開放を繰り返して前記第１カムが所定の回転数に達するまで連続駆動した後、
    前記第２カムが前記初期状態に達するまでの駆動パルス数を追加入力し、その後、前記第１カムを逆回転させ前記初期状態の位置に達するために必要な駆動パルス数を入力して前記モータを停止することを特徴とするマイクロポンプ。
15. 請求項１３に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記初期状態から前記チューブを液体の流入側から流出側に向かって順次閉塞、開放を繰り返して前記第１カムが所定の回転数に達するまで連続駆動した後、
    前記第２カムが前記初期状態に達するまでの駆動パルス数を追加入力し、その後、前記モータを逆回転させて前記第２カムと流動方向末端のフィンガーとが係合してモータ負荷過大になり前記モータが回転できなくなったことを検出し、前記モータを停止して前記初期状態を形成することを特徴とするマイクロポンプ。
16. 請求項１３ないし請求項１５のいずれか一項に記載のマイクロポンプにおいて、
    前記マイクロポンプの駆動途中で停止させたとき、または停止状態が一定時間以上継続したことを検出し、各前記駆動パルス数から前記モータを正転、逆転することにより前記初期状態を形成することを特徴とするマイクロポンプ。

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