(57)【要約】【課題】輸送する液体の汚染が生じず、十分な輸液量を送り出すことができる、小型軽量で静穏な輸液ポンプを提供する。【解決手段】ケース１５，１６（固定部材）と、その上に一方向に並んで配置され、両端にそれぞれ電極１３，１４を備え、かつ両端がケース１５，１６に固定された複数のＶ字構造有機アクチュエータモジュール１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇとで輸液ポンプを構成し、Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールを伸縮させて輸液チューブ２０を外部から順にしごくように変形させ、輸液を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定板と、
前記固定板の上に一方向に並んで配置され、両端にそれぞれ電極を備え、かつ前記両端が前記固定板に固定された複数のＶ字構造有機アクチュエータモジュールとを有することを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の輸液ポンプにおいて、
複数の前記Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールは、前記電極へ電気信号が供給されることにより変形することを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の輸液ポンプにおいて、
輸液チューブは、前記固定板と複数の前記Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールとの間に配置されることを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項４】
請求項３記載の輸液ポンプにおいて、
前記輸液チューブは、複数の前記Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールの変形により蠕動運動することを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の輸液ポンプにおいて、
前記輸液チューブと複数の前記Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールとの間にはそれぞれ断熱スペーサーが設けられることを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項６】
請求項１又は２記載の輸液ポンプにおいて、
複数の前記Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールは、スペーサを介して上下２段に配置されていることを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項７】
請求項６記載の輸液ポンプにおいて、
輸液チューブは、上段に配置された複数の前記Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールと下段に配置された複数の前記Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールとの間に配置されることを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項８】
請求項７記載の輸液ポンプにおいて、
前記輸液チューブは、上下２段に配置された複数の前記Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールの変形により蠕動運動することを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の輸液ポンプにおいて、
複数の前記Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールが、一枚の有機アクチュエータシートに設けられていることを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項１０】
請求項９記載の輸液ポンプにおいて、
輸液チューブは、前記固定板と前記有機アクチュエータシートに設けられた前記Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールとの間に配置されることを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項１１】
請求項１０記載の輸液ポンプにおいて、
前記輸液チューブは、複数の前記Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールの変形により蠕動運動することを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項１２】
ケースを有し、電気信号により伸縮する材料からなる有機アクチュエータにより輸液チューブを外部から変形させることで輸液を行う輸液ポンプにおいて、
前記有機アクチュエータの２箇所が前記ケースに固定され、その固定点の中央に前記輸液チューブが配置されることを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の輸液ポンプにおいて、
前記有機アクチュエータが複数のリボン状で、前記輸液チューブと前記有機アクチュエータの長手方向とが直行するように配置されることを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項１４】
請求項１２に記載の輸液ポンプにおいて、
前記有機アクチュエータが１枚のシートで、帯状の有機アクチュエータ領域と非アクチュエータ領域からなり、前記帯の状の有機アクチュエータ領域の長手方向と前記輸液チューブとが直行するように前記シートが配置されていることを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の輸液ポンプにおいて、
前記有機アクチュエータと、前記有機アクチュエータを固定した前記ケースとの間に前記輸液チューブを挟み込むことで前記輸液チューブを変形させ、輸液することを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項１６】
請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の輸液ポンプにおいて、
前記有機アクチュエータと、前記輸液チューブに対して対向するように、前記有機アクチュエータと同じ有機アクチュエータを配置し、対向する２組の有機アクチュエータ間に前記輸液チューブを挟みこむことで前記輸液チューブを変形させ、輸液することを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項１７】
請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の輸液ポンプにおいて、
前記有機アクチュエータが、少なくとも一対の電極を持ち、その電極間に通電することで変形する材料からなることを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項１８】
請求項１２乃至１７のいずれか一項に記載の輸液ポンプにおいて、
前記有機アクチュエータが、導電性微粒子と高分子とを含むアクチュエータであることを特徴とする輸液ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輸液ポンプに係り、特に、チューブを順次押し潰すことで液体を送り出すペリスタルティック（蠕動）式の輸液ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
病院などでは患者に薬液を注入する際、薬液量を制御したい場合や安全性を高めるために、薬液を強制的に患者の体内に送り込むように構成された種々の輸液ポンプが用いられる。また、分析装置などにおいても、一定量の液状試料を制御性よく分析装置に注入するために、輸液ポンプが用いられる。
【０００３】
こうした輸液ポンプにおいては、ポンプを構成する部材への接液を嫌うため、可撓性の輸液チューブをしごくことによって輸液チューブ内の薬液を送り出すようにしたペリスタルティック型の輸液ポンプが好んで用いられる。これらには、ローラー式やフィンガー式などがある。フィンガー式には、ステッピングモーターによってシャフトを回転し、シャフトに取り付けられた蠕動用フィンガーでチューブを押すといった形のものが知られている。（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）
また、導電性微粒子を樹脂に分散させた有機材料でできたアクチュエータ（有機アクチュエータ）自体は、例えば特許文献５に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２５７２公報
【特許文献２】特開２００８−０３４２６８公報
【特許文献３】特開２００５−１８８４１８公報
【特許文献４】特表２００５−５２２１６２公報
【特許文献５】特開２００６−３２５３３５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、医療分野においては、患者の負担を低減するために長時間かけて微量の薬液を投与する必要性が高まっている。長時間の薬液の投与を可能にするためには、携帯型の輸液ポンプの実用化が期待されている。携帯型の輸液ポンプを実現するには輸液ポンプの小形軽量化が欠かせない。しかし、従来の輸液ポンプではモーターやカムなど大きく重い部品を使用して輸液チューブを変形していたため小型化が困難であった。また、従来の輸液ポンプでは動作音が大きく、携帯する患者に騒音による不快感が生じるといった問題点もあった。
【０００６】
有機材料でできたアクチュエータ（有機アクチュエータ）を利用することにより、小型軽量化をはかることができる。有機アクチュエータとは、電気信号により変形する有機材料で構成されたアクチュエータで、変形による動作をアクチュエータ動作に使用している。有機アクチュエータを使用することで、アクチュエータ部分の材料が軽量であり、モーターのような機構部分の組み立が不要になることから、小型軽量の輸液ポンプが実現できる可能性がある。また、騒音の問題に対しても、モーター類がないということから、動作音が少なく、携帯する患者にとっては騒音による不快感から開放され、病院のような静かな場所での利用にも適する輸液ポンプが実現できる。
【０００７】
有機アクチュエータを用いること自体は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４に開示されている。しかしながら、上記特許文献で提案されている有機アクチュエータを利用した輸液ポンプは、アクチュエータ部分が輸液する液体に接するような構造をしているものが多く、医療用途など輸送する液体の汚染が問題になるような用途には適用が難しい。
【０００８】
また、特許文献１のように有機アクチュエータが輸液チューブの外部にある輸液ポンプでも、チューブ周囲にリング状に配置されているものでは、輸液チューブを完全につぶすためには、有機アクチュエータが大きく変形しなければならない。有機アクチュエータに、等方的に大きさの変化する変形材料を使用する場合、輸液チューブを完全につぶすためには、アクチュエータ材料が数十％変形しなくてはならない。この変形量を現在の有機アクチュエータで生じさせるのは容易ではない。また、数十％の変形を材料に引き起こすと、材料の疲労からアクチュエータの耐久性に問題が生ずる。しかし、変形量が小さいと輸液チューブをつぶす量が足りず、十分な輸液量を送り出すことが難しい。
【０００９】
本発明の目的は、輸送する液体の汚染が生じず、十分な輸液量を送り出すことができる、小型軽量で静穏な輸液ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための一実施形態として、固定板と、前記固定板の上に一方向に並んで配置され、両端にそれぞれ電極を備え、かつ前記両端が前記固定板に固定された複数のＶ字構造有機アクチュエータモジュールとを有することを特徴とする輸液ポンプとする。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成とすることにより、輸送する液体の汚染が生じず、十分な輸液量を送り出すことができる、小型軽量で静穏な輸液ポンプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の輸液ポンプは、有機アクチュエータモジュールにＶ字構造有機アクチュエータモジュールを使用する。Ｖ字構造アクチュエータモジュールとは、リボン状または紐状などに整形されたアクチュエータ膜の両端を固定した、両持ち梁の構造のアクチュエータモジュールであり、アクチュエータの中央の点に負荷をかけてアクチュエータを伸長させ、負荷のかかる方向に変位を取り出す。Ｖ字構造アクチュエータモジュールは、アクチュエータ材料自身の変形が小さくとも大きな動き（変位）を取り出すことができるため、本発明ではこのモジュールを使用している。
【００１３】
図１にＶ字構造有機アクチュエータモジュールの構造と動作を説明する模式図を示す。リボン状に整形された有機アクチュエータ膜１１は両端を固定され、中央に負荷１２として錘をぶら下げている。負荷１２によってかかる力の方向は、図中のｙ方向である。有機アクチュエータ膜１１の両端には電極１３、１４が取り付けられ、有機アクチュエータ膜１１に電流を流すことができる。図１（Ａ）はこのようなＶ字構造有機アクチュエータモジュール１に通電していない状態を横から見た模式図を表している。このとき、有機アクチュエータ膜１１はほぼ平坦であるように固定されている。この有機アクチュエータ膜１１に、通電して伸長させた状態が図１（Ｂ）に示す状態である。有機アクチュエータ膜１１は自身が伸長することによってたるむが、それが負荷１２によって図のｙ方向の変位としてとりだされる。
【００１４】
このＶ字構造有機アクチュエータモジュールを利用することで、特許文献５に記載されているような伸縮率は小さいが耐久性が高い有機アクチュエータを用いても輸液チューブを大きくつぶすことができ、十分な輸液量の輸液ポンプを得ることができる。このとき、本目的に好適なアクチュエータ材料としては、チューブをつぶすのに十分な発生力が得られるものがよい。材料自身が変形するタイプのアクチュエータの場合、材料自身が破断する限界以上の力は出せない。すなわち、アクチュエータとして発生する最大の力は、材料の引張り強度に依存する。従って、特許文献５にある有機アクチュエータのような、導電性微粒子と高分子材料の混合物からなる材料の場合、高分子材料としてアクリル樹脂やポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミドなどの引っ張り強度の高い樹脂が、本目的に適している。導電性微粒子の種類は問わないが、細いワイヤ状の導電性フィラーのようなものの場合、材料の強度をあげる効果があるので、本目的には好適である。
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
第１の実施例の基本的な構造について図２を用いて説明する。
図２は、本実施例の輸液ポンプ装置を説明するための模式図である。図２（Ａ）は本実施例の輸液ポンプ装置の構成を示す模式図、図２（Ｂ）は本実施例の輸液ポンプ２のＸ−Ｘラインでの断面図である。輸液ポンプはＶ字構造有機アクチュエータモジュール１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇとそれを収納する下部ケース１５、上部ケース１６を含む。輸液ポンプ装置としては、他に、制御回路２７、入力インターフェース２８を備える。なお、符号２０は輸液チューブを示し、実際に使用する際に取り付けられる。また、上部ケースと下部ケースとからなるケースには、前記輸液チューブが通過する穴が設けられている。
【００１６】
図２（Ａ）では、内部がわかりやすいように上部ケース１６は図から省略されている。Ｖ字構造有機アクチュエータモジュール１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇは輸液チューブ２０の輸液方向に沿って、輸液チューブ２０と交差するように配置されている。各Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールは外部にある、輸液速度を制御する制御回路２７と接続され、制御回路２７には輸液速度を設定するための入力インターフェース２８が接続される。Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールは、制御回路２７からの電気信号により輸液チューブ２０を押すことにより輸液チューブ２０を局所的に変形させる。各Ｖ字構造有機アクチュエータモジュール１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇに与える信号の大きさとタイミングを制御することにより輸液チューブ２０を順に変形させ、内部の液体を輸送することができる。
【００１７】
Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールは、図２（Ｂ）に示したように、有機アクチュエータ膜１１、一対の電極１３、１４から構成される。有機アクチュエータ膜１１は、電極１３、１４を介して、輸液ポンプ２の下部ケース１５に両端を固定されている。輸液チューブ２０は有機アクチュエータ膜１１と上部ケース１６に挟まれている。すなわち、輸液チューブ２０は有機アクチュエータ膜１１により外から押される構造のため、輸送する液体の汚染が生じない。
【００１８】
図２（Ａ）では、Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールの各電極がすべて独立に分離されるように描かれているが、有機アクチュエータ膜にそれぞれ独立に電流が流れればよいので、対になる電極のどちらか一方は共通でもよい。このようにすると、複数の電極を作製するプロセスを省略することができる。
【００１９】
図３はこのＶ字構造有機アクチュエータモジュールの動作を説明するための輸液ポンプの断面図である。図３（Ａ）は、有機アクチュエータ膜１１に、電極１３、１４を介して電気信号を与えて、アクチュエータ膜１１を伸長させた状態を示している。このとき、アクチュエータ膜１１はたるんで、輸液チューブ２０の断面積が最も大きい状態となる。
【００２０】
図３（Ｂ）は、アクチュエータ膜１１への電気信号が遮断された状態を示している。このとき、有機アクチュエータ膜１１は、ほぼまっすぐな状態になり、これにより輸液チューブ２０は、有機アクチュエータ膜１１によって、輸液ポンプ２の上部ケース１６に押し付けられる。有機アクチュエータ膜１１と上部ケース１６に挟まれる形になって、輸液チューブ２０の断面積は最小になる。有機アクチュエータ膜１１への電気信号を遮断したときの有機アクチュエータ膜と上部ケース１６との間の距離は、輸液チューブ２０の断面積がゼロになるまで輸液チューブ２０を潰せる距離とすればよく、輸液チューブ２０の肉厚の２倍以下が好適である。ただし、実用上は輸液チューブ２０の断面積が、潰れる前の断面積の２０％以下になるまで輸液チューブ２０を潰せる距離とすればよい。なお、アクチュエータ膜１１への電気信号を遮断したときのアクチュエータと上部ケース１６との間の距離の下限は、輸液チューブが弾性変形できる範囲内とすることが望ましい。
【００２１】
本実施例の輸液ポンプ２は有機アクチュエータ膜１１を電気信号で変形させて輸液チューブ２０内の液体を送り出すようにしているので、動作部分が有機アクチュエータ膜１１のみであって、大型の動力源や動力伝達機構が不要になるため、構造が非常に簡単になることから小型化が容易になる。また、部品点数が削減され、組立も容易になることから、製造コストを低減することができる。さらに、電動モーター、ギア、カム、リンクなどの機械的動作を伴う部材を不要とすることができるので、騒音を低減することができる。
【００２２】
本実施例では、輸液チューブ２０として、外径１．２ミリ、肉厚０．１ミリのシリコーン製ゴムチューブを用いた。また、有機アクチュエータ膜１１として、具体的には，アクリル樹脂に炭素微粒子を分散させた材料でできた有機アクチュエータで、幅１ミリ、長さ１０ミリ、厚さ０．１５ミリに整形して使用した。ここでは７本の有機アクチュエータ膜を使用したが、アクチュエータの数は複数であればかまわない。有機アクチュエータ膜１１に、膜自身が２％伸長するように５Ｖの電圧を印加すると、シリコーン製チューブを局所的に１ミリつぶすことができ、輸液チューブ２０をほぼ開閉することができる。
【００２３】
入力波形は、矩形波よりも正弦波の方が、脈流の少ない輸液が行えるので、安定した輸液を行いたい場合には好適である。本実施例では、制御回路２７の中に電池と正弦波発振回路が組み込まれており、振幅５Ｖ、周期０．３秒の正弦波の電圧を、輸液ポンプのＶ字構造有機アクチュエータモジュールに位相をずらして入力した。これにより、１時間当たり１０ミリリットルの生理的食塩水を制御性よく安定して送ることができた。液量は、輸液チューブの径を変えるか、入力正弦波の周期を変えることで調整することができる。輸液チューブの外径は、Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールの変形可能な範囲より小さくなくてはならない。
【００２４】
有機アクチュエータ膜１１が直接輸液チューブ２０に接するのを避ける場合には、図４に示すように、アクチュエータ膜１１と輸液チューブ２０との間に断熱スペーサー１９を設ける。本実施例で用いている有機アクチュエータは、通電によるジュール熱発生で熱膨張を起こすことを利用したアクチュエータなので、有機アクチュエータの熱が直接輸液チューブや内部の液体に伝わらないために、断熱スペーサーを用いることは有用である。この場合、断熱スペーサー１９の、有機アクチュエータ膜１１に固定する部分は、なるべく小さいほうがよい。なぜなら、固定部分はアクチュエータとして伸長しなくなるので、固定部分が大きくなることは実質的な伸縮量を減らす方向に働くためである。しかしながら、効率的にチューブをつぶすためには、チューブに接する部分はチューブ径程度の大きさがあるほうがよい。また、この断熱スペーサー１９の材料は、樹脂やポーラスな材料のように熱伝導率の低いものがよい。さらに、有機アクチュエータで発生する熱に耐える程度の耐熱性を兼ね備える必要がある。なお、断熱スペーサー１９を設ける場合には、アクチュエータ膜１１への電気信号を遮断したときのアクチュエータと上部ケース１６との間の距離は、図３で説明した距離に対し、断熱スペーサーの高さを加えた距離とすればよい。
【００２５】
本実施例の輸液ポンプは、輸液チューブ２０を下部ケース１５と上部ケース１６で挟み込む形に設置される。有機アクチュエータ膜１１の中央に輸液チューブ２０が配置される状態がもっとも輸液チューブの変形が大きくなるので、下部ケース１５と上部ケース１６には、輸液チューブ２０を最適位置に固定するように、ガイドとしてくぼみのようなものが設けられているとよい。本実施例では、上部ケースと下部ケース合わせた形状が、幅１５ミリ、長さ２５ミリ、厚みが１０ミリ程度と非常に小型になるため、注入口付近のチューブとあわせて体に固定することもできる。この場合、制御回路や入力インターフェースを含む輸液ポンプ装置を、チューブに接続される輸液溜めとともに、使用者の腰や背中など体や服に固定したり、かばん等で携帯したりすることができる。
【００２６】
なお、本実施例のＶ字構造有機アクチュエータモジュールは、ケース１５，１６の内部で固定されており、Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールを保護することができる。特にケースで保護する必要がない場合には、有機アクチュエータを、ケースの代わりに固定板等の固定部材に固定することができる。(例えば、図２（Ｂ）で下部ケース１５がない構成等)
以上、本実施例によれば、複数の有機アクチュエータの両端を固定して伸縮させるＶ字構造有機アクチュエータモジュールを用いることにより、輸液チューブを十分に潰しながら蠕動運動をさせることができ、液送ポンプとして十分な輸液量を送り出すことができる。また、複数の有機アクチュエータモジュールを輸液チューブの外側に配置するため、有機アクチュエータが直接輸液に接触することがないため輸送する液体の汚染が生じない。また、電動モーター、ギア、カム、リンクなどを用いる必要がなく、静穏かつ小型軽量の輸液ポンプを提供することができる。また、有機アクチュエータへ、正弦波の電圧を印加することにより、脈流が少なく、安定した輸液を行うことができる。更に、有機アクチュエータと輸液チューブとの間に断熱スペーサを挿入することにより、有機アクチュエータで発生した熱の輸液への影響を防止、あるいは低減することができる。
【実施例２】
【００２７】
第２の実施例について図５を用いて説明する。なお、実施例１に記載され、本実施例に記載のない事項は実施例１と同様である。
【００２８】
図５はＶ字構造有機アクチュエータモジュールの動作を説明するための輸液ポンプの断面図である。この輸液ポンプ３は、Ｖ字構造有機アクチュエータモジュール１を対向するように複数並べ、それらの中央に挟まれるように輸液チューブ２０が配置された構造となっている。図５では、それらの一つの動作を説明する。
【００２９】
有機アクチュエータ膜１１は、電極１３、１４を介して、輸液ポンプ３の下部ケース３５に両端を固定されている。有機アクチュエータ膜３１は、電極３３、３４を介して、輸液ポンプ３の上部ケース３６に両端を固定されている。有機アクチュエータ膜１１と３１はその両端をスペーサー４３、４４で隔てられている。
【００３０】
図５（Ａ）は、有機アクチュエータ膜１１と３１に、それぞれ電極１３、１４と電極３３、３４を介して電気信号を与えて、アクチュエータ膜１１と３１を伸長させた状態での有機アクチュエータモジュールを模式的に示す断面図である。このとき、アクチュエータ膜１１と３１はたるんで、輸液チューブ２０の断面積が最も大きい状態となる。
【００３１】
図５（Ｂ）は、アクチュエータ膜１１と３１への電気信号を遮断した状態での断面図である。このとき、アクチュエータ膜１１と３１は、ほぼまっすぐな状態になり、これにより輸液チューブ２０は、アクチュエータ膜１１と３１によってはさまれる状態になってつぶされ、輸液チューブ２０の断面積は最小になる。
【００３２】
また、ここでは有機アクチュエータ膜１１と３１が直接輸液チューブをはさむ構造になっているが、実施例１で述べたように、輸液チューブに直接有機アクチュエータ膜が接しないように、間に断熱スペーサーを設けてもかまわない。有機アクチュエータ膜１１と有機アクチュエータ膜３１との間のスペーサ４３、４４の高さは、実施例１の有機アクチュエータ膜１１への電気信号を遮断したときの有機アクチュエータと上部ケース１６との間の距離と同様の考え方に基づいて決定される。
【００３３】
本実施例では、スペーサー４３、４４は絶縁性のものを用いたので、有機アクチュエータ膜１１と３１に電気信号を与えるために、有機アクチュエータ膜１１と３１をそれぞれ電極１３、１４、３３、３４と接続している。有機アクチュエータ膜１１と３１を同期して動かすならば、スペーサー４３、４４として導電性のものを用いて、電極の代わりとしてもよい。このようにするとたとえば上部ケース３６の電極３３、３４を省略することもできる。
【００３４】
本実施例では、実施例１と同様に、輸送する液体の汚染が生じず、十分な輸液量を送り出すことができる、小型軽量で静穏な輸液ポンプを提供することができる。また、有機アクチュエータ膜の長さを実施例１の半分にすることができるため、輸液ポンプのサイズを小さくすることができる。
【実施例３】
【００３５】
第３の実施例について、以下説明する。なお、実施例１に記載され、本実施例に記載のない事項は実施例１と同様である。
【００３６】
本実施例の輸液ポンプは、基本的な構造、すなわち上部ケースと、アクチュエータモジュールを配置した下部ケースと、その間にある輸液チューブからなることは実施例１のものと同様であるが、下部ケースに配置されるＶ字構造有機アクチュエータモジュールが、有機アクチュエータ膜を用いた複数のＶ字構造有機アクチュエータモジュールを使用するのではなく、１枚の有機アクチュエータシートからなるＶ字構造有機アクチュエータモジュールを使用する点が異なっている。
【００３７】
図６は、本実施例の有機アクチュエータシートを有する輸液ポンプ４の構造を模式的に示す平面図である。上部ケースをはずして内部が見える状態を示している。有機アクチュエータシート１１０は、１枚のシート状で、輸液ポンプ４の下部ケース１５により２辺（図６では左右の辺）が固定される。下部ケース１５には、有機アクチュエータシート１１０を固定する位置に、対向する電極１３、１４が複数並んでいる。有機アクチュエータシート１１０は複数のアクチュエータ領域１１１と非アクチュエータ領域１１２が帯状に周期的に繰り返された構成になっている。
【００３８】
アクチュエータ領域１１１の幅は、下部ケース１５に設置された電極１３、１４の幅より小さく、その周期は電極１３および１４の周期と同じである。したがって、有機アクチュエータシート１１０は、ひとつの帯状の有機アクチュエータ領域が一組の電極と接続するように、下部ケース１５に配置することができる。
【００３９】
それぞれのアクチュエータ領域に順に電気信号を与えることで、有機アクチュエータシート１１０にうねるような動作をさせることができる。有機アクチュエータシート１１０の中央に配置された輸液チューブ２０を、有機アクチュエータシート１１０と上部ケースとの間ではさみこみ、輸液チューブ２０を順に変形させ、内部の液体を輸送することができる。
【００４０】
このように、本実施例のような有機アクチュエータシートを用いると、１枚のシート状の有機アクチュエータで蠕動運動ができるので、複数のアクチュエータ膜を取り付ける必要がなく、製造工程が簡単になる利点がある。
【００４１】
この有機アクチュエータシート１１０の作製方法を説明する。アクチュエータ領域を構成する材料として、アクリル樹脂に炭素微粒子を分散させたものを用い、非アクチュエータ領域を構成する材料として、炭素微粒子を含まないアクリル樹脂を用いた。有機溶媒を加えることによってインク状とした、アクリル樹脂に炭素微粒子を分散させた、アクチュエータ領域を構成する材料を、スクリーン印刷の手法で、基板上に複数の帯状に印刷する。ここでは、材料の硬化後に、シートを基板から剥離することを考えて、基板にはテフロン（登録商標）を用いた。これを基板ごと１４０度のオーブンに入れて１０分間乾燥硬化させる。
【００４２】
次に、アクリル樹脂に溶媒を加えてインク状とした、非アクチュエータ領域を構成する材料を、スクリーン印刷の手法で、硬化させたアクチュエータ領域を構成する材料に一部重なるように、それらの間に複数の帯状に印刷する。
【００４３】
再び基板ごと１４０度のオーブンで１０分間乾燥硬化させ、基板から剥離して有機アクチュエータシートとした。非アクチュエータ領域を構成する材料として、ここでは、アクチュエータ領域を構成する材料と同種の樹脂を用いたが、異なる樹脂でもかまわない。非アクチュエータ領域を構成する材料としては、隣り合うアクチュエータ領域の変形にしなやかに追随する柔軟な材料が適している。たとえば、シリコーン樹脂やウレタン樹脂などが好適である。
【００４４】
本実施例では、上部ケースは実施例１同様のものとしたが、実施例２と同様に、下部ケースと同じアクチュエータシートを具備した上部ケースを用いてもよい。
【００４５】
本実施例では、実施例１と同様に、輸送する液体の汚染が生じず、十分な輸液量を送り出すことができる小型軽量で静穏な輸液ポンプを提供することができる。また、アクチュエータシートを用いることにより、各アクチュエータの設置間隔精度を高めることができ、より高精度に輸液量を制御することができる。また、組み立てが容易となり、生産コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールの構成と動作を説明するための図で、(Ａ）は、Ｖ字構造有機アクチュエータモジュールに通電していない状態を示す模式図、（Ｂ）は、（Ａ）に通電した状態を示す模式図である。
【図２】実施例１の輸液ポンプ装置を説明するための模式図で、（Ａ）は、輸液ポンプ装置の構成を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘラインでの輸液ポンプの断面図である。
【図３】実施例１のＶ字構造有機アクチュエータモジュールの動作を説明するための輸液ポンプの模式図で、（Ａ）は、電気信号が与えられた状態での断面図、（Ｂ）は、電気信号が遮断された状態での断面図である。
【図４】実施例１の輸液ポンプに、更に断熱スペーサーを設けたときの輸液ポンプを模式的に示す断面図である。
【図５】実施例２のＶ字構造有機アクチュエータモジュールの動作を説明するための輸液ポンプの模式図で、（Ａ）は、電気信号が与えられた状態での断面図、（Ｂ）は、電気信号が遮断された状態での断面図である。
【図６】実施例３のＶ字構造有機アクチュエータシートを用いた輸液ポンプの構造を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ…Ｖ字構造有機アクチュエータモジュール、２、３、４…輸液ポンプ、１１…有機アクチュエータ膜、１２…負荷、１３、１４…電極、１５…下部ケース、１６…上部ケース、１９…断熱スペーサー、２０…輸液チューブ、２７…制御回路、２８…入力インターフェース、３１…有機アクチュエータ膜、３３、３４…電極、３５…下部ケース、３６…上部ケース、４３、４４…スペーサー、１１０…有機アクチュエータシート、１１１…アクチュエータ領域、１１２…非アクチュエータ領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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