(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのベースプレート（２）と、少なくとも１つの上部プレート（８）と、この２つのプレート（２、８）の間に挟まれ、ポンプ室（５０）を決定するように加工可能な材料で構成される中間プレート（６）と、マイクロポンプの少なくとも１つの吸入口（１０）にポンプ室を接続するための少なくとも１つの流体吸入制御部品（１２）と、マイクロポンプの少なくとも１つの吐出口（４）にポンプ室を接続するための少なくとも１つの流体吐出制御部品（２８）とを含み、ポンプ室（５０）は加工された可動壁（５６、１５６、２５６）を中間プレート（６）に含み、この可動壁は、吸入口（１０）からポンプ室（５０）に流体を吸入するとき、あるいは、ポンプ室から吐出口（４）にこの流体を排出するときに、相対する二方向に移動することができ、作動手段（７０、１７０、２７０）は、該可動壁（５６、１５６、２５６）を移動することにより、ポンプ室（５０）の容量を周期的に変えられるマイクロポンプにおいて、マイクロポンプは、該相対する二方向に可動壁（５６、１５６、２５６）の動作の振幅を制御するように配置された第１および第２ストッパ要素を含み、第２ストッパ要素（５８、６２、６４；１５８、１６２、１６４；２５８、２７０）は、ポンプ室（５０）への流体吸入動作を制限し、第２ストッパ要素（２、６０；２、１６０；２、２６０）は、ポンプ室（５０）からの流体排出動作を制限することを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項２】
可動壁（５６）は堅い中央部（５８）を含み、堅い中央部（５８）は、この中央部（５８）と一体成形されたそれよりも厚さが薄い弾性の縁（６１）で囲まれ、またポンプ室（５０）と逆側の可動壁（５６）の面に関して突出し、堅い中央部の正面に配置されるプレート（２、８）と接触することにより、可動壁（５６）の流体吸入動作を制限する該第１ストッパ要素を構成することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のマイクロポンプ。
【請求項３】
該堅い中央部（５８）の幅は、可動壁（５６）の幅の２０〜９０％であり、好適には５０〜８０％であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のマイクロポンプ。
【請求項４】
ポンプ室（５０）の内部に向けられた可動壁（５６）の面は、１つまたは複数の突出部（６０、１６０、２６０）を含み、この突出部は、向かい合って位置するプレート（２）と共に流体排出動作を制限する第２ストッパ要素を構成することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のマイクロポンプ。
【請求項５】
作動手段（７０）は、ベースプレート（２）または上部プレート（８）のいずれかに関して可動装着されるモータ部品（７２）と、可動壁（５６）とモータ部品（７２）の間に配置される中間部品（８４）とを含むことを特徴とする請求の範囲第１〜４項の中のいずれか１項に記載のマイクロポンプ。
【請求項６】
モータ部品（７２）は、該上部プレート（８）の外面に可動装着され、該中間部品（８４）は、開口部（８９）を通って上部プレート（８）を通過することを特徴とする請求の範囲第５項に記載のマイクロポンプ。
【請求項７】
モータ部品は、スペース部品（８２）を介して上部プレート（８）の外面に装着される圧電素子（７２、８０）であることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のマイクロポンプ。
【請求項８】
中間部品（８４）は、圧電素子（７２、８０）と連動する平らな頭部（８６）と、上部プレート（８）を通過し、その端部で可動壁（５６）に作用する軸（８８）とを含むことを特徴とする請求の範囲第６項または第７項に記載のマイクロポンプ。
【請求項９】
可動壁（５６；１５６；２５６）と上部プレート（８）とに互いに向かい合うように配置された電極（６２、６４；１６２、１６４；２６２、２６４）を含み、これらの電極は、可変壁（５６；１５６；２５６）の機能の制御回路に接続されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１０】
可動壁（１５６）は、上部プレート（８）とともに該第１ストッパ要素を構成するように突出した中央部品（１５８）を有するダイアフラムからなり、この中央部品は圧電素子（１７２）によって囲まれ、圧電素子は、ダイアフラムに固定されるとともに中央部品（１５８）を通す中央中ぐり（１７３）を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１１】
該第１ストッパ要素は、上部プレート（８）を通過する調整ネジ（９０、２６５）からなり、その端部は、可動壁（５６、２５６）の正面に配置されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１２】
圧電素子（２７０）は、調整ネジ（２６５）の該端部と可動壁（２５６）との間に介在し、可動壁と一体化していることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１３】
１つまたは複数のネジ（９０、２６５）は、温度の影響による可動壁（５６、２５６）の形の変化を補正可能な材料で構成されることを特徴とする請求の範囲第１１項または第１２項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１４】
互いに向かい合って配置された第２電極（４４、４６）を含み、第２電極の一方（４４）は、ポンプ室（５０）の後段に配置された可動壁に装着され、マイクロポンプの流体の排出を制御することを特徴とする請求の範囲第１〜１３項の中のいずれか１項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１５】
患者の体内に埋め込み可能なマイクロポンプとして医薬品を投与するための請求の範囲第１〜１４項の中のいずれか１項に記載のマイクロポンプの使用。
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
この発明は、少なくとも１つのベースプレートと、少なくとも１つの上部プレートと、この２つのプレートの間に挟まれ、ポンプ室を決定するように加工可能な材料で構成される中間プレートと、マイクロポンプの少なくとも１つの吸入口にポンプ室を接続するための少なくとも１つの流体吸入制御部品と、マイクロポンプの少なくとも１つの吐出口にポンプ室を接続するための少なくとも１つの流体吐出制御部品とを含むマイクロポンプに関し、ポンプ室は加工された可動壁を中間プレートに含み、この可動壁は、吸入口からポンプ室に流体を吸入するとき、あるいはポンプ室から吐出口にこの流体を排出するときに、相対する二方向に移動することができ、作動手段は、該可動壁を移動することにより、ポンプ室の容量を周期的に変えられるマイクロポンプに関する。
（背景技術）
このようなポンプは、特に原位置での薬品投与に用いることが可能であり、ポンプを小型化することで、患者が自分でポンプを所持し、さらに場合によっては体内に直接ポンプを埋め込むことができる。また、こうしたポンプは、注入する流体の量が少なくても定量が可能である。
「Sensors and Actuators」第１５号（１９８８年）第１５３〜１６７ページのH．Van Lintel等による「A piezoelectric micropump based on micromachining of silicon」という論文は、三枚のプレートの積層構造すなわち二枚のガラスプレートの間に一枚の加工シリコンプレートを挟んだ構造をそれぞれ有するマイクロポンプの実施例を２つ記載している。
シリコンプレートは、空洞を形成するようにエッチングされ、ガラスプレートの一方により、ポンプ室と、吸入弁と、ポンプ室を吸入通路と吐出通路にそれぞれ連絡する少なくとも１つの吐出弁とを決定する。ポンプ室の壁を形成するプレート部分は、たとえば圧電チップまたは圧電結晶から構成される制御素子によって変形可能である。この部分は２つの電極を備え、この二電極が１つの電源に接続されているとき、チップの変形、従ってプレートの変形を引き起こし、ポンプ室の容量を変えることになる。ポンプ室のこのような可動壁または可変壁は、かくして２つの位置の間を移動することができる。
マイクロポンプの機能は以下の通りである。圧電チップにいかなる電圧も印加されていない場合、吸入弁と吐出弁は閉じた位置にある。電圧が印加されている場合は、ポンプ室の圧力が増加し、吐出弁が開く。ポンプ室に含まれる流体はそのとき、第１位置から第２位置へ可変壁が移動することによって、吐出通路に向かって送り出される。この位相の間、ポンプ室を支配する圧力によって吸入弁は閉じたままである。
逆に電圧を下げると、ポンプ室の圧力は減少する。これにより吐出弁は閉じ、吸入弁は開く。そのとき可変壁は第２位置から第１位置へ移動するので、吸入通路からポンプ室に流体が吸入される。
既に述べたように、このようなマイクロポンプは、特に医薬品の投与に用いられる。従って注入する薬品が極めて正確に定量されるように、マイクロポンプの流量をきちんと決定することが重要である。ところで、既知のマイクロポンプは、この点に関して幾つかの欠点を有する。
事実、マイクロポンプの流量は、可変壁の２つの位置の間におけるポンプ室の容量変化に依存する。こうした容量変化は複数のパラメータに依存するが、なかでも、圧電チップに印加される電圧と、圧電チップの物理的な特性（厚さ、直径、圧電定数）および可変壁の物理的特性（材質、厚さ）があげられる。従って、見かけ上は同じマイクロポンプに同じ電圧を印加しても、これらのマイクロポンプのポンプ室はさまざまに変形し、その結果、流量も異なってくる。
さらに、同一のマイクロポンプでも、圧電チップの材質や、圧電チップを固定している接着剤の老化に伴って時間の経過と共に流量が変化してくる。また、マイクロポンプの流量は、吐出通路と吸入通路における圧力に依存する。
H．van Lintel等は、上記の引用文献において、吐出通路における流量の圧力依存を少なくできる追加弁を備えたマイクロポンプを記載している。しかしながら、このマイクロポンプは、既に述べた他の欠点を解決することができない。
本発明は、これらの欠点を解決することを目的とし、モータ部品の性能の変化や老化に左右されず、吸入管または吐出管の圧力の影響を受けない、流量が非常に一定で正確なマイクロポンプを供給することを目的とする。
（発明の開示）
このため本発明は、該相対する二方向への可動壁の動作の振幅を制限するように構成された第１および第２ストッパ要素を含み、第１ストッパ要素は、ポンプ室における流体吸込動作を制限し、第２ストッパ要素はポンプ室における流体排出動作を制限することを特徴とする。
相対する二方向に動作の振幅を制限することにより、可動壁またはポンピングダイアフラムの往復運動ごとに吸い込まれる物質の容量は明らかに決定され、一定になる。この容量は、好適には圧電チップであるモータ部品の性能の変化に依存しない。また、圧電チップが老化したり、他の劣化が起こったりしても、吸い込まれる物質の流量に影響を与えない。従って、マイクロポンプの制御において時間に関する機能補正回路を備える必要はない。
さらに、用いられる圧電チップの性能変化に応じてマイクロポンプを区分する必要もない。
吸い込まれる物質の流量も、吸入管および吐出管を支配する圧力とはほぼ無関係である。流量はただ、マイクロポンプの加工と、ポンピング周波数とに依存する。
好適な変化例によれば、可動壁は堅い中央部を含み、この中央部は、堅い中央部と一体成形された厚さがそれよりも薄い弾性の縁取りで囲まれ、またポンプ室と逆側の可動壁の面に関して突出し、可動壁の正面に配置されるプレートと接触することにより、可動壁の流体吸込動作を制限する該第１ストッパ要素を構成する。
可動壁の固い中央部により、可動壁を正確に移動することができ、これは、ピストンの動作に匹敵する。ポンプ室の圧力差は、堅い中央部を囲む弾性の縁の面積が小さいために、わずかな容量変化を生むだけである。
好適な実施例によれば、作動手段は、ベースプレートまたは上部プレートのいずれかに可動装着されたモータ部品と、可動壁とモータ部品との間に配置される中間部品とを含む。
有利なことに、モータ部品は、該上部プレートの外面に可動装着され、該中間部品は、開口部から上部プレートを通過する。
好適には圧電チップであるモータ部品がダイアフラムに直接貼り付けられないので、圧電チップの形および変形におけるバリエーションは、可変壁の形、従って流量に影響を及ぼさない。
有効な変化例によれば、可動壁は、上部プレートと共に該第１ストッパ要素を構成するように突出した中央部品を有するダイアフラムからなり、この中央部品はダイヤフラムに固定された圧電素子によって囲まれ、圧電素子は中央部品を通過させる中央中ぐりを有する。
このような構成により、変形壁の動作を二重に制限しながら、構造を単純化することができる。
他の好適な変形例によれば、第１ストッパ要素は、上部プレートを貫通する調整ネジからなり、その一端は可動壁の正面に配置される。
この型のマイクロポンプにおいて、可動壁の往復運動ごとに吸い込まれる物質の容量すなわち流量は、ネジから構成されるストッパ要素の１つに作用することにより調整することができる。
他の長所は、特許請求の範囲に開示される特徴ならびに、例として概略的に３つの実施例と１つの変化例を示す添付図面を用いた以下の説明とから明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、図２のラインＩ−Ｉによる発明の第１実施例の断面図である。
図２は、図１のラインII−IIによる水平断面図である。
図３は、図４のラインIII−IIIによる発明の第２実施例の断面図である。
図４は、図３のラインIII−IIIによる水平断面図である。
図５は、図６のラインＶ−Ｖによる発明の第３実施例の断面図である。
図６は、図５のラインVI−VIによる水平断面図である。
図７は、第１実施例の変化例を示す。
（発明を実施するための最良の形態）
これらの図面では、同一の要素が複数の図に示される場合、各図面では同じ数字を用いて示す。後述する実施例において、マイクロポンプは吸入弁と吐出弁とを備える。しかしながら、本発明はまた、複数の弁が吸入口とポンプ室との間に配置されたマイクロポンプおよびまたは、複数の弁がポンプ室と吐出口との間に配置されたマイクロポンプにも適用されることに留意されたい。マイクロポンプはまた、複数の吸入口と複数と吐出口を備えることもできる。吸入弁と吐出弁は、流量制限装置のような、他のあらゆる流体吸入または吐出制限部品と替えることもできよう。
さらに、マイクロポンプを構成する各種のプレートの厚さは、図では非常に誇張して示されている。
図１と図２を参照すると、第１実施例によるマイクロポンプは、好適にはガラス製のベースプレート２を含む。ベースプレート２は、ポンプの吐出管を構成する通路４が貫通している。吐出管は、たとえば注射針（図示されていない）に接続することができる。
ベースプレート２には、シリコン製またはフォトリソグラフィー技術によりエッッチング加工が可能な他の材料の中間プレート６が備えれれている。中間プレートは、既知の結合技術によりベースプレート２に接着されるが、このような技術は英語では「anodic bonding」という用語で知られるアノード溶接であり、約３００℃に加熱し、プレート間に約５００Ｖの電位差をかけるものである。
好適にはガラス製の上部プレート８も、同様の技術で中間プレート６に貼り付けられる。上部プレートには吸入管１０が貫通し、吸入管はタンク（図示されていない）に結合するが、このタンクには、正確な分量で投与する医薬品などの液体物質が入っている。このような用途では、マイクロポンプは患者の身体に取り付けたり、さらにまた体内に埋め込むこともできる。
たとえば、シリコン中間プレート６は、エッチングがうまく行われるように結晶構造〈１００〉を有する。好適にはプレート２、６、８を丁寧に磨く。次にプレート２、６、８は、特にマイクロポンプで用いられる物質が水溶液である場合は親水性にする。このためシリコンプレート６を沸騰したＨＮＯ3に浸ける。
目安としては、プレート面積の寸法が約１０×２０ｍｍの場合、プレート２、６、８の厚さは、それぞれ約１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．８ｍｍにすることができる。
吸入管１０と吐出管４は、原則として、第１吸入弁１２と、ポンプ室５０と、第２吐出弁２８とに接続している。
第１弁１２はシリコンプレート６に加工された逆流阻止型であり、環状のリブ１６を有する一般に円形のダイアフラムから形成される。環状のリブは、ダイアフラム１４の上部に備えられた二室１８、２０を隔て、上部プレート８の内面と協働する。
第１室１８は環状で、吸入管１０と連絡している。第２室２０は、ほぼ中央位置を占める。第２室は、やや中心がずれたオリフィス２２を介してダイフラム１４の下に位置する第３室２４と連絡する。
リブ１６は、同様にフォトリソグラフィー技術によって得られる薄い酸化膜２６で被覆され、ダイヤフラム１４に予応力またはプレテンションを与え、リブ１６の頂上をバルブシートの役割をするガラスの上部プレート８に押しつける。
もちろん、記載した弁の代わりに、他の型の既知のバルブ、さらにまた流量制限装置を用いることもできよう。
吐出弁２８も同様に、シリコンプレート６に加工され、酸化膜３４で被覆した環状のリブ３２を有するダイアフラム３０を含み、酸化膜３４はダイヤフラム３０に対して予応力を与え、バルブシートの役割をする下部プレート２に対してリブ３２の頂上を押しつける。ダイヤフラム３０の反対側に施された酸化膜３３は、この予応力を補強する。
リブ３２は、吐出管４と連絡する第四室３６と、ほぼ環状のリブの外側の第五室３８とを決定する。第六室４０は、ダイアフラム３０の上に位置し、開口部４２を介してポンプの外側と連絡する。電気的な接点すなわち電極４４、４６は、上部プレート８と、ダイアフラム３０の突出部４８に互いに向かい合って配置される。これらの接触により、液体の排出を適切に制御することができる。もちろん吐出弁２８の代わりに、他の型の既知のバルブあるいは流量制限装置を用いることも可能である。
ポンプ室５０はほぼ円形で、通路５２と５４によって、第１弁１２の第３室２４と、第２弁２８の第五室３８とに接続されている。ポンプ室５０の可動壁または可変壁を構成するポンピングダイアフラム５６は、シリコンプレート６で加工され、ポンピングダイアフラム５６の全体幅に比べると比較的幅広の堅い中央部５８を含む。この中央部５８の直径は、ポンピングダイアフラム５６の直径の２０〜９０％であり、好適には５０〜８０％である。堅い中央部５８の厚さは、ポンピングダイアフラムの環状の縁６１よりもずっと厚い。目安としては、縁６１の厚さは１０〜１００μｍ、堅い中央部５８の厚さは１０〜５０μｍであるが、中央部の厚さはプレート６の全体の厚さよりも薄いので、プレート６は、たとえば３００μｍとなる。
ポンピングダイアフラム５６は、ベースプレート２と向かい合った内面にストッパ要素６０を含み、その数はたとえば３個である。これらのストッパ要素６０はダイアフラム内面から突出し、シリコン酸化膜から構成することができる。ストッパ要素は、ベースプレート２の上面と接触することにより、ポンピングダイアフラム５６の排出すなわち送り出し動作を制限する。同様に、ポンピングダイアフラム５６が作動する場合、厚く堅い中央部５６は上部プレート８と接触し、ストッパ要素６０と逆側のストッパ要素を形成することにより、ポンピングダイアフラム５６の吸入動作を制限する。かくして、ポンピングダイアフラムの動作は上側と下側で機械的に制御される。これにより、ダイアフラムが往復するたびに物質は極めて正確な量で吸い込まれる。堅い中央部５６は、動作がきちんと決まったピストンに匹敵する。ポンピングダイアフラム５６の環状の縁６１の面積は、ポンピングダイアフラム５６の全体の面積よりも相対的に小さいので、ポンプ室５０の圧力差は、ポンピングダイアフラム５６下でわずかな容量変化を生じるだけである。
さらに酸化物のストッパ要素６０は、実際、最も低い位置から上方へポンピングダイアフラム５６が移動する場合、ポンピングダイアフラムが貼り付いたり、吸い込まれたりしないようにする。
電気的な接点すなわち電極６２、６４は、堅い中央部５８と上部プレート８の内面に互いに向き合うように配置される。これらの接点６２、６４は、開口部６６からポンプの外側に延び、ポンピングダイアフラム５６の機能と流体の吸入とを制御する電気回路（図示されていない）に接続される。適切な回路は、たとえば欧州特許出願第０，４９８，８６３号に記載されている。この実施例では、より詳しくは、これらの電気的な接点が、ポンピングダイアフラム５６の吸入動作を制限するストッパ要素を形成する。
ポンピングダイアフラムはまた、酸化シリコン被覆域６５をその両側に含む。これらの酸化物域６５は、図１の上部に向かう一定の予応力（図示されていない）をダイアフラムに与える。
ポンピングダイアフラム５６のアクチュエータ７０は、電極７４、７６を備えた圧電チップ型のモータ７２を含み、電極は交流電圧を供給するジェネレータ７８に接続される。圧電チップは、ＰＸＥ−５２という名でフィリップス（社）が市販しているチップでよい。圧電チップは、接着または溶接などのあらゆる適切な手段によって、金属、シリコンまたはプラスチック製の弾性片８０に固定する。弾性片８０は、スペース部品８２を介して上部プレート８に取り付けられる。このスペース部品８２は、プラスチック、金属またはシリコン製のリングからなる。スペース部品８２は、所定の厚さの糊または、プレート８と一体成形されるガラスから構成することもできよう。弾性片８０を上部プレート８に糊付けする場合、一定の電圧を圧電チップ７２の電極に印加し、糊が固まる間、圧電チップが下の上部プレート８の方向に曲がるようにする。画鋲型の中間部品８４は、接着または溶接などのあらゆる適切な手段で、その平らな頭部により弾性片８２と一体化することができる。中間部品８４は、孔８９を通って上部プレートを通過する垂直軸８８により、ポンピングダイアフラム５６の堅い中央部５８に作用する。また、ポンプが休止している場合は、垂直軸８８とポンピングダイアフラム５６の間にわずかな隙間がある。軸８８とポンピングダイアフラム５６のこの隙間すなわち機械的な応力は、糊が固まる時の湾曲によって決まる。
圧電チップ７２と弾性片８０とを含むアクチュエータ７０もまた、２つまたは複数の圧電プレートを貼り付けたものか、あるいは圧電磁気ディスクと機械ディスクを組み合わせたものを含む装置と替えることも可能であろう。
かくして圧電チップ７２は、ポンピングダイアフラム５６から独立している。圧電チップ７２のヒステリシス効果（「ピエゾクリープ」）または、圧電チップの変化あるいは劣化は、ポンピングダイアフラム５６の形に影響を及ぼさないが、これは、ポンピングダイアフラム５６が圧電チップ７２から独立しており、中間部品８４によって作動するからである。このような構成から、堅い中央部５８はピストンとして作動するので、ポンピングダイアフラムの所定の直径に対する移動流体の量を多くすることができる。マイクロポンプの加工パーツは、アクチュエータを任意のサイズにし、比較的大きくしても、さらに小型化可能である。加工パーツのこのような小型化により、原価を安くできる。
マイクロポンプの一般的な機能モードは、「Sensors and Actuators」第１５号（１９８８年）第１５３〜１６７ページのH．Van Lintel等による「A piezoelectric micropump based on micromachining of silicon」という論文に記載されたものと同じである。
こうした既知の型のマイクロポンプに対して、本発明によるマイクロポンプは、往復運動ごとに極めて正確に定量することができ、この定量は吸入管および吐出管を支配する圧力とは実際には無関係であり、また圧電チップの性能や、この種のアクチュエータに知られている劣化ならびにヒステリシス現象とは無関係である。さらに、ポンピングダイアフラムの動作は、堅い中間部品５８とストッパ６０とによって正確に制御される。従って流量は、ポンピングダイアフラム５６の加工特性と、アクチュエータの周波数とによって決定される。
この型のポンプは、特性変化がかなり大きい圧電チップでも使用することができる。さらに、用いられる圧電チップごとにポンプを区分する必要はない。
圧電チップは、外面に固定するので、欠陥がある場合には容易に交換できる。
一定のポンピング周波数までは、流量は粘性と無関係である。堅い中央部と電気的な接点６２、６４とにより、流体の吸入終了を検出し、このようにしてマイクロポンプに関する付加的な情報を得ることができる。
もちろん、上記の実施例は限定的な特性を示すものではなく、請求項１に記載された範囲内であらゆる所望の補正を行うことができる。特に、弁と、吐出管および吸入管、ならびにポンプ室の構成は極めて多様である。酸化物域の配分は、弁とポンピングの所望の予応力に合わせることができよう。アクチュエータは、他の型の圧電チップのモータ部品にすることも可能である。
中間部品８４は、弾性片８０または圧電チップと一体成形することができる。さらに、弾性片とポンピングダイアフラムとの間に自由に配置することもできる。
いわゆるストッパ要素６０はなくてもよい。その場合、ポンプ室の高さを低くし、ベースプレート２の上面がストッパ要素の役割をするようにし、ポンピングダイアフラム５６は、往復運動ごとにこのストッパに当たる。制御電極４４、４６およびまたは６２、６４は別の方法で構成してもよいし、単純化した変化例では除去することもできる。
図７によれば、ポンプはさらに１つまたは複数のネジ９０を含み、このネジはプレート８を通過し、その端部で堅い中央部５８または電気的な接点６２と協働する。これらのネジ９０は、このようにして調整可能なストッパ要素を構成し、吸入動作の振幅を調整する。その場合、図１の接点６４は、金属製のネジ９０に替えられる。
調整ネジはまた、弾性片８０に取り付けられることも可能である。調整ネジはさらに、中間部品の平らな頭部８６に取り付けることもできる。
図３、４に示された第２実施例が第１実施例と異なる点は、ポンプ室とアクチュエータの構成だけである。このため２つの実施例の同一要素は同じ数字で示し、詳しい説明は行わない。
この第２実施例もまた、吸入管１０と吐出管４をそれぞれ開けたベースプレート２と上部プレート８を含む。これらのプレート２と８の間に、フォトリソグラフィー技術で加工したシリコン中間プレート６が介在し、吸入弁１２、吐出弁２８、ポンプ室５０が得られる。
薄い酸化膜２６、３３、３４により、シリコン製のダイアフラムに所定の予応力を得ることができる。
ポンプ室５０はほぼ円形で、２つの通路５２と５４により吸入弁と吐出弁に接続する。シリコンプレート６を加工した可動（可変）壁型のポンピングダイアフラム１５６は、厚く堅い中央部１５８を含み、上部プレート８の内面と協働するストッパ要素を形成し、ポンピングダイアフラム１５６の吸入動作を制限する。ポンピングダイアフラムは、その内面に下部中央ストッパ要素１６０を有する。ポンピングダイアフラムの排出動作を制限するこのストッパ要素は、好適には、シリコン薄膜または酸化シリコン膜から構成される。かくしてポンピングダイアフラム１５６の動作は、上と下の両側で正確に停止する。これにより、ポンピングダイアフラムの往復ごとに正確な量の物質が吸い込まれる。
アクチュエータ１７０は、中央孔１７３を有する圧電チップ１７２によって構成される。圧電チップは、溶接または接着によってポンピングダイアフラム１５６に固定される。電気的な接点１７４、１７６により、圧電チップを交流電圧供給用のジェネレータ７８に接続する。
電極１６２、１６４は、中央部１５８と、上部プレート８の内面とに互いに向かい合うように配置される。これらの電極は、開口部１６６によってポンプの外部に延長され、流体の吸入と、ポンピングダイアフラム１５６の機能とを制御することができる。ポンピングダイアフラム１５６は、さらに、一定の予応力をシリコン製ダイアフラムに与える酸化シリコン域６５を備える。
ストッパ要素１６０と１５８のこのような構造から、相対する二方向にポンピングダイアフラム１５６の動作を制限し、これにより往復運動ごとに吸い込まれる物質の量を正確に定量することができる。ポンピングの流量は、ポンピングダイアフラムの加工特性と、アクチュエータの周波数とに依存するだけである。一定限度内での圧電チップの性能の変化または劣化は、マイクロポンプの流量に影響を与えない。マイクロポンプを区分する必要はなく、正確に組み立てるだけで十分である。この実施例は、第１実施例よりも簡単な構成である。
図５、６に示された第３実施例もまた、主にポンピングダイアフラムとアクチュエータの構成によって第１および第２実施例と異なる。従って、３つの実施例で同じ要素は同じ数字で示し、詳しい説明は行わない。
この第３実施例もまた、吸入管１０および吐出管４をそれぞれ備えたベースプレート２と上部プレート８を含む、ベースプレート２と上部プレート８の間に、フォトリソグラフィー技術で加工されたシリコン製の中間プレート６が介在し、吸入弁１２と、吐出弁２８と、ポンプ室５０が形成される。酸化シリコン薄膜２６、３３、３４、６５により、シリコン製のダイアフラムに所定の予応力が得られる。
ポンプ室は同様に円形で、通路５２と５４によって吸入弁と吐出弁に接続されている。シリコンプレート６を加工したポンピングダイアフラム２５６は、ポンプ室の可動壁の形を取り、その厚さはほぼ均一で、排出動作を制限するための内側ストッパ要素２６０をその内面に含む。好適には、このストッパ要素は、シリコンまたは酸化シリコンの小域から構成される。ストッパ要素はアクチュエータの下に配置され、アクチュエータは、ポンピングダイアフラム２５６の上面に溶接または接着によって固定された圧電チップ２７０を含み、また接続２７４、２７６によって交流電圧供給用ジェネレータ７８に接続される。
吸入動作を制限するために調整可能な上部ストッパ部品２５８は、上部プレート８の中ぐりに挿入かつ接着固定された環状部品２６１から構成される。この環状部品２６１は、ネジ２６５を受容可能なネジを立てた中ぐり２６３を含み、ネジは、圧電チップ２７０と協働するための高さ調整可能なストッパを形成する。環状部品２６１と２６５は、好適には金属製である。
かくして、ポンピングダイアフラム２５６の動作は、上方、下方に向けて正確に制限される。さらに、ネジ２６５に作用することによってこの動作の振幅を調整することも可能である。従って、このような構造により、吸入量を調整しながら、ポンピングダイアフラムの往復運動ごとに極めて正確な分量の物質を吸い込むことができる。一定限度内での圧電チップの性能の変化または劣化は、マイクロポンプの流量に影響を与えない。金属ネジ２６５に備えられた電気的な接点２６４は、圧電チップの上部接続２７６と共に、ポンピングダイアフラム２５６の流体吸入動作を制御することができる。
ネジ２６５は、温度の影響による可動壁２５６の形の変化を補正可能な材料で構成することができるが、というのもこうした変化を補正せずにおくと、流体の吸入容量に影響を及ぼすからである。このような補正はまた、図７に記載されたネジ９０によっても得ることができる。
（産業上の利用可能性）
記載された実施例は、特にマイクロポンプとして患者の体内に埋め込み、医薬品を投与するのに適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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