WO2016104673A1 - バルブ、流体制御装置 - Google Patents

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WO2016104673A1
WO2016104673A1 PCT/JP2015/086169 JP2015086169W WO2016104673A1 WO 2016104673 A1 WO2016104673 A1 WO 2016104673A1 JP 2015086169 W JP2015086169 W JP 2015086169W WO 2016104673 A1 WO2016104673 A1 WO 2016104673A1
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hole
pressure
vent hole
region
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栗原潔
竹内進
和田寛昭
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株式会社村田製作所
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    • F16K11/02Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/022Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising a deformable member

Definitions

  • the present invention relates to a valve for switching a gas flow, and a fluid control apparatus including the valve.
  • Patent Document 1 discloses a fluid control device including a pump and a valve.
  • the pump has an air suction hole and an air discharge hole.
  • the valve includes a diaphragm, a first valve housing, and a second valve housing, and has a structure in which they are stacked in order. Further, the valve is provided with a vent hole, an exhaust port, and a cuff connection port. A pump discharge hole is connected to the vent hole. The exhaust port is open to the atmosphere.
  • the valve diaphragm closes or opens the exhaust port based on the pressure difference applied to both sides of the diaphragm.
  • the fluid control device is connected to the cuff by connecting the rubber band of the cuff to the cuff connection port of the valve.
  • the fluid control device of Patent Document 1 drives the pump and discharges air from the discharge hole of the pump into the valve.
  • the diaphragm closes the exhaust port by the pressure of the air discharged into the valve. Therefore, the air discharged into the valve flows into the cuff from the cuff connection port. Thereby, the fluid control apparatus of patent document 1 fills the cuff with compressed air.
  • Patent Document 1 does not support a suction operation in which gas is sucked from the container and the pressure in the container is negative.
  • the suction device that sucks fluid such as body fluid and air from the body into the container via a tube (flow path) inserted into the patient's body.
  • the suction device has a problem that the tube is blocked when the suction port of the tube is in close contact with the tissue in the body during suction.
  • the suction device uses a pressure sensor, flow meter, etc. to detect the blocked state of the tube, and uses a solenoid valve to actively release the pressure in the tube (flow path) to the atmosphere. It has a function.
  • the conventional suction device has a problem that the apparatus main body is enlarged and the cost of the apparatus main body is increased.
  • An object of the present invention is to provide a valve capable of passively releasing the pressure in a flow path to the atmosphere corresponding to a fluid suction operation, and a fluid control device including the valve.
  • the valve of the present invention has the following configuration in order to solve the above problems.
  • valve housing having a first vent, a second vent, and a third vent
  • a valve body configured in the valve housing with a first region communicating with the first vent hole and a second region communicating with the second vent hole
  • the valve body includes a fixed portion having a first through hole that allows the first region and the second region to communicate with each other, and a movable portion that switches a communication state between the second vent hole and the third vent hole, The disc is When the pressure in the first region is higher than the pressure in the second region, the communication between the second vent hole and the third vent hole is blocked, and the first vent hole and the second vent hole are connected via the first through hole.
  • an inhaler having a suction port is connected to the first vent hole, the suction hole of the pump is connected to the second vent hole, and the third vent hole is opened to the atmosphere.
  • the air in the second region is sucked into the pump through the second vent hole and the suction hole.
  • the air in a pump is discharged from a discharge hole.
  • the movable portion can block the communication between the second vent hole and the third vent hole by closing the third vent hole using the pressure difference between the first region and the second region.
  • the gas in the container of the inhaler is discharged to the first region of the valve through the first vent hole, and is sucked into the pump through the second vent hole and the suction hole.
  • the pressure (gas pressure) in the container is reduced from the atmospheric pressure and becomes a negative pressure. Therefore, the inhaler can inhale liquid outside the container (for example, breast milk, blood, pleural effusion, sputum, etc.) into the container from the inlet.
  • the pressure in the first region is changed by the first through hole. Equal to the pressure in the region. However, the pressure in the first region and the pressure in the second region at this time are not more than atmospheric pressure.
  • the movable part can open the third vent hole using the atmospheric pressure, and connect the second vent hole and the third vent hole.
  • the valve having this configuration can correspond to the fluid suction operation and can passively release the pressure in the flow path to the atmosphere.
  • a movable part contacts or separates with respect to the 1st part which is a part of valve housing by the pressure difference of a 1st area
  • the movable portion is separated from the first portion of the valve housing and communicates the second vent hole and the third vent hole.
  • the valve housing includes, in the first part, a third vent hole and a valve seat that protrudes from the periphery of the third vent hole toward the movable portion in the second region.
  • the valve body is preferably fixed to the valve housing such that the movable part contacts the valve seat.
  • the movable part when the pressure in the first region is higher than the pressure in the second region, the movable part contacts the valve seat and blocks communication between the second vent hole and the third vent hole.
  • the movable part is separated from the valve seat and communicates the second vent hole and the third vent hole.
  • a movable part has a 2nd through-hole which connects a 1st area
  • the movable part closes or opens the second through hole by contacting or separating from the second part which is a part of the valve housing,
  • the disc is When the pressure in the first region is higher than the pressure in the second region, the second through hole is closed, When the pressure in the first region is equal to or lower than the pressure in the second region, the second through hole is opened, and the first vent hole, the second vent hole, and the third vent hole are inserted through the first through hole and the second through hole.
  • the movable portion is separated from the second portion of the valve housing and opens the second through hole. In this case, air flows from the third vent hole through the second through hole to the first vent hole.
  • the valve having this configuration can passively release the pressure in the flow path to the atmosphere in a short time.
  • valve housing has a fourth vent hole communicating with the first region.
  • the valve with this configuration can maintain the decompressed state of the container while the pump continues to drive.
  • the cross-sectional area of the fourth vent hole is preferably smaller than the cross-sectional area of the first vent hole.
  • the cross-sectional area of the fourth vent hole is preferably larger than the cross-sectional area of the first through hole.
  • valve housing has a filter that allows gas to pass therethrough and prevents passage of liquid.
  • the fluid control apparatus of the present invention has the following configuration in order to solve the above-mentioned problems.
  • valve (10) the valve according to any one of (1) to (9) above;
  • a pump having a suction hole and sucking gas from the suction hole;
  • An inhaler having an inlet for inhaling fluid, and The first vent of the valve communicates with a part of the inhaler, The second vent hole of the valve communicates with the suction hole of the pump.
  • the inhaler preferably sucks breast milk from the inlet.
  • the fluid control device is used as a milking machine. Breast milk sucked from the inlet is stored in a container.
  • the inhaler A first container connected to the inlet and storing the liquid sucked from the inlet; A second container connected to the first container and configured to allow gas to pass therethrough and prevent liquid from passing; It is preferable to have a third container connected to the suction hole of the second container and the pump and adjusting the suction pressure of the gas sucked by the pump.
  • the fluid control device is used as a drainage. Blood, pleural effusion, and the like sucked from the suction port are stored in the first container.
  • the present invention corresponds to a fluid suction operation and can passively release the pressure in the flow path to the atmosphere.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the SS line of the piezoelectric pump 10 when the piezoelectric pump 10 shown in FIG. 6 is operated in the primary mode.
  • FIG. 9A is a diagram when the volume of the pump chamber is increased
  • FIG. 9B is a diagram when the volume of the pump chamber is decreased.
  • It is explanatory drawing which shows the flow of the air of the fluid control apparatus 100, while the piezoelectric pump 10 is driving.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the air flow of the fluid control device 100 when the piezoelectric pump 10 stops driving, when the pressure in the container 90 reaches the maximum suction pressure of the piezoelectric pump 10 or when the flow path is closed. is there.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the air flow of the fluid control device 200 when the piezoelectric pump 10 stops driving, when the pressure in the container 90 reaches the maximum suction pressure of the piezoelectric pump 10, or when the flow path is closed. is there.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a fluid control apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the fluid control device 100 includes a piezoelectric pump 10, an inhaler 9, and a valve 101.
  • the fluid control device 100 is a device that sucks a liquid (for example, breast milk).
  • a valve 101 shown in FIG. 1 corresponds to a cross section taken along line TT shown in FIG.
  • the piezoelectric pump 10 has a suction hole 53 for sucking gas and a discharge hole 24 for discharging gas, which will be described in detail later.
  • the inhaler 9 has a container 90, a suction port 91, and a connection hole 92.
  • the inhaler 9 is, for example, a breast pump.
  • the suction port 91 is attached to, for example, a human or animal breast.
  • the container 90 stores a liquid (for example, breast milk).
  • the valve 101 has a first ventilation hole 111, a second ventilation hole 112, and a third ventilation hole 113, which will be described in detail later.
  • the first vent hole 111 of the valve 101 is connected to the connection hole 92 of the inhaler 9.
  • the second ventilation hole 112 of the valve 101 is connected to the suction hole 53 of the piezoelectric pump 10.
  • the third vent hole 113 of the valve 101 is open to the atmosphere.
  • the first ventilation hole 111 of the valve 101 and the connection hole 92 of the inhaler 9 are connected via a tube 95.
  • the second ventilation hole 112 of the valve 101 and the suction hole 53 of the piezoelectric pump 10 are also connected via a tube 96.
  • any connection method may be adopted for these connections.
  • valve 101 the structure of the valve 101 and the piezoelectric pump 10 will be described in detail. First, the structure of the valve 101 will be described in detail with reference to FIGS.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the valve 101 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a side view of the valve 101 shown in FIG. 4 and 5 are exploded perspective views of the valve 101 shown in FIG. 4 is an exploded perspective view of the valve 101 as viewed from the upper surface side
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the valve 101 as viewed from the bottom surface side.
  • the valve 101 includes a second valve housing 192, a valve body 190, and a first valve housing 191, and has a structure in which they are sequentially stacked.
  • the first valve housing 191 includes a second ventilation hole 112 communicating with the suction hole 53 of the piezoelectric pump 10, a third ventilation hole 113 communicating with the outside of the fluid control device 100,
  • the valve seat 139 protruding from the periphery of the third vent hole 113 toward the valve body 190, the columnar valve seat 145 protruding toward the valve body 190, the second upper valve chamber 142, and the first upper valve chamber 133 communicate with each other.
  • a communication passage 126 that allows the second upper valve chamber 142 and the third upper valve chamber 134 to communicate with each other.
  • the first valve housing 191 is made of resin, for example.
  • the valve seat 139 has a cylindrical shape having a third vent hole 113 at the center.
  • casing 191 has the valve seat 145, it does not necessarily need to have. Further, the second upper valve chamber 142 and the second lower valve chamber 141 are not necessarily provided. It is only necessary that the communication path 125 and the communication path 126 and the communication path 135 and the communication path 136 communicate with each other.
  • the second valve housing 192 communicates the first vent hole 111 communicating with the connection hole 92 of the inhaler 9, the second lower valve chamber 141, and the first lower valve chamber 131. And a communication path 136 that allows the second lower valve chamber 141 and the third lower valve chamber 132 to communicate with each other.
  • the second valve housing 192 is made of resin, for example.
  • the valve body 190 has a fixed part 180 and a movable part 120.
  • the fixing part 180 is made of resin, for example.
  • the movable part 120 is configured by a rectangular diaphragm.
  • the material of the movable part 120 is rubber such as EPDM (ethylene propylene diene rubber) or silicone, for example.
  • EPDM ethylene propylene diene rubber
  • silicone for example.
  • a circular first through-hole 181 is provided at the center of the region of the fixing portion 180 that contacts the first upper valve chamber 133 and the first lower valve chamber 131.
  • the first through hole 181 allows the first upper valve chamber 133 and the first lower valve chamber 131 to communicate with each other.
  • the valve body 190 is sandwiched between the first valve body 191 and the second valve body 192 via, for example, a double-sided tape or an adhesive.
  • valve body 190 is fixed to the first valve housing 191 and the second valve housing 192 so that a part of the movable portion 120 contacts the valve seats 139 and 145.
  • the valve body 190 divides the inside of the first valve housing 191 and the second valve housing 192 by being fixed to the first valve housing 191 and the second valve housing 192.
  • the valve body 190 includes a columnar first lower valve chamber 131 and a columnar second valve chamber 191 and a second valve housing 192.
  • the first lower valve chamber 131 communicates with the first vent hole 111.
  • the first lower valve chamber 131 communicates with the second lower valve chamber 141 via the communication path 135.
  • the third lower valve chamber 132 communicates with the second lower valve chamber 141 via the communication path 136.
  • first upper valve chamber 133 communicates with the second vent hole 112.
  • the first upper valve chamber 133 communicates with the second upper valve chamber 142 via the communication path 125.
  • the third upper valve chamber 134 communicates with the second upper valve chamber 142 via the communication passage 126.
  • the first lower valve chamber 131, the communication path 135, the second lower valve chamber 141, the communication path 136, and the third lower valve chamber 132 correspond to an example of the “first region” in the present invention.
  • the first upper valve chamber 133, the communication passage 125, the second upper valve chamber 142, the communication passage 126, and the third upper valve chamber 134 correspond to an example of the “second region” in the present invention.
  • the valve seat 139 corresponds to an example of the “valve seat” of the present invention.
  • valve body 190 comprises the exhaust valve 170 with the 1st valve housing
  • the exhaust valve 170 includes a third lower valve chamber 132, a third upper valve chamber 134, a valve seat 139, and a region of the valve body 190 that faces the third lower valve chamber 132 and the third upper valve chamber 134.
  • the area of the valve body 190 facing the third lower valve chamber 132 is S1
  • the pressure of the third lower valve chamber 132 is P1
  • the surface of the third upper valve chamber 134 is facing.
  • the area of the part of the valve body 190 to be operated is S2
  • the pressure of the third upper valve chamber 134 is P2
  • the area of the part of the valve body 190 facing the third vent hole 113 is S3, and the pressure of the third vent hole 113 (this embodiment)
  • the atmospheric pressure in the form is P3
  • the movable portion 120 of the valve body 190 is in the following state.
  • FIG. 6 is an external perspective view of the piezoelectric pump 10 shown in FIG.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the piezoelectric pump 10 shown in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line SS of the piezoelectric pump 10 shown in FIG.
  • the piezoelectric pump 10 includes an outer casing 17, a top plate 37, a side plate 38, a vibration plate 39, a piezoelectric element 40, and a cap 42 in order from the top, and has a structure in which these are stacked in order.
  • the top plate 37, the side plate 38, and the diaphragm 39 constitute a pump chamber 36.
  • the piezoelectric pump 10 has dimensions of a width of 20 mm ⁇ a length of 20 mm ⁇ a height of 1.85 mm in a region other than the nozzle 18.
  • the outer casing 17 has a nozzle 18 formed around a discharge hole 24 through which air is discharged.
  • the nozzle 18 has a size of an outer diameter of 2.0 mm ⁇ an inner shape (that is, a discharge hole 24) of a diameter of 0.8 mm ⁇ a height of 1.6 mm.
  • Screw holes 56A to 56D are formed in the square of the outer casing 17.
  • the outer casing 17 is formed in a U-shaped cross section with an opening at the bottom, and the outer casing 17 houses the top plate 37 of the pump chamber 36, the side plate 38 of the pump chamber 36, the vibration plate 39 and the piezoelectric element 40. To do.
  • the outer casing 17 is made of, for example, resin.
  • the top plate 37 of the pump chamber 36 has a disc shape and is made of, for example, metal.
  • the top plate 37 is formed with a central portion 61, a key-like protruding portion 62 that protrudes horizontally from the central portion 61 and contacts the inner wall of the outer casing 17, and an external terminal 63 for connecting to an external circuit. Has been.
  • the central portion 61 of the top plate 37 is provided with a vent hole 45 that allows the inside and outside of the pump chamber 36 to communicate with each other.
  • the vent hole 45 is formed at a position facing the discharge hole 24 of the outer casing 17.
  • the top plate 37 is joined to the upper surface of the side plate 38.
  • the side plate 38 of the pump chamber 36 has an annular shape, and is made of, for example, metal.
  • the side plate 38 is joined to the upper surface of the diaphragm 39. Therefore, the thickness of the side plate 38 is the height of the pump chamber 36.
  • the diaphragm 39 has a disk shape and is made of, for example, metal.
  • the diaphragm 39 constitutes the bottom surface of the pump chamber 36.
  • the piezoelectric element 40 has a disk shape and is made of, for example, lead zirconate titanate ceramic.
  • the piezoelectric element 40 is bonded to the main surface of the diaphragm 39 opposite to the pump chamber 36 and bends according to the applied AC voltage.
  • the piezoelectric element 40 and the diaphragm 39 constitute an actuator.
  • the joined body of the top plate 37, the side plate 38, the vibration plate 39, and the piezoelectric element 40 is elastically supported with respect to the outer casing 17 by the four projecting portions 62 provided on the top plate 37. Yes.
  • the electrode conduction plate 70 includes an internal terminal 73 for connection to the piezoelectric element 40 and an external terminal 72 for connection to an external circuit.
  • the tip of the internal terminal 73 is soldered to the flat surface of the piezoelectric element 40. By setting the soldering position to a position corresponding to the bending vibration node of the piezoelectric element 40, the vibration of the internal terminal 73 can be further suppressed.
  • a disc-shaped suction hole 53 is formed in the cap 42.
  • the diameter of the suction hole 53 is longer than the diameter of the piezoelectric element 40.
  • the cap 42 has notches 55A to 55D formed at positions corresponding to the screw holes 56A to 56D of the outer casing 17.
  • the cap 42 has a protruding portion 52 that protrudes toward the top plate 37 on the outer peripheral edge.
  • the cap 42 sandwiches the outer casing 17 with the protruding portion 52, and houses the top plate 37 of the pump chamber 36, the side plate 38 of the pump chamber 36, the vibration plate 39, and the piezoelectric element 40 together with the outer casing 17.
  • the cap 42 is made of, for example, resin.
  • a ventilation path 31 is formed between the joined body of the top plate 37, the side plate 38, the vibration plate 39 and the piezoelectric element 40 and the outer casing 17 and the cap 42.
  • FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views of the SS line of the piezoelectric pump 10 when the piezoelectric pump 10 shown in FIG. 3 is operated at the primary mode frequency (fundamental wave).
  • the arrows in the figure indicate the flow of air.
  • the air discharged from the pump chamber 36 discharges from the discharge hole 24 while drawing the air outside the piezoelectric pump 10 through the suction hole 53 and the air passage 31. Therefore, in the piezoelectric pump 10, the flow rate of the air discharged from the discharge hole 24 increases by the flow rate of the drawn air.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the air flow of the fluid control device 100 while the piezoelectric pump 10 is being driven.
  • the arrows in FIG. 10 indicate the air flow.
  • the first lower valve chamber 131, the communication path 135, the second lower valve chamber 141, the communication path 136, and the third lower valve chamber 132 correspond to the “first region” of the present invention.
  • the first upper valve chamber 133, the communication path 125, the second upper valve chamber 142, the communication path 126, and the third upper valve chamber 134 correspond to the “second region” of the present invention.
  • the valve seat 139 corresponds to the “valve seat” of the present invention.
  • the user attaches the suction port 91 of the inhaler 9 to, for example, a human or animal breast.
  • the pressure in the container 90 before the piezoelectric pump 10 is driven is atmospheric pressure.
  • the fluid control device 100 turns on the piezoelectric pump 10 when starting the suction of the liquid by the inhaler 9.
  • the air in the first upper valve chamber 133 is sucked into the piezoelectric pump 10 through the second vent hole 112 and the suction hole 53. Then, the air in the piezoelectric pump 10 is discharged from the discharge hole 24.
  • the first lower valve chamber 131 and the first upper valve chamber 133 communicate with each other through the first through hole 181; ) Occurs. Therefore, the pressure in the first lower valve chamber 131 is higher than the pressure in the first upper valve chamber 133.
  • the pressure in the third lower valve chamber 132 is higher than the pressure in the third upper valve chamber 134.
  • the movable part 120 closes the third vent hole 113 using a pressure difference between the third lower valve chamber 132 and the third upper valve chamber 134. Accordingly, the movable portion 120 blocks communication between the second vent hole 112 and the third vent hole 113.
  • valve body 190 blocks the communication between the second vent hole 112 and the third vent hole 113 and also connects the first vent hole 181 through the first through hole 181.
  • the first vent hole 111 and the second vent hole 112 are communicated with each other.
  • the air in the container 90 of the inhaler 9 is discharged from the connection hole 92 to the second lower valve chamber 141 of the valve 101 through the first vent hole 111.
  • the pressure (air pressure) in the container 90 is lowered from the atmospheric pressure and becomes negative pressure.
  • the inhaler 9 can suck liquid (eg, breast milk) outside the container 90 into the container 90 from the suction port 91.
  • the inhaler 9 stores the liquid in the container 90 and discharges the air in the container 90 from the connection hole 92.
  • FIG. 11 shows the flow of air in the fluid control device 100 when the piezoelectric pump 10 stops driving, when the pressure in the container 90 reaches the maximum suction pressure of the piezoelectric pump 10, or when the flow path is closed. It is explanatory drawing shown. The arrows in FIG. 11 indicate the flow of air.
  • the piezoelectric pump 10 stops driving, when the pressure in the container 90 reaches the maximum suction pressure of the piezoelectric pump 10, or when a flow path such as a tube is closed, the pressure in the first lower valve chamber 131 is the first pressure.
  • the pressure in the first upper valve chamber 133 is equalized by the through hole 181.
  • the pressure in the first lower valve chamber 131 and the pressure in the first upper valve chamber 133 are below atmospheric pressure. Therefore, in the exhaust valve 170, the movable part 120 is separated from the valve seat 139 and opens the third vent hole 113.
  • valve body 190 allows the second vent hole 112 and the third vent hole 113 to communicate with each other and the first passage through the first through hole 181.
  • the air holes 111 and the second air holes 112 are communicated with each other.
  • the air flows from the third vent hole 113, and the third upper valve chamber 134, the communication path 126, the second upper valve chamber 142, the first upper valve chamber 133, and the first through hole. 181 and the first lower valve chamber 131 to the first vent hole 111.
  • the air which flowed out from the 1st ventilation hole 111 flows in into the container 90 through a tube.
  • the inhaler 9 can easily remove the suction port 91 from the breast of a human or animal.
  • valve 101 of this embodiment opens and closes the third vent hole 113 by the pressure difference between the first region and the second region due to the flow path resistance of the first through-hole 181.
  • the valve 101 can passively release the pressure in the flow path to the atmosphere without using special parts such as a pressure sensor, a flow meter, and an electromagnetic valve, corresponding to the fluid suction operation. it can.
  • the valve 101 passively opens and closes the valve as described above. Therefore, the valve 101 can reduce power consumption as compared with the electromagnetic valve. Therefore, the valve 101 is suitable for a breast pump that is required to be driven with low power consumption.
  • the fluid control device 100 including the valve 101 of this embodiment also has the same effect.
  • FIG. 12 shows the pressure difference between the first vent hole 111 and the second vent hole 112 of the valve 101 in which the diameter D1 of the first through-hole 181 is 0.25 mm and the second passage while the piezoelectric pump 10 is driven. It is a figure which shows the result of having measured the flow volume of the air which flows out out of the air hole.
  • FIG. 13 shows the difference in pressure between the first vent hole 111 and the second vent hole 112 of the valve 101 in which the diameter D1 of the first through hole 181 is 0.40 mm while the piezoelectric pump 10 is being driven. It is a figure which shows the result of having measured the flow volume of the air which flows out out of the air hole.
  • FIG. 12 shows the pressure difference between the first vent hole 111 and the second vent hole 112 of the valve 101 in which the diameter D1 of the first through hole 181 is 0.40 mm while the piezoelectric pump 10 is being driven. It is a figure which shows the result of having measured the flow volume of the air which flows out out of the air hole
  • valves 101 having a diameter D1 of the first through hole 181 of 0.25 mm, 0.40 mm, or 0.70 mm are prepared. Then, when the piezoelectric pump 10 is connected to the second vent hole 112 of each valve 101 and the piezoelectric pump 10 is driven, the pressure difference (kPa) between the first vent hole 111 and the second vent hole 112 of each valve 101 is determined. Tables 1 to 3 show the results of measuring the flow rate (L / min) of the air flowing out from the second vent hole 112.
  • the pressure difference indicates a value obtained by actually measuring the pressure of the first ventilation hole 111 and the pressure of the second ventilation hole 112 and calculating the difference between the two pressures. Yes.
  • the pressure difference indicates a value obtained by calculating the difference between the two pressures with a simulator.
  • the pressure difference (experimental value) and flow rate in Table 1 correspond to the graph of FIG.
  • the pressure difference (experimental value) and flow rate in Table 2 correspond to the graph of FIG.
  • the pressure difference (experimental value) and flow rate in Table 13 correspond to the graph of FIG.
  • the cross-sectional area of the first through hole 181 is s1, the flow velocity of air passing through the first through hole 181 is v1, the flow rate of air passing through the first through hole 181 is q1, and the first through hole 181 passes through.
  • the pressure of air is p1
  • the cross-sectional area of the first upper valve chamber 133 is s2
  • the flow velocity of air passing through the first upper valve chamber 133 is v2
  • the flow rate of air passing through the first upper valve chamber 133 is q2
  • theorem requires that the diameter D1 of the first through hole 181 is sufficiently smaller than the diameter D2 of the first upper valve chamber 133 and the first lower valve chamber 131. Therefore, if the diameter D1 of the first through hole 181 is 1/3 or less of the diameter D2 of the first upper valve chamber 133 and the first lower valve chamber 131, the error can be calculated as 10% or less.
  • the length L of the first through hole 181 needs to be a length in a range where the air resistance (loss) when flowing through the first through hole 181 can be considered to be sufficiently small.
  • the length L of the first through hole 181 is equal to the thickness of the fixing part 180.
  • the loss when air flows through the first through hole 181 can be estimated from the Poiseuille equation. If the length L of the 1st through-hole 181 is below the length of the diameter D1 of the 1st through-hole 181 from the type
  • the diameter D2 shown in FIG. 1 is 10 mm
  • the diameter D1 is a length from 0.25 mm to 0.7 mm
  • the relationship of D1 ⁇ D2 / 3 is satisfied.
  • the length L of the first through hole 181 is 0.1 mm
  • the above-described relationship of L ⁇ 2D1 is satisfied.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a fluid control apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • the difference between the fluid control device 200 and the fluid control device 100 is that the valve 201 has a second through hole 122.
  • the movable portion 220 of the valve body 290 is provided with a circular second through hole 122 at the center of the region facing the valve seat 145. Since other configurations are the same, description thereof is omitted.
  • the diameter of the second through hole 122 is smaller than the diameter of the surface of the valve seat 145 that contacts the movable part 220.
  • the valve body 290 is configured such that a part of the movable part 220 is in contact with the valve seat 139 and the periphery of the second through hole 122 in the movable part 220 is in contact with the valve seat 145. 191 and the second valve housing 192 are fixed. At this time, the valve seat 145 pressurizes the periphery of the second through hole 122 in the valve body 290.
  • valve body 290 configures the check valve 140 together with the first valve housing 191 and the second valve housing 192.
  • the check valve 140 includes a second lower valve chamber 141, a second upper valve chamber 142, a valve seat 145, and a region of the valve body 290 that faces the second lower valve chamber 141 and the second upper valve chamber 142. .
  • the periphery of the second through hole 122 in the valve body 290 contacts or separates from the valve seat 145 due to a pressure difference between the second lower valve chamber 141 and the second upper valve chamber 142.
  • the check valve 140 permits the flow of air from the second upper valve chamber 142 to the second lower valve chamber 141, and allows the air flow from the second lower valve chamber 141 to the second upper valve chamber 142. Cut off.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing the air flow of the fluid control device 200 while the piezoelectric pump 10 is being driven.
  • the air flow of the fluid control device 200 while the piezoelectric pump 10 is driven is the same as the air flow of the fluid control device 100 shown in FIG.
  • the pressure in the second lower valve chamber 141 is higher than the pressure in the second upper valve chamber 142. For this reason, the periphery of the second through hole 122 in the movable part 220 is maintained in contact with the valve seat 145.
  • FIG. 17 shows the air flow of the fluid control device 200 when the driving of the piezoelectric pump 10 is stopped, when the pressure in the container 90 reaches the maximum suction pressure of the piezoelectric pump 10, or when the flow path is closed. It is explanatory drawing shown.
  • the piezoelectric pump 10 stops driving, when the pressure in the container 90 reaches the maximum suction pressure of the piezoelectric pump 10, or when a flow path such as a tube is closed, the pressure in the first lower valve chamber 131 is the first pressure.
  • the pressure in the first upper valve chamber 133 is equalized by the through hole 181.
  • the pressure in the first lower valve chamber 131 and the pressure in the first upper valve chamber 133 are below atmospheric pressure. Therefore, in the exhaust valve 170, the movable part 220 is separated from the valve seat 139 and opens the third vent hole 113.
  • valve body 290 communicates the second vent hole 112 and the third vent hole 113 and the first passage through the first through hole 181.
  • the air holes 111 and the second air holes 112 are communicated with each other.
  • the pressure in the second lower valve chamber 141 is lower than the pressure in the second upper valve chamber 142. For this reason, the periphery of the second through hole 122 in the movable portion 220 is separated from the valve seat 145, and the first vent hole 111 and the second region are communicated. Therefore, air flows from the third ventilation hole 113 to the first ventilation hole 111 through the second through hole 122.
  • valve 201 air rapidly flows into the container 90 from the first vent hole 111. Thereby, in the valve 201, the pressure (air pressure) in the container 90 rises and quickly returns to the atmospheric pressure.
  • the valve 201 corresponds to the fluid suction operation and can passively release the pressure in the flow path to the atmosphere in a short time. Further, unlike the electromagnetic valve, the valve 201 passively opens and closes the valve as described above. Therefore, the valve 201 can reduce power consumption compared with the electromagnetic valve. Therefore, the valve 201 is suitable for a breast pump that is required to be driven with low power consumption.
  • the fluid control device 200 including the valve 201 of this embodiment also has the same effect.
  • FIG. 18 is an external view of a fluid control apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the valve 301 shown in FIG.
  • the fluid control device 300 is a device that sucks a liquid (for example, a soot).
  • the fluid control device 300 includes a pump 310, an inhaler 309, and a valve 301.
  • the pump 310 has a suction hole 353 for sucking air, a discharge hole (not shown) for discharging air, and a pressure gauge 315 indicating the suction pressure of air.
  • the inhaler 309 includes a container 390, a connection hole 392, and a tube 394.
  • the suction port 391 that is the tip of the tube 394 is inserted into the oral cavity of a human or animal, for example.
  • the container 390 stores a liquid (for example, a soot).
  • the valve 301 is different from the valve 101 in that a filter 350 is provided in the housing 393.
  • the filter 350 allows gas to pass and prevents liquid from passing.
  • the filter 350 adsorbs bacteria, for example, to prevent infection and contamination.
  • the filter 350 is joined to the inner wall of the housing 393 with an adhesive or the like. Since the configuration of the other valve 301 is the same as that of the valve 101, description thereof is omitted.
  • the suction port 391 is connected to the container 390 via the tube 394.
  • the first ventilation hole 111 of the valve 301 is connected to the connection hole 392 of the inhaler 309 via the tube 395.
  • the second ventilation hole 112 of the valve 301 is connected to the suction hole 353 of the pump 310 via the tube 396.
  • the third vent hole 113 of the valve 301 is open to the atmosphere.
  • the air flow of the fluid control device 300 while the pump 310 is driven is substantially the same as the air flow of the fluid control device 100 shown in FIG.
  • the flow of air in the fluid control device 300 when the pump 310 stops driving, when the pressure in the container 390 reaches the maximum suction pressure of the pump 310, or when the flow path is closed is also shown in FIG.
  • the air flow of the device 100 is almost the same. In the fluid control device 300, air flows while passing through the filter 350.
  • the suction port 391 is blocked when a human tissue is sucked in the absence of an object to be adsorbed.
  • the flow rate decreases due to the blockage of the suction port 391, and the pressure difference between the first region and the second region becomes zero.
  • the movable part 120 automatically opens the third ventilation hole 113, and the suction port 391 is released to the atmosphere.
  • the valve 301 has the same effect as the valve 101. That is, the valve 301 corresponds to the fluid suction operation and can passively release the pressure in the flow path to the atmosphere. Moreover, the fluid control apparatus 300 provided with the valve 301 also has the same effect.
  • the filter 350 is clogged and the flow path resistance (venting resistance) of the filter 350 is increased. That is, the fluid control device 300 cannot appropriately suck air.
  • a general conventional suction device also includes a filter, it cannot detect that the filter is clogged.
  • a nurse or the like replaces the filter by checking the appearance of the filter or managing the usage time of the filter. That is, with the conventional suction device, it is difficult to quantitatively manage the filter.
  • valve 301 of the fluid control device 300 when the flow path resistance of the filter 350 increases, the pressure difference between the first region and the second region disappears, and the movable unit 120 opens the third vent hole 113. A sound is generated when air passes by this release of the atmosphere.
  • valve 301 and the fluid control device 300 it is possible for a nurse or the like to easily detect that the filter 350 is clogged by a sound when the atmosphere is released.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of a fluid control apparatus 400 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the arrows shown in FIG. 20 indicate the flow of fluid.
  • the fluid control device 400 is a drainage that sucks a liquid (for example, pleural effusion or blood).
  • the fluid control device 400 includes a pump 410, an inhaler 409, and a valve 101.
  • the pump 410 is an arbitrary pump and has a suction hole (not shown) for sucking air and a discharge hole (not shown) for discharging air.
  • the inhaler 409 is a so-called chest drain back.
  • the inhaler 409 includes a first container 490A, a second container 490B, a third container 490C, a tube 430, a connection hole 492, and a tube 437.
  • An inhalation port 491 that is the distal end of the tube 430 is inserted into the chest cavity of the patient 408.
  • the patient 408 is, for example, a human or an animal.
  • the first container 490A is a so-called drainage bottle.
  • the first container 490A is connected to the suction port 491.
  • the first container 490A stores the liquid B (for example, pleural effusion or blood) of the patient 408 that has been inhaled through the inhalation port 491.
  • the second container 490B is a so-called water-sealed bottle.
  • the second container 490B is connected to the first container 490A.
  • Water W1 is placed in the second container 490B.
  • the second container 490B allows air to pass through the water W1 to visualize the air flow.
  • the third container 490C is a so-called suction pressure control bottle.
  • the third container 490C is connected to the second container 490B and the suction hole of the pump 410.
  • Water W2 is placed in the third container 490C.
  • a tube 436 is inserted into the third container 490C, and the tip of the tube 436 is immersed in the water W2.
  • the third container 490 ⁇ / b> C adjusts the suction pressure of the air sucked by the pump 410 by the water level of the water W ⁇ b> 2 and the air flowing in from the tip of the pipe 436.
  • the valve 101 is mounted on the inner surface of the third container 490C so as to close the connection hole 492 that is the outlet of the third container 490C.
  • One of the first vent hole 111 and the second vent hole 112 in the valve 101 is connected to the connection hole 492 of the third container 490C.
  • the suction port 491 communicates with the inside of the container 490A via the tube 430
  • the first vent hole 111 of the valve 101 communicates with the connection port 493 of the container 490C
  • the second vent hole 112 of the valve 101 Communicates with the suction hole (not shown) of the pump 410 via the tube 437.
  • the third vent hole 113 of the valve 101 is open to the atmosphere.
  • the air flow of the fluid control device 400 while the pump 410 is driven is the same as the air flow of the fluid control device 100 shown in FIG.
  • the flow of air in the fluid control device 400 when the pump 410 stops driving, when the pressure in the container 490A reaches the maximum suction pressure of the pump 410, or when the flow path is closed is also shown in FIG.
  • the air flow of the device 100 is the same.
  • the suction port 491 is blocked when a human tissue is sucked in the absence of an object to be adsorbed.
  • the flow rate decreases due to the blockage of the suction port 491, and the pressure difference between the first region and the second region becomes zero.
  • the movable part 120 automatically opens the third ventilation hole 113, and the suction port 491 is released to the atmosphere.
  • the valve 101 corresponds to the fluid suction operation and can passively release the pressure in the flow path to the atmosphere.
  • the valve 101 that automatically opens the inlet 491 is preferably used for the treatment of pulmonary pneumothorax.
  • valve 101 since the structure of the valve 101 is simple and inexpensive, the inhaler 409 and the valve 101 can be used disposable. Therefore, the valve 101 can reduce the maintenance cost of the hospital.
  • the fluid control device 400 including the valve 101 has the same effect.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a fluid control device 450 according to a modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • the difference between the fluid control device 450 and the fluid control device 400 is that the valve 101 is provided outside the third container 490C so as to close the connection hole 492 of the third container 490C.
  • the first vent hole 111 of the valve 101 communicates with the connection hole 492 of the third container 490C.
  • the second ventilation hole 112 of the valve 101 communicates with a suction hole (not shown) of the pump 410 via the tube 437. Since other configurations are the same, description thereof is omitted.
  • the air flow of the fluid control device 450 while the pump 410 is driven is the same as the air flow of the fluid control device 400 shown in FIG. That is, when the pump 410 stops driving, when the pressure in the container 490A reaches the maximum suction pressure of the pump 410, or when the flow path is closed, the air flow of the fluid control device 450 is also shown in FIG. This is the same as the air flow of the fluid control device 400.
  • the valve 101 corresponds to the fluid suction operation and can passively release the pressure in the flow path to the atmosphere. Further, the fluid control device 450 including the valve 101 has the same effect.
  • the valve 101 can adjust the pressure at which the valve 101 opens by adjusting the dimensions of the protrusion 139 and the protrusion 145. Therefore, each of the fluid control device 400 and the fluid control device 450 does not open the valve 101 by normal breathing of the patient 408, and opens the valve 101 only when the pressure in the inhaler 409 is greatly reduced by sneezing or the like. Can be adjusted.
  • FIG. 22 is a sectional view of a fluid control apparatus 500 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the fluid control device 500 is different from the fluid control device 100 shown in FIG.
  • the valve 501 is different from the valve 101 in that the second valve housing 592 has a fourth vent hole 114.
  • the fourth vent hole 114 communicates with the first region.
  • the diameter of the fourth ventilation hole 114 is smaller than the diameter of the first ventilation hole 111. Further, the diameter of the fourth ventilation hole 114 is smaller than the diameter of the second ventilation hole 112. Since the configuration of the other fluid control device 500 is the same as the configuration of the fluid control device 100, description thereof is omitted.
  • the first lower valve chamber 131, the communication path 135, the second lower valve chamber 141, the communication path 136, and the third lower valve chamber 132 correspond to the “first region” of the present invention.
  • the first upper valve chamber 133, the communication path 125, the second upper valve chamber 142, the communication path 126, and the third upper valve chamber 134 correspond to the “second region” of the present invention.
  • the valve seat 139 corresponds to the “valve seat” of the present invention.
  • the air flow of the fluid control device 500 includes a first stage from when the piezoelectric pump 10 starts to drive until the pressure in the container 90 reaches the maximum suction pressure of the piezoelectric pump 10, and the pressure in the container 90 is the piezoelectric pump. It is divided into a second stage from when the maximum suction pressure of 10 is reached to before the piezoelectric pump 10 stops driving, and a third stage immediately after the piezoelectric pump 10 stops driving.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram showing the air flow of the fluid control device 500 from when the piezoelectric pump 10 starts to drive until the pressure in the container 90 reaches the maximum suction pressure.
  • the arrow in a figure has shown the flow of air.
  • the user attaches the suction port 91 of the inhaler 9 to, for example, a human or animal breast.
  • the pressure in the container 90 before the piezoelectric pump 10 is driven is atmospheric pressure.
  • the fluid control device 500 turns on the piezoelectric pump 10 when starting the suction of the liquid by the inhaler 9.
  • the air in the second upper valve chamber 133 is sucked into the piezoelectric pump 10 through the second vent hole 112 and the suction hole 53. Then, the air in the piezoelectric pump 10 is discharged from the discharge hole 24.
  • the first lower valve chamber 131 and the first upper valve chamber 133 communicate with each other through the first through hole 181; ) Occurs. Therefore, the pressure in the first lower valve chamber 131 is higher than the pressure in the first upper valve chamber 133.
  • the pressure in the third lower valve chamber 132 is higher than the pressure in the third upper valve chamber 134.
  • the movable part 120 closes the third vent hole 113 using a pressure difference between the third lower valve chamber 132 and the third upper valve chamber 134. Accordingly, the movable portion 120 blocks communication between the second vent hole 112 and the third vent hole 113.
  • valve body 190 blocks the communication between the second vent hole 112 and the third vent hole 113 and also connects the first vent hole 181 through the first through hole 181.
  • the first vent hole 111 and the second vent hole 112 are communicated with each other.
  • the air in the container 90 of the inhaler 9 is discharged from the connection hole 92 to the first lower valve chamber 141 of the valve 501 through the first vent hole 111.
  • the pressure (air pressure) in the container 90 is lowered from the atmospheric pressure and becomes negative pressure.
  • the inhaler 9 can suck liquid (eg, breast milk) outside the container 90 into the container 90 from the suction port 91.
  • the inhaler 9 stores the liquid in the container 90 and discharges the air in the container 90 from the connection hole 92.
  • the fluid control device 500 a small amount of air is sucked into the valve 501 from the outside of the valve 501 through the fourth vent hole 114. Therefore, in the fluid control device 500, the flow rate of air sucked from the container 90 is reduced as compared with the fluid control device 100.
  • the air in the container 90 is sufficiently reduced, and the pressure in the container 90 reaches the maximum suction pressure.
  • the third vent hole 113 is opened, and air flows from the third vent hole 113 into the second region, and there is a possibility that the relationship of P2 ⁇ P1 cannot be maintained. That is, the fluid control device 100 may not be able to maintain a sufficient suction force.
  • FIG. 24 is an explanatory diagram showing the air flow of the fluid control device 500 from when the pressure in the container 90 reaches the maximum suction pressure to before the piezoelectric pump 10 stops driving.
  • the arrow in a figure has shown the flow of air.
  • the valve 501 can keep the difference between P1 and P2 at the time of suction at a certain value or more by the fourth vent hole 114.
  • the exhaust valve 170 the relationship of P2 ⁇ P1 and the relationship of (S1-S3) ⁇ (P1-P2)> S3 ⁇ (P3-P1) are maintained.
  • valve 501 can maintain the third vent 113 closed. That is, the valve 501 can maintain the decompressed state of the container 90 while the piezoelectric pump 10 continues to be driven.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram showing the air flow of the fluid control device 500 immediately after the piezoelectric pump 10 stops driving.
  • the arrow in a figure has shown the flow of air.
  • the fluid control device 500 turns off the piezoelectric pump 10 and stops the driving of the piezoelectric pump 10. At this time, the pressure in the first lower valve chamber 131 becomes equal to the pressure in the first upper valve chamber 133 by the first through hole 181. However, the inside of the valve 501 is lower than the atmospheric pressure. Therefore, a small amount of air is sucked into the valve 501 from the outside of the valve 501 through the fourth vent hole 114.
  • the diameter of the fourth vent hole 114 is smaller than the diameter of the second vent hole 112, the influence is small. Therefore, a small amount of air mainly flows into the piezoelectric pump 10 from the discharge hole 24 of the piezoelectric pump 10 and flows into the second region via the suction hole 53 and the second vent hole 112.
  • valve body 190 when the pressure in the first region is equal to or lower than the pressure in the second region, the valve body 190 allows the second vent hole 112 and the third vent hole 113 to communicate with each other, and also through the first through hole 181.
  • the first ventilation hole 111 and the second ventilation hole 112 are communicated with each other.
  • the air flows from the third vent hole 113, and the third upper valve chamber 134, the communication passage 126, the second upper valve chamber 142, the first upper valve chamber 133, and the first through-hole. It flows to the first lower valve chamber 131 via the hole 181.
  • the inhaler 9 can easily remove the suction port 91 from the breast of a human or animal.
  • valve 501 of this embodiment opens and closes the third vent hole 113 by the pressure difference between the first region and the second region due to the flow path resistance of the first through-hole 181.
  • the valve 501 of this embodiment can passively release the pressure in the flow path to the atmosphere without using special parts such as a pressure sensor, a flow meter, and an electromagnetic valve, corresponding to the fluid suction operation. it can.
  • valve 501 passively opens and closes the valve as described above. Therefore, the power consumption of the valve 501 can be reduced as compared with the electromagnetic valve. Therefore, the valve 501 is suitable for a breast pump that is required to be driven with low power consumption. Moreover, the fluid control apparatus 500 provided with the valve 501 of this embodiment also has the same effect.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of a fluid control device 600 according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the fluid control device 600 is different from the fluid control device 200 shown in FIG.
  • the valve 601 is different from the valve 201 in that the second valve housing 592 has the fourth vent hole 114 described above. Since the configuration of the other fluid control device 600 is the same as that of the fluid control device 200, the description thereof is omitted.
  • the fluid control device 600 is different from the fluid control device 500 shown in FIG. 22 in that the movable portion 220 of the valve body 290 provided in the valve 601 has the second through hole 122 described above.
  • the check valve 140 includes the second lower valve chamber 141, the second upper valve chamber 142, the valve seat 145, the region of the valve body 290 facing the second lower valve chamber 141, and the second upper valve chamber 142. Consists of. Since the configuration of the other fluid control device 600 is the same as that of the fluid control device 500, description thereof is omitted.
  • the air flow of the fluid control device 600 includes a first stage from when the piezoelectric pump 10 starts to drive until the pressure in the container 90 reaches the maximum suction pressure of the piezoelectric pump 10, and the pressure in the container 90 is the piezoelectric pump. It is divided into a second stage from when the maximum suction pressure of 10 is reached to before the piezoelectric pump 10 stops driving, and a third stage immediately after the piezoelectric pump 10 stops driving.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram showing the air flow of the fluid control device 600 from when the piezoelectric pump 10 starts to drive until the pressure in the container 90 reaches the maximum suction pressure.
  • the first-stage air flow in the fluid control device 600 is the same as the first-stage air flow in the fluid control device 500 (see FIG. 23).
  • the pressure in the second lower valve chamber 141 is higher than the pressure in the second upper valve chamber 142. For this reason, the periphery of the second through hole 122 in the movable part 220 is maintained in contact with the valve seat 145.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram showing the air flow of the fluid control device 600 from when the pressure in the container 90 reaches the maximum suction pressure to before the piezoelectric pump 10 stops driving.
  • the second-stage air flow in the fluid control device 600 is the same as the second-stage air flow in the fluid control device 500 (see FIG. 24).
  • the pressure in the second lower valve chamber 141 is higher than the pressure in the second upper valve chamber 142. For this reason, the periphery of the second through hole 122 in the movable part 220 is maintained in contact with the valve seat 145.
  • the valve 501 can keep the difference between P1 and P2 at the time of suction at a certain value or more by the fourth vent hole 114.
  • the exhaust valve 170 the relationship of P2 ⁇ P1 and the relationship of (S1-S3) ⁇ (P1-P2)> S3 ⁇ (P3-P1) are maintained.
  • valve 601 can maintain the third vent 113 closed. That is, the valve 601 can maintain the decompressed state of the container 90 while the piezoelectric pump 10 continues to be driven.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram showing the air flow of the fluid control device 600 immediately after the piezoelectric pump 10 stops driving.
  • the fluid control device 600 turns off the piezoelectric pump 10 and stops driving the piezoelectric pump 10. At this time, the pressure in the first lower valve chamber 131 becomes equal to the pressure in the first upper valve chamber 133 by the first through hole 181. However, the inside of the valve 601 is lower than the atmospheric pressure. Therefore, a small amount of air is sucked into the valve 601 from the outside of the valve 601 through the fourth vent hole 114.
  • the diameter of the fourth vent hole 114 is smaller than the diameter of the second vent hole 112, the influence is small. Therefore, a small amount of air mainly flows into the piezoelectric pump 10 from the discharge hole 24 of the piezoelectric pump 10 and flows into the second region via the suction hole 53 and the second vent hole 112.
  • valve body 190 when the pressure in the first region is equal to or lower than the pressure in the second region, the valve body 190 causes the second vent hole 112 and the third vent hole 113 to communicate with each other, and through the first through hole 181.
  • the first ventilation hole 111 and the second ventilation hole 112 are communicated with each other.
  • the air flows from the third vent hole 113, and the third upper valve chamber 134, the communication path 126, the second upper valve chamber 142, the first upper valve chamber 133, and the first through-hole. It flows to the first lower valve chamber 131 via the hole 181.
  • the pressure in the second lower valve chamber 141 is lower than the pressure in the second upper valve chamber 142. For this reason, the periphery of the second through hole 122 in the movable portion 220 is separated from the valve seat 145, and the first vent hole 111 and the second region are communicated. Therefore, air flows from the third vent hole 113 to the first lower valve chamber 131 through the second through hole 122 and the second lower valve chamber 141.
  • the inhaler 9 can quickly remove the suction port 91 from the breast of a human or animal.
  • the valve 601 can correspond to the fluid suction operation and can passively release the pressure in the flow path to the atmosphere in a short time. Further, unlike the electromagnetic valve, the valve 601 passively opens and closes the valve as described above. Therefore, the power consumption of the valve 601 can be reduced as compared with the electromagnetic valve. Therefore, the valve 601 is suitable for a breast pump that is required to be driven with low power consumption. Moreover, the fluid control apparatus 600 provided with the valve 601 of this embodiment also has the same effect.
  • Embodiments In the embodiment, air is used as a part of the fluid.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied even if the fluid is a gas or liquid other than air.
  • an object to be inhaled may be something other than a liquid (for example, a gel substance).
  • the number of through holes is one, but is not limited thereto. In implementation, the number of through holes may be two or more.
  • the piezoelectric pump 10 in the above-described embodiment includes an actuator that bends and vibrates due to expansion and contraction of the piezoelectric element 40, but is not limited thereto.
  • an actuator that bends and vibrates by electromagnetic drive may be provided.
  • the piezoelectric pump 10 in the above-described embodiment includes a unimorph-type actuator that bends and vibrates, but may include a bimorph-type actuator that flexures and vibrates by attaching a piezoelectric element to both surfaces of the diaphragm.
  • the piezoelectric element 40 is made of a lead zirconate titanate ceramic, but is not limited thereto.
  • it may be made of a non-lead piezoelectric ceramic material such as potassium sodium niobate and alkali niobate ceramics.
  • Fluid control device 101 201, 301, 501, 601 ... Valve 111 ... First vent 112 ... Second vent 113 ... 3rd ventilation hole 114 ... 4th ventilation hole 120 ... Movable part 122 ... 2nd through-hole 125, 126 ... Communication path 131 ... 1st lower valve chamber 132 ... 3rd lower valve chamber 133 ... 1st upper valve chamber 134 ... No. Upper valve chamber 135, 136 ... Communication path 139 ... Valve seat 140 ... Check valve 141 ... Second lower valve chamber 142 ... Second upper valve chamber 145 ... Valve seat 170 ... Exhaust valve 180 ... Fixed portion 181 ... First through hole 190 ... Valve body 191 ...
  • valve housing 192 ... 2nd valve housing 220 ... Movable part 290 ... Valve body 309 ... Inhaler 310 ... Pump 315 ... Pressure gauge 350 ... Filter 353 ... Suction hole 390 ... Container 391 ... Suction port 392 ... Connection hole 393 ... Housing 394, 395, 396 ... Tube 408 ... Patient 409 ... Inhaler 410 ... Pump 430 ... Tube 436 ... Pipe 437 ... Tube 490A ... First container 490B ... Second container 490C ... Third container 491 ... Suction port 492 ... connection hole 493 ... connection port 592 ... second valve housing

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Abstract

 流体制御装置(100)は、圧電ポンプ(10)と吸入器(9)とバルブ(101)とを備える。圧電ポンプ(10)は、気体の吸引孔(53)と気体の吐出孔(24)とを有する。吸入器(9)は、容器(90)と吸入口(91)と接続孔(92)とを有する。バルブ(101)は、第1通気孔(111)と第2通気孔(112)と第3通気孔(113)と第1弁筺体(191)と第2弁筺体(192)と弁体(190)とを有する。バルブ(101)の第1通気孔(111)は吸入器(9)の接続孔(92)に接続する。バルブ(101)の第2通気孔(112)は圧電ポンプ(10)の吸引孔(53)に接続する。バルブ(101)の第3通気孔(113)は大気開放されている。弁体(190)は、第1弁筺体(191)及び第2弁筺体(192)に挟持され、第1領域と第2領域を構成する。

Description

バルブ、流体制御装置
 この発明は、気体の流れを切り替えるバルブ、及び当該バルブを備える流体制御装置に関する。
 従来、気体の流れをバルブによって制御する流体制御装置が各種考案されている。例えば特許文献1には、ポンプとバルブとを備える流体制御装置が開示されている。
 ポンプは、空気の吸引孔と空気の吐出孔とを有している。
 バルブは、ダイヤフラムと第1弁筐体と第2弁筐体とを備え、それらが順に積層された構造を有している。さらに、バルブには、通気孔と排気口とカフ接続口とが設けられている。通気孔には、ポンプの吐出孔が接続されている。排気口は大気開放されている。
 バルブのダイヤフラムは、ダイヤフラムの両面にかかる圧力差に基づいて排気口を閉塞または開放する。カフの腕帯ゴム管がバルブのカフ接続口に接続されることにより、流体制御装置がカフに接続されている。
 以上の構成において、特許文献1の流体制御装置は、ポンプを駆動し、空気をポンプの吐出孔からバルブ内へ吐出する。ダイヤフラムは、バルブ内へ吐出された空気の圧力によって排気口を閉塞する。そのため、バルブ内へ吐出された空気は、カフ接続口からカフ内へ流入する。これにより、特許文献1の流体制御装置は、カフ内に圧縮空気を充填する。
 この後、ポンプが駆動を停止すると、ダイヤフラムは、カフの圧力によって排気口を開放する。そのため、カフ内の圧縮空気は、排気口から排気される。よって、特許文献1のバルブは、カフ(流路)内の圧力を受動的に大気開放することができる。
特許第5185475号公報
 しかしながら、特許文献1のバルブは、容器内から気体を吸引して、容器内の圧力を負圧にする吸引動作には対応していない。
 また、患者の体内に挿入されたチューブ(流路)を介して、体液や空気などの流体を体内から容器内へ吸引する吸引装置がある。吸引装置では吸引中、チューブの吸入口が体内の組織に密着した場合、チューブが閉塞するという問題がある。この問題を回避するため、吸引装置は、圧力センサや流量計などを使ってチューブの閉塞状態を検知し、電磁バルブなどを使ってチューブ(流路)内の圧力を能動的に大気開放させる安全機能を備える。
 しかし、この安全機能を備えるためには、圧力センサや流量計や電磁バルブなどの部品が必要となる。そのため、従来の吸引装置には、装置本体が大型化したり装置本体のコストが高価になったりするという問題がある。
 本発明の目的は、流体の吸引動作に対応し、流路内の圧力を受動的に大気開放することができるバルブ、及び当該バルブを備える流体制御装置を提供することにある。
 本発明のバルブは、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。
(1)第1通気孔、第2通気孔、及び第3通気孔を有する弁筐体と、
 第1通気孔に連通する第1領域と第2通気孔に連通する第2領域とを弁筐体内に構成する弁体と、を備え、
 弁体は、第1領域と第2領域とを連通させる第1貫通孔を有する固定部と、第2通気孔と第3通気孔との連通状態を切替える可動部と、を有し、
 弁体は、
 第1領域の圧力が第2領域の圧力よりも高い場合、第2通気孔と第3通気孔との連通を遮断するとともに、第1貫通孔を介して第1通気孔と第2通気孔とを連通させ、
 第1領域の圧力が第2領域の圧力以下の場合、第2通気孔と第3通気孔とを連通させるとともに、第1貫通孔を介して第1通気孔と第2通気孔とを連通させるよう、
 弁筐体に固定されている。
 この構成では、例えば、吸入口を有する吸入器を第1通気孔に接続し、ポンプの吸引孔を第2通気孔に接続し、第3通気孔を大気開放する。この場合においてポンプが駆動すると、第2領域の空気が第2通気孔及び吸引孔を介してポンプ内に吸引される。そして、ポンプ内の空気が吐出孔から吐出される。
 弁体の固定部では、第1領域と第2領域とが第1貫通孔を介して連通するものの、第1貫通孔によって圧力損失(流路抵抗)が生じる。そのため、バルブでは、第1領域の圧力が第2領域の圧力より高くなる。
 このため、可動部は、第1領域と第2領域の圧力差を利用して第3通気孔を閉塞し、第2通気孔と第3通気孔との連通を遮断することができる。
 よって、この構成のバルブでは、第1領域の圧力が第2領域の圧力より高い場合、空気は、第1通気孔から第1貫通孔を通って第2通気孔へ流れる。
 この結果、吸入器の容器内の気体が第1通気孔を介してバルブの第1領域へ排出され、第2通気孔及び吸引孔を介してポンプ内に吸引される。これにより、容器内の圧力(気体の圧力)が大気圧から低下し、負圧になる。そのため、吸入器は、容器外部の液体(例えば母乳、血液、胸水、痰など)を吸入口から容器内へ吸入することができる。
 次に、ポンプが駆動を停止した時、容器内の圧力がポンプの最大吸引圧力に達した時、又はチューブ等の流路が閉塞した時、第1領域の圧力が第1貫通孔によって第2領域の圧力と等しくなる。ただし、この時点における第1領域の圧力と第2領域の圧力とは、大気圧以下である。
 そのため、可動部は、大気圧を利用して第3通気孔を開放し、第2通気孔と第3通気孔とを連通させることができる。
 これにより、空気は、第3通気孔から第1貫通孔を通って第1通気孔へ流れる。そして、第1通気孔から流出した空気は、チューブを介して容器内へ流入する。これにより、容器内の圧力(空気圧)が上昇し、大気圧に戻る。
 したがって、この構成のバルブは、流体の吸引動作に対応し、流路内の圧力を受動的に大気開放することができる。
(2)可動部は、第1領域と第2領域との圧力差により、弁筐体の一部である第1部分に対して接触または離間し、連通状態を切り替えることが好ましい。
 この構成において、可動部は、第1領域の圧力が第2領域の圧力よりも高い場合、弁筐体の第1部分に対して接触し、第2通気孔と第3通気孔との連通を遮断する。
 一方、可動部は、第1領域の圧力が第2領域の圧力以下の場合、弁筐体の第1部分に対して離間し、第2通気孔と第3通気孔とを連通させる。
(3)弁筐体は、第3通気孔と、第2領域において第3通気孔の周囲から可動部側へ突出した弁座と、を第1部分に有し、
 弁体は、可動部が弁座に接触するよう、弁筐体に固定されていることが好ましい。
 この構成において、可動部は、第1領域の圧力が第2領域の圧力よりも高い場合、弁座に対して接触し、第2通気孔と第3通気孔との連通を遮断する。
 一方、可動部は、第1領域の圧力が第2領域の圧力以下の場合、弁座に対して離間し、第2通気孔と第3通気孔とを連通させる。
(4)可動部は、第2通気孔と第1通気孔及び第3通気孔とが連通しているとき、第1領域と第2領域とを連通させる第2貫通孔を有することが好ましい。
(5)可動部は、弁筐体の一部である第2部分に対して接触または離間することにより第2貫通孔を閉塞または開放し、
 弁体は、
 第1領域の圧力が第2領域の圧力よりも高い場合、第2貫通孔を閉塞し、
 第1領域の圧力が第2領域の圧力以下の場合、第2貫通孔を開放し、第1貫通孔および第2貫通孔を介して第1通気孔と第2通気孔と第3通気孔とを連通させるよう、
 弁筐体に固定されていることが好ましい。
 この構成において、可動部は、第1領域の圧力が第2領域の圧力よりも高い場合、弁筐体の第2部分に対して接触し、第2貫通孔を閉塞する。
 一方、可動部は、第1領域の圧力が第2領域の圧力以下の場合、弁筐体の第2部分から離間し、第2貫通孔を開放する。この場合、空気は、第3通気孔から第2貫通孔を通って第1通気孔へ流れる。
 すなわち、この構成では、空気は、第3通気孔から第1貫通孔および第2貫通孔の両方を通って第1通気孔へ流れる。
 そのため、空気は、第3通気孔から容器内へ急速に流入する。これにより、容器内の圧力(空気圧)が上昇し、大気圧に速やかに戻る。
 したがって、この構成のバルブは、流路内の圧力を短時間で、受動的に大気開放することができる。
(6)弁筐体は、第1領域に連通する第4通気孔を有することが好ましい。
 この構成のバルブは、ポンプが駆動し続ける間、容器の減圧状態を維持することができる。
(7)第4通気孔の断面積は、第1通気孔の断面積より小さいことが好ましい。
(8)第4通気孔の断面積は、第1貫通孔の断面積より大きいことが好ましい。
(9)弁筐体は、気体を通過させ、液体の通過を阻止するフィルタを有することが好ましい。
 この構成のバルブでは、吸引時に液体が付着してフィルタの通気抵抗が増加すると、第1領域と第2領域の圧力差が無くなり、可動部が第3通気孔を開放する。この大気開放によって空気が通過する際に音が発生する。
 したがって、この構成では、看護師等が大気開放時の音によりフィルタが目詰まりしたことを容易に検出できる。
 また、本発明の流体制御装置は、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。
(10)上記(1)~(9)のいずれかに記載のバルブと、
 吸引孔を有し、吸引孔から気体を吸引するポンプと、
 流体を吸入する吸入口を有する吸入器と、を備え、
 バルブの第1通気孔は、吸入器の一部に連通し、
 バルブの第2通気孔は、ポンプの吸引孔に連通している。
 この構成により、上記(1)~(9)のいずれかのバルブを用いることで、当該バルブを備える流体制御装置も同様の効果を奏する。
(11)吸入器は、吸入口から母乳を吸入することが好ましい。
 この構成では、流体制御装置は搾乳機として用いられる。吸入口から吸入された母乳は、容器に貯蔵される。
(12)吸入器は、
 吸入口に接続し、吸入口から吸入された液体を貯蔵する第1容器と、
 第1容器に接続し、気体を通過させて液体の通過を阻止する第2容器と、
 第2容器およびポンプの吸引孔に接続し、ポンプが吸引する気体の吸引圧力を調整する第3容器と、を有することが好ましい。
 この構成では、流体制御装置はドレナージとして用いられる。吸入口から吸入された血液や胸水等は、第1容器に貯蔵される。
 本発明は、流体の吸引動作に対応し、流路内の圧力を受動的に大気開放することができる。
本発明の第1実施形態に係る流体制御装置100の断面図である。 図1に示すバルブ101の外観斜視図である。 図1に示すバルブ101の側面図である。 図1に示すバルブ101の分解斜視図である。 図1に示すバルブ101の分解斜視図である。 図1に示す圧電ポンプ10の外観斜視図である。 図6に示す圧電ポンプ10の分解斜視図である。 図6に示す圧電ポンプ10のS-S線の断面図である。 図9は、図6に示す圧電ポンプ10を1次モードで動作させた時における圧電ポンプ10のS-S線の断面図である。図9(A)はポンプ室の容積が増大したときの図、図9(B)はポンプ室の容積が減少したときの図である。 圧電ポンプ10が駆動している間における流体制御装置100の空気の流れを示す説明図である。 圧電ポンプ10が駆動を停止した時、容器90内の圧力が圧電ポンプ10の最大吸引圧力に達した時、又は流路が閉塞した時における、流体制御装置100の空気の流れを示す説明図である。 圧電ポンプ10を駆動している間における、第1貫通孔181の直径D1が0.25mmであるバルブ101の第1通気孔111及び第2通気孔112の圧力差と第2通気孔112から流出する空気の流量とを測定した結果を示す図である。 圧電ポンプ10を駆動している間における、第1貫通孔181の直径D1が0.40mmであるバルブ101の第1通気孔111及び第2通気孔112の圧力差と第2通気孔112から流出する空気の流量とを測定した結果を示す図である。 圧電ポンプ10を駆動している間における、第1貫通孔181の直径D1が0.70mmであるバルブ101の第1通気孔111及び第2通気孔112の圧力差と第2通気孔112から流出する空気の流量とを測定した結果を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る流体制御装置200の断面図である。 圧電ポンプ10が駆動している間における流体制御装置200の空気の流れを示す説明図である。 圧電ポンプ10が駆動を停止した時、容器90内の圧力が圧電ポンプ10の最大吸引圧力に達した時、又は流路が閉塞した時における、流体制御装置200の空気の流れを示す説明図である。 本発明の第3実施形態に係る流体制御装置300の外観図である。 図18に示すバルブ301の断面図である。 本発明の第4実施形態に係る流体制御装置400の断面図である。 本発明の第4実施形態の変形例に係る流体制御装置450の断面図である。 本発明の第5実施形態に係る流体制御装置500の断面図である。 圧電ポンプ10が駆動を開始してから容器90内の圧力が最大吸引圧力に達するまでの間における流体制御装置500の空気の流れを示す説明図である。 容器90内の圧力が最大吸引圧力に達してから圧電ポンプ10が駆動を停止する前までの流体制御装置500の空気の流れを示す説明図である。 圧電ポンプ10が駆動を停止した直後における、流体制御装置500の空気の流れを示す説明図である。 本発明の第6実施形態に係る流体制御装置600の断面図である。 圧電ポンプ10が駆動を開始してから容器90内の圧力が最大吸引圧力に達するまでの間における流体制御装置600の空気の流れを示す説明図である。 容器90内の圧力が最大吸引圧力に達してから圧電ポンプ10が駆動を停止する前までの流体制御装置600の空気の流れを示す説明図である。 圧電ポンプ10が駆動を停止した直後における、流体制御装置600の空気の流れを示す説明図である。
 以下、本発明の第1実施形態に係る流体制御装置100について説明する。
 図1は、本発明の第1実施形態に係る流体制御装置100の断面図である。流体制御装置100は、圧電ポンプ10と吸入器9とバルブ101とを備える。流体制御装置100は、液体(例えば母乳など)を吸引する装置である。図1に示すバルブ101は、後述の図2に示すT-T線の断面に相当する。
 圧電ポンプ10は、詳細を後述するが、気体を吸引するための吸引孔53と気体を吐出するための吐出孔24とを有する。
 吸入器9は、容器90と吸入口91と接続孔92とを有する。吸入器9は、例えば搾乳器である。吸入口91は、例えばヒトや動物の乳房に装着する。容器90は、液体(例えば母乳など)を貯蔵する。
 バルブ101は、詳細を後述するが、第1通気孔111と第2通気孔112と第3通気孔113とを有する。バルブ101の第1通気孔111は、吸入器9の接続孔92に接続する。バルブ101の第2通気孔112は、圧電ポンプ10の吸引孔53に接続する。バルブ101の第3通気孔113は、大気開放されている。
 なお、図1において、バルブ101の第1通気孔111と吸入器9の接続孔92とは、チューブ95を介して接続されている。同様に、図1において、バルブ101の第2通気孔112と圧電ポンプ10の吸引孔53とも、チューブ96を介して接続されている。実施の際、これらの接続は、任意の接続方法を採用すればよい。
 次に、バルブ101と圧電ポンプ10との構造について詳述する。まず、図1~図5を用いてバルブ101の構造について詳述する。
 図2は、図1に示すバルブ101の外観斜視図である。図3は、図1に示すバルブ101の側面図である。図4、図5は、図1に示すバルブ101の分解斜視図である。図4は、当該バルブ101を上面側から見た分解斜視図であり、図5は、当該バルブ101を底面側から見た分解斜視図である。
 バルブ101は、図2~図5に示すように、第2弁筐体192と、弁体190と、第1弁筐体191とを備え、それらが順に積層された構造を有している。
 第1弁筐体191は、図1~図5に示すように、圧電ポンプ10の吸引孔53に連通する第2通気孔112と、流体制御装置100外部に連通する第3通気孔113と、第3通気孔113の周囲から弁体190側へ突出した弁座139と、弁体190側へ突出した円柱状の弁座145と、第2上バルブ室142及び第1上バルブ室133を連通させる連通路125と、第2上バルブ室142及び第3上バルブ室134を連通させる連通路126と、を有する。第1弁筐体191は、例えば樹脂からなる。弁座139は中央部に第3通気孔113を有する円筒形状である。
 なお、第1弁筐体191は、弁座145を有しているが、必ずしも有する必要は無い。また、第2上バルブ室142、第2下バルブ室141を、必ずしも有する必要はない。連通路125と連通路126、連通路135と連通路136が連通していればよい。
 第2弁筐体192は、図1~図5に示すように、吸入器9の接続孔92に連通する第1通気孔111と、第2下バルブ室141及び第1下バルブ室131を連通させる連通路135と、第2下バルブ室141及び第3下バルブ室132を連通させる連通路136と、を有する。第2弁筐体192は、例えば樹脂からなる。
 弁体190は、固定部180と可動部120とを有する。固定部180は、例えば樹脂からなる。可動部120は、長方形状のダイヤフラムで構成される。可動部120の材料は、例えばEPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)やシリコーンなどのゴムである。固定部180と可動部120とは、接着剤等で接着されている。
 第1上バルブ室133及び第1下バルブ室131に接触する固定部180の領域の中心部には、図1~図5に示すように、円形の第1貫通孔181が設けられている。第1貫通孔181は、第1上バルブ室133及び第1下バルブ室131を連通させる。
 弁体190は、例えば両面テープや接着剤等を介して第1弁筺体191及び第2弁筺体192に挟持されている。
 弁体190は、図1に示すように、可動部120の一部が弁座139、145に接触するよう、第1弁筺体191および第2弁筺体192に固定されている。
 弁体190は、第1弁筐体191及び第2弁筐体192に固定されることにより、第1弁筐体191及び第2弁筐体192内を分割する。
 これにより、弁体190は、図1~図5に示すように、第1弁筐体191及び第2弁筐体192内に、円柱状の第1下バルブ室131と、円柱状の第2下バルブ室141と、円柱状の第3下バルブ室132と、円柱状の第1上バルブ室133と、円環状の第2上バルブ室142と、円環状の第3上バルブ室134と、を構成する。
 ここで、第1下バルブ室131は、第1通気孔111に連通する。第1下バルブ室131は、連通路135を介して第2下バルブ室141に連通する。第3下バルブ室132は、連通路136を介して第2下バルブ室141に連通する。
 また、第1上バルブ室133は、第2通気孔112に連通する。第1上バルブ室133は、連通路125を介して第2上バルブ室142に連通する。第3上バルブ室134は、連通路126を介して第2上バルブ室142に連通する。
 なお、第1下バルブ室131、連通路135、第2下バルブ室141、連通路136及び第3下バルブ室132が、本発明の「第1領域」の一例に相当する。第1上バルブ室133、連通路125、第2上バルブ室142、連通路126及び第3上バルブ室134が、本発明の「第2領域」の一例に相当する。弁座139が本発明の「弁座」の一例に相当する。
 また、弁体190は、図1に示すように、排気弁170を、第1弁筐体191及び第2弁筐体192とともに構成する。排気弁170は、第3下バルブ室132と第3上バルブ室134と弁座139と第3下バルブ室132及び第3上バルブ室134に面する弁体190の領域とで構成される。
 排気弁170では、図1に示すように、第3下バルブ室132に面する弁体190の部分の面積をS1、第3下バルブ室132の圧力をP1、第3上バルブ室134に面する弁体190の部分の面積をS2、第3上バルブ室134の圧力をP2、第3通気孔113に面する弁体190の部分の面積をS3、第3通気孔113の圧力(本実施形態では大気圧)をP3、としたとき、弁体190の可動部120が以下の状態となる。
 すなわち、S1×(P1-P2)>S3×(P3-P1)の関係を満たす場合、可動部120は弁座139に接触する。S1×(P1-P2)≦S3×(P3-P1)の関係を満たす場合、可動部120は弁座139から離間する。
 次に、図6、図7、図8を用いて圧電ポンプ10の構造について詳述する。
 図6は、図1に示す圧電ポンプ10の外観斜視図である。図7は、図6に示す圧電ポンプ10の分解斜視図である。図8は、図6に示す圧電ポンプ10のS-S線の断面図である。
 圧電ポンプ10は、上から順に、外筐体17、天板37、側板38、振動板39、圧電素子40、及びキャップ42を備え、それらを順に積層した構造を有している。天板37、側板38、及び振動板39は、ポンプ室36を構成している。圧電ポンプ10は、幅20mm×長さ20mm×ノズル18以外の領域の高さ1.85mmの寸法となっている。
 外筐体17は、空気が吐出される吐出孔24が中心に形成されたノズル18を有する。このノズル18は、外形の直径2.0mm×内形(即ち吐出孔24)の直径0.8mm×高さ1.6mmの寸法となっている。外筐体17の四角には、ネジ穴56A~56Dが形成されている。
 外筐体17は、下方が開口した断面コ字状に形成されており、外筐体17は、ポンプ室36の天板37、ポンプ室36の側板38、振動板39及び圧電素子40を収納する。外筐体17は、例えば樹脂から構成される。
 ポンプ室36の天板37は、円板状であり、例えば金属から構成されている。天板37には、中央部61と、中央部61から水平方向に突出し、外筐体17の内壁に当接する鍵状の突出部62と、外部回路に接続するための外部端子63とが形成されている。
 また、天板37の中央部61には、ポンプ室36の内部と外部とを連通させる通気孔45が設けられている。この通気孔45は、外筐体17の吐出孔24と対向する位置に形成されている。天板37は、側板38の上面に接合する。
 ポンプ室36の側板38は、円環状であり、例えば金属から構成されている。側板38は、振動板39の上面に接合する。そのため、側板38の厚みは、ポンプ室36の高さとなる。
 振動板39は、円板状であり、例えば金属から構成されている。振動板39は、ポンプ室36の底面を構成する。
 圧電素子40は、円板形状であり、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスから構成されている。圧電素子40は、振動板39のポンプ室36とは逆側の主面に接合されており、印加された交流電圧に応じて屈曲する。圧電素子40及び振動板39は、アクチュエータを構成する。
 そして、天板37、側板38、振動板39、及び圧電素子40の接合体は、天板37に設けられている4個の突出部62によって外筐体17に対して弾性的に支持されている。
 電極導通用板70は、圧電素子40に接続するための内部端子73と、外部回路に接続するための外部端子72とで構成されている。内部端子73の先端は圧電素子40の平板面にはんだ付けされている。はんだ付け位置を圧電素子40の屈曲振動の節に相当する位置とすることにより、内部端子73の振動がより抑制できる。
 キャップ42には、円板形状の吸引孔53が形成されている。吸引孔53の直径は、圧電素子40の直径より長い。また、キャップ42には、外筐体17のネジ穴56A~56Dに対応する位置に切欠き55A~55Dが形成されている。
 また、キャップ42は、外周縁に、天板37側へ突出する突出部52を有する。キャップ42は、突出部52で外筐体17を挟持し、ポンプ室36の天板37、ポンプ室36の側板38、振動板39及び圧電素子40を、外筐体17とともに収納する。キャップ42は、例えば樹脂から構成されている。
 そして、図8に示すように、天板37、側板38、振動板39及び圧電素子40の接合体と外筐体17及びキャップ42との間には通気路31が形成されている。
 次に、駆動している時の圧電ポンプ10の動作について説明する。
 図9(A)(B)は、図3に示す圧電ポンプ10を1次モードの周波数(基本波)で動作させた時における圧電ポンプ10のS-S線の断面図である。ここで、図中の矢印は、空気の流れを示している。
 図8に示す状態において、1次モードの周波数(基本波)の交流駆動電圧が外部端子63,72から圧電素子40に印加されると、振動板39は同心円状に屈曲振動する。同時に、天板37は、振動板39の屈曲振動に伴うポンプ室36の圧力変動により、振動板39の屈曲振動に伴って(この実施形態では振動位相が180°遅れて)同心円状に屈曲振動する。
 これにより、図9(A)(B)に示すように、振動板39及び天板37が屈曲変形してポンプ室36の体積が周期的に変化する。
 図9(A)に示すように、圧電素子40に交流電圧を印加して振動板39を圧電素子40側へ屈曲させると、ポンプ室36の容積が増大する。これに伴い、圧電ポンプ10の外部の空気が吸引孔53、通気路31、及び通気孔45を介してポンプ室36内に吸引される。ポンプ室36からの空気の流出は無いものの、吐出孔24から圧電ポンプ10の外部への空気の流れの慣性力が働いている。
 図9(B)に示すように、圧電素子40に交流電圧を印加して振動板39をポンプ室36側へ屈曲させると、ポンプ室36の容積が減少する。これに伴い、ポンプ室36内の空気が通気孔45、通気路31を介して吐出孔24から吐出する。
 このとき、ポンプ室36から吐出される空気が,圧電ポンプ10の外部の空気を吸引孔53及び通気路31を介して引き込みながら吐出孔24から吐出する。そのため、圧電ポンプ10では、吐出孔24から吐出される空気の流量が、引き込まれる空気の流量分増大する。
 次に、流体制御装置100の空気の流れについて説明する。
 図10は、圧電ポンプ10が駆動している間における流体制御装置100の空気の流れを示す説明図である。図10中の矢印は、空気の流れを示している。
 なお、前述したように、第1下バルブ室131、連通路135、第2下バルブ室141、連通路136及び第3下バルブ室132が、本発明の「第1領域」に相当する。第1上バルブ室133、連通路125、第2上バルブ室142、連通路126及び第3上バルブ室134が、本発明の「第2領域」に相当する。弁座139が本発明の「弁座」に相当する。
 まず、ユーザが、吸入器9の吸入口91を例えばヒトや動物の乳房に装着する。圧電ポンプ10が駆動する前における容器90内の圧力は大気圧となっている。流体制御装置100は、吸入器9による液体の吸入を開始するとき、圧電ポンプ10をオンする。
 圧電ポンプ10が駆動すると、第1上バルブ室133の空気が第2通気孔112及び吸引孔53を介して圧電ポンプ10内に吸引される。そして、圧電ポンプ10内の空気が吐出孔24から吐出される。
 しかし、弁体190の固定部180では、第1下バルブ室131と第1上バルブ室133とが第1貫通孔181を介して連通するものの、第1貫通孔181によって圧力損失(流路抵抗)が生じる。そのため、第1下バルブ室131の圧力が第1上バルブ室133の圧力より高くなる。
 また、排気弁170では、第3下バルブ室132の圧力が第3上バルブ室134の圧力より高くなる。このため、可動部120は、第3下バルブ室132と第3上バルブ室134との圧力差を利用して第3通気孔113を閉塞する。これにより、可動部120は第2通気孔112と第3通気孔113との連通を遮断する。
 即ち、弁体190は、第1領域の圧力が第2領域の圧力より高い場合、第2通気孔112と第3通気孔113との連通を遮断するとともに、第1貫通孔181を介して第1通気孔111と第2通気孔112とを連通させる。
 よって、空気は、第1通気孔111から第1貫通孔181を通って第2通気孔112へ流れる。第2通気孔112から流出した空気は、吸引孔53を介して圧電ポンプ10内に吸引され、吐出孔24から吐出される。
 この結果、吸入器9の容器90内の空気が接続孔92から第1通気孔111を介してバルブ101の第2下バルブ室141へ排出される。これにより、容器90内の圧力(空気圧)が大気圧より低下し、負圧になる。
 そのため、吸入器9は、容器90外部の液体(例えば母乳など)を吸入口91から容器90内へ吸入することができる。吸入器9は、液体を容器90内に貯蔵し、容器90内の空気を接続孔92から排出する。
 図11は、圧電ポンプ10が駆動を停止した時、容器90内の圧力が圧電ポンプ10の最大吸引圧力に達した時、又は流路が閉塞した時における、流体制御装置100の空気の流れを示す説明図である。図11中の矢印は、空気の流れを示している。
 圧電ポンプ10が駆動を停止した時、容器90内の圧力が圧電ポンプ10の最大吸引圧力に達した時、又はチューブ等の流路が閉塞した時、第1下バルブ室131の圧力が第1貫通孔181によって第1上バルブ室133の圧力と等しくなる。
 ただし、第1下バルブ室131の圧力と第1上バルブ室133の圧力とは、大気圧以下である。そのため、排気弁170では可動部120が、弁座139から離間して第3通気孔113を開放する。
 即ち、弁体190は、第1領域の圧力が第2領域の圧力以下の場合、第2通気孔112と第3通気孔113とを連通させるとともに、第1貫通孔181を介して第1通気孔111と第2通気孔112とを連通させる。
 そのため、空気は、図11に示すように、第3通気孔113から流入し、第3上バルブ室134、連通路126、第2上バルブ室142、第1上バルブ室133、第1貫通孔181、及び第1下バルブ室131を経由して第1通気孔111へ流れる。そして、第1通気孔111から流出した空気は、チューブを介して容器90内へ流入する。
 これにより、容器90内の圧力(空気圧)が上昇し、大気圧に戻る。そのため、吸入器9は、吸入口91を、ヒトや動物の乳房から容易に取り外すことができる。
 以上より、この実施形態のバルブ101は、第1貫通孔181の流路抵抗による第1領域及び第2領域の圧力差によって第3通気孔113を開閉している。
 従って、この実施形態のバルブ101は、圧力センサや流量計や電磁バルブなどの特別な部品を設けることなく、流体の吸引動作に対応し、流路内の圧力を受動的に大気開放することができる。
 また、電磁バルブと異なり、バルブ101は、前述したように受動的に弁を開閉する。そのため、バルブ101は、電磁バルブより消費電力を削減できる。よって、バルブ101は、少ない消費電力で駆動することが求められる搾乳器に好適である。
 また、この実施形態のバルブ101を備える流体制御装置100も同様の効果を奏する。
 次に、第1貫通孔181の直径D1を変化させた3つのバルブ101を比較する。
 図12は、圧電ポンプ10を駆動している間における、第1貫通孔181の直径D1が0.25mmであるバルブ101の第1通気孔111及び第2通気孔112の圧力差と第2通気孔112から流出する空気の流量とを測定した結果を示す図である。図13は、圧電ポンプ10を駆動している間における、第1貫通孔181の直径D1が0.40mmであるバルブ101の第1通気孔111及び第2通気孔112の圧力差と第2通気孔112から流出する空気の流量とを測定した結果を示す図である。図14は、圧電ポンプ10を駆動している間における、第1貫通孔181の直径D1が0.70mmであるバルブ101の第1通気孔111及び第2通気孔112の圧力差と第2通気孔112から流出する空気の流量とを測定した結果を示す図である。
 まず、第1貫通孔181の直径D1が0.25mm、0.40mm、又は0.70mmである3つのバルブ101を用意する。そして、各バルブ101の第2通気孔112に圧電ポンプ10を接続し、圧電ポンプ10を駆動した条件で、各バルブ101の第1通気孔111及び第2通気孔112の圧力差(kPa)と第2通気孔112から流出する空気の流量(L/min)とを測定した結果を表1~表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 なお、表1~表3では、圧力差(実験値)は、第1通気孔111の圧力と第2通気孔112の圧力とを実際に測定し、両圧力の差を計算した値を示している。また、圧力差(理論値)は、シミュレーターで当該両圧力の差を算出した値を示している。
 また、表1の圧力差(実験値)及び流量は図12のグラフに対応する。同様に、表2の圧力差(実験値)及び流量は図13のグラフに対応する。表13の圧力差(実験値)及び流量は図14のグラフに対応する。
 実験により、バルブ101では第1貫通孔181の直径D1が大きくなっていくにつれて、流量が増加し、圧力差が小さくなっていくことが明らかとなった。
 以上の結果になった理由は、第1貫通孔181の直径D1が大きくなっていくにつれて、第1貫通孔181の流路抵抗が小さくなっていくためであると考えられる。
 ここで、第1貫通孔181の断面積をs1、第1貫通孔181を通過する空気の流速をv1、第1貫通孔181を通過する空気の流量をq1、第1貫通孔181を通過する空気の圧力をp1、第1上バルブ室133の断面積をs2、第1上バルブ室133を通過する空気の流速をv2、第1上バルブ室133を通過する空気の流量をq2、第1上バルブ室133を通過する空気の圧力をp2、空気密度をρとしたとき、
 ベルヌーイの定理「p1/ρ+v1/2 =p2/ρ+v2/2」が成立する。そして、ベルヌーイの定理から、以下に示す圧力差「p1-p2=ρ・v1/2=ρ・(q1/s1)/2」を求めることができる。
 なお、s1に比べ、十分に広いところではv2≒0と考えてよい。
 また、第1上バルブ室133及び第1下バルブ室131の直径D2に対して第1貫通孔181の直径D1は十分に小さいことが、ベルヌーイの定理では必要である。そのため、第1貫通孔181の直径D1は、第1上バルブ室133及び第1下バルブ室131の直径D2の1/3以下であれば、誤差は10%以下と計算できる。
 また、第1貫通孔181の長さLは、第1貫通孔181を流れる際の空気抵抗(損失)が十分小さいと考えることのできる範囲の長さであることが必要である。第1貫通孔181の長さLは、固定部180の厚みに等しい。第1貫通孔181を空気が流れる際の損失は、ポアズイユの式から概算できる。その式から第1貫通孔181の長さLは第1貫通孔181の直径D1の倍の長さ以下であれば、誤差は10%以下と計算できる。
 したがって、例えば、図1に示す直径D2が10mmであれば、直径D1が0.25mmから0.7mmまでの長さである場合、前述のD1<D2/3の関係を満たす。さらに、第1貫通孔181の長さLが0.1mmである場合、前述のL<2D1の関係を満たす。
 以下、本発明の第2実施形態に係る流体制御装置200について説明する。
 図15は、本発明の第2実施形態に係る流体制御装置200の断面図である。流体制御装置200が流体制御装置100と相違する点は、バルブ201が第2貫通孔122を有する点である。弁体290の可動部220には、弁座145に対向する領域の中心部に円形の第2貫通孔122が設けられている。その他の構成は同じであるため、説明を省略する。
 第2貫通孔122の直径は、可動部220に当接する弁座145の面の直径よりも小さい。
 弁体290は、図15に示すように、可動部220の一部が弁座139に接触し、可動部220における第2貫通孔122の周囲が弁座145に接触するよう、第1弁筺体191および第2弁筺体192に固定されている。このとき、弁座145は、弁体290における第2貫通孔122の周囲を与圧する。
 弁体290は、図15に示すように、逆止弁140を、第1弁筐体191及び第2弁筐体192とともに構成する。逆止弁140は、第2下バルブ室141と第2上バルブ室142と弁座145と第2下バルブ室141及び第2上バルブ室142に面する弁体290の領域とで構成される。
 逆止弁140では、第2下バルブ室141と第2上バルブ室142との圧力差によって弁体290における第2貫通孔122の周囲が弁座145に対して当接または離間する。これにより、逆止弁140は、第2上バルブ室142から第2下バルブ室141への空気の流れを許可し、第2下バルブ室141から第2上バルブ室142への空気の流れを遮断する。
 次に、流体制御装置200の空気の流れについて説明する。
 図16は、圧電ポンプ10が駆動している間における流体制御装置200の空気の流れを示す説明図である。
 圧電ポンプ10が駆動している間における流体制御装置200の空気の流れは、図10に示す流体制御装置100の空気の流れと同じである。逆止弁140では、第2下バルブ室141の圧力が第2上バルブ室142の圧力より高くなる。このため、可動部220における第2貫通孔122の周囲が弁座145に接触したままの状態を維持する。
 図17は、圧電ポンプ10が駆動を停止した時、容器90内の圧力が圧電ポンプ10の最大吸引圧力に達した時、又は流路が閉塞した時における、流体制御装置200の空気の流れを示す説明図である。
 圧電ポンプ10が駆動を停止した時、容器90内の圧力が圧電ポンプ10の最大吸引圧力に達した時、又はチューブ等の流路が閉塞した時、第1下バルブ室131の圧力が第1貫通孔181によって第1上バルブ室133の圧力と等しくなる。
 ただし、第1下バルブ室131の圧力と第1上バルブ室133の圧力とは、大気圧以下である。そのため、排気弁170では可動部220が、弁座139から離間して第3通気孔113を開放する。
 即ち、弁体290は、第1領域の圧力が第2領域の圧力以下の場合、第2通気孔112と第3通気孔113とを連通させるとともに、第1貫通孔181を介して第1通気孔111と第2通気孔112とを連通させる。
 そのため、空気は、第3通気孔113から流入し、第3上バルブ室134、連通路126、第2上バルブ室142、連通路125、第1上バルブ室133、第1貫通孔181、及び第1下バルブ室131を経由して第1通気孔111へ流れる(図17参照)。
 さらに、逆止弁140では、排気弁170が開いた後、第2下バルブ室141の圧力が第2上バルブ室142の圧力より低下する。このため、可動部220における第2貫通孔122の周囲が弁座145から離間し、第1通気孔111と第2領域とを連通させる。そのため、空気は、第3通気孔113から第2貫通孔122を通って第1通気孔111へ流れる。
 すなわち、バルブ201では空気は、第3通気孔113から第1貫通孔181および第2貫通孔122の両方を通って第1通気孔111へ流れる。
 そのため、バルブ201では空気は、第1通気孔111から容器90内へ急速に流入する。これにより、バルブ201では容器90内の圧力(空気圧)が上昇し、大気圧に速やかに戻る。
 したがって、バルブ201は、流体の吸引動作に対応し、流路内の圧力を短時間で、受動的に大気開放することができる。また、電磁バルブと異なり、バルブ201は、前述したように受動的に弁を開閉する。そのため、バルブ201は、電磁バルブより消費電力を削減できる。よって、バルブ201は、少ない消費電力で駆動することが求められる搾乳器に好適である。また、この実施形態のバルブ201を備える流体制御装置200も同様の効果を奏する。
 以下、本発明の第3実施形態に係る流体制御装置300について説明する。
 図18は、本発明の第3実施形態に係る流体制御装置300の外観図である。図19は、図18に示すバルブ301の断面図である。流体制御装置300は、液体(例えば痰など)を吸引する装置である。流体制御装置300は、ポンプ310と吸入器309とバルブ301とを備える。
 ポンプ310は、空気を吸引するための吸引孔353と、空気を吐出するための吐出孔(不図示)と、空気の吸引圧力を示す圧力計315と、を有する。
 吸入器309は、容器390と接続孔392とチューブ394とを有する。チューブ394の先端である吸入口391は、例えばヒトや動物の口腔内に挿入される。容器390は、液体(例えば痰など)を貯蔵する。
 バルブ301がバルブ101と相違する点は、フィルタ350を筐体393内に有する点である。フィルタ350は、気体を通過させ、液体の通過を阻止する。フィルタ350は、感染や汚染防止のため、例えばバクテリアを吸着する。フィルタ350は、筐体393の内壁に接着剤等で接合されている。その他のバルブ301の構成はバルブ101と同じであるため、説明を省略する。
 以上の構成において、吸入口391は、チューブ394を介して容器390に接続する。バルブ301の第1通気孔111は、チューブ395を介して吸入器309の接続孔392に接続する。バルブ301の第2通気孔112は、チューブ396を介してポンプ310の吸引孔353に接続する。バルブ301の第3通気孔113は、大気開放されている。
 次に、ポンプ310が駆動している間における流体制御装置300の空気の流れは、図10に示す流体制御装置100の空気の流れとほぼ同じである。流体制御装置300において空気は、フィルタ350を通過しながら流れる。
 ポンプ310が駆動を停止した時、容器390内の圧力がポンプ310の最大吸引圧力に達した時、又は流路が閉塞した時における流体制御装置300の空気の流れも、図11に示す流体制御装置100の空気の流れとほぼ同じである。流体制御装置300において空気は、フィルタ350を通過しながら流れる。
 例えば、吸入口391は、吸着対象物がない状態で人体の組織を吸引すると、閉塞する。吸入口391の閉塞により流量が低下し、第1領域と第2領域との圧力差が0になる。これにより、可動部120が自動的に第3通気孔113を開放し、吸入口391が大気解放される。
 したがって、バルブ301は、バルブ101と同様の効果を奏する。すなわち、バルブ301は、流体の吸引動作に対応し、流路内の圧力を受動的に大気開放することができる。また、バルブ301を備える流体制御装置300も同様の効果を奏する。
 ここで、ポンプ310が駆動している間、フィルタ350に液体が付着した場合、フィルタ350が詰り、フィルタ350の流路抵抗(通気抵抗)が増加する。すなわち、流体制御装置300は、空気を適切に吸引できなくなる。
 一般的な従来の吸引装置もフィルタを備えるが、フィルタが詰まったことを検出することができない。従来の吸引装置では看護師等が、フィルタの外観を確認したりフィルタの使用時間を管理したりして、フィルタを交換している。すなわち、従来の吸引装置では、フィルタの定量的な管理が難しかった。
 一方、流体制御装置300のバルブ301では、フィルタ350の流路抵抗が増加すると、第1領域と第2領域の圧力差が無くなり、可動部120が第3通気孔113を開放する。この大気開放によって空気が通過する際に音が発生する。
 したがって、バルブ301及び流体制御装置300では、看護師等が大気開放時の音によりフィルタ350が詰まったことを容易に検出できる。
 以下、本発明の第4実施形態に係る流体制御装置400について説明する。
 図20は、本発明の第4実施形態に係る流体制御装置400の断面図である。図20中に示す矢印は、流体の流れを示している。流体制御装置400は、液体(例えば胸水や血液など)を吸引するドレナージである。流体制御装置400は、ポンプ410と吸入器409とバルブ101とを備える。
 ポンプ410は、任意のポンプであり、空気を吸引するための吸引孔(不図示)と、空気を吐出するための吐出孔(不図示)と、を有する。
 吸入器409は、所謂胸腔ドレーンバックである。吸入器409は、第1容器490Aと第2容器490Bと第3容器490Cとチューブ430と接続孔492とチューブ437とを有する。チューブ430の先端である吸入口491は、患者408の胸腔内に挿入される。患者408は、例えばヒトや動物である。
 第1容器490Aは、所謂排液ボトルである。第1容器490Aは、吸入口491に接続する。第1容器490Aは、吸入口491から吸入された患者408の液体B(例えば胸水や血液など)を貯蔵する。
 第2容器490Bは、所謂水封ボトルである。第2容器490Bは、第1容器490Aに接続する。第2容器490B内には、水W1が入れられている。第2容器490Bは、空気を水W1の中で通過させて、空気の流れを可視化する。
 第3容器490Cは、は、所謂吸引圧制御ボトルである。第3容器490Cは、第2容器490Bおよびポンプ410の吸引孔に接続する。第3容器490C内には、水W2が入れられている。第3容器490C内には、管436が挿入され、管436の先端は水W2に浸かっている。第3容器490Cは、水W2の水位と管436の先端から流入する空気とによって、ポンプ410が吸引する空気の吸引圧力を調整する。
 バルブ101は、第3容器490Cの出口である接続孔492を塞ぐよう、第3容器490Cの内面に装着されている。バルブ101における第1通気孔111又は第2通気孔112のいずれか一方は、第3容器490Cの接続孔492に接続している。
 以上の構成において、吸引口491は、チューブ430を介して容器490Aの内部に連通し、バルブ101の第1通気孔111は容器490Cの接続口493に連通し、バルブ101の第2通気孔112は、チューブ437を介して、ポンプ410の吸引孔(不図示)に連通する。バルブ101の第3通気孔113は大気解放されている。
 次に、ポンプ410が駆動している間における流体制御装置400の空気の流れは、図10に示す流体制御装置100の空気の流れと同じである。
 ポンプ410が駆動を停止した時、容器490A内の圧力がポンプ410の最大吸引圧力に達した時、又は流路が閉塞した時における流体制御装置400の空気の流れも、図11に示す流体制御装置100の空気の流れと同じである。
 例えば、吸入口491は、吸着対象物がない状態で人体の組織を吸引すると、閉塞する。吸入口491の閉塞により流量が低下し、第1領域と第2領域との圧力差が0になる。これにより、可動部120が自動的に第3通気孔113を開放し、吸入口491が大気解放される。
 したがって、流体制御装置400においてもバルブ101は、流体の吸引動作に対応し、流路内の圧力を受動的に大気開放することができる。
 また、肺気胸では傷口が小さくなり、流量が低下してきた場合、吸引を止めた方が治癒期間を短縮できるといわれている。そのため、自動的に吸入口491を開放するバルブ101は、肺気胸の治療に用いることが好適である。
 また、バルブ101の構造が簡単で安価である事から、吸入器409及びバルブ101の使い捨て使用が可能となる。そのため、バルブ101は、病院のメンテナンス費用を削減できる。
 また、バルブ101を備える流体制御装置400も同様の効果を奏する。
 以下、本発明の第4実施形態の変形例に係る流体制御装置450について説明する。
 図21は、本発明の第4実施形態の変形例に係る流体制御装置450の断面図である。流体制御装置450が流体制御装置400と相違する点は、バルブ101が、第3容器490Cの接続孔492を塞ぐよう第3容器490Cの外側に設けられている点である。
 詳述すると、バルブ101の第1通気孔111は、第3容器490Cの接続孔492に連通している。バルブ101の第2通気孔112は、チューブ437を介して、ポンプ410の吸引孔(不図示)に連通している。その他の構成に関しては同じであるため、説明を省略する。
 また、ポンプ410が駆動している間における流体制御装置450の空気の流れは、図20に示す流体制御装置400の空気の流れと同じである。すなわち、ポンプ410が駆動を停止した時、容器490A内の圧力がポンプ410の最大吸引圧力に達した時、又は流路が閉塞した時における流体制御装置450の空気の流れも、図20に示す流体制御装置400の空気の流れと同じである。
 したがって、流体制御装置450においてもバルブ101は、流体の吸引動作に対応し、流路内の圧力を受動的に大気開放することができる。また、バルブ101を備える流体制御装置450も同様の効果を奏する。
 なお、図20に示す流体制御装置400と図21に示す流体制御装置450とでは、患者408がくしゃみなどをした場合、吸入器409内の圧力が大きく負圧になる。そのため、流体制御装置400及び流体制御装置450は、吸入器409内の圧力をすぐに吸引圧まで戻すことが求められるが、吸入器409内の圧力は患者408が通常の呼吸を行うことによっても、微小に減圧される。
 しかし、患者408が通常の呼吸を行う度に、バルブ101が頻繁に開いて吸入器409内の圧力が吸引圧まで戻ることは、患者408の負担になる。
 そこで、バルブ101は、突起139と突起145の寸法を調整することで、バルブ101が開く圧力を調整することができる。そのため、流体制御装置400及び流体制御装置450のそれぞれは、患者408の通常の呼吸によってバルブ101を開かず、くしゃみなどにより吸入器409内の圧力が大きく減圧した場合にのみバルブ101を開くように調整することができる。
 以下、本発明の第5実施形態に係る流体制御装置500について説明する。
 図22は、本発明の第5実施形態に係る流体制御装置500の断面図である。流体制御装置500が図1に示す流体制御装置100と相違する点は、バルブ501である。バルブ501がバルブ101と相違する点は、第2弁筐体592が第4通気孔114を有する点である。第4通気孔114は第1領域に連通する。第4通気孔114の直径は、第1通気孔111の直径に比べて小さい。また、第4通気孔114の直径は、第2通気孔112の直径に比べて小さい。その他の流体制御装置500の構成に関しては、流体制御装置100の構成と同じであるため、説明を省略する。
 なお、前述したように、第1下バルブ室131、連通路135、第2下バルブ室141、連通路136及び第3下バルブ室132が、本発明の「第1領域」に相当する。第1上バルブ室133、連通路125、第2上バルブ室142、連通路126及び第3上バルブ室134が、本発明の「第2領域」に相当する。弁座139が本発明の「弁座」に相当する。
 次に、流体制御装置500の空気の流れについて説明する。流体制御装置500の空気の流れは、圧電ポンプ10が駆動を開始してから容器90内の圧力が圧電ポンプ10の最大吸引圧力に達するまでの第1段階と、容器90内の圧力が圧電ポンプ10の最大吸引圧力に達してから圧電ポンプ10が駆動を停止する前までの第2段階と、圧電ポンプ10が駆動を停止した直後における第3段階と、に分かれている。
 まず、第1段階における空気の流れについて説明する。
 図23は、圧電ポンプ10が駆動を開始してから容器90内の圧力が最大吸引圧力に達するまでの間における流体制御装置500の空気の流れを示す説明図である。なお、図中の矢印は、空気の流れを示している。
 まず、ユーザが、吸入器9の吸入口91を例えばヒトや動物の乳房に装着する。圧電ポンプ10が駆動する前における容器90内の圧力は大気圧となっている。流体制御装置500は、吸入器9による液体の吸入を開始するとき、圧電ポンプ10をオンする。
 圧電ポンプ10が駆動すると、第2上バルブ室133の空気が第2通気孔112及び吸引孔53を介して圧電ポンプ10内に吸引される。そして、圧電ポンプ10内の空気が吐出孔24から吐出される。
 しかし、弁体190の固定部180では、第1下バルブ室131と第1上バルブ室133とが第1貫通孔181を介して連通するものの、第1貫通孔181によって圧力損失(流路抵抗)が生じる。そのため、第1下バルブ室131の圧力が第1上バルブ室133の圧力より高くなる。
 また、排気弁170では、第3下バルブ室132の圧力が第3上バルブ室134の圧力より高くなる。このため、可動部120は、第3下バルブ室132と第3上バルブ室134との圧力差を利用して第3通気孔113を閉塞する。これにより、可動部120は第2通気孔112と第3通気孔113との連通を遮断する。
 即ち、弁体190は、第1領域の圧力が第2領域の圧力より高い場合、第2通気孔112と第3通気孔113との連通を遮断するとともに、第1貫通孔181を介して第1通気孔111と第2通気孔112とを連通させる。
 よって、空気は、第1通気孔111から第1貫通孔181を通って第2通気孔112へ流れる。第2通気孔112から流出した空気は、吸引孔53を介して圧電ポンプ10内に吸引され、吐出孔24から吐出される。
 この結果、吸入器9の容器90内の空気が接続孔92から第1通気孔111を介してバルブ501の第1下バルブ室141へ排出される。これにより、容器90内の圧力(空気圧)が大気圧より低下し、負圧になる。
 そのため、吸入器9は、容器90外部の液体(例えば母乳など)を吸入口91から容器90内へ吸入することができる。吸入器9は、液体を容器90内に貯蔵し、容器90内の空気を接続孔92から排出する。
 ここで、流体制御装置500では、第4通気孔114を介して、少量の空気がバルブ501の外部からバルブ501の内部へ吸引される。そのため、流体制御装置500では流体制御装置100に比べて、容器90から吸引される空気の流量が減る。
 しかし、第4通気孔114の直径は第1通気孔111の直径に比べて微小であるため、影響が小さい。そのため、空気は主に第1通気孔111からバルブ501の内部へ吸引され、容器90から圧電ポンプ10へ空気が流れる。これにより、排気弁170では、P2<P1の関係と(S1-S3)×(P1-P2)>S3×(P3-P1)関係とが成立する。
 ところで、図10に示す流体制御装置100において圧電ポンプ10が長時間駆動し続けた場合、容器90内の空気が十分に減少し、容器90内の圧力が最大吸引圧力に達する。これによりP1とP2の圧力差が無くなる。この結果、第3通気孔113が開き、空気が第3通気孔113から第2領域へ流入し、P2<P1の関係を維持できなくなる可能性がある。すなわち、流体制御装置100は、十分な吸引力を維持することができなくなる可能性がある。
 そこで、流体制御装置500の第2段階における空気の流れについて説明する。
 図24は、容器90内の圧力が最大吸引圧力に達してから圧電ポンプ10が駆動を停止する前までの流体制御装置500の空気の流れを示す説明図である。なお、図中の矢印は、空気の流れを示している。
 流体制御装置500の第2段階では、空気が第4通気孔114から吸引され、第1貫通孔181を通って圧電ポンプ10に空気が流れる。そのため、バルブ501は、第4通気孔114によって吸引時のP1とP2の差を一定値以上に保つことができる。排気弁170では、P2<P1の関係と(S1-S3)×(P1-P2)>S3×(P3-P1)関係とが維持される。
 以上により、バルブ501は、第3通気孔113が閉じた状態を維持することができる。すなわちバルブ501は、圧電ポンプ10が駆動し続ける間、容器90の減圧状態を維持することができる。
 次に、第3段階における空気の流れについて説明する。
 図25は、圧電ポンプ10が駆動を停止した直後における、流体制御装置500の空気の流れを示す説明図である。なお、図中の矢印は、空気の流れを示している。
 吸入器9による液体の吸入を終了するとき、流体制御装置500は、圧電ポンプ10をオフし、圧電ポンプ10の駆動を停止する。このとき、第1下バルブ室131の圧力が第1貫通孔181によって第1上バルブ室133の圧力と等しくなる。ただし、バルブ501の内部が大気圧より低くなっている。そのため、第4通気孔114を介して、少量の空気がバルブ501の外部からバルブ501の内部へ吸引される。
 しかし、第4通気孔114の直径は第2通気孔112の直径に比べて微小であるため、影響が小さい。そのため、主に、圧電ポンプ10の吐出孔24から微量の空気が圧電ポンプ10内へ流入し、吸引孔53及び第2通気孔112を介して第2領域に流入する。
 この結果、排気弁170では、第3下バルブ室132の圧力と第3上バルブ室134の圧力とが等しくなる。即ち排気弁170では、圧力P2=P1の関係と(S1-S3)×(P1-P2)<S3×(P3-P1)関係とが成立する。そのため、排気弁170では可動部120が、弁座139から離間して第3通気孔113を開放する。
 即ち、バルブ501では弁体190は、第1領域の圧力が第2領域の圧力以下の場合、第2通気孔112と第3通気孔113とを連通させるとともに、第1貫通孔181を介して第1通気孔111と第2通気孔112とを連通させる。
 そのため、空気は、図25に示すように、第3通気孔113から流入し、第3上バルブ室134、連通路126、第2上バルブ室142、第1上バルブ室133、及び第1貫通孔181を経由して、第1下バルブ室131へ流れる。
 このとき、第1下バルブ室131から第2下バルブ室141へ流れた少量の空気が、第4通気孔114を介してバルブ501の内部からバルブ501の外部へ流出する。しかし、第4通気孔114の直径は第1通気孔111の直径に比べて微小であるため、影響が小さい。そのため、第1下バルブ室131に流れた空気は主に、第1通気孔111からチューブを介して容器90内へ流入する。
 これにより、容器90内の圧力(空気圧)が上昇し、大気圧に戻る。そのため、吸入器9は、吸入口91を、ヒトや動物の乳房から容易に取り外すことができる。
 以上より、この実施形態のバルブ501は、第1貫通孔181の流路抵抗による第1領域及び第2領域の圧力差によって第3通気孔113を開閉している。
 従って、この実施形態のバルブ501は、圧力センサや流量計や電磁バルブなどの特別な部品を設けることなく、流体の吸引動作に対応し、流路内の圧力を受動的に大気開放することができる。
 また、電磁バルブと異なり、バルブ501は、前述したように受動的に弁を開閉する。そのため、バルブ501は、電磁バルブより消費電力を削減できる。よって、バルブ501は、少ない消費電力で駆動することが求められる搾乳器に好適である。また、この実施形態のバルブ501を備える流体制御装置500も同様の効果を奏する。
 以下、本発明の第6実施形態に係る流体制御装置600について説明する。
 図26は、本発明の第6実施形態に係る流体制御装置600の断面図である。流体制御装置600が図15に示す流体制御装置200と相違する点は、バルブ601である。バルブ601がバルブ201と相違する点は、第2弁筐体592が前述の第4通気孔114を有する点である。その他の流体制御装置600の構成は流体制御装置200の構成と同じであるため、説明を省略する。
 また、流体制御装置600が図22に示す流体制御装置500と相違する点は、バルブ601に備えられる弁体290の可動部220が前述の第2貫通孔122を有する点である。逆止弁140は前述したように、第2下バルブ室141と第2上バルブ室142と弁座145と第2下バルブ室141及び第2上バルブ室142に面する弁体290の領域とで構成される。その他の流体制御装置600の構成は流体制御装置500の構成と同じであるため、説明を省略する。
 次に、流体制御装置600の空気の流れについて説明する。流体制御装置600の空気の流れは、圧電ポンプ10が駆動を開始してから容器90内の圧力が圧電ポンプ10の最大吸引圧力に達するまでの第1段階と、容器90内の圧力が圧電ポンプ10の最大吸引圧力に達してから圧電ポンプ10が駆動を停止する前までの第2段階と、圧電ポンプ10が駆動を停止した直後における第3段階と、に分かれている。
 まず、第1段階における空気の流れについて説明する。
 図27は、圧電ポンプ10が駆動を開始してから容器90内の圧力が最大吸引圧力に達するまでの間における流体制御装置600の空気の流れを示す説明図である。
 流体制御装置600における第1段階の空気の流れは、流体制御装置500における第1段階の空気の流れ(図23参照)と同じである。逆止弁140では、第2下バルブ室141の圧力が第2上バルブ室142の圧力より高くなる。このため、可動部220における第2貫通孔122の周囲が弁座145に接触したままの状態を維持する。
 次に、第2段階における空気の流れについて説明する。
 図28は、容器90内の圧力が最大吸引圧力に達してから圧電ポンプ10が駆動を停止する前までの流体制御装置600の空気の流れを示す説明図である。
 流体制御装置600における第2段階の空気の流れは、流体制御装置500における第2段階の空気の流れ(図24参照)と同じである。逆止弁140では、第2下バルブ室141の圧力が第2上バルブ室142の圧力より高くなる。このため、可動部220における第2貫通孔122の周囲が弁座145に接触したままの状態を維持する。
 流体制御装置600の第2段階においても、空気が第4通気孔114から吸引され、第1貫通孔181を通って圧電ポンプ10に空気が流れる。そのため、バルブ501は、第4通気孔114によって吸引時のP1とP2の差を一定値以上に保つことができる。排気弁170では、P2<P1の関係と(S1-S3)×(P1-P2)>S3×(P3-P1)関係とが維持される。
 以上により、バルブ601は、第3通気孔113が閉じた状態を維持することができる。すなわちバルブ601は、圧電ポンプ10が駆動し続ける間、容器90の減圧状態を維持することができる。
 次に、第3段階における空気の流れについて説明する。
 図29は、圧電ポンプ10が駆動を停止した直後における、流体制御装置600の空気の流れを示す説明図である。
 吸入器9による液体の吸入を終了するとき、流体制御装置600は、圧電ポンプ10をオフし、圧電ポンプ10の駆動を停止する。このとき、第1下バルブ室131の圧力が第1貫通孔181によって第1上バルブ室133の圧力と等しくなる。ただし、バルブ601の内部が大気圧より低くなっている。そのため、第4通気孔114を介して、少量の空気がバルブ601の外部からバルブ601の内部へ吸引される。
 しかし、第4通気孔114の直径は第2通気孔112の直径に比べて微小であるため、影響が小さい。そのため、主に、圧電ポンプ10の吐出孔24から微量の空気が圧電ポンプ10内へ流入し、吸引孔53及び第2通気孔112を介して第2領域に流入する。
 この結果、排気弁170では、第3下バルブ室132の圧力と第3上バルブ室134の圧力とが等しくなる。即ち排気弁170では、圧力P2=P1の関係と(S1-S3)×(P1-P2)<S3×(P3-P1)関係とが成立する。そのため、排気弁170では可動部120が、弁座139から離間して第3通気孔113を開放する。
 即ち、バルブ601では弁体190は、第1領域の圧力が第2領域の圧力以下の場合、第2通気孔112と第3通気孔113とを連通させるとともに、第1貫通孔181を介して第1通気孔111と第2通気孔112とを連通させる。
 そのため、空気は、図29に示すように、第3通気孔113から流入し、第3上バルブ室134、連通路126、第2上バルブ室142、第1上バルブ室133、及び第1貫通孔181を経由して、第1下バルブ室131へ流れる。
 さらに、逆止弁140では、排気弁170が開いた後、第2下バルブ室141の圧力が第2上バルブ室142の圧力より低下する。このため、可動部220における第2貫通孔122の周囲が弁座145から離間し、第1通気孔111と第2領域とを連通させる。そのため、空気は、第3通気孔113から第2貫通孔122及び第2下バルブ室141を通って第1下バルブ室131へ流れる。
 すなわち、バルブ601では空気は、第3通気孔113から第1貫通孔181および第2貫通孔122の両方を通って第1通気孔111へ流れる。
 そのため、空気は、第1通気孔111から容器90内へ急速に流入する。これにより、容器90内の圧力(空気圧)が上昇し、大気圧に速やかに戻る。そのため、吸入器9は、吸入口91を、ヒトや動物の乳房から速やかに取り外すことができる。
 したがって、バルブ601は、流体の吸引動作に対応し、流路内の圧力を短時間で、受動的に大気開放することができる。また、電磁バルブと異なり、バルブ601は、前述したように受動的に弁を開閉する。そのため、バルブ601は、電磁バルブより消費電力を削減できる。よって、バルブ601は、少ない消費電力で駆動することが求められる搾乳器に好適である。また、この実施形態のバルブ601を備える流体制御装置600も同様の効果を奏する。
 なお、第3段階における空気の流れでは、第3通気孔113から第2貫通孔122を介して第2下バルブ室141へ流れた空気の一部が、第4通気孔114を介してバルブ601の内部からバルブ601の外部へ流出する。しかし、第4通気孔114の直径は第1通気孔111の直径に比べて微小であるため、影響が小さい。そのため、第1下バルブ室131に流れた空気は主に、第1通気孔111からチューブを介して容器90内へ流入する。
 《その他の実施形態》
 なお、前記実施形態では流体の一部として空気を用いているが、これに限るものではなく、当該流体が、空気以外の気体や液体であっても適用できる。
 また、前述の実施形態においては、液体を吸入器で吸入する例を示したが、吸入する対象物は液体以外のもの(例えばゲル状の物質)であってもよい。
 また、前述の実施形態においては、貫通孔の数は1つであるが、これに限るものではない。実施の際、貫通孔の数は2つ以上あってもよい。
 また、前述の実施形態における圧電ポンプ10は、圧電素子40の伸縮によって屈曲振動するアクチュエータを備えるが、これに限るものではない。例えば、電磁駆動で屈曲振動するアクチュエータを備えてもよい。
 また、前述の実施形態における圧電ポンプ10は、ユニモルフ型で屈曲振動するアクチュエータを備えるが、振動板の両面に圧電素子を貼着してバイモルフ型で屈曲振動するアクチュエータを備えてもよい。
 また、前述の実施形態において、圧電素子40はチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなるが、これに限るものではない。例えば、ニオブ酸カリウムナトリウム系及びアルカリニオブ酸系セラミックス等の非鉛系圧電体セラミックスの圧電材料などからなってもよい。
 最後に、上述の実施形態の説明は、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、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許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。
9…吸入器
10…圧電ポンプ
17…外筐体
18…ノズル
24…吐出孔
31…通気路
36…ポンプ室
37…天板
38…側板
39…振動板
40…圧電素子
42…キャップ
45…通気孔
52…突出部
53…吸引孔
55A~D…切欠き
56A~D…ネジ穴
61…中央部
62…突出部
63,72…外部端子
70…電極導通用板
73…内部端子
90…容器
91…吸入口
92…接続孔
95、96…チューブ
100、200、300、400、450、500、600…流体制御装置
101、201、301、501、601…バルブ
111…第1通気孔
112…第2通気孔
113…第3通気孔
114…第4通気孔
120…可動部
122…第2貫通孔
125、126…連通路
131…第1下バルブ室
132…第3下バルブ室
133…第1上バルブ室
134…第3上バルブ室
135、136…連通路
139…弁座
140…逆止弁
141…第2下バルブ室
142…第2上バルブ室
145…弁座
170…排気弁
180…固定部
181…第1貫通孔
190…弁体
191…第1弁筺体
192…第2弁筺体
220…可動部
290…弁体
309…吸入器
310…ポンプ
315…圧力計
350…フィルタ
353…吸引孔
390…容器
391…吸入口
392…接続孔
393…筐体
394、395、396…チューブ
408…患者
409…吸入器
410…ポンプ
430…チューブ
436…管
437…チューブ
490A…第1容器
490B…第2容器
490C…第3容器
491…吸入口
492…接続孔
493…接続口
592…第2弁筺体

Claims (12)

  1.  第1通気孔、第2通気孔、及び第3通気孔を有する弁筐体と、
     前記第1通気孔に連通する第1領域と前記第2通気孔に連通する第2領域とを前記弁筐体内に構成する弁体と、を備え、
     前記弁体は、前記第1領域と前記第2領域とを連通させる第1貫通孔を有する固定部と、前記第2通気孔と前記第3通気孔との連通状態を切替える可動部と、を有し、
     前記弁体は、
     前記第1領域の圧力が前記第2領域の圧力よりも高い場合、前記第2通気孔と前記第3通気孔との連通を遮断するとともに、前記第1貫通孔を介して前記第1通気孔と前記第2通気孔とを連通させ、
     前記第1領域の圧力が前記第2領域の圧力以下の場合、前記第2通気孔と前記第3通気孔とを連通させるとともに、前記第1貫通孔を介して前記第1通気孔と前記第2通気孔とを連通させるよう、
     前記弁筐体に固定されている、バルブ。
  2.  前記可動部は、前記第1領域と前記第2領域との圧力差により、前記弁筐体の一部である第1部分に対して接触または離間し、前記連通状態を切り替える、請求項1に記載のバルブ。
  3.  前記弁筐体は、前記第3通気孔と、前記第2領域において前記第3通気孔の周囲から前記可動部側へ突出した弁座と、を前記第1部分に有し、
     前記弁体は、前記可動部が前記弁座に接触するよう、前記弁筐体に固定されている、請求項2に記載のバルブ。
  4.  前記可動部は、前記第2通気孔と前記第1通気孔及び前記第3通気孔とが連通しているとき、前記第1領域と前記第2領域とを連通させる第2貫通孔を有する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のバルブ。
  5.  前記可動部は、前記弁筐体の一部である第2部分に対して接触または離間することにより、前記第2貫通孔を閉塞または開放し、
     前記弁体は、
     前記第1領域の圧力が前記第2領域の圧力よりも高い場合、前記第2貫通孔を閉塞し、
     前記第1領域の圧力が前記第2領域の圧力以下の場合、前記第2貫通孔を開放し、前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を介して前記第1通気孔と前記第2通気孔と前記第3通気孔とを連通させるよう、
     前記弁筐体に固定されている、請求項4に記載のバルブ。
  6.  前記弁筐体は、前記第1領域に連通する第4通気孔を有する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のバルブ。
  7.  前記第4通気孔の断面積は、前記第1通気孔の断面積より小さい、請求項6に記載のバルブ。
  8.  前記第4通気孔の断面積は、前記第1貫通孔の断面積より大きい、請求項6に記載のバルブ。
  9.  前記弁筐体は、気体を通過させ、液体の通過を阻止するフィルタを有する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のバルブ。
  10.  請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のバルブと、
     吸引孔を有し、前記吸引孔から気体を吸引するポンプと、
     流体を吸入する吸入口を有する吸入器と、を備え、
     前記バルブの前記第1通気孔は、前記吸入器の一部に連通し、
     前記バルブの前記第2通気孔は、前記ポンプの前記吸引孔に連通している、流体制御装置。
  11.  前記吸入器は、前記吸入口から母乳を吸入する、請求項10に記載の流体制御装置。
  12.  前記吸入器は、
     前記吸入口に接続し、前記吸入口から吸入された液体を貯蔵する第1容器と、
     前記第1容器に接続し、前記気体を通過させて前記液体の通過を阻止する第2容器と、
     前記第2容器および前記ポンプの前記吸引孔に接続し、前記ポンプが吸引する前記気体の吸引圧力を調整する第3容器と、
     を有する、請求項10に記載の流体制御装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019103785A (ja) * 2017-12-12 2019-06-27 研能科技股▲ふん▼有限公司 血糖値測定装置
JPWO2018074193A1 (ja) * 2016-10-21 2019-07-11 株式会社村田製作所 吸引器および吸引システム
JP2020523179A (ja) * 2017-06-15 2020-08-06 チアロ テクノロジー リミテッドChiaro Technology Limited 搾乳器システム
US11806454B2 (en) 2020-03-26 2023-11-07 Chiaro Technology Limited Wearable breast pump system

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2018002379A (es) * 2015-08-27 2018-04-11 Medela Holding Ag Sistema de seguridad de extractor de leche y metodo para sistema de bomba.
EP3456255B1 (en) * 2016-05-09 2023-12-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. Valve, fluid control device, and blood-pressure monitor
CN110546415B (zh) * 2017-12-22 2021-09-24 株式会社村田制作所 阀、应用设备
CN108799546A (zh) * 2018-08-22 2018-11-13 上海冠龙阀门自控有限公司 一种管夹调节阀
CN111048718A (zh) * 2019-12-12 2020-04-21 安徽理士电源技术有限公司 一种汽车agm起停电池用密封胶体阀

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH039764A (ja) * 1989-03-29 1991-01-17 Pigeon Corp 母乳用搾乳器及びその圧力調整機構
JP5185475B2 (ja) * 2011-04-11 2013-04-17 株式会社村田製作所 バルブ、流体制御装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100519970B1 (ko) 2003-10-07 2005-10-13 삼성전자주식회사 밸브리스 마이크로 공기공급장치
US8961454B2 (en) * 2012-07-24 2015-02-24 Chean-Shui Chen Milk expressing device capable of simulating a baby's suckling

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH039764A (ja) * 1989-03-29 1991-01-17 Pigeon Corp 母乳用搾乳器及びその圧力調整機構
JP5185475B2 (ja) * 2011-04-11 2013-04-17 株式会社村田製作所 バルブ、流体制御装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3239568A4 *

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2018074193A1 (ja) * 2016-10-21 2019-07-11 株式会社村田製作所 吸引器および吸引システム
US11357894B2 (en) 2017-06-15 2022-06-14 Chiaro Technology Limited Breast pump system
JP7335234B2 (ja) 2017-06-15 2023-08-29 チアロ テクノロジー リミテッド 搾乳器システム
US11357893B2 (en) 2017-06-15 2022-06-14 Chiaro Technology Limited Breast pump system
US10926011B2 (en) 2017-06-15 2021-02-23 Chiaro Technology Limited Breast pump system
US11260151B2 (en) 2017-06-15 2022-03-01 Chiaro Technology Limited Breast pump system
US11813388B2 (en) 2017-06-15 2023-11-14 Chiaro Technology Limited Breast pump system
US11311654B2 (en) 2017-06-15 2022-04-26 Chiaro Technology Limited Breast pump system
US11324866B2 (en) 2017-06-15 2022-05-10 Chiaro Technology Limited Breast pump system
US10881766B2 (en) 2017-06-15 2021-01-05 Chiaro Technology Limited Breast pump system
US11813381B2 (en) 2017-06-15 2023-11-14 Chiaro Technology Limited Breast pump system
US11413380B2 (en) 2017-06-15 2022-08-16 Chiaro Technology Limited Breast pump system
US11376352B2 (en) 2017-06-15 2022-07-05 Chiaro Technology Limited Breast pump system
US11730867B2 (en) 2017-06-15 2023-08-22 Chiaro Technology Limited Breast pump system
JP2020523179A (ja) * 2017-06-15 2020-08-06 チアロ テクノロジー リミテッドChiaro Technology Limited 搾乳器システム
US11801335B2 (en) 2017-06-15 2023-10-31 Chiaro Technology Limited Breast pump system
US11806451B2 (en) 2017-06-15 2023-11-07 Chiaro Technology Limited Breast pump system
JP7046781B2 (ja) 2017-12-12 2022-04-04 研能科技股▲ふん▼有限公司 血糖値測定装置
JP2019103785A (ja) * 2017-12-12 2019-06-27 研能科技股▲ふん▼有限公司 血糖値測定装置
US11806454B2 (en) 2020-03-26 2023-11-07 Chiaro Technology Limited Wearable breast pump system

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