JP7485206B2 - 流体制御装置、および出力調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、流体制御装置、および出力調整方法に関する。

ポンプと制御回路とを備える流体制御装置が開発されているが、性能、例えば圧力や流量などの出力を向上させて利用するために、複数のポンプを直列に接続して利用することが国際公開第２０１９／１９８３０５号（特許文献１）に記載されている。具体的に、２個のポンプを直列接続した流体制御装置では、第１ポンプと第２ポンプとが直列的に接続されている。

国際公開第２０１９／１９８３０５号

２個のポンプを直列した流体制御装置は、１個のポンプを利用する流体制御装置に比べて出力を向上させることができる。しかし、２個のポンプを直列した流体制御装置であっても、高地など気圧が低い場所で使用すると出力が低下する。そこで、気圧計などのセンサを設けて流体制御装置のポンプの出力を調整することが考えられるが、別途、気圧計などのセンサを設ける必要があり製造コストが高くなる。

そこで、本開示の目的は、気圧に変化が生じた場合であってもポンプの出力を簡便に調整することができる流体制御装置、および出力調整方法を提供する。

本開示の一形態に係る流体制御装置は、第１流路と、第１流入口と第１流出口を有し、第１流路の一端が第１流入口に接続される第１ポンプと、第２流入口と第２流出口を有する第２ポンプと、一端が第１ポンプの第１流出口に接続し、他端が第２ポンプの第２流入口に接続する第２流路と、第２ポンプの第２流出口に接続される第３流路と、第１ポンプおよび第２ポンプの駆動を制御することができる制御部と、第１ポンプおよび第２ポンプの各々の電気量を検出する検出部と、第１ポンプの電気量と第２ポンプの電気量との差と、第１ポンプおよび第２ポンプの出力の調整量との対応関係を示すテーブルが予め記憶してある記憶部と、を備え、制御部は、テーブルから、検出部で検出した第１ポンプの電気量と第２ポンプの電気量との差に対応する第１ポンプおよび第２ポンプの出力の調整量を読み出し、第１ポンプおよび第２ポンプのうち少なくとも一方の出力を当該調整量で調整することができる。

本開示の一形態に係る出力調整方法は、第１流路と、第１流入口と第１流出口を有し、第１流路の一端が第１流入口に接続される第１ポンプと、第２流入口と第２流出口を有する第２ポンプと、一端が第１ポンプの第１流出口に接続し、他端が第２ポンプの第２流入口に接続する第２流路と、第２ポンプの第２流出口に接続される第３流路と、第１ポンプおよび第２ポンプの駆動を制御することができる制御部と、第１ポンプおよび第２ポンプの各々の電気量を検出する検出部と、第１ポンプの電気量と第２ポンプの電気量との差と、第１ポンプおよび第２ポンプの出力の調整量との対応関係を示すテーブルが予め記憶してある記憶部と、を備える流体制御装置において、第１ポンプおよび第２ポンプのうち少なくとも一方の出力を調整する出力調整方法である。出力調整方法は、第１ポンプの電気量と第２ポンプの電気量との差を検出するステップと、テーブルから、検出した第１ポンプの電気量と第２ポンプの電気量との差に対応する第１ポンプおよび第２ポンプの出力の調整量を読み出し、第１ポンプおよび第２ポンプのうち少なくとも一方の出力を当該調整量で調整するステップと、を含む。

本開示によれば、検出した第１ポンプの電気量と第２ポンプの電気量との差に基づいて、第１ポンプおよび第２ポンプのうち少なくとも一方の出力を調整するので、気圧に変化が生じた場合であってもポンプの出力を簡便に調整することができる。

実施の形態に係るネブライザの構成を説明するための概略図である。 実施の形態に係るポンプユニットの構成を示す概略図である。 実施の形態に係るポンプユニットの制御を説明するためのブロック図である。 実施の形態に係る２つのポンプの電流差と背圧との関係を示す図である。 実施の形態に係る記憶部に記憶されたテーブルの内容を示す図である。 実施の形態に係るポンプユニットの動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態に係る圧電ポンプの周波数とインピーダンスとの関係を示す図である。

以下に、本実施の形態に係る流体制御装置について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

（実施の形態）
以下の実施の形態では、２個のポンプを直列したポンプユニット（流体制御装置）がネブライザに利用される一例について説明する。ネブライザは、喘息などの患者が薬液を経口吸入するための器具であり、ポンプユニットで強力な空気流を作り薬液を霧化する。当該ポンプユニットが利用される装置はネブライザに限定されず、ポンプユニットを、例えばアロマディフューザや加湿器などの吐出系のデバイスに利用しても、鼻水吸引器などの吸引系のデバイスに利用してもよい。

図１は、実施の形態に係るネブライザ１の構成を説明するための概略図である。ネブライザ１は、ポンプユニット１０と、エアノズル２０と、霧化ノズル３０と、薬液タンク４０と、マウスピース５０とを含む。患者Ｐは、マウスピース５０の先端部を口でくわえ、当該先端部から吐出される霧化された薬液を吸入する。

ポンプユニット１０は、圧縮空気を作り出すためのポンプで、性能、例えば圧力や流量などの出力を向上させるために２個のポンプを直列してある。ポンプユニット１０では、以下、サイズおよび重量を軽減し、静音性に優れたに圧電ポンプを用いた構成について説明するが、用いるポンプは圧電ポンプに限定されずモータを用いたポンプなどで構成してもよい。なお、圧電ポンプは、図示していないが筐体内に圧電素子とポンプ室とを有しており、駆動による圧電素子の変位によってポンプ室の体積、圧力を変動させて流体を搬送している。なお、ポンプユニット１０の詳細な構成については、後述する。

エアノズル２０は、ポンプユニット１０で作り出された圧縮空気を霧化ノズル３０に向けて送り出す。霧化ノズル３０の先端では、エアノズル２０により作り出された強力な空気流により負圧が生じ、配管４２を通って薬液タンク４０から薬液が吸い上げられる。霧化ノズル３０の先端まで吸い上げられた薬液は、エアノズル２０からの空気流により霧化されマウスピース５０を通って患者Ｐの経口まで送り出される。

次に、ポンプユニット１０について図面を参照して詳しく説明する。図２は、実施の形態に係るポンプユニット１０の構成を示す概略図である。図３は、実施の形態に係るポンプユニット１０の制御を説明するためのブロック図である。

ポンプユニット１０は、図２に示すように、第１流路１１と、ｕ圧電ポンプ１２（第１圧電ポンプ）と、第２流路１３と、ｄ圧電ポンプ１４（第２圧電ポンプ）と、第３流路１５とを含む。第１流路１１は、空気を取り入れる上流側に設けられた流路である。ｕ圧電ポンプ１２は、第１流入口と第１流出口を有し、第１流路１１の一端が第１流入口に接続される。第２流路１３は、一端がｕ圧電ポンプ１２の第１流出口に接続し、他端がｄ圧電ポンプ１４の第２流入口に接続する。ｄ圧電ポンプ１４は、第２流入口と第２流出口を有し、ｕ圧電ポンプ１２に対して直列に接続される。第３流路１５は、ｄ圧電ポンプ１４の第２流出口に接続され下流側に設けられる流路である。

ポンプユニット１０は、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４とを直列に繋ぐことで出力（以下、圧力を一例に説明する）を向上させることができる。ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４とを同じ条件で駆動させた場合であっても、ｄ圧電ポンプ１４がｕ圧電ポンプ１２の下流側にあるため、より圧縮された空気がｄ圧電ポンプ１４に送られる。そのため、ｄ圧電ポンプ１４の背圧がｕ圧電ポンプ１２の背圧よりも高くなるので、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４を定電圧で駆動している場合、ｄ圧電ポンプ１４を駆動する電流Ｉｄがｕ圧電ポンプ１２を駆動する電流Ｉｕよりも低くなり、電流差が生じる。

ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）は、ｕ圧電ポンプ１２の背圧とｄ圧電ポンプ１４の背圧との差で決まるため、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の能力に変化がなければ一定となる。しかし、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）と背圧との関係は線形ではない。図４は、実施の形態に係る２つのポンプの電流差と背圧との関係を示す図である。図４に示すように、ｕ圧電ポンプ１２の背圧とｄ圧電ポンプ１４の背圧との差が同じであっても、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４が設けられている場所の海抜（気圧）により、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）が変化する。

具体的に、図４（ａ）には、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４が設けられている場所が海抜０ｍと低地の場合が示されている。ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４が設けられている場所の気圧が高いと、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の背圧自体は高くなる。その結果、ｕ圧電ポンプ１２の背圧とｄ圧電ポンプ１４の背圧との差が同じであっても、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）は、図４（ａ）に示されているように小さくなる。

一方、図４（ｂ）には、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４が設けられている場所が高地の場合が示されている。ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４が設けられている場所の気圧が低いと、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の背圧自体は低くなる。その結果、ｕ圧電ポンプ１２の背圧とｄ圧電ポンプ１４の背圧との差が同じであっても、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）は、図４（ｂ）に示されているように大きくなる。

ポンプユニット１０では、図４に示した関係を利用し、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）に基づいて、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４のうち少なくとも一方の圧力を調整する。つまり、ポンプユニット１０では、設けられている場所が高地の場合、例えば、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力を高めて、背圧の低下を補う。または、ポンプユニット１０では、設けられている場所がさらに高地の場合、例えば、ｕ圧電ポンプ１２に大きな電流が流れるのを防止するためにｕ圧電ポンプ１２の圧力を低下させる。

なお、ポンプユニット１０において、設けられている場所の気圧を検知することでｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４のうち少なくとも一方の圧力を調整することは可能であるが、新たに気圧計などのセンサを設ける必要がある。新たに気圧を検知するための気圧計などのセンサを設けたのでは製造コストが高くなるなどのデメリットが大きい。本実施の形態では、新たに気圧計などのセンサを設けることなく図４に示した関係を利用して、気圧に変化が生じた場合であってもｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力を簡便に調整することができる構成について説明する。

なお、ポンプユニット１０は、流路内で発生した閉塞状態を解消するために、コンタミネーションを排出する構成も有している。具体的に、ポンプユニット１０は、図２に示すように、第１流路１１に接続され、流路外と繋がる第１分岐路１６と、第１分岐路１６に設けられるｕバルブ１７（第１バルブ）と、第２流路１３に接続され、流路外と繋がる第２分岐路１８と、第２分岐路１８に設けられるｄバルブ１９（第２バルブ）と、をさらに含む。なお、ポンプユニット１０は、コンタミネーションを排出する構成を有していない構成であってもよい。

ポンプユニット１０は、図３に示すように、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動、ならびに、ｕバルブ１７およびｄバルブ１９の開閉を制御することができる制御回路１００と、記憶部１０１と、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の各々の電流を検出する電流センサ２００（検出部）と、を含む。図示していないがネブライザ１は、ポンプユニット１０を駆動するために必要な電力を供給する電源を有している。

制御回路１００は、制御中枢としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵが動作するためのプログラムや制御データ等を記憶しているＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵのワークエリアとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）、周辺機器との信号の整合性を保つための入出力インターフェイス等を設けてある。

記憶部１０１は、フラッシュメモリやＳＳＤ（Solid State Drive）などの不揮発性メモリで構成される。記憶部１０１には、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）と、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力の調整量との対応関係を示すテーブルが記憶されている。図５は、実施の形態に係る記憶部１０１に記憶されたテーブルの内容を示す図である。図５に示すテーブルでは、海抜または気圧ごとに、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）と、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力の調整量とが記憶されている。なお、記憶部１０１は、図５に示すテーブル形式ではなく、関数形式でｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）と、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力の調整量との対応関係を記憶してもよい。

ポンプユニット１０は、起動すると、第１流路１１の上流側（図中左側）から吸った空気を、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４で圧縮し、第３流路１５の下流側（図中右側）からエアノズル２０に圧縮空気を送り出す。そのため、制御回路１００は、第１流路１１の上流側から第３流路１５の下流側に流体を流す所定の駆動条件でｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４を駆動させる。例えば、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４をそれぞれ定電圧で駆動する。特に、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４とで駆動条件を異ならせる必要がなければ、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４を、同じ電圧で定電圧駆動させる。

なお、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動条件は、定電圧で駆動させる条件に限られず、定電流で駆動させる条件など他の駆動条件であってもよい。また、ｕ圧電ポンプ１２の駆動条件とｄ圧電ポンプ１４の駆動条件とが同じでなくてもよく、例えば、下流側のｄ圧電ポンプ１４の仕事量が上流側のｕ圧電ポンプ１２の仕事量より大きくなるように、ｕ圧電ポンプ１２の駆動条件とｄ圧電ポンプ１４の駆動条件とを異ならせてもよい。ただし、駆動条件を異ならせる場合、ｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕがｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄより高くなる範囲で駆動させる必要がある。

制御回路１００は、電流センサ２００でｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕとｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄとをそれぞれ検出してｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）を求めているが、ＯＰアンプなどでｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差を直接検出してもよい。また、制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４を定電流で駆動させるのであれば、電流センサ２００に代えて電圧センサを設けて、電圧センサでｕ圧電ポンプ１２の電圧Ｖｕとｄ圧電ポンプ１４の電圧Ｖｄとをそれぞれ検出してｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電圧差（Ｖｕ－Ｖｄ）を求める。そして、制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電圧差（Ｖｕ－Ｖｄ）に基づいて、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４のうち少なくとも一方の圧力を調整してもよい。もちろん、制御回路１００は、圧電ポンプ１２の電力Ｗｕとｄ圧電ポンプ１４の電力Ｗｄとの電力差（Ｗｕ－Ｗｄ）に基づいて、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４のうち少なくとも一方の圧力を調整してもよい。

次に、ポンプユニット１０においてｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４を調整する動作についてフローチャートを用いて説明する。図６は、実施の形態に係るポンプユニット１０の動作を説明するためのフローチャートである。まず、ポンプユニット１０を起動した場合、制御回路１００は、所定の駆動条件でｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４を駆動させる（ステップＳ１０１）。

制御回路１００は、所定の駆動条件でｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４を駆動させた状態で、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）を求める（ステップＳ１０２）。ｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕおよびｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄは、電流センサ２００で検出され、制御回路１００に入力される。制御回路１００では、電流センサ２００で検出したｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕおよびｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄから、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）を算出する。

制御回路１００は、検出したｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）が閾値Ｔ１以上か否かを判断する（ステップＳ１０３）。図５に示すように、海抜が１０００ｍ以上になると、背圧の低下を補うためｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力を各々２０％増やすことがテーブルに設定されている。そのため、制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）がβ（＝閾値Ｔ１）以上になったか否かを判断することで、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４が設けられている場所が海抜１０００ｍ以上の高地か否かを判断することができ、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力を調整することができる。

検出したｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）が閾値Ｔ１より低いと判断した場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力を調整する必要がないと判断して、処理をＳ１０２に戻す。つまり、制御回路１００は、所定の駆動条件でのｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を継続させつつ、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）を求める処理を継続させる。

一方、検出したｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）が閾値Ｔ１以上と判断した場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、制御回路１００は、検出したｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）が閾値Ｔ２以上か否かを判断する（ステップＳ１０４）。図５に示すように、海抜が３０００ｍ以上になると、より大きな電流がｕ圧電ポンプ１２に流れることになるが、ｕ圧電ポンプ１２を保護するためにｕ圧電ポンプ１２の圧力のみを３０％減らすことがテーブルに設定されている。そのため、制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）がδ（＝閾値Ｔ２）以上になったか否かを判断することで、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４が設けられている場所が海抜３０００ｍ以上の高地か否かを判断することができ、ｕ圧電ポンプ１２の圧力を調整することができる。

検出したｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）が閾値Ｔ２より低いと判断した場合（ステップＳ１０４でＮＯ）、制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力を共に増加させる（ステップＳ１０５）。具体的に、制御回路１００は、図５に示すテーブルに従い、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力を各々２０％増やす。制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４を駆動する電流、周波数、および電圧のうち少なくとも１つの値を変更して、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力を調整することができる。

一方、検出したｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）が閾値Ｔ２以上と判断した場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２の圧力のみを減少させる（ステップＳ１０６）。具体的に、制御回路１００は、図５に示すテーブルに従い、ｕ圧電ポンプ１２の圧力のみを３０％減らす。なお、制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４との電流差（Ｉｕ－Ｉｄ）が閾値Ｔ２以上と判断した場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、ｄ圧電ポンプ１４の圧力を減少させつつ、ｕ圧電ポンプ１２の圧力をｄ圧電ポンプ１４の圧力より大きく減少させてもよい。

次に、制御回路１００は、所定の駆動条件でのｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を継続させるが、ユーザ（例えば、患者Ｐ）からｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を停止させる入力を受け付けたか否かを判断する（ステップＳ１０７）。

ユーザからｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を停止させる入力を受け付けていない場合（ステップＳ１０７でＮＯ）、制御回路１００は、処理をＳ１０２に戻す。つまり、制御回路１００は、所定の駆動条件でのｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を継続させつつ、電流センサ２００によるｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕおよびｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄの検出を継続させる。

一方、ユーザからｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を停止させる入力を受け付けた場合（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を停止して、処理を終了する。

以上のように、実施の形態に係るポンプユニット１０は、第１流路１１と、第１流入口と第１流出口を有し、第１流路１１の一端が第１流入口に接続されるｕ圧電ポンプ１２と、第２流入口と第２流出口を有するｄ圧電ポンプ１４と、一端がｕ圧電ポンプ１２の第１流出口に接続し、他端がｄ圧電ポンプ１４の第２流入口に接続する第２流路１３と、ｄ圧電ポンプ１４の第２流出口に接続される第３流路１５と、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を制御することができる制御回路１００と、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の各々の電流を検出する電流センサ２００と、を備える。制御回路１００は、電流センサ２００で検出したｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕとｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄとの差（Ｉｕ－Ｉｄ）に基づいて、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４のうち少なくとも一方の圧力や流量などの出力を調整することができる。

これにより、実施の形態に係るポンプユニット１０は、検出したｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕとｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄとの差（Ｉｕ－Ｉｄ）に基づいて、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４のうち少なくとも一方の出力を調整するので、気圧に変化が生じた場合であってもポンプの出力を簡便に調整することができる。

ポンプユニット１０は、ｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕとｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄとの差（Ｉｕ－Ｉｄ）と、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の出力の調整量との対応関係を示すテーブルが予め記憶してある記憶部１０１をさらに備える。制御回路１００は、テーブルから、電流センサ２００で検出したｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕとｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄとの差（Ｉｕ－Ｉｄ）に対応するｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の出力の調整量を読み出し、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４のうち少なくとも一方の出力を当該調整量で調整することができることが好ましい。これにより、ポンプユニット１０は、テーブルに従いｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４のうち少なくとも一方の出力を簡便に調整することができる。

テーブルには、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４が設けられている場所の気圧または高度と、ｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕとｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄとの差（Ｉｕ－Ｉｄ）との対応関係が予め記憶してあることが好ましい。これにより、ポンプユニット１０は、圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４が設けられている場所の気圧または高度を、ｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕとｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄとの差（Ｉｕ－Ｉｄ）から特定することができる。

制御回路１００は、電流センサ２００で検出したｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕとｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄとの差（Ｉｕ－Ｉｄ）が、テーブルに予め設定されている閾値Ｔ１（第１閾値）を超えた場合、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の出力が共に高くなるように調整することができることが好ましい。これにより、ポンプユニット１０は、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４が設けられている場所の気圧が低下することによって生じる背圧の低下を補うことができる。

制御回路１００は、電流センサ２００で検出した第１ポンプの電気量と第２ポンプの電気量との差が、第１閾値より高い第２閾値を超えた場合、ｕ圧電ポンプ１２の出力のみが低くなるように調整することができることが好ましい。これにより、ポンプユニット１０は、ｕ圧電ポンプ１２により大きな電流が流れることを防止して、ｕ圧電ポンプ１２を保護することができる。

電流センサ２００で電流を検出するのではなく、電圧、または電力を検出する検出部であってもよい。なお、本開示では、電流、電圧、または電力を総称して電気量と記載する。

制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４を駆動する電流、周波数、および電圧のうち少なくとも１つの値を変更して、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の出力を調整することができることが好ましい。

ポンプユニット１０において、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の出力を調整する出力調整方法であって、ｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕとｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄとの差（Ｉｕ－Ｉｄ）を検出するステップと、検出したｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕとｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄとの差（Ｉｕ－Ｉｄ）に基づいて、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４のうち少なくとも一方の出力を調整するステップと、を含む。

これにより、実施の形態に係るポンプユニット１０の出力調整方法は、検出したｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕとｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄとの差（Ｉｕ－Ｉｄ）に基づいて、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４のうち少なくとも一方の出力を調整するので、気圧に変化が生じた場合であってもポンプの出力を簡便に調整することができる。

（その他の変形例）
前述の実施の形態に係るポンプユニット１０では、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力を調整するために、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４を駆動する周波数を調整すると説明した。具体的に、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の周波数特性について図を参照してさらに説明する。図７は、実施の形態に係るポンプの周波数とインピーダンスとの関係を示す図である。図７に示す圧電ポンプの周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフは、常温、例えば、２０℃における関係を示す。

ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の周波数特性は、共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａとを有する。共振周波数ｆｒは約２３．４ｋＨｚであり、反共振周波数ｆａは約２４．５ｋＨｚである。この共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａとの間が圧電ポンプを駆動することができる。

制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４が、自励振回路を有している場合、通常、共振周波数ｆｒで駆動される。しかし、制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力を調整する場合、自励振回路をＯＦＦにして駆動周波数を共振周波数ｆｒからずらして駆動する。

また、制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４が、他励振で駆動する場合、通常、予め設定した駆動周波数で駆動される。しかし、制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力を調整する場合、予め設定した駆動周波数からずらした周波数で駆動する。

前述の実施の形態に係るポンプユニット１０では、記憶部１０１に図５に示すテーブルが予め記憶されていると説明した。記憶部１０１にテーブルを記憶させるタイミングは、工場での製造時でも、ユーザが使用する使用時でもよい。また、記憶部１０１に記憶するテーブルは、ユーザにより変更や修正が可能である。例えば、ユーザがポンプユニット１０を使用する際に初期設定として海抜（または気圧）を入力し、制御回路１００は、入力された海抜（または気圧）の情報に基づき記憶部１０１に記憶するテーブルの値を修正してもよい。

ポンプユニット１０、またはポンプユニット１０を利用する装置（例えば、ネブライザ１）がディスプレイを有していてもよい。ポンプユニット１０は、ｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕとｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄとの差（Ｉｕ－Ｉｄ）から特定した、圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４が設けられている場所の海抜または気圧の情報を、ディスプレイに表示してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ネブライザ、１０ ポンプユニット、１１ 第１流路、１２，１４ 圧電ポンプ、１３ 第２流路、１５ 第３流路、１６ 第１分岐路、１７，１９ バルブ、１８ 第２分岐路、２０ エアノズル、３０ 霧化ノズル、４０ 薬液タンク、４２ 配管、５０ マウスピース、１００ 制御回路、１０１ 記憶部、２００ 電流センサ。

Claims (7)

1. 第１流路と、
   第１流入口と第１流出口を有し、前記第１流路の一端が前記第１流入口に接続される第１ポンプと、
   第２流入口と第２流出口を有する第２ポンプと、
   一端が前記第１ポンプの前記第１流出口に接続し、他端が前記第２ポンプの前記第２流入口に接続する第２流路と、
   前記第２ポンプの前記第２流出口に接続される第３流路と、
   前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの駆動を制御することができる制御部と、
   前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの各々の電気量を検出する検出部と、
   前記第１ポンプの電気量と前記第２ポンプの電気量との差と、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの出力の調整量との対応関係を示すテーブルが予め記憶してある記憶部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記テーブルから、前記検出部で検出した前記第１ポンプの電気量と前記第２ポンプの電気量との差に対応する前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの出力の調整量を読み出し、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプのうち少なくとも一方の出力を当該調整量で調整することができる、流体制御装置。
2. 前記テーブルには、
   前記第１ポンプおよび前記第２ポンプが設けられている場所の気圧または高度と、前記第１ポンプの電気量と前記第２ポンプの電気量との差との対応関係が予め記憶してある、請求項１に記載の流体制御装置。
3. 前記制御部は、前記検出部で検出した前記第１ポンプの電気量と前記第２ポンプの電気量との差が、前記テーブルに予め設定されている第１閾値を超えた場合、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの出力が共に高くなるように調整することができる、請求項１または請求項２に記載の流体制御装置。
4. 前記制御部は、前記検出部で検出した前記第１ポンプの電気量と前記第２ポンプの電気量との差が、前記第１閾値より高い第２閾値を超えた場合、前記第１ポンプの出力のみが低くなるように調整することができる、請求項３に記載の流体制御装置。
5. 前記検出部で検出する電気量は、電圧、電流、または電力のいずれかの値である、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の流体制御装置。
6. 前記制御部は、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプを駆動する電流、周波数、および電圧のうち少なくとも１つの値を変更して、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの出力を調整することができる、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の流体制御装置。
7. 第１流路と、第１流入口と第１流出口を有し、前記第１流路の一端が前記第１流入口に接続される第１ポンプと、第２流入口と第２流出口を有する第２ポンプと、一端が前記第１ポンプの前記第１流出口に接続し、他端が前記第２ポンプの前記第２流入口に接続する第２流路と、前記第２ポンプの前記第２流出口に接続される第３流路と、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの駆動を制御することができる制御部と、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの各々の電気量を検出する検出部と、前記第１ポンプの電気量と前記第２ポンプの電気量との差と、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの出力の調整量との対応関係を示すテーブルが予め記憶してある記憶部と、を備える流体制御装置において、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプのうち少なくとも一方の出力を調整する出力調整方法であって、
   前記第１ポンプの電気量と前記第２ポンプの電気量との差を検出するステップと、
   前記テーブルから、検出した前記第１ポンプの電気量と前記第２ポンプの電気量との差に対応する前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの出力の調整量を読み出し、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプのうち少なくとも一方の出力を当該調整量で調整するステップと、を含む、出力調整方法。

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