(57)【要約】【課題】チューブユニットと制御ユニットが着脱可能なマイクロポンプを提供する。【解決手段】マイクロポンプ１は、弾性を有するチューブ５０と、チューブ５０の円弧形状の中心方向から放射状に配設されるフィンガー４０〜４６と、を有するチューブユニット２と、チューブ５０の円弧形状の中心と回転軸が略一致するカム２０と、カム２０に回転力を伝達するローター７０と、振動体１３０をローター７０に対する任意位置に調整可能な振動体機構部１６０と、を有する制御ユニット３と、リザーバー１１と、制御回路部６０と、電池６１と、が備えられ、チューブユニット２と制御ユニット３とが積み重ねて装着されると共に、着脱可能であって、振動体１３０の振動によりローター７０に回転力を加え、カム２０がフィンガー４０〜４６を液体の流入側から流出側へ順次押動し、チューブ５０の圧閉と開放を繰り返して液体を輸送する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブの円弧形状の中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記チューブと前記複数のフィンガーとを保持する案内枠と、を有するチューブユニットと、
回転軸が前記チューブの円弧形状の中心と略一致するカムと、前記カムに回転力を伝達するローターと、振動体及び前記振動体を前記ローターに付勢する位置から前記ローターと離間する位置までの範囲の任意位置に調整可能な位置調整部を有する振動体機構部と、を有する制御ユニットと、
前記チューブと連通するリザーバーと、
前記振動体に駆動信号を入力する制御回路部と、
前記制御回路部に電力を供給する電源と、
が備えられ、
前記チューブユニットと前記制御ユニットとが、積み重ねて装着されると共に着脱可能であって、
前記振動体に交流電圧を印加することにより前記振動体が振動し、前記ローターに回転力を繰り返し加え、前記カムが前記複数のフィンガーを流体の流入側から流出側へ順次押動し、前記チューブの圧閉を繰り返して流体を輸送することを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
前記制御回路部と前記電源とが、前記制御ユニットに配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
前記カムと前記ローターと前記振動体機構部とが、前記案内枠に穿設される凹部の内部に配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項４】
請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
前記ローターが円盤形状を有し、
前記振動体の突起部が、前記ローターの外周側面に当接するよう配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項５】
請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
前記ローターがリング形状を有し、
前記振動体の突起部が、前記ローターのリング形状内周側面に当接するよう配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項６】
請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
前記ローターが、前記カムの一方の平面に穿設されたリング形状の凹部の内部に形成され、
前記振動体の突起部が、前記凹部の内周側面に当接するよう配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のマイクロポンプにおいて、
前記カムが、前記カムの回転平面に対して略垂直で、且つ、前記複数のフィンガーを前記チューブを圧閉または開放する凹凸を有する外周側面と、前記カムの前記チューブユニットが装着される方向の回転平面から前記外周側面に連続する斜面または曲面からなるフィンガー案内面と、を有し、
前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する場合に、前記複数のフィンガーに形成されるカム当接部が前記外周側面に当接する位置まで、前記フィンガー案内面に沿って移動されることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のマイクロポンプにおいて、
前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する際、
前記チューブの円弧形状の中心と前記カムの回転中心とを略一致させる案内部が、前記チューブユニットと前記制御ユニットとの間に設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載のマイクロポンプにおいて、
前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する際、前記カム当接部が前記フィンガー案内面に当接したときに、前記案内部が前記チューブユニットと前記制御ユニットとの平面方向の位置を規制していることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のマイクロポンプにおいて、
前記制御ユニットが、前記カムを軸支するカム保持機枠を備え、
前記カムまたは前記カム保持機枠に前記カムの厚さ方向の傾きを抑制する突起部が設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１１】
請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
前記振動体機構部が、前記振動体を保持する振動体支持部材と、先端部が前記振動体支持部材に係合する係合部を有する梁状のばね部と前記ばね部の元部に連続する略馬蹄形の調整部とを有する振動体付勢部材と、回転軸部と前記回転軸部の回転中心に対して偏心し前記調整部と嵌着する調整軸部とを有する調整軸とからなる位置調整部と、を備え、
前記振動体付勢部材が、前記調整軸の回動により、前記ばね部と前記調整軸の間に配設される案内軸を中心に揺動され、前記振動体付勢部材の揺動に伴い前記振動体の位置を前記ローターの位置に対して調整することを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１２】
請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
前記振動体機構部が、前記振動体を保持する振動体支持部材と、先端部が前記振動体支持部材に係合する係合部を有する梁状のばね部と前記ばね部の元部に連続する略円形状の固定部の外周に沿って形成される複数の突起部を有する振動体付勢部材と、外周部に前記振動体の突起部に係合する突起部を有する調整車からなる位置調整部と、を備え、
前記振動体付勢部材が、前記調整車の回動により、前記固定部を軸支する固定軸を中心に揺動され、前記振動体付勢部材の揺動に伴い前記振動体の位置を前記ローターの位置に対して調整することを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載のマイクロポンプにおいて、
前記調整軸または前記調整車の回動軌跡に沿って回動量を表すマーカーが設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１４】
請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
前記振動体機構部が、前記振動体を支持する振動体支持部と前記振動体支持部に連続する梁状のばね部と前記ばね部の先端に設けられる位置決め軸とを備える振動体付勢部材と、前記位置決め軸と係合する複数の凹部を有する切換部材からなる位置調整部と、を備え、
前記凹部は、前記振動体を前記ローターから離間する位置と前記ローターを付勢する位置に規制するよう配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１５】
請求項１１ないし請求項１４のいずれか一項に記載のマイクロポンプにおいて、
前記振動体機構部の位置調整部を外部から覗く貫通孔が設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のマイクロポンプにおいて、
前記貫通孔を封止する封止部材が設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１７】
請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
前記振動体機構部と、前記ローターと、前記制御回路部と、前記電源とが、前記制御ユニットの略同じ平面に分散配設されていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１８】
請求項１または請求項２に記載のマイクロポンプにおいて、
前記チューブと前記リザーバーとを着脱可能にする連結部材を有し、
前記連結部材が、エアベントフィルターを含むことを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１９】
請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
前記リザーバーが、リザーバー内部に流体を注入し、または封止するポートを備えていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項２０】
請求項１に記載のマイクロポンプにおいて、
前記ローターと前記カムとの間に、減速機構または増速機構が設けられていることを特徴とするマイクロポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブユニットと制御ユニットとが積み重ねて装着され、且つ互いが着脱可能なマイクロポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を低速で輸送する装置として蠕動駆動方式のポンプがある。蠕動駆動方式のポンプとしては、ステップモーターを駆動源とし、複数のローラーを備えたローターを回転させ、ローターが複数のローラーを転動させながら柔軟なチューブに沿って回転して液体の吸い込み及び吐出をする構造がある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、振動体をばねの付勢力によってローターの回転側面に当接し、振動体の振動により円盤状のローターを回転し、複数のボールをチューブに沿って駆動してチューブを圧閉して液体を輸送するポンプが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許第３１７７７４２号公報
【特許文献２】特開２００４−１２４８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のような構成によれば、ポンプモジュールを製造（組立て）してから使用開始までの期間、チューブがローラーで長時間圧閉されているため、チューブの復元力が劣化し、吐出精度が低下するという課題を有する。
【０００６】
また、一般にチューブの直径は、ばらつきが大きく、このばらつきがチューブ圧閉量のばらつきとなり、吐出精度が得られないという課題を有している。
【０００７】
また、ステップモーターと出力ギヤ機構と制御回路を含むモーターモジュールと、チューブとローラーを含むポンプモジュールと、を連結する連結要素が必要であり、構造が複雑なる他、モーターモジュールとポンプモジュールとを単純に重ねて装着しているため、薄型化が困難である。
【０００８】
また、ステップモーターを小型化すると駆動トルクが小さくなるため、減速比が大きい減速機構（減速ギヤ機構）を用いてローターの回転トルクを大きくする必要性がある。従って、多段の減速ギヤ機構を用いることになりサイズが大きくなる他、減速に伴う損失が大きくなるという課題を有する。
【０００９】
また、特許文献２によるポンプは、振動体をローターに付勢する力の変動によってローターの回転速度が変動する。従って、ローター回転に関る構成部品の寸法ばらつきの影響を排除し、所望の回転速度を得るためには、上述の付勢力を調整できる構造とすることが望ましい。
【００１０】
このポンプを生体に装着して薬液等を注入する場合には、直接薬液、血液、体液に接触するチューブは交換して使用することが求められる。しかしながら、特許文献２によるポンプは、構成要素の一つ一つを積み重ねる構成のため、医療現場等においてチューブを単独で交換することは困難である。
【００１１】
従って、チューブ交換は、ポンプ全体を交換することになり、ランニングコストが高くなるということが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【００１３】
［適用例１］本適用例に係るマイクロポンプは、一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、前記チューブの円弧形状の中心方向から放射状に配設される複数のフィンガーと、前記チューブと前記複数のフィンガーとを保持する案内枠と、を有するチューブユニットと、回転軸が前記チューブの円弧形状の中心と略一致するカムと、前記カムに回転力を伝達するローターと、振動体及び前記振動体を前記ローターに付勢する位置から前記ローターと離間する位置までの範囲の任意位置に調整可能な位置調整部を有する振動体機構部と、を有する制御ユニットと、前記チューブと連通するリザーバーと、前記振動体に駆動信号を入力する制御回路部と、前記制御回路部に電力を供給する電源と、が備えられ、前記チューブユニットと前記制御ユニットとが、積み重ねて装着されると共に着脱可能であって、前記振動体に交流電圧を印加することにより前記振動体が振動し、前記ローターに回転力を繰り返し加え、前記カムが前記複数のフィンガーを流体の流入側から流出側へ順次押動し、前記チューブの圧閉を繰り返して流体を輸送することを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、チューブと複数のフィンガーとをチューブユニットとしてユニット化し、カムを有する制御ユニットと分離可能であることから、チューブユニット単体の状態ではチューブはフィンガーの押圧から開放された状態が維持されるため、チューブの圧閉を継続することによる復元力の劣化に伴う吐出精度の低下を防止することができる。
【００１５】
また、チューブの圧閉と開放を長時間繰り返すことも、チューブの復元力が劣化することがあるが、チューブをチューブユニットとして容易に交換することができる。
【００１６】
しかも、チューブの直径のばらつきに対してフィンガーの長さをチューブユニット毎に組み合わせて調整すれば、チューブ圧閉量を調整することができ吐出精度の保証がしやすいという効果がある。
【００１７】
本適用例によるマイクロポンプは、振動体を用いてローター及びカムを回転する構造である。詳しくは実施の形態で説明するが、振動体で駆動されるローターは回転トルクが大きいことから、特許文献１のように減速ギヤ機構を必要としない。また、モーターモジュールとポンプモジュールとの連結機構も不要となり構造を簡単にすることができることから、医療現場においてチューブユニットと制御ユニットとに分解、及び組立を行うことができる。
【００１８】
また、チューブユニットは、制御ユニットに対して低コストであり、使用する液体（薬液）毎、使用対象毎（例えば、個人ごと）に使い捨て使用とすれば、ランニングコストを低減することができる。
【００１９】
また、位置調整部により振動体のローターへの付勢力を任意に調整できることから、ローター（カムを含む）を所望の回転速度で回転させることができる。
【００２０】
さらに、振動体をローターと離間する位置に調整しておけば、ローター及び振動体機構部を組立てる際に、互いが干渉しないので組立性を向上させることができる他、組立時において、ローターと振動体機構部との干渉による破壊を防止することができるという効果がある。
【００２１】
さらに、振動体は圧電素子に交流電圧を印加することで振動し、ローターを回転させるため電磁ノイズを発生せず、周囲の機器に悪影響を与えることがない。また、周囲の機器が発生する電磁ノイズの影響も受けない。従って、特に医療現場における電磁ノイズのリスクを回避することができる。
【００２２】
［適用例２］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記制御回路部と前記電源とが、前記制御ユニットに配設されていることが好ましい。
【００２３】
このような構成によれば、駆動源としての振動体機構部と、ローターと、カムと、制御回路部と、電源と、の駆動に関る大部分が制御ユニットに含まれるため、制御ユニット単体で駆動確認を行うことができる。
【００２４】
また、電池をマイクロポンプの外部に備える場合には、電池と制御回路部との接続のための長いリードや電池ケースが必要になるが、本適用例によれば、それらは必要なくなるという利点もある。
【００２５】
［適用例３］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記カムと前記ローターと前記振動体機構部とが、前記案内枠に穿設される凹部の内部に配設されていることが好ましい。
【００２６】
このようにすれば、チューブユニットを構成する案内枠の凹部に、カムとローターと振動体機構部が収容されるので、チューブユニットと制御ユニットとの積み重ね構造であっても薄型のマイクロポンプを実現することができる。
【００２７】
［適用例４］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ローターが円盤形状を有し、前記振動体の突起部が、前記ローターの外周側面に当接するよう配設されていることが好ましい。
【００２８】
本適用例は、振動体の突起部をローターの外周面に当接することによりローターを回転させる構造である。詳しくは実施形態で説明するがこのような構成によれば、振動体の振動を高効率で回転に変換でき、直径の大きなローターに当接させることで、同じ振動体を同じ条件で振動させたときにローターの回転トルクを大きくすることができるので安定駆動を継続できる。
【００２９】
［適用例５］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ローターがリング形状を有し、前記振動体の突起部が、前記ローターのリング形状内周側面に当接するよう配設されていることが好ましい。
【００３０】
このようにすれば、振動体をローターの外径よりも内側に配設することから、マイクロポンプの小型化を実現できる。
【００３１】
［適用例６］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ローターが、前記カムの一方の平面に穿設されたリング形状の凹部の内部に形成され、前記振動体の突起部が、前記凹部の内周側面に当接するよう配設されていることが望ましい。
【００３２】
このような構成にすれば、ローターとカムとを一体形成することができる。従って、構造をより簡単にすることができ、また、薄型化することができる。
【００３３】
［適用例７］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記カムが、前記カムの回転平面に対して略垂直、且つ、前記複数のフィンガーを前記チューブを圧閉または開放する凹凸を有する外周側面と、前記カムのチューブユニットが装着される方向の回転平面から前記外周側面に連続する斜面または曲面からなるフィンガー案内面と、を有し、前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する場合に、前記複数のフィンガーに形成されるカム当接部が前記外周側面に当接する位置まで、前記フィンガー案内面に沿って移動されることが好ましい。
【００３４】
フィンガーはチューブユニット単体のときには、進退方向の位置が定まらず、チューブユニットを制御ユニットに装着する際、カム当接部がカムと交差する場合がある。そこで、カムにフィンガー案内面を設けることにより、チューブユニットを制御ユニットに装着する際、フィンガーのカム当接部がフィンガー案内面に沿って摺動して、カムの外周側面に達するまで移動する。従って、特別な操作をすることなくカムによってフィンガーをチューブ押圧可能な位置に収容することができる。また、チューブユニットを制御ユニットに装着する際に、カムまたフィンガーが干渉することにより破壊されることを防止することができる。
【００３５】
［適用例８］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する際、前記チューブの円弧形状の中心と前記カムの回転中心とを略一致させる案内部が、前記チューブユニットと前記制御ユニットとの間に設けられていることが好ましい。
【００３６】
本適用例のマイクロポンプは、カムの回転により複数のフィンガーを押動してチューブを圧閉する構成である。従って、チューブの円弧形状の円弧中心とカムの回転中心とを一致させる必要がある。
【００３７】
このことから、チューブユニットと制御ユニットの間に案内部を設けることにより、チューブユニットを制御ユニットに装着すれば、チューブの円弧形状の中心とカムの回転中心とを一致させることができ、複数のフィンガーの全てがチューブ圧閉を確実に行うことができる。
【００３８】
［適用例９］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブユニットを前記制御ユニットに装着する際、前記カム当接部が前記フィンガー案内面に当接したときに、前記案内部が前記チューブユニットと前記制御ユニットとの平面方向の位置を規制していることが望ましい。
【００３９】
フィンガーはチューブユニット単体のときには、進退方向の位置が定まらず、チューブユニットを制御ユニットに装着する際、カム当接部がフィンガー案内面に交差（当接）する。カム当接部がフィンガー案内面に交差した場合、制御ユニットに対してチューブユニットの平面方向の位置が定まらず、互いに干渉して組み立てにくくなることが予測される。
【００４０】
そこで、カム当接部がフィンガー案内面に当接したときに、案内部によりチューブユニットと制御ユニットとの平面方向の位置を規制しておけば、組立性を向上させることができる。
【００４１】
［適用例１０］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記制御ユニットが、前記カムを軸支するカム保持機枠を備え、前記カムまたは前記カム保持機枠に前記カムの厚さ方向の傾きを抑制する突起部が設けられていることが望ましい。
【００４２】
このような構成によれば、カムまたはカム保持機枠にカムの厚さ方向の傾きを抑制する突起部を設けることにより、チューブユニットを制御ユニットに装着する際に、カム当接部がフィンガー案内面に乗り上げてカムが傾き、適正な位置へのフィンガーの移動を阻害することを抑制できる。
【００４３】
また、マイクロポンプを駆動する際においても、カムが厚さ方向にふらついて回転することによるフィンガーのチューブ押圧状態がばらつくことを抑制することができる。
【００４４】
［適用例１１］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記振動体機構部が、前記振動体を保持する振動体支持部材と、先端部が前記振動体支持部材に係合する係合部を有する梁状のばね部と前記ばね部の元部に連続する略馬蹄形の調整部とを有する振動体付勢部材と、回転軸部と前記回転軸部の回転中心に対して偏心し前記調整部と嵌着する調整軸部とを有する調整軸とからなる位置調整部と、を備え、前記振動体付勢部材が、前記調整軸の回動により、前記ばね部と前記調整軸の間に配設される案内軸を中心に揺動され、前記振動体付勢部材の揺動に伴い前記振動体の位置を前記ローターの位置に対して調整することが好ましい。
【００４５】
ここで、振動体の位置調整とは、振動体をローターに付勢する付勢力の適切な調整と、振動体をローターと離間する位置に調整することを含む。従って、本適用例のような構成にすれば、簡単な構造で振動体の位置調整をすることができる。
【００４６】
また、調整軸は、回転軸部と回転軸部の回転中心に対して偏心した調整軸部とを有する偏心軸構造のため、偏心量の増減で調整量の増減が可能であり、調整軸の回動量で微調整を容易に行うことができる。
【００４７】
［適用例１２］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記振動体機構部が、前記振動体を保持する振動体支持部材と、先端部が前記振動体支持部材に係合する係合部を有する梁状のばね部と前記ばね部の元部に連続する略円形状の固定部の外周に沿って形成される複数の突起部を有する振動体付勢部材と、外周部に前記振動体の突起部に係合する突起部を有する調整車からなる位置調整部と、を備え、前記振動体付勢部材が、前記調整車の回動により、前記固定部を軸支する固定軸を中心に揺動され、前記振動体付勢部材の揺動に伴い前記振動体の位置を前記ローターの位置に対して調整することが望ましい。
【００４８】
ここで、振動体付勢部材に設けられる突起部と、調整車に設けられる突起部とは、例えば、互いに噛合する歯車を採用することができる。
【００４９】
このような構成であっても、簡単な構造で振動体の位置調整をすることができる。また、振動体付勢部材の歯車と調整車の歯車の歯数比を変えることで、振動体の位置調整可能量の増減を容易に行うことができる。
【００５０】
［適用例１３］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記調整軸または前記調整車の回動軌跡に沿って回動量を表すマーカーが設けられていることが好ましい。
【００５１】
マーカーを設けることにより、調整軸または調整車の回動量の目安とすることができる。特に、振動体のローター付勢量は、組み立てられた状態では直接確認できないことから、マーカーにより、調整軸または調整車の回動量を付勢量として判断し、適切な設定とすることができる。
【００５２】
［適用例１４］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記振動体機構部が、前記振動体を支持する振動体支持部と前記振動体支持部に連続する梁状のばね部と前記ばね部の先端に設けられる位置決め軸とを備える振動体付勢部材と、前記位置決め軸と係合する複数の凹部を有する切換部材からなる位置調整部と、を備え、前記凹部は、前記振動体を前記ローターから離間する位置と前記ローターを付勢する位置に規制するよう配設されていることが好ましい。
【００５３】
このようにすれば、少なくとも振動体をローターに適切な付勢力で付勢する状態と、離間する状態の２状態に簡単な構造で、しかも容易に切換えることができる。なお、凹部を３個以上設ければ、付勢力の設定を複数段階に切換えることができる。
【００５４】
［適用例１５］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記振動体機構部の位置調整部を外部から覗く貫通孔が設けられていることが望ましい。
【００５５】
このように、調整軸または調整車または複数の凹部等の位置調整部を外部から覗く貫通孔を設けることによって、制御ユニットの状態またはマイクロポンプの状態で、振動体のローターに対する位置調整や位置の確認を行うことができる。
【００５６】
なお、マーカーを付加する場合には、マーカーも含めて覗くことが可能な貫通孔とすれば、より的確に振動体のローターに対する位置調整や位置の確認を行うことができる。
【００５７】
［適用例１６］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記貫通孔を封止する封止部材が設けられていることが望ましい。
【００５８】
このように、位置調整部を外部から覗く貫通孔を封止部材により封止すれば、マイクロポンプの内部を密閉し、防塵性や防水性を高めることができ、生体内または生体表面に装着する薬液輸送装置として好適である。
なお、防塵性や防水性が必要とされない場合には、封止部材はなくてもよい。
【００５９】
［適用例１７］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記振動体機構部と、前記ローターと、前記制御回路部と、前記電源とが、前記制御ユニットの略同じ平面に分散配設されていることが好ましい。
【００６０】
このような構成によれば、マイクロポンプ駆動に関わる構成要素を略同じ平面上に分散して配設していることから、より一層の薄型化を実現することができるという効果がある。さらに、これら構成要素を一方向から組立できるため、組立性も向上できる。
【００６１】
［適用例１８］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記チューブと前記リザーバーとを着脱可能にする連結部材を有し、前記連結部材が、エアベントフィルターを含むことが望ましい。
【００６２】
マイクロポンプ使用時にリザーバーの収容薬液が不足することが考えられる。そこで、リザーバーをチューブと着脱可能にすれば、薬液が収容されたリザーバーに交換することで、長時間にわたってマイクロポンプを使用することができる。
【００６３】
また、リザーバーに収容される液体中には空気が溶け込んでいることがあり、時間経過と共に溶け込んでいる空気が集合して気泡となることが考えられる。流体が薬液であって生体内に注入する場合に、気泡も含んで注入すると看過できない影響がでることがある。
【００６４】
そこで、リザーバーとチューブの連通部に液体は通過し、気泡の通過は遮断するためのエアベントフィルターを設けることにより、気泡が生体内に浸入することを抑制することができ、安全性を高めることができる。
【００６５】
［適用例１９］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記リザーバーが、リザーバー内部に流体を注入し、または封止するポートを備えていることが望ましい。
ここで、ポートとしては、例えば、セプタム等を採用することができる。
【００６６】
リザーバーにセプタムを設けることにより、リザーバーをチューブに接続した状態で、つまり、マイクロポンプの使用状態でリザーバーに流体の追加注入を行うことができる。
【００６７】
［適用例２０］上記適用例に係るマイクロポンプは、前記ローターと前記カムとの間に、減速機構または増速機構が設けられていることが望ましい。
【００６８】
このように、減速機構または増速機構を設けることにより、ローターの回転速度を一定にしてカムの回転速度を変えることができる。つまり、流体の単位時間当りの流動量を適宜調整することができる。
【００６９】
また、減速機構を設ける構造では、カムの回転トルクを大きくすることが可能で、チューブ押圧に伴う負荷が大きくなっても安定して駆動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
（実施形態１）
【００７１】
まず、本発明のマイクロポンプの全体構成について説明する。
図１は、実施形態１に係るマイクロポンプを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図１において、マイクロポンプ１は、駆動部１０と液体を収容するリザーバー１１とから構成されている。
【００７２】
駆動部１０は、チューブユニット２と制御ユニット３とが積み重ねて装着され構成されている。チューブユニット２は、チューブ５０と複数のフィンガー（図示せず）を保持する案内枠としての第１チューブ案内枠１７と第２チューブ案内枠１６とを備えている。また、制御ユニット３は、カムとローターと振動体機構部と制御回路部と電源と（共に図示せず）を保持する機枠としての第１機枠１４と第２機枠１５とを備えている。
【００７３】
チューブユニット２と制御ユニット３とは、厚さ方向に積み重ねて装着されて駆動部１０を構成するが、着脱可能な構成である。なお、チューブユニット２と制御ユニット３との装着は、図１（ａ）に示すように、本実施形態では３本の固定螺子９１によって固定される構造を例示している。チューブユニット２と制御ユニット３とが固定螺子９１によって周縁部が密着固定された状態で、内部には密閉された空間が構成され、その空間は防水性が確保されている。
【００７４】
リザーバー１１は、第１機枠１４の上面側に設けられる凹部内に載置され、チューブ５０によって駆動部１０と接続されている。なお、リザーバー１１は柔軟性を有する材料から構成されており、内部の液体が流出する際に外部の大気圧により変形し、リザーバー１１の内部圧力が一定に保たれる。
【００７５】
また、リザーバー１１は、チューブ５０の流入口部５２により連通されている。リザーバー１１に収容されている液体は、駆動部１０の蠕動運動によりチューブ５０の圧閉と開放を繰り返すことにより流出口部５３から吐出される。
【００７６】
リザーバー１１には、図１（ａ）に示すようにポートとしてのセプタム１４５が設けられ、リザーバー１１の内部に液体を注入または封止できるよう構成されている。
【００７７】
続いて、駆動部１０の構成について図面を参照して説明する。
図２は、駆動部の構成を示す平面図、図３は、図２のＡ−Ｐ−Ｂ切断面を示す断面図である。なお、図２は、第２チューブ案内枠１６の図示を省略して表している。
【００７８】
図２，３において、チューブユニット２は、一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブ５０と、チューブ５０の円弧形状の中心から放射状にそれぞれ等間隔に配設されるフィンガー４０〜４６と、チューブ５０とフィンガー４０〜４６を保持する案内枠としての第１チューブ案内枠１７と第２チューブ案内枠１６と、から構成されている。なお、以降、流体を薬液等の液体として表し説明する。
【００７９】
制御ユニット３は、カム２０と、カム２０と同軸（カム軸７５）に軸止される円盤形状のローター７０と、ローター７０に回転力を与える振動体機構部１６０と、振動体機構部１６０に駆動信号を入力し駆動制御を行う制御回路部６０と、制御回路部６０に電力を供給する電源としての電池６１とから構成されている。
なお、チューブ５０の円弧形状の中心と、カム２０の回転中心Ｐとは一致している。
【００８０】
また、カム２０とローター７０とはカム軸７５に軸止され、回転中心Ｐを同一の回転軸として一体で回転するよう構成されている。
【００８１】
振動体機構部１６０は、振動体１３０と、振動体１３０を保持する振動体支持部材１６１と、振動体支持部材１６１に係合し振動体１３０をローター７０に付勢する振動体付勢部材１６６とから構成されている。そして、振動体１３０の突起部１３３ａは、振動体付勢部材１６６によって、ローター７０の外周側面に付勢されている。
【００８２】
なお、振動体機構部１６０及び振動体１３０の詳細な構成は、図６〜図１２を参照して後述する。
【００８３】
ここで、図２に示すように、チューブユニット２と制御ユニット３とが装着された状態で、チューブ５０とカム２０（ローター７０を含む）とフィンガー４０〜４６と振動体機構部１６０とは、互いに平面的に重ならない位置に分散配設されている。
【００８４】
カム２０は外周側面に凹凸を有し、最外周部にフィンガー押圧面２１ａ〜２１ｄが形成されている。フィンガー押圧面２１ａ〜２１ｄは、回転中心Ｐから等距離の同心円上に形成される。
【００８５】
また、フィンガー押圧面２１ａとフィンガー押圧面２１ｂ、フィンガー押圧面２１ｂとフィンガー押圧面２１ｃ、フィンガー押圧面２１ｃとフィンガー押圧面２１ｄ、及びフィンガー押圧面２１ｄとフィンガー押圧面２１ａ、の周方向ピッチと外形形状は等しく形成されている。
【００８６】
フィンガー押圧面２１ａ〜２１ｄそれぞれは、フィンガー押圧斜面２２と回転中心Ｐを中心とする同心円上の円弧部２３とが連続して形成されている。この円弧部２３は、フィンガー４０〜４６を押圧しない位置に設けられる。
また、フィンガー押圧面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄそれぞれの一方の端部と円弧部２３とは、回転中心Ｐから延長した直線部２４で結ばれている。
【００８７】
チューブ５０は、第１チューブ案内枠１７に形成されたチューブ案内溝１７ｂ内に挿着され、一方の端部は、液体を外部に吐出する流出口部５３であり、マイクロポンプ１の外部に突出している。他方の端部は液体が流入する流入口部５２であり、リザーバー１１に接続され、液体流動部５１がリザーバー１１内に連通されている。
【００８８】
チューブ５０は、フィンガー４０〜４６によって押圧される範囲が、回転中心Ｐに対して同心円となるように形成されたチューブ案内溝１７ｂ内に装着されている。なお、フィンガー４０〜４６は、それぞれ同じ形状で形成されているのでフィンガー４４を例示して説明する。フィンガー４４は、円柱状の軸部４４ａと、軸部４４ａの一方の端部に設けられる鍔形状のチューブ押圧部４４ｃと、他方の端部が半球状に丸められたカム当接部４４ｂと、から構成されている。
【００８９】
フィンガー４０〜４６は、フィンガー案内溝１７ａに沿って進退可能であり、カム２０によってチューブ５０に向かって押動され、チューブ５０を押圧して液体流動部５１を圧閉する。なお、フィンガー４０〜４６の断面方向の中心位置は、チューブ５０の断面方向の中心とほぼ一致している。
【００９０】
次に、図３を参照して駆動部１０の断面構成について説明する。
制御ユニット３は、カム２０とローター７０と振動体機構部１６０とが第２機枠１５の図示上面側に配設され、制御回路部６０と電池６１とが第２機枠１５の図示下面側に配設されて構成されている。
【００９１】
カム２０とローター７０とは、カム軸７５に重ねて軸止されている。従って、カム２０とローター７０とは回転中心Ｐを共通の回転軸として一体で回転可能である。また、カム軸７５は両端部に軸部を有し、第２機枠１５に設けられる軸受９３と、カム保持機枠１８に設けられる軸受９２とによって軸支されている。
【００９２】
カム保持機枠１８は、カム２０（ローター７０）及び振動体機構部１６０が配置される位置の周縁部において、第２機枠１５に植立された２本のカム保持機枠案内軸１０６により位置規制されると共に、固定螺子１０７によって第２機枠１５に固定される（図２も参照する）。
【００９３】
なお、図２に示すように、振動体機構部１６０の調整軸１２５は、カム保持機枠１８と交差しない位置に配設される。
【００９４】
電池６１と制御回路部６０と回路基板６３は、第２機枠１５の裏面側に配設されている。回路基板６３は、電池６１から制御回路部６０配設範囲まで延在され、その表面には図示しない接続パターンが形成されている。
【００９５】
制御回路部６０には、電源回路や発振回路等（共に図示せず）が含まれる。電源回路は電池６１の電極と接続され、発振回路は振動体１３０の複数の電極と接続されている。
【００９６】
電池６１は、回路基板６３に接する面がマイナス電極であり、側面がプラス電極であって、マイナス電極が接続パターンと直接に接触接続される。また、プラス電極は電池端子６２（図２も参照）を介して対応する接続パターンに接続され、制御回路部６０に電力を供給する。
【００９７】
第２機枠１５の裏面側には、第１機枠１４が制御回路部６０と電池６１とを覆うように配設される。第１機枠１４と第２機枠１５とは、互いの当接面で密着固定される。
【００９８】
電池６１は、第１機枠１４に形成された凹内に平面方向位置を規制され、電池蓋１９により保持されている。電池蓋１９の外周突起部には螺子部１９ｂが形成されており、第１機枠１４に形成される雌螺子に羅着される。
【００９９】
また、電池蓋１９には開閉溝１９ａが形成されており、この開閉溝１９ａにドライバーやコイン等を挿入して回転することで電池蓋１９を開閉することが可能である。つまり、電池蓋１９を外して電池６１を取り出し、電池６１を装着して電池蓋１９を締め付けることにより、電池６１を回路基板６３に圧接する。この際、電池蓋１９と第１機枠１４との間は密着される。
【０１００】
なお、電池蓋１９の開閉構造としては、螺着構造の他にバヨネット構造、圧入構造、固定螺子構造等から選択することが可能である。
【０１０１】
カム２０とローター７０と振動体機構部１６０及びカム保持機枠１８は、第１チューブ案内枠１７と第２チューブ案内枠１６とによって構成される凹部３０（空間３０と表すことがある）の内部に配設される。つまり、カム２０とローター７０と振動体機構部１６０及びカム保持機枠１８はチューブユニットの凹部内に収容されることになる。なお、空間３０は、第２機枠１５によって密閉されている。
【０１０２】
次に、フィンガー４０〜４６の保持構造について説明する。
図４は、フィンガーの保持構造を示す部分断面図であり、軸部４４ａを垂直に切断した場合の部分断面図である。なお、フィンガー４４を例示して説明する。図４において、第１チューブ案内枠１７には、略Ｕ字形状のフィンガー案内溝１７ａとチューブ案内溝１７ｂとが形成されている。
【０１０３】
フィンガー案内溝１７ａの開放側を第２チューブ案内枠１６で封止することにより、フィンガー案内孔が形成される。
【０１０４】
フィンガー４４とチューブ５０とは、それぞれフィンガー案内溝１７ａとチューブ案内溝１７ｂに挿着した後、各溝の開放側を第２チューブ案内枠１６で覆い、第１チューブ案内枠１７と第２チューブ案内枠１６との互いの当接面を密着固定される。
【０１０５】
なお、図３に示すように、チューブ案内溝１７ｂの外側方向にはチューブ規制壁１７ｃが設けられ、フィンガー４０〜４６によるチューブ圧閉の際にチューブ５０の移動を規制する。
【０１０６】
そして、チューブ規制壁１７ｃとチューブ５０との間には、シート状の弾性部材６６が設けられている。弾性部材６６は、チューブ５０がフィンガー４０〜４６によって圧閉される際にダンパーとなり過荷重によりチューブ５０が劣化しないように設けられている。また、弾性部材６６は、チューブ圧閉に必要な弾性力を有している。なお、弾性部材６６は、チューブ５０と間の摩擦係数を小さくしておくことがより好ましい。
【０１０７】
なお、チューブユニット２が単体の状態において、フィンガー４０〜４６はフィンガー案内孔に沿って進退自在であって、チューブ５０の弾性力によって、チューブ５０を圧閉しない位置にある。
【０１０８】
続いて、チューブユニット２の制御ユニット３への装着構造及び方法について図面を参照して説明する。
図５は、チューブユニットの制御ユニットへの装着構造を模式的に示す部分断面図である。図５において、第１機枠１４には、チューブユニット案内軸１２１が植立されている。チューブユニット案内軸１２１は、段付きの軸であって、案内軸部１２１ｂと、案内軸部１２１ｂの先端部が半球状に丸められた案内部１２１ａとが形成されている。
【０１０９】
チューブユニット案内軸１２１は、第１機枠１４の周縁部に互いに離間して２本または３本設けられることが望ましい。
【０１１０】
案内軸部１２１ｂは第２機枠１５を貫通して突設されている。そして、第１チューブ案内枠１７と第２チューブ案内枠１６には、案内孔１２６が共通に開設されている。なお、案内孔１２６は、第２チューブ案内枠１６を貫通しない。
【０１１１】
また、カム２０には、回転平面２７と、回転平面２７に対して垂直で、且つ、フィンガー４０〜４６（フィンガー４４を例示）をチューブの圧閉または開放する凹凸を有する外周側面と、回転平面２７から外周面（フィンガー押圧面２１ａ〜２１ｄを図示）に連続する斜面または曲面からなるフィンガー案内面２８とが形成されている。
【０１１２】
ここで、チューブユニット２を制御ユニット３に装着する場合に、まずフィンガー４４に形成されるカム当接部４４ｂがフィンガー案内面２８に当接する（カム当接部４４ｂ’で表す）。この際、チューブユニット案内軸１２１の案内軸部１２１ｂは、少なくとも第２チューブ案内枠１６の下面１６ａ（下面１６ａ’で表す）よりも突設するよう寸法設定されている。
【０１１３】
さらに、チューブユニット２を制御ユニット３に向かって移動させると、フィンガー４４は、カム当接部４４ｂがフィンガー案内面２８を摺動してフィンガー押圧面２１ａ〜２１ｄにカム当接部４４ｂが当接する位置まで移動する。このとき、チューブユニット２は、チューブユニット案内軸１２１によって平面方向の位置が規制されている。
【０１１４】
チューブユニット案内軸１２１と案内孔１２６とは共に、チューブ５０の円弧形状の中心とカム２０の回転中心Ｐとを一致させるための案内部である。
【０１１５】
なお、フィンガー案内面２８は、直線状の斜面で形成しても、上方が凸となる曲面で形成してもよく、フィンガー案内面２８と外周面との接続部は滑らかに仕上げておくことがより好ましい。
【０１１６】
また、図３に示すように、カム保持機枠１８には、カム２０が厚さ方向に傾くことを抑制するための突起部１８ａが形成されている。突起部１８ａは、本実施形態では断面形状が半球上のリングで形成されているが、点状の突起でもよく、カム２０の回転平面２７の範囲で外周に近い位置に設けられる。
【０１１７】
なお、突起部１８ａが点状の突起の場合は、少なくとも、カム軸７５に対してフィンガー４０〜４６と反対側に設けられる。また、傾き抑制突起部は、カム２０の回転平面２７に設ける構造としてもよい。
【０１１８】
続いて、振動体機構部について図面を参照して説明する。
図６は、本実施形態に係る振動体機構部の構成を示す平面図、図７は図６のＢ−Ｂ切断面を示す断面図、図８は図６のＤ−Ｄ切断面を示す断面図、図９は図８のＥ−Ｅ切断面を示す部分断面図である。図６，７において、振動体機構部１６０は、振動体１３０と振動体支持部材１６１と振動体付勢部材１６６と、調整軸２１５とから構成されている。振動体１３０は、補強板の両端の腕部１３３ｂを固定螺子２１１によって螺着され振動体支持部材１６１に固定されている。
【０１１９】
固定螺子２１１と補強板１３３の間には座金２１２が設けられている。補強板１３３は０．１ｍｍ程度の薄板のため、固定螺子２１１を締結する際に補強板を変形させないために設けられている。
【０１２０】
振動体支持部材１６１は、振動体１３０を固定支持した状態で固定軸１３８に固定されている。固定軸１３８は第１機枠１４に植立され、且つ案内軸部１３８ａが形成されている。振動体支持部材１６１は、穿設された孔を案内軸部１３８ａに挿通し、案内軸部１３８ａを回動軸として回動可能に固定螺子２１３によって固定されている。
【０１２１】
振動体支持部材１６１は、固定螺子２１３の鍔部と、カム保持機枠１８によって浮き上がりが抑制されている。また、振動体支持部材１６１には、直線部を有する長孔形状の振動体付勢部材挿入孔１６２が穿設されている。
【０１２２】
次に、振動体付勢部材１６６について説明する。図６，８において、振動体付勢部材１６６は、先端部が振動体支持部材１６１に係合する係合部１６９を有する梁状のばね部１６７と、ばね部１６７の元部に連続する略馬蹄形の調整部１６８とを有している。
【０１２３】
また、第２機枠１５には、調整軸２１５が植立されている。調整軸２１５には、第２機枠１５に回動可能に植立される回転軸部２１５ｄと、回転軸部２１５ｄの回転中心Ｐ３に対して回転中心Ｐ４が偏心量ｈだけ偏心している調整軸部２１５ｃと、鍔部２１５ａと、が形成されている。そして、鍔部２１５ａの上部にはドライバー等が挿入可能な調整溝２１５ｂが形成されている。
【０１２４】
振動体付勢部材１６６は、振動体支持部材１６１の振動体付勢部材挿入孔１６２に係合部１６９を挿入し、ばね部１６７と調整軸２１５の間に配設される案内軸２１４に回動可能に嵌着される。この際、振動体付勢部材１６６の調整部１６８と調整軸２１５の調整軸部２１５ｃが係合されている。
【０１２５】
調整部１６８と調整軸部２１５ｃは、調整軸２１５が回転可能な範囲で隙間を最小となるよう設定されている。また、回転軸部２１５ｄは、第２機枠１５に対して回動可能な回転トルクとなるような寸法設定とする。
【０１２６】
また、第２チューブ案内枠１６の調整軸２１５上部には、貫通孔２５０が開設されている（図８、参照）。貫通孔２５０は、第１チューブ案内枠１７も貫通して調整軸２１５を覗くことが可能な大きさとし、外部から調整軸２１５を回動可能にしている。
【０１２７】
また、この貫通孔２５０を封止する封止部材２５１（二点鎖線で表す）を設けることがより好ましい。封止部材２５１は、第２チューブ案内枠１６に対して着脱可能な構造とする。
【０１２８】
また、図９に示すように、ばね部１６７の先端部に設けられる係合部１６９の形状は、振動体付勢部材挿入孔１６２の幅方向に略円形である。そして、係合部１６９と振動体付勢部材挿入孔１６２の幅は、挿入可能な範囲で最小隙間となるように設定される。
【０１２９】
なお、図６，８に示すように、第２機枠１５には、調整軸２１５の回転軌跡に沿ったマーカー２１６ａ〜２１６ｇが設けられている。
【０１３０】
次に、振動体１３０のローター７０に対する位置調整方法について図６を参照して説明する。なお、図示した状態は、調整軸２１５の調整溝２１５ｂがマーカー２１６ｄを指示する位置にあって、振動体１３０は、突起部１３３ａがローター７０に接する位置にある場合を示している。
【０１３１】
調整軸２１５を１回転分回動すると、調整軸部２１５ｃは図６に示すような回転軌跡Ｋを描く。ここで、調整軸２１５を時計回りに調整溝２１５ｂがマーカー２１６ａを指示する位置まで回動すると、振動体付勢部材１６６は案内軸２１４を回転中心（回転中心Ｐ２）に時計回りに揺動し、ばね先端部の係合部１６９が図示した係合部１６９”位置まで移動する。
【０１３２】
振動体付勢部材１６６の揺動に伴い、振動体支持部材１６１は、案内軸部１３８ａを回転中心（回転中心Ｐ１）に時計回りに揺動する。すると、振動体１３０の突起部１３３ａは、ローター７０から距離Ｄ２だけ離間する（突起部１３３ａ”で表す）。
【０１３３】
一方、調整軸２１５を反時計回りに調整溝２１５ｂがマーカー２１６ｇを指示する位置まで回動すると、振動体付勢部材１６６は案内軸２１４を回転中心（回転中心Ｐ２）に反時計回りに揺動し、ばね先端部の係合部１６９が図示した係合部１６９’位置まで移動する。
【０１３４】
このことによって、振動体支持部材１６１は、案内軸部１３８ａを回転中心（回転中心Ｐ１）に反時計回りに揺動する。すると、振動体１３０の突起部１３３ａは、ローター７０と交差量Ｄ１だけ交差する位置まで移動する（突起部１３３ａ’で表す）。しかし、突起部１３３ａはローター７０と当接するため、交差量Ｄ１が振動体１３０のローター付勢量となる。このローター付勢量に対応したばね部１６７の弾性力がローター７０に付勢されることになる。
【０１３５】
図示した距離Ｄ２と交差量Ｄ１は、振動体１３０の移動量の最大を示している。従って、調整軸２１５を距離Ｄ２と交差量Ｄ１の間の任意位置に回動し、所望の離間距離または交差量となるようにマーカー２１６ａ〜２１６ｇの範囲に回動することで振動体１３０（つまり、突起部１３３ａ）のローター７０に対する位置を調整することが可能となる。
【０１３６】
続いて、本実施形態に係るマイクロポンプ１の液体輸送について説明する。まず、振動体１３０の構成と、作用について図１０〜図１２を参照して説明する。
【０１３７】
図１０は、振動体の構成を示す斜視図である。図１０に示すように、振動体１３０は、ほぼ長方形の薄板形状をしている。振動体１３０は、補強板１３３の表面に板状の圧電素子１３４、圧電素子１３４の表面に電極１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃが密着されている。
【０１３８】
補強板１３３の裏面には、板状の圧電素子１３５が密着され、圧電素子１３５の表面に電極１３２が密着されている。電極１３１ａは、圧電素子１３４の幅方向中央に長さ方向全体にわたって形成され、電極１３１ｂ，１３１ｃは電極１３１ａを挟んで対角方向に配設される。
【０１３９】
なお、図示は省略するが、電極１３２は、補強板１３３を挟んで電極１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃに対して面対称となるように形成されている。
【０１４０】
圧電素子１３４，１３５の材料としては特に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリ弗化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等を用いることができる。
【０１４１】
補強板１３３は、圧電素子１３４，１３５に対する共通電極としての機能と、振動体１３０の全体を補強する機能を有しており、振動体１３０が過振幅または外力等によって損傷することを防止する。補強板１３３の材料としては特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅系合金等の金属材料であることが望ましい。
【０１４２】
圧電素子１３４，１３５は、補強板１３３よりも厚いものであることが好ましい。これにより、振動体１３０をより高い効率で振動させることができる。
【０１４３】
圧電素子１３４，１３５は、交流電圧が印加されると長手方向に繰り返し伸縮し、これに伴って、補強板１３３も長手方向に繰り返し伸縮する。
【０１４４】
補強板１３３の長手方向端部には、突起部１３３ａが一体的に形成されている。図２，３に示すように、振動体１３０は突起部１３３ａがローター７０の外周側面（当接面７２）に当接するように配設されている。
なお、突起部１３３ａは、補強板１３３の中央部（中心線Ｇ：図１１、参照）からずれた位置（図示の構成では角部）に設けられている。
【０１４５】
また、補強板１３３の長さ方向の中央両側には、一対の腕部１３３ｂが突設されており、腕部１３３ｂの先端部には固定部１３３ｃが形成されている。振動体１３０は、この固定部１３３ｃを振動体支持部材１６１に固定螺子２１１を用いて固定される（図７、参照）。つまり、振動体１３０は、腕部１３３ｂによって支持されている。これにより、振動体１３０は自由に振動することができ、比較的大きい振幅で振動する。
【０１４６】
次に、振動体１３０の作用について図面を参照して説明する。
図１１は振動体の作用を模式的に示す部分平面図、図１２は突起部の動きを模式的に示す説明図である。図１０に示すように、電極１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃと、補強板１３３との間に交流電圧を印加すると、電極１３１ａの下面範囲の圧電素子１３４は矢印Ｘで表すように長手方向に伸縮し、縦振動を行う。
【０１４７】
そして、電極１３１ｂ，１３１ｃの下面範囲の圧電素子１３４も長手方向に伸縮するが、それぞれが圧電素子１３４の対角方向に配設されているため、矢印Ｙに示すような面内の屈曲振動を行う。
【０１４８】
なお、圧電素子１３５においても、電極１３２（電極１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃと面対称で形成された）に同様の交流電圧が印加される。
【０１４９】
従って、振動体１３０は、主に長手方向に縦振動するが、縦振動と屈曲振動とを共振させ、突起部１３３ａを楕円振動させる。以下、この点について説明する。
【０１５０】
図１１に示すように、振動体１３０がローター７０を回転駆動するとき、突起部１３３ａは、ローター７０から反力ｆを受ける。本実施形態では、突起部１３３ａが振動体１３０の中心線Ｇからずれた位置に設けられている。従って、振動体１３０は、この反力ｆによって面内方向に屈曲するように変形、振動する。なお、図１１は、振動体１３０の変形を誇張して表している。
【０１５１】
印加電圧の周波数、振動体１３０の形状・大きさ及び突起部１３３ａの位置等を適宜選択することで、この屈曲振動の周波数と縦振動の周波数とが共振し、振幅が大きくなると共に、突起部１３３ａは、図１２中の矢印ｒにて表すように、ほぼ楕円に沿って変位（楕円振動）する。
【０１５２】
これにより、振動体１３０の１回の振幅において、突起部１３３ａが伸張しローター７０を回転方向に送るときには、突起部１３３ａがローター７０により強い力で圧接される。また、突起部１３３ａが収縮し戻るときには、ローター７０との摩擦力を低減または消滅させることができるため、振動体１３０の振動をローター７０の回転により高い効率で変換することができる。
【０１５３】
なお、振動体１３０は、振動体付勢部材１６６のばね部１６７の弾性によって、突起部１３３ａがローター７０の外周側面の当接面７２に付勢されている。
【０１５４】
そこで、突起部１３３ａがローター７０の当接面７２に当接された状態で、圧電素子１３４，１３５に交流電圧を印加して振動体１３０を振動させると、ローター７０は、振動体１３０が伸張するときに突起部１３３ａから摩擦力（押圧力）を受ける。この押圧力を繰り返し加えることでローター７０が時計回り方向（矢印Ｒ）に回転する。
【０１５５】
なお、振動体１３０は、ローター７０と断面方向においてほぼ平行な姿勢で配設されると共に、ローター７０の厚さよりも薄い。また、振動体１３０の厚さは、ローター７０の外周側面に形成される溝７１の断面方向の幅よりも薄くすることがより好ましい。
【０１５６】
圧電素子１３４，１３５に印加する周波数は特に限定されないが、振動体１３０の振動（縦振動）の共振周波数とほぼ同程度であることが好ましい。これにより、振動体１３０の振幅が大きくなり、高い効率、高トルクでローター７０を回転駆動することができる。
【０１５７】
続いて、マイクロポンプ１の液体輸送に係る作用について図２を参照して説明する。カム２０は、振動体１３０からローター７０を介して回転される（図示、矢印Ｒ方向）。そして、カム２０のフィンガー押圧面２１ｄでフィンガー４４を押動する。
【０１５８】
このとき、フィンガー４５はフィンガー押圧面２１ｄとフィンガー押圧斜面２２との接合部に当接しており、チューブ５０を圧閉している。また、フィンガー４６はフィンガー押圧斜面２２上でチューブ５０を押圧しているが、フィンガー４６はフィンガー４４の押圧量より小さく、チューブ５０を完全には圧閉していない。
【０１５９】
フィンガー４１〜４３は、カム２０の円弧部２３の範囲にあり、チューブ５０を押圧しない初期位置にある。また、フィンガー４０はカム２０のフィンガー押圧斜面２２に当接しているが、この位置では、まだチューブ５０を圧閉していない。
【０１６０】
この位置から、さらにカム２０を矢印Ｒ方向に回転すると、カム２０のフィンガー押圧面２１ｄによって、フィンガー４５，４６の順で押動してチューブ５０を圧閉していく。フィンガー４４はフィンガー押圧面２１ｄから解除されチューブ５０は開放される。チューブ５０のフィンガーから圧閉が開放される位置または、まだ圧閉されていない位置には、液体流動部５１に液体が流入している。
【０１６１】
カム２０を振動体１３０によりさらに回転すると、フィンガー押圧斜面２２が、フィンガー４０，４１，４２，４３の順に順次押動していき、フィンガー押圧面２１ｃに達したときにチューブ５０を圧閉する。
【０１６２】
このような動作を繰り返すことにより、液体を流入口部５２側から流出口部５３側に向けて流動し、流出口部５３から吐出する。
【０１６３】
この際、カム２０のフィンガー押圧面には、複数のフィンガーのうちの２本が当接し、次のフィンガーを押動する位置に移動するときには、フィンガーのうちの１本を押動する。このように、チューブ５０をフィンガー２本で押圧する状態と、１本で押圧する状態と、を繰り返すことにより、少なくとも１本のフィンガーがチューブ５０を常時圧閉している状態を形成する。
【０１６４】
このような複数のフィンガーにより、弾性を有するチューブの流体の流入側から流出側へ順次押動して、チューブの圧閉と開放を繰り返して流体を輸送するマイクロポンプの構造は蠕動駆動方式と呼ばれる。
【０１６５】
本実施形態のマイクロポンプ１は、チューブユニット２と制御ユニット３とから構成されている。それぞれのユニットは単体として分離することが可能である。従って、チューブユニット２が単体の状態では、チューブ５０はフィンガー４０〜４６の押圧から開放された状態が維持されるため、チューブ５０の圧閉を継続することによる復元力の劣化に伴う吐出精度の低下を防止することができる。
【０１６６】
また、チューブ５０の圧閉と開放を長時間繰り返す場合にも、チューブ５０の復元力が劣化することがあるが、チューブ５０をチューブユニット２として容易に交換することができる。
【０１６７】
チューブ５０は、一般に外径（内径を含む）寸法のばらつきが大きいことが知られている。チューブ５０の外径寸法がばらつくと、流体の単位時間当りの流動量もばらつく。
【０１６８】
そこで、チューブ５０の直径のばらつきに対してフィンガー４０〜４６の長さを組み合わせて調整し、チューブユニット毎にチューブ圧閉量を調整することができることから、吐出精度のばらつきを抑制することができる。
【０１６９】
また、マイクロポンプ１を生体に装着して薬液等を注入する場合には、直接薬液、血液、体液に接触するチューブ５０は交換して使用することが求められる。しかしながら、特許文献２によるポンプは、構成要素一つ一つを積重ねて組み立てる構成のため、医療現場等においてチューブを交換することは困難である。
【０１７０】
しかし、チューブユニット２と制御ユニット３とを着脱可能な構成にすれば、医療現場において、チューブユニット２と制御ユニット３とを容易に組立て、または分離可能である。このことから、薬液等に直接接触するチューブ５０を含み低コストのチューブユニット２を使い捨て使用とし、高コストの制御ユニット３を繰り返し使用すれば、ランニングコストを低減することができる。
【０１７１】
本実施形態によるローター駆動は、振動体１３０の屈曲及び伸縮振動による突起部１３３ａの楕円運動と、突起部１３３ａとローター７０との間の摩擦力によりローター７０を回転する構成である。従って、振動体１３０のローター７０への付勢力の大きさ（反力ｆに相当する）は、ローター７０の回転速度、エネルギー伝達効率及び出力トルクに影響する。
【０１７２】
そこで、本実施形態では、調整軸２１５を回動して振動体付勢部材１６６及び振動体支持部材１６１を揺動し、振動体１３０のローター７０に対する位置調整可能な構成としている。
【０１７３】
従って、振動体１３０のローター７０への付勢力を任意に調整できることから、ローター７０を所望の回転速度で回転させることができる。また、エネルギー伝達効率を高めると共に、適切な回転トルクに設定することができる。
【０１７４】
さらに、振動体１３０をローター７０と離間する位置に調整しておけば、ローター７０及び振動体機構部１６０を組立てる際に、互いが干渉しないので組立性を向上させる他、組立時において干渉による破壊を防止することができるという効果がある。
【０１７５】
振動体機構部１６０は、振動体１３０を保持する振動体支持部材１６１と、振動体付勢部材１６６と、位置調整部としての調整軸２１５とから構成される。調整軸２１５を回動することで、振動体付勢部材１６６を揺動し、さらに振動体支持部材１６１を揺動して、振動体１３０の位置をローター７０の位置に対して調整することができる。
【０１７６】
従って、簡単な構造で振動体１３０のローター７０に対する位置調整をすることができる。また、回転軸部２１５ｄと調整軸部２１５ｃとの偏心量ｈの増減で調整量の範囲の増減が可能であり、調整軸２１５の回動量で微調整を容易に行うことができる。
【０１７７】
また、調整軸２１５の回動軌跡に沿って回動量（回動位置）を表すマーカー２１６ａ〜２１６ｇを設けている。
【０１７８】
マーカー２１６ａ〜２１６ｇを設けることで、調整軸２１５の回動量の目安とすることができる。特に、振動体１３０のローター付勢量は、組み立てられた状態では直接確認できないことから、マーカー２１６ａ〜２１６ｇにより、付勢量を調整軸２１５の回動量（回動位置）で判断し、適切な設定とすることができる。
【０１７９】
また、第２機枠１５には、位置調整部としての調整軸２１５を外部から覗く貫通孔２５０を開設している。このことによって、制御ユニット３の状態またはマイクロポンプ１の状態で、振動体１３０のローター７０に対する位置調整や位置確認を行うことができる。
【０１８０】
なお、マーカー２１６ａ〜２１６ｇを付加する場合には、マーカー２１６ａ〜２１６ｇも含めて覗くことが可能な貫通孔２５０とすれば、より的確に振動体１３０のローター７０に対する位置調整や位置の確認を行うことができる。
【０１８１】
なお、第１機枠１４、第２機枠１５、第１チューブ案内枠１７、第２チューブ案内枠１６の全部または一部を透明部材で形成すれば、内部の構成要素及びこれらの係合状態を外部から視認することができる。
【０１８２】
さらに、上記の貫通孔２５０を封止する封止部材２５１を設けることがより望ましい。このように、貫通孔２５０を封止部材２５１により封止すれば、マイクロポンプ１の内部（空間３０）を密閉し、防塵性や防水性を高めることができ、生体内または生体表面に装着する薬液輸送装置として好適である。
【０１８３】
さらに、振動体１３０は圧電素子１３４，１３５に交流電圧を印加することで振動しローター７０を回転させることから電磁ノイズを発生せず、周囲の機器に悪影響を与えることがない。また、周囲の機器が発生する電磁ノイズの影響も受けない。従って、特に医療現場における電磁ノイズのリスクを回避することができる。
【０１８４】
また、カム２０とローター７０と振動体機構部１６０とが、チューブユニット２の凹部３０の内部に収容しているため、チューブユニット２と制御ユニット３との積み重ね構造であっても薄型のマイクロポンプ１を実現することができる。
【０１８５】
また、ローター７０が円盤形状を有し、振動体１３０の突起部１３３ａが、ローター７０の外周側面（当接面７２）に当接するよう配設している。このようにすれば、振動体１３０の振動を高効率で回転に変換でき、直径の大きなローター７０に当接させることで、同じ振動体を同じ条件で振動させたときにローター７０の回転トルクを大きくすることができるので安定駆動を継続できる。
【０１８６】
また、制御回路部６０と振動体機構部１６０とローター７０とフィンガー４０〜４６とチューブ５０とを、互いに平面的に重ならない位置に分散配設していることにより、一層薄型化を実現できる。また、主要構成部品が一方向から組立可能なため、組立性を向上させることができる。
【０１８７】
なお、駆動源としての振動体機構部１６０と、ローター７０とカム２０と制御回路部６０と電池６１の駆動に関る大部分が制御ユニット３に含まれるため、制御ユニット単体で駆動確認を行うことができる。
【０１８８】
また、電池６１をマイクロポンプ１の外部に備える場合には、電池６１と制御回路部６０との接続のための長いリードや電池ケースが必要になるが、それらは必要なくなるという利点もある。
【０１８９】
また、フィンガー４０〜４６はチューブユニット単体のときには、進退方向の位置が定まらず、チューブユニット２を制御ユニット３に装着する際、フィンガー４０〜４６のカム当接部がカム２０と交差する場合がある。
【０１９０】
そこで、カム２０にフィンガー案内面２８を設けることにより、チューブユニット２を制御ユニット３に装着する際、フィンガー４０〜４６のカム当接部がフィンガー案内面２８を摺動して、カム２０の外周側面に達するまで移動する。従って、特別な操作をすることなく、カム２０によってフィンガー４０〜４６をチューブ押圧可能な位置に移動することができる。また、チューブユニット２を制御ユニット３に装着する際に、カム２０またフィンガー４０〜４６が互いに干渉することにより破壊されることを防止することができる。
【０１９１】
なお、マイクロポンプ１は、カム２０の回転によりフィンガー４０〜４６を押動してチューブ５０を圧閉する構成である。従って、チューブ５０の円弧形状の円弧中心とカム２０の回転中心Ｐとを一致させる必要がある。
【０１９２】
そこで、制御ユニット３にチューブユニット案内軸１２１、チューブユニット２に案内孔１２６をからなる案内部を設けることにより、チューブユニット２を制御ユニット３に装着すれば、チューブ５０の円弧形状の中心とカム２０の回転中心Ｐとを一致させることができ、複数のフィンガーの全てがチューブ圧閉を確実に行うことができる。
【０１９３】
さらに、チューブユニット２を制御ユニット３に装着する際、フィンガー４０〜４６のカム当接部がフィンガー案内面２８に交差するときに、チューブユニットと制御ユニットとの平面方向の位置を規制しておけば、組立性をより向上させることができる。
【０１９４】
また、カム保持機枠１８にカム２０の厚さ方向の傾きを抑制する突起部１８ａを設けることにより、チューブユニット２を制御ユニット３に装着する際に、フィンガー４０〜４６のカム当接部がフィンガー案内面２８に乗り上げてカム２０が傾き、適正な位置へのフィンガー４０〜４６の移動を阻害することを抑制することができる。
【０１９５】
また、マイクロポンプ１を駆動する際においても、カム２０が厚さ方向にふらついて回転することによるフィンガー４０〜４６のチューブ押圧状態がばらつくことを抑制することができる。
【０１９６】
さらに、上記実施形態に係るマイクロポンプ１は、リザーバー１１の内部に液体を注入または封止するポートとしてのセプタム１４５を備えている。
【０１９７】
リザーバー１１にセプタム１４５を設けることにより、チューブ５０にリザーバー１１を接続した状態、または、マイクロポンプを使用している状態で、リザーバー１１に液体の追加注入を容易に行うことができる。
【０１９８】
また、リザーバー１１をチューブ５０と着脱可能にすれば、薬液が収容されたリザーバー１１をチューブ５０に接続すれば、長期間にわたってマイクロポンプ１を使用することができる。
【０１９９】
なお、上述した実施形態１では、チューブ５０とリザーバー１１とは一体で形成された構造を図示しているが、チューブ５０とリザーバー１１とを着脱可能な管継手のような連結部材（図示せず）を備える構造とすることができる。そして、連結部材にはエアベントフィルターを含むことがより好ましい。
【０２００】
エアベントフィルターの内部には、親液性を有し微細な孔が形成されるフィルターが備えられている。このフィルターは、液体は通過し、気泡の通過を遮断する。
【０２０１】
フィルターに形成される孔は０．１〜１μｍの範囲であって、液体を通過させ、リザーバー１１内に発生する０．１μｍ以上または１μｍ以上の気泡のチューブ５０への浸入を抑制する。
【０２０２】
リザーバー１１に収容される液体中には空気が溶け込んでいることがあり、時間経過と共に溶け込んでいる空気が集合して気泡となることが考えられる。流体が薬液であって生体内に注入する場合に、気泡も含んで注入すると看過できない影響がでることがある。
【０２０３】
そこで、リザーバー１１とチューブ５０との連結部材としてエアベントフィルターを設けることにより、気泡が生体内に浸入することを抑制することができ、安全性を高めることができる。
（実施形態２）
【０２０４】
続いて、実施形態２について図面を参照して説明する。実施形態２は、上述した実施形態１に対して振動体機構部の構成が異なることを特徴としている。従って、実施形態１と異なる個所を中心に説明する。
図１３は、本実施形態に係る振動体機構部を示す平面図、図１４は図１３のＦ−Ｆ切断面を示す部分断面図である。
【０２０５】
図１３，１４において、振動体機構部１６０は、振動体１３０と、振動体１３０を支持する振動体支持部材１６１と、振動体１３０をローター７０に付勢する振動体付勢部材１６６と、振動体付勢部材１６６と係合して振動体付勢部材１６６を揺動する位置調整部としての調整車２１９とから構成されている。
【０２０６】
ローター７０、振動体１３０及び振動体支持部材１６１の構成は、実施形態１と同じなので説明を省略する。振動体付勢部材１６６は、振動体支持部材１６１の振動体付勢部材挿入孔１６２に係合する係合部１６９と、係合部１６９に連続する梁状のばね部１６７と、ばね部１６７の元部に連続する略円形の固定部２６５とから形成されている。
【０２０７】
そして、固定部２６５の外周には複数の突起部が形成されている。本実施形態では、複数の突起部として、歯車部２６６が形成された場合を例示している。
【０２０８】
振動体付勢部材１６６は、係合部１６９を振動体支持部材１６１の振動体付勢部材挿入孔１６２に挿入した状態で、固定部２６５が第２機枠１５に植立された段付きの固定軸２１８によって軸支されている。
【０２０９】
図１４に示すように、固定軸２１８は、第２機枠１５に圧入する固定軸部２１８ａと、鍔部２１８ｂと、から形成されており、振動体付勢部材１６６を揺動可能に軸止すると共に、鍔部２１８ｂで浮き上がりを抑制している。
【０２１０】
調整車２１９は、外周部に突起部としての歯車部２２０と、第２機枠１５に圧入される固定軸部２１９ｂとから形成されている。歯車部２２０の上面には調整溝２１９ａが形成されている。なお、固定軸部２１９ｂは、第２機枠１５に対して回動可能な回転トルクとなるような寸法設定とする。そして、歯車部２２０は振動体付勢部材１６６の歯車部２６６に噛合する。
【０２１１】
なお、第２機枠１５には、調整車２１９の回動軌跡に沿ってマーカー２１６ａ〜２１６ｅが設けられている。
【０２１２】
次に、振動体１３０のローター７０に対する位置調整方法について図１３を参照して説明する。なお、図示した状態は、調整車２１９の調整溝２１９ａがマーカー２１６ｃを指示する位置にあって、振動体１３０は、突起部１３３ａがローター７０に接する位置にある場合を示している。
【０２１３】
ここで、調整車２１９を時計回りに調整溝２１９ａがマーカー２１６ａを指示する位置まで回動したとすると、振動体付勢部材１６６は固定軸部２１８ａを回転中心（回転中心Ｐ２）に反時計回りに揺動し、係合部１６９が図示した係合部１６９’位置まで移動する。
【０２１４】
このことによって、振動体支持部材１６１は、案内軸部１３８ａを回転中心（回転中心Ｐ１）に反時計回りに揺動する。すると、振動体１３０の突起部１３３ａは、ローター７０に対して交差量Ｄ１だけ交差する（突起部１３３ａ’で表わす）。
【０２１５】
しかし、突起部１３３ａはローター７０に当接するために、交差量Ｄ１が振動体１３０のローター付勢量となる。このローター付勢量に対応したばね部１６７の弾性力がローター７０に付勢されることになる。
【０２１６】
一方、調整車２１９を反時計回りに調整溝２１９ａがマーカー２１６ｅを指示する位置まで回動したとすると、振動体付勢部材１６６は固定軸部２１８ａを回転中心（回転中心Ｐ２）に時計回りに揺動し、係合部１６９が図示した係合部１６９”位置まで移動する。
【０２１７】
このことによって、振動体支持部材１６１は、案内軸部１３８ａを回転中心（回転中心Ｐ１）に時計回りに揺動する。すると、振動体１３０の突起部１３３ａは、ローター７０に対して距離Ｄ２だけ離間する（突起部１３３ａ”で表わす）。
【０２１８】
このような構成であっても、実施形態１と同様に、簡単な構造で、ローター７０と突起部１３３ａが離間する距離Ｄ２と、ローター７０と突起部１３３ａとの交差量Ｄ１との範囲の任意位置に位置調整をすることができる。
【０２１９】
また、振動体付勢部材１６６の歯車部２６６と調整車２１９の歯車部２２０の歯数比を変えることで、振動体１３０の位置調整可能範囲の増減を容易に行うことができる。
【０２２０】
さらに、このような構造では、調整車２１９の回動量の微調整により、特に交差量Ｄ１（つまり、付勢力）の微調整を容易に行うことができる。
【０２２１】
なお、本実施形態においても、調整車２１９及びマーカー２１６ａ〜２１６ｅを含む範囲を覗く貫通孔を第２チューブ案内枠１６に設けることができる。
【０２２２】
また、本実施形態では、振動体付勢部材１６６と調整車２１９との係合部は、それぞれ噛合する歯車部２６６，２２０としたが、調整車２１９の回転によって振動体付勢部材１６６が揺動できる凹凸を有する構成であればよく、限定されない。
（実施形態３）
【０２２３】
続いて、実施形態３について図面を参照して説明する。実施形態３は、上述した実施形態１，２に対して、振動体１３０のローター７０に対する位置を特定の複数の位置に切換えられることを特徴としている。従って、実施形態１，２と異なる個所を中心に説明する。
図１５は、本実施形態に係る振動体機構部の１例を示す平面図、図１６は部分断面図である。
【０２２４】
図１５，１６において、振動体機構部１６０は、振動体１３０と、振動体１３０を支持する振動体支持部材１６１と、振動体支持部材１６１の揺動位置を切換える切換部材２３０と、から構成されている。
【０２２５】
ローター７０及び振動体１３０の支持構造は実施形態１と同じため説明を省略する。振動体支持部材１６１は、振動体１３０を支持する剛体部１６１ａと、剛体部に連続する梁状のばね部１６３とから構成される。ばね部１６３の先端部には位置決め軸２４１が植立されている。
【０２２６】
振動体支持部材１６１は、振動体１３０と位置決め軸２４１とが固定された状態で、第２機枠１５に植立された固定軸２４０に装着され、固定螺子２１３で固定されている。固定軸２４０は、振動体支持部材１６１を揺動可能に軸支する案内軸部２４０ａを有している。
【０２２７】
切換部材２３０は、固定部２３１と、位置決め軸２４１と係合する切換部２３３と、固定部２３１と切換部２３３とを連続する梁状のばね部２３２とから形成されている。
【０２２８】
切換部２３３には、位置決め軸２４１と係合する凹部２３３ａ，２３３ｂが形成され、凹部２３３ａと凹部２３３ｂとの間には凸部２３３ｃが設けられている。
【０２２９】
切換部材２３０は、振動体支持部材１６１の位置決め軸２４１に、凹部２３３ａまたは凹部２３３ｂのいずれかを係合させ、第２機枠１５に植立された案内軸２４４と固定軸２４２によって位置決めして固定螺子２４３によって固定される。
【０２３０】
次に、本実施形態に係る振動体１３０のローター７０に対する位置調整方法について図１５を参照して説明する。まず、振動体支持部材１６１は、位置決め軸２４１を切換部材２３０の凹部２３３ｂに係合させておく。この状態は、振動体１３０の突起部１３３ａがローター７０と距離Ｄ２だけ離間した位置にある（突起部１３３ａ”で表わす）。
【０２３１】
そして、振動体支持部材１６１を案内軸部２４０ａを回転軸として反時計回りに回動し、位置決め軸２４１が凸部２３３ｃを乗り越えて凹部２３３ａに係合する位置に切換える。位置決め軸２４１が凸部２３３ｃを乗り越える際、切換部材２３０のばね部２３２が撓んで切換え操作を容易にしている。
【０２３２】
位置決め軸２４１が凹部２３３ａに係合している場合、振動体１３０の突起部１３３ａは、ローター７０に当接する。ここで、ローター７０がない場合には、突起部１３３ａはローター７０の外周に交差する位置（交差量Ｄ１、突起部１３３ａ’で表わす）まで移動可能である。
【０２３３】
この際、振動体支持部材１６１のばね部１６３が撓み、この弾性力で振動体１３０を交差量Ｄ１に相当する付勢力で押圧する。この付勢力は、ローター７０の回転速度、エネルギー伝達効率、出力トルク等が適切になるように設定されている。
【０２３４】
また、位置決め軸２４１が凹部２３３ａ，２３３ｂに係合している状態で、振動体支持部材１６１がふらつかない程度に、切換部材２３０のばね部２３２の弾性力で振動体支持部材１６１を固定軸２４０の方向に付勢している。
【０２３５】
また、切換部材２３０の凸部２３３ｃは、通常使用時には位置決め軸２４１が乗り越えない程度に突設されている。
【０２３６】
このようにすれば、振動体１３０をローター７０に適切な付勢力で付勢する状態と、離間する状態と、の２状態に簡単な構造で、容易に切換えることができる。
【０２３７】
なお、本実施形態では、凹部を２箇所に設け、振動体１３０の位置を２状態に切換える構造を例示したが、２状態以上に切換える構造とすることができる。
【０２３８】
例えば、凸部２３３ｃと凹部２３３ａとの間に、さらに一つの凹部と凸部とを設ける構造とすれば、振動体１３０の突起部１３３ａとローター７０との交差量Ｄ１を中間の値に設定することができる。つまり、付勢力を２段階に切換えることができる。
【０２３９】
また、本実施形態においても、前述した実施形態１，２と同様に、位置決め軸２４１と切換部材２３０の切換部２３３との係合部（つまり、位置調整部）を覗く貫通孔を第２チューブ案内枠１６に開設することがより好ましい。
【０２４０】
また、位置決め軸２４１を第２機枠１５に植立し、振動体支持部材１６１のばね部１６３の先端部に、切換部材２３０に形成した凹部２３３ａ，２３３ｂと凸部２３３ｃと同様な凹凸部を設ける構造としてもよい。
（実施形態４）
【０２４１】
続いて、実施形態４に係るマイクロポンプについて図面を参照して説明する。実施形態４は、ローターをリング形状とし、振動体の突起部がローターのリング形状内周側面に当接するよう配設されていることに特徴を有している。従って、実施形態１との相違個所を中心に説明する。
【０２４２】
図１７は、実施形態４に係るローター及び振動体機構部を示す平面図、図１８はローター及び振動体機構部の一部を示す部分断面図である。図１７，１８において、ローター１７０は、図示下面方向にリング形状に凹部が形成されている。そして、この凹部の内部に振動体１３０を含む振動体機構部１６０の大部分が配設されている。
【０２４３】
ローター１７０のリング形状内周側面には、ローター１７０の回転方向に沿って溝１７１が形成されている。この溝１７１の内周側面は、振動体１３０に設けられる突起部１３３ａが当接する当接面１７２である。
【０２４４】
ローター１７０は、実施形態１と同様にカム２０と共にカム軸７５に重ねて軸止され一体で回転するよう構成されている。
【０２４５】
なお、振動体機構部１６０は、前述した実施形態１〜実施形態３のそれぞれで説明した構造が採用可能であるが、本実施形態では実施形態１（図６〜図９、参照）と同じ構造を例示している。ただし、振動体１３０は、振動体支持部材１６１の上方に支持されている。
【０２４６】
また、振動体１３０の構成及び駆動作用は実施形態１（図１０〜図１２、参照）と同じであるが、突起部１３３ａはローター１７０のリング形状内周側面の当接面１７２に当接し、ローター１７０を時計回り方向（図中、矢印Ｒ方向）に回転させる。
【０２４７】
ここで、振動体機構部１６０のうち、振動体付勢部材１６６の調整部１６８と位置調整部としての調整軸２１５は、ローター１７０及びカム保持機枠１８と平面的に離間した位置に配設されている。従って、ローター１７０と振動体機構部１６０を組み立てた状態で調整軸２１５を回動して、振動体１３０のローター１７０に対する位置を調整することができる。
【０２４８】
なお、調整軸２１５の回動軌跡に沿って、図示は省略するが、図６に示すようなマーカー２１６ａ〜２１６ｇが形成されている。
【０２４９】
また、調整軸２１５上部には、実施形態１と同様に貫通孔２５０が開設されている（図８、参照）。貫通孔２５０は、第１チューブ案内枠１７も貫通して調整軸２１５とマーカー２１６ａ〜２１６ｇを覗くことが可能な大きさとし、外部から調整軸２１５を回動可能にしている。
【０２５０】
また、この貫通孔２５０を封止する封止部材２５１を設けることがより好ましい。封止部材２５１は、貫通孔２５０に対して着脱可能な構造とする。
【０２５１】
このようにすれば、振動体１３０及び振動体支持部材１６１をローター１７０の外径よりも内側に配設することから、マイクロポンプ１の小型化を実現できる。
【０２５２】
また、位置調整部としての調整軸２１５をローター１７０及びカム保持機枠１８と平面的に重ならない位置に配設することで、ローター１７０と振動体１３０とが重なる構造であっても、振動体１３０のローター１７０に対する位置調整を行うことができる。
【０２５３】
なお、本実施形態においても、前述した実施形態１，２と同様に、調整軸２１５とマーカー（つまり、位置調整部）を覗く貫通孔を第２チューブ案内枠１６に開設すれば、制御ユニット３の状態またはマイクロポンプ１の状態で、振動体１３０のローター１７０に対する位置調整をすることができる。
（実施形態５）
【０２５４】
続いて、実施形態５に係るマイクロポンプについて図面を参照して説明する。実施形態５は、前述した実施形態４の構造をさらに簡素化するもので、ローターが、カムの一方の平面に穿設された円形凹部の内部に形成され、振動体に設けられる突起部が、凹部の内周側面に当接するよう配設されていることに特徴を有している。従って、実施形態４との相違個所を中心に説明する。
【０２５５】
図１９は、実施形態５に係る制御ユニットの一部を示す部分断面図である。図１９において、カム２０の下面（第２機枠１５方向の面）にはリング形状の凹部が穿設され、この凹部の内部に振動体１３０と振動体支持部材１６１が配設されている。従って、カム２０に穿設されるこのリング形状の凹部がローター１７０に相当する。
【０２５６】
ローター１７０の内周側面には溝１７１が形成され、この溝１７１の内側側面には、振動体１３０に設けられる突起部１３３ａが当接する当接面１７２が形成される。つまり、ローター機能がカム２０と一体で形成されている。
【０２５７】
なお、振動体機構部１６０は、前述した実施形態１〜実施形態３のそれぞれで説明した構造を採用可能であるが、本実施形態では実施形態１（図６〜図９、参照）と同じ構造を例示している。ただし、振動体１３０は、振動体支持部材１６１の上方に支持されている。
【０２５８】
また、振動体１３０の構成及び駆動作用は実施形態１（図１０〜図１２、参照）と同じであるが、実施形態４（図１７，１８、参照）と同様に、突起部１３３ａはローター１７０のリング形状内周側面の当接面１７２に当接し、ローター１７０を時計回り方向に回転させる。
【０２５９】
ここで、実施形態４（図１７、参照）と同様に、振動体機構部１６０のうち、振動体付勢部材１６６の調整部１６８と位置調整部としての調整軸２１５は、ローター１７０及びカム保持機枠１８と平面的に離間した位置に配設されている。従って、ローター１７０と振動体機構部１６０を組み立てた状態で調整軸２１５を回動して、振動体１３０のローター１７０に対する位置を調整することができる。
【０２６０】
なお、調整軸２１５の回動軌跡に沿って、図示は省略するが、図６に示すようなマーカー２１６ａ〜２１６ｇが形成されている。
【０２６１】
このような構成にすれば、ローター１７０とカム２０とを一体形成することができる。従って、構造をより簡単にすることができ、また、薄型化することができる。
（実施形態６）
【０２６２】
続いて、実施形態６に係るマイクロポンプについて図面を参照して説明する。実施形態６は、振動体機構部と、ローターと、制御回路部と、電源とが、制御ユニットの略同じ平面に分散配設されていることを特徴とする。従って、実施形態１との相違個所を中心に同じ機能要素には同じ符号を附し説明する。
【０２６３】
図２０は、実施形態６に係る駆動部を示す断面図である。なお、図２０は、図２に示すＡ−Ｐ−Ｂ切断面に相当し、制御回路部は省略している。
【０２６４】
カム２０とローター７０とはカム軸７５に軸止された状態で、第２機枠１５に設けられた軸受９３と、カム保持機枠１８に設けられた軸受９２と、の間で軸支されている。ここで、軸受９３の軸穴は貫通させないことから空間３０の密閉性が確保されている。
【０２６５】
振動体支持部材１６１は、第２機枠１５に植立された固定軸１３８に回動可能に軸止されている。振動体１３０、振動体１３０の振動体支持部材１６１への固定構造、及び振動体支持部材１６１と振動体付勢部材１６６との係合構造は、実施形態１（図６〜図９、参照）と同じである。
【０２６６】
振動体１３０の突起部１３３ａは、ローター７０の外周側面に形成された溝７１内の当接面７２に当接されている。
【０２６７】
第２機枠１５の表面には回路基板６３が設けられており、その上面には制御回路部６０（図示せず）が接続固定されている。また、回路基板６３の上面には電池６１が配設されている。
【０２６８】
電池６１は、カム保持機枠１８に開設された孔内に挿入され、電池蓋１９により保持される。ここで、電池６１の回路基板側の面がマイナス電極であって、マイナス電極が電池蓋１９により回路基板６３に押圧され、図示しない接続パターンと接続される。一方、電池６１の側面はプラス電極であって、電池端子６２によって図示しない接続パターンと接続される。
【０２６９】
電池蓋１９には螺子部１９ｂが形成されており、電池蓋１９とカム保持機枠１８とは螺合固定される。従って、制御ユニット３の状態において、電池蓋１９に形成される開閉溝１９ａを用いてコインやドライバーにより電池蓋１９を回転して外し内部から電池を取り出したり、装着することが可能である。
【０２７０】
従って、図２０に示すように、ローター７０（カム２０を含む）と、振動体機構部１６０と、電池６１と、制御回路部６０とは、第２機枠１５の同一面に配設され、カム保持機枠１８との間で支持されている。
【０２７１】
そして、振動体機構部１６０、電池６１及び制御回路部６０は、互いに重なり合わないように配設されている。
【０２７２】
なお、振動体機構部１６０の調整部としての調整軸２１５は、カム保持機枠１８とも重ならない位置に配設され、振動体１３０（突起部１３３ａ）のローター７０に対する位置調整を可能にしている。
【０２７３】
このようにして、制御ユニット３が構成され、チューブユニット２を上方から制御ユニット３に装着し、図２に示すように固定螺子９１にて固定し駆動部１０が構成される。
【０２７４】
上述した実施形態６によれば、ローター７０（カム２０を含む）と、制御回路部６０と、電池６１とを、カム保持機枠１８と第２機枠１５との間に保持している。従って、実施形態１（図３、参照）に用いている第１機枠１４が不要となり薄型化を可能にする。
【０２７５】
しかも、振動体機構部１６０と、制御回路部６０と、電池６１のそれぞれを互いにチューブ５０及びフィンガー４０〜４６とを、平面的に重ならない位置に分散配設している。そして、これらをチューブユニット２の空間３０内に収容していることから、チューブユニット２と制御ユニット３との積み重ね構造であっても、マイクロポンプ１を薄型化することができる。
【０２７６】
また、カム２０と振動体機構部１６０と制御回路部６０と電池６１とを第２機枠１５の一面側に分散配設することで、一方向からの組立てが可能となり、組立性を向上させる。
【０２７７】
さらに、このような構成では、制御ユニット３単体の状態で，電池６１を交換することが可能である。つまり、チューブユニット２の交換時期に合わせて制御ユニット３の状態で電池６１を単独で交換することができ、電池６１を取り出す煩わしさを排除すると共に、交換時に他の周辺部材に傷をつけてしまうというような問題を排除できる。
【０２７８】
なお、本実施形態では、ローター７０の外周側面の当接面７２に振動体１３０の突起部１３３ａを当接する構造を例示して説明したが、前述した実施形態４（図１７，１８、参照）、実施形態５（図１９、参照）に示すローター１７０の内周側面の当接面１７２に突起部１３３ａを当接する構成にも適合可能である。
（実施形態７）
【０２７９】
続いて、実施形態７について図面を参照して説明する。実施形態７は、ローターとカムとの間に減速機構または増速機構が設けられていることを特徴する。なお、ここでは減速機構の１例を示して説明する。
【０２８０】
図２１は、実施形態７に係るマイクロポンプを示す平面図、図２２は図２１のＬ−Ｌ切断面を示す部分断面図である。図２１，２２において、本実施形態の減速機構は、カム２０に設けられるカム歯車１０１と、ローター７０に設けられるローター歯車１０５と、カム歯車１０１とローター歯車１０５とに歯合する中間車１０２とから構成されている。
【０２８１】
カム歯車１０１は、カム２０と共にカム軸７５に軸止されると共に、軸受９２，９３により軸支されている。また、中間車１０２は中間歯車１０３を有し、第２機枠１５に設けられる軸受９５と、中間車受１１０に設けられる軸受９４よって軸支されている。なお、中間車受１１０は、第２機枠１５に固定螺子等で固定されている。
【０２８２】
一方、ローター歯車１０５は、ローター７０を軸止するローター軸１０４に形成され、第２機枠１５に設けられる軸受９７と、カム保持機枠１８に設けられる軸受９６とによって軸支されている。
【０２８３】
また、振動体機構部１６０は、実施形態１（図６〜図９、参照）と同じ構造を例示しているが、第２機枠１５の厚さ方向に突設された台上に配設され、振動体１３０とローター７０との断面位置を合わせている。
【０２８４】
ローター７０の形状は前述した実施形態１（図３、参照）と同じ場合を例示しており、ローター７０の外周側面には回転方向に沿って溝７１が形成されており、溝７１の内部側面が突起部１３３ａとの当接面７２である。
【０２８５】
なお、振動体１３０の構成及び作用は実施形態１（図１０〜図１２、参照）と同じであり、振動体１３０とローター７０との当接関係も実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
【０２８６】
振動体１３０の振動によってローター７０が回転され、このローター７０の回転は、ローター歯車１０５、中間歯車１０３、カム歯車１０１を介してカム２０に伝達される。中間車１０２を設けることにより、カム２０は、実施形態１（図２、参照）と同じ方向に回転する。
【０２８７】
ここで、ローター歯車１０５とカム歯車１０１との歯数比は減速比であって、減速比はローター歯車１０５とカム歯車１０１との歯数比により適宜変更することができる。また、中間車１０２を大歯車と小歯車の構成にすれば減速比をさらに大きくすることが可能となる。なお、増速する場合は、各歯車の歯数比を増速ギヤ機構とすればよい。
【０２８８】
このように、カム２０とローター７０との間に、減速機構または増速機構を設けることにより、ローター７０の回転速度を一定にしてカム２０の回転速度を変えることができる。つまり、液体の単位時間当りの流動量を適宜調整することができる。
【０２８９】
また、振動体１３０、ローター７０、減速機構、カム２０などの可動機構を制御ユニット３に設けることにより、制御ユニット３とチューブユニット２との間で、連結機構を必要とせず組立性が向上する。
【０２９０】
なお、本実施形態では、ローター７０の外周側面の当接面７２に振動体１３０の突起部１３３ａを当接する構造を例示して説明したが、前述した実施形態４（図１７，１８、参照）、実施形態５（図１９、参照）に示すローター１７０の内周側面の当接面１７２に突起部１３３ａを当接する構成にも適合可能である。
【０２９１】
以上説明した実施形態１〜実施形態７によるマイクロポンプ１は、小型化、薄型化が可能で、微量流量を安定して連続的に流動することができるため、生体内または生体表面に装着し、新薬の開発やドラッグデリバリーなどの医療用に好適である。また、様々な機械装置において、装置内、または装置外に搭載し、水や食塩水、薬液、油類、芳香液、インク、気体等の流体の輸送に利用することができる。さらに、マイクロポンプ単独で、流体の流動、供給に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２９２】
【図１】実施形態１に係るマイクロポンプを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。
【図２】実施形態１に係る駆動部の構成を示す平面図。
【図３】図２のＡ−Ｐ−Ｂ切断面を示す断面図。
【図４】実施形態１に係るフィンガーの保持構造を示す部分断面図。
【図５】実施形態１に係るチューブユニットの制御ユニットへの装着構造を模式的に示す部分断面図。
【図６】実施形態１に係る振動体機構部の構成を示す平面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ切断面を示す断面図。
【図８】図６のＤ−Ｄ切断面を示す断面図。
【図９】図８のＥ−Ｅ切断面を示す部分断面図。
【図１０】実施形態１に係る振動体の構成を示す斜視図。
【図１１】実施形態１に係る振動体の作用を模式的に示す部分平面図。
【図１２】実施形態１に係る突起部の動きを模式的に示す説明図。
【図１３】実施形態２に係る振動体機構部を示す平面図。
【図１４】図１３のＦ−Ｆ切断面を示す部分断面図。
【図１５】実施形態３に係る振動体機構部の１例を示す平面図。
【図１６】実施形態３に係る振動体機構部の１例を示す部分断面図。
【図１７】実施形態４に係るローター及び振動体機構部を示す平面図。
【図１８】実施形態４に係るローター及び振動体機構部の一部を示す部分断面図。
【図１９】実施形態５に係る制御ユニットの一部を示す部分断面図。
【図２０】実施形態６に係る駆動部を示す断面図。
【図２１】実施形態７に係るマイクロポンプを示す平面図。
【図２２】図２１のＬ−Ｌ切断面を示す部分断面図。
【符号の説明】
【０２９３】
１…マイクロポンプ、２…チューブユニット、３…制御ユニット、１１…リザーバー、２０…カム、４０〜４６…フィンガー、５０…チューブ、６０…制御回路部、６１…電池、７０…ローター、１３０…振動体、１６０…振動体機構部。
【図１】
2010180738.tif 000003
【図２】
2010180738.tif 000004
【図３】
2010180738.tif 000005
【図４】
2010180738.tif 000006
【図５】
2010180738.tif 000007
【図６】
2010180738.tif 000008
【図７】
2010180738.tif 000009
【図８】
2010180738.tif 000010
【図９】
2010180738.tif 000011
【図１０】
2010180738.tif 000012
【図１１】
2010180738.tif 000013
【図１２】
2010180738.tif 000014
【図１３】
2010180738.tif 000015
【図１４】
2010180738.tif 000016
【図１５】
2010180738.tif 000017
【図１６】
2010180738.tif 000018
【図１７】
2010180738.tif 000019
【図１８】
2010180738.tif 000020
【図１９】
2010180738.tif 000021
【図２０】
2010180738.tif 000022
【図２１】
2010180738.tif 000023
【図２２】
2010180738.tif 000024