(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】P2023183497
(43)【公開日】2023-12-28
(54)【発明の名称】ポンプ装置
(51)【国際特許分類】
F04B 43/12 20060101AFI20231221BHJP
F04B 43/10 20060101ALI20231221BHJP
【ＦＩ】
F04B43/12 T
F04B43/10
F04B43/12 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022097042
(22)【出願日】2022-06-16
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （刊行物１） 第２２回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会の講演論文集（令和３年１２月１６日発行）１Ｃ５－０５ｐｐ．３７９－３８１にて公開 （刊行物２） ２０２２ ＩＥＥＥ／ＳＩＣＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ（ＳＩＩ），２０２２．ｐｐ．６５－７０．（２０２２年 ＩＥＥＥ／ＳＩＣＥ システムインテグレーション国際シンポジウム）の講演論文集（令和４年１月９日発行）ｐｐ．６５－７０．にて公開
(71)【出願人】
【識別番号】599011687
【氏名又は名称】学校法人 中央大学
(74)【代理人】
【識別番号】100141243
【弁理士】
【氏名又は名称】宮園 靖夫
(72)【発明者】
【氏名】中村 太郎
(72)【発明者】
【氏名】奥井 学
(72)【発明者】
【氏名】西濱 里英
(72)【発明者】
【氏名】松井 大育
(72)【発明者】
【氏名】押野 紗菜
(72)【発明者】
【氏名】寺山 伊織
【テーマコード（参考）】
3H077
【Ｆターム（参考）】
3H077AA00
3H077BB10
3H077CC03
3H077CC08
3H077CC10
3H077CC18
3H077DD14
3H077EE01
3H077EE15
3H077FF07
3H077FF34
3H077FF45
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ポンプユニットの動作を、生体の腸管の運動生成メカニズムを規範とし、搬送物の物性に応じた搬送動作等を可能とするポンプ装置を提供する。
【解決手段】外筒と、外筒の内周面に沿って設けられた内筒と、内筒と外筒との間に作動媒体を供給するための流体室とを有し、流体室への作動媒体の供給により内筒が半径方向内側に膨張し、作動媒体の排出により内筒が膨張前の状態に収縮するポンプユニット１０を複数連結して構成されたポンプ部と、ポンプ部を構成する各ポンプユニットの流体室への作動媒体の供給及び排出を制御し、各ポンプユニットの膨張・収縮を個別に制御する制御装置とを備えたポンプ装置であって、制御装置は、各ポンプユニットが膨張・収縮を繰り返す動作中にいずれかのポンプユニットが搬送物を検出したときに、少なくとも搬送物を検出したポンプユニットに隣接するポンプユニットを協働させて所定の動作をさせる。
【選択図】図２
【解決手段】外筒と、外筒の内周面に沿って設けられた内筒と、内筒と外筒との間に作動媒体を供給するための流体室とを有し、流体室への作動媒体の供給により内筒が半径方向内側に膨張し、作動媒体の排出により内筒が膨張前の状態に収縮するポンプユニット１０を複数連結して構成されたポンプ部と、ポンプ部を構成する各ポンプユニットの流体室への作動媒体の供給及び排出を制御し、各ポンプユニットの膨張・収縮を個別に制御する制御装置とを備えたポンプ装置であって、制御装置は、各ポンプユニットが膨張・収縮を繰り返す動作中にいずれかのポンプユニットが搬送物を検出したときに、少なくとも搬送物を検出したポンプユニットに隣接するポンプユニットを協働させて所定の動作をさせる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外筒と、
前記外筒の内周面に沿って設けられた内筒と、
前記内筒と前記外筒との間に作動媒体を供給するための流体室とを有し、前記流体室への作動媒体の供給により前記内筒が半径方向内側に膨張し、作動媒体の排出により前記内筒が膨張前の状態に収縮するポンプユニットを複数連結して構成されたポンプ部と、
前記ポンプ部を構成する各ポンプユニットの前記流体室への作動媒体の供給及び排出を制御し、各ポンプユニットの膨張・収縮を個別に制御する制御装置と、
を備えたポンプ装置であって、
前記制御装置は、各ポンプユニットが膨張・収縮を繰り返す動作中にいずれかのポンプユニットが搬送物を検出したときに、少なくとも搬送物を検出したポンプユニットに隣接するポンプユニットを協働させて所定の動作をさせることを特徴とするポンプ装置。
前記外筒の内周面に沿って設けられた内筒と、
前記内筒と前記外筒との間に作動媒体を供給するための流体室とを有し、前記流体室への作動媒体の供給により前記内筒が半径方向内側に膨張し、作動媒体の排出により前記内筒が膨張前の状態に収縮するポンプユニットを複数連結して構成されたポンプ部と、
前記ポンプ部を構成する各ポンプユニットの前記流体室への作動媒体の供給及び排出を制御し、各ポンプユニットの膨張・収縮を個別に制御する制御装置と、
を備えたポンプ装置であって、
前記制御装置は、各ポンプユニットが膨張・収縮を繰り返す動作中にいずれかのポンプユニットが搬送物を検出したときに、少なくとも搬送物を検出したポンプユニットに隣接するポンプユニットを協働させて所定の動作をさせることを特徴とするポンプ装置。
【請求項2】
前記制御装置は、
各ポンプユニットを非協働の状態で膨張・収縮を繰り返すランダム動作モードと、
前記ランダム動作モードの動作中にいずれかのポンプユニットが搬送物を検出したときに、少なくとも搬送物を検出したポンプユニットに隣接するポンプユニットのランダム動作モードを解除し、前記ランダム動作モードが解除されたポンプユニットを協働させて所定の動作をさせる協働動作モードと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
各ポンプユニットを非協働の状態で膨張・収縮を繰り返すランダム動作モードと、
前記ランダム動作モードの動作中にいずれかのポンプユニットが搬送物を検出したときに、少なくとも搬送物を検出したポンプユニットに隣接するポンプユニットのランダム動作モードを解除し、前記ランダム動作モードが解除されたポンプユニットを協働させて所定の動作をさせる協働動作モードと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項3】
前記搬送物の検出は、ポンプユニットの前記内筒内に搬送物がないときの前記内筒の膨張状態に基づいてなされることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項4】
前記協働動作モードは、ランダム動作モードが解除されたポンプユニットの間で搬送方向に搬送物を搬送する搬送モードを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポンプ装置。
【請求項5】
前記協働動作モードは、ランダム動作モードが解除されたポンプユニットの間で搬送物を搬送方向上流側や下流側に移動させて搬送物を混錬する混錬モードを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポンプ装置に関し、特に、外筒と内筒との間に加圧用媒体を供給し、内筒を膨張可能とされたポンプユニットを連結し、ポンプユニットの内筒を順次膨張させることで内筒の内周側を搬送路として構成されたポンプ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、特許文献１に示すように、二重管構造となるように、円筒状の外筒内に内筒を設け、外筒と内筒との間に形成された環状のチャンバー内に、空気等の流体を供給することにより、内筒を径方向内側に向けて膨張可能とし、内筒の膨張に伴う内筒内の容積を変化可能に構成されたポンプユニットを複数連結して搬送物を搬送する搬送装置が知られている。そして、連結されたポンプユニットの内筒を、例えば、人の腸における蠕動運動を模した所定の駆動パターンで順に膨張させることにより、搬送物の搬送を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－１７４１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
駆動パターンは、連結されたポンプユニットがあらかじめ決められた動作を繰り返すように制御装置に入力されたものである。このため、一定の物性を有する搬送物が連続的に供給される場合には問題がないが、搬送物の物性が変化する場合や搬送物が間欠的に供給される場合にはうまく搬送することができない場合がある。
例えば、生体の腸では、消化物が腸内に進入したことによる刺激に応じて蠕動運動を開始するとともに、その消化物の内容によって蠕動運動を変化させている。
例えば、生体の腸では、消化物が腸内に進入したことによる刺激に応じて蠕動運動を開始するとともに、その消化物の内容によって蠕動運動を変化させている。
【0005】
そこで、本発明では、外筒及び内筒を備え、該外筒と内筒との間に加圧用媒体を供給して内筒を求心方向に膨張させて搬送物を搬送するポンプユニットの動作を、生体の腸管の運動生成メカニズムを規範とし、搬送物の物性に応じた搬送動作等を可能とするポンプ装置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】
【0006】
上記課題を解決するためのポンプ装置の構成として外筒と、外筒の内周面に沿って設けられた内筒と、内筒と外筒との間に作動媒体を供給するための流体室とを有し、前記流体室への作動媒体の供給により内筒が半径方向内側に膨張し、作動媒体の排出により内筒が膨張前の状態に収縮するポンプユニットを複数連結して構成されたポンプ部と、ポンプ部を構成する各ポンプユニットの流体室への作動媒体の供給及び排出を制御し、各ポンプユニットの膨張・収縮を個別に制御する制御装置と、を備えたポンプ装置であって、前記制御装置は、各ポンプユニットが膨張・収縮を繰り返す動作中にいずれかのポンプユニットが搬送物を検出したときに、少なくとも搬送物を検出したポンプユニットに隣接するポンプユニットを協働させて所定の動作をさせる構成とした。
本構成によれば、腸管の運動生成メカニズムを規範とし、搬送物の刺激に応じて蠕動運動の動作を変化可能とし、自律した動作をさせることができる。
また、前記制御装置は、各ポンプユニットを非協働の状態で膨張・収縮を繰り返すランダム動作モードと、前記ランダム動作モードの動作中にいずれかのポンプユニットが搬送物を検出したときに、少なくとも搬送物を検出したポンプユニットに隣接するポンプユニットのランダム動作モードを解除し、前記ランダム動作モードが解除されたポンプユニットを協働させて所定の動作をさせる協働動作モードとを備える構成とした。
本構成によれば、腸管の運動生成メカニズムを規範とし、搬送物の刺激に応じて蠕動運動の動作を変化可能とし、自律した動作をさせることができる。
また、前記搬送物の検出は、ポンプユニットの内筒内に搬送物がないときの内筒の膨張状態に基づいてなされる構成とした。
本構成によれば、搬送物を確実に検出することができる。
また、協働動作モードは、ランダム動作モードが解除されたポンプユニットの間で搬送方向に搬送物を搬送する搬送モードを含むようにしたり、ランダム動作モードが解除されたポンプユニットの間で搬送物を搬送方向上流側や下流側に移動させて搬送物を混錬する混錬モードを含むように構成しても良い。
本構成によれば、腸管の運動生成メカニズムを規範とし、搬送物の刺激に応じて蠕動運動の動作を変化可能とし、自律した動作をさせることができる。
また、前記制御装置は、各ポンプユニットを非協働の状態で膨張・収縮を繰り返すランダム動作モードと、前記ランダム動作モードの動作中にいずれかのポンプユニットが搬送物を検出したときに、少なくとも搬送物を検出したポンプユニットに隣接するポンプユニットのランダム動作モードを解除し、前記ランダム動作モードが解除されたポンプユニットを協働させて所定の動作をさせる協働動作モードとを備える構成とした。
本構成によれば、腸管の運動生成メカニズムを規範とし、搬送物の刺激に応じて蠕動運動の動作を変化可能とし、自律した動作をさせることができる。
また、前記搬送物の検出は、ポンプユニットの内筒内に搬送物がないときの内筒の膨張状態に基づいてなされる構成とした。
本構成によれば、搬送物を確実に検出することができる。
また、協働動作モードは、ランダム動作モードが解除されたポンプユニットの間で搬送方向に搬送物を搬送する搬送モードを含むようにしたり、ランダム動作モードが解除されたポンプユニットの間で搬送物を搬送方向上流側や下流側に移動させて搬送物を混錬する混錬モードを含むように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】ポンプ装置の概略構成図である。
【図2】ポンプユニットの軸方向断面図及び径方向断面図である。
【図4】電気系制御部のハードウェアの構成を示すブロック図である。
【図5】ポンプユニットが収縮状態から膨張状態となるときの圧縮空気の流量の変化を示す図である。
【図6】ポンプ部の搬送動作を例示したものである。
【図7】３つのポンプユニット１０により蠕動運動を開始するときのダイヤグラムである。
【図8】実験から得られた各ポンプユニットの給気側流量、積算流量、給排気の状態を示す。
【図9】実験から得られた各ポンプユニットの給気側流量、積算流量、給排気の状態を示す。
【0008】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
［蠕動運動型ポンプ全体の概略構成］
図１は、ポンプ装置１の一実施形態を示す概略構成図である。図１に示すようにポンプ装置１は、ポンプユニット１０と、作動媒体供給装置２００と、搬送制御装置１００と、を備える。ポンプユニット１０は、複数連結することにより搬送路兼ポンプ部８を構成する。本実施形態では、ポンプユニット１０を５つ直列に連結してポンプ部８を構成するものとして説明するが連結する数量はこれに限定されない。
ポンプ部８は、例えば、搬送物が貯留される貯留装置の出口や、既設の配管の途中等に設けられる。
図１は、ポンプ装置１の一実施形態を示す概略構成図である。図１に示すようにポンプ装置１は、ポンプユニット１０と、作動媒体供給装置２００と、搬送制御装置１００と、を備える。ポンプユニット１０は、複数連結することにより搬送路兼ポンプ部８を構成する。本実施形態では、ポンプユニット１０を５つ直列に連結してポンプ部８を構成するものとして説明するが連結する数量はこれに限定されない。
ポンプ部８は、例えば、搬送物が貯留される貯留装置の出口や、既設の配管の途中等に設けられる。
【0010】
［ポンプユニット１０について］
図２は、ポンプユニット１０の軸方向に沿う断面図である。
図２に示すように、ポンプユニット１０は、内筒１２と、内筒１２の中心軸と同軸の二重管を形成するように配置される外筒１４と、内筒１２の外周と外筒１４の内周との間に形成される空間を閉塞する一対の端部部材１６；１６とを備える。
図２は、ポンプユニット１０の軸方向に沿う断面図である。
図２に示すように、ポンプユニット１０は、内筒１２と、内筒１２の中心軸と同軸の二重管を形成するように配置される外筒１４と、内筒１２の外周と外筒１４の内周との間に形成される空間を閉塞する一対の端部部材１６；１６とを備える。
【0011】
ポンプユニット１０は、端部部材１６；１６により閉塞され、内筒１２の外周と外筒１４の内周との間に形成された空間に流体（作動媒体）を供給することで内筒１２が該内筒１２の求心方向（径方向）に膨張するように構成される。本実施形態では、流体に空気を利用するものとして説明するが、流体は空気に限定されず、他の気体や水などの液体を利用しても良い。なお、後述する流体系制御部１１０は、利用する流体に応じて、以下で説明する機能が得られるように適宜変更すれば良い。
【0012】
［内筒について］
内筒１２は、気密性及び弾性を有する円筒体として構成される。内筒１２を構成する素材には、例えば、天然ラテックスゴムやシリコーンゴム等のゴムやエラストマー等の弾性素材を利用できる。
内筒１２は、気密性及び弾性を有する円筒体として構成される。内筒１２を構成する素材には、例えば、天然ラテックスゴムやシリコーンゴム等のゴムやエラストマー等の弾性素材を利用できる。
【0013】
図２に示すように、内筒１２は、円筒状の筒部１２Ａの両端にフランジ部１２Ｂを備える。フランジ部１２Ｂは、筒部１２Ａと一体的に形成され、筒部１２Ａの端部において半径方向外側に向けて同心円状に広がる中空円板状に形成されている。このフランジ部１２Ｂは、先端（外周部）に、筒部１２Ａ側（軸方向内向き）に突出する突起部１３が全周にわたり形成されている。
【0014】
［外筒について］
図３は、図２（ａ）のＡ－Ａ矢視における半径方向断面図である。
外筒１４は、気密性を維持しつつ軸方向への伸縮を弾性体よりなる筒体として構成される。外筒１４は、例えば、弾性素材と繊維素材とを含んで構成される。なお、外筒１４は、実質的に軸方向に非伸縮とされる剛性を有する素材により構成しても良い。
図３に示すように、外筒１４は、例えば、半径方向の断面視において弾性素材１５Ａと、弾性素材１５Ａに内包される複数の繊維１５Ｂとを備える。
図３は、図２（ａ）のＡ－Ａ矢視における半径方向断面図である。
外筒１４は、気密性を維持しつつ軸方向への伸縮を弾性体よりなる筒体として構成される。外筒１４は、例えば、弾性素材と繊維素材とを含んで構成される。なお、外筒１４は、実質的に軸方向に非伸縮とされる剛性を有する素材により構成しても良い。
図３に示すように、外筒１４は、例えば、半径方向の断面視において弾性素材１５Ａと、弾性素材１５Ａに内包される複数の繊維１５Ｂとを備える。
【0015】
弾性素材１５Ａは、例えば、天然ラテックスゴムやシリコーンゴム等のゴムやエラストマー等の弾性素材を利用できる。
【0016】
繊維１５Ｂは、外筒１４の軸線方向への伸長を拘束するために設けられ、外筒１４の軸方向への伸長を拘束する拘束手段として機能する。
【0017】
繊維１５Ｂは、例えば、層状に設けられ、外筒１４の一端側から他端側まで連続して延長する長さを有し、外筒１４の軸方向に沿って延長するように配設される。
なお、繊維１５Ｂは、外筒１４において必ずしも層状に含まれる必要はなく、弾性素材内に分散して埋設されていても良い。
なお、繊維１５Ｂは、外筒１４において必ずしも層状に含まれる必要はなく、弾性素材内に分散して埋設されていても良い。
【0018】
繊維１５Ｂの素材には、軸方向への伸縮変化の小さい、高弾性繊維が好適である。例えば、アラミド繊維、炭素（カーボン）繊維、ガラス繊維、ナイロン、ポリアミド系繊維やポリオレフィン系繊維、金属繊維等の被伸長性を有するものを適宜選択して用いることができる。繊維には、適当なプライマー処理、又は、表面酸化処理を行うことで、接着性を十分に向上させることができるが、好ましくは、弾性素材との接着性に応じて選択すると良い。
【0019】
繊維素材の形態としては、フィラメント、ヤーン（スパン・ヤーン及びフィラメント・ヤーン）、ストランド等のいずれの形態でも用いることができ、さらに、撚りをかけずに収束させた無撚繊維、これらの繊維を複数本撚って作成した繊維を用いることも可能である。繊維の種類にもよるが、二種類以上の素材の異なる繊維や形態の異なる繊維を組み合わせても良い。
【0020】
なお、繊維１５Ｂの長さは、一端側から他端側まで連続する長さに限定されず、外筒１４の軸方向長さよりも短い複数の繊維を軸方向に沿って連続的に分布させて一端側から他端側まで到達するように構成しても良い。
【0021】
また、外筒１４における拘束手段は、繊維１５Ｂに代えて、弾性素材そのもので構成しても良い。例えば、外筒１４の軸方向に延長するリブを外筒１４を構成する弾性素材で一体的に形成し、拘束手段としても良い。
【0022】
また、ポンプユニット１０は、内筒１２の求心方向への膨張のしやすさを考慮して、外筒１４の弾性率が内筒１２の弾性率よりも大きくなるように構成されることが好ましい。
【0023】
［端部部材について］
端部部材１６；１６は、内筒１２及び外筒１４の両端に配置される。端部部材１６；１６は、内筒１２及び外筒１４の両端に固定可能とされるとともに、他のポンプユニット１０との連結が可能に構成される。
端部部材１６；１６は、内筒１２及び外筒１４の両端に配置される。端部部材１６；１６は、内筒１２及び外筒１４の両端に固定可能とされるとともに、他のポンプユニット１０との連結が可能に構成される。
【0024】
端部部材１６；１６は、フランジ部１６Ａと、筒部１６Ｂとを備える。フランジ部１６Ａは、中空部２０を有する平板矩形状に形成される。中空部２０は、内筒１２の筒部１２Ａが貫通可能な円孔として設けられる。中空部２０の直径は、例えば、内筒１２の筒部１２Ａの外周面に密着するような寸法とすると良い。
【0025】
フランジ部１６Ａは、軸方向外側の端面１６ａに、環状に窪む環状溝２２を備える。環状溝２２は、中空部２０と同心円状に形成され、内筒１２のフランジ部１２Ｂの先端の突起部１３が嵌合可能とされる。また、フランジ部１６Ａの外側の端面１６ａは、環状溝２２に内筒１２の突起部１３が嵌合された状態において、内筒１２のフランジ部１２Ｂが、該外側の端面１６ａよりも外側に突出するように形成されている。
【0026】
内筒１２は、端部部材１６の環状溝２２に、フランジ部１２Ｂの突起部１３が嵌め合わされることで端部部材１６；１６に取り付けられる。内筒１２は、端部部材１６；１６を介して他のポンプユニット１０の端部部材１６や、既存の配管に設けられたフランジと連結されることで、フランジ部１２Ｂが端部部材１６に押し付けられて端部部材１６との気密が構成される。
また、内筒１２は、突起部１３が端部部材１６の環状溝２２に嵌め合わされることにより、流体室Ｖ内における（圧縮）空気の圧力を上げた際に、端部部材１６から外れにくくする効果が得られる。
また、内筒１２は、突起部１３が端部部材１６の環状溝２２に嵌め合わされることにより、流体室Ｖ内における（圧縮）空気の圧力を上げた際に、端部部材１６から外れにくくする効果が得られる。
【0027】
筒部１６Ｂは、フランジ部１６Ａの内側の端面１６ｂから軸方向に円筒状に突出して設けられる。筒部１６Ｂは、中心軸が中空部２０と同心とされ、フランジ部１６Ａと一体的に形成されている。筒部１６Ｂは、外径が外筒１４の内周側に密着状態で挿入可能な大きさを有するように設定され、内径が中空部２０の内径よりも大きな寸法を有するように設定されている。
【0028】
カシメ中間部材２４は、カシメ部材２６と共に外筒１４を端部部材１６；１６に気密状態で固定するための固定手段を構成する。カシメ中間部材２４は、端部部材１６の筒部１６Ｂを外筒１４に挿入した状態において外筒１４の外周に挿入可能な環状部材として形成される。
【0029】
カシメ中間部材２４は、内周側が円筒面として形成され、外筒１４の外周に対して例えば、締り嵌めとなるように内径が設定される。また、カシメ中間部材２４は、外周側が円錐面（テーパー面）として形成され、内周面に対して漸次肉厚となるように形成される。カシメ中間部材２４は、厚肉側を端部部材１６に押し付けるようにして外筒１４の外周に配置される。
【0030】
カシメ部材２６は、外筒１４に配置されたカシメ中間部材２４の外周に嵌合可能な環状部材として形成される。カシメ部材２６は、内周側が円錐面（テーパー面）として形成され、カシメ中間部材２４の円錐面に対して面接触するように構成される。
【0031】
カシメ部材２６は、内周側の円錐面をカシメ中間部材２４の円錐面に接触させて、図外のボルト等の固定手段で端部部材１６の内側の端面１６ｂに固定される。これにより、カシメ中間部材２４が外筒１４に押し付けられ、端部部材１６の筒部１６Ｂに外筒１４が気密状態で固定される。
【0032】
上述のように、端部部材１６；１６が、内筒１２及び外筒１４の端部に取り付けられることにより、内筒１２の外周及び外筒１４の内周の間に形成された空間を閉空間とし、ポンプユニット１０における流体室Ｖを形成する。
【0033】
一方の端部部材１６は、流体室Ｖに流体を供給・排出するための給排孔２８を備える。給排孔２８は、一端が端部部材１６のフランジ部１６Ａの外周の端面に開口し、他端がフランジ部１６Ａの内側端面１６ｂの内筒１２及び外筒１４の間に開口する。
【0034】
給排孔２８を構成するフランジ部１６Ａの外周の端面の開口には、搬送制御装置１００から延長し、流体室Ｖへの流体の供給、流体室Ｖから流体を排出するための図外の管が接続可能とされる。
【0035】
なお、給排孔２８は、一方の端部部材１６に限定されず、他方の端部部材１６に設け、両方の端部部材１６；１６から流体室Ｖに流体を供給・排出するようにしても良い。また、給排孔２８は、端部部材１６に設けることに限定されず、外筒１４に設けて流体室Ｖに流体を供給・排出するようにしても良く、適宜ポンプユニット１０の構成に応じて変更すれば良い。
【0036】
上記構成によれば、ポンプユニット１０は、給排孔２８を介して流体室Ｖに圧縮空気を供給することにより、図２（ｂ）に示すように内筒１２が半径方向内側（求心方向）に向けて膨張するとともに軸方向に収縮し、流体室Ｖに供給された圧縮空気を排出することにより、図２（ａ）に示すように膨張前の半径方向外側に向けて収縮するとともに軸方向に伸長する。
【0037】
［作動媒体供給装置について］
作動媒体供給装置２００は、作動媒体を空気とした場合、例えば、コンプレッサー１１２と、レギュレータ１１４とで構成することができる。
作動媒体供給装置２００は、作動媒体を空気とした場合、例えば、コンプレッサー１１２と、レギュレータ１１４とで構成することができる。
【0038】
コンプレッサー１１２は、ポンプユニット１０の流体室Ｖに供給する空気を圧縮空気として生成する。
【0039】
レギュレータ１１４は、コンプレッサー１１２と接続され、コンプレッサー１１２により加圧された圧縮空気を入力とし、入力された圧縮空気を所定の圧力に減圧して一定圧の圧縮空気を出力する。レギュレータ１１４から出力される圧縮空気の圧力は、ポンプユニット１０を膨張させたときにポンプユニット１０の内筒１２の少なくとも内周面同士が密接可能な圧力、或いはそれよりも大きく設定される。
【0040】
［搬送制御装置について］
搬送制御装置１００は、ポンプユニット１０を連結して構成されたポンプ部８の動作を制御するための装置である。搬送制御装置１００は、例えば、図１に示すように、流体系制御部１１０と、電気系制御部１６０とで構成することができる。なお、図１において破線は電気的な信号の経路を示す信号線、実線は流体の流路を示す管をそれぞれ示している。
搬送制御装置１００は、ポンプユニット１０を連結して構成されたポンプ部８の動作を制御するための装置である。搬送制御装置１００は、例えば、図１に示すように、流体系制御部１１０と、電気系制御部１６０とで構成することができる。なお、図１において破線は電気的な信号の経路を示す信号線、実線は流体の流路を示す管をそれぞれ示している。
【0041】
［流体系制御部］
流体系制御部１１０は、ポンプユニット１０への流体の供給、停止、排出を制御する。
流体系制御部１１０は、ポンプユニット１０への流体の供給、停止、排出を制御する。
【0042】
流体系制御部１１０は、供給弁１１６、排出弁１１８、流量センサ１２０；１２４、圧力センサ１２２等を備える。
【0043】
供給弁１１６は、連結されたポンプユニット１０毎に設けられ、レギュレータ１１４と、各ポンプユニット１０との間に配置される。供給弁１１６は、レギュレータ１１４により減圧された圧縮空気を入力とし、この圧縮空気をポンプユニット１０の流体室Ｖへの出力（流体室Ｖへの圧縮空気の供給及び供給の停止）を制御する。供給弁１１６は、電気的な信号に基づいて開閉する弁を有し、弁を開くことで圧縮空気を流体室Ｖに供給し、弁を閉じることで圧縮空気の供給を停止する。供給弁１１６は、電気系制御部１６０と電気的に接続され、電気系制御部１６０から入力される信号に基づいて弁を開閉する。
【0044】
排出弁１１８は、ポンプユニット１０毎に設けられ、それぞれポンプユニット１０と接続される。排出弁１１８は、流体室Ｖにおける圧縮空気を入力とし、この圧縮空気が大気中に排出されるように出力側に設けられた流量センサ１２４を介して大気開放される。排出弁１１８は、電気的な信号に基づいて開閉する弁を有し、弁を開くことで流体室Ｖを流量センサ１２４を介して大気開放することによって流体室Ｖ内の圧縮空気を大気中に排出し、弁を閉じることで圧縮空気の排出を停止する。排出弁１１８は、電気系制御部１６０と電気的に接続され、電気系制御部１６０から入力される信号に基づいて弁を開閉する。
【0045】
流量センサ１２０及び流量センサ１２４は、ポンプユニット１０毎に設けられる。
流量センサ１２０は、ポンプユニット１０毎に設けられた供給弁１１６と対応するポンプユニット１０との間に設けられ、ポンプユニット１０に供給された圧縮空気の流量を計測する。流量センサ１２０は、電気系制御部１６０と電気的に接続され、計測した圧縮空気の流量を電気系制御部１６０に出力する。なお、流量センサ１２０が設けられる位置は、流体室Ｖに供給される圧縮空気の流量を計測できるのであればいずれであっても良い。以下、流量センサ１２０を供給用流量センサ１２０という。
流量センサ１２０は、ポンプユニット１０毎に設けられた供給弁１１６と対応するポンプユニット１０との間に設けられ、ポンプユニット１０に供給された圧縮空気の流量を計測する。流量センサ１２０は、電気系制御部１６０と電気的に接続され、計測した圧縮空気の流量を電気系制御部１６０に出力する。なお、流量センサ１２０が設けられる位置は、流体室Ｖに供給される圧縮空気の流量を計測できるのであればいずれであっても良い。以下、流量センサ１２０を供給用流量センサ１２０という。
【0046】
また、流量センサ１２４は、ポンプユニット１０毎に設けられた排出弁１１８の出力側に設けられ、ポンプユニット１０から排出された圧縮空気の流量を計測する。流量センサ１２４は、電気系制御部１６０と電気的に接続され、計測した圧縮空気の流量を電気系制御部１６０に出力する。以下、流量センサ１２４を排出用流量センサ１２４という。
【0047】
圧力センサ１２２は、例えば、ポンプユニット１０毎に設けられた供給用流量センサ１２０と対応するポンプユニット１０との間に設けられ、ポンプユニット１０の流体室Ｖ内の圧力を計測する。圧力センサ１２２は、電気系制御部１６０と電気的に接続され、計測した流体室Ｖ内の圧力を電気系制御部１６０に出力する。
なお、圧力センサ１２２の設けられる位置は、流体室Ｖ内の圧力を計測できるのであればいずれの位置であっても良い。
なお、圧力センサ１２２の設けられる位置は、流体室Ｖ内の圧力を計測できるのであればいずれの位置であっても良い。
【0048】
また、供給弁１１６及び排出弁１１８は、初期状態として信号が入力されない状態において弁を閉じた状態とし、信号が入力されることで弁を開き、信号が停止されることで弁を閉じるものとして説明する。
【0049】
供給弁１１６及び排出弁１１８には、例えば、ソレノイドバルブを適用することができる。ソレノイドバルブを用いることにより、ポンプユニット１０を膨張或いは収縮させるときの応答速度を向上させることができる。
【0050】
図４は、電気系制御部１６０のハードウェアの構成を示すブロック図である。
電気系制御部１６０は、ポンプ部８を構成するポンプユニット１０の膨張、膨張状態の維持、収縮、収縮状態の維持等、状態の変化を制御するための装置であって、所謂コンピュータにより構成することができる。
電気系制御部１６０は、ポンプ部８を構成するポンプユニット１０の膨張、膨張状態の維持、収縮、収縮状態の維持等、状態の変化を制御するための装置であって、所謂コンピュータにより構成することができる。
【0051】
電気系制御部１６０は、ハードウェア資源として設けられたＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶手段１６２、ＣＰＵ等の演算処理手段１６４、インターネットとの接続を可能にするネットワークインターフェイス等の通信手段１６６、キーボードやマウス、タッチパネル等の入力手段１６８、モニター等の表示手段１７０、供給弁１１６及び排出弁１１８との信号の入出力を可能とする外部入出力インターフェース（外部ＩＦ）１７２を備える。なお、電気系制御部１６０の構成は、上記構成に限定されず適宜変更すれば良い。
【0052】
ここでいうコンピュータとは、タブレット型、ノート型、デスクトップ型、ポンプ部８の駆動を専用に設計されたワンボードマイコン等、その形態は問わない。
【0053】
記憶手段１６２には、例えば、ポンプ部８を動作させるための制御プログラムや、供給弁１１６及び排出弁１１８への信号の出力・停止を判定するための判定値等を含んで記憶される。
【0054】
演算処理手段１６４が、記憶手段１６２に記憶された制御プログラムを順次実行することにより、電気系制御部１６０を後述の各手段として機能させるとともに、流体系制御部１１０を構成する供給弁１１６及び排出弁１１８に信号を出力し、ポンプ部８を構成する各ポンプユニット１０の動作を制御する。
【0055】
制御プログラムは、例えば、ポンプ部８における基本動作となる搬送物を上流側から下流側に向けて移動させる搬送動作プログラム（搬送モード）、搬送物を上流側から下流側に移動させながらその途中において上流側から下流側、下流側から上流側へと往復させる混錬動作プログラム（混錬モード）等を含んで構成することができる。
【0056】
電気系制御部１６０は、膨張・収縮制御手段１８０と、積算流量算出手段１８２と、搬送物検出手段１８４とを備える。
膨張・収縮制御手段１８０は、ポンプユニット１０の膨張、膨張状態の維持、収縮、収縮状態の維持等を制御する。
膨張・収縮制御手段１８０は、ポンプユニット１０の膨張、膨張状態の維持、収縮、収縮状態の維持等を制御する。
【0057】
［ポンプユニット１０の膨張制御］
膨張・収縮制御手段１８０は、ポンプユニット１０を膨張させる場合、供給弁１１６にのみ信号を出力し、排出弁１１８には信号の出力の停止状態を維持する。流体室Ｖ内に圧縮空気が流入し、内筒１２が求心方向に膨張する。
膨張・収縮制御手段１８０は、ポンプユニット１０を膨張させる場合、供給弁１１６にのみ信号を出力し、排出弁１１８には信号の出力の停止状態を維持する。流体室Ｖ内に圧縮空気が流入し、内筒１２が求心方向に膨張する。
【0058】
膨張・収縮制御手段１８０は、流体室Ｖへの圧縮空気の供給過程において、供給用流量センサ１２０から入力される流量の変化と、圧力センサ１２２から入力される圧力の変化とを監視する。そして、膨張・収縮制御手段１８０は、入力された流量と圧力とがポンプユニット１０の完全膨張に達したとされる判定値となったときに、供給弁１１６への信号の出力を停止する。これにより、ポンプユニット１０の内筒１２は、図２（ｂ）に示すような膨張状態となる。以下、この膨張状態を単に膨張とも言う場合がある。
なお、完全膨張とは、搬送物の搬送動作において内筒１２を最も膨張させたときであって、例えば、搬送路が実質的に最も閉塞された所定の状態に達したときをいう。
なお、完全膨張とは、搬送物の搬送動作において内筒１２を最も膨張させたときであって、例えば、搬送路が実質的に最も閉塞された所定の状態に達したときをいう。
【0059】
また、膨張・収縮制御手段１８０は、ポンプユニット１０が膨張状態にあるときに、供給弁１１６及び排出弁１１８への信号の停止状態を維持することで、ポンプユニット１０の膨張状態を維持する。
【0060】
［ポンプユニット１０の収縮制御］
また、膨張・収縮制御手段１８０は、ポンプユニット１０が完全膨張した状態から収縮させる場合、供給弁１１６には信号の出力の停止状態を維持し、排出弁１１８にのみ信号を出力する。これにより、ポンプユニット１０の内筒１２は、流体室Ｖ内の圧縮空気が排出弁１１８を介して大気に放出され、収縮が開始される。
また、膨張・収縮制御手段１８０は、ポンプユニット１０が完全膨張した状態から収縮させる場合、供給弁１１６には信号の出力の停止状態を維持し、排出弁１１８にのみ信号を出力する。これにより、ポンプユニット１０の内筒１２は、流体室Ｖ内の圧縮空気が排出弁１１８を介して大気に放出され、収縮が開始される。
【0061】
膨張・収縮制御手段１８０は、流体室Ｖからの圧縮空気の排出過程において、流体室Ｖの圧力の変化を監視する。そして、膨張・収縮制御手段１８０は、入力された圧力がポンプユニット１０の完全収縮に達したとされる判定値となったときに、排出弁１１８への信号の出力を停止する。これにより、ポンプユニット１０は、図２（ａ）に示すような収縮状態となる。この収縮状態を単に収縮とも言う場合がある。
なお、完全収縮とは、例えば、搬送物の搬送動作において流体室Ｖから圧縮空気が排出され、流体室Ｖの圧力が大気圧となったときとしても良い。
なお、完全収縮とは、例えば、搬送物の搬送動作において流体室Ｖから圧縮空気が排出され、流体室Ｖの圧力が大気圧となったときとしても良い。
【0062】
また、膨張・収縮制御手段１８０は、ポンプユニット１０が収縮状態にあるときに、供給弁１１６及び排出弁１１８への信号の停止状態を維持することで、ポンプユニット１０の収縮状態を維持する。
【0063】
積算流量算出手段１８２は、ポンプユニット１０が収縮状態から膨張状態に達したとされるまでに、供給用流量センサ１２０により計測され、入力された圧縮空気の流量に基づいて、流体室Ｖに供給された圧縮空気の積算流量を算出する。
【0064】
搬送物検出手段１８４は、各ポンプユニット１０が膨張・収縮するときの動作において個別にポンプユニット１０（内筒１２）内における搬送物の有無を検出する。
【0065】
図５は、ポンプユニットが収縮状態から膨張状態となるときの圧縮空気の流量の変化を示す図である。同図において実線は、搬送物がない時の圧縮空気の流量の変化を示し、破線は、ポンプユニット１０内に搬送物がある状態において、搬送物のない時に収縮状態から膨張状態に要する時間、圧縮空気を供給したときの流量の変化を示している。以下、搬送物のない時に収縮状態から膨張状態に要する時間を１タイムステップという。
【0066】
図５に示すように、ポンプユニット１０内に搬送物がない時と、搬送物がある時とにおいて、１タイムステップにおける流量の積算値に差がある。この差は、搬送物が内筒１２内において占有する体積、或いは、内筒１２が膨張したときの体積の変化として見なすことができる。本実施形態では、この流量の積算値の差に基づいて、搬送物の有無を検出する。また、各ポンプユニット１０に存在する搬送物の体積の検出が可能である。
【0067】
このように内筒１２が膨張するときの体積の変化を利用して、どのポンプユニット１０内に搬送物があるかを検出することにより、ポンプ部８の蠕動運動の動作を自律的に生成することが可能とされる。従って、従来のように搬送物に応じたポンプ部８の動作をあらかじめプログラムしておく必要や、強制的に手動で変更する必要をなくすことができる。
【0068】
本実施形態に係る電気系制御部１６０は、ポンプ部８を構成する各ポンプユニット１０が膨張・収縮を繰り返す動作中にいずれかのポンプユニット１０が搬送物を検出したときに、少なくとも搬送物を検出したポンプユニット１０に隣接するポンプユニット１０を協働させて所定の動作をさせるように構成される。例えば、電気系制御部１６０は、腸の動作を模すようにポンプ部８の動作を制御する。
腸は、一部に刺激を検出したときに、口側を強く閉塞し、肛門側が弛緩するような蠕動運動を促すことで腸内の移送物（便）を移送するように動作することが知られており、電気系制御部１６０は、この腸の動作を模すように、ポンプ部８の動作を制御する。
腸は、一部に刺激を検出したときに、口側を強く閉塞し、肛門側が弛緩するような蠕動運動を促すことで腸内の移送物（便）を移送するように動作することが知られており、電気系制御部１６０は、この腸の動作を模すように、ポンプ部８の動作を制御する。
【0069】
そこで、ポンプ部８を腸とみなし、ポンプ部８を構成する各ポンプユニット１０のいずれかにおいて搬送物を検出したとき（刺激を検出したとき）に、刺激を検出したポンプユニット１０よりも搬送方向上流側のポンプユニット１０を閉塞し、下流側のポンプユニット１０が開放（弛緩）するようにポンプ部８を制御する。さらに、この状態において電気系制御部１６０は、搬送物を検出した（刺激を受けた）ポンプユニット１０を閉塞するようにポンプ部８を動作させることにより、搬送物（搬送物）が下流側（肛門側）へと押し出される。この動作を刺激を検出したポンプユニット１０の下流側に隣接するポンプユニット１０へと連鎖させることで、搬送物を長距離搬送することが可能となる。
【0070】
つまり、電気系制御部１６０は、例えば、ポンプ部８を構成する上流側の端に位置するポンプユニット１０から下流側へと順に空気圧を印加し、各ポンプユニット１０において空気の印加が完了した順に減圧することにより人の腸の蠕動運動を再現している。以下、ポンプユニット１０に空気圧を印加することを、“オン”といい、減圧することを“オフ”という場合がある。また、ポンプユニット１０が膨張したときを“オン状態”、収縮したときを“オフ状態”等とも言う。
【0071】
電気系制御部１６０は、１タイムステップごとに、内筒１２を完全膨張させて内部を閉塞した閉塞状態（オン状態）もしくは，内筒１２を完全収縮させて内部を開放した開放状態の２パターン（オフ状態）のどちらかの状態なるように各ポンプユニット１０を個別に制御する。
【0072】
また、電気系制御部１６０は、ポンプ部８全体に対して以下のように制御する。
１）各ポンプユニット１０を原則ランダムに動作させる（ランダム動作モード）。ランダムに動作するとは、各ポンプユニット１０が同期、非同期に関わらず、各ポンプユニット１０が１タイムステップを基準時間として、独立してオフ状態からオン状態、オン状態からオフ状態となるように周期的に膨張・収縮を繰り返すことを言う（以下、単にランダム動作と言う）。
２）あるポンプユニット１０が搬送物の存在を検出した場合、搬送物を検出したポンプユニット１０を中心とし、これに上流側、下流側に隣接するポンプユニット１０が所定の動作（協働動作モード）とされる蠕動運動を開始するように制御する。即ち、搬送物を検出したポンプユニット１０を中心とし、これに上流側、下流側に隣接するポンプユニット１０のランダム動作が解除される。隣接するポンプユニット１０以外のポンプユニット１０は、ランダム動作を維持したままとする。
３）蠕動運動の終了後，蠕動運動をしていたポンプユニット１０は、ランダム動作に戻る。
各ポンプユニット１０は、搬送物の有無によらず、周期的に状態が変わり、ランダムで２つの状態（オン状態またはオフ状態）のどちらかの状態とする。
これにより、各ポンプユニット１０がオンの時には、給気側流量センサ１２０の積分値により搬送物の有無を判定できる。ここで、搬送物の存在を検出した場合、搬送物の検出のきっかけとなったポンプユニット１０を中心に蠕動運動を開始する。
１）各ポンプユニット１０を原則ランダムに動作させる（ランダム動作モード）。ランダムに動作するとは、各ポンプユニット１０が同期、非同期に関わらず、各ポンプユニット１０が１タイムステップを基準時間として、独立してオフ状態からオン状態、オン状態からオフ状態となるように周期的に膨張・収縮を繰り返すことを言う（以下、単にランダム動作と言う）。
２）あるポンプユニット１０が搬送物の存在を検出した場合、搬送物を検出したポンプユニット１０を中心とし、これに上流側、下流側に隣接するポンプユニット１０が所定の動作（協働動作モード）とされる蠕動運動を開始するように制御する。即ち、搬送物を検出したポンプユニット１０を中心とし、これに上流側、下流側に隣接するポンプユニット１０のランダム動作が解除される。隣接するポンプユニット１０以外のポンプユニット１０は、ランダム動作を維持したままとする。
３）蠕動運動の終了後，蠕動運動をしていたポンプユニット１０は、ランダム動作に戻る。
各ポンプユニット１０は、搬送物の有無によらず、周期的に状態が変わり、ランダムで２つの状態（オン状態またはオフ状態）のどちらかの状態とする。
これにより、各ポンプユニット１０がオンの時には、給気側流量センサ１２０の積分値により搬送物の有無を判定できる。ここで、搬送物の存在を検出した場合、搬送物の検出のきっかけとなったポンプユニット１０を中心に蠕動運動を開始する。
【0073】
図６は、ポンプ部８の搬送動作の一例を示す図である。
例えば、図６に示すように、左から右へと搬送物を搬送する場合について前述の蠕動運動を説明する（搬送モード）。以下の説明では、ポンプユニット１０の位置関係を特定するため、ポンプ部８の上流側から下流側に向かってポンプユニット１０Ａ，１０Ｂ、１０Ｃ、・・・等として示す。
例えば、ポンプユニット１０Ｂにおいて搬送物が検出されたとする。
ｓ１：搬送物を検出したポンプユニット１０Ｂの上流側に隣接するポンプユニット１０Ａを閉塞する（オン状態とする）とともに、ポンプユニット１０Ｂ及びポンプユニット１０Ｂの下流側に隣接するポンプユニット１０Ｃを開放状態とする（オフ状態とする）。
ｓ２：ポンプユニット１０Ａの閉塞状態を維持し、ポンプユニット１０Ｂを閉塞状態とし、ポンプユニット１０Ｃは開放状態を維持する。
ｓ３：ポンプユニット１０Ａを開放状態とし、ポンプユニット１０Ｂの閉塞状態を維持し、ポンプユニット１０Ｃを閉塞する。
ｓ４：ポンプユニット１０Ａの開放状態を維持し、ポンプユニット１０Ｂを開放状態とし、ポンプユニット１０Ｃの閉塞状態を維持する。
電気系制御部１６０は、この４ステップを搬送物が検出されたときの固定動作としてポンプ部８に蠕動運動を生じさせることにより搬送物を搬送する。
例えば、図６に示すように、左から右へと搬送物を搬送する場合について前述の蠕動運動を説明する（搬送モード）。以下の説明では、ポンプユニット１０の位置関係を特定するため、ポンプ部８の上流側から下流側に向かってポンプユニット１０Ａ，１０Ｂ、１０Ｃ、・・・等として示す。
例えば、ポンプユニット１０Ｂにおいて搬送物が検出されたとする。
ｓ１：搬送物を検出したポンプユニット１０Ｂの上流側に隣接するポンプユニット１０Ａを閉塞する（オン状態とする）とともに、ポンプユニット１０Ｂ及びポンプユニット１０Ｂの下流側に隣接するポンプユニット１０Ｃを開放状態とする（オフ状態とする）。
ｓ２：ポンプユニット１０Ａの閉塞状態を維持し、ポンプユニット１０Ｂを閉塞状態とし、ポンプユニット１０Ｃは開放状態を維持する。
ｓ３：ポンプユニット１０Ａを開放状態とし、ポンプユニット１０Ｂの閉塞状態を維持し、ポンプユニット１０Ｃを閉塞する。
ｓ４：ポンプユニット１０Ａの開放状態を維持し、ポンプユニット１０Ｂを開放状態とし、ポンプユニット１０Ｃの閉塞状態を維持する。
電気系制御部１６０は、この４ステップを搬送物が検出されたときの固定動作としてポンプ部８に蠕動運動を生じさせることにより搬送物を搬送する。
【0074】
図７は、３つのポンプユニット１０により蠕動運動を開始するときのダイヤグラムである。なお、以下の説明では、連結されたポンプユニット１０の数を一般化して説明する。また、ポンプユニット１０をポンプユニットｎ－１，ポンプユニットｎ，ポンプユニットｎ＋１等として示す。
図７に示すように、まず、ステップｔ－１のように、搬送物を検出していない状態では各ポンプユニット１０がランダム運動の状態にある。
ステップｔにおいて、ポンプユニットｎがオフ（排気）状態からオン（給気）状態への移行によって搬送を検出したときに、隣接するポンプユニットｎ－１，ｎ＋１を含む３ユニットを前述の固定運動を実施させるべく、ステップｔ＋１でランダム運動から蠕動運動へと切り替える。ランダム運動から蠕動運動への切り替えは、ステップｔ＋３まで継続されるものとして処理する。
図７に示すように、まず、ステップｔ－１のように、搬送物を検出していない状態では各ポンプユニット１０がランダム運動の状態にある。
ステップｔにおいて、ポンプユニットｎがオフ（排気）状態からオン（給気）状態への移行によって搬送を検出したときに、隣接するポンプユニットｎ－１，ｎ＋１を含む３ユニットを前述の固定運動を実施させるべく、ステップｔ＋１でランダム運動から蠕動運動へと切り替える。ランダム運動から蠕動運動への切り替えは、ステップｔ＋３まで継続されるものとして処理する。
【0075】
蠕動運動への切り替え後、ステップｔ＋２におけるユニットｎの搬送物の検出の有無により蠕動運動を繰り返すか、終えるか（ランダム運動とするか）を決定する。
ステップｔ＋２においてユニットｎが搬送物を検出しないときには、ステップｔ＋３で蠕動運動を終え、次のステップｔ＋４で３ユニットをランダム駆動に切り替える(図７（ａ）参照)。
一方、ステップｔ＋２においてユニットｎが搬送物を検出したときには、ステップｔ＋４を経て再度ステップｔ＋１に戻り蠕動運動を繰り返す(図７（ｂ）参照)。
ステップｔ＋２においてユニットｎが搬送物を検出しないときには、ステップｔ＋３で蠕動運動を終え、次のステップｔ＋４で３ユニットをランダム駆動に切り替える(図７（ａ）参照)。
一方、ステップｔ＋２においてユニットｎが搬送物を検出したときには、ステップｔ＋４を経て再度ステップｔ＋１に戻り蠕動運動を繰り返す(図７（ｂ）参照)。
【0076】
上記説明では、ポンプ部８を構成するいずれか１つのポンプユニット１０が搬送物を検出したときの制御について説明したが、以下では、ポンプ部８において、近接する複数のポンプユニット１０が搬送物を検出したときの制御について説明する。
この場合、以下の２つのケースに分けてポンプ部８の動作を決定する。
この場合、以下の２つのケースに分けてポンプ部８の動作を決定する。
【0077】
ケース１：同じステップにおいて、連続する複数のポンプユニットが搬送物を検出した場合、検出したポンプユニット１０内で最も上流側のポンプユニットを中心とした３ユニットが蠕動運動を行うように制御する。但し、搬送物を検出したポンプユニットの間に２ユニット以上ある場合、検出したそれぞれのポンプユニットを中心としてそれぞれにおいて蠕動運動をするように制御する。
【0078】
ケース２：隣接するユニットが既に蠕動運動をしている状態で搬送物を検出した場合、これは，例えば以下のような場合である。ユニットｎ＋２を中心とした隣接する３ユニットで蠕動運動をしている（図６に示すｓ１～ｓ４のいずれかのステップに該当）間に、ユニットｎで搬送物を検出した場合．この時は、ユニットｎ＋２を中心とした蠕動運動を優先し、ユニットｎを中心とした蠕動運動を実施しない。
【0079】
上記処理によれば、搬送物がスムーズに下流側に隣接するポンプユニットに移動する場合、搬送物を検出するポンプユニットも次々に下流側に移動するため、連結されるポンプユニットの数が多い場合でも蠕動運動を連続的に生成することができる。
また、途中のポンプユニットにおいて詰まり等が発生した場合であっても，その部分のみ蠕動運動を発生させ，詰まりを解消させることもできる。
また、途中のポンプユニットにおいて詰まり等が発生した場合であっても，その部分のみ蠕動運動を発生させ，詰まりを解消させることもできる。
【0080】
以下、上記実施形態で説明したポンプ部８の動作の効果を検証するため、剛体棒を搬送物として搬送する実験を実施した。以下に検証に設定した実験条件を示す。
実験条件
収縮状態から膨張状態に要する時間とした前述の１タイムステップを２秒とし、２秒ごとに電磁弁に信号を出力し、状態を遷移させる。
また、印加空気圧力を６０ｋＰａ、流量センサ及び圧力センサのサンプリング周期を１００Ｈｚとした。
搬送物として、剛体棒（アクリル製のパイプ）直径３５ｍｍ，長さ３３０ｍｍのものを用いた。パイプの長さは，本ユニットの３ユニット分に相当する。パイプは、ポンプ部８の２．５ユニット分挿入した状態から開始した。
パイプの存在を検出するための給気時の積算流量値の閾値は，予備実験により設定した。
各ポンプユニット間で同じ搬送物体積の場合でも積算流量の値に差が見られた。
また、２秒間の給気側の積算流量が２０５～２２０ｍｌ以上、２５０～２６５ｍｌ以下の場合にパイプ有りとした。
全ポンプユニットで，上限値と下限値の間隔（検出ありと検出する閾値範囲）は４５ｍｌである。閾値範囲外ではパイプなしとした。
実験条件
収縮状態から膨張状態に要する時間とした前述の１タイムステップを２秒とし、２秒ごとに電磁弁に信号を出力し、状態を遷移させる。
また、印加空気圧力を６０ｋＰａ、流量センサ及び圧力センサのサンプリング周期を１００Ｈｚとした。
搬送物として、剛体棒（アクリル製のパイプ）直径３５ｍｍ，長さ３３０ｍｍのものを用いた。パイプの長さは，本ユニットの３ユニット分に相当する。パイプは、ポンプ部８の２．５ユニット分挿入した状態から開始した。
パイプの存在を検出するための給気時の積算流量値の閾値は，予備実験により設定した。
各ポンプユニット間で同じ搬送物体積の場合でも積算流量の値に差が見られた。
また、２秒間の給気側の積算流量が２０５～２２０ｍｌ以上、２５０～２６５ｍｌ以下の場合にパイプ有りとした。
全ポンプユニットで，上限値と下限値の間隔（検出ありと検出する閾値範囲）は４５ｍｌである。閾値範囲外ではパイプなしとした。
【0081】
図８は、実験開始から２０秒間に得られた各ポンプユニットの給気側流量（ａ）、積算流量（ｂ）、給排気の状態（ｃ）を示す。
０秒において、ポンプ部８の動作には、ランダム運動が設定され、パイプはポンプユニット１０Ａからポンプユニット１０Ｃの中間に存在する。また、本実験では、０秒において、ポンプユニット１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｅが給気から開始、ポンプユニット１０Ａ；１０Ｃが排気から開始とされる。即ち、ポンプユニット１０Ｂ；１０Ｄ；１０Ｅで搬送物の有無の検出がなされる。
この結果、２秒後においてポンプユニット１０Ｂの積算流量が搬送物を検出する閾値の範囲内となり、ポンプユニット１０Ｄ、１０Ｅの積算流量が閾値から外れた。つまり、ポンプユニット１０Ｂの内部にあるパイプを検出していることを示している一方で、ポンプユニット１０Ｄ；１０Ｅの内部が空状態、即ち、搬送物がないことを示している。これにより、積算流量の閾値が搬送物の検出に機能していることがわかる。
また、ポンプユニット１０Ｂが搬送物を検出したことで、ポンプユニット１０Ｂを中心としてポンプユニット１０Ａ～１０Ｃで２秒目に蠕動運動が開始された。
さらに、ポンプユニット１０Ａ～１０Ｃは、給気後２秒でパイプを検出している。一方、ポンプユニット１０Ｄ；１０Ｅでは４秒後～８秒後でもパイプが検出されていない。
これは実際のポンプユニット１０Ａ～１０Ｅ内におけるパイプの位置、即ち搬送物の検出を正確にセンシングできていることを示している。そして、６秒目においてポンプユニット１０Ｂが搬送物を検出したため、１０秒目以降もポンプユニット１０Ｂを中心とする蠕動運動が継続されていることが確認できる。
０秒において、ポンプ部８の動作には、ランダム運動が設定され、パイプはポンプユニット１０Ａからポンプユニット１０Ｃの中間に存在する。また、本実験では、０秒において、ポンプユニット１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｅが給気から開始、ポンプユニット１０Ａ；１０Ｃが排気から開始とされる。即ち、ポンプユニット１０Ｂ；１０Ｄ；１０Ｅで搬送物の有無の検出がなされる。
この結果、２秒後においてポンプユニット１０Ｂの積算流量が搬送物を検出する閾値の範囲内となり、ポンプユニット１０Ｄ、１０Ｅの積算流量が閾値から外れた。つまり、ポンプユニット１０Ｂの内部にあるパイプを検出していることを示している一方で、ポンプユニット１０Ｄ；１０Ｅの内部が空状態、即ち、搬送物がないことを示している。これにより、積算流量の閾値が搬送物の検出に機能していることがわかる。
また、ポンプユニット１０Ｂが搬送物を検出したことで、ポンプユニット１０Ｂを中心としてポンプユニット１０Ａ～１０Ｃで２秒目に蠕動運動が開始された。
さらに、ポンプユニット１０Ａ～１０Ｃは、給気後２秒でパイプを検出している。一方、ポンプユニット１０Ｄ；１０Ｅでは４秒後～８秒後でもパイプが検出されていない。
これは実際のポンプユニット１０Ａ～１０Ｅ内におけるパイプの位置、即ち搬送物の検出を正確にセンシングできていることを示している。そして、６秒目においてポンプユニット１０Ｂが搬送物を検出したため、１０秒目以降もポンプユニット１０Ｂを中心とする蠕動運動が継続されていることが確認できる。
【0082】
次に、蠕動運動の中心となるポンプユニットの切り替わりに注目する。
図９は、実験開始から４７０秒目から４９０秒目までの各ポンプユニット１０Ａ～１０Ｅの給気側流量（ａ），積算流量（ｂ），給排気の状態（ｃ）を示す。
開始２秒目からポンプユニット１０Ｂを中心としたポンプユニット１０Ａ～１０Ｃによる蠕動運動が継続されている。４７０秒目にてポンプユニット１０Ｅが、また、４７２秒目にてポンプユニット１０Ｂが搬送物を検出した。
これにより、ポンプユニット１０Ｂだけでなくポンプユニット１０Ｅも蠕動運動の中心となり、ポンプユニット１０Ｅを中心とする蠕動運動が４７０秒目から開始される。なお、ポンプユニット１０Ｅは、ポンプ部８の下流側の端部に位置するため、実質的にはポンプユニット１０Ｄ；ポンプユニット１０Ｅによる蠕動運動となる。
即ち、このときのポンプ部８では、ポンプユニット１０Ｂ；１０Ｅを中心とした２つの蠕動運動が行われている。
その後４８０秒目において、ポンプユニット１０Ｂの積算流量が、搬送物を検出する閾値範囲外となり、搬送物が検出されなかった。これによりポンプユニット１０Ｂを中心とした蠕動運動が終わり、ポンプユニット１０Ｂはランダム駆動に切り替わる。一方で，ポンプユニット１０Ｅは、オフ状態からオン状態に切り替わったときに、搬送物を検出しているため、蠕動運動が継続される。
これにより，搬送物が搬送されると共に蠕動運動が下流側に伝播することが確認できた。
また，４８６秒目において、ポンプユニット１０Ｂの積算流量が搬送物を検出する閾値範囲内となり、搬送物を検出した。しかし、その次の検出タイミング（直近のオフ状態からオン状態となったとき）では積算流量が閾値範囲外となり搬送物を検出していないことから、ポンプユニット１０Ｅを中心とした蠕動運動により搬送物が一時的に上流側にずれたことに起因するものであり、一時的な検出と考えられる。つまり、ポンプユニットの膨張に伴なう体積の変化を精度良く検出していると言える。
図９は、実験開始から４７０秒目から４９０秒目までの各ポンプユニット１０Ａ～１０Ｅの給気側流量（ａ），積算流量（ｂ），給排気の状態（ｃ）を示す。
開始２秒目からポンプユニット１０Ｂを中心としたポンプユニット１０Ａ～１０Ｃによる蠕動運動が継続されている。４７０秒目にてポンプユニット１０Ｅが、また、４７２秒目にてポンプユニット１０Ｂが搬送物を検出した。
これにより、ポンプユニット１０Ｂだけでなくポンプユニット１０Ｅも蠕動運動の中心となり、ポンプユニット１０Ｅを中心とする蠕動運動が４７０秒目から開始される。なお、ポンプユニット１０Ｅは、ポンプ部８の下流側の端部に位置するため、実質的にはポンプユニット１０Ｄ；ポンプユニット１０Ｅによる蠕動運動となる。
即ち、このときのポンプ部８では、ポンプユニット１０Ｂ；１０Ｅを中心とした２つの蠕動運動が行われている。
その後４８０秒目において、ポンプユニット１０Ｂの積算流量が、搬送物を検出する閾値範囲外となり、搬送物が検出されなかった。これによりポンプユニット１０Ｂを中心とした蠕動運動が終わり、ポンプユニット１０Ｂはランダム駆動に切り替わる。一方で，ポンプユニット１０Ｅは、オフ状態からオン状態に切り替わったときに、搬送物を検出しているため、蠕動運動が継続される。
これにより，搬送物が搬送されると共に蠕動運動が下流側に伝播することが確認できた。
また，４８６秒目において、ポンプユニット１０Ｂの積算流量が搬送物を検出する閾値範囲内となり、搬送物を検出した。しかし、その次の検出タイミング（直近のオフ状態からオン状態となったとき）では積算流量が閾値範囲外となり搬送物を検出していないことから、ポンプユニット１０Ｅを中心とした蠕動運動により搬送物が一時的に上流側にずれたことに起因するものであり、一時的な検出と考えられる。つまり、ポンプユニットの膨張に伴なう体積の変化を精度良く検出していると言える。
【0083】
上記実験結果によれば、ポンプユニット１０の膨張状態の変化をトリガーとして搬送物を検出し、搬送物を検出したポンプユニットを中心とする隣接するポンプユニットによって、ポンプ部８において自律的に蠕動運動を実施させることが確認できた。
したがって、従来のようにポンプ部８全体による蠕動運動をあらかじめプログラミングすることなく、搬送物を搬送させることが可能となった。
なお、本実施形態では、ポンプ部８を５つのポンプユニットを連結して構成したが、これに限定されることなく、さらにポンプユニットの数を増やしても上記実施形態で説明したとおりの動作がなされることは明らかである。
また、上述の検証実験では、搬送物として剛体棒を用いて例示したが、剛体棒に限定されず、粉体や液体、それらの混合物であっても良い。前述のようにポンプ部８において搬送状態に応じて自律的に蠕動運動が実行されることから、搬送物が剛体棒以外であっても搬送物を搬送できることも明らかである。
したがって、従来のようにポンプ部８全体による蠕動運動をあらかじめプログラミングすることなく、搬送物を搬送させることが可能となった。
なお、本実施形態では、ポンプ部８を５つのポンプユニットを連結して構成したが、これに限定されることなく、さらにポンプユニットの数を増やしても上記実施形態で説明したとおりの動作がなされることは明らかである。
また、上述の検証実験では、搬送物として剛体棒を用いて例示したが、剛体棒に限定されず、粉体や液体、それらの混合物であっても良い。前述のようにポンプ部８において搬送状態に応じて自律的に蠕動運動が実行されることから、搬送物が剛体棒以外であっても搬送物を搬送できることも明らかである。
【0084】
以上説明したように、ポンプ装置１を構成することにより、ポンプ部８における搬送物の物性に応じた搬送動作等について生体の腸管の運動生成メカニズムを規範としたように動作させることができる。
【0085】
なお、上記実施形態では、搬送物を検出したポンプユニットと、これに直接的に隣接するポンプユニットの３つを蠕動運動（協働動作）させるものとして説明したがこれに限定されない。例えば、搬送物を検出したポンプユニットの上流側の２つのポンプユニット、下流側の２つのポンプユニット等としても良く、適宜蠕動運動（協働動作）をなすポンプユニットの範囲を設定すれば良い。
【0086】
なお、ランダム動作は、必ずしもポンプ部８を構成する各ポンプユニット１０が独立した周期的な膨張・収縮を繰り返すような非協働の動作に限定されず、例えば、前述の搬送動作や混錬動作等のような協働した動作を設定しても良い。この場合のポンプ部８には、搬送物を検出したポンプユニット１０を含む所定の範囲のポンプユニット１０による協働動作としての搬送動作や混錬動作等と、それ以外の範囲のポンプユニット１０によるランダム動作として継続される搬送動作や混錬動作とが実行されることになる。
【0087】
また、各ポンプユニット１０の膨張・収縮をさせるための流体系制御部１１０の構成や、電気系制御部１６０の構成は、上記説明したものに限定されず、適宜変更すれば良い。
例えば、上記実施形態では、ポンプユニット１０の流体室Ｖを圧力センサ１２２により監視し、流量センサ１２４により検出された流量とに基づいて、ポンプユニット１０の膨張や収縮を判定するものとしたが、圧力センサ１２２や流量センサ１２４のいずれか一方としても良い。好ましくは、流量センサ１２４の一方によりポンプユニット１０の膨張や収縮を判定するように搬送制御装置１１０を構成すると良い。
例えば、上記実施形態では、ポンプユニット１０の流体室Ｖを圧力センサ１２２により監視し、流量センサ１２４により検出された流量とに基づいて、ポンプユニット１０の膨張や収縮を判定するものとしたが、圧力センサ１２２や流量センサ１２４のいずれか一方としても良い。好ましくは、流量センサ１２４の一方によりポンプユニット１０の膨張や収縮を判定するように搬送制御装置１１０を構成すると良い。
【0088】
また、本実施形態では、ポンプユニット１０の膨張には、コンプレッサー１１２による正圧を利用し、収縮には流体室Ｖを大気開放することによりポンプユニット１０を膨張収縮させるものとして説明したがこれに限定されない。例えば、ポンプユニット１０の収縮時に負圧を印加した強制的に流体室Ｖから空気を供給させるようにしても良い。
また、負圧を利用してポンプユニット１０を収縮させる場合、流体室Ｖを大気開放したときよりも、流体室Ｖの容積が小さくなるように、さらに収縮させるようにしても良い。
また、負圧を利用してポンプユニット１０を収縮させる場合、流体室Ｖを大気開放したときよりも、流体室Ｖの容積が小さくなるように、さらに収縮させるようにしても良い。
【符号の説明】
【0089】
１ ポンプ装置、８ ポンプ、１０ ポンプユニット、１２ 内筒、１４ 外筒、
１００ 搬送制御装置、
１１０ 流体系制御部、１１２ コンプレッサー、１１４ レギュレータ、
１１６ 供給弁、１１８ 排出弁、１２０；１２４ 流量センサ、
１２２ 圧力センサ、１６０ 電気系制御部、１８０ 膨張・収縮制御手段、
１８２ 積算流量算出手段、１８４ 搬送物検出手段、Ｖ 流体室、。
１００ 搬送制御装置、
１１０ 流体系制御部、１１２ コンプレッサー、１１４ レギュレータ、
１１６ 供給弁、１１８ 排出弁、１２０；１２４ 流量センサ、
１２２ 圧力センサ、１６０ 電気系制御部、１８０ 膨張・収縮制御手段、
１８２ 積算流量算出手段、１８４ 搬送物検出手段、Ｖ 流体室、。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】