JP5532862B2 - 流体輸送装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のフィンガーによりチューブの圧閉及び開放を繰り返して流体を輸送する流体輸送装置に関する。

液体を低速で輸送する装置として蠕動駆動方式の流体輸送装置がある。蠕動駆動方式の一つとして、カム駆動手段の回転により弾性を有するチューブを複数のフィンガーにより流体の上流側から下流側に向かって順次押圧していくものがある。このような蠕動駆動方式の流体輸送装置では、フィンガーによる押し圧力でチューブ内部及び外部の損傷が発生することがある。また、チューブを含め構成部品が標準寸法より小さい場合には、チューブを圧閉できないことがあり、標準寸法より大きい場合には、チューブを圧閉する際に過剰な負荷がカム駆動手段にかかり停止してしまうことがある。

そこで、これらフィンガーのチューブとの当接部にピンチフィンガーを設けることや、凸状突起部を設けることにより、チューブの損傷防止やカム駆動力の低減を図ることが提案されている（例えば、特許文献１）。

特表２００１−５１５５５７号公報（第３図、第４図）

このような特許文献１による構成では、フィンガーにピンチフィンガーをさらに設けている。このフィンガーは、フィンガー本体のスロット内部にピンチフィンガーと、ピンチフィンガーを付勢するコイル状のバネと、を有して構成している。このような構成では、フィンガーの構成部品が多く、複雑な構成となり、生体に装着し薬液を注入するような小型の流体輸送装置には適さない。

また、フィンガーのチューブ側当接面に凸状突起部を設ける構造では、構造は簡単になるが、フィンガーの寸法が固定的であるため、その効果は限定的である。

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］本適用例に係る流体輸送装置は、弾性を有するチューブと、前記チューブの位置を規制するチューブ規制部と、前記チューブと離間して配設される回転可能なカムと、前記チューブと前記カムの間に配設され、前記カムの回転に従い前記チューブ規制部に向かって進退可能な複数のフィンガーと、前記複数のフィンガーと前記カムの少なくとも一方に具えられ、前記複数のフィンガーの進退方向に変形可能な弾性部と、を有し、前記複数のフィンガーが、前記チューブを流体の上流側から下流側へ順次押圧して、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。

本適用例によれば、フィンガーとカムの少なくとも一方に、複数のフィンガーの進退方向に変形可能な弾性部を具えている。この弾性部により、フィンガーまたはカムをチューブ圧閉の標準寸法よりもチューブ規制部に近づけるように配設すれば、チューブを含むチューブ圧閉量（つぶし量）を決定する構成部品が標準寸法より小さい場合においてもチューブを確実に圧閉することができる。

また、構成部品が標準寸法より大きい場合には、弾性部が変形して過剰な負荷を吸収することで、チューブ内部及び外部の損傷を防止することができると共に、チューブを圧閉する際に過剰な負荷がカムにかかることがなく、カムの駆動が停止してしまうことがない。さらに、このような構成では構造を簡単にでき、小型化を実現できる。

［適用例２］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記カムが、前記複数のフィンガーのそれぞれを前記チューブ規制部に向かって押動する複数のカム体を有し、前記弾性部が弾性部材であって、前記カム体が、前記弾性部材により前記複数のフィンガーの進退方向に移動可能であることが好ましい。

このようにすれば、これらカム体を弾性部材によりチューブ規制部に向かって常時押圧しているために、構成部品が標準寸法より小さい場合にチューブを確実に圧閉することができ、大きい場合には、弾性部材が変形して過剰な負荷を吸収することで、チューブ内部及び外部の損傷を防止することができる。

また、チューブを圧閉する際、標準寸法よりチューブの圧閉量（つぶし量）が増加した場合、カムにかかる負荷が急激に増加し、カムが駆動停止してしまうことがある。しかし、弾性部材が変形しこの過剰な負荷を吸収し、負荷を一定範囲に収めることができるので、カムが駆動途中で停止することを防止できる。

なお、弾性部材は、各カム体に対して共通の一つであっても、各カム体に対して個別に具える構成としてもよい。

［適用例３］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記弾性部が、前記複数のフィンガーにより前記チューブを圧閉するまで押動させる前記カムの圧閉領域に形成されていることが好ましい。

このようにすれば、構成部品が標準寸法より大きい場合に、弾性部が変形して過剰な加負荷を吸収する。従って、上記適用例と同様な効果が得られると共に、一つのカム体に複数の弾性部を一体で形成できるため、備品数を減じて構造をより簡単にすることができる。

［適用例４］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記弾性部が、前記複数のフィンガーの前記チューブとの当接側端部、または前記カムとの当接側端部に装着された弾性部材であることが好ましい。

このような構成において、弾性部材を含むフィンガー長さをチューブ圧閉の標準寸法よりもチューブ規制部に近づけるように配設すれば、他の構成部品が標準寸法より小さい場合においてもチューブを確実に圧閉することができ、構成部品が標準寸法より大きい場合には、弾性部材が変形して過剰な負荷を吸収することで、カムに弾性部または弾性部材を設ける構造と同様な効果を得ることができる。

また、フィンガーに弾性部材を装着する構造のため、カムの構成を単純化することが可能で、コスト低減にも効果がある。

さらに、弾性部材を装脱可能にすれば、各構成部品が標準寸法より大きくずれてしまった場合には、ずれ量に応じた寸法の弾性部材に替え、チューブ圧閉量を適切に調整することもできる。

［適用例５］上記適用例に係る流体輸送装置は、前記弾性部が、前記複数のフィンガーの前記チューブとの当接部、または前記カムとの当接部に形成されていることが好ましい。

このようなフィンガーは、剛性の高い材料と弾性を有する材料との２色成形法で形成することができることから、構造をより簡単にできる他、フィンガーを弾性部を含めて高精度で形成することができる。また、２色成形法とすれば、チューブとの当接部またはカムとの当接部の表面を、切削加工等で加工する場合よりも滑らかに形成することができ、チューブ及びカムとの滑り摩擦を低減できることから、チューブとの摩擦負荷、及びカムとの滑り摩擦負荷を低減できる。

実施形態１の第１実施例に係る流体輸送装置の主たる構成を示す平面図。 図１のＡ−Ｐ−Ａ切断面を示す断面図。 実施形態１の第１実施例に係るカムの構成及び流体流動作用の一状態を表す部分平面図。 図３のＢ−Ｐ−Ｂ切断面を示す部分断面図。 実施形態１の第２実施例に係るカムの構成及び流体流動作用の一状態を表す部分平面図。 図５のＤ−Ｐ−Ｄ切断面を示す部分断面図。 実施形態２の第１実施例に係るカムの構成及び流体流動作用の一状態を表す部分平面図。 図７のＥ−Ｐ−Ｅ切断面を示す部分断面図。 実施形態２の第２実施例に係るカムの構成及び流体流動作用の一状態を表す部分平面図。 実施形態３の第１実施例に係るフィンガーを示す断面図。 実施形態３の第２実施例に係るフィンガーを示す断面図。 実施形態３の第３実施例に係るフィンガーを示す断面図。 実施形態３の第４実施例に係るフィンガーを示す断面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
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・第１実施例）

まず、図１、図２を参照して流体輸送装置の構成について説明する。
図１は、実施形態１の第１実施例に係る流体輸送装置の主たる構成を示す平面図、図２は、図１のＡ−Ｐ−Ａ切断面を示す断面図である。本実施形態に係る流体輸送装置１０は、チューブユニット１１を制御ユニット１２に形成される空間内にスライド装着し、固定枠１３によって制御ユニット１２に圧接するよう螺子９０を用いて着脱可能に固定して構成されている。

チューブユニット１１は、流体を収容するリザーバー１４と、弾性を有するチューブ５０と、複数のフィンガー４０〜４６と、これらを収容する第１チューブ枠５５と第２チューブ枠５６とから構成されている。
なお、本実施形態では、リザーバー１４とチューブ５０とは中空成形法によって一体に形成する構成を例示しており、共に弾性を有する材料からなる。

チューブ５０は、第１チューブ枠５５に形成されたチューブ案内溝５５ｂに装着されている。チューブ案内溝５５ｂの一部は、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、カム２０の回転中心Ｐから円弧状に形成されている。この円弧形成領域は、フィンガー４０〜４６によるチューブ５０の圧閉領域である。チューブ５０の流出口部５３は、チューブユニット１１及び固定枠１３を貫通して外部に延在される。

フィンガー４０〜４６は、カム２０の回転中心Ｐから等間隔で放射状に配列されている。フィンガー４０〜４６は、第１チューブ枠５５に形成されたフィンガー案内溝５５ａに挿着されている。フィンガー４０〜４６のそれぞれの形状は、同じ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２、参照）。

フィンガー４３は、棒状の軸部４３ａと、軸部４３ａの一方の端部に鍔状に形成されるチューブ押圧部４３ｂと、他方の端部に半球状に形成されるカム当接部４３ｃとから構成されており、本実施形態では金属材料からなる。チューブ押圧部４３ｂは、チューブ案内溝５５ｂ内に突出してチューブ５０に近接する位置に、カム当接部４３ｃは、チューブユニット１１からカム２０に近接する位置に突出されている。

フィンガー４０〜４６は、チューブ５０とカム２０との間にあって、カム２０の回転中心Ｐ方向からチューブ案内溝５５ｂの外側側壁であるチューブ規制部５５ｃに向かって進退可能である。なお、図２は、フィンガー４３がチューブ５０の流体流動部５１を圧閉した状態を表している。

なお、本実施形態は、生体に装着して薬液を生体に注入することに好適な流体輸送装置であって、例えば、チューブ５０の外径が１ｍｍ〜２ｍｍ程度、カム２０の外径が７ｍｍ〜１０ｍｍ程度の小型の輸送装置に適用もできる。

そして、リザーバー１４には、セプタム９５が設けられている。セプタム９５の一端は、固定枠１３から外部に覗くように配設されており、薬液を補充可能な構成としている。

制御ユニット１２は、カム２０と、伝達車１１０と、ローター１２０と、駆動源としての振動体１３０と、図示しない電源（小型電池）と、振動体１３０の駆動制御を行う制御回路と、これらを保持する第１機枠１５と第２機枠１６とから構成されている。

カム２０は、カム車軸２５と、カム車軸２５に軸止されるカム歯車２６とカム案内軸２７と、カム案内軸２７の軸部２７ａに嵌着される弾性部材としての弾性リング２９と、弾性リング２９の外周部に装着される第１カム体２１と第２カム体２２と第３カム体２３と第４カム体２４と、これらカム体の厚さ方向への移動を規制するカム体保持板２８と、から構成され、第１機枠１５及び第２機枠１６とによって軸支されている。なお、弾性リング２９はゴム系材料を用いることが好ましい。

伝達車１１０は、ピニオン１１３が形成された伝達車軸１１１と、伝達車軸１１１に軸止された伝達歯車１１２と、から構成され、第１機枠１５及び第２機枠１６とによって軸支されている。

ローター１２０は、ローター軸１２１と、ローター軸１２１に軸止されるピニオン１２２とから構成され、第１機枠１５及び第２機枠１６とによって軸支されている。

振動体１３０は、圧電素子１３１と、腕部１３２と、ローター軸１２１に当接される凸部１３３と、から構成されている。振動体１３０は、第１機枠１５に植立された固定軸１３５に腕部１３２を螺子等で螺着固定される。なお、振動体１３０の構成及び駆動は、特許第３９７２６０８号公報（図３、図４、参照）に記載の振動体が適合できるので説明を省略する。

第１機枠１５の外側（図示、下側）には第３機枠１７、第２機枠１６の外側（図示、上側）には第４機枠１８が固定されており、第３機枠１７と第４機枠１８とを含めて制御ユニット１２が構成されている。そして、チューブユニット１１は、第３機枠１７と第４機枠１８の間に形成される空間内にスライド挿着される。

次に、振動体１３０からカム２０に至る回転力の伝達について説明する。振動体１３０の凸部１３３の楕円振動により、ローター１２０を時計回りに回転させ、ローター１２０の回転力は、ピニオン１２２から伝達歯車１１２、ピニオン１１３を介してカム歯車２６に所定の減速比で伝達され、カム２０が時計回りに回転する。

続いて、図３、図４を参照して、第１実施例に係るカム２０の構成の詳細と流体流動作用について説明する。
図３は、本実施例に係るカムの構成及び流体流動作用の一状態を表す部分平面図、図４は、図３のＢ−Ｐ−Ｂ切断面を示す部分断面図である。カム２０は、第１カム体２１と第２カム体２２と、第３カム体２３と、第４カム体２４とを有し、平面的に互いに間隙を有して配設されている。第１カム体２１は、フィンガーを押動しない解除領域２１ａと、フィンガーを押動していく押動領域２１ｂと、フィンガーによるチューブ５０の流体流動部５１を圧閉する圧閉領域２１ｃとを有している。

また、第２カム体２２も同様に、解除領域２２ａと押動領域２２ｂと圧閉領域２２ｃを有し、第３カム体２３も解除領域２３ａと押動領域２３ｂと圧閉領域２３ｃを有し、第４カム体２４も解除領域２４ａと押動領域２４ｂと圧閉領域２４ｃとを有している。

そして、第１カム体２１には貫通孔２１ｄ，２１ｅが開設され、第２カム体２２には貫通孔２２ｄ，２２ｅ、第３カム体２３には貫通孔２３ｄ，２３ｅ、第４カム体２４には貫通孔２４ｄ，２４ｅが開設されている。第１カム体２１と第２カム体２２と第３カム体２３と第４カム体２４とは、同じ形状を有している。

カム案内軸２７の円盤部２７ｂには、各カム体の平面方向の移動を所定の範囲で規制するカム規制軸３２，３４，３６，３８と、カム回転軸３１，３３，３５，３７とが植立されている。カム案内軸２７への各カム体の装着構造は同じであるため、第１カム体２１を例示して説明する。

第１カム体２１は、カム回転軸３１に貫通孔２１ｄ、カム規制軸３２に貫通孔２１ｅを挿着することで一体で回転可能となる。この際、カム回転軸３１と貫通孔２１ｄとの勘合は第１カム体２１が回転可能な範囲で互いの径差を小さく設定する。また、カム規制軸３２と貫通孔２１ｅとの勘合は、第１カム体２１がカム回転軸３１を回転中心として所定の範囲で回動可能な範囲で径差を設定する。

各カム体は、弾性リング２９を圧縮するように装着されるが、カム回転軸３１に対して貫通孔２１ｄの径差は極めて小さいため、第１カム体２１はほとんど移動しない。しかし、カム規制軸３２に対して貫通孔２１ｅの径は大きいため、第１カム体２１は、弾性リング２９の弾性力によってカム回転軸３１を中心にチューブ規制部５５ｃに近づく方向に、且つ、カム規制軸３２と貫通孔２１ｅとが当接する位置まで回転（移動）される。

この状態で、第１カム体２１の圧閉領域２１ｃの位置は、図３の状態では、フィンガー４４がチューブ５０の流体流動部５１を圧閉するために必要な標準位置よりも僅かにチューブ規制部５５ｃに近づく方向に突出している。この突出量は、チューブ５０の圧閉量（つぶし量）を決定する構成部品の寸法ばらつきを吸収して確実に圧閉可能な量に設定される。そして、カム規制軸３２と貫通孔２１ｅとの径差は、このフィンガー４４の弾性リング２９の弾性力による移動量と標準移動量との差よりも大きく設定される。

ここで、チューブ５０を含んでフィンガー４４及び第１カム体２１の寸法が標準寸法よりも大きい場合には、フィンガー４４が流体流動部５１を圧閉し、なおチューブ規制部５５ｃに近づく。すると、弾性リング２９が弾性変形し、第１カム体２１の圧閉領域２１ｃが回転中心Ｐの方向にカム規制軸３２と貫通孔２１ｅとの径差の分だけ回動する。よって、フィンガー４４もチューブ規制部５５ｃから離間する方向に移動する。なお、流体流動部５１は圧閉された状態である。

このように構成される第１カム体２１の押動領域２１ｂがフィンガー４５，４６を倣動させる場合、弾性リング２９には流体流動部５１を圧閉する方向への押動力があるため、この領域でのフィンガーの移動はほとんどない。
（流体輸送方法）

続いて、本実施例における流体輸送方法について図３を参照して説明する。なお、図１も参照する。カム２０は、振動体１３０によって所定の減速比で時計回りに回転される。図３の状態は、フィンガー４４が、チューブ５０の流体流動部５１を圧閉している。フィンガー４５，４６は、第１カム体２１の押動領域２１ｂにあるため流体流動部５１は完全には圧閉していない。

また、フィンガー４１，４２，４３は、第２カム体２２の解除領域２２ａにあるため流体流動部５１は開放されている。フィンガー４０は押動領域２２ｂにかかり始めている状態で、まだ流体流動部５１は開放状態である。流体流動部５１の圧閉されていない領域には流体が入り込んでいる。

さらにカム２０を時計回りに回転させることにより、フィンガー４０〜４６をカム２０の回転方向に上流側から下流側に向かって、順次、流体流動部５１の圧閉〜開放〜圧閉を繰り返し、流体をカム２０の回転方向に流動する。

この過程で、各フィンガーが流体流動部を圧閉するときに、標準寸法よりも圧閉量が大きい場合（つまり、チューブ規制部５５ｃに標準寸法より近づく場合）に、弾性リング２９が変形してカム体がフィンガーをチューブ規制部５５ｃよりも遠ざける方向に移動し、チューブの押し圧力を一定の範囲内に収めることを可能にしている。

なお、フィンガー４０〜４６はチューブ５０を圧閉後、各カム体の押動力が解除されるとチューブ５０の弾性力によって回転中心Ｐの方向に押し戻される。

本実施例によれば、カム２０が、フィンガー４０〜４６のそれぞれをチューブ規制部５５ｃに向かって押動する第１カム体２１〜第４カム体２４を有し、弾性部材としての弾性リング２９によって第１カム体２１〜第４カム体２４をチューブ規制部５５ｃに向かって常時押圧している。この際、フィンガー４０〜４６がチューブ５０の流体流動部５１を圧閉可能な標準寸法よりも弾性リング２９により押圧する寸法分だけチューブ規制部５５ｃに近づけるように構成部品のばらつき寸法分だけ突出されている。

よって、チューブ５０を含む構成部品が標準寸法より小さい場合に流体流動部５１を確実に圧閉することができ、標準寸法より大きい場合には、弾性リング２９が変形して過剰な負荷を吸収することで、流体流動部５１の内面及びチューブ５０の外面の損傷を防止することができる。

チューブ５０を含んでフィンガー４４及び第１カム体２１の寸法が標準寸法よりも大きい場合、フィンガー４４が流体流動部５１を圧閉し、なおチューブ規制部５５ｃに近づく。チューブ５０を圧閉し、さらに標準寸法より圧閉量（つぶし量）が増加すると、カム２０にかかる負荷が急激に増加し、カム２０が駆動停止してしまうことがある。しかし、弾性リング２９が変形しこの過剰な負荷を吸収するため、この負荷を一定範囲に収めることから、カム２０が駆動途中で停止することを防止できる。また、このことから、駆動源としての振動体１３０を高トルクで駆動させるために大型化する必要がなく、小型化を実現できる。

また、弾性部材として第１カム体２１〜第４カム体２４に対して一つの弾性リング２９を用いることで、部品数を少なくして構成を簡単にできる。また、各カム体それぞれの押動量、押圧力をほぼ一定にすることができる。

さらに、弾性部材に熱伝導性が低い性質を持つ樹脂複合材等を用いることで、チューブ５０とカム２０との熱伝導を抑制することができる。

また、本実施例では、４つの第１カム体２１〜第４カム体２４を有しているが、それぞれが共通であるためカム体の製造負荷が増加せず、組み立て性もよい。

なお、本実施形態では、弾性部材として弾性リング２９を用いているが、第１カム体２１〜第４カム体２４に対応して板状の弾性部材を個別に具える構成としてもよい。
また、弾性部材としては、適度な弾性を有していれば材質は限定されない。

また、本実施例では、カム体の数が４個の場合を例示して説明したが、カム体の数は少なくとも２個以上あればよく、５個にしてもそれ以上であってもよい。
（実施形態１・第２実施例）

続いて、実施形態１の第２実施例について図面を参照して説明する。第２実施例は、前述した第１実施例に対して、複数のカム体をチューブ規制部に向かってスライド可能な構成にしていることを特徴としている。よって、第１実施例との相違箇所を中心に説明する。なお、同じ機能を有する部分には第１実施例と同じ符号を附している。

図５は、実施形態１の第２実施例に係るカムの構成及び流体流動作用の一状態を表す部分平面図、図６は、図５のＤ−Ｐ−Ｄ切断面を示す部分断面図である。カム２０は、第１カム体２１と、第２カム体２２と、第３カム体２３と、第４カム体２４と、を平面的に互いに間隙を有して配設されている。第１カム体２１は、フィンガーを押動していく押動領域２１ｂと、フィンガーによりチューブ５０の流体流動部５１を圧閉する圧閉領域２１ｃとを有している。

また、第２カム体２２も同様に、押動領域２２ｂと圧閉領域２２ｃを有し、第３カム体２３も押動領域２３ｂと圧閉領域２３ｃを有し、第４カム体２４も押動領域２４ｂと圧閉領域２４ｃを有している。なお、カム案内軸２７の円盤部２７ｂの外周部２７ｇが、第１実施例（図３、参照）の各カム体の解除領域２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａに相当する。

そして、第１カム体２１には長穴２１ｆ、第２カム体２２には長穴２２ｆ、第３カム体２３には長穴２３ｆ、第４カム体２４には長穴２４ｆが、各カム体の裏面側（カム案内軸２７の円盤部２７ｂに対向する面）から開設されている。第１カム体２１と第２カム体２２と第３カム体２３と第４カム体２４とは、同じ形状を有している。

長穴２１ｆ，２２ｆ，２３ｆ，２４ｆはそれぞれ、回転中心Ｐからチューブ規制部５５ｃに向かって等間隔で放射状（つまり、フィンガーの進退方向）に開設されている。そして、これら長穴は、回転中心Ｐと各カム体の圧閉領域２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ，２４ｃの範囲内に長方形で開設される。

カム案内軸２７の円盤部２７ｂには、長穴２１ｆ，２２ｆ，２３ｆ，２４ｆそれぞれに対向する突起部２７ｃ，２７ｄ，２７ｅ，２７ｆが形成されている。これらの突起部も長方形であって、回転中心Ｐからチューブ規制部５５ｃに向かって等間隔で放射状（つまり、フィンガーの進退方向）に形成されている。突起部２７ｃ，２７ｄ，２７ｅ，２７ｆと、長穴２１ｆ，２２ｆ，２３ｆ，２４ｆとの寸法関係は、各カム体がスライド可能な最小限の間隙を有する幅とし、長さ方向は、各カム体が所定の範囲内でスライド可能な長差を設定する。この長さ方向の寸法関係について第１カム体２１を例示して説明する。

第１カム体２１は、弾性リング２９の弾性力によってチューブ規制部５５ｃに近づく方向に、且つ、突起部２７ｃと長穴２１ｆとが当接する位置まで押圧される。この状態で、第１カム体２１の圧閉領域２１ｃの位置は、図５の状態では、フィンガー４４がチューブ５０の流体流動部５１を圧閉するために必要な標準位置よりもチューブ規制部５５ｃに近づく方向に構成部品のばらつき寸法分だけ突出されている。そして、突起部２７ｃと長穴２１ｆとの長差は、このフィンガー４４の移動量と標準移動量との差よりも大きく設定される。

フィンガー４４が流体流動部５１を圧閉し、さらにチューブ規制部５５ｃに近づく場合には、弾性リング２９が弾性変形し、第１カム体２１が回転中心Ｐの方向に移動する。よって、フィンガー４４もチューブ規制部５５ｃから離間する方向に移動する。この際、流体流動部５１は圧閉された状態である。

なお、第１カム体２１の押動領域２１ｂがフィンガー４５，４６を倣動させる場合、弾性リング２９には流体流動部５１を圧閉する押動力があるため、この領域での第１カム体２１はほとんど移動しない。

なお、第２実施例による流体輸送装置１０の流体輸送作用は、前述した第１実施例と同様であるため説明を省略する。

よって、第２実施例においても、カム体の構成は異なるものの第１実施例と同様な効果が得られる。
（実施形態２・第１実施例）

続いて、実施形態２について図面を参照して説明する。実施形態２は、前述した実施形態１が、弾性リングにより各カム体をフィンガーの進退方向に移動可能な構成にしていることに対して、カム体に弾性部を形成していることに特徴を有している。従って、実施形態１との相違箇所を中心に説明する。同じ機能を有する部分には実施形態１と同じ符号を附している。

図７は、実施形態２の第１実施例に係るカムの構成及び流体流動作用の一状態を表す部分平面図、図８は、図７のＥ−Ｐ−Ｅ切断面を示す部分断面図である。カム２２０は、カム車軸２５に軸止されるカム体１４０と、カム歯車２６とによって構成されている。カム体１４０は、外周側面方向に４箇所のカム面を有し、それぞれが解除領域１４１と押動領域１４２と圧閉領域１４３、解除領域１４４と押動領域１４５と圧閉領域１４６、解除領域１４７と押動領域１４８と圧閉領域１４９、解除領域１５０と押動領域１５１と圧閉領域１５２と、が形成されている。

そして、圧閉領域１４３には半島状の押動部１５５、圧閉領域１４６には半島状の押動部１５６、圧閉領域１４９には半島状の押動部１５７、圧閉領域１５２には半島状の押動部１５８が形成されている。これら半島状の押動部１５５〜１５８は、片持ち梁状の弾性部を形成し、フィンガーの進退方向に撓むことが可能な構成となっている。

押動部１５５〜１５８は、フィンガー４０〜４６を押動しない状態にあるときには撓みがなく、フィンガー４０〜４６がチューブ５０の流体流動部５１を圧閉するために必要な標準位置よりもチューブ規制部５５ｃに近づく方向に構成部品のばらつき寸法分だけ突出されている。

チューブ５０を含んでフィンガー４４及びカム体１４０の寸法が標準寸法よりも大きい場合、フィンガー４４が流体流動部５１を圧閉し、なおチューブ規制部５５ｃに近づく。すると、フィンガー４４が流体流動部５１を圧閉し、なおチューブ規制部５５ｃに近づく場合には、押動部１５５〜１５８が回転中心Ｐ方向に撓み、フィンガー４０〜４６もチューブ規制部５５ｃから離間する方向に移動し、過剰な負荷を吸収する。この際、流体流動部５１は圧閉された状態である。

なお、フィンガー４０〜４６が、カム２２０の押動領域１４２，１４５，１４８，１５１に当接している場合、押動部１５５〜１５８はほとんど撓まないか、撓みは無視できる程度であるため、フィンガー４０〜４６の押動量にはほとんど影響しない。

このようにすれば、チューブ５０及びフィンガー４０〜４６が標準寸法よりも小さい場合には、押動部１５５〜１５８の撓みはなく、フィンガー４４がチューブ５０の流体流動部５１を圧閉するために必要な標準位置よりも僅かにチューブ規制部５５ｃに近づく方向に突出しているため確実に流体流動部５１の圧閉と開放を行うことができ、チューブ５０、フィンガー４０〜４６及びカム体１４０が標準寸法よりも大きい場合には、弾性部としての押動部１５５〜１５８が変形して過剰な負荷を吸収する。

従って、前述した実施形態１と同様な効果が得られる。また、一つのカム体１４０に弾性部としての押動部１５５〜１５８を一体で形成できるため、備品数を少なくして構造をより簡単にすることができる。
（実施形態２・第２実施例）

続いて、実施形態２の第２実施例について図面を参照して説明する。第２実施例は、前述した第１実施例が、弾性部としてカム体に片持ち梁状の押動部を形成していることに対して、両持ち梁を形成していることに特徴を有している。従って、第１実施例との相違箇所を中心に説明する。なお、第１実施例と共通部分には同じ符号を附している。

図９は、実施形態２の第２実施例に係るカムの構成及び流体流動作用の一状態を表す部分平面図である。なお、断面構造は第１実施例（図８、参照）と同じであるため省略する。カム体１４０は、外周側面方向に４箇所のカム面を有し、それぞれに解除領域１４１と押動領域１４２と圧閉領域１４３、解除領域１４４と押動領域１４５と圧閉領域１４６、解除領域１４７と押動領域１４８と圧閉領域１４９、解除領域１５０と押動領域１５１と圧閉領域１５２と、が形成されている。

そして、圧閉領域１４３と回転中心Ｐとの間に長孔１６０、圧閉領域１４６と回転中心Ｐとの間に長孔１６１、圧閉領域１４９と回転中心Ｐとの間に長孔１６２、圧閉領域１５２と回転中心Ｐとの間に長孔１６３が開設されている。これら長孔１６０〜１６３を開設することによって、各圧閉領域と各解除領域とにわたる両持ち梁状の弾性部１６５〜１６８が形成される。

ここで、カム２２０がフィンガー４０〜４６を押動しない状態では、弾性部１６５〜１６８には撓みがなく、圧閉領域１４３，１４６，１４９，１５２は、フィンガー４０〜４６がチューブ５０の流体流動部５１を圧閉するために必要な標準位置よりもチューブ規制部５５ｃに近づく方向に構成部品のばらつき寸法分だけ突出されている。

圧閉領域１４３，１４６，１４９，１５２により、フィンガー４０〜４６が流体流動部５１を圧閉し、さらにチューブ規制部５５ｃに近づく場合には、弾性部１６５〜１６８が回転中心Ｐ方向に撓み、フィンガー４０〜４６もチューブ規制部５５ｃから離間する方向に移動し、過剰な負荷を吸収する。この際、流体流動部５１は圧閉された状態である。

なお、フィンガー４０〜４６が、カム２２０の押動領域１４２，１４５，１４８，１５１に当接している場合、弾性部１６５〜１６８はほとんど撓まないか、撓みは無視できる程度であるため、フィンガー４０〜４６の押動量にはほとんど影響しない。

よって、上述した第２実施例の構成でも、第１実施例と同様な効果が得られる。また、第１実施例（図７、参照）の押動部１５５〜１５８のように、半島状に突出せずに弾性部１６５〜１６８で連続した形態のため、圧閉領域１４３，１４６，１４９，１５２の位置精度がよいという効果もある。
（実施形態３・第１実施例）

続いて、実施形態３について図面を参照して説明する。前述した実施形態１が弾性部として弾性リング２９を用いていることに対して、実施形態３は、フィンガーに弾性部を設けていることを特徴とする。フィンガー４３を例示して説明する。
図１０は、実施形態３の第１実施例に係るフィンガーを示す断面図である。なお、図７も参照する。フィンガー４３は、軸部４３ａと、軸部４３ａの一方の端部に装着されるキャップ状の弾性部材６０と、から構成されている。

軸部４３ａは、一方の端部に半球状のカム当接部４３ｃ、他方の端部に鍔部４３ｄが形成されている。弾性部材６０は、チューブ５０よりも硬度が高い材料により成形されており、チューブ５０を圧閉するためには十分な硬度を有し、圧閉後にさらに加重が加えられたときには変形する硬度を有している。

弾性部材６０は開口部６１を有し、開口部６１の開口径は鍔部４３ｄの外径よりも小さく設定され、装着する際は弾性部材６０の弾性を利用して押し込むことで装着可能である。

フィンガー４３の弾性部材６０を含む総長さは、実施形態１（図３、参照）のフィンガー４３を標準長さとしたときに、チューブ５０の流体流動部５１を圧閉するために必要な標準長さよりも僅かに長く設定されている。つまり、チューブ５０及びカム体のばらつき寸法分だけ長く設定される。

なお、本実例では、カム体の形状は、実施形態２（図７、図９、参照）のカム体１４０から弾性部を除去した単純形状でよい。よって、第１実施例のカム体をカム体１４０と置き換えて表し説明する。

フィンガー４３が流体流動部５１を圧閉し、なおチューブ規制部５５ｃに近づく場合には、弾性部材６０が軸方向に変形し、過剰な負荷を吸収する。この際、流体流動部５１は圧閉された状態である。

なお、フィンガー４３が、カム体１４０の押動領域１４２に当接している場合、弾性部材６０はほとんど変形しないか、変形は無視できる程度であるため、フィンガー４３の押動量にはほとんど影響しない。

よって、構成部品が標準寸法よりも小さい場合には、弾性部材６０の変形はなく、チューブ５０及びカム体１４０のばらつき寸法分だけ長く設定されているため確実に流体流動部５１の圧閉と開放を行うことができ、標準寸法より圧閉量（つぶし量）が大きい場合には、弾性部材６０が変形して過加重を吸収する。

従って、前述した実施形態１，２と同様な効果が得られる。また、カム体１４０は、一枚の板部材で形成でき、フィンガーにも弾性部材６０が装着されるだけの構成のため形状を単純化し、備品数が少なく構造をより簡単にすることができ、コスト低減にも寄与する。

また、弾性部材６０をゴム系の材料を射出成形法で形成すれば、チューブ５０の外面の損傷を抑制することができるという効果がある。
（実施形態３・第２実施例）

次に、実施形態３の第２実施例について図面を参照して説明する。第２実施例は、前述した第１実施例に対して弾性部材の形状が異なるため、第１実施例（図１０、参照）との相違箇所を説明する。なお、第１実施例との共通部分には同じ符号を附している。

図１１は、第２実施例に係るフィンガーを示す断面図であり、フィンガー４３を例示している。図７も参照する。弾性部材６０には、開口部６１と、鍔部４３ｄに装着した状態で鍔部４３ｄとの間に空隙６２が形成されている。そして、弾性部材６０の端面は、僅かに凸状に膨らんでいる。

フィンガー４３の弾性部材６０を含む総長さは、実施形態１（図３、参照）のフィンガー４３を標準長さとしたときに、チューブ５０の流体流動部５１を圧閉するために必要な標準長さよりも僅かに長く設定されている。つまり、チューブ５０及びカム体１４０のばらつき寸法分だけ長く設定される。

フィンガー４３が流体流動部５１を圧閉し、なおチューブ規制部５５ｃに近づく場合には、弾性部材６０が軸方向に変形し、過剰な負荷を吸収する。この際、流体流動部５１は圧閉された状態である。

なお、フィンガー４３が、カム体１４０の押動領域１４２に当接している場合、弾性部材６０はほとんど変形しないか、変形は無視できる程度であるため、フィンガー４３の押動量にはほとんど影響しない。

よって、流体流動部５１の圧閉量（つぶし量）が標準寸法か標準寸法よりも小さい場合には、弾性部材６０の変形はなく、チューブ５０及びカム体１４０のばらつき寸法分だけ長く設定されているため確実に流体流動部５１の圧閉と開放を行うことができ、標準寸法より圧閉量（つぶし量）が大きい場合には、弾性部材６０が変形して過剰な負荷を吸収する。

従って、前述した実施形態１，２と同様な効果が得られる。また、弾性部材６０と鍔部４３ｄとの間には空隙６２を設けているため、急激な過負荷に対して単純に弾性部材６０を圧縮変形させるよりも応答速度が速くなるという効果がある。また、このことにより弾性部材６０の材料選択肢が広がるという効果もある。
（実施形態３・第３実施例）

次に、実施形態３の第３実施例について図面を参照して説明する。第３実施例は、前述した実施形態３の第１実施例及び第２実施例に対して、フィンガーのカム当接側に弾性部材を装着していることを特徴としている。第１実施例（図１０、参照）及び第２実施例（図１１、参照）との相違箇所を説明する。なお、第１実施例、第２実施例との共通部分には同じ符号を附している。

図１２は、第３実施例に係るフィンガーを示す断面図であり、フィンガー４３を例示している。なお、図７も参照する。フィンガー４３は、軸部４３ａのカム当接側端部に装着される弾性部材７０と、フィンガー当接側端部に形成されるチューブ押圧部４３ｂと、から構成されている。

弾性部材７０は、半球状のカム当接部７１と軸部７２とから構成され、軸部４３ａに穿設された穴部４３ｅに軸部７２が挿着される。チューブ押圧部４３ｂは、実施形態１（図２、参照）のチューブ押圧部４３ｂと同じ形状をしている。

フィンガー４３の弾性部材７０のカム当接部７１を含む総長さは、実施形態１（図３、参照）のフィンガー４３を標準長さとしたときに、チューブ５０の流体流動部５１を圧閉するために必要な標準長さよりも僅かに長く設定されている。つまり、チューブ５０及びカム体１４０のばらつき寸法分だけ長く設定される。

よって、流体流動部５１の圧閉量（つぶし量）が標準寸法か標準寸法よりも小さい場合には、弾性部材７０の変形はなく、チューブ５０及びカム体１４０のばらつき寸法分だけ長く設定されているため確実に流体流動部５１の圧閉と開放を行うことができ、標準寸法より圧閉量（つぶし量）が大きい場合には、弾性部材７０が変形して過加重を吸収する。

従って、前述した実施形態１，２と同様な効果が得られる。また、弾性部材７０を射出成形法により形成すれば、カム当接部７１の表面を滑らかに形成でき、カム体１４０との摩擦負荷を低減することができる。
（実施形態３・第４実施例）

続いて、実施形態３の第４実施例について図面を参照して説明する。前述した実施形態３の第１実施例〜第３実施例が、弾性部材を軸部に挿着する構成に対して、第４実施例では、フィンガーを軸部とカム当接面側の弾性部材とを２色成形法で一体に形成していることを特徴としている。なお、フィンガー４３を例示して説明する。

図１３は、第４実施例に係るフィンガーの１例を示す断面図である。フィンガー４３は、軸部４３ａと、弾性部材としてのチューブ当接部８０とから形成されている。軸部４３ａのカム当接側端部は半球状のカム当接部４３ｃと、カム当接部４３ｃとは反対側端部に形成される鍔部４３ｄと、鍔部４３ｄから穿設される穴部４３ｆとから構成されている。

軸部４３ａは一次モールドによって成形され、チューブ当接部８０は二次モールドによって成形される。そして、軸部４３ａは比較的硬度が高い樹脂であって、チューブ当接部８０は、軸部４３ａよりも硬度が低く、チューブ５０よりも硬度が高い弾性を有する材料が用いられる。

フィンガー４３のチューブ当接部８０を含む総長さは、実施形態１（図３、参照）のフィンガー４３を標準長さとしたときに、チューブ５０の流体流動部５１を圧閉するために必要な標準長さよりも僅かに長く設定されている。つまり、チューブ５０及びカム体１４０のばらつき寸法分だけ長く設定される。

よって、流体流動部５１の圧閉量（つぶし量）が標準寸法か標準寸法よりも小さい場合には、チューブ当接部８０の変形はなく、チューブ５０及びカム体１４０のばらつき寸法分だけ長く設定されているため確実に流体流動部５１の圧閉と開放を行うことができ、標準寸法より圧閉量（つぶし量）が大きい場合には、弾性を有するチューブ当接部８０が変形して過加重を吸収する。

従って、前述した実施形態１，２と同様な効果が得られる。また、フィンガーを２色成形法により形成することで、前述した２体構成のフィンガーよりも総長さを高精度で形成できる。また、カム当接部４３ｃ及びチューブ当接部８０の表面を滑らかに形成することができることから、カム体１４０との摩擦負荷を低減と、チューブ５０の外表面の損傷を抑制することができるという効果がある。

なお、カム当接側を弾性部とし、チューブ当接側を硬度が高い材料としてもよい。

なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述した実施形態では、一枚のカム体に回転方向に複数のフィンガーを放射状に配設し、円弧状に曲げられたチューブをフィンガーにより圧閉する構成を例示しているが、チューブを直線状とし、チューブに沿って複数のフィンガーを配列し、フィンガーの数に対応した複数のカム体を設ける構成の流体輸送装置にも本発明を適合することができる。

本発明は、小型化が可能で、生体に装着して薬液を体内に注入することに最適な流体輸送装置であるが、流体に限らずガスや、粘性の高い液体輸送にも用いることができる。特に、微量の流体を高精度で輸送することが要求される様々な場面での使用が可能である。

１０…流体輸送装置、２０…カム、２１〜２４…カム体、２９…弾性リング、４０〜４６…フィンガー、５０…チューブ、５５ｃ…チューブ規制部。

Claims (2)

1. チューブと、
   前記チューブを規制するチューブ規制部と、
   回転可能なカムと、
   前記チューブと前記カムとの間に配設され、かつ前記カムの回転に従い進退可能なフィンガーと、
   を有する流体輸送装置であって、
   弾性を有する押動部が前記カムに形成され、
   前記押動部が前記フィンガーに当接する、
   ことを特徴とする流体輸送装置。
2. 請求項１記載の流体輸送装置であって、
   前記押動部は前記フィンガーの進退方向に撓むことが可能となした、
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体輸送装置。

Images