(57)【要約】【課題】ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ないマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を提供する。【解決手段】第１形状記憶合金ワイヤ５ａの伸縮で動作するマイクロポンプ５０ａと、第１形状記憶合金ワイヤと並列な配線部６ａと、第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電の状態と配線部に通電の状態とを選択する第１の切り替えスイッチ部４ａとを有するポンプ駆動部７ａと、複数の第２形状記憶合金ワイヤ９ａの伸縮で夫々動作するマイクロバルブ５１ａと、複数の第２形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電の状態にする第２の切り替えスイッチ部８ａとを有するバルブ駆動部１０ａと、スイッチ部３と、第２の切り替えスイッチ部とスイッチ部を制御するバルブ制御部１１ａと、スイッチ部のオン状態で第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電の状態になる期間を制御するポンプ制御部１２ａとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１形状記憶合金ワイヤと、前記第１形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行うマイクロポンプと、前記第１形状記憶合金ワイヤと並列に配線された配線部と、前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と前記配線部に通電可能な状態とを切り替える第１の切り替えスイッチ部と、を有するポンプ駆動部と、
複数の第２形状記憶合金ワイヤと、前記複数の第２形状記憶合金ワイヤのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブと、前記複数の第２形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電可能な状態にする第２の切り替えスイッチ部と、を有するバルブ駆動部と、
電源部と、
前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とに直列に接続され、前記電源部から前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とに流れる電流をオン及びオフするスイッチ部と、
前記第２の切り替えスイッチ部の状態と前記スイッチ部のオン及びオフの頻度とを制御するバルブ制御部と、
前記スイッチ部がオンの状態において、前記第１の切り替えスイッチ部が前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態になる期間を制御するポンプ制御部と、
を備えるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置。
【請求項２】
前記バルブ駆動部を複数備え、
前記複数のバルブ駆動部が直列に接続される請求項１に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置。
【請求項３】
前記ポンプ駆動部が、前記第１形状記憶合金ワイヤと前記マイクロポンプとをそれぞれ複数有するとともに、
前記第１の切り替えスイッチ部が、前記複数の第１形状記憶合金ワイヤのいずれか一つ若しくは前記配線部に通電可能な状態を切り替える請求項１〜２のいずれか１つに記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置。
【請求項４】
前記ポンプ駆動部を複数備え、
前記複数のポンプ駆動部が直列に接続される請求項１〜３のいずれか１つに記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置。
【請求項５】
前記ポンプ駆動部は、前記第１形状記憶合金ワイヤと並列な抵抗をさらに有し、
前記第１の切り替えスイッチ部が、前記抵抗にのみ通電可能な状態への切り替えも可能とする請求項４に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置。
【請求項６】
前記ポンプ制御部が、前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態にする期間に応じて、前記バルブ制御部が、前記スイッチ部のオン及びオフの頻度を調節する請求項１〜３のいずれか１つに記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の前記マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置と、
貯液部と、
前記貯液部に接続された前記マイクロポンプと、
前記マイクロポンプに接続された前記複数のマイクロバルブと、
前記複数のマイクロバルブのうちの少なくとも１つと接続された排出部と、
を備えるマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置に含まれるマイクロポンプおよびマイクロバルブを開く方法であって、以下の工程を具備する：
以下のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を用意する工程（ａ）、
第１形状記憶合金ワイヤと、前記第１形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行う第１マイクロポンプと、前記第１形状記憶合金ワイヤと並列に配線された第１配線部と、前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と前記第１配線部に通電可能な状態とを切り替える第１の切り替えスイッチ部と、を有する第１ポンプ駆動部、
複数の第２形状記憶合金ワイヤと、前記複数の第２形状記憶合金ワイヤのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブと、前記複数の第２形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電可能な状態にする第２の切り替えスイッチ部と、を有する第１バルブ駆動部、
電源部、
前記第１ポンプ駆動部と前記第１バルブ駆動部とに直列に接続され、前記電源部から前記第１ポンプ駆動部と前記第１バルブ駆動部とに流れる電流をオン及びオフするスイッチ部、
前記第２の切り替えスイッチ部の状態と前記スイッチ部のオン及びオフの頻度とを制御するバルブ制御部、および
前記スイッチ部がオンの状態において、前記第１の切り替えスイッチ部が前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態になる期間を制御するポンプ制御部、
以下の工程（ｂ１）および工程（ｂ２）を繰り返すことによって、前記第１形状記憶合金ワイヤおよび１つの前記第２形状記憶合金ワイヤを加熱して、前記第１形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロポンプおよび前記１つの第２形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロバルブを開く工程（ｂ）、ここで
前記第１の切り替えスイッチおよび前記第２の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記第１形状記憶合金ワイヤおよび１つの前記第２形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加することによって、前記第１形状記憶合金ワイヤおよび前記１つの第２形状記憶合金ワイヤを加熱する工程（ｂ１）、および
前記第１の切り替えスイッチおよび前記第２の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記第１配線部および前記１つの第２形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を印加して、前記１つの第２形状記憶合金ワイヤを加熱する工程（ｂ２）。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記工程（ｂ）は、さらに以下の工程（ｂ３）および工程（ｂ４）を含み、
前記工程（ｂ２）の後に、前記スイッチ部をオフすることによって、前記電源部から前記第１ポンプ駆動部と前記第１バルブ駆動部とに流れる電流をオフする工程（ｂ３）、および
前記工程（ｂ３）の後に、前記スイッチ部をオンすることによって、前記電源部から前記第１ポンプ駆動部と前記第１バルブ駆動部とに流れる電流をオンする工程（ｂ４）、かつ
前記工程（ｂ）では、前記工程（ｂ１）、前記工程（ｂ２）、前記工程（ｂ３）、および前記工程（ｂ４）が繰り返される。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法であって、
前記マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置は、さらに
複数の第３形状記憶合金ワイヤと、前記複数の第３形状記憶合金ワイヤのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブと、前記複数の第３形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電可能な状態にする第３の切り替えスイッチ部と、を有する第２バルブ駆動部
を具備し、
前記第２バルブ駆動部は、前記第１バルブ駆動部に直列に接続され、
前記工程（ｂ１）では、前記第３の切り替えスイッチを介して前記複数のマイクロバルブの中から選択された１つの第３形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記１つの第３形状記憶合金ワイヤを加熱し、
前記工程（ｂ２）でも、前記第３の切り替えスイッチを介して前記１つの第３形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を印加して、前記１つの第３形状記憶合金ワイヤを加熱する。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法であって、
第１ポンプ駆動部は、さらに、
前記第１形状記憶合金ワイヤと並列に配線された第３形状記憶合金ワイヤと、前記第３形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行う第３マイクロポンプとを具備し、
前記第１の切り替えスイッチ部は、前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と、前記第３形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と、前記第１配線部に通電可能な状態とを切り替え、
前記工程（ｂ１）では、前記第１の切り替えスイッチを介して前記第１形状記憶合金ワイヤまたは前記第３形状記憶合金ワイヤの一方を選択し、かつ前記第２の切り替えスイッチを介して前記１つの第２形状記憶合金ワイヤを選択することによって、選択された形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された形状記憶合金ワイヤを加熱する。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法であって、
前記マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置は、さらに
第３形状記憶合金ワイヤと、前記第３形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行う第３マイクロポンプと、前記第３形状記憶合金ワイヤと並列に配線された第２配線部と、前記第３形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と前記第２配線部に通電可能な状態とを切り替える第３の切り替えスイッチ部と、を有する第２ポンプ駆動部、
を具備し、
前記第２ポンプ駆動部は、第１ポンプ駆動部に直列に接続され、
前記工程（ｂ１）では、さらに前記第３の切り替えスイッチを介して前記第３形状記憶合金ワイヤを選択することによって、前記第３形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記第３形状記憶合金ワイヤを加熱し、
前記工程（ｂ２）では、さらに前記第３の切り替えスイッチを介して前記第２配線部を選択する。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
第１ポンプ駆動部は、さらに、
前記第１形状記憶合金ワイヤと並列に配線された抵抗を具備し、
前記第１の切り替えスイッチ部は、前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と、前記抵抗にのみ通電可能な状態と、前記第１配線部に通電可能な状態とを切り替え、
前記工程（ｂ１）は、さらに以下の工程（ｂ１１）および工程（ｂ１２）を含み、
前記工程（ｂ１１）では、前記第１の切り替えスイッチ、前記第２の切り替えスイッチ、および前記第３の切り替えスイッチを介してそれぞれ前記第１形状記憶合金ワイヤ、前記１つの第２形状記憶合金ワイヤ、および前記第３形状記憶合金ワイヤを選択することによって、選択された第１〜第３形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された第１〜第３形状記憶合金ワイヤを加熱し、
前記工程（ｂ１２）では、前記第１の切り替えスイッチ、前記第２の切り替えスイッチ、および前記第３の切り替えスイッチを介してそれぞれ前記抵抗、前記１つの第２形状記憶合金ワイヤ、および前記第３形状記憶合金ワイヤを選択することによって、選択された第２〜第３形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された第２〜第３形状記憶合金ワイヤを加熱し、かつ
前記工程（ｂ２）では、前記第１の切り替えスイッチ、前記第２の切り替えスイッチ、および前記第３の切り替えスイッチを介してそれぞれ前記第１配線部、前記１つの第２形状記憶合金ワイヤ、および前記第２配線部を選択することによって、選択された第２形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された第２形状記憶合金ワイヤを加熱する。
【請求項１４】
請求項１に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置であって、
前記第１形状記憶合金ワイヤおよび１つの前記第２形状記憶合金ワイヤが加熱されて、前記第１形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロポンプおよび前記１つの第２形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロバルブが開かれ、ここで
前記第１の切り替えスイッチおよび前記第２の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記第１形状記憶合金ワイヤおよび１つの前記第２形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧が一定時間の間印加されることによって、前記第１形状記憶合金ワイヤおよび前記１つの第２形状記憶合金ワイヤが加熱され、かつ
前記第１の切り替えスイッチおよび前記第２の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記配線部および前記１つの第２形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧が印加されて、前記１つの第２形状記憶合金ワイヤが加熱される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状記憶合金を用いてポンプ又はバルブを駆動するマイクロ流体デバイスにおいて、直列配置したバルブ駆動用の形状記憶合金への通電時にのみポンプ駆動用の形状記憶合金に通電することで、ポンプ変位の制御を容易に実現かつ損失の少ないマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置及びそれを用いたマイクロ流体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシン技術等の微細加工技術を利用して微小流路又は反応容器等を作成し、その上で化学分析又は化学合成、バイオ実験などを行うデバイスとして、マイクロ流体デバイスが知られている。マイクロ流体デバイスは、μ−ＴＡＳ又はＬａｂｏ  ｏｎ  ａ  ｃｈｉｐとも呼ばれ、開発が行われている。通常、マイクロ流体デバイスでは、血液等の供給された液体を、デバイス上に設けられた反応部に送液して、熱的又は化学的な反応処理を行う。その後、反応処理後の液体を、デバイス上に設けられた検出部に送液し、反応の結果を判定することで、供給された液体の評価を行う。そのため、マイクロ流体デバイスでは、液体の流れをコントロールするためのマイクロポンプ又はマイクロバルブが必要とされている。マイクロポンプ又はマイクロバルブの方式の一つとして、マイクロ流体デバイスに設けられたダイアフラムを変形させる方式がある。ダイアフラムを変形させて流路を押しつぶすと、バルブになる。また、逆止弁とダイアフラムの往復変位に伴う容積変化とを利用することで、いわゆるダイアフラム式のポンプを構成することができる。ダイアフラムを変形させる方式は、駆動するアクチュエータを自由に選択することができるので、圧電、静電、又は、電磁等様々なアクチュエータを利用した方式が提案されている。このようなマイクロポンプ又はマイクロバルブの方式の一つとして、形状記憶合金アクチュエータを用いたダイアフラム式のマイクロポンプ又はマイクロバルブが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。形状記憶合金アクチュエータは、ワイヤ状の形状記憶合金が、通電加熱により温度上昇することで収縮し、自然放熱で温度が低下することで、元の長さに伸張する現象を利用したものである。形状記憶合金アクチュエータを用いることで、変位方向以外のサイズがコンパクトなマイクロポンプ又はマイクロバルブを構成できるようになり、マイクロ流体デバイス上に複数のマイクロポンプ又はマイクロバルブを容易に配置できるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９１２３７２号公報
【特許文献２】特許第３０２０４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワイヤ状の形状記憶合金を用いたアクチュエータは、４％程度のひずみを発生できる。従って、マイクロポンプ又はマイクロバルブにおいて、ダイアフラムを０．１ｍｍ程度変位させるのに必要な形状記憶合金の長さは、寿命等を考慮して余裕を持たせたとしても、１０ｍｍもあれば足りることになる。形状記憶合金の抵抗は、線径１５０μｍのワイヤの場合で６１Ω／ｍ程度なので、１０ｍｍだと０．６１Ω程度となる。また、形状記憶合金ワイヤを通電加熱する際の標準的な電流は３４０ｍＡ程度であり、これ上回る電流を印加し続けた場合には、形状記憶合金の温度が上昇しすぎて性能の劣化を招くことになる。抵抗値と標準的な電流とから、長さ１０ｍｍの形状記憶合金ワイヤを通電加熱する際の標準的な電圧は、わずか０．２１Ｖ程度であり、投入電力は７１ｍＷとなる。
【０００５】
一方で、形状記憶合金アクチュエータへの投入電力の調節には、通常、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御が用いられている。ＰＷＭ制御を行うと、形状記憶合金アクチュエータには、断続的に通電が行われるようになる。すなわち、通電時間を調節することで、電源電圧一定のまま、形状記憶合金アクチュエータへの投入電力を制御できるようになる。これにより、形状記憶合金の温度に連動した形状記憶合金アクチュエータの変位量を制御できるようになる。しかし、長さ１０ｍｍの形状記憶合金ワイヤの通電加熱を１Ｖの電源を用いてＰＷＭ制御する場合、０．２１Ｖの連続通電と同じだけの投入電力とするためには、デューティー比を４．４％にする必要があるとともに、瞬間的に１．６Ａもの電流を流すことになる。このため、形状記憶合金アクチュエータへの投入電力を調節してポンプ容積を制御するためには、デューティー比０％〜４．４％の範囲で十分な分解能を備えたＰＷＭ制御系を構築する必要がある。さらに電流が大きいことから、駆動回路における内部抵抗が損失に与える影響も無視できなくなる。従って、単純にＰＷＭ制御を行うだけでは、高精度化、大電流対応、及び、低損失化が回路に求められるようになり、回路製作が困難になることから、形状記憶合金アクチュエータの変位に伴って変化するポンプ容積の制御を容易に実現できないという課題があった。
【０００６】
このような問題に対して回路製作を容易にする方法として、形状記憶合金ワイヤと直列に抵抗を接続することが考えられる。抵抗により、形状記憶合金ワイヤに印加される電圧は電源電圧が分圧されたものになる。２．２Ωの抵抗を直列に接続する場合、１Ｖの電源電圧に対して形状記憶合金ワイヤに印加される電圧は０．２２Ｖに抑えられる。この場合、ＰＷＭ制御におけるデューティー比の調節範囲がほとんど利用できるようになるとともに、電流も抑えられるようになる。このため、回路製作が容易になるとともにポンプ容積の制御も容易になる。しかし、投入電力の８割近くが抵抗における損失となるため、効率の面で問題があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置及びそれを用いたマイクロ流体デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００９】
本発明の第１態様によれば、第１形状記憶合金ワイヤと、前記第１形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行うマイクロポンプと、前記第１形状記憶合金ワイヤと並列に配線された短絡配線部と、前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と前記短絡配線部に通電可能な状態とを切り替える第１の切り替えスイッチ部と、を有するポンプ駆動部と、
複数の第２形状記憶合金ワイヤと、前記複数の第２形状記憶合金ワイヤのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブと、前記複数の第２形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電可能な状態にする第２の切り替えスイッチ部と、を有するバルブ駆動部と、
電源部と、
前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とに直列に接続され、前記電源部から前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とに流れる電流をオン及びオフするスイッチ部と、
前記第２の切り替えスイッチ部の状態と前記スイッチ部のオン及びオフの頻度とを制御するバルブ制御部と、
前記スイッチ部がオンの状態において、前記第１の切り替えスイッチ部が前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態になる期間を制御するポンプ制御部と、
を備えるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を提供する。
【００１０】
これらの概括的かつ特定の態様は、システム、方法、並びに、システム及び方法の任意の組み合わせにより実現してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の前記態様によれば、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤへの通電時にのみ、マイクロポンプ駆動用の形状記憶合金ワイヤに通電することになる。このため、オン及びオフ動作のマイクロバルブに対して、容積制御が必要なマイクロポンプの駆動時には、マイクロバルブ動作用の形状記憶合金ワイヤの抵抗により分圧された電源部の電圧で、マイクロポンプ動作用の形状記憶合金ワイヤを駆動させることになる。この結果、ポンプ容積の制御が容易になる。また、駆動させるマイクロバルブに対応した形状記憶合金ワイヤの抵抗で分圧を実現しているので、無駄な損失も生じないことになる。よって、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態における流体搬送装置の概略を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるマイクロポンプとマイクロバルブとをそれぞれ駆動する形状記憶合金ワイヤを用いた駆動機構の伸長状態における概略を示す正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるマイクロポンプとマイクロバルブとをそれぞれ駆動する形状記憶合金ワイヤを用いた駆動機構の収縮状態における概略を示す正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態における流体搬送装置を用いたマイクロ流体デバイスの概略を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態における流体搬送装置を用いたマイクロ流体デバイスの動作のタイミングチャートを示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態におけるマイクロポンプ及びマイクロバルブ駆動時の通電状態を表すタイミングチャートを示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態における流体搬送装置の概略を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態における流体搬送装置を用いたマイクロ流体デバイスの概略を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態における流体搬送装置を用いたマイクロ流体デバイスの動作のタイミングチャートを示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態におけるマイクロポンプ及びマイクロバルブ駆動時の通電状態を表すタイミングチャートを示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態における流体搬送装置の概略を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態における流体搬送装置を用いたマイクロ流体デバイスの概略を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施形態における流体搬送装置を用いたマイクロ流体デバイスの動作のタイミングチャートを示す図である。
【図１４】本発明の第３実施形態におけるマイクロポンプ及びマイクロバルブ駆動時の通電状態を表すタイミングチャートを示す図である。
【図１５】本発明の第４実施形態における流体搬送装置の概略を示す図である。
【図１６】本発明の第４実施形態における流体搬送装置を用いたマイクロ流体デバイスの概略を示す図である。
【図１７】本発明の第４実施形態における流体搬送装置を用いたマイクロ流体デバイスの動作のタイミングチャートを示す図である。
【図１８】本発明の第４実施形態におけるマイクロポンプ及びマイクロバルブ駆動時の通電状態を表すタイミングチャートを示す図である。
【図１９】本発明の第４実施形態の変形例における流体搬送装置の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
本発明の実施形態について説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００１５】
本発明の第１態様によれば、第１形状記憶合金ワイヤと、前記第１形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行うマイクロポンプと、前記第１形状記憶合金ワイヤと並列に配線された短絡配線部と、前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と前記短絡配線部に通電可能な状態とを切り替える第１の切り替えスイッチ部と、を有するポンプ駆動部と、
複数の第２形状記憶合金ワイヤと、前記複数の第２形状記憶合金ワイヤのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブと、前記複数の第２形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電可能な状態にする第２の切り替えスイッチ部と、を有するバルブ駆動部と、
電源部と、
前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とに直列に接続され、前記電源部から前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とに流れる電流をオン及びオフするスイッチ部と、
前記第２の切り替えスイッチ部の状態と前記スイッチ部のオン及びオフの頻度とを制御するバルブ制御部と、
前記スイッチ部がオンの状態において、前記第１の切り替えスイッチ部が前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態になる期間を制御するポンプ制御部と、
を備えるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を提供する。
【００１６】
このような構成によれば、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤへの通電時にのみ、マイクロポンプ駆動用の形状記憶合金ワイヤに通電することになる。このため、オン及びオフ動作のマイクロバルブに対して容積制御が必要なマイクロポンプの駆動時には、マイクロバルブ動作用の形状記憶合金ワイヤの抵抗により分圧された電源部の電圧で、マイクロポンプ動作用の形状記憶合金ワイヤを駆動させることになる。この結果、ポンプ容積の制御が容易になる。また、駆動させるマイクロバルブに対応した形状記憶合金ワイヤの抵抗で分圧を実現しているので、無駄な損失も生じないことになる。よって、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置が得られるようになる。
【００１７】
本発明の第２態様によれば、前記バルブ駆動部を複数備え、
前記複数のバルブ駆動部が直列に接続される第１の態様に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を提供する。
【００１８】
このような構成によれば、複数のマイクロバルブが同時に駆動される状態において、マイクロポンプ駆動用の形状記憶合金ワイヤに印加される電圧をさらに低減させることが可能になるので、よりポンプ容積の制御を容易に実現できるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置が得られるようになる。
【００１９】
本発明の第３態様によれば、前記ポンプ駆動部が、前記第１形状記憶合金ワイヤと前記マイクロポンプとをそれぞれ複数有するとともに、
前記第１の切り替えスイッチ部が、前記複数の第１形状記憶合金ワイヤのいずれか一つ若しくは前記短絡配線部に通電可能な状態を切り替える第１〜２のいずれか１つの態様に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を提供する。
【００２０】
このような構成によれば、複数のマイクロポンプが選択的に駆動される状態においても、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置が得られるようになる。
【００２１】
本発明の第４態様によれば、前記ポンプ駆動部を複数備え、
前記複数のポンプ駆動部が直列に接続される第１〜３のいずれか１つの態様に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を提供する。
【００２２】
このような構成によれば、複数のマイクロポンプが常に同時に駆動される状態において、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置が得られるようになる。
【００２３】
本発明の第５態様によれば、前記ポンプ駆動部は、前記第１形状記憶合金ワイヤと並列に抵抗配線部をさらに有し、
前記第１の切り替えスイッチ部が、前記抵抗配線部にのみ通電可能な状態への切り替えも可能とする第４の態様に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を提供する。
【００２４】
このような構成によれば、いずれかのマイクロポンプ駆動用の形状記憶合金ワイヤに通電しない場合でも、直列に接続された他のマイクロポンプ又はマイクロバルブへ印加される電圧の変動を抑えることができるようになるので、複数のマイクロポンプが同時又は個別に駆動される状態においても、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置が得られるようになる。
【００２５】
本発明の第６態様によれば、前記ポンプ制御部が、前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態にする期間に応じて、前記バルブ制御部が、前記スイッチ部のオン及びオフの頻度を調節する第１〜３のいずれか１つの態様に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を提供する。
【００２６】
このような構成によれば、マイクロポンプ駆動用の形状記憶合金ワイヤへの通電期間が短いほど、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤへの投入電力が増加するのを防ぐことができるようになるので、さらに消費電力の少ないマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置が得られるようになる。
【００２７】
本発明の第７態様によれば、第１〜６のいずれか１つの態様に記載の前記マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置と、
貯液部と、
前記貯液部に接続された前記マイクロポンプと、
前記マイクロポンプに接続された前記複数のマイクロバルブと、
前記複数のマイクロバルブのうちの少なくとも１つと接続された排出部と、
を備えるマイクロ流体デバイスを提供する。
【００２８】
このような構成によれば、前記第１〜６のいずれか１つの態様に記載の前記マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を備えるマイクロ流体デバイスを構成することができて、前記マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置の作用効果を奏することができるマイクロ流体デバイスを得ることができる。
【００２９】
本発明の第８態様によれば、マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置に含まれるマイクロポンプおよびマイクロバルブを開く方法であって、
以下のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を用意する工程（ａ）、
第１形状記憶合金ワイヤと、前記第１形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行う第１マイクロポンプと、前記第１形状記憶合金ワイヤと並列に配線された第１配線部と、前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と前記第１配線部に通電可能な状態とを切り替える第１の切り替えスイッチ部と、を有する第１ポンプ駆動部、
複数の第２形状記憶合金ワイヤと、前記複数の第２形状記憶合金ワイヤのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブと、前記複数の第２形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電可能な状態にする第２の切り替えスイッチ部と、を有する第１バルブ駆動部、
電源部、
前記第１ポンプ駆動部と前記第１バルブ駆動部とに直列に接続され、前記電源部から前記第１ポンプ駆動部と前記第１バルブ駆動部とに流れる電流をオン及びオフするスイッチ部、
前記第２の切り替えスイッチ部の状態と前記スイッチ部のオン及びオフの頻度とを制御するバルブ制御部、および
前記スイッチ部がオンの状態において、前記第１の切り替えスイッチ部が前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態になる期間を制御するポンプ制御部、
以下の工程（ｂ１）および工程（ｂ２）を繰り返すことによって、前記第１形状記憶合金ワイヤおよび１つの前記第２形状記憶合金ワイヤを加熱して、前記第１形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロポンプおよび前記１つの第２形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロバルブを開く工程（ｂ）、ここで
前記第１の切り替えスイッチおよび前記第２の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記第１形状記憶合金ワイヤおよび１つの前記第２形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加することによって、前記第１形状記憶合金ワイヤおよび前記１つの第２形状記憶合金ワイヤを加熱する工程（ｂ１）、および
前記第１の切り替えスイッチおよび前記第２の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記配線部および前記１つの第２形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を印加して、前記１つの第２形状記憶合金ワイヤを加熱する工程（ｂ２）
を具備する方法を提供する。
【００３０】
このような構成によれば、電圧を無駄に損失せずに、流体が流れる。
【００３１】
本発明の第９態様によれば、第８態様に記載の方法であって、
前記工程（ｂ）は、さらに以下の工程（ｂ３）および工程（ｂ４）を含み、
前記工程（ｂ２）の後に、前記スイッチ部をオフすることによって、前記電源部から前記第１ポンプ駆動部と前記第１バルブ駆動部とに流れる電流をオフする工程（ｂ３）、および
前記工程（ｂ３）の後に、前記スイッチ部をオンすることによって、前記電源部から前記第１ポンプ駆動部と前記第１バルブ駆動部とに流れる電流をオンする工程（ｂ４）、かつ
前記工程（ｂ）では、前記工程（ｂ１）、前記工程（ｂ２）、前記工程（ｂ３）、および前記工程（ｂ４）が繰り返される方法を提供する。
【００３２】
このような構成によれば、電圧を無駄に損失せずに、流体が流れる。
【００３３】
本発明の第１０態様によれば、第８態様に記載の方法であって、
前記マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置は、さらに
複数の第３形状記憶合金ワイヤと、前記複数の第３形状記憶合金ワイヤのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブと、前記複数の第３形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電可能な状態にする第３の切り替えスイッチ部と、を有する第２バルブ駆動部
を具備し、
前記第２バルブ駆動部は、前記第１バルブ駆動部に直列に接続され、
前記工程（ｂ１）では、前記第３の切り替えスイッチを介して前記複数のマイクロバルブの中から選択された１つの第３形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記１つの第３形状記憶合金ワイヤを加熱し、
前記工程（ｂ２）でも、前記第３の切り替えスイッチを介して前記１つの第３形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を印加して、前記１つの第３形状記憶合金ワイヤを加熱する方法を提供する。
【００３４】
このような構成によれば、電圧を無駄に損失せずに、流体が流れる。
【００３５】
本発明の第１１態様によれば、第８態様に記載の方法であって、
第１ポンプ駆動部は、さらに、
前記第１形状記憶合金ワイヤと並列に配線された第３形状記憶合金ワイヤと、前記第３形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行う第３マイクロポンプとを具備し、
前記第１の切り替えスイッチ部は、前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と、前記第３形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と、前記第１配線部に通電可能な状態とを切り替え、
前記工程（ｂ１）では、前記第１の切り替えスイッチを介して前記第１形状記憶合金ワイヤまたは前記第３形状記憶合金ワイヤの一方を選択し、かつ前記第２の切り替えスイッチを介して前記１つの第２形状記憶合金ワイヤを選択することによって、選択された形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された形状記憶合金ワイヤを加熱する方法を提供する。
【００３６】
このような構成によれば、電圧を無駄に損失せずに、流体が流れる。
【００３７】
本発明の第１２態様によれば、第８態様に記載の方法であって、
前記マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置は、さらに
第３形状記憶合金ワイヤと、前記第３形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行う第３マイクロポンプと、前記第３形状記憶合金ワイヤと並列に配線された第２配線部と、前記第３形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と前記第２配線部に通電可能な状態とを切り替える第３の切り替えスイッチ部と、を有する第２ポンプ駆動部、
を具備し、
前記第２ポンプ駆動部は、第１ポンプ駆動部に直列に接続され、
前記工程（ｂ１）では、さらに前記第３の切り替えスイッチを介して前記第３形状記憶合金ワイヤを選択することによって、前記第３形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記第３形状記憶合金ワイヤを加熱し、
前記工程（ｂ２）では、さらに前記第３の切り替えスイッチを介して前記第２配線部を選択する方法を提供する。
【００３８】
このような構成によれば、電圧を無駄に損失せずに、流体が流れる。
【００３９】
本発明の第１３態様によれば、第１２態様に記載の方法であって、
第１ポンプ駆動部は、さらに、
前記第１形状記憶合金ワイヤと並列に配線された抵抗を具備し、
前記第１の切り替えスイッチ部は、前記第１形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と、前記抵抗にのみ通電可能な状態と、前記第１配線部に通電可能な状態とを切り替え、
前記工程（ｂ１）は、さらに以下の工程（ｂ１１）および工程（ｂ１２）を含み、
前記工程（ｂ１１）では、前記第１の切り替えスイッチ、前記第２の切り替えスイッチ、および前記第３の切り替えスイッチを介してそれぞれ前記第１形状記憶合金ワイヤ、前記１つの第２形状記憶合金ワイヤ、および前記第３形状記憶合金ワイヤを選択することによって、選択された第１〜第３形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された第１〜第３形状記憶合金ワイヤを加熱し、
前記工程（ｂ１２）では、前記第１の切り替えスイッチ、前記第２の切り替えスイッチ、および前記第３の切り替えスイッチを介してそれぞれ前記抵抗、前記１つの第２形状記憶合金ワイヤ、および前記第３形状記憶合金ワイヤを選択することによって、選択された第２〜第３形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された第２〜第３形状記憶合金ワイヤを加熱し、かつ
前記工程（ｂ２）では、前記第１の切り替えスイッチ、前記第２の切り替えスイッチ、および前記第３の切り替えスイッチを介してそれぞれ前記第１配線部、前記１つの第２形状記憶合金ワイヤ、および前記第２配線部を選択することによって、選択された第２形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された第２形状記憶合金ワイヤを加熱する方法を提供する。
【００４０】
本発明の第１４態様によれば、第１態様に記載の方法であって、
前記第１形状記憶合金ワイヤおよび１つの前記第２形状記憶合金ワイヤが加熱されて、前記第１形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロポンプおよび前記１つの第２形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロバルブが開かれ、ここで
前記第１の切り替えスイッチおよび前記第２の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記第１形状記憶合金ワイヤおよび１つの前記第２形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧が一定時間の間印加されることによって、前記第１形状記憶合金ワイヤおよび前記１つの第２形状記憶合金ワイヤが加熱され、かつ
前記第１の切り替えスイッチおよび前記第２の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記配線部および前記１つの第２形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧が印加されて、前記１つの第２形状記憶合金ワイヤが加熱される。
【００４１】
このような構成によれば、電圧を無駄に損失せずに、流体が流れる。
【００４２】
以下、本発明の実施形態にかかるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置及びそれを用いたマイクロ流体デバイスについて、図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（第１実施形態）
＜構成＞
図１は、本発明の第１実施形態におけるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置の一例として機能する流体搬送装置１ａの概略を示す。
【００４４】
流体搬送装置１ａは、ポンプ駆動部７ａと、バルブ駆動部１０ａと、電源部と、スイッチ部（オンオフスイッチ部）と、バルブ制御部１１ａと、ポンプ制御部１２ａとを少なくとも備えている。流体搬送装置１ａは、電源部とスイッチ部とポンプ駆動部７ａとバルブ駆動部１０ａとが直列に接続されている。
【００４５】
流体搬送装置１ａは、電源部の一例としての直流電源２により駆動される。直流電源２に接続されたスイッチ部の一例としてのスイッチ回路３がオンの場合にのみ、流体搬送装置１ａに電流が流れるようになる。その際、直流電源２からの電流は、スイッチ回路３に直列に接続されたポンプ駆動部７ａとバルブ駆動部１０ａとにも流れるようになる。
【００４６】
ポンプ駆動部７ａは、第１の切り替えスイッチ部の一例としての切替回路４ａと、第１形状記憶合金ワイヤの一例としての線状の形状記憶合金ワイヤ５ａと、及び短絡配線部の一例としての銅線６ａとで構成される。直流電源２からの電流は、切替回路４ａにより選択された形状記憶合金ワイヤ５ａと銅線６ａとのいずれか一方を流れるよう構成されている。短絡配線部の一例として銅線を用いることは、抵抗が少ない点で望ましい。しかしこれに限るものではなく、他の導電性物質を用いて、短絡配線部の短絡を実現してもよい。
【００４７】
また、バルブ駆動部１０ａは、第２の切り替えスイッチ部の一例としての切替回路８ａと、第２形状記憶合金ワイヤの一例としての線状の形状記憶合金ワイヤ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄとで構成される。直流電源２からの電流は、切替回路８ａにより選択された形状記憶合金ワイヤ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄのいずれか一つを流れるよう構成されている。
【００４８】
詳しくは後述するが、図１の形状記憶合金ワイヤ５ａを用いてマイクロポンプ５０ａを構成し、形状記憶合金ワイヤ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを用いてそれぞれマイクロバルブ５１ａを構成することで、流体搬送装置１ａは、マイクロポンプ５０ａとマイクロバルブ５１ａとの駆動装置の一例として機能する。
【００４９】
バルブ制御部の一例としてのバルブ制御部１１ａは、スイッチ回路３と切替回路８ａとの動作をそれぞれ独立して制御するよう構成されている。また、ポンプ制御部の一例としてのポンプ制御部１２ａは、バルブ制御部１１ａの動作状態に応じて切替回路４ａの動作を制御するよう構成されている。
【００５０】
図２は、本発明の第１実施形態におけるマイクロポンプ５０ａ又はマイクロバルブ５１ａを駆動する形状記憶合金ワイヤ５ａ又は形状記憶合金ワイヤ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを用いた駆動機構の伸長状態における概略を示す。図３は、本発明の第１実施形態におけるマイクロポンプ５０ａ又はマイクロバルブ５１ａを駆動する形状記憶合金ワイヤ５ａ又は形状記憶合金ワイヤ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを用いた駆動機構の収縮状態における概略を示す。図２及び図３の駆動機構では、形状記憶合金ワイヤ５ａ又は形状記憶合金ワイヤ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの代表的な一例として、形状記憶合金ワイヤ２１を用いて説明する。この駆動機構は、マイクロポンプ５０ａ又はマイクロバルブ５１ａとして機能することができる。この駆動機構は、後述する実施形態にかかるマイクロポンプ又はマイクロバルブとしても機能する。
【００５１】
形状記憶合金ワイヤ２１は、一端（図２及び図３では上端）が保持部材２２に保持され、他端（図２及び図３では下端）が押圧部材２３に保持されている。保持部材２２には配線２４も保持されており、保持部材２２内で形状記憶合金ワイヤ２１と配線２４とは電気的に接続されている。押圧部材２３には配線２５も保持されており、押圧部材２３内で形状記憶合金ワイヤ２１と配線２５とは電気的に接続されている。
【００５２】
保持部材２２は、固定板２７の貫通穴２７ａ内に連結して嵌合固定されることで、固定板２７に対して固定板２７の表面沿いに（図２及び図３では左右方向に）変位しないよう固定されている。固定板２７と押圧部材２３との間には、中央部に形状記憶合金ワイヤ２１を直線的に貫通させた状態で配置した圧縮ばね２６が圧縮された状態で配置されており、圧縮ばね２６の付勢力により、形状記憶合金ワイヤ２１には伸長方向に張力が加わるように構成されている。
【００５３】
押圧部材２３の小径の端部２３ａは、固定板２７に対して例えば平行に配置された押さえ板２８に設けられた穴３１の中を自由に往復動作できるように嵌合配置されている。押圧部材２３の端部２３ａは、押さえ板２８の穴３１から突出する突出位置と、押さえ板２８の穴３１内に退避される退避位置との間で往復移動可能となっている。
【００５４】
押さえ板２８と固定板２７とは、互いの相対位置が変化しないよう拘束されている。また、押さえ板２８は、外面（図２及び図３では下面）が樹脂膜３０を介して流路基板２９に押し付けるように固定され、圧縮ばね２６の付勢力により、押さえ板２８が樹脂膜３０から浮き上がらないよう構成されている。
【００５５】
よって、樹脂膜３０は、押さえ板２８に対して密着保持されている。樹脂膜３０の一例としては、シリコンゴム、又は、ヒンジ機能の薄肉部付のアクリル樹脂などで構成することができる。
【００５６】
また、流路基板２９の、押さえ板２８の穴３１に対向する部分には、内部空間３２を形成するための凹部２９ａを有して、押圧部材２３の端部２３ａが、押さえ板２８の穴３１から突出する突出位置では、端部２３ａが樹脂膜３０を押圧して凹部２９ａ内に入り込み、流路基板２９の凹部２９ａの底面に樹脂膜３０を密着させる。
【００５７】
流路基板２９には、入口側流路３３ａと、入口側流路３３ａと内部空間３２を介して接続される出口側流路３３ｂとを有して、内部空間３２に、入口側流路３３ａの開口と出口側流路３３ｂの開口とがそれぞれ露出し、樹脂膜３０で両方の開口が同時的に開閉されるようにしている。
【００５８】
すなわち、流路基板２９の凹部２９ａの底面に樹脂膜３０が密着させられるとき、樹脂膜３０で入口側流路３３ａの開口と出口側流路３３ｂの開口とが密閉されて、入口側流路３３ａと出口側流路３３ｂとは遮断される。一方、流路基板２９の凹部２９ａの底面に対する樹脂膜３０の密着が解除されるとき、入口側流路３３ａの開口と出口側流路３３ｂの開口とが開放されて、入口側流路３３ａから出口側流路３３ｂへ流体を流すことが可能となる。
【００５９】
形状記憶合金ワイヤ２１が通電加熱されていない場合には、形状記憶合金ワイヤ２１は図２のように伸長した状態になり、押圧部材２３の端部２３ａは、圧縮ばね２６の付勢力によって樹脂膜３０に押し付けられる。この際、樹脂膜３０は、流路基板２９の凹部２９ａの底面に接触するまで変形し、樹脂膜３０と流路基板２９とで囲まれた内部空間３２の容積が最小になるとともに、流路基板２９に設けられた流路３３ａ、３３ｂと内部空間３２との接続を遮断する。一方、形状記憶合金ワイヤ２１が通電加熱されている場合には、形状記憶合金ワイヤ２１は圧縮ばね２６の付勢力に抗して図３のように収縮した状態になり、押圧部材２３は、形状記憶合金ワイヤ２１の力によって図３の上方に変位する。押圧部材２３の変位量に応じて押圧部材２３の端部２３ａは押さえ板２８の穴３１内の退避位置に位置して樹脂膜３０の変形は解消されて樹脂膜３０による流路３３ａ、３３ｂの密閉が解除され、内部空間３２の容積が増加していくとともに、流路３３ａ、３３ｂと内部空間３２とが接続されるようになる。
【００６０】
図２及び図３に示す駆動機構をマイクロポンプ５０ａとして用いる場合には、流路３３ａ、３３ｂの双方に逆止弁５２（図２及び図３の一点鎖線参照）を設ける。例えば、流路３３ａ、３３ｂの双方に図２及び図３の右方向への流れのみを許容する逆止弁５２（図２及び図３の一点鎖線参照）を設けると、図２の状態から図３の状態に変化する際に入口側流路３３ａから内部空間３２へ液体が流入し、図３の状態から図２の状態に変化する際に内部空間３２から出口側流路３３ｂへ液体が流出するようになり、ポンプ動作が行われるようになる。
【００６１】
また、図２及び図３に示す駆動機構をマイクロバルブ５１ａとして用いる場合には、図２の状態が流路３３ａと流路３３ｂとを遮断するバルブ閉の状態となり、図３の状態が流路３３ａと流路３３ｂとが接続されたバルブ開の状態となる。
【００６２】
図１の形状記憶合金ワイヤ５ａを用いてマイクロポンプ５０ａを構成し、形状記憶合金ワイヤ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを用いてそれぞれマイクロバルブ５１ａを構成することで、流体搬送装置１ａは、マイクロポンプ５０ａと、マイクロバルブ５１ａとを備えた駆動装置として機能することになる。
【００６３】
なお、第１実施形態では、マイクロポンプ５０ａとマイクロバルブ５１ａをそれぞれ駆動する形状記憶合金ワイヤ５ａ、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを用いた駆動機構は全て同じ構造及び作用であるとしている。これは、設計が容易な点、及び、駆動するマイクロバルブ５１ａを切り替えても特性が変化しない点で望ましい。
【００６４】
図４は、流体搬送装置１ａを用いたマイクロ流体デバイス４１ａの概略を示す。マイクロ流体デバイス４１ａは、図４に示すように、貯液部４２ａと、マイクロポンプ４３ａと、反応部４４ａと、マイクロバルブ４５ａ〜４５ｄと、検出部４６ａ、４６ｂ、４６ｃと、排出部４７とが、大略、この順に接続されている。なお、マイクロバルブ４５ｄのみが、検出部を介さずに、排出部４７ａに接続されている。マイクロポンプ４３ａはマイクロポンプ５０ａで構成されている。マイクロバルブ４５ａ〜４５ｄは、マイクロバルブ５１ａで構成されている。貯液部４２ａと反応部４４ａと検出部４６ａ、４６ｂ、４６ｃと排出部４７ａとは、それぞれ、流路基板２９上に配置されている。
【００６５】
マイクロ流体デバイス４１ａは、形状記憶合金ワイヤ９ｄで駆動されるマイクロバルブ４５ｄのみを開にした状態で、流路基板２９上に設けられた貯液部４２ａに溜められた液体を、形状記憶合金ワイヤ５ａにより駆動されるマイクロポンプ４３ａを動作させて、反応部４４ａに送液する。反応部４４ａで反応処理が行われた液体は、形状記憶合金ワイヤ９ａで駆動されるマイクロバルブ４５ａと、形状記憶合金ワイヤ９ｂで駆動されるマイクロバルブ４５ｂと、形状記憶合金ワイヤ９ｃで駆動されるマイクロバルブ４５ｃとのうちのいずれか１つのマイクロバルブが開になることで、それぞれ、検出部４６ａ、４６ｂ、４６ｃのいずれか１つの検出部にマイクロポンプ４３ａの動作により送液される。これにより、３種類の異なる判定処理が検出部４６ａ、４６ｂ、４６ｃで行われる。検出部４６ａ、４６ｂ、４６ｃ及びマイクロバルブ４５ｄを通過した液体は、それぞれ、排出部４７ａに排出される。
【００６６】
図５は、マイクロ流体デバイス４１ａの動作のタイミングチャートを示す。
【００６７】
マイクロ流体デバイス４１ａは、最初（図５の送液開始から時間Ａまでの間、例えば２０秒）にマイクロバルブ４５ｄを開にした後、マイクロポンプ４３ａの容積（図２及び図３の内部空間３２の容積に相当）を増加させる吸入動作とマイクロポンプ４３ａの容積を減少させる吐出動作とで構成されるポンプ動作を行う。この結果、貯液部４２ａからマイクロポンプ４３ａを介して反応部４４ａに液体を供給し、その後、マイクロバルブ４５ｄを閉にする。
【００６８】
次（図５の時間ＡＢ間、例えば５分）に、反応部４４ａで反応処理を行う。
【００６９】
次（図５の時間ＢＣ間、例えば２０秒）に、マイクロバルブ４５ａを開にした後、マイクロポンプ４３ａのポンプ動作を行い、反応部４４ａにおいて反応処理された液体を検出部４６ａに送液するとともに、貯液部４２ａから反応部４４ａに新たな液体を供給した後、マイクロバルブ４５ａを閉にする。
【００７０】
次（図５の時間ＣＤ間、例えば５分）に、反応部４４ａで新たな反応処理を行うとともに、検出部４６ａで判定処理を行う。
【００７１】
次（図５の時間ＤＥ間、例えば２０秒）に、マイクロバルブ４５ｂを開にした後、マイクロポンプ４３ａのポンプ動作を行い、反応部４４ａにおいて反応処理された液体を検出部４６ｂに送液するとともに、貯液部４２ａから反応部４４ａに新たな液体を供給した後、マイクロバルブ４５ｂを閉にする。
【００７２】
次（図５の時間ＥＦ間、例えば５分）に、反応部４４ａで新たな反応処理を行うとともに、検出部４６ｂで判定処理を行う。
【００７３】
次（図５の時間ＦＧ間、例えば２０秒）に、マイクロバルブ４５ｃを開にした後、マイクロポンプ４３ａのポンプ動作を行い、反応部４４ａにおいて反応処理された液体を検出部４６ｃに送液した後、マイクロバルブ４５ｃを閉にする。
【００７４】
最後（図５の時間ＧＨ間、例えば１分）に、検出部４６ｃで判定処理を行う。
【００７５】
次に、この流体搬送装置１ａの作用を説明する。
【００７６】
図５のマイクロ流体デバイス４１ａの動作において、マイクロポンプ４３ａがポンプ動作を行う際には、必ず、マイクロバルブ４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄのいずれか１つが開になる構成になっている。すなわち、マイクロポンプ４３ａを駆動する形状記憶合金ワイヤ５ａに通電する期間は、必ず、マイクロバルブ４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄを駆動するための形状記憶合金ワイヤ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄのいずれか１つに通電する期間に含まれる。
【００７７】
図６は、マイクロポンプ及びマイクロバルブ駆動時の通電状態を表すタイミングチャートを示す。
【００７８】
バルブ制御部１１ａは、図５のタイムチャートに従って、形状記憶合金ワイヤ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの内、動作させたいマイクロバルブに対応した形状記憶合金ワイヤに通電されるよう切替回路８ａを操作する。
【００７９】
その後、スイッチ回路３をオン及びオフすることで、バルブ駆動部１０ａに断続的に通電し、目的とするマイクロバルブ４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄのいずれか１つを開にする。バルブ制御部１１ａは、図６の時間ＡＤ間及び時間ＤＧ間をそれぞれ１周期（例えば１ミリ秒）として、マイクロバルブが開になるだけの平均電力が投入されるだけの期間（図６の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間）に、それぞれ、スイッチ回路３をＯＮにする。
【００８０】
この際、切替回路４ａが形状記憶合金ワイヤ５ａ側になる期間が最大となる状態においても、マイクロバルブが開になる平均電力が投入されるだけの期間だけ、スイッチ回路３をＯＮにするのは、マイクロポンプの状態にかかわらず、一定のタイミングでスイッチ回路３を動作させることができるので望ましい。
【００８１】
この場合、切替回路４ａが形状記憶合金ワイヤ５ａ側になる期間が短くなると、投入される平均電力が増加するため、図３の状態より押圧部材２３が上昇することになるが、バルブの動作としては問題にはならない。また、切替回路４ａが形状記憶合金ワイヤ５ａ側に接続されている期間（図６の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間）が短くなるほど、スイッチ回路３がＯＮになる期間（図６の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間）を短くして、マイクロバルブが開になるために必要な平均電力だけが投入されるようにすることは、無駄な消費電力が抑えられる点で望ましい。
【００８２】
ポンプ制御部１２ａは、バルブ制御部１１ａがスイッチ回路３を動作させるタイミングに同期して、切替回路４ａを形状記憶合金ワイヤ５ａと銅線６ａとの間で切り替える。切替回路４ａが形状記憶合金ワイヤ５ａ側に接続されている期間（図６の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間）は、目標とするポンプ容積に応じてポンプ制御部１２ａが調節する。
【００８３】
第１実施形態では、マイクロポンプ５０ａとマイクロバルブ５１ａとをそれぞれ駆動する形状記憶合金ワイヤを用いた駆動機構は全て同じ構造及び作用であるので、図２の状態から図３の状態になるために必要な形状記憶合金ワイヤへの投入電力は、いずれも等しくなる。
【００８４】
従って、図６の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間の最大時間は、図６の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間の時間以下になる。図６の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間において、ポンプ駆動部７ａの両端に印加される電圧は、直流電源２の電圧Ｖの略半分となる。
【００８５】
バルブ駆動部１０ａの両端に印加される電圧は、図６の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間において直流電源２の電圧Ｖの略半分となり、図６の時間ＢＣ間及び時間ＥＦ間において直流電源２の電圧Ｖとなる。
【００８６】
図６の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間の間隔を、電圧Ｖ／２において図３の状態になるよう定めていると、図６の時間ＢＣ間及び時間ＥＦ間において電圧がＶになる分だけ、図３の状態より押圧部材２３が上昇することになるが、バルブの動作としては問題にはならない。一方で、電圧がＶになる期間は、平均電力が電圧Ｖ／２のときの４倍になるので、図６の時間ＢＣ間及び時間ＥＦ間の間隔を１／４にするようバルブ制御部１１ａが調節すれば、平均電力量は常に一定になり、図３の状態が維持されることになる。
【００８７】
一例として、形状記憶合金ワイヤ５ａ、９ａ、９ｂ、９c、９ｄが長さ１０ｍｍ、線径
１５０μｍであり、直流電源２の電圧が１Ｖのとき、形状記憶合金ワイヤ５ａに０．２１Ｖの連続通電と同じだけの電力を投入するためのデューティー比は、１８％程度となり、ポンプ容積を制御するために用いることのできるデューティー比の範囲を、抵抗による損失無しに、４倍にすることができる。
【００８８】
＜効果＞
第１実施形態にかかる構成によれば、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄのいずれか１つへの通電時にのみ、マイクロポンプ駆動用の形状記憶合金ワイヤ５ａに通電することになる。このため、オン及びオフ動作のマイクロバルブ４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄに対して、容積制御が必要なマイクロポンプ４３ａの駆動時には、マイクロバルブ動作用の形状記憶合金ワイヤ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの抵抗により分圧された直流電源２の電圧で、マイクロポンプ動作用の形状記憶合金ワイヤ５ａを駆動させることになる。この結果、ポンプ容積の制御が容易になる。また、駆動させるマイクロバルブ４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄに対応した形状記憶合金ワイヤ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの抵抗で分圧を実現しているので、無駄な損失も生じないことになる。よって、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、流体搬送装置１ａが得られるようになる。
【００８９】
第１実施形態の特徴が以下、さらに詳細に説明される。以下の説明においては、第１実施形態による液体搬送装置１ａに含まれるマイクロポンプおよびマイクロバルブを開く方法が説明される。この方法は、工程（ａ）および工程（ｂ）を含む。
【００９０】
（工程（ａ））
工程（ａ）では、上述したように、第１実施形態による液体搬送装置１ａが用意される。言い換えれば、液体搬送装置１のユーザが、液体搬送装置１を準備する。
【００９１】
（工程（ｂ））
工程（ｂ）では、以下の工程（ｂ１）および工程（ｂ２）が繰り返される。
まず、工程（ｂ１）では、切替回路４ａを形状記憶合金ワイヤ５ａに接続し、かつ切替回路８ａを形状記憶合金ワイヤ９ａに接続する。このようにして直列に接続された形状記憶合金ワイヤ５ａ、９ａに、電源部２から電圧Ｖが一定時間、印加される。これは、図６における区間ＡＢおよび区間ＤＥに対応する。形状記憶合金５ａ、９ａが同一の抵抗を有する場合、形状記憶合金５ａ、９ａには１／２Ｖの電圧が印加される。
【００９２】
次に、工程（ｂ２）では、切替回路４ａを銅線６ａに接続する。切替回路８ａは、形状記憶合金ワイヤ９ａに接続されたままである。このようにして、銅線６ａおよび形状記憶合金ワイヤ９ａが電気的に直列に接続される。電源部２から供給される電圧Ｖは、形状記憶合金ワイヤ９ａには印加されるが、形状記憶合金ワイヤ５ａには印加されない。従って、形状記憶合金ワイヤ９ａには、Ｖの電圧が印加される。これは、図６における区間ＢＣおよび区間ＥＦに対応する。
【００９３】
これらの工程（ｂ１）および工程（ｂ２）が繰り返される。
【００９４】
一般に形状記憶合金は加熱されると縮むので、電圧の印加によって加熱された形状記憶合金は縮む。上記の説明及び図６から明らかなように、より多くの電圧が、形状記憶合金ワイヤ５ａよりも形状記憶合金ワイヤ９ａの方に印加されるので、工程（ｂ１）および工程（ｂ２）が繰り返されるうちに、先にマイクロバルブ５１ａが開き、次いでマイクロポンプ５０ａが開く。このようにして、電圧を無駄に損失せずに、液体搬送装置１ａに流体が流れる。言うまでもないが、マイクロポンプ５０ａが開いてもマイクロバルブ５１ａが開かなければ、流体が流れないことに留意せよ。
【００９５】
（工程（ｂ３）および工程（ｂ４））
形状記憶合金ワイヤ９ａを加熱しすぎないための休止時間や、反応部４４ａで反応させている間や、検出部４６ａ、４６ｂ、４６ｃで検出している間は、スイッチ回路３ａはオフにされ得る。これは図６における区間ＣＤおよび区間ＦＧに対応する。このように、工程（ｂ２）の後には、スイッチ回路３ａをオフすることによって、電源部２からポンプ駆動部７ａとバルブ駆動部１０ａとに流れる電流をオフにする。これは、図６における時刻Ｃおよび時刻Ｆに対応する。その後、スイッチ回路３ａをオンすることによって、電源部２からポンプ駆動部７ａとバルブ駆動部１０ａとに流れる電流をオンにする。これは、図６における時刻Ｄおよび時刻Ｇに対応する。
【００９６】
なお、一般に形状記憶合金は冷却されると伸びるので、電圧が印加されない状態が続くことにより、マイクロポンプ５０ａおよびマイクロバルブ５１ａは図２の圧縮バネ２６の力により自ずと閉まる。
【００９７】
なお、第１実施形態では、直流電源２と、スイッチ回路３と、ポンプ駆動部７ａと、バルブ駆動部１０ａとを図１の順序で直列配置しているが、これに限るものではなく、任意の順序で直列配置してもよい。同様に、ポンプ駆動部７ａ内又はバルブ駆動部１０ａ内での直列配置についても、任意の順序で直列配置してもよい。
【００９８】
なお、第１実施形態では、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを４本並列に配置しているが、これに限るものではなく、駆動する流体装置において用いるマイクロバルブの個数に合わせて切り替える形状記憶合金ワイヤの本数を変更してもよい。
【００９９】
なお、第１実施形態では、切替回路４ａで形状記憶合金ワイヤ５ａと銅線６ａとの接続を切り替えているが、これに限るものではなく、形状記憶合金ワイヤ５ａとの接続を維持したまま銅線６ａへの接続をオン及びオフするようにしてもよい。
【０１００】
なお、第１実施形態では、形状記憶合金ワイヤを用いた駆動機構において、直線状の形状記憶合金ワイヤ２１を用いているが、これに限るものではなく、コイル状の形状記憶合金ワイヤとしてもよい。
【０１０１】
なお、第１実施形態では、形状記憶合金ワイヤ２１に伸長方向への張力を発生させるためにコイル状の圧縮ばね２６を用いているが、これに限るものではなく、同様の作用効果を生じるあらゆる公知の弾性機構が利用可能である。
【０１０２】
なお、第１実施形態では、形状記憶合金ワイヤ２１により駆動される押圧部材２３で直接樹脂膜３０を変形させているが、これに限るものではなく、あらゆる公知の機構を介して間接的に樹脂膜３０を変形させてもよい。この場合、動作方向を反転させて第１実施形態のようなノーマリークローズの動作からノーマリーオープンの動作に変更してもよい。
【０１０３】
なお、第１実施形態では、反応部４４ａに最初に液体を送液する際に、直接、排出部４７ａに接続されるマイクロバルブ４５ｄを用いる構成となっているが、これに限るものではなく、マイクロバルブ４５ａ、４５ｂ、４５ｃのいずれかを開にして反応部４４ａに最初に液体を送液するようにして、マイクロバルブ４５ｄを用いない構成としてもよい。
【０１０４】
なお、第１実施形態では、マイクロポンプ４３ａの動作を毎回同一の容積変化パターンで１サイクルずつ行っているが、これに限るものではなく、流体装置の構成に応じて最大容積又は変化時間の異なる容積変化パターンを用いたり、ポンプ動作を複数行うようにしたりしてもよい。
【０１０５】
なお、第１実施形態では、反応部４４ａでの反応処理と検出部４６ａ、４６ｂでの判定処理を同時に行っているが、これに限るものではなく、一方を行ってから他方を行うようにしてもよい。
【０１０６】
なお、第１実施形態では、マイクロポンプ５０ａとマイクロバルブ５１ａとをそれぞれ駆動する形状記憶合金ワイヤを用いた駆動機構は全て同じ構造及び作用であるとしているが、これに限るものではなく、実際の動作環境下において図６の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間の最大時間が、図６の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間の時間以下となる構成であれば、それぞれが異なる駆動機構を用いていても同様に実施可能である。
【０１０７】
（第２実施形態）
＜構成＞
図７は、本発明の第２実施形態におけるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置の一例として機能する流体搬送装置１ｂの概略を示す。
【０１０８】
流体搬送装置１ｂは、ポンプ駆動部７ｂと、バルブ駆動部１０ｂと、バルブ駆動部１０ｃと、電源部と、スイッチ部と、バルブ制御部１１ｂと、ポンプ制御部１２ｂとを少なくとも備えている。流体搬送装置１ｂは、電源部とスイッチ部とポンプ駆動部７ｂとバルブ駆動部１０ｂとバルブ駆動部１０ｃとが直列に接続されている。
【０１０９】
流体搬送装置１ｂは、電源部の一例としての直流電源２により駆動される。直流電源２に接続されたスイッチ部の一例としてのスイッチ回路３がオンの場合にのみ、流体搬送装置１ｂに電流が流れるようになる。その際、直流電源２からの電流は、スイッチ回路３に直列に接続されたポンプ駆動部７ｂとバルブ駆動部１０ｂ、１０ｃにも流れるようになる。
【０１１０】
ポンプ駆動部７ｂは、第１の切り替えスイッチ部の一例としての切替回路４ｂと、第１形状記憶合金ワイヤの一例としての線状の形状記憶合金ワイヤ５ｂと、及び短絡配線部の一例としての銅線６ｂとで構成される。直流電源２からの電流は、切替回路４ｂにより選択された形状記憶合金ワイヤ５ｂと銅線６ｂとのいずれか一方を流れるよう構成されている。短絡配線部の一例として銅線を用いることは、抵抗が少ない点で望ましい。しかしこれに限るものではなく、他の導電性物質を用いて、短絡配線部の短絡を実現してもよい。
【０１１１】
また、バルブ駆動部１０ｂは、第２の切り替えスイッチ部の一例としての切替回路８ｂと、第２形状記憶合金ワイヤの一例としての線状の形状記憶合金ワイヤ９ｅ、９ｆとで構成される。直流電源２からの電流は、切替回路８ｂにより選択された形状記憶合金ワイヤ９ｅ、９ｆのいずれか一つを流れるよう構成されている。
【０１１２】
また、バルブ駆動部１０ｃは、第２の切り替えスイッチ部の一例としての切替回路８ｃと、第２形状記憶合金ワイヤの一例としての線状の形状記憶合金ワイヤ９ｇ、９ｈとで構成される。直流電源２からの電流は、切替回路８ｃにより選択された形状記憶合金ワイヤ９ｇ、９ｈのいずれか一つを流れるよう構成されている。
【０１１３】
図７の形状記憶合金ワイヤ５ｂを用いてマイクロポンプ５０ｂを構成し、形状記憶合金ワイヤ９ｅ、９ｆを用いてそれぞれマイクロバルブ５１ｂを構成し、形状記憶合金ワイヤ９ｇ、９ｈを用いてそれぞれマイクロバルブ５１ｃを構成することで、流体搬送装置１ｂはマイクロポンプ５０ｂとマイクロバルブ５１ｂ、５１ｃとを備えた駆動装置の一例として機能する。
【０１１４】
バルブ制御部の一例としてのバルブ制御部１１ｂは、スイッチ回路３と切替回路８ｂ、８ｃとの動作をそれぞれ独立して制御するよう構成されている。また、ポンプ制御部の一例としてのポンプ制御部１２ｂは、バルブ制御部１１ｂの動作状態に応じて切替回路４ｂの動作を制御するよう構成されている。
【０１１５】
図７の形状記憶合金ワイヤ５ｂを用いて、第１実施形態のマイクロポンプ５０ａと同様のマイクロポンプ５０ｂを構成し、形状記憶合金ワイヤ９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈを用いて、それぞれ第１実施形態のマイクロバルブ５１ａと同様のマイクロバルブ５１ｂ、５１ｃをそれぞれ構成することで、流体搬送装置１ｂは、マイクロポンプ５０ｂとマイクロバルブ５１ｂ、５１ｃとを備えた駆動装置として機能する。
【０１１６】
なお、第２実施形態では、マイクロポンプ５０ｂとマイクロバルブ５１ｂ、５１ｃとをそれぞれ駆動する形状記憶合金ワイヤを用いた駆動機構は全て同じ構造及び作用であるとしている。これは、設計が容易な点、及び、駆動するマイクロバルブを切り替えても特性が変化しない点で望ましい。
【０１１７】
図８は、流体搬送装置１ｂを用いたマイクロ流体デバイス４１ｂの概略を示す。マイクロ流体デバイス４１ｂは、図８に示すように、貯液部４２ｂと、マイクロポンプ４３ｂと、第１の反応部４４ｂと、マイクロバルブ４５ｅと、第２の反応部４４ｃと、マイクロバルブ４５ｇ、４５ｈと、検出部４６ｄと、排出部４７ｂとが、大略、この順に接続されている。なお、マイクロバルブ４５ｆと４５ｈは、検出部等を介さずに、排出部４７ｂに接続されている。マイクロポンプ４３ｂはマイクロポンプ５０ｂで構成されている。マイクロバルブ４５ｅ、４５ｆは、マイクロバルブ５１ｂで構成されている。マイクロバルブ４５ｇ、４５ｈは、マイクロバルブ５１ｃで構成されている。貯液部４２ｂと第１の反応部４４ｂと第２の反応部４４ｃと検出部４６ｄと排出部４７ｂとは、それぞれ、流路基板２９上に配置されている。
【０１１８】
マイクロ流体デバイス４１ｂは、形状記憶合金ワイヤ９ｆで駆動されるマイクロバルブ４５ｆを開にした状態で、流路基板２９上に設けられた貯液部４２ｂに溜められた液体を、形状記憶合金ワイヤ５ｂにより駆動されるマイクロポンプ４３ｂを動作させて、第１の反応部４４ｂに送液する。第１の反応部４４ｂで反応処理が行われた液体は、形状記憶合金ワイヤ９ｅで駆動されるマイクロバルブ４５ｅと、形状記憶合金ワイヤ９ｈで駆動されるマイクロバルブ４５ｈとが開になることで、マイクロポンプ４３ｂの動作により、第２の反応部４４ｃに送液される。第２の反応部４４ｃで追加の反応処理を行われた液体は、マイクロバルブ４５ｅと形状記憶合金ワイヤ９ｇで駆動されるマイクロバルブ４５ｇとが開になることで、マイクロポンプ４３ｂの動作により、検出部４６ｄに送液される。これにより、第１の反応部４４ｂと第２の反応部４４ｃとでの２種の反応処理が行われた判定処理が検出部４６ｄで行われる。検出部４６ｄ又はマイクロバルブ４５ｆ若しくは４５ｈを通過した液体は、排出部４７ｂに排出される。
【０１１９】
図９は、マイクロ流体デバイス４１ｂの動作のタイミングチャートを示す。
【０１２０】
マイクロ流体デバイス４１ｂは、最初（図９の送液開始から時間Ａまでの間、例えば２０秒）にマイクロバルブ４５ｆ、４５ｈを開にした後、マイクロポンプ４３ｂの容積（図２及び図３の内部空間３２の容積に相当）を増加させる吸入動作とマイクロポンプ４３ｂの容積を減少させる吐出動作とで構成されるポンプ動作を行う。この結果、貯液部４２ｂからマイクロポンプ４３ｂを介して第１の反応部４４ｂに液体を供給し、その後、マイクロバルブ４５ｆを閉にする。
【０１２１】
次（図９の時間ＡＢ間、例えば５分）に、第１の反応部４４ｂで反応処理を行う。
【０１２２】
次（図９の時間ＢＣ間、例えば２０秒）に、マイクロバルブ４５ｅ、４５ｈを開にした後、マイクロポンプ４３ｂのポンプ動作を行い、第１の反応部４４ｂにおいて反応処理された液体を第２の反応部４４ｃに送液した後、マイクロバルブ４５ｅ、４５ｈを閉にする。
【０１２３】
次（図９の時間ＣＤ間、例えば５分）に、第２の反応部４４ｃで２度目の反応処理を行う。
【０１２４】
次（図９の時間ＤＥ間、例えば２０秒）に、マイクロバルブ４５ｅ、４５ｇを開にした後、マイクロポンプ４３ｂのポンプ動作を行い、第２の反応部４４ｃにおいて反応処理された液体を検出部４６ｄに送液した後、マイクロバルブ４５ｅ、４５ｇを閉にする。
【０１２５】
次（図９の時間ＥＦ間、例えば１分）に、検出部４６ｄで判定処理を行う。
【０１２６】
次に、この流体搬送装置１ｂの作用を説明する。
【０１２７】
図９のマイクロ流体デバイス４１ｂの動作において、マイクロポンプ４３ｂがポンプ動作を行う際には、必ず、マイクロバルブ４５ｅ若しくは４５ｆと、マイクロバルブ４５ｇ若しくは４５ｈとのいずれか２つが開になる構成になっている。すなわち、マイクロポンプ４３ｂを駆動する形状記憶合金ワイヤ５ｂに通電する期間は、必ず、マイクロバルブ４５ｅ若しくは４５ｆと、マイクロバルブ４５ｇ若しくは４５ｈとを駆動するための形状記憶合金ワイヤ９ｅ若しくは９ｆと、形状記憶合金ワイヤ９ｇ若しくは９ｈとのいずれか２つに通電する期間に含まれる。
【０１２８】
図１０は、マイクロポンプ及びマイクロバルブ駆動時の通電状態を表すタイミングチャートを示す。
【０１２９】
バルブ制御部１１ｂは、図９のタイムチャートに従って、形状記憶合金ワイヤ９ｅ、９ｆの内、動作させたいマイクロバルブに対応した形状記憶合金ワイヤに通電されるよう切替回路８ｂを操作するとともに、形状記憶合金ワイヤ９ｇ、９ｈの内、動作させたいマイクロバルブに対応した形状記憶合金ワイヤに通電されるよう切替回路８ｃを操作する。
【０１３０】
その後、スイッチ回路３をオン及びオフすることで、バルブ駆動部１０ｂ、１０ｃに断続的に通電し、目的とするマイクロバルブ４５ｅ若しくは４５ｆとマイクロバルブ４５ｇ若しくは４５ｈとのいずれか２つを開にする。バルブ制御部１１ｂは、図１０の時間ＡＤ間及び時間ＤＧ間をそれぞれ１周期（例えば１ミリ秒）として、マイクロバルブが開になるだけの平均電力が投入されるだけの期間（図１０の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間）に、それぞれ、スイッチ回路３をＯＮにする。
【０１３１】
この際、切替回路４ｂが形状記憶合金ワイヤ５ｂ側になる期間が最大となる状態においても、マイクロバルブが開になる平均電力が投入されるだけの期間だけ、スイッチ回路３をＯＮにするのは、マイクロポンプの状態にかかわらず、一定のタイミングでスイッチ回路３を動作させることができるので望ましい。
【０１３２】
この場合、切替回路４ｂが形状記憶合金ワイヤ５ｂ側になる期間が短くなると、投入される平均電力が増加するため、図３の状態より押圧部材２３が上昇することになるが、バルブの動作としては問題にはならない。また、切替回路４ｂが形状記憶合金ワイヤ５ｂ側に接続されている期間（図１０の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間）が短くなるほど、スイッチ回路３がＯＮになる期間（図１０の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間）を短くして、マイクロバルブが開になるために必要な平均電力だけが投入されるようにすることは、無駄な消費電力が抑えられる点で望ましい。
【０１３３】
ポンプ制御部１２ｂは、バルブ制御部１１ｂがスイッチ回路３を動作させるタイミングに同期して、切替回路４ｂを形状記憶合金ワイヤ５ｂと銅線６ｂとの間で切り替える。切替回路４ｂが形状記憶合金ワイヤ５ｂ側に接続されている期間（図１０の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間）は、目標とするポンプ容積に応じてポンプ制御部１２ｂが調節する。第２実施形態では、マイクロポンプ５０ｂとマイクロバルブ５１ｂ、５１ｃとをそれぞれ駆動する形状記憶合金ワイヤを用いた駆動機構は全て同じ構造及び作用であるので、図２の状態から図３の状態になるために必要な形状記憶合金ワイヤへの投入電力は、いずれも等しくなる。
【０１３４】
従って、図１０の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間の最大時間は、図１０の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間の時間以下になる。図１０の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間において、ポンプ駆動部７ｂの両端に印加される電圧は、直流電源２の電圧Ｖの略１／３となる。
【０１３５】
バルブ駆動部１０ｂ、１０ｃの両端に印加される電圧は、図１０の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間において直流電源２の電圧Ｖの略１／３となり、図１０の時間ＢＣ間及び時間ＥＦ間において直流電源２の電圧Ｖの略２／３となる。図１０の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間の間隔を、電圧Ｖ／３において図３の状態になるよう定めていると、図１０の時間ＢＣ間及び時間ＥＦ間において電圧がＶ／２になる分だけ、図３の状態より押圧部材２３が上昇することになるが、バルブの動作としては問題にはならない。一方で、電圧がＶ／２になる期間は平均電力が電圧Ｖ／３のときの２．２５倍になるので、図１０の時間ＢＣ間及び時間ＥＦ間の間隔を１／２．２５にするようバルブ制御部１１ｂが調節すれば、平均電力量は常に一定になり、図３の状態が維持されることになる。
【０１３６】
一例として、形状記憶合金ワイヤ５ｂ、９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈが長さ１０ｍｍ、線径１５０μｍであり、直流電源２の電圧が１Ｖのとき、形状記憶合金ワイヤ５ｂに０．２１Ｖの連続通電と同じだけの電力を投入するためのデューティー比は４０％程度となり、ポンプ容積を制御するために用いることのできるデューティー比の範囲を抵抗による損失無しに、９倍にすることができる。
【０１３７】
＜効果＞
第２実施形態にかかる構成によれば、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤ９ｅ若しくは９ｆと、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤ９ｇ若しくは９ｈとのいずれか２つへの通電時にのみマイクロポンプ駆動用の形状記憶合金ワイヤ５ｂに通電することになる。このため、オン及びオフ動作のマイクロバルブ４５ｅ、４５ｆ、４５ｇ、４５ｈに対して、容積制御が必要なマイクロポンプ４３ｂの駆動時には、マイクロバルブ動作用の形状記憶合金ワイヤ９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈの抵抗により分圧された直流電源２の電圧で、マイクロポンプ動作用の形状記憶合金ワイヤ５ｂを駆動させることになる。この結果、ポンプ容積の制御が容易になる。また、駆動させるマイクロバルブ４５ｅ、４５ｆ、４５ｇ、４５ｈに対応した形状記憶合金ワイヤ９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈの抵抗で分圧を実現しているので、無駄な損失も生じないことになる。よって、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、流体搬送装置１ｂが得られるようになる。
【０１３８】
第２実施形態の特徴が以下、さらに詳細に説明される。第２実施形態では、
液体搬送装置１ｂは、図７に示されるように、さらにバルブ駆動部１０ｃを具備する。バルブ駆動部１０ｃは、バルブ駆動部１０ｂに直列に接続されている。バルブ駆動部１０ｂと同様、バルブ駆動部１０ｃもまた、複数の形状記憶合金ワイヤ９ｇ、９ｈと、形状記憶合金ワイヤ９ｇ、９ｈのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブ５１ｃと、形状記憶合金ワイヤ９ｇ、９ｈのいずれか一つを通電可能な状態にする切替回路８ｃと、を有する。
【０１３９】
ポンプ駆動部７ｂおよびバルブ駆動部１０ｂは、それぞれ、第１実施形態におけるポンプ駆動部７ａおよびバルブ駆動部１０ａと同一である。従って、ポンプ駆動部７ｂおよびバルブ駆動部１０ｂの動作も、それぞれ、第１実施形態におけるポンプ駆動部７ａおよびバルブ駆動部１０ａの動作と同一である。そのため、以下、バルブ駆動部１０ｃの動作を説明する。
【０１４０】
第２実施形態の工程（ｂ１）では、切替回路８ｃを介して複数のマイクロバルブ５１ｃの中から１つの形状記憶合金ワイヤ９ｇが選択される。選択された形状記憶合金ワイヤ９ｇに、電源部２から供給される電圧が一定時間の間印加される。このようにして、選択された形状記憶合金ワイヤ９ｇが加熱される。これは、図１０における区間ＡＢおよび区間ＤＥに対応する。
【０１４１】
工程（ｂ２）でも、選択された形状記憶合金ワイヤ９ｇに電源部２から供給される電圧が印加される。このようにして、選択された形状記憶合金ワイヤ９ｇが加熱される。これは、図１０における区間ＢＣおよび区間ＥＦに対応する。
【０１４２】
工程（ｂ１）および工程（ｂ２）が繰り返されるうちに、先にマイクロバルブ５１ｂ、５１ｃが開き、次いでマイクロポンプ５０ｂが開く。第１実施形態の場合と同様、第２実施形態においても、このようにして、電圧を無駄に損失せずに、液体搬送装置１ｂに流体が流れる。
【０１４３】
なお、第２実施形態では、直流電源２と、スイッチ回路３と、ポンプ駆動部７ｂと、バルブ駆動部１０ｂ、１０ｃとを図７の順序で直列配置しているが、これに限るものではなく、任意の順序で直列配置してもよい。同様に、ポンプ駆動部７ｂ内又はバルブ駆動部１０ｂ、１０ｃ内での直列配置についても、任意の順序で直列配置してもよい。
【０１４４】
なお、第２実施形態では、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤを２本並列に配置しているが、これに限るものではなく、駆動する流体装置において用いるマイクロバルブの個数に合わせて切り替える形状記憶合金ワイヤの本数を変更してもよい。
【０１４５】
なお、第２実施形態では、切替回路４ｂで形状記憶合金ワイヤ５ｂと銅線６ｂとの接続を切り替えているが、これに限るものではなく、形状記憶合金ワイヤ５ｂとの接続を維持したまま銅線６ｂへの接続をオン及びオフするようにしてもよい。
【０１４６】
なお、第２実施形態では、図９の時間Ａまでの間にバルブ４５ｈを開にしているが、これはバルブ４５ｇに置き換えても同様に実施可能である。
【０１４７】
なお、第２実施形態では、マイクロポンプ４３ｂの動作を毎回同一の容積変化パターンで１サイクルずつ行っているが、これに限るものではなく、流体装置の構成に応じて最大容積又は変化時間の異なる容積変化パターンを用いたり、ポンプ動作を複数行うようにしたりしてもよい。
【０１４８】
なお、第２実施形態では、マイクロポンプ５０ｂとマイクロバルブ５１ｂ、５１ｃとをそれぞれ駆動する形状記憶合金ワイヤを用いた駆動機構は全て同じ構造及び作用であるとしているが、これに限るものではなく、実際の動作環境下において図１０の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間の最大時間が、図１０の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間の時間以下となる構成であれば、それぞれが異なる駆動機構を用いていても同様に実施可能である。
【０１４９】
（第３実施形態）
＜構成＞
図１１は、本発明の第３実施形態におけるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置の一例として機能する流体搬送装置１ｃの概略を示す。
【０１５０】
流体搬送装置１ｃは、ポンプ駆動部７ｃと、バルブ駆動部１０ｄと、電源部と、スイッチ部と、バルブ制御部１１ｃと、ポンプ制御部１２ｃとを少なくとも備えている。流体搬送装置１ｃは、ポンプ駆動部７ｃとバルブ駆動部１０ｄと電源部とスイッチ部とが直列に接続されている。
【０１５１】
流体搬送装置１ｃは、電源部の一例としての直流電源２により駆動される。直流電源２に接続されたスイッチ部の一例としてのスイッチ回路３がオンの場合にのみ、流体搬送装置１ｃに電流が流れるようになる。その際、直流電源２からの電流は、スイッチ回路３に直列に接続されたポンプ駆動部７ｃとバルブ駆動部１０ｄにも流れるようになる。
【０１５２】
ポンプ駆動部７ｃは、第１の切り替えスイッチ部の一例としての切替回路４ｃと、第１形状記憶合金ワイヤの一例としての線状の形状記憶合金ワイヤ５ｃ、５ｄと、及び短絡配線部の一例としての銅線６ｃとで構成される。直流電源２からの電流は、切替回路４ｃにより選択された形状記憶合金ワイヤ５ｃ、５ｄ及び銅線６ｃのいずれか一つを流れるよう構成されている。短絡配線部の一例として銅線を用いることは、抵抗が少ない点で望ましい。しかしこれに限るものではなく、他の導電性物質を用いて、短絡配線部の短絡を実現してもよい。
【０１５３】
また、バルブ駆動部１０ｄは、第２の切り替えスイッチ部の一例としての切替回路８ｄと、第２形状記憶合金ワイヤの一例としての線状の形状記憶合金ワイヤ９ｉ、９ｊとで構成される。直流電源２からの電流は、切替回路８ｄにより選択された形状記憶合金ワイヤ９ｉ若しくは９ｊのいずれか一つを流れるよう構成されている。
【０１５４】
図１１の形状記憶合金ワイヤ５ｃ、５ｄを用いてマイクロポンプ５０ｃを構成し、形状記憶合金ワイヤ９ｉ、９ｊを用いてそれぞれマイクロバルブ５１ｄを構成することで、流体搬送装置１ｃはマイクロポンプ５０ｃとマイクロバルブ５１ｄとを備えた駆動装置の一例として機能する。
【０１５５】
バルブ制御部の一例としてのバルブ制御部１１ｃは、スイッチ回路３と切替回路８ｄとの動作をそれぞれ独立して制御するよう構成されている。また、ポンプ制御部の一例としてのポンプ制御部１２ｃは、バルブ制御部１１ｃの動作状態に応じて切替回路４ｃの動作を制御するよう構成されている。
【０１５６】
図１１の形状記憶合金ワイヤ５ｃ、５ｄを用いて、第１実施形態のマイクロポンプ５０ａと同様のマイクロポンプ５０ｃを構成し、形状記憶合金ワイヤ９ｉ、９ｊを用いて、それぞれ第１実施形態のマイクロバルブ５１ａと同様のマイクロバルブ５１ｄを構成することで、流体搬送装置１ｃは、マイクロポンプ５０ｃとマイクロバルブ５１ｄとを備えた駆動装置として機能する。
【０１５７】
なお、第３実施形態では、マイクロポンプ５０ｃとマイクロバルブ５１ｄとをそれぞれ駆動する形状記憶合金ワイヤを用いた駆動機構は全て同じ構造及び作用であるとしている。これは、設計が容易な点、及び、駆動するマイクロバルブを切り替えても特性が変化しない点で望ましい。
【０１５８】
図１２は、流体搬送装置１ｃを用いたマイクロ流体デバイス４１ｃの概略を示す。マイクロ流体デバイス４１ｃは、図１２に示すように、貯液部４２ｃと、マイクロポンプ４３ｃ、４３ｄと、反応部４４ｄと、マイクロバルブ４５ｉ、４５ｊと、検出部４６ｅと、排出部４７ｃとが、大略、この順に接続されている。なお、マイクロバルブ４５ｊは、検出部等を介さずに、排出部４７ｃに接続されている。マイクロポンプ４３ｃ、４３ｄはマイクロポンプ５０ｃで構成されている。マイクロバルブ４５ｉ、４５ｊは、マイクロバルブ５１ｄで構成されている。貯液部４２ｃと反応部４４ｄと検出部４６ｅと排出部４７ｃとは、それぞれ、流路基板２９上に配置されている。
【０１５９】
マイクロ流体デバイス４１ｃは、形状記憶合金ワイヤ９ｊで駆動されるマイクロバルブ４５ｊを開にした状態で、流路基板２９上に設けられた貯液部４２ｃに溜められた液体を、形状記憶合金ワイヤ５ｃにより駆動されるマイクロポンプ４３ｃ又は形状記憶合金ワイヤ５ｄで駆動されるマイクロポンプ４３ｄを動作させて、反応部４４ｄに送液する。反応部４４ｄで反応処理が行われた液体は、形状記憶合金ワイヤ９ｉで駆動されるマイクロバルブ４５ｉが開になることで、マイクロポンプ４３ｃの動作により、検出部４６ｅに送液される。これにより、判定処理が検出部４６ｅで行われる。検出部４６ｅ又はマイクロバルブ４５ｊを通過した液体は、排出部４７ｃに排出される。
【０１６０】
図１３は、マイクロ流体デバイス４１ｃの動作のタイミングチャートを示す。
【０１６１】
マイクロ流体デバイス４１ｃは、最初（図１３の送液開始から時間Ａまでの間、例えば２０秒）にマイクロバルブ４５ｊを開にした後、マイクロポンプ４３ｃの容積（図２及び図３の内部空間３２の容積に相当）を増加させる吸入動作とマイクロポンプ４３ｃの容積を減少させる吐出動作とで構成されるポンプ動作を行う。この結果、貯液部４２ｃからマイクロポンプ４３ｃを介して反応部４４ｄに液体を供給開始する。
【０１６２】
次（図１３の時間ＡＢ間、例えば２０秒）に、マイクロポンプ４３ｄの容積（図２及び図３の内部空間３２の容積に相当するが、最大容積はマイクロポンプ４３ｃより小さく、例えば１／１０の容積）を増加させる吸入動作とマイクロポンプ４３ｄの容積を減少させる吐出動作とで構成されるポンプ動作を行う。その結果、貯液部４２ｃからマイクロポンプ４３ｄを介して反応部４４ｄに精密な量の液体を送液して、反応部４４ｄに過不足なく液体を供給した後、マイクロバルブ４５ｊを閉にする。
【０１６３】
次（図１３の時間ＢＣ間、例えば５分）に、反応部４４ｄで反応処理を行う。
【０１６４】
次（図１３の時間ＣＤ間、例えば２０秒）に、マイクロバルブ４５ｉを開にした後、マイクロポンプ４３ｃのポンプ動作を行い、反応部４４ｄにおいて反応処理された液体を検出部４６ｅに送液した後、マイクロバルブ４５ｉを閉にする。
【０１６５】
次（図１３の時間ＤＥ間、例えば１分）に、検出部４６ｅで判定処理を行う。
【０１６６】
次に、この流体搬送装置１ｃの作用を説明する。
【０１６７】
図１３のマイクロ流体デバイス４１ｃの動作において、マイクロポンプ４３ｃ、４３ｄがポンプ動作を行う際には、必ず、マイクロバルブ４５ｉ若しくは４５ｊのどちらかが開になる構成になっている。すなわち、マイクロポンプ４３ｃを駆動する形状記憶合金ワイヤ５ｃ又はマイクロポンプ４３ｄを駆動する形状記憶合金ワイヤ５ｄに通電する期間は、必ず、マイクロバルブ４５ｉ若しくは４５ｊを駆動するための形状記憶合金ワイヤ９ｉ若しくは９ｊのどちらかに通電する期間に含まれる。
【０１６８】
図１４は、マイクロポンプ及びマイクロバルブ駆動時の通電状態を表すタイミングチャートを示す。
【０１６９】
バルブ制御部１１ｃは、図１３のタイムチャートに従って、形状記憶合金ワイヤ９ｉ、９ｊの内、動作させたいマイクロバルブに対応した形状記憶合金ワイヤに通電されるよう切替回路８ｄを操作する。その後、スイッチ回路３をオン及びオフすることで、バルブ駆動部１０ｄに断続的に通電し、目的とするマイクロバルブ４５ｉ若しくは４５ｊのどちらかを開にする。
【０１７０】
バルブ制御部１１ｃは、図１４の時間ＡＤ間及び時間ＤＧ間をそれぞれ１周期（例えば１ミリ秒）として、マイクロバルブが開になるだけの平均電力が投入されるだけの期間（図１４の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間）に、それぞれ、スイッチ回路３をＯＮにする。この際、切替回路４ｄが形状記憶合金ワイヤ５ｃ若しくは形状記憶合金ワイヤ５ｄ側になる期間が最大となる状態においても、マイクロバルブが開になる平均電力が投入されるだけの期間だけ、スイッチ回路３をＯＮにするのは、マイクロポンプの状態にかかわらず、一定のタイミングでスイッチ回路３を動作させることができるので望ましい。
【０１７１】
この場合、切替回路４ｃが形状記憶合金ワイヤ５ｃ若しくは形状記憶合金ワイヤ５ｄ側になる期間が短くなると、投入される平均電力が増加するため、図３の状態より押圧部材２３が上昇することになるが、バルブの動作としては問題にはならない。
【０１７２】
また、切替回路４ｃが形状記憶合金ワイヤ５ｃ若しくは形状記憶合金ワイヤ５ｄ側に接続されている期間（図１４の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間）が短くなるほど、スイッチ回路３がＯＮになる期間（図１４の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間）を短くして、マイクロバルブが開になるために必要な平均電力だけが投入されるようにすることは、無駄な消費電力が抑えられる点で望ましい。
【０１７３】
ポンプ制御部１２ｃは、バルブ制御部１１ｃがスイッチ回路３を動作させるタイミングに同期して、切替回路４ｃを形状記憶合金ワイヤ５ｃ若しくは形状記憶合金ワイヤ５ｄと銅線６ｃとの間で切り替える。切替回路４ｃが形状記憶合金ワイヤ５ｃ若しくは形状記憶合金ワイヤ５ｄ側に接続されている期間（図１４の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間）は、目標とするポンプ容積に応じてポンプ制御部１２ｃが調節する。
【０１７４】
第３実施形態では、マイクロポンプ５０ｃとマイクロバルブ５１ｄとをそれぞれ駆動する形状記憶合金ワイヤを用いた駆動機構はマイクロポンプ４３ｄの容積以外全て同じ構造及び作用であるので、図２の状態から図３の状態になるために必要な形状記憶合金ワイヤへの投入電力は、いずれも等しくなる。
【０１７５】
従って、図１４の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間の最大時間は、図１４の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間の時間以下になる。図１４の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間において、ポンプ駆動部７ｄの両端に印加される電圧は、直流電源２の電圧Ｖの略半分となる。
【０１７６】
バルブ駆動部１０ｄの両端に印加される電圧は、図１４の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間において直流電源２の電圧Ｖの略半分となり、図１４の時間ＢＣ間及び時間ＥＦ間において直流電源２の電圧Ｖとなる。図１４の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間の間隔を、電圧Ｖ／２において図３の状態になるよう定めていると、図１４の時間ＢＣ間及び時間ＥＦ間において電圧がＶになる分だけ、図３の状態より押圧部材２３が上昇することになるが、バルブの動作としては問題にはならない。一方で、電圧がＶになる期間は平均電力が電圧Ｖ／２のときの４倍になるので、図１４の時間ＢＣ間及び時間ＥＦ間の間隔を１／４にするようバルブ制御部１１ｃが調節すれば、平均電力量は常に一定になり、図３の状態が維持されることになる。
【０１７７】
一例として、形状記憶合金ワイヤ５ｃ、５ｄ、９ｉ、９ｊが長さ１０ｍｍ、線径１５０μｍであり、直流電源２の電圧が１Ｖのとき、形状記憶合金ワイヤ５ｃ若しくは形状記憶合金ワイヤ５ｄに０．２１Ｖの連続通電と同じだけの電力を投入するためのデューティー比は１８％程度となり、ポンプ容積を制御するために用いることのできるデューティー比の範囲を抵抗による損失無しに、４倍にすることができる。
【０１７８】
＜効果＞
第３実施形態にかかる構成によれば、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤ９ｉ若しくは９ｊのいずれかへの通電時にのみ、マイクロポンプ駆動用の形状記憶合金ワイヤ５ｃ若しくは形状記憶合金ワイヤ５ｄに通電することになる。このため、オン及びオフ動作のマイクロバルブ４５ｉ、４５ｊに対して、容積制御が必要なマイクロポンプ４３ｃ若しくはマイクロポンプ４３ｄの駆動時には、マイクロバルブ動作用の形状記憶合金ワイヤ９ｉ、９ｊの抵抗により分圧された直流電源２の電圧で、マイクロポンプ動作用の形状記憶合金ワイヤ５ｃ若しくは形状記憶合金ワイヤ５ｄを駆動させることになる。この結果、ポンプ容積の制御が容易になる。また、駆動させるマイクロバルブ４５ｉ、４５ｊに対応した形状記憶合金ワイヤ９ｉ、９ｊの抵抗で分圧を実現しているので、無駄な損失も生じないことになる。よって、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、流体搬送装置１ｃが得られるようになる。
【０１７９】
第３実施形態の特徴が以下、さらに詳細に説明される。第３実施形態では、
ポンプ駆動部７ｃが、図１１に示されるように、複数のマイクロポンプ５０ｃを有している。言いかえれば、１つのマイクロポンプ５０ｃは、形状記憶合金ワイヤ５ｃを具備し、その伸縮に伴ってポンプ動作を行う。他の１つのマイクロポンプ５０ｃは、形状記憶合金ワイヤ５ｄを具備し、その伸縮に伴ってポンプ動作を行う。
【０１８０】
切替回路４ｃは、形状記憶合金ワイヤ５ｃおよび５ｄ、ならびに銅線６ｃのいずれか１つを選択する。第３実施形態の工程（ｂ１）では、切替回路４ｃは、形状記憶合金ワイヤ５ｃ、５ｄのいずれか一方を選択する。図１１では、形状記憶合金ワイヤ５ｃが選択されている。切替回路８ｄは、形状記憶合金ワイヤ９ｉ、９ｊのいずれかを選択する。図１１では、形状記憶合金ワイヤ９ｉが選択されている。このようにして選択された形状記憶合金ワイヤ５ｃ、９ｉに、電源部２から供給される電圧が一定時間の間印加される。これにより、選択された形状記憶合金ワイヤ５ｃ、９ｉは加熱される。これは、図１４における区間ＡＢおよび区間ＤＥに対応する。
【０１８１】
次に、工程（ｂ２）では、切替回路４ｃを銅線６ｃに接続する。切替回路８ｄは、形状記憶合金ワイヤ９ｉに接続されたままである。このようにして、銅線６ａおよび形状記憶合金ワイヤ９ｉが電気的に直列に接続される。電源部２から供給される電圧Ｖは、形状記憶合金ワイヤ９ｉに印加されるが、形状記憶合金ワイヤ５ｃには印加されない。従って、形状記憶合金ワイヤ９ｉには、Ｖの電圧が印加される。これは、図１４における区間ＢＣおよび区間ＥＦに対応する。
【０１８２】
工程（ｂ１）および工程（ｂ２）が繰り返されるうちに、先にマイクロバルブ５１ｄが開き、次いでマイクロポンプ５０ｃが開く。第１実施形態の場合と同様、第３実施形態においても、このようにして、電圧を無駄に損失せずに、液体搬送装置１ｃに流体が流れる。
【０１８３】
なお、第３実施形態では、直流電源２と、スイッチ回路３と、ポンプ駆動部７ｃと、バルブ駆動部１０ｄとを図１１の順序で直列配置しているが、これに限るものではなく、任意の順序で直列配置してもよい。同様に、ポンプ駆動部７ｃ内又はバルブ駆動部１０ｄ内での直列配置についても、任意の順序で直列配置してもよい。
【０１８４】
なお、第３実施形態では、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤを２本並列に配置しているが、これに限るものではなく、駆動する流体装置において用いるマイクロバルブの個数に合わせて切り替える形状記憶合金ワイヤの本数を変更してもよい。
【０１８５】
なお、第３実施形態では、切替回路４ｃで形状記憶合金ワイヤ５ｃ若しくは形状記憶合金ワイヤ５ｄと銅線６ｃとの接続を切り替えているが、これに限るものではなく、形状記憶合金ワイヤ５ｃ若しくは形状記憶合金ワイヤ５ｄとの接続を維持したまま銅線６ｃへの接続をオン及びオフするようにしてもよい。
【０１８６】
なお、第３実施形態では、マイクロポンプ４３ｃ若しくはマイクロポンプ４３ｄの動作を毎回同一の容積変化パターンで１サイクルずつ行っているが、これに限るものではなく、流体装置の構成に応じて最大容積又は変化時間の異なる容積変化パターンを用いたり、ポンプ動作を複数行うようにしたりしてもよい。
【０１８７】
なお、第３実施形態では、マイクロポンプ５０ｃとマイクロバルブ５１ｄとをそれぞれ駆動する形状記憶合金ワイヤを用いた駆動機構は全て同じ構造及び作用であるとしているが、これに限るものではなく、実際の動作環境下において図１４の時間ＡＢ間及び時間ＤＥ間の最大時間が、図１４の時間ＡＣ間及び時間ＤＦ間の時間以下となる構成であれば、それぞれが異なる駆動機構を用いていても同様に実施可能である。
【０１８８】
なお、第３実施形態では、形状記憶合金ワイヤ５ｃ、形状記憶合金ワイヤ５ｄ、銅線６ｃを並列に配置して一つの切替回路４ｃで切り替えているが、形状記憶合金ワイヤと銅線が並列に配置されたものを切替回路で切り替えるポンプ駆動部を複数直列に配置した構成にしても等価な動作を実現可能なので、同様に実施可能である。
【０１８９】
（第４実施形態）
＜構成＞
図１５は、本発明の第４実施形態におけるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置の一例として機能する流体搬送装置１ｄの概略を示す。
【０１９０】
流体搬送装置１ｄは、ポンプ駆動部７ｄ、７ｅと、バルブ駆動部１０ｅと、電源部と、スイッチ部と、バルブ制御部１１ｄと、ポンプ制御部１２ｄとを少なくとも備えている。流体搬送装置１ｄは、ポンプ駆動部７ｄ、７ｅとバルブ駆動部１０ｄと電源部とスイッチ部とが直列に接続されている。
【０１９１】
流体搬送装置１ｄは、電源部の一例としての直流電源２により駆動される。直流電源２に接続されたスイッチ部の一例としてのスイッチ回路３がオンの場合にのみ、流体搬送装置１ｄに電流が流れるようになる。その際、直流電源２からの電流は、スイッチ回路３に直列に接続されたポンプ駆動部７ｄ、７ｅとバルブ駆動部１０ｅにも流れるようになる。
【０１９２】
ポンプ駆動部７ｄは、第１の切り替えスイッチ部の一例としての切替回路４ｄと、第１形状記憶合金ワイヤの一例としての線状の形状記憶合金ワイヤ５ｅと、抵抗配線部の一例としての抵抗１３ａと、短絡配線部の一例としての銅線６ｄとで構成される。直流電源２からの電流は、切替回路４ｄにより選択された形状記憶合金ワイヤ５ｅと、抵抗１３ａと、銅線６ｄとのいずれか一つを流れるよう構成されている。
【０１９３】
ポンプ駆動部７ｅは、第１の切り替えスイッチ部の一例としての切替回路４ｅと、第１形状記憶合金ワイヤの一例としての線状の形状記憶合金ワイヤ５ｆと、抵抗配線部の一例としての抵抗１３ｂと、短絡配線部の一例としての銅線６ｅとで構成される。直流電源２からの電流は、切替回路４ｅにより選択された形状記憶合金ワイヤ５ｆと、抵抗１３ｂと、銅線６ｅとのいずれか一つを流れるよう構成されている。
【０１９４】
抵抗１３ａ、１３ｂのそれぞれの抵抗値は、それぞれ形状記憶合金ワイヤ５ｅ、５ｆの抵抗値と略等しくなっている。短絡配線部の一例として銅線を用いることは、抵抗が少ない点で望ましい。しかしこれに限るものではなく、他の導電性物質を用いて、短絡配線部の短絡を実現してもよい。
【０１９５】
また、バルブ駆動部１０ｅは、第２の切り替えスイッチ部の一例としての切替回路８ｅと、第２形状記憶合金ワイヤの一例としての線状の形状記憶合金ワイヤ９ｋ、９ｌとで構成される。直流電源２からの電流は、切替回路８ｅにより選択された形状記憶合金ワイヤ９ｋ若しくは９ｌのいずれか一つを流れるよう構成されている。
【０１９６】
図１５の形状記憶合金ワイヤ５ｅを用いてマイクロポンプ５０ｄを構成し、形状記憶合金ワイヤ５ｆを用いてマイクロポンプ５０ｅを構成し、形状記憶合金ワイヤ９ｋ、９ｌを用いてそれぞれマイクロバルブ５１ｅを構成することで、流体搬送装置１ｄはマイクロポンプ５０ｄ、５０ｅとマイクロバルブ５１ｅとを備えた駆動装置の一例として機能する。
【０１９７】
バルブ制御部の一例としてのバルブ制御部１１ｄは、スイッチ回路３と切替回路８ｅとの動作をそれぞれ独立して制御するよう構成されている。また、ポンプ制御部の一例としてのポンプ制御部１２ｄは、バルブ制御部１１ｄの動作状態に応じて切替回路４ｄの動作を制御するよう構成されている。
【０１９８】
図１５の形状記憶合金ワイヤ５ｅ、５ｆを用いて、第１実施形態のマイクロポンプ５０ａと同様のマイクロポンプ５０ｄ、５０ｅを構成し、形状記憶合金ワイヤ９ｋ、９ｌを用いて、それぞれ第１実施形態のマイクロバルブ５１ａと同様のマイクロバルブ５１ｅを構成することで、流体搬送装置１ｄは、マイクロポンプ５０ｄ、５０ｅとマイクロバルブ５１ｅとを備えた駆動装置として機能する。
【０１９９】
なお、第４実施形態では、マイクロポンプ５０ｄ、５０ｅとマイクロバルブ５１ｅとをそれぞれ駆動する形状記憶合金ワイヤを用いた駆動機構は全て同じ構造及び作用であるとしている。これは設計が容易な点又は、駆動するマイクロバルブを切り替えても特性が変化しない点で望ましい。
【０２００】
図１６は、流体搬送装置１ｄを用いたマイクロ流体デバイス４１ｄの概略を示す。マイクロ流体デバイス４１ｄは、図１６に示すように、貯液部４２ｄ、４２ｅと、マイクロポンプ４３ｅ、４３ｆと、混合部４８と、反応部４４ｅと、マイクロバルブ４５ｋ、４５ｌと、検出部４６ｆと、排出部４７ｄとが、大略、この順に接続されている。なお、マイクロバルブ４５ｌは、検出部等を介さずに、排出部４７ｄに接続されている。マイクロポンプ４３ｅ、４３ｆはマイクロポンプ５０ｄ、５０ｅでそれぞれ構成されている。マイクロバルブ４５ｋ、４５ｌは、マイクロバルブ５１ｅで構成されている。貯液部４２ｄ、４２ｅと混合部４８と反応部４４ｅと検出部４６ｆと排出部４７ｄとは、それぞれ、流路基板２９上に配置されている。
【０２０１】
マイクロ流体デバイス４１ｄは、形状記憶合金ワイヤ９ｌで駆動されるマイクロバルブ４５ｌを開にした状態で、流路基板２９上に設けられた貯液部４２ｄに溜められた液体を、形状記憶合金ワイヤ５ｅにより駆動されるマイクロポンプ４３ｅを動作させて、混合部４８を介して反応部４４ｄに送液する。また、マイクロバルブ４５ｌを開にした状態で、流路基板２９上に設けられた貯液部４２ｅに溜められた液体を、形状記憶合金ワイヤ５ｆにより駆動されるマイクロポンプ４３ｆを動作させて、混合部４８を介して反応部４４ｄに送液する。混合部４８では、マイクロポンプ４３ｅにより送液された液体とマイクロポンプ４３ｆにより送液された液体とが合流し、２つの液体が拡散により混合する。反応部４４ｅで反応処理を行われた液体は、形状記憶合金ワイヤ９ｋで駆動されるマイクロバルブ４５ｋが開になることで、マイクロポンプ４３ｅの動作により、検出部４６ｆに送液される。これにより、判定処理が検出部４６ｆで行われる。検出部４６ｆ又はマイクロバルブ４５ｌを通過した液体は、排出部４７ｄに排出される。
【０２０２】
図１７は、マイクロ流体デバイス４１ｄの動作のタイミングチャートを示す。
【０２０３】
マイクロ流体デバイス４１ｄは、最初（図１７の送液開始から時間Ａまでの間、例えば２０秒）にマイクロバルブ４５ｌを開にした後、マイクロポンプ４３ｅの容積（図２及び図３の内部空間３２の容積に相当）を増加させる吸入動作とマイクロポンプ４３ｅの容積を減少させる吐出動作とで構成されるポンプ動作を行う。この結果、貯液部４２ｄからマイクロポンプ４３ｅと混合部４８とを介して反応部４４ｅに液体を供給する。
【０２０４】
次（図１７の時間ＡＢ間、例えば２０秒）に、マイクロポンプ４３ｆの容積（図２及び図３の内部空間３２の容積に相当）を増加させる吸入動作とマイクロポンプ４３ｆの容積を減少させる吐出動作とで構成されるポンプ動作を行い、貯液部４２ｅからマイクロポンプ４３ｆと混合部４８とを介して反応部４４ｅに液体を供給する。
【０２０５】
次（図１７の時間ＢＣ間、例えば２０秒）に、マイクロポンプ４３ｅのポンプ動作とマイクロポンプ４３ｆのポンプ動作とを同時に行い、貯液部４２ｄの液体と貯液部４２ｅの液体との混合液を、混合部４８を介して反応部４４ｅに供給した後、マイクロバルブ４５ｌを閉にする。この際、マイクロポンプ４３ｆのポンプ動作における容積変化をマイクロポンプ４３ｅのポンプ動作における容積変化より小さく（例えば１／３まで小さく）している。これにより、貯液部４２ｄの液体と貯液部４２ｅの液体とは異なる比率（例えば３：１）で混合される。マイクロポンプ４３ｅのポンプ動作とマイクロポンプ４３ｆのポンプ動作とを同時に行う前に個別のポンプ動作をそれぞれ行うのは、混合部４８を介して反応部４４ｅに至るまでが液体で満たされることになるので、供給される混合液の比率が安定するので望ましい。
【０２０６】
次（図１７の時間ＣＤ間、例えば５分）に、反応部４４ｅで反応処理を行う。
【０２０７】
次（図１７の時間ＤＥ間、例えば２０秒）に、マイクロバルブ４５ｋを開にした後、マイクロポンプ４３ｅのポンプ動作を行い、反応部４４ｅにおいて反応処理された液体を、検出部４６ｆに送液した後、マイクロバルブ４５ｋを閉にする。
【０２０８】
次（図１７の時間ＥＦ間、例えば１分）に、検出部４６ｆで判定処理を行う。
【０２０９】
次に、この流体搬送装置１ｄの作用を説明する。
【０２１０】
図１７のマイクロ流体デバイス４１ｄの動作において、マイクロポンプ４３ｅ、４３ｆがポンプ動作を行う際には、必ず、マイクロバルブ４５ｋ若しくは４５ｌのどちらかが開になる構成になっている。すなわち、マイクロポンプ４３ｅを駆動する形状記憶合金ワイヤ５ｅ又はマイクロポンプ４３ｆを駆動する形状記憶合金ワイヤ５ｆに通電する期間は、必ず、マイクロバルブ４５ｋ若しくは４５ｌを駆動するための形状記憶合金ワイヤ９ｋ若しくは９ｌのどちらかに通電する期間に含まれる。
【０２１１】
図１８は、マイクロポンプ及びマイクロバルブ駆動時の通電状態を表すタイミングチャートを示す。これは、２台のマイクロポンプ４３ｅ、４３ｆが同時に動作する図１７の時間ＢＣ間におけるタイミングチャートである。
【０２１２】
図１７の時間Ａまでの間は、切替回路４ｅを銅線６ｅに接続することで、マイクロポンプが１台のみの図１４と同様のタイミングチャートになる。また、図１７の時間ＡＢ間は、切替回路４ｄを銅線６ｄに接続することで、マイクロポンプが１台のみの図１４と同様のタイミングチャートになる。どちらの場合にも、抵抗１３ａ、１３ｂは使用されない。
【０２１３】
バルブ制御部１１ｄは、図１７のタイムチャートに従って、形状記憶合金ワイヤ９ｋ、９ｌの内、動作させたいマイクロバルブに対応した形状記憶合金ワイヤに通電されるよう切替回路８ｅを操作する。その後、スイッチ回路３をオン、オフすることでバルブ駆動部１０ｅに断続的に通電し、目的とするマイクロバルブ４５ｋ若しくは４５ｌのどちらかを開にする。
【０２１４】
バルブ制御部１１ｄは、図１８の時間ＡＥ間及び時間ＥＩ間をそれぞれ１周期（例えば１ミリ秒）として、マイクロバルブが開になるだけの平均電力が投入されるだけの期間（図１８の時間ＡＤ間及び時間ＥＨ間）に、それぞれ、スイッチ回路３をＯＮにする。この際、切替回路４ｄが形状記憶合金ワイヤ５ｅ側なる期間若しくは切替回路４ｅが形状記憶合金ワイヤ５ｆ側になる期間が最大となる状態においても、マイクロバルブが開になる平均電力が投入されるだけの期間だけ、スイッチ回路３をＯＮにするのは、マイクロポンプの状態にかかわらず、一定のタイミングでスイッチ回路３を動作させることができるので望ましい。
【０２１５】
この場合、切替回路４ｄが銅線６ｄになる期間又は切替回路４ｅが銅線６ｅになる期間が長くなると、投入される平均電力が増加するため、図３の状態より押圧部材２３が上昇することになるが、バルブの動作としては問題にはならない。
【０２１６】
また、切替回路４ｄが銅線６ｄになる期間又は切替回路４ｅが銅線６ｅになる期間（図１８の時間ＣＤ間及び時間ＧＨ間）が長くなるほど、スイッチ回路３がＯＮになる期間（図１８の時間ＡＤ間及び時間ＥＨ間）を短くして、マイクロバルブが開になるために必要な平均電力だけが投入されるようにすることは、無駄な消費電力が抑えられる点で望ましい。ポンプ制御部１２ｄは、バルブ制御部１１ｄがスイッチ回路３を動作させるタイミングに同期して、切替回路４ｅを形状記憶合金ワイヤ５ｅと、抵抗１３ａと、銅線６ｄとの間で切り替えるとともに、切替回路４ｆを形状記憶合金ワイヤ５ｆと、抵抗１３ｂと、銅線６ｅとの間で切り替える。
【０２１７】
切替回路４ｄが形状記憶合金ワイヤ５ｅ側に接続されている期間（図１８の時間ＡＣ間及び時間ＥＧ間）又は切替回路４ｅが形状記憶合金ワイヤ５ｆ側に接続されている期間（図１８の時間ＡＢ間及び時間ＥＦ間）は、目標とするポンプ容積に応じてポンプ制御部１２ｄが調節する。
【０２１８】
第４実施形態では、マイクロポンプ４３ｅの容積変化がマイクロポンプ４３ｆの容積変化より大きくなっているので、切替回路４ｄが形状記憶合金ワイヤ５ｅ側に接続されている期間は、切替回路４ｅが形状記憶合金ワイヤ５ｆ側に接続されている期間よりも長くなる。図１８の時間ＢＣ間及び時間ＦＧ間では、形状記憶合金アクチュエータ５ｆには通電されず、形状記憶合金ワイヤ５ｅにのみ通電されるので、切替回路４ｅが抵抗１３ｂに接続することで、形状記憶合金ワイヤ５ｅに印加される電圧の変動を防いでいる。
【０２１９】
抵抗１３ａは、マイクロポンプ４３ｆの容積変化がマイクロポンプ４３ｅの容積変化より大きくなる動作を同時に行う場合に使用されるが、図１７のタイミングチャートの動作ではその状態がないので、省略してもかまわない。
【０２２０】
第４実施形態では、マイクロポンプ５０ｄ、５０ｅとマイクロバルブ５１ｅとをそれぞれ駆動する形状記憶合金ワイヤを用いた駆動機構は全て同じ構造及び作用であるので、図３の状態になるために必要な形状記憶合金ワイヤへの投入電力はいずれも等しくなる。
【０２２１】
従って、図１８の時間ＡＣ間及び時間ＥＧ間の最大時間は、図１８の時間ＡＤ間及び時間ＥＨ間の時間以下になる。図１８の時間ＡＢ間及び時間ＥＧ間において、ポンプ駆動部７ｄ、７ｅの両端に印加される電圧は、直流電源２の電圧Ｖの略１／３となる。バルブ駆動部１０ｅの両端に印加される電圧は、図１８の時間ＡＣ間及び時間ＥＧ間において直流電源２の電圧Ｖの略１／３となり、図１８の時間ＣＤ間及び時間ＧＨ間において直流電源２の電圧Ｖの略半分となる。
【０２２２】
図１８の時間ＡＤ間及び時間ＥＨ間の間隔を、電圧Ｖ／３において図３の状態になるよう定めていると、図１８の時間ＣＤ間及び時間ＧＨ間において電圧がＶ／２になる分だけ、図３の状態より押圧部材２３が上昇することになるがバルブの動作としては問題にはならない。一方で、電圧がＶ／２になる期間は平均電力が電圧Ｖ／３のときの２．２５倍になるので、図１８の時間ＣＤ間及び時間ＧＨ間の間隔を１／２．２５にするようバルブ制御部１１ｄが調節すれば、平均電力量は常に一定になり、図３の状態が維持されることになる。
【０２２３】
一例として、形状記憶合金ワイヤ５ｅ、５ｆ、９ｋ、９ｌが長さ１０ｍｍ、線径１５０μｍであり、直流電源２の電圧が１Ｖのとき、形状記憶合金ワイヤ５ｅ若しくは形状記憶合金ワイヤ５ｆに０．２１Ｖの連続通電と同じだけの電力を投入するためのデューティー比は、図１７の時間Ａまでの間と図１７の時間ＡＢ間においては１８％程度となり、ポンプ容積を制御するために用いることのできるデューティー比の範囲を抵抗による損失無しに４倍にすることができる。また、図１７の時間ＢＣ間ではデューティー比は４０％程度となり、ポンプ容積を制御するために用いることのできるデューティー比の範囲を、図１８の時間ＢＣ間及び時間ＦＧ間における期間限定の抵抗損失のみで、９倍にすることができる。
【０２２４】
＜効果＞
第４実施形態にかかる構成によれば、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤ９ｋ若しくは９ｌのいずれかへの通電時にのみ、マイクロポンプ駆動用の形状記憶合金ワイヤ５ｅ若しくは形状記憶合金ワイヤ５ｆに通電することになる。このため、オン及びオフ動作のマイクロバルブ４５ｋ、４５ｌに対して、容積制御が必要なマイクロポンプ４３ｅ若しくはマイクロポンプ４３ｆの駆動時には、マイクロバルブ動作用の形状記憶合金ワイヤ９ｋ、９ｌの抵抗により分圧された直流電源２の電圧で、マイクロポンプ動作用の形状記憶合金ワイヤ５ｅ若しくは形状記憶合金ワイヤ５ｆを駆動させることになる。この結果、ポンプ容積の制御が容易になる。また、駆動させるマイクロバルブ４５ｋ、４５ｌに対応した形状記憶合金ワイヤ９ｋ、９ｌの抵抗で分圧を実現しているので、無駄な損失も一部しか生じないことになる。よって、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、流体搬送装置１ｄが得られるようになる。
【０２２５】
第４実施形態の特徴が以下、さらに詳細に説明される。第４実施形態では、
液体搬送装置１ｄが、図１５に示されるように、さらにポンプ駆動部７ｅを具備している。ポンプ駆動部７ｅは、ポンプ駆動部７ｄに直列に接続されている。ポンプ駆動部７ｄと同様、ポンプ駆動部７ｅは、形状記憶合金ワイヤ５ｆと、第３形状記憶合金ワイヤ５ｆの伸縮に伴ってポンプ動作を行うマイクロポンプ５０ｅと、第３形状記憶合金ワイヤ５ｆと並列に配線された第２配線部６ｅと、形状記憶合金ワイヤ５ｆにのみ通電可能な状態と銅線６ｅに通電可能な状態とを切り替える第３切替回路４ｅとを有する。
【０２２６】
ポンプ駆動部７ｄおよびバルブ駆動部１０ｅは、それぞれ、第１実施形態におけるポンプ駆動部７ａおよびバルブ駆動部１０ａと同一である。従って、ポンプ駆動部７ｄおよびバルブ駆動部１０ｅの動作も、それぞれ、第１実施形態におけるポンプ駆動部７ａおよびバルブ駆動部１０ａの動作と同一である。そのため、以下、ポンプ駆動部７ｅの動作を説明する。
【０２２７】
工程（ｂ１）では、切替回路４ｅを介して形状記憶合金ワイヤ５ｆを選択することによって、形状記憶合金ワイヤ５ｆに、電源部２から供給される電圧を一定時間の間印加する。このようにして、形状記憶合金ワイヤ５ｆを加熱する。これは、図１８における区間ＡＢおよび区間ＥＦに対応する。
【０２２８】
ポンプ駆動部７ｄ、７ｅは、さらに、それぞれ抵抗１３ａおよび抵抗１３ｂを備え得る。抵抗１３ａは、電気的に形状記憶合金ワイヤ５ｅおよび短絡配線部６ｄと並列である。切替回路４ｄ、４ｆを介して、抵抗１３ａ、１３ｂが選択され得る。抵抗１３ｂが選択される場合、形状記憶合金ワイヤ５ｆは加熱されない。これは、図１８における区間ＢＣおよび区間ＦＧに対応する。
【０２２９】
工程（ｂ２）では、切替回路４ｅを介して配線部６ｅを選択する。これは、区間ＣＤおよび区間ＧＨに対応する。
【０２３０】
工程（ｂ１）および工程（ｂ２）が繰り返されるうちに、先にマイクロバルブ５１ｅが開き、次いでマイクロポンプ５０ｄ、５０ｅが開く。第１実施形態の場合と同様、第４実施形態においても、このようにして、電圧を無駄に損失せずに、液体搬送装置１ｄに流体が流れる。
【０２３１】
なお、第４実施形態では、直流電源２と、スイッチ回路３と、ポンプ駆動部７ｄ、７ｅと、バルブ駆動部１０ｅとを図１５の順序で直列配置しているが、これに限るものではなく、任意の順序で直列配置してもよい。同様に、ポンプ駆動部７ｄ、７ｅ内又はバルブ駆動部１０ｅ内での直列配置についても、任意の順序で直列配置してもよい。
【０２３２】
なお、第４実施形態では、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤを２本並列に配置しているが、これに限るものではなく、駆動する流体装置において用いるマイクロバルブの個数に合わせて切り替える形状記憶合金ワイヤの本数を変更してもよい。
【０２３３】
なお、第４実施形態では、切替回路４ｄで形状記憶合金ワイヤ５ｅ若しくは抵抗１３ａと銅線６ｄとの接続を切り替えているが、これに限るものではなく、形状記憶合金ワイヤ５ｅ若しくは抵抗１３ａとの接続を維持したまま銅線６ｄへの接続をオン、オフするようにしてもよい。
【０２３４】
なお、第４実施形態では、切替回路４ｅで形状記憶合金ワイヤ５ｆ若しくは抵抗１３ｂと銅線６ｅとの接続を切り替えているが、これに限るものではなく、形状記憶合金ワイヤ５ｆ若しくは抵抗１３ｂとの接続を維持したまま銅線６ｅへの接続をオン及びオフするようにしてもよい。
【０２３５】
なお、第４実施形態では、マイクロポンプ４３ｅ若しくはマイクロポンプ４３ｆの動作を毎回同一の容積変化パターンで１サイクルずつ行っているが、これに限るものではなく、流体装置の構成に応じて最大容積又は変化時間の異なる容積変化パターンを用いたり、ポンプ動作を複数行うようにしたりしてもよい。
【０２３６】
なお、第４実施形態では、マイクロポンプ５０ｄ、５０ｅとマイクロバルブ５１ｅとをそれぞれ駆動する形状記憶合金ワイヤを用いた駆動機構は全て同じ構造及び作用であるとしているが、これに限るものではなく、実際の動作環境下において図１８の時間ＡＣ間及び時間ＥＧ間の最大時間が、図１８の時間ＡＤ間及び時間ＥＨ間の時間以下となる構成であれば、それぞれが異なる駆動機構を用いていても同様に実施可能である。
【０２３７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、第４実施形態の変形例として、図１９に示すように、図１５の各マイクロポンプ５０ｄ、５０ｅから抵抗１３ａ、１３ｂを除去して、ポンプ駆動部７ｄ、７ｅを複数備え、複数のポンプ駆動部７ｄ、７ｅのそれぞれが直列に接続するようにしてもよい。
このような構成によれば、複数のマイクロポンプ５０ｄ、５０ｅが常に同時に駆動される状態において、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置が得られるようになる。
【０２３８】
なお、上記様々な実施形態又は変型例のうちの任意の実施形態又は変型例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２３９】
本発明にかかるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置及びそれを用いたマイクロ流体デバイスは、ポンプ変位の制御を容易に実現かつ損失の少なくすることができ、有用である。よって、本発明にかかるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を用いたマイクロ流体デバイスは、例えば、血液等の供給された液体を、デバイス上に設けられた反応部に送液して、熱的又は化学的な反応処理を行い、その後、反応処理後の液体を、デバイス上に設けられた検出部に送液し、反応の結果を判定することで、供給された液体の評価を行うマイクロ流体デバイスとして利用可能である。また、本発明にかかるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置及びそれを用いたマイクロ流体デバイスは、マイクロ流体デバイスの送液以外にも、味又は香り等の特性を備えた少量の液体の調合を行う調合装置の駆動装置及びそれを用いたマイクロ流体デバイスとしても応用できる。
【符号の説明】
【０２４０】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  流体搬送装置
２  直流電源
３  スイッチ回路
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  切替回路
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ  形状記憶合金ワイヤ
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ  銅線
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ  ポンプ駆動部
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ  切替回路
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈ、９ｉ、９ｊ、９ｋ、９ｌ  形状記憶合金ワイヤ
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ  バルブ駆動部
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  バルブ制御部
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  ポンプ制御部
１３ａ、１３ｂ  抵抗
２１  形状記憶合金ワイヤ
２２  保持部材
２３  押圧部材
２３ａ  端部
２４  配線
２５  配線
２６  圧縮ばね
２７  固定板
２８  押さえ板
２９  流路基板
２９ａ  凹部
３０  樹脂膜
３１  穴
３２  内部空間
３３ａ、３３ｂ  流路
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ  マイクロ流体デバイス
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ  貯液部
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３ｆ、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ  マイクロポンプ
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｅ  反応部
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ、４５ｆ、４５ｇ、４５ｈ、４５ｉ、４５ｊ、４５ｋ、４５ｌ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ  マイクロバルブ
４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅ、４６ｆ  検出部
４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ  排出部
４８  混合部
５２  逆止弁
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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