(57)【要約】【課題】  簡易な構成によるエアーポンプを提供する。【解決手段】  電圧を印加することで伸縮可能なエラストマー又はポリマー１ａと、前記エラストマー又はポリマーに電圧を印加するために設けられた電極１ｂとを有する中空のアクチュエータ１と、前記中空のアクチュエータの内部に流体を吸入する吸入部２ａと、前記中空のアクチュエータの外部に流体を排出する排出部３ａと、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を印加することで伸縮可能なエラストマー又はポリマーと、前記エラストマー又はポリマーに電圧を印加するために設けられた電極とを有する中空のアクチュエータと、
前記中空のアクチュエータの内部に流体を吸入する吸入部と、
前記中空のアクチュエータの外部に流体を排出する排出部と、
を有することを特徴とするエアーポンプ。
【請求項２】
前記アクチュエータと、前記吸入部が設けられている第一のハウジング部材と、前記排出部が設けられている第二のハウジング部材と、により囲まれたポンプ室を備え、
前記アクチュエータの伸縮運動により前記ポンプ室の容積を変化させることで加圧した流体を外部に排出することを特徴とする請求項１に記載のエアーポンプ。
【請求項３】
前記第一のハウジング部材には、前記アクチュエータの外部から前記ポンプ室にのみ流体を通過させる第一の逆止弁が設けられており、
前記第二のハウジング部材には、前記ポンプ室から前記アクチュエータの外部にのみ流体を通過させる第二の逆止弁が設けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載のエアーポンプ。
【請求項４】
前記アクチュエータは、印加される電圧の大きさに応じて伸縮する大きさが変わることを特徴とする請求項２又は３に記載のエアーポンプ。
【請求項５】
前記アクチュエータに印加する電圧又はその周波数を制御することにより前記ポンプ室から出る流体の吐出流量及び吐出圧力を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載のエアーポンプ。
【請求項６】
前記アクチュエータの伸縮に対して復元力を発生する復元機構を備えることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載のエアーポンプ。
【請求項７】
前記復元機構は、前記アクチュエータのポンプ室を貫通するように前記第一のハウジング部材と前記第二のハウジング部材とにより支持された弾性部材であることを特徴とする請求項６に記載のエアーポンプ。
【請求項８】
前記復元機構は、前記アクチュエータの外側面を覆うように前記第一のハウジング部材と前記第二のハウジング部材とにより支持された弾性部材であることを特徴とする請求項６に記載のエアーポンプ。
【請求項９】
前記復元機構は、前記アクチュエータの外部に設けられ、かつ、前記アクチュエータの両端部に連結されたＵ字状の可撓性部材であることを特徴とする請求項６に記載のエアーポンプ。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、電圧を印加することで前記ポンプ室の容積を減少させる第一のエラストマー又はポリマーと、電圧を印加することで前記ポンプ室の容積を増大させる第二のエラストマー又はポリマーとを有し、
前記第一のエラストマー又はポリマーと前記第二のエラストマー又はポリマーに交互に電圧を印加することにより前記ポンプ室の容積を変化させることで加圧した流体を外部に排出することを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載のエアーポンプ。
【請求項１１】
前記第一のハウジング部材又は前記第二のハウジング部材は、前記アクチュエータの外側面を覆うことで、前記エラストマー又はポリマーを保護し、前記アクチュエータの伸縮
時のガイドをすることを特徴とする請求項２乃至１０のいずれかに記載のエアーポンプ。
【請求項１２】
複数の前記アクチュエータを直列に接続し、その接続部から吸入又は排出を行うエアーポンプであって、
接続された複数の前記アクチュエータの伸縮方向の長さの総和が一定となるように接続し、
前記アクチュエータの一方の収縮又は伸張により、前記アクチュエータの他方の伸張又は収縮を行うことを特徴とする請求項２乃至１１のいずれかに記載のエアーポンプ。
【請求項１３】
前記アクチュエータは、前記吸入部又は排出部が設けられた端部に逆止弁を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアーポンプ。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載のエアーポンプを複数備え、それぞれの排出部が接続されたポンプシステムであって、
前記エアーポンプが有するアクチュエータのそれぞれに印加する電圧の位相をずらすことを特徴とするポンプシステム。
【請求項１５】
エアーポンプの数をｎとした場合、前記位相は、２π／ｎずつずらすことを特徴とする請求項１４に記載のポンプシステム。
【請求項１６】
生体に巻き付ける空気等の流体が充填される流体袋と、
前記流体袋を周囲から固定するためのカフと、
前記流体袋に流体を送り加圧する請求項１乃至１３のいずれかに記載のエアーポンプと、
前記流体袋の内気圧を検出する圧力センサと、
検出した前記内気圧に基づいて血圧測定のための処理を実行する演算手段と、
を有する電子血圧計。
【請求項１７】
生体に巻き付ける空気等の流体が充填される流体袋と、
前記流体袋を周囲から固定するためのカフと、
前記流体袋に流体を送り加圧する請求項１４又は１５に記載のポンプシステムと、
前記流体袋の内気圧を検出する圧力センサと、
検出した前記内気圧に基づいて血圧測定のための処理を実行する演算手段と、
を有する電子血圧計。
【請求項１８】
座部と、背もたれ部と、座部及び／又は背もたれ部に設けられ、空気の出入により膨張・収縮する複数の空気袋と、各空気袋に対する空気の出入を制御する空気制御手段とを備え、
前記空気制御手段は、各空気袋毎に設けられた請求項１乃至１３のいずれかに記載のエアーポンプを有することを特徴とするマッサージ機。
【請求項１９】
座部と、背もたれ部と、座部及び／又は背もたれ部に設けられ、空気の出入により膨張・収縮する複数の空気袋と、各空気袋に対する空気の出入を制御する空気制御手段とを備え、
前記空気制御手段は、各空気袋毎に設けられた請求項１４又は１５に記載のポンプシステムを有することを特徴とするマッサージ機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアーポンプ及びポンプシステムに関する。特には、エアーポンプ又はポンプシステムを用いた電子血圧計及びマッサージ機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の家庭用血圧計では、血圧測定に際して、人体の一部、例えば上腕に空気袋（カフ）を装着し、エアーポンプの送圧でカフを膨張させると共に人体の動脈を圧迫し、その際に得られる動脈波から血圧値を求めている。
【０００３】
近年、携帯性・収納性の観点から血圧計本体も小型化の要請が増しており、それに伴い内蔵されるエアーポンプの小型化も求められている。
【０００４】
従来の血圧計に用いるエアーポンプとしては以下に示すものがある。
【０００５】
特許文献１には、モータの出力軸の回転により偏芯する駆動体と連結するダイヤフラムが、駆動軸の回転に伴い周期的にその容積を変化させることで給排気を行う小型ポンプが開示されている。
【０００６】
特許文献２には、モータの出力軸の回転によりモータの径方向に偏芯する作動ロッドと、作動ロッドの往復運動により圧縮・膨張されてポンプ作用を行うダイヤフラム体とを備える小型ポンプ装置が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、ダイヤフラムの駆動に電歪ポリマーからなるアクチュエータを用いたダイヤフラムポンプが開示されている。
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１乃至３に記載のポンプでは、空気室の容積変化により圧力を発生させるダイヤフラムの容積を変化させるために、ダイヤフラムの外部に設けられたモータやアクチュエータを利用している。そのため、以下の問題点がある。
（１）モータの回転方向の駆動を上下や左右の往復運動に変換する必要があり、回転運動を往復運動に変換する際にエネルギーのロスが発生する。
（２）回転運動を往復運動に変換するための部品やダイヤフラムを変形させるための部品が必要であり、またそれらをダイヤフラムの外部に配置するためのスペースが必要となる。
（３）モータの回転音及び運動方向の変換のための部品の駆動音が発生する。
（４）モータの消費電流が大きい。
【０００９】
また、特許文献４、５には、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部の両面に導電性伸縮材料からなる電極を設けたアクチュエータにより被圧迫部を圧迫する圧迫装置や、人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力が加わる人体運動補助装置が開示されている。
【特許文献１】特許第２５５１７５７号公報
【特許文献２】特許第３３７３５５８号公報
【特許文献３】特開２００３−１９３９７９号公報
【特許文献４】特開２００１−２６９３７５号公報
【特許文献５】特開２００３−２５０８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の従来技術を鑑みなされたもので、その目的とするところは、簡易な構成によるエアーポンプを提供することにある。また、本発明の他の目的は、エアーポンプを備えたコンパクトな電子血圧計を提供することにある。また、本発明の他の目的は、エアーポンプを備えたコンパクトなマッサージ機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明に係るエアーポンプにあっては、
電圧を印加することで伸縮可能なエラストマー又はポリマーと、前記エラストマー又はポリマーに電圧を印加するために設けられた電極とを有する中空のアクチュエータと、
前記中空のアクチュエータの内部に流体を吸入する吸入部と、
前記中空のアクチュエータの外部に流体を排出する排出部と、
を有することを特徴とする。
【００１２】
ここで、電圧を印加することで伸縮可能なエラストマー又はポリマーとしては、誘電エラストマーや電歪ポリマー（例えば、シリコーン樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン等の電場応答性を持つ高歪性プラスチック）と呼ばれる物質を用いることができる。特に、電場応答性高分子人工筋肉（ＥＰＡＭ）を用いたものが好適である。
【００１３】
この構成によれば、モータを必要とせず簡易な構成で小型のエアーポンプを提供することが好適である。
【００１４】
また、前記アクチュエータと、前記吸入部が設けられている第一のハウジング部材と、前記排出部が設けられている第二のハウジング部材と、により囲まれたポンプ室を備え、
前記アクチュエータの伸縮運動により前記ポンプ室の容積を変化させることで加圧した流体を外部に排出することが好適である。
【００１５】
この構成によれば、アクチュエータ自身がポンプ壁を兼ね、自らが伸縮することでポンプ室の容積を変化させることができるため、モータを必要とせずに簡易な構成でポンプ作用を発揮することができる。
【００１６】
また、前記第一のハウジング部材には、前記アクチュエータの外部から前記ポンプ室にのみ流体を通過させる第一の逆止弁が設けられており、
前記第二のハウジング部材には、前記ポンプ室から前記アクチュエータの外部にのみ流体を通過させる第二の逆止弁が設けられている、
ことが好適である。
【００１７】
この構成によれば、２つの逆止弁を用いることでポンプ効率の高いエアーポンプを提供することができる。
【００１８】
また、前記アクチュエータは、印加される電圧の大きさに応じて伸縮する大きさが変わることが好適である。
【００１９】
また、前記アクチュエータに印加する電圧又はその周波数を制御することにより前記ポンプ室から出る流体の吐出流量及び吐出圧力を制御することが好適である。
【００２０】
これらの構成によれば、アクチュエータに印加する電圧や周波数の大きさを制御することで、アクチュエータがダイヤフラムを変形させるストロークの大きさや振動数をかえることができ、吐出流量や吐出圧力をエアーポンプの構造を変えることなく制御することができる。
【００２１】
また、前記アクチュエータの伸縮に対して復元力を発生する復元機構を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、前記復元機構は、前記アクチュエータのポンプ室を貫通するように前記第一のハウジング部材と前記第二のハウジング部材とにより支持された弾性部材であることが好適である。
【００２３】
また、前記復元機構は、前記アクチュエータの外側面を覆うように前記第一のハウジング部材と前記第二のハウジング部材とにより支持された弾性部材であることが好適である。
【００２４】
あるいは、前記復元機構は、前記アクチュエータの外部に設けられ、かつ、前記アクチュエータの両端部に連結されたＵ字状の可撓性部材であることが好適である。
【００２５】
これらの構成によれば、圧縮又は伸張したアクチュエータに対して、復元力を発生する復元機構を備えることで、応答性の高いポンプ動作が可能となる。
【００２６】
また、前記アクチュエータは、電圧を印加することで前記ポンプ室の容積を減少させる第一のエラストマー又はポリマーと、電圧を印加することで前記ポンプ室の容積を増大させる第二のエラストマー又はポリマーとを有し、
前記第一のエラストマー又はポリマーと前記第二のエラストマー又はポリマーに交互に電圧を印加することにより前記ポンプ室の容積を変化させることで加圧した流体を外部に排出することが好適である。
【００２７】
この構成によれば、電圧を印加することでポンプ室の容積を増大させるアクチュエータと電圧を印加することでポンプ室の容積を減少させるアクチュエータを用いることで、復元力を発生するバネや可撓性部材を必要とせず、部品点数の低減や組立性の向上を図ることができる。
【００２８】
また、前記第一のハウジング部材又は前記第二のハウジング部材は、前記アクチュエータの外側面を覆うことで、前記エラストマー又はポリマーを保護し、前記アクチュエータの伸縮時のガイドをすることが好適である。
【００２９】
この構成によれば、ハウジング部材が、アクチュエータの保護機能及びアクチュエータの伸縮時におけるガイド機能を果たすことにより、安定したポンプ性能を発揮するエアーポンプを提供することができる。
【００３０】
また、複数の前記アクチュエータを直列に接続し、その接続部から吸入又は排出を行うエアーポンプであって、
接続された複数の前記アクチュエータの伸縮方向の長さの総和が一定となるように接続し、
前記アクチュエータの一方の収縮又は伸張により、前記アクチュエータの他方の伸張又は収縮を行うことが好適である。
【００３１】
この構成によれば、複数のアクチュエータを直列に接続し、その全長を一定とすることで、一方のアクチュエータの圧縮時の力を、圧縮された他方のアクチュエータの復元力に利用することができ、バネや可撓性部材等の復元機構を必要とせず、部品点数の削減を図ることができる。
【００３２】
また、前記アクチュエータは、前記吸入部又は排出部が設けられた端部に逆止弁を備えているとよい。
【００３３】
この構成によれば、アクチュエータ自体に逆止弁の機能を持たせることで部品点数を削減することができる。
【００３４】
本発明に係るポンプシステムにあっては、
前記いずれかに記載のエアーポンプを複数備え、それぞれの排出部が接続されたポンプシステムであって、
前記エアーポンプが有するアクチュエータのそれぞれに印加する電圧の位相をずらすことを特徴とする。
【００３５】
この構成によれば、複数のアクチュエータの排出部を並列に接続し、ポンプ１個と同じ流量を複数のポンプで出し、そのアクチュエータの動作するタイミングをずらすことで、排出される流体が発生するリップル（圧力変動）を小さくすることができる。その結果、このポンプを血圧計に用いた際には、精度の高い測定が可能となる。
【００３６】
また、エアーポンプの数をｎとした場合、前記位相は、２π／ｎずつずらすことが好適である。
【００３７】
この構成によれば、更にリップルを小さくすることができる。
【００３８】
また、本発明に係る電子血圧計にあっては、
生体に巻き付ける空気等の流体が充填される流体袋と、
前記流体袋を周囲から固定するためのカフと、
前記流体袋に流体を送り加圧する前記いずれかに記載のエアーポンプあるいは前記いずれかに記載のポンプシステムと、
前記流体袋の内気圧を検出する圧力センサと、
検出した前記内気圧に基づいて血圧測定のための処理を実行する演算手段と、
を有することを特徴とする。
【００３９】
この構成によれば、モータやクラッチ等の複雑な機構を必要とせず、回転運動から往復運動に運動方向を変換する部品も必要としないため、簡易な構成の電子血圧計を提供することができる。また、モータの駆動音がなく、運動方向変換部品もないためエアーポンプの駆動時の騒音を低減することができる。加えて、モータを駆動するための電流よりも少ない電流で動作が可能となる。
【００４０】
また、本発明に係るマッサージ機にあっては、
座部と、背もたれ部と、座部及び／又は背もたれ部に設けられ、空気の出入により膨張・収縮する複数の空気袋と、各空気袋に対する空気の出入を制御する空気制御手段とを備え、
前記空気制御手段は、各空気袋毎に設けられた前記いずれかに記載のエアーポンプ又はポンプシステムを有することを特徴とする。
【００４１】
この構成によれば、モータやクラッチ等の複雑な機構を必要とせず、回転運動から往復運動に運動方向を変換する部品も必要としないため、簡易な構成のマッサージ機を提供することができる。また、モータの駆動音がなく、運動方向変換部品もないためエアーポンプの駆動時の騒音を低減することができ、使用者へ与える不快感を低減することができる。加えて、モータを駆動するための電流よりも少ない電流で動作が可能となる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、簡易な構成によるエアーポンプを実現することができる。また、小型化、軽量化を図った電子血圧計を実現することができる。また、小型化、軽量化を図ったマッサージ機を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に図面及び実施例を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、機能、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状、機能などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。
【実施例１】
【００４４】
（エアーポンプの概略）
実施例１に係るエアーポンプの構成及び原理を図１を参照して説明する。図１は、実施例１に係るエアーポンプの吸気及び吐出状態を示す断面図である。
【００４５】
エアーポンプＡは、ダイヤフラムの一部又は全部として機能する後述するアクチュエータ１と、アクチュエータ１の吸入（吸気）側及び排出（吐出）側に設けられたハウジング部材２、３と、吸入側のハウジング部材２に設けられた第一の逆止弁４と、排出側のハウジング部材３に設けられた第二の逆止弁５と、アクチュエータ１の内部に設けられたバネ６とを有する。
【００４６】
アクチュエータ１は、電圧を印加することで伸縮可能なエラストマー又はポリマー１ａと、エラストマー又はポリマー１ａに電圧を印加するために設けられた電極１ｂとを有する。エラストマー又はポリマー１ａと電極１ｂは共に筒状（リング状）に形成され、交互に積層されることで、ポンプ室１ｃを有する中空のアクチュエータ１を構成している。ここで、ポンプ室１ｃは、アクチュエータ１と、吸入側のハウジング部材２と、排出側のハウジング部材３と、により囲まれている。
【００４７】
ここで、エラストマー又はポリマー１ａとしては、後述する電場応答性高分子人工筋肉（ＥＰＡＭ：Electroactive Polymer Artificial Muscle）を用いたものが好適であり、
以下の各実施例ではＥＰＡＭをアクチュエータ１に用いた場合について説明する。
【００４８】
ハウジング部材２、３は、筒状のアクチュエータ１の２つの開口部にそれぞれが設けられている。ハウジング部材２は、エアーポンプＡの外部から中空のアクチュエータ１のポンプ室１ｃへ流体を吸入する吸入部２ａと、後述する逆止弁４が外部とポンプ室１ｃとの圧力差により固定されるように支持するために設けられた支持孔２ｂとを有する。また、ハウジング部材３は、ポンプ室１ｃからエアーポンプＡの外部へ流体を吐出する排出部３ａと、後述する逆止弁５がポンプ室１ｃと外部との圧力差により固定されるように支持するために設けられた支持孔３ｂとを有する。
【００４９】
第一の逆止弁４は、支持孔２ｂにスライド可能に支持されており、アクチュエータ１の外部からポンプ室１ｃ側にのみ流体を通過させる。また、第二の逆止弁５は、支持孔３ｂにスライド可能に支持されており、ポンプ室１ｃからアクチュエータ１の外部側にのみ流体を通過させる。ここで、逆止弁とは、弁を挟んだ２つの領域の一方の圧力が他方の圧力より高い場合には開弁するが、他方の圧力が一方の圧力より高い場合は閉じたままとなる弁である。
【００５０】
伸縮に対して復元力を発生する復元機構の一例である、弾性部材からなるバネ６は、ハ
ウジング部材２、３のアクチュエータ１が取り付けられている面の中心部に、ハウジング部材２、３に支持される形で、取り付けられている。つまり、ポンプ室１ｃを貫通する形で前記第一のハウジング部材と前記第二のハウジング部材とに挟持された状態で筒状のアクチュエータ１の内部に設けられている。バネ６は、電圧を印加することでダイヤフラムが収縮した状態から、元の状態に戻る際の復元力を発生する。
【００５１】
図１（ａ）に示すように、エアーポンプＡは、アクチュエータ１の駆動によりポンプ室１ｃに外部から流体が吸入される際には、第一の逆止弁４とハウジング部材２との間に隙間が生じ、吸入部２ａから吸入された流体でポンプ室１ｃが満たされる。
【００５２】
その後、図１（ｂ）に示すように、アクチュエータ１自身の往復運動（伸縮運動）によりアクチュエータ１に圧縮荷重Ｆが加わると、ポンプ室１ｃの容積が変化することで、逆止弁４が吸入部２ａを閉じると共に、ポンプ室１ｃに吸入された流体が加圧され、排出部３ａから外部に排出される。
【００５３】
上述のエアーポンプＡの加圧流量（吐出流量）Ｑ（ｍｌ／ｍｉｎ）、圧縮時に必要な荷重Ｆ（Ｎ／ｃｍ２）及び吐出圧力Ｐ（ｍｍＨｇ＝１．３３２×１０−２Ｎ／ｃｍ２）は、以下の式で求められる。
【００５４】
Ｑ＝ηｐ×７６０／（７６０＋Ｐ）×Ｖ×ｆ×６０・・・式１
Ｆ＝Ｆ０＋（Ｓ×Ｐ×１．３３２×１０−２）・・・式２
Ｐ＝７６０×（Ｖ０／Ｖ１）κ−７６０・・・式３
ここで、
ηｐ：ポンプ効率
Ｖ（ｍｌ）＝Ｖ０（膨張時のポンプ室の容積）−Ｖ１（圧縮時のポンプ室の容積）：容積変化量
ｆ（Ｈｚ）：周波数
Ｓ（ｃｍ２）：ダイヤフラム面積
Ｆ０（Ｎ／ｃｍ２）：ダイヤフラム変形荷重（大気圧時）
κ：断熱変化
である。
【００５５】
式１から式３より、吐出圧力Ｐは、圧縮比であるＶ０とＶ１との比により求まり、図１に示すダイヤフラムの上死点から下死点までのストロークＬを変えることによりコントロールすることができる。また、加圧流量Ｑは、吐出圧力Ｐに加えて、容積変化Ｖや周波数ｆを制御することによってもコントロールすることができる。
【００５６】
（エアーポンプに用いるアクチュエータの概略）
ＴＰＥ、ＮＢＲ、ＣＲ、ＥＰＤＭ、フッ素ゴム等の弾性体の代わりに、ダイヤフラムとして、電圧を印加することで伸縮可能なエラストマー又はポリマーと、前記エラストマー又はポリマーに電圧を印加するために設けられた電極とを有するアクチュエータを用いることで、モータを必要とせず簡易な構成で小型のエアーポンプを提供することができる。
【００５７】
ＥＰＡＭを用いたアクチュエータ１は、印加される電圧の大きさに応じて伸縮する大きさ（ストロークＬ）を変化させることができるため、アクチュエータを駆動するために入力される信号の電圧や周波数を制御することで、前記ポンプ室から出る流体の加圧流量や吐出圧力を簡便に変化させることができる。
【００５８】
すなわち、必要な圧力、流量に応じて、アクチュエータの仕様を設定できるため、弱い駆動力で高い吐出圧力を必要とする場合は、アクチュエータの内径の面積を小さくしたり
、圧縮比を高めるためにアクチュエータのストロークを増したりすること（印加電圧を高くすること）で対応できる。また、大きな加圧流量を必要とする場合は、アクチュエータのポンプ室の容量を大きくしたり、アクチュエータの駆動周波数や印加電圧を高くしたりすることで対応することができる。
【００５９】
図２は、本発明に好適に用いられるアクチュエータに電圧を印加した際の変形の様子を示す模式図である。
【００６０】
本実施例に係るアクチュエータ１は、図２（ａ）に示すように、ＥＰＡＭ（１）の軸方向の両端に電極１ｂ１、１ｂ２が設けられている。本実施の形態では、更に、ＥＰＡＭ（１）の間にも交互に複数の電極１ｂ１、１ｂ２が設けられている。そして、電極１ｂ１、１ｂ２間のそれぞれに電圧Ｖを印加することで、アクチュエータ１は軸方向に圧縮され径方向に膨張する。そのため、アクチュエータ１は、その上下方向に縮もうとする。そのため、ハウジング部材２、３間の距離が縮まりポンプ室１ｃ内の流体が排出される。
【００６１】
本実施例に係るエアーポンプＡは、上述のアクチュエータ１を用いることで、モータやクラッチ等の複雑な機構を用いることなく、アクチュエータ１をダイヤフラムとして、吸入状態（図１（ａ））から排出状態（図１（ｂ））へ変形させることができる。
【００６２】
また、変形していたアクチュエータ１は、電圧の印加を停止すると、アクチュエータ１の中心部に設けられたバネ６の復元力により元の形に戻り、アクチュエータ１が圧縮状態から吸入状態に戻る。
【００６３】
また、本実施例の他の態様であるアクチュエータ１１は、図３（ａ）に示すような両面に伸縮性のある電極２５ａ、２５ｂが設けられたフィルム状のＥＰＡＭ（２）を、図３（ｂ）に示すようにロール状に１周又は複数周巻いたものである。なお、ＥＰＡＭ（２）を巻く際には、隣接する電極同士を絶縁するために、不図示の絶縁物がＥＰＡＭ（２）と共にロール状に巻かれている。そして、図２（ｂ）に示すように、電極２５ａ、２５ｂ間に電圧Ｖを印加することで、アクチュエータ１１は径方向に圧縮され軸方向に伸びる。そのため、アクチュエータ１１は、その上下方向に伸びようとする。そのため、ハウジング部材２、３間の距離が伸び、ポンプ室１ｃ内に流体が吸入される。
【００６４】
本実施例の他の態様であるエアーポンプＡ’は、上述のアクチュエータ１１を用いることで、モータやクラッチ等の複雑な機構を用いることなく、アクチュエータ１１をダイヤフラムとして、吸入状態（図１（ａ））から圧縮状態（図１（ｂ））へ変形させることができる。
【００６５】
また、変形していたアクチュエータ１１は、電圧の印加を停止すると、アクチュエータ１１の中心部に設けられたバネの復元力により元の形に戻り、アクチュエータ１１が圧縮状態から吸入状態に戻る。
【００６６】
図１を用いて上述のアクチュエータ１を用いた実施例１に係るエアーポンプの動作状態を説明する。
【００６７】
図１（ａ）に示すように、アクチュエータ１に印加される電圧がＯＦＦの場合、アクチュエータ１は、ポンプ室１ｃの容積が最大となる位置で静止している。この状態では、ポンプ室１ｃと外部とはほぼ同じ圧力のため、吸入部２ａから導入された流体は、逆止弁４とハウジング部材２との間の隙間からポンプ室１ｃに流入する。
【００６８】
その後、図１（ｂ）に示すように、アクチュエータ１に印加される電圧がＯＮになると
、アクチュエータ１が上下方向に縮むことでポンプ室１ｃの容積が小さくなる。その際、ポンプ室１ｃ内の圧力が増すため第一の逆止弁４が閉じ、吸入部２ａから流入する流体は遮断される。更に、ポンプ室１ｃが圧縮されることでポンプ室１ｃ内の圧力は増大し、第二の逆止弁５が開くことで、排出部３ａから流体が外部に排出される。
【００６９】
その後、再度アクチュエータ１に印加される電圧をＯＦＦにすると、アクチュエータ１の内部に設けられたバネ６の復元力により、アクチュエータ１は伸びる。その結果、ポンプ室１ｃの容積が増し圧力が減少するので、ポンプ室１ｃの圧力が外部の圧力より低くなった時点で第一の逆止弁４が開弁し、外部から流体がポンプ室１ｃに流入する。
【００７０】
すなわち、アクチュエータ１の往復運動（伸縮運動）により、図１（ａ）、（ｂ）に示す状態を繰り返すことでアクチュエータ１のポンプ室１ｃの容積と圧力を変化させることができ、モータやギヤ等の動力伝達部材を用いずに簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。
【００７１】
従って、実施例１に係るエアーポンプＡによれば、従来技術に示したモータやクラッチ等の複雑な機構を必要とせず、回転運動から往復運動に運動方向を変換する部品も必要としないため、簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。また、モータを採用する場合よりも小型化、軽量化を図ることができる。
【００７２】
また、モータの駆動音がなく、運動方向変換部品もないためエアーポンプの駆動時の騒音を低減することができる。加えて、モータを駆動するための電流よりも少ない電流で動作が可能となる。
【００７３】
また、従来技術で説明した円盤状の電歪ポリマーアクチュエータをダイヤフラムに用いる場合と比較して、ポンプ室の容積変化を大きくすることが容易である。
【実施例２】
【００７４】
図４を参照して実施例２に係るエアーポンプの概略構成を説明する。
【００７５】
実施例２に係るエアーポンプＢは、実施例１に係るエアーポンプＡと比較して、収縮に対して復元力を発生する復元機構として、バネ６の代わりに、アクチュエータ１の外部に設けられ、かつ、アクチュエータ１の両端部に連結されたＵ字状の可撓性部材を設けた点が主な違いである。以下、実施例１と異なる点を中心に説明する。
【００７６】
図４（ａ）に示すように、アクチュエータ１に印加される電圧がＯＦＦの場合、アクチュエータ１は、ポンプ室１ｃの容積が最大となる位置で静止している。この状態では、ポンプ室１ｃと外部とはほぼ同じ圧力のため、吸入部２ａから導入された流体は、逆止弁４とハウジング部材２との間の隙間からポンプ室１ｃに流入する。
【００７７】
その後、図４（ｂ）に示すように、アクチュエータ１に印加される電圧がＯＮになると、アクチュエータ１が上下方向に縮むことでポンプ室１ｃの容積が小さくなる。その際、ポンプ室１ｃ内の圧力が増すため第一の逆止弁４が閉じ、吸入部２ａから流入する流体は遮断される。更に、ポンプ室１ｃが圧縮されることでポンプ室１ｃ内の圧力は増大し、第二の逆止弁５が開くことで、排出部３ａから流体が流出し外部に到達する。
【００７８】
その後、再度アクチュエータ１に印加される電圧をＯＦＦにすると、アクチュエータ１の外部に設けられた可撓性部材７の復元力により、アクチュエータ１は上下方向に伸びる。その結果、ポンプ室１ｃの容積が増し圧力が減少するので、外部から流体がポンプ室１ｃに流入する。
【００７９】
すなわち、アクチュエータ１の往復運動（伸縮運動）により、図４（ａ）、（ｂ）に示す状態を繰り返すことでアクチュエータ１のポンプ室１ｃの容積と圧力を変化させることができ、モータやギヤ等の動力伝達部材を用いずに簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。
【００８０】
従って、実施例２に係るエアーポンプＢによれば、従来技術に示したモータやクラッチ等の複雑な機構を必要とせず、回転運動から往復運動に運動方向を変換する部品も必要としないため、簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。また、モータを採用する場合よりも小型化、軽量化を図ることができる。
【００８１】
また、モータの駆動音がなく、運動方向変換部品もないためエアーポンプの駆動時の騒音を低減することができる。加えて、モータを駆動するための電流よりも少ない電流で動作が可能となる。
【００８２】
また、従来技術で説明した円盤状の電歪ポリマーアクチュエータをダイヤフラムに用いる場合と比較して、ポンプ室の容積変化を大きくすることが容易である。
【００８３】
なお、実施例２では、アクチュエータ１に図２（ａ）に示すＥＰＡＭ（１）を用いたが、図２（ｂ）に示すＥＰＡＭ（２）を用いても同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００８４】
図５を参照して実施例３に係るエアーポンプの概略構成を説明する。
【００８５】
実施例３に係るエアーポンプＣは、実施例１に係るエアーポンプＡと比較して、アクチュエータの外径に対して大きな径を有するハウジング部材１２、１３と、伸縮に対して復元力を発生する復元機構として、前記アクチュエータの外側面を覆うように前記第一のハウジング部材と前記第二のハウジング部材とにより支持された弾性部材であるバネ８を有する点が異なる。そして、アクチュエータの外径より大きな径を有するバネ８を、エアーポンプＣの外部であって、ハウジング部材１２、１３の間に設けた点が主な違いである。以下、実施例１と異なる点を中心に説明する。
【００８６】
図５（ａ）に示すように、アクチュエータ１に印加される電圧がＯＦＦの場合、アクチュエータ１は、ポンプ室１ｃの容積が最大となる位置で静止している。
【００８７】
その後、図５（ｂ）に示すように、アクチュエータ１に印加される電圧がＯＮになると、アクチュエータ１が上下方向に縮むことでポンプ室１ｃの容積が小さくなる。
【００８８】
その後、再度アクチュエータ１に印加される電圧をＯＦＦにすると、アクチュエータ１の外部に設けられたバネ８の復元力により、アクチュエータ１は上下方向に伸びる。その結果、ポンプ室１ｃの容積が増し圧力が減少するので、外部から流体がポンプ室１ｃに流入する。
【００８９】
すなわち、アクチュエータ１の往復運動（伸縮運動）により、図５（ａ）、（ｂ）に示す状態を繰り返すことでアクチュエータ１のポンプ室１ｃの容積と圧力を変化させることができ、モータやギヤ等の動力伝達部材を用いずに簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。
【００９０】
従って、実施例３に係るエアーポンプＣによれば、従来技術に示したモータやクラッチ等の複雑な機構を必要とせず、回転運動から往復運動に運動方向を変換する部品も必要と
しないため、簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。また、モータを採用する場合よりも小型化、軽量化を図ることができる。
【００９１】
また、アクチュエータ１の直径より大径のバネ８を用いることでポンプ室１ｃの内部にバネを設ける必要がなく、組立て易い。また、大きな復元力のバネを用いることができるため、圧縮力Ｆを高めることができる。
【００９２】
また、モータの駆動音がなく、運動方向変換部品もないためエアーポンプの駆動時の騒音を低減することができる。加えて、モータを駆動するための電流よりも少ない電流で動作が可能となる。
【００９３】
また、従来技術で説明した円盤状の電歪ポリマーアクチュエータをダイヤフラムに用いる場合と比較して、ポンプ室の容積変化を大きくすることが容易である。
【００９４】
なお、本実施例では、アクチュエータ１に図２（ａ）に示すＥＰＡＭ（１）を用いたが、図２（ｂ）に示すＥＰＡＭ（２）を用いても同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００９５】
図６を参照して実施例４に係るエアーポンプの概略構成を説明する。
【００９６】
実施例４に係るエアーポンプＤは、実施例１に係るエアーポンプＡと比較して、図２（ａ）、（ｂ）で説明した２種類のＥＰＡＭ（１）、ＥＰＡＭ（２）を組み合わせたアクチュエータ２１を用いることでバネを廃した点が主な違いである。以下、実施例１と比較して同じ構成の説明は省略し、異なる構成、作用、効果について説明する。
【００９７】
図６は、ＥＰＡＭ２２（ＥＰＡＭ（１））、ＥＰＡＭ２３（ＥＰＡＭ（２））とそれぞれに電圧を印加するために設けられた電極対２４、２５とからなる実施例４に係るアクチュエータ２１を示す断面図である。
【００９８】
実施例４に係るアクチュエータ２１は、実施例１で用いた図２（ａ）、（ｂ）に示すＥＰＡＭ（１）、（２）を用いることができる。実施例４では、アクチュエータ２１は円筒（円柱）状であり、アクチュエータ２１の外側に図２（ｂ）に示すようなロール状に巻いたＥＰＡＭ２３が配置され、内側に図２（ａ）に示す円筒形のＥＰＡＭ２２が配置されている。
【００９９】
アクチュエータ２１のＥＰＡＭ２２、２３に印加される電圧がいずれもＯＦＦの場合、アクチュエータ２１は、ポンプ室１ｃの容積が一定の状態で静止している。この状態では、ポンプ室１ｃと外部とはほぼ同じ圧力のため、吸入部２ａから導入された流体は、第一の逆止弁４とハウジング部材２との間の隙間からポンプ室１ｃに流入する。
【０１００】
その後、図６（ｂ）に示すように、電極対２５間に電圧を印加せず、電極対２４間（図６参照）に電圧を印加することで、円筒形のＥＰＡＭ２２は、円筒の軸方向に圧縮され円筒の径方向に膨張する。そのため、アクチュエータ２１全体は、上下方向に沿って収縮し、ハウジング部材２、３間の距離が近づくため、ポンプ室１ｃの容積が小さくなる。その際、ポンプ室１ｃ内の圧力が増すため第一の逆止弁４が閉じ、吸入部２ａから流入する流体は遮断される。更に、ポンプ室１ｃが圧縮されることでポンプ室１ｃ内の圧力は増大し、第二の逆止弁５が開くことで、排出部３ａから流体が外部に排出される。
【０１０１】
その後、図６（ａ）に示すように、電極対２４間に電圧を印加せず、電極対２５間（図６参照）に電圧を印加することで、ロール状のＥＰＡＭ２３は、円筒の径方向に圧縮され
円筒の軸方向に膨張する。そのため、アクチュエータ２１全体は、上下方向に伸張し、ハウジング部材２、３間の距離が近づくため、ポンプ室１ｃの容積が大きくなる。その際、ポンプ室１ｃの圧力が外部の圧力より低くなった時点で第一の逆止弁４が開弁し、外部から流体がポンプ室１ｃに流入する。
【０１０２】
つまり、アクチュエータ２１は、電圧を印加することでポンプ室１ｃの容積を減少させるＥＰＡＭ２２と、電圧を印加することでポンプ室１ｃの容積を増大させるＥＰＡＭ２３とを有し、ＥＰＡＭ２２とＥＰＡＭ２３に交互に電圧を印加することによりポンプ室１ｃの容積を変化させることで加圧した流体を外部に排出するものである。
【０１０３】
すなわち、アクチュエータ２１の往復運動（伸縮運動）により、図６（ａ）、（ｂ）に示す状態を繰り返すことでアクチュエータ２１のポンプ室１ｃの容積と圧力を変化させることができ、モータやギヤ等の動力伝達部材を用いずに簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。
【０１０４】
従って、実施例４に係るエアーポンプＤによれば、従来技術に示したモータやクラッチ等の複雑な機構を必要とせず、回転運動から往復運動に運動方向を変換する部品も必要としないため、簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。また、モータを採用する場合よりも小型化、軽量化を図ることができる。
【０１０５】
また、電圧の印加方向が異なる２種類のＥＰＡＭを設け、それぞれに印加する電圧を制御することで、バネ部がなくてもアクチュエータの圧縮、伸張動作を行うことが可能となり、部品点数の削減、装置の小型・軽量化を図ることができる。
【０１０６】
また、モータの駆動音がなく、運動方向変換部品がないためエアーポンプの駆動時の騒音を低減することができる。加えて、モータを駆動するための電流よりも少ない電流で動作が可能となる。
【０１０７】
また、従来技術で説明した円盤状の電歪ポリマーアクチュエータをダイヤフラムに用いる場合と比較して、ポンプ室の容積変化を大きくすることが容易である。
【実施例５】
【０１０８】
図７（ａ）、（ｂ）を参照して実施例５に係るエアーポンプの概略構成を説明する。
【０１０９】
実施例５に係るエアーポンプＥは、実施例１に係るエアーポンプＡと比較して、第一の逆止弁４の代わりにリーフ弁２８をアクチュエータ３１本体の吸入部が設けられた端部にＥＰＡＭと一体構成となるように設けた点が主な違いである。ＥＰＡＭを構成するエラストマー部でできた弁部材料はシリコン、ポリウレタン等の誘電エラストマーが好ましい。以下、実施例１と比較して同じ構成の説明は省略し、異なる構成、作用、効果について説明する。
【０１１０】
図７（ａ）に示すように、アクチュエータ３１に印加される電圧がＯＦＦの場合、アクチュエータ３１は、ポンプ室１ｃの容積が最大となる位置で静止している。
【０１１１】
その後、アクチュエータ３１に印加される電圧がＯＮになると、アクチュエータ３１が上下方向に縮むことでポンプ室１ｃの容積が小さくなる。その際、ポンプ室１ｃ内の圧力が増すためリーフ弁２８が閉じ、吸入部２ａから流入する流体は遮断される。更に、ポンプ室１ｃが圧縮されることでポンプ室１ｃ内の圧力は増大し、第二の逆止弁５が開くことで、排出部３ａから流体が外部に排出される。
【０１１２】
その後、再度アクチュエータ３１に印加される電圧をＯＦＦにすると、アクチュエータ３１に設けられたバネ（不図示）の復元力により、アクチュエータ３１は上下方向に伸びる。その結果、ポンプ室１ｃの容積が増し圧力が減少するので、リーフ弁２８が開弁し、外部から流体がポンプ室１ｃに流入する。
【０１１３】
このように、ハウジング部材の一方をＥＰＡＭで構成し、底部にリーフ弁を設けたので、部品点数を削減し、簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。
【０１１４】
なお、本実施例では、アクチュエータ１に図２（ａ）に示すＥＰＡＭ（１）を用いたが、図２（ｂ）に示すＥＰＡＭ（２）を用いても同様の効果を得ることができる。
【実施例６】
【０１１５】
図７（ｃ）を参照して実施例６に係るエアーポンプの概略構成を説明する。
【０１１６】
実施例６に係るエアーポンプＦは、実施例１に係るエアーポンプＡと比較して、第二の逆止弁５の代わりに、アクチュエータ４１の端部に吐出弁４１ａをＥＰＡＭと一体構成となるように装着した点が主な違いである。ＥＰＡＭを構成するエラストマー部でできた弁部材料はシリコン、ポリウレタン等の誘電エラストマーが好ましい。以下、実施例１と比較して同じ構成の説明は省略し、異なる構成、作用、効果について説明する。
【０１１７】
アクチュエータ４１の一方の端部には、アクチュエータ４１の外径より小さい径を有する吐出弁４１ａが設けられている。そして、吐出弁４１ａに円筒部２９を被せることで逆止弁を構成している。
【０１１８】
実施例６に係るアクチュエータ４１に印加される電圧がＯＦＦの場合、アクチュエータ４１は、ポンプ室１ｃの容積が最大となる位置で静止している。
【０１１９】
その後、アクチュエータ４１に印加される電圧がＯＮになると、アクチュエータ４１が上下方向に縮むことでポンプ室１ｃの容積が小さくなる。その際、ポンプ室１ｃ内の圧力が増すため第一の逆止弁４が閉じ、吸入部２ａから流入する流体は遮断される。更に、ポンプ室１ｃが圧縮されることでポンプ室１ｃ内の圧力は増大し、円筒部２９が外側に向かって押しだされることで、吐出弁４１ａと円筒部２９との間に隙間が生じ、流体が外部に排出される。
【０１２０】
その後、再度アクチュエータ４１に印加される電圧をＯＦＦにすると、アクチュエータ４１に設けられたバネ（不図示）の復元力により、アクチュエータ４１は上下方向に伸びる。その結果、ポンプ室１ｃの容積が増し圧力が減少するので、第一の逆止弁４が開弁し、外部から流体がポンプ室１ｃに流入する。
【０１２１】
このように、アクチュエータの一方の吐出弁に円筒部を被せて逆止弁とすることで、部品点数を削減し、簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。
【０１２２】
なお、本実施例では、アクチュエータ４１に図２（ａ）に示すＥＰＡＭ（１）を用いたが、図２（ｂ）に示すＥＰＡＭ（２）を用いても同様の効果を得ることができる。
【実施例７】
【０１２３】
図８を参照して実施例７に係るエアーポンプの概略構成を説明する。
【０１２４】
実施例７に係るエアーポンプＧは、実施例１に係るエアーポンプＡと比較して、ハウジング部材２６がアクチュエータ５１を覆って保護することで、伸縮時におけるガイド機能
をも持たせた点が主な違いである。以下、実施例１と比較して同じ構成の説明は省略し、異なる構成、作用、効果について説明する。
【０１２５】
図８（ａ）に示すように、アクチュエータ５１に印加される電圧がＯＦＦの場合、アクチュエータ５１は、ポンプ室１ｃの容積が最大となる位置で静止している。この状態では、ポンプ室１ｃと外部とはほぼ同じ圧力のため、吸入部２ａから導入された流体は、逆止弁４とハウジング部材２との間の隙間からポンプ室１ｃに流入する。
【０１２６】
その後、図８（ｂ）に示すように、アクチュエータ５１に印加される電圧がＯＮになると、アクチュエータ５１が上下方向に縮むことでポンプ室１ｃの容積が小さくなる。その際、ポンプ室１ｃ内の圧力が増すため第一の逆止弁４が閉じ、吸入部２ａから流入する流体は遮断される。更に、ポンプ室１ｃが圧縮されることでポンプ室１ｃ内の圧力は増大し、第二の逆止弁５が開くことで、排出部３ａから流体が外部に排出される。
【０１２７】
その後、再度アクチュエータ５１に印加される電圧をＯＦＦにすると、アクチュエータ１の内部に設けられた可撓性部材７の復元力により、アクチュエータ５１は上下方向に伸びる。その結果、ポンプ室１ｃの容積が増し圧力が減少するので、外部から流体がポンプ室１ｃに流入する。
【０１２８】
つまり、ハウジング部材２６は、アクチュエータ５１の外側面を覆うことで、エラストマー又はポリマー１ａを保護し、アクチュエータ５１の伸縮時のガイドをする。
【０１２９】
すなわち、アクチュエータ５１の往復運動（伸縮運動）により、図８（ａ）、（ｂ）に示す状態を繰り返すことでアクチュエータ５１のポンプ室１ｃの容積と圧力を変化させることができ、モータやギヤ等の動力伝達部材を用いずに簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。
【０１３０】
従って、実施例７に係るエアーポンプＧによれば、従来技術に示したモータやクラッチ等の複雑な機構を必要とせず、回転運動から往復運動に運動方向を変換する部品も必要としないため、簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。また、モータを採用する場合よりも小型化、軽量化を図ることができる。
【０１３１】
また、ハウジング部材２６が、アクチュエータ５１の保護機能及びアクチュエータ５１の伸縮時におけるガイド機能を果たすことにより、安定したポンプ性能を発揮するエアーポンプを提供することができる。
【０１３２】
なお、本実施例では、アクチュエータ１に図２（ａ）に示すＥＰＡＭ（１）を用いたが、図２（ｂ）に示すＥＰＡＭ（２）を用いても同様の効果を得ることができる。
【実施例８】
【０１３３】
図９を参照して実施例８に係るエアーポンプの概略構成を説明する。
【０１３４】
実施例８に係るエアーポンプＨは、２つのアクチュエータを直列に接続し、その接続部から吸入又は排出を行う構成とすることで、バネを必要とせずに伸縮が可能である。
【０１３５】
アクチュエータ６１、７１に印加される電圧がＯＦＦの場合、アクチュエータ６１及び７１は不図示のケースに固定することで全長Ｌ２を維持した状態で静止している。この状態では、ポンプ室６１ｃ、７１ｃと外部とはほぼ同じ圧力のため、吸入口７０を経て吸入部６２ａ及び７２ａから導入された流体は、第一の逆止弁６４及び７４とハウジング部材６２及び７２との間の隙間からポンプ室６１ｃ、７１ｃに流入する。
【０１３６】
その後、図９（ｂ）に示すように、アクチュエータ６１に印加される電圧がＯＮになると、アクチュエータ６１が左右方向に縮むことでポンプ室６１ｃの容積が小さくなる。その際、ポンプ室６１ｃ内の圧力が増すため第一の逆止弁６４が閉じ、吸入部６２ａから流入する流体は遮断される。更に、ポンプ室６１ｃが圧縮されることでポンプ室６１ｃ内の圧力は増大し、第二の逆止弁６５が開くことで、排出部６３ａから流体が外部に排出される。
【０１３７】
その後、図９（ａ）に示すように、アクチュエータ６１に印加される電圧をＯＦＦにし、アクチュエータ７１に印加する電圧をＯＮにすると、アクチュエータ７１が収縮することによりアクチュエータ６１は左右方向に伸張され、ポンプ室６１ｃの容積が大きくなる。その際、ポンプ室６１ｃ内の圧力が減るため第二の逆止弁６５が閉じ、排出部６３ａから流出する流体は遮断される。更に、ポンプ室６１ｃが圧縮されることでポンプ室６１ｃ内の圧力は減少し、第一の逆止弁６４が開くことで、吸入口７０を経て吸入部６２ａから流体がポンプ室６１ｃに導入される。
【０１３８】
一方、アクチュエータ７１は、左右方向に収縮することでポンプ室７１ｃの容積が小さくなる。その際、ポンプ室７１ｃ内の圧力が増すため第一の逆止弁７４が閉じ、吸入部７２ａから流入する流体は遮断される。更に、ポンプ室７１ｃが圧縮されることでポンプ室７１ｃ内の圧力は増大し、第二の逆止弁７５が開くことで、排出部７３ａから流体が外部に排出される。
【０１３９】
このように、アクチュエータ６１及び７１を直列に接続し、その全長を一定とすることで、一方のアクチュエータの圧縮時の力を、圧縮された他方のアクチュエータの復元力に利用することができる。
【０１４０】
従って、バネ等の弾性部材を必要とせずに、アクチュエータの往復運動（伸縮運動）により、図９（ａ）、（ｂ）に示す状態を繰り返すことでアクチュエータ６１、７１のポンプ室６１ｃ、７１ｃの容積と圧力を変化させることができ、モータやギヤ等の動力伝達部材を用いずに簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。
【０１４１】
また、実施例８に係るエアーポンプＨによれば、従来技術に示したモータやクラッチ等の複雑な機構を必要とせず、回転運動から往復運動に運動方向を変換する部品も必要としないため、簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。また、モータを採用する場合よりも小型化、軽量化を図ることができる。
【０１４２】
また、モータの駆動音がなく、運動方向変換部品もないためエアーポンプの駆動時の騒音を低減することができる。加えて、モータを駆動するための電流よりも少ない電流で動作が可能となる。
【０１４３】
また、従来技術で説明した円盤状の電歪ポリマーアクチュエータをダイヤフラムに用いる場合と比較して、ポンプ室の容積変化を大きくすることが容易である。
【０１４４】
なお、本実施例では、アクチュエータ１に図２（ａ）に示すＥＰＡＭ（１）を用いたが、図２（ｂ）に示すＥＰＡＭ（２）を用いても同様の効果を得ることができる。
【実施例９】
【０１４５】
図１０を参照して上述のエアーポンプを複数用いた実施例９に係るポンプシステムの概略構成を説明する。
【０１４６】
図１０（ｂ）に示すラインＺ１のように、ＥＰＡＭをアクチュエータに用いたポンプを１個で動作させる場合、ＥＰＡＭが伸縮した時に発生する圧力変動（リップル）は大きくなる。
【０１４７】
しかし、加圧測定方式での血圧測定に上記ポンプを用いる場合、リップルの大きさがある一定値以上だと、リップルを人体からの脈波としてセンシングしてしまい、血圧測定精度に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０１４８】
そこで、実施例９に係るエアーポンプＪは、複数のアクチュエータを並列に接続し、ポンプ１個で１サイクル中に吐出していたのと同じ流量を、同じ１サイクル中に複数のポンプで出すことにより、各ポンプの流量を減らす構成としたので、リップルを小さくすることが可能である。
【０１４９】
エアーポンプＪは、ＥＰＡＭを有する３つのアクチュエータ８１、８２、８３を並列に接続し、それぞれの排出部を連結することで、一つのポンプとしている。そのため、一つのアクチュエータからなるポンプの流量と同じ流量を出すためには、それぞれのアクチュエータから出す流量は約１／３でよい。つまり、エアーポンプを複数備え、それぞれの排出部が接続されたポンプシステムであって、前記エアーポンプが有するアクチュエータのそれぞれに印加する電圧の位相をずらす。そのため、各エアーポンプにより発生するラインＺ２に示すリップルを、ラインＺ１に示すリップルより小さくすることができる。
【０１５０】
より好ましくは、各アクチュエータの吸入、排出のタイミング（位相）を、エアーポンプの数をｎとした場合、位相は、２π／ｎずつずらすとよい。つまり、エアーポンプの数が３つの場合、位相を２π／３ずつずらして動作させると良い。これにより、３つのアクチュエータによるリップルをラインＺ３に示すように更に小さくすることができる。
【０１５１】
なお、アクチュエータの数は３つの場合に限られことはなく、２つ以上であれば良く、その際の位相を２π／ｎ（ｎは２以上の整数）ずつずらして動作させれば良い。
【０１５２】
このように、複数のアクチュエータを並列に接続し、ポンプ１個と同じ流量を複数のポンプで出し、そのアクチュエータの動作するタイミングをずらすことで、排出される流体が発生するリップルを小さくすることができる。その結果、このポンプを血圧計に用いた際には、精度の高い測定が可能となる。
【０１５３】
また、実施例９に係るエアーポンプＪによれば、従来技術に示したモータやクラッチ等の複雑な機構を必要とせず、回転運動から往復運動に運動方向を変換する部品も必要としないため、簡易な構成のエアーポンプを提供することができる。また、モータを採用する場合よりも小型化、軽量化を図ることができる。
【０１５４】
また、モータの駆動音がなく、運動方向変換部品もないためエアーポンプの駆動時の騒音を低減することができる。加えて、モータを駆動するための電流よりも少ない電流で動作が可能となる。
【０１５５】
また、従来技術で説明した円盤状の電歪ポリマーアクチュエータをダイヤフラムに用いる場合と比較して、ポンプ室の容積変化を大きくすることが容易である。
【０１５６】
なお、本実施例では、アクチュエータ１に図２（ａ）に示すＥＰＡＭ（１）を用いたが、図２（ｂ）に示すＥＰＡＭ（２）を用いても同様の効果を得ることができる。
【実施例１０】
【０１５７】
実施例１０では、上述のエアーポンプを好適に採用することができる電子血圧計について説明する。図１１は、電子血圧計のハードウェア構成を示すプロック図である。なお、本実施例では、実施例１に示すエアーポンプＡを採用した例について説明するが、実施例２〜実施例９に示すエアーポンプＢ〜エアーポンプＪについても採用することができるのはいうまでもない。
【０１５８】
（血圧計の構成）
電子血圧計Ｘは、血圧測定の際に上腕（生体）に巻き付ける流体袋１０１と、その流体袋１０１を周囲から圧迫、固定するための圧迫固定用のカフ１０２と、空気等の流体が充填される流体袋１０１に流体を送り加圧するエアーポンプＡと、流体袋１０１内の流体を排出する弁１０４と、流体袋１０１の内気圧を検出する圧力センサ１０５と、検出した内気圧に基づいて内蔵するプログラムにより血圧測定のための処理を実行する演算手段としてのＣＰＵ１０６と、測定時の設定や測定の開始を行う操作部１０７と、設定データ、演算データ、測定結果等を記憶するメモリ１０８と、設定状態や測定結果等を表示する表示部１０９と、各部に電気を供給する電源部１１０とを備えている。
【０１５９】
また、ＣＰＵ１０６は、圧力センサ１０５から出力され、発振回路１１１にて変換された信号に基づいて流体袋１０１内の圧力を検出する。そして、ＣＰＵ１０６は、加圧が必要な場合は、ＥＰＡＭを備えるアクチュエータ１の駆動回路１１２によりエアーポンプＡを駆動し、流体袋１０１内の圧力を高める。一方、減圧が必要な場合は、弁駆動回路１１３により弁１０４を開弁し、流体袋１０１内の圧力を低める。
【０１６０】
（血圧計の基本動作）
図１２は、本発明を好適に採用しうる電子血圧計の基本動作を示すフローチャートである。なお、以下では、人体の上腕を測定する場合について説明するが、人体以外の生体にも使用できるものであり、測定する部位も生体の一部である手首や足首であってよい。
【０１６１】
はじめに、カフを上腕（生体）に巻き付けた後に、電源がＯＮされ、動作が開始すると、電子血圧計Ｘの各設定状態を初期状態にリセットする初期化が行われる（ステップＳＴ１）。
【０１６２】
上腕（生体）に巻き付けられた流体袋１０１は、エアーポンプＡにより所定の圧力まで加圧される（ステップＳＴ２）。同時に、圧力センサ１０５が検出した流体袋１０１の圧力変動を示す信号が、発振回路１１１を経てＣＰＵ１０６に送信され、その信号に基づいて測定が開始される（ステップＳＴ４）。
【０１６３】
加圧が終了した後、流体袋１０１内の圧力は弁１０４を開弁することで徐々に減圧される（ステップＳＴ３）。同時に、圧力センサ１０５が検出した流体袋１０１の圧力変動を示す信号が、発振回路１１１を経てＣＰＵ１０６に送信された後、ＣＰＵ１０６は、最高血圧、最低血圧及び脈拍数を算出する（ステップＳＴ５）。
【０１６４】
測定が終了すると、上腕を圧迫していた流体袋１０１内の空気も弁１０４から排気され、上腕が締め付けから開放される（ステップＳＴ６）。
【０１６５】
次に、算出された血圧値等は表示部１０９に表示され（ステップＳＴ７）、１サイクルの測定動作が終了される。
【実施例１１】
【０１６６】
実施例１１では、上述のエアーポンプを好適に採用することができるマッサージ機について説明する。図１３は、実施例１３に係るマッサージ機の基本構成を示す外観斜視図で
ある。なお、本実施例では、実施例１に示すエアーポンプＡを採用した例について説明するが、実施例２〜実施例９に示すエアーポンプＢ〜エアーポンプＪについても採用することができるのはいうまでもない。
【０１６７】
（マッサージ機の構成）
マッサージ機２０１は、通常の座椅子と同様に、外観的には座部２０２と背もたれ部２０３とで構成され、座部２０２及び背もたれ部２０３の内部には、空気の出入により膨張・収縮する複数の空気袋２０５が設けられ、各空気袋２０５には、不図示のエアーポンプＡが接続されている。更にマッサージ機２０１は、空気袋２０５に対する空気の出入を制御する空気制御手段（不図示）を備える。
【０１６８】
本実施例では、空気袋２０５は、いずれも矩形状であり、座部２０２に３つ、背もたれ部２０３に８つ設けられている。なお、空気袋２０５の形状は、矩形状である必要はなく、円形、三角形、楕円形等、適宜採用すればよく、その個数も、各空気袋２０５のサイズや形状等に応じて適宜増減すればよい。このマッサージ機２０１では、空気制御手段により空気袋２０５に対して送気・排気することで、空気袋２０５を膨張・収縮させ、それにより人体をマッサージする。
【０１６９】
このマッサージ機２０１は、上記基本構成に加えて、様々な態様が考えられるが、その他の一例について説明する。図１４は、マッサージ機の主要部のブロック図である。図１４に示す構成は、空気制御手段が各空気袋毎に設けられたエアーポンプＡ及び排気弁２０７を有する場合である。図１４において、マッサージ機２０１の座部２０２と背もたれ部２０３にわたって全部でｎ個の空気袋２０５１，２０５２，…，２０５ｎが設けられ、各空気袋毎にエアーポンプＡ１，Ａ２，…，Ａｎ及び排気弁２０７１，２０７２，…，２０７ｎが設けられ、これらエアーポンプＡと排気弁２０７により空気制御手段が構成される。
【０１７０】
図１４では、各空気袋２０５１，２０５２，…，２０５ｎには、それぞれエアーポンプＡ１，Ａ２，…，Ａｎ及び排気弁２０７１，７２，…，７ｎが対応しているので、例えば空気袋２０５１を膨張させる場合、排気弁２０７１を閉じた状態でエアーポンプＡ１を作動させて空気袋２０５１に送気すればよく、所定圧力になったらエアーポンプＡ１の作動を停止させる。空気袋２０５１を収縮させる場合は、排気弁２０７１を開いて空気袋２０５1 を排気すればよい。
【０１７１】
（マッサージ機の他の構成）
図１５は、マッサージ機２０１の他の構成を示す要部断面図で、ｎ個の空気袋２０５１，２０５2 ，…，２０５n に対応するエアーポンプＡ（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）及び排気弁２０７（２０７１，２０７２，…，２０７ｎ）が座部２０２に配備されている場合である。即ち、空気袋２０５１に対応するエアーポンプＡ１及び排気弁２０７１がＳ１組として、同様に空気袋２０５ｎに対応するエアーポンプＡｎ及び排気弁２０７ｎがＳｎ組として、順に配置されている。この場合、人体の顔（耳）が近接する背もたれ部２０３の上部から、主な騒音源となるエアーポンプＡ及び排気弁２０７が離れているので、使用者にとってエアーポンプＡの駆動音が小さくなる。
【０１７２】
また、エアーポンプＡ及び排気弁２０７を各対応の空気袋２０５に近接して配置することにより、空気袋２０５とエアーポンプＡを接続する流路（例えばチューブ）が短くて済むので、流路の途中での空気圧の減衰が抑制され、エアーポンプＡから空気袋２０５に効率良く送気することができ、空気袋２０５の膨張・収縮の応答性も良くなる。
【０１７３】
図１６は、エアーポンプＡ及び排気弁２０７の具体的な配置例を示すもので、背もたれ
部２０３の背面図（ａ）、背もたれ部２０３の中央縦断面を右側から見た図（ｂ）である。ここでは、エアーポンプＡ及び排気弁２０７は、空気袋２０５の人体接触面側とは反対側（背面側）に配置され、空気袋２０５の後側の上側に対応のエアーポンプＡが、その下側に対応の排気弁２０７が配置されている。この配置の仕方は、背もたれ部２０３に設けられた全ての空気袋２０５について同様である。勿論、座部２０２においても同様に配置すればよい。このようにマッサージ機２０１の奥行方向に配置すると、背もたれ部２０３の人体接触面を広く確保することができ、人体接触面に対する空気袋２０５の配置の自由度が大きくなる。
【０１７４】
本実施例によれば、マッサージ機に設けられている空気袋の膨張・収縮に、従来技術に示したモータやクラッチ等の複雑な機構を必要とせず、回転運動から往復運動に運動方向を変換する部品も必要としないエアーポンプを用いたので、簡易な構成のマッサージ機を提供することができる。また、モータを用いたエアーポンプを採用する場合よりも小型化、軽量化を図ることができる。
【０１７５】
しかも、モータの駆動音がなく、運動方向変換部品もないためエアーポンプの駆動時の騒音を低減することができ、使用者の不快感を少なくすることができる。加えて、モータを駆動するための電流よりも少ない電流で動作が可能となる。
【０１７６】
なお、本発明は、上述の各実施例に限定されるわけではなく、可能な限り変形し、組み合わせて構成しても良いことはいうまでもない。
【０１７７】
また、本発明は、上述の座部や背もたれ部を備えチェアタイプのエアーマッサージ機だけでなく、脚や手のみをマッサージ部位とするエアーマッサージ機にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】実施例１に係るエアーポンプの吸気及び吐出状態を示す断面図である。
【図２】アクチュエータに電圧を印加した際の変形の様子を示す模式図である。
【図３】ＥＰＡＭの構造を説明するための模式図である。
【図４】実施例２に係るエアーポンプの概略断面図である。
【図５】実施例３に係るエアーポンプの概略断面図である。
【図６】実施例４に係るエアーポンプの概略断面図である。
【図７】実施例５、６に係るエアーポンプの概略断面図である。
【図８】実施例７に係るエアーポンプの概略断面図である。
【図９】実施例８に係るエアーポンプの概略断面図である。
【図１０】（ａ）実施例９に係るポンプシステムの概略断面図及び（ｂ）圧力変動によるリップルを説明する図である。
【図１１】実施例１０に係る電子血圧計のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１２】実施例１０に係る電子血圧計の基本動作を示すフローチャートである。
【図１３】実施例１１に係るマッサージ機の基本構成を示す外観斜視図である。
【図１４】実施例１１に係るマッサージ機の構成を示すブロック図である。
【図１５】実施例１１に係るマッサージ機の構成を示す要部断面図である。
【図１６】実施例１１に係るマッサージ機の構成におけるエアーポンプ及び排気弁の配置例を示す（ａ）背もたれ部の背面図、及び（ｂ）背もたれ部の中央縦断面図を右側から見た図である。
【符号の説明】
【０１７９】
１、１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、８２、８３  アクチュエータ
１ａ  ポリマー
１ｂ  電極
１ｃ、６１ｃ、７１ｃ  ポンプ室
２  ハウジング部材
２ａ、６２ａ、７２ａ  吸入部
２ｂ  支持孔
３  ハウジング部材
３ａ、６３ａ、７３ａ  排出部
３ｂ  支持孔
４、６４、７４  逆止弁
５、６５、７５  逆止弁
６、８  バネ
７  可撓性部材
２８  リーフ弁
２９  円筒部
４１ａ  吐出弁
６２  ハウジング部材
７０  吸入口
１０１  流体袋
１０２  カフ
１０４  弁
１０５  圧力センサ
１０７  操作部
１０８  メモリ
１０９  表示部
１１０  電源部
１１１  発振回路
１１２  駆動回路
１１３  弁駆動回路
２０１  マッサージ機
２０２  座部
２０３  背もたれ部
２０５  空気袋
２０７  排気弁
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ  エアーポンプ
Ｘ  電子血圧計
【図１】
2006090189.tif 000003
【図２】
2006090189.tif 000004
【図３】
2006090189.tif 000005
【図４】
2006090189.tif 000006
【図５】
2006090189.tif 000007
【図６】
2006090189.tif 000008
【図７】
2006090189.tif 000009
【図８】
2006090189.tif 000010
【図９】
2006090189.tif 000011
【図１０】
2006090189.tif 000012
【図１１】
2006090189.tif 000013
【図１２】
2006090189.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2006090189.tif 000016
【図１５】
2006090189.tif 000017
【図１６】
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