(57)【要約】  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。
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
ポンプは、空気の吸引孔と空気の吐出孔とを有している。【０００４】
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。【０００５】
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。【０００６】
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。【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５１８５４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。【００１４】
（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。【００１５】
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。【００１６】
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。【００１７】
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。【００１８】
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。【００１９】
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。【００２０】
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。【００２１】
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。【００２２】
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。【００２３】
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。【００２４】
（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。【００２５】
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。【００２６】
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。【００２７】
（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。【００２８】
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。【００２９】
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。【００３０】
（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。【００３１】
（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。【００３２】
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。【００３３】
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。【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
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。【００３７】
（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。【００３８】
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。【００３９】
（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。【００４０】
（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。【００４１】
（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。【００４２】
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。【００４３】
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。【００４４】
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。【００４５】
（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。【００４６】
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。【００４７】
（１１）吸入器は、吸入口から母乳を吸入することが好ましい。【００４８】
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。【００４９】
（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。【００５０】
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。
【発明の効果】
【００５１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】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２】図１に示すバルブ１０１の外観斜視図である。
【図３】図１に示すバルブ１０１の側面図である。
【図４】図１に示すバルブ１０１の分解斜視図である。
【図５】図１に示すバルブ１０１の分解斜視図である。
【図６】図１に示す圧電ポンプ１０の外観斜視図である。
【図７】図６に示す圧電ポンプ１０の分解斜視図である。
【図８】図６に示す圧電ポンプ１０のＳ−Ｓ線の断面図である。
【図９】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。
【図１０】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１１】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１２】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】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】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】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】図１８に示すバルブ３０１の断面図である。
【図２０】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２１】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。
【図２２】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。
【図２３】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。
【図２４】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。
【図２５】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。
【図２６】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。
【図２７】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。
【図２８】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。
【図２９】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。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
次に、流体制御装置１００の空気の流れについて説明する。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
【表１】
2016104673.tif 000003
【０１２４】
【表２】
2016104673.tif 000004
【０１２５】
【表３】
2016104673.tif 000005
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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+ｖ１２／２ =ｐ２／ρ+ｖ２２／２」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・ｖ１２／２=ρ・（ｑ１／ｓ１）２／２」を求めることができる。
【０１３１】
なお、ｓ１に比べ、十分に広いところではｖ２≒０と考えてよい。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
次に、流体制御装置２００の空気の流れについて説明する。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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）。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
《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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【符号の説明】
【０２４８】
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
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月12日(2017.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項１０】
前記第１領域は第３下バルブ室を、前記第２領域は第３上バルブ室を、備え、
前記第３下バルブ室に面する前記弁体の部分の面積をＳ１、前記第３下バルブ室の圧力をＰ１、前記第３上バルブ室に面する前記弁体の部分の面積をＳ２、前記第３上バルブ室の圧力をＰ２、前記第３通気孔に面する前記弁体の部分の面積をＳ３、前記第３通気孔の圧力をＰ３、としたとき、
Ｓ１×（Ｐ１−Ｐ２）＞Ｓ３×（Ｐ３−Ｐ１）の関係を満たす場合、前記可動部は前記弁座に接触し、
Ｓ１×（Ｐ１−Ｐ２）≦Ｓ３×（Ｐ３−Ｐ１）の関係を満たす場合、前記可動部は前記弁座から離間する請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項９のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０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。
【請求項１２】
前記吸入器は、前記吸入口から母乳を吸入する、請求項１１に記載の流体制御装置。
【請求項１３】
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１１に記載の流体制御装置。
【国際調査報告】
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