(57)【要約】【課題】微小流量から大流量までを送液可能な液送装置を提供する。【解決手段】本発明の液送装置は、平板内に形成された流路を、可とう性を有する微小流路３００とし、この微小流路３００を変形させるアクチュエータ４００を具備したものである。また、アクチュエータ４００は、伸縮動作を行いポンプと弁を兼用したものである。【選択図】    図１
2004316445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板内に形成された流路を、可とう性を有する微小流路３００とし、この微小流路３００を変形させるアクチュエータ４００を具備したことを特徴とする液送装置。
【請求項２】
前記アクチュエータ４００は、圧電素子を用いて伸縮動作を行いポンプと弁を兼用したものであることを特徴とする請求項１記載の液送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、人工心臓の血管や、マイクロフローシステム中の微小流路の流れ制御に用いられる液送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液送装置として、図７に示すようになものがある（例えば、特許文献１参照）。
図において、Ｔは進行波発生部、１はチューブ、３は超音波発生層、９は下部電極、１３は上部電極、７、１１は皮膜である。超音波マイクロチューブ１は、複数の進行波発生部Ｔを所定の間隔で連続させ、進行波発生部Ｔは、チューブ１の外周に、圧電材による超音波発生層３を、下部電極９と上部電極１３間に形成する。進行波発生部Ｔを連鎖させた状態において、下部電極９と上部電極１３との間に、或る周波数において振動し、高周波が発生することにより、チューブ１内の液体が一方向に移動する。そして、＋、−を逆にすれば、移動方向が逆転する。また、電流や電圧を変えることにより、液体の流速を変えることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２３３９６９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、振動源である圧電変換素子の変位は一般に小さく、チューブの変位もまた小さい。チューブの変位が小さいと作動流体に十分な力が伝達されないため、作動流体の液送量に制約が生じるといった問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、可とう性の微小流路に取り付けたアクチュエータのより、顫動運動の作用により、アクチュエータの伸縮動作を制御することで、微小流量から大流量までを送液可能な液送装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、平板内に形成された流路を、可とう性を有する微小流路３００とし、この微小流路３００を変形させるアクチュエータ４００を具備したものである。第１の発明の液送装置によれば、アクチュエータ４００の直動動作により可とう性の微小流路３００は顫動運動をするため、流路内の液体を移動させることができる。さらに、顫動量を制御することで送液する流量を制御することができる。
また、請求項２に記載の発明は、前記アクチュエータ４００は、圧電素子を用いて伸縮動作を行いポンプと弁を兼用したものである。第２の発明の液送装置によれば、取り付けたアクチュエータ４００の伸縮動作を制御することで、送液方向をすることができる。また、アクチュエータ４００への指令を制御することで、送液速度を制御することができる。また、３対からなるアクチュエータ４００の中央のアクチュエータ４００で、流路を加圧し、送液方向のアクチュエータ４００で弁の開閉を行うと、微小流路３００内の液体は、分断される。すなわち、微少量での液体にし、送液することが可能である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例を示す液送装置の分解斜視図である。１００はシリコンやガラス、プラスティック等からなる微小流路ベース、２００はシリコンやガラス、プラスティック等からなる微小流路カバー、３００は、ポリイミド、ＰＭＭＡ等からなる可とう性を有する微小流路、４００は液送アクチュエータ、微小流路ベース１００上には、微小流路３００および送液アクチュエータ４００を内包する溝構造１０１を具備している。微小流路３００と液送アクチュエータ４００の一端間、および液送アクチュエータ４００の他端と微小流路ベース１００間は、紫外線硬化樹脂等による接着もしくは加熱による重合により固着されている。また、微小流路３００の上下面は微小流路ベース１００と微小流路カバー２００と予圧がかかった状態で接触している。このため、注入する液体は微小流路３００に封止され、漏洩することはない。さらに、微小流路３００が微小流路ベース１００と微小流路カバー２００と接する上下面には、摺動性を有するＤＬＣ膜（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）やＢＮ膜（窒化ホウ素）の重合膜、もしくはテフロン等の高分子膜を被膜している。
【０００７】
次に連続送液の動作について図２を用いて説明する。ここで、送液アクチュエータ４００に圧電素子を用いて説明する。
微小流路３００内へ滴下された液体は、以下の手順で連続送液される。
状態１：液体を滴下
圧電素子▲２▼，▲２▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態２：圧電素子▲１▼，▲１▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲２▼，▲２▼’へ負電位の印加により縮小し、流路膨張。
圧電素子▲３▼，▲３▼’に正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態３：圧電素子▲１▼，▲１▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲２▼，▲２▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲３▼，▲３▼’に負電位の印加により縮小し、流路膨張。
圧電素子▲４▼，▲４▼’に正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態１から３を順次繰り返し、送液する。
【０００８】
また、滴下された液滴を微少流体に分離し、送液する手順を、図３を用いて説明する。
状態１：液体を滴下
圧電素子▲２▼，▲２▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態２：圧電素子▲１▼，▲１▼’へ正電位の印加により適量伸張し、流路収縮。
圧電素子▲２▼，▲２▼’へ負電位の印加により適量縮小し、流路膨張。
圧電素子▲３▼，▲３▼’に正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態３：圧電素子▲１▼，▲１▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲２▼，▲２▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲３▼，▲３▼’に負電位の印加により縮小し、流路膨張。
状態１から３の動作により、滴下液体は分離され、微小流量で送液できる。
【０００９】
従来の液送装置の課題として、振動源である圧電変換素子の変位は一般に小さく、チューブの変位もまた小さい。チューブの変位が小さいと作動流体に十分な力が伝達されないため、作動流体の液送量に制約が生じるといった問題があった。
第１の発明の液送装置によれば、アクチュエータ４００の直動動作により可とう性の微小流路３００は顫動運動をするため、流路内の液体を移動させることができる。さらに、顫動量を制御することで送液する流量を制御することができる。
第２の発明の液送装置によれば、取り付けたアクチュエータ４００の伸縮動作を制御することで、送液方向をすることができる。また、アクチュエータ４００への指令を制御することで、送液速度を制御することができる。また、３対からなるアクチュエータ４００の中央のアクチュエータ４００で、流路を加圧し、送液方向のアクチュエータ４００で弁の開閉を行うと、微小流路３００内の液体は、分断される。すなわち、微少量での液体にし、送液することが可能である。
アクチュエータ４００に圧電素子を用いて説明したが、たとえば、ソレノイド、形状記憶合金、熱膨張などを用いたアクチュエータでも良く、伸縮動作するものであれば良い。
【００１０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の液送装置によれば、第１の発明の液送装置として、アクチュエータ４００の直動動作により可とう性の微小流路３００は顫動運動をするため、流路内の液体を移動させることができる。さらに、顫動量を制御することで送液する流量を制御することができる。
第２の発明の液送装置によれば、取り付けたアクチュエータ４００の伸縮動作を制御することで、送液方向をすることができる。また、アクチュエータ４００への指令を制御することで、送液速度を制御することができる。また、３対からなるアクチュエータ４００の中央のアクチュエータ４００で、流路を加圧し、送液方向のアクチュエータ４００で弁の開閉を行うと、微小流路３００内の液体は、分断される。すなわち、微少量での液体にし、送液することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す液送装置の分解斜視図
【図２】本発明の連続送液動作を示す模式図
【図３】本発明の分離送液動作示す模式図
【図４】従来の液送装置を示す断面図
【符号の説明】
Ｔ  進行波発生部
１  チューブ
３  超音波発生部
９  下部電極
１３  上部電極
７、１１  皮膜
１００  微小流路ベース
１０１  溝構造
２００  微小流路カバー
３００  微小流路
４００  アクチュエータ
【図１】
2004316445.tif 000003
【図２】
2004316445.tif 000004
【図３】
2004316445.tif 000005
【図４】
2004316445.tif 000006