特許 6394706 バルブ、流体制御装置および血圧計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6394706

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】バルブ、流体制御装置および血圧計

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/0235 20060101AFI20180913BHJP

   A61B 5/0225 20060101ALI20180913BHJP

   F16K 7/17 20060101ALI20180913BHJP

   F16K 31/126 20060101ALI20180913BHJP

   F16K 15/14 20060101ALI20180913BHJP

   F16K 27/02 20060101ALI20180913BHJP

   F16K 11/044 20060101ALI20180913BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/0235

   A61B5/0225 A

   F16K7/17 C

   F16K31/126 Z

   F16K15/14 D

   F16K27/02

   F16K11/044 Z

【請求項の数】5

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2016-555159(P2016-555159)

(86)(22)【出願日】2015年10月5日

(86)【国際出願番号】JP2015078139

(87)【国際公開番号】WO2016063710

(87)【国際公開日】20160428

【審査請求日】2017年2月16日

(31)【優先権主張番号】特願2014-214553(P2014-214553)

(32)【優先日】2014年10月21日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】特許業務法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川村 憲一郎

【審査官】 亀澤 智博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０７７３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１５７３０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−１７３５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０３３９７５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０２ − ５／０３

Ｆ０４Ｂ ４３／００ −４５／１０

Ｆ１６Ｋ ７／００ −１５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１通気孔と、流体を貯蔵する容器と連通する第２通気孔と、第３通気孔と、第１の弁座と、前記第３通気孔の周囲から突出する第２の弁座と、を有する弁筺体と、
開口部を有し、前記弁筺体に固定されているダイヤフラムと、を備え、
前記ダイヤフラムは、前記第１通気孔に連通する第１バルブ室と、前記第２通気孔および前記第３通気孔に連通する第２バルブ室とを前記弁筺体とともに形成し、
前記ダイヤフラムは、前記第１バルブ室の圧力と前記第２バルブ室の圧力とが等しいとき、前記第２の弁座から離間し、与圧をかけた状態で前記開口部の周囲が前記第１の弁座に接触するように配置され、
前記ダイヤフラムは、前記第１バルブ室の圧力が前記第２バルブ室の圧力より高く前記与圧未満になったとき、前記第２の弁座と接触して前記第３通気孔を閉塞し、前記第１バルブ室の圧力が前記与圧以上になったとき、前記第１の弁座から離間する、バルブ。

【請求項2】

前記ダイヤフラムは、前記第１バルブ室の圧力が前記第２バルブ室の圧力以下になったとき、前記第２の弁座から離間して前記第３通気孔を開放し、前記第１の弁座に接触する、請求項１に記載のバルブ。

【請求項3】

前記ダイヤフラムのヤング率をＥとし、前記ダイヤフラムのポアソン比をｖとし、前記ダイヤフラムにおいて前記第１バルブ室の圧力を受ける部分の半径をａとし、前記ダイヤフラムの厚みをｔとし、前記ダイヤフラムの中心軸から前記第３通気孔の外周のうち最も遠い外周点までの距離をｒとし、前記与圧をＰ３とし、前記ダイヤフラムにおける前記外周点軸上の地点から前記第２の弁座までの距離をｙとしたとき、
ｙ＜３／１６×（（１−ｖ^２）／（Ｅ×ｔ^３））×Ｐ３×（ｒ^２−ａ^２）^２の関係を満たす、請求項１又は２に記載のバルブ。

【請求項4】

吐出孔を有するポンプと、
請求項１から３のいずれか１項に記載のバルブと、
前記容器と、を備え、
前記バルブの前記第１通気孔は、前記ポンプの前記吐出孔に接続され、
前記バルブの前記第２通気孔は、前記容器に接続される、流体制御装置。

【請求項5】

請求項４に記載の流体制御装置を備える血圧計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、流体の逆流を防ぐバルブ、当該バルブを備える流体制御装置、および当該流体制御装置を備える血圧計に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１において、バルブを備える流体制御装置が開示されている。

【0003】

図１７は、特許文献１に係る流体制御装置９００の要部の断面図である。流体制御装置９００は、圧電ポンプ１０とバルブ９０１とカフ１０９とを備える。

【0004】

流体制御装置９００は、被検者の血圧を測定する装置である。圧電ポンプ１０の上面がバルブ９０１の底面に接合されることにより、バルブ９０１が圧電ポンプ１０に接続される。そして、バルブ９０１のカフ接続口１０６Ａには、カフ１０９が接続されている。カフ１０９は、空気を貯蔵できる可撓性の容器である。圧電ポンプ１０の詳細は、後述する。

【0005】

バルブ９０１は、図１７に示すように、第１弁筐体９９１と、長方形状の薄膜からなるダイヤフラム９２０と、第２弁筐体９９２とを備えている。

【0006】

第１弁筐体９９１は、圧電ポンプ１０の吐出孔５６に連通する第１通気孔９１０と、圧電ポンプ１０の吐出孔５５に連通する第１通気孔９１１と、ダイヤフラム９２０側へ突出した円柱状の弁座９３８と、を有する。

【0007】

第２弁筐体９９２は、カフ１０９に連通する第２通気孔９１２と、流体制御装置９００外部に連通する第３通気孔９１３と、第３通気孔９１３の周囲からダイヤフラム９２０側へ突出した弁座９３９と、を有する。弁座９３９は中央部に第３通気孔９１３を有する円筒形状である。

【0008】

ダイヤフラム９２０には、弁座９３８に対向する領域の中心部に円形の開口部９２１が設けられている。ダイヤフラム９２０は、ダイヤフラム９２０の一部が弁座９３９を与圧して接触し、ダイヤフラム９２０における開口部９２１の周囲が弁座９３８を与圧して接触するよう、第２弁筐体９９２および第１弁筐体９９１に挟持（固定）されている。

【0009】

これにより、ダイヤフラム９２０は、第２弁筐体９９２及び第１弁筐体９９１内を分割する。ダイヤフラム９２０は、第１通気孔９１１に連通する下バルブ室９３１と、連通路１３５を介して第２通気孔９１２に連通する上バルブ室９３３とを、第２弁筐体９９２及び第１弁筐体９９１とともに構成する。

【0010】

また、ダイヤフラム９２０は、第１通気孔９１０に連通する下バルブ室９３２と、連通路１３５を介して上バルブ室９３３に連通する上バルブ室９３４とを、第２弁筐体９９２及び第１弁筐体９９１とともに構成する。

【0011】

次に、血圧測定時における流体制御装置９００の動作について説明する。

【0012】

図１８は、図１７に示す圧電ポンプ１０が駆動している間における流体制御装置９００の空気の流れを示す説明図である。図１９は、図１７に示す圧電ポンプ１０が駆動を停止した直後における、流体制御装置９００の空気の流れを示す説明図である。図２０は、図１７に示すバルブ９０１に備えられる上バルブ室９３４の圧力変化と下バルブ室９３２の圧力変化とを示す図である。

【0013】

流体制御装置９００は、血圧の測定を開始するとき、まず圧電ポンプ１０を駆動させる。圧電ポンプ１０が駆動すると、まず空気が開口部９２及び吸引孔５２から圧電ポンプ１０内のポンプ室４５に流入する。次に、空気が吐出孔５５、５６から吐出され、バルブ９０１の下バルブ室９３２、９３１の両方に流入する。

【0014】

これにより、排気弁１７０では、下バルブ室９３２の圧力Ｐ２が上バルブ室９３４の圧力Ｐ１より高くなる（図２０参照）。このため、図１８に示すように、ダイヤフラム９２０が第３通気孔９１３をシールして第２通気孔９１２と第３通気孔９１３との連通を遮断する。

【0015】

また、逆止弁１６０では、下バルブ室９３１の圧力Ｐ２が上バルブ室９３３の圧力Ｐ１より高くなる（図２０参照）。このため、ダイヤフラム９２０における開口部９２１の周囲が弁座９３８から離間し、第１通気孔９１１と第２通気孔９１２とが開口部９２１を介して連通する。

【0016】

この結果、空気が圧電ポンプ１０からバルブ９０１の第１通気孔９１１と、開口部９２１と、第２通気孔９１２と、を経由してカフ１０９へ送出され（図６参照）、カフ１０９内の圧力（空気圧）が高まる。

【0017】

次に、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９００の空気の流れを説明する。

【0018】

血圧の測定が終了すると、流体制御装置９００は、圧電ポンプ１０の駆動を停止する。ここで、圧電ポンプ１０の駆動が停止すると、ポンプ室４５と下バルブ室９３１と下バルブ室９３２の空気は、圧電ポンプ１０の吸引孔５２および開口部９２から流体制御装置９００の外部へ速やかに排気される。また、上バルブ室９３３と上バルブ室９３４には、カフ１０９の圧力が第２通気孔９１２から加わる。

【0019】

この結果、逆止弁１６０では、下バルブ室９３２の圧力Ｐ２が上バルブ室９３４の圧力Ｐ１より低下する。ダイヤフラム９２０は、弁座９３８に当接して開口部９２１をシールする。

【0020】

また、排気弁１７０では、下バルブ室９３２の圧力Ｐ２が上バルブ室９３４の圧力Ｐ１より低下する。ダイヤフラム９２０は、弁座９３９から離間して第３通気孔９１３を開放する。

【0021】

即ち、バルブ９０１では、第２通気孔９１２と第３通気孔９１３とが連通路１３５及び上バルブ室９３４を介して連通する。これにより、カフ１０９の空気が第２通気孔９１２、連通路１３５及び上バルブ室９３４を経由して第３通気孔９１３から急速に排気される（図１９参照）。

【0022】

従って、この特許文献１のバルブ９０１によれば、カフ１０９に圧縮空気を充填した後、カフ１０９から空気を急速排気することができる（図２０参照）。これにより、カフ１０９が急速に萎むため、次回の血圧の測定をすぐに開始できる状態となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0023】

【特許文献1】国際公開第２０１３／１５７３０４号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0024】

本願発明者は、特許文献１のバルブ９０１において血圧を測定する際に、より精度を高くするため、以下のような検討を行った。

【0025】

図１７に示すように、ダイヤフラム９２０と弁座９３９とは離れておらず、ダイヤフラム９２０は弁座９３９に接触（与圧）している。そのため、ダイヤフラム９２０が弁座９３９から離間するために、与圧以上の開弁圧Ｐ５が必要になる。

【0026】

よって、図２０に示すように、圧電ポンプ１０が駆動を停止した後、カフ１０９から空気が排気され、上バルブ室９３４の圧力Ｐ１が開弁圧Ｐ５と等しくなったとき、開いていたダイヤフラム９２０が弁座９３９の第３通気孔９１３を閉塞してしまう。

【0027】

すなわち、カフ１０９内の空気が完全に排気される前に（具体的にはカフ１０９内の圧力が大気圧と等しくなる前に）、ダイヤフラム９２０が弁座９３９の第３通気孔９１３を閉塞してしまう。この結果、カフ１０９内および上バルブ室９３４の圧力は開弁圧Ｐ５のまま残る。

【0028】

よって、特許文献１のバルブ９０１では、次回の血圧を測定する際、カフ１０９内に残る圧力分の誤差が生じる。したがって、特許文献１のバルブ９０１では、血圧を測定する際、その誤差を毎回修正する必要がある。

【0029】

本発明の目的は、容器内に圧縮気体を充填でき、容器内の圧力が大気圧になるまで容器内から気体を排気することができるバルブ、流体制御装置、及び血圧計を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0030】

本発明のバルブは、弁筺体と、ダイヤフラムと、を備える。弁筺体は、第１通気孔と、第２通気孔と、第３通気孔と、第１の弁座と、第３通気孔の周囲から突出する第２の弁座と、を有する。

【0031】

ダイヤフラムは、開口部を有し、与圧をかけた状態で開口部の周囲が第１の弁座に接触し、第２の弁座と離間するよう、弁筺体に固定されている。ダイヤフラムは、第１通気孔に連通する第１バルブ室と、第２通気孔および第３通気孔に連通する第２バルブ室とを弁筺体とともに形成する。

【0032】

さらに、ダイヤフラムは、第１バルブ室の圧力が第２バルブ室の圧力より高く与圧未満になったとき、第２の弁座と接触して第３通気孔を閉塞し、第１バルブ室の圧力が与圧以上になったとき、第１の弁座から離間する。

【0033】

この構成では、例えば、バルブの第１通気孔は、ポンプの吐出孔に接続され、バルブの第２通気孔は、容器に接続され、バルブの第３通気孔は、大気開放される。

【0034】

この構成において、ポンプが駆動を開始すると、気体がポンプの吐出孔から第１通気孔を介して第１バルブ室へ流入する。これにより、第１バルブ室の圧力は、徐々に高まって行く。第１バルブ室の圧力は、第２バルブ室の圧力より高く与圧未満になってから、与圧以上になる。

【0035】

そのため、この構成では、ダイヤフラムは、第３通気孔を閉塞した後、第１の弁座から離間する。これにより、第１バルブ室へ流入した気体は、開口部を介して第２バルブ室へ流入し、第２通気孔を介して容器内に流入する。この結果、圧縮気体が容器内に充填される。

【0036】

次に、ポンプが駆動を停止し、第１バルブ室の圧力が第２バルブ室の圧力以下になったとき、ダイヤフラムは、元の状態に戻る。すなわち、ダイヤフラムは、第１の弁座に接触し、第２の弁座と離間する。この結果、容器内に充填された圧縮気体は、第２通気孔および第３通気孔を介して急速に排気される。

【0037】

このとき、ダイヤフラムは、第２の弁座から離間するよう弁筐体に固定されているため、第３通気孔を閉塞しない。すなわち、この構成のバルブは、第２通気孔および第３通気孔が連通した状態を維持する。そのため、この構成のバルブでは、容器内の圧力が大気圧になるまで容器内の気体が完全に排気される。

【0038】

したがって、この構成のバルブによれば、容器内に圧縮気体を充填でき、容器内の圧力が大気圧になるまで容器内から気体を排気することができる。

【0039】

なお、ダイヤフラムのヤング率をＥとし、ダイヤフラムのポアソン比をｖとし、ダイヤフラムにおいて第１バルブ室の圧力を受ける部分の半径をａとし、ダイヤフラムの厚みをｔとし、ダイヤフラムの中心軸から第３通気孔の外周のうち最も遠い外周点までの距離をｒとし、圧力差Ｐがかかった時のダイヤフラムにおける外周点軸上の地点の膨らみ量をｗとしたとき、ｗ＝３／１６×（（１−ｖ^２）／（Ｅ×ｔ^３））×Ｐ×（ｒ^２−ａ^２）^２の関係を満たす。

【0040】

本発明のバルブは、与圧をＰ３とし、ダイヤフラムにおける外周点軸上の地点から第２の弁座までの距離をｙとしたとき、ｙ＜３／１６×（（１−ｖ^２）／（Ｅ×ｔ^３））×Ｐ３×（ｒ^２−ａ^２）^２の関係を満たすことが好ましい。

【0041】

この関係を満たすとき、ダイヤフラムは、第１バルブ室の圧力が第２バルブ室の圧力より高く与圧未満になったとき、第２の弁座と接触して第３通気孔を閉塞し、第１バルブ室の圧力が与圧以上になったとき、第１の弁座から離間する。

【0042】

また、本発明の流体制御装置は、吐出孔を有するポンプと、バルブと、流体を貯蔵する容器と、を備えている。バルブの第１通気孔は、ポンプの吐出孔に接続され、バルブの第２通気孔は、容器に接続される。

【0043】

ここで、ダイヤフラムが第２の弁座から離れる排気時に、ダイヤフラムの振動が排気音として生じる。第２の弁座の開弁圧が高い程（即ちダイヤフラムの張力が高い程）、ダイヤフラムの振動が大きくなり、大きな排気音が生じる。

【0044】

この構成のバルブでは、第２の弁座の開弁圧がゼロである。そのため、この構成のバルブは、排気時の排気音を抑制することができる。

【0045】

また、本発明の血圧計は、本発明の流体制御装置を備える。

【0046】

この構成により、本発明のバルブを備える流体制御装置および血圧計も同様の効果を奏する。

【発明の効果】

【0047】

本発明によれば、容器内に圧縮気体を充填でき、容器内の圧力が大気圧になるまで容器内から気体を排気することができる。

【図面の簡単な説明】

【0048】

【図1】本発明の第１実施形態に係る血圧計装置１００の要部の断面図である。

【図2】図１に示す圧電ポンプ１０の分解斜視図である。

【図3】図１に示すバルブ１０１の分解斜視図である。

【図4】図１に示すバルブ１０１の分解斜視図である。

【図5】図１に示す圧電ポンプ１０が駆動を開始した直後における、血圧計装置１００の空気の流れを示す説明図である。

【図6】図１に示す圧電ポンプ１０が駆動している間における血圧計装置１００の空気の流れを示す説明図である。

【図7】図１に示す圧電ポンプ１０が駆動を停止した直後における、血圧計装置１００の空気の流れを示す説明図である。

【図8】図１に示すバルブ１０１に備えられる上バルブ室１３４の圧力変化と下バルブ室１３２の圧力変化とを示す図である。

【図9】図１に示す圧電ポンプ１０が駆動を停止した直後における、バルブ１０１の上バルブ室１３４の圧力変化と、特許文献１に係るバルブ９０１の上バルブ室９３４の圧力変化とを示す図である。

【図10】図９に示すグラフの一部を拡大した図である。

【図11】本発明の第２実施形態に係る血圧計装置２００の要部の断面図である。

【図12】本発明の第３実施形態に係る血圧計装置３００の要部の断面図である。

【図13】本発明の第４実施形態に係る血圧計装置４００に含まれるバルブ４０１の外観斜視図である。

【図14】図１３に示す第２弁筐体４９２の正面図である。

【図15】図１４に示すＳ−Ｓ線の断面図である。

【図16】図１４に示すＴ−Ｔ線の断面図である。

【図17】特許文献１に係る流体制御装置９００の要部の断面図である。

【図18】図１７に示す圧電ポンプ１０が駆動している間における流体制御装置９００の空気の流れを示す説明図である。

【図19】図１７に示す圧電ポンプ１０が駆動を停止した直後における、流体制御装置９００の空気の流れを示す説明図である。

【図20】図１７に示すバルブ９０１に備えられる上バルブ室９３４の圧力変化と下バルブ室９３２の圧力変化とを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0049】

以下、本発明の第１実施形態に係る血圧計装置１００について説明する。

【0050】

図１は、本発明の第１実施形態に係る血圧計装置１００の要部の断面図である。血圧計装置１００は、圧電ポンプ１０とバルブ１０１とカフ１０９とを備える。血圧計装置１００は、被検者の血圧を測定する装置である。圧電ポンプ１０の上面がバルブ１０１の底面に接合されることにより、バルブ１０１が圧電ポンプ１０に接続されている。

【0051】

バルブ１０１には、カフ１０９の腕帯ゴム管１０９Ａに連通させるカフ接続口１０６Ａが設けられている。カフ１０９の腕帯ゴム管１０９Ａがバルブ１０１のカフ接続口１０６Ａに装着されることにより、血圧計装置１００がカフ１０９に接続される。カフ１０９は、空気を貯蔵できる可撓性の容器である。

【0052】

なお、カフ１０９が本発明の「容器」の一例に相当する。

【0053】

ここで、圧電ポンプ１０とバルブ１０１との構造について詳述する。まず、図１、図２を用いて圧電ポンプ１０の構造について詳述する。

【0054】

図２は、図１に示す圧電ポンプ１０の分解斜視図である。圧電ポンプ１０は、基板９１、可撓板５１、スペーサ５３Ａ、補強板４３、振動板ユニット６０、圧電素子４２、スペーサ５３Ｂ、電極導通用板７０、スペーサ５３Ｃ及び蓋板５４を備え、これらが順に積層された構造を有する。

【0055】

なお、基板９１、可撓板５１、スペーサ５３Ａ、振動板ユニット６０の一部、スペーサ５３Ｂ、電極導通用板７０、スペーサ５３Ｃ及び蓋板５４は、ポンプ筐体８０を構成している。そして、ポンプ筐体８０の内部空間がポンプ室４５に相当する。

【0056】

振動板ユニット６０は、振動板４１、枠板６１、連結部６２及び外部端子６３によって構成される。振動板ユニット６０は、金属板に対して打ち抜き加工を施すことにより形成されている。

【0057】

振動板４１の周囲には枠板６１が設けられている。枠板６１には電気的に接続するための外部端子６３が設けられている。振動板４１は枠板６１に対して連結部６２で連結されている。連結部６２は例えば細い円環状に形成されている。連結部６２は、小さなバネ定数の弾性を持つ弾性構造を有している。

【0058】

したがって振動板４１は二つの連結部６２で枠板６１に対して２点で柔軟に弾性支持されている。そのため、振動板４１の屈曲振動を殆ど妨げない。すなわち、圧電アクチュエータ４０の周辺部が（勿論中心部も）実質的に拘束されていない状態となっている。

【0059】

なお、図２に示した例では、連結部６２が二箇所に設けられているが、三箇所以上に設けられていてもよい。連結部６２は、圧電アクチュエータ４０の振動を妨げるものではないが、圧電アクチュエータ４０の振動に多少の影響を与える。そのため、例えば連結部６２が三箇所に設けられることにより、より自然な支持が可能となり、圧電素子４２の割れを防止することもできる。

【0060】

円板状の振動板４１の上面には圧電素子４２が設けられている。振動板４１の下面には補強板４３が設けられている。振動板４１と圧電素子４２と補強板４３とによって円板状の圧電アクチュエータ４０が構成される。圧電素子４２は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなる。

【0061】

ここで、振動板４１を圧電素子４２および補強板４３よりも線膨張係数の大きな金属板で形成し、接着時に加熱硬化させてもよい。これにより、圧電アクチュエータ４０全体が反ることなく、圧電素子４２に適切な圧縮応力を残留させることができ、圧電素子４２が割れることを防止できる。

【0062】

例えば、振動板４１をリン青銅（Ｃ５２１０）やステンレススチールＳＵＳ３０１など線膨張係数の大きな材料とし、補強板４３を４２ニッケルまたは３６ニッケルまたはステンレススチールＳＵＳ４３０などとするのがよい。

【0063】

なお、振動板４１、圧電素子４２、補強板４３については、上から圧電素子４２、補強板４３、振動板４１の順に配置してもよい。この場合も圧電素子４２に適切な圧縮応力が残留するように、補強板４３、振動板４１を構成する材料を設定にすることで線膨張係数が調整されている。

【0064】

枠板６１の上面には、スペーサ５３Ｂが設けられている。スペーサ５３Ｂは樹脂からなる。スペーサ５３Ｂの厚みは圧電素子４２の厚みと同じか少し厚い。枠板６１は、電極導通用板７０と振動板ユニット６０とを電気的に絶縁する。

【0065】

スペーサ５３Ｂの上面には、電極導通用板７０が設けられている。電極導通用板７０は金属からなる。電極導通用板７０は、ほぼ円形に開口した枠部位７１と、この開口内に突出する内部端子７３と、外部へ突出する外部端子７２とからなる。

【0066】

内部端子７３の先端は圧電素子４２の表面にはんだで接合される。はんだで接合される位置を圧電アクチュエータ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の振動は抑制される。

【0067】

電極導通用板７０の上面には、スペーサ５３Ｃが設けられている。スペーサ５３Ｃは樹脂からなる。スペーサ５３Ｃは圧電素子４２と同程度の厚さを有する。スペーサ５３Ｃは、圧電アクチュエータ４０が振動している時に、内部端子７３のはんだ部分が、蓋板５４に接触しないようにするためのスペーサである。

【0068】

また、圧電素子４２表面が蓋板５４に過度に接近して、空気抵抗により振動振幅が低下することを防止する。そのため、スペーサ５３Ｃの厚みは、圧電素子４２と同程度の厚みであればよい。

【0069】

スペーサ５３Ｃの上面には、蓋板５４が設けられている。蓋板５４には吐出孔５５、５６が設けられている。蓋板５４は、圧電アクチュエータ４０の上部を覆う。

【0070】

一方、振動板ユニット６０の下面には、スペーサ５３Ａが設けられている。即ち、可撓板５１の上面と振動板ユニット６０の下面との間に、スペーサ５３Ａが挿入されている。スペーサ５３Ａは、補強板４３の厚みに数１０μｍ程度加えた厚みを有する。スペーサ５３Ａは、圧電アクチュエータ４０が振動している時に、圧電アクチュエータ４０が、可撓板５１に接触しないようにするためのスペーサである。

【0071】

スペーサ５３Ａの下面には、可撓板５１が設けられている。可撓板５１の中心には吸引孔５２が設けられている。

【0072】

可撓板５１の下面には、基板９１が設けられている。基板９１の中央部には円柱形の開口部９２が形成されている。可撓板５１は、基板９１に固定された固定部５７と、固定部５７より中心側に位置し、開口部９２に面する可動部５８と、を有する。

【0073】

可動部５８は、圧電アクチュエータ４０の振動に伴う空気の圧力変動により、圧電アクチュエータ４０と実質的に同一周波数で振動することができる。可動部５８の固有振動数は、圧電アクチュエータ４０の駆動周波数と同一か、やや低い周波数になるように設計している。

【0074】

可撓板５１の振動位相が圧電アクチュエータ４０の振動位相よりも遅れた（例えば９０°遅れの）振動に設計すれば、可撓板５１と圧電アクチュエータ４０との間の隙間の厚さ変動が実質的に増加する。

【0075】

従って、外部端子６３、７２に交流の駆動電圧が印加されると、圧電アクチュエータ４０が同心円状に屈曲振動する。さらに、圧電アクチュエータ４０の振動に伴って可撓板５１の可動部５８も振動する。

【0076】

これにより、圧電ポンプ１０は、開口部９２及び吸引孔５２を介して空気をポンプ室４５へ吸引する。さらに、圧電ポンプ１０は、ポンプ室４５の空気を吐出孔５５、５６から吐出する。

【0077】

このとき、圧電ポンプ１０では、圧電アクチュエータ４０の周辺部が実質的に固定されていない。そのため、圧電ポンプ１０によれば、圧電アクチュエータ４０の振動に伴う損失が少なく、小型・低背でありながら高い吐出圧力と大きな吐出流量が得られる。

【0078】

次に、図１、図３、図４を用いてバルブ１０１の構造について詳述する。

【0079】

図３、図４は、図１に示すバルブ１０１の分解斜視図である。図３は、当該バルブ１０１を、カフ１０９と接続する上面側から見た分解斜視図であり、図４は、当該バルブ１０１を、圧電ポンプ１０と接合する底面側から見た分解斜視図である。

【0080】

ここで、図３には、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向、およびＸ軸方向を記載している。Ｚ軸方向は、バルブ１０１を構成する部材の積層方向を示している。Ｘ軸方向は、逆止弁１６０、連通路１３５、及び排気弁１７０の配設方向を示している。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向およびＸ軸方向に対して垂直な方向を示している。

【0081】

なお、本発明の「第１バルブ室」の一例が下バルブ室１３１及び下バルブ室１３２に相当する。また、本発明の「第２バルブ室」の一例が上バルブ室１３３及び上バルブ室１３４に相当する。また、本発明の「第１の弁座」の一例が弁座１３８に相当する。また、本発明の「第２の弁座」の一例が弁座１３９に相当する。

【0082】

バルブ１０１は、図１、図３、図４に示すように、第１弁筐体１９１と、長方形状の薄膜からなる第１シール材１５１と、長方形状の薄膜からなるダイヤフラム１２０と、長方形状の薄膜からなる第２シール材１５２と、第２弁筐体１９２とを備え、それらが順に積層された構造を有している。

【0083】

第２弁筐体１９２は、図１、図３、図４に示すように、カフ１０９の内部空間に連通する第２通気孔１１２と、血圧計装置１００外部に連通する第３通気孔１１３と、第３通気孔１１３の周囲からダイヤフラム１２０側へ突出した弁座１３９と、６つの開口部１８２と、を有する。第２弁筐体１９２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。

【0084】

第２弁筐体１９２の６つの開口部１８２は、Ｚ軸方向から平面視して後述する下バルブ室１３１及び下バルブ室１３２よりも周縁側に設けられている。６つの開口部１８２に関して、このうち３つの開口部１８２が、Ｘ軸方向に沿って配設されている。

【0085】

他の３つの開口部１８２は、下バルブ室１３１及び下バルブ室１３２を挟んで先に記述した３つの開口部１８２と反対側に、先に記述した３つの開口部１８２と並列になるようにＸ軸方向に沿って配設されている。

【0086】

第１弁筐体１９１の底面には、図１に示すように、圧電ポンプ１０の上面が接着されている。第１弁筐体１９１は、図１、図３、図４に示すように、圧電ポンプ１０の吐出孔５６に連通する第１通気孔１１０と、圧電ポンプ１０の吐出孔５５に連通する第１通気孔１１１と、ダイヤフラム１２０側へ突出した弁座１３８と、６つの開口部１８２に対向する６つの第１突出部１８０と、を有する。

【0087】

第１弁筐体１９１は、例えば樹脂からなる。弁座１３８は、円柱形状である。第１弁筐体１９１の６つの第１突出部１８０は、Ｚ軸方向から平面視して後述する上バルブ室１３３及び上バルブ室１３４よりも周縁側に設けられている。

【0088】

さらに、第１弁筐体１９１は、Ｚ軸方向から平面視して６つの第１突出部１８０より周縁側に６つの第２突出部１８１を有する。

【0089】

６つの第２突出部１８１は、６つの第１突出部１８０が６つの開口部１８２に嵌め合わされた状態で、Ｚ軸方向から平面視して第２シール材１５２、ダイヤフラム１２０、及び第１シール材１５１よりも周縁側に設けられている。

【0090】

ダイヤフラム１２０には、図１、図３、図４に示すように、弁座１３８に対向する領域の中心部に円形の開口部１２１が設けられている。開口部１２１の直径は、ダイヤフラム１２０に当接する弁座１３８の面の直径よりも小さく設けられている。

【0091】

ダイヤフラム１２０の外周は、第２弁筐体１９２と第１弁筐体１９１のそれぞれの外周より小さい。ダイヤフラム１２０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からなる。

【0092】

ダイヤフラム１２０は、６つの第１突出部１８０が６つの開口部１８２に嵌め合わさることによって、第２シール材１５２および第１シール材１５１を介して第２弁筐体１９２および第１弁筐体１９１に挟持されている。

【0093】

すなわち、ダイヤフラム１２０は、弁座１３９と離間し、ダイヤフラム１２０における開口部１２１の周囲が弁座１３８を与圧して接触するよう、第２弁筐体１９２および第１弁筐体１９１に固定されている。

【0094】

これにより、ダイヤフラム１２０は、Ｚ軸方向から平面視して第２弁筐体１９２における６つの開口部１８２より内側の領域とＺ軸方向から平面視して第１弁筐体１９１における６つの第１突出部１８０より内側の領域とを覆う。

【0095】

また、ダイヤフラム１２０は、第２弁筐体１９２及び第１弁筐体１９１内を分割する。これにより、ダイヤフラム１２０は、第１通気孔１１１に連通する円環状の下バルブ室１３１と、連通路１３５を介して第２通気孔１１２に連通する円柱状の上バルブ室１３３とを、第２弁筐体１９２及び第１弁筐体１９１とともに構成する。

【0096】

また、ダイヤフラム１２０は、第１通気孔１１０に連通する円柱状の下バルブ室１３２と、連通路１３５を介して上バルブ室１３３に連通する円環状の上バルブ室１３４とを、第２弁筐体１９２及び第１弁筐体１９１とともに構成する。

【0097】

また、ダイヤフラム１２０は、逆止弁１６０を、第２弁筐体１９２及び第１弁筐体１９１とともに構成する。また、ダイヤフラム１２０は、排気弁１７０を、第２弁筐体１９２及び第１弁筐体１９１とともに構成する。

【0098】

なお、逆止弁１６０と連通路１３５と排気弁１７０とは、Ｘ軸方向に沿って設けられている。

【0099】

第２シール材１５２には、上バルブ室１３３、連通路１３５及び上バルブ室１３４に面する領域に第２貫通孔１５６Ａ〜１５６Ｃが設けられている。第２貫通孔１５６Ａは、例えば上バルブ室１３３と中心軸を略同じとする円形状である。第２貫通孔１５６Ｂは、例えば上バルブ室１３４と中心軸を略同じとする円形状である。

【0100】

第２貫通孔１５６Ａ、１５６Ｂのそれぞれの直径は例えば６．６ｍｍである。即ち、第２シール材１５２の外周は、第２弁筐体１９２と第１弁筐体１９１のそれぞれの外周より小さい。第２シール材１５２は、例えば両面テープや接着剤からなる。

【0101】

次に、第１シール材１５１には、下バルブ室１３１及び下バルブ室１３２に面する領域に第１貫通孔１５５Ａ〜１５５Ｃが設けられている。第１貫通孔１５５Ａは、例えば下バルブ室１３１と中心軸を略同じとする円形状である。第１貫通孔１５５Ｂは、例えば下バルブ室１３２と中心軸を略同じとする円形状である。

【0102】

第１貫通孔１５５Ａ、１５５Ｂのそれぞれの直径は例えば６．６ｍｍである。即ち、第１シール材１５１の外周は、第２弁筐体１９２と第１弁筐体１９１のそれぞれの外周より小さい。第１シール材１５１は、例えば両面テープや接着剤からなる。

【0103】

第１貫通孔１５５Ａの直径は、弁座１３８の直径よりも大きく、下バルブ室１３１の直径よりも小さい。すなわち、第１貫通孔１５５Ａの外周は、弁座１３８の外周よりも大きく、下バルブ室１３１の外周よりも小さい。

【0104】

同様に、第１貫通孔１５５Ｂの直径は、下バルブ室１３２の直径よりも小さい。すなわち、第１貫通孔１５５Ｂの外周は、下バルブ室１３２の外周よりも小さい。

【0105】

以上より、バルブ１０１では、上バルブ室１３３及び上バルブ室１３４内に第２シール材１５２の一部が位置する。同様に、下バルブ室１３１及び下バルブ室１３２内に第１シール材１５１の一部が位置する。

【0106】

次に、逆止弁１６０は、第１通気孔１１１を備える第１弁筐体１９１の一部と、第２通気孔１１２を備える第２弁筐体１９２の一部と、ダイヤフラム１２０における開口部１２１の周囲と、ダイヤフラム１２０側へ突出する弁座１３８と、によって構成されている。逆止弁１６０は、下バルブ室１３１側から上バルブ室１３３側への流体の流れを許可し、上バルブ室１３３側から下バルブ室１３１側への流体の流れを遮断する。

【0107】

逆止弁１６０では、ダイヤフラム１２０における開口部１２１の周囲が弁座１３８に接触することによる与圧と下バルブ室１３１の圧力と上バルブ室１３３の圧力とによって、ダイヤフラム１２０における開口部１２１の周囲が弁座１３８に対して接触または離間する。

【0108】

次に、排気弁１７０は、第１通気孔１１０を備える第１弁筐体１９１の一部と、第２通気孔１１２及び第３通気孔１１３を備える第２弁筐体１９２の一部と、ダイヤフラム１２０の一部と、第３通気孔１１３の周囲からダイヤフラム１２０側へ突出する弁座１３９と、によって構成されている。

【0109】

排気弁１７０では、下バルブ室１３２と上バルブ室１３４との圧力差によってダイヤフラム１２０の一部が弁座１３９に対して接触または離間する。

【0110】

なお、このバルブ１０１では、図３、図４に示すように、各バルブ室１３１、１３２、１３３、１３４のそれぞれの外形が円形状であるため、ダイヤフラム１２０（特に開口部１２１付近の周囲）に張力が均等にかかる。

【0111】

このため、ダイヤフラム１２０の開口部１２１が弁座１３８、１３９に対して傾いた状態で接触したり、ダイヤフラム１２０の開口部１２１が弁座１３８、１３９に対して水平方向にずれたりすることが抑制される。したがって、このバルブ１０１によれば、それぞれの弁の開閉をより確実に行うことができる。

【0112】

なお、図１に示すように、ダイヤフラム１２０のヤング率をＥとし、ダイヤフラム１２０のポアソン比をｖとし、ダイヤフラム１２０において下バルブ室１３２の圧力を受ける部分の半径をａとし、ダイヤフラム１２０の厚みをｔとし、ダイヤフラム１２０の中心軸Ｃから第３通気孔１１３の外周のうち最も遠い外周点までの距離をｒとし、圧力差Ｐがかかった時のダイヤフラム１２０における前記外周点軸上の地点Ｓの膨らみ量をｗとしたとき、ｗ＝３／１６×（（１−ｖ^２）／（Ｅ×ｔ^３））×Ｐ×（ｒ^２−ａ^２）^２の関係を満たす（参考文献：井上達雄著、『弾性力学の基礎』、日刊工業新聞社、１９７９年３月発行）。

【0113】

このとき、バルブ１０１は、与圧をＰ３とし、ダイヤフラム１２０における前記外周点軸上の地点Ｓから弁座１３９までの距離をｙとしたとき、ｙ＜３／１６×（（１−ｖ^２）／（Ｅ×ｔ^３））×Ｐ３×（ｒ^２−ａ^２）^２の関係を満たす。

【0114】

なお、ダイヤフラム１２０における地点Ｓが弁座１３９に接触することで、第３通気孔１１３は、ダイヤフラム１２０によって完全に閉塞される。

【0115】

ここで、バルブ１０１では、図１に示すように、弁座１３８がダイヤフラム１２０を押し込む長さＡが、ダイヤフラム１２０における前記外周点軸上の地点Ｓから弁座１３９までの長さｙより長い。これにより、バルブ１０１は、ｙ＜３／１６×（（１−ｖ^２）／（Ｅ×ｔ^３））×Ｐ３×（ｒ^２−ａ^２）^２の関係を満たしている。

【0116】

そのため、バルブ１０１は、血圧測定時において、図１、図５〜図７に示す空気の流れ及び図８に示す圧力変化を実現することができる。

【0117】

図５は、図１に示す圧電ポンプ１０が駆動を開始した直後における、血圧計装置１００の空気の流れを示す説明図である。図６は、図１に示す圧電ポンプ１０が駆動している間における血圧計装置１００の空気の流れを示す説明図である。図７は、図１に示す圧電ポンプ１０が駆動を停止した直後における、血圧計装置１００の空気の流れを示す説明図である。図８は、図１に示すバルブ１０１に備えられる上バルブ室１３４の圧力変化と下バルブ室１３２の圧力変化とを示す図である。

【0118】

なお、図８では、血圧の測定を２回行う様子がグラフで示されている。図８のＴaは、圧電ポンプ１０が１回目の駆動を開始してから、下バルブ室１３２の圧力Ｐ２が与圧Ｐ３以上になるまで（すなわち、逆止弁１６０が開くまで）の時間を示している。図８のＴｂは、圧電ポンプ１０が２回目の駆動を開始してから、下バルブ室１３２の圧力Ｐ２が与圧Ｐ３以上になるまで（すなわち、逆止弁１６０が開くまで）の時間を示している。

【0119】

まず、圧電ポンプ１０が駆動を開始した直後における、血圧計装置１００の空気の流れについて、図５、図８を用いて説明する。

【0120】

血圧計装置１００は、血圧の測定を開始するとき、圧電ポンプ１０を駆動する。圧電ポンプ１０が駆動すると、まず空気が開口部９２及び吸引孔５２から圧電ポンプ１０内のポンプ室４５に流入する。次に、空気が吐出孔５５、５６から吐出され、バルブ１０１の下バルブ室１３２及び下バルブ室１３１の両方に流入する。

【0121】

これにより、排気弁１７０では、下バルブ室１３２の圧力Ｐ２が上バルブ室１３４の圧力Ｐ１より高く与圧Ｐ３未満になったとき（詳述すると、下バルブ室１３２の圧力Ｐ２が図８に示す閉弁圧Ｐ４以上与圧Ｐ３未満になったとき）、図５に示すように、ダイヤフラム１２０が弁座１３９に接触する。

【0122】

これにより、排気弁１７０では、ダイヤフラム１２０が第３通気孔１１３を塞ぎ、第２通気孔１１２と第３通気孔１１３とが連通しなくなる。すなわち、排気弁１７０が閉じる。

【0123】

次に、圧電ポンプ１０が駆動している間における血圧計装置１００の空気の流れについて、図６、図８を用いて説明する。

【0124】

排気弁１７０が閉じた後、下バルブ室１３２の圧力Ｐ２が与圧Ｐ３以上になったとき（図８参照）、逆止弁１６０では、図６に示すように、ダイヤフラム１２０における開口部１２１の周囲が弁座１３８から離間する。これにより、第１通気孔１１１と第２通気孔１１２とが開口部１２１を介して連通する。すなわち、逆止弁１６０が開く。

【0125】

この結果、空気が圧電ポンプ１０からバルブ１０１の第１通気孔１１１と、開口部１２１と、第２通気孔１１２と、を経由してカフ１０９へ送出され（図６参照）、カフ１０９内の圧力（空気圧）が高まる。

【0126】

なお、ダイヤフラム１２０は、ダイヤフラム１２０の開口部１２１の周囲が弁座１３８に接触するよう第２弁筐体１９２及び第１弁筐体１９１に固定されている。そして、この弁座１３８は、ダイヤフラム１２０における開口部１２１の周囲を与圧している。

【0127】

これにより、バルブ１０１の第１通気孔１１１を経由して開口部１２１から流出する空気は、圧電ポンプ１０の吐出圧力より若干低い圧力となって、開口部１２１から上バルブ室１３３及び上バルブ室１３４に流入する。一方、下バルブ室１３２には圧電ポンプ１０の吐出圧力が加わる。

【0128】

この結果、バルブ１０１では、図８に示すように、下バルブ室１３２の圧力Ｐ２が上バルブ室１３４の圧力Ｐ１より若干勝り、ダイヤフラム１２０が第３通気孔１１３をシールして開口部１２１を開放した状態が維持される。

【0129】

次に、圧電ポンプ１０が駆動を停止した直後における、血圧計装置１００の空気の流れについて、図７、図８を用いて説明する。

【0130】

血圧の測定が終了すると、血圧計装置１００は、圧電ポンプ１０の駆動を停止する。ここで、圧電ポンプ１０の駆動が停止すると、ポンプ室４５と下バルブ室１３１と下バルブ室１３２の空気は、圧電ポンプ１０の吸引孔５２および開口部９２から血圧計装置１００の外部へ速やかに排気される。また、上バルブ室１３３、１３４には、カフ１０９の圧力が第２通気孔１１２から加わる。

【0131】

この結果、逆止弁１６０では、下バルブ室１３２の圧力Ｐ２が上バルブ室１３４の圧力Ｐ１より低下する。これにより、ダイヤフラム１２０は、弁座１３８に当接して開口部１２１をシールする。

【0132】

また、排気弁１７０では、下バルブ室１３２の圧力Ｐ２が上バルブ室１３４の圧力Ｐ１より低下する。これにより、ダイヤフラム１２０は、弁座１３９から離間して第３通気孔１１３を開放する。

【0133】

即ち、バルブ１０１では、第２通気孔１１２と第３通気孔１１３とが連通路１３５及び上バルブ室１３４を介して連通する。これにより、カフ１０９の空気が第２通気孔１１２、連通路１３５及び上バルブ室１３４を経由して第３通気孔１１３から急速に排気される（図７参照）。これにより、カフ１０９が急速に萎むため、次回の血圧の測定をすぐに開始できる状態となる。

【0134】

このとき、バルブ１０１では、ダイヤフラム１２０は、弁座１３９から離間するよう第２弁筐体１９２および第１弁筐体１９１に固定されているため、第３通気孔１１３を閉塞しない。すなわち、バルブ１０１は、第２通気孔１１２および第３通気孔１１３が連通した状態を維持する。

【0135】

そのため、バルブ１０１では、カフ１０９内の圧力が大気圧になるまでカフ１０９内の空気が完全に排気される。よって、バルブ１０１では、特許文献１のバルブ９０１のように、カフ１０９内に残る圧力分の誤差が生じない。

【0136】

したがって、バルブ１０１によれば、カフ１０９内に圧縮空気を充填でき、カフ１０９内の圧力が大気圧になるまでカフ１０９内から空気を排気することができる。

【0137】

また、ダイヤフラム１２０が弁座１３９から離れる排気時に、ダイヤフラム１２０の振動が排気音として生じる。弁座１３９の開弁圧が高い程（即ちダイヤフラム１２０の張力が高い程）、ダイヤフラム１２０の振動が大きくなり、大きな排気音が生じる。

【0138】

この構成のバルブ１０１では、弁座１３９の開弁圧がゼロである。そのため、この構成のバルブ１０１は、排気時の排気音を抑制することができる。

【0139】

また、バルブ１０１では前述したように、下バルブ室１３１及び下バルブ室１３２内に第１シール材１５１の一部が位置し、上バルブ室１３３及び上バルブ室１３４内に第２シール材１５２の一部が位置する。

【0140】

そのため、第２シール材１５２及び第１シール材１５１は、第２弁筐体１９２、第１弁筐体１９１及びダイヤフラム１２０の接着と、各バルブ室１３１、１３２、１３３、１３４内に存在する異物の捕捉とを行うことができる。

【0141】

したがって、バルブ１０１によれば、例えばバルブ１０１内に異物が混入したとしても、異物による誤動作を抑制することができる。特に排気弁１７０においては、異物による弁座１３９の第３通気孔１１３の閉塞を抑制することができる。

【0142】

また、この実施形態のバルブ１０１を備える血圧計装置１００にも同様の効果を奏する。

【0143】

以下、本発明の第１実施形態に係るバルブ１０１（図１参照）と特許文献１に係るバルブ９０１（図１７参照）とを比較する。

【0144】

なお、バルブ１０１がバルブ９０１と相違する点は主に、ダイヤフラム１２０が、弁座１３９と離間し、ダイヤフラム１２０における開口部１２１の周囲が弁座１３８を与圧して接触するよう、第２弁筐体１９２および第１弁筐体１９１に固定されている点である。

【0145】

詳述すると、バルブ１０１がバルブ９０１と相違する点は、バルブ１０１が、前述したように、ｙ＜３／１６×（（１−ｖ^２）／（Ｅ×ｔ^３））×Ｐ３×（ｒ^２−ａ^２）^２の関係を満たしている点である。

【0146】

図９は、図１に示す圧電ポンプ１０が駆動を停止した直後における、バルブ１０１の上バルブ室１３４の圧力変化と、特許文献１に係るバルブ９０１の上バルブ室９３４の圧力変化とを示す図である。図１０は、図９に示すグラフの一部を拡大した図である。

【0147】

図９、図１０は、容量５０ｃｃのカフ１０９内に圧縮空気を１００ｍｍＨｇまで充填し、圧電ポンプ１０の駆動を停止した直後に、バルブ１０１の上バルブ室１３４の圧力変化と、特許文献１に係るバルブ９０１の上バルブ室９３４の圧力変化とを測定した実験結果を示している。

【0148】

実験により、図１０に示すように、バルブ９０１ではカフ１０９内の圧力が大気圧より高いまま残るのに対し、バルブ１０１では、カフ１０９内の圧力が大気圧になるまでカフ１０９内の空気が完全に排気されることが明らかとなった。

【0149】

以上の結果になった理由は、バルブ９０１では、カフ１０９内の圧力が大気圧と等しくなる前に、ダイヤフラム９２０が弁座９３９の第３通気孔９１３を閉塞してしまうためであると考えられる。

【0150】

これに対して、バルブ１０１では、ダイヤフラム１２０が、弁座１３９から離間するよう第２弁筐体１９２および第１弁筐体１９１に固定されているためであると考えられる。すなわち、バルブ１０１では、ダイヤフラム１２０が、第３通気孔１１３を閉塞せず、第２通気孔１１２および第３通気孔１１３が連通した状態を維持するためであると考えられる。

【0151】

したがって、本実施形態のバルブ１０１によれば、カフ１０９内に圧縮空気を充填でき、カフ１０９内の圧力が大気圧になるまでカフ１０９内から空気を排気することができる。

【0152】

以下、本発明の第２実施形態に係る血圧計装置２００について説明する。

【0153】

図１１は、本発明の第２実施形態に係る血圧計装置２００の要部の断面図である。

【0154】

血圧計装置２００が血圧計装置１００と相違する点は、バルブ２０１が備える第２弁筐体２９２および第１弁筐体２９１である。その他の構成については同じであるため、説明を省略する。

【0155】

バルブ２０１では、上バルブ室２３３の径Ｃより上バルブ室２３４の径Ｄの方が大きく、下バルブ室２３１の径Ｃより下バルブ室２３２の径Ｄの方が大きい。そのため、バルブ２０１では、ダイヤフラム１２０における第３通気孔１１３の中心軸上の地点は、開口部１２１の中心より大きく変位する。

【0156】

この構造により、バルブ２０１は、ｙ＜３／１６×（（１−ｖ^２）／（Ｅ×ｔ^３））×Ｐ３×（ｒ^２−ａ^２）^２の関係を満たしている。そのため、バルブ２０１においても、ダイヤフラム１２０は、下バルブ室２３１、２３２の圧力Ｐ２が上バルブ室２３３、２３４の圧力Ｐ１より高く与圧Ｐ３未満になったとき、弁座１３９と接触して第３通気孔１１３を閉塞し、下バルブ室２３１、２３２の圧力Ｐ２が与圧Ｐ３以上になったとき、弁座１３８から離間する。

【0157】

そして、圧電ポンプ１０が駆動を停止し、下バルブ室２３１、２３２の圧力Ｐ２が上バルブ室２３３、２３４の圧力Ｐ１以下となったとき、ダイヤフラム１２０は、弁座１３９から離間し、弁座１３８に接触する図１１に示す状態に戻る。

【0158】

したがって、バルブ２０１は、バルブ１０１と同様の効果を奏する。また、バルブ２０１を備える血圧計装置２００も、血圧計装置１００と同様の効果を奏する。

【0159】

以下、本発明の第３実施形態に係る血圧計装置３００について説明する。

【0160】

図１２は、本発明の第３実施形態に係る血圧計装置３００の要部の断面図である。

【0161】

血圧計装置３００が血圧計装置１００と相違する点は、バルブ３０１が備える第１弁筐体３９１及び圧電ポンプ３１０である。

【0162】

バルブ３０１の第１弁筐体３９１がバルブ１０１の第１弁筐体１９１と相違する点は、下バルブ室１３２と下バルブ室１３１とを区切る壁部１８５及び第１通気孔１１０（図１、図３参照）を有さない点である。そのため、バルブ３０１では、ダイヤフラム１２０の中心が最も変位する。

【0163】

また、圧電ポンプ３１０も、吐出孔５６を有さない点で圧電ポンプ１０と相違する。

【0164】

以上、その他の構成については同じであるため、説明を省略する。

【0165】

バルブ３０１では、弁座１３９が囲む第３通気孔１１３の中心軸とダイヤフラム１２０の中心軸との距離Ｆは、弁座１３８と接触する開口部１２１の中心軸とダイヤフラム１２０の中心軸との距離Ｅより短い。そのため、バルブ３０１では、ダイヤフラム１２０における第３通気孔１１３の中心軸上の地点は、開口部１２１の中心より大きく変位する。

【0166】

この構造により、バルブ３０１は、ｙ＜３／１６×（（１−ｖ^２）／（Ｅ×ｔ^３））×Ｐ３×（ｒ^２−ａ^２）^２の関係を満たしている。そのため、バルブ３０１においても、ダイヤフラム１２０は、下バルブ室３３１の圧力Ｐ２が上バルブ室１３３、１３４の圧力Ｐ１より高く与圧Ｐ３未満になったとき、弁座１３９と接触して第３通気孔１１３を閉塞し、下バルブ室３３１の圧力Ｐ２が与圧Ｐ３以上になったとき、弁座１３８から離間する。

【0167】

そして、圧電ポンプ３１０が駆動を停止し、下バルブ室３３１の圧力Ｐ２が上バルブ室１３３、１３４の圧力Ｐ１以下となったとき、ダイヤフラム１２０は、弁座１３９から離間し、弁座１３８に接触する図１２に示す状態に戻る。

【0168】

したがって、バルブ３０１は、バルブ１０１と同様の効果を奏する。また、バルブ３０１を備える血圧計装置３００も、血圧計装置１００と同様の効果を奏する。

【0169】

以下、本発明の第４実施形態に係る血圧計装置４００について説明する。

【0170】

図１３は、本発明の第４実施形態に係る血圧計装置４００に含まれるバルブ４０１の外観斜視図である。図１４は、図１３に示す第２弁筐体４９２の正面図である。図１５は、図１４に示すＳ−Ｓ線の断面図である。図１６は、図１４に示すＴ−Ｔ線の断面図である。図１４、図１５の断面においては、バルブ４０１だけでなく、血圧計装置４００全体を示している。

【0171】

血圧計装置４００が血圧計装置１００と相違する点は主に、バルブ４０１が備える第１弁筐体４９１、第２弁筐体４９２、及びダイヤフラム４２０である。

【0172】

バルブ４０１の第１弁筐体４９１がバルブ１０１の第１弁筐体１９１と相違する点は、図１４〜図１６に示すように、下バルブ室１３２と下バルブ室１３１とを区切る壁部１８５及び第１通気孔１１０（図１、図３参照）を有さない点である。そして、第１弁筐体４９１は、第１通気孔４１１を有する。そのため、バルブ４０１では、ダイヤフラム４２０の中心が最も変位する。

【0173】

また、バルブ４０１の第２弁筐体４９２がバルブ１０１の第２弁筐体１９２と相違する点は、図１３、図１４、図１６に示すように、第３通気孔４１３Ａ、４１３Ｂ及び弁座４３９Ａ、４３９Ｂを有する点である。各弁座４３９Ａ、４３９Ｂは、弁座１３９と同じ形状である。各第３通気孔４１３Ａ、４１３Ｂは、第３通気孔１１３と同じ形状である。

【0174】

すなわち、第２弁筐体４９２は、３つの第３通気孔１１３、４１３Ａ、４１３Ｂを有する。各第３通気孔１１３、４１３Ａ、４１３Ｂは、ダイヤフラム４２０の中心軸から等間隔で設けられている。図１６に示すｒは、ダイヤフラム４２０の中心軸から、各第３通気孔１１３、４１３Ａ、４１３Ｂの外周のうち最も遠い外周点までの距離を表す。

【0175】

また、ダイヤフラム４２０がダイヤフラム１２０と相違する点は形状である。ダイヤフラム４２０は円板形状を有する。ダイヤフラム４２０は、第１弁筐体４９１の環状部４９５上に載置され、第１弁筐体４９１及び第２弁筐体４９２に挟持される。

【0176】

すなわち、ダイヤフラム４２０は、弁座１３９、４３９Ａ、４３９Ｂと離間し、ダイヤフラム４２０における開口部１２１の周囲が弁座１３８を与圧して接触するよう、第２弁筐体４９２および第１弁筐体４９１に接着剤で固定されている。

【0177】

これにより、ダイヤフラム４２０は、第１通気孔４１１に連通する下バルブ室４３１と、第２通気孔１１２及び第３通気孔１１３、４１３Ａ、４１３Ｂに連通する上バルブ室４３３とを、第２弁筐体４９２及び第１弁筐体４９１とともに構成する。

【0178】

また、圧電ポンプ３１０も、吐出孔５６を有さない点で圧電ポンプ１０と相違する。

【0179】

以上、その他の構成については同じであるため、説明を省略する。

【0180】

バルブ４０１では、弁座１３８がダイヤフラム４２０を押し込む長さＡが、ダイヤフラム４２０における前記外周点軸上の各地点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３から各弁座１３９、４３９Ａ、４３９Ｂまでの長さｙより長い。この構造により、バルブ４０１は、ｙ＜３／１６×（（１−ｖ^２）／（Ｅ×ｔ^３））×Ｐ３×（ｒ^２−ａ^２）^２の関係を満たしている。

【0181】

そのため、バルブ４０１においても、ダイヤフラム４２０は、下バルブ室４３１の圧力Ｐ２が上バルブ室４３３の圧力Ｐ１より高く与圧Ｐ３未満になったとき、弁座１３９、４３９Ａ、４３９Ｂと接触して第３通気孔１１３、４１３Ａ、４１３Ｂを閉塞し、下バルブ室４３１の圧力Ｐ２が与圧Ｐ３以上になったとき、弁座１３８から離間する。

【0182】

そして、圧電ポンプ３１０が駆動を停止し、下バルブ室４３１の圧力Ｐ２が上バルブ室４３３の圧力Ｐ１以下となったとき、ダイヤフラム４２０は、弁座１３９、４３９Ａ、４３９Ｂから離間し、弁座１３８に接触する図１５、図１６に示す状態に戻る。

【0183】

したがって、バルブ４０１は、バルブ１０１と同様の効果を奏する。さらに、第２弁筐体４９２が複数の第３通気孔１１３、４１３Ａ、４１３Ｂを有するため、バルブ４０１は、バルブ１０１より排気時間を短縮できる。

【0184】

また、バルブ４０１を備える血圧計装置４００も、同様の効果を奏する。

【0185】

《その他の実施形態》
なお、前述の実施形態では流体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、空気以外の気体であっても適用できる。

【0186】

また、前述の実施形態では流体制御装置の一例として血圧計装置を示したが、これに限るものではない。血圧計装置以外の流体制御装置においてカフ以外の容器に気体を充填してもよい。

【0187】

また、前述の実施形態におけるポンプは、ユニモルフ型で屈曲振動するアクチュエータ４０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。

【0188】

また、前述の実施形態における血圧計装置は、圧電素子４２の伸縮によって駆動する圧電ポンプ１０を備えているが、これに限るものではない。例えば、電磁誘導により駆動する電磁ポンプを備えてもよい。

【0189】

また、前述の実施形態において、圧電素子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。

【0190】

また、前述の実施形態のバルブ１０１は、第１貫通孔１５５Ａの外周が下バルブ室１３１の外周よりも小さく、第１貫通孔１５５Ｂの外周が下バルブ室１３２の外周よりも小さい第１シール材１５１を有しているが（図１参照）、これに限るものではない。例えば、第１貫通孔１５５Ａの外周が下バルブ室１３１の外周と等しく、第１貫通孔１５５Ｂの外周が下バルブ室１３２の外周と等しい第１シール材を有していてもよい。

【0191】

同様に、前述の実施形態のバルブ１０１は、第２貫通孔１５６Ａの外周が上バルブ室１３３の外周よりも小さく、第２貫通孔１５６Ｂの外周が上バルブ室１３４の外周よりも小さい第２シール材１５２を有しているが（図１参照）、これに限るものではない。例えば、第２貫通孔１５６Ａの外周が上バルブ室１３３の外周と等しく、第２貫通孔１５６Ｂの外周が上バルブ室１３４の外周と等しい第２シール材を有していてもよい。

【0192】

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】

【0193】

１０…圧電ポンプ
４０…圧電アクチュエータ
４１…振動板
４２…圧電素子
４３…補強板
４５…ポンプ室
５１…可撓板
５２…吸引孔
５３Ａ〜Ｃ…スペーサ
５４…蓋板
５５…吐出孔
５６…吐出孔
５７…固定部
５８…可動部
６０…振動板ユニット
６１…枠板
６２…連結部
６３…外部端子
７０…電極導通用板
７１…枠部位
７２…外部端子
７３…内部端子
８０…ポンプ筐体
９１…基板
９２…開口部
１００…血圧計装置
１０１…バルブ
１０６Ａ…カフ接続口
１０９…カフ
１０９Ａ…腕帯ゴム管
１１０、１１１…第１通気孔
１１２…第２通気孔
１１３…第３通気孔
１２０…ダイヤフラム
１２１…開口部
１３１、１３２…下バルブ室
１３３、１３４…上バルブ室
１３５…連通路
１３８、１３９…弁座
１５１…第１シール材
１５２…第２シール材
１５５Ａ〜Ｃ…第１貫通孔
１５６Ａ〜Ｃ…第２貫通孔
１６０…逆止弁
１７０…排気弁
１８０…第１突出部
１８１…第２突出部
１８２…開口部
１８５…壁部
１９１…第１弁筐体
１９２…第２弁筐体
２００…血圧計装置
２０１…バルブ
２３１、２３２…下バルブ室
２３３、２３４…下バルブ室
２９１…第１弁筐体
２９２…第２弁筐体
３００…血圧計装置
３０１…バルブ
３１０…圧電ポンプ
３９１…第１弁筐体
４００…血圧計装置
４０１…バルブ
４１１…第１通気孔
４１３Ａ、４１３Ｂ…第３通気孔
４２０…ダイヤフラム
４３１…下バルブ室
４３３…下バルブ室
４３９Ａ、４３９Ｂ…弁座
４９１…第１弁筐体
４９２…第２弁筐体
９００…流体制御装置
９０１…バルブ
９１０、９１１…第１通気孔
９１２…第２通気孔
９１３…第３通気孔
９２０…ダイヤフラム
９２１…開口部
９３１、９３２…下バルブ室
９３３、９３４…上バルブ室
９３８、９３９…弁座
９９１…第１弁筐体
９９２…第２弁筐体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】