JP5751058B2

JP5751058B2 - Fluid transport device

Info

Publication number: JP5751058B2
Application number: JP2011158730A
Authority: JP
Inventors: 百瀬　嘉彦; 嘉彦百瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2031-07-20
Also published as: JP2013024104A

Description

本発明は、弾性を有するチューブを外方から圧搾することでチューブ内の流体を輸送する流体輸送装置に関する。 The present invention relates to a fluid transport device that transports fluid in a tube by squeezing the tube having elasticity from the outside.

ごく微量の流体を低速で輸送する装置としてペリスタポンプがある。ペリスタポンプは、ステッピングモーターなどを動力源とし、その動力源によって複数のローラーを備えたローターを回転させ、ローターが複数のローラーを転動させながら柔軟なチューブに沿って回転して流体の吸い込み及び吐出をする構造である（例えば、特許文献１）。 Peristaltic pumps are devices that transport a very small amount of fluid at low speed. Peristaltic pumps use a stepping motor or the like as a power source, and a rotor with multiple rollers is rotated by the power source, and the rotor rotates along a flexible tube while rolling the multiple rollers to suck and discharge fluid. (For example, Patent Document 1).

しかしながら、ペリスタポンプは、チューブの径にバラツキがあると、流体の輸送精度が低下する、という問題がある。また、常時チューブをローラーで押圧しているため、チューブの弾性が劣化する、という問題もある。そこで、以下の特許文献２に記載の流体輸送装置では、一部が円弧形状に配設され弾性を有するチューブと、当該チューブの円弧中心から放射状に配設される複数のフィンガーとを備え、その複数のフィンガーが、チューブを流体の流入側から流出側へ順次閉塞するように押圧する圧搾動作を繰り返すことで流体を輸送する構成となっている。 However, the peristaltic pump has a problem in that the fluid transport accuracy decreases if the tube diameter varies. Moreover, since the tube is always pressed by the roller, there is a problem that the elasticity of the tube is deteriorated. Therefore, the fluid transport device described in Patent Document 2 below includes a tube having a part thereof arranged in an arc shape and having elasticity, and a plurality of fingers arranged radially from the arc center of the tube, The plurality of fingers are configured to transport the fluid by repeating the squeezing operation of pressing the tube so as to sequentially close the tube from the fluid inflow side to the outflow side.

特開２００４−９２５３７号公報JP 2004-92537 A 特開２０１０−１８０７３９号公報JP 2010-180739

上記各特許文献に開示されているような、流体の輸送路となるチューブを流入側から流出側に順次圧搾して、流体を送り出す流体輸送装置は、例えば、医療現場において、ごく微量の薬液を精度良く患者に投与する場合などに使用されている。そのため、流体の輸送量は、精密に制御されなくてはならない。すなわち、流体の輸送量を極めて正確に測定する必要がある。 As disclosed in each of the above patent documents, a fluid transportation device that sequentially squeezes a tube serving as a fluid transportation path from the inflow side to the outflow side and sends out the fluid, for example, in a medical field, a very small amount of chemical solution It is used when administering to patients with high accuracy. Therefore, the amount of fluid transport must be precisely controlled. That is, it is necessary to measure the transport amount of the fluid very accurately.

そして、これらの流体輸送装置では、回転機構を介してチューブが順次押圧される構造であるため、例えば、特開２００７−３３３６１１号公報に記載されている化学分析方法のように、その回転機構の回転量をロータリーエンコーダーを用いて精密に計測することとしている。しかし、薬液を投与する用途などでは、極微量の流体を極めて遅い速度で輸送する必要がある。さらに、薬液を長い時間を掛けてゆっくり投与する場合では、装置自体を小型化して携帯可能にする必要がある。そのため、ロータリーエンコーダーには、極めて高い分解能が必要となる。また、流体輸送装置内にロータリーエンコーダーを組み込む際の位置決めにも高い精度が要求される。このように、従来の流体輸送装置では、流体の輸送量を正確に測定しようとすると、小型化や低価格化が困難となる、という問題があった。 In these fluid transport devices, since the tubes are sequentially pressed through the rotation mechanism, the rotation mechanism of the rotation mechanism is, for example, as in the chemical analysis method described in JP-A-2007-333611. The amount of rotation is precisely measured using a rotary encoder. However, it is necessary to transport a very small amount of fluid at an extremely low speed in applications where a chemical solution is administered. Furthermore, when the drug solution is slowly administered over a long period of time, it is necessary to make the device itself small and portable. Therefore, a very high resolution is required for the rotary encoder. Further, high accuracy is required for positioning when the rotary encoder is incorporated in the fluid transportation device. As described above, in the conventional fluid transportation device, there is a problem that it is difficult to reduce the size and the cost if the fluid transportation amount is accurately measured.

本発明は、大型化やコストアップを招くことなく、流体の輸送量を高精度に測定できる流体輸送装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a fluid transport device capable of measuring the transport amount of a fluid with high accuracy without causing an increase in size and cost.

上記目的を達成するための本発明の主たる発明に対応する実施形態は、
流体が充填されるリザーバーと、
弾性を有し、リザーバーを上流側として、一端が当該リザーバーに接続されて下流側に延長するとともに、当該延長途上において、円弧状に配設された押圧領域が形成されたチューブと、
前記押圧領域の円弧中心とほぼ一致する位置に回転軸を有するカムと、
直棒状で、前記カムの回転軸側から放射状に配設されるとともに、前記回転軸側の端部が当該カムの周側面に当接することで、放射方向に往復運動する複数のフィンガーと、
円盤状のローターと、
前記ローターを回転させるための動力部と
当該ローターの回転運動を減速させつつ当該カムに伝達する減速機構と、
前記カムの回転角度位置を検出するためのロータリーエンコーダーと、
を備え、
前記複数のフィンガーは、放射外方向の端部が前記押圧領域にて前記チューブに当接するとともに、カムの回転に伴って各フィンガーがチューブの所定位置を順次押圧することで、前記リザーバー内の流体を上流から下流に輸送し、
前記減速機構を含む輪列構造は、ローター車と、一つ以上の伝達車と、カム車とから構成されているとともに、前記ローター車の一側に、前記カム車が同軸上に積層配置され、
前記ローター車は、同軸上で一体的に回転する前記ローターと当該ローターより小径のローターピニオンとからなり、
前記カム車は、同軸上で一体的に回転するカム歯車と前記カムからなり、
前記一つ以上の伝達車は、前記ローターピニオンと噛合する伝達歯車と、当該伝達歯車より小径で、前記カム歯車と噛合するピニオンとを含み、前記伝達歯車の回転運動を当該ピニオンに伝達し、
当該ローターと、前記ローター車の一側にある前記カム車の前記カム歯車とが軸線方向で対面し、
前記ロータリーエンコーダーは、前記ローターの表面の所定位置と、前記カム歯車の表面の所定位置とが軸線方向で一致した状態を検出する、
ことを特徴とする流体輸送装置。なお、本発明の他の特徴については、本明細書および添付図面の記載により明らかにする。 An embodiment corresponding to the main invention of the present invention for achieving the above object is as follows.
A reservoir filled with fluid;
A tube having elasticity, with the reservoir as the upstream side, one end connected to the reservoir and extending downstream, and in the course of the extension, a tube formed with a pressing region arranged in an arc shape,
A cam having a rotation axis at a position substantially coinciding with the arc center of the pressing region;
A plurality of fingers that are straight rods and are arranged radially from the rotating shaft side of the cam, and the end of the rotating shaft side abuts on the peripheral side surface of the cam, thereby reciprocating in the radial direction;
A disk-shaped rotor,
A power unit for rotating the rotor, and a speed reduction mechanism for transmitting the rotational motion of the rotor to the cam while decelerating,
A rotary encoder for detecting the rotational angle position of the cam;
With
The fingers in the outward radial direction abut against the tube in the pressing region, and each finger sequentially presses a predetermined position of the tube as the cam rotates, so that the fluid in the reservoir Transport from upstream to downstream,
The train wheel structure including the speed reduction mechanism includes a rotor wheel, one or more transmission wheels, and a cam wheel, and the cam wheel is coaxially stacked on one side of the rotor wheel. ,
The rotor wheel is composed of the rotor rotating integrally on the same axis and a rotor pinion having a smaller diameter than the rotor,
The cam wheel is composed of a cam gear and the cam that rotate integrally on the same axis,
The one or more transmission wheels include a transmission gear that meshes with the rotor pinion, and a pinion that is smaller in diameter than the transmission gear and meshes with the cam gear, and transmits the rotational motion of the transmission gear to the pinion.
The rotor and the cam gear of the cam wheel on one side of the rotor wheel face each other in the axial direction,
The rotary encoder detects a state in which a predetermined position on the surface of the rotor and a predetermined position on the surface of the cam gear coincide with each other in the axial direction;
A fluid transport device characterized by that. The other features of the present invention will be clarified by the description of the present specification and the accompanying drawings.

（Ａ）は、本発明の参考例に係る流体輸送装置の平面図である。（Ｂ）は、当該参考例に係る流体輸送装置を構成する一部品の拡大図である。(A) is a top view of the fluid transport apparatus which concerns on the reference example of this invention. (B) is an enlarged view of one part constituting the fluid transportation device according to the reference example. 上記参考例に係る流体輸送装置の断面図である。It is sectional drawing of the fluid transport apparatus which concerns on the said reference example. 上記参考例に係る流体輸送装置が内蔵するロータリーエンコーダーの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the rotary encoder which the fluid transport apparatus which concerns on the said reference example incorporates. 上記参考例に係る流体輸送装置が内蔵するロータリーエンコーダーのその他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the rotary encoder which the fluid transport apparatus which concerns on the said reference example incorporates. 本発明の第１の実施例に係る流体輸送装置の平面図である。It is a top view of the fluid transportation apparatus concerning the 1st example of the present invention. 上記第１の実施例に係る流体輸送装置の断面図である。It is sectional drawing of the fluid transport apparatus which concerns on the said 1st Example. 上記第１の実施例に係る流体輸送装置が内蔵するロータリーエンコーダーの概略を示す平面図である。It is a top view which shows the outline of the rotary encoder which the fluid transport apparatus which concerns on the said 1st Example incorporates. 上記第１の実施例に係る流体輸送装置における上記カムの回転角度と流体の輸送量の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the rotation angle of the said cam in the fluid transport apparatus which concerns on the said 1st Example, and the transport amount of the fluid. 上記第１の実施例に係る流体輸送装置で発生する流体の逆流現象を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the backflow phenomenon of the fluid which generate | occur | produces with the fluid transport apparatus which concerns on the said 1st Example. 本発明の第１および第２の実施例に係る流体輸送装置に内蔵されている電子回路のブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the block configuration of the electronic circuit incorporated in the fluid transport apparatus which concerns on the 1st and 2nd Example of this invention. 本発明の第２の実施例に係る流体輸送装置における上記カムの回転角度と流体の輸送量の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the rotation angle of the said cam and the transport amount of the fluid in the fluid transport apparatus which concerns on 2nd Example of this invention. 本発明の第２の実施例に係る流体輸送装置における流体の輸送速度を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the transport speed of the fluid in the fluid transport apparatus which concerns on 2nd Example of this invention.

＝＝＝本発明の実施形態について＝＝＝
本発明の実施形態に対応する流体輸送装置は、上記主たる発明に対応する実施形態が備える特徴に加え、まず前記軸線方向を上下方向とするとともに、前記ローター車が前記カム車の下方に積層されていることとする。つぎに、前記ロータリーエンコーダーは、前記円盤状のローターの上下両面を連絡する孔と、前記カム歯車の下面に配置された反射板と、発光部と、受光部とを含んで構成される。最後に、前記発光部は、ローターの下面に向けて光を上方に照射し、前記受光部は、前記照射された光が前記孔を通過しつつ前記反射板にて反射されて再度発光部側に戻ってきた際に、当該反射光を受光して所定の信号を出力する、ことを特徴として備えていてもよい。 === About Embodiment of the Invention ===
In addition to the features of the embodiment corresponding to the main invention, the fluid transport device corresponding to the embodiment of the present invention first sets the axial direction to the vertical direction, and the rotor wheel is stacked below the cam wheel. Suppose that Next, the rotary encoder includes a hole connecting the upper and lower surfaces of the disk-shaped rotor, a reflector disposed on the lower surface of the cam gear, a light emitting unit, and a light receiving unit. Finally, the light emitting unit emits light upward toward the lower surface of the rotor, and the light receiving unit is reflected by the reflecting plate while passing through the hole so that the light emitted from the light emitting unit again. When returning to (2), the reflected light may be received and a predetermined signal may be output.

さらに、前記ローター車と前記カム車との層間に前記伝達車が同軸上に積層されているとともに、当該伝達車の前記伝達歯車には、上下両面を連絡する孔が形成される。そして、前記ロータリーエンコーダーは、当該伝達歯車の孔をさらに含み、前記受光部は、前記照射された光が前記ローター車の孔と前記伝達車の孔の双方を通過しつつ前記反射板にて反射されて再度発光部側に戻ってきた際に、当該反射光を受光して所定の信号を出力する、ことを特徴としてもよい。 Further, the transmission wheel is coaxially laminated between the rotor wheel and the cam wheel, and the transmission gear of the transmission wheel is formed with a hole that connects the upper and lower surfaces. The rotary encoder further includes a hole of the transmission gear, and the light receiving unit reflects the reflected light on the reflection plate while passing through both the hole of the rotor wheel and the hole of the transmission wheel. Then, when returning to the light emitting unit side again, the reflected light is received and a predetermined signal is output.

あるいは、まず前記軸線方向を上下方向とするとともに、前記ローター車が前記カム車の下方に積層されていることとする。つぎに、前記ロータリーエンコーダーは、前記円盤状のローターの上下両面を連絡する孔と、前記カム歯車の上下両面を連絡するスリットと、発光部と、受光部とから構成される。最後に、前記発光部と、前記受光部は、前記積層状態にある前記ローターと前記カム歯車とを軸線に沿って挟持するように対面して配置され、前記受光部は、前記発光部からの照射光が前記ローターの孔と前記カム車のスリットの双方を通過してきた際に、当該照射光を受光して所定の信号を出力する、ことを特徴とすることもできる。 Alternatively, first, the axial direction is set to the vertical direction, and the rotor wheel is stacked below the cam wheel. Next, the rotary encoder includes a hole that communicates the upper and lower surfaces of the disk-shaped rotor, a slit that communicates the upper and lower surfaces of the cam gear, a light emitting unit, and a light receiving unit. Finally, the light emitting unit and the light receiving unit are arranged to face each other so as to sandwich the rotor and the cam gear in the stacked state along an axis, and the light receiving unit is disposed from the light emitting unit. When the irradiation light passes through both the hole of the rotor and the slit of the cam wheel, the irradiation light is received and a predetermined signal is output.

さらに、前記ローター車と前記カム車との層間に前記伝達車が同軸上に積層されているとともに、当該伝達車の前記伝達歯車には、上下両面を連絡する孔が形成される。そして、前記ロータリーエンコーダーは、当該伝達歯車の孔をさらに含んで構成され、前記受光部は、前記発光部からの照射光が前記ローターの孔と、前記伝達歯車の孔と、前記カム車のスリットとを通過してきた際に、当該照射光を受光して所定の信号を出力する、ことを特徴としてもよい。 Further, the transmission wheel is coaxially laminated between the rotor wheel and the cam wheel, and the transmission gear of the transmission wheel is formed with a hole that connects the upper and lower surfaces. The rotary encoder further includes a hole of the transmission gear, and the light receiving unit receives light from the light emitting unit, the hole of the rotor, the hole of the transmission gear, and the slit of the cam wheel. When the light passes through, the irradiation light is received and a predetermined signal is output.

さらに上記いずれかの特徴に加え、前記カムが一定の速度で回転するように前記動力部を制御するとともに、前記ロータリーエンコーダーからの信号に基づいて前記カムの回転角度位置を特定するための制御部を備えることを前提とする。当該制御部は、前記カムが所定の回転角度位置にあるときは、当該カムの回転速度を速めるように前記動力部を制御することで、前記カムが前記所定の回転角度にあるときは、前記押圧領域での流体移動が停止されることを特徴とする流体輸送装置としてもよい。 Further, in addition to any of the above features, the control unit controls the power unit so that the cam rotates at a constant speed, and specifies the rotational angle position of the cam based on a signal from the rotary encoder. Assuming that The control unit controls the power unit so as to increase the rotation speed of the cam when the cam is at a predetermined rotation angle position, and when the cam is at the predetermined rotation angle, The fluid transport device may be characterized in that the fluid movement in the pressing region is stopped.

＝＝＝参考形態＝＝＝
＜概略構造＞
図１は、本発明の実施形態と比較するための参考形態に係る流体輸送装置（以下、参考装置）１０１の構成を示す図である。図１（Ａ）は、当該参考装置１０１の全体構成の透視平面図であり、図１（Ｂ）は、当該参考装置１０１を構成する一部品の拡大図である。また、図２に、図１におけるａ−ａ矢視断面を示した。参考装置１０１は、輸送対象となる流体（例えば、水、食塩水、薬液、油類、芳香液、インクなど）１１が充填されたリザーバー１０、流体の流路となるチューブ２０、およびこのチューブ２０を流体１１の流入側（以下、上流）から流出側（以下、下流）に向けて順次圧搾して流体１１を下流側に輸送させるための複数のフィンガー（３０ａ〜３０ｇ）を備えている。そして、各フィンガー（３０ａ〜３０ｇ）に圧搾動作を付与するためのカム４１、およびカム４１を回転させるための駆動機構などを含んで構成されている。これらの構成が、筐体１０２の外殻や内部構造によって、所定の位置に配設されたり取り付けられたりしている。 === Reference form ===
<Schematic structure>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fluid transport device (hereinafter referred to as a reference device) 101 according to a reference embodiment for comparison with an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a perspective plan view of the entire configuration of the reference device 101, and FIG. 1B is an enlarged view of one part constituting the reference device 101. FIG. 2 shows a cross section taken along the line aa in FIG. The reference device 101 includes a reservoir 10 filled with a fluid (for example, water, saline, chemical liquid, oil, aromatic liquid, ink, etc.) 11 to be transported, a tube 20 serving as a fluid flow path, and the tube 20. A plurality of fingers (30a to 30g) for sequentially compressing the fluid 11 from the inflow side (hereinafter, upstream) to the outflow side (hereinafter, downstream) and transporting the fluid 11 to the downstream side. And it is comprised including the drive mechanism etc. for rotating the cam 41 and the cam 41 for giving pressing operation to each finger (30a-30g). These configurations are arranged or attached at predetermined positions by the outer shell or the internal structure of the housing 102.

リザーバー１０には、チューブ２０の一端が接続されており、当該チューブ２０は、下流の末端にある輸送先（図示せず）に向けて延長しており、その延長途上には円弧状に配設されている領域（押圧領域）２１が設けられている。図１（Ｂ）に拡大して示したように、複数本のフィンガー（３０ａ〜３０ｇ）は、それぞれ、直棒状の軸部３１の一方の端部３２が鍔状に形成され、他方の端部３３が半球状に形成されている。そして、上記押圧領域２１の円弧中心から放射状に等間隔となるように配置されており、鍔状の端部（以下、先端部）３２がチューブ２０の押圧領域２１にて当接している。また、半球状の他端部（以下、基端部）３３は、カム４１の周側面に当接している。なお、この参考装置１０１では、７本のフィンガー（３０ａ〜３０ｇ）が配置されており、最も上流にあるフィンガーを第１フィンガー３０ａと称し、以下、下流に向かって、第２フィンガー３０ｂ、第３フィンガー３０ｃ、…、第７フィンガー３０ｇと称することとする。 One end of a tube 20 is connected to the reservoir 10, and the tube 20 extends toward a transport destination (not shown) at the downstream end, and is arranged in an arc shape on the way of the extension. An area (press area) 21 is provided. As shown in an enlarged view in FIG. 1B, each of the plurality of fingers (30a to 30g) has one end portion 32 of a straight rod-shaped shaft portion 31 formed in a bowl shape, and the other end portion. 33 is formed in a hemispherical shape. And it arrange | positions so that it may become equal intervals radially from the circular arc center of the said press area | region 21, and the collar-shaped edge part (henceforth front-end | tip part) 32 is contact | abutting in the press area | region 21 of the tube 20. FIG. The hemispherical other end portion (hereinafter referred to as a base end portion) 33 is in contact with the peripheral side surface of the cam 41. In this reference device 101, seven fingers (30a to 30g) are arranged, and the most upstream finger is referred to as a first finger 30a. The fingers 30c,..., Are referred to as seventh fingers 30g.

カム４１の回転軸は、前記押圧領域２１の円弧中心にほぼ一致し、また、カム４１の周側面は、円筒側面に等角度間隔で四つの同形状の突起４２を形成した凹凸形状であり、各フィンガー（３０ａ〜３０ｇ）は、カム４１が所定方向に回転すると、カム４１周側面の突起４２に基端部３３が乗り上げていき、その結果、先端部３２がチューブ２０を押圧する。また、突起４２を乗り越えると、流体１１が流通しているチューブ２０の内圧によって基端部３３側に押し戻される。各フィンガー（３０ａ〜３０ｇ）は、このようにして、カム４１の周側面の凹凸形状に沿って往復運動する。 The rotational axis of the cam 41 substantially coincides with the center of the arc of the pressing region 21, and the peripheral side surface of the cam 41 has an uneven shape in which four protrusions 42 having the same shape are formed on the cylindrical side surface at equal angular intervals. In each finger (30a to 30g), when the cam 41 rotates in a predetermined direction, the base end portion 33 rides on the protrusion 42 on the side surface of the cam 41, and as a result, the distal end portion 32 presses the tube 20. Moreover, when the protrusion 42 is overcome, it is pushed back to the base end 33 side by the internal pressure of the tube 20 through which the fluid 11 flows. Each finger (30a-30g) reciprocates along the uneven shape on the peripheral side surface of the cam 41 in this way.

駆動機構は、カム４１を回転駆動させるための機構であり、動力源となる圧電アクチュエーター５０と、当該圧電アクチュエーター５０によって直接回転駆動される円盤状のローター６１と、当該ローター６１の回転数を減速させつつカム４１の回転運動に変換する減速機構とを有する。 The drive mechanism is a mechanism for rotationally driving the cam 41. The piezoelectric actuator 50 serving as a power source, the disk-shaped rotor 61 that is directly driven to rotate by the piezoelectric actuator 50, and the rotational speed of the rotor 61 are reduced. And a speed reduction mechanism that converts the rotational motion of the cam 41 into a rotational motion.

圧電アクチュエーター５０は、圧電素子を用いた振動体５１の振動を利用してローター６１を回転させるためのものである。振動体５１は、矩形状の板材の両面に圧電素子を接着した構造であり、矩形の板材の一方の短辺側には、ローター６１の周側面と接触する凸部５２が設けられている。そして、圧電素子に所定の駆動信号を印加して振動体５１を振動させると、この凸部５２が所定の軌道を描いて振動する。例えば、振動体５１が長手方向、すなわちローター６１の直径延長方向に沿って伸縮する縦一次振動モードと、振動体５１がその長手方向と直交する方向に屈曲する屈曲二次振動モードとを励起するように圧電素子に駆動信号を印加すると、凸部５２が楕円軌道を描いて振動する。もちろん、長手方向に沿って伸縮する一次振動モードと、短辺方向に沿って伸縮する一次振動モードとを組み合わせて、凸部５２を８の字の軌道を描くように振動させてもよい。また、ローター６１は、板バネなどによって圧電アクチュエーター５０側に付勢されている。それによって、圧電アクチュエーター５０の凸部５２とローター６１の周側面との間に適切な摩擦力が発生し、圧電アクチュエーター５０の振動が確実にローター６１に伝達される。もちろん、動力源は、圧電アクチュエーター５０に限らず、ローター６１を直接回転させることができれば、例えば、ステッピンモーターなどであってもよい。 The piezoelectric actuator 50 is for rotating the rotor 61 using the vibration of the vibrating body 51 using a piezoelectric element. The vibrating body 51 has a structure in which piezoelectric elements are bonded to both surfaces of a rectangular plate material, and a convex portion 52 that contacts the peripheral side surface of the rotor 61 is provided on one short side of the rectangular plate material. When a predetermined driving signal is applied to the piezoelectric element to vibrate the vibrating body 51, the convex portion 52 vibrates along a predetermined trajectory. For example, the vibration body 51 excites a longitudinal primary vibration mode that expands and contracts along the longitudinal direction, that is, the diameter extension direction of the rotor 61, and a bending secondary vibration mode that the vibration body 51 bends in a direction orthogonal to the longitudinal direction. Thus, when a drive signal is applied to the piezoelectric element, the convex portion 52 vibrates in an elliptical orbit. Of course, the convex portion 52 may be vibrated so as to draw an 8-shaped trajectory by combining the primary vibration mode extending and contracting along the longitudinal direction and the primary vibration mode extending and contracting along the short side direction. The rotor 61 is biased toward the piezoelectric actuator 50 by a leaf spring or the like. Accordingly, an appropriate frictional force is generated between the convex portion 52 of the piezoelectric actuator 50 and the peripheral side surface of the rotor 61, and the vibration of the piezoelectric actuator 50 is reliably transmitted to the rotor 61. Of course, the power source is not limited to the piezoelectric actuator 50, and may be, for example, a stepping motor as long as the rotor 61 can be directly rotated.

減速機構は、ローター６１の回転を所定の減速比でカム４１に伝達する機構である。減速機構を含む輪列構造は、動力源である圧電アクチュエーター５０によって直接駆動されるローター６１と、そのローター６１に一体的に取り付けられた、小歯車（以下、ローターピニオン）６２とからなる歯車部品（以下、ローター車）１６０を備えている。さらに、ローターピニオン６２と噛合する大歯車（以下、伝達歯車）７１と、その伝達歯車７１に一体的に取り付けられた小歯車（以下、ピニオン）７２とで構成される歯車部品（以下、伝達車）１７０と、伝達車１７０のピニオン７２と噛合する大歯車（以下、カム歯車）４３にカム４１が同軸に固定された歯車部品（以下、カム車）１４０とを有している。このような輪列構造において、例えば、ローター車１６０と伝達車１７０との減速比が８で、伝達車１７０とカム車１４０との減速比が５であれば、この減速機構の減速比は４０となり、ローター６１が４０回転すると、カム４１が１回転することになる。なお、当該参考装置１０１では、一つの伝達車１７０を備えていたが、複数の伝達車１７０を備えていてもよい。いずれにしても、ローターピニオン６２と噛合する伝達歯車７１と、カム歯車４３と噛合するピニオン７２とを含み、伝達歯車７１の回転運動が最終的にピニオン７２に伝達されてカム歯車４３がローター６１に対して減速されて回転すればよい。 The reduction mechanism is a mechanism that transmits the rotation of the rotor 61 to the cam 41 at a predetermined reduction ratio. The train wheel structure including the speed reduction mechanism is a gear component including a rotor 61 directly driven by a piezoelectric actuator 50 as a power source and a small gear (hereinafter referred to as a rotor pinion) 62 integrally attached to the rotor 61. (Hereinafter referred to as a rotor wheel) 160 is provided. Further, a gear component (hereinafter referred to as a transmission wheel) composed of a large gear (hereinafter referred to as a transmission gear) 71 that meshes with the rotor pinion 62 and a small gear (hereinafter referred to as a pinion) 72 that is integrally attached to the transmission gear 71. ) 170 and a gear part (hereinafter referred to as a cam wheel) 140 in which a cam 41 is coaxially fixed to a large gear (hereinafter referred to as a cam gear) 43 that meshes with the pinion 72 of the transmission wheel 170. In such a train wheel structure, for example, if the reduction ratio between the rotor wheel 160 and the transmission wheel 170 is 8 and the reduction ratio between the transmission wheel 170 and the cam wheel 140 is 5, the reduction gear ratio of this reduction mechanism is 40. Thus, when the rotor 61 rotates 40 times, the cam 41 rotates once. The reference device 101 includes one transmission wheel 170, but may include a plurality of transmission wheels 170. In any case, it includes a transmission gear 71 that meshes with the rotor pinion 62 and a pinion 72 that meshes with the cam gear 43, and the rotational movement of the transmission gear 71 is finally transmitted to the pinion 72, so that the cam gear 43 is rotated by the rotor 61. It is only necessary to decelerate and rotate.

＜流体輸送量の測定＞
上述した構造の参考装置１０１では、カム４１が所定の回転角度位置（基準位置）にあることを検出するとともに、その基準位置からの回転量を測定することで、流体１１の輸送量を求めることができる。そして、基準位置にあることを検出するためには、ロータリーエンコーダーを用いる。図３に参考装置１０１が備えるロータリーエンコーダー１８０ａの一例を示した。図３（Ａ）は、カム車１４０をカム４１側から見たときの平面図であり、図３（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ矢視断面を示している。この図３に示したように、カム歯車４３にスリット１８３を設け、そのスリット１８３と、カム歯車４３を上下から挟持するように配置された発光素子８１と受光素子８２とによってロータリーエンコーダー１８０ａを構成する。このようなロータリーエンコーダー１８０ａでは、発光素子８１からの照射光Ｌ１がスリット１８３を通過すると受光素子８２からその光強度に応じた信号が出力される。そして、その信号の検出時点をもって、カム４１が基準位置にあるものと判定することができる。あるいは、図４に示したロータリーエンコーダー１８０ｂように、カム歯車４３の表面に細線状の反射板１８４を取り付けておくとともに、発光素子８１と受光素子８２が一体化された周知のフォトリフレクター９０を用い、カム歯車４３の表面に向かって照射光Ｌ１を照射し、その反射光Ｌ２を受光する構成としてもよい。 <Measurement of fluid transport amount>
In the reference device 101 having the above-described structure, the transport amount of the fluid 11 is obtained by detecting that the cam 41 is at a predetermined rotation angle position (reference position) and measuring the rotation amount from the reference position. Can do. And in order to detect that it exists in a reference position, a rotary encoder is used. FIG. 3 shows an example of the rotary encoder 180a included in the reference device 101. 3A is a plan view when the cam wheel 140 is viewed from the cam 41 side, and FIG. 3B shows a cross section taken along line bb in FIG. As shown in FIG. 3, a slit 183 is provided in the cam gear 43, and the rotary encoder 180 a is configured by the slit 183, the light emitting element 81 and the light receiving element 82 arranged so as to sandwich the cam gear 43 from above and below. To do. In such a rotary encoder 180a, when the irradiation light L1 from the light emitting element 81 passes through the slit 183, a signal corresponding to the light intensity is output from the light receiving element 82. Then, it can be determined that the cam 41 is at the reference position at the time when the signal is detected. Alternatively, as in the rotary encoder 180b shown in FIG. 4, a well-known photoreflector 90 in which a thin-line reflecting plate 184 is attached to the surface of the cam gear 43 and the light emitting element 81 and the light receiving element 82 are integrated is used. The configuration may be such that the irradiation light L1 is irradiated toward the surface of the cam gear 43 and the reflected light L2 is received.

しかしながら、カム歯車４３の回転状態を直接ロータリーエンコーダー（１８０ａ，１８０ｂ）で検出する場合、流体１１の輸送量が微量であると、カム歯車４３の回転速度を極めて遅くする必要がある。そのため、受光信号の検出継続時間が長くなり、正確に位置を特定できない可能性がある。スリット１８３や反射板１８４を極めて細くして分解能を高めることも考えられるが、特に、小型化を達成しようとすると、そのカム歯車４３にスリット１８３や反射板１８４を形成するための加工コストが極めて高くなる。もちろん、ロータリーエンコーダー（１８０ａ，１８０ｂ）の分解能に応じて発光素子８１からの照射光Ｌ１をレンズなどの光学系を用いて絞ることが必要になる。もちろん、この光学系の付加もコストアップの要因となる。また、フォトリフレクター９０を取り付ける際の位置決めにも高い精度が要求される。さらに参考装置１０１では、カム４１に同形状の四つの突起４２が等間隔で形成されているため、カム４１が１回転すると、第１フィンガー３０ａから第７フィンガー３０ｇが順次チューブ２０を圧搾する動作を４回繰り返すことになる。ここで、個別に往復運動する７本のフィンガー（３０ａ〜３０ｇ）がそれぞれ特定の圧搾状態であるときに対応させて基準位置を設定すると、カム歯車４３には、四つの微細なスリット１８３や反射板１８４を設けることになり、さらなるコストアップを招く。 However, when the rotational state of the cam gear 43 is directly detected by the rotary encoder (180a, 180b), the rotational speed of the cam gear 43 needs to be extremely slow if the transport amount of the fluid 11 is very small. Therefore, the detection duration time of the received light signal becomes long, and there is a possibility that the position cannot be specified accurately. Although it is conceivable to increase the resolution by making the slit 183 and the reflecting plate 184 extremely thin, in particular, when trying to achieve miniaturization, the processing cost for forming the slit 183 and the reflecting plate 184 in the cam gear 43 is extremely high. Get higher. Of course, it is necessary to squeeze the irradiation light L1 from the light emitting element 81 using an optical system such as a lens in accordance with the resolution of the rotary encoder (180a, 180b). Of course, the addition of this optical system also increases the cost. Further, high accuracy is required for positioning when the photo reflector 90 is attached. Furthermore, in the reference device 101, four protrusions 42 of the same shape are formed at equal intervals on the cam 41, so that when the cam 41 makes one rotation, the first finger 30a to the seventh finger 30g sequentially squeeze the tube 20 Will be repeated four times. Here, if the seven fingers (30a to 30g) that reciprocate individually are in a specific compressed state and set a reference position, the cam gear 43 has four fine slits 183 and reflections. The plate 184 is provided, which further increases the cost.

一方、カム歯車４３と比較して高速回転するローター６１側にロータリーエンコーダーを設ける（１８０ａ，１８０ｂ）場合では、基準位置の検出継続時間が短時間であるため、微細なスリット１８３や反射板１８４が不要となり、加工コストを安価にすることができる。しかしながら、ローター６１の基準位置や回転速度は検出できるものの、カム歯車４３、すなわちカム４１の基準位置を特定すること難しい。また、ローターピニオン６２と伝達歯車７１との間のバックラッシュもあり、ローター６１の基準位置や回転量からカムの基準位置や回転量を特定することをさらに困難にしている。 On the other hand, in the case where the rotary encoder is provided on the side of the rotor 61 that rotates at a higher speed than the cam gear 43 (180a, 180b), the reference position detection continuation time is short, and therefore the fine slit 183 and the reflector 184 are provided. It becomes unnecessary and the processing cost can be reduced. However, although the reference position and rotation speed of the rotor 61 can be detected, it is difficult to specify the reference position of the cam gear 43, that is, the cam 41. There is also a backlash between the rotor pinion 62 and the transmission gear 71, making it more difficult to specify the reference position and rotation amount of the cam from the reference position and rotation amount of the rotor 61.

もちろん、カム歯車４３が基準位置と、ローター６１における所定の回転角度位置とが一致するようにロータリーエンコーダー（１８０ａ，１８０ｂ）を配置することも考えられる。しかし、この場合は、減速機構を構成する各車（１４０，１６０，１７０）を組み付けた後では、各車（１４０，１６０，１７０）間の歯車（６２−７１，７２−４３）の噛合状態を変更できないため、参考装置１０１の組み立て時に、各歯車（６２，７１，７２，４３）の回転角度位置を、極めて高い精度で維持した状態で、減速機構を筐体１０２内に組み付ける必要がある。しかも、その組み付けは、各歯車（６２，７１，７２，４３）間のバックラッシュも考慮して設定する必要があり、実際には、ローター６１の回転角度位置によってカム４１の回転角度位置を特定することは極めて難しい。 Of course, it is also conceivable to arrange the rotary encoders (180a, 180b) so that the cam gear 43 matches the reference position with a predetermined rotational angle position in the rotor 61. In this case, however, the gears (62-71, 72-43) between the vehicles (140, 160, 170) are engaged after the vehicles (140, 160, 170) constituting the speed reduction mechanism are assembled. Therefore, when the reference device 101 is assembled, it is necessary to assemble the speed reduction mechanism in the housing 102 while maintaining the rotational angle positions of the gears (62, 71, 72, 43) with extremely high accuracy. . Moreover, the assembly must be set in consideration of backlash between the gears (62, 71, 72, 43). In practice, the rotational angle position of the cam 41 is specified by the rotational angle position of the rotor 61. It is extremely difficult to do.

＝＝＝第１の実施例＝＝＝
上述したように、先に示した参考装置１０１では、流体１１の輸送量を求めるための測定値となるカム４１の基準位置やその基準位置からの回転角度を精度良く測定することが難しい。そこで、以下に、カム４１の基準位置や回転量を精度良く測定でき、しかも小型で安価に提供できる流体輸送装置を本発明の実施形態として挙げ、この実施形態に係る流体輸送装置の構造を第１の実施例とする。 === First Embodiment ===
As described above, in the reference device 101 described above, it is difficult to accurately measure the reference position of the cam 41 and the rotation angle from the reference position, which are measurement values for obtaining the transport amount of the fluid 11. In view of this, a fluid transport device that can accurately measure the reference position and rotation amount of the cam 41, and that can be provided in a small size and at low cost will be given as an embodiment of the present invention. Example 1 is used.

図５と図６に、第１の実施例に係る流体輸送装置１の概略構造を示した。図５は、当該流体輸送装置１の平面図であり、輪列構造を主体にして示している。図６は、図５におけるｃ−ｃ矢視断面に相当する図であり、輪列構造を構成する各車（４０，６０，７０）を異なるハッチングで示している。なお、これら図５、図６、以降の図、および先に示した図１〜図４では、同様の機能を有する部材や部品などについては、同じ符号を付している。 5 and 6 show a schematic structure of the fluid transport device 1 according to the first embodiment. FIG. 5 is a plan view of the fluid transport device 1 and mainly shows a gear train structure. FIG. 6 is a view corresponding to a cross section taken along the line cc in FIG. 5, and each car (40, 60, 70) constituting the train wheel structure is indicated by different hatching. In addition, in these FIG. 5, FIG. 6, subsequent figures, and FIGS. 1-4 shown previously, the same code | symbol is attached | subjected about the member, components, etc. which have the same function.

＜輪列構造＞
図５、図６に示したように、第１の実施例に係る流体輸送装置１は、参考装置１０１と同様に、ローター車６０、伝達車７０、カム車４０によって構成される輪列構造と、７本のフィンガー（３０ａ〜３０ｇ）とを備えている。もちろん、フィンガー（３０ａ〜３０ｇ）の数は、７本に限定されない。しかしながら、輪列構造における各車（４０，６０，７０）の配置は、参考装置１０１のそれとは異なっており、ローター車６０の一側にカム車４０が同軸上に積層されている。ここに示した例では、ここで、回転軸（Ｒ６０，Ｒ４０）の延長方向（軸線方向）を上下方向とすると、ローター車６０の上方にカム車４０が積層されている。また、伝達車７０は、その回転軸Ｒ７０が、カム車４０およびローター車６０に対して水平方向に離間するように配置されている。そして、ローター車６０とカム車４０の回転軸（Ｒ６０，Ｒ４０）は、個別に軸支されており、各車（４０、６０、７０）における各歯車（６２−７１，７２−４３）が噛合して輪列構造が形成されていなければ、双方の車（４０，６０）は、互いに自由に回転する。 <Wheel train structure>
As shown in FIGS. 5 and 6, the fluid transportation device 1 according to the first embodiment is similar to the reference device 101 in that the train wheel structure includes the rotor wheel 60, the transmission wheel 70, and the cam wheel 40. And 7 fingers (30a to 30g). Of course, the number of fingers (30a-30g) is not limited to seven. However, the arrangement of the vehicles (40, 60, 70) in the wheel train structure is different from that of the reference device 101, and the cam wheel 40 is coaxially stacked on one side of the rotor wheel 60. In the example shown here, the cam wheel 40 is stacked above the rotor wheel 60 when the extending direction (axis direction) of the rotation shaft (R60, R40) is the vertical direction. Further, the transmission wheel 70 is arranged such that the rotation shaft R70 is separated from the cam wheel 40 and the rotor wheel 60 in the horizontal direction. The rotation shafts (R60, R40) of the rotor wheel 60 and the cam wheel 40 are individually supported, and the gears (62-71, 72-43) in each vehicle (40, 60, 70) are meshed. If the train wheel structure is not formed, both the vehicles (40, 60) rotate freely with respect to each other.

ここに示した流体輸送装置１において、カム車４０は、ボールベアリング４４の内輪４４ｉに固定されているとともに、ボールベアリング４４の外輪４４ｏが筐体２に固定されて、筐体２に対して回動自在となっている。また、ボールベアリング４４の内輪４４ｉの内側には、上下方向に突出するように貫通する多段円筒状の部材４５が固定されている。この多段円筒状の部材（以下、円筒部材）４５は、カム車４０の回転軸Ｒ６０を構成する部材であり、径が異なる各円筒間の境界４５ｓは、当該円筒部材４５の外周に嵌め込まれるカム歯車４３やカム４１、およびボールベアリング４４の上下方向の取付け位置を規定している。 In the fluid transport device 1 shown here, the cam wheel 40 is fixed to the inner ring 44 i of the ball bearing 44, and the outer ring 44 o of the ball bearing 44 is fixed to the casing 2, so that the cam wheel 40 rotates with respect to the casing 2. It is free to move. A multi-stage cylindrical member 45 is fixed inside the inner ring 44i of the ball bearing 44 so as to protrude in the vertical direction. The multi-stage cylindrical member (hereinafter referred to as a cylindrical member) 45 is a member that constitutes the rotation shaft R60 of the cam wheel 40, and a boundary 45s between cylinders having different diameters is a cam that is fitted to the outer periphery of the cylindrical member 45. The vertical mounting positions of the gear 43, the cam 41, and the ball bearing 44 are defined.

各円筒間の境界４５ｓは、例えば、円筒部材４５の下端周囲にカム歯車４３を同軸に固定する際に上方への移動を規制するための突起を形成したり、円筒部材４５のボールベアリング４４の上方に突出する部分の周囲にカム４１を環装する際の座になったりする。そして、カム４１は、円筒部材４５の上面に螺着されてボルト４６の上方にて大きくフランジによって上方から押さえつけられて、円筒部材４５に強固に固定されている。それによって、カム４１とカム歯車４３と円筒部材４５とが同じ回転軸Ｒ４０上に配置されつつ、これらが一体的に回転する。 The boundary 45 s between the cylinders forms, for example, a protrusion for restricting upward movement when the cam gear 43 is coaxially fixed around the lower end of the cylindrical member 45, or the ball bearing 44 of the cylindrical member 45. It may become a seat when the cam 41 is mounted around a portion protruding upward. The cam 41 is screwed onto the upper surface of the cylindrical member 45 and is largely pressed from above by a flange above the bolt 46 to be firmly fixed to the cylindrical member 45. Accordingly, the cam 41, the cam gear 43, and the cylindrical member 45 are disposed on the same rotation axis R40, and rotate integrally.

ローター車６０は、ローター６１の下方にローターピニオン６２が取り付けられた構造で、ローター車６０の回転軸Ｒ６０を構成する軸部材６５がこのローター６１の上方と、ローターピニオン６２の下方に突出している。そして、円筒部材４５の中空内部４５ｉには、ローター車６０の軸受け部材６３が固定されている。軸受け部材６３には、円筒部材４５と同軸の軸孔６４が穿設されており、この軸孔６４に軸部材６５の上端６５ｕが遊嵌状態で挿入されている。軸部材６５の下端６５ｄは、筐体２に設けられた軸受け部材６６に軸支されている。それによって、ローター車６０とカム車４０が、同軸上に積層された状態で配置されつつ、伝達車７０を介さない限り互いに自由に回転可能となる。なお、ローター６１は、参考装置１０１と同様に、その周側面が圧電アクチュエーター５０の凸部５２に当接しているとともに、圧電アクチュエーター５０側に付勢されている。 The rotor wheel 60 has a structure in which a rotor pinion 62 is attached below the rotor 61, and a shaft member 65 that constitutes the rotation shaft R <b> 60 of the rotor wheel 60 protrudes above the rotor 61 and below the rotor pinion 62. . A bearing member 63 of the rotor wheel 60 is fixed to the hollow interior 45 i of the cylindrical member 45. A shaft hole 64 coaxial with the cylindrical member 45 is formed in the bearing member 63, and the upper end 65u of the shaft member 65 is inserted into the shaft hole 64 in a loosely fitted state. A lower end 65 d of the shaft member 65 is pivotally supported by a bearing member 66 provided in the housing 2. As a result, the rotor wheel 60 and the cam wheel 40 can be freely rotated with respect to each other as long as the rotor wheel 60 and the cam wheel 40 are arranged on the same axis and not via the transmission wheel 70. The rotor 61 is urged toward the piezoelectric actuator 50 while its peripheral side surface is in contact with the convex portion 52 of the piezoelectric actuator 50, as in the reference device 101.

一方、伝達車７０の回転軸Ｒ７０は、積層状態にあるローター車６０とカム車４０に対して水平方向に離間して軸支されており、伝達車７０における大きな径の伝達歯車７１がローター車６０のローターピニオン６２に噛合し、この伝達歯車７１の上方にピニオン７２が同軸に配設されている。そして、ピニオン７２がカム車４０のカム歯車４３と噛合している。それによって、圧電アクチュエーター５０によって駆動されるローター６１の回転運動が減速されつつカム車４０に伝達される。なお、第１の実施例においても、伝達車７０は、必ずしも一つである必要はない。 On the other hand, the rotation shaft R70 of the transmission wheel 70 is pivotally supported in the horizontal direction away from the rotor wheel 60 and the cam wheel 40 in the stacked state, and the transmission gear 71 having a large diameter in the transmission wheel 70 is a rotor wheel. 60 of the rotor pinion 62, and a pinion 72 is coaxially disposed above the transmission gear 71. The pinion 72 is engaged with the cam gear 43 of the cam wheel 40. Thereby, the rotational motion of the rotor 61 driven by the piezoelectric actuator 50 is transmitted to the cam wheel 40 while being decelerated. In the first embodiment, the transmission wheel 70 is not necessarily one.

＜ロータリーエンコーダーの構成と構造＞
上述したように、第１の実施例に係る流体輸送装置１では、その輪列構造におけるカム車４０とローター車６０が同軸上に積層配置されており、ローター６１とカム歯車４３が互いに対面している。そして、高速回転するローター６１が最終的に減速されてカム歯車４３をゆっくり回転させる。第１の実施例に係る流体輸送装置１は、このカム車４０とローター車６０との積層構造と、双方（４０，６０）の回転速度差とを巧妙に利用することで、カム４１の基準位置や回転量を高精度に検出できるロータリーエンコーダー８０を備えている。 <Configuration and structure of rotary encoder>
As described above, in the fluid transport device 1 according to the first embodiment, the cam wheel 40 and the rotor wheel 60 in the train wheel structure are coaxially stacked, and the rotor 61 and the cam gear 43 face each other. ing. Then, the rotor 61 that rotates at high speed is finally decelerated to rotate the cam gear 43 slowly. The fluid transport device 1 according to the first embodiment skillfully utilizes the laminated structure of the cam wheel 40 and the rotor wheel 60 and the difference in rotational speed between the two (40, 60), thereby providing a reference for the cam 41. A rotary encoder 80 that can detect the position and rotation amount with high accuracy is provided.

図７に、積層状態にあるカム車４０とローター車６０を下方から見たときの平面図を示した。ロータリーエンコーダー８０は、図６、および図７に示したように、ローター６１に形成された孔８３と、カム歯車４３の下面に取付けられた反射板８４と、ローター６１の下方に配置されたフォトリフレクター９０とによって構成されている。そして、フォトリフレクター９０の発光素子８１からの上方への照射光Ｌ１が孔８３を通過している期間に、その照射光Ｌ１が反射板８４によって反射されると、その反射光Ｌ２がフォトリフレクター９０の受光素子８２に戻って来る。このとき受光素子８２が出力する信号を検出すれば、カム４１が基準位置にある、ということを特定することができる。なお、基準位置からの回転量については、たとえば、ローター６１を一定の速度で回転させていれば、減速比からカム４１の回転速度が計算でき、基準位置を特定した時点からの経過時間に基づいて回転量を求めることができる。そして、あらかじめ、回転量と流体１１の輸送量との関係が分かっていれば、流体１１の輸送量も求められる。 FIG. 7 is a plan view of the cam wheel 40 and the rotor wheel 60 in a stacked state when viewed from below. As shown in FIGS. 6 and 7, the rotary encoder 80 includes a hole 83 formed in the rotor 61, a reflection plate 84 attached to the lower surface of the cam gear 43, and a photo disposed below the rotor 61. The reflector 90 is comprised. Then, if the irradiation light L1 is reflected by the reflecting plate 84 while the irradiation light L1 upward from the light emitting element 81 of the photoreflector 90 passes through the hole 83, the reflection light L2 is reflected by the photoreflector 90. The light receiving element 82 is returned. If the signal output by the light receiving element 82 is detected at this time, it can be specified that the cam 41 is at the reference position. As for the rotation amount from the reference position, for example, if the rotor 61 is rotated at a constant speed, the rotation speed of the cam 41 can be calculated from the reduction ratio, and is based on the elapsed time from when the reference position is specified. The amount of rotation can be obtained. If the relationship between the rotation amount and the transport amount of the fluid 11 is known in advance, the transport amount of the fluid 11 is also obtained.

このように、第１の実施例に係る流体輸送装置１は、参考装置１０１と同様に、カム４１の回転に従動して往復運動する複数のフィンガー（３０ａ〜３０ｇ）によってチューブ２０を順次圧搾するように構成されている。ペリスタポンプと比較すると、チューブ２０の断面積に多少のバラツキがあっても流体１１を精度良く輸送できるとともに、常時チューブ２０を圧搾していないので、チューブ２０の劣化も少なく、流体輸送精度を長期間に亘って維持できる、という基本性能を有している。その上で、上述した参考装置１０１におけるロータリーエンコーダー（１８０ａ，１８０ｂ）の加工精度や位置決め精度などに関する問題を解決するための構成と構造を備えている。 As described above, the fluid transport device 1 according to the first embodiment sequentially squeezes the tube 20 by a plurality of fingers (30a to 30g) that reciprocate following the rotation of the cam 41, similarly to the reference device 101. It is configured as follows. Compared with a peristaltic pump, the fluid 11 can be transported accurately even if there is some variation in the cross-sectional area of the tube 20, and since the tube 20 is not always squeezed, there is little deterioration of the tube 20 and the fluid transport accuracy is long-term. It has the basic performance that it can be maintained over a wide range. In addition, a configuration and a structure for solving problems related to processing accuracy and positioning accuracy of the rotary encoder (180a, 180b) in the reference device 101 described above are provided.

例えば、図３や図４に示した参考装置１０１におけるロータリーエンコーダー（１８０ａ，１８０ｂ）では、カム４１の基準位置を精密に検出するために、カム歯車４３の円周を４８０分割したときの幅に相当する分解能が必要であったとすると、その４８０分割した角度（０．７５度）をピッチとした微細なスリット１８３を形成する必要があった。すなわち、スリット１８３自体の幅を、例えば、分解能に相当する０．７５度の半分の角度とすれば、０．３７５度と、極めて細くする必要があった。しかも、その微細なスリット１８３を４箇所に等角度間隔で形成する必要もあった。 For example, in the rotary encoder (180a, 180b) in the reference device 101 shown in FIG. 3 and FIG. 4, in order to accurately detect the reference position of the cam 41, the width of the circumference of the cam gear 43 is divided into 480. If the corresponding resolution is required, it is necessary to form fine slits 183 having the pitch of 480 divided angles (0.75 degrees) as a pitch. That is, if the width of the slit 183 itself is, for example, a half angle of 0.75 degrees corresponding to the resolution, it is necessary to make it extremely thin, 0.375 degrees. Moreover, it is necessary to form the fine slits 183 at four positions at equal angular intervals.

一方、第１の実施例に係る流体輸送装置１では、カム歯車４３の下面にローター車６０とカム車４０との減速比に応じた比較的幅の広い反射板８４形成し、ローター６１には、円周方向の幅が、反射板８４と同程度の適宜な形状の孔８３を形成すればよいことになる。そして、カム歯車４３下面の反射板８４とローター６１のスリットとを、同軸上にある回転軸（Ｒ４０，Ｒ６０）から等距離となるように配置すればよい。 On the other hand, in the fluid transport device 1 according to the first embodiment, a relatively wide reflecting plate 84 corresponding to the reduction ratio between the rotor wheel 60 and the cam wheel 40 is formed on the lower surface of the cam gear 43. The hole 83 having an appropriate shape having a width in the circumferential direction similar to that of the reflecting plate 84 may be formed. Then, the reflecting plate 84 on the lower surface of the cam gear 43 and the slit of the rotor 61 may be arranged so as to be equidistant from the coaxial rotation shaft (R40, R60).

具体的には、カム４１の四つの突起４２に対応してカム歯車４３には、反射板８４が４箇所に配置されており、カム車４０が一回転する間に、フォトリフレクター９０の直上でローター６１の孔８３とこの反射板８４が必ず４回一致するように、カム車４０とローター車６０とは、カム４１の突起４２の個数（４個）の整数倍の減速比となることが必要となる。 Specifically, four reflecting plates 84 are arranged on the cam gear 43 corresponding to the four protrusions 42 of the cam 41, and the cam wheel 40 rotates once while the cam wheel 40 rotates once. The cam wheel 40 and the rotor wheel 60 may have a reduction ratio that is an integral multiple of the number (four) of the protrusions 42 of the cam 41 so that the hole 83 of the rotor 61 and the reflecting plate 84 always coincide with each other four times. Necessary.

そこで、一例として、減速比を４×１０＝４０として計算すると、ローター６１が４０回転するごとにカム歯車４３が１回転することになる。すなわち、ローター６１が１０回転するごとにカム歯車４３が１／４（９０度）回転して、ローター６１の孔８３と、カム歯車４３の四つの反射板８４の内の一つが上下方向で位置が一致すればよい。したがって、図７において、９０度の１／１０の９度がピッチとなり、回転軸Ｒ４０を中心としたときの反射板８４の角度θを、そのピッチの半分とすれば、θ＝４．５度となる。 Therefore, as an example, if the reduction ratio is calculated as 4 × 10 = 40, the cam gear 43 rotates once for every 40 rotations of the rotor 61. That is, every time the rotor 61 rotates 10 times, the cam gear 43 rotates 1/4 (90 degrees), and the hole 83 of the rotor 61 and one of the four reflecting plates 84 of the cam gear 43 are positioned in the vertical direction. Should match. Accordingly, in FIG. 7, 9 degrees, which is 1/10 of 90 degrees, is the pitch, and θ = 4.5 degrees when the angle θ of the reflecting plate 84 about the rotation axis R40 is half of the pitch. It becomes.

すなわち、参考装置１０１におけるスリット１８３の１０倍の幅の大きな反射板８４でよいことがわかる。そして、ローター６１の孔８３は、下方からの照射光Ｌ１を上方に通過させるだけでよいので、円周方向の幅が極端に大きくなければ、その大きさを厳密に設定する必要がない。本実施例では、径が反射板８４の幅より僅かに大きい丸穴状であったが、形状は、スリット状、矩形状など適宜な形状としてよい。 That is, it can be seen that the reflecting plate 84 having a width 10 times as large as the slit 183 in the reference device 101 may be used. And since the hole 83 of the rotor 61 only needs to allow the irradiation light L1 from below to pass upward, it is not necessary to set the size strictly unless the circumferential width is extremely large. In the present embodiment, the shape is a round hole shape whose diameter is slightly larger than the width of the reflecting plate 84, but the shape may be an appropriate shape such as a slit shape or a rectangular shape.

なお、反射板８４が孔８３を通して見通せる位置にあれば、反射光Ｌ２がフォトリクレクタ９０の受光素子８２によって検出され続けるが、減速比が大きい場合では、反射光Ｌ２は、瞬間的に検出されるため、反射光Ｌ２の検出継続時間を厳密に考慮する必要がない。もちろん、無検出状態だった反射光Ｌ２が検出された時点を持って、カム歯車４３が特定の回転角度位置にあるものとしてもよい。すなわち、反射光Ｌ２が検出された瞬間以降から反射光Ｌ２が検出されなくなる時点までの間に受光素子８２が出力する信号は考慮しなくてよい。そして、このような信号検出手法を用いる場合、反射板８４をさらに幅広にすることも考えられる。 If the reflecting plate 84 is in a position where it can be seen through the hole 83, the reflected light L2 is continuously detected by the light receiving element 82 of the photorejector 90. However, when the reduction ratio is large, the reflected light L2 is detected instantaneously. Therefore, it is not necessary to strictly consider the detection duration time of the reflected light L2. Of course, the cam gear 43 may be at a specific rotational angle position with the point in time when the reflected light L2 in the non-detection state is detected. That is, the signal output from the light receiving element 82 between the moment when the reflected light L2 is detected and the time when the reflected light L2 is no longer detected need not be considered. When such a signal detection method is used, it is conceivable to make the reflector 84 wider.

このように、本実施例に係る流体輸送装置１では、反射板８４は、その幅を大きくすることでき、加工が容易となる。そして、フォトリフレクター９０の発光素子８１からの照射光Ｌ１が孔８３を透過したとき、その先に反射板８４があれば、確実にその照射光Ｌ１が反射光Ｌ２として受光素子８２にて受光される。もちろん、フォトリフレクター９０は、ローター６１の孔８３に対して確実に照射光Ｌ１が入射されるように配置するだけでよく、厳密な位置合わせも不要となる。 Thus, in the fluid transport device 1 according to the present embodiment, the reflector 84 can be increased in width and processed easily. When the irradiation light L1 from the light emitting element 81 of the photoreflector 90 passes through the hole 83, if there is a reflection plate 84 at the tip, the irradiation light L1 is reliably received by the light receiving element 82 as reflected light L2. The Of course, the photo reflector 90 only needs to be arranged so that the irradiation light L1 is surely incident on the hole 83 of the rotor 61, and precise alignment is not necessary.

さらに、第１の実施例に係る流体輸送装置１の構造によれば、カム車４０とローター車６０が上下に積層された輪列構造を採用しているため、歯車など投影面積の大きな部品によって構成されている輪列構造の占有面積を大きく減少させることができ、流体輸送装置１をより小型にすることが可能となる。確かに、カム車４０とローター車６０が上下に積層されているため、上下方向のサイズが増加するかもしれないが、これらは、歯車を主体とした部品であり基本的に薄い。さらに、ローター６１の周側面に圧電アクチュエーター５０の凸部５２当接させるために、圧電アクチュエーター５０を、土台となる部材５３を用いてある程度高いに位置に配置する必要があり、参考装置１０１でもある程度の厚さが必要となる。したがって、第１の実施例に係る流体輸送装置１では、参考装置１０１と比較して、水平方向のサイズが大幅に減少し、上下方向のサイズの増加を最小限に抑えることができる。 Furthermore, according to the structure of the fluid transport device 1 according to the first embodiment, the gear wheel structure in which the cam wheel 40 and the rotor wheel 60 are stacked one above the other is adopted. The occupied area of the configured wheel train structure can be greatly reduced, and the fluid transport device 1 can be made smaller. Certainly, since the cam wheel 40 and the rotor wheel 60 are stacked one above the other, the size in the vertical direction may increase. However, these are parts mainly composed of gears and are basically thin. Further, in order to make the convex portion 52 of the piezoelectric actuator 50 abut on the peripheral side surface of the rotor 61, the piezoelectric actuator 50 needs to be arranged at a certain high position using the base member 53, and the reference device 101 also has a certain level. The thickness of is required. Therefore, in the fluid transport device 1 according to the first embodiment, the size in the horizontal direction is significantly reduced compared to the reference device 101, and the increase in the size in the vertical direction can be minimized.

なお、第１の実施例に係る流体輸送装置１におけるロータリーエンコーダー８０は、上記の構成に限らず、カム歯車４３の反射板８４をスリットに代え、発光素子８１と受光素子８２を、積層状態にあるローター６１とカム歯車４３とを上下から挟持するように対面させて配置した構成であってもよい。そして、発光素子８１からの照射光Ｌ１がローター６１の孔８３とカム歯車４３のスリットの双方を透過してきたときに、その透過光を受光素子８２によって検出すればよい。 The rotary encoder 80 in the fluid transport device 1 according to the first embodiment is not limited to the above-described configuration, and the reflection plate 84 of the cam gear 43 is replaced with a slit, and the light emitting element 81 and the light receiving element 82 are stacked. A configuration in which a certain rotor 61 and the cam gear 43 are arranged to face each other so as to be sandwiched from above and below may be employed. Then, when the irradiation light L1 from the light emitting element 81 passes through both the hole 83 of the rotor 61 and the slit of the cam gear 43, the transmitted light may be detected by the light receiving element 82.

＝＝＝第２の実施例＝＝＝
第１の実施例として、カム４１の回転基準位置や回転角度を、低コストで精度良く測定できる流体輸送装置１の構造を説明した。そして、第２の実施例では、第１の実施例の流体輸送装置１を用いて、流体１１をさらに精度よく一定割合で輸送するための制御方法を挙げる。 === Second Embodiment ===
As the first embodiment, the structure of the fluid transport device 1 that can accurately measure the rotation reference position and the rotation angle of the cam 41 at a low cost has been described. In the second embodiment, a control method for transporting the fluid 11 at a constant rate with higher accuracy using the fluid transport device 1 of the first embodiment will be described.

図８は、第１の実施例の流体輸送装置１において、ローター６１を等速回転させた場合のカム４１の回転角度と、第７フィンガー３０ｇより下流側での流体１１の累積輸送量との関係を示したグラフである。第１の実施例では、カム４１の周側面には、４箇所に等間隔に配置された突起４２が形成されており、第１フィンガー３０ａから第７フィンガー３０ｇは、カム４１が９０度回転するごとに、順次チューブ２０を圧搾して流体１１を輸送する手順を１回実行する。このとき、図８に示したように、カム４１がある回転角度位置にあるときを０度として、９０度まで回転する１サイクルの間には、流体１１が一定速度で輸送される期間（流体輸送期間）と、第１フィンガー３０ａから第７フィンガー３０ｇまでが順次チューブ２０を圧搾した後、第１フィンガー３０ａが再度チューブ２０を圧搾する次のサイクルが始まるまでの間欠期間とに区分できる。さらに、間欠期間では、流体輸送期間が終了した時点での流体１１の累積輸送量が維持される定常期間に続いて累積輸送量が減少する逆流期間と、その後に流体の輸送速度が流体輸送期間における速度に達するまでの復帰期間とを含む非定常期間が現れる。 FIG. 8 shows the rotation angle of the cam 41 when the rotor 61 is rotated at a constant speed and the cumulative transport amount of the fluid 11 downstream from the seventh finger 30g in the fluid transport device 1 of the first embodiment. It is the graph which showed the relationship. In the first embodiment, projections 42 arranged at equal intervals are formed on the circumferential side surface of the cam 41, and the cam 41 rotates 90 degrees from the first finger 30a to the seventh finger 30g. Every time, the procedure of squeezing the tube 20 and transporting the fluid 11 is executed once. At this time, as shown in FIG. 8, the period when the fluid 11 is transported at a constant speed (fluid) during one cycle of rotation up to 90 degrees, with the cam 41 being at a certain rotation angle position as 0 degrees. The transport period) and the intermittent period until the next cycle in which the first finger 30a squeezes the tube 20 again after the first finger 30a to the seventh finger 30g sequentially squeeze the tube 20 can be divided. Further, in the intermittent period, a reverse flow period in which the cumulative transport amount decreases following the steady period in which the cumulative transport amount of the fluid 11 is maintained at the end of the fluid transport period, and then the fluid transport speed is the fluid transport period. A non-stationary period appears, including a return period until the speed at is reached.

この非定常期間が現れる現象について、その原理を図９に示した。まず、図９（Ａ）に示したように、流体輸送期間の終了後しばらくの間は、第１フィンガー３０ａと第７フィンガー３０ｇがチューブ２０を最大限に圧搾しているため、定常期間となる。このとき、第２フィンガー３０ｂは、最大限に圧搾する途上にあり、最大限に近い状態でチューブ２０を圧搾している。そして、カム４１がさらに回転すると、図９（Ｂ）に示したように、第７フィンガー３０ｇと第１フィンガー３０ａがチューブ２０の圧搾状態から開放される。しかし、チューブ２０の上流側では、第２フィンガー３０ｂが、第１フィンガー３０ａに代わってチューブ２０を最大限に圧搾するが、下流側の第７、第６フィンガー（３０ｇ、３０ｆ）は、チューブ２０を圧搾していない。そのため、チューブ２０の押圧領域２１では、第２フィンガー３０ｂがチューブ２０をさらに圧搾することで下流に輸送される流体１１の体積２３よりも、第７フィンガー３０ｇが開放されることによってチューブ２０内に生じる空隙２２の体積の方が大きくなる。結果的に、この空隙２２と第２フィンガー３０ｂによって輸送される流体１１の体積２３の差分の流体１１が、第７フィンガー３０ｇよりも下流側から上流側に向かって逆流することになり、１サイクルの末期に上述した逆流期間とそれに続く復帰期間とからなる非定常期間が現れる。 The principle of the phenomenon in which this unsteady period appears is shown in FIG. First, as shown in FIG. 9A, for a while after the end of the fluid transportation period, the first finger 30a and the seventh finger 30g squeeze the tube 20 to the maximum, so that it becomes a steady period. . At this time, the 2nd finger 30b is in the middle of squeezing to the maximum, and is squeezing the tube 20 in the state near the maximum. When the cam 41 further rotates, the seventh finger 30g and the first finger 30a are released from the compressed state of the tube 20 as shown in FIG. However, on the upstream side of the tube 20, the second finger 30b squeezes the tube 20 to the maximum instead of the first finger 30a, but the seventh and sixth fingers (30g, 30f) on the downstream side Is not squeezed. Therefore, in the pressing area 21 of the tube 20, the second finger 30 b further squeezes the tube 20, so that the seventh finger 30 g is opened rather than the volume 23 of the fluid 11 that is transported downstream. The volume of the generated gap 22 becomes larger. As a result, the fluid 11 having the difference of the volume 23 of the fluid 11 transported by the gap 22 and the second finger 30b flows backward from the downstream side to the upstream side of the seventh finger 30g, and 1 cycle. An unsteady period composed of the above-described backflow period and the subsequent recovery period appears at the end of the period.

この非定常期間の存在は、投与すべき薬液の総量のみが決まっている場合では問題がないが、時間当たり一定量の薬液を投与するような場合では問題が生じる。すなわち、ローター６１を一定の速度で回転させると、投与される薬液の総量が同じであっても、間欠期間内に流体１１の輸送速度が一定しない逆流期間と復帰期間とからなる非定常期間があるため、時間当たりの投与量が狂ってしまう。そこで、第２の実施例では、非定常期間では、カム４１を瞬間的に高速回転させて、間欠期間中に非定常期間が生じないようにしている。 The presence of this non-stationary period is not a problem when only the total amount of drug solution to be administered is determined, but a problem occurs when a certain amount of drug solution is administered per hour. That is, when the rotor 61 is rotated at a constant speed, there is an unsteady period consisting of a backflow period and a return period in which the transport speed of the fluid 11 is not constant within the intermittent period, even if the total amount of liquid medicine to be administered is the same. As a result, the dose per hour will go wrong. Therefore, in the second embodiment, the cam 41 is instantaneously rotated at a high speed during the unsteady period so that the unsteady period does not occur during the intermittent period.

図１０に流体輸送装置１を制御するための電子回路構成の概略を例示した。内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを含んだ制御部３を主制御部として、流体１１の輸送量や稼働時間などを設定するためのユーザー入力を受け付ける入力部４、流体輸送装置１の設定状態や稼働状態を音声や画像によってユーザーに通知するための出力部５、および圧電アクチュエーター５０を駆動するための信号を発生する駆動回路６などを含んで構成されている。ここで、制御部３による流体輸送装置１の制御手順の一例を挙げると、制御部３は、流体輸送装置１を制御するのに必要なプログラムや、カム４１における基準位置に対応する回転角度、カム４１の回転角度位置と図８に示した各期間との対応関係、ローター６１の回転数と駆動回路６へ送信する制御信号の対応関係、駆動機構における減速比などのデータをＲＯＭに記憶している。そして、駆動回路６を制御して所定の駆動信号を出力させ、ローター６１を所定の回転速度で回転させたり、ロータリーエンコーダー８０からの信号を入力することで、カム４１が基準位置、すなわち特定の回転角度位置にあることを特定したりする。また、ローター６１の回転速度と減速機構の減速比とからカム４１の回転速度を計算しつつ、その計算値を、基準位置の検出時間間隔に基づいて補正することで、カム４１の現在の回転角度位置を正確に監視している。 FIG. 10 illustrates an outline of an electronic circuit configuration for controlling the fluid transport device 1. With the control unit 3 including a CPU, RAM, and ROM inside as a main control unit, the input unit 4 that accepts user input for setting the transport amount and operating time of the fluid 11, and the setting state and operation of the fluid transport device 1 It includes an output unit 5 for notifying the user of the state by sound or image, a drive circuit 6 for generating a signal for driving the piezoelectric actuator 50, and the like. Here, if an example of the control procedure of the fluid transport device 1 by the control unit 3 is given, the control unit 3 may include a program necessary for controlling the fluid transport device 1, a rotation angle corresponding to the reference position in the cam 41, The ROM stores data such as the correspondence between the rotation angle position of the cam 41 and each period shown in FIG. 8, the correspondence between the rotation speed of the rotor 61 and the control signal transmitted to the drive circuit 6, and the reduction ratio in the drive mechanism. ing. Then, the drive circuit 6 is controlled to output a predetermined drive signal, the rotor 61 is rotated at a predetermined rotation speed, or a signal from the rotary encoder 80 is input, so that the cam 41 is in a reference position, that is, a specific position. It is specified that it is in the rotation angle position. In addition, while calculating the rotation speed of the cam 41 from the rotation speed of the rotor 61 and the reduction ratio of the speed reduction mechanism, the calculated value is corrected based on the detection time interval of the reference position, so that the current rotation of the cam 41 is corrected. The angular position is monitored accurately.

そして、その監視過程で、現時点が、定常期間と非定常期間の境界に相当する回転角度位置、あるいは流体輸送期間と定常期間の境界に相当する回転角度位置であることを認知すると、駆動回路６を制御し、カム４１が流体輸送期間が開始される所定の回転角度位置となるまでローター６１を高速回転させる。その後、流体輸送期間に対応する回転速度となるようにローター６１を減速させ、チューブ２０内の流体１１を、再び一定の流速で輸送させる。図１１に、第２の実施例に係る流体輸送装置１におけるカム４１の回転角度と流体１１の累積輸送量との関係を示した。非定常期間が消失し、時間当たり一定量の流体が流体輸送期間と流体の輸送が停止状態となっている定常期間とが交互に繰り返されている。また、図１２に、流体１１の輸送を開始してからの経過時間と流体輸送速度との関係を示した。図１２（Ａ）は、非定常期間が存在する場合に対応し、（Ｂ）は、上記制御により非定常期間においてカム４１を高速回転させた場合に対応している。（Ｃ）は、間欠期間を通してカム４１を高速回転させた場合に対応している。（Ａ）に示したように、第２の実施例に係る制御を施さないと非定常期間では流体１１の輸送が完全に停止されず、その輸送速度が大きく変化する。なお、この（Ａ）に示した例では、復帰期間では流体の輸送速度が流体輸送期間よりも遅くなっているが、この復帰期間における輸送速度や、その速度のグラフ上での折れ線形状は、当然のことながら、様々な条件（カム４１の回転速度、流体１１の粘度、チューブ２０の弾性など）に応じて変わるため、非定常期間における流体１１輸送の状態を再現性良く制御することが難しい。 In the monitoring process, when it is recognized that the current time is the rotational angle position corresponding to the boundary between the steady period and the unsteady period, or the rotational angle position corresponding to the boundary between the fluid transport period and the stationary period, the drive circuit 6 And the rotor 61 is rotated at a high speed until the cam 41 reaches a predetermined rotational angle position at which the fluid transportation period starts. Thereafter, the rotor 61 is decelerated so as to have a rotational speed corresponding to the fluid transportation period, and the fluid 11 in the tube 20 is transported again at a constant flow rate. FIG. 11 shows the relationship between the rotation angle of the cam 41 and the cumulative transport amount of the fluid 11 in the fluid transport device 1 according to the second embodiment. The unsteady period disappears, and a constant amount of fluid per hour is alternately repeated between the fluid transportation period and the stationary period in which the fluid transportation is stopped. FIG. 12 shows the relationship between the elapsed time from the start of the transport of the fluid 11 and the fluid transport speed. FIG. 12A corresponds to the case where an unsteady period exists, and FIG. 12B corresponds to the case where the cam 41 is rotated at a high speed during the unsteady period by the above control. (C) corresponds to the case where the cam 41 is rotated at high speed throughout the intermittent period. As shown in (A), unless the control according to the second embodiment is performed, the transport of the fluid 11 is not completely stopped during the non-stationary period, and the transport speed greatly changes. In the example shown in (A), the transportation speed of the fluid is slower than the fluid transportation period in the return period, but the transportation speed in the return period and the polygonal line shape on the graph of the speed are: As a matter of course, since it changes according to various conditions (the rotational speed of the cam 41, the viscosity of the fluid 11, the elasticity of the tube 20, etc.), it is difficult to control the state of transport of the fluid 11 in the unsteady period with good reproducibility. .

一方、（Ｂ）に示したように、第２の実施例に係る制御方法により、間欠期間を消失させると、流体１１の輸送が完全に停止されて、チューブ２０内の流体１１は、流体輸送期間にあるときのみ、上流から下流に向かう一方向に一定の速度で輸送されている。さらに、間欠期間を通してカム４１を高速回転させると、間欠期間もほぼ消失し、流体１１を一定の速度を維持したまま長時間に亘って輸送することができる。 On the other hand, as shown in (B), when the intermittent period is eliminated by the control method according to the second embodiment, the transport of the fluid 11 is completely stopped, and the fluid 11 in the tube 20 is transported by the fluid. Only when there is a period, it is transported at a constant speed in one direction from upstream to downstream. Further, when the cam 41 is rotated at a high speed throughout the intermittent period, the intermittent period substantially disappears, and the fluid 11 can be transported for a long time while maintaining a constant speed.

＝＝＝その他の実施例＝＝＝
第１の実施例に係る流体輸送装置１では、ローター車６０とカム車４０が上下に積層された輪列構造を採用していた。この例に限らず、複数の伝達車７０を用い、特定の伝達車７０がローター車６０とカム車４０の間に積層された構造となっていてもよい。すなわち、その積層されている伝達車７０の伝達歯車７１にローター６１の孔８３と同様の孔を形成し、ロータリーエンコーダー８０を、フォトリフレクター９０と、ローター６１の孔８３と、伝達歯車７１の孔と、カム歯車４３の反射板８４とで構成してもよい。 === Other Embodiments ===
In the fluid transport device 1 according to the first embodiment, a wheel train structure in which the rotor wheel 60 and the cam wheel 40 are stacked one above the other is employed. Not limited to this example, a plurality of transmission wheels 70 may be used, and a specific transmission wheel 70 may be stacked between the rotor wheel 60 and the cam wheel 40. That is, a hole similar to the hole 83 of the rotor 61 is formed in the transmission gear 71 of the stacked transmission wheel 70, the rotary encoder 80, the photo reflector 90, the hole 83 of the rotor 61, and the hole of the transmission gear 71. And a reflector 84 of the cam gear 43.

そして、積層状態にあるローター車６０と伝達車７０との減速比を整数とし、発光素子８１からの照射光Ｌ１を、ローター６１の孔８３と伝達歯車７１の孔の双方を通過させるとともに、カム歯車４３の反射板８４に反射して戻ってきた反射光Ｌ２を検出するようにしてもよい。 The reduction ratio between the rotor wheel 60 and the transmission wheel 70 in the stacked state is an integer, and the irradiation light L1 from the light emitting element 81 passes through both the hole 83 of the rotor 61 and the hole of the transmission gear 71, and the cam. You may make it detect the reflected light L2 which reflected and returned to the reflecting plate 84 of the gearwheel 43. FIG.

この場合は、ローター６１と伝達歯車７１との減速比によって、照射光Ｌ１がローター６１と伝達歯車７１の双方を通過する時間が極めて短くなる「シャッター効果」が得られるため、カム歯車４３の反射板８４の幅をさらに大きくすることもできる。たとえば、ローター車６０と伝達車７０との減速比を５とすると、カム歯車４３の反射板８４は、第１の実施例においてθ＝４．５度とすれば、その５倍でよく、θ＝２２．５度とすることができ、反射板８４を形成するための加工がさらに容易となる。 In this case, the “shutter effect” in which the time during which the irradiation light L1 passes through both the rotor 61 and the transmission gear 71 is extremely short is obtained by the reduction ratio between the rotor 61 and the transmission gear 71. The width of the plate 84 can be further increased. For example, if the reduction ratio between the rotor wheel 60 and the transmission wheel 70 is 5, the reflection plate 84 of the cam gear 43 may be five times as long as θ = 4.5 degrees in the first embodiment. = 22.5 degrees, and processing for forming the reflector 84 is further facilitated.

なお、この場合も、カム歯車４３の反射板８４をスリットに代え、発光素子８１と受光素子８２を、積層状態にあるローター車６０とカム車４０を上下から挟持するように対面させて配置することでロータリーエンコーダーを構成し、発光素子８１からの照射光が、ローター６１と伝達歯車７１の孔、およびカム歯車４３のスリットを透過してきたときに、その光を検出するようにしてもよい。 In this case as well, the reflecting plate 84 of the cam gear 43 is replaced with a slit, and the light emitting element 81 and the light receiving element 82 are arranged facing each other so as to sandwich the rotor wheel 60 and the cam wheel 40 in a stacked state. Thus, a rotary encoder may be configured, and the light emitted from the light emitting element 81 may be detected when it passes through the holes of the rotor 61 and the transmission gear 71 and the slit of the cam gear 43.

本発明は、例えば、医療現場などにおいて、長時間に亘って微量の薬液を患者に投与し続けるためのポンプなどに利用するのに適している。 The present invention is suitable for use in, for example, a pump for continuing to administer a minute amount of drug solution to a patient over a long period of time in a medical field.

１，１０１流体輸送装置、２，１０２筐体、３制御部、６駆動回路、
１０リザーバー、１１流体２０チューブ、２１押圧領域、
３０ａ〜３０ｇフィンガー、４０，１４０カム車、４１カム、４３カム歯車、
５０圧電アクチュエーター、５１振動体、６０，１６０ローター車、
６１ローター、６２ローターピニオン、７０，１７０伝達車、７１伝達歯車、
７２ピニオン、８０，１８０ａ，１８０ｂロータリーエンコーダー、
８３，１８３スリット、８４，１８４反射板、９０フォトリフレクター
1,101 fluid transport device, 2,102 housing, 3 control unit, 6 drive circuit,
10 reservoir, 11 fluid, 20 tube, 21 pressing area,
30a-30g finger, 40,140 cam wheel, 41 cam, 43 cam gear,
50 piezoelectric actuators, 51 vibrators, 60,160 rotor cars,
61 rotor, 62 rotor pinion, 70, 170 transmission wheel, 71 transmission gear,
72 pinion, 80, 180a, 180b rotary encoder,
83,183 Slit, 84,184 Reflector, 90 Photo reflector

Claims

A tube having elasticity and extending from the upstream side to which the fluid is transported to the downstream side, and in the course of the extension, a tube in which a pressing region arranged in an arc shape is formed;
A cam having a rotation axis at a position substantially coinciding with the arc center of the pressing region;
A plurality of fingers that are straight rods and are arranged radially from the rotating shaft side of the cam, and the end of the rotating shaft side abuts on the peripheral side surface of the cam, thereby reciprocating in the radial direction;
A disk-shaped rotor,
A power unit for rotating the rotor, and a speed reduction mechanism for transmitting the rotational motion of the rotor to the cam while decelerating,
A rotary encoder for detecting the rotational angle position of the cam;
With
The plurality of fingers have their radially outer ends abutting against the tube in the pressing region, and each finger sequentially presses a predetermined position of the tube as the cam rotates, thereby allowing the fluid to flow from upstream. Transport downstream,
The train wheel structure including the speed reduction mechanism includes a rotor wheel, one or more transmission wheels, and a cam wheel, and the cam wheel is coaxially stacked on one side of the rotor wheel. ,
The rotor wheel is composed of the rotor rotating integrally on the same axis and a rotor pinion having a smaller diameter than the rotor,
The cam wheel is composed of a cam gear and the cam that rotate integrally on the same axis,
The one or more transmission wheels include a transmission gear that meshes with the rotor pinion, and a pinion that is smaller in diameter than the transmission gear and meshes with the cam gear, and transmits the rotational motion of the transmission gear to the pinion.
The rotor and the cam gear of the cam wheel on one side of the rotor wheel face each other in the axial direction,
The rotary encoder detects a state in which a predetermined position on the surface of the rotor and a predetermined position on the surface of the cam gear coincide with each other in the axial direction;
A fluid transport device characterized by that.

In claim 1,
As the axial direction is the vertical direction, the rotor wheel is stacked below the cam wheel,
The rotary encoder includes a hole connecting the upper and lower surfaces of the disk-shaped rotor, a reflector disposed on the lower surface of the cam gear, a light emitting unit, and a light receiving unit,
The light emitting unit emits light upward toward the lower surface of the rotor,
The light receiving unit receives the reflected light and outputs a predetermined signal when the irradiated light is reflected by the reflecting plate while passing through the hole and returns to the light emitting unit side again.
A fluid transport device characterized by that.

In claim 2,
The transmission wheel is coaxially stacked between the rotor wheel and the cam wheel, and the transmission gear of the transmission wheel is formed with a hole that connects the upper and lower surfaces.
The rotary encoder further includes a hole of the transmission gear,
The light receiving unit reflects the reflected light when the irradiated light is reflected by the reflecting plate while passing through both the hole of the rotor wheel and the hole of the transmission wheel and returns to the light emitting unit side again. Receiving a light and outputting a predetermined signal,
A fluid transport device characterized by that.

In claim 1,
As the axial direction is the vertical direction, the rotor wheel is stacked below the cam wheel,
The rotary encoder is composed of a hole that communicates the upper and lower surfaces of the disk-shaped rotor, a slit that communicates the upper and lower surfaces of the cam gear, a light emitting unit, and a light receiving unit,
The light emitting unit and the light receiving unit are arranged to face each other so as to sandwich the rotor and the cam gear in the stacked state along an axis,
The light receiving unit receives the irradiation light and outputs a predetermined signal when the irradiation light from the light emitting unit passes through both the hole of the rotor and the slit of the cam wheel,
A fluid transport device characterized by that.

In claim 4,
The transmission wheel is coaxially stacked between the rotor wheel and the cam wheel, and the transmission gear of the transmission wheel is formed with a hole that connects the upper and lower surfaces.
The rotary encoder further includes a hole of the transmission gear,
In the light receiving part, the light emitted from the light emitting part is a hole of the rotor, a hole of the transmission gear,
When passing through the slit of the cam wheel, the irradiation light is received and a predetermined signal is output,
A fluid transport device characterized by that.

In any one of Claims 1-5,
The power unit is controlled so that the cam rotates at a constant speed, and a control unit for specifying a rotation angle position of the cam based on a signal from the rotary encoder is provided. When the cam is at a predetermined rotation angle position, the power unit is controlled so as to increase the rotation speed of the cam. When the cam is at the predetermined rotation angle, fluid movement in the pressing region is performed. Is stopped, the fluid transport device.