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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022161316
(43)【公開日】2022-10-21
(54)【発明の名称】ポンプ
(51)【国際特許分類】
F04B 9/04 20060101AFI20221014BHJP
F04B 9/02 20060101ALI20221014BHJP
F04B 13/00 20060101ALI20221014BHJP
【ＦＩ】
F04B9/04 C
F04B9/02 C
F04B13/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021066034
(22)【出願日】2021-04-08
(71)【出願人】
【識別番号】000183233
【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100124039
【弁理士】
【氏名又は名称】立花 顕治
(74)【代理人】
【識別番号】100210251
【弁理士】
【氏名又は名称】大古場 ゆう子
(74)【代理人】
【識別番号】100170542
【弁理士】
【氏名又は名称】桝田 剛
(72)【発明者】
【氏名】長濱 正宗
【テーマコード（参考）】
3H075
【Ｆターム（参考）】
3H075AA01
3H075BB03
3H075CC34
3H075DA03
3H075DA04
3H075DB03
3H075DB24
(57)【要約】
【課題】小型化が容易なピストンポンプを提供する。
【解決手段】ポンプは、シリンダと、カム部材と、凸面部と、ピストン基部と、カム付勢部材と、ピストンとを備える。シリンダは、一端が閉塞されており、軸線に沿って延びるポンプ室と、軸線を中心として互いに１８０度離れて位置し、ポンプ室の内外を連通させる吸入ポート及び吐出ポートとを有する。カム部材は、シリンダの他端側に配置される。カム部材は、軸線に直交する基準面と、軸線を中心とした回転角度が増加するにつれて、基準面からの軸線方向の距離が連続的に増加するカム面とを有する。凸面部は、軸線に対して偏心した位置において、カム面に対面する凸面を有する。ピストン基部は、凸面部と連結される。ピストン基部は、軸線に沿って延び、軸線を中心として回転運動し、これに伴って凸面部がカム面上を運動すると、軸線に沿ってシリンダに対する前進及び後退を繰り返す。カム付勢部材は、凸面部をカム部材に向かって付勢する。ピストンは、ピストン基部と連結され、先端部がポンプ室内に達する。
【選択図】図２
【解決手段】ポンプは、シリンダと、カム部材と、凸面部と、ピストン基部と、カム付勢部材と、ピストンとを備える。シリンダは、一端が閉塞されており、軸線に沿って延びるポンプ室と、軸線を中心として互いに１８０度離れて位置し、ポンプ室の内外を連通させる吸入ポート及び吐出ポートとを有する。カム部材は、シリンダの他端側に配置される。カム部材は、軸線に直交する基準面と、軸線を中心とした回転角度が増加するにつれて、基準面からの軸線方向の距離が連続的に増加するカム面とを有する。凸面部は、軸線に対して偏心した位置において、カム面に対面する凸面を有する。ピストン基部は、凸面部と連結される。ピストン基部は、軸線に沿って延び、軸線を中心として回転運動し、これに伴って凸面部がカム面上を運動すると、軸線に沿ってシリンダに対する前進及び後退を繰り返す。カム付勢部材は、凸面部をカム部材に向かって付勢する。ピストンは、ピストン基部と連結され、先端部がポンプ室内に達する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一端が閉塞されたシリンダであって、軸線に沿って延びるポンプ室と、前記軸線を中心として互いに１８０度離れて位置し、前記ポンプ室の内外を連通させる吸入ポート及び吐出ポートとを有するシリンダと、
前記シリンダの他端側に配置されるカム部材であって、前記軸線に直交する基準面と、前記軸線を中心とした回転角度が増加するにつれて、前記基準面からの前記軸線方向の距離が連続的に増加するカム面とを有するカム部材と、
前記軸線に対して偏心した位置において、前記カム面に対面する凸面を有する凸面部と、
前記凸面部と連結され、前記軸線に沿って延びるピストン基部であって、前記軸線を中心として回転運動し、前記回転運動に伴って前記凸面部が前記カム面上を運動すると、前記軸線に沿って前記シリンダに対する前進及び後退を繰り返すピストン基部と、
前記凸面が前記カム面に接するように、前記凸面部を前記カム部材に向かって付勢するカム付勢部材と、
前記ピストン基部と連結され、前記軸線に沿って延び、先端部が前記ポンプ室内に達するピストンと、
を備え、
前記ピストンの前記先端部は、円柱の外周面の一部である曲面と、前記円柱の一部を前記軸線方向に切り欠いて生じる切欠き面とから構成される外周面を有し、
前記ピストンは、前記ピストン基部の運動に伴って、前記吸入ポート及び前記吐出ポートに前記曲面を対面させつつ最も前進した第１ポジション、前記吸入ポートに前記切欠き面を対面させつつ前記第１ポジションよりも後退した第２ポジション、前記吸入ポート及び前記吐出ポートに前記曲面を対面させつつ最も後退した第３ポジション、及び前記吐出ポートに前記切欠き面を対面させつつ前記第３ポジションよりも前進した第４ポジションの間を移動し、
前記ピストンは、前記第１ポジションから前記第２ポジションを経て前記第３ポジションへと移動する工程において、前記吸入ポートを介して、外部から前記ポンプ室の内壁面と前記先端部の外面とにより画定される空間を漸次拡大することにより当該空間内に流体を流入させ、前記第３ポジションから前記第４ポジションを経て前記第１ポジションへと移動する工程において前記空間を漸次縮小することにより、前記空間内に流入した前記流体を前記吐出ポートを介して外部に吐出する、
ポンプ。
前記シリンダの他端側に配置されるカム部材であって、前記軸線に直交する基準面と、前記軸線を中心とした回転角度が増加するにつれて、前記基準面からの前記軸線方向の距離が連続的に増加するカム面とを有するカム部材と、
前記軸線に対して偏心した位置において、前記カム面に対面する凸面を有する凸面部と、
前記凸面部と連結され、前記軸線に沿って延びるピストン基部であって、前記軸線を中心として回転運動し、前記回転運動に伴って前記凸面部が前記カム面上を運動すると、前記軸線に沿って前記シリンダに対する前進及び後退を繰り返すピストン基部と、
前記凸面が前記カム面に接するように、前記凸面部を前記カム部材に向かって付勢するカム付勢部材と、
前記ピストン基部と連結され、前記軸線に沿って延び、先端部が前記ポンプ室内に達するピストンと、
を備え、
前記ピストンの前記先端部は、円柱の外周面の一部である曲面と、前記円柱の一部を前記軸線方向に切り欠いて生じる切欠き面とから構成される外周面を有し、
前記ピストンは、前記ピストン基部の運動に伴って、前記吸入ポート及び前記吐出ポートに前記曲面を対面させつつ最も前進した第１ポジション、前記吸入ポートに前記切欠き面を対面させつつ前記第１ポジションよりも後退した第２ポジション、前記吸入ポート及び前記吐出ポートに前記曲面を対面させつつ最も後退した第３ポジション、及び前記吐出ポートに前記切欠き面を対面させつつ前記第３ポジションよりも前進した第４ポジションの間を移動し、
前記ピストンは、前記第１ポジションから前記第２ポジションを経て前記第３ポジションへと移動する工程において、前記吸入ポートを介して、外部から前記ポンプ室の内壁面と前記先端部の外面とにより画定される空間を漸次拡大することにより当該空間内に流体を流入させ、前記第３ポジションから前記第４ポジションを経て前記第１ポジションへと移動する工程において前記空間を漸次縮小することにより、前記空間内に流入した前記流体を前記吐出ポートを介して外部に吐出する、
ポンプ。
【請求項2】
前記凸面部は、前記ピストン基部とは別体として構成される球状部材により構成され、前記球状部材は、前記カム面上を回転可能に前記ピストン基部に支持される、
請求項１に記載のポンプ。
請求項１に記載のポンプ。
【請求項3】
前記吐出ポートは、前記吸入ポートよりもわずかに大きい内径を有する、
請求項１又は２に記載のポンプ。
請求項１又は２に記載のポンプ。
【請求項4】
前記吸入ポートは、前記シリンダに取り付けられた第１シール部材によって画定され、
前記吐出ポートは、前記シリンダに取り付けられた第２シール部材によって画定され、
前記ピストンは、前記第１ポジション、前記第２ポジション、前記第３ポジション及び前記第４ポジションを移動する間、前記先端部を前記第１シール部材及び前記第２シール部材の少なくとも一方に密着させ、前記吸入ポート及び前記吐出ポートの少なくとも一方をシールする、
請求項１から３のいずれかに記載のポンプ。
前記吐出ポートは、前記シリンダに取り付けられた第２シール部材によって画定され、
前記ピストンは、前記第１ポジション、前記第２ポジション、前記第３ポジション及び前記第４ポジションを移動する間、前記先端部を前記第１シール部材及び前記第２シール部材の少なくとも一方に密着させ、前記吸入ポート及び前記吐出ポートの少なくとも一方をシールする、
請求項１から３のいずれかに記載のポンプ。
【請求項5】
前記吐出ポートに接続される可撓性の吐出側チューブと、
前記軸線方向に延びる基台を有するとともに、前記シリンダ及び前記ピストン基部を支持する基台部と、
をさらに備え、
前記吐出側チューブは、長手方向の少なくとも一部が前記基台と前記ピストン基部との間に配置され、
前記ピストン基部は、径方向外側に突出する突出部をさらに有し、
前記ピストン基部は、前記ピストンが前記第１ポジションから前記第２ポジションを経て前記第３ポジションに至るまでの所定の位置に位置するとき、前記突出部によって前記吐出側チューブを前記基台に押し付けることにより、前記吐出側チューブを閉塞するように構成される、
請求項１から３のいずれかに記載のポンプ。
前記軸線方向に延びる基台を有するとともに、前記シリンダ及び前記ピストン基部を支持する基台部と、
をさらに備え、
前記吐出側チューブは、長手方向の少なくとも一部が前記基台と前記ピストン基部との間に配置され、
前記ピストン基部は、径方向外側に突出する突出部をさらに有し、
前記ピストン基部は、前記ピストンが前記第１ポジションから前記第２ポジションを経て前記第３ポジションに至るまでの所定の位置に位置するとき、前記突出部によって前記吐出側チューブを前記基台に押し付けることにより、前記吐出側チューブを閉塞するように構成される、
請求項１から３のいずれかに記載のポンプ。
【請求項6】
前記基台部は、前記基台と前記ピストン基部との間に配置される板状の板状部材と、
前記基台と前記板状部材との間に配置され、前記板状部材を前記ピストン基部に向かって付勢する付勢部材と、
をさらに有し、
前記吐出側チューブは、長手方向の少なくとも一部が前記基台と前記板状部材との間に配置され、
前記ピストン基部は、前記ピストンが前記第１ポジションから前記第２ポジションを経て前記第３ポジションに至るまでの所定の位置に位置するとき、前記突出部によって前記板状部材を前記基台に押し付けることにより、前記吐出側チューブを閉塞するように構成される、
請求項５に記載のポンプ。
前記基台と前記板状部材との間に配置され、前記板状部材を前記ピストン基部に向かって付勢する付勢部材と、
をさらに有し、
前記吐出側チューブは、長手方向の少なくとも一部が前記基台と前記板状部材との間に配置され、
前記ピストン基部は、前記ピストンが前記第１ポジションから前記第２ポジションを経て前記第３ポジションに至るまでの所定の位置に位置するとき、前記突出部によって前記板状部材を前記基台に押し付けることにより、前記吐出側チューブを閉塞するように構成される、
請求項５に記載のポンプ。
【請求項7】
前記付勢部材は、弾性を有するとともに、前記吐出側チューブの外周面の少なくとも一部を径方向外側から覆うチューブから構成される、
請求項６に記載のポンプ。
請求項６に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポンプ、特にピストンポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、シリンダ内に往復移動可能に設けたピストンを、その軸線周りに回動させることにより定量の液体を給送するポンプを開示する。シリンダには液体を吸入するための吸入ポートと、液体を吐出するための吐出ポートとが設けられている。ピストンは、一端側の外周面に切り欠き部を有する。ピストンがシリンダ内で回転すると、各ポートに対して切欠き部が偏向する。これにより、定量の液体が吸入ポートを介してシリンダ内の流入室に吸入され、その後、吐出ポートを介して吐出される。ピストンは、他端側に係合ピンを有する。係合ピンは、モータの駆動軸の先端に連結された回転ブロックに嵌め込まれてユニバーサル連結される。この連結は、ピストンの軸線がモータの駆動軸の軸線に対して傾斜するように行われ、これにより、ピストンがモータにより回転駆動されるとともに、シリンダの軸線に沿って往復運動する。
【0003】
特許文献２も、周方向に互いに離間して配置される流体出入口が形成されたシリンダと、シリンダ内に挿入され、駆動源によって回転しつつ往復運動をするピストンとを備える。シリンダの内周面には、カム突起が形成されている。ピストンの外周面には、シリンダの中心軸に対して傾斜しつつ連続して環状となるカム溝が形成されており、シリンダのカム突起がこれに嵌め込まれる。これにより、ピストンがカム突起に案内され、ピストンがシリンダ内で回転運動しつつ往復運動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平１１－１３２１４０号公報
【特許文献2】特開２００６－０６３８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１及び２のように、流体の吸入及び吐出を行うためにピストンがシリンダ内で回転しつつ往復運動するように構成されるポンプでは、シリンダの内径、ピストンの外径、及びピストンの往復距離によって扱う流体の流量が制約される。このため、特に微小な流量での流体の流れを実現するためには、シリンダの内径、ピストンの外径及びピストンの往復距離を流量に合わせて小型化する必要がある。この点、特許文献１のポンプでは、ピストンの係合ピン及び係合ピンを受け入れる回転ブロックをともに小さく構成し、さらにシリンダの軸線とモータの駆動軸の軸線との傾斜角度を微小に調節する必要があり、小型化が容易でない。また、特許文献２のポンプでは、シリンダ及びピストンの一方にカム溝を、他方にカム突起をそれぞれ形成する必要があるため、シリンダの内径及びピストンの外径を小径化するのが容易ではない。
【0006】
本開示は、小型化が容易なピストンポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第１観点に係るポンプは、シリンダと、カム部材と、凸面部と、ピストン基部と、カム付勢部材と、ピストンとを備える。シリンダは、一端が閉塞されており、軸線に沿って延びるポンプ室と、軸線を中心として互いに１８０度離れて位置し、ポンプ室の内外を連通させる吸入ポート及び吐出ポートとを有する。カム部材は、シリンダの他端側に配置される。カム部材は、軸線に直交する基準面と、軸線を中心とした回転角度が増加するにつれて、基準面からの軸線方向の距離が連続的に増加するカム面とを有する。凸面部は、軸線に対して偏心した位置において、カム面に対面する凸面を有する。ピストン基部は、凸面部と連結される。ピストン基部は、軸線に沿って延び、軸線を中心として回転運動し、これに伴って凸面部がカム面上を運動すると、軸線に沿ってシリンダに対する前進及び後退を繰り返す。カム付勢部材は、凸面がカム面に接するように、凸面部をカム部材に向かって付勢する。ピストンは、ピストン基部と連結され、軸線に沿って延び、先端部がポンプ室内に達する。ピストンの先端部は、円柱の外周面の一部である曲面と、円柱の一部を軸線方向に切り欠いて生じる切欠き面とから構成される外周面を有する。ピストンは、ピストン基部の運動に伴って、吸入ポート及び吐出ポートに曲面を対面させつつ最も前進した第１ポジション、吸入ポートに切欠き面を対面させつつ第１ポジションよりも後退した第２ポジション、吸入ポート及び吐出ポートに曲面を対面させつつ最も後退した第３ポジション、及び吐出ポートに切欠き面を対面させつつ第３ポジションよりも前進した第４ポジションの間を移動する。ピストンは、第１ポジションから第２ポジションを経て第３ポジションへと移動する工程において、吸入ポートを介して、外部からポンプ室の内壁面と先端部の外面とにより画定される空間を漸次拡大することにより当該空間内に流体を流入させ、第３ポジションから第４ポジションを経て第１ポジションへと移動する工程において当該空間を漸次縮小することにより、当該空間内に流入した流体を吐出ポートを介して外部に吐出する。
【0008】
第２観点に係るポンプは、第１観点に係るポンプであって、凸面部は、ピストン基部とは別体として構成される球状部材により構成され、球状部材は、カム面上を回転可能にピストン基部に支持される。
【0009】
第３観点に係るポンプは、第１観点または第２観点に係るポンプであって、吐出ポートは、吸入ポートよりもわずかに大きい内径を有する。
【0010】
第４観点に係るポンプは、第１観点から第３観点のいずれかに係るポンプであって、吸入ポートはシリンダに取り付けられた第１シール部材によって画定され、吐出ポートはシリンダに取り付けられた第２シール部材によって画定される。ピストンは、第１ポジション、第２ポジション、第３ポジション及び第４ポジションを移動する間、先端部を第１シール部材及び第２シール部材の少なくとも一方に密着させ、吸入ポート及び吐出ポートの少なくとも一方をシールする。
【0011】
第５観点に係るポンプは、第１観点から第３観点のいずれかに係るポンプであって、吐出ポートに接続される可撓性の吐出側チューブと、軸線方向に延びる基台を有するとともに、前記シリンダ及び前記ピストン基部を支持する基台部とをさらに備える。吐出側チューブは、長手方向の少なくとも一部が基台とピストン基部との間に配置される。ピストン基部は、径方向外側に突出する突出部をさらに有する。ピストン基部は、ピストンが第１ポジションから第２ポジションを経て第３ポジションまでに至るまでの所定の位置に位置するとき、突出部によって吐出側チューブを基台に押し付けることにより、吐出側チューブを閉塞するように構成される。
【0012】
第６観点に係るポンプは、第５観点に係るポンプであって、基台部は、基台とピストン基部との間に配置される板状の板状部材と、基台と板状部材との間に配置され、板状部材をピストン基部に向かって付勢する付勢部材とをさらに有する。吐出側チューブは、長手方向の少なくとも一部が基台と板状部材との間に配置される。ピストン基部は、ピストンが第１ポジションから第２ポジションを経て第３ポジションまでに至るまでの所定の位置に位置するとき、突出部によって板状部材を基台に押し付けることにより、吐出側チューブを閉塞するように構成される。
【0013】
第７観点に係るポンプは、第６観点に係るポンプであって、付勢部材は、弾性を有するとともに、吐出側チューブの外周面の少なくとも一部を径方向外側から覆うチューブから構成される。
【発明の効果】
【0014】
以上の観点によれば、ピストン及びシリンダが簡易な構成であるため、シリンダの内径及びピストンの外径を小径化するのが容易である。また、ピストン基部と連結される凸面部と、カム部材のカム面との接触によってピストンの前進及び後退を含む往復運動が制御されるため、軸線に沿ったピストンの往復運動の距離を小さくすることが容易である。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施形態に係るポンプの平面図。
【図2】ポンプ機構の斜視図。
【図3】カム部材の斜視図。
【図4】ピストン基部及びピストンの斜視図。
【図5A】ポンプ機構の動作を説明する図。
【図5B】ポンプ機構の動作を説明する図。
【図5C】ポンプ機構の動作を説明する図。
【図5D】ポンプ機構の動作を説明する図。
【図6】別の実施形態に係るポンプの斜視図。
【図7】さらに別の実施形態に係るポンプの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るポンプについて説明する。
【0017】
＜１．ポンプの構成＞
図１に、本実施形態に係るポンプ１の平面図を示す。同図に示す通り、ポンプ１は、流体を貯蔵するタンク２と、タンク２の下流側に配置され、タンク２内の流体を吸引し、吐出するポンプ機構３と、ポンプ機構３を動作させるための駆動部４と、駆動部４を駆動するための制御部１０および電力源５とを備える。なお、ここでの説明において、上流及び下流とは、流体の流れに沿って定義されるものとする。ポンプ機構３は、吸入側チューブ６を介してタンク２と接続されている。また、ポンプ機構３は、可撓性の吐出側チューブ７を介して外部に流体を送り出す。ポンプ１は、タンク２、ポンプ機構３、駆動部４、制御部１０、電力源５及び吸入側チューブ６を収容するケーシング８をさらに備える。ポンプ１は、吐出側チューブ７がケーシング８を貫通して、ケーシング８の外部に延びるように構成される。
図１に、本実施形態に係るポンプ１の平面図を示す。同図に示す通り、ポンプ１は、流体を貯蔵するタンク２と、タンク２の下流側に配置され、タンク２内の流体を吸引し、吐出するポンプ機構３と、ポンプ機構３を動作させるための駆動部４と、駆動部４を駆動するための制御部１０および電力源５とを備える。なお、ここでの説明において、上流及び下流とは、流体の流れに沿って定義されるものとする。ポンプ機構３は、吸入側チューブ６を介してタンク２と接続されている。また、ポンプ機構３は、可撓性の吐出側チューブ７を介して外部に流体を送り出す。ポンプ１は、タンク２、ポンプ機構３、駆動部４、制御部１０、電力源５及び吸入側チューブ６を収容するケーシング８をさらに備える。ポンプ１は、吐出側チューブ７がケーシング８を貫通して、ケーシング８の外部に延びるように構成される。
【0018】
なお、ポンプ１は、駆動部４の動きをＯＮ／ＯＦＦするための図示しない操作部をさらに備えてもよい。操作部は、ボタンやスイッチ等から構成され、ユーザの操作を受け付けるように構成されることができる。これにより、ポンプ１は、ユーザの操作により駆動部４をＯＮしてポンプ機構３を動作させたり、駆動部４をＯＦＦしてポンプ機構３の動作を停止させたりするように構成される。
【0019】
これに限定されないが、本実施形態のポンプ１は、持ち運びが可能であり、好ましくは体のどこかに装着することができるウェアラブルな小型又は超小型ポンプであるとともに、微少な流量での流体の流れを実現する。定量的には、ポンプ１は、流量が１００μｌ／ｈ以下に設定される小型ポンプとすることができる。しかし、ポンプ１は、さらに小型であってもよく、その目標流量が５０μｌ／ｈ以下に設定されるものであってもよく、さらに目標流量が１０μｌ／ｈ以下に設定されるものであってもよい。
【0020】
また、これに限定されないが、本実施形態のポンプ１は、液体、特にインスリン等の薬液を搬送の対象とする。そのため、本実施形態では、吐出側チューブ７の先端に針９が接続されており、針９が患者の腕に穿刺されることにより、タンク２内の薬液が患者に投与される。従って、ポンプ１のユーザには、ポンプ１を使用する患者が含まれる。
【0021】
電力源５は、ポンプ機構３を駆動する駆動部４及び駆動部４の動作を制御する制御部１０に接続され、駆動部４及び制御部１０に電力を適宜供給する。制御部および電力源５に用いられる電力源は、これに限定されないが、充電式電池または使い切り電池である。駆動部４は、これに限定されないが、回転軸４０を有するモータである。
【0022】
制御部１０は、マイクロコンピュータであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び不揮発性の記憶装置等から構成される。制御部１０は、ＲＡＭまたは不揮発性の記憶装置に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、ここで説明される動作を実行する。
【0023】
ポンプ１は、これに限定されないが、使用期間が予め定められている、ディスポーザブルなポンプとして構成されることができる。また、タンク２、ポンプ機構３、駆動部４、制御部１０及び電力源５のうち少なくとも１つは、各々がディスポーザブルに構成されてもよい。例えば、ポンプ機構３が駆動部４から取り外し可能に構成され、ポンプ機構３がディスポーザブルである一方で、駆動部４がディスポーザブルでない構成とすることが可能である。
【0024】
＜２．ポンプ機構の構成＞
以下、ポンプ機構３の構成について詳細に説明する。図２は、ポンプ機構３の全体構造を示す斜視図である。同図に示す通り、ポンプ機構３は、基台部８０を介して支持されるとともに、ケーシング８内に位置決めされる。また、基台部８０の後端側には駆動部４が取り付けられる。駆動部４は、軸線Ａ１を中心として回転する回転軸４０を有する。ポンプ機構３は、回転軸４０に接続され、回転軸４０とともに回転する回転ブロック３５を備え、これにより、ポンプ機構３の他の要素に回転軸４０の回転が伝えられる。以下、ポンプ機構３については図２の左側を後端、右側を先端とする。
以下、ポンプ機構３の構成について詳細に説明する。図２は、ポンプ機構３の全体構造を示す斜視図である。同図に示す通り、ポンプ機構３は、基台部８０を介して支持されるとともに、ケーシング８内に位置決めされる。また、基台部８０の後端側には駆動部４が取り付けられる。駆動部４は、軸線Ａ１を中心として回転する回転軸４０を有する。ポンプ機構３は、回転軸４０に接続され、回転軸４０とともに回転する回転ブロック３５を備え、これにより、ポンプ機構３の他の要素に回転軸４０の回転が伝えられる。以下、ポンプ機構３については図２の左側を後端、右側を先端とする。
【0025】
ポンプ機構３は、最も先端側に配置されるシリンダ３０と、シリンダ３０の後端側に配置されるカム部材３１と、カム部材３１に対面する凸面部３２と、凸面部３２と連結されるピストン基部３３と、ピストン基部３３に連結されるピストン３４とをさらに備える。シリンダ３０、カム部材３１、ピストン基部３３、ピストン３４及び回転ブロック３５は、それぞれ軸線Ａ１方向から見て円形を有し、中心軸が軸線Ａ１に一致するように位置決めされる。これにより、ポンプ機構３は、全体としては軸線Ａ１に沿って延びる概ね円柱形の外観形状を有する。以下、各部材について説明する。
【0026】
[シリンダ]
シリンダ３０は、軸線Ａ１に沿って延びる、略円柱形の空間であるポンプ室３００を画定する。シリンダ３０の先端は閉塞されており、これにより、ポンプ室３００も先端が閉塞された空間となる。ポンプ室３００は、その内部で後述するピストン３４の先端部３４０が回転及び往復することにより、タンク２内から流体を吸入し、また吸入した流体を吐出側チューブ７に吐出するための空間を先端部３４０とともに画定する。シリンダ３０は、ポンプ室３００に連通する吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２をさらに有する。吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２は、ポンプ室３００の内外を連通させる断面円形の通路である。吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２は、軸線Ａ１を中心として、周方向に１８０度離れて位置する。吸入ポート３０１には、吸入側チューブ６が接続される。これにより、タンク２とポンプ室３００とが連通する。また、吐出ポート３０２には、吐出側チューブ７が接続される。これにより、ポンプ室３００と、例えば針９とが連通する。
シリンダ３０は、軸線Ａ１に沿って延びる、略円柱形の空間であるポンプ室３００を画定する。シリンダ３０の先端は閉塞されており、これにより、ポンプ室３００も先端が閉塞された空間となる。ポンプ室３００は、その内部で後述するピストン３４の先端部３４０が回転及び往復することにより、タンク２内から流体を吸入し、また吸入した流体を吐出側チューブ７に吐出するための空間を先端部３４０とともに画定する。シリンダ３０は、ポンプ室３００に連通する吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２をさらに有する。吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２は、ポンプ室３００の内外を連通させる断面円形の通路である。吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２は、軸線Ａ１を中心として、周方向に１８０度離れて位置する。吸入ポート３０１には、吸入側チューブ６が接続される。これにより、タンク２とポンプ室３００とが連通する。また、吐出ポート３０２には、吐出側チューブ７が接続される。これにより、ポンプ室３００と、例えば針９とが連通する。
【0027】
本実施形態のシリンダ３０は、吐出ポート３０２の内径が、吸入ポート３０１の内径よりもわずかに大きくなるように構成される。これにより、ピストン３４が後述するような流体の吐出を行う際に、ポンプ室３００内の流体をより確実に吐出側チューブ７に送り出すことができる。
【0028】
[カム部材]
カム部材３１は、シリンダ３０の後端に配置され、後述するピストン基部３３の回転運動を、前進及び後退を含む往復運動に変換するための部材である。図３はカム部材３１の斜視図である。カム部材３１は、平面視円形を有し、中心には後述するピストン３４が貫通するピストン貫通穴３１２が形成される。カム部材３１は、基準面３１０とカム面３１１とを有する。基準面３１０は平らな面であり、カム部材３１は、基準面３１０がシリンダ３０に対面し、軸線Ａ１に直交するように配置される。
カム部材３１は、シリンダ３０の後端に配置され、後述するピストン基部３３の回転運動を、前進及び後退を含む往復運動に変換するための部材である。図３はカム部材３１の斜視図である。カム部材３１は、平面視円形を有し、中心には後述するピストン３４が貫通するピストン貫通穴３１２が形成される。カム部材３１は、基準面３１０とカム面３１１とを有する。基準面３１０は平らな面であり、カム部材３１は、基準面３１０がシリンダ３０に対面し、軸線Ａ１に直交するように配置される。
【0029】
カム面３１１は、基準面３１０の反対側に形成される面であり、軸線Ａ１を中心とした回転角度θが増加するにつれて、基準面３１０からの軸線Ａ１方向の距離が連続的に増加する面である。本実施形態のカム面３１１は、これに限定されないが、ｓｉｎθを含む関数で表される曲面である。カム面３１１は、軸線Ａ１を中心とする距離が一定である場合、θ＝０°の位置で基準面３１０からの距離が最も近くなり、θ＝１８０°の位置で基準面３１０からの距離が最も遠くなる。例えば、軸線Ａ１方向の基準面３１０からの高さをｙとしたとき、ｙ＝ａ＋ｂ×ｓｉｎθ （ａ，ｂともに定数）と任意の回転角度θにおいては径方向の値によらず基準面３１０からの高さが一定といったように表される。
【0030】
[凸面部]
凸面部３２は、カム面３１１に対面し、軸線Ａ１に対して一定の距離だけ偏心した位置にピストン基部３３に連結される。凸面部３２は、凸面３２０を有する部材であり、ピストン基部３３が軸線Ａ１を中心として回転すると、凸面３２０が頂点においてカム面３１１に接しながら、カム面３１１上を滑らかに移動する。凸面３２０は、特に限定されないが、例えば球面の一部を構成する面とすることができる。後述するように、ピストン基部３３は軸線Ａ１に沿って往復可能に支持されており、凸面部３２がカム面３１１上において軸線Ａ１方向に変位するのに連動して、シリンダ３０に対して前進及び後退を繰り返す。
凸面部３２は、カム面３１１に対面し、軸線Ａ１に対して一定の距離だけ偏心した位置にピストン基部３３に連結される。凸面部３２は、凸面３２０を有する部材であり、ピストン基部３３が軸線Ａ１を中心として回転すると、凸面３２０が頂点においてカム面３１１に接しながら、カム面３１１上を滑らかに移動する。凸面３２０は、特に限定されないが、例えば球面の一部を構成する面とすることができる。後述するように、ピストン基部３３は軸線Ａ１に沿って往復可能に支持されており、凸面部３２がカム面３１１上において軸線Ａ１方向に変位するのに連動して、シリンダ３０に対して前進及び後退を繰り返す。
【0031】
凸面部３２は、カム面３１１上を滑らかに移動することが可能であれば、ピストン基部３３と一体的に構成されてもよいし、ピストン基部３３とは別体の部材として構成されてもよい。本実施形態では、凸面部３２はピストン基部３３とは別体として構成される球状部材である。球状部材は、これに限定されないが、典型的には金属、セラミックス等から構成されるベアリング球である。凸面部３２は、ピストン基部３３に形成された円形穴に一部が突出するように埋め込まれ、ピストン基部３３に自転可能に支持される。さらに、円形穴の内部にはコイルバネ等がセットされ、球状部材をカム面３１１に押し付けるようにしてもよい。これにより、凸面部３２は、ピストン基部３３の回転に従動してカム面３１１上を転がりながら移動することができるので、カム面３１１との間の摩擦抵抗がより軽減され、ひいてはポンプ機構３のより滑らかな動作が実現される。
【0032】
[ピストン基部]
図４はピストン基部３３及びこれに連結されるピストン３４の斜視図である。ピストン基部３３は、凸面部３２と連結され、軸線Ａ１に沿って延びる部材である。同図に示すように、ピストン基部３３の後端には断面非円形の差込穴３３０が形成される。差込穴３３０には、回転ブロック３５の図示しない回転軸が差し込まれる。回転軸は、軸線Ａ１を中心軸として延びる軸であり、差込穴３３０の断面形状に対応した非円形の断面形状を有する。これにより、ピストン基部３３は回転ブロック３５を介して駆動部４の回転を伝えられ、軸線Ａ１を中心として回転する。さらに、差込穴３３０の内壁面にはガイド溝３３００が形成される一方、回転ブロック３５の回転軸の外周面には、ガイド溝３３００に嵌まり込む、図示しないリブが形成される。これにより、ピストン基部３３は、ガイド溝３３００とリブとによって案内され、回転ブロック３５の回転に連動して軸線Ａ１周りに回転しつつ、軸線Ａ１に沿って滑らかに往復運動することが可能である。
図４はピストン基部３３及びこれに連結されるピストン３４の斜視図である。ピストン基部３３は、凸面部３２と連結され、軸線Ａ１に沿って延びる部材である。同図に示すように、ピストン基部３３の後端には断面非円形の差込穴３３０が形成される。差込穴３３０には、回転ブロック３５の図示しない回転軸が差し込まれる。回転軸は、軸線Ａ１を中心軸として延びる軸であり、差込穴３３０の断面形状に対応した非円形の断面形状を有する。これにより、ピストン基部３３は回転ブロック３５を介して駆動部４の回転を伝えられ、軸線Ａ１を中心として回転する。さらに、差込穴３３０の内壁面にはガイド溝３３００が形成される一方、回転ブロック３５の回転軸の外周面には、ガイド溝３３００に嵌まり込む、図示しないリブが形成される。これにより、ピストン基部３３は、ガイド溝３３００とリブとによって案内され、回転ブロック３５の回転に連動して軸線Ａ１周りに回転しつつ、軸線Ａ１に沿って滑らかに往復運動することが可能である。
【0033】
ポンプ機構３は、凸面部３２及びピストン基部３３をカム部材３１に向かって付勢するカム付勢部材３６をさらに備える。カム付勢部材３６は、ピストン基部３３の回転角度によらず凸面部３２の凸面３２０がカム面３１１に接した状態を維持するための部材である。本実施形態では、カム付勢部材３６は、ピストン基部３３の外周に巻かれたコイルバネである。カム付勢部材３６により、ピストン基部３３の回転に連動してピストン基部３３が前進及び後退しても、凸面３２０がカム面３１１から離れることが防止される。
【0034】
[ピストン]
ピストン３４は、ピストン基部３３に連結され、ピストン基部３３とともに運動する。本実施形態では、ピストン３４はピストン基部３３と一体的に形成される。ピストン３４は、軸線Ａ１に沿って延び、カム部材３１のピストン貫通穴３１２を貫通して、その先端部３４０がポンプ室３００内に達する。このため、ポンプ機構３はピストンシール部材３７をさらに備える。ピストンシール部材３７は、典型的にはゴムまたは熱可塑エラストマー製のパッキンであり、ピストン３４の外周面と、ポンプ室３００との隙間をシールするようにピストン３４の外周に取り付けられる。
ピストン３４は、ピストン基部３３に連結され、ピストン基部３３とともに運動する。本実施形態では、ピストン３４はピストン基部３３と一体的に形成される。ピストン３４は、軸線Ａ１に沿って延び、カム部材３１のピストン貫通穴３１２を貫通して、その先端部３４０がポンプ室３００内に達する。このため、ポンプ機構３はピストンシール部材３７をさらに備える。ピストンシール部材３７は、典型的にはゴムまたは熱可塑エラストマー製のパッキンであり、ピストン３４の外周面と、ポンプ室３００との隙間をシールするようにピストン３４の外周に取り付けられる。
【0035】
ピストン３４の先端部３４０は、軸線Ａ１を中心軸とする円柱形の一部が、軸線Ａ１方向に沿って切り欠かれて生じる切欠き円柱状を有する。切欠きの態様はこれに限定されないが、本実施形態の先端部３４０は、円柱形の一部を、軸線Ａ１に平行な平面により切断したＤカット円柱とも称される形状を有する。これにより、先端部３４０の外周面は、円柱形の外周面の一部を構成する曲面３４００と、曲面３４００に連続する平坦な切欠き面３４０１とから構成される。円柱形を切り欠く程度は特に限定されず、吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２との内径等に応じて適宜定められてよい。本実施形態の先端部３４０は、軸線Ａ１方向から見たときに、曲面３４００が軸線Ａ１を中心として、約２７０°分を占める。なお、本実施形態のピストン基部３３及びピストン３４は、凸面部３２と切欠き面３４０１との軸線Ａ１を基準とする周方向の位置が一致するように構成される。
【0036】
ピストン３４は、ピストン基部３３の回転及び往復運動に伴って、ポンプ室３００内に貯められる流体の容積を変化させるとともに、吸入ポート３０１を介した流体の吸入及び吐出ポート３０２を介した流体の吐出を制御する。本実施形態のポンプ１は、予め定められた時間周期ごとにピストン３４が１回転し、これに伴って後述する１回の搬送動作が行われるように構成される。より具体的には、ピストン３４が軸線Ａ１周りに１回転する間、予め定められた量の流体がポンプ室３００内に吸入され、またポンプ室３００から吐出される。これにより、ポンプ１は、予め定められた時間周期で、流体を間欠的に吐出する。
【0037】
＜３．ポンプの動作＞
次に、ポンプ１による流体の搬送動作の詳細について説明する。ポンプ１による流体の搬送動作は、例えばユーザの操作により駆動部４がＯＮされると開始し、開始から所定の回数が繰り返されると、自動的に停止する。以下に説明する例では、ピストン基部３３及びピストン３４はポンプ機構３の後端から見て、右回りに回転するものとする。
次に、ポンプ１による流体の搬送動作の詳細について説明する。ポンプ１による流体の搬送動作は、例えばユーザの操作により駆動部４がＯＮされると開始し、開始から所定の回数が繰り返されると、自動的に停止する。以下に説明する例では、ピストン基部３３及びピストン３４はポンプ機構３の後端から見て、右回りに回転するものとする。
【0038】
図５Ａは、凸面部３２がカム面３１１においてθ＝０°の位置にあるときのポンプ機構３の様子を示す。このとき、同図に示すように、ピストン３４はシリンダ３０に対して最も前進し、先端がポンプ室３００の奥に最接近する。先端部３４０の切欠き面３４０１は、吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２との間に位置し、曲面３４００は吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２に対面する。これをピストン３４の第１ポジションと称する。
【0039】
ピストン３４が第１ポジションに位置するとき、ピストン３４の先端とポンプ室３００の奥の壁との隙間はわずかであり、ポンプ室３００の内壁面と先端部３４０の外面とで画定される空間の容積は最も小さい。このため、ポンプ室３００内に流体が残っていると、流体が縮小された空間により高圧になり、吸入ポート３０１側に逆流する可能性がある。しかし、すでに述べたように、吐出ポート３０２の内径が、吸入ポート３０１の内径よりもわずかに大きいため、吸入ポート３０１側よりも吐出ポート３０２側がより低圧となり易い。従って、流体の逆流が抑制されるとともに、ポンプ室３００内の流体をより確実に吐出側チューブ７に送り出すことができる。
【0040】
図５Ａの状態からピストン基部３３がさらに回転すると、ピストン３４はシリンダ３０に対して徐々に後退する。これにより、ポンプ室３００の内壁面と先端部３４０の外面とで画定される空間が漸次拡大する。また、先端部３４０の切欠き面３４０１の少なくとも一部が吸入ポート３０１に対面し始め、拡大した空間の容積に相当する体積の流体が、吸入ポート３０１を介して空間内に流入し始める。
【0041】
図５Ｂは、凸面部３２がカム面３１１においてθ＝９０°の位置にあるときのポンプ機構３の様子を示す。このとき、同図に示すように、ピストン３４は切欠き面３４０１を吸入ポート３０１に対面させつつ、第１ポジションよりもシリンダ３０に対して後退している。一方、曲面３４００は吐出ポート３０２に対面したままである。これをピストン３４の第２ポジションと称する。
【0042】
図５Ｂの状態からピストン基部３３がさらに回転すると、ピストン３４はシリンダ３０に対してさらに後退する。これにより、ポンプ室３００の内壁面と先端部３４０の外面とで画定される空間がさらに拡大し、流体がさらに空間内に流入する。また、切欠き面３４０１が吸入ポート３０１に対面する位置から徐々にずれていく。
【0043】
図５Ｃは、凸面部３２がカム面３１１においてθ＝１８０°の位置にあるときのポンプ機構３の様子を示す。このとき、同図に示すように、ピストン３４はシリンダ３０に対して最も後退し、ポンプ室３００の内壁面と先端部３４０の外面とで画定される空間の容積が最大となる。また、切欠き面３４０１は吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２との間に位置し、曲面３４００は吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２に対面する。これをピストン３４の第３ポジションと称する。ピストン３４が第３ポジションに位置すると、タンク２からの流体の吸入が終了し、空間からの流体の吐出が開始する。
【0044】
図５Ｃの状態からピストン基部３３がさらに回転すると、ピストン３４はシリンダ３０に対して前進し始める。これにより、ポンプ室３００の内壁面と先端部３４０の外面とで画定される空間が漸次縮小する。また、先端部３４０の切欠き面３４０１の少なくとも一部が吐出ポート３０２に対面し始め、縮小した空間の容積に相当する体積の流体が、吐出ポート３０２を介して空間内から吐出され始める。
【0045】
図５Ｄは、凸面部３２がカム面３１１においてθ＝２７０°の位置にあるときのポンプ機構３の様子を示す。このとき、同図に示すように、ピストン３４は切欠き面３４０１を吐出ポート３０２に対面させつつ、第３ポジションよりもシリンダ３０に対して前進している。一方、曲面３４００は吸入ポート３０１に対面したままである。これをピストン３４の第４ポジションと称する。
【0046】
図５Ｄの状態からピストン基部３３がさらに回転すると、ピストン３４はシリンダ３０に対してさらに前進する。これにより、ポンプ室３００の内壁面と先端部３４０の外面とで画定される空間がさらに縮小し、流体がさらに空間内から吐出される。また、切欠き面３４０１が吐出ポート３０２に対面する位置から徐々にずれていく。こうしてピストン３４は第１ポジションに戻る。ピストン３４が第１ポジションに戻ると、流体の吐出が終了し、再び流体の吸引が開始する。
【0047】
以上のように、ピストン３４は、第１ポジションから第４ポジションへと順に移動する。ポンプ１は、ピストン３４が第１ポジションから第２ポジションを経由して第３ポジションに移動するまでの間、ポンプ室３００への吸入が行われ、予め定められた量の流体がポンプ室３００内に流入するように構成される。また、ポンプ１は、ピストン３４が第３ポジションから第４ポジションを経由して第１ポジションに移動するまでの間、ポンプ室３００からの吐出が行われ、予め定められた量の流体が、ポンプ室３００の外へ送り出されるように構成される。
【0048】
＜４．他の実施形態＞
ポンプ１は、ピストン３４の回転及び往復運動により、流体の吸入及び吐出を行うように構成される。このような構成では、ポンプ室３００とピストン３４との間のクリアランスにより、吸入ポート３０１と吐出ポート３０２とが互いに連通する。このため、吸入ポート３０１と吐出ポート３０２との間に流体の圧力差が生じると、ポンプ１のポンピング機能に依存しない流体の吸入もしくは吐出（フリーフロー）が生じる可能性がある。特に、ポンプ１が微小な流量を扱うように構成される場合は、このフリーフローが無視できない影響を生じる恐れがある。また、ポンプ１がウェアラブルポンプとして構成される場合、ポンプ１は様々な姿勢で使用され得るため、吸入ポート３０１と吐出ポート３０２との間の圧力差に影響を及ぼす可能性がある。この観点から、以下では第２実施形態及び第３実施形態に係るポンプ１Ａ及び１Ｂについて説明する。ポンプ１Ａ及び１Ｂは、フリーフローを抑制するための構成を備える。以下、上記実施形態のポンプ１と共通の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
ポンプ１は、ピストン３４の回転及び往復運動により、流体の吸入及び吐出を行うように構成される。このような構成では、ポンプ室３００とピストン３４との間のクリアランスにより、吸入ポート３０１と吐出ポート３０２とが互いに連通する。このため、吸入ポート３０１と吐出ポート３０２との間に流体の圧力差が生じると、ポンプ１のポンピング機能に依存しない流体の吸入もしくは吐出（フリーフロー）が生じる可能性がある。特に、ポンプ１が微小な流量を扱うように構成される場合は、このフリーフローが無視できない影響を生じる恐れがある。また、ポンプ１がウェアラブルポンプとして構成される場合、ポンプ１は様々な姿勢で使用され得るため、吸入ポート３０１と吐出ポート３０２との間の圧力差に影響を及ぼす可能性がある。この観点から、以下では第２実施形態及び第３実施形態に係るポンプ１Ａ及び１Ｂについて説明する。ポンプ１Ａ及び１Ｂは、フリーフローを抑制するための構成を備える。以下、上記実施形態のポンプ１と共通の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
【0049】
[第２実施形態]
図６に、第２実施形態に係るポンプ１Ａに係るポンプ機構３Ａの構成を示す。図６に示すように、ポンプ機構３Ａにおいては、吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２が、シリンダ３０Ａに取り付けられる第１シール部材３０５及び第２シール部材３０６によってそれぞれ画定される。同図に示すように、この例に係るシリンダ３０Ａは、吸入ポート３０１に代わり、ポンプ室３００に連通する吸入通路３０３を画定し、吐出ポート３０２に代わり、ポンプ室３００に連通する吐出通路３０４を画定する。第１シール部材３０５は吸入通路３０３に嵌め込まれて吸入通路３０３の内壁面に密着し、第２シール部材３０６は吐出通路３０４に嵌め込まれて吐出通路３０４の内壁面に密着する。これにより、第１シール部材３０５は吸入ポート３０１を画定し、第２シール部材３０６は吐出ポート３０２を画定する。
図６に、第２実施形態に係るポンプ１Ａに係るポンプ機構３Ａの構成を示す。図６に示すように、ポンプ機構３Ａにおいては、吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２が、シリンダ３０Ａに取り付けられる第１シール部材３０５及び第２シール部材３０６によってそれぞれ画定される。同図に示すように、この例に係るシリンダ３０Ａは、吸入ポート３０１に代わり、ポンプ室３００に連通する吸入通路３０３を画定し、吐出ポート３０２に代わり、ポンプ室３００に連通する吐出通路３０４を画定する。第１シール部材３０５は吸入通路３０３に嵌め込まれて吸入通路３０３の内壁面に密着し、第２シール部材３０６は吐出通路３０４に嵌め込まれて吐出通路３０４の内壁面に密着する。これにより、第１シール部材３０５は吸入ポート３０１を画定し、第２シール部材３０６は吐出ポート３０２を画定する。
【0050】
第１シール部材３０５及び第２シール部材３０６の構成は共通であり、ともにゴムまたは熱可塑性エラストマー等の弾性部材から構成されることができる。以下、第１シール部材３０５の構成について説明するが、同様の説明は第２シール部材３０６にも該当する。第１シール部材３０５は、環状のリップ部３０５０と、リップ部３０５０の基端に連続し、平面状に広がるリップ基部３０５１とを有する。リップ部３０５０の先端部は、ピストン３４の先端部３４０において、切欠き面３４０１の端と、曲面３４００とにフィットする曲面を構成する。これにより、切欠き面３４０１が少なくとも一部において吸入ポート３０１に対面する場合を除き、吸入ポート３０１がピストン３４の先端部３４０によってシールされる。リップ基部３０５１は、シリンダ３０の側面部に形成される凹部に嵌め込まれ、吸入側チューブ６との間をシールする。
【0051】
ピストン３４は、第１ポジションから第２ポジションを経由して第３ポジションに移動するまでの間、先端部３４０を第２シール部材３０６に密着させて吐出ポート３０２をシールする。また、ピストン３４は、第３ポジションから第４ポジションを経由して第１ポジションに移動するまでの間、先端部３４０を第１シール部材３０５に密着させて吸入ポート３０１をシールする。さらに、ピストン３４は、第１ポジション及び第３ポジションに位置するとき、先端部３４０を第１シール部材３０５及び第２シール部材３０６の両方に密着させ、ポンプ室３００自体を閉塞する。つまり、ピストン３４は、第１～第４ポジションを移動する間、先端部３４０を第１シール部材３０５及び第２シール部材３０６の少なくとも一方に密着させ、吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２の少なくとも一方をシールする。
【0052】
なお、ピストン３４は、第３ポジションに位置するとき、先端がリップ部３０５０の最も奥の部分と同じ位置か、それよりも奥に位置するように構成されるため、第３ポジションにおいても吸入ポート３０１及び吐出ポート３０２がシールされ、フリーフローが抑制される。
【0053】
シリンダ３０Ａは、吸入通路３０３の内径と吐出通路３０４の内径とが同一になるよう構成される。しかしながら、シリンダ３０Ａは、第１実施形態に係るシリンダ３０と同様に、吐出通路３０４の内径が吸入通路３０３の内径よりもわずかに大きくなるように構成されてもよく、第１シール部材３０５の寸法及び第２シール部材３０６のサイズも、それぞれ吸入通路３０３と吐出通路３０４のサイズに合わせて構成されてもよい。
【0054】
[第３実施形態]
図７に、第３実施形態に係るポンプ１Ｂの構成を示す。ポンプ１Ｂは、ピストン基部３３及び基台部８０の構成が第１実施形態と異なっている。図７に示すように、基台部８０Ｂは、軸線Ａ１方向に延びる基台８００と、軸線Ａ１方向に延びる平板状の板状部材８０１と、２本のボルト部材８０３，８０３とを有する。板状部材８０１は、両端に２本のボルト部材８０３，８０３が通される貫通孔を有しており、基台８００との間の間隔が可変となるように、ボルト部材８０３，８０３を介して基台８００に固定される。基台部８０Ｂは、基台８００と板状部材８０１との間に配置され、板状部材８０１をピストン基部３３Ｂに向かって付勢する付勢部材８０２をさらに有する。図７に示す例では、付勢部材８０２は、弾性を有するチューブであるが、付勢部材８０２は、基台８００と板状部材８０１との間に配置され、軸線Ａ１に直交するように延びるコイルバネ等であってもよい。
図７に、第３実施形態に係るポンプ１Ｂの構成を示す。ポンプ１Ｂは、ピストン基部３３及び基台部８０の構成が第１実施形態と異なっている。図７に示すように、基台部８０Ｂは、軸線Ａ１方向に延びる基台８００と、軸線Ａ１方向に延びる平板状の板状部材８０１と、２本のボルト部材８０３，８０３とを有する。板状部材８０１は、両端に２本のボルト部材８０３，８０３が通される貫通孔を有しており、基台８００との間の間隔が可変となるように、ボルト部材８０３，８０３を介して基台８００に固定される。基台部８０Ｂは、基台８００と板状部材８０１との間に配置され、板状部材８０１をピストン基部３３Ｂに向かって付勢する付勢部材８０２をさらに有する。図７に示す例では、付勢部材８０２は、弾性を有するチューブであるが、付勢部材８０２は、基台８００と板状部材８０１との間に配置され、軸線Ａ１に直交するように延びるコイルバネ等であってもよい。
【0055】
吐出ポート３０２に接続された吐出側チューブ７は、長手方向の少なくとも一部が基台８００と板状部材８０１との間に配置され、さらに付勢部材８０２のチューブ内を貫通するように配置される。すなわち、付勢部材８０２のチューブは、径方向外側から吐出側チューブ７の外周面の一部を覆うように構成される。ピストン基部３３Ｂは、軸線Ａ１を中心として径方向外側に突出する、凸面状の突出部３３１をさらに有する。突出部３３１は、凸面部３２がカム面３１１においてθ＝１８０°の位置にあるとき、つまり、ピストン３４が第３ポジションに位置するときに、板状部材８０１を基台８００に向かって押圧するように構成される。これにより、ピストン基部３３Ｂは、突出部３３１によって板状部材８０１及び吐出側チューブ７を基台８００に押し付け、吐出側チューブ７を閉塞するように構成される。ピストン基部３３Ｂがさらに回転すると、突出部３３１による押圧力が解除され、付勢部材８０２のチューブは復元力により再び板状部材８０１をピストン基部３３Ｂに向かって付勢する。これにより、吐出側チューブ７の閉塞状態が解除される。
【0056】
この構成によれば、突出部３３１が軸線Ａ１方向に延びる板状部材８０１を介して吐出側チューブ７を押圧するため、軸線Ａ１方向の位置が、突出部３３１と吐出側チューブ７とで異なっていても、吐出側チューブ７により確実に押圧力を加えることができる。また、２本のボルト部材８０３，８０３は、吐出側チューブ７の位置決めを補助する。これにより、突出部３３１が吐出側チューブ７を基台８００に押し付けるときに、吐出側チューブ７が逃げにくくなる。
【0057】
吐出側チューブ７の閉塞状態は、ポンプ１Ｂが吸入を行う間に実現されるが、その他、例えば薬液を搬送する必要がない場合に、ユーザの操作によって実現されるようにしてもよい。これにより、ユーザがポンプ１を装着した状態で体勢を変えたとしても、薬液が必要なくユーザの体に搬送されることが抑制される。
【0058】
＜５．特徴＞
以上の実施形態によれば、ピストン３４とポンプ室３００を画定するシリンダ３０とをともに小型化することが容易となる。また、ピストン３４の往復運動がカム部材３１と凸面部３２との接触によって変換されるため、駆動部４の回転軸４０とピストン３４の中心軸とを同軸にすることができ、ピストン３４の往復距離を小さく設定することが容易となる。これらの点から、ひいてはポンプ機構３及び３Ａの小型化が容易となり、持ち運び性に優れたポンプが提供される。また、ポンプ機構が小型化されることにより、ポンプ１Ｂのように、ポンプ全体としてのコンパクト性を維持しながらフリーフローを抑制するための構成を加えることが可能となる。
以上の実施形態によれば、ピストン３４とポンプ室３００を画定するシリンダ３０とをともに小型化することが容易となる。また、ピストン３４の往復運動がカム部材３１と凸面部３２との接触によって変換されるため、駆動部４の回転軸４０とピストン３４の中心軸とを同軸にすることができ、ピストン３４の往復距離を小さく設定することが容易となる。これらの点から、ひいてはポンプ機構３及び３Ａの小型化が容易となり、持ち運び性に優れたポンプが提供される。また、ポンプ機構が小型化されることにより、ポンプ１Ｂのように、ポンプ全体としてのコンパクト性を維持しながらフリーフローを抑制するための構成を加えることが可能となる。
【0059】
＜６．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。
【0060】
＜６－１＞
カム面３１１は、上記実施形態のような曲面に限定されない。カム面３１１は、例えば、中心軸に沿って延びる円柱を、中心軸に対して傾斜する面で切った時に形成される断面であってもよい。つまり、カム面３１１は、基準面３１０を底面とし、軸線Ａ１を中心とする円柱の外周面上において、基準面３１０から最も遠い上死点と、最遠点から１８０°回転した位置にあり、基準面３１０から最も近い下死点とを滑らかに結ぶ軌道により画定される面であればよい。
カム面３１１は、上記実施形態のような曲面に限定されない。カム面３１１は、例えば、中心軸に沿って延びる円柱を、中心軸に対して傾斜する面で切った時に形成される断面であってもよい。つまり、カム面３１１は、基準面３１０を底面とし、軸線Ａ１を中心とする円柱の外周面上において、基準面３１０から最も遠い上死点と、最遠点から１８０°回転した位置にあり、基準面３１０から最も近い下死点とを滑らかに結ぶ軌道により画定される面であればよい。
【0061】
＜６－２＞
カム部材３１は、シリンダ３０と一体として構成されてもよい。また、カム付勢部材３６は、ピストン基部３３の外周に巻かれていなくてもよく、コイルバネでなくてもよい。つまり、カム付勢部材３６は、凸面３２０とカム面３１１とが接するように凸面部３２を付勢するものであれば、特に限定されない。
カム部材３１は、シリンダ３０と一体として構成されてもよい。また、カム付勢部材３６は、ピストン基部３３の外周に巻かれていなくてもよく、コイルバネでなくてもよい。つまり、カム付勢部材３６は、凸面３２０とカム面３１１とが接するように凸面部３２を付勢するものであれば、特に限定されない。
【0062】
＜６－３＞
ポンプ１、１Ａ及び１Ｂは、特に微小な流量の流体を扱うのに好適であるが、これに限られず、すでに例示した流量の範囲以外の流体を扱うように構成されてもよい。
ポンプ１、１Ａ及び１Ｂは、特に微小な流量の流体を扱うのに好適であるが、これに限られず、すでに例示した流量の範囲以外の流体を扱うように構成されてもよい。
【0063】
＜６－４＞
ポンプ１、１Ａ及び１Ｂは、予め決められた時間周期で駆動部４の回転軸４０が１回転し、流体を間欠的に吐出するように構成された。しかし、ポンプ１、１Ａ及び１Ｂは、予め決められた時間をかけて回転軸４０が１回転するように駆動部４を低速制御し、流体を連続的に吐出するように構成されてもよい。
ポンプ１、１Ａ及び１Ｂは、予め決められた時間周期で駆動部４の回転軸４０が１回転し、流体を間欠的に吐出するように構成された。しかし、ポンプ１、１Ａ及び１Ｂは、予め決められた時間をかけて回転軸４０が１回転するように駆動部４を低速制御し、流体を連続的に吐出するように構成されてもよい。
【0064】
＜６－５＞
第３実施形態に係るポンプ１Ｂは、さらに吸入側チューブ６を閉塞するような構成を備えてもよい。そのような構成は、ポンプ機構の反対側に基台部８０Ｂと同様の基台部を設け、吸入側チューブ６を基台８００と板状部材８０１との間に配置することにより実現することができる。
第３実施形態に係るポンプ１Ｂは、さらに吸入側チューブ６を閉塞するような構成を備えてもよい。そのような構成は、ポンプ機構の反対側に基台部８０Ｂと同様の基台部を設け、吸入側チューブ６を基台８００と板状部材８０１との間に配置することにより実現することができる。
【0065】
＜６－６＞
第３実施形態に係るピストン基部３３Ｂの突出部３３１は、ピストン３４が第３ポジションに位置するときに板状部材８０１を基台８００に向かって押圧し、吐出側チューブ７を閉塞するように構成されていた。つまり、突出部３３１は、軸線Ａ１を基準とする周方向の位置が凸面部３２と同じになるように形成されていた。しかしながら、突出部３３１の形成される周方向の位置は、凸面部３２とずれた位置であってもよく、例えば凸面部３２と１８０°ずれていてもよい。この場合、突出部３３１は、ピストン３４が第１ポジションに位置するときに板状部材８０１を基台８００に向かって押圧し、吐出側チューブ７を閉塞する。このように、突出部３３１は、ポンプ１Ｂが吸入を行う間、つまりピストン３４が第１ポジションから第２ポジションを経て第３ポジションへと至るまでのいずれかの所定の位置で板状部材８０１を押圧し、吐出側チューブ７を閉塞するように構成されることができる。また、この場合もユーザの操作によって吐出側チューブ７の閉塞状態が実現されるようにしてもよい。
第３実施形態に係るピストン基部３３Ｂの突出部３３１は、ピストン３４が第３ポジションに位置するときに板状部材８０１を基台８００に向かって押圧し、吐出側チューブ７を閉塞するように構成されていた。つまり、突出部３３１は、軸線Ａ１を基準とする周方向の位置が凸面部３２と同じになるように形成されていた。しかしながら、突出部３３１の形成される周方向の位置は、凸面部３２とずれた位置であってもよく、例えば凸面部３２と１８０°ずれていてもよい。この場合、突出部３３１は、ピストン３４が第１ポジションに位置するときに板状部材８０１を基台８００に向かって押圧し、吐出側チューブ７を閉塞する。このように、突出部３３１は、ポンプ１Ｂが吸入を行う間、つまりピストン３４が第１ポジションから第２ポジションを経て第３ポジションへと至るまでのいずれかの所定の位置で板状部材８０１を押圧し、吐出側チューブ７を閉塞するように構成されることができる。また、この場合もユーザの操作によって吐出側チューブ７の閉塞状態が実現されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【0066】
１、１Ａ、１Ｂ ポンプ
２ タンク
３、３Ａ ポンプ機構
４ 駆動部
６ 吸入側チューブ
７ 吐出側チューブ
３０ シリンダ
３１ カム部材
３２ 凸面部
３３、３３Ｂ ピストン基部
３４ ピストン
３６ カム付勢部材
３７ ピストンシール部材
８０、８０Ｂ 基台部
３００ ポンプ室
３０１ 吸入ポート
３０２ 吐出ポート
３１０ 基準面
３１１ カム面
３４０ 先端部
３４００ 曲面
３４０１ 切欠き面
Ａ１ 軸線
２ タンク
３、３Ａ ポンプ機構
４ 駆動部
６ 吸入側チューブ
７ 吐出側チューブ
３０ シリンダ
３１ カム部材
３２ 凸面部
３３、３３Ｂ ピストン基部
３４ ピストン
３６ カム付勢部材
３７ ピストンシール部材
８０、８０Ｂ 基台部
３００ ポンプ室
３０１ 吸入ポート
３０２ 吐出ポート
３１０ 基準面
３１１ カム面
３４０ 先端部
３４００ 曲面
３４０１ 切欠き面
Ａ１ 軸線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6】
【図7】
