WO2018020882A1 - バルブ、気体制御装置、及び血圧計 - Google Patents
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- F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
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Definitions
- Embodiments of the present invention relate to a valve for adjusting a gas flow, a gas control device, and a blood pressure monitor.
- Patent Literature 1 discloses a gas control device including a piezoelectric pump, a valve, and a cuff.
- the piezoelectric pump has a suction hole and a discharge hole.
- the valve includes a first plate having a first ventilation hole and a second plate having a second ventilation hole and an exhaust hole.
- the second plate has a nozzle, and the inside of the nozzle forms a second ventilation hole.
- the discharge hole of the piezoelectric pump is connected to the first vent hole of the valve.
- the cuff is attached to the nozzle of the valve, and the second vent hole of the valve is connected to the cuff.
- the gas control device of Patent Document 1 is required to have a low profile from the viewpoint of usability. In view of this, it is conceivable to eliminate the nozzle in order to reduce the height and directly join the cuff around the second ventilation hole in the second plate. This method requires a large bonding area for bonding the cuff in the second plate.
- the second plate has an exhaust hole. Therefore, the second plate cannot have a wide bonding area. Therefore, the gas control device of Patent Document 1 has a problem that it is difficult to directly join a large container that can accommodate a large amount of air to the second plate.
- An object according to an embodiment of the present invention is to provide a valve, a gas control device, and a sphygmomanometer that can realize a low profile and can have a wide bonding area.
- a valve according to an embodiment of the present invention includes a first plate having a first air hole, a second plate having a second air hole, an exhaust hole joined to the first plate and the second plate.
- a first valve chamber is formed together with the flow path forming plate, a second valve chamber is formed together with the second plate and the flow path forming plate, and the pressure of the first valve chamber and the pressure of the second valve chamber are adjusted.
- a valve body for connecting the first flow path and blocking the second flow path, or blocking the first flow path and connecting the second flow path. Provided on the flow path forming plate. Therefore, the second plate can have a wide bonding area.
- the joining area is an area for joining the containers.
- valve according to the embodiment of the present invention can realize a low profile and can have a wide bonding area.
- a gas control device includes a valve, a pump, and a container according to an embodiment of the present invention.
- the pump has a discharge hole, and the discharge hole is connected to the first ventilation hole.
- the container is connected to the second vent hole.
- the exhaust hole is open to the atmosphere.
- the gas control device includes the valve according to one embodiment of the present invention
- the gas control device has the same effect as the valve of the present invention.
- the sphygmomanometer according to one embodiment of the present invention includes the gas control device according to one embodiment of the present invention.
- the blood pressure monitor has the same effect as the valve of the present invention.
- the valve according to the embodiment of the present invention can realize a low profile and can have a wide bonding area.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a gas control device 100 according to the first embodiment of the present invention.
- the gas control device 100 includes a pump 10, a valve 101, a cuff 109, and a control unit 115.
- the gas control device 100 is provided in a sphygmomanometer that measures the blood pressure of the subject.
- the valve 101 includes a first plate 191 provided with a first vent hole 110 and a first vent hole 111, a flow path forming plate 190 provided with an exhaust hole 113 and an exhaust flow path 114, and a second vent hole 112. It has the 2nd board 192 and the edge cutting board 199 which were provided.
- the flow path forming plate 190 includes an intermediate plate 193, an exhaust path forming plate 194, and a frame plate 195.
- the valve 101 constitutes a check valve 160 and an exhaust valve 170.
- the armband rubber tube 109 ⁇ / b> A of the cuff 109 is joined to the periphery of the second ventilation hole 112 in the second plate 192 with an adhesive, whereby the valve 101 is connected to the cuff 109.
- the exhaust hole 113 is open to the atmosphere.
- the pump 10 has a pump housing 80 provided with a discharge hole 55 and a discharge hole 56.
- the upper surface of the pump housing 80 is joined to the bottom surface of the edge cut plate 199 of the valve 101. Thereby, the first vent hole 110 and the first vent hole 111 of the valve 101 are connected to the discharge hole 55 and the discharge hole 56 of the pump 10.
- the control unit 115 is configured by, for example, a microcomputer, and controls the operation of each unit of the gas control device 100.
- the control unit 115 is connected to the pump 10 and transmits a control signal to the pump 10.
- the control unit 115 generates an AC drive voltage from a commercial AC power source and applies it to the pump 10 to drive the pump 10.
- the control unit 115 measures the blood pressure based on the pressure of the air stored in the cuff 109.
- the pressure value of the air stored in the cuff 109 is detected by a pressure sensor (not shown) and input to the control unit 115.
- the cuff 109 corresponds to an example of the “container” of the present invention.
- FIG. 2 is an exploded perspective view of the pump 10 shown in FIG.
- the pump 10 includes a substrate 91, a flexible plate 51, a spacer 53A, a reinforcing plate 43, a vibration plate unit 60, a piezoelectric element 42, a spacer 53B, an electrode conduction plate 70, a spacer 53C, and a lid plate 54, which are sequentially stacked.
- a substrate 91 a flexible plate 51, a spacer 53A, a reinforcing plate 43, a vibration plate unit 60, a piezoelectric element 42, a spacer 53B, an electrode conduction plate 70, a spacer 53C, and a lid plate 54, which are sequentially stacked.
- the substrate 91, the flexible plate 51, the spacer 53A, a part of the diaphragm unit 60, the spacer 53B, the electrode conduction plate 70, the spacer 53C, and the lid plate 54 constitute a pump housing 80.
- the internal space of the pump housing 80 corresponds to the pump chamber 45.
- the material of the pump housing 80 is, for example, metal.
- the diaphragm unit 60 includes a diaphragm 41, a frame plate 61, a connecting portion 62, and an external terminal 63.
- the diaphragm unit 60 is formed by punching a metal plate.
- a frame plate 61 is provided around the vibration plate 41.
- the frame plate 61 is provided with an external terminal 63 for electrical connection.
- the diaphragm 41 is connected to the frame plate 61 by a connecting portion 62.
- the connecting part 62 is formed in a thin ring shape, for example.
- the connecting portion 62 has an elastic structure having a small spring constant elasticity.
- the diaphragm 41 is elastically supported at two points with respect to the frame plate 61 by the two connecting portions 62. Therefore, the bending vibration of the diaphragm 41 is hardly disturbed. That is, the peripheral part of the piezoelectric actuator 40 (of course, the central part) is not substantially restrained.
- a piezoelectric element 42 is provided on the upper surface of the disc-shaped diaphragm 41.
- a reinforcing plate 43 is provided on the lower surface of the vibration plate 41.
- the diaphragm 41, the piezoelectric element 42, and the reinforcing plate 43 constitute a disk-shaped piezoelectric actuator 40.
- the piezoelectric element 42 is made of, for example, lead zirconate titanate ceramic.
- the vibration plate 41 may be formed of a metal plate having a larger linear expansion coefficient than the piezoelectric element 42 and the reinforcing plate 43, and may be heat-cured at the time of bonding. Accordingly, an appropriate compressive stress can be left in the piezoelectric element 42 without warping the entire piezoelectric actuator 40, and the piezoelectric element 42 can be prevented from cracking.
- the diaphragm 41 may be made of a material having a large linear expansion coefficient such as phosphor bronze (C5210) or stainless steel SUS301, and the reinforcing plate 43 may be made of 42 nickel, 36 nickel or stainless steel SUS430.
- the diaphragm 41, the piezoelectric element 42, and the reinforcing plate 43 may be arranged in the order of the piezoelectric element 42, the reinforcing plate 43, and the diaphragm 41 from the top. Also in this case, the linear expansion coefficient is adjusted by setting the materials constituting the reinforcing plate 43 and the diaphragm 41 so that an appropriate compressive stress remains in the piezoelectric element 42.
- a spacer 53B is provided on the upper surface of the frame plate 61.
- the spacer 53B is made of resin.
- the thickness of the spacer 53B is the same as or slightly thicker than that of the piezoelectric element.
- the frame plate 61 electrically insulates the electrode conduction plate 70 and the diaphragm unit 60 from each other.
- An electrode conduction plate 70 is provided on the upper surface of the spacer 53B.
- the electrode conduction plate 70 is made of metal.
- the electrode conduction plate 70 includes a frame portion 71 that is opened in a substantially circular shape, an internal terminal 73 that projects into the opening, and an external terminal 72 that projects outward.
- the tip of the internal terminal 73 is joined to the surface of the piezoelectric element 42 with solder.
- solder By setting the position to be joined by solder to a position corresponding to the bending vibration node of the piezoelectric actuator 40, the vibration of the internal terminal 73 is suppressed.
- a spacer 53 ⁇ / b> C is provided on the upper surface of the electrode conduction plate 70.
- the spacer 53C is made of resin.
- the spacer 53C has the same thickness as the piezoelectric element 42.
- the spacer 53 ⁇ / b> C is a spacer for preventing the solder portion of the internal terminal 73 from contacting the lid plate 54 when the piezoelectric actuator 40 is vibrating.
- the surface of the piezoelectric element 42 is prevented from excessively approaching the cover plate 54 and the vibration amplitude is prevented from being reduced by air resistance. Therefore, the thickness of the spacer 53 ⁇ / b> C may be the same as that of the piezoelectric element 42.
- a cover plate 54 is provided on the upper surface of the spacer 53C.
- the lid plate 54 is provided with a discharge hole 55 and a discharge hole 56.
- the lid plate 54 covers the upper part of the piezoelectric actuator 40.
- a spacer 53A is provided on the lower surface of the diaphragm unit 60. That is, the spacer 53 ⁇ / b> A is inserted between the upper surface of the flexible plate 51 and the lower surface of the diaphragm unit 60.
- the spacer 53 ⁇ / b> A has a thickness obtained by adding about several tens of ⁇ m to the thickness of the reinforcing plate 43.
- the spacer 53A is a spacer for preventing the piezoelectric actuator 40 from coming into contact with the flexible plate 51 when the piezoelectric actuator 40 is vibrating.
- a flexible plate 51 is provided on the lower surface of the spacer 53A.
- a suction hole 52 is provided at the center of the flexible plate 51.
- a substrate 91 is provided on the lower surface of the flexible plate 51.
- a cylindrical opening 92 is formed at the center of the substrate 91.
- the flexible plate 51 includes a fixed portion 57 fixed to the substrate 91 and a movable portion 58 that is located on the center side of the fixed portion 57 and faces the opening 92.
- the movable portion 58 can vibrate at substantially the same frequency as that of the piezoelectric actuator 40 due to air pressure fluctuation accompanying vibration of the piezoelectric actuator 40.
- the natural frequency of the movable part 58 is designed to be the same as or slightly lower than the drive frequency of the piezoelectric actuator 40.
- the vibration is designed so that the vibration phase of the flexible plate 51 is delayed (for example, 180 ° delayed) from the vibration phase of the piezoelectric actuator 40, the thickness variation of the gap between the flexible plate 51 and the piezoelectric actuator 40 is substantially reduced. Increase.
- the piezoelectric actuator 40 bends and vibrates concentrically. Further, the movable portion 58 of the flexible plate 51 also vibrates with the vibration of the piezoelectric actuator 40.
- the pump 10 sucks air into the pump chamber 45 through the opening 92 and the suction hole 52. Further, the pump 10 discharges the air in the pump chamber 45 from the discharge hole 55 and the discharge hole 56.
- the suction hole 52, the discharge hole 55, and the discharge hole 56 are always in communication.
- the peripheral portion of the piezoelectric actuator 40 is not substantially fixed. Therefore, according to the pump 10, the loss accompanying vibration of the piezoelectric actuator 40 is small, and a high discharge pressure and a large discharge flow rate can be obtained while being small and low-profile.
- the temperature of the pump 10 continues to rise due to self-heating. It is known that when the temperature of the pump 10 continues to rise, the discharge performance of the pump 10 decreases.
- the self-heating heat source is the piezoelectric actuator 40, but the material of the pump housing 80 is made of a highly conductive metal. Therefore, the heat of the piezoelectric actuator 40 is immediately conducted to the pump housing 80 via the connecting portion 62.
- FIG. 3 is an exploded perspective view of the valve 101 shown in FIG.
- FIG. 3 shows the Z-axis direction, the Y-axis direction, and the X-axis direction.
- a Z-axis direction indicates a stacking direction of members constituting the valve 101.
- the X-axis direction indicates the arrangement direction of the check valve 160 and the exhaust valve 170.
- the Y-axis direction indicates a direction perpendicular to the Z-axis direction and the X-axis direction.
- the valve 101 includes an edge cut plate 199, a first plate 191 provided with a first vent hole 110 and a first vent hole 111, a frame plate 195, and a rectangular thin film.
- the intermediate plate 193, the exhaust path forming plate 194, and the frame plate 195 constitute a flow path forming plate 190.
- the intermediate plate 193 forms an exhaust passage 114 that communicates with the exhaust hole 113.
- the material of the edge cut plate 199 is, for example, PET resin.
- the material of the first plate 191, the flow path forming plate 190, and the second plate 192 is, for example, metal.
- Each joining of the 2nd board 192, the intermediate board 193, the exhaust path formation board 194, the frame board 195, and the 1st board 191 is performed by a double-sided tape, thermal diffusion joining, an adhesive agent, etc., for example.
- the diaphragm 120 constitutes an example of the “valve element” of the present invention.
- the second plate 192 includes a second vent hole 112 communicating with the cuff 109 and a valve seat 139 positioned around the exhaust passage 114 communicating with the exhaust hole 113.
- the second plate 192 is made of resin, for example.
- the first plate 191 includes a first vent hole 110 that communicates with the discharge hole 56 of the pump 10 and a first vent hole 111 that communicates with the discharge hole 55 of the pump 10.
- the first plate 191 is made of metal, for example.
- the diaphragm 120 is provided with a circular hole 121 at the center of the region facing the valve seat 138.
- the diameter of the hole 121 is set smaller than the diameter of the surface of the valve seat 138 that contacts the diaphragm 120.
- the outer periphery of the diaphragm 120 is smaller than the outer periphery of each of the first plate 191 and the second plate 192.
- the diaphragm 120 is made of rubber such as EPDM (ethylene propylene diene rubber) or silicone.
- the diaphragm 120 is sandwiched between the first plate 191 and the exhaust path forming plate 194 via the sealing material 152. Thereby, a part of the diaphragm 120 comes into contact with the valve seat 139 and the periphery of the hole 121 in the diaphragm 120 comes into contact with the valve seat 138.
- the valve seat 138 is provided on the first plate 191 so as to pressurize the periphery of the hole 121 in the diaphragm 120.
- the valve seat 138 includes a protrusion 138A and a protrusion 138B.
- the material of the protrusion 138A and the protrusion 138B is, for example, metal.
- the diaphragm 120 divides the inside of the second plate 192 and the first plate 191.
- the diameters of the first valve chamber 131 and the second valve chamber 132 are, for example, 7.0 mm.
- the diameter of the surface of the valve seat 138 that contacts the diaphragm 120 is, for example, 1.5 mm.
- the sealing material 152 is located in the second valve chamber 132.
- the sealing material 152 is made of, for example, a double-sided tape or an adhesive.
- the check valve 160 includes a periphery of the hole 121 in the diaphragm 120 and a valve seat 138 that contacts the periphery and covers the hole 121.
- the diaphragm 120 contacts or separates from the valve seat 138 based on the pressure in the first valve chamber 131 and the pressure in the second valve chamber 132.
- the exhaust valve 170 includes a part of the diaphragm 120 and a valve seat 139 located around the exhaust flow path 114.
- a part of the diaphragm 120 contacts or separates from the valve seat 139 based on the pressure in the first valve chamber 131 and the pressure in the second valve chamber 132.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing the air flow of the gas control device 100 while the pump 10 shown in FIG. 1 is being driven.
- the control unit 115 turns on the pump 10 when starting measurement of blood pressure.
- air first flows into the pump chamber 45 in the pump 10 from the opening 92 and the suction hole 52.
- air is discharged from the discharge hole 55 and the discharge hole 56 and flows into the first valve chamber 131 of the valve 101.
- the pressure in the first valve chamber 131 becomes higher than the pressure in the second valve chamber 132.
- the diaphragm 120 seals the exhaust flow path 114 and blocks the connection between the second vent 112 and the exhaust flow path 114.
- the pressure in the first valve chamber 131 is higher than the pressure in the second valve chamber 132. For this reason, the periphery of the hole 121 in the diaphragm 120 is separated from the valve seat 138, and the first ventilation hole 111 and the second ventilation hole 112 are connected via the hole 121.
- the flow path connecting the first vent hole 111 and the second vent hole 112 corresponds to the first flow path in the present invention.
- the diaphragm 120 is fixed to the second plate 192 and the first plate 191 so that the periphery of the hole 121 of the diaphragm 120 is in contact with the valve seat 138.
- the valve seat 138 pressurizes the periphery of the hole 121 in the diaphragm 120.
- the air flowing out from the hole 121 via the first vent hole 111 of the valve 101 becomes a pressure slightly lower than the discharge pressure of the pump 10 and flows into the second valve chamber 132 from the hole 121.
- the discharge pressure of the pump 10 is applied to the first valve chamber 131.
- the pressure in the first valve chamber 131 is slightly higher than the pressure in the second valve chamber 132, and the state in which the diaphragm 120 seals the exhaust passage 114 and opens the hole 121 is maintained.
- FIG. 5 is an explanatory diagram showing the air flow of the gas control apparatus 100 immediately after the pump 10 shown in FIG. 1 stops driving.
- the control unit 115 turns off the pump 10.
- the air in the pump chamber 45 and the first valve chamber 131 is quickly exhausted from the suction hole 52 and the opening 92 of the pump 10 to the outside of the gas control device 100.
- the pressure of the cuff 109 is applied to the second valve chamber 132 from the second vent hole 112.
- the pressure in the first valve chamber 131 is lower than the pressure in the second valve chamber 132.
- the diaphragm 120 contacts the valve seat 138 and seals the hole 121.
- the pressure in the first valve chamber 131 is lower than the pressure in the second valve chamber 132.
- the diaphragm 120 is separated from the valve seat 139 and opens the exhaust passage 114. That is, in the valve 101, the second ventilation hole 112 and the exhaust passage 114 are connected via the second valve chamber 132.
- the air in the cuff 109 is rapidly discharged from the exhaust hole 113 toward the pump housing 80 via the second vent hole 112, the second valve chamber 132 and the exhaust passage 114.
- the flow path connecting the second vent hole 112 and the exhaust hole 113 corresponds to the second flow path in the present invention.
- the volume of air stored in the cuff 109 is extremely larger than the volume of the pump 10, and a large amount of air is discharged from the exhaust hole 113 toward the pump housing 80.
- the gas control device 100 can cool the pump housing 80 and suppress the temperature rise of the pump 10 without providing a dedicated heat sink or a dedicated cooling device. Therefore, the gas control device 100 can cool the pump 10 without using a cooling device while having a low profile.
- control unit 115 turns on the pump 10 when the blood pressure measurement is started, and turns off the pump 10 when the blood pressure measurement is finished. Thereby, when measuring the blood pressure a plurality of times, the gas control device 100 can cool the pump 10 every time the measurement of the blood pressure is finished.
- the exhaust hole 113 is provided in the flow path forming plate 190. Therefore, the second plate 192 can have a wide bonding area.
- the joining area is an area for joining the armband rubber tube 109 ⁇ / b> A of the cuff 109.
- valve 101 and the gas control device 100 can realize a low profile and have a wide bonding area.
- the sealing material 152 can bond the first plate 191, the second plate 192, and the diaphragm 120, and capture foreign substances existing in the valve chambers 131 and 132. Therefore, according to the valve 101, for example, even if foreign matter is mixed in the valve 101, malfunction due to the foreign matter can be suppressed. In particular, in the exhaust valve 170, the exhaust hole 113 or the exhaust passage 114 can be prevented from being blocked by foreign matter.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a gas control device 200 according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is an exploded perspective view of the valve 201 shown in FIG.
- the gas control device 200 according to the second embodiment is different from the gas control device 100 according to the first embodiment in a flow path forming plate 290 including a frame plate 296 and a check plate 295.
- the difference between the flow path forming plate 290 and the flow path forming plate 190 of the first embodiment is that the flow path forming plate 290 includes a diaphragm 220 and a movable portion 221.
- the difference between the first plate 291 and the first plate 191 of the first embodiment is the shape. Since the other points are the same, the description is omitted.
- the valve 201 constitutes a check valve 260 and an exhaust valve 270.
- the check valve 260 includes a movable portion 221 and a valve seat 238 located around the first vent hole 111 in the first plate 291.
- the movable portion 221 contacts or separates from the valve seat 238 based on the pressure in the first valve chamber 231 and the pressure in the second valve chamber 232.
- the exhaust valve 270 includes a diaphragm 220 and a valve seat 139 located around the exhaust flow path 114.
- the diaphragm 220 contacts or separates from the valve seat 139 based on the pressure in the first valve chamber 231 and the pressure in the second valve chamber 232.
- FIG. 8 is an explanatory diagram showing the air flow of the gas control device 200 while the pump 10 shown in FIG. 1 is being driven.
- the control unit 115 turns on the pump 10 when starting measurement of blood pressure.
- air first flows into the pump chamber 45 in the pump 10 from the opening 92 and the suction hole 52.
- air is discharged from the discharge hole 55 and the discharge hole 56 and flows into the first valve chamber 231 of the valve 201.
- the pressure in the first valve chamber 231 becomes higher than the pressure in the second valve chamber 232.
- the diaphragm 220 seals the exhaust passage 114 and blocks the connection between the second vent 112 and the exhaust passage 114.
- the pressure in the first vent 111 is higher than the pressure in the second valve chamber 232.
- the movable part 221 is separated from the valve seat 238, and the first ventilation hole 111 and the second ventilation hole 112 are connected.
- the air flowing out from the movable part 221 through the first vent hole 111 of the valve 201 becomes a pressure slightly lower than the discharge pressure of the pump 10 and flows into the second valve chamber 232 from the movable part 221.
- the discharge pressure of the pump 10 is applied to the first valve chamber 231.
- the pressure in the first valve chamber 231 is slightly higher than the pressure in the second valve chamber 232, and the diaphragm 220 seals the exhaust flow path 114 and opens the movable portion 221.
- FIG. 9 is an explanatory diagram showing the air flow of the gas control device 200 immediately after the pump 10 shown in FIG. 1 stops driving.
- the control unit 115 turns off the pump 10.
- the air in the pump chamber 45 and the first valve chamber 231 is quickly exhausted from the suction hole 52 and the opening 92 of the pump 10 to the outside of the gas control device 200.
- the pressure of the cuff 109 is applied to the second valve chamber 232 from the second vent hole 112.
- the pressure in the first valve chamber 231 is lower than the pressure in the second valve chamber 232.
- the movable part 221 seals the first ventilation hole 111.
- the pressure in the first valve chamber 231 is lower than the pressure in the second valve chamber 232.
- the diaphragm 220 is separated from the valve seat 139 and opens the exhaust passage 114. That is, in the valve 201, the second ventilation hole 112 and the exhaust flow path 114 are connected via the second valve chamber 232.
- the air in the cuff 109 is rapidly discharged from the exhaust hole 113 toward the pump housing 80 via the second vent hole 112, the second valve chamber 232, and the exhaust passage 114.
- the volume of air stored in the cuff 109 is extremely larger than the volume of the pump 10, and a large amount of air is discharged from the exhaust hole 113 toward the pump housing 80.
- the gas control device 200 can cool the pump housing 80 without suppressing a temperature rise of the pump 10 without providing a dedicated heat sink or a dedicated cooling device. Therefore, the gas control device 200 can cool the pump 10 without using a cooling device while having a low profile.
- control unit 115 turns on the pump 10 when the blood pressure measurement is started, and turns off the pump 10 when the blood pressure measurement is finished. Thereby, when measuring the blood pressure a plurality of times, the gas control device 200 can cool the pump 10 every time the measurement of the blood pressure is finished.
- the exhaust hole 113 is provided in the flow path forming plate 290. Therefore, the second plate 192 can have a wide bonding area.
- the joining area is an area for joining the armband rubber tube 109 ⁇ / b> A of the cuff 109.
- valve 201 and the gas control device 200 can realize a low profile and have a wide bonding area.
- air is used as the gas, but the present invention is not limited to this.
- the gas may be a gas other than air.
- the pump 10 in the above-described embodiment includes the unimorph actuator 40 that bends and vibrates.
- the pump 10 may include a bimorph actuator that vibrates and vibrates by attaching piezoelectric elements to both sides of the diaphragm.
- the pump 10 in the above-described embodiment includes the actuator 40 that bends and vibrates due to the expansion and contraction of the piezoelectric element 42, but is not limited thereto.
- an actuator that bends and vibrates by electromagnetic drive may be provided.
- the pump 10 in the above-mentioned embodiment is provided with the discharge hole 55 and the discharge hole 56, it is not restricted to this.
- the pump 10 may include either the discharge hole 55 or the discharge hole 56.
- the piezoelectric element is made of a lead zirconate titanate ceramic, but is not limited thereto.
- it may be made of a non-lead piezoelectric ceramic material such as potassium sodium niobate and alkali niobate ceramics.
- valve 101 in the above-described embodiment includes the first vent hole 110 and the first vent hole 111, but is not limited thereto.
- the valve 101 may include either the first vent hole 110 or the first vent hole 111.
- the opening surface of the exhaust hole 113 faces the Z-axis direction, that is, the pump 10, but is not limited thereto.
- the opening surface of the exhaust hole 113 may face the X-axis direction.
- the pump that can be used in the above-described embodiment is not limited to the above-described pump 10.
- the pump described in FIG. 2 of Japanese Patent Application No. 2011-244053 can be used instead of the pump 10.
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Abstract
気体制御装置(100)は、ポンプ(10)とバルブ(101)とカフ(109)と制御部(115)とを備える。バルブ(101)は、第1通気孔(110)及び第1通気孔(111)が設けられた第1板(191)と、排気孔(113)及び排気流路(114)が設けられた流路形成板(190)と、第2通気孔(112)が設けられた第2板(192)と、縁切り板(199)と、を有する。カフ(109)の腕帯ゴム管(109A)が第2板(192)における第2通気孔(112)の周囲に接着剤によって接合されることにより、バルブ(101)がカフ(109)に接続される。排気孔(113)は大気に開放されている。ポンプ(10)は、吐出孔(55)及び吐出孔(56)が設けられたポンプ筐体(80)を有する。ポンプ筐体(80)の上面は、バルブ(101)の縁切り板(199)の底面に接合されている。
Description
この発明の一実施形態は、気体の流れを調節するバルブ、気体制御装置、及び血圧計に関する。
従来、気体の流れを制御する気体制御装置が各種考案されている。例えば特許文献1には、圧電ポンプとバルブとカフとを備える気体制御装置が開示されている。圧電ポンプは吸引孔と吐出孔とを有する。バルブは、第1通気孔を有する第1板と、第2通気孔及び排気孔を有する第2板と、を有する。第2板はノズルを有し、ノズルの内部が第2通気孔を構成している。圧電ポンプの吐出孔はバルブの第1通気孔に接続している。カフはバルブのノズルに装着され、バルブの第2通気孔はカフに接続している。
近年、特許文献1の気体制御装置は、ユーザビリティの観点から低背化を要求されている。そこで、低背化の為にノズルを排除し、第2板における第2通気孔の周囲にカフを直接接合する方法が考えられる。この方法では、第2板において、カフを接合するための広い接合面積が必要になる。
しかしながら、第2板には排気孔が設けられている。そのため、第2板は、広い接合面積を有することができない。よって、特許文献1の気体制御装置では、大量の空気を収容できる大型の容器を第2板に直接接合することが難しいという問題がある。
本発明の一実施形態に係る目的は、低背化を実現できるとともに、広い接合面積を有することができるバルブ、気体制御装置、及び血圧計を提供することにある。
本発明の一実施形態に係るバルブは、第1通気孔を有する第1板と、第2通気孔を有する第2板と、前記第1板および前記第2板に接合し、排気孔を有する流路形成板と、前記第1通気孔と前記第2通気孔とを結ぶ第1流路と、前記第2通気孔と前記排気孔とを結ぶ第2流路と、前記第1板および前記流路形成板と共に第1バルブ室を形成し、前記第2板および前記流路形成板と共に第2バルブ室を形成し、前記第1バルブ室の圧力と、前記第2バルブ室の圧力とに基づいて、前記第1流路を接続し前記第2流路を遮断する、または前記第1流路を遮断し前記第2流路を接続する、弁体と、を備える
この構成において排気孔は、流路形成板に設けられている。そのため、第2板は、広い接合面積を有することができる。接合面積は、容器を接合するための面積である。
この構成において排気孔は、流路形成板に設けられている。そのため、第2板は、広い接合面積を有することができる。接合面積は、容器を接合するための面積である。
したがって、本発明の一実施形態に係るバルブは、低背化を実現できるとともに、広い接合面積を有することができる。
また、本発明の一実施形態に係る気体制御装置は、本発明の一実施形態に係るバルブとポンプと容器とを備える。ポンプは吐出孔を有し、吐出孔が第1通気孔に接続する。容器は、第2通気孔に接続する。排気孔は、大気に開放されている。
本発明の一実施形態に係る気体制御装置は、本発明の一実施形態に係るバルブを備えるため、本発明のバルブと同様の効果を奏する。
また、本発明の一実施形態に係る血圧計は、本発明の一実施形態に係る気体制御装置を備える。
本発明の一実施形態に係る血圧計は、本発明の一実施形態に係るバルブを備えるため、本発明のバルブと同様の効果を奏する。
本発明の一実施形態に係るバルブは、低背化を実現できるとともに、広い接合面積を有することができる。
以下、本発明の第1実施形態に係る気体制御装置100について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る気体制御装置100の要部の断面図である。気体制御装置100は、ポンプ10とバルブ101とカフ109と制御部115とを備える。気体制御装置100は例えば、被検者の血圧を測定する血圧計に設けられる。
バルブ101は、第1通気孔110及び第1通気孔111が設けられた第1板191と、排気孔113及び排気流路114が設けられた流路形成板190と、第2通気孔112が設けられた第2板192と、縁切り板199と、を有する。流路形成板190は、中間板193と排気路形成板194と枠板195とによって構成されている。
バルブ101は、逆止弁160と排気弁170とを構成している。カフ109の腕帯ゴム管109Aが第2板192における第2通気孔112の周囲に接着剤によって接合されることにより、バルブ101がカフ109に接続される。排気孔113は大気に開放されている。
ポンプ10は、吐出孔55及び吐出孔56が設けられたポンプ筐体80を有する。ポンプ筐体80の上面は、バルブ101の縁切り板199の底面に接合されている。これにより、バルブ101の第1通気孔110及び第1通気孔111がポンプ10の吐出孔55及び吐出孔56に接続される。
制御部115は、例えばマイクロコンピュータで構成され、気体制御装置100の各部の動作を制御する。制御部115は、ポンプ10に接続されており、ポンプ10に制御信号を送信する。制御部115は、商用の交流電源から交流の駆動電圧を生成してポンプ10に印加し、ポンプ10を駆動する。そして、制御部115は、カフ109に収容される空気の圧力に基づいて血圧を測定する。カフ109に収容される空気の圧力値は、不図示の圧力センサによって検知され、制御部115に入力する。
なお、カフ109が本発明の「容器」の一例に相当する。
ここで、ポンプ10とバルブ101との構造について詳述する。まず、図1、図2を用いてポンプ10の構造について詳述する。
図2は、図1に示すポンプ10の分解斜視図である。ポンプ10は、基板91、可撓板51、スペーサ53A、補強板43、振動板ユニット60、圧電素子42、スペーサ53B、電極導通用板70、スペーサ53C及び蓋板54を備え、これらが順に積層された構造を有する。
なお、基板91、可撓板51、スペーサ53A、振動板ユニット60の一部、スペーサ53B、電極導通用板70、スペーサ53C及び蓋板54は、ポンプ筐体80を構成している。そして、ポンプ筐体80の内部空間がポンプ室45に相当する。ポンプ筐体80の材料は、例えば金属である。
振動板ユニット60は、振動板41、枠板61、連結部62及び外部端子63によって構成される。振動板ユニット60は、金属板に対して打ち抜き加工を施すことにより形成されている。
振動板41の周囲には枠板61が設けられている。枠板61には電気的に接続するための外部端子63が設けられている。振動板41は枠板61に対して連結部62で連結されている。連結部62は例えば細いリング状に形成されている。連結部62は、小さなバネ定数の弾性を持つ弾性構造を有している。
したがって振動板41は二つの連結部62で枠板61に対して2点で柔軟に弾性支持されている。そのため、振動板41の屈曲振動を殆ど妨げない。すなわち、圧電アクチュエータ40の周辺部が(勿論中心部も)実質的に拘束されていない状態となっている。
円板状の振動板41の上面には圧電素子42が設けられている。振動板41の下面には補強板43が設けられている。振動板41と圧電素子42と補強板43とによって円板状の圧電アクチュエータ40が構成される。圧電素子42は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなる。
ここで、振動板41を圧電素子42および補強板43よりも線膨張係数の大きな金属板で形成し、接着時に加熱硬化させてもよい。これにより、圧電アクチュエータ40全体が反ることなく、圧電素子42に適切な圧縮応力を残留させることができ、圧電素子42が割れることを防止できる。
例えば、振動板41をリン青銅(C5210)やステンレススチールSUS301など線膨張係数の大きな材料とし、補強板43を42ニッケルまたは36ニッケルまたはステンレススチールSUS430などとするのがよい。
なお、振動板41、圧電素子42、補強板43については、上から圧電素子42、補強板43、振動板41の順に配置してもよい。この場合も圧電素子42に適切な圧縮応力が残留するように、補強板43、振動板41を構成する材料を設定にすることで線膨張係数が調整されている。
枠板61の上面には、スペーサ53Bが設けられている。スペーサ53Bは樹脂からなる。スペーサ53Bの厚みは圧電素子42の厚みと同じか少し厚い。枠板61は、電極導通用板70と振動板ユニット60とを電気的に絶縁する。
スペーサ53Bの上面には、電極導通用板70が設けられている。電極導通用板70は金属からなる。電極導通用板70は、ほぼ円形に開口した枠部位71と、この開口内に突出する内部端子73と、外部へ突出する外部端子72とからなる。
内部端子73の先端は圧電素子42の表面にはんだで接合される。はんだで接合される位置を圧電アクチュエータ40の屈曲振動の節に相当する位置とすることにより内部端子73の振動は抑制される。
電極導通用板70の上面には、スペーサ53Cが設けられている。スペーサ53Cは樹脂からなる。スペーサ53Cは圧電素子42と同程度の厚さを有する。スペーサ53Cは、圧電アクチュエータ40が振動している時に、内部端子73のはんだ部分が、蓋板54に接触しないようにするためのスペーサである。また、圧電素子42表面が蓋板54に過度に接近して、空気抵抗により振動振幅が低下することを防止する。そのため、スペーサ53Cの厚みは、圧電素子42と同程度の厚みであればよい。スペーサ53Cの上面には、蓋板54が設けられている。蓋板54には吐出孔55及び吐出孔56が設けられている。蓋板54は、圧電アクチュエータ40の上部を覆う。
一方、振動板ユニット60の下面には、スペーサ53Aが設けられている。即ち、可撓板51の上面と振動板ユニット60の下面との間に、スペーサ53Aが挿入されている。スペーサ53Aは、補強板43の厚みに数10μm程度加えた厚みを有する。スペーサ53Aは、圧電アクチュエータ40が振動している時に、圧電アクチュエータ40が、可撓板51に接触しないようにするためのスペーサである。スペーサ53Aの下面には、可撓板51が設けられている。可撓板51の中心には吸引孔52が設けられている。
可撓板51の下面には、基板91が設けられている。基板91の中央部には円柱形の開口部92が形成されている。可撓板51は、基板91に固定された固定部57と、固定部57より中心側に位置し、開口部92に面する可動部58と、を有する。
可動部58は、圧電アクチュエータ40の振動に伴う空気の圧力変動により、圧電アクチュエータ40と実質的に同一周波数で振動することができる。可動部58の固有振動数は、圧電アクチュエータ40の駆動周波数と同一か、やや低い周波数になるように設計している。
可撓板51の振動位相が圧電アクチュエータ40の振動位相よりも遅れた(例えば180°遅れの)振動に設計すれば、可撓板51と圧電アクチュエータ40との間の隙間の厚さ変動が実質的に増加する。
従って、外部端子63、72に交流の駆動電圧が制御部115により印加されると、圧電アクチュエータ40が同心円状に屈曲振動する。さらに、圧電アクチュエータ40の振動に伴って可撓板51の可動部58も振動する。これにより、ポンプ10は、開口部92及び吸引孔52を介して空気をポンプ室45へ吸引する。さらに、ポンプ10は、ポンプ室45の空気を吐出孔55及び吐出孔56から吐出する。また、吸引孔52、吐出孔55、及び吐出孔56は、常時連通している。
このとき、ポンプ10では、圧電アクチュエータ40の周辺部が実質的に固定されていない。そのため、ポンプ10によれば、圧電アクチュエータ40の振動に伴う損失が少なく、小型・低背でありながら高い吐出圧力と大きな吐出流量が得られる。
次に、ポンプ10の温度と最大吐出圧力の関係について説明する。
圧電素子42を駆動源とするポンプ10が駆動し続けた場合、自己発熱によってポンプ10の温度が上昇し続ける。ポンプ10の温度が上昇し続けると、ポンプ10の吐出性能が低下することが知られている。
なお、自己発熱の熱源は圧電アクチュエータ40であるが、ポンプ筐体80の材料は導電性の高い金属で構成されている。そのため、圧電アクチュエータ40の熱は連結部62を介して直ぐにポンプ筐体80へ伝導する。
次に、図1、図3を用いてバルブ101の構造について詳述する。
図3は、図1に示すバルブ101の分解斜視図である。ここで、図3には、Z軸方向、Y軸方向、およびX軸方向を記載している。Z軸方向は、バルブ101を構成する部材の積層方向を示している。X軸方向は、逆止弁160、及び排気弁170の配設方向を示している。Y軸方向は、Z軸方向およびX軸方向に対して垂直な方向を示している。
バルブ101は、図1、図3に示すように、縁切り板199と、第1通気孔110及び第1通気孔111が設けられた第1板191と、枠板195と、長方形状の薄膜からなるダイヤフラム120と、長方形状の薄膜からなるシール材152と、排気路形成板194と、中間板193と、第2通気孔112が設けられた第2板192と、を備え、それらが順に積層された構造を有している。中間板193と排気路形成板194と枠板195とは、流路形成板190を構成する。中間板193は排気孔113に通じる排気流路114を形成する。
縁切り板199の材料は例えばPET樹脂である。第1板191と流路形成板190と第2板192との材料は例えば金属である。第2板192と中間板193と排気路形成板194と枠板195と第1板191との各接合は例えば、両面テープ、熱拡散接合、接着剤等によって行われる。
なお、ダイヤフラム120が本発明の「弁体」の一例を構成する。
第2板192は、図1、図3に示すように、カフ109に連通する第2通気孔112と、排気孔113に通じる排気流路114の周囲に位置する弁座139と、を有する。第2板192は、例えば樹脂からなる。
第1板191は、図1、図3に示すように、ポンプ10の吐出孔56に連通する第1通気孔110とポンプ10の吐出孔55に連通する第1通気孔111とを有する。第1板191は、例えば金属からなる。
ダイヤフラム120には、図1、図3に示すように、弁座138に対向する領域の中心部に円形の孔部121が設けられている。孔部121の直径は、ダイヤフラム120に接触する弁座138の面の直径よりも小さく設けられている。ダイヤフラム120の外周は、第1板191と第2板192のそれぞれの外周より小さい。ダイヤフラム120は、例えばEPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)やシリコーンなどのゴムからなる。
ダイヤフラム120は、シール材152を介して第1板191および排気路形成板194に挟持されている。これにより、ダイヤフラム120の一部が弁座139に接触するとともに、ダイヤフラム120における孔部121の周囲が弁座138に接触する。弁座138は、ダイヤフラム120における孔部121の周囲を与圧するよう第1板191に設けられている。弁座138は、突起部138A及び突起部138Bによって構成されている。突起部138A及び突起部138Bの材料は例えば金属である。
ダイヤフラム120は、第2板192及び第1板191内を分割する。第1バルブ室131と、第2バルブ室132とのそれぞれの直径は例えば7.0mmである。ダイヤフラム120に接触する弁座138の面の直径は例えば1.5mmである。
バルブ101では、第2バルブ室132内にシール材152の一部が位置する。シール材152は、例えば両面テープや接着剤からなる。
次に、バルブ101が構成する逆止弁160と排気弁170とについて説明する。
まず、逆止弁160は、ダイヤフラム120における孔部121の周囲と、その周囲と接触して孔部121を被覆する弁座138と、によって構成されている。逆止弁160では、第1バルブ室131の圧力と第2バルブ室132の圧力とに基づいてダイヤフラム120が弁座138に対して接触または離間する。
次に、排気弁170は、ダイヤフラム120の一部と、排気流路114の周囲に位置する弁座139と、によって構成されている。排気弁170では、第1バルブ室131の圧力と第2バルブ室132の圧力とに基づいてダイヤフラム120の一部が弁座139に対して接触または離間する。
次に、血圧測定時における気体制御装置100の動作について説明する。
図4は、図1に示すポンプ10が駆動している間における気体制御装置100の空気の流れを示す説明図である。制御部115は、血圧の測定を開始するとき、ポンプ10をオンする。ポンプ10が駆動すると、まず空気が開口部92及び吸引孔52からポンプ10内のポンプ室45に流入する。次に、空気が吐出孔55及び吐出孔56から吐出され、バルブ101の第1バルブ室131に流入する。
これにより、排気弁170では、第1バルブ室131の圧力が第2バルブ室132の圧力より高くなる。このため、図4に示すように、ダイヤフラム120が排気流路114をシールして第2通気孔112と排気流路114との接続を遮断する。
また、逆止弁160では、第1バルブ室131の圧力が第2バルブ室132の圧力より高くなる。このため、ダイヤフラム120における孔部121の周囲が弁座138から離間し、第1通気孔111と第2通気孔112とが孔部121を介して接続する。第1通気孔111と第2通気孔112を結ぶ流路が本発明における第1流路に相当する。
この結果、空気がポンプ10からバルブ101の第1通気孔111と、孔部121と、第2通気孔112と、を経由してカフ109へ送出され(図4参照)、カフ109内の圧力(空気圧)が高まっていく。また、ポンプ10が駆動している間、自己発熱によってポンプ10の温度が上昇し続ける。
なお、ダイヤフラム120は、ダイヤフラム120の孔部121の周囲が弁座138に接触するよう第2板192及び第1板191に固定されている。そして、この弁座138は、ダイヤフラム120における孔部121の周囲を与圧している。
これにより、バルブ101の第1通気孔111を経由して孔部121から流出する空気は、ポンプ10の吐出圧力より若干低い圧力となって、孔部121から第2バルブ室132に流入する。一方、第1バルブ室131にはポンプ10の吐出圧力が加わる。
この結果、バルブ101では、第1バルブ室131の圧力が第2バルブ室132の圧力より若干勝り、ダイヤフラム120が排気流路114をシールして孔部121を開放した状態が維持される。
図5は、図1に示すポンプ10が駆動を停止した直後における、気体制御装置100の空気の流れを示す説明図である。血圧の測定が終了すると、制御部115は、ポンプ10をオフする。ここで、ポンプ10の駆動が停止すると、ポンプ室45と第1バルブ室131の空気は、ポンプ10の吸引孔52および開口部92から気体制御装置100の外部へ速やかに排気される。また、第2バルブ室132には、カフ109の圧力が第2通気孔112から加わる。
この結果、逆止弁160では、第1バルブ室131の圧力が第2バルブ室132の圧力より低下する。ダイヤフラム120は、弁座138に接触して孔部121をシールする。また、排気弁170では、第1バルブ室131の圧力が第2バルブ室132の圧力より低下する。ダイヤフラム120は、弁座139から離間して排気流路114を開放する。即ち、バルブ101では、第2通気孔112と排気流路114とが第2バルブ室132を介して接続する。これにより、カフ109内の空気が第2通気孔112、第2バルブ室132及び排気流路114を経由して排気孔113からポンプ筐体80へ向けて急速に排出される。第2通気孔112と排気孔113を結ぶ流路が、本発明における第2流路に相当する。カフ109に収容される空気の体積は、ポンプ10の体積に比べて極めて大きく、多量の空気が排気孔113からポンプ筐体80へ向けて排出される。
そのため、気体制御装置100は、専用のヒートシンクや専用の冷却装置を備えたりしなくても、ポンプ筐体80を冷却でき、ポンプ10の温度上昇を抑えることができる。従って、気体制御装置100は、低背でありながら、冷却装置を用いずにポンプ10を冷却することができる。
以後、制御部115は、血圧の測定を開始するときポンプ10をオンし、血圧の測定を終了したときポンプ10をオフする。これにより、気体制御装置100は、血圧を複数回測定する場合、血圧の測定を終了する毎にポンプ10を冷却できる。
また、以上の構成において排気孔113は、流路形成板190に設けられている。そのため、第2板192は、広い接合面積を有することができる。接合面積は、カフ109の腕帯ゴム管109Aを接合するための面積である。
したがって、バルブ101及び気体制御装置100は、低背化を実現できるとともに、広い接合面積を有することができる。
なお、バルブ101では前述したように、第2バルブ室132内にシール材152の一部が位置する。そのため、シール材152は、第1板191、第2板192及びダイヤフラム120の接着と、各バルブ室131、132内に存在する異物の捕捉とを行うことができる。したがって、バルブ101によれば、例えばバルブ101内に異物が混入したとしても、異物による誤動作を抑制することができる。特に排気弁170においては、異物による排気孔113又は排気流路114の閉塞を抑制することができる。
以下、本発明の第2実施形態に係る気体制御装置について説明する。
図6は、本発明の第2実施形態に係る気体制御装置200の要部の断面図である。図7は、図6に示すバルブ201の分解斜視図である。第2実施形態の気体制御装置200が第1実施形態の気体制御装置100と相違する点は、枠板296及び逆止板295によって構成される流路形成板290である。流路形成板290が第1実施形態の流路形成板190と相違する点は、ダイヤフラム220及び可動部221を有する点である。第1板291が第1実施形態の第1板191と相違する点は、形状である。その他の点に関しては同じであるため、説明を省略する。
バルブ201は、逆止弁260と排気弁270とを構成している。逆止弁260は、可動部221と、第1板291における第1通気孔111の周囲に位置する弁座238と、によって構成されている。逆止弁260では、第1バルブ室231の圧力と第2バルブ室232の圧力とに基づいて可動部221が弁座238に対して接触または離間する。
次に、排気弁270は、ダイヤフラム220と、排気流路114の周囲に位置する弁座139と、によって構成されている。排気弁270では、第1バルブ室231の圧力と第2バルブ室232の圧力とに基づいてダイヤフラム220が弁座139に対して接触または離間する。
次に、血圧測定時における気体制御装置200の動作について説明する。
図8は、図1に示すポンプ10が駆動している間における気体制御装置200の空気の流れを示す説明図である。制御部115は、血圧の測定を開始するとき、ポンプ10をオンする。ポンプ10が駆動すると、まず空気が開口部92及び吸引孔52からポンプ10内のポンプ室45に流入する。次に、空気が吐出孔55及び吐出孔56から吐出され、バルブ201の第1バルブ室231に流入する。
これにより、排気弁270では、第1バルブ室231の圧力が第2バルブ室232の圧力より高くなる。このため、図8に示すように、ダイヤフラム220が排気流路114をシールして第2通気孔112と排気流路114との接続を遮断する。また、逆止弁260では、第1通気孔111の圧力が第2バルブ室232の圧力より高くなる。このため、可動部221が弁座238から離間し、第1通気孔111と第2通気孔112とが接続する。
この結果、空気がポンプ10からバルブ201の第1通気孔111と、第2通気孔112と、を経由してカフ109へ送出され(図8参照)、カフ109内の圧力(空気圧)が高まっていく。また、ポンプ10が駆動している間、自己発熱によってポンプ10の温度が上昇し続ける。
なお、バルブ201の第1通気孔111を経由して可動部221から流出する空気は、ポンプ10の吐出圧力より若干低い圧力となって、可動部221から第2バルブ室232に流入する。一方、第1バルブ室231にはポンプ10の吐出圧力が加わる。
この結果、バルブ201では、第1バルブ室231の圧力が第2バルブ室232の圧力より若干勝り、ダイヤフラム220が排気流路114をシールして可動部221を開放した状態が維持される。
図9は、図1に示すポンプ10が駆動を停止した直後における、気体制御装置200の空気の流れを示す説明図である。血圧の測定が終了すると、制御部115は、ポンプ10をオフする。ここで、ポンプ10の駆動が停止すると、ポンプ室45と第1バルブ室231の空気は、ポンプ10の吸引孔52および開口部92から気体制御装置200の外部へ速やかに排気される。また、第2バルブ室232には、カフ109の圧力が第2通気孔112から加わる。
この結果、逆止弁260では、第1バルブ室231の圧力が第2バルブ室232の圧力より低下する。可動部221は、第1通気孔111をシールする。
また、排気弁270では、第1バルブ室231の圧力が第2バルブ室232の圧力より低下する。ダイヤフラム220は、弁座139から離間して排気流路114を開放する。即ち、バルブ201では、第2通気孔112と排気流路114とが第2バルブ室232を介して接続する。これにより、カフ109内の空気が第2通気孔112、第2バルブ室232及び排気流路114を経由して排気孔113からポンプ筐体80へ向けて急速に排出される。カフ109に収容される空気の体積は、ポンプ10の体積に比べて極めて大きく、多量の空気が排気孔113からポンプ筐体80へ向けて排出される。
そのため、気体制御装置200は、専用のヒートシンクや専用の冷却装置を備えたりしなくても、ポンプ筐体80を冷却でき、ポンプ10の温度上昇を抑えることができる。従って、気体制御装置200は、低背でありながら、冷却装置を用いずにポンプ10を冷却することができる。
以後、制御部115は、血圧の測定を開始するときポンプ10をオンし、血圧の測定を終了したときポンプ10をオフする。これにより、気体制御装置200は、血圧を複数回測定する場合、血圧の測定を終了する毎にポンプ10を冷却できる。
また、以上の構成において排気孔113は、流路形成板290に設けられている。そのため、第2板192は、広い接合面積を有することができる。接合面積は、カフ109の腕帯ゴム管109Aを接合するための面積である。
したがって、バルブ201及び気体制御装置200は、低背化を実現できるとともに、広い接合面積を有することができる。
《その他の実施形態》
なお、前述の実施形態では気体として空気を用いているが、これに限るものではない。実施の際、当該気体が、空気以外の気体でも適用できる。
なお、前述の実施形態では気体として空気を用いているが、これに限るものではない。実施の際、当該気体が、空気以外の気体でも適用できる。
また、前述の実施形態におけるポンプ10は、ユニモルフ型で屈曲振動するアクチュエータ40を備えるが、振動板の両面に圧電素子を貼着してバイモルフ型で屈曲振動するアクチュエータを備えてもよい。
また、前述の実施形態におけるポンプ10は、圧電素子42の伸縮によって屈曲振動するアクチュエータ40を備えるが、これに限るものではない。例えば、電磁駆動で屈曲振動するアクチュエータを備えてもよい。
また、前述の実施形態におけるポンプ10は吐出孔55及び吐出孔56を備えるが、これに限るものではない。例えば、ポンプ10は吐出孔55又は吐出孔56のいずれかを備えていてもよい。
また、前述の実施形態において、圧電素子はチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなるが、これに限るものではない。例えば、ニオブ酸カリウムナトリウム系及びアルカリニオブ酸系セラミックス等の非鉛系圧電体セラミックスの圧電材料などからなってもよい。
また、前述の実施形態におけるバルブ101は第1通気孔110及び第1通気孔111を備えるが、これに限るものではない。例えば、バルブ101は第1通気孔110又は第1通気孔111のいずれかを備えていてもよい。
また、前述の実施形態において排気孔113の開口面は、Z軸方向、即ちポンプ10に向いているが、これに限るものではない。例えば排気孔113の開口面は、X軸方向に向いていてもよい。
なお、前述の実施形態において用いることができるポンプは、前述のポンプ10に限るものではない。例えば、ポンプ10に替えて特願2011-244053の図2に記載されているポンプなどを用いることができる。
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であり、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲は、特許請求の範囲と均等の範囲とを含む。
10…ポンプ、40…圧電アクチュエータ、41…振動板、42…圧電素子、45…ポンプ室、52…吸引孔、55、56…吐出孔、60…振動板ユニット、61…枠板、62…連結部、80…ポンプ筐体、100、200…気体制御装置、101…バルブ、109…カフ、109A…腕帯ゴム管、110、111…第1通気孔、112…第2通気孔、113…排気孔、114…排気流路、115…制御部、120…ダイヤフラム、121…孔部、131…第1バルブ室、132…第2バルブ室、138…弁座、138A、138B…突起部、139…弁座、152…シール材、160…逆止弁、170…排気弁、190…流路形成板、191、291…第1板、192…第2板、201…バルブ、220…ダイヤフラム、221…可動部、231…第1バルブ室、232…第2バルブ室、238…弁座、260…逆止弁、270…排気弁、290…流路形成板、295…逆止板、296…枠板
Claims (8)
- 第1通気孔を有する第1板と、
第2通気孔を有する第2板と、
前記第1板および前記第2板に接合し、排気孔を有する流路形成板と、
前記第1通気孔と前記第2通気孔とを結ぶ第1流路と、
前記第2通気孔と前記排気孔とを結ぶ第2流路と、
前記第1板および前記流路形成板と共に第1バルブ室を形成し、前記第2板および前記流路形成板と共に第2バルブ室を形成し、前記第1バルブ室の圧力と、前記第2バルブ室の圧力とに基づいて、前記第1流路を接続し前記第2流路を遮断する、または前記第1流路を遮断し前記第2流路を接続する、弁体と、
を備える、バルブ。 - 前記弁体は、
前記第1バルブ室の圧力が前記第2バルブ室の圧力以上であるとき、前記第1流路を接続するとともに前記第2流路を遮断し、
前記第1バルブ室の圧力が前記第2バルブ室の圧力未満であるとき、前記第1流路を遮断するとともに前記第2流路を接続する、請求項1に記載のバルブ。 - 前記流路形成板は、排気流路を形成する排気路形成板を有する、請求項1又は2に記載のバルブ。
- 前記第1板、前記第2板、及び前記流路形成板の材料は、金属である、請求項1から3のいずれか1項に記載のバルブ。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載のバルブと、
吐出孔を有し、前記吐出孔が前記第1通気孔に接続するポンプと、
前記第2通気孔に接続する容器と、を備え、
前記排気孔は、大気に開放されている、気体制御装置。 - 前記排気孔の開口面は、前記ポンプに向いている、請求項5に記載の気体制御装置。
- 前記ポンプは、吸引孔を有し、
前記吸引孔と前記吐出孔は常時連通している、請求項5又は6に記載の気体制御装置。 - 請求項5から7のいずれか1項に記載の気体制御装置を備える血圧計。
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