(57)【要約】      （修正有）【課題】スイッチ等に用いられる流路内の被移動流体を移動させるデバイスの応答性を高めること。【解決手段】被移動流体移動デバイス１０は、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２及び流路１３ａを備えている。流路１３ａ内には導電性流体である被移動流体Ｆ１と絶縁性作動流体である非圧縮性の作動流体Ｆ２とが収容されている。また、第１ポンプ及び第２ポンプには作動流体Ｆ２が収容されている。先ず、第１ポンプが駆動され、そのポンプ室の容積が緩慢に減少されることにより、作動流体Ｆ２が流路内に緩やかに吐出され、これにより、流路の圧力上昇吸収部が消滅する。その後、第１ポンプ室の容積を急激に減少させて作動流体Ｆ２を流路内に急激に吐出するとともに、第２ポンプ室１２ａの容積を急激に増大させて作動流体Ｆ２を流路内から急激に吸引する。急激に吐出及び吸引された作動流体Ｆ２は被移動流体Ｆ１を流路内で直ちに移動させる。【選択図】  図１
2005285421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容体及び電気制御装置を備えてなる流路内の被移動体を移動するデバイスであって、
前記収容体は、
密閉された空間である流路を形成する流路形成部と、
前記流路に同流路を実質的に二つに分離するように収容される実質的に非圧縮性の被移動体と、
前記流路に収容されるとともに前記被移動体を移動させるための実質的に非圧縮性である作動流体と、
前記流路に設けられた第１開口と連通された第１ポンプ室を含み駆動信号に応答して同第１ポンプ室の容積を減少することにより同第１ポンプ室内の作動流体を同第１開口を介して同流路に吐出する第１ポンプと、
前記流路に設けられた第２開口と連通された第２ポンプ室を含み駆動信号に応答して同第２ポンプ室の容積を減少することにより同第２ポンプ室内の作動流体を同第２開口を介して同流路に吐出する第２ポンプと、
を含み、
前記電気制御装置は、
前記デバイスが初期状態にあるときに前記第１ポンプ室の容積及び前記第２ポンプ室の容積の和を第１の速度で減少させる駆動信号を発生して前記流路内に前記作動流体を前記第１開口及び／又は前記第２開口を介して緩やかに吐出することにより同デバイスを同流路内の圧力が前記収容体の外部の圧力よりも上昇したスタンバイ状態に移行させ、同デバイスが同スタンバイ状態にあるときに同第１ポンプ室の容積を同第１の速度よりも大きな第２の速度で減少させる駆動信号を発生して同流路内に同作動流体を同第１開口を介して急激に吐出することにより前記被移動体を同流路内にて移動させるように構成した被移動体を移動させるデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の流路内の被移動体を移動するデバイスであって、
前記デバイスが前記スタンバイ状態にあるときに前記被移動体が少なくとも前記第１開口と前記第２開口までの間の前記流路内に存在するように構成され、
前記第２ポンプは第２ポンプ室の容積を増大することにより前記流路内の作動流体を前記第２開口を介して同第２ポンプ室内に吸引することができるポンプであり、
前記電気制御装置は、
前記デバイスが前記スタンバイ状態にあるときに前記第１ポンプ室の容積を前記第２の速度で減少させる前記駆動信号を発生するとともに、前記流路内の圧力を前記収容体の外部の圧力よりも高い圧力に維持しながら同流路から同作動流体を前記第２開口を介して吸引するように前記第２ポンプ室の容積を第３の速度で増大する駆動信号を発生するように構成された流路内の被移動体を移動するデバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の流路内の被移動体を移動するデバイスであって、
前記流路に設けられた第３開口と連通された第３ポンプ室を含み駆動信号に応答して同第３ポンプ室の容積を増大することにより同流路内の作動流体を同第３開口を介して同第３ポンプ室内に吸引する第３ポンプを備え、
前記デバイスが前記スタンバイ状態にあるときに前記被移動体が少なくとも前記第１開口と前記第３開口までの間の前記流路内に存在するように構成され、
前記電気制御装置は、
前記デバイスが前記初期状態にあるときに前記第２ポンプ室の容積を前記第１の速度で減少させる駆動信号を発生して前記流路内に前記作動流体を前記第２開口を介して緩やかに吐出することにより同デバイスを前記スタンバイ状態に移行させ、同デバイスが同スタンバイ状態にあるときに前記第１ポンプ室の容積を前記第２の速度で減少させる駆動信号を発生して同流路内に同作動流体を前記第１開口を介して急激に吐出するとともに、同流路内の圧力を同収容体の外部の圧力よりも高い圧力に維持しながら同流路から同作動流体を前記第３開口を介して吸引するように前記第３ポンプ室の容積を第３の速度で増大する駆動信号を発生するように構成された流路内の被移動体を移動するデバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の流路内の被移動体を移動するデバイスであって、
前記被移動体は固体である流路内の被移動体を移動するデバイス。
【請求項５】
請求項２に記載の流路内の被移動体を移動するデバイスであって、
前記被移動体は固体である流路内の被移動体を移動するデバイス。
【請求項６】
請求項３に記載の流路内の被移動体を移動するデバイスであって、
前記被移動体は固体である流路内の被移動体を移動するデバイス。
【請求項７】
請求項１に記載の流路内の被移動体を移動するデバイスであって、
前記被移動体は非圧縮性の被移動流体であり、
前記作動流体は前記被移動流体に対して実質的に非溶性であり且つ同流路の壁面に対する濡れ性が同被移動流体の同流路の壁面に対する濡れ性よりも良好な流体である被移動体を移動するデバイス。
【請求項８】
請求項７に記載の流路内の被移動体を移動するデバイスであって、
前記デバイスが前記スタンバイ状態にあるときに前記被移動流体が前記第１開口に対向する位置に存在するとともに前記作動流体が前記第２開口に対向する位置に存在するように構成され、
前記第１ポンプ室の容積が前記第２の速度で減少されたときに同第１ポンプ室から前記第１開口を介して前記流路内に急激に吐出された前記作動流体により同流路内の前記被移動流体が切断されることにより同被移動流体が同流路内を移動するように構成された流路内の被移動体を移動するデバイス。
【請求項９】
請求項２に記載の流路内の被移動体を移動するデバイスであって、
前記被移動体は非圧縮性の被移動流体であり、
前記作動流体は前記被移動流体に対して実質的に非溶性であり且つ同流路の壁面に対する濡れ性が同被移動流体の同流路の壁面に対する濡れ性よりも良好な流体である被移動体を移動するデバイス。
【請求項１０】
請求項９に記載の流路内の被移動体を移動するデバイスであって、
前記デバイスが前記スタンバイ状態にあるときに前記被移動流体が前記第１開口に対向する位置に存在するとともに前記作動流体が前記第２開口に対向する位置に存在するように構成され、
前記第１ポンプ室の容積が前記第２の速度で減少されたときに同第１ポンプ室から前記第１開口を介して前記流路内に急激に吐出された前記作動流体により同流路内の前記被移動流体が切断されることにより同被移動流体が同流路内を移動するように構成された流路内の被移動体を移動するデバイス。
【請求項１１】
請求項３に記載の流路内の被移動体を移動するデバイスであって、
前記被移動体は非圧縮性の被移動流体であり、
前記作動流体は前記被移動流体に対して実質的に非溶性であり且つ同流路の壁面に対する濡れ性が同被移動流体の同流路の壁面に対する濡れ性よりも良好な流体である被移動体を移動するデバイス。
【請求項１２】
請求項１１に記載の流路内の被移動体を移動するデバイスであって、
前記デバイスが前記スタンバイ状態にあるときに前記被移動流体が前記第１開口に対向する位置に存在するとともに前記作動流体が前記第２開口に対向する位置に存在するように構成され、
前記第１ポンプ室の容積が前記第２の速度で減少されたときに同第１ポンプ室から前記第１開口を介して前記流路内に急激に吐出された前記作動流体により同流路内の前記被移動流体が切断されることにより同被移動流体が同流路内を移動するように構成された流路内の被移動体を移動するデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロモーター、マイクロセンサー、マイクロリレー等のマイクロマシン、及び、マイクロエレクトロメカニカルシステム（Micro Electro Mechanical System，ＭＥＭＳ）と呼ばれる微細電気機械部品に適用され得るデバイス、電気経路や光学経路等に利用され得るスイッチングデバイス、並びにシリンダ等の駆動源等として利用され得るデバイスであって、流路内の被移動体を移動するデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造技術に代表されるような材料の微細加工技術等を利用して、数ミリから数十ミクロンサイズの微細なマイクロモーター、マイクロセンサー、及びマイクロスイッチ等の開発が進められている。それらの要素デバイスは、例えば、インクジェットプリンタヘッド、マイクロバルブ、フローセンサー、圧力センサー、記録ヘッド、トラッキングサーボ用アクチュエータ、オンチップ生化学分析、マイクロリアクタ、高周波スイッチングデバイス、マイクロ磁気デバイス、マイクロリレー、加速度センサー、ジャイロ、駆動デバイス、ディスプレイ、光スキャナ、等々へ幅広く応用され得る。
【０００３】
このような要素デバイスの一例として知られるスイッチ装置の一つは、導電性流体（被移動体、被移動流体）と気体（作動流体）とが充填される直線方向に延びる細長のチャネル（流路）、気体加熱手段を含み前記気体が充填されるチャンバ、及びチャンバとチャネルとを連結し前記気体が充填されるサブチャネル（連通路）を有し、前記加熱手段で前記気体を加熱して前記気体を膨張させることにより前記導電性流体を前記チャネル内で移動させ、これにより前記導電性流体を含む電気パスを開閉するようになっている（例えば、特許文献１（第１頁−６頁、図２、図４、図５及び図６）を参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２６０４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の装置は、圧縮性の気体を加熱手段により加熱して膨張させ、その気体の膨張に伴って上昇する圧力を利用して導電性流体を移動させるようになっているので、加熱手段によって気体の加熱を開始してから導電性流体が移動するまでに長時間を要し、応答性が良好でないという問題がある。
【０００５】
この問題を解決するため、本出願人は、非圧縮性の作動流体を、ポンプの作動により流路内の被移動流体に向けて噴射し、この噴射された作動流体によって被移動流体を切断することにより同被移動流体を移動させる被移動流体を移動させるデバイスを提案した。これによれば、ポンプの作動開始時点から被移動流体が移動を開始する時点までの時間が短いので、応答性の高いデバイスが提供される。
【０００６】
ところで、この被移動体を移動させるデバイスを構成する収容体は、シリコン基板、ガラス基板、ポリメチルメタレート又はポリカーボネート等のプラスチックの基板、或いはセラミックス基板を積層し、これらを接合することにより作製することができる。接合には、紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂が使用され得る。また、シリコン樹脂のガスケットを基板間に挟み込み、基板同士をネジなどにより締結することにより同基板同士を接合することもできる。更には、シリコン基板とガラス基板を接合する場合、陽極酸化接合法を用いることもできる。基板材料としてセラミックグリーンシートを用いる場合には、セラミックグリーンシートを積層した後に焼成して一体化することもできる。
【０００７】
しかしながら、いかなる方法を用いて収容体を作製した場合であっても、収容体を完全に剛体（リジッド）とはできず、収容体内部の圧力上昇を吸収してしまう部分（即ち、圧力上昇吸収部、所謂「がたつき（遊び）」）が存在しているので、ポンプの作動開始から作動流体が移動を開始するまでに時間を要し、その結果、被移動体を移動させるデバイスの作動が遅れるという問題がある。
【０００８】
即ち、例えば、収容体を構成する基板の剛性が低い場合には、ポンプ作動による圧力上昇が基板の変形により吸収される。基板の剛性が高い場合でも、基板の接合が樹脂による場合には、ポンプ作動による圧力上昇が同樹脂の変形により吸収される。陽極酸化接合法や焼成一体化により収容体を作製した場合、収容体自体の剛性は高い。しかしながら、一般に、被移動流体及び作動流体の充填を収容体の作製後に同流路に設けられた注入口を介して行わなければならず、作動流体充填後に同注入口を紫外線硬化樹脂等により封止しなければならないので、ポンプ作動による圧力上昇が同樹脂の変形により吸収される。更には、作動流体の充填時及び注入口の封止時に流路内に気泡が混入することがあり、かかる気泡によりポンプ作動による圧力上昇が吸収されることもある。
【０００９】
従って、本発明の目的は、応答性が極めて良好であって、例えば高周波スイッチ等にも好適に用いられ得る流路内の被移動体を移動させる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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の流路内の被移動体を移動するデバイスは、収容体及び電気制御装置を備えてなる流路内の被移動体を移動するデバイスであって、前記収容体は、密閉された空間である流路を形成する流路形成部と、前記流路に同流路を実質的に二つに分離するように収容される実質的に非圧縮性の被移動体と、前記流路に収容されるとともに前記被移動体を移動させるための実質的に非圧縮性である作動流体と、前記流路に設けられた第１開口と連通された第１ポンプ室を含み駆動信号に応答して同第１ポンプ室の容積を減少することにより同第１ポンプ室内の作動流体を同第１開口を介して同流路に吐出する第１ポンプと、前記流路に設けられた第２開口と連通された第２ポンプ室を含み駆動信号に応答して同第２ポンプ室の容積を減少することにより同第２ポンプ室内の作動流体を同第２開口を介して同流路に吐出する第２ポンプと、を含んでいる。
【００１１】
更に、前記電気制御装置は、前記デバイスが初期状態にあるときに前記第１ポンプ室の容積及び前記第２ポンプ室の容積の和を第１の速度で減少させる駆動信号を発生して前記流路内に前記作動流体を前記第１開口及び／又は前記第２開口を介して緩やかに吐出することにより同デバイスを同流路内の圧力が前記収容体の外部の圧力よりも上昇したスタンバイ状態に移行させ、同デバイスが同スタンバイ状態にあるときに同第１ポンプ室の容積を同第１の速度よりも大きな第２の速度で減少させる駆動信号を発生して同流路内に同作動流体を同第１開口を介して急激に吐出することにより前記被移動体を同流路内にて移動させるように構成されている。
【００１２】
この場合、前記被移動体は固体であってもよい。また、前記被移動体は、非圧縮性の流体（即ち、被移動流体）であってもよい。前記被移動体が非圧縮性の被移動流体である場合、前記作動流体は前記被移動流体に対して実質的に非溶性であり且つ同流路の壁面に対する濡れ性が同被移動流体の同流路の壁面に対する濡れ性よりも良好であることが好適である。これによれば、被移動流体の流路に対する濡れ性は作動流体の流路に対する濡れ性よりも非良好であるから、被移動流体は表面積を最小とするように密閉された流路内において流体の塊となって存在する。作動流体は、流路の被移動流体が存在していない部分を満たす。
【００１３】
このような被移動体を移動させる上記構成のデバイスにおいては、同デバイスが初期状態にあるとき、第１ポンプ室の容積及び第２ポンプ室の容積の和が第１の速度で減少される。この場合、第１ポンプ室の容積のみ、又は、第２ポンプ室の容積のみが減少されてもよく、第１ポンプ室の容積及び第２ポンプ室の容積が共に減少されてもよい。これにより、前記作動流体が前記第１開口及び／又は前記第２開口を介して前記流路内に緩やかに吐出され、同デバイスが「同流路内の圧力が前記収容体の外部の圧力よりも上昇したスタンバイ状態」に移行する。この圧力上昇により、収容体（流路）に不可避的に存在する同流路内の圧力上昇を吸収してしまう部分は実質的に消滅する。また、このとき、被移動体は実質的に移動しない。
【００１４】
次に、そのスタンバイ状態にあるときに第１ポンプ室の容積が第１の速度よりも大きな第２の速度で減少される。これにより、作動流体が第１ポンプ室から第１開口を介して流路内に急激に吐出される。このとき、流路内の圧力上昇を吸収してしまう部分は実質的に消滅しているから、流路内の圧力は直ちに上昇する。従って、流路内に急激に吐出された作動流体は被移動流体を直ちに移動させる。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
【００１５】
本発明による被移動体を移動させるデバイスの一つの態様は、前記デバイスが前記スタンバイ状態にあるときに前記被移動体が少なくとも前記第１開口と前記第２開口までの間の前記流路内に存在するように構成され、前記第２ポンプは第２ポンプ室の容積を増大することにより前記流路内の作動流体を前記第２開口を介して同第２ポンプ室内に吸引することができるポンプであり、前記電気制御装置は、前記デバイスが前記スタンバイ状態にあるときに前記第１ポンプ室の容積を前記第２の速度で減少させる前記駆動信号を発生するとともに、前記流路内の圧力を前記収容体の外部の圧力よりも高い圧力に維持しながら同流路から同作動流体を前記第２開口を介して吸引するように前記第２ポンプ室の容積を第３の速度で増大する駆動信号を発生するように構成されている。
【００１６】
これによれば、作動流体が第１ポンプ室から第１開口を介して流路内に急激に吐出されるとともに、作動流体が流路から第２開口を介して第２ポンプ室へと吸引される。従って、第１ポンプから急激に吐出された作動流体が被移動体を移動させるように同被移動体に作用するのみでなく、第２ポンプによる作動流体の吸引力も作動流体を介して被移動体に作用する。また、このとき、流路内の圧力は収容体の外部の圧力よりも高い状態に維持されているので、流路内の被移動体及び作動流体があたかも剛体のように移動する。この結果、応答性がより一層向上した被移動体を移動させるデバイスが提供され得る。
【００１７】
本発明による被移動体を移動させるデバイスの他の態様は、そのデバイスが前記流路に設けられた第３開口と連通された第３ポンプ室を含み駆動信号に応答して同第３ポンプ室の容積を増大することにより同流路内の作動流体を同第３開口を介して同第３ポンプ室内に吸引する第３ポンプを備え、前記デバイスが前記スタンバイ状態にあるときに前記被移動体が少なくとも前記第１開口と前記第３開口までの間の前記流路内に存在するように構成されている。
【００１８】
更に、前記デバイスの電気制御装置は、同デバイスが前記初期状態にあるときに前記第２ポンプ室の容積を前記第１の速度で減少させる駆動信号を発生して前記流路内に前記作動流体を前記第２開口を介して緩やかに吐出することにより同デバイスを前記スタンバイ状態に移行させ、同デバイスが同スタンバイ状態にあるときに前記第１ポンプ室の容積を前記第２の速度で減少させる駆動信号を発生して同流路内に同作動流体を前記第１開口を介して急激に吐出するとともに、同流路内の圧力を同収容体の外部の圧力よりも高い圧力に維持しながら同流路から同作動流体を前記第３開口を介して吸引するように前記第３ポンプ室の容積を第３の速度で増大する駆動信号を発生するように構成されている。
【００１９】
これによれば、先ず、第２ポンプ室の容積が第１の速度で減少され、作動流体が流路内に緩やかに吐出されることにより、前記流路内の圧力が前記収容体の外部の圧力よりも上昇し、被移動流体移動デバイスは前記スタンバイ状態となる。このスタンバイ状態において、第１ポンプ室の容積が第１の速度よりも大きな第２の速度で減少されて作動流体が流路に急激に流入するとともに、第３ポンプ室の容積が第１の速度よりも大きな第３の速度で増大されて作動流体が流路から吸引される。
【００２０】
従って、第１ポンプから急激に吐出された作動流体が被移動体を移動させるように同被移動流体に作用するのみでなく、第３ポンプによる吸引力も作動流体を介して被移動体に作用する。また、このとき、流路内の圧力は収容体の外部の圧力よりも高い状態に維持されているので、流路内の被移動体及び作動流体があたかも剛体のように移動する。この結果、応答性がより一層向上した被移動体を移動させるデバイスが提供され得る。
【００２１】
上述したように、被移動体が流体（被移動流体）である場合、前記デバイスが前記スタンバイ状態にあるときに前記被移動流体が前記第１開口に対向する位置に存在するとともに前記作動流体が前記第２開口に対向する位置に存在するように構成され、前記第１ポンプ室の容積が前記第２の速度で減少されたときに同第１ポンプ室から前記第１開口を介して前記流路内に急激に吐出された前記作動流体により同流路内の前記被移動流体が切断されることにより同被移動流体が同流路内を移動するように構成されることが好適である。
【００２２】
これによれば、第１ポンプ室の容積が第１の速度よりも大きな第２の速度で減少され、作動流体が第１ポンプ室から第１開口を介して流路内に急激に吐出（噴射）される。この吐出された作動流体は流路内の被移動流体を切断し、これにより被移動流体が流路内を移動する。従って、第１ポンプ作動による作動流体の吐出が被移動流体を直ちに移動させるので、応答性のよい被移動流体移動デバイスが提供される。
【００２３】
さらに、この被移動流体を切断するデバイスにおいて、第１ポンプ室の容積が第１の速度よりも大きな第２の速度で減少されるときに、第２ポンプ室の容積又は第３ポンプ室の容積を第３の速度で増大する駆動信号を発生するように構成すれば、被移動流体の切断を一層促進することができ、更に応答性のよい被移動流体移動デバイスが提供される。
【発明の効果】
【００２４】
以上、説明したように、本発明の各実施形態の被移動流体移動デバイスは、何れかのポンプの容積を第１の速度で減少せしめ、被移動流体Ｆ１を流路内に緩やかに吐出する。これにより、被移動流体Ｆ１を移動させることなしに、流路内の圧力を収容体の外部の圧力よりも上昇させ、収容体（流路）に不可避的に存在する同流路内の圧力上昇を吸収してしまう部分を実質的に消滅させる。その後、何れかのポンプの容積を第１速度よりも大きい第２速度で減少せしめて作動流体Ｆ２を流路内に急激に吐出し、これにより被移動流体Ｆ１を移動させる。このとき、流路内の圧力上昇を吸収してしまう部分は実質的に消滅しているから、流路内に吐出された作動流体Ｆ２は被移動流体Ｆ１を直ちに移動させる。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
【００２５】
また、これらの被移動流体移動デバイスは、液体を加熱して気化することに伴う体積膨張を利用して被移動流体を移動させるデバイスとは異なり、ポンプ室の容積を変更して非圧縮性の作動流体Ｆ２を吐出することにより被移動流体Ｆ１を移動せしめるデバイスである。即ち、この被移動流体移動デバイスは、作動流体Ｆ２を気化する必要がないので、沸点の高い液体を作動流体Ｆ２として使用することができる。その結果、本発明による被移動流体移動デバイスにおいては、豊富な種類の流体の中から適切な流体を作動流体Ｆ２として選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明による流路内の被移動体を移動するデバイスの各実施形態について、図面を参照しながら説明する。流路内で移動される被移動体は非圧縮性の固体であってもよく、後述するように流体（被移動流体）であってもよい。被移動体としての固体は、導電性であってもよく、誘電体であってもよい。被移動体が被移動流体である場合、本発明による流路内の被移動体を移動するデバイスは「被移動流体移動デバイス」、又は、単に「駆動デバイス」とも称呼される。なお、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る被移動流体移動デバイス１０の平面図であり、図２は図１の１−１線に沿った平面にて同被移動流体移動デバイス１０を切断した断面図である。なお、電気制御装置２０は図１において概念的に示され、図２において省略されている。
【００２７】
この被移動流体移動デバイス１０は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状のセラミックスからなる基体１０ａと、第１ポンプ１１と、第２ポンプ１２と、電気制御装置２０とを備えている。基体１０ａ、第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２は、被移動流体Ｆ１及び作動流体Ｆ２の収容体を構成している。
【００２８】
基体１０ａは、図２に示したように、セラミックスの薄板体（以下、「セラミックシート」と云う。）１０ａ１〜１０ａ３をＺ軸方向に積層し、これらを焼成又は接着により一体化することにより形成されている。基体１０ａは、図１及び図２に示したように、その内部に、流路形成部１３と第１ポンプ連通部１４と第２ポンプ連通部１５とを含んでいる。
【００２９】
第１ポンプ１１は、第１ポンプ室１１ａとアクチュエータ１１ｂとを含んで構成されている。第１ポンプ室１１ａは、セラミックシート１０ａ３の上面に固定されたセラミックシート１１ａ１と、容易に変形可能なセラミックスの薄板からなるダイヤフラム（セラミックダイヤフラム）１１ａ２とにより構成されている。第１ポンプ室１１ａには作動流体Ｆ２が収容されている。
【００３０】
セラミックシート１１ａ１は、平面視で円形であり、中空円筒状の貫通孔を有している。セラミックダイヤフラム１１ａ２は、平面視でセラミックシート１１ａ１と同じ円形であり、セラミックシート１１ａ１の貫通孔の上面を閉塞するようにセラミックシート１１ａ１の上部に固定されている。第１ポンプ室１１ａは、セラミックシート１１ａ１の貫通孔を形成する側壁面とセラミックダイヤフラム１１ａ２の下面とにより規定された空間である。
【００３１】
アクチュエータ１１ｂは、平面視でセラミックシート１１ａ１の貫通孔と同じ円形を有する薄板体（厚さは、例えば２０μｍ程度である。）であり、セラミックダイヤフラム１１ａ２の上面に固定されている。アクチュエータ１１ｂは、圧電膜と同圧電膜を挟むすくなくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子であり、その電極間に駆動電圧が印加されたときセラミックダイヤフラム１１ａ２を変形させる。これにより、アクチュエータ１１ｂは、第１ポンプ室１１ａの容積を増減し、第１ポンプ室１１ａ内部の流体を加減圧するようになっている。
【００３２】
換言すると、第１ポンプ１１は、第１ポンプ室１１ａの容積を駆動電圧が印加されていないときの初期容積より減少（小さく変更）することにより流体を吐出可能なポンプであり、第１ポンプ室１１ａの容積を初期容積より増大（大きく変更）することにより流体を吸引可能なポンプでもある。なお、アクチュエータ１１ｂは、電歪膜又は反強誘電体膜とこの膜を挟む少なくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子であっても良い。また、一つの圧電膜を一対の電極で挟んでなる組を複数組積層した積層型の膜型圧電素子であってもよい。
【００３３】
第２ポンプ１２は、第２ポンプ室１２ａと、アクチュエータ１１ｂと同様の膜型圧電素子であるアクチュエータ１２ｂと、を含んでいる。第２ポンプ室１２ａは、セラミックシート１０ａ３の上面に固定されたセラミックシート１２ａ１と、容易に変形可能なセラミックスの薄板からなるダイヤフラム（セラミックダイヤフラム）１２ａ２とにより構成されている。第２ポンプ室１２ａには作動流体Ｆ２が収容されている。第２ポンプ１２は、第１ポンプ１１と同様の構成を備えているので詳細な説明を省略する。
【００３４】
第２ポンプ１２は、アクチュエータ１２ｂの電極間に駆動電圧が印加されたときセラミックダイヤフラム１２ａ２を変形させることにより第２ポンプ室１２ａの容積を増減し、第２ポンプ室１２ａ内部の流体を加減圧するようになっている。
【００３５】
換言すると、第２ポンプ１２は、第２ポンプ室１２ａの容積を駆動電圧が印加されていないときの初期容積より増大（大きき変更）することにより流体を吸引可能なポンプであり、第２ポンプ室１２ａの容積を初期容積より減少（小さく変更）することにより流体を吐出可能なポンプでもある。なお、アクチュエータ１２ｂは、反強誘電体膜と同反強誘電体膜を挟む少なくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子であっても良い。また、一つの圧電膜を一対の電極で挟んでなる組を複数組積層した積層型の膜型圧電素子であってもよい。
【００３６】
なお、第１ポンプ１１は、流路内の作動流体Ｆ２を吸引するためにも使用できるが、このとき被移動流体Ｆ１を合わせて吸引することもある。換言すると、第１ポンプ１１内（及び第１ポンプ連通部１４内）に収容されている流体は作動流体Ｆ２には限定されない。同様に、第２ポンプ１２は、後述するように流路内の作動流体Ｆ２を吸引するが、場合により被移動流体Ｆ１を合わせて吸引することもある。換言すると、第２ポンプ１２内（及び第２ポンプ連通部１５）に収容されている流体は作動流体Ｆ２には限定されない。
【００３７】
ここで、第１，第２ポンプ１１，１２についての具体的な寸法を例示すると、中空円筒形の第１，第２ポンプ室１１ａ，１２ａの底面（上面）の各半径は０．５ｍｍ程度であり、各高さは１５０μｍ程度である。また、円形薄板状のセラミックダイヤフラム１１ａ２，１２ａ２の各半径は０．５ｍｍ程度であり、各厚さ（高さ）は１０μｍ程度である。
【００３８】
流路形成部１３は、流路１３ａを構成する部分である。流路１３ａは、セラミックシート１０ａ２内に設けられたスリットの側壁、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される密閉された空間である。セラミックシートは絶縁体であるから、流路１３ａの壁面を介して電流が流れることはない。
【００３９】
流路１３ａは、直線状の細長の密閉された空間であって、Ｘ軸に沿う方向に流線方向（長手方向の軸）を有している。流路１３ａは、流線方向に直交する平面で（Ｙ−Ｚ平面）で同流路１３ａを切断した断面（以下、この断面を「流路の縦断面」と云うことがある。）が略正方形状となっている。流路１３ａは、マイクロチャネルとも呼ばれる。流路１３ａの流線方向の長さは１ｍｍ程度であり、前記縦断面の正方形の一辺（流路の高さ及び幅）は数１０μｍ程度である。
【００４０】
流路１３ａ内には被移動流体Ｆ１と作動流体Ｆ２とが収容され、流路１３ａはこれらの流体により実質的に満たされている。被移動流体Ｆ１は、非圧縮性で導電性の流体であり、本例では水銀である。被移動流体Ｆ１は、非圧縮性であればよく、磁性材料、ガリウム合金の如き液体金属、及び油等であってもよい。被移動流体Ｆ１は塊状となって流路１３ａ内に存在する。これにより、被移動流体Ｆ１は、流路１３ａをＸ軸正方向側の空間とＸ軸負方向側の空間との二つの空間に実質的に分離する。
【００４１】
作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１に対して非溶性であり、実質的に非圧縮性で、絶縁性（非導電性）の流体である。本例では作動流体Ｆ２は、脱イオン水であるが、高浸透性溶剤フロリナート、パラフィン系電気絶縁油、シリコンオイル等であってもよい。作動流体Ｆ２には、作動流体Ｆ２の流路１３ａ壁面に対する濡れ性が被移動流体Ｆ１の流路１３ａ壁面に対する濡れ性よりも良好である流体が選択される。
【００４２】
流路１３ａには、互いに電気的に絶縁された４個の電極２１ａ,２１ｂ,２２ａ,２２ｂが配設されている。電極２１ａ及び電極２１ｂは、基体１０ａのＸ軸方向中央部よりもＸ軸正側の位置であって第１ポンプ連通部１４（後述の第１開口）よりもＸ軸負側の位置において、流路１３ａを挟んで対向するように同流路１３ａに露呈している。電極２２ａ及び電極２２ｂは、基体１０のＸ軸方向中央部よりもＸ軸負側の位置であって第２ポンプ連通部１５（後述の第２開口）よりもＸ軸正側の位置において、流路１３ａを挟んで対向するように同流路１３ａに露呈している。
【００４３】
電極２１ａ,２１ｂ,２２ａ,２２ｂは、それぞれ図示しない配線を介して基体１０ａの外部の図示しない回路に接続されている。電極２１ａと電極２１ｂは、被移動流体Ｆ１が基体１０ａのＸ軸方向略中央部に存在する場合（即ち、被移動流体移動デバイス１０が初期状態にあるとき）、非導通状態となるように配設されている。また、電極２１ａ及び電極２１ｂは、被移動流体Ｆ１がＸ軸正側に移動せしめられたとき、被移動流体Ｆ１を介して導通状態となるように配設されている。
【００４４】
同様に、電極２２ａと電極２２ｂは、被移動流体Ｆ１が基体１０ａのＸ軸方向略中央部に存在する場合、非導通状態となるように配設されている。また、電極２２ａ及び電極２２ｂは、被移動流体Ｆ１がＸ軸負側に移動せしめられたとき、被移動流体Ｆ１を介して導通状態となるように配設されている。
【００４５】
第１ポンプ連通部１４は、第１流路接続部１４ａと第１ポンプ接続部１４ｂとを形成する部分である。第１ポンプ連通部１４は、セラミックシート１０ａ２内において第１流路接続部１４ａと第１ポンプ接続部１４ｂを構成するために設けられたスリットの側壁、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される空間、並びにセラミックシート１０ａ３に設けられた円柱状の貫通孔により画定される空間である。
【００４６】
第１流路接続部１４ａは、その一方の端部が流路１３ａに接続されていて、流路１３ａに第１開口１４ａ１を形成している。第１ポンプ接続部１４ｂは、第１流路接続部１４ａの他方の端部と第１ポンプ室１１ａとを連通している。第１流路接続部１４ａと第１ポンプ接続部１４ｂには作動流体Ｆ２が収容されている。
【００４７】
第１開口１４ａ１は、正面視において（Ｙ軸方向から見て）流路１３ａの流線方向（Ｘ軸方向）に沿う辺と同流線方向に直交する方向（この場合、Ｚ軸方向）に沿う辺とからなる略正方形状を有している。この第１開口１４ａ１の流路１３ａの流線方向に直交するＺ軸方向に沿う辺の長さは、流路１３ａのＺ軸方向において対向する壁面間距離と実質的に等しい（略等しい）。また、第１開口１４ａ１の流路１３ａの流線方向に沿う辺の長さは、同第１開口１４ａ１の流路１３ａの流線方向に直交する方向に沿う辺の長さと略等しい。
【００４８】
また、第１流路接続部１４ａは、平面視で、第１開口１４ａ１（第１流路接続部１４ａの一方の端部）から流路１３ａの流線方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（この場合、Ｙ軸方向）に延びている。第１流路接続部１４ａは、平面視で第１ポンプ１１と流路１３ａとの間に他方の端部を有している。第１流路接続部１４ａは、同第１流路接続部１４ａを同第１流路接続部１４ａの流線方向（Ｙ軸方向）と直交する平面（Ｘ−Ｚ平面）で切断した断面（以下、この断面を、単に「第１流路接続部１４ａの断面」と云うことがある。）が、前記第１開口１４ａ１と同一の略正方形状となっている。
【００４９】
第１ポンプ接続部１４ｂは、平面視で第１流路接続部１４ａの他方の端部の位置から第１ポンプ室１１ａの直下までＹ軸方向に延びている。第１ポンプ接続部１４ｂは、同第１ポンプ接続部１４ｂを第１流路接続部１４ａの流線方向（Ｙ軸方向）と直交する平面（Ｘ−Ｚ平面）で切断した断面（以下、この断面を、単に「第１ポンプ接続部１４ｂの断面」と云うことがある。）が、Ｚ軸方向に沿う辺及びＸ軸方向に沿う辺からなる長方形状となっている。
【００５０】
第１ポンプ接続部１４ｂのＹ軸正方向の端部は、平面視で第１ポンプ室１１ａと同心で同第１ポンプ室１１ａの半径よりも僅かに小さい半径を有する円弧形（半円形）となっている。第１ポンプ接続部１４ｂは、第１ポンプ室１１ａの下方において、Ｚ軸方向に延びる中心軸を有する前記セラミックシート１０ａ３の円柱状貫通孔を介して第１ポンプ室１１ａに接続されている。
【００５１】
第２ポンプ連通部１５は第２流路接続部１５ａと第２ポンプ接続部１５ｂとを形成する部分である。第２ポンプ連通部１５は、セラミックシート１０ａ２内において第２流路接続部１５ａと第２ポンプ接続部１５ｂを構成するために設けられたスリットの側壁、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される空間、並びにセラミックシート１０ａ３に設けられた円柱状の貫通孔により画定される空間である。
【００５２】
第２流路接続部１５ａは、その一方の端部が流路１３ａに接続されていて、流路１３ａに第２開口１５ａ１を形成している。第２ポンプ接続部１５ｂは、第２流路接続部１５ａの他方の端部と第２ポンプ室１２ａとを連通している。第２流路接続部１５ａと第１ポンプ接続部１５ｂには作動流体Ｆ２が収容されている。第２流路接続部１５ａは、第１流路接続部１４ａと同一構造を有している。
【００５３】
第２ポンプ接続部１５ｂは、第１ポンプ接続部１４ｂと同一構造を有している。また、第２ポンプ接続部１５ｂと第２流路接続部１５ａとの関係は、第１ポンプ接続部１４ｂと第１流路接続部１４ａとの関係と同一である。更に、第２ポンプ接続部１５ｂと第２ポンプ室１２ａとの関係は、第１ポンプ接続部１４ｂと第１ポンプ室１１ａとの関係と同一である。
【００５４】
電気制御装置２０は、第１ポンプ１１のアクチュエータ１１ｂの電極間に電気的に接続されていて、同アクチュエータ１１ｂの電極間に駆動電圧（第１ポンプ駆動電圧）Ｖ１を付与するとともに、第２ポンプ１２のアクチュエータ１２ｂの電極間に電気的に接続されていて、同アクチュエータ１２ｂの電極間に駆動電圧（第２ポンプ駆動電圧）Ｖ２を付与するようになっている。
【００５５】
次に、上記のように構成された被移動流体移動デバイス１０の作動について図３及び図４を参照しながら説明する。図３の（Ａ）及び図３の（Ｂ）は、被移動流体移動デバイス１０の収容体の様子を概念的に示した図である。図３の（Ａ）は初期状態を示し、図３の（Ｂ）は作動状態を示している。図４は、上から順に、第１ポンプ室１１ａの容積、第１ポンプ１１のアクチュエータ１１ｂの電極間に付与される駆動電圧Ｖ１、被移動流体Ｆ１の流路１３ａ内における位置、第２ポンプ１２のアクチュエータ１２ｂの電極間に付与される駆動電圧Ｖ２及び第２ポンプ室１２ａの容積を示すタイムチャートである。
【００５６】
先ず、被移動流体移動デバイス１０の作動の概略について説明する。図３の（Ａ）に示したように、第１ポンプ１１のアクチュエータ１１ｂの電極間に駆動電圧Ｖ１を与えず、且つ、第２ポンプ１２のアクチュエータ１２ｂの電極間に駆動電圧Ｖ２を与えていない初期状態においては、被移動流体Ｆ１は流路のＸ軸方向略中央の位置（（以下、「初期位置」とも称呼する。）において一つの塊として存在している。
【００５７】
即ち、被移動流体Ｆ１の流路に対する濡れ性が作動流体Ｆ２の流路に対する濡れ性よりも非良好であるから、被移動流体Ｆ１は表面積を最小とするように密閉された流路１３ａ内において流体の塊となって存在する。このとき、被移動流体Ｆ１は流路１３ａの壁面に実質的に接触し、流路１３ａをＸ軸正方向側の空間とＸ軸負方向側の空間との２つの空間に分離する。作動流体Ｆ２は、流路の被移動流体Ｆ１が存在していない部分を満たしている。図１、図２及び図３の（Ａ）から理解されるように、被移動流体移動デバイス１０が前記初期状態にあるとき、被移動流体Ｆ１は第１開口１４ａ１と第２開口１５ａ１までの間の流路１３ａ内に存在するとともに、流路１３ａ内の第２開口１５ａ１に対向する位置に作動流体Ｆ２が存在するように構成されている。
【００５８】
これに対し、図３（Ｂ）に示したように、第１ポンプ１１のアクチュエータ１１ｂの電極間に圧電膜の分極方向と同じ極性の電界を付与する絶対値の大きな正の駆動電圧Ｖ１を与えると、アクチュエータ１１ｂがセラミックダイヤフラム１１ａ２を下方に直ちに屈曲変位させる。これにより、従って、第１ポンプ室１１ａの容積は減少し、第１ポンプ１１は非圧縮性流体である作動流体Ｆ２を第１ポンプ連通部１４（第１開口１４ａ１）を介して流路１３ａ内に吐出する。
【００５９】
また、このとき、第２ポンプ１２のアクチュエータ１２ｂの電極間に圧電膜の分極方向と反対の極性の電界を付与する絶対値の大きな負の駆動電圧Ｖ２を与えると、アクチュエータ１２ｂがセラミックダイヤフラム１２ａ２を上方に直ちに屈曲変位させる。これにより、従って、第２ポンプ室１２ａの容積は増大し、第２ポンプ１２は作動流体Ｆ２を第２ポンプ連通部１５（第２開口１５ａ１）を介して流路１３ａから吸引する。この結果、被移動流体Ｆ１はＸ軸負方向に移動し、電極２２ａと電極２２ｂとを導通させる。
【００６０】
この状態（図３の（Ｂ）に示した状態）から初期状態に戻すには、駆動電圧Ｖ１及び駆動電圧Ｖ２を共に０（Ｖ）とする（消滅させる）。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は初期状態に向けて増大するので、第１ポンプ１１は作動流体Ｆ２を流路１３ａから吸引する。また、第２ポンプ室１２ａの容積は初期状態に向けて減少するので、第２ポンプ１２は作動流体Ｆ２を流路１３ａに吐出する。この結果、被移動流体Ｆ１はＸ軸正方向に移動し、電極２２ａと電極２２ｂとを非導通にする。
【００６１】
また、被移動流体Ｆ１をＸ軸正方向に移動させて電極２１ａと電極２１ｂとを被移動流体Ｆ１により導通状態とするには、第１ポンプ１１のアクチュエータ１１ｂの電極間に圧電膜の分極方向と反対の極性の電界を付与する絶対値の大きな負の駆動電圧Ｖ１を与え、第２ポンプ１２のアクチュエータ１２ｂの電極間に圧電膜の分極方向と同一の極性の電界を付与する絶対値の大きな正の駆動電圧Ｖ２を与える。以上が、被移動流体移動デバイス１０の作動の概略である。
【００６２】
次に、被移動流体移動デバイス１０の実際の作動について説明する。被移動流体移動デバイス１０は、流路１３ａ内の圧力を収容体の外部の圧力よりも常に上昇させた状態にて被移動流体Ｆ１を移動させる。
【００６３】
即ち、図４の時刻ｔ０〜ｔ１に示したように、被移動流体移動デバイス１０が初期状態（「オフ」状態）にあるとき、電気制御装置２０は第１ポンプ駆動電圧Ｖ１及び第２ポンプ駆動電圧Ｖ２の何れも０（Ｖ）に維持している。このとき、第１ポンプ室１１ａの容積及び第２ポンプ室１２ａの容積は、それぞれ初期容積C0である。
【００６４】
そして、時刻ｔ１にて電気制御装置２０の図示しないスイッチが投入されると、電気制御装置２０は第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を絶対値Vstの正の電圧に設定する。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は時刻ｔ１〜ｔ２において初期容積C0から微小容積ΔCだけ減少し、時刻ｔ２にてスタンバイ容積Cstとなる。このときの第１ポンプ室１１ａの容積の変化速度（の絶対値）＝ΔC/(t2-t1)を、便宜上、第１の速度と称呼する。
【００６５】
この結果、微小容積ΔCに応じた作動流体Ｆ２が第１ポンプ１１から第１開口１４ａ１を介して流路１３ａ内に穏やかに吐出される。この場合、流路１３ａ内に吐出された作動流体Ｆ２は、第１の速度が十分に小さいので被移動流体Ｆ１と流路１３ａ（流路１３ａの角部）との間に形成されている微小な隙間を通過するとともに、流路１３ａの圧力上昇吸収部（がたつき）を消滅させるために過不足なく使用される。従って、被移動流体Ｆ１は初期位置に停止した状態を維持する。かかる状態を、スタンバイ状態と呼ぶ。
【００６６】
次に、時刻ｔ３にて被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動する必要が生じると、電気制御装置２０は、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を絶対値Vdrの正の電圧に設定する。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は時刻ｔ３〜ｔ４において更に容積Cdrだけ減少し、時刻ｔ４にて容積Cminとなる。このときの第１ポンプ室１１ａの容積の変化速度（の絶対値）＝Cdr/(t4-t3)を、便宜上、第２の速度と称呼する。第２の速度は、第１の速度よりも十分に大きくなるように選択されている。
【００６７】
また、電気制御装置２０は、時刻ｔ３にて第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を絶対値Vdrの負の電圧に設定する。これにより、第２ポンプ室１２ａの容積は時刻ｔ３〜ｔ４において初期容積C0から容積Cdrだけ増大し、時刻ｔ４にて容積Cmaxとなる。このときの第２ポンプ室１２ａの容積の変化速度（の絶対値）＝Cdr/(t4-t3)を、便宜上、第３の速度と称呼する。本例では、第３の速度は上記第２の速度と略等しく、流路１３ａ内の圧力が収容体の外部の圧力よりも高い圧力に維持されながら作動流体Ｆ２が流路１３ａから第２開口１５ａ１を介して第２ポンプ室１２ａに吸引されるように選択されている。
【００６８】
この結果、容積Cdr分の作動流体Ｆ２が第１ポンプ室１１ａから第１開口１４ａ１を介して流路１３ａ内に急激に吐出されるとともに、容積Cdr分の作動流体Ｆ２が流路１３ａから第２開口１５ａ１を介して第２ポンプ室１２ａへと急激に吸引される。
【００６９】
この場合、流路１３ａ内に吐出された作動流体Ｆ２は、第２の速度が第１の速度よりも十分に大きいので被移動流体Ｆ１と流路１３ａ（流路１３ａの角部）との間に形成されている微小な隙間を殆ど通過しない。その結果、第１ポンプ１１は、急激に吐出された作動流体Ｆ２を介して、被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動させる力（押圧力）を被移動流体Ｆ１に付与する。
【００７０】
また、作動流体Ｆ２が流路１３ａから第２ポンプ１２へと吸引されるから、この吸引力も被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動させる力として被移動流体Ｆ１に直接作用する。更に、時刻ｔ３〜ｔ４においては（実際には時刻ｔ２にて）、流路１３ａの圧力上昇吸収部（がたつき）は消滅している。従って、被移動流体Ｆ１は時刻ｔ３の直後からＸ軸負方向に直ちに移動を開始する。
【００７１】
次に、時刻ｔ５にて被移動流体Ｆ１を初期位置に向けてＸ軸正方向に移動させる必要が生じると、電気制御装置２０は、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を絶対値Vstの正の電圧に設定する。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は時刻ｔ５〜ｔ６において容積Cdrだけ増大し、時刻ｔ６にてスタンバイ容積Cstとなる。このときの第１ポンプ室１１ａの容積の変化速度（の絶対値）は上記第２の速度である。
【００７２】
また、電気制御装置２０は、時刻ｔ５にて第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を「０」（Ｖ）に設定する。これにより、第２ポンプ室１２ａの容積は時刻ｔ５〜ｔ６において容積Cmaxから容積Cdrだけ減少し、時刻ｔ６にて初期容積C0となる。このときの第２ポンプ室１２ａの容積の変化速度（の絶対値）は上記第３の速度（この場合、第２の速度）であり、流路１３ａ内の圧力が収容体の外部の圧力よりも高い圧力に維持されながら作動流体Ｆ２が吸引及び吐出されるように選択されている。
【００７３】
この結果、容積Cdr分の作動流体Ｆ２が流路１３ａから第１ポンプ室１１ａへと急激に吸引されるとともに、容積Cdr分の作動流体Ｆ２が第２ポンプ室１２ａから流路１３ａへと急激に吐出される。この場合、時刻ｔ３〜ｔ４と同様に、第２ポンプ１２は、急激に吐出された作動流体Ｆ２を介して、被移動流体Ｆ１をＸ軸正方向へ移動させる力（押圧力）を被移動流体Ｆ１に付与する。また、作動流体Ｆ２が流路１３ａから第１ポンプ室１１ａへと吸引されるから、この吸引力も被移動流体Ｆ１をＸ軸正方向へ移動させる力として被移動流体Ｆ１に作用する。更に、時刻ｔ５〜ｔ６においても、流路１３ａの圧力上昇吸収部は消滅している。従って、被移動流体Ｆ１は時刻ｔ５の直後からＸ軸正方向に直ちに移動を開始し、時刻ｔ６にて初期位置に復帰する。
【００７４】
その後、図４に示した例において、被移動流体移動デバイス１０は、時刻ｔ７〜ｔ８及び時刻ｔ９〜ｔ１０にて、それぞれ時刻ｔ３〜ｔ４及び時刻ｔ５〜ｔ６と同一の作動を行う。
【００７５】
そして、時刻ｔ１１にて電気制御装置２０の図示しないスイッチが遮断されると、電気制御装置２０は第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を０（Ｖ）に設定する。その結果、第１ポンプ室１１ａの容積は時刻ｔ１１〜ｔ１２において、スタンバイ容積Cstから微小容積ΔCだけ増大し、時刻ｔ１２にて初期容積C0となる。このときの第１ポンプ室１１ａの容積の変化速度は第１の速度である。従って、この場合、被移動流体Ｆ１は移動しない。以上により、被移動流体移動デバイスは初期状態に復帰する。
【００７６】
このように、被移動流体移動デバイス１０によれば、被移動流体Ｆ１を移動させるための第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２の駆動に先立ち、第１ポンプ１１を緩やかに駆動することにより（容積変化速度が第１の速度となるように駆動することにより）、流路１３ａ内に作動流体Ｆ２を緩やかに吐出し、これにより、流路１３ａに不可避的に存在する流路１３ａ内の圧力上昇を吸収する部分を消滅させ、被移動流体移動デバイス１０の状態をスタンバイ状態とする。
【００７７】
従って、第１ポンプ室１１ａの容積が第１の速度よりも大きな第２の速度で減少されると、流路１３ａ内に作動流体Ｆ２が急激に吐出され、流路１３ａ内における被移動流体Ｆ１の第１開口１４ａ１側の作動流体Ｆ２の圧力は直ちに上昇して被移動流体Ｆ１を直ちに移動させる。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
【００７８】
また、第１ポンプ室１１ａの容積が第２の速度で減少されるとき、第２ポンプ室１２ａの容積は第２の速度と等しい第３の速度で増大される。従って、第２ポンプ１２による作動流体Ｆ２の吸引力は、作動流体Ｆ２を介して被移動流体Ｆ１に直ちに作用し、被移動流体Ｆ１は直ちに移動する。換言すると、被移動流体Ｆ１に対して第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２による差圧が直ちに作用するので、被移動流体Ｆ１は直ちに移動する。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
【００７９】
ここで、本発明を採用していない被移動流体移動デバイス（以下、「比較例」と称呼する。）の作動について、図５を参照しながら説明する。比較例の電気制御装置は、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１及び第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を同時に０（Ｖ）から変化させるようになっている。
【００８０】
例えば、時刻ｔ０において、電気制御装置は第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を０（Ｖ）から＋Vdr（Ｖ）へと変化させ、第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を０（Ｖ）から−Vdr（Ｖ）へと変化させる。この結果、時刻ｔ０〜ｔ１において、第１ポンプ室１１ａの容積は初期容積C0からC1へと容積Cdrだけ減少し、第２ポンプ室１２ａの容積は初期容積C0からC2へと容積Cdrだけ増大する。
【００８１】
しかしながら、時刻ｔ０直後において、第１ポンプ室１１ａから流路１３ａに吐出される作動流体Ｆ２は、流路１３ａの圧力上昇吸収部（がたつき）により吸収されるので、被移動流体Ｆ１を移動させることができない。この結果、被移動流体Ｆ１は、時刻ｔ０から暫くの間、初期位置に留まることになる。即ち、被移動流体移動デバイスの応答性は良好でない。
【００８２】
さらに、被移動流体Ｆ１の位置は、時刻ｔ１の直後においてオーバーシュートし、その後、安定するまでに時間を要する。この意味においても、被移動流体移動デバイスの応答性は良好でない。このような状況は、例えば、時刻ｔ２〜ｔ３のように、、電気制御装置が第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を＋Vdr（Ｖ）から０（Ｖ）へと変化させ、第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を−Vdr（Ｖ）から０（Ｖ）へと変化させる場合にも生じる。
【００８３】
このように、本発明を採用していない比較例と較べ、本発明による被移動流体移動デバイスの第１実施形態（後述するように、他の実施形態も含む。）は、極めて応答性が良好であり、且つ、被移動流体Ｆ１の位置制御を確実に行うことができるデバイスとなっていることが理解される。
（第２実施形態）
次に、本発明による被移動流体移動デバイス１０の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、電気制御装置２０が発生する第１ポンプ駆動電圧Ｖ１及び第２ポンプ駆動電圧Ｖ２が第１実施形態のそれらと相違している点のみにおいて第１実施形態と異なる。従って、以下、図６のタイムチャートを参照しながら、係る相違点を中心として説明する。
【００８４】
第２実施形態の被移動流体移動デバイス１０も、第１実施形態と同様、流路１３ａ内の圧力を収容体の外部の圧力よりも常に上昇させた状態を維持し、その状態において被移動流体の移動を行う。但し、第１ポンプ１１の代わりに第２ポンプ１２を使用して、流路１３ａ内の圧力を収容体の外部の圧力よりも常に上昇させる。
【００８５】
具体的に述べると、図６の時刻ｔ０〜ｔ１に示したように、被移動流体移動デバイス１０が初期状態（「オフ」状態）にあるとき、電気制御装置２０は第１ポンプ駆動電圧Ｖ１及び第２ポンプ駆動電圧Ｖ２の何れをも０（Ｖ）に維持している。なお、第１実施形態と同様、第２実施形態の被移動流体移動デバイス１０が初期状態にあるとき、被移動流体Ｆ１は第１開口１４ａ１と第２開口１５ａ１までの間の流路１３ａ内に存在するとともに、流路１３ａ内の第２開口１５ａ１に対向する位置には作動流体Ｆ２が存在している。。
【００８６】
そして、時刻ｔ１にて電気制御装置２０の図示しないスイッチが投入されると、電気制御装置２０は第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を絶対値Vstの正の電圧に設定する。これにより、第２ポンプ室１２ａの容積は時刻ｔ１〜ｔ２において初期容積C0から微小容積ΔCだけ減少し、時刻ｔ２にてスタンバイ容積Cstとなる。このときの第２ポンプ室１２ａの容積の変化速度（の絶対値）＝ΔC/(t2-t1)を、便宜上、第１の速度と称呼する。
【００８７】
この結果、微小容積ΔCに応じた作動流体Ｆ２が第２ポンプ１２から流路１３ａ内に緩やかに吐出される。この場合、流路１３ａ内に吐出された作動流体Ｆ２は、第１の速度が十分に小さいので被移動流体Ｆ１と流路１３ａ（流路１３ａの角部）との間に形成されている微小な隙間を通過するとともに、流路１３ａの圧力上昇吸収部（がたつき）を消滅させるために過不足なく使用される。従って、被移動流体Ｆ１は初期位置に停止した状態を維持する。かかる状態をスタンバイ状態と呼ぶ。
【００８８】
次に、時刻ｔ３にて被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動する必要が生じると、電気制御装置２０は、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を絶対値Vstと絶対値Vdrの和（Vst+Vdr)の正の電圧に設定する。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は時刻ｔ３〜ｔ４において容積Cdqだけ減少し、時刻ｔ４にて容積C3となる。このときの第１ポンプ室１１ａの容積の変化速度（の絶対値）＝Cdq/(t4-t3)を、便宜上、第２の速度と称呼する。第２の速度は、第１の速度よりも十分に大きくなるように選択されている。
【００８９】
また、電気制御装置２０は、時刻ｔ３にて第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を値Vst+Vdrだけ減少させ、絶対値Vdrの負の電圧に設定する。これにより、第２ポンプ室１２ａの容積は時刻ｔ３〜ｔ４においてスタンバイ容積Cstから容積Cdqだけ増大し、時刻ｔ４にて容積C4となる。このときの第２ポンプ室１２ａの容積の変化速度（の絶対値）＝Cdq/(t4-t3)を、便宜上、第３の速度と称呼する。本例でも、第３の速度は上記第２の速度と略等しく、流路１３ａ内の圧力が収容体の外部の圧力よりも高い圧力に維持されながら作動流体Ｆ２が流路１３ａから第２開口１５ａ１を介して第２ポンプ室１２ａに吸引されるように選択されている。
【００９０】
この結果、容積Cdqに応じた作動流体Ｆ２が第１ポンプ１１から流路１３ａ内に急激に吐出されるとともに、容積Cdqに応じた作動流体Ｆ２が流路１３ａから第２ポンプ１２へと急激に吸引される。
【００９１】
この場合、流路１３ａ内に吐出された作動流体Ｆ２は、第２の速度が第１の速度よりも十分に大きいので被移動流体Ｆ１と流路１３ａ（流路１３ａの角部）との間に形成されている微小な隙間を殆ど通過しない。その結果、第１ポンプ１１は、急激に吐出された作動流体Ｆ２を介して、被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動させる力（押圧力）を被移動流体Ｆ１に付与する。
【００９２】
また、作動流体Ｆ２が流路１３ａから第２ポンプ１２へと吸引されるから、この吸引力も被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動させる力として被移動流体Ｆ１に直接作用する。更に、時刻ｔ３〜ｔ４においては（実際には時刻ｔ２にて）、流路１３ａの圧力上昇吸収部（がたつき）は消滅している。従って、被移動流体Ｆ１は時刻ｔ３の直後からＸ軸負方向に直ちに移動を開始する。
【００９３】
次に、時刻ｔ５にて被移動流体Ｆ１を初期位置に向けてＸ軸正方向に移動させる必要が生じると、電気制御装置２０は、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を０（Ｖ）に設定する。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は時刻ｔ５〜ｔ６において容積Cdqだけ増大し、時刻ｔ６にて初期容積C0となる。このときの第１ポンプ室１１ａの容積の変化速度（の絶対値）は上記第２の速度である。
【００９４】
また、電気制御装置２０は、時刻ｔ５にて第２ポンプ駆動電圧Ｖ２をVst（Ｖ）に設定する。これにより、第２ポンプ室１２ａの容積は時刻ｔ５〜ｔ６において容積C4から容積Cdqだけ減少し、時刻ｔ６にてスタンバイ容積Cstとなる。このときの第２ポンプ室１２ａの容積の変化速度（の絶対値）は上記第３の速度（この場合、第２の速度）であり、流路１３ａ内の圧力が収容体の外部の圧力よりも高い圧力に維持されながら作動流体Ｆ２が吸引及び吐出されるように選択されている。
【００９５】
この結果、容積Cdqに応じた作動流体Ｆ２が、流路１３ａから第１ポンプ室１１ａへと急激に吸引されるとともに、第２ポンプ室１２ａから流路１３ａへと急激に吐出される。この場合、時刻ｔ３〜ｔ４と同様に、第２ポンプ１２は、急激に吐出された作動流体Ｆ２を介して、被移動流体Ｆ１をＸ軸正方向へ移動させる力（押圧力）を被移動流体Ｆ１に付与する。また、作動流体Ｆ２が流路１３ａから第１ポンプ室１１ａへと吸引されるから、この吸引力も被移動流体Ｆ１をＸ軸正方向へ移動させる力として被移動流体Ｆ１に作用する。更に、時刻ｔ５〜ｔ６においても、流路１３ａの圧力上昇吸収部は消滅している。従って、被移動流体Ｆ１は時刻ｔ５の直後からＸ軸正方向に直ちに移動を開始し、時刻ｔ６にて初期位置に復帰する。
【００９６】
その後、図６に示した例において、被移動流体移動デバイス１０は、時刻ｔ７〜ｔ８及び時刻ｔ９〜ｔ１０にて、それぞれ時刻ｔ３〜ｔ４及び時刻ｔ５〜ｔ６と同一の作動を行う。
【００９７】
そして、時刻ｔ１１にて電気制御装置２０の図示しないスイッチが遮断されると、電気制御装置２０は第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を０（Ｖ）に設定する。その結果、第２ポンプ室１２ａの容積は時刻ｔ１１〜ｔ１２において、スタンバイ容積Cstから微小容積ΔCだけ増大し、時刻ｔ１２にて初期容積C0となる。このときの第２ポンプ室１２ａの容積の変化速度は第１の速度である。従って、この場合、被移動流体Ｆ１は移動しない。
【００９８】
このように、第２実施形態の被移動流体移動デバイス１０によれば、被移動流体Ｆ１を移動させるための第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２の駆動に先立ち、第２ポンプ１２を緩やかに駆動することにより（容積変化速度が第１の速度となるように駆動することにより）、流路１３ａ内に作動流体Ｆ２を緩やかに吐出し、これにより、流路１３ａに不可避的に存在する流路１３ａ内の圧力上昇を吸収する部分を消滅させ、被移動流体移動デバイス１０をスタンバイ状態とする。
【００９９】
従って、第１ポンプ室１１ａの容積が第１の速度よりも大きな第２の速度で減少されると、流路１３ａ内に作動流体Ｆ２が急激に吐出され、流路１３ａ内における被移動流体Ｆ１の第１開口１４ａ１側の作動流体Ｆ２の圧力は直ちに上昇して被移動流体Ｆ１を直ちに移動させる。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
【０１００】
また、第１ポンプ室１１ａの容積が第２の速度で減少されるとき、第２ポンプ室１２ａの容積は第２の速度と等しい第３の速度で増大される。従って、第２ポンプ１２による作動流体Ｆ２の吸引力は、作動流体Ｆ２を介して被移動流体Ｆ１に直ちに作用し、被移動流体Ｆ１は直ちに移動する。換言すると、被移動流体Ｆ１に対して第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２による差圧が直ちに作用するので、被移動流体Ｆ１は直ちに移動する。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
（第３実施形態）
次に、本発明による被移動流体移動デバイスの第３実施形態について説明する。第３実施形態の被移動流体移動デバイス３０は、概念図である図７に示したように、第１ポンプ３１、第２ポンプ３２及び第３ポンプ３３を備えている。第１乃至第３ポンプ３１〜３３は、作動流体Ｆ２をそれぞれ収容していて、第１実施形態の流路１３ａと同一形状であって基体３０ａ内に収容された流路１３ｂにそれぞれ第１開口〜第３開口を介して接続されている。
【０１０１】
流路１３ｂは、流路１３ａと同様、被移動流体Ｆ１と作動流体Ｆ２とを収容している。また、流路１３ｂには、互いに電気的に絶縁された２個の電極３４ａ及び電極３４ｂが配設されている。電極３４ａ及び電極３４ｂは、第１開口よりもＸ軸負側の位置において、流路１３ｂを挟んで対向するように同流路１３ｂに露呈している。
【０１０２】
第１乃至第３ポンプ３１〜３３の図示しないそれぞれのアクチュエータは、図示しない電気制御装置に電気的にそれぞれ接続され、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１、第２ポンプ駆動電圧Ｖ２及び第３ポンプ駆動電圧Ｖ３がそれぞれ付与されるようになっている。
【０１０３】
第１ポンプ３１は、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１が与えられていないとき（第１ポンプ駆動電圧Ｖ１が０（Ｖ）であるとき）のポンプ室（第１ポンプ室）の容積を初期容積と定義するとき、第１ポンプ室の容積が初期容積よりも増大したり減少したりすることができる加減圧可能なポンプである。第３ポンプ３３も、第１ポンプ３１と同様に、第３ポンプ室の容積が初期容積よりも増大したり減少したりすることができる加減圧可能なポンプである。これに対し、第２ポンプ３２は、そのポンプ室の容積が初期容積よりも小さい容積範囲で増減可能であるが、初期容積よりも大きくならないような構造（加圧専用ポンプ）である。なお、第２ポンプ３２も、第１ポンプ３１及び第３ポンプ３３と同様な加減圧可能なポンプであってもよい。
【０１０４】
被移動流体移動デバイス１０が初期状態にあるとき、被移動流体Ｆ１は第１ポンプ３１の第１開口と第３ポンプの第３開口までの間の流路１３ａ内に存在するとともに、流路１３ａ内であって第２ポンプの第２開口及び第３ポンプの第３開口に対向する位置には作動流体Ｆ２が存在するように構成されている。また、被移動流体Ｆ１は、被移動流体移動デバイス１０が初期状態にあるとき、一対の電極３４ａ,３４ｂよりもＸ軸正方向側に位置するように調整されている。
【０１０５】
次に、この被移動流体移動デバイス３０の作動について、図８のタイムチャートを参照しながら説明する。この被移動流体移動デバイス３０も、第１及び第２実施形態と同様、流路１３ｂ内の圧力を収容体の外部の圧力よりも常に上昇させた状態を維持しながら、被移動流体の移動を行うようになっている。但し、第２ポンプ３２を、流路１３ｂ内の圧力を収容体の外部の圧力よりも常に上昇させるための専用のポンプとして使用する。
【０１０６】
具体的に述べると、図８の時刻ｔ０〜ｔ１に示したように、被移動流体移動デバイス３０が初期状態（「オフ」状態）にあるとき、電気制御装置は第１〜第３ポンプ駆動電圧Ｖ１〜Ｖ３の総べてを０（Ｖ）に維持している。
【０１０７】
そして、時刻ｔ１にて電気制御装置の図示しないスイッチが投入されると、電気制御装置は第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を絶対値Vstの正の電圧に設定する。これにより、第２ポンプ３２のポンプ室容積は時刻ｔ１の直後において初期容積から微小容積ΔCだけ緩やかな第１速度で減少し、時刻ｔ２よりも前の時点にてスタンバイ容積Cstとなる。
【０１０８】
この結果、微小容積ΔCに応じた作動流体Ｆ２が第２ポンプ３２から流路１３ｂ内に緩やかに吐出される。この場合、流路１３ｂ内に吐出された作動流体Ｆ２は、第１の速度が十分に小さいので被移動流体Ｆ１と流路１３ｂ（流路１３ｂの角部）との間に形成されている微小な隙間を通過するとともに、流路１３ｂの圧力上昇吸収部（がたつき）を消滅させるために過不足なく使用される。従って、被移動流体Ｆ１は初期位置に停止した状態を維持する。かかる状態をスタンバイ状態と呼ぶ。
【０１０９】
次に、時刻ｔ２にて被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動する必要が生じると、電気制御装置は、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を絶対値Vdrの正の電圧に設定する。これにより、第１ポンプ３１の容積は時刻ｔ２直後において第１の速度よりも大きい第２の速度で容積Cdrだけ減少する。
【０１１０】
また、電気制御装置２０は、時刻ｔ２にて第３ポンプ駆動電圧Ｖ３を絶対値Vdrの負の電圧に設定する。これにより、第３ポンプ３３の容積は時刻ｔ２直後において第１の速度よりも大きい第３の速度（第２の速度と等しい速度）で容積Cdrだけ増大する。
【０１１１】
この結果、容積Cdr分の作動流体Ｆ２が第１ポンプ３１から流路１３ｂ内に急激に吐出されるとともに、容積Cdr分の作動流体Ｆ２が流路１３ｂから第３ポンプ３３へと急激に吸引される。この場合、流路１３ｂ内に第１ポンプ３１から吐出された作動流体Ｆ２は、第２の速度が第１の速度よりも十分に大きいので被移動流体Ｆ１と流路１３ａ（流路１３ａの角部）との間に形成されている微小な隙間を殆ど通過しない。その結果、第１ポンプ３１は、急激に吐出された作動流体Ｆ２を介して、被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動させる力（押圧力）を被移動流体Ｆ１に付与する。
【０１１２】
また、作動流体Ｆ２が流路１３ｂから第３ポンプ３３へと吸引されるから、この吸引力も被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動させる力として被移動流体Ｆ１に直接作用する。更に、時刻ｔ２においては、流路１３ｂの圧力上昇吸収部（がたつき）は消滅している。従って、被移動流体Ｆ１は時刻ｔ２の直後からＸ軸負方向に直ちに移動を開始し、その後、電極３４ａと電極３４ｂとを導通状態とする。
【０１１３】
次に、時刻ｔ３にて被移動流体Ｆ１を初期位置に向けてＸ軸正方向に移動させる必要が生じると、電気制御装置は、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１及び第３ポンプ駆動電圧Ｖ３を共に０（Ｖ）に設定する。但し、電気制御装置は第２ポンプ駆動電圧Ｖ２をVst（Ｖ）に維持する。これにより、第１ポンプ３１の容積は時刻ｔ３直後において第２の速度で容積Cdrだけ増大し、第３ポンプ３３の容積は時刻ｔ３直後において第３の速度（この例では、第２の速度と等しい）で容積Cdrだけ減少する。
【０１１４】
この結果、容積Cdrに応じた作動流体Ｆ２が流路１３ｂから第１ポンプ３１へと急激に吸引されるとともに、容積Cdr分の作動流体Ｆ２が第３ポンプ３３から流路１３ｂへと急激に吐出される。
【０１１５】
この場合、流路１３ｂ内に第３ポンプ３３から急激に吐出された作動流体Ｆ２は、第３の速度が第１の速度よりも十分に大きいので被移動流体Ｆ１と流路１３ａ（流路１３ａの角部）との間に形成されている微小な隙間を殆ど通過しない。その結果、第３ポンプ３３は、急激に吐出された作動流体Ｆ２を介して、被移動流体Ｆ１をＸ軸正方向へ移動させる力（押圧力）を被移動流体Ｆ１に付与する。
【０１１６】
また、作動流体Ｆ２が流路１３ｂから第１ポンプ３１へと急激に吸引されるから、この吸引力も被移動流体Ｆ１をＸ軸正方向へ移動させる力として被移動流体Ｆ１に直接作用する。更に、時刻ｔ３においても、時刻ｔ１直後における第２ポンプ３２から作動流体の緩やかな吐出により、流路１３ｂの圧力上昇吸収部（がたつき）は消滅している。従って、被移動流体Ｆ１は時刻ｔ３の直後からＸ軸正方向に直ちに移動を開始し、その後、電極３４ａと電極３４ｂとを非導通状態とする。
【０１１７】
その後、図８に示した例において、被移動流体移動デバイス３０は、時刻ｔ４及びｔ５にて、それぞれ時刻ｔ２及び時刻ｔ３と同一の作動を行う。そして、時刻ｔ６にて電気制御装置の図示しないスイッチが遮断されると、電気制御装置は第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を０（Ｖ）に設定する。その結果、第２ポンプ３２のポンプ室容積は時刻ｔ６直後において、第１速度でスタンバイ容積Cstから微小容積ΔCだけ増大し初期容積C0となる。このときの第２ポンプ３２の容積の変化速度は第１の速度である。従って、この場合、被移動流体Ｆ１は移動しない。
【０１１８】
このように、第３実施形態の被移動流体移動デバイス３０によれば、被移動流体Ｆ１を移動させるための第１ポンプ３１及び第３ポンプ３３の駆動に先立ち、第２ポンプ３２を緩やかに（第２ポンプ室の容積が第１の速度で減少するように）駆動し、これにより、流路１３ｂに不可避的に存在する流路１３ｂ内の圧力上昇を吸収する部分を消滅させ、被移動流体移動デバイス３０をスタンバイ状態とする。
【０１１９】
従って、第１ポンプ３１の容積が第１の速度よりも大きな第２の速度で減少されるとともに第３ポンプ３３の容積が第１の速度よりも大きな第３の速度で増大されると、被移動流体Ｆ１は直ちにＸ軸負方向に移動を開始する。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
【０１２０】
また、第１ポンプ３１のポンプ室容積が第２の速度で減少されるとともに第３ポンプ３３の容積が第３の速度で増大されると、被移動流体Ｆ１は直ちにＸ軸正方向に移動を開始する。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る被移動流体移動デバイス４０について説明する。この被移動流体移動デバイス４０は、その収容体の内部に、概略平面図である図９の（Ａ）乃至図９の（Ｃ）に示したように、第１実施形態の流路１３ａと同様な流路１３ｃ、第１ポンプ４１、第２ポンプ４２、連通路１３ｄ、電極４３ａ、電極４３ｂ及び図示を省略した電気制御装置を備えている。
【０１２１】
第１ポンプ４１は、第１ポンプ１１と同様のポンプであって、第１ポンプ連通部４１ａを経由して流路１３ｃのＸ軸方向略中央部に形成された第１開口と接続されている。第１ポンプ４１と第１ポンプ連通部４１ａ内には作動流体Ｆ２が収容されている。
【０１２２】
第２ポンプ４２は、第１ポンプ１１と同様のポンプであって、第２ポンプ連通部４２ａを経由して連通路１３ｄのＸ軸方向略中央部と連通している。第２ポンプ４２と第２ポンプ連通部４１ａ内には作動流体Ｆ２が収容されている。第２ポンプ連通部４２ａの流線方向（Ｙ軸方向）に直交した平面（Ｚ−Ｘ平面）で第２ポンプ連通部４２ａを切断した断面の面積（即ち、第２ポンプ４２が接続された連通路１３ｄの開口）は、第１ポンプ連通部４１ａの流線方向（Ｙ軸方向）に直交した平面（Ｚ−Ｘ平面）で第１ポンプ連通部４１ａを切断した断面の面積（即ち、第１開口の面積）より大きくなっている。
【０１２３】
連通路１３ｄは、流路１３ｃのＸ軸方向両端部に設けられた一対の第２開口を介して流路１３ｃの両端部間を連通する流体通路である。連通路１３ｄの流路断面積は、流路１３ｃの流路断面積よりも僅かだけ小さくなっている。流路１３ｃのＸ軸方向略中央部には被移動流体Ｆ１が収容され、流路１３ｃの被移動流体Ｆ１で満たされていない部分及び連通路１３ｄには作動流体Ｆ２が収容されている。流路１３ｃには、電極４３ａが第１開口とＸ軸負側の第２開口との間に配置され、電極４３ｂが第１開口とＸ軸正側の第２開口との間に配置されている。
【０１２４】
電気制御装置は、電気制御装置２０と同様に、第１ポンプ４１に第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を付与するとともに、第２ポンプ４２に第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を付与するようになっている。また、被移動流体移動デバイス４０が、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１及び第２ポンプ駆動電圧Ｖ２が共に０（Ｖ）とされる初期状態にあるとき、被移動流体Ｆ１は流路１３ｃ内の第１開口に対向する位置に存在するとともに、流路１３ｃ内の作動流体Ｆ２は前記一対の第２開口に対向する位置に存在するように構成されている。
【０１２５】
次に、このように形成された被移動流体移動デバイス４０の作動について説明する。被移動流体移動デバイス４０は、流路１３ｃ内の圧力を収容体の外部の圧力よりも常に上昇させた状態を維持しながら、被移動流体Ｆ１を第１ポンプ４１から吐出（噴射）し、この噴射される作動流体Ｆ２により被移動流体Ｆ１を切断（分離）することで被移動流体Ｆ１の移動を行う。
【０１２６】
即ち、被移動流体移動デバイス１０が初期状態（「オフ」状態）にあるとき、電気制御装置は第１ポンプ４１に付与する第１ポンプ駆動電圧Ｖ１及び第２ポンプ駆動電圧Ｖ２の何れをも０（Ｖ）に維持している。かかる初期状態においては、図９の（Ａ）に示したように、被移動流体Ｆ１は第１ポンプ４１と連通された第１開口に対向する位置に一つの塊状で存在するとともに、作動流体Ｆ２は第２開口に対向する位置に存在している。また、第１ポンプ４１のポンプ室の容積及び第２ポンプ４２のポンプ室の容積は、それぞれ初期容積C0である。
【０１２７】
そして、時刻ｔ１にて電気制御装置の図示しないスイッチが投入されると、電気制御装置は第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を絶対値Vstの正の電圧に設定する。これにより、第２ポンプ４２のポンプ室容積は時刻ｔ１の直後において初期容積C0から微小容積ΔCだけ緩やかな第１速度で減少し、時刻ｔ２にてスタンバイ容積Cstとなる。
【０１２８】
この結果、微小容積ΔCに応じた作動流体Ｆ２が第２ポンプ４２から連通路１３ｄを経由して流路１３ｃ内に緩やかに吐出される。この場合、流路１３ｃ内に吐出された作動流体Ｆ２は、第１の速度が十分に小さいので被移動流体Ｆ１と流路１３ｃ（流路１３ｃの角部）との間に形成されている微小な隙間を通過するとともに、流路１３ｃの圧力上昇吸収部（がたつき）を消滅させるために過不足なく使用される。従って、被移動流体Ｆ１は初期位置に停止した状態を維持する。この場合、電極４３ａ及び電極４３ｂは一つの液塊である被移動流体Ｆ１により覆われるので導通状態となる。かかる状態をスタンバイ状態と呼ぶ。
【０１２９】
次に、時刻ｔ２にて被移動流体Ｆ１を移動（分離）して電極４３ａ及び電極４３ｂを非導通状態とする必要が生じると、電気制御装置は、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を絶対値Vdrの正の電圧に設定する。これにより、第１ポンプ４１の容積は時刻ｔ２直後において第１の速度よりも大きい第２の速度で減少する。
【０１３０】
また、電気制御装置は、時刻ｔ２にて第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を絶対値（Vdr-Vst）の負の電圧に設定する。これにより、第２ポンプ４２の容積は時刻ｔ２直後において第１の速度よりも大きい第３の速度（第２の速度と略等しい速度）で増大する。
【０１３１】
この結果、図９の（Ｂ）に示したように、作動流体Ｆ２が第１ポンプ４１から（第１開口から）流路１３ｃ内の被移動流体Ｆ１に向けて急激に吐出（噴射）される。この時点においては、流路１３ｃの圧力上昇吸収部（がたつき）は消滅している。従って、被移動流体Ｆ１は略中央部（第１開口と対向している部分）から遅滞なく切断され始める。更に、第１ポンプ４１から流路１３ｃ内に噴射された容積と等しい容積の作動流体Ｆ２が、一対の第２開口及び連通路１３ｄを介して第２ポンプ４２に吸引される。従って、被移動流体Ｆ１の切断が一層促進される。このとき、流路１３ｃ内の圧力は収容体の外部の圧力よりも高い圧力に維持されたままである。
【０１３２】
そして、この作動流体Ｆ２の噴射及び吸引が継続すると、図９の（Ｃ）に示したように、被移動流体Ｆ１は二つの液塊へと切断（分離）されて、初期位置から移動される。この結果、電極４３ａと電極４３ｂとは非導通状態となる。
【０１３３】
その後、電気制御装置は、電極４３ａ及び電極４３ｂを導通状態とする必要が生じると、第２ポンプ駆動電圧Ｖ２をVstに戻すとともに、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を０（Ｖ）に戻す。これにより、第２ポンプ４２から作動流体Ｆ２が連通路１３ｄ及び一対の第２開口を介して流路１３ｃ内に流入するとともに、二つの液塊へと切断（分離）されている被移動流体Ｆ１の間にある作動流体Ｆ２が、第１開口を介して第１ポンプ４１に吸引される。この結果、被移動流体Ｆ１は一つの液塊となり、被移動流体移動デバイス４０は図９の（Ａ）に示した初期状態に復帰する。
【０１３４】
以上、説明したように、被移動流体移動デバイス４０においては、非圧縮性の作動流体Ｆ２が第１ポンプ４１の作動により第１開口から流路１３ｃ内の被移動流体Ｆ１に向けて噴射され、この噴射された作動流体Ｆ２により被移動流体Ｆ１が切断され、移動する。作動流体Ｆ２は非圧縮性であり第１ポンプ４１のポンプ室容積が変更されることにより作動流体Ｆ２が直ちに噴射され、しかも、この噴射時点で流路１３ｃ内の圧力上昇吸収部は消滅していて、被移動流体移動デバイス４０はスタンバイ状態にあるから、被移動流体Ｆ１及び作動流体Ｆ２が移動してしまうことが回避される。この結果、被移動流体移動デバイス１０は、極めて応答性良く被移動流体Ｆ１を切断して分離・移動させることができる。
【０１３５】
また、第１ポンプ４１のアクチュエータは膜型圧電素子であり、膜型圧電素子は駆動の初期段階（駆動電圧の印加開始直後）から大きな力を発揮するので、セラミックダイヤフラムを例えばマイクロ秒程度で変形させることができる。その結果、被移動流体移動デバイス１０は作動流体Ｆ２の噴射を時間遅れなく行うことができる。更に、膜型圧電素子によれば、第１ポンプ４１の吐出力及び／又は吸引力を極めて大きくすることができる。従って、極めて高い応答性を有する被移動流体移動デバイス４０が提供され得る。
【０１３６】
なお、被移動流体移動デバイス４０において、第１ポンプ４１は第１開口を介して所定の噴射方向（Ｙ軸負方向）に被移動流体Ｆ１を噴射するように構成されている。そして、第１開口は、噴射された作動流体Ｆ２の流路１３ｃの流線方向（Ｘ軸方向）に沿う長さが、同噴射方向に直交する平面内（Ｘ−Ｚ平面）において流路１３ｃの流線方向に略直交する方向（Ｚ軸方向）に沿う長さよりも短くなるように構成されていることが有利である。
【０１３７】
これによれば、第１開口から噴射される作動流体Ｆ２は楔状（ダム状、又は先鋭な刃物状）となるから、より短時間内に被移動流体Ｆ１を切断することができるので、被移動流体移動デバイス４０の応答性を向上することができる。
【０１３８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、本発明で開示している各被移動流体移動デバイスの基本構成を基に、ダイヤフラムを変形させる圧電／電歪材料膜を、反強誘電体材料膜（反強誘電体膜）に置き換えることができる。また、流路一つに対するポンプの数は幾つであってもよい。
【０１３９】
また、上記各実施形態においては、初期状態から収容体に不可避的に存在する同流路内の圧力上昇を吸収してしまう部分を実質的に消滅させたスタンバイ状態へと移行するときに、第１ポンプ及び第２ポンプの何れか一方のみのポンプ室の容積が第１の速度で減少せしめられていたが、第１ポンプ及び第２ポンプを共に駆動するとともに、第１ポンプ室の容積と第２ポンプ室の容積との和の容積を第１の速度で減少させるように構成してもよい。
【０１４０】
更に、被移動体を移動させるデバイスを構成する前述した収容体は、シリコン基板、ガラス基板、ポリメチルメタレート又はポリカーボネート等のプラスチックの基板、或いはセラミックス基板を積層し、これらを接合することにより作製することができる。接合には、紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂が使用され得る。また、シリコン樹脂のガスケットを基板間に挟み込み、基板同士をネジなどにより締結することにより同基板同士を接合することもできる。また、シリコン基板とガラス基板を接合する場合、陽極酸化接合法を用いることもできる。基板材料としてセラミックグリーンシートを用いる場合には、セラミックグリーンシートを積層した後に焼成して一体化することもできる。
03P13US部分開始
さらに、本願において以下の第２の発明が提供される。本第２の発明は、マイクロモーター、マイクロセンサー、マイクロリレー等のマイクロマシン、及び、マイクロエレクトロメカニカルシステム（Micro Electro Mechanical System，ＭＥＭＳ）と呼ばれる微細電気機械部品に適用され得るデバイス、電気経路や光学経路等に利用され得るスイッチングデバイス、並びにシリンダ等の駆動源等として利用され得るデバイスであって、流路内の被移動体を移動するデバイスに関する。
【０１４１】
近年、半導体製造技術に代表されるような材料の微細加工技術等を利用して、数ミリから数十ミクロンサイズの微細なマイクロモーター、マイクロセンサー、及びマイクロスイッチ等の開発が進められている。それらの要素デバイスは、例えば、インクジェットプリンタヘッド、マイクロバルブ、フローセンサー、圧力センサー、記録ヘッド、トラッキングサーボ用アクチュエータ、オンチップ生化学分析、マイクロリアクタ、高周波スイッチングデバイス、マイクロ磁気デバイス、マイクロリレー、加速度センサー、ジャイロ、駆動デバイス、ディスプレイ、光スキャナ、等々へ幅広く応用され得る。
【０１４２】
このような要素デバイスの一例として知られるスイッチ装置の一つは、導電性流体（被移動体、被移動流体）と気体（作動流体）とが充填される細長のチャネル（流路）、気体加熱手段を含み前記気体が充填されるチャンバ及びチャンバとチャネルとを連結し前記気体が充填されるサブチャネル（連通路）を有し、前記加熱手段で前記気体を加熱して前記気体を膨張させることにより前記導電性流体を前記チャネル内で移動させ、これにより前記導電性流体を含む電気パスを開閉するようになっている（例えば、特開２００２−２６０４９９号公報（第１頁−６頁、図１１、図１３、図１４及び図１５）を参照。）。
【０１４３】
しかしながら、上記従来の装置は、圧縮性の気体を加熱手段により加熱して膨張させ、その気体の膨張に伴って上昇する圧力を利用して導電性流体を移動させるようになっているので、加熱手段によって気体の加熱を開始してから導電性流体が移動するまでに長時間を要し、応答性が良好でないという問題がある。
【０１４４】
この問題を解決するには、加熱手段に代わり、例えば、圧電体により容積を変更して作動流体を流路に入出させるポンプを使用することが考えられる。これによれば、ポンプの作動開始時点から被移動流体が移動を開始する時点までの時間が短いので、応答性の高いデバイスが提供され得る。
【０１４５】
ところで、この被移動体を移動させるデバイスを構成する収容体は、シリコン基板、ガラス基板、ポリメチルメタレート又はポリカーボネート等のプラスチックの基板、或いはセラミックス基板を積層し、これらを接合することにより作製することができる。接合には、紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂が使用され得る。また、シリコン樹脂のガスケットを基板間に挟み込み、基板同士をネジなどにより締結することにより同基板同士を接合することもできる。更には、シリコン基板とガラス基板を接合する場合、陽極酸化接合法を用いることもできる。基板材料としてセラミックグリーンシートを用いる場合には、セラミックグリーンシートを積層した後に焼成して一体化することもできる。
【０１４６】
しかしながら、いかなる方法を用いて収容体を作製した場合であっても、収容体を完全に剛体（リジッド）とはできず、収容体内部の圧力変化を吸収してしまう部分（即ち、圧力変化吸収部、所謂「がたつき（遊び）」）が存在しているので、ポンプの作動開始から作動流体が移動を開始するまでに時間を要し、その結果、被移動体を移動させるデバイスの作動が遅れるという問題がある。
【０１４７】
即ち、例えば、収容体を構成する基板の剛性が低い場合には、ポンプ作動による圧力変化が基板の変形により吸収される。基板の剛性が高い場合でも、基板の接合が樹脂による場合には、ポンプ作動による圧力変化が同樹脂の変形により吸収される。陽極酸化接合法や焼成一体化により収容体を作製した場合、収容体自体の剛性は高い。しかしながら、一般に、被移動流体及び作動流体の充填を収容体の作製後に同流路に設けられた注入口を介して行わなければならず、作動流体充填後に同注入口を紫外線硬化樹脂等により封止しなければならないので、ポンプ作動による圧力変化が同樹脂の変形により吸収される。更には、作動流体の充填時及び注入口の封止時に流路内に気泡が混入することがあり、かかる気泡によりポンプ作動による圧力変化が吸収されることもある。
【０１４８】
従って、本第２の発明の目的は、応答性が極めて良好であって、例えば高周波スイッチ等にも好適に用いられ得る流路内の被移動体を移動させるデバイスを提供することにある。
【０１４９】
上記目的を達成するため、本発明の流路内の被移動体を移動するデバイスは、収容体及び電気制御装置を備え、流路内の被移動体を移動するデバイスであって、前記収容体は、密閉された空間である流路を形成する流路形成部と、前記流路に同流路を実質的に二つに分離するように収容される実質的に非圧縮性の被移動体と、前記流路に収容される実質的に非圧縮性の作動流体と、前記流路に設けられた第１開口と連通された第１ポンプ室を含み駆動信号に応答して同第１ポンプ室の容積を増大することにより同流路内の作動流体を同第１開口を介して同第１ポンプ室内に吸引する第１ポンプと、前記流路に設けられた第２開口と連通された第２ポンプ室を含み駆動信号に応答して同第２ポンプ室の容積を増大することにより同流路内の作動流体を同第２開口を介して同第２ポンプ室内に吸引する第２ポンプと、を含んでいる。
【０１５０】
更に、前記電気制御装置は、前記デバイスが初期状態にあるときに前記第１ポンプ室の容積及び前記第２ポンプ室の容積の和を第１の速度で増大させる駆動信号を発生して前記流路内から前記作動流体を前記第１開口及び／又は前記第２開口を介して緩やかに吸引することにより同デバイスを同流路内の圧力が前記収容体の外部の圧力よりも低い圧力となるスタンバイ状態に移行させ、同デバイスが同スタンバイ状態にあるときに同第２ポンプ室の容積を同第１の速度よりも大きな第２の速度で増大させる駆動信号を発生して同流路内から同作動流体を同第２開口を介して急激に吸引することにより前記被移動体を同流路内にて移動させるように構成されている。
【０１５１】
この場合、前記被移動体は固体であってもよい。また、前記被移動体は、非圧縮性の流体（即ち、被移動流体）であってもよい。前記被移動体が非圧縮性の被移動流体である場合、前記作動流体は前記被移動流体に対して実質的に非溶性であり且つ同流路の壁面に対する濡れ性が同被移動流体の同流路の壁面に対する濡れ性よりも良好であることが好適である。これによれば、被移動流体の流路に対する濡れ性は作動流体の流路に対する濡れ性よりも非良好であるから、被移動流体は表面積を最小とするように密閉された流路内において流体の塊となって存在する。作動流体は、流路の被移動流体が存在していない部分を満たす。
【０１５２】
このような被移動体を移動させる上記構成のデバイスにおいては、同デバイスが初期状態にあるとき、第１ポンプ室の容積及び第２ポンプ室の容積の和が第１の速度で増大される。この場合、第１ポンプ室の容積のみ、又は、第２ポンプ室の容積のみが増大されてもよく、第１ポンプ室の容積及び第２ポンプ室の容積が共に増大されてもよい。これにより、前記作動流体が前記第１開口及び／又は前記第２開口を介して前記流路から緩やかに吸引（排出）され、同デバイスが「同流路内の圧力が前記収容体の外部の圧力よりも低下したスタンバイ状態」に移行する。即ち、係る作動流体の穏やかな吸引により、収容体（流路）に不可避的に存在する同流路内の圧力低下を吸収してしまう部分は実質的に消滅する。このときの作動流体の吸引は緩やかであるから、作動流体は被移動体と流路の壁面との間を通過する。従って、被移動体は実質的に移動しない。
【０１５３】
次に、スタンバイ状態にあるとき、第２ポンプ室の容積が第１の速度よりも大きな第２の速度で増大せしめられる。これにより、流路内の作動流体が第２ポンプ室へ第２開口を介して急激に吸引される。このとき、流路内の圧力低下を吸収してしまう部分は実質的に消滅しているから、流路内の圧力は直ちに低下する。従って、被移動体は第２開口に向う方向に直ちに移動を開始する。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
【０１５４】
本発明による被移動体を移動させるデバイスの一つの態様は、前記デバイスが前記スタンバイ状態にあるときに前記被移動体が少なくとも前記第１開口と前記第２開口の間の前記流路内に存在するように構成され、前記第１ポンプは前記第１ポンプ室の容積を減少することにより同第１ポンプ室内の作動流体を前記第１開口を介して前記流路内に吐出することができるポンプであり、前記電気制御装置は、前記デバイスが前記スタンバイ状態にあるときに前記第２ポンプ室の容積を前記第２の速度で増大させる前記駆動信号を発生するとともに、前記流路内の圧力を前記収容体の外部の圧力よりも低い圧力に維持しながら前記第１ポンプ室内の作動流体を前記第１開口を介して同流路内に吐出するように同第１ポンプ室の容積を第３の速度で減少する駆動信号を発生するように構成されている。
【０１５５】
これによれば、作動流体が流路から第２ポンプ室へと第２開口を介して急激に吸引されるとともに、作動流体が第１ポンプ室から流路へと第１開口を介して吐出される。従って、第２ポンプへの作動流体の吸引力が被移動体を移動させるように同被移動体に作用するのみでなく、第１ポンプによる作動流体の吐出力も作動流体を介して被移動体に作用する。また、このとき、流路内の圧力は収容体の外部の圧力よりも低い状態に維持されているので、流路内の被移動体及び作動流体があたかも剛体のように移動する。この結果、応答性がより一層向上した被移動体を移動させるデバイスが提供され得る。
【０１５６】
本発明による別の被移動体を移動させるデバイスは、収容体及び電気制御装置を備え、流路内の被移動体を移動するデバイスであって、前記収容体は、密閉された空間である流路を形成する流路形成部と、前記流路に同流路を実質的に二つに分離するように収容される実質的に非圧縮性の被移動体と、前記流路に収容される実質的に非圧縮性の作動流体と、前記流路に設けられた第１開口と連通された第１ポンプ室を含み駆動信号に応答して同第１ポンプ室の容積を増大することにより同流路内の作動流体を同第１開口を介して同第１ポンプ室内に吸引する第１ポンプと、前記流路に設けられた第２開口と連通された第２ポンプ室を含み駆動信号に応答して同第２ポンプ室の容積を増大することにより同流路内の作動流体を同第２開口を介して同第２ポンプ室内に吸引する第２ポンプと、前記流路に設けられた第３開口と連通された第３ポンプ室を含み駆動信号に応答して同第３ポンプ室の容積を減少することにより同第３ポンプ室内の作動流体を同第３開口を介して同流路内に吐出する第３ポンプと、を含むとともに、前記デバイスが初期状態にあるときに前記被移動体が少なくとも前記第１開口と前記第３開口の間の前記流路内に存在するとともに前記作動流体が前記第２開口に対向する位置に存在するように構成され、前記電気制御装置は、前記デバイスが前記初期状態にあるときに前記第２ポンプ室の容積を第１の速度で増大させる駆動信号を発生して前記流路内から前記作動流体を前記第２開口を介して緩やかに吸引することにより同デバイスを同流路内の圧力が前記収容体の外部の圧力よりも低い圧力となるスタンバイ状態に移行させ、同デバイスが同スタンバイ状態にあるときに前記第１ポンプ室の容積を同第１の速度よりも大きな第２の速度で増大させる駆動信号を発生して同流路内から同作動流体を同第１開口を介して急激に吸引するとともに、同流路内の圧力を同収容体の外部の圧力よりも低い圧力に維持しながら同流路に同作動流体を前記第３開口を介して吐出するように前記第３ポンプ室の容積を第３の速度で減少する駆動信号を発生するように構成されている。
【０１５７】
これによれば、デバイスが初期状態にあるとき、前記被移動体は少なくとも前記第１開口と前記第３開口の間の前記流路内に存在している。そして、先ず、第２ポンプ室の容積が第１の速度で増大され、作動流体が流路内から第２ポンプ室内へと緩やかに吸引（排出）される。この結果、流路内の圧力は収容体の外部の圧力よりも低下し、被移動体を移動するデバイスは前記スタンバイ状態となる。また、このときの作動流体の吸引は緩やかであるから、作動流体は被移動体と流路の壁面との間を通過するので、被移動体は実質的に移動しない。従って、被移動体は、依然として前記第１開口と前記第３開口の間の前記流路内に存在している。
【０１５８】
係るスタンバイ状態において、第１ポンプ室の容積が第１の速度よりも大きな第２の速度で増大されて作動流体が流路から急激に吸引（排出）されるとともに、第３ポンプ室の容積が第１の速度よりも大きな第３の速度で減少されて作動流体が流路へと吐出される。
【０１５９】
この結果、被移動体の第１開口側の作動流体の圧力は低下し、被移動体の第３開口側の作動流体の圧力は上昇する。また、このときの作動流体の吸引及び吐出は急激であるから、作動流体は被移動体と流路の壁面との間を実質的に通過し得ない。従って、被移動体は、第３開口から第１開口の方向へ移動する。更に、このとき、流路内の圧力は収容体の外部の圧力よりも低い状態に維持されている。従って、流路内の被移動体及び作動流体はあたかも剛体のように移動する。この結果、応答性がより一層向上した被移動体を移動させるデバイスが提供され得る。
【０１６０】
この場合においても、前記被移動体は固体であってもよく、非圧縮性の流体（即ち、被移動流体）であってもよい。前記被移動体が非圧縮性の被移動流体である場合、前記作動流体は前記被移動流体に対して実質的に非溶性であり且つ同流路の壁面に対する濡れ性が同被移動流体の同流路の壁面に対する濡れ性よりも良好であることが好適である。
【０１６１】
以下に、本発明による流路内の被移動体を移動するデバイスの各実施形態について、図面を参照しながら説明する。流路内で移動される被移動体は非圧縮性の固体であってもよく、後述するように流体（被移動流体）であってもよい。被移動体としての固体は、導電性を備えていてもよく、誘電体であってもよい。被移動体が被移動流体である場合、本発明による流路内の被移動体を移動するデバイスは「被移動流体移動デバイス」、又は、単に「駆動デバイス」とも称呼される。なお、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
（第１実施形態）
図１０は、本発明の第１実施形態に係る被移動流体移動デバイス１０の平面図であり、図１１は図１０の１−１線に沿った平面にて同被移動流体移動デバイス１０を切断した断面図である。なお、電気制御装置２０は図１０において概念的に示され、図１１において省略されている。
【０１６２】
この被移動流体移動デバイス１０は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状のセラミックスからなる基体１０ａと、第１ポンプ１１と、第２ポンプ１２と、電気制御装置２０とを備えている。基体１０ａ、第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２は、被移動流体Ｆ１及び作動流体Ｆ２の収容体を構成している。
【０１６３】
基体１０ａは、図１１に示したように、セラミックスの薄板体（以下、「セラミックシート」と云う。）１０ａ１〜１０ａ３をＺ軸方向に積層し、これらを焼成又は接着により一体化することにより形成されている。基体１０ａは、図１０及び図１１に示したように、その内部に、流路形成部１３と第１ポンプ連通部１４と第２ポンプ連通部１５とを含んでいる。
【０１６４】
第１ポンプ１１は、第１ポンプ室１１ａとアクチュエータ１１ｂとを含んで構成されている。第１ポンプ室１１ａは、セラミックシート１０ａ３の上面に固定されたセラミックシート１１ａ１と、容易に変形可能なセラミックスの薄板からなるダイヤフラム（セラミックダイヤフラム）１１ａ２とにより構成されている。第１ポンプ室１１ａには作動流体Ｆ２が収容されている。
【０１６５】
セラミックシート１１ａ１は、平面視で円形であり、中空円筒状の貫通孔を有している。セラミックダイヤフラム１１ａ２は、平面視でセラミックシート１１ａ１と同じ円形であり、セラミックシート１１ａ１の貫通孔の上面を閉塞するようにセラミックシート１１ａ１の上部に固定されている。第１ポンプ室１１ａは、セラミックシート１１ａ１の貫通孔を形成する側壁面とセラミックダイヤフラム１１ａ２の下面とにより規定された空間である。
【０１６６】
アクチュエータ１１ｂは、平面視でセラミックシート１１ａ１の貫通孔と同じ円形を有する薄板体（厚さは、例えば２０μｍ程度である。）であり、セラミックダイヤフラム１１ａ２の上面に固定されている。アクチュエータ１１ｂは、圧電膜と同圧電膜を挟むすくなくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子であり、その電極間に駆動電圧が印加されたときセラミックダイヤフラム１１ａ２を変形させる。これにより、アクチュエータ１１ｂは、第１ポンプ室１１ａの容積を増減し、第１ポンプ室１１ａ内部の流体を加減圧するようになっている。
【０１６７】
換言すると、第１ポンプ１１は、第１ポンプ室１１ａの容積を駆動電圧が印加されていないときの初期容積より減少することにより流体を吐出可能なポンプであり、第１ポンプ室１１ａの容積を初期容積より増大することにより流体を吸引可能なポンプでもある。なお、アクチュエータ１１ｂは、電歪膜又は反強誘電体膜とこの膜を挟む少なくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子であっても良い。また、一つの圧電膜を一対の電極で挟んでなる組を複数組積層した積層型の膜型圧電素子であってもよい。
【０１６８】
第２ポンプ１２は、第２ポンプ室１２ａと、アクチュエータ１１ｂと同様の膜型圧電素子であるアクチュエータ１２ｂと、を含んでいる。第２ポンプ室１２ａは、セラミックシート１０ａ３の上面に固定されたセラミックシート１２ａ１と、容易に変形可能なセラミックスの薄板からなるダイヤフラム（セラミックダイヤフラム）１２ａ２とにより構成されている。第２ポンプ室１２ａには作動流体Ｆ２が収容されている。第２ポンプ１２は、第１ポンプ１１と同様の構成を備えているので詳細な説明を省略する。
【０１６９】
第２ポンプ１２は、アクチュエータ１２ｂの電極間に駆動電圧が印加されたときセラミックダイヤフラム１２ａ２を変形させることにより第２ポンプ室１２ａの容積を増減し、第２ポンプ室１２ａ内部の流体を加減圧するようになっている。
【０１７０】
換言すると、第２ポンプ１２は、第２ポンプ室１２ａの容積を駆動電圧が印加されていないときの初期容積より増大することにより流体を吸引可能なポンプであり、第２ポンプ室１２ａの容積を初期容積より減少することにより流体を吐出可能なポンプでもある。なお、アクチュエータ１２ｂは、反強誘電体膜と同反強誘電体膜を挟む少なくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子であっても良い。また、一つの圧電膜を一対の電極で挟んでなる組を複数組積層した積層型の膜型圧電素子であってもよい。
【０１７１】
なお、第１ポンプ１１は、流路内の作動流体Ｆ２を吸引するとき、被移動流体Ｆ１を合わせて吸引することもある。換言すると、第１ポンプ１１内（及び第１ポンプ連通部１４内）に収容されている流体は作動流体Ｆ２には限定されない。同様に、第２ポンプ１２は、流路内の作動流体Ｆ２を吸引するとき、被移動流体Ｆ１を合わせて吸引することもある。換言すると、第２ポンプ１２内（及び第２ポンプ連通部１５）に収容されている流体は作動流体Ｆ２には限定されない。
【０１７２】
ここで、第１，第２ポンプ１１，１２についての具体的な寸法を例示すると、中空円筒形の第１，第２ポンプ室１１ａ，１２ａの底面（上面）の各半径は０．５ｍｍ程度であり、各高さは１５０μｍ程度である。また、円形薄板状のセラミックダイヤフラム１１ａ２，１２ａ２の各半径は０．５ｍｍ程度であり、各厚さ（高さ）は１０μｍ程度である。
【０１７３】
流路形成部１３は、流路１３ａを構成する部分である。流路１３ａは、セラミックシート１０ａ２内に設けられたスリットの側壁、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される密閉された空間である。セラミックシートは絶縁体であるから、流路１３ａの壁面を介して電流が流れることはない。
【０１７４】
流路１３ａは、直線状の細長の密閉された空間であって、Ｘ軸に沿う方向に流線方向（長手方向の軸）を有している。流路１３ａは、流線方向に直交する平面で（Ｙ−Ｚ平面）で同流路１３ａを切断した断面（以下、この断面を「流路の縦断面」と云うことがある。）が略正方形状となっている。流路１３ａは、マイクロチャネルとも呼ばれる。流路１３ａの流線方向の長さは１ｍｍ程度であり、前記縦断面の正方形の一辺（流路の高さ及び幅）は数１０μｍ程度である。
【０１７５】
流路１３ａ内には被移動流体Ｆ１と作動流体Ｆ２とが収容され、流路１３ａはこれらの流体により実質的に満たされている。被移動流体Ｆ１は、非圧縮性で導電性の流体であり、本例では水銀である。被移動流体Ｆ１は、非圧縮性であればよく、磁性材料、ガリウム合金の如き液体金属又は油等であってもよい。被移動流体Ｆ１は塊状となって流路１３ａ内に存在する。これにより、被移動流体Ｆ１は、流路１３ａをＸ軸正方向側の空間とＸ軸負方向側の空間との二つの空間に実質的に分離する。
【０１７６】
作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１に対して非溶性であり、実質的に非圧縮性で、絶縁性（非導電性）の流体である。本例では作動流体Ｆ２は、脱イオン水であるが、高浸透性溶剤フロリナート、パラフィン系電気絶縁油又はシリコンオイル等であってもよい。作動流体Ｆ２には、作動流体Ｆ２の流路１３ａ壁面に対する濡れ性が被移動流体Ｆ１の流路１３ａ壁面に対する濡れ性よりも良好である流体が選択される。
【０１７７】
流路１３ａには、図１０に示したように、互いに電気的に絶縁された４個の電極２１ａ,２１ｂ,２２ａ,２２ｂが配設されている。電極２１ａ及び電極２１ｂは、基体１０ａのＸ軸方向中央部よりもＸ軸正側の位置であって第１ポンプ連通部１４（後述の第１開口）よりもＸ軸負側の位置において、流路１３ａを挟んで対向するように同流路１３ａに露呈している。電極２２ａ及び電極２２ｂは、基体１０のＸ軸方向中央部よりもＸ軸負側の位置であって第２ポンプ連通部１５（後述の第２開口）よりもＸ軸正側の位置において、流路１３ａを挟んで対向するように同流路１３ａに露呈している。
【０１７８】
電極２１ａ,２１ｂ,２２ａ,２２ｂは、それぞれ図示しない配線を介して基体１０ａの外部の図示しない回路に接続されている。電極２１ａと電極２１ｂは、被移動流体Ｆ１が基体１０ａのＸ軸方向略中央部に存在する場合（即ち、被移動流体移動デバイス１０が初期状態にあるとき）、非導通状態となるように配設されている。また、電極２１ａ及び電極２１ｂは、被移動流体Ｆ１がＸ軸正側に移動せしめられたとき、被移動流体Ｆ１を介して導通状態となるように配設されている。
【０１７９】
同様に、電極２２ａと電極２２ｂは、被移動流体Ｆ１が基体１０ａのＸ軸方向略中央部に存在する場合、非導通状態となるように配設されている。また、電極２２ａ及び電極２２ｂは、被移動流体Ｆ１がＸ軸負側に移動せしめられたとき、被移動流体Ｆ１を介して導通状態となるように配設されている。
【０１８０】
第１ポンプ連通部１４は、第１流路接続部１４ａと第１ポンプ接続部１４ｂとを形成する部分である。第１ポンプ連通部１４は、セラミックシート１０ａ２に設けられたスリットの側壁、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される空間、並びにセラミックシート１０ａ３に設けられた円柱状の貫通孔により画定される空間である。
【０１８１】
第１流路接続部１４ａは、その一方の端部が流路１３ａに同流路１３ａのＸ軸正方向端部近傍において接続されていて、流路１３ａに第１開口１４ａ１を形成している。第１ポンプ接続部１４ｂは、第１流路接続部１４ａの他方の端部と第１ポンプ室１１ａとを連通している。第１流路接続部１４ａと第１ポンプ接続部１４ｂには作動流体Ｆ２が収容されている。
【０１８２】
第１開口１４ａ１は、正面視において（Ｙ軸方向から見て）流路１３ａの流線方向（Ｘ軸方向）に沿う辺と同流線方向に直交する方向（この場合、Ｚ軸方向）に沿う辺とからなる略正方形状を有している。
【０１８３】
第１流路接続部１４ａは、平面視で、第１開口１４ａ１（第１流路接続部１４ａの一方の端部）から流路１３ａの流線方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（この場合、Ｙ軸方向）に延びている。第１流路接続部１４ａは、平面視で第１ポンプ１１と流路１３ａとの間に他方の端部を有している。第１流路接続部１４ａは、同第１流路接続部１４ａを同第１流路接続部１４ａの流線方向（Ｙ軸方向）と直交する平面（Ｘ−Ｚ平面）で切断した断面が、前記第１開口１４ａ１と同一の略正方形状となっている。
【０１８４】
第１ポンプ接続部１４ｂは、平面視で第１流路接続部１４ａの他方の端部の位置から第１ポンプ室１１ａの直下までＹ軸方向に延びている。第１ポンプ接続部１４ｂは、同第１ポンプ接続部１４ｂを第１流路接続部１４ａの流線方向（Ｙ軸方向）と直交する平面（Ｘ−Ｚ平面）で切断した断面が、Ｚ軸方向に沿う辺及びＸ軸方向に沿う辺からなる長方形状となっている。
【０１８５】
第１ポンプ接続部１４ｂのＹ軸正方向の端部は、平面視で第１ポンプ室１１ａと同心で同第１ポンプ室１１ａの半径よりも僅かに小さい半径を有する円弧形（半円形）となっている。第１ポンプ接続部１４ｂは、第１ポンプ室１１ａの下方において、Ｚ軸方向に延びる中心軸を有する前記セラミックシート１０ａ３の円柱状貫通孔を介して第１ポンプ室１１ａに接続されている。
【０１８６】
第２ポンプ連通部１５は第２流路接続部１５ａと第２ポンプ接続部１５ｂとを形成する部分である。第２ポンプ連通部１５は、セラミックシート１０ａ２に設けられたスリットの側壁、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される空間、並びにセラミックシート１０ａ３に設けられた円柱状の貫通孔により画定される空間である。
【０１８７】
第２流路接続部１５ａは、その一方の端部が流路１３ａに流路１３ａのＸ軸負方向端部近傍において接続されていて、流路１３ａに第２開口１５ａ１を形成している。第２ポンプ接続部１５ｂは、第２流路接続部１５ａの他方の端部と第２ポンプ室１２ａとを連通している。第２流路接続部１５ａと第１ポンプ接続部１５ｂには作動流体Ｆ２が収容されている。第２流路接続部１５ａは、第１流路接続部１４ａと同一構造を有している。
【０１８８】
第２ポンプ接続部１５ｂは、第１ポンプ接続部１４ｂと同一構造を有している。また、第２ポンプ接続部１５ｂと第２流路接続部１５ａとの関係は、第１ポンプ接続部１４ｂと第１流路接続部１４ａとの関係と同一である。更に、第２ポンプ接続部１５ｂと第２ポンプ室１２ａとの関係は、第１ポンプ接続部１４ｂと第１ポンプ室１１ａとの関係と同一である。
【０１８９】
電気制御装置２０は、第１ポンプ１１のアクチュエータ１１ｂの電極間に電気的に接続されていて、同アクチュエータ１１ｂの電極間に駆動電圧（第１ポンプ駆動電圧）Ｖ１を付与するとともに、第２ポンプ１２のアクチュエータ１２ｂの電極間に電気的に接続されていて、同アクチュエータ１２ｂの電極間に駆動電圧（第２ポンプ駆動電圧）Ｖ２を付与するようになっている。
【０１９０】
次に、上記のように構成された被移動流体移動デバイス１０の作動について図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２の（Ａ）及び図１２の（Ｂ）は、被移動流体移動デバイス１０の収容体の様子を概念的に示した図である。図１２の（Ａ）は初期状態を示し、図１２の（Ｂ）は作動状態を示している。図１３は、上から順に、第１ポンプ室１１ａの容積、第１ポンプ１１のアクチュエータ１１ｂの電極間に付与される第１ポンプ駆動電圧Ｖ１、被移動流体Ｆ１の流路１３ａ内における位置、第２ポンプ１２のアクチュエータ１２ｂの電極間に付与される第２ポンプ駆動電圧Ｖ２及び第２ポンプ室１２ａの容積を示すタイムチャートである。
【０１９１】
先ず、被移動流体移動デバイス１０の作動の概略について説明する。図１２の（Ａ）に示したように、第１ポンプ１１のアクチュエータ１１ｂの電極間に第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を与えず、且つ、第２ポンプ１２のアクチュエータ１２ｂの電極間に第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を与えていない初期状態においては、被移動流体Ｆ１は流路のＸ軸方向略中央の位置（以下、「初期位置」とも称呼する。）において一つの塊として存在している。
【０１９２】
即ち、被移動流体Ｆ１の流路１３ａの壁面に対する濡れ性が作動流体Ｆ２の流路１３ａの壁面に対する濡れ性よりも非良好であるから、被移動流体Ｆ１は表面積を最小とするように密閉された流路１３ａ内において流体の塊となって存在する。このとき、被移動流体Ｆ１は流路１３ａの角部を除く壁面に実質的に接触し、流路１３ａをＸ軸正方向側の空間とＸ軸負方向側の空間との２つの空間に分離する。作動流体Ｆ２は、流路の被移動流体Ｆ１が存在していない部分を満たしている。
【０１９３】
図１０、図１１及び図１２の（Ａ）から理解されるように、被移動流体移動デバイス１０が前記初期状態にあるとき、被移動流体Ｆ１は第１開口１４ａ１と第２開口１５ａ１の間の流路１３ａ内に存在するとともに、流路１３ａ内の第１開口１４ａ１及び第２開口１５ａ１のそれぞれに対向する位置に作動流体Ｆ２が存在するように構成されている。
【０１９４】
これに対し、図１２（Ｂ）に示したように、第２ポンプ１２のアクチュエータ１２ｂの電極間に圧電膜の分極方向と反対の極性の電界を付与する絶対値の大きな負の第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を与えると、アクチュエータ１２ｂがセラミックダイヤフラム１２ａ２を上方に直ちに屈曲変位させる。これにより、第２ポンプ室１２ａの容積は増大し、第２ポンプ１２は作動流体Ｆ２を第２ポンプ連通部１５（第２開口１５ａ１）を介して流路１３ａから吸引する。なお、圧電膜の分極方向と反対の極性の電界を付与する場合、分極反転が発生しない範囲内の電圧を付与する必要がある。即ち、圧電膜には、圧電膜の材質に応じて、印加可能な電圧の最大値（最大印加可能電圧）が存在する。従って、上記第２ポンプ駆動電圧Ｖ２の絶対値は、上記最大印加可能電圧を越えることのない大きさの電圧となるように設計されている。以下、同様である。
【０１９５】
また、このとき、第１ポンプ１１のアクチュエータ１１ｂの電極間に圧電膜の分極方向と同じ極性の電界を付与する絶対値の大きな正の第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を与えると、アクチュエータ１１ｂがセラミックダイヤフラム１１ａ２を下方に直ちに屈曲変位させる。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は減少し、第１ポンプ１１は非圧縮性流体である作動流体Ｆ２を第１ポンプ連通部１４（第１開口１４ａ１）を介して流路１３ａ内に吐出する。この結果、被移動流体Ｆ１はＸ軸負方向に移動して電極２２ａと電極２２ｂとに接触し、これらを導通させる。
【０１９６】
この状態（図１２の（Ｂ）に示した状態）から初期状態に戻すには、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１及び第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を共に０（Ｖ）とする（消滅させる）。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は初期状態に向けて増大するので、第１ポンプ１１は作動流体Ｆ２を流路１３ａから吸引する。また、第２ポンプ室１２ａの容積は初期状態に向けて減少するので、第２ポンプ１２は作動流体Ｆ２を流路１３ａに吐出する。この結果、被移動流体Ｆ１はＸ軸正方向に移動して電極２２ａ及び電極２２ｂに非接触となり、これらを非導通にする。
【０１９７】
また、被移動流体Ｆ１をＸ軸正方向に移動させて電極２１ａと電極２１ｂとを被移動流体Ｆ１により導通状態とするには、第１ポンプ１１のアクチュエータ１１ｂの電極間に圧電膜の分極方向と反対の極性の電界を付与する絶対値の大きな負の第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を与え、第２ポンプ１２のアクチュエータ１２ｂの電極間に圧電膜の分極方向と同一の極性の電界を付与する絶対値の大きな正の第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を与える。
【０１９８】
これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は増大するので、第１ポンプ１１は作動流体Ｆ２を流路１３ａから吸引する。また、第２ポンプ室１２ａの容積は減少するので、第２ポンプ１２は作動流体Ｆ２を流路１３ａに吐出する。この結果、被移動流体Ｆ１はＸ軸正方向に移動して電極２１ａ及び電極２１ｂに接触し、これらを導通する。この状態において、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１及び第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を共に０（Ｖ）とすれば（消滅させれば）、被移動流体Ｆ１はＸ軸負方向に移動して電極２１ａ及び電極２１ｂに非接触となり、これらを非導通する。以上が、被移動流体移動デバイス１０の作動の概略である。
【０１９９】
次に、被移動流体移動デバイス１０の実際の作動について説明する。被移動流体移動デバイス１０は、流路１３ａ内の圧力を収容体の外部の圧力よりも常に低下させた状態にて被移動流体Ｆ１を移動させる。
【０２００】
即ち、図１３の時刻ｔ０〜ｔ１に示したように、被移動流体移動デバイス１０が初期状態（「オフ」状態）にあるとき、電気制御装置２０は第１ポンプ駆動電圧Ｖ１及び第２ポンプ駆動電圧Ｖ２の何れも０（Ｖ）に維持している。このとき、第１ポンプ室１１ａの容積及び第２ポンプ室１２ａの容積は、それぞれ初期容積C0である。
【０２０１】
そして、時刻ｔ１にて電気制御装置２０の図示しないスイッチが投入されると、電気制御装置２０は第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を絶対値Vstの負の電圧に設定する。これにより、第２ポンプ室１２ａの容積は時刻ｔ１〜ｔ２において初期容積C0から微小容積ΔCだけ増大し、時刻ｔ２にてスタンバイ容積Cstとなる。このときの第２ポンプ室１２ａの容積の変化速度（の絶対値）＝ΔC/(t2-t1)を、便宜上、第１の速度と称呼する。
【０２０２】
この結果、微小容積ΔCに応じた作動流体Ｆ２が流路１３ａから第２ポンプ室１２ａへと第２開口１５ａ１を介して穏やかに吸引される（作動流体Ｆ２が流路１３ａから第２ポンプ１２によって排出される。）。この場合、被移動流体Ｆ１よりも第２開口１５ａ１側にある作動流体Ｆ２は、当然、第２ポンプ室１２ａへと吸引される。
【０２０３】
また、被移動流体Ｆ１よりも第１開口１４ａ１側にある作動流体Ｆ２は、第１の速度が十分に小さいので、被移動流体Ｆ１と流路１３ａ（流路１３ａの角部）との間に形成されている微小な隙間を通過し、第２ポンプ室１２ａへと吸引される。この結果、被移動流体Ｆ１は移動することなく（初期位置に停止した状態を維持し）、流路１３ａ内の更なる減圧に対する流路１３ａの圧力低下吸収部（がたつき、圧力変化吸収部）は実質的に消滅する。かかる状態を、スタンバイ状態と呼ぶ。
【０２０４】
次に、時刻ｔ３にて被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動する必要が生じると、電気制御装置２０は、第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を絶対値Vst+Vdrの負の電圧に設定する。これにより、第２ポンプ室１２ａの容積は時刻ｔ３〜ｔ４において更に容積Cdrだけ増大し、時刻ｔ４にて容積Cmaxとなる。このときの第２ポンプ室１２ａの容積の変化速度（の絶対値）＝Cdr/(t4-t3)を、便宜上、第２の速度と称呼する。第２の速度は、第１の速度よりも十分に大きくなるように選択されている。
【０２０５】
また、電気制御装置２０は、時刻ｔ３にて第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を絶対値Vdrの正の電圧に設定する。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は時刻ｔ３〜ｔ４において初期容積C0から容積Cdrだけ減少し、時刻ｔ４にて容積Cminとなる。このときの第１ポンプ室１１ａの容積の変化速度（の絶対値）＝Cdr/(t4-t3)を、便宜上、第３の速度と称呼する。本例においては、第３の速度は、上記第２の速度と略等しく、流路１３ａ内の圧力が収容体の外部の圧力よりも低い圧力に維持されながら作動流体Ｆ２が第１ポンプ室１１ａから流路１３ａへと第１開口１４ａ１を介して吐出されるように選択されている。
【０２０６】
この結果、容積Cdr分の作動流体Ｆ２が流路１３ａから第２ポンプ室１２ａへと第２開口１５ａ１を介して急激に吸引されるとともに、容積Cdr分の作動流体Ｆ２が第１ポンプ室１１ａから第１開口１４ａ１を介して流路１３ａ内に急激に吐出される。
【０２０７】
この場合、第２の速度は第１の速度よりも十分に大きいので、被移動流体Ｆ１の第１開口１４ａ１側にある作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１と流路１３ａ（流路１３ａの角部）との間に形成されている微小な隙間を殆ど通過することができない。その結果、被移動流体Ｆ１の第２開口１５ａ１側の作動流体Ｆ２の圧力は、被移動流体Ｆ１の第１開口１４ａ１側の作動流体Ｆ２の圧力より小さくなるので、被移動流体Ｆ１は第２開口１５ａ側（即ち、Ｘ軸負方向）に移動する。
【０２０８】
換言すると、第２ポンプ１２は作動流体Ｆ２を急激に吸引することにより、被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動させる力を被移動流体Ｆ１に付与するとともに、第１ポンプ１１は作動流体Ｆ２を流路１３ａへ急激に吐出することにより、被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動させる力を被移動流体Ｆ１に付与する。更に、時刻ｔ３〜ｔ４においては（実際には時刻ｔ２にて）、流路１３ａの圧力低下吸収部は消滅している。従って、被移動流体Ｆ１は時刻ｔ３の直後からＸ軸負方向に直ちに移動を開始する。
【０２０９】
次に、時刻ｔ５にて被移動流体Ｆ１を初期位置に向けてＸ軸正方向に移動させる必要が生じると、電気制御装置２０は、第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を絶対値Vstの負の電圧に設定する。これにより、第２ポンプ室１２ａの容積は時刻ｔ５〜ｔ６において容積Cdrだけ減少し、時刻ｔ６にてスタンバイ容積Cstとなる。このときの第２ポンプ駆動電圧Ｖ２は、第２ポンプ室１２ａの容積の変化速度（の絶対値）が上記第２の速度となるように設定されている。
【０２１０】
また、電気制御装置２０は、時刻ｔ５にて第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を「０」（Ｖ）に設定する。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は時刻ｔ５〜ｔ６において容積Cminから容積Cdrだけ増大し、時刻ｔ６にて初期容積C0となる。このときの第１ポンプ室１１ａの容積の変化速度（の絶対値）は、上記第３の速度（この場合、第２の速度）であり、流路１３ａ内の圧力が収容体の外部の圧力よりも低い圧力に維持されるように選択されている。
【０２１１】
この結果、容積Cdr分の作動流体Ｆ２が流路１３ａから第１ポンプ室１１ａへと急激に吸引されるとともに、容積Cdr分の作動流体Ｆ２が第２ポンプ室１２ａから流路１３ａへと急激に吐出される。この場合、第１ポンプ１１は、急激に作動流体Ｆ２を吸引することによって、被移動流体Ｆ１をＸ軸正方向へ移動させる力を被移動体Ｆ１に及ぼし、第２ポンプ１２は、作動流体Ｆ２を急激に吐出することによって、被移動流体Ｆ１をＸ軸正方向へ移動させる力を被移動流体Ｆ１に及ぼす。更に、時刻ｔ５〜ｔ６においても、流路１３ａの圧力低下吸収部は消滅している。従って、被移動流体Ｆ１は時刻ｔ５の直後からＸ軸正方向に直ちに移動を開始し、時刻ｔ６にて初期位置に復帰する。
【０２１２】
その後、図１３に示した例において、被移動流体移動デバイス１０は、時刻ｔ７〜ｔ８及び時刻ｔ９〜ｔ１０にて、それぞれ時刻ｔ３〜ｔ４及び時刻ｔ５〜ｔ６と同一の作動を行う。
【０２１３】
そして、時刻ｔ１１にて電気制御装置２０の図示しないスイッチが遮断されると、電気制御装置２０は第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を０（Ｖ）に設定する。その結果、第２ポンプ室１２ａの容積は時刻ｔ１１〜ｔ１２において、スタンバイ容積Cstから微小容積ΔCだけ減少し、時刻ｔ１２にて初期容積C0となる。このときの第２ポンプ室１２ａの容積の変化速度は第１の速度である。従って、この場合、被移動流体Ｆ１は移動しない。以上により、被移動流体移動デバイスは初期状態に復帰する。
【０２１４】
このように、被移動流体移動デバイス１０によれば、被移動流体Ｆ１を流路１３ａ内で移動させるための第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２の駆動に先立ち、第２ポンプ１２を緩やかに駆動することにより（容積変化速度が第１の速度となるように駆動することにより）、流路１３ａ内の作動流体Ｆ２を緩やかに吸引（流路１３ａから排出）し、これにより、流路１３ａに不可避的に存在する流路１３ａ内の圧力低下を吸収する部分を消滅させ、被移動流体移動デバイス１０の状態をスタンバイ状態とする。
【０２１５】
従って、第２ポンプ室１２ａの容積が第１の速度よりも大きな第２の速度で増大されることにより作動流体Ｆ２が急激に吸引されると、流路１３ａ内における被移動流体Ｆ１の第２開口１５ａ１側の作動流体Ｆ２の圧力は直ちに減少して被移動流体Ｆ１を直ちに移動させる。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
【０２１６】
また、第２ポンプ室１２ａの容積が第２の速度で増大されるとき、第１ポンプ室１１ａの容積は第２の速度と等しい第３の速度で減少される。従って、第１ポンプ１１による作動流体Ｆ２の吐出力は、作動流体Ｆ２を介して被移動流体Ｆ１に直ちに作用し、被移動流体Ｆ１は直ちに移動する。換言すると、第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２の作動によって生じる差圧が被移動流体Ｆ１に直ちに作用するので、被移動流体Ｆ１は直ちに移動を開始する。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
【０２１７】
ここで、本発明を採用していない被移動流体移動デバイス（以下、「比較例」と称呼する。）の作動について、図１４を参照しながら説明する。比較例の電気制御装置は、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１及び第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を同時に０（Ｖ）から変化させるようになっている。
【０２１８】
例えば、時刻ｔ０において、電気制御装置は第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を０（Ｖ）から＋Vdr（Ｖ）へと変化させ、第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を０（Ｖ）から−Vdr（Ｖ）へと変化させる。この結果、時刻ｔ０〜ｔ１において、第１ポンプ室１１ａの容積は初期容積C0からC1へと容積Cdrだけ減少し、第２ポンプ室１２ａの容積は初期容積C0からC2へと容積Cdrだけ増大する。
【０２１９】
しかしながら、時刻ｔ０直後において、流路１３ａ内の第２開口１５ａ１側に存在する作動流体Ｆ２の圧力は、流路１３ａの圧力低下吸収部の存在により、直ちに低下しないので、被移動流体Ｆ１は移動を開始しない。この結果、被移動流体Ｆ１は、時刻ｔ０から暫くの間、初期位置に留まることになる。即ち、被移動流体移動デバイスの応答性は良好でない。
【０２２０】
さらに、被移動流体Ｆ１の位置は、時刻ｔ１の直後においてオーバーシュートし、その後、安定するまでに時間を要する。この意味においても、被移動流体移動デバイスの応答性は良好でない。このような状況は、例えば、時刻ｔ２〜ｔ３のように、電気制御装置が第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を＋Vdr（Ｖ）から０（Ｖ）へと変化させ、第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を−Vdr（Ｖ）から０（Ｖ）へと変化させる場合にも生じる。
【０２２１】
このように、本発明を採用していない比較例と較べ、本発明の第１実施形態に係る被移動流体移動デバイス１０（後述するように、他の実施形態の被移動流体移動デバイスも含む。）は、極めて応答性が良好であり、且つ、被移動流体Ｆ１の位置制御を確実に行うことができるデバイスとなっていることが理解される。
（第２実施形態）
次に、本発明による被移動流体移動デバイス１０の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、電気制御装置２０が発生する第１ポンプ駆動電圧Ｖ１及び第２ポンプ駆動電圧Ｖ２が第１実施形態のそれらと相違している点のみにおいて第１実施形態と異なる。従って、以下、図１５のタイムチャートを参照しながら、係る相違点を中心として説明する。
【０２２２】
第２実施形態の被移動流体移動デバイス１０も、第１実施形態と同様、流路１３ａ内の圧力を収容体の外部の圧力よりも常に低下させた状態を維持し、その状態において被移動流体の移動を行う。但し、第２ポンプ１２の代わりに第１ポンプ１１を使用して流路１３ａ内の圧力を収容体の外部の圧力よりも低下させ、デバイス１０の状態をスタンバイ状態とする。
【０２２３】
具体的に述べると、図１５の時刻ｔ０〜ｔ１に示したように、被移動流体移動デバイス１０が初期状態（「オフ」状態）にあるとき、電気制御装置２０は第１ポンプ駆動電圧Ｖ１及び第２ポンプ駆動電圧Ｖ２の何れをも０（Ｖ）に維持している。なお、第１実施形態と同様、第２実施形態の被移動流体移動デバイス１０が初期状態にあるとき、被移動流体Ｆ１は第１開口１４ａ１と第２開口１５ａ１の間の流路１３ａ内に存在するとともに、流路１３ａ内の第１開口１４ａ１及び第２開口１５ａ１のそれぞれに対向する位置には作動流体Ｆ２が存在している。
【０２２４】
そして、時刻ｔ１にて電気制御装置２０の図示しないスイッチが投入されると、電気制御装置２０は第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を絶対値Vstの負の電圧に設定する。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は時刻ｔ１〜ｔ２において初期容積C0から微小容積ΔCだけ増大し、時刻ｔ２にてスタンバイ容積Cstとなる。このときの第１ポンプ室１１ａの容積の変化速度（の絶対値）＝ΔC/(t2-t1)を、便宜上、第１の速度と称呼する。
【０２２５】
この結果、微小容積ΔCに応じた量の作動流体Ｆ２が流路１３ａから第１ポンプ室１１ａへと緩やかに吸引される。この場合、被移動流体Ｆ１よりも第１開口１４ａ１側の流路１３ａ内の作動流体Ｆ２が第１ポンプ室１１ａへと吸引される。同時に、第１の速度が十分に小さいので、被移動流体Ｆ１よりも第２開口１５ａ１側の流路１３ａ内の作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１と流路１３ａ（流路１３ａの角部）との間に形成されている微小な隙間を通過して第１ポンプ室１１ａへと吸引される。この結果、被移動流体Ｆ１は移動することなく（初期位置に停止した状態を維持し）、流路１３ａ内の更なる減圧に対する流路１３ａの圧力変化吸収部（がたつき、圧力低下吸収部）が実質的に消滅する。かかる状態を、スタンバイ状態と呼ぶ。
【０２２６】
次に、時刻ｔ３にて被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動する必要が生じると、電気制御装置２０は、第２ポンプ第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を「０」から絶対値Vst+Vdrの負の電圧に設定する。これにより、第２ポンプ室１２ａの容積は時刻ｔ３〜ｔ４において容積Cdqだけ増大し、時刻ｔ４にて容積C3となる。このときの第２ポンプ室１２ａの容積の変化速度（の絶対値）＝Cdq/(t4-t3)を、便宜上、第２の速度と称呼する。第２の速度は、第１の速度よりも十分に大きくなるように選択されている。
【０２２７】
また、電気制御装置２０は、時刻ｔ３にて第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を値Vst+Vdrだけ増大させ、絶対値Vdrの正の電圧に設定する。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は時刻ｔ３〜ｔ４においてスタンバイ容積Cstから容積Cdqだけ減少し、時刻ｔ４にて容積C4となる。このときの第１ポンプ室１１ａの容積の変化速度（の絶対値）＝Cdq/(t4-t3)を、便宜上、第３の速度と称呼する。本例でも、第３の速度は、上記第２の速度と略等しく、流路１３ａ内の圧力が収容体の外部の圧力よりも低い圧力に維持されながら作動流体Ｆ２が第１ポンプ室１１ａから流路１３ａへと第１開口１４ａ１を介して吐出されるように選択されている。
【０２２８】
この結果、容積Cdqに応じた作動流体Ｆ２が流路１３ａから第２ポンプ室１２ａへと急激に吸引されるとともに、容積Cdqに応じた作動流体Ｆ２が第１ポンプ室１１ａから流路１３ａ内に急激に吐出される。
【０２２９】
この場合、第２の速度が第１の速度よりも十分に大きいので、被移動流体Ｆ１の第１開口１４ａ１側にある作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１と流路１３ａ（流路１３ａの角部）との間に形成されている微小な隙間を殆ど通過することができない。従って、被移動流体Ｆ１の第２開口１５ａ１側の作動流体Ｆ２の圧力は、被移動流体Ｆ１の第１開口１４ａ１側の作動流体Ｆ２の圧力より小さくなるので、被移動流体Ｆ１は第２開口１５ａ側（即ち、Ｘ軸負方向）に移動する。
【０２３０】
換言すると、第２ポンプ１２は作動流体Ｆ２を急激に吸引することにより、被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動させる力を被移動流体Ｆ１に付与するとともに、第１ポンプ１１は作動流体Ｆ２を流路１３ａへ急激に吐出することにより、被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動させる力を被移動流体Ｆ１に付与する。更に、時刻ｔ３〜ｔ４においては（実際には時刻ｔ２にて）、流路１３ａの圧力低下吸収部は消滅している。従って、被移動流体Ｆ１は時刻ｔ３の直後からＸ軸負方向に直ちに移動を開始する。
【０２３１】
次に、時刻ｔ５にて被移動流体Ｆ１を初期位置に向けてＸ軸正方向に移動させる必要が生じると、電気制御装置２０は、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を絶対値Vstの負の電圧に設定する。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は時刻ｔ５〜ｔ６において容積Cdqだけ増大し、時刻ｔ６にてスタンバイ容積Cstとなる。このときの第１ポンプ駆動電圧Ｖ１は、第１ポンプ室１１ａの容積の変化速度（の絶対値）が上記第２の速度となるように設定されている。
【０２３２】
また、電気制御装置２０は、時刻ｔ５にて第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を「０」（Ｖ）に設定する。これにより、第２ポンプ室１２ａの容積は時刻ｔ５〜ｔ６において容積C3から容積Cdqだけ減少し、時刻ｔ６にて初期容積C0となる。このときの第２ポンプ室１２ａの容積の変化速度（の絶対値）は、上記第３の速度（この場合、第２の速度）であり、流路１３ａ内の圧力が収容体の外部の圧力よりも低い圧力に維持されるように選択されている。
【０２３３】
この結果、容積Cdqに応じた作動流体Ｆ２が、流路１３ａから第１ポンプ室１１ａへと急激に吸引されるとともに、第２ポンプ室１２ａから流路１３ａへと急激に吐出される。この場合、時刻ｔ３〜ｔ４と同様に、第１ポンプ１１は作動流体Ｆ２を急激に吸引することにより、被移動流体Ｆ１をＸ軸正方向へ移動させる力を被移動流体Ｆ１に付与するとともに、第２ポンプ１２は作動流体Ｆ２を流路１３ａへ急激に吐出することにより、被移動流体Ｆ１をＸ軸正方向へ移動させる力を被移動流体Ｆ１に付与する。更に、時刻ｔ５〜ｔ６においても、流路１３ａの圧力低下吸収部は消滅している。従って、被移動流体Ｆ１は時刻ｔ５の直後からＸ軸正方向に直ちに移動を開始し、時刻ｔ６にて初期位置に復帰する。
【０２３４】
その後、図１５に示した例において、被移動流体移動デバイス１０は、時刻ｔ７〜ｔ８及び時刻ｔ９〜ｔ１０にて、それぞれ時刻ｔ３〜ｔ４及び時刻ｔ５〜ｔ６と同一の作動を行う。
【０２３５】
そして、時刻ｔ１１にて電気制御装置２０の図示しないスイッチが遮断されると、電気制御装置２０は第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を０（Ｖ）に設定する。その結果、第１ポンプ室１１ａの容積は時刻ｔ１１〜ｔ１２において、スタンバイ容積Cstから微小容積ΔCだけ減少し、時刻ｔ１２にて初期容積C0となる。このときの第１ポンプ室１１ａの容積の変化速度は第１の速度である。従って、この場合、被移動流体Ｆ１は移動しない。
【０２３６】
このように、第２実施形態の被移動流体移動デバイス１０は、被移動流体Ｆ１を移動させるための第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２の駆動に先立ち、第１ポンプ１１を緩やかに駆動することにより（容積変化速度が第１の速度となるように駆動することにより）、流路１３ａ内の作動流体Ｆ２を緩やかに排出する。これにより、被移動流体移動デバイス１０は、流路１３ａに不可避的に存在する流路１３ａ内の圧力低下を吸収する部分を消滅させ、スタンバイ状態となる。
【０２３７】
従って、第２ポンプ室１２ａの容積が第１の速度よりも大きな第２の速度で増大されることにより作動流体Ｆ２が急激に吸引されると、流路１３ａ内における被移動流体Ｆ１の第２開口１５ａ１側の作動流体Ｆ２の圧力は直ちに減少して被移動流体Ｆ１を直ちに移動させる。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
【０２３８】
また、第２ポンプ室１２ａの容積が第２の速度で増大されるとき、第１ポンプ室１１ａの容積は第２の速度と等しい第３の速度で減少される。従って、流路１３ａ内における被移動流体Ｆ１の第１開口１４ａ１側の作動流体Ｆ２の圧力は直ちに上昇して被移動流体Ｆ１を直ちに移動させる。換言すると、第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２の作動によって生じる差圧が被移動流体Ｆ１に直ちに作用するので、被移動流体Ｆ１は直ちに移動を開始する。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
（第３実施形態）
次に、本発明による被移動流体移動デバイスの第３実施形態について説明する。第３実施形態の被移動流体移動デバイス３０は、概念図である図１６に示したように、第１ポンプ３１、第２ポンプ３２及び第３ポンプ３３を備えている。第１乃至第３ポンプ３１〜３３は、作動流体Ｆ２をそれぞれ収容していて、基体３０ａ内の流路１３ｂにそれぞれ第１開口〜第３開口を介して接続されている。流路１３ｂは、第１実施形態の流路１３ａと同一形状である。第１開口はＸ軸負方向端部近傍に設けられている。第２開口はＸ軸正方向端部近傍に設けられている。第３開口はＸ軸方向略中央部に設けられている。
【０２３９】
流路１３ｂには、被移動流体Ｆ１が流路１３ｂを二つに分離するように収容されている。流路１３ｂの被移動流体Ｆ１が存在しない部分は、作動流体Ｆ２により満たされている。また、流路１３ｂには、互いに電気的に絶縁された２個の電極３４ａ及び電極３４ｂが配設されている。電極３４ａ及び電極３４ｂは、第１開口と第３開口との間の位置において、流路１３ｂを挟んで対向するように同流路１３ｂに露呈している。
【０２４０】
第１乃至第３ポンプ３１〜３３の図示しないそれぞれのアクチュエータは、図示しない電気制御装置に電気的にそれぞれ接続され、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１、第２ポンプ駆動電圧Ｖ２及び第３ポンプ駆動電圧Ｖ３がそれぞれ付与されるようになっている。
【０２４１】
いま、各ポンプに対し、各ポンプに対応する駆動電圧が与えられていないとき（即ち、各駆動電圧が０（Ｖ）であって、被移動流体移動デバイス３０が初期状態にあるとき）、各ポンプ室は初期容積を維持する。第１ポンプ３１は、第１ポンプ室の容積が初期容積よりも増大したり減少したりすることができる加減圧可能なポンプである。第３ポンプ３３も、第１ポンプ３１と同様に、第３ポンプ室の容積が初期容積よりも増大したり減少したりすることができる加減圧可能なポンプである。これに対し、第２ポンプ３２は、そのポンプ室の容積が初期容積よりも大きい容積範囲で増減可能であるが、初期容積よりも小さくならないような構造のポンプ（減圧専用ポンプ）である。なお、第２ポンプ３２も、第１ポンプ３１及び第３ポンプ３３と同様な加減圧可能なポンプであってもよい。
【０２４２】
被移動流体移動デバイス３０が初期状態にあるとき、被移動流体Ｆ１は第１ポンプ３１の第１開口と第３ポンプの第３開口の間の流路１３ｂ内に存在するようになっている。また、被移動流体Ｆ１は、被移動流体移動デバイス３０が初期状態にあるとき、一対の電極３４ａ,３４ｂよりもＸ軸正方向側に位置するように調整されている。
【０２４３】
次に、この被移動流体移動デバイス３０の作動について、図１７のタイムチャートを参照しながら説明する。この被移動流体移動デバイス３０も、第１及び第２実施形態と同様、流路１３ｂ内の圧力を収容体の外部の圧力よりも常に低下させた状態を維持しながら、被移動流体Ｆ１の移動を行うようになっている。但し、第２ポンプ３２は、流路１３ｂ内の圧力を収容体の外部の圧力よりも常に低下させるための専用のポンプとして使用される。
【０２４４】
具体的に述べると、図１７の時刻ｔ０〜ｔ１に示したように、被移動流体移動デバイス３０が初期状態にあるとき、電気制御装置は第１〜第３ポンプ第１ポンプ駆動電圧Ｖ１〜Ｖ３の総べてを０（Ｖ）に維持している。
【０２４５】
そして、時刻ｔ１にて電気制御装置の図示しないスイッチが投入されると、電気制御装置は第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を絶対値Vstの負の電圧に設定する。これにより、第２ポンプ３２のポンプ室容積は時刻ｔ１の直後において初期容積から微小容積ΔCだけ緩やかな第１の速度で増大し、時刻ｔ２よりも前の時点にてスタンバイ容積Cstとなる。
【０２４６】
この結果、微小容積ΔCに応じた作動流体Ｆ２が流路１３ｂから第２ポンプ３２へと穏やかに吸引される。この場合、被移動流体Ｆ１よりも第２開口側にある作動流体Ｆ２は、当然、第２ポンプ３２へと吸引される。
【０２４７】
また、第１の速度が十分に小さいので、被移動流体Ｆ１よりも第１開口側にある作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１と流路１３ｂ（流路１３ｂの角部）との間に形成されている微小な隙間を通過し、第２ポンプ３２へと吸引される。この結果、被移動流体Ｆ１は移動することなく（初期位置に停止した状態を維持し）、流路１３ｂ内の更なる減圧に対する流路１３ｂの圧力低下吸収部は実質的に消滅する。即ち、デバイス３０はスタンバイ状態となる。
【０２４８】
次に、時刻ｔ２にて被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動する必要が生じると、電気制御装置は、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１を絶対値Vdrの負の電圧に設定する。これにより、第１ポンプ３１の容積は時刻ｔ２直後において第１の速度よりも大きい第２の速度で容積Cdrだけ増大する。
【０２４９】
また、電気制御装置は、時刻ｔ２にて第３ポンプ駆動電圧Ｖ３を絶対値Vdrの正の電圧に設定する。これにより、第３ポンプ３３の容積は時刻ｔ２直後において第１の速度よりも大きい第３の速度（この場合、第２の速度と等しい速度）で容積Cdrだけ減少する。
【０２５０】
この結果、作動流体Ｆ２が流路１３ｂから第１ポンプ３１へと吸引される。時刻ｔ２においては、流路１３ｂの圧力低下吸収部は消滅しているから、この吸引力は被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動させる力として被移動流体Ｆ１に直接作用する。
【０２５１】
同時に、容積Cdr分の作動流体Ｆ２が第３ポンプ３３から流路１３ｂ内に急激に吐出される。この場合、第３の速度（第２の速度）が第１の速度よりも十分に大きいので、流路１３ｂ内に吐出された作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１と流路１３ａ（流路１３ａの角部）との間に形成されている微小な隙間を殆ど通過しない。その結果、第３ポンプ３３は、急激に吐出された作動流体Ｆ２を介して、被移動流体Ｆ１をＸ軸負方向へ移動させる力（押圧力）を被移動流体Ｆ１に付与する。従って、被移動流体Ｆ１は時刻ｔ２の直後からＸ軸負方向に直ちに移動を開始し、その後、電極３４ａ及び電極３４ｂに接触してこれらの電極を導通状態とする。
【０２５２】
次に、時刻ｔ３にて被移動流体Ｆ１を初期位置に向けてＸ軸正方向に移動させる必要が生じると、電気制御装置は、第１ポンプ駆動電圧Ｖ１及び第３ポンプ駆動電圧Ｖ３を共に０（Ｖ）に設定する。但し、電気制御装置は第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を-Vst（Ｖ）に維持する。これにより、第１ポンプ３１の容積は時刻ｔ３直後において第２の速度で容積Cdrだけ減少し、第３ポンプ３３の容積は時刻ｔ３直後において第３の速度（この例では、第２の速度と等しい）で容積Cdrだけ増大する。
【０２５３】
この結果、容積Cdrに応じた作動流体Ｆ２が流路１３ｂから第３ポンプ３３へと急激に吸引されるとともに、容積Cdr分の作動流体Ｆ２が第１ポンプ３１から流路１３ｂへと急激に吐出される。
【０２５４】
この場合、第３ポンプ３３による作動流体Ｆ２を急激に吸引する力は、被移動流体Ｆ１をＸ軸正方向へ移動させる力として被移動流体Ｆ１に直接作用する。更に、時刻ｔ３においても、時刻ｔ１直後における第２ポンプ３２への作動流体の緩やかな吸引により、流路１３ｂの圧力低下吸収部は消滅している。
【０２５５】
また、第３の速度（第２の速度）は第１の速度よりも十分に大きいので、被移動流体Ｆ１よりも第１開口側の作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１と流路１３ｂ（流路１３ｂの角部）との間に形成されている微小な隙間を殆ど通過しない。従って、第１ポンプ３１による作動流体Ｆ２を流路１３ｂに急激に吐出する力は、被移動流体Ｆ１をＸ軸正方向へ移動させる力として被移動流体Ｆ１に直接作用する。この結果、被移動流体Ｆ１は時刻ｔ３の直後からＸ軸正方向に直ちに移動を開始し、その後、電極３４ａと電極３４ｂとを非導通状態とする。
【０２５６】
その後、図１７に示した例において、被移動流体移動デバイス３０は、時刻ｔ４及びｔ５にて、それぞれ時刻ｔ２及び時刻ｔ３と同一の作動を行う。そして、時刻ｔ６にて電気制御装置の図示しないスイッチが遮断されると、電気制御装置は第２ポンプ駆動電圧Ｖ２を０（Ｖ）に設定する。その結果、第２ポンプ３２のポンプ室容積は時刻ｔ６直後において、第１の速度でスタンバイ容積Cstから微小容積ΔCだけ減少し初期容積C0となる。このときの第２ポンプ３２の容積の変化速度は第１の速度である。従って、この場合、被移動流体Ｆ１は移動しない。
【０２５７】
このように、第３実施形態の被移動流体移動デバイス３０によれば、被移動流体Ｆ１を移動させるための第１ポンプ３１及び第３ポンプ３３の駆動に先立ち、第２ポンプ３２を緩やかに（第２ポンプ室の容積が第１の速度で増大するように）駆動し、これにより、流路１３ｂに不可避的に存在する流路１３ｂ内の圧力低下を吸収する部分を消滅させ、被移動流体移動デバイス３０をスタンバイ状態とする。
【０２５８】
従って、第１ポンプ３１のポンプ室容積が第１の速度よりも大きな第２の速度で増大されるとともに、第３ポンプ３３のポンプ室容積が第１の速度よりも大きな第３の速度で減少されると、被移動流体Ｆ１は直ちにＸ軸負方向に移動を開始する。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
【０２５９】
また、第３ポンプ３３のポンプ室容積が第２の速度で増大されるとともに、第１ポンプ３１のポンプ室容積が第３の速度で減少されると、被移動流体Ｆ１は直ちにＸ軸正方向に移動を開始する。このように、被移動流体移動デバイス３０は、応答性が極めて良好なデバイスとなっている。
【０２６０】
以上、説明したように、本発明の各実施形態の被移動流体移動デバイスは、何れかのポンプの容積を第１の速度で増大せしめ、作動流体Ｆ２を流路内から緩やかに排出する。これにより、被移動流体Ｆ１を移動させることなしに、流路内の圧力を収容体の外部の圧力よりも低下させ、収容体（流路）に不可避的に存在する同流路内の圧力低下を吸収してしまう部分を実質的に消滅させる。その後、何れかのポンプの容積を第１速度よりも大きい第２速度で増大せしめて作動流体Ｆ２を流路内から急激に排出し、これにより被移動流体Ｆ１を移動させる。このとき、流路内の圧力低下を吸収してしまう部分は実質的に消滅しているから、被移動流体Ｆ１は直ちに移動を開始する。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
【０２６１】
また、これらの被移動流体移動デバイスは、液体を加熱して気化することに伴う体積膨張を利用して被移動流体を移動させるデバイスとは異なり、ポンプ室の容積を変更して非圧縮性の作動流体Ｆ２を吸引及び吐出することにより被移動流体Ｆ１を移動せしめるデバイスである。即ち、この被移動流体移動デバイスは、作動流体Ｆ２を気化する必要がないので、沸点の高い液体を作動流体Ｆ２として使用することができる。その結果、本発明による被移動流体移動デバイスにおいては、豊富な種類の流体の中から適切な流体を作動流体Ｆ２として選択することができる。
【０２６２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、本発明で開示している各被移動流体移動デバイスの基本構成を基に、ダイヤフラムを変形させる圧電／電歪材料膜を、反強誘電体材料膜（反強誘電体膜）に置き換えることができる。また、流路一つに対するポンプの数は幾つであってもよい。
【０２６３】
また、上記各実施形態においては、初期状態から収容体に不可避的に存在する同流路内の圧力低下を吸収してしまう部分を実質的に消滅させたスタンバイ状態へと移行するときに、何れか一つのポンプ室の容積のみが第１の速度で増大せしめられていたが、例えば、第１ポンプ及び第２ポンプを共に駆動するとともに、第１ポンプ室の容積と第２ポンプ室の容積との和の容積を第１の速度で増大させるように構成してもよい。
【０２６４】
更に、被移動体を移動させるデバイスを構成する前述した収容体は、シリコン基板、ガラス基板、ポリメチルメタレート又はポリカーボネート等のプラスチックの基板、或いはセラミックス基板を積層し、これらを接合することにより作製することができる。接合には、紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂が使用され得る。また、シリコン樹脂のガスケットを基板間に挟み込み、基板同士をネジなどにより締結することにより同基板同士を接合することもできる。また、シリコン基板とガラス基板を接合する場合、陽極酸化接合法を用いることもできる。基板材料としてセラミックグリーンシートを用いる場合には、セラミックグリーンシートを積層した後に焼成して一体化することもできる。
【０２６５】
また、上記被移動体を移動させるデバイス（被移動流体移動デバイス）は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator)ウエハーを使用して形成することができる。より具体的に述べると、断面構造のみを示した図１８から理解されるように、ＳＯＩウエハーを使用した被移動流体移動デバイス４０は、支持基板４１と、支持基板４１の上に積層された絶縁層４２と、絶縁層４２の上に積層されたＳＯＩ層４３と、ＳＯＩ層４３の上に接合された蓋体４４を備える。なお、デバイス４０は、第１実施形態と同様、第１ポンプ及び第２ポンプを有している。第１ポンプ及び第２ポンプは、図１８において省略されている。
【０２６６】
支持基板４１は、絶縁層４２及びＳＯＩ層４３に比べ、その膜厚が非常に大きい。ＳＯＩ層４３は、膜厚が小さい単結晶シリコン層である。蓋体４４は、パイレックス（登録商標）ガラスからなり、陽極接合方法を用いてＳＯＩ層４３の上面に接合される。被移動流体移動デバイス４０の流路４３ａは、ＳＯＩ層４３に形成された溝と蓋体４４の下面とにより形成される。
【０２６７】
従来、バルクのシリコン基板上にトランジスタ等を含んでなる高周波スイッチ回路を形成すると、このトランジスタ等を形成した部分以外のシリコン基板に浮遊容量が形成されてしまう。係る浮遊容量は、高周波信号回路に種々の影響を及ぼす。これに対し、図１８に示したＳＯＩウエハーにおいては、スイッチ回路を形成するＳＯＩ層４３の下に絶縁層４２が存在するので、ＳＯＩ層４３は支持基板４１に形成される浮遊容量の影響を受けないという利点がある。
【０２６８】
更に、ＳＯＩ層４３の表面にマスクを形成するとともに同マスクを用いてエッチングを施すことにより、上述した流路４３ａを構成する溝を同ＳＯＩ層４３に形成することもできる。この場合、絶縁層４２がエッチングに対するエッチストップとなるので、ＳＯＩ層４３の膜厚に等しい均一な深さを有する流路４３ａを形成することがきる。従来、深さが均一な微細流路を形成することは困難であったが、このようにＳＯＩウエハーをエッチングすることにより、深さが均一な流路を簡単に製造することができる。
【０２６９】
なお、蓋体４４は、シリコン、石英ガラス、或いはプラスチックから構成することもできる。これらの材質から構成される蓋体４４は、例えば、接着剤によりＳＯＩ層４３の上面に接合される。
【０２７０】
また、基体は、上述した浮遊容量を発生させないという点から考えると、誘電率が小さい材料から形成されることも好適である。特に、フッ素樹脂は、誘電率が小さいことに加え、成形性に優れていて量産に適するので、基体の材料として好適である。この例として、テフロン（登録商標）、または、旭硝子株式会社製のフルオンＰＦＡ（四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体）を挙げることができる。フルオンＰＦＡの中のＰ−６６Ｐは、１０ＭＨｚの周波数を有する信号に対する誘電率が２．１より小さいので、同信号に対する誘電率が１２であるシリコン、９．５であるアルミナ、或いは、３．５である石英に比べて高周波特性が良好である。
【０２７１】
さらに、本願において以下の第３の発明が提供される。本第３の発明は、マイクロモーター、マイクロセンサー及びマイクロリレー等のマイクロマシンやマイクロエレクトロメカニカルシステム（Micro Electro Mechanical System，ＭＥＭＳ）と呼ばれる微細電気機械部品に適用され得るデバイス、電気経路や光学経路等に利用され得るスイッチングデバイス、並びにシリンダ等の駆動源等として利用され得るデバイスであって、流路内の被移動体を移動するデバイスに関する。
【０２７２】
近年、半導体製造技術に代表されるような材料の微細加工技術等を利用して、数ミリから数十ミクロンサイズの微細なマイクロモーター、マイクロセンサー及びマイクロスイッチ等の開発が進められている。それらの要素デバイスは、例えば、インクジェットプリンタヘッド、マイクロバルブ、フローセンサー、圧力センサー、記録ヘッド、トラッキングサーボ用アクチュエータ、オンチップ生化学分析、マイクロリアクタ、高周波スイッチングデバイス、マイクロ磁気デバイス、マイクロリレー、加速度センサー、ジャイロ、駆動デバイス、ディスプレイ、光スキャナ、等々へ幅広く応用され得る。
【０２７３】
これらのデバイスのうち、例えば、日本国特許公開昭和４７−２１６４５号公報（第２頁、第２図及び第３図）に開示されたスイッチングデバイスは、流路内において被移動体としての水銀を移動させ、この水銀により流路壁に設けられた複数の電極の導通状態を切り替えるようになっている。
【０２７４】
この開示されたデバイスは、水銀と電極との状態を接触状態から非接触状態へと変更したり、逆に非接触状態から接触状態に変更することによりスイッチング動作を行うようになっている。このデバイスの場合、水銀と電極とが接触状態にあるときの両者間の電気的抵抗値が小さいほど、スイッチにおける電気的損失は小さくなる。水銀と電極の間の電気的抵抗値を小さくするには、電極を水銀との濡れ性が良好となる材質により形成すれば良い。
【０２７５】
ところが、電極と水銀との濡れ性が良好であると、両者間の状態を接触状態から非接触状態へと移行することが困難となる。その結果、スイッチングの応答性が悪化したり、水銀を移動するために必要なアクチュエータの発生力を大きくする必要が生じる。このような問題は、電極を持たないデバイスや、水銀が電極を常に覆いながら移動するデバイス等にも不可避的に存在する。即ち、一般に流路内にて被移動体を移動させるデバイスにおいては、被移動体が流路の壁面から摩擦力を受けるため、被移動体を高速で移動させ難いという問題がある。
【０２７６】
第３の発明は、上述した問題に対処するためになされたものであって、流路内の被移動体を高速で移動させ得るデバイスを提供することにある。第３の発明によるデバイスは、例えば、高速スイッチング動作が必要なスイッチ（スイッチングデバイス）等に特に好適に用いられ得る。
【０２７７】
上記目的を達成するため、第３の発明の流路内の被移動体を移動するデバイスは、流路を形成する流路形成部と、実質的に非圧縮性であって前記流路に同流路を実質的に少なくとも二つに分離するように収容される被移動体と、前記流路の前記被移動体が存在している部分以外の部分に収容される実質的に非圧縮性である作動流体と、前記被移動体を前記流路内において振動させながら移動させるアクチュエータとを備えている。
【０２７８】
これによれば、被移動体は流路内で振動しながら移動する。被移動体が振動することにより、被移動体が移動する際の動摩擦抵抗は小さくなり、被移動体の移動速度を増大することができる。従って、例えば、このデバイスを、被移動体により開閉する電極を備えたスイッチとして使用すれば、高速スイッチングが可能なスイッチングデバイスが提供される。
【０２７９】
この場合、前記アクチュエータは、前記作動流体を前記流路に吐出し及び同作動流体を同流路から吸引するポンプであってよい。また、そのポンプは、セラミックダイヤフラムを一つの壁として備えたポンプ室と膜型圧電素子とを含み、同膜型圧電素子によって同セラミックダイヤフラムを変形して同ポンプ室の容積を変更することにより前記作動流体の吐出及び吸引を行うポンプであってよい。
【０２８０】
このような膜型圧電素子とセラミックスダイヤフラムを用いたポンプによれば、所望のタイミングにて遅滞なく作動流体の吐出及び吸引を行うことができるので、その作動流体の吐出又は吸引によって所望のタイミングにて被移動体を移動させることができる。また、高速で作動流体を流路に対して入出できるので、被移動体を所望の周波数で振動させたり、或いは、被移動体と流路の壁面との間に被移動体が流路の壁面から受ける摩擦力を低減するために好適な膜を容易に形成することができる。
【０２８１】
更に、このようなデバイスが、前記膜型圧電素子に接続された電気制御装置を含み、前記膜型圧電素子は前記電気制御装置からの駆動電圧信号に応答して前記ポンプ室の容積を変更するように構成され、前記電気制御装置は第１の速度で増大又は減少する電圧信号に同第１の速度の絶対値よりも大きい第２の速度で増大及び減少を連続的に繰り返す電圧信号を重畳させた電圧信号を前記駆動電圧信号として発生するように構成されることが好適である。
【０２８２】
この場合、第１の速度及び第２の速度は、それぞれ一定であってもよく、変化する速度であってもよい。換言すると、第１の速度は、電圧信号の一回の増大又は減少における同電圧信号の平均的な変化速度である。第２の速度は、繰り返し増減される電圧信号の一回分の増大又は減少における同電圧信号の平均的な変化速度である。
【０２８３】
これによれば、作動流体は第１の速度に応じた流量で流路内に吐出又は流路内から吸引され、その作動流体の吐出又は吸引によって被移動体が移動する。同時に、第１の速度の絶対値よりも大きい第２の速度に応じた流量での流路内への作動流体の吐出及びこの吐出に引き続く流路内からの作動流体の吸引が繰り返される。即ち、作動流体は流路に対して高速で繰り返し入出する。
【０２８４】
従って、推定ではあるが、この作動流体の流路への入出により被移動体が振動するとともに、作動流体が被移動体と流路の壁面との僅かな隙に入出し、被移動体と流路の壁面との間に膜を形成する。この膜は、凹凸のある流路の壁面を実質的に滑らかにする。この結果、被移動体は、滑らかな膜上をすべりながら移動するので、被移動体が流路壁面から受ける摩擦力は減少する。従って、被移動体は高速で移動することができる。
【０２８５】
一方、前記アクチュエータは、前記被移動体を前記流路内で移動させるための被移動体移動用アクチュエータと、前記作動流体の前記流路への吐出及び同作動流体の同流路からの吸引を連続的に繰り返す振動用ポンプと、を含んでいてもよい。
【０２８６】
この場合、前記被移動体移動用アクチュエータは、前記作動流体を前記流路に対して吐出又は同作動流体を同流路から吸引する被移動体移動用ポンプであってもよい。更に、その被移動体移動用ポンプは、セラミックダイヤフラムを一つの壁として備えたポンプ室と膜型圧電素子とを含み、同膜型圧電素子によって同セラミックダイヤフラムを変形して同ポンプ室の容積を変更することにより前記作動流体の吐出又は吸引を行うポンプであってよい。このような膜型圧電素子とセラミックスダイヤフラムを用いたポンプによれば、所望のタイミングにて遅滞なく作動流体の吐出又は吸引を行うことができるので、所望のタイミングにて被移動体を移動させることができる。
【０２８７】
また、前記振動用ポンプは、セラミックダイヤフラムを一つの壁として備えたポンプ室と膜型圧電素子とを含み、同膜型圧電素子によって同セラミックダイヤフラムを変形することにより同ポンプ室の容積を変更することにより前記作動流体の吐出及び吸引を行うポンプであってよい。このような膜型圧電素子とセラミックスダイヤフラムを用いたポンプによれば、高速で作動流体を流路に対して入出できるので、被移動体を所望の周波数で振動させたり、或いは、被移動体と流路の壁面との間に被移動体が流路の壁面からうける摩擦力を低減するのに好適な膜を容易に形成することができる。
【０２８８】
また、被移動体移動用アクチュエータは、セラミックダイヤフラムを一つの壁として備えたポンプ室と移動用電圧信号に応答する膜型圧電素子とを含み、同膜型圧電素子によって同セラミックダイヤフラムを変形して同ポンプ室の容積を変更することにより前記作動流体を前記流路に吐出し又は同作動流体を同流路から吸引するポンプ（被移動体移動用ポンプ）であり、前記振動用ポンプは、セラミックダイヤフラムを一つの壁として備えたポンプ室と振動用電圧信号に応答する膜型圧電素子とを含み、同膜型圧電素子によって同セラミックダイヤフラムを変形して同ポンプ室の容積を変更することにより前記作動流体を前記流路に吐出し及び同作動流体を同流路から吸引するポンプであり、前記デバイスは、前記被移動体移動用ポンプの膜型圧電素子及び前記振動用ポンプの膜型圧電素子に接続された電気制御装置を含むことができる。この場合、前記電気制御装置は、被移動体移動用ポンプが第１の流量で前記作動流体を所定時間だけ吐出又は吸引するために必要な電圧信号を前記移動用電圧信号として発生するとともに、同第１の流量よりも大きな第２の流量で同作動流体の吐出及び吸引を同所定時間内に複数回繰り返すために必要な電圧信号を前記振動用電圧信号として発生するように構成されることが好適である。
【０２８９】
上述した第１の流量及び第２の流量は、それぞれ一定であってもよく、変化してもよい。換言すると、第１の流量は、一回の作動流体の吐出又は吸引における（即ち、前記所定時間での）平均的な流量である。第２の流量は、繰り返し増減される吐出及び吸引の一回分の吐出又は吸引における平均的な流量である。
【０２９０】
これによれば、作動流体は、被移動体移動用ポンプによって所定時間だけ第１の流量で流路内に吐出され又は流路内から吸引され、その作動流体の吐出又は吸引によって被移動体が移動する。同時に、作動流体は、振動用ポンプによって前記所定時間内に複数回にわたり流路に第２の流量で入出される。即ち、作動流体は流路内に高速で入出を繰り返す。
【０２９１】
従って、推定ではあるが、この作動流体の流路への入出により被移動体が振動するとともに、作動流体が被移動体と流路の壁面との僅かな隙に入出し、被移動体と流路の壁面との間に膜を形成する。この膜は、凹凸のある流路の壁面を実質的に滑らかにする。この結果、被移動体は、滑らかな膜上をすべりながら移動するので、被移動体が流路壁面から受ける摩擦力は減少する。従って、被移動体は高速で移動することができる。
【０２９２】
一方、前記被移動体が前記作動流体に対して不溶性であり且つ前記流路の壁面に対する濡れ性が同作動流体の同流路の壁面に対する濡れ性よりも非良好な流体である場合、前記被移動体移動用アクチュエータは、前記流路の一部の流路断面積を変化させることにより前記被移動体を同被移動体の前記壁面に対する濡れ性に基づく斥力を利用して移動させるように構成されることもできる。
【０２９３】
流路は、流路内圧の変化を吸収してしまうガタツキ（圧力変化吸収部）を不可避的に有する。従って、作動流体を流路内に吐出し、或いは、作動流体を流路内から吸引することによって被移動流体を移動させる場合、作動流体の吐出又は吸引の開始から被移動流体の移動の開始までに時間を要する場合がある。これに対し、上記構成のように、流路断面積を変化させることにより被移動流体を移動させるように構成すれば、被移動流体の移動は流路断面積の開始直後から直ちに開始する。従って、より高速に応答することができるデバイスが提供され得る。
【０２９４】
以下、第３の発明による流路内の被移動体を移動するデバイスの各実施形態について、図面を参照しながら説明する。流路内で移動される被移動体は非圧縮性の固体であってもよく、後述するように非圧縮性の流体（被移動流体）であってもよい。被移動体としての固体は、導電性であってもよく、誘電体であってもよい。被移動体が被移動流体である場合、第３の発明による流路内の被移動体を移動するデバイスは、単に「被移動流体移動デバイス」と称呼される。なお、第３の発明は、以下に述べる実施形態に限定されるものではなく、第３の発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
（第１実施形態）
図１９は、第３の発明の第１実施形態に係る被移動流体移動デバイス１０の平面図である。図２０は図１９の１−１線に沿った平面にて被移動流体移動デバイス１０を切断した断面図である。なお、電気制御装置２０は図１９において概念的に示され、図２０において省略されている。
【０２９５】
この被移動流体移動デバイス１０は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状のセラミックスからなる基体１０ａと、第１ポンプ１１と、第２ポンプ１２と、電気制御装置２０とを備えている。基体１０ａ、第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２は、被移動流体Ｆ１及び作動流体Ｆ２の収容体を構成している。
【０２９６】
基体１０ａは、図２０に示したように、セラミックスの薄板体（以下、「セラミックシート」と云う。）１０ａ１〜１０ａ３をＺ軸方向に積層し、これらを焼成又は接着により一体化することにより形成されている。基体１０ａは、図１９及び図２０に示したように、その内部に、流路形成部１３と第１ポンプ連通部１４と第２ポンプ連通部１５とを含んでいる。
【０２９７】
アクチュエータとして機能する第１ポンプ１１は、第１ポンプ室１１ａと駆動部１１ｂとを含んで構成されている。第１ポンプ室１１ａは、セラミックシート１０ａ３の上面に焼成等により一体的に固定されたセラミックシート１１ａ１と、そのセラミックシート１１ａ１の上面に焼成により一体的に固定された容易に変形可能なセラミックスの薄板からなるダイヤフラム（セラミックダイヤフラム）１１ａ２とにより構成されている。第１ポンプ室１１ａには作動流体Ｆ２が収容されている。
【０２９８】
セラミックシート１１ａ１は、平面視で円形であり、中空円筒状の貫通孔を有している。セラミックダイヤフラム１１ａ２は、平面視でセラミックシート１１ａ１と同じ円形であり、セラミックシート１１ａ１の貫通孔の上面を閉塞するようにセラミックシート１１ａ１の上部に固定されている。第１ポンプ室１１ａは、セラミックシート１１ａ１の貫通孔を形成する側壁面とセラミックダイヤフラム１１ａ２の下面とにより規定された空間である。
【０２９９】
駆動部１１ｂは、平面視でセラミックシート１１ａ１の貫通孔と同じ円形を有する薄板体（厚さは、例えば２０μｍ程度である。）である。駆動部１１ｂは、セラミックダイヤフラム１１ａ２の上面に焼成等により一体的に固定されている。駆動部１１ｂは、圧電膜と同圧電膜を挟むすくなくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子である。駆動部１１ｂは、前記一対の電極間に駆動電圧が印加されたときセラミックダイヤフラム１１ａ２を変形させる。これにより、駆動部１１ｂは、第１ポンプ室１１ａの容積を増減し、第１ポンプ室１１ａ内部の流体を加減圧するようになっている。
【０３００】
換言すると、第１ポンプ１１は、第１ポンプ室１１ａの容積を駆動電圧が印加されていないときの初期容積より減少することにより流体を吐出可能なポンプであり、第１ポンプ室１１ａの容積を初期容積より増大することにより流体を吸引可能なポンプでもある。なお、駆動部１１ｂは、電歪膜又は反強誘電体膜とこの膜を挟む少なくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子であっても良い。また、一つの圧電膜を一対の電極で挟んでなる組を複数組積層した積層型の膜型圧電素子であってもよい。
【０３０１】
このように構成された第１ポンプ１１は、駆動部１１ｂの膜型圧電素子とセラミックシート１１ａ１とが、接着剤等を使用することなく、一体的に形成されている。従って、第１ポンプ１１は高い剛性を有することができるので、作動流体Ｆ２の吐出又は吸引を高速で行うことができる。
【０３０２】
アクチュエータとして機能する第２ポンプ１２は、第２ポンプ室１２ａと、駆動部１１ｂと同様の膜型圧電素子である駆動部１２ｂと、を含んでいる。第２ポンプ室１２ａは、セラミックシート１０ａ３の上面に焼成により一体的に固定されたセラミックシート１２ａ１と、そのセラミックシート１２ａ１の上面に焼成により一体的に固定された容易に変形可能なセラミックスの薄板からなるダイヤフラム（セラミックダイヤフラム）１２ａ２とにより構成されている。第２ポンプ室１２ａには作動流体Ｆ２が収容されている。第２ポンプ１２は、第１ポンプ１１と同様の構成を備えているので詳細な説明を省略する。
【０３０３】
第２ポンプ１２は、駆動部１２ｂの電極間に駆動電圧が印加されたときセラミックダイヤフラム１２ａ２を変形させることにより第２ポンプ室１２ａの容積を増減し、第２ポンプ室１２ａ内部の流体を加減圧するようになっている。
【０３０４】
換言すると、第２ポンプ１２は、第２ポンプ室１２ａの容積を駆動電圧が印加されていないときの初期容積より増大することにより流体を吸引可能なポンプであり、第２ポンプ室１２ａの容積を初期容積より減少することにより流体を吐出可能なポンプでもある。なお、駆動部１２ｂは、反強誘電体膜と同反強誘電体膜を挟む少なくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子であっても良い。また、一つの圧電膜を一対の電極で挟んでなる組を複数組積層した積層型の膜型圧電素子であってもよい。
【０３０５】
このように構成された第２ポンプ１２は、第１ポンプ１１と同様に、駆動部１２ｂの膜型圧電素子とセラミックシート１２ａ１とが、接着剤等を使用することなく、一体的に形成されている。従って、第２ポンプ１２は高い剛性を有することができるので、作動流体Ｆ２の吐出又は吸引を高速で行うことができる。なお、係る一体構造による利点は、以下に述べる他の実施形態のポンプも有するものである。
【０３０６】
また、第１ポンプ１１は、流路内の作動流体Ｆ２を吸引するためにも使用できるが、このとき被移動流体Ｆ１を合わせて吸引することもある。換言すると、第１ポンプ１１内（及び第１ポンプ連通部１４内）に収容されている流体は作動流体Ｆ２には限定されない。同様に、第２ポンプ１２は、後述するように流路内の作動流体Ｆ２を吸引するが、場合により被移動流体Ｆ１を合わせて吸引することもある。換言すると、第２ポンプ１２内（及び第２ポンプ連通部１５）に収容されている流体は作動流体Ｆ２には限定されない。
【０３０７】
ここで、第１，第２ポンプ１１，１２についての具体的な寸法を例示すると、中空円筒形の第１，第２ポンプ室１１ａ，１２ａの底面（上面）の各半径は０．５ｍｍ程度であり、各高さは１５０μｍ程度である。また、円形薄板状のセラミックダイヤフラム１１ａ２，１２ａ２の各半径は０．５ｍｍ程度であり、各厚さ（高さ）は１０μｍ程度である。
【０３０８】
流路形成部１３は、流路１３ａを構成する部分である。流路１３ａは、セラミックシート１０ａ２内に設けられたスリットの側壁、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される密閉された空間である。セラミックシートは絶縁体であるから、流路１３ａの壁面を介して電流が流れることはない。
【０３０９】
流路１３ａは、直線状で細長の空間であって、Ｘ軸に沿う方向に流線方向（長手方向の軸）を有している。流路１３ａは、流線方向に直交する平面で（Ｙ−Ｚ平面）で同流路１３ａを切断した断面（以下、この断面を「流路の縦断面」と云うことがある。）が略正方形状となっている。流路１３ａは、マイクロチャネルとも呼ばれる。流路１３ａの流線方向の長さは１ｍｍ程度であり、前記縦断面の正方形の一辺（流路の高さ及び幅）は数１０μｍ程度である。
【０３１０】
流路１３ａ内には被移動流体Ｆ１と作動流体Ｆ２とが収容され、流路１３ａはこれらの流体により実質的に満たされている。被移動流体Ｆ１は、非圧縮性で導電性の流体であり、本例では水銀である。被移動流体Ｆ１は、非圧縮性であればよく、磁性材料、ガリウム合金の如き液体金属又は油等であってもよい。被移動流体Ｆ１は塊状となって流路１３ａ内に存在する。これにより、被移動流体Ｆ１は、流路１３ａをＸ軸正方向側の空間とＸ軸負方向側の空間との二つの空間に実質的に分離している。
【０３１１】
作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１に対して非溶性であり、実質的に非圧縮性で、絶縁性（非導電性）の流体である。本例では作動流体Ｆ２は、脱イオン水であるが、高浸透性溶剤フロリナート、パラフィン系電気絶縁油又はシリコンオイル等であってもよい。作動流体Ｆ２には、作動流体Ｆ２の流路１３ａ壁面に対する濡れ性が被移動流体Ｆ１の流路１３ａ壁面に対する濡れ性よりも良好である流体が選択される。
【０３１２】
流路１３ａには、互いに電気的に絶縁された一対の電極２１ａ,２１ｂが配設されている。電極２１ａ及び電極２１ｂは、基体１０ａのＸ軸方向中央部よりもＸ軸負側の位置であって第２ポンプ連通部１５（後述の第２開口）よりもＸ軸正側の位置において、流路１３ａを挟んで対向するように同流路１３ａに露呈している。
【０３１３】
電極２１ａ,２１ｂは、それぞれ図示しない配線を介して基体１０ａの外部の図示しない回路に接続されている。電極２１ａと電極２１ｂは、被移動流体Ｆ１が基体１０ａのＸ軸方向略中央部に存在する場合（即ち、被移動流体移動デバイス１０が初期状態にあるとき）、非導通状態となるように配設されている。また、電極２１ａ及び電極２１ｂは、被移動流体Ｆ１がＸ軸負側に移動せしめられたとき（即ち、被移動流体移動デバイス１０が作動状態にあるとき）、被移動流体Ｆ１を介して導通状態となるように配設されている。
【０３１４】
第１ポンプ連通部１４は、第１流路接続部１４ａと第１ポンプ接続部１４ｂとを形成する部分である。第１ポンプ連通部１４は、セラミックシート１０ａ２内において第１流路接続部１４ａと第１ポンプ接続部１４ｂを構成するために設けられたスリットの側壁、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される空間、並びにセラミックシート１０ａ３に設けられた円柱状の貫通孔により画定される空間である。
【０３１５】
第１流路接続部１４ａは、その一方の端部が流路１３ａに接続されていて、流路１３ａに第１開口１４ａ１を形成している。第１ポンプ接続部１４ｂは、第１流路接続部１４ａの他方の端部と第１ポンプ室１１ａとを連通している。第１流路接続部１４ａと第１ポンプ接続部１４ｂには作動流体Ｆ２が収容されている。
【０３１６】
第１開口１４ａ１は、正面視において（Ｙ軸方向から見て）流路１３ａの流線方向（Ｘ軸方向）に沿う辺と同流線方向に直交する方向（この場合、Ｚ軸方向）に沿う辺とからなる略正方形状を有している。この第１開口１４ａ１の流路１３ａの流線方向に直交する辺（Ｚ軸方向に沿う辺）の長さは、流路１３ａのＺ軸方向において対向する壁面間距離と実質的に等しい。また、第１開口１４ａ１の流路１３ａの流線方向に沿う辺の長さは、同第１開口１４ａ１の流路１３ａの流線方向に直交する方向に沿う辺の長さと略等しい。
【０３１７】
第２ポンプ連通部１５は第２流路接続部１５ａと第２ポンプ接続部１５ｂとを形成する部分である。第２ポンプ連通部１５は、セラミックシート１０ａ２内において第２流路接続部１５ａと第２ポンプ接続部１５ｂを構成するために設けられたスリットの側壁、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される空間、並びにセラミックシート１０ａ３に設けられた円柱状の貫通孔により画定される空間である。
【０３１８】
第２流路接続部１５ａは、その一方の端部が流路１３ａに接続されていて、流路１３ａに第２開口１５ａ１を形成している。第２開口１５ａ１の形状は、第１開口１４ａ１の形状と同一である。第２ポンプ接続部１５ｂは、第２流路接続部１５ａの他方の端部と第２ポンプ室１２ａとを連通している。第２流路接続部１５ａと第１ポンプ接続部１５ｂには作動流体Ｆ２が収容されている。第２流路接続部１５ａは、第１流路接続部１４ａと同一構造を有している。
【０３１９】
電気制御装置２０は、第１ポンプ１１の駆動部１１ｂの電極間に電気的に接続されていて、同駆動部１１ｂの電極間に第１駆動電圧Ｖ１を付与するとともに、第２ポンプ１２の駆動部１２ｂの電極間に電気的に接続されていて、同駆動部１２ｂの電極間に第２駆動電圧Ｖ２を付与するようになっている。
【０３２０】
次に、上記のように構成された被移動流体移動デバイス１０の作動について図２１及び図２２を参照しながら説明する。図２１の（Ａ）は第３の発明を採用しない第１駆動電圧Ｖ１のタイムチャートであり、図２１の（Ｂ）は第３の発明を採用しない第２駆動電圧Ｖ２のタイムチャートである。図２２の（Ａ）は第３の発明を採用した第１駆動電圧Ｖ１のタイムチャートであり、図２２の（Ｂ）は第３の発明を採用した第２駆動電圧Ｖ２のタイムチャートである。
【０３２１】
先ず、第３の発明を採用していない駆動電圧Ｖ１，Ｖ２を使用した被移動流体移動デバイス１０の作動の概略について説明する。図２１の（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、電気制御装置２０は、時刻ｔ０にて第１駆動電圧Ｖ１及び第２駆動電圧Ｖ２を「０」とする。かかる状態を初期状態と称呼する。このとき、被移動流体Ｆ１は流路のＸ軸方向略中央の位置（初期位置）において一つの塊として存在している。
【０３２２】
即ち、被移動流体Ｆ１の流路１３ａの壁面に対する濡れ性が作動流体Ｆ２の流路１３ａの壁面に対する濡れ性よりも非良好であるから、被移動流体Ｆ１は表面積を最小とするように流路１３ａ内において流体の塊となって存在する。このとき、被移動流体Ｆ１は流路１３ａの壁面に実質的に接触し、流路１３ａをＸ軸正方向側の空間とＸ軸負方向側の空間との２つの空間に分離する。作動流体Ｆ２は、流路の被移動流体Ｆ１が存在していない部分を満たしている。図１９から理解されるように、被移動流体移動デバイス１０が初期状態にあるとき、被移動流体Ｆ１は電極２１ａ及び電極２１ｂの何れにも接触しない位置に存在する。従って、電極２１ａ及び電極２１ｂは非導通状態に維持される。
【０３２３】
電気制御装置２０は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間、第１駆動電圧Ｖ１を第１の速度|Ｖａ／（Ｔ／２）|で増大させ、第２駆動電圧Ｖ２を第１の速度で減少させる。これにより、駆動部１１ｂがセラミックダイヤフラム１１ａ２を下方に直ちに屈曲変位させるので、第１ポンプ１１から第１開口１４ａ１を介して流路１３ａ内に作動流体Ｆ２が第１の速度に応じた流量（第１の流量）をもって吐出される。また、駆動部１２ｂがセラミックダイヤフラム１２ａ２を上方に直ちに屈曲変位させるので、第２ポンプ１２に第２開口１５ａ１を介して流路１３ａ内の作動流体Ｆ２が第１の速度に応じた流量（第１の流量）をもって吸引される。この結果、被移動流体Ｆ１はＸ軸負方向に移動し始める。そして、被移動流体Ｆ１は、時刻ｔ１にて、電極２１ａと電極２１ｂとを完全に覆う位置（作動位置）に移動する。この結果、電極２１ａと電極２１ｂとは、導通状態となる。
【０３２４】
電気制御装置２０は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、第１駆動電圧Ｖ１を第１の速度|Ｖａ／（Ｔ／２）|で減少させ、第２駆動電圧Ｖ２を第１の速度で増大させる。これにより、駆動部１１ｂがセラミックダイヤフラム１１ａ２を上方に直ちに屈曲変位させるので、第１ポンプ１１に第１開口１４ａ１を介して流路１３ａ内から作動流体Ｆ２が第１の速度に応じた流量（第１の流量）をもって吸引される。また、駆動部１２ｂがセラミックダイヤフラム１２ａ２を下方に直ちに屈曲変位させるので、第２ポンプ１２から第２開口１５ａ１を介して流路１３ａ内に作動流体Ｆ２が第１の速度に応じた流量（第１の流量）をもって吐出される。この結果、被移動流体Ｆ１はＸ軸正方向に移動し始め、時刻ｔ２にて初期位置に復帰する。従って、電極２１ａと電極２１ｂとは、再び非導通状態となる。
【０３２５】
電気制御装置２０は、以降、時刻ｔ０〜ｔ２の動作を繰り返し実行する。換言すると、電気制御装置２０は、周期Ｔ、振幅（Ｖａ／２）及び振幅中心が（Ｖａ／２）の三角波を第１駆動電圧Ｖ１として与える。以下、この第１駆動電圧Ｖ１を「移動用第１駆動電圧Ｖ１ｍ」と称呼する。同時に、電気制御装置２０は、移動用第１駆動電圧Ｖ１ｍをＶ＝０を中心として折り返した波形を有する電圧を第２駆動電圧Ｖ２として与える。即ち、第２駆動電圧Ｖ２は、周期Ｔ、振幅（Ｖａ／２）及び振幅中心が（−Ｖａ／２）の三角波である。以下、第２駆動電圧Ｖ２を「移動用第２駆動電圧Ｖ２ｍ」と称呼する。移動用第１駆動電圧Ｖ１ｍの位相と移動用第２駆動電圧Ｖ２ｍの位相は、１８０度だけ相違している。
【０３２６】
この結果、周期Ｔをもって被移動流体Ｆ１が初期位置と作動位置の間を往復し、電極２１ａと電極２１ｂは周期Ｔをもって「オフ（非導通）」と「オン（導通）」を繰り返す。以上が、第３の発明を採用していない駆動電圧Ｖ１，Ｖ２を使用した場合の被移動流体移動デバイスの作動である。
【０３２７】
次に、第３の発明を採用した駆動電圧Ｖ１，Ｖ２を使用した被移動流体移動デバイス１０の作動について説明する。電気制御装置２０は図２２の（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ示した第１駆動電圧Ｖ１及び第２駆動電圧Ｖ２を発生する。図２２の（Ａ）に示した第１駆動電圧Ｖ１は、移動用第１駆動電圧Ｖ１ｍに、振動用第１駆動電圧Ｖ１ｖを重畳させた電圧（＝Ｖ１ｍ＋Ｖ１ｖ）である。振動用第１駆動電圧Ｖ１ｖはＶ＝０を振動中心とする三角波であって、その周波数ｆ１ｖ（周期Ｔ１ｖ）は移動用第１駆動電圧Ｖ１ｍの周波数（１／Ｔ）よりも高く、その振幅は移動用第１駆動電圧Ｖ１ｍの振幅（Ｖａ／２）より小さい（Ｖｖ／２）である。即ち、振動用第１駆動電圧Ｖ１ｖは、一回分の電圧増加又は一回分の電圧減少における電圧の変化速度が第２の速度（Ｖｖ／Ｔ１ｖ／２）であって、時間Ｔ／２内に複数回の増減を繰り返す電圧である。また、第２の速度は第１の速度（第１の速度の絶対値）より大きい。
【０３２８】
同様に、図２２の（Ｂ）に示した第２駆動電圧Ｖ２は、移動用第２駆動電圧Ｖ２ｍに、振動用第２駆動電圧Ｖ２ｖを重畳させた電圧（＝Ｖ２ｍ＋Ｖ２ｖ）である。振動用第２駆動電圧Ｖ２ｖはＶ＝０を振動中心とする三角波であって、その周波数ｆ２ｖは移動用第２駆動電圧Ｖ２ｍの周波数（１／Ｔ）よりも高く、その振幅は移動用第２駆動電圧Ｖ２ｍの振幅（Ｖａ／２）より小さい（Ｖｖ／２）である。また、振動用第２駆動電圧Ｖ２ｖは、その周波数ｆ２ｖが振動用第１駆動電圧Ｖ１ｖの周波数ｆ１ｖと等しく、その振幅が振動用第１駆動電圧Ｖ１ｖの振幅と等しく、その位相は振動用第１駆動電圧Ｖ１ｖの位相と１８０度だけ相違している。
【０３２９】
この結果、作動流体Ｆ２は、所定時間Ｔ／２の期間内において第１の速度に応じた流量（第１の流量）で増大又は減少しながら、第２の速度に応じた流量（第２の流量）をもって同所定時間Ｔ／２内に複数回だけ周波数ｆ１ｖ（＝ｆ２ｖ）で流路１３ａに入出を繰り返す。換言すると、作動流体Ｆ２は流路１３ａ内に周波数ｆ１ｖで出入りを繰り返しながら、全体的（平均的）には被移動流体Ｆ１の第１ポンプ１１側（Ｘ軸正方向側）における量が増大し、被移動流体Ｆ１の第２ポンプ１２側（Ｘ軸不方向側）における量が減少する。
【０３３０】
従って、被移動流体Ｆ１は、周波数ｆ１ｖでＸ軸方向において僅かな振幅をもって振動しながら移動する。また、作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１と流路１３ａの壁面との間に周波数ｆ１ｖで入出を繰り返し、見かけ上、被移動流体Ｆ１を滑らかに移動させるための膜を形成する。即ち、微細な凹凸を有する流路１３ａの表面を実質的に平滑化する膜が形成される。
【０３３１】
この結果、被移動流体Ｆ１が流路１３ａの壁面から受ける摩擦力は小さくなるので、第３の発明の第１実施形態に係る被移動流体移動デバイス１０は、より高速に被移動流体Ｆ１を移動させることが可能となる。換言すると、被移動流体移動デバイス１０は、より高速なスイッチング動作を行うことができる。
（第２実施形態）
次に、第３の発明の第２実施形態に係る被移動流体移動デバイス３０について、図２３及び図２４を参照しながら説明する。図２３は被移動流体移動デバイス３０の概念的な断面図である。図２３において、電気制御装置２０は省略されている。図２４は被移動流体移動デバイス３０において用いられる駆動電圧Ｖｄのタイムチャートである。
【０３３２】
この被移動流体移動デバイス３０は、被移動流体移動デバイス１０の第２ポンプ１２及び第２ポンプ連通部１５を圧力変動吸収部３１及び接続部３２にそれぞれ置換した点及び第１ポンプ１１に付与される第１駆動電圧Ｖ１を駆動電圧Ｖｄに変更した点のみにおいて、被移動流体移動デバイス１０と相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。
【０３３３】
圧力変動吸収部３１は、第２ポンプ１２から駆動部１２ｂを除去したものと実質的に同一の構造を有している。圧力変動吸収部３１は、第２ポンプ連通部１５と実質的に同一の構造を有する接続部３２により流路１３ａのＸ軸方向負側端部近傍において流路１３ａと接続されている。
【０３３４】
次に、上記のように構成された被移動流体移動デバイス３０の作動について説明する。図２４に示したように、電気制御装置２０は、時刻ｔ０にて駆動電圧Ｖｄを略「０」とする。かかる状態を初期状態と称呼する。このとき、被移動流体Ｆ１は流路のＸ軸方向略中央の位置（初期位置）において一つの塊として存在している。従って、被移動流体Ｆ１は電極２１ａ及び電極２１ｂの何れにも接触しないので、電極２１ａ及び電極２１ｂは非導通状態に維持される。
【０３３５】
以降、電気制御装置２０は、図２２に示した第１駆動電圧Ｖ１と同一の電圧を駆動電圧Ｖｄとして第１ポンプ１１の駆動部１１ｂに付与する。即ち、駆動電圧Ｖｄ（第１駆動電圧Ｖ１）は、第１移動用駆動電圧Ｖ１ｍに第１振動用駆動電圧Ｖ１ｖを重畳させた電圧である。従って、作動流体Ｆ２は、第１の速度に応じた流量（第１の流量）をもって流路１３ａ内に所定時間Ｔ／２だけ吐出され、同時に第２の速度に応じた流量（第２の流量）をもって所定時間Ｔ／２内に複数回だけ周波数ｆ１ｖ（＝ｆ２ｖ）で流路１３ａに入出を繰り返す。或いは、動流体Ｆ２は、第１の速度に応じた流量（第１の流量）をもって流路１３ａ内から所定時間Ｔ／２だけ吸引され、同時に第２の速度に応じた流量（第２の流量）をもって所定時間Ｔ／２内に複数回だけ周波数ｆ１ｖ（＝ｆ２ｖ）で流路１３ａに入出を繰り返す。
【０３３６】
これにより、被移動流体Ｆ１は、周波数ｆ１ｖにてＸ軸方向において僅かな振幅をもって振動しながら、図２３に示した初期位置と電極２１ａ及び電極２１ｂを覆う作動位置との間を往復する（移動する）。なお、作動流体Ｆ２による流路１３ａの圧力変化は圧力変動吸収部３１の容積変化によって吸収される。
【０３３７】
このとき、作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１と流路１３ａの壁面との間に周波数ｆ１ｖで入出を繰り返し、見かけ上、被移動流体Ｆ１を滑らかに移動させるための膜を形成する。従って、第３の発明の第２実施形態に係る被移動流体移動デバイス３０は、被移動流体移動デバイス１０と同様に、より高速に被移動流体Ｆ１を移動させることが可能となる。換言すると、被移動流体移動デバイス３０は、高速スイッチング動作を行うことができる。
（第３実施形態）
次に、第３の発明の第３実施形態に係る被移動流体移動デバイス４０について、図２５及び図２６を参照しながら説明する。図２５は被移動流体移動デバイス４０の概念的な断面図である。図２６は被移動流体移動デバイス４０において用いられる第１〜第３駆動電圧Ｖ１〜Ｖ３のタイムチャートである。
【０３３８】
この被移動流体移動デバイス４０は、第１ポンプ４１、第２ポンプ４２、第３ポンプ４３、流路形成部４４、電極４５ａ，４５ｂ及び図示を省略した電気制御装置を備えている。第１ポンプ４１乃至第３ポンプ４３のそれぞれは第１ポンプ１１と同様の構成を有している。流路形成部４４は、流路形成部１３と同様の構成を有し、流路１３ａと同様のＸ軸方向に流線方向を有する流路４４ａを形成している。
【０３３９】
第１ポンプ４１は、流路４４ａのＸ軸方向略中央部に接続されている。第２ポンプ４２は、流路４４ａのＸ軸正方向端部近傍に接続されている。第３ポンプ４３は、流路４４ａのＸ軸負方向端部近傍に接続されている。電極４５ａ及び電極４５ｂは、第１ポンプ４１と流路４４ａの接続箇所と、第３ポンプ４３と流路４４ａの接続箇所との間の位置に設けられている。電極４５ａ及び電極４５ｂは、流路４４ａを挟んで対向している。電極４５ａ及び電極４５ｂのそれぞれは、流路４４ａに露呈している。
【０３４０】
電気制御装置は、第１ポンプ４１、第２ポンプ４２及び第３ポンプ４３の各駆動部（何れも図示省略）に電気的に接続され、第１駆動電圧Ｖ１、第２駆動電圧Ｖ２及び第３駆動電圧Ｖ３をそれぞれ供給するようになっている。
【０３４１】
次に、上記のように構成された被移動流体移動デバイス４０の作動について説明する。図２６に示したように、電気制御装置は、時刻ｔ０にて第１駆動電圧Ｖ１及び第３駆動電圧Ｖ２を「０」とする。かかる状態をデバイス４０の初期状態と称呼する。このとき、被移動流体Ｆ１は、図２５に示したように、第１ポンプ４１と流路４４ａの接続箇所と、電極４５ａ及び電極４５ｂが配設された位置と、の間の位置（初期位置）において一つの塊として存在し、電極４５ａ及び電極４５ｂの何れにも接触していない。従って、電極４５ａ及び電極４５ｂは非導通状態に維持される。
【０３４２】
一方、電気制御装置は、時刻ｔ０から、所定の周波数ｆ２ｖで正弦波状に変化する第２駆動電圧Ｖ２を第２ポンプ４２の駆動部に継続的に付与している。第２駆動電圧Ｖ２は、その振幅がＶｖであり、その振幅中心は「０」である。従って、第２ポンプ４２により、作動流体Ｆ２の流路４４ａ内への吐出及び作動流体Ｆ２の流路４４ａ内からの吸引が周期的に（周波数ｆ２ｖにて）繰り返される。
【０３４３】
この結果、作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１と流路４４ａの壁面との間に周波数ｆ２ｖで入出を繰り返し、見かけ上、被移動流体Ｆ１を滑らかに移動させるための膜を形成する。
【０３４４】
時刻ｔ１になると、電気制御装置は、第１駆動電圧Ｖ１を「０」からＶａに向けて第１の速度（＝｜Ｖａ／（ｔ２−ｔ１）｜）にて所定時間（ｔ２−ｔ１）だけ増大せしめる。ＶａはＶｖよりも大きな電圧である。これにより、第１ポンプ４１から流路４４ａ内に作動流体Ｆ２が第１の速度に応じた流量（第１の流量）をもって吐出される。このときの作動流体Ｆ２の吐出流量は、第１の速度に応じた流量（第１の流量）となる。
【０３４５】
同様に、電気制御装置は、時刻ｔ１から、第３駆動電圧Ｖ３を「０」から−Ｖａに向けて第１の速度（＝｜Ｖａ／（ｔ２−ｔ１）｜）にて所定時間（ｔ２−ｔ１）だけ減少せしめる。これにより、第３ポンプ４３に流路４４ａ内から作動流体Ｆ２が吸引される。このときの作動流体Ｆ２の吸引流量は、第１の速度に応じた流量（第１の流量）となる。
【０３４６】
一方、時刻ｔ１〜ｔ２においても、第２ポンプ４２の作動により、作動流体Ｆ２は所定時間（ｔ２−ｔ１）内において複数回にわたり所定の流量（この流量を、便宜上、「第２の流量」という。）をもって流路４４ａへの入出を繰り返す。第２の流量は、Ｖｖ／｛（１／ｆ２ｖ）／４｝に応じた流量であり、第１の流量より大きい。
【０３４７】
そして、第１ポンプ４１及び第３ポンプ４３による作動流体Ｆ２の吐出及び吸引によって、被移動流体Ｆ１はＸ軸負方向に移動を開始し、時刻ｔ２にて電極４５ａ及び電極４５ｂを完全に覆う位置に移動する。このとき、被移動流体Ｆ１は電極４５ａ及び電極４５ｂの両方に接触する。従って、電極４５ａ及び電極４５ｂは導通状態となる。
【０３４８】
電気制御装置は、時刻ｔ２〜ｔ３の間、第１駆動電圧Ｖ１及び第３駆動電圧Ｖ３をＶａ及び−Ｖａにそれぞれ維持する。そして、時刻ｔ３になると、電気制御装置は、第１駆動電圧Ｖ１をＶａから「０」に向けて第１の速度（＝｜Ｖａ／（ｔ２−ｔ１）｜＝｜Ｖａ／（ｔ４−ｔ３）｜）にて所定時間（ｔ２−ｔ１＝ｔ４−ｔ３）だけ減少せしめる。これにより、第１ポンプ４１に流路４４ａ内から作動流体Ｆ２が吸引される。このときの作動流体Ｆ２の吸引流量は、第１の速度に応じた流量（第１の流量）となる。
【０３４９】
同様に、電気制御装置は、時刻ｔ３から、第３駆動電圧Ｖ３を−Ｖａから「０」に向けて第１の速度（＝｜Ｖａ／（ｔ２−ｔ１）｜）にて所定時間（ｔ２−ｔ１）だけ増大せしめる。これにより、第３ポンプ４３から流路４４ａ内に作動流体Ｆ２が吐出される。このときの作動流体Ｆ２の吐出流量は、第１の速度に応じた流量（第１の流量）となる。
【０３５０】
一方、時刻ｔ３〜ｔ４においても、第２ポンプ４２の作動により、作動流体Ｆ２は所定時間（ｔ３−ｔ４）＝（ｔ２−ｔ１）内において複数回にわたり第２の流量をもって流路４４ａへの入出を繰り返す。
【０３５１】
そして、この第１ポンプ４１及び第３ポンプ４３による作動流体Ｆ２の吐出及び吸引によって、被移動流体Ｆ１はＸ軸正方向に移動を開始し、時刻ｔ４にて初期位置に復帰する。これにより、電極４５ａ及び電極４５ｂは非導通状態となる。以降、電気制御装置は、時刻ｔ１〜ｔ４の動作を繰り返し実行する。
【０３５２】
以上、説明したように、第３実施形態に係る被移動流体移動デバイス４０は、作動流体Ｆ２を流路４４ａに対して吐出又は吸引する被移動体移動用ポンプ（第１ポンプ４１及び／又は第３ポンプ４３）と、作動流体Ｆ２を流路４４ａに対して吐出及び吸引する振動用ポンプ（第２ポンプ４２）と、を含んでいる。即ち、第１ポンプ４１、第２ポンプ４２及び第３ポンプ４３は、被移動流体Ｆ１を流路４４ａ内において振動させながら移動させるアクチュエータとして機能する。また、第１ポンプ４１及び第３ポンプ４３には、移動用駆動電圧として第１駆動電圧Ｖ１及び第３駆動電圧Ｖ３が付与され、第２ポンプ４２には、振動用駆動電圧として第２駆動電圧Ｖ２が付与される。
【０３５３】
そして、第２ポンプ４２の作動により、被移動流体Ｆ１が振動せしめられるとともに、被移動流体Ｆ１を滑らかに移動させるための作動流体Ｆ２の膜が被移動流体Ｆ１と流路３４ａの壁面との間に形成される。この結果、被移動流体移動デバイス４０は、高速で被移動流体Ｆ１を移動することができる。換言すると、被移動流体移動デバイス４０は、高速スイッチング動作が可能なスイッチングデバイスとなっている。
（第４実施形態）
次に、第３の発明の第４実施形態に係る被移動流体移動デバイス５０について、図２７及び図２８を参照しながら説明する。図２７は被移動流体移動デバイス５０の概念的な断面図である。図２８は被移動流体移動デバイス５０において用いられる第１〜第３駆動電圧Ｖ１〜Ｖ３のタイムチャートである。
【０３５４】
被移動流体移動デバイス５０は、セラミックシート５０ａ１〜５０ａ３をＺ軸方向に積層し、これらを焼成又は接着により一体化することにより形成された基体５０ａを備えている。基体５０ａは、流路形成部１３と同様の流路形成部５３と、第１ポンプ連通部１４と第２ポンプ連通部１５とを含んでいる。
【０３５５】
被移動流体移動デバイス５０は、また、第１ポンプ１１と第２ポンプ１２とを備えている。第１ポンプ１１は、第１ポンプ連通部１４を介して流路５３ａに接続されている。第１ポンプ１１、第１ポンプ連通部１４及び流路５３ａの関係は、第１ポンプ１１、第１ポンプ連通部１４及び流路１３ａの関係と同様である。第２ポンプ１２は、第２ポンプ連通部１５を介して流路５３ａに接続されている。第２ポンプ１２、第２ポンプ連通部１５及び流路５３ａの関係は、第２ポンプ１２、第２ポンプ連通部１５及び流路１３ａの関係と同様である。第１ポンプ１１の駆動部１１ｂ及び第２ポンプの駆動部１２ｂには、図示しない電気制御装置から第１駆動電圧Ｖ１及び第２駆動電圧Ｖ２がそれぞれ付与されるようになっている。
【０３５６】
セラミックシート５０ａ３は、薄板部（ダイヤフラム）５４を有している。薄板部５４は、流路５３ａのＸ軸方向略中央部に設けられている。薄板部５４の上面には膜型圧電素子５５が焼成等により固定されている。膜型圧電素子５５は、図示しない電気制御装置から第３駆動電圧Ｖ３が付与されると、図２７の（Ｂ）に示したように、薄板部５４を下方に屈曲変形させるようになっている。薄板部５４が下方に屈曲変形されると、流路５３ａのＸ軸方向略中央部における流路断面積は、流路５３ａのＸ軸方向両端部近傍の流路断面積よりも小さくなる。
【０３５７】
流路５３ａは、流路１３ａと同様、被移動流体Ｆ１と作動流体Ｆ２とを収容している。被移動流体Ｆ１は、初期状態において流路５３ａのＸ軸方向略中央部に位置し、薄板部５４に接している。第１ポンプ１１、第１ポンプ連通部１４、第２ポンプ１２及び第２ポンプ連通部１５は、作動流体Ｆ２で満たされている。
【０３５８】
次に、この被移動流体移動デバイス５０の作動について説明する。図２８に示したように、電気制御装置は、所定の周波数ｆ１ｖで正弦波状に変化する第１駆動電圧Ｖ１（振動用駆動電圧）を第１ポンプ１１の駆動部１１ｂに継続的に付与する。第１駆動電圧Ｖ１は、その振幅がＶｖであり、その振幅中心は「０」である。更に、電気制御装置は、周波数ｆ１ｖと等しい所定の周波数ｆ２ｖで正弦波状に変化する第２駆動電圧Ｖ２（振動用駆動電圧）を第２ポンプ１２の駆動部１２ｂに継続的に付与する。第２駆動電圧Ｖ２は、その振幅がＶｖであり、その振幅中心は「０」である。但し、第２駆動電圧Ｖ２の位相は、第１駆動電圧Ｖ１の位相と１８０度だけ相違している。
【０３５９】
この結果、第１ポンプ１１が作動流体Ｆ２を流路５３ａ内へ吐出したとき第２ポンプ１２は作動流体Ｆ２を流路５３ａ内から吸引する。第２ポンプ１２が作動流体Ｆ２を流路５３ａ内へ吐出したとき第１ポンプ１１は作動流体Ｆ２を流路５３ａ内から吸引する。従って、第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２により、作動流体Ｆ２の流路５３ａ内への吐出及び作動流体Ｆ２の流路５３ａ内からの吸引が周期的に（周波数ｆ１ｖ＝ｆ２ｖにて）繰り返される。この結果、被移動流体Ｆ１は周波数ｆ１ｖにて振動するとともに、作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１と流路５３ａの壁面との間に周波数ｆ１ｖで入出を繰り返し、見かけ上、被移動流体Ｆ１を滑らかに移動させるための膜を形成する。
【０３６０】
一方、電気制御装置は、時刻ｔ０〜ｔ１の間、移動用駆動電圧としての第３駆動電圧Ｖ３を「０」に維持している。従って、被移動流体移動デバイス５０は初期状態となるから、被移動流体Ｆ１は流路５３ａのＸ軸方向略中央部に位置している。その後、電気制御装置は、時刻ｔ１になると、第３駆動電圧Ｖ３を「０」からＶａに向けて第１の速度（＝｜Ｖａ／（ｔ２−ｔ１）｜）にて増大せしめる。ＶａはＶｖよりも大きい電圧である。これにより、薄板部５４が下方に屈曲変形されるので、被移動流体Ｆ１は流路５３ａから被移動流体Ｆ１と流路５３ａとの間の濡れ性に基づく斥力を受け、二つの塊に分離する。その二つの塊の一つはＸ軸正方向に移動し、他の塊はＸ軸負方向に移動する。この被移動流体Ｆ１の移動は、上述した被移動流体Ｆ１の振動及び作動流体Ｆ２の見かけ上の膜により、滑らかに行われる。
【０３６１】
電気制御装置は、時刻ｔ２〜ｔ３の間、第３駆動電圧Ｖ３をＶａに維持する。そして、時刻ｔ３になると、電気制御装置は、第１駆動電圧Ｖ３をＶａから「０」に向けて第１の速度（＝｜Ｖａ／（ｔ２−ｔ１）｜＝｜Ｖａ／（ｔ４−ｔ３）｜）にて減少せしめる。これにより、薄板部５４が上方に変形して、被移動流体移動デバイス５０は初期状態に復帰するので、二つの塊に分離していた被移動流体Ｆ１は、それぞれＸ軸方向略中央部に移動する。この結果、被移動流体Ｆ１は流路５３ａのＸ軸方向略中央部にて再び一つの塊となる。この被移動流体Ｆ１の移動も、上述した被移動流体Ｆ１の振動及び作動流体Ｆ２の見かけ上の膜により、滑らかに行われる。以降、電気制御装置は、時刻ｔ１〜ｔ４の動作を繰り返し実行する。
【０３６２】
以上、説明したように、第４実施形態に係る被移動流体移動デバイス５０は、作動流体Ｆ２を流路５３ａに対して吐出及び吸引する振動用ポンプ（第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２）を備えている。即ち、第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２は、被移動流体Ｆ１を流路５３ａ内において振動させるアクチュエータとして機能する。また、被移動流体移動デバイス５０は、薄板部５４及び膜型圧電素子５５を備えている。薄板部５４及び膜型圧電素子５５は、被移動流体Ｆ１を流路５３ａ内において移動させるアクチュエータとして機能する。
【０３６３】
従って、第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２の作動により、被移動流体Ｆ１は流路５３ａ内を滑らかに移動することができる。この結果、初期状態においては被移動流体Ｆ１に接触することなく、薄板部５４が屈曲変形せしめられた作動状態においては被移動流体Ｆ１に接触する一対の電極を流路５３ａに露呈するように配設すれば、高速スイッチング動作が可能なスイッチングデバイスを得ることができる。
（被移動流体移動デバイスの製造方法について）
次に、上述した各被移動流体移動デバイスの製造方法について説明する。上述した基体（基体１０ａ及び基体５０ａ等）は、セラミックスとしてのジルコニアの他、シリコン、ガラス、アルミナ、アクリル又はポリカーボネートから構成することもできる。従って、以下のような方法により、流路（流路１３ａ、流路４４ａ、５３ａ等）を形成することができる。
（流路形成方法）
（１）基体の材料がセラミックスである場合、セラミックシートに打ち抜き加工を施してスリットを形成し、このセラミックシートを挟むようにセラミックシートを積層・一体化することにより流路を形成することができる。例えば、図２０に示した被移動流体移動デバイス１０の場合、セラミックシート１０ａ２に対して流路１３ａの側壁を構成することになるスリットを打ち抜き加工により形成する。次いで、このセラミックシート１０ａ２をセラミックシート１０ａ１，１０ａ３で挟むように、セラミックシート１０ａ２〜１０ａ３を積層する。その後、セラミックシート１０ａ２〜１０ａ３を焼成（又は接着）等により一体化する。以上により、流路１３ａが形成される。
【０３６４】
（２）基体の材料がガラス或いはシリコンである場合、等方性エッチングや異方性エッチングにより流路を形成することができる。
【０３６５】
（３）レーザー加工により流路を形成することもできる。
【０３６６】
（４）エンドミルを用いた機械加工（マシニング）により、流路の一部を構成する溝を形成してもよい。
【０３６７】
（５）サンドブラストにより流路の一部を構成する溝を形成してもよい。
【０３６８】
（６）凹凸を有する金型を高温とし、その高温の金型を基体の表面に押し付けること（即ち、ホットエンドボス）により、流路の一部を構成する溝を形成してもよい。
（クラック抑止方法）
上述したマシニング加工やサンドブラストを用いて溝を形成すると、溝の角部にマイクロクラックと呼ばれる加工傷が発生し、クラックがそのマイクロクラックを起点として進展し、このクラックにより基体（基材）が破損する場合がある。これに対しては以下の対策を採用することが望ましい。
【０３６９】
（１）基体（基材）に対してヒーリング処理（熱処理、アニール処理）を施し、表面に発生しているマイクロクラックを閉じる（消滅させる）とともに、残留応力を開放する。
【０３７０】
（２）上記溝の表面にコーティング層を形成し、コーティング層によりクラックを覆うようにして閉じる。より具体的に述べると、流動性の高い紫外線硬化型のアクリル樹脂を用いて溝の表面にコーティング層を形成し、このコーティング層に紫外線を照射してコーティング層を硬化させる。これにより、アクリル樹脂がクラック内に浸透し、滑らかな溝表面が形成される。また、熱膨張係数が基体（基材）の熱膨張係数よりも小さい材料を用いて溝の表面をコーティングしてもよい。これによれば、溝表面に圧縮応力が加わるので、クラックの進展を阻止することができる。
（セラミックスポンプと基体の接合方法について）
上述したセラミックスからなるポンプ（第１ポンプ１１，４１、第２ポンプ１２，４２等、以下「セラミックスポンプ」と称呼する。）と基体（基体１０ａ、５０ａ等）とは、以下に述べるいくつかの方法で接合することができる。
（１）基体とセラミックスポンプの間（例えば、基体１０ａの上面と第１ポンプ１１のセラミックシート１１ａ１の下面の間）に接着シートを介在させ、この接着シートによりセラミックスポンプを基体に接合する。
（２）基体とセラミックスポンプの間（例えば、基体１０ａの上面と第１ポンプ１１のセラミックシート１１ａ１の下面の間）にスペーサーを設置するなどして一定のギャップを形成した後、そのギャップにアクリル樹脂を側面より流し込み、このアクリル樹脂を用いてセラミックスポンプを基体に接合する。この場合、アクリル樹脂流し込みのための前記ギャップをスクリーン印刷法により形成することもできる。接合面積が大きい場合、基体を構成する基材に貫通穴を開けると良い。これによれば、接合部に残留する空気を接合部外に排出することができる。また、接合面積や基体材料（基材）に応じてアクリル樹脂の粘性を調整することが望ましい。更に、アクリル樹脂を硬化させるための紫外線硬化パワーを最適な大きさとすることが望ましい。紫外線硬化パワーが小さすぎると硬化時間が長くなりすぎ、同パワーが大きすぎると急激な硬化反応が起こって、接合部にクラックが入ることがあるからである。
（３）接着剤を接合面にスクリーン印刷法により形成し、この接着剤によりセラミックスポンプを基体に接合する。この場合、接着後、接着層を強化するため紫外線硬化型アクリル樹脂を流し込むこともできる。
【０３７１】
以上、説明したように、第３の発明の各実施形態の被移動流体移動デバイスは、被移動流体Ｆ１を振動させるとともに、被移動流体Ｆ１と流路の壁面との間に作動流体の膜を形成しながら被移動流体Ｆ１を移動させる。従って、被移動流体Ｆ１が流路から受ける摩擦力が小さく、被移動流体Ｆ１の移動が滑らかになるので、被移動流体Ｆ１をより高速で移動させることができる。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
【０３７２】
なお、第３の発明は上記実施形態に限定されることはなく、第３の発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上述した駆動部に使用されている膜型圧電素子を反強誘電体膜に置き換えることができる。
【０３７３】
また、被移動流体Ｆ１の振動を発生させるとともに上述した作動流体Ｆ２の見かけ上の膜を形成するための作動流体Ｆ２の振動的な流路への入出は、被移動流体Ｆ１の移動が開始せしめられる時点を含む被移動流体Ｆ１の移動開始前後の期間のみとしてもよい。即ち、例えば、図２４に代わる図２９に示したように、第２実施形態に係る被移動流体移動デバイス３０の駆動部１１ｂに対し、被移動流体Ｆ１の移動が開始される時刻ｔ２及び時刻ｔ６の前後の期間（時刻ｔ１〜ｔ３、時刻ｔ５〜ｔ７）のみにおいて、被移動流体Ｆ１を移動させるための移動用駆動電圧に作動流体Ｆ２を振動的に流路内に入出させるための振動用駆動電圧を重畳した駆動電圧Ｖｄを付与するようにしてもよい。また、図２９において、時刻ｔ２〜ｔ４或いは時刻ｔ６〜ｔ８においてのみ（即ち、被移動流体Ｆ１が移動せしめられている期間においてのみ）、移動用駆動電圧に振動用駆動電圧を重畳させた駆動電圧Ｖｄを付与するようにしてもよい。
【０３７４】
加えて、上記各実施形態に係る被移動流体移動デバイスの基体は、セラミックスから形成されていた。これに対し、図３０に示した被移動流体移動デバイス６０のように、基体６０ａをコバールガラス６０ａから形成することもできる。
【０３７５】
この被移動流体移動デバイス６０においては、基体６０ａ内に流路１３ａと同様な流路６１ａが形成されている。流路６１ａには、被移動流体移動デバイス１０と同様に、被移動流体Ｆ１と作動流体Ｆ２とが収容されている。被移動流体移動デバイス６０は、図示が省略された第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２を備えている。被移動流体移動デバイス６０は、一対の電極６２ａ，６２ｂを備えている。電極６２ａ，６２ｂは、コバール金属から形成されている。電極６２ａ，６２ｂは、それぞれ円筒の棒状であって、流路６１ａの上壁に形成された一対の貫通孔にそれぞれ挿入されている。電極６２ａ，６２ｂは、基体６０ａの外面において、貫通孔の周囲がバーナーを用いて溶かされることにより、基体６０ａに固定されている。電極６２ａ，６２ｂは、その下面が流路６１ａの上壁面と一致する面内に存在するように流路６１ａに露呈している。
【０３７６】
かかる被移動流体移動デバイス６０は、次の利点を有する。
（１）電極６２ａ，６２ｂを構成するコバール金属の熱膨張係数と基体６０ａを構成するコバールガラスの熱膨張係数とは略等しいので、冷熱サイクルが被移動流体移動デバイス６０に加わっても応力が発生し難い。従って、被移動流体移動デバイス６０が熱による応力で破損しないので、被移動流体移動デバイス６０の耐久性が高い。
（２）接着剤等の軟材料を用いることなく流路及び電極を一体的に形成することができるので、被移動流体移動デバイス６０は高い剛性を有する。従って、被移動流体Ｆ１を移動するために流路６１ａに作動流体Ｆ２を流入させ、流路６１ａ内の内圧を上昇させようとするとき、その圧力上昇が吸収され難い。その結果、被移動流体Ｆ１を高速で移動させることができる。
（３）電極６２ａ，６２ｂを構成するコバール金属は、水銀との濡れ性が良好である。従って、被移動流体Ｆ１として水銀を用いれば、被移動流体Ｆ１と電極６２ａ，６２ｂとの間の抵抗を下げることができ、且つ、被移動流体Ｆ１を電極６２ａ，６２ｂにより確実に保持することができる。更に、コバール金属は、耐食性が高いので、劣化し難い電極６２ａ，６２ｂを得ることもできる。
【０３７７】
なお、コバール金属からなる電極６２ａ，６２ｂは、薄膜状に形成することもできる。また、電極６２ａ，６２ｂは、ワイヤー状又はチューブ状に形成することもできる。更に、電極６２ａ，６２ｂは、電鋳法により流路内の一部を埋めるように形成することもでき、フォトエッチング或いはリフトオフにより形成することもできる。
【０３７８】
また、被移動体を流路内で振動させるために、流路の近傍に同流路の壁面を振動させ得るアクチュエータを配設してもよい。具体的には、被移動体移動デバイスが、流路を形成する流路形成部と、実質的に非圧縮性であって前記流路に同流路を実質的に少なくとも二つに分離するように収容される被移動体と、前記流路の前記被移動体が存在している部分以外の部分に収容される実質的に非圧縮性である作動流体と、前記流路の壁面を振動させる振動用アクチュエータと、前記被移動体を前記流路内で流線方向に移動させる移動用アクチュエータと、を備えていてもよい。
【０３７９】
また、そのようなデバイスにおいて、前記振動用アクチュエータは、前記流路形成部に固定された圧電／電歪素子であり、同圧電／電歪素子の伸縮により同流路の壁面を振動させるように構成されていてもよい。更に、前記移動用アクチュエータは、前記作動流体を前記流路に吐出し及び同作動流体を同流路から吸引するポンプ（例えば、上述したセラミックスポンプのようなポンプ）であってもよい。
【０３８０】
さらに、本願において以下の第４の発明が提供される。本第４の発明は、マイクロモーター、マイクロセンサー及びマイクロリレー等のマイクロマシンやマイクロエレクトロメカニカルシステム（Micro Electro Mechanical System，ＭＥＭＳ）と呼ばれる微細電気機械部品に適用され得るデバイス、電気経路や光学経路等に利用され得るスイッチングデバイス、並びにシリンダ等の駆動源等として利用され得るデバイスであって、流路内の被移動体を移動するデバイスに関する。
【０３８１】
近年、半導体製造技術に代表されるような材料の微細加工技術等を利用して、数ミリから数十ミクロンサイズの微細なマイクロモーター、マイクロセンサー及びマイクロスイッチ等の開発が進められている。それらの要素デバイスは、例えば、インクジェットプリンタヘッド、マイクロバルブ、フローセンサー、圧力センサー、記録ヘッド、トラッキングサーボ用アクチュエータ、オンチップ生化学分析、マイクロリアクタ、高周波スイッチングデバイス、マイクロ磁気デバイス、マイクロリレー、加速度センサー、ジャイロ、駆動デバイス、ディスプレイ、光スキャナ、等々へ幅広く応用され得る。
【０３８２】
これらのデバイスのうち、例えば、日本国特許公開昭和４７−２１６４５号公報（第２頁、第２図及び第３図）に開示されたスイッチングデバイスは、流路内において被移動体としての水銀を移動させ、この水銀により流路壁に設けられた複数の電極の導通状態を切り替えるようになっている。
【０３８３】
この開示されたデバイスは、水銀と電極との状態を接触状態から非接触状態へと変更したり、逆に非接触状態から接触状態に変更することによりスイッチング動作を行うようになっている。このデバイスの場合、水銀と電極とが接触状態にあるときの両者間の電気的抵抗値が小さいほど、スイッチにおける電気的損失は小さくなる。水銀と電極の間の電気的抵抗値を小さくするには、電極を水銀との濡れ性が良好となる材質により形成すれば良い。
【０３８４】
ところが、電極と水銀との濡れ性が良好であると、両者間の状態を接触状態から非接触状態へと移行することが困難となる。その結果、スイッチングの応答性が悪化したり、水銀を移動するために必要なアクチュエータの発生力を大きくする必要が生じる。このような問題は、電極を持たないデバイスや、水銀が電極を常に覆いながら移動するデバイス等にも不可避的に存在する。即ち、一般に流路内にて被移動体を移動させるデバイスにおいては、被移動体が流路の壁面から摩擦力を受けるため、被移動体を高速で移動させ難いという問題がある。
【０３８５】
第４の発明は、上述した問題に対処するためになされたものであって、流路内の被移動体を高速で移動させ得るデバイスを提供することにある。第４の発明によるデバイスは、例えば、高速スイッチング動作が必要なスイッチ（スイッチングデバイス）等に特に好適に用いられ得る。
【０３８６】
上記目的を達成するため、第４の発明の流路内の被移動体を移動するデバイスは、流路を形成する流路形成部を有する基体と、実質的に非圧縮性であって前記流路に同流路を実質的に少なくとも二つに分離するように収容される被移動体と、前記流路の前記被移動体が存在している部分以外の部分に収容される実質的に非圧縮性である作動流体と、前記流路の壁面を振動させる振動用アクチュエータと、前記被移動体を前記流路内で流線方向に移動させる移動用アクチュエータと、を備えている。
【０３８７】
これによれば、振動用アクチュエータにより流路の壁面が振動せしめられるので、被移動体は流路内で振動する。この被移動体の振動に伴い、作動流体が被移動体と流路の壁面との僅かな隙に入出し、被移動体と流路の壁面との間に膜を形成する。この膜は、凹凸のある流路の壁面を実質的に滑らかにする。この結果、移動用アクチュエータにより流路内を移動せしめられる被移動体は、滑らかな膜上をすべりながら移動することになるので、被移動体が流路壁面から受ける摩擦力は減少する。このため、被移動体は高速で移動することができる。従って、係るデバイスを、被移動体により開閉する電極を備えたスイッチとして使用すれば、高速スイッチングが可能なスイッチングデバイスが提供される。
【０３８８】
この場合、前記振動用アクチュエータは、前記流路形成部に固定された圧電／電歪素子であり、同圧電／電歪素子の伸縮により同流路の壁面を振動させるように構成されることが好適である。
【０３８９】
一般に、圧電／電歪素子の伸縮の周波数は極めて大きくされ得る。従って、前記構成によれば、流路を高周波数をもって振動させることができるので、被移動体の移動に好適な上述した膜を容易に形成することができる。
【０３９０】
また、前記移動用アクチュエータは、前記作動流体を前記流路に吐出し及び同作動流体を同流路から吸引するポンプであってよい。この場合、前記ポンプは、セラミックダイヤフラムを一つの壁として備えたポンプ室と膜型圧電素子とを含み、同膜型圧電素子によって同セラミックダイヤフラムを変形して同ポンプ室の容積を変更することにより前記作動流体の吐出及び吸引を行うポンプであることが好適である。
【０３９１】
このような膜型圧電素子とセラミックスダイヤフラムを用いたポンプによれば、所望のタイミングにて遅滞なく作動流体の吐出及び吸引を行うことができるので、その作動流体の吐出又は吸引によって所望のタイミングにて被移動体を移動させることができる。
【０３９２】
一方、前記被移動体は前記作動流体に対して不溶性であり且つ前記流路の壁面に対する濡れ性が同作動流体の同流路の壁面に対する濡れ性よりも非良好な流体（即ち、被移動流体）であり、前記移動用アクチュエータは、前記流路の一部の流路断面積を変化させることにより前記被移動体を同被移動体の前記壁面に対する濡れ性に基づく斥力を利用して移動させるように構成されることも好適である。
【０３９３】
流路は、流路内圧の変化を吸収してしまうガタツキ部を不可避的に有する。従って、作動流体を流路内に吐出し、或いは、作動流体を流路内から吸引することによって被移動流体を移動させる場合、作動流体の吐出又は吸引の開始から流路内の圧力が変化して被移動流体の移動が開始するまでに時間を要する場合がある。これに対し、上記構成のように、流路断面積を変化させることにより生じる濡れ性に基づく斥力を利用して被移動流体を移動させれば、被移動流体の移動は流路断面積の開始直後から直ちに開始する。従って、上記構成によれば、一層高速に被移動体を移動させることが可能なデバイスが提供され得る。
【０３９４】
また、前記流路の一部の流路断面積を変化させる移動用アクチュエータは、前記流路の壁の一部を変形することにより同流路の一部の流路断面積を変化させるアクチュエータであって、前記振動用アクチュエータとしても使用されるように構成されていてもよい。この場合、前記振動用アクチュエータは、前記移動用アクチュエータとは別に設けられていてもよく、或いは、この移動用アクチュエータだけで構成されていてもよい。
【０３９５】
更に、前記基体は、前記振動せしめられる流路の壁面を構成する部材と同部材を包囲する部材とから構成され、同振動せしめられる流路の壁面を構成する部材は同部材を包囲する部材の剛性よりも高い剛性を有する材料から形成されてなることが好適である。また、少なくとも前記振動せしめられる流路の壁面を構成する部材がセラミックス、ガラス及びシリコンのうちの少なくとも一つから構成されてなることが好適である。
【０３９６】
これらによれば、振動せしめられる流路の壁面の剛性が高くなるので、壁面の共振周波数が高くなる。従って、被移動体を滑らかに移動させるのに好適な前述した膜を形成するために必要な振動数で流路の壁面を振動させることが可能となる。
【０３９７】
ところで、流路の壁面の表面粗さは「算術的平均粗さＲａ」により表される。算術的平均粗さＲａは、以下のように定義される値である。
（１）流路をある平面により切断し、その平面内における流路の壁面の凹凸を示す粗さ曲線f(x)を求める。
（２）壁面に沿った所定の距離Ｌに対する粗さ曲線f(x)の平均値（平均線）faveを求める。
（３）上記距離Ｌの部分の粗さ曲線f(x)と平均線faveの偏差の絶対値を合計し、この合計値から距離Ｌに関して平均値を求める。この平均値が算術的平均粗さＲａである。即ち、算術的平均粗さＲａは、次の(1)式により求められる値である。
【０３９８】
【数１】
2005285421.tif 000003
【０３９９】
このようにして求められる流路壁面の算術的平均粗さＲａが０．０２μｍより小さい（即ち、流路の壁面の凹凸が過小であって流路壁面が滑らかである）と、被移動体と流路壁面との間に作動流体が浸入し難く、被移動体と流路壁面との間に存在する作動流体の量が少なくなりすぎる。この結果、被移動体と流路の壁面との間に被移動体を滑らかに移動するための膜が形成できない。
【０４００】
一方、流路壁面の算術的平均粗さＲａが５．０μｍより大きい（即ち、流路壁面の凹凸が過大である）と、流路壁面の凹部に作動流体が集中して存在し、被移動体と同被移動体を支持する流路壁面の凸部との間に存在する作動流体の量が過小となる。この結果、被移動体と流路壁面との間に同被移動体を滑らかに移動するための膜が形成できない。
【０４０１】
従って、このようなデバイスにおいては、少なくとも前記振動せしめられる流路の壁面の表面粗さを表す算術平均粗さＲａが０．０２乃至５．０μｍの間の値であることが好適である。
【０４０２】
以下、第４の発明による流路内の被移動体を移動するデバイスの各実施形態について、図面を参照しながら説明する。流路内で移動される被移動体は非圧縮性の固体であってもよく、後述するように非圧縮性の流体（被移動流体）であってもよい。被移動体としての固体は、導電性を有していてもよく、誘電体であってもよい。被移動体が被移動流体である場合、第４の発明による流路内の被移動体を移動するデバイスは、単に「被移動流体移動デバイス」と称呼される。なお、第４の発明は、以下に述べる実施形態に限定されるものではなく、第４の発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
（第１実施形態）
図３１は、第４の発明の第１実施形態に係る被移動流体移動デバイス１０の平面図である。図３２は図３１の１−１線に沿った平面にて被移動流体移動デバイス１０を切断した断面図である。なお、電気制御装置２０は図３１において概念的に示され、図３２において省略されている。
【０４０３】
この被移動流体移動デバイス１０は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状のセラミックスからなる基体１０ａと、第１ポンプ１１と、第２ポンプ１２と、複数（ここでは５個）の圧電素子１６と、樹脂層１７と、電気制御装置２０とを備えている。基体１０ａ、第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２は、被移動流体Ｆ１及び作動流体Ｆ２の収容体を構成している。
【０４０４】
基体１０ａは、図３２に示したように、セラミックスの薄板体（以下、「セラミックシート」と云う。）１０ａ１〜１０ａ３をＺ軸方向に積層し、これらを焼成一体化することにより形成されている。基体１０ａは、図３１及び図３２に示したように、その内部に、流路１３ａを構成する流路形成部１３と第１ポンプ連通部１４と第２ポンプ連通部１５とを含んでいる。なお、セラミックシート１０ａ１〜１０ａ３を接着によって一体化することにより、基体１０ａを形成してもよい。
【０４０５】
第１ポンプ１１は、作動流体Ｆ２を吐出及び吸引することにより、被移動流体Ｆ１を流路１３ａ内において流線方向（Ｘ軸方向）に移動するアクチュエータ（移動用アクチュエータ）として機能する。第１ポンプ１１は、第１ポンプ室１１ａと駆動部１１ｂとを含んで構成されている。
【０４０６】
第１ポンプ室１１ａは、セラミックシート１０ａ３の上面に焼成により一体的に固定されたセラミックシート１１ａ１と、そのセラミックシート１１ａ１の上面に焼成により一体的に固定された容易に変形可能なセラミックスの薄板からなるダイヤフラム（セラミックダイヤフラム）１１ａ２とにより構成されている。第１ポンプ室１１ａには作動流体Ｆ２が収容されている。
【０４０７】
セラミックシート１１ａ１は、平面視で円形であり、中空円筒状の貫通孔を有している。セラミックダイヤフラム１１ａ２は、平面視でセラミックシート１１ａ１と同じ円形であり、セラミックシート１１ａ１の貫通孔の上面を閉塞するようにセラミックシート１１ａ１の上部に固定されている。第１ポンプ室１１ａは、セラミックシート１１ａ１の貫通孔を形成する側壁面とセラミックダイヤフラム１１ａ２の下面とにより規定された空間である。
【０４０８】
駆動部１１ｂは、平面視でセラミックシート１１ａ１の貫通孔と同じ円形を有する薄板体（厚さは、例えば２０μｍ程度である。）である。駆動部１１ｂは、セラミックダイヤフラム１１ａ２の上面に焼成等により一体的に固定されている。駆動部１１ｂは、圧電膜と同圧電膜を挟むすくなくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子である。駆動部１１ｂは、前記一対の電極間に駆動電圧が印加されたときセラミックダイヤフラム１１ａ２を変形させる。これにより、駆動部１１ｂは、第１ポンプ室１１ａの容積を増減し、第１ポンプ室１１ａ内部の流体を加減圧するようになっている。
【０４０９】
換言すると、第１ポンプ１１は、第１ポンプ室１１ａの容積を駆動電圧が印加されていないときの初期容積より減少することにより流体を吐出可能なポンプであり、第１ポンプ室１１ａの容積を初期容積より増大することにより流体を吸引可能なポンプでもある。なお、駆動部１１ｂは、電歪膜又は反強誘電体膜とこの膜を挟む少なくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子であっても良い。また、一つの圧電膜を一対の電極で挟んでなる組を複数組積層した積層型の膜型圧電素子であってもよい。
【０４１０】
このように構成された第１ポンプ１１は、駆動部１１ｂの膜型圧電素子、セラミックダイヤフラム１１ａ２及びセラミックシート１１ａ１が、接着剤等を使用することなく、一体的に形成されている。従って、第１ポンプ１１は高い剛性を有することができるので、作動流体Ｆ２の吐出又は吸引を高速で行うことができる。
【０４１１】
第２ポンプ１２は、第１ポンプ１１と同様、作動流体Ｆ２を吐出及び吸引することにより、被移動流体Ｆ１を流路１３ａ内において流線方向（Ｘ軸方向）に移動するアクチュエータ（移動用アクチュエータ）として機能する。第２ポンプ１２は、第２ポンプ室１２ａと、駆動部１１ｂと同様の膜型圧電素子である駆動部１２ｂと、を含んでいる。
【０４１２】
第２ポンプ室１２ａは、セラミックシート１０ａ３の上面に焼成により一体的に固定されたセラミックシート１２ａ１と、そのセラミックシート１２ａ１の上面に焼成により一体的に固定された容易に変形可能なセラミックスの薄板からなるダイヤフラム（セラミックダイヤフラム）１２ａ２とにより構成されている。第２ポンプ室１２ａには作動流体Ｆ２が収容されている。第２ポンプ１２は、第１ポンプ１１と同様の構成を備えているので詳細な説明を省略する。
【０４１３】
第２ポンプ１２は、駆動部１２ｂの電極間に駆動電圧が印加されたときセラミックダイヤフラム１２ａ２を変形させることにより第２ポンプ室１２ａの容積を増減し、第２ポンプ室１２ａ内部の流体を加減圧するようになっている。
【０４１４】
換言すると、第２ポンプ１２は、第２ポンプ室１２ａの容積を駆動電圧が印加されていないときの初期容積より増大することにより流体を吸引可能なポンプであり、第２ポンプ室１２ａの容積を初期容積より減少することにより流体を吐出可能なポンプでもある。なお、駆動部１２ｂは、反強誘電体膜と同反強誘電体膜を挟む少なくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子であっても良い。また、一つの圧電膜を一対の電極で挟んでなる組を複数組積層した積層型の膜型圧電素子であってもよい。
【０４１５】
このように構成された第２ポンプ１２は、第１ポンプ１１と同様に、駆動部１２ｂの膜型圧電素子、セラミックダイヤフラム１２ａ２及びセラミックシート２１ａ１が、接着剤等を使用することなく、一体的に形成されている。従って、第２ポンプ１２は高い剛性を有することができるので、作動流体Ｆ２の吐出又は吸引を高速で行うことができる。なお、係る一体構造による利点は、以下に述べる他の実施形態のポンプも有するものである。
【０４１６】
また、第１ポンプ１１は、流路内の作動流体Ｆ２を吸引するが、このとき被移動流体Ｆ１を合わせて吸引することもある。換言すると、第１ポンプ１１内（及び第１ポンプ連通部１４内）に収容されている流体は作動流体Ｆ２には限定されない。同様に、第２ポンプ１２は、流路内の作動流体Ｆ２を吸引するが、場合により被移動流体Ｆ１を合わせて吸引することもある。換言すると、第２ポンプ１２内（及び第２ポンプ連通部１５）に収容されている流体は作動流体Ｆ２には限定されない。
【０４１７】
ここで、第１，第２ポンプ１１，１２についての具体的な寸法を例示すると、中空円筒形の第１，第２ポンプ室１１ａ，１２ａの底面（上面）の各半径は０．５ｍｍ程度であり、各高さは１５０μｍ程度である。また、円形薄板状のセラミックダイヤフラム１１ａ２，１２ａ２の各半径は０．５ｍｍ程度であり、各厚さ（高さ）は１０μｍ程度である。
【０４１８】
流路形成部１３は、流路１３ａを構成する部分である。流路１３ａは、セラミックシート１０ａ２内に設けられたスリットの側壁、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される密閉された空間である。セラミックシートは絶縁体であるから、流路１３ａの壁面を介して電流が流れることはない。
【０４１９】
流路１３ａは、直線状で細長の空間であって、Ｘ軸に沿う方向に流線方向（長手方向の軸）を有している。流路１３ａは、流線方向に直交する平面で（Ｙ−Ｚ平面）で同流路１３ａを切断した断面（以下、この断面を「流路の縦断面」と云うことがある。）が略正方形状となっている。流路１３ａは、マイクロチャネルとも呼ばれる。流路１３ａの流線方向の長さは１ｍｍ程度であり、前記縦断面の正方形の一辺（流路の高さ及び幅）は数１０μｍ程度である。
【０４２０】
流路１３ａ内には被移動流体Ｆ１と作動流体Ｆ２とが収容され、流路１３ａはこれらの流体により実質的に満たされている。被移動流体Ｆ１は、非圧縮性で導電性の流体であり、本例では水銀である。被移動流体Ｆ１は、非圧縮性であればよく、磁性材料、ガリウム合金の如き液体金属及び油等であってもよい。被移動流体Ｆ１は塊状となって流路１３ａ内に存在する。これにより、被移動流体Ｆ１は、流路１３ａをＸ軸正方向側の空間とＸ軸負方向側の空間との二つの空間に実質的に分離している。
【０４２１】
作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１に対して非溶性であり、実質的に非圧縮性で、絶縁性（非導電性）の流体である。本例では作動流体Ｆ２は、脱イオン水であるが、高浸透性溶剤フロリナート、パラフィン系電気絶縁油及びシリコンオイル等であってもよい。作動流体Ｆ２には、作動流体Ｆ２の流路１３ａ壁面に対する濡れ性が被移動流体Ｆ１の流路１３ａ壁面に対する濡れ性よりも良好である流体が選択される。
【０４２２】
流路１３ａには、互いに電気的に絶縁された一対の電極２１ａ,２１ｂが配設されている。電極２１ａ及び電極２１ｂは、基体１０ａのＸ軸方向中央部よりもＸ軸負側の位置であって第２ポンプ連通部１５（後述の第２開口）よりもＸ軸正側の位置において、流路１３ａを挟んで対向するように同流路１３ａに露呈している。
【０４２３】
電極２１ａ,２１ｂは、それぞれ図示しない配線を介して基体１０ａの外部の図示しない回路に接続されている。電極２１ａと電極２１ｂは、被移動流体Ｆ１が基体１０ａのＸ軸方向略中央部に存在する場合（即ち、被移動流体移動デバイス１０が初期状態にあるとき）、非導通状態となるように配設されている。また、電極２１ａ及び電極２１ｂは、被移動流体Ｆ１がＸ軸負側に移動せしめられたとき、被移動流体Ｆ１を介して導通状態となるように配設されている。
【０４２４】
第１ポンプ連通部１４は、第１流路接続部１４ａと第１ポンプ接続部１４ｂとを形成する部分である。第１ポンプ連通部１４は、セラミックシート１０ａ２内に設けられたスリットの側壁、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される空間、並びにセラミックシート１０ａ３に設けられた円柱状の貫通孔により画定される空間である。
【０４２５】
第１流路接続部１４ａは、その一方の端部が流路１３ａに接続されていて、流路１３ａに第１開口１４ａ１を形成している。第１ポンプ接続部１４ｂは、第１流路接続部１４ａの他方の端部と第１ポンプ室１１ａとを連通している。第１流路接続部１４ａと第１ポンプ接続部１４ｂには作動流体Ｆ２が収容されている。
【０４２６】
第１開口１４ａ１は、流路１３ａのＸ軸正方向端部近傍に設けられている。第１開口１４ａ１は、正面視において（Ｙ軸方向から見て）流路１３ａの流線方向（Ｘ軸方向）に沿う辺と同流線方向に直交する方向（この場合、Ｚ軸方向）に沿う辺とからなる略正方形状を有している。
【０４２７】
第２ポンプ連通部１５は第２流路接続部１５ａと第２ポンプ接続部１５ｂとを形成する部分である。第２ポンプ連通部１５は、セラミックシート１０ａ２内に設けられたスリットの側壁、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される空間、並びにセラミックシート１０ａ３に設けられた円柱状の貫通孔により画定される空間である。
【０４２８】
第２流路接続部１５ａは、その一方の端部が流路１３ａに接続されていて、流路１３ａに第２開口１５ａ１を形成している。第２開口１５ａ１は、流路１３ａのＸ軸負方向端部近傍に設けられている。第２開口１５ａ１の形状は、第１開口１４ａ１の形状と同一である。第２ポンプ接続部１５ｂは、第２流路接続部１５ａの他方の端部と第２ポンプ室１２ａとを連通している。第２流路接続部１５ａと第２ポンプ接続部１５ｂには作動流体Ｆ２が収容されている。第２流路接続部１５ａは、第１流路接続部１４ａと同一構造を有している。
【０４２９】
圧電素子１６は、一つの圧電膜と、この圧電膜を挟んで対向する一対の電極膜とからなる組を複数組積層した積層型の圧電素子である。圧電素子１６は、一対の共通電極を備えている。前記電極膜は、その一対の共通電極の何れかに交互に接続されている。圧電素子１６は、流路１３ａを構成するセラミックシート１０ａ１の下面に焼成（又は接着）により強固に固定されている。圧電素子１６は、一対の共通電極に所定の駆動電圧が印加されることにより伸縮する。この伸縮が繰り返されることにより、流路１３ａの下壁（壁面）が振動する。
【０４３０】
樹脂層１７は、圧電素子１６を覆うようにセラミックシート１０ａ１の下面に形成されている。樹脂層１７は、圧電素子１６を空気中の水分等から保護する機能を有する。
【０４３１】
電気制御装置２０は、第１ポンプ１１の駆動部１１ｂの電極間に電気的に接続されていて、同駆動部１１ｂの電極間に第１駆動電圧Ｖ１を付与するとともに、第２ポンプ１２の駆動部１２ｂの電極間に電気的に接続されていて、同駆動部１２ｂの電極間に第２駆動電圧Ｖ２を付与するようになっている。第１駆動電圧Ｖ１及び第２駆動電圧Ｖ２は、被移動流体Ｆ１を移動するための信号である。このような駆動電圧は、以下、「移動用駆動電圧Ｖｍ」とも称呼される。更に、電気制御装置２０は、複数の圧電素子１６に接続されていて、各圧電素子１６に第３駆動電圧Ｖ３を付与するようになっている。第３駆動電圧Ｖ３は、流路１３ａ（流路１３ａの壁、流路１３ａの壁面）を振動させるための信号である。以下、このような駆動電圧は、「振動用駆動電圧Ｖｖ」とも称呼される。
【０４３２】
次に、上記のように構成された被移動流体移動デバイス１０の作動について図３３及び図３４を参照しながら説明する。図３３は、上から順に、第１駆動電圧Ｖ１のタイムチャート、第２駆動電圧Ｖ２のタイムチャート及び第３駆動電圧Ｖ３のタイムチャートである。これらのチャートにおける横軸は同一スケールの時間である。
【０４３３】
先ず、電気制御装置２０は、時刻ｔ０〜ｔ１までの期間、第１駆動電圧Ｖ１及び第２駆動電圧Ｖ２を「０」とする。かかる状態をデバイス１０の初期状態と称呼する。このとき、被移動流体Ｆ１は、図３２に示したように、流路１３ａのＸ軸方向略中央の位置（初期位置）において一つの塊として存在している。
【０４３４】
即ち、被移動流体Ｆ１の流路１３ａの壁面に対する濡れ性が作動流体Ｆ２の流路１３ａの壁面に対する濡れ性よりも非良好であるから、被移動流体Ｆ１は表面積を最小とするように流路１３ａ内において流体の塊となって存在する。このような状態においては、被移動流体Ｆ１は流路１３ａの壁面に実質的に接触し、流路１３ａをＸ軸正方向側の空間とＸ軸負方向側の空間との２つの空間に分離する。作動流体Ｆ２は、流路の被移動流体Ｆ１が存在していない部分を満たしている。図３１から理解されるように、被移動流体移動デバイス１０が初期状態にあるとき、被移動流体Ｆ１は電極２１ａ及び電極２１ｂの何れにも接触しない位置に存在する。従って、電極２１ａ及び電極２１ｂは非導通状態となる。
【０４３５】
一方、電気制御装置は、時刻ｔ０から、所定の周波数ｆｖで正弦波状に変化する第３駆動電圧Ｖ３を圧電素子１６に継続的に付与している。第３駆動電圧Ｖ３は、その振幅がＶｂであり、その振幅中心は「０」である。この結果、圧電素子１６は伸縮を周波数ｆｖで繰り返すので、流路１３ａ（の壁面）が同周波数ｆｖで振動する。被移動流体Ｆ１は、この流路１３ａの壁面の振動を受けて流路１３ａ内で振動する。
【０４３６】
このような流路１３ａの壁面の振動及びこれに伴う被移動流体Ｆ１の振動によって、推定ではあるが、作動流体Ｆ２は被移動流体Ｆ１と流路１３ａの壁面との僅かな隙に入出し、被移動流体Ｆ１と流路１３ａの壁面との間に膜を形成する。この膜は、凹凸のある流路１３ａの壁面を実質的に滑らかにする。この結果、被移動流体Ｆ１は流路１３ａ内を滑らかに移動することができる状態に置かれる。
【０４３７】
時刻ｔ１になると、電気制御装置２０は、第１駆動電圧Ｖ１を「０」からＶａに向けて第１の速度（＝｜Ｖａ／（ｔ２−ｔ１）｜）にて所定時間（ｔ２−ｔ１）だけ増大せしめる。これにより、駆動部１１ｂがセラミックダイヤフラム１１ａ２を下方に直ちに屈曲変位させ始めるので、第１ポンプ室１１ａから第１開口１４ａ１を介して流路１３ａ内に作動流体Ｆ２が第１の速度に応じた流量（第１の流量）をもって吐出される。
【０４３８】
電気制御装置２０は、また、時刻ｔ１になると、第２駆動電圧Ｖ２を「０」から−Ｖａに向けて第１の速度（＝｜Ｖａ／（ｔ２−ｔ１）｜）にて所定時間（ｔ２−ｔ１）だけ減少せしめる。これにより、駆動部１２ｂがセラミックダイヤフラム１２ａ２を上方に直ちに屈曲変位させ始めるので、流路１３ａ内の作動流体Ｆ２が第２ポンプ室１２ａに第２開口１５ａ１を介して第１の速度に応じた流量（第１の流量）をもって吸引される。
【０４３９】
この結果、被移動流体Ｆ１はＸ軸負方向に移動し始める。一方、時刻ｔ１〜ｔ２においても、圧電素子１６の伸縮作動は繰り返し行われている。従って、被移動流体Ｆ１が流路１３ａの壁面から受ける摩擦力は小さくなっているので、被移動流体Ｆ１は流路１３ａ内を滑らかにＸ軸負方向へ移動する。そして、被移動流体Ｆ１は、時刻ｔ２にて、電極２１ａと電極２１ｂとを完全に覆う位置（作動位置）に移動する。この結果、電極２１ａと電極２１ｂは、導通状態となる。
【０４４０】
電気制御装置２０は、時刻ｔ２〜ｔ３の間、第１駆動電圧Ｖ１及び第２駆動電圧Ｖ２をＶａ及び−Ｖａにそれぞれ維持する。そして、時刻ｔ３になると、電気制御装置２０は、第１駆動電圧Ｖ１をＶａから「０」に向けて第１の速度（＝｜Ｖａ／（ｔ２−ｔ１）｜＝｜Ｖａ／（ｔ４−ｔ３）｜）にて所定時間（ｔ２−ｔ１＝ｔ４−ｔ３）だけ減少せしめる。これにより、駆動部１１ｂがセラミックダイヤフラム１１ａ２を上方に直ちに屈曲変位させ始めるので、流路１３ａ内の作動流体Ｆ２が第１ポンプ室１１ａに第１開口１４ａ１を介して第１の速度に応じた流量（第１の流量）をもって吸引される。
【０４４１】
電気制御装置２０は、また、時刻ｔ３になると、第２駆動電圧Ｖ２を−Ｖａから「０」に向けて第１の速度（＝｜Ｖａ／（ｔ２−ｔ１）｜＝｜Ｖａ／（ｔ４−ｔ３）｜）にて所定時間（ｔ２−ｔ１＝ｔ４−ｔ３）だけ増大せしめる。これにより、駆動部１２ｂがセラミックダイヤフラム１２ａ２を下方に直ちに屈曲変位させ始めるので、第２ポンプ室１２ａから第２開口１５ａ１を介して流路１３ａ内に作動流体Ｆ２が第１の速度に応じた流量（第１の流量）をもって吐出される。
【０４４２】
この結果、被移動流体Ｆ１はＸ軸正方向に移動し始める。一方、時刻ｔ３〜ｔ４においても、圧電素子１６の伸縮作動は繰り返し行われている。従って、被移動流体Ｆ１が流路１３ａの壁面から受ける摩擦力は小さくなっているので、被移動流体Ｆ１は流路１３ａ内を滑らかにＸ軸正方向に移動する。そして、被移動流体Ｆ１は、時刻ｔ４にて、初期位置に復帰する。これにより、電極２１ａと電極２１ｂは再び非導通状態となる。以降、電気制御装置は、時刻ｔ１〜ｔ４の動作を繰り返し実行する。
【０４４３】
以上、説明したように、被移動流体移動デバイス１０においては、流路１３ａの壁面の振動及びこれに伴う被移動流体Ｆ１の振動によって、被移動流体Ｆ１と流路１３ａの壁面との間に作動流体Ｆ２からなる膜が形成されるので、被移動流体Ｆ１が流路１３ａの壁面から受ける摩擦力は小さくなる。従って、被移動流体移動デバイス１０は、より高速に被移動流体Ｆ１を移動させることが可能となる。換言すると、被移動流体移動デバイス１０は、より高速なスイッチング動作を行うことができる。
（第２実施形態）
次に、第４の発明の第２実施形態に係る被移動流体移動デバイス３０について、図３４及び図３５を参照しながら説明する。図３４は被移動流体移動デバイス３０の概念的な断面図である。図３４において、電気制御装置２０は省略されている。図３５は被移動流体移動デバイス３０において用いられる移動用駆動電圧Ｖｍと振動用駆動電圧Ｖｖのタイムチャートである。
【０４４４】
この被移動流体移動デバイス３０は、被移動流体移動デバイス１０の第２ポンプ１２及び第２ポンプ連通部１５を圧力変動吸収部３１及び接続部３２にそれぞれ置換した点のみにおいて、被移動流体移動デバイス１０と相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。
【０４４５】
圧力変動吸収部３１は、第２ポンプ１２から駆動部１２ｂを除去したものと実質的に同一の構造を有している。圧力変動吸収部３１は、第２ポンプ連通部１５と実質的に同一の構造を有する接続部３２により流路１３ａのＸ軸負方向端部近傍において流路１３ａと接続されている。
【０４４６】
次に、上記のように構成された被移動流体移動デバイス３０の作動について説明する。図３５に示したように、電気制御装置２０は、第１ポンプ１１の駆動部１１ｂに上記第１駆動電圧Ｖ１と同一の移動用駆動電圧Ｖｍを付与するとともに、圧電素子１６に上記第３駆動電圧Ｖ３と同一の振動用駆動電圧Ｖｖを付与するようになっている。
【０４４７】
即ち、電気制御装置２０は、時刻ｔ０にて、移動用駆動電圧Ｖｍを略「０」とする。かかる状態を初期状態と称呼する。このとき、被移動流体Ｆ１は流路１３ａのＸ軸方向略中央の位置（初期位置）において一つの塊として存在している。従って、被移動流体Ｆ１は電極２１ａ及び電極２１ｂの何れにも接触しないので、電極２１ａ及び電極２１ｂは非導通状態に維持される。
【０４４８】
以降、電気制御装置２０は、移動用駆動電圧Ｖｍを第１ポンプ１１の駆動部１１ｂに付与する。従って、時刻ｔ１〜ｔ２の期間、第１ポンプ１１は第１開口１４ａ１を介して流路１３ａ内に作動流体Ｆ２を吐出する。この作動流体Ｆ２の吐出による流路１３ａ内の圧力変動は、圧力変動吸収部３１の容積変化によって吸収される。また、時刻ｔ１〜ｔ２においても、圧電素子１６の伸縮作動は繰り返し行われているので、被移動流体Ｆ１と流路１３ａの壁面との間に作動流体Ｆ２からなる膜が形成されている。従って、被移動流体Ｆ１が流路１３ａの壁面から受ける摩擦力は小さくなっているので、被移動流体Ｆ１は流路１３ａ内を滑らかにＸ軸負方向へ移動する。そして、被移動流体Ｆ１は時刻ｔ２にて電極２１ａと電極２１ｂとを完全に覆う位置（作動位置）に移動する。この結果、電極２１ａと電極２１ｂとは導通状態となる。
【０４４９】
また、時刻ｔ３〜ｔ４の期間、第１ポンプ１１は第１開口１４ａ１を介して流路１３ａ内から作動流体Ｆ２を吸引する。この作動流体Ｆ２の吸引による流路１３ａ内の圧力変動は、圧力変動吸収部３１の容積変化によって吸収される。また、時刻ｔ３〜ｔ４においても、圧電素子１６の伸縮作動は繰り返し行われているので、被移動流体Ｆ１と流路１３ａの壁面との間に作動流体Ｆ２からなる膜が形成されている。従って、被移動流体Ｆ１が流路１３ａの壁面から受ける摩擦力は小さくなっているので、被移動流体Ｆ１は流路１３ａ内を滑らかにＸ軸正方向へ移動する。そして、被移動流体Ｆ１は時刻ｔ４にて初期位置に復帰する。これにより、電極２１ａと電極２１ｂは再び非導通状態となる。以降、電気制御装置は、時刻ｔ１〜ｔ４の動作を繰り返し実行する。
【０４５０】
以上、説明したように、第４の発明の第２実施形態に係る被移動流体移動デバイス３０は、被移動流体移動デバイス１０と同様に、流路１３ａの壁面の振動及びこれに伴う被移動流体Ｆ１の振動によって形成される作動流体Ｆ２の膜により、高速で被移動流体Ｆ１を移動させることが可能となる。換言すると、被移動流体移動デバイス３０は、高速スイッチング動作を行うことができる。
（第３実施形態）
次に、第４の発明の第３実施形態に係る被移動流体移動デバイス５０について、図３６及び図３７を参照しながら説明する。図３６は被移動流体移動デバイス５０の概念的な断面図である。図３６の（Ａ）は被移動流体移動デバイス５０が初期状態にある場合、図３６の（Ｂ）は被移動流体移動デバイス５０が作動状態にある場合を示している。図３７は被移動流体移動デバイス５０において用いられる移動用駆動電圧Ｖｍと振動用駆動電圧Ｖｖのタイムチャートである。
【０４５１】
被移動流体移動デバイス５０は、基体５０ａと、複数（ここでは７個）の圧電素子５１と、樹脂層５２と、図示を省略した電気制御装置とを備えている。基体５０ａは、セラミックシート５０ａ１〜５０ａ３を積層して焼成により一体化することにより形成され、基体１０ａと同じ直方体形状を有している。基体５０ａは、流路形成部１３と同様な流路形成部５３を含んでいる。流路形成部５３は、流路１３ａと同様な流路５３ａを形成している。
【０４５２】
セラミックシート５０ａ３は、薄板部（ダイヤフラム）５４を有している。薄板部５４は、流路５３ａのＸ軸方向略中央部に設けられている。薄板部５４の上面には膜型圧電素子５５が焼成等により固定されている。膜型圧電素子５５は、電気制御装置から移動用駆動電圧Ｖｍが付与されると、図３６の（Ｂ）に示したように、薄板部５４を下方に屈曲変形させるようになっている。薄板部５４が下方に屈曲変形されると、流路５３ａのＸ軸方向略中央部における流路断面積は、流路５３ａのＸ軸方向両端部近傍の流路断面積よりも小さくなる。
【０４５３】
流路５３ａは、流路１３ａと同様、被移動流体Ｆ１と作動流体Ｆ２とを収容している。被移動流体Ｆ１は、図３６の（Ａ）に示したように、初期状態において流路５３ａのＸ軸方向略中央部において一つの塊として存在し、薄板部５４に接するようになっている。流路５３ａの被移動流体Ｆ１が存在する以外の部分は、作動流体Ｆ２で満たされている。流路５３ａのＸ軸方向両端部には、図示を省略した圧力変動吸収部が接続されている。圧力変動吸収部は、その容積が変更することにより、流路５３ａ内の圧力変動を吸収するようになっている。
【０４５４】
次に、この被移動流体移動デバイス５０の作動について説明する。図３７に示したように、電気制御装置は、所定の周波数ｆｖで正弦波状に変化する振動用駆動電圧Ｖｖを圧電素子５１に継続的に付与する。振動用駆動電圧Ｖｖは、図３３に示した第３駆動電圧Ｖ３と同一の電圧信号である。この結果、圧電素子５１は伸縮を周波数ｆｖで繰り返すので、流路５３ａ（の壁面）が同周波数ｆｖで振動する。被移動流体Ｆ１は、この流路５３ａの壁面の振動を受けて流路５３ａ内で振動する。従って、被移動流体Ｆ１と流路５３ａの壁面との間に、凹凸のある流路５３ａの壁面を実質的に滑らかにする作動流体Ｆ２の膜が形成される。この結果、被移動流体Ｆ１は流路５３ａ内を滑らかに移動することができる状態に置かれる。
【０４５５】
一方、電気制御装置は、時刻ｔ０〜ｔ１の間、移動用駆動電圧Ｖｍを「０」に維持している。従って、時刻ｔ０〜ｔ１の間、被移動流体移動デバイス５０は初期状態となるから、被移動流体Ｆ１は流路５３ａのＸ軸方向略中央部に位置している。その後、電気制御装置は、時刻ｔ１になると、移動用駆動電圧Ｖｍを「０」からＶａに向けて第１の速度（＝｜Ｖａ／（ｔ２−ｔ１）｜）にて増大せしめる。
【０４５６】
これにより、図３６の（Ｂ）に示したように、薄板部５４が下方に屈曲変形されるので、被移動流体Ｆ１は流路５３ａから被移動流体Ｆ１と流路５３ａの壁面の間の濡れ性に基づく斥力を受け、二つの塊に分離する。その二つの塊の一つはＸ軸正方向に移動し、他の塊はＸ軸負方向に移動する。この被移動流体Ｆ１の移動は、上述した作動流体Ｆ２の膜により、滑らかに行われる。
【０４５７】
電気制御装置は、時刻ｔ２〜ｔ３の間、移動用駆動電圧ＶｍをＶａに維持する。そして、時刻ｔ３になると、電気制御装置は、移動用駆動電圧ＶｍをＶａから「０」に向けて第１の速度（＝｜Ｖａ／（ｔ２−ｔ１）｜＝｜Ｖａ／（ｔ４−ｔ３）｜）にて減少せしめる。これにより、薄板部５４が上方に変形して、被移動流体移動デバイス５０は初期状態に復帰するので、二つの塊に分離していた被移動流体Ｆ１は、それぞれＸ軸方向略中央部に移動する。この結果、被移動流体Ｆ１は流路５３ａのＸ軸方向略中央部にて再び一つの塊となる。この被移動流体Ｆ１の移動も、上述した作動流体Ｆ２の膜により、滑らかに行われる。以降、電気制御装置は、時刻ｔ１〜ｔ４の動作を繰り返し実行する。
【０４５８】
以上、説明したように、被移動流体移動デバイス５０は、流路５３ａの壁面を振動させるアクチュエータ（振動用アクチュエータ）として圧電素子５１を備えている。また、被移動流体移動デバイス５０は、薄板部５４及び膜型圧電素子５５を備えている。薄板部５４及び膜型圧電素子５５は、被移動流体Ｆ１を流路５３ａ内において移動させるアクチュエータ（移動用アクチュエータ）として機能する。
【０４５９】
そして、被移動流体移動デバイス５０は、振動用アクチュエータにより流路５３ａの壁面を振動させて作動流体Ｆ２の膜を被移動流体Ｆ１と流路５３ａの壁面との間に形成した状態にて、移動用アクチュエータにより被移動流体Ｆ１を流路５３ａの流線方向に移動させる。従って、被移動流体移動デバイス５０は、被移動流体Ｆ１を流路５３ａ内において滑らかに移動することができる。この結果、初期状態においては被移動流体Ｆ１に接触することなく、薄板部５４が屈曲変形せしめられた作動状態においては被移動流体Ｆ１に接触する一対の電極を流路５３ａに露呈するように配設すれば、高速スイッチング動作が可能なスイッチングデバイスを得ることができる。
【０４６０】
なお、薄板部５４及び膜型圧電素子５５を、流路５３ａの壁面を振動させるアクチュエータとして、圧電素子５６に加え、又は、圧電素子５６に代え、使用することもできる。この場合、図３８に示したように、図３７に示した移動用駆動電圧Ｖｍに、高周波数の移動用駆動電圧Ｖvmを重畳した電圧Ｖｍｖを膜型圧電素子５５に印加すればよい。
（被移動流体移動デバイスの製造方法について）
次に、上述した各被移動流体移動デバイスの材料及び製造方法について説明する。
（基体の材質等）
上述した基体（基体１０ａ及び基体５０ａ等）は、セラミックスとしてのジルコニアの他、シリコン、ガラス、アルミナ、アクリル又はポリカーボネートから構成することもできる。
【０４６１】
但し、基体は、流路の共振周波数が高い値となるように、比較的剛性が高い材質から形成されることが望ましい。これは、被移動流体Ｆ１を滑らかに移動させるのに好適である前述した作動流体Ｆ２からなる膜を流路と被移動流体Ｆ１との間に形成するためには、流路の壁面を比較的高い周波数で振動せしめる必要があり、流路の共振周波数が低ければ上記膜形成に適切な周波数で流路の壁面を振動させ得ないからである。これら比較的剛性が高い材料例としては、セラミックス、ガラス及びシリコン等を挙げることができる。
【０４６２】
なお、基体がプラスチック等の比較的剛性の低い材質から形成される場合、流路の壁面を含む部材を上述した比較的剛性の高い材質から形成することもできる。即ち、基体を、振動せしめられる流路の壁面を構成する部材と同部材を包囲する部材とにより構成し、振動せしめられる流路の壁面を構成する部材は、同部材を包囲する部材の剛性よりも高い剛性を有する材料から形成されることが好適である。
（流路の壁面粗さについて）
また、被移動流体を流路内で滑らかに移動するのに好適な作動流体の膜を形成するという点において、流路の壁面の表面粗さを表す算術平均粗さＲａが０．０２乃至５．０μｍの間の値であることが望ましい。この算術平均粗さは上述した(1)式により定義される値である。これは、以下の理由による。
【０４６３】
流路壁面の算術的平均粗さＲａが０．０２μｍより小さい（即ち、流路の壁面の凹凸が過小であって流路壁面が滑らかである）と、被移動流体と流路壁面との間に作動流体が浸入し難く、被移動流体と流路壁面との間に存在する作動流体の量が少なくなりすぎる。この結果、被移動流体と流路の壁面との間に被移動流体を滑らかに移動するための膜が形成できない。
【０４６４】
一方、流路壁面の算術的平均粗さＲａが５．０μｍより大きい（即ち、流路壁面の凹凸が過大である）と、流路壁面の凹部に作動流体が集中して存在し、被移動流体と同被移動流体を支持する流路壁面の凸部との間に存在する作動流体の量が過小となる。この結果、被移動流体と流路壁面との間に同被移動体を滑らかに移動するための膜が形成できない。
（流路形成方法）
流路（流路１３ａ、４４ａ、５３ａ等）は、以下に述べる方法を利用して形成することができる。
【０４６５】
（１）基体の材料がセラミックスである場合、セラミックシートに打ち抜き加工を施してスリットを形成し、このセラミックシートを挟むようにセラミックシートを積層・一体化することにより流路を形成することができる。例えば、図３２に示した被移動流体移動デバイス１０の場合、セラミックシート１０ａ２に対して流路１３ａの側壁を構成することになるスリットを打ち抜き加工により形成する。次いで、このセラミックシート１０ａ２をセラミックシート１０ａ１，１０ａ３で挟むように、セラミックシート１０ａ２〜１０ａ３を積層する。その後、セラミックシート１０ａ２〜１０ａ３を焼成（又は接着）等により一体化する。以上により、流路１３ａが形成される。
【０４６６】
（２）基体の材料がガラス或いはシリコンである場合、等方性エッチングや異方性エッチングにより流路を形成することができる。
【０４６７】
（３）レーザー加工により流路の一部を構成する溝を形成することもできる。
【０４６８】
（４）エンドミルを用いた機械加工（マシニング）により、流路の一部を構成する溝を形成してもよい。
【０４６９】
（５）サンドブラストにより流路の一部を構成する溝を形成してもよい。
【０４７０】
（６）凹凸を有する金型を高温とし、その高温の金型を基体の表面に押し付けること（即ち、ホットエンドボス）により、流路の一部を構成する溝を形成してもよい。
（クラック抑止方法）
上述したマシニング加工やサンドブラストを用いて溝を形成すると、溝の角部にマイクロクラックと呼ばれる加工傷が発生し、クラックがそのマイクロクラックを起点として進展し、このクラックにより基体（基材）が破損する場合がある。これに対しては以下の対策を採用することが望ましい。
【０４７１】
（１）基体（基材）に対してヒーリング処理（熱処理、アニール処理）を施し、表面に発生しているマイクロクラックを閉じる（消滅させる）とともに、残留応力を開放する。
【０４７２】
（２）上記溝の表面にコーティング層を形成し、コーティング層によりクラックを覆うようにして閉じる。より具体的に述べると、流動性の高い紫外線硬化型のアクリル樹脂を用いて溝の表面にコーティング層を形成し、このコーティング層に紫外線を照射してコーティング層を硬化させる。これにより、アクリル樹脂がクラック内に浸透し、滑らかな溝表面が形成される。また、熱膨張係数が基体（基材）の熱膨張係数よりも小さい材料を用いて溝の表面をコーティングしてもよい。これによれば、溝表面に圧縮応力が加わるので、クラックの進展を阻止することができる。
（セラミックスポンプと基体の接合方法について）
上述したセラミックスからなるポンプ（第１ポンプ１１，４１、第２ポンプ１２，４２等、以下「セラミックスポンプ」と称呼する。）と基体（基体１０ａ、５０ａ等）とは、以下に述べるいくつかの方法で接合することができる。
（１）基体とセラミックスポンプの間（例えば、基体１０ａの上面と第１ポンプ１１のセラミックシート１１ａ１の下面の間）に接着シートを介在させ、この接着シートによりセラミックスポンプを基体に接合する。
（２）基体とセラミックスポンプの間（例えば、基体１０ａの上面と第１ポンプ１１のセラミックシート１１ａ１の下面の間）にスペーサーを設置するなどして一定のギャップを形成した後、そのギャップにアクリル樹脂を側面より流し込み、このアクリル樹脂を用いてセラミックスポンプを基体に接合する。この場合、アクリル樹脂流し込みのための前記ギャップをスクリーン印刷法により形成することもできる。接合面積が大きい場合、基体を構成する基材に貫通穴を設けておくと良い。これによれば、接合部に残留する空気を接合部外に排出することができる。また、接合面積や基体材料（基材）に応じてアクリル樹脂の粘性を調整することが望ましい。更に、アクリル樹脂を硬化させるための紫外線硬化パワーを最適な大きさとすることが望ましい。紫外線硬化パワーが小さすぎると硬化時間が長くなりすぎ、同パワーが大きすぎると急激な硬化反応が起こって、接合部にクラックが入ることがあるからである。
（３）接着剤を接合面にスクリーン印刷法により形成し、この接着剤によりセラミックスポンプを基体に接合する。この場合、接着後、接着層を強化するため紫外線硬化型アクリル樹脂を流し込むこともできる。
【０４７３】
以上、説明したように、第４の発明の各実施形態の被移動流体移動デバイスは、流路の壁面を振動させて被移動流体Ｆ１を振動させ、被移動流体Ｆ１と流路の壁面との間に作動流体Ｆ２の膜を形成しながら被移動流体Ｆ１を移動させる。従って、被移動流体Ｆ１が流路の壁面から受ける摩擦力が小さく、被移動流体Ｆ１の移動が滑らかになるので、被移動流体Ｆ１をより高速で移動させることができる。この結果、応答性が極めて良好な被移動流体移動デバイスが提供される。
【０４７４】
なお、第４の発明は上記実施形態に限定されることはなく、第４の発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上述した駆動部に使用されている膜型圧電素子を反強誘電体膜に置き換えることができる。
【０４７５】
また、上記各実施形態においては、流路の壁面が常に振動されるようになっていた。これに対し、被移動流体Ｆ１の移動が開始せしめられる時点を含む被移動流体Ｆ１の移動開始前後の期間にのみ、流路の壁面を振動させるように構成してもよい。
【０４７６】
即ち、例えば、図３５に代わる図３９に示したように、第２実施形態に係る被移動流体移動デバイス３０の駆動部１１ｂに対し、被移動流体Ｆ１の移動が開始される時刻ｔ２及び時刻ｔ６の前後の期間（時刻ｔ１〜ｔ３、時刻ｔ５〜ｔ７）のみにおいて、振動用駆動電圧Ｖｖを振動させて流路の壁面を振動させてもよい。また、図３９において、時刻ｔ２〜ｔ４或いは時刻ｔ６〜ｔ８においてのみ（即ち、被移動流体Ｆ１が移動せしめられている期間においてのみ）、振動用駆動電圧Ｖｖを振動させて流路の壁面を振動させてもよい。
【０４７７】
加えて、上記各実施形態に係る被移動流体移動デバイスの基体は、セラミックスから形成されていた。これに対し、図４０に示した被移動流体移動デバイス６０のように、基体６０ａをコバールガラス６０ａから形成することもできる。
【０４７８】
この被移動流体移動デバイス６０においては、基体６０ａ内に流路１３ａと同様な流路６１ａが形成されている。流路６１ａには、被移動流体移動デバイス１０と同様に、被移動流体Ｆ１と作動流体Ｆ２とが収容されている。被移動流体移動デバイス６０は、図示が省略された第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２を備えている。第１ポンプ１１は図示しない第１開口を介して流路６１ａのＸ軸正方向端部近傍に接続されている。第２ポンプ１２は図示しない第２開口を介して流路６１ａのＸ軸負方向端部近傍に接続されている。
【０４７９】
更に、被移動流体移動デバイス６０は、コバール金属からなる一対の電極６２ａ，６２ｂを備えている。電極６２ａ，６２ｂは、それぞれ円筒の棒状であって、流路６１ａの上壁に形成された一対の貫通孔にそれぞれ挿入されている。電極６２ａ，６２ｂは、基体６０ａの外面において、貫通孔の周囲がバーナーを用いて溶かされることにより、基体６０ａに固定されている。電極６２ａ，６２ｂは、その下面が流路６１ａの上壁面と一致する面内に存在するように流路６１ａに露呈している。
【０４８０】
この被移動流体移動デバイス６０は、初期状態にあるとき、図４０の仮想線により示したように、被移動流体Ｆ１を、電極６２ａを覆うが電極６２ｂを覆わない位置に存在せしめる。従って、初期状態において、電極６２ａと電極６２ｂは非導通状態となる。また、被移動流体移動デバイス６０は、作動状態にあるとき、図４０の実線により示したように、被移動流体Ｆ１が電極６２ａ及び電極６２ｂを共に覆うように被移動流体Ｆ１を移動する。従って、作動状態において、電極６２ａと電極６２ｂは導通状態となる。
【０４８１】
かかる被移動流体移動デバイス６０は、次の利点を有する。
（１）電極６２ａ，６２ｂを構成するコバール金属の熱膨張係数と基体６０ａを構成するコバールガラスの熱膨張係数とは略等しいので、冷熱サイクルが被移動流体移動デバイス６０に加わっても応力が発生し難い。従って、被移動流体移動デバイス６０が熱による応力で破損しないので、被移動流体移動デバイス６０の耐久性が高い。
（２）接着剤等の軟材料を用いることなく流路及び電極を一体的に形成することができるので、被移動流体移動デバイス６０は高い剛性を有する。従って、被移動流体Ｆ１を移動するために流路６１ａに作動流体Ｆ２を流入させ、流路６１ａ内の内圧を上昇させようとするとき、その圧力上昇が吸収され難い。その結果、被移動流体Ｆ１を高速で移動させることができる。
（３）電極６２ａ，６２ｂを構成するコバール金属は、水銀との濡れ性が良好である。従って、被移動流体Ｆ１として水銀を用いれば、被移動流体Ｆ１と電極６２ａ，６２ｂとの間の抵抗を下げることができ、且つ、被移動流体Ｆ１を電極６２ａ，６２ｂにより確実に保持することができる。更に、コバール金属は、耐食性が高いので、劣化し難い電極６２ａ，６２ｂを得ることもできる。
【０４８２】
なお、コバール金属からなる電極６２ａ，６２ｂは、薄膜状に形成することもできる。また、電極６２ａ，６２ｂは、ワイヤー状又はチューブ状に形成することもできる。更に、電極６２ａ，６２ｂは、電鋳法により流路内の一部を埋めるように形成することもでき、フォトエッチング或いはリフトオフにより形成することもできる。
【０４８３】
さらに、本願において、流路内の被移動体を移動させることにより高周波信号のスイッチングを行う（高周波信号の通過及び遮断の切替えを行う）スイッチングデバイスに関する第５の発明が提供される。
【０４８４】
従来より、例えば導電性流体である被移動体を流路内で移動させ、これにより電極間の電気的な導通及び電気的遮断を行うスイッチングデバイスが知られている。このようなスイッチングデバイスは、マイクロリレー素子とも呼ばれる。
【０４８５】
例えば、日本国特許公開昭和４７−２１６４５号公報（第２頁、第２図及び第３図）に開示されたスイッチングデバイスは、流路内において導電性流体である水銀を移動させ、この水銀により流路壁に設けられた複数の電極の接続状態を切り替えるようになっている。
【０４８６】
この開示されたスイッチングデバイスは、水銀と電極との状態を接触状態から非接触状態へと変更したり、逆に非接触状態から接触状態に変更することによりスイッチング動作を行うようになっている。このデバイスの場合、水銀と電極とが接触状態にあるときの両者間の電気的抵抗値が小さいほど、スイッチにおける損失は小さくなる。水銀と電極の間の電気的抵抗値を小さくするには、電極を水銀との濡れ性が良好となる材質により形成すれば良い。
【０４８７】
ところが、電極と水銀との濡れ性が良好であると、両者間の状態を接触状態から非接触状態へと移行することが困難となる。その結果、スイッチングの応答性が悪化したり、水銀を移動するために必要なアクチュエータの発生力を大きくする必要が生じる。
【０４８８】
第５の発明は、上述した問題に対処するためになされたものであって、電極間の容量（静電容量、キャパシタンス）の変化を利用して高速スイッチングが可能なスイッチングデバイスを提供する。
【０４８９】
第５の発明のスイッチングデバイスは、流路を形成する流路形成部を備えた絶縁材料からなる基体と、前記流路を同流路の流線方向において実質的に二つの空間に分離するように同流路内に収容される導電性の被移動体と、前記流路の前記被移動体が収容されている部分以外の部分を満たすように同流路に収容される非導電性の作動流体と、前記被移動体を前記流路内の第１位置と第２位置との間で移動させるアクチュエータと、前記基体内に配設された一対の電極と、を備えたスイッチングデバイスであって、前記一対の電極のうちの少なくとも一つは前記被移動体と接触しない位置に配設されるとともに同被移動体が前記第１位置にあるときと前記第２位置にあるときとで同一対の電極間の容量が異なるように形成され、前記一対の電極間の前記容量変化により同一対の電極間の導通及び非導通の切り替えを行うように構成されている。
【０４９０】
これによれば、第１位置と第２位置との間で移動される被移動体の位置に応じて、一対の電極間の容量が変化し、この容量の変化に基づいてスイッチング動作がなされる。また、前記一対の電極のうちの少なくとも一つの電極は前記被移動体と接触しない。
【０４９１】
従って、被移動体と少なくとも一つの電極との状態が、互いに接触している状態から非接触の状態へ又はその逆へと変化させられることなくスイッチング動作が行われるので、従来のデバイスよりも高速でスイッチングを行うことが可能なスイッチングデバイスが提供され得る。
【０４９２】
この場合、前記一対の電極のうちの一方の電極は前記流路の一部に露呈するように配設されるとともに前記一対の電極のうちの他方の電極は同流路に露呈しないように配設され、前記被移動体は、前記一方の電極と常に接触した状態にあるように構成されることが好適である。
【０４９３】
これによれば、流路の一部に露呈するように配設された電極は、被移動体と常に接触している。換言すると、被移動体は、流路の一部に露呈するように配設された電極と接触状態を維持したまま、第１位置と第２位置の間を移動する。これに対し、流路に露呈しないように配設された電極は被移動体と接触しない。従って、被移動体と電極との状態が、接触状態から非接触状態へ又はその逆へ変化せしめられることがないから、被移動体の動きが電極により阻害されない。その結果、より高速なスイッチング動作が達成され得る。
【０４９４】
更に、このスイッチングデバイスは、前記他方の電極（即ち、流路に露呈していない電極）と前記第２位置にある前記被移動流体の間の位置に配設され、且つ、前記基体及び前記作動流体の何れの誘電率よりも大きい誘電率を有する誘電体を備えることが好適である。また、前記誘電体は、前記流路の一部に露呈し、前記被移動体が前記第１位置にあるとき同被移動体と非接触となるとともに同被移動体が前記第２位置にあるとき同被移動体と接触するように構成されることが好適である。更に、前記誘電体は、前記他方の電極と接触するように構成されることが好適である。
【０４９５】
これらによれば、前記被移動体が前記第２位置にあるとき、実質的に一方の電極と他方の電極の間に被移動体を介して誘電体が存在することになり、前記被移動体が前記第１位置にあるときに一方の電極と他方の電極の間に誘電体が存在しないことになる。従って、被移動体が前記第１位置にあるときと前記第２位置にあるときとで、電極間の容量が大きく変化する。この結果、スイッチングデバイスは、スイッチング動作を確実に狙いとするタイミングにて行い得る。
【０４９６】
一方、前記一対の電極は、何れも前記流路に露呈しないように配設されてもよい。
【０４９７】
これによっても、被移動体と電極との状態が、接触状態から非接触状態へ又はその逆へ変化せしめられることがないから、被移動体の動きが電極により阻害されない。その結果、より高速なスイッチング動作が達成され得る。また、電極が流路に露呈しないので、被移動体が電極上を移動することに伴う電極の機械的摩耗が発生せず、且つ、電極が作動流体に暴露されることに伴う作動流体中の微量酸素による電極の酸化も発生しない。その結果、電極の劣化を回避することができるので、スイッチングデバイスの寿命を延ばすことができる。
【０４９８】
この場合（即ち、前記一対の電極が何れも前記流路に露呈しないように配設されている場合）、一対の電極の少なくとも一方と前記第２位置にある前記被移動体の間の位置に配設され、且つ、前記基体及び前記作動流体の何れの誘電率よりも大きい誘電率を有する誘電体を備えることが好適である。この場合、前記誘電体は、前記流路の一部に露呈し、前記被移動体が前記第１位置にあるとき同被移動体と非接触となるとともに同被移動体が前記第２位置にあるとき同被移動体と接触するように構成されることが好適である。更に、前記誘電体（前記一対の電極の少なくとも一方と前記第２位置にある前記被移動流体の間の位置に配設された誘電体）は、前記少なくとも一方の電極と接触するように構成されることが好適である。
【０４９９】
これらによれば、前記被移動体が前記第２位置にあるとき、一方の電極と他方の電極の間に被移動体を介して誘電体が実質的に存在することになり、前記被移動体が前記第１位置にあるときに一方の電極と他方の電極の間に誘電体が存在しないことになる。従って、被移動体が前記第１位置にあるときと前記第２位置にあるときとで、電極間の容量が大きく変化する。この結果、スイッチングデバイスは、スイッチング動作を確実に狙いとするタイミングにて行い得る。
【０５００】
上述した被移動体は、固体であってもよく、流体（被移動流体）であってもよい。被移動体が被移動流体である場合、前記作動流体は前記被移動流体に対して実質的に非溶性であり且つ同流路の壁面に対する濡れ性が同被移動流体の同流路の壁面に対する濡れ性よりも良好な流体であることが必要である。
【０５０１】
また、第５の発明は、独立した二つの流路を備えたスイッチングデバイスとしても構成できる。
【０５０２】
即ち、第５の発明の他のスイッチングデバイスは、第１流路及び第１流路とは独立した第２流路を形成する流路形成部を備えた絶縁材料からなる基体を備える。このスイッチングデバイスは、前記第１流路を同第１流路の流線方向において実質的に二つの空間に分離するように同第１流路に収容される導電性の第１被移動体と、前記第１流路の前記第１被移動体が収容されている部分以外の部分を満たすように同第１流路に収容される非導電性の第１作動流体と、前記第１被移動体を前記第１流路内の第１位置と第２位置との間で移動させるアクチュエータとを備える。
【０５０３】
同様に、このスイッチングデバイスは、前記第２流路を同第２流路の流線方向において実質的に二つの空間に分離するように同第２流路に収容される導電性の第２被移動体と、前記第２流路の前記第２被移動体が収容されている部分以外の部分を満たすように同第２流路に収容される非導電性の第２作動流体と、前記第２被移動体を前記第２流路内の第３位置と第４位置との間で移動させるアクチュエータとを備える。
【０５０４】
更に、このスイッチングデバイスは、前記第１流路と前記第２流路の間に配設されるとともに前記基体、前記第１作動流体及び前記第２作動流体のそれぞれの誘電率よりも大きい誘電率を有する第１誘電体と、前記基体内に配設された第１電極と、前記基体内に配設された第２電極と、を備えている。
【０５０５】
そして、係るスイッチングデバイスにおいては、前記第１電極は、前記第１流路に露呈しないように配設されるか又は前記第１被作動流体に常に接触するように構成され、前記第２電極は、前記第２流路に露呈しないように配設されるか又は前記第２被作動流体に常に接触するように構成される。更に、前記第１被移動体が前記第１位置にあり且つ前記第２被移動体が前記第３位置にある場合の前記第１電極と前記第２電極の間の容量と、同第１被移動体が前記第２位置にあり且つ同第２被移動体が前記第４位置にある場合の同第１電極と同第２電極の間の容量とが異なるように形成され、前記第１電極と前記第２電極の間の前記容量変化により同第１電極と同第２電極の導通及び非導通の切り替えを行うように構成される。
【０５０６】
これによれば、前記第１電極が、前記第１流路に露呈しないように配設されるか又は前記第１被作動流体に常に接触するように構成され、前記第２電極が、前記第２流路に露呈しないように配設されるか又は前記第２被作動流体に常に接触するように構成される。従って、各被移動体と各電極との状態が、接触状態から非接触状態へ又はその逆へ変化せしめられることがないから、各被移動体の動きが各電極により阻害されない。その結果、より高速なスイッチング動作が達成され得る。また、電極が流路に露呈しないので、被移動体が電極上を移動することに伴う電極の機械的摩耗が発生せず、且つ、電極が作動流体に暴露されることに伴う作動流体中の微量酸素による電極の酸化も発生しない。その結果、電極の劣化を回避することができるので、スイッチングデバイスの寿命を延ばすことができる。
【０５０７】
この場合、前記第１位置と前記第３位置の距離は前記第２位置と前記第４位置の距離よりも大きく、且つ、前記第２位置と前記第４位置の距離は前記第１被移動体が前記第１流路内を移動するとともに前記第２被移動体が前記第２流路内を移動したときの最短距離となるように選択されていることが好適である。
【０５０８】
これによれば、電極間を導通状態とするときの電極間の容量と、電極間を非導通状態とするときの電極間の容量との差を大きくすることができる。この結果、スイッチングデバイスは、スイッチング動作を確実に狙いとするタイミングにて行い得る。
【０５０９】
この場合、前記第１電極は、前記第１流路に露呈しないように配設され、前記第１電極と前記第１流路の間に、前記基体、前記第１作動流体及び前記第２作動流体の何れの誘電率よりも大きい誘電率を有する第２誘電体を更に備えることも好適である。更に、前記第２電極は、前記第２流路に露呈しないように配設され、前記第２電極と前記第２流路の間に、前記基体、前記第１作動流体及び前記第２作動流体の何れの誘電率よりも大きい誘電率を有する第３誘電体を更に備えることも好適である。
【０５１０】
これらによれば、電極を流路に露呈させることなく、第１被移動及び第２被移動体の移動による電極間の容量変化を大きくすることができる。
【０５１１】
このようなスイッチングデバイスの一つの態様は、前記第１被移動体が前記第１の位置に移動され且つ前記第２被移動体が前記第３の位置に移動されたとき前記容量が最小となり、同第１被移動体が前記第２の位置に移動され且つ同第２被移動体が前記第４の位置に移動されたとき同容量が最大となるように配置構成されたスイッチングデバイスである。
【０５１２】
また、このようなスイッチングデバイスの他の態様は、前記第１流路は第１部分と同第１部分に連接されて直線状に延びる第２部分とを備え、前記第２流路は第３部分と同第３部分に連接されて直線状に延びる第４部分とを備え、前記第２部分及び前記第４部分は互いに平行で且つ隣接するように形成され、前記第１部分と前記第３部分はそれらの距離が前記第２部分と前記第４部分の距離よりも大きくなるように形成され、前記第１誘電体は前記第２部分及び前記第４部分の間にのみ配設され、前記第１被移動体は前記第１位置に移動されたとき前記第１部分に位置するとともに前記第２位置に移動されたとき前記第２部分に位置するように構成され、前記第２被移動体は前記第３位置に移動されたとき前記第３部分に位置するとともに前記第４位置に移動されたとき前記第４部分に位置するように構成されたスイッチングデバイスである。
【０５１３】
これによれば、前記第１誘電体は、直線状の第２部分と直線状の第４部分とが平行に併設された部分（直線部）において、第２位置に移動された第１被移動体と第４位置に移動された第２被移動体とによって挟まれる。また、第１誘電体は、その直線部の一部のみに配設されている。従って、第１被移動体が第２位置に精度良く停止しない場合及び／又は第２被移動体が第４位置に精度良く停止しない場合においても、第１誘電体は第１被移動体及び第２被移動体により確実に挟まれ得る（第１被移動体及び第２被移動体により挟まれる第１誘電体の面積が一定となる）ので、そのような状態における第１電極と第２電極の間の容量を安定的に一定にすることができる。この結果、安定したスイッチング動作が達成され得る。
【０５１４】
また、このようなスイッチングデバイスの他の態様は、前記第１流路と前記第２流路は所定の方向から見た場合に互いに交差するように形成され、前記第１誘電体は前記第１流路及び前記第２流路が前記所定の方向から見て交差する部分にのみ配設されたスイッチングデバイスである。
【０５１５】
これによれば、前記第１誘電体は、第１流路と第２流路とが交差した部分にのみ配設されているから、第１流路と第２流路とが交差した部分において、第２位置に移動された第１被移動体と第４位置に移動された第２被移動体とによって挟まれる。従って、第１被移動体が第２位置に精度良く停止しない場合及び／又は第２被移動体が第４位置に精度良く停止しない場合においても、第１被移動体及び第２被移動体により挟まれる誘電体の面積が安定する。その結果、そのような状態における第１電極と第２電極の間の容量を安定的に一定にすることができるから、安定したスイッチング動作が達成され得る。
【０５１６】
このように二つの流路を備えてスイッチングデバイスにおいても被移動体を被移動流体とすることができる。
【０５１７】
具体的に述べると、そのようなスイッチングデバイスにおいて、前記第１被移動体は第１被移動流体であり、前記第１作動流体は前記第１被移動流体に対して実質的に非溶性であり且つ前記第１流路の壁面に対する濡れ性が同第１被移動流体の同第１流路の壁面に対する濡れ性よりも良好な流体であり、前記第２被移動体は第２被移動流体であり、前記第２作動流体は前記第２被移動流体に対して実質的に非溶性であり且つ前記第２流路の壁面に対する濡れ性が同第２被移動流体の同第２流路の壁面に対する濡れ性よりも良好な流体であるスイッチングデバイスである。
【０５１８】
また、以上のスイッチングデバイスおける各電極は、電極膜と誘電体膜が交互に積層されてなる電極であることが好適である。
【０５１９】
これによれば、スイッチングの対象となる高周波信号のフィルタリング機能を電極に持たせることができる。
【０５２０】
また、第５の発明によるスイッチングデバイスであって、前記流路は大径部と小径部とを備え、前記被移動体は被移動流体であり、前記作動流体は前記被移動流体に対して実質的に非溶性であり且つ同流路の壁面に対する濡れ性が同被移動流体の同流路の壁面に対する濡れ性よりも良好な流体であり、前記一対の電極は前記小径部に配設され、前記アクチュエータは前記作動流体を前記大径部に吐出又は同作動流体を同大径部から吸引するように構成されることが好適である。
【０５２１】
これによれば、被移動流体は小径部を移動し、それにより電極間の容量が変化してスイッチング動作がなされる。この結果、このスイッチングデバイスは、アクチュエータから同一量の作動流体が吐出又は吸引されたとき、小径部を有さないデバイスよりも、被移動流体の電極に対する速度を大きくすることができ、高速でのスイッチングを行うことができる。
【０５２２】
さらに、第５の発明の第１流路と第２流路とを備えるスイッチングデバイスにおいて、前記第２流路は、筒状であって前記第１流路と同軸的に形成されてなることが好適である。
【０５２３】
これによれば、第１被移動体及び第２被移動流体が軸対称の形状を維持しながら移動することにより、第１電極と第２電極の間の容量が変化する。従って、このスイッチングデバイスは、同スイッチングデバイスにより伝達される高周波信号に雑音が重畳し難いという利点を有している。
【０５２４】
以下、第５の発明によるスイッチングデバイスの各実施形態について、図面を参照しながら説明する。このスイッチングデバイスは、流路内で被移動体を移動させることにより電極間の容量（静電容量、キャパシタンス）を変化させ、その容量変化を利用してスイッチング動作を行う。
【０５２５】
流路内の被移動体は固体及び流体（被移動流体）の何れであってもよい。被移動体は、非圧縮性で導電性を備えていてもよく、又は誘電体であってもよい。なお、第５の発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、第５の発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
（第１実施形態）
図４１は、第５の発明の第１実施形態に係るスイッチングデバイス（マイクロリレー素子）１０が初期状態（「オフ」状態、非導通状態）にあるときの同デバイス１０の縦断面図である。図４２は、スイッチングデバイス１０が作動状態（「オン」状態、導通状態）にあるときの同デバイス１０の縦断面図である。図４１及び図４２において、電気制御装置２０及び電気回路２１は概念的に示されている。
【０５２６】
このスイッチングデバイス１０は、基体１０ａと、第１ポンプ１１と、第２ポンプ１２とを備えている。基体１０ａは、絶縁体であるセラミックスからなり、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状を有している。
【０５２７】
基体１０ａは、複数のセラミックスの薄板体（以下、「セラミックシート」と云う。）をＺ軸方向に積層し、これらを焼成又は接着により一体化することにより形成されている。基体１０ａは、その内部に、流路形成部１３と第１ポンプ連通部１４と第２ポンプ連通部１５とを含んでいる。流路形成部１３は流路１３ａを構成している。流路１３ａは、被移動体である被移動流体Ｆ１と作動流体Ｆ２とにより満たされている。第１ポンプ連通部１４及び第２ポンプ連通部１５は、作動流体Ｆ２により満たされている。
【０５２８】
基体１０ａは、セラミックスとしてのジルコニアの他、ガラス、アルミナ、アクリル又はポリカーボネートから構成することもできる。ジルコニアの誘電率は１ｋＨｚの周波数を有する電気信号に対して約１２．５である。ガラスの誘電率は１ｋＨｚの周波数を有する電気信号に対して約３〜５である。アルミナの誘電率は１ｋＨｚの周波数を有する電気信号に対して約１０である。アクリルの誘電率は１ｋＨｚの周波数を有する電気信号に対して約４である。ポリカーボネートの誘電率は１ｋＨｚの周波数を有する電気信号に対して約３である。
【０５２９】
第１ポンプ１１は、第１ポンプ室１１ａとアクチュエータ１１ｂとを含んで構成されている。第１ポンプ室１１ａは、基体１０ａの上面に（例えば、焼成により一体的に）固定されたセラミックシート１１ａ１と、容易に変形可能なセラミックスの薄板からなるダイヤフラム（セラミックダイヤフラム）１１ａ２とにより構成されている。第１ポンプ室１１ａには、作動流体Ｆ２が収容されている。第１ポンプ室１１ａは、第１連通部１４を介して流路１３ａと連通されている。流路１３ａと第１連通部１４との連結部は第１開口を形成している。第１開口は流路１３ａのＸ軸正方向端部に形成される。
【０５３０】
セラミックシート１１ａ１は上面及び下面が開放した円筒形状を有している。セラミックダイヤフラム１１ａ２はセラミックシート１１ａ１の上面と同一形状を有し、セラミックシート１１ａ１の上面を閉塞するようにセラミックシート１１ａ１の上部に（例えば、焼成により一体的に）固定されている。
【０５３１】
アクチュエータ１１ｂは、セラミックダイヤフラム１１ａ２よりも僅かに小さい直径を有する円形の薄板体（厚さは、例えば２０μｍ程度である。）である。アクチュエータ１１ｂは、セラミックダイヤフラム１１ａ２の上面に（例えば、焼成により一体的に）固定されている。アクチュエータ１１ｂは、圧電膜と同圧電膜を挟むすくなくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子であり、その電極間に電気制御装置２０から電圧が印加されたときセラミックダイヤフラム１１ａ２を変形させるようになっている。
【０５３２】
第１ポンプは、このセラミックダイヤフラム１１ａ２の変形により、第１ポンプ室１１ａの容積を増減し、第１ポンプ室１１ａ内部の流体を吐出又は第１ポンプ室１１ａ内に流体を吸引するようになっている。
【０５３３】
第２ポンプ１２は、第２ポンプ室１２ａとアクチュエータ１２ｂとを含んでいる。第２ポンプ室１２ａは、基体１０ａの上面に（例えば、焼成により一体的に）固定されたセラミックシート１２ａ１と、容易に変形可能なセラミックスの薄板からなるダイヤフラム（セラミックダイヤフラム）１２ａ２とにより構成されている。第２ポンプ室１２ａには作動流体Ｆ２が収容されている。第２ポンプ室１２ａは、第２連通部１５を介して流路１３ａと連通されている。流路１３ａと第２連通部１５との連結部は第２開口を形成している。第２開口は流路１３ａのＸ軸負方向端部に形成される。第２ポンプ１２は、第１ポンプ１１と同様の構成を備えているので詳細な説明を省略する。
【０５３４】
第２ポンプ１２は、アクチュエータ１１ｂと同様の膜型圧電素子であるアクチュエータ１２ｂの電極間に電気制御装置２０から電圧が印加されたときセラミックダイヤフラム１２ａ２を変形させるようになっている。第２ポンプ１２は、このセラミックダイヤフラム１２ａ２の変形により、第２ポンプ室１２ａの容積を増減し、第２ポンプ室１２ａ内部の流体を吐出又は第２ポンプ室１２ａ内に流体を吸引するようになっている。
【０５３５】
なお、アクチュエータ１１ｂ及びアクチュエータ１２ｂは、電歪膜又は反強誘電体膜とこの膜を挟む少なくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子であっても良い。また、一つの圧電膜を一対の電極で挟んでなる組を複数組積層した積層型の膜型圧電素子であってもよい。
【０５３６】
また、第１ポンプ１１は、流路内の作動流体Ｆ２を吸引するためにも使用できるが、このとき被移動流体Ｆ１を合わせて吸引することもある。換言すると、第１ポンプ１１内（及び第１ポンプ連通部１４内）に収容されている流体は作動流体Ｆ２には限定されない。同様に、第２ポンプ１２は、後述するように流路内の作動流体Ｆ２を吸引するが、場合により被移動流体Ｆ１を合わせて吸引することもある。換言すると、第２ポンプ１２内（及び第２ポンプ連通部１５）に収容されている流体は作動流体Ｆ２には限定されない。
【０５３７】
第１，第２ポンプ１１，１２についての具体的な寸法を例示すると、中空円筒形の第１，第２ポンプ室１１ａ，１２ａの底面（上面）の各半径は０．５ｍｍ程度であり、各高さは１５０μｍ程度である。また、円形薄板状のセラミックダイヤフラム１１ａ２，１２ａ２の各半径は０．５ｍｍ程度であり、各厚さ（高さ）は１０μｍ程度である。
【０５３８】
前述したように、流路形成部１３は、基体１０ａ内に形成された流路１３ａを構成する部分である。基体１０ａは絶縁体であるセラミックシートから構成されているから、流路１３ａの壁面に沿って電流が流れることはない。
【０５３９】
流路１３ａは、直線状の細長の密閉された空間であって、Ｘ軸に沿う方向に流線方向（長手方向の軸）を有している。流路１３ａは、流線方向に直交する平面で（Ｙ−Ｚ平面）で同流路１３ａを切断した断面（以下、この断面を「流路の縦断面」と云うことがある。）が略正方形状となっている。流路１３ａは、マイクロチャネルとも呼ばれる。流路１３ａの流線方向の長さは１ｍｍ程度であり、前記縦断面の正方形の一辺（流路の高さ及び幅）は数１０μｍ程度である。
【０５４０】
流路１３ａ内には、前述したように、被移動体としての被移動流体Ｆ１と、作動流体Ｆ２と、が収容されている。被移動流体Ｆ１は流路１３ａを流路１３ａの流線方向において実質的に二つの空間に分離するように流路１３ａ内に収容されている。流路１３ａの被移動流体Ｆ１が満たされていない部分は作動流体Ｆ２で満たされている。被移動流体Ｆ１は、非圧縮性で導電性の流体であり、本例では水銀である。被移動流体Ｆ１はガリウム合金の如き液体金属であってもよい。被移動流体Ｆ１は一つの塊状となって流路１３ａ内に存在する。
【０５４１】
被移動流体Ｆ１は、図４１に示したように、第１ポンプ１１に第１駆動電圧が付与されず、且つ、第２ポンプ１２に第２駆動電圧が付与されていないとき（即ち、スイッチングデバイス１０が初期状態（「オフ」状態）にあるとき）、流路１３ａのＸ軸方向略中央部の位置（以下、「第１位置」と称呼する。）に存在するようになっている。一方、被移動流体Ｆ１は、図４２に示したように、第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２にそれぞれ適当な第１駆動電圧及び第２駆動電圧が付与されたとき（即ち、スイッチングデバイス１０が作動状態（「オン」状態）にあるとき）、流路１３ａのＸ軸方向略中央部よりも所定距離だけＸ軸正方向の位置（以下、「第２位置」と称呼する。）に存在するようになっている。被移動流体Ｆ１は、この第１位置と第２位置の間のみ（第１位置及び第２位置を含む）を移動せしめられるようになっている。
【０５４２】
作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１に対して非溶性であり、実質的に非圧縮性で、絶縁性（非導電性）の流体である。本例では作動流体Ｆ２は、脱イオン水であるが、高浸透性溶剤フロリナート、シリコンオイル等であってもよい。作動流体Ｆ２には、作動流体Ｆ２の流路１３ａの壁面に対する濡れ性が被移動流体Ｆ１の流路１３ａの壁面に対する濡れ性よりも良好である流体が選択される。
【０５４３】
脱イオン水の誘電率は１ｋＨｚの周波数を有する電気信号に対して約７８である。フロリナートの誘電率は１ｋＨｚの周波数を有する電気信号に対して約１．８である。シリコンオイルの誘電率は１ｋＨｚの周波数を有する電気信号に対して約２．７である。
【０５４４】
基体１０ａ内には、互いに電気的に絶縁された一対の電極（電極膜）２１ａ,２１ｂが配設されている。電極２１ａは、流路１３ａの巾と略等しい長さの辺を有する正方形状の薄膜である。電極２１ｂは電極２１ａと略同一形状を有している。
【０５４５】
電極２１ａは、流路１３ａのＸ軸方向略中央部の位置であって第２ポンプ連通部１５（第２開口）よりもＸ軸正側の位置に配設されている。電極２１ａは、流路１３ａよりも下方（Ｚ軸負側）に設けられ、その膜面が流路１３ａの下壁面と平行となるように形成されている。電極２１ａは、その膜面の上側が流路１３ａの下壁面と同一平面内に存在し、流路１３ａに露呈するようになっている。電極２１ａは、基体１０ａの外部の電気回路２１に導電線により接続されている。
【０５４６】
電極２１ａは、被移動流体Ｆ１が第１位置に存在するか第２位置に存在するかに関わらず（被移動流体Ｆ１が第１位置と第２位置との間の任意の位置に存在するとき）、常に被移動流体Ｆ１と接触する（被移動流体Ｆ１により覆われる）ように配設されている。
【０５４７】
電極２１ｂは、流路１３ａのＸ軸方向中央部（即ち、電極２１ａが配設されている位置）よりもＸ軸正側で第１ポンプ連通部１４（第１開口）よりもＸ軸負側の位置に配設されている。電極２１ｂは、その膜面が流路１３ａから僅かな距離を隔てて同流路１３ａを構成する上壁面と平行となるように形成されている。電極２１ｂは、流路１３ａよりも上方（Ｚ軸正側）に設けられている。電極２１ｂは、基体１０ａの外部の電気回路２１に導電線により接続されている。
【０５４８】
電極２１ｂと流路１３ａの間には、電極２１ｂと略同一形状の薄膜の誘電体２１ｃが配設されている。誘電体２１ｃの上面は電極２１ｂの下面と接している。誘電体２１ｃの下面は流路１３ａの上壁面と同一平面内に存在し、誘電体２１ｃは流路１３ａに露呈している。誘電体２１ｃは、その誘電率が基体１０ａの誘電率よりも大きく、且つ、作動流体Ｆ２の誘電率よりも大きい材料から選択される。
【０５４９】
例えば、誘電体２１ｃは、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、メタニオブ酸鉛又はポリフッ化ビリニデン等であって、１ｋＨｚの周波数を有する電気信号に対して誘電率が１０００以上である強誘電体材料から構成される。誘電率は１００００以上であることが更に好ましい。
【０５５０】
また、被移動流体Ｆ１の誘電体２１ｃに対する濡れ性は、被移動流体Ｆ１の基体１０ａ（誘電体２１ｃを除いた流路１３ａの壁面）に対する濡れ性と略等しいが、被移動流体Ｆ１の電極２１ａに対する濡れ性より良好でないように、基体１０ａ、誘電体２１ｃ、電極２１ａ及び被移動流体Ｆ１の材料が選択される。
【０５５１】
誘電体２１ｃは、図４１に示したように、スイッチングデバイス１０が初期状態にあって被移動流体Ｆ１が第１位置に存在する場合、作動流体Ｆ２に覆われ、被移動流体Ｆ１には覆われないように（被移動流体Ｆ１と接触しないように）配置構成されている。誘電体２１ｃは、図４２に示したように、スイッチングデバイス１０が作動状態にあって被移動流体Ｆ１が第２位置に存在する場合、被移動流体Ｆ１により覆われる（被移動流体Ｆ１と接触する）ように配置構成されている。
【０５５２】
以上の構成を備えるスイッチングデバイス１０にあっては、被移動流体Ｆ１が図４１に示した第１位置にあるときに電極２１ａと電極２１ｂの間の容量（キャパシタンス）が最小となり、被移動流体Ｆ１が図４２に示した第２位置にあるときに電極２１ａと電極２１ｂの間の容量は最大となる。そして、スイッチングデバイス１０は、かかる容量変化を利用してスイッチングを行うようになっている。
【０５５３】
次に、上記のように構成されたスイッチングデバイス１０の作動について説明する。上述したように、第１ポンプ１１に第１駆動電圧が付与されず、且つ、第２ポンプ１２に第２駆動電圧が付与されていないとき（図４１に示した初期状態にあるとき）、第１ポンプ室１１ａの容積及び第２ポンプ室１２ａの容積は、それぞれ初期容積となっている。
【０５５４】
このとき、電極２１ａと電気的に導通している被移動流体Ｆ１は第１位置に存在するから、被移動流体Ｆ１と電極２１ｂの実質的な距離ｄは相対的に大きい距離dmaxとなる。また、電極２１ａと電気的に導通している被移動流体Ｆ１は第１位置に存在するから、電極２１ａと電極２１ｂの間には誘電率が誘電体２１ｃよりも小さい作動流体Ｆ２が存在することになる。このため、電極２１ａ（被移動流体Ｆ１）と電極２１ｂの間の容量（キャパシタンス）は最小値Cminとなる。従って、この状態では電極２１ａ，２１ｂ間のインピーダンス１／jωＣ（＝１／ｊωCmin）は最大値となるので、高周波信号は電極２１ａ，２１ｂ間を通過することができない。即ち、スイッチングデバイス１０がスイッチ接点を実質的に開いたことになる。
【０５５５】
次に、電気制御装置２０は、第１ポンプ１１に負の第１駆動電圧を付与し、第２ポンプ１２に正の第２駆動電圧を付与する。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は増大し、第１ポンプ１１は流路１３ａから作動流体Ｆ２を第１開口（第１連通路１４）を介して吸引する。また、第２ポンプ室１２ａの容積は減少し、第２ポンプ１２は作動流体Ｆ２を流路１３ａに第２開口（第２連通路１５）を介して吐出する。
【０５５６】
この結果、作動流体Ｆ２を介して被移動流体Ｆ１はＸ軸正方向に第２位置まで移動し、被移動流体Ｆ１と電極２１ｂの実質的な距離ｄは前記距離dmaxよりも小さいdminとなる。また、第１電極２１ａと第２電極２１ｂの間には、実質的に誘電体２１ｃのみが存在することになる。従って、電極２１ａ（被移動流体Ｆ１）及び電極２１ｂ間の容量（キャパシタンス）は最大値Cmaxとなり、そのインピーダンス１／jωＣ（＝１／ｊωCmax）は最小値となるので、高周波信号は電極間２１ａ，２１ｂ間を通過する。即ち、スイッチングデバイス１０がスイッチ接点を実質的に閉じたことになる。
【０５５７】
その後、電気制御装置２０は、第１駆動電圧及び第２駆動電圧を共に消滅させる（「０（Ｖ）」に設定する。）。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は減少して初期容積に復帰するので、第１ポンプは作動流体Ｆ２を流路１３ａに第１開口を介して吐出する。また、第２ポンプ室１２ａの容積は増大して初期容積に復帰するので、第２ポンプ１２は作動流体Ｆ２を第２開口を介して流路１３ａから吸引する。この結果、被移動流体Ｆ１は第２位置からＸ軸負方向に移動して第１位置に復帰するから、電極２１ａ，２１ｂ間の容量は最小（インピーダンスは最大）となり、高周波信号は電極２１ａ，２１ｂ間を通過することができなくなる。
【０５５８】
以上、説明したように、第１実施形態に係るスイッチングデバイス１０は、一対の電極２１ａ，２１ｂ間の容量の変化により（高周波信号に対する）同一対の電極間の導通及び非導通の切り替えを行う。更に、このスイッチングデバイス１０においては、電極２１ａは、被移動流体Ｆ１の位置に関わらず常に被移動流体Ｆ１により覆われている（被移動流体Ｆ１と接触状態にある。）。また、第２電極２１は、被移動流体Ｆ１の位置に関わらず常に被移動流体Ｆ１と非接触状態にある。従って、スイッチングデバイス１０は、以下の利点を有する。
（１）電極２１ａが劣化し難い。これは、電極２１ａは常に被移動流体Ｆ１に覆われていて作動流体Ｆ２に暴露されないので、電極２１ａが作動流体Ｆ２に暴露されることに伴う作動流体Ｆ２中の微量酸素による電極２１ａの酸化が発生しないことによると考えられる。
（２）電極２１ｂが劣化しない。これは、電極２１ｂが流路１３ａに露呈しないので、被移動流体Ｆ１が移動することに伴う電極２１ｂの機械的摩耗が発生しないこと、及び、電極２１ｂが作動流体Ｆ２に暴露されることに伴う作動流体Ｆ２中の微量酸素による電極２１ｂの酸化が発生しないことによると考えられる。
（３）被移動流体Ｆ１は電極２１ａに常に接触した状態のまま、第１位置及び第２位置の間を移動するから、被移動流体Ｆ１を電極２１ａから離脱させるための大きな力が不要である。従って、第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２のそれぞれが発生する力を小さくでき、これらのポンプを小型化できる。
（４）被移動流体Ｆ１は電極２１ａに常に接触した状態のまま、第１位置及び第２位置の間を移動するから、被移動流体Ｆ１が移動する際に被移動流体Ｆ１に加わる摩擦抵抗が小さい。従って、被移動流体Ｆ１を速やかに移動させることができ、スイッチングの高速化が達成され得る。
（第２実施形態）
次に、第５の発明の第２実施形態に係るスイッチングデバイス３０について図４３及び図４４を参照しながら説明する。図４３は、スイッチングデバイス３０が初期状態（非導通状態）にあるときの同デバイス３０の縦断面図である。図４４は、スイッチングデバイス３０が作動状態（導通状態）にあるときの同デバイス３０の縦断面図である。図４３及び図４４において電気制御装置２０は概念的に示され、図４１及び図４２に示した電気回路２１は省略されている。
【０５５９】
このスイッチングデバイス３０は、第１実施形態に係るスイッチングデバイス１０が流路１３ａを一つだけ備えていたのに対し、一対の流路を備え、一対の被移動体を各流路内にて移動させて電極間の容量を変化させるようになっている点において、同スイッチングデバイス１０と大きく相違している。
【０５６０】
より具体的に述べると、スイッチングデバイス３０は、基体１０ａと同様な基体３０ａと、第１ポンプ１１と、第２ポンプ１２とを備えている。基体３０ａ内には、互いに電気的に絶縁された一対の電極（電極膜）４１ａ,４１ｂが配設されている。
【０５６１】
基体３０ａは、複数のセラミックシートと層状の誘電体（誘電体膜）４１ｃをＺ軸方向に積層し、これらを焼成及び／又は接着により一体化することにより形成されている。基体３０ａは、その内部に、第１流路形成部３１と、第２流路形成部３２と、第１ポンプ連通部３３と第２ポンプ連通部３４とを含んでいる。
【０５６２】
第１流路形成部３１は、基体３０ａ内に形成された第１流路３１ａを構成する部分である。第１流路３１ａの下壁は基体３０ａ内に埋設された誘電体４１ｃの上面により構成されている。第１流路３１ａの下壁以外の壁は、基体３０ａを構成するセラミックスにより構成されている。従って、第１流路３１ａの壁面に沿って電流が流れることはない。
【０５６３】
第１流路３１ａは流路１３ａと同様なＸ軸に沿う方向に流線方向を有する空間である。第１流路３１ａはＸ軸正方向端部において第１連通路３３を介して第１ポンプ室１１ａに連通されている。第１流路３１ａのＸ軸負方向端部は、通路３１ｂの開口及び通路３１ｂを介して図示を省略した第１圧力変化吸収部と連通している。第１圧力変化吸収部は、第１流路３１ａ内の圧力変動を吸収するように、その容積が変化するようになっている。
【０５６４】
第１流路３１ａ内には第１被移動体としての第１被移動流体Ｆd1と、第１作動流体Ｆo1と、が収容されている。第１被移動流体Ｆd1は、被移動流体Ｆ１と同一の流体であって、第１流路３１ａ内において一つの塊状となって存在する。第１被移動流体Ｆd1は、第１流路３１ａを同第１流路３１ａの流線方向において実質的に二つの空間に分離するように同第１流路３１ａに収容されている。第１作動流体Ｆo1は、作動流体Ｆ２と同一の流体であって、第１流路３１ａの第１被移動流体Ｆd1が存在しない部分、第１連通路３３、第１ポンプ室１１ａ、通路３１ｂ及び第１圧力変化吸収部に充填されている。
【０５６５】
第１被移動流体Ｆd1は、図４３に示したように、第１ポンプ１１に第１駆動電圧が付与されていないとき、第１流路３１ａのＸ軸方向略中央部よりも所定距離だけＸ軸正方向側の位置（以下、「第１位置」と称呼する。）に存在するようになっている。一方、第１被移動流体Ｆd1は、図４４に示したように、第１ポンプ１１に適当な第１駆動電圧が付与されたとき、第１流路３１ａのＸ軸方向略中央部の位置（以下、「第２位置」と称呼する。）に存在するようになっている。第１被移動流体Ｆd1は、この第１位置と第２位置との間のみを移動せしめられるようになっている。
【０５６６】
第１被移動流体Ｆd1の第１流路３１ａ（基体３０ａを構成するセラミックス）に対する濡れ性は、第１被移動流体Ｆd1の誘電体４１ｃに対する濡れ性と略同一であり、第１被移動流体Ｆd1の電極４１ａに対する濡れ性よりも非良好である。
【０５６７】
電極４１ａは、流路１３ａ（従って、第１流路３１ａ）の巾と略等しい一辺の長さを有する正方形状の薄膜であり、第１流路３１ａのＸ軸方向略中央部の位置に配設されている。電極４１ａは、その膜面が第１流路３１ａの上壁面と平行であり、その膜面の下面が第１流路３１ａの上壁面と同一平面内に存在することにより、第１流路３１ａに露呈するように配設されている。電極４１ａは、基体３０ａの外部の図示を省略した電気回路に導電線により接続されている。
【０５６８】
電極４１ａは、第１被移動流体Ｆd1が第１位置に存在するか第２位置に存在するかに関わらず（即ち、被移動流体Ｆd1が第１位置と第２位置との間の任意の位置に存在するとき）、常に第１被移動流体Ｆd1と接触する（第１被移動流体Ｆd1により覆われる）ように配設されている。
【０５６９】
第２流路形成部３２は、基体３０ａ内に形成された第２流路３２ａを構成する部分である。第２流路３２ａの上壁は誘電体（誘電体膜）４１ｃの下面により構成されている。第２流路３２ａの上壁以外の壁は、基体３０ａを構成するセラミックスにより構成されている。従って、第２流路３２ａの壁面に沿って電流が流れることはない。
【０５７０】
第２流路３２ａは流路１３ａと同様なＸ軸に沿う方向に流線方向を有する空間であり、第１流路３１ａの下方（Ｚ軸負方向）であって第１流路３１ａと平行に延びている。第２流路３２ａは、第１流路３１ａから僅かな距離だけＸ軸負方向に離れた位置に設けられている。
【０５７１】
第２流路３２ａはＸ軸負方向端部において第２連通路３４を介して第２ポンプ室１２ａに連通されている。第２流路３２ａのＸ軸正方向端部は、通路３２ｂの開口及び通路３２ｂを介して図示を省略した第２圧力変化吸収部と連通している。第２圧力変化吸収部は、第２流路３２ａ内の圧力変動を吸収するように、その容積が変化するようになっている。
【０５７２】
第２流路３２ａ内には第２被移動体としての第２被移動流体Ｆd2と、第２作動流体Ｆo2と、が収容されている。第２被移動流体Ｆd2は、被移動流体Ｆ１と同一の流体であって、第２流路３２ａ内において一つの塊状となって存在する。第２被移動流体Ｆd2は、第２流路３２ａを同第２流路３２ａの流線方向において実質的に二つの空間に分離するように同第２流路３２ａに収容されている。第２作動流体Ｆo2は、作動流体Ｆ２と同一の流体であって、第２流路３２ａの第２被移動流体Ｆd2が存在しない部分、第２連通路３４、第２ポンプ室１２ａ、通路３２ｂ及び第２圧力変化吸収部に充填されている。
【０５７３】
第２被移動流体Ｆd2は、図４３に示したように、第２ポンプ１２に第２駆動電圧が付与されていないとき、第２流路３２ａのＸ軸方向略中央部よりも所定距離だけＸ軸負方向側の位置（以下、「第３位置」と称呼する。）に存在するようになっている。一方、第２被移動流体Ｆd2は、図４４に示したように、第２ポンプ１２に適当な第２駆動電圧が付与されたとき、第２流路３２ａのＸ軸方向略中央部の位置（以下、「第４位置」と称呼する。）に存在するようになっている。第２被移動流体Ｆd2は、この第３位置と第４位置との間のみを移動せしめられるようになっている。
【０５７４】
第２被移動流体Ｆd2の第２流路３２ａ（基体３０ａを構成するセラミックス）に対する濡れ性は、第２被移動流体Ｆd2の誘電体４１ｃに対する濡れ性と略同一であり、第２被移動流体Ｆd2の電極４１ｂに対する濡れ性よりも非良好である。従って、第２被移動流体Ｆd2が第２流路３２ａ内を移動する際の抵抗（摩擦抵抗）は比較的小さい。
【０５７５】
電極４１ｂは、流路１３ａ（従って、第２流路３２ａ）の巾と略等しい一辺の長さを有する正方形状の薄膜であり、第２流路３２ａのＸ軸方向略中央部の位置に配設されている。電極４１ｂは、その膜面が第２流路３２ａの下壁面と平行であり、その膜面の上面が第２流路３２ａの下壁面と同一平面内に存在することにより、第２流路３２ａに露呈するように配設されている。電極４１ｂは、基体３０ａの外部の図示を省略した電気回路に導電線により接続されている。
【０５７６】
電極４１ｂは、第２被移動流体Ｆd2が第３位置に存在するか第４位置に存在するかに関わらず（即ち、第２被移動流体Ｆd2が第３位置と第４位置との間の任意の位置に存在するとき）、常に第２被移動流体Ｆd2と接触する（第２被移動流体Ｆd2により覆われる）ように配設されている。
【０５７７】
次に、上記のように構成されたスイッチングデバイス３０の作動について説明する。先ず、電気制御装置２０は、図４３に示したように、第１ポンプ１１に第１駆動電圧が付与せず、且つ、第２ポンプ１２に第２駆動電圧を付与しない。このとき、第１ポンプ室１１ａの容積及び第２ポンプ室１２ａの容積は、それぞれ初期容積となる。
【０５７８】
この状態において、電極４１ａと電気的に導通している第１被移動流体Ｆd1は第１位置に存在し、電極４１ｂと電気的に導通している第２被移動流体Ｆd2は第３位置に存在する。従って、第１被移動流体Ｆd1と第２被移動流体Ｆd2の距離ｄは相対的に大きい距離dmaxとなる。このため、電極４１ａと電極４１ｂの間の容量は最小値Cminとなる。従って、電極４１ａ，４１ｂ間のインピーダンス１／jωＣ（＝１／ｊωCmin）は最大値となるので、スイッチングデバイス３０は電極４１ａ，４１ｂ間を流れようとする高周波信号を遮断する。即ち、スイッチングデバイス３０がスイッチ接点を実質的に開いたことになる。
【０５７９】
次に、電気制御装置２０は、図４４に示したように、第１ポンプ１１に第１駆動電圧を付与し、第２ポンプ１２に第２駆動電圧を付与する。これにより、第１ポンプ室１１ａの容積は減少し、第１ポンプ１１は第１作動流体Ｆo1を第１流路３１ａに第１開口（第１連通路３３）を介して吐出する。この結果、第１被移動流体Ｆd1は第１位置からＸ軸負方向に第２位置まで移動する。一方、第２ポンプ室１２ａの容積も減少し、第２ポンプ１２は第２作動流体Ｆo2を第２流路３２ａに第２開口（第２連通路３４）を介して吐出する。この結果、第２被移動流体Ｆd2は第３位置からＸ軸正方向に第４位置まで移動する。
【０５８０】
このとき、第１被移動流体Ｆd1と第２被移動流体Ｆd2の距離ｄは距離dmaxより小さい最小距離dminとなる。このため、電極４１ａと電極４１ｂの間の容量は最大値Cmaxとなる。従って、電極４１ａ，４１ｂ間のインピーダンス１／jωＣ（＝１／ｊωCmax）は最小値となるので、スイッチングデバイス４０は電極４１ａと電極４１ｂ間に高周波信号を通過させる。即ち、スイッチングデバイス１０がスイッチ接点を実質的に閉じたことになる。
【０５８１】
その後、電気制御装置２０は、第１駆動電圧及び第２駆動電圧を共に消滅させる（「０（Ｖ）」に設定する。）。これにより、第１ポンプ室１１ａ及び第２ポンプ室１２ａの容積は増大して初期容積に復帰するので、第１ポンプ室１１及び第２ポンプ室１２は、それぞれ第１流路３１ａから第１作動流体Ｆo1及び第２流路３２ａから第２作動流体Ｆo2を吸引する。
【０５８２】
この結果、第１被移動流体Ｆd1は第２位置からＸ軸正方向に移動して第１位置に復帰し、第２被移動流体Ｆd2は第４位置からＸ軸負方向に移動して第３位置に復帰する。従って、電極４１ａ，４１ｂ間の容量は最小（インピーダンスは最大）となり、高周波信号は電極４１ａ，４１ｂ間を通過することができなくなる。
【０５８３】
以上、説明したように、第２実施形態に係るスイッチングデバイス３０によれば、スイッチングデバイス１０と同様に、電極４１ａ，４１ｂ間の容量の変化に基づいて（高周波信号に対する）電極４１ａ，４１ｂ間の導通及び非導通の切り替えを行う。また、スイッチングデバイス３０においては、電極４１ａは第１被移動流体Ｆd1の位置に関わらず常に第１被移動流体Ｆd1により覆われ、電極４１ｂは、第２被移動流体Ｆd2の位置に関わらず常に第２被移動流体Ｆd2により覆われている。従って、スイッチングデバイス３０は、以下の利点を有する。
（１）電極４１ａ及び電極４１ｂが劣化し難い。これは、電極４１ａ及び電極４１ｂが第１作動流体Ｆo1及び第２作動流体Ｆo2にそれぞれ暴露されることに伴う第１作動流体Ｆo1及び第２作動流体Ｆo2中の微量酸素による電極４１ａ及び電極４１ｂの酸化が発生しないことによると考えられる。
（２）第１被移動流体Ｆd1は電極４１ａに常に接触した状態のまま、第１位置及び第２位置の間を移動するから、第１被移動流体Ｆd1を電極４１ａから離脱させるための大きな力が不要である。同様に、第２被移動流体Ｆd2は電極４１ｂに常に接触した状態のまま、第３位置及び第４位置の間を移動するから、第２被移動流体Ｆd2を電極４１ｂから離脱させるための大きな力が不要である。従って、第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２のそれぞれが発生する力を小さくでき、これらのポンプを小型化できる。
（３）第１被移動流体Ｆd1が流路３１ａ内を移動する際の第１被移動流体Ｆd1と流路３１ａの壁面の間の摩擦抵抗が小さいので、第１被移動流体Ｆd1を速やかに移動させることができる。同様に、第２被移動流体Ｆd2が流路３２ａ内を移動する際の第２被移動流体Ｆd2と流路３２ａの壁面の間の摩擦抵抗が小さいので、第２被移動流体Ｆd2を速やかに移動させることができる。この結果、スイッチングの高速化が達成され得る。
（第３実施形態）
次に、第５の発明の第３実施形態に係るスイッチングデバイス４０について図４５及び図４６を参照しながら説明する。図４５は、スイッチングデバイス４０が初期状態にあるときの同デバイス４０の縦断面図である。図４６は、スイッチングデバイス４０が作動状態にあるときの同デバイス４０の縦断面図である。図４５及び図４６において電気制御装置２０は概念的に示され、図４１及び図４２に示した電気回路２１は省略されている。
【０５８４】
このスイッチングデバイス４０は、第２実施形態に係るスイッチングデバイス３０の誘電体４１ｃを電極４１ａと略同一形状の小さな薄膜状のものに置換した
点のみにおいて、同スイッチングデバイス３０と相違している。従って、以下、この相違点について主として説明する。
【０５８５】
第１流路３１ａと第２流路３２ａの間にはセラミックシート４１ｄが配設されている。セラミックシート４１ｄは、基体３０ａを構成するセラミックシートと焼成又は接着により一体化されている。セラミックシート４１ｄのＸ軸方向略中央部であって第１流路３１ａと第２流路３２ａの間には誘電体４１ｅが配設されている。誘電体４１ｅは、電極４１ａと略同一の形状を有している。誘電体４１ｅはＸ軸方向において電極４１ａと電極４１ｂの中間に設けられている。
【０５８６】
誘電体４１ｅの膜面の上面は、第１流路３１ａの下壁の壁面と同一面上に存在するようになっている。そして、誘電体４１ｅは、図４５に示したように、第１位置にある第１被移動流体Ｆd1とは接触せず、図４６に示したように、第２位置にある第１被移動流体Ｆd1と接触する（第１被移動流体Ｆd1により覆われる）ように第１流路３１ａに露呈している。
【０５８７】
誘電体４１ｅの膜面の下面は、第２流路３２ａの上壁の壁面と同一面上に存在するようになっている。そして、誘電体４１ｅは、図４５に示したように、第３位置にある第２被移動流体Ｆd2とは接触せず、図４６に示したように、第４位置にある第２被移動流体Ｆd2と接触する（第２被移動流体Ｆd2により覆われる）ように第２流路３２ａに露呈している。
【０５８８】
かかるスイッチングデバイス４０の作動は、スイッチングデバイス３０の作動とほぼ同一である。即ち、第１被移動流体Ｆd1は第１ポンプ１１の作動により第１位置と第２位置の間を移動し、第２被移動流体Ｆd2は第２ポンプ１２の作動により第３位置と第４位置の間を移動する。
【０５８９】
また、スイッチングデバイス４０の状態が初期状態であって第１被移動流体Ｆd1が第１位置に移動せしめられたとき第２被移動流体Ｆd2は第３位置に移動せしめられる。この場合、電極４１ａと電極４１ｂの間の容量は最小値Cminとなり、インピーダンスが最大値となるので、スイッチングデバイス４０は電極４１ａと電極４１ｂ間を流れようとする高周波信号を遮断する。
【０５９０】
一方、作動状態において、第１被移動流体Ｆd1が第２位置に移動せしめられたとき第２被移動流体Ｆd2は第４位置に移動せしめられる。この場合、電極４１ａと電極４１ｂの間の容量は最大値Cmaxとなり、インピーダンスが最小値となるので、スイッチングデバイス４０は電極４１ａと電極４１ｂ間に高周波信号を通過させる。
【０５９１】
以上、説明したように、第３実施形態に係るスイッチングデバイス４０によれば、電極４１ａが第１被移動流体Ｆd1の位置に関わらず常に第１被移動流体Ｆd1により覆われている。また、電極４１ｂは、第２被移動流体Ｆd2の位置に関わらず常に第２被移動流体Ｆd2により覆われている。従って、スイッチングデバイス４０は、上述のスイッチングデバイス３０が有する利点を有している。
（第４実施形態）
次に、第５の発明の第４実施形態に係るスイッチングデバイス６０について図４７を参照しながら説明する。図４７は、スイッチングデバイス６０が作動状態にあるときの同デバイス６０の横断面を概念的に示した図である。図４７においては、図４１及び図４２に示した電気制御装置２０及び電気回路２１は省略されている。
【０５９２】
このスイッチングデバイス６０は、第１ポンプ６１、第１流路６２、第１圧力変化吸収部６３及び第１電極６４を備えている。第１ポンプ６１及び第１圧力変化吸収部６３は、第１作動流体Ｆo1により満たされている。第１流路６２には第１被移動流体Ｆd1が、第１流路６２を流線方向において実質的に二つの空間に分離するように収容されている。第１流路６２の第１被移動流体Ｆd1が存在しない部分には第１作動流体Ｆo1が充填されている。
【０５９３】
また、スイッチングデバイス６０は、第２ポンプ７１、第２流路７２、第２圧力変化吸収部７３、第２電極７４及び誘電体７５を備えている。第２ポンプ７１及び第２圧力変化吸収部７３は、第２作動流体Ｆo2により満たされている。第２流路７２には第２被移動流体Ｆd2が、第２流路７２を流線方向において実質的に二つの空間に分離するように収容されている。第２流路７２の第２被移動流体Ｆd2が存在しない部分には第２作動流体Ｆo2が充填されている。
【０５９４】
第１ポンプ６１は、第１ポンプ１１と同一構成を有するポンプである。第１ポンプ６１のアクチュエータの電極（図示省略）間には電気制御装置２０（図示省略）から第１駆動電圧が印加されるようになっている。第１ポンプ６１は、第１流路６２内に第１作動流体Ｆo1を吐出するとともに、第１流路６２から第１作動流体Ｆo1を吸引するようになっている。第１圧力変化吸収部６３は、第１流路６２と連通していて、第１流路６２内の圧力を一定に維持するように、その容積が変化するようになっている。
【０５９５】
第２ポンプ７１は、第２ポンプ１２と同一構成を有するポンプである。第２ポンプ７１のアクチュエータの電極（図示省略）間には電気制御装置２０（図示省略）から第２駆動電圧が印加されるようになっている。第２ポンプ７１は、第２流路７２内に第２作動流体Ｆo2を吐出するとともに、第２流路７２から第２作動流体Ｆo2を吸引するようになっている。第２圧力変化吸収部７３は、第２流路７２と連通していて、第２流路７２内の圧力を一定に維持するように、その容積が変化するようになっている。
【０５９６】
第１流路６２は、第１ポンプ６１からＹ軸負方向に延びながらＸ軸負方向に屈曲する第１部分と、その第１部分に連接されるとともにＸ軸に沿って直線状に延びる第２部分と、その第２部分に連接されてＹ軸正方向に屈曲する端部とを備え、その端部に第１圧力変化吸収部６３が接続されている。同様に、第２流路７２は、第２ポンプ７１からＹ軸正方向に延びながらＸ軸正方向に屈曲する第３部分と、その第３部分に連接されるとともにＸ軸に沿って直線状に延びる第４部分と、その第４部分に連接されてＹ軸負方向に屈曲する端部とを備え、その端部に第２圧力変化吸収部７３が接続されている。
【０５９７】
第１流路６２と第２流路７２は、第２部分と第４部分（直線状に延びる部分）同士が平行になるように所定距離だけ離れて隣接配置されている。第１部分と第３部分は、それらの間の距離が第２部分と第４部分の前記所定距離よりも大きくなるように形成されている。
【０５９８】
誘電体７５は、第２部分と第４部分の間のみに配設されている。誘電体７５は、第１流路６２の第２部分のＹ軸方向負側の側壁を構成するとともに、第２流路７２の第４部分のＹ軸方向正側の側壁を構成している。
【０５９９】
第１電極６４は、略正方形状の薄膜であって、第１流路６２の第１部分に配設されている。第１電極６４は、第１流路６２に露呈し、第１流路６２の側壁の一部を構成している。第２電極７４は、略正方形状の薄膜であって、第２流路７２の第３部分に配設されている。第２電極７４は、第２流路７２に露呈し、第２流路７２の側壁の一部を構成している。このようにスイッチングデバイス６０は、Ｘ−Ｙ平面内において点対称となっている。
【０６００】
第１被移動流体Ｆd1は、図４７の仮想線によりに示したように、第１ポンプ６１に第１駆動電圧が付与されていないとき、第１流路６２の第１部分の所定位置（以下、「第１位置」と称呼する。）に存在するようになっている。一方、第１被移動流体Ｆd1は、図４７の実線により示したように、第１ポンプ６１に適当な第１駆動電圧が付与されたとき、第１流路６２の第２部分の所定位置（以下、「第２位置」と称呼する。）に移動されるようになっている。第１被移動流体Ｆd1は、この第１位置と第２位置との間のみを移動せしめられるようになっている。第１被移動流体Ｆd1が第１位置と第２位置との間のみを移動する限り、第１電極６４は常に第１被移動流体Ｆd1に覆われて第１被移動流体Ｆd1と接するようになっている。
【０６０１】
第２被移動流体Ｆd2は、図４７の仮想線によりに示したように、第２ポンプ７１に第２駆動電圧が付与されていないとき、第２流路７２の第３部分の所定位置（以下、「第３位置」と称呼する。）に存在するようになっている。一方、第２被移動流体Ｆd2は、図４７の実線により示したように、第１被移動流体Ｆd1が第２位置に移動されたとき、第２ポンプ７１に適当な第２駆動電圧が付与されることにより、第２流路７２の第４部分の所定位置（以下、「第４位置」と称呼する。）に移動されるようになっている。第２被移動流体Ｆd2は、この第３位置と第４位置との間のみを移動せしめられるようになっている。第２被移動流体Ｆd2が、第３位置と第４位置との間のみを移動する限り、第２電極７４は常に第２被移動流体Ｆd2に覆われて第２被移動流体Ｆd2と接するようになっている。
【０６０２】
このスイッチングデバイス６０は、第１作動流体Ｆd1を第１位置に移動したとき第２作動流体Ｆd2を第３位置に移動させる。この場合、第１電極６４と第２電極７４の間の容量は最小値Cminとなり、インピーダンスが最大値となる。従って、スイッチングデバイス６０は第１電極６４と第２電極７４の間を流れようとする高周波信号を遮断する。
【０６０３】
一方、スイッチングデバイス６０は、第１作動流体Ｆd1を第２位置に移動させｄるとともに第２作動流体Ｆd2を第４位置に移動させる。この場合、第１電極６４と第２電極７４の間の容量は最大値Cmaxとなり、インピーダンスが最小値となる。従って、スイッチングデバイス６０は第１電極６４と第２電極７４の間に高周波信号を通過させる。
【０６０４】
以上、説明したように、第４実施形態に係るスイッチングデバイス６０によれば、第１電極６４が第１被移動流体Ｆd1の位置に関わらず常に第１被移動流体Ｆd1により覆われている。また、第２電極７４は、第２被移動流体Ｆd2の位置に関わらず常に第２被移動流体Ｆd2により覆われている。従って、スイッチングデバイス６０は、上述のスイッチングデバイス３０が有する利点を有している。
【０６０５】
更に、スイッチングデバイス６０は、誘電体７５を第１流路６２の第２部分と第２流路７２の第４部分との間のみに存在するように構成した。従って、スイッチングデバイス６０が作動状態とされたとき、第１被移動流体Ｆd1が第２位置から僅かにずれた場合及び第２被移動流体Ｆd2が第４位置から僅かにずれた場合であっても、第１被移動流体Ｆd1の先端（第１ポンプ６１とは反対側の端部）が第２部分と第１圧力変化吸収部６３側の端部との連接部に少なくとも到達し、第２被移動流体Ｆd2の先端（第２ポンプ７１とは反対側の端部）が第４部分と第２圧力変化吸収部７３側の端部との連接部に少なくとも到達するように第１ポンプ６１及び第２ポンプ７１を駆動すれば、常に誘電体７５を完全に第１被移動流体Ｆd1と第２被移動流体Ｆd2で挟むことができる。
【０６０６】
換言すると、スイッチングデバイス６０は、作動状態において、第１被移動流体Ｆd1と第２被移動流体Ｆd2とで挟み込まれる誘電体７５の面積を安定的に一定とすることができる。従って、スイッチングデバイス６０は、第１電極６４と第２電極７４の間の容量の最大値を一定にすることができるので、安定したスイッチング動作を達成することができる。
（第５実施形態）
次に、第５の発明の第５実施形態に係るスイッチングデバイス８０について図４８及び図４９を参照しながら説明する。図４８は、スイッチングデバイス８０が作動状態にあるときの同デバイス８０の横断面を概念的に示した図である。図４９は、図４８の１−１線に沿った平面にてスイッチングデバイス８０を切断した断面図である。図４８及び図４９においては、図４１及び図４２に示した電気制御装置２０及び電気回路２１は省略されている。
【０６０７】
このスイッチングデバイス８０は、セラミックスシートが一体化されてなる基体８０ａ、第１ポンプ８１、基体８０ａ内においてＹ軸方向に直線的に延びる第１流路８２、基体８０ａ内に形成された第１圧力変化吸収部８３及び第１電極８４を備えている。第１流路８２は、その一端が第１ポンプ８１に連接され、その他端が第１圧力変化吸収部８３に連接されている。
【０６０８】
第１ポンプ８１及び第１圧力変化吸収部８３は、第１作動流体Ｆo1により満たされている。第１流路８２には、第１被移動流体Ｆd1が収容されている。第１被移動流体Ｆd1は、第１流路８２を流線方向であるＹ軸方向において実質的に二つの空間に分離している。第１被移動流体Ｆd1が存在しない部分は第１作動流体Ｆo1で満たされている。
【０６０９】
また、スイッチングデバイス８０は、第２ポンプ９１、基体８０ａ内においてＸ軸方向に直線的に延びる第２流路９２、第２圧力変化吸収部９３、第２電極９４及び誘電体９５を備えている。第２流路９２は、その一端が第２ポンプ９１に連接され、その他端が第２圧力変化吸収部９３に連接されている。
【０６１０】
第２ポンプ９１及び第２圧力変化吸収部９３は、第２作動流体Ｆo2により満たされている。第２流路９２には、第２被移動流体Ｆd2が、第２流路９２を同流路９２の流線方向であるＸ軸方向において実質的に二つの空間に分離するように収容されている。第２流路９２の第２被移動流体Ｆd2が存在しない部分は第２作動流体Ｆo2で満たされている。
【０６１１】
第１ポンプ８１は、第１ポンプ１１と同一構成を有するポンプである。第１ポンプ８１のアクチュエータの電極（図示省略）間には電気制御装置２０（図示省略）から第１駆動電圧が印加されるようになっている。第１ポンプ８１は、第１流路８２内に第１作動流体Ｆo1を吐出するとともに、第１流路８２から第１作動流体Ｆo1を吸引するようになっている。第１圧力変化吸収部８３は、第１流路８２内の圧力を一定に維持するように、その容積が変化するようになっている。
【０６１２】
第２ポンプ９１、第２流路９２及び第２圧力変化吸収部９３（以下、「第２セット」と称呼する。）は、第１ポンプ８１、第１流路８２及び第１圧力変化吸収部８３（以下、「第１セット」と称呼する。）と同一の構成を備えている。第２セットは第１セットをＸ−Ｙ平面内において９０°だけ回転するとともに、第１セットの下方（Ｚ軸負方向）に配置したものである。このとき、第１流路８２と第２流路９２は、所定の短い距離だけ離れていて、平面視で（所定の方向であるＺ軸正方向から見て）交差するようになっている。このように、第２流路９２は、第１流路８２の下方（又は上方）において第１流路８２と交差するように形成されている。
【０６１３】
第１電極８４は、第１流路８２と第２流路９２の間（交差部）よりも所定距離だけ第１ポンプ８１側の位置であって、第１流路８２の側壁に備えられている。第１電極８４は薄膜であって、その膜面の一つが第１流路８２の側壁の面と同一面上に位置し、第１流路８２に露呈している。
【０６１４】
第２電極９４は、第１流路８２と第２流路９２の間（交差部）よりも所定距離だけ第２ポンプ９１側の位置であって、第２流路９２の側壁に備えられている。第２電極９４は第１電極８４と同一の薄膜であって、その膜面の一つが第２流路９２の側壁の面と同一面上に位置し、第２流路９２に露呈している。
【０６１５】
誘電体９５は、略正方形状を有する薄膜であって、第１流路８２と第２流路９２の間（交差部）にのみ存在するように配置されている。
【０６１６】
第１被移動流体Ｆd1は、図４８の仮想線によりに示したように、第１ポンプ８１に第１駆動電圧が付与されていないとき、第１電極８４から第１ポンプ８１側の位置（以下、「第１位置」と称呼する。）に存在するようになっている。一方、第１被移動流体Ｆd1は、図４８の実線により示したように、第１ポンプ８１に適当な第１駆動電圧が付与されたとき、第１電極８４から交差部よりも第１圧力吸収部８３に近い位置（以下、「第２位置」と称呼する。）に移動されるようになっている。第１被移動流体Ｆd1は、この第１位置と第２位置との間のみを移動せしめられるようになっている。第１被移動流体Ｆd1が、第１位置と第２位置との間のみを移動されるので、第１電極８４は常に第１被移動流体Ｆd1に覆われて第１被移動流体Ｆd1と接するようになっている。
【０６１７】
第２被移動流体Ｆd2は、図４８の仮想線によりに示したように、第２ポンプ９１に第２駆動電圧が付与されていないとき、第２電極９４から第２ポンプ９１側の位置（以下、「第３位置」と称呼する。）に存在するようになっている。一方、第２被移動流体Ｆd2は、図４８の実線により示したように、第２ポンプ９１に適当な第２駆動電圧が付与されたとき、第２電極９４から交差部よりも第２圧力吸収部９３に近い位置（以下、「第４位置」と称呼する。）に移動されるようになっている。第２被移動流体Ｆd2は、この第３位置と第４位置との間のみを移動せしめられるようになっている。第２被移動流体Ｆd2が、第３位置と第４位置との間のみを移動されるので、第２電極９４は常に第２被移動流体Ｆd2に覆われて第２被移動流体Ｆd2と接するようになっている。
【０６１８】
このスイッチングデバイス８０は、第１被移動流体Ｆd1を第１位置に移動したとき第２被移動流体Ｆd2を第３位置に移動させる。この場合、第１電極８４と第２電極９４の間の容量は最小値Cminとなり、インピーダンスが最大値となる。従って、スイッチングデバイス８０は第１電極８４と第２電極９４の間を流れようとする高周波信号を遮断する。
【０６１９】
一方、スイッチングデバイス８０は、第１被移動流体Ｆd1を第２位置に移動させるとともに第２被移動流体Ｆd2を第４位置に移動させる。この場合、第１被移動流体Ｆd1と第２被移動流体Ｆd2とは、誘電体９５をＺ軸方向において挟む状態となる。従って、第１電極８４と第２電極９４の間の容量は最大値Cmaxとなり、インピーダンスが最小値となる。その結果、スイッチングデバイス８０は第１電極８４と第２電極９４の間に高周波信号を通過させる。
【０６２０】
以上、説明したように、第５実施形態に係るスイッチングデバイス８０によれば、第１電極８４が第１被移動流体Ｆd1の位置に関わらず常に第１被移動流体Ｆd1により覆われている。また、第２電極９４は、第２被移動流体Ｆd2の位置に関わらず常に第２被移動流体Ｆd2により覆われている。従って、スイッチングデバイス８０は、上述のスイッチングデバイス３０が有する利点を有している。
【０６２１】
また、スイッチングデバイス８０においては、第１作動流体Ｆd1を第２位置に移動させるとともに第２作動流体Ｆd2を第４位置に移動させたとき、常に誘電体９５を完全に第１被移動流体Ｆd1と第２被移動流体Ｆd2で挟むことができる。即ち、第１被移動流体Ｆd1と第２被移動流体Ｆd2で挟み込まれる誘電体９５の面積が一定となる。従って、第１電極８４と第２電極９４の間の容量の最大値を一定にすることができる。その結果、このスイッチングデバイス８０は、安定したスイッチング動作を達成することができる。
（第６実施形態）
次に、第５の発明の第６実施形態に係るスイッチングデバイス１００について図５０及び図５１を参照しながら説明する。図５０は、スイッチングデバイス１００が作動状態にあるときの同デバイス１００の縦断面を概念的に示した図である。図５１は、図５０の２−２線に沿った平面にてスイッチングデバイス１００を切断した断面図である。図５０及び図５１においては、図４１及び図４２に示した電気制御装置２０及び電気回路２１は省略されている。
【０６２２】
このスイッチングデバイス１００は、セラミックスシートが一体化されてなる基体１００ａ、ポンプ１０１、Ｘ軸方向に直線的に延びる流路１０２、圧力変化吸収部１０３、一対の電極１０３ａ，１０３ｂ及び誘電体１０４を備えている。ポンプ１０１は第１ポンプ１１と実質的に同一の構造を有している。ポンプ１０１は、図５０において概念的に示されている。
【０６２３】
流路１０２は、基体１００ａ内に形成されたＸ軸方向に流線方向を有する密閉空間である。流路１０２のＸ軸負方向側端部はポンプ１０１と連通されている。流路１０２のＸ軸正方向側端部は圧力変化吸収部１０３と接続されている。圧力変化吸収部１０３は、上述した圧力変化吸収部８３と実質的に同一構成を備えている。
【０６２４】
流路１０２のＸ軸方向略中央部には被移動流体Ｆ１が収容されている。被移動流体Ｆ１は流路１０２を流路１０２の流線方向（Ｘ軸方向）において実質的に二つの空間に分離するように流路１０２内に収容されている。流路１０２の被移動流体Ｆ１が満たされていない部分、ポンプ１０１及び圧力変化吸収部１０３は、作動流体Ｆ２で満たされている。流路１０２は、図５１に示したように、流線方向に直交する面（Ｚ−Ｙ平面）にそって切断した断面の形状が略円形となっている。
【０６２５】
一対の電極１０３ａ及び１０３ｂは、それぞれ略正方形状を有する薄板体である。一対の電極１０３ａ及び１０３ｂは、流路１０２ａと所定の距離だけ隔てた位置に流路１０２の壁面に沿うように形成されている。電極１０３ａは、流路１０２を挟んで電極１０３ｂと対向している。
【０６２６】
誘電体１０４は、Ｘ軸方向に延びる軸を有する円環形状を有していて、流路１０２の壁面（外壁）と一対の電極１０３ａ及び１０３ｂの間に形成されている。誘電体１０４は流路１０２に露呈している。換言すると、誘電体１０４の内壁は流路１０２の壁面と一致して、流路１０２の一部を構成している。
【０６２７】
スイッチングデバイス１００にあっては、ポンプ１０１を非作動状態としたとき、被移動流体Ｆ１は、図５０に仮想線にて示したように、誘電体１０４が形成された位置よりもＸ軸負方向の第１位置に存在するように構成されている。このとき、電極１０３ａと電極１０３ｂの間の容量（キャパシタンス）は最小となる。
【０６２８】
ポンプ１０１を作動状態とすると、被移動流体Ｆ１は、ポンプ１０１から吐出される作動流体Ｆ２によりＸ軸正方向側に移動せしめらる。この結果、被移動流体Ｆ１は、図５０に実線にて示したように、誘電体１０４が形成された位置である第２位置に到達する。このとき、電極１０３ａと電極１０３ｂの間の容量（キャパシタンス）は最大となる。スイッチングデバイス１００は、かかる容量変化を利用してスイッチングを行うようになっている。
【０６２９】
スイッチングデバイス１００によれば、流路１０２の断面形状が略円形になっているので、被移動流体Ｆ１が第２位置に移動されたとき、被移動流体Ｆ１は誘電体１０４と実質的に密着する。換言すると、流路１０２には角部が存在しないので、被移動流体Ｆ１が第２位置に移動されたとき、作動流体Ｆ２が被移動流体Ｆ１と電極１０３ａ，１０３ｂの各間に侵入しない。この結果、スイッチングデバイス１００によれば、被移動流体Ｆ１が第１位置に存在するときの電極１０３ａ，１０３ｂの間の容量と被移動流体Ｆ１が第２位置に存在するときの電極１０３ａ，１０３ｂ間の容量の差を大きくすることができる。従って、スイッチングデバイス１００は、安定したスイッチング動作を達成することができる。
【０６３０】
なお、流路１０２の断面形状は略円形になっていたが、楕円形及び長円形のように角部を有さない形状であっても、スイッチングデバイス１００と同様の効果を得ることができる。
（第７実施形態）
次に、第５の発明の第７実施形態に係るスイッチングデバイス１１０について図５２乃至図５４を参照しながら説明する。図５２は、スイッチングデバイス１１０が作動状態にあるときの同デバイス１１０の縦断面を概念的に示した図である。図５３は、図５２の３−３線に沿った平面にてスイッチングデバイス１１０を切断した断面図である。図５４は、図５２の４−４線に沿った平面にてスイッチングデバイス１１０を切断した断面図である。これらの図においては、図４１及び図４２に示した電気制御装置２０及び電気回路２１は省略されている。
【０６３１】
このスイッチングデバイス１１０は、セラミックスシートが一体化されてなる基体１１０ａ、ポンプ１１１、Ｘ軸方向に直線的に延びる流路１１２、圧力変化吸収部１１３、一対の電極１１４ａ，１１４ｂ及び一対の誘電体１１５ａ,１１５ｂを備えている。ポンプ１１１は第１ポンプ１１と実質的に同一の構造を有している。ポンプ１１１は、図５２において概念的に示されている。
【０６３２】
流路１１２は、基体１１０ａ内に形成されたＸ軸方向に流線方向を有する密閉空間である。流路１１２のＸ軸負方向側端部はポンプ１１１と連通されている。流路１１２のＸ軸正方向側端部は圧力変化吸収部１１３と接続されている。圧力変化吸収部１１３は、上述した圧力変化吸収部８３と実質的に同一構成を備えている。
【０６３３】
流路１１２のＸ軸方向略中央部には被移動流体Ｆ１が収容されている。被移動流体Ｆ１は流路１１２を流路１１２の流線方向（Ｘ軸方向）において実質的に二つの空間に分離するように流路１１２内に収容されている。流路１１２の被移動流体Ｆ１が満たされていない部分、ポンプ１１１及び圧力変化吸収部１１３は、作動流体Ｆ２で満たされている。
【０６３４】
図５３に示したように、Ｘ軸方向略中央部において、流線方向に直交する面（Ｙ−Ｚ平面）にそって流路１１２を切断した断面の形状は略長方形状となっている。この長方形は、Ｙ軸方向に長辺を有し、Ｚ軸方向に短辺を有している。この長方形の面積（流路断面積）はＳである。流路１１２は、図５４に示したように、Ｘ軸方向略中央部を除いた部分において、流線方向に直交する面にそって切断した断面の形状が略正方形状となっている。この正方形の面積（流路断面積）はＳである。即ち、流路１１２は、流線方向の略中央部において略長方形の断面形状を有し、その他の部分（流線方向の両端部）において略正方形の断面形状を有している。また、流路１１２の流路断面積は一定である。
【０６３５】
電極１１４ａは長方形状を有する薄板状に形成されている。電極１１４ｂの形状は電極１１４ａの形状と同一である。一対の電極１１４ａ，１１４ｂは、流路１１２の略中央部（即ち、断面形状が長方形状となっている部分）において、流路１１２の長辺を含む壁面と平行となるように、流路１１２の壁面から所定の距離だけ離れた位置に配置されている。一対の電極１１４ａ，１１４ｂは、流路１１２を挟んで対向するように形成されている。
【０６３６】
誘電体１１５ａは長方形を有する薄板状で、電極１１４ａと略同一形状となるように形成されている。誘電体１１５ａは、流路１１２の略中央部（即ち、断面形状が長方形状となっている部分）において、流路１１２と電極１１４ａの間に配置されている。誘電体１１５ａは電極１１４ａと接触している。誘電体１１５ａは流路に露呈している。換言すると、誘電体１１５ａの内壁は流路１１２の壁の一部を構成している。
【０６３７】
同様に、誘電体１１５ｂは誘電体１１５ａと同一の長方形を有する薄板状に形成されている。誘電体１１５ｂは、流路１１２の略中央部（即ち、断面形状が長方形状となっている部分）において、流路１１２と電極１１４ｂの間に配置されている。誘電体１１５ｂは電極１１４ｂと接触している。誘電体１１５ｂは、流路１１２を挟んで誘電体１１５ａと対向している。誘電体１１５ｂは流路に露呈している。換言すると、誘電体１１５ｂの内壁は流路１１２の壁の一部を構成している。
【０６３８】
スイッチングデバイス１１０にあっては、ポンプ１１１を非作動状態としたとき、被移動流体Ｆ１は、図５２に仮想線にて示したように、誘電体１１５ａ，１１５ｂが形成された位置（即ち、流路１１２の断面形状が長方形の部分）よりもＸ軸負方向の第１位置に存在するように構成されている。このとき、電極１１４ａと電極１１４ｂの間の容量（キャパシタンス）は最小となる。
【０６３９】
ポンプ１１１を作動状態とすると、被移動流体Ｆ１は、ポンプ１１１から吐出される作動流体Ｆ２によりＸ軸正方向側に移動せしめらる。この結果、被移動流体Ｆ１は、図５２に実線にて示したように、誘電体１１５ａ，１１５ｂが形成された部分を含む第２位置に到達する。このとき、電極１１４ａと電極１１４ｂの間の容量（キャパシタンス）は最大となる。スイッチングデバイス１１０は、かかる容量変化を利用してスイッチングを行うようになっている。
【０６４０】
スイッチングデバイス１１０によれば、流路１１２の断面形状が長方形となっている部分に、誘電体１１５ａ，１１５ｂ及び電極１１４ａ，１１４ｂが形成されている。従って、基体１１０ａが小さく、或いは流路１１３の流路断面積が微小であっても、大きい面積の誘電体１１５ａ，１１５ｂ及び大きい面積の電極１１４ａ，１１４ｂを備えることができるので、第２位置に移動された被移動流体Ｆ１と誘電体１１５ａ，１１５ｂとの接触面積が大きくなる。更に、電極１１４ａと電極１１４ｂと被移動流体Ｆ１との相互の距離が小さくなる。
【０６４１】
この結果、被移動流体Ｆ１が第２位置に移動したときの容量を大きくすることができる。換言すると、被移動流体Ｆ１が第１位置に移動したときの電極１１４ａ，１１４ｂ間の容量と第２位置に移動したときの電極１１４ａ，１１４ｂ間の容量の差を大きくすることができる。従って、スイッチングデバイス１１０は、安定したスイッチング動作を達成することができる。
（第８実施形態）
次に、第５の発明の第８実施形態に係るスイッチングデバイス１２０について図５５を参照しながら説明する。図５５は、スイッチングデバイス１２０の縦断面を示す概略図である。
【０６４２】
このスイッチングデバイス１２０は、セラミックスシートが一体化されてなる基体１２０ａ、ポンプ１２１、Ｘ軸方向に直線的に延びる流路１２２、圧力変化吸収部１２３、一対の電極１２４ａ，１２４ｂ及び一対の誘電体１２５ａ,１２５ｂを備えている。ポンプ１２１は第１ポンプ１１と実質的に同一の構造を有している。
【０６４３】
流路１２２は、基体１２０ａ内に形成されたＸ軸方向に流線方向を有する密閉空間である。流路１２２のＸ軸負方向側端部はポンプ１２１と接続されている。流路１２２のＸ軸正方向側端部は、圧力変化吸収部１２３と接続されている。圧力変化吸収部１２３は、上述した圧力変化吸収部８３と実質的に同一の構造を有している。
【０６４４】
流路１２２のＸ軸方向略中央部には被移動流体Ｆ１が収容されている。被移動流体Ｆ１は流路１２２を流路１２２の流線方向（Ｘ軸方向）において実質的に二つの空間に分離するように流路１２２内に収容されている。流路１２２の被移動流体Ｆ１が満たされていない部分、ポンプ１２１及び圧力変化吸収部１２３は、作動流体Ｆ２で満たされている。
【０６４５】
流路１２２を流線方向に直交する面（Ｙ−Ｚ平面）に沿って切断した断面の形状は略長方形状（又は、略円形状）となっている。流路１２２は、Ｘ軸方向略中央部からポンプ１２１との接続部（Ｘ軸方向負側）との間に、流路断面積の大きい大径部１２２ａを有している。流路１２２は、Ｘ軸方向略中央部から圧力変化吸収部１２３との接続部（Ｘ軸方向正側）との間に、大径部１２２ａよりも流路断面積の小さい小径部１２２ｂを有している。
【０６４６】
電極１２４ａは長方形の薄板状に形成されている。電極１２４ｂの形状は電極１２４ａの形状と同一である。一対の電極１２４ａ，１２４ｂは、流路１２２の小径部１２２ｂにおいて、流路１２２の壁面から所定の距離だけ離れた位置に配置されている。一対の電極１２４ａ，１２４ｂは、流路１２２を挟んで対向するように形成されている。
【０６４７】
誘電体１２５ａは長方形の薄板状であって、電極１２４ａと略同一の形状を有している。誘電体１２５ａは、流路１２２の小径部１２２ｂにおいて、流路１２２と電極１２４ａの間に配置されている。誘電体１２５ａは、一面において電極１２４ａと接触し、他面において流路１２２に露呈している。換言すると、誘電体１２５ａの下面は流路１２２の壁面の一部を構成している。
【０６４８】
誘電体１２５ｂは誘電体１２５ａと同一の形状を有している。誘電体１２５ｂは、流路１２２の小径部１２２ｂにおいて、流路１２２と電極１２４ｂの間に配置されている。誘電体１２５ｂは、流路１２２を挟んで誘電体１２５ａと対向している。誘電体１２５ｂは一面において電極１２４ｂと接触し、他面において流路１２２に露呈している。換言すると、誘電体１２５ｂの上面は流路１２２の壁面の一部を構成している。
【０６４９】
スイッチングデバイス１２０にあっては、ポンプ１２１を非作動状態（デバイス１２０を初期状態）としたとき、被移動流体Ｆ１は、図５５に仮想線にて示したように、大径部１２２ａ内の第１位置に存在するように構成されている。このとき、電極１２４ａと電極１２４ｂの間の容量（キャパシタンス）は最小となる。
【０６５０】
ポンプ１２１を作動状態（デバイス１２０を作動状態）とすると、被移動流体Ｆ１は、ポンプ１２１から吐出される作動流体Ｆ２によりＸ軸正方向側に移動せしめらる。この結果、被移動流体Ｆ１は、図５５に実線にて示したように、大径部１２２ａと小径部１２２ｂの両方に跨って存在し、誘電体１２５ａ，１２５ｂが形成された位置に達する。この被移動流体Ｆ１が存在する位置を第２位置と称呼する。被移動流体Ｆ１が第２位置に存在するとき、誘電体１２５ａ，１２５ｂは被移動流体Ｆ１によって覆われる。このとき、電極１２４ａと電極１２４ｂの間の容量（キャパシタンス）は最大となる。スイッチングデバイス１２０は、かかる容量変化を利用してスイッチングを行うようになっている。
【０６５１】
その後、ポンプ１２１を非作動状態とすると、ポンプ１２１は作動流体Ｆ２を大径部１２２ａから吸引する。これにより、被移動流体Ｆ１は第２位置から第１位置へと移動する。
【０６５２】
スイッチングデバイス１２０によれば、被移動流体Ｆ１がＸ軸正方向に移動せしめられることにより、「オフ」状態から「オン」状態へとスイッチ状態が変化する。このとき、被移動流体Ｆ１の移動側先端部は、大径部１２２ａから小径部１２２ｂへと侵入する。従って、被移動流体Ｆ１の移動側先端部は、被移動流体Ｆ１が大径部１２２ａ内のみを移動している場合に比べて高速で移動することができる。
【０６５３】
また、被移動流体Ｆ１がＸ軸負方向に移動せしめられることにより、「オン」状態から「オフ」状態へとスイッチ状態が変化する。この場合、被移動流体Ｆ１の移動側後端部が小径部１２２ｂ内を移動している最中に、被移動流体Ｆ１と誘電体１２５ａ，１２５ｂとが接触状態から非接触状態へと変化し、その後、被移動流体Ｆ１と誘電体１２５ａ，１２５ｂの距離が短時間内に大きくなる。これらの結果、スイッチングデバイス１２０は、スイッチング動作をより高速に行うことができる。
【０６５４】
このように、スイッチングデバイス１２０において、流路１２２は大径部１２２ａと小径部１２２ｂとを備えている。被移動体は被移動流体Ｆ１であり、作動流体Ｆ２は被移動流体Ｆ１に対して実質的に非溶性であり且つ流路１２２の壁面に対する濡れ性が被移動流体Ｆ１の流路１２２の壁面に対する濡れ性よりも良好な流体である。また、一対の電極１２４ａ，１２４ｂは小径部１２２ｂに配設され、アクチュエータ（ポンプ１２１）は作動流体Ｆ２を大径部１２２ａに吐出又は作動流体Ｆ２を大径部１２２ａから吸引するように構成されている。
【０６５５】
そして、被移動流体Ｆ１の一方の端部は小径部１２２ｂ内を移動し、それにより電極１２４ａ，１２４ｂ間の容量が変化してスイッチング動作がなされる。この結果、このスイッチングデバイス１２０は、ポンプ１２１から同一量の作動流体が吐出又は吸引されたとき、小径部１２２ｂを有さないデバイスよりも、被移動流体Ｆ１の電極１２４ａ，１２４ｂに対する速度を大きくすることができ、高速でのスイッチングを行うことができる。
（第９実施形態）
次に、第５の発明の第９実施形態に係るスイッチングデバイス１３０について図５６乃至図５９を参照しながら説明する。図５６は、スイッチングデバイス１３０の流路近傍の縦断面である。図５７乃至図５９は、図５６の５−５線、６−６線及び７−７線に沿った平面にてスイッチングデバイス１３０の流路近傍を切断した断面図である。
【０６５６】
このスイッチングデバイス１３０は、セラミックスからなる基体１３０ａ、図示を省略した二つのポンプ、第１流路１３１ａ、第２流路１３１ｂ、図示を省略した二つの圧力変化吸収部、一対の電極１３２ａ，１３２ｂ及び誘電体１３３を備えている。
【０６５７】
第１流路１３１ａは、Ｘ軸方向に直線的に延び、Ｘ軸方向に流線方向を有する密閉空間である。第１流路１３１ａは、図５７乃至図５９に示したように、断面が略円形となっている。第１流路１３１ａのＸ軸負方向端部は図示を省略した一つのポンプに接続されている。このポンプは、第１ポンプ１１と実質的に同一の構造を有している。第１流路１３１ａのＸ軸正方向端部は図示を省略した一つの圧力変化吸収部に接続されている。この圧力変化吸収部は、上述した圧力変化吸収部８３と実質的に同一の構造を有している。
【０６５８】
第１流路１３１ａには第１被移動流体Ｆd1が収容されている。第１被移動流体Ｆd1は第１流路１３１ａを第１流路１３１ａの流線方向（Ｘ軸方向）において実質的に二つの空間に分離するように第１流路１３１ａ内に収容されている。第１流路１３１ａの第１被移動流体Ｆd1が満たされていない部分、第１流路１３１ａに接続されたポンプ及び第１流路１３１ａに接続された圧力変化吸収部は、第１作動流体Ｆo1で満たされている。
【０６５９】
第２流路１３１ｂは、Ｘ軸方向に直線的に延び、図５７乃至図５９に示したように、Ｘ軸方向に流線方向を有する円筒状の密閉空間である。第２流路１３１ｂは、第１流路１３１ａと同軸的に形成されている。第２流路１３１ｂと第１流路１３１ａとの間には、セラミックスからなる円筒状隔壁１３０ｂが設けられている。
【０６６０】
第２流路１３１ｂのＸ軸正方向端部は図示を省略した一つのポンプに接続されている。このポンプは、第１ポンプ１１と実質的に同一の構造を有している。第２流路１３１ｂのＸ軸負方向端部は図示を省略した一つの圧力変化吸収部に接続されている。この圧力変化吸収部は、上述した圧力変化吸収部８３と実質的に同一の構造を有している。
【０６６１】
第２流路１３１ｂには第２被移動流体Ｆd2が収容されている。第２被移動流体Ｆd2は第２流路１３１ｂを第２流路１３１ｂの流線方向（Ｘ軸方向）において実質的に二つの空間に分離するように第２流路１３１ｂ内に収容されている。第２流路１３１ｂの第２被移動流体Ｆd2が満たされていない部分、第２流路１３１ｂに接続されたポンプ及び第２流路１３１ｂに接続された圧力変化吸収部は、第２作動流体Ｆo2で満たされている。
【０６６２】
第１電極１３２ａは、第１流路１３１ａのＸ軸方向略中央部よりもＸ軸負方向側に設けられている。第１電極１３２ａは円環状であって第１流路１３１ａと第２流路１３１ｂとの間の隔壁１３０ｂに埋設され、第１流路１３１ａに露呈している。
【０６６３】
誘電体１３３は、第１電極１３２ａが設けられた位置よりもＸ軸正方向側であって、第１流路１３１ａのＸ軸方向略中央部に設けられている。誘電体１３３は円環状であって第１流路１３１ａと第２流路１３１ｂとの間の隔壁１３０ｂに埋設され、第１流路１３１ａ及び第２流路１３１ｂに露呈している。
【０６６４】
第２電極１３２ｂは、誘電体１３３が設けられた位置よりもＸ軸正方向側に設けられている。第２電極１３２ｂは、円環状であって、第２流路１３１ｂを形成する基体１３０ａに埋設され、第２流路１３１ｂに露呈している。
【０６６５】
スイッチングデバイス１３０にあっては、図５６に仮想線にて示したように、一対のポンプを共に非作動状態としたとき（即ち、スイッチングデバイス１３０が初期状態にあるとき）、第１被移動流体Ｆd1はＸ軸方向負側に存在し、第２被移動流体Ｆd2はＸ軸正方向側に存在するようになっている。このとき、第１被移動流体Ｆd1は第１電極１３２ａを覆って第１電極１３２ａと接触するが、誘電体１３３とは接触しないようになっている。この第１被移動流体Ｆd1の位置は、便宜上、第１位置と称呼される。また、第２被移動流体Ｆd2は第２電極１３２ｂを覆って第２電極１３２ｂと接触するが、誘電体１３３とは接触しないようになっている。この第２被移動流体Ｆd2の位置は、便宜上、第３位置と称呼される。このとき、第１電極１３２ａと第２電極１３２ｂの間の容量は最小となる。
【０６６６】
一対のポンプを共に作動状態とすると（即ち、スイッチングデバイス１３０が作動状態にあるとき）、第１被移動流体Ｆd1は、ポンプから吐出される第１作動流体Ｆo1によりＸ軸正方向側に移動せしめらる。この結果、第１被移動流体Ｆd1は、図５６に実線にて示したように、第１電極１３２ａ及び誘電体１３３を覆い、これらに接触する位置に移動する。この第１被移動流体Ｆd1の位置は、便宜上、第２位置と称呼される。また、第２被移動流体Ｆd2は、ポンプから吐出される第２作動流体Ｆo2によりＸ軸負方向に移動せしめられる。この結果、第２被移動流体Ｆd2は、第２電極１３２ｂ及び誘電体１３３を覆い、これらに接触する位置に移動する。この第２被移動流体Ｆd2の位置は、便宜上、第４位置と称呼される。このとき、第１電極１３２ａと第２電極１３２ｂの間の容量は最大となる。スイッチングデバイス１３０は、かかる容量変化を利用してスイッチングを行うようになっている。
【０６６７】
このように、スイッチングデバイス１３０においては、第２流路１３１ｂは、筒状であって第１流路１３１ａと同軸的に形成されている。従って、スイッチングデバイス１３０によれば、例えば第２実施形態のスイッチングデバイス３０及び第３実施形態のスイッチングデバイス４０等の二つの流路を有するスイッチングデバイスと異なり、第１被移動体Ｆd1及び第２被移動流体Ｆd2が軸対称の形状を維持しながら移動することにより、第１電極１３２ａと第２電極１３２ｂの間の容量が変化する。従って、スイッチングデバイス１３０は、スイッチングデバイス１３０により伝達される高周波信号に雑音が重畳し難いという利点を有している。
【０６６８】
なお、第９実施形態の隔壁１３０ｂ全体（第１電極１３２ａを除く）を誘電体１３３により形成してもよい。また、図５７乃至図５９にそれぞれ対応する図６０乃至図６２に示したように、第１流路及び第２流路の断面形状を正方形状（或いは、多角形状）にしても良い。この場合、図６０に示したように、第１電極１３２ａに代えて４個に分離した第１電極１４２ａ１〜１４２ａ４を、第１流路１３１ａに代わる第１流路１４１ａの各辺の中央部のみに形成することが望ましい。なお、第１電極１４２ａ１〜１４２ａ４は、基体１３０ａに代わる基体１４０ａの内部又は外部にて電気的に接続されている。
【０６６９】
同様に、図６１に示したように、誘電体１３３に代えて４個に分離した誘電体１４３ａ〜１４３ｄを、第１流路１４１ａの各辺の中央部のみに形成することが望ましい。更に、図６２に示したように、第２電極１３２ｂに代えて４個に分離した第２電極１４２ｂ１〜１４２ｂ４を、第２流路１３１ｂに代わる第２流路１４１ｂの各辺の中央部のみに形成することが望ましい。なお、第２電極１４２ｂ１〜１４２ｂ４は、基体１４０ａの内部又は外部にて電気的に接続されている。
【０６７０】
図６０乃至図６２により示した変形例に係るスイッチングデバイス１４０においても、第１被移動体Ｆd1及び第２被移動流体Ｆd2が実質的に軸対称の形状を維持しながら移動することにより、第１電極１４２ａ１〜１４２ａ４と第２電極１４２ｂ１〜１４２ｂ４の間の容量が変化する。従って、スイッチングデバイス１４０は、スイッチングデバイス１４０により伝達される高周波信号に雑音が重畳し難いという利点を有している。更に、スイッチングデバイス１４０は、各流路の断面形状が略正方形であるので、容易に製造され得る。
【０６７１】
また、第１被移動流体Ｆd1は、濡れ性のために第１流路１４１ａの角部に存在できない。これに対し、第１電極１４２ａ１〜１４２ａ４は、第１流路１４１ａの各辺の中央部のみに形成されているので、第１被移動流体Ｆd1によって常に覆われ、第１作動流体Ｆo1に曝されない。同様に、第２被移動流体Ｆd2は、濡れ性のために第２流路１４１ｂの角部に存在できない。これに対し、第２電極１４２ｂ１〜１４２ｂ４は、第２流路１４１ｂの各辺の中央部のみに形成されているので、第２被移動流体Ｆd2に常に覆われ、第２作動流体Ｆo2に曝されない。従って、第１電極１４２ａ１〜１４２ａ４及び第２電極１４２ｂ１〜１４２ｂ４の酸化による劣化を回避することができる。
【０６７２】
以上、説明したように、第５の発明による各実施形態によれば、高速スイッチング動作を安定して行うことができ、且つ、電極の劣化も抑制することができるスイッチングデバイスが提供される。
【０６７３】
なお、第５の発明は上記実施形態に限定されることはなく、第５の発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、図６３に示したように、一つの流路を備えた第５の発明によるスイッチングデバイスにおいて、電極、誘電体及び流路の相対配置関係は多数存在する。
【０６７４】
また、例えば、上述した流路は、流線方向に直交する断面の形状が円形であることが望ましい。この場合、この円形の外周部に同円形と同心的に接地領域を形成することが望ましい。これにより、スイッチング動作時の波形を安定させることができる。
【０６７５】
更に、各実施形態のポンプの駆動源（アクチュエータ）は、圧電膜に限定されることはなく、例えば、静電気力を利用したり、形状記憶合金の変形力を利用するものであってもよい。
【０６７６】
加えて、上記各実施形態において、誘電体の膜厚を小さくすることにより、電極間の容量を増大させてもよい。例えば、電極の材料としてニッケルを使用し、その表面に酸化処理を施すことにより、薄膜状酸化ニッケルを形成し、これを上述した誘電体として使用することもできる。また、電極の材料として白金を使用した場合、その表面にクロムメッキを施し、更に酸化処理することによって形成される薄膜状酸化クロムを上述した誘電体として使用することもできる。
【０６７７】
また、薄膜誘電体と薄膜電極とを交互に積層した電極を、上述した電極（及び／又は誘電体）に代わるものとして使用することも好適である。これによれば、スイッチングの対象となる高周波信号のフィルタリング機能を電極に持たせることができる。
【０６７８】
さらに、本願において、流路内の導電性被移動流体を移動することによりスイッチングを行うスイッチングデバイス及びその製造方法に関する第６の発明が提供される。
【０６７９】
従来より知られるスイッチングデバイスの一つは、導電性被移動流体と気体とが充填される細長のチャネル（流路）、気体加熱手段を含み前記気体が充填されるチャンバ及びチャンバとチャネルとを連結し前記気体が充填されるサブチャネル（連通路）を有し、前記加熱手段で前記気体を加熱して前記気体を膨張させることにより前記導電性流体を前記チャネル内で移動させ、これにより前記導電性流体を含む電気パスを開閉するようになっている（例えば、特開２００２−２６０４９９号公報（第１頁−６頁、図６５、図６７、図６８及び図６９）を参照。）。
【０６８０】
一方、本発明者は図８０及び図８１に示した構造を有するスイッチングデバイス１００を開発している。図８０は、スイッチングデバイス１００が第１の状態にある場合の概略断面図である。図８１は、スイッチングデバイス１００が第２の状態にある場合の概略断面図である。スイッチングデバイス１００は、長手方向を流線方向とする流路１０１、一対の電極１０２ａ，１０２ｂ、一対の貫通孔１０３ａ，１０３ｂ、一対の導体１０４ａ，１０４ｂ、一対の表面配線膜１０５ａ，１０５ｂ、流路１０１に収容された被移動流体Ｆ（ＦＬ，ＦＲ）及び図示しないアクチュエータとを備えている。
【０６８１】
被移動流体Ｆ（ＦＬ，ＦＲ）は、例えば、水銀からなっている。図８０に示したように、スイッチングデバイスが第１の状態にあるとき、被移動流体Ｆは一つの塊として存在している。被移動流体Ｆは、図８１に示したように、アクチュエータが作動されてスイッチングデバイスが第２の状態になったとき、二つの塊からなる被移動流体ＦＬ，ＦＲに分離する。
【０６８２】
電極１０２ａ，１０２ｂは、例えば、白金からなっている。電極１０２ａ，１０２ｂは、流路１０１内に露呈するように形成されている。導体１０４ａ，１０４ｂは、貫通孔１０３ａ，１０３ｂ内にそれぞれ収納されている。電極１０２ａは導体１０４ａを介して表面配線膜１０５ａに接続されている。電極１０２ｂは導体１０４ｂを介して表面配線膜１０５ｂに接続されている。従って、第１の状態において、電極１０２ａと電極１０２ｂは導通する。また、第２の状態において、電極１０２ａと電極１０２ｂは非導通となる。
【０６８３】
このようなスイッチングデバイス１００において、電極１０２ａ，１０２ｂは流路１０１内の被移動流体Ｆ，ＦＬ，ＦＲに曝されている。被移動流体Ｆ，ＦＬ，ＦＲは流路１０１内を振動する。更に、被移動流体Ｆ，ＦＬ，ＦＲの内部には対流が生じている。従って、電極１０２ａ，１０２ｂの表面は被移動流体Ｆ，ＦＬ，ＦＲによって摩耗する。また、電極１０２ａ，１０２ｂは被移動流体Ｆ，ＦＬ，ＦＲ中に溶出する。
【０６８４】
この結果、電極１０２ａ，１０２ｂに対する被移動流体Ｆ，ＦＬ，ＦＲの濡れ性が低下し、電極１０２ａ，１０２ｂと被移動流体Ｆ，ＦＬ，ＦＲ間の接触抵抗が増大してしまうという問題がある。更に、被移動流体Ｆ，ＦＬ，ＦＲ内に溶出した電極１０２ａ，１０２ｂを構成する金属及びその金属が酸化して形成される金属酸化物等により、被移動流体Ｆ，ＦＬ，ＦＲの粘性が上昇するため、スイッチング速度の低下を招くという問題もある。
【０６８５】
他方、図８２及び図８３に示したようなスイッチングデバイス２００も知られている（特開２０００−１９５３８９号公報の図６９及び図７０を参照。）このスイッチングデバイス２００は、直線状の第１流路２０１、第１流路２０１に直交する直線状の第２流路２０２、第１アクチュエータ２０３、第２アクチュエータ２０４、第１電極２０５及び第２電極２０６を備えている。第１電極２０５及び第２電極２０６は、第１流路２０１の両端において第１流路２０１内に露呈するように配設されている。
【０６８６】
スイッチングデバイス２００が第１状態にあるとき、図８２に示したように、第１流路２０１には被移動流体Ｆ１が収容され、第２流路２０２、第１アクチュエータ２０３及び第２アクチュエータ２０４には作動流体Ｆ２が収容されている。従って、第１電極２０５と第２電極２０６とは導通状態にある。
【０６８７】
スイッチングデバイス２００は、次いでアクチュエータ２０３を作動させ、作動流体Ｆ２を第１流路２０１に送り込む。これにより、図８３に示したように、第１流路２０１と第２流路２０２との交差部分に存在していた被移動流体Ｆ１は第１流路２０１から押し出され、第２流路２０２に設けられている滞留部２０２ａに移動する。この結果、第１流路２０１内の被移動流体Ｆ１は二つの塊に分離するので、第１電極２０５と第２電極２０６とは非導通状態となる。この状態が第２の状態である。
【０６８８】
スイッチングデバイス２００は、第２の状態から第１の状態へと変化するとき、第２アクチュエータ２０４を作動させる。これにより、滞留部２０２ａに存在していた被移動流体Ｆ１は第１流路２０１と第２流路２０２との交差部分に戻る。この結果、第１流路２０１内の被移動流体Ｆ１は再び一つの塊に復帰するので、第１電極２０５と第２電極２０６とは導通状態となる。
【０６８９】
これによっても、第１電極２０５及び第２電極２０６は第１流路２０１内の被移動流体Ｆ１に曝されている。被移動流体Ｆ１は分離及び一体化を繰り返すので、振動するとともに、その内部において対流が生じる。この被移動流体Ｆ１の振動及び対流は、第１電極２０５及び第２電極２０６に直接的に影響を及ぼす。従って、第１電極２０５及び第２電極２０６は、被移動流体Ｆ１によって摩耗し、且つ、被移動流体Ｆ１中に溶出する。この結果、上述した電極の劣化が進行し易く、抵抗値が増大する等のスイッチング性能の低下を招くという問題がある。
【０６９０】
第６の発明の目的は、上述した問題を回避し得るスイッチングデバイスを提供することにある。第６の発明の他の目的は、そのようなスイッチングデバイスを簡単に製造することができる製造方法を提供することにある。
【０６９１】
第６の発明のスイッチングデバイスは、長手方向を流線方向とする流路を内部に備える流路形成体と、前記流路に収容される導電性の被移動流体と、前記被移動流体を前記流路内にて前記流線方向に沿って移動させるアクチュエータと、少なくとも一対の電極とを備え、前記一対の電極は前記流路内の被移動流体を介して導通状態となるとともに同被移動流体の移動により非導通状態へと切り換えられるスイッチングデバイスである。
【０６９２】
更に、前記流路形成体は、前記流路に連通され且つ同流路の流線方向と第１の所定角度をもって交差する方向に延びる第１連通路を備えるとともに、同第１連通路に、前記流路内の被移動流体に常に連続する状態を維持するように被移動流体を収容している。また、前記一対の電極のうちの一つは前記第１連通路に収容された前記被移動流体を介して前記流路内の被移動流体と電気的に接続されるように配設されている。
【０６９３】
第１連通路は第１の所定角度をもって流路の流線方向に交差している。従って、流路内の被移動流体が移動された場合であっても、第１連通路内の被移動流体は移動せず、更に、第１連通路内の被移動流体に生じる対流及び振動は相対的に弱い。従って、前記一対の電極のうちの一つは、被移動流体によって摩耗され難く、且つ、被移動流体中へ溶出し難い。この結果、接触抵抗が増大し難く、且つ、スイッチング速度が低下し難いスイッチングデバイスが提供される。
【０６９４】
第６の発明によるスイッチングデバイスの一態様は、長手方向を流線方向とする流路を内部に備える流路形成体と、前記流路に収容される導電性の被移動流体と、前記被移動流体を前記流路内にて前記流線方向に沿って移動させることにより、一つの塊の被移動流体を二つ以上の塊の被移動流体に分離するとともに、同分離した二つ以上の塊の被移動流体を同一つの塊の被移動流体へと復元するアクチュエータと、一対の電極と、を備え、前記被移動流体の移動により前記一対の電極間の導通状態を切り換えるスイッチングデバイスである。
【０６９５】
更に、前記流路形成体は、前記流路に連通され且つ同流路の流線方向と第１の所定角度をもって交差する方向に延びる第１連通路を備えるとともに、同第１連通路に、前記被移動流体が前記一つの塊の被移動流体であるとき同一つの塊に連続し且つ前記被移動流体が前記二つ以上の塊に分離されたとき同二つ以上の塊の被移動流体のうちの一つに連続するように、前記被移動流体を収容している。また、前記流路形成体は、前記流路に連通され且つ同流路の流線方向と第２の所定角度をもって交差する方向に延びる第２連通路を備えるとともに、同第２連通路に、前記被移動流体が前記一つの塊の被移動流体であるとき同一つの塊に連続し且つ前記被移動流体が前記二つ以上の塊に分離されたとき同二つ以上の塊の被移動流体のうちの他の一つに連続するように、前記被移動流体を収容している。
【０６９６】
加えて、前記一対の電極のうちの一つは前記第１連通路に収容された前記被移動流体を介して前記流路内の被移動流体と電気的に接続されるように配設され、同一対の電極のうちの他の一つは前記第２連通路に収容された前記被移動流体を介して前記流路内の被移動流体と電気的に接続されるように配設されている。
【０６９７】
この場合、前記第１の所定角度及び前記第２の所定角度は、０°でない角度であって、それらの少なくとも一方は９０°であってよい。
【０６９８】
第１連通路は第１の所定角度をもって流路の流線方向に交差し、第２連通路は第２の所定角度をもって流路の流線方向に交差している。従って、流路内の被移動流体が移動された場合であっても、第１連通路内及び第２連通路内の被移動流体は移動せず、更に、これらの被移動流体に生じる対流及び振動は相対的に弱い。従って、一対の電極は、被移動流体によって摩耗され難く、且つ、被移動流体中へ溶出し難い。この結果、接触抵抗が増大し難く、且つ、スイッチング速度が低下し難いスイッチングデバイスが提供される。
【０６９９】
第６の発明によるスイッチングデバイスの他の態様は、長手方向を流線方向とする流路を内部に備える流路形成体と、前記流路に収容される導電性の被移動流体と、前記被移動流体を前記流路内にて前記流線方向に沿って移動させることにより、一つの塊の被移動流体を二つ以上の塊の被移動流体に分離するとともに、同分離した二つ以上の塊の被移動流体を同一つの塊の被移動流体へと復元するアクチュエータと、一対の電極と、を備え、前記被移動流体の移動により前記一対の電極間の導通状態を切り換えるスイッチングデバイスである。
【０７００】
更に、前記流路形成体は、一端が前記流路に連通され他端が同流路を構成する壁とは異なる第１部分まで延びる第１連通路を備えるとともに、同第１連通路に、前記被移動流体が前記一つの塊の被移動流体であるとき同一つの塊に連続し且つ前記被移動流体が前記二つ以上の塊に分離されたとき同二つ以上の塊の被移動流体のうちの一つに連続するように、前記被移動流体を収容している。また、前記流路形成体は、一端が前記流路に連通され他端が同流路を構成する壁とは異なる第２部分まで延びる第２連通路を備えるとともに、同第２連通路に、前記被移動流体が前記一つの塊の被移動流体であるとき同一つの塊に連続し且つ前記被移動流体が前記二つ以上の塊に分離されたとき同二つ以上の塊の被移動流体のうちの他の一つに連続するように、前記被移動流体を収容している。
【０７０１】
加えて、前記一対の電極のうちの一つは前記第１部分にて平面状に形成されるとともに前記第１連通路に収容された前記被移動流体を介して前記流路内の被移動流体と電気的に接続されるように配設され、同一対の電極のうちの他の一つは前記第２部分にて平面状に形成されるとともに前記第２連通路に収容された前記被移動流体を介して前記流路内の被移動流体と電気的に接続されるように配設されている。
【０７０２】
これによれば、第１連通路は、その一端が前記流路に連通され他端が同流路を構成する壁とは異なる第１部分まで延びている。同様に、第２連通路は、その一端が前記流路に連通され他端が同流路を構成する壁とは異なる第２部分まで延びている。更に、前記一対の電極のうちの一つは前記第１部分にて平面状に形成され、同一対の電極のうちの他の一つは前記第２部分にて平面状に形成されている。
【０７０３】
即ち、第１部分及び第２部分は巾が狭い流路以外の部分に存在し、その第１部分及び第２部分に電極が形成されるから、電極を流路内に配置する場合に比べ、電極面積を大きく確保することができる。これにより、被移動流体と電極との間の接触抵抗を小さくすることができ、高性能のスイッチングデバイスを提供することができる。
【０７０４】
この場合、前記第１部分及び前記第２部分の少なくとも一方は、前記流路形成体の外面に位置していてもよく、前記流路形成体の内部に位置していてもよい。特に、前記第１部分及び前記第２部分の少なくとも一方が前記流路形成体の外面に位置している場合、流路形成体の外面に薄膜状の電極接続線を容易に形成することができる。
【０７０５】
第６の発明によるスイッチングデバイスの製造方法は、長手方向を流線方向とする流路及び一端が同流路に連通し他端が外部に露呈する開口を形成する連通路を有する流路形成体と、前記流路及び前記連通路に収容される導電性の被移動流体と、前記被移動流体を前記流路内にて前記流線方向に沿って移動させるアクチュエータと、電極と、を備えたスイッチングデバイスの製造方法であって、前記流路形成体に前記流路及び前記連通路を形成するとともに、同流路形成体の外面であって前記連通路の開口の周囲に前記電極を形成する工程と、前記被移動流体が前記電極から前記流路内にまで存在するように、前記連通路の開口から前記被移動流体を前記流路及び前記連通路に注入する工程と、を含んでいる。
【０７０６】
これによれば、流路内に被移動流体を注入するための余分な孔を設ける工程を省くことができる。また、連通路は被移動流体で満たされるとともに、被移動流体が連通路の開口に形成された電極に十分に濡れた状態で保持されるので、図８０及び図８１に示した従来技術のように貫通孔１０３ａ，１０３ｂと導体１０４ａ，１０４ｂとの間の気密性を維持するための工程も不要となる。
【０７０７】
以下、第６の発明によるスイッチングデバイスの各実施形態について図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図６４は第６の発明の第１実施形態に係るスイッチングデバイス１０の平面図である。図６５は、図６４の１−１線に沿った平面にてスイッチングデバイス１０を切断した断面図である。図６６は、図６４の２−２線に沿った平面にてスイッチングデバイス１０を切断した断面図である。スイッチングデバイス１０は、流路形成体（基体）１０ａ、表面配線膜２０ａ，２０ｂ、第１圧電素子２１及び第２圧電素子２２を備えている。なお、図示を省略したが、流路形成体１０ａの上面は樹脂等の封止剤により覆われている。
【０７０８】
流路形成体１０ａは、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状を有している。流路形成体１０ａは、第１ポンプ室１１、第２ポンプ室１２、主流路１３、第１副流路１４、第２副流路１５、第１連通路１６及び第２連通路１７を、内部に備えている。
【０７０９】
流路形成体１０ａは、図６５及び図６６に示したように、セラミックスの薄板体（以下、「セラミックシート」と云う。）１０ａ１〜１０ａ５となる複数のセラミックグリーンシートをＺ軸方向に積層し、これらを焼成・一体化することにより形成されている。セラミックシート１０ａ５は、容易に変形可能なセラミックスの薄板からなるダイヤフラム（セラミックダイヤフラム）である。
【０７１０】
第１ポンプ室１１は、セラミックシート１０ａ４に形成された貫通孔、セラミックシート１０ａ５の下面及びセラミックシート１０ａ３の上面により画定される空間である。第１ポンプ室１１は、流路形成体１０ａのＸ軸方向略中央部でＹ軸負方向側の部分に位置している。第１ポンプ室１１には作動流体Ｆ２が収容されている。
【０７１１】
第１圧電素子２１は、平面視で第１ポンプ室１１よりも僅かだけ小さい外形を有している。第１圧電素子２１は、平面視で第１ポンプ室１１の内側に位置し、セラミックシート１０ａ５の上面に固定されている。第１圧電素子２１は、圧電膜と同圧電膜を挟むすくなくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子であり、その電極間に駆動電圧が印加されたとき第１ポンプ室１１を形成しているセラミックシート１０ａ５の部分を変形させる。これにより、第１圧電素子２１は、第１ポンプ室１１の容積を増減し、第１ポンプ室１１内部の流体を加減圧するようになっている。第１ポンプ室１１及び第１圧電素子２１は、主流路１３内の被移動流体Ｆ１を移動するためのアクチュエータとして機能する第１ポンプを構成している。
【０７１２】
第２ポンプ室１２は、第１ポンプ室１１と同様、セラミックシート１０ａ４に形成された貫通孔、セラミックシート１０ａ５の下面及びセラミックシート１０ａ３の上面により画定される空間である。第２ポンプ室１２は、流路形成体１０ａのＸ軸方向略中央部でＹ軸正方向側の部分に位置している。第２ポンプ室１２には作動流体Ｆ２が収容されている。
【０７１３】
第２圧電素子２２は、平面視で第２ポンプ室１２よりも僅かだけ小さい外形を有している。第２圧電素子２２は、平面視で第２ポンプ室１２の内側に位置し、セラミックシート１０ａ５の上面に固定されている。第２圧電素子２２は、第１圧電素子２１と同一の膜型圧電素子であり、その電極間に駆動電圧が印加されたとき第２ポンプ室１２を形成しているセラミックシート１０ａ５の部分を変形させる。これにより、第２圧電素子２２は、第２ポンプ室１２の容積を増減し、第２ポンプ室１２内部の流体を加減圧するようになっている。即ち、第２ポンプ室１２及び第２圧電素子２２は、主流路１３内の被移動流体Ｆ１を移動するためのアクチュエータとして機能する第２ポンプを構成している。
【０７１４】
主流路１３は、セラミックシート１０ａ２に形成された貫通孔、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される直線状の空間である。主流路１３は、流路形成体１０ａのＸ軸方向略中央部であってＹ軸方向略中央部に位置している。主流路１３は、Ｘ軸に沿う長手方向を有し、Ｘ軸方向を流線方向としている。主流路１３の流線に直交する平面で主流路１３を切断した断面は長方形状を有している。主流路１３のＸ軸方向中央部付近には被移動流体Ｆ１が収容され、残りの部分には作動流体Ｆ２が収容されている。なお、主流路１３の断面形状は、長方形である必要はなく、円形、楕円形及び三角形等の他の形状であってもよい。
【０７１５】
第１副流路１４は、セラミックシート１０ａ２に形成された貫通孔、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される空間と、セラミックシート１０ａ３に形成された貫通孔とにより形成される空間である。第１副流路１４は、流路形成体１０ａのＸ軸方向略中央部に位置し、Ｙ軸に沿う長手方向を有している。第１副流路１４のＹ軸正方向の端部は主流路１３のＸ軸方向中央部に連通され、主流路１３に作動流体噴射口１４ａを形成している。作動流体噴射口１４ａは略長方形を有している。第１副流路１４のＹ軸負方向の端部は前記セラミックシート１０ａ３に形成された貫通孔と連通し、この貫通孔を介して第１ポンプ室１１に連通している。第１副流路１４には作動流体Ｆ２が収容されている。
【０７１６】
第２副流路１５は、セラミックシート１０ａ２に形成された貫通孔、セラミックシート１０ａ１の上面及びセラミックシート１０ａ３の下面により画定される空間と、セラミックシート１０ａ３に形成された貫通孔とにより構成される空間である。第２副流路１５は、主流路１３のＸ軸方向両端部にそれぞれ接続されてＹ軸正方向に延びる部分、そのＹ軸正方向に延びた部分の端部同士を連結するＸ軸方向に延びる部分及びそのＸ軸方向に延びた部分の中央部からＹ軸正方向に延びる部分を有している。前記Ｙ軸正方向に延びた部分の端部は前記セラミックシート１０ａ３に形成された貫通孔と連通し、この貫通孔を介して第２ポンプ室１２に連通している。第２副流路１５には作動流体Ｆ２が収容されている。
【０７１７】
第１連通路１６は、セラミックシート１０ａ２〜１０ａ５に形成された貫通孔により構成される円筒状空間である。第１連通路１６の下端は、主流路１３のＸ軸方向中央部（作動流体噴射口１４ａ）とＸ軸負方向端部（第２副流路１５が接続された部分）との間の位置にて主流路１３に接続されている。第１連通路１６はＺ軸に沿って延びている。換言すると、第１連通路１６は、主流路１３の流線方向（Ｘ軸方向）と０°ではない第１の所定角度（ここでは９０°）をもって交差する方向（Ｚ軸方向）に延びている。第１連通路１６には、被移動流体Ｆ１が収容されている。後述するように、第１連通路１６に収容された被移動流体Ｆ１は、主流路１３内に収容された被移動流体Ｆ１と常に連続している。
【０７１８】
第２連通路１７は、セラミックシート１０ａ２〜１０ａ５に形成された貫通孔により構成される円筒状空間である。第２連通路１７の下端は、主流路１３のＸ軸方向中央部（作動流体噴射口１４ａ）とＸ軸正方向端部（第２副流路１５が接続された部分）との間の位置にて主流路１３に接続されている。第２連通路１７はＺ軸に沿って延びている。換言すると、第２連通路１７は、主流路１３の流線方向（Ｘ軸方向）と０°ではない第２の所定角度（ここでは、第１の所定角度と同じ９０°）をもって交差する方向（Ｚ軸方向）に延びている。第２連通路１７には、被移動流体Ｆ１が収容されている。後述するように、第２連通路１７に収容された被移動流体Ｆ１は、主流路１３内に収容された被移動流体Ｆ１と常に連続している。
【０７１９】
表面配線膜２０ａは、例えば、白金或いは金等の導電性を有し且つ水銀等の被移動流体Ｆ１との濡れ性が良好な金属材料から形成されている。表面配線膜２０ａは、電極及びスイッチ配線として機能する。表面配線膜２０ａは流路形成体１０ａの上面（即ち、セラミックシート１０ａ５の上面）に形成されている。表面配線膜２０ａは、平面視で長方形状を有している。表面配線膜２０ａは、流路形成体１０ａのＸ軸方向略中央部からＸ軸負方向端部までの領域に形成されている。表面配線膜２０ａは、第１連通路１６の上端部である開口を包囲するように形成されている。
【０７２０】
表面配線膜２０ｂは、配設位置を除き、表面配線膜２０ａと同様の膜である。流路形成体１０ａのＸ軸方向略中央部からＸ軸正方向端部までの領域に形成されている。表面配線膜２０ｂは、第２連通路１７の上端部である開口を包囲するように形成されている。表面配線膜２０ｂは、表面配線膜２０ａと所定の距離だけ隔ててられている。従って、表面配線膜２０ｂと表面配線膜２０ａは、セラミックシート１０ａ５の上面においては電気的に接続されていない。
【０７２１】
なお、後に説明する図７９に示した変形例のように、表面配線膜２０ａの上面であって第１連通路１６の周囲に、被移動流体Ｆ１との濡れ性が表面配線膜２０ａよりも良好である金属からなる電極２３ａを設けてもよい。同様に、表面配線膜２０ｂの上面であって第２連通路１７の周囲に、被移動流体Ｆ１との濡れ性が表面配線膜２０ｂよりも良好である金属からなる電極２３ｂを設けてもよい。この場合、表面配線膜２０ａ及び表面配線膜２０ｂは、被移動流体Ｆ１との濡れ性が良好である必要はない。
【０７２２】
被移動流体Ｆ１は、非圧縮性で導電性の流体である。本例では被移動流体Ｆ１は水銀であるが、ガリウム合金の如き液体金属であってもよい。通常の状態（第１の状態、初期状態）において、被移動流体Ｆ１は一つの塊となって主流路１３内のＸ軸方向略中央部に存在する。
【０７２３】
作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１に対して非溶性であり、実質的に非圧縮性で、絶縁性（非導電性）の流体である。本例では作動流体Ｆ２は、脱イオン水であるが、高浸透性溶剤フロリナート（３Ｍ社製）、パラフィン系電気絶縁油又はシリコンオイル等であってもよい。作動流体Ｆ２には、作動流体Ｆ２の主流路１３の壁面（即ち、流路形成体１０ａを構成するセラミックの表面）に対する濡れ性が被移動流体Ｆ１の主流路１３の壁面に対する濡れ性よりも良好である流体が選択される。
【０７２４】
次に、上記のように構成されたスイッチングデバイス１０の作動について図６７及び図６８を参照して説明する。図６７及び図６８は、便宜上、セラミックシート１０ａ２とセラミックシート１０ａ３の界面でスイッチングデバイス１０を切断した断面図である。図６７はスイッチングデバイス１０が第１の状態（「オン」状態）にあるとき、図６８はスイッチングデバイス１０が第２の状態（「オフ」状態）にあるときの様子を示している。
【０７２５】
スイッチングデバイス１０は、第１の状態において、第２圧電素子２２の電極に電圧を付与して第２圧電素子２２を駆動する。これにより、第２ポンプ室１２から作動流体Ｆ２が吐出される。従って、作動流体Ｆ２は第２副流路１５を介して主流路１３の両端から主流路１３内に流入する。この結果、被移動流体Ｆ１は主流路１３内の中央部において一つの塊となって存在する。このとき、図６７及び図６５に示したように、表面配線膜２０ａと表面配線膜２０ｂは、第１連通路１６、主流路１３及び第２連通路１７において一体的に連続している被移動流体Ｆ１により導通状態となる。なお、第１の状態において、第１圧電素子２１は駆動されていない。
【０７２６】
スイッチングデバイス１０は、次に、第１圧電素子２１を駆動することにより第１ポンプ室１１から作動流体Ｆ２を吐出する。従って、図６８に示したように、作動流体Ｆ２は主流路１３の中央部に位置する作動流体噴射口１４ａから主流路１３内に流入（吐出、噴射）される。
【０７２７】
この結果、被移動流体Ｆ１は主流路１３内の中央部において切断されて二つの塊となる。一つの塊は、主流路１３内をＸ軸負方向に移動する。ただし、このＸ軸負方向に移動した被移動流体Ｆ１と第１連通路１６内に収容されている被移動流体Ｆ１とは連続している。
【０７２８】
また、他の一つの塊は、主流路１３内をＸ軸正方向に移動する。ただし、このＸ軸正方向に移動した被移動流体Ｆ１と第２連通路１７内に収容されている被移動流体Ｆ１とは連続している。
【０７２９】
従って、分離した二つの被移動流体Ｆ１の塊の間には非導電性の作動流体Ｆ２が存在することになる。この結果、表面配線膜２０ａと表面配線膜２０ｂは、非導通状態となる。かかる状態が第２の状態である。なお、第２の状態において、第２圧電素子２２は駆動されていない。
【０７３０】
以上、説明したように、第１実施形態のスイッチングデバイス１０は、長手方向（Ｘ軸方向）を流線方向とする流路（主流路１３）を内部に備える流路形成体１０ａと、前記流路（主流路１３）に収容される導電性の被移動流体Ｆ１と、前記被移動流体Ｆ１を前記流路（主流路１３）内にて前記流線方向に沿って移動させるアクチュエータ（第１ポンプ及び第２ポンプ）と、少なくとも一対の電極（表面配線膜２０ａ，２０ｂ）とを備え、前記一対の電極（表面配線膜２０ａ，２０ｂ）は前記流路（主流路１３）内の被移動流体Ｆ１を介して導通状態（「オン」状態）となるとともに同被移動流体Ｆ１の移動（分離・切断）により非導通状態（「オフ」状態）へと切り換えられるスイッチングデバイスである。
【０７３１】
更に、前記流路形成体１０ａは、前記流路（主流路１３）に連通され且つ同流路（主流路１３）の流線方向（Ｘ軸方向）と第１の所定角度（９０°）をもって交差する方向（Ｚ軸方向）に延びる第１連通路１６を備えるとともに、同第１連通路１６に、前記流路（主流路１３）内の被移動流体Ｆ１に常に連続する状態を維持するように被移動流体Ｆ１を収容している。また、前記一対の電極のうちの一つ（表面配線膜２０ａ）は前記第１連通路１６に収容された前記被移動流体Ｆ１を介して前記流路（主流路１３）内の被移動流体Ｆ１と電気的に接続されるように配設されている。
【０７３２】
このように、第１連通路１６は第１の所定角度をもって流路（主流路１３）の流線方向に交差している。従って、流路（主流路１３）内の被移動流体Ｆ１が移動された場合であっても、第１連通路１６内の被移動流体Ｆ１は移動せず、更に、第１連通路１６内の被移動流体Ｆ１に生じる対流及び振動は相対的に弱い。従って、前記一対の電極のうちの一つ（表面配線膜２０ａ）は、被移動流体Ｆ１によって摩耗され難く、且つ、被移動流体Ｆ１中へ溶出し難い。また、第２連通路１７及び表面配線膜２０ｂについても同様である。この結果、接触抵抗が増大し難く、且つ、スイッチング速度が低下し難いスイッチングデバイス１０が提供される。
【０７３３】
一方、スイッチングデバイス１０は、長手方向（Ｘ軸方向）を流線方向とする流路（主流路１３）を内部に備える流路形成体１０ａと、前記流路（主流路１３）に収容される導電性の被移動流体Ｆ１と、前記被移動流体Ｆ１を前記流路（主流路１３）内にて前記流線方向に沿って移動させることにより、一つの塊の被移動流体Ｆ１を二つ以上の塊の被移動流体Ｆ１に分離するとともに、同分離した二つ以上の塊の被移動流体Ｆ１を同一つの塊の被移動流体Ｆ１へと復元するアクチュエータ（第１ポンプ及び第２ポンプ）と、一対の電極（表面配線膜２０ａ，２０ｂ）と、を備え、前記被移動流体Ｆ１の移動により前記一対の電極（表面配線膜２０ａ，２０ｂ）間の導通状態を切り換えるスイッチングデバイスである。
【０７３４】
更に、前記流路形成体１０ａは、前記流路（主流路１３）に連通され且つ同流路（主流路１３）の流線方向（Ｘ軸方向）と第１の所定角度をもって交差する方向（Ｚ軸方向）に延びる第１連通路１６を備えるとともに、同第１連通路１６に、前記被移動流体Ｆ１が前記一つの塊の被移動流体Ｆ１であるとき同一つの塊に連続し且つ前記被移動流体Ｆ１が前記二つ以上の塊に分離されたとき同二つ以上の塊の被移動流体Ｆ１のうちの一つに連続するように、前記被移動流体Ｆ１を収容している。
【０７３５】
また、前記流路形成体１０ａは、前記流路（主流路１３）に連通され且つ同流路（主流路１３）の流線方向（Ｘ軸方向）と第２の所定角度（第１の所定角度と同一であっても又は異なっていてもよく、ここでは共に９０°である。）をもって交差する方向（Ｚ軸方向）に延びる第２連通路１７を備えるとともに、同第２連通路１７に、前記被移動流体Ｆ１が前記一つの塊の被移動流体Ｆ１であるとき同一つの塊に連続し且つ前記被移動流体Ｆ１が前記二つ以上の塊に分離されたとき同二つ以上の塊の被移動流体Ｆ１のうちの他の一つに連続するように、前記被移動流体Ｆ１を収容している。
【０７３６】
加えて、前記一対の電極のうちの一つ（表面配線膜２０ａ）は前記第１連通路１６に収容された前記被移動流体Ｆ１を介して前記流路（主流路１３）内の被移動流体Ｆ１と電気的に接続されるように配設され、同一対の電極のうちの他の一つ（表面配線膜２０ｂ）は前記第２連通路１７に収容された前記被移動流体Ｆ１を介して前記流路（主流路１３）内の被移動流体Ｆ１と電気的に接続されるように配設されている。
【０７３７】
このように、第１連通路１６は第１の所定角度（０°でない角度であって、例えば、９０°）をもって流路（主流路１３）の流線方向に交差し、第２連通路１７は第２の所定角度をもって流路（主流路１３）の流線方向に交差している。従って、流路（主流路１３）内の被移動流体Ｆ１が移動された場合であっても、第１連通路１６内及び第２連通路１７内の被移動流体Ｆ１は移動せず、更に、これらの被移動流体Ｆ１に生じる対流及び振動は相対的に弱い。従って、一対の電極（表面配線膜２０ａ，２０ｂ）は、被移動流体Ｆ１によって摩耗され難く、且つ、被移動流体Ｆ１中へ溶出し難い。この結果、接触抵抗が増大し難く、且つ、スイッチング速度が低下し難いスイッチングデバイス１０が提供される。
【０７３８】
他方、スイッチングデバイス１０において、前記流路形成体１０ａは、一端が前記流路（主流路１３）に連通され他端が同流路（主流路１３）を構成する壁とは異なる第１部分（流路形成体１０ａの上面でＸ軸方向略中央部よりもＸ軸負方向側の位置）まで延びる第１連通路１６を備えるとともに、同第１連通路１６に、前記被移動流体Ｆ１が前記一つの塊の被移動流体Ｆ１であるとき同一つの塊に連続し且つ前記被移動流体Ｆ１が前記二つ以上の塊に分離されたとき同二つ以上の塊の被移動流体のうちの一つに連続するように、前記被移動流体Ｆ１を収容している。
【０７３９】
更に、前記流路形成体１０ａは、一端が前記流路（主流路１３）に連通され他端が同流路（主流路１３）を構成する壁とは異なる第２部分（流路形成体１０ａの上面でＸ軸方向略中央部よりもＸ軸正方向側の位置）まで延びる第２連通路１７を備えるとともに、同第２連通路１７に、前記被移動流体Ｆ１が前記一つの塊の被移動流体Ｆ１であるとき同一つの塊に連続し且つ前記被移動流体Ｆ１が前記二つ以上の塊に分離されたとき同二つ以上の塊の被移動流体Ｆ１のうちの他の一つに連続するように、前記被移動流体Ｆ１を収容している。
【０７４０】
加えて、前記一対の電極のうちの一つ（表面配線膜２０ａ）は前記第１部分にて平面状に形成されるとともに前記第１連通路１６に収容された前記被移動流体Ｆ１を介して前記流路（主流路１３）内の被移動流体Ｆ１と電気的に接続されるように配設されている。また、一対の電極のうちの他の一つ（表面配線膜２０ｂ）は前記第２部分にて平面状に形成されるとともに前記第２連通路１７に収容された前記被移動流体Ｆ１を介して前記流路（主流路１３）内の被移動流体Ｆ１と電気的に接続されるように配設されている。
【０７４１】
これによれば、第１連通路１６は、その一端が前記流路（主流路１３）に連通され他端が同流路（主流路１３）を構成する壁とは異なる第１部分まで延びている。同様に、第２連通路１７は、その一端が前記流路（主流路１３）に連通され他端が同流路（主流路１３）を構成する壁とは異なる第２部分まで延びている。更に、前記一対の電極のうちの一つ（表面配線膜２０ａ）は前記第１部分にて平面状に形成され、同一対の電極のうちの他の一つ（表面配線膜２０ｂ）は前記第２部分にて平面状に形成されている。
【０７４２】
即ち、第１部分及び第２部分は巾が狭い主流路１３以外の部分に存在し、その第１部分及び第２部分に電極（表面配線膜２０ａ，２０ｂ）が形成されるから、電極を主流路１３内に配置する場合に比べ、電極面積を大きく確保することができる。これにより、被移動流体Ｆ１と電極との間の接触抵抗を小さくすることができ、高性能のスイッチングデバイス１０を提供することができる。なお、前記第１部分及び前記第２部分の少なくとも一方は、前記流路形成体１０ａの内部に位置していてもよい。
【０７４３】
次に、スイッチングデバイス１０の製造方法について説明する。
（１）図６９に示したように、セラミックグリーンシート１０ｂ１を準備する。セラミックグリーンシート１０ｂ１は、後に焼成されてセラミックシート１０ａ１となるシートである。
（２）図７０に示したように、セラミックグリーンシート１０ｂ２を準備する。セラミックグリーンシート１０ｂ２は、後に焼成されてセラミックシート１０ａ２となるシートである。次いで、セラミックグリーンシート１０ｂ２に、打ち抜き加工やレーザー加工等の加工法を用いて図示したような貫通部分１３ｂ，１４ｂ，１５ｂを形成する。貫通孔１３ｂは、前述した主流路１３となる部分である。貫通孔１４ｂは後に第１副流路１４となる部分である。貫通孔１５ｂは後に第２副流路１５となる部分である。
（３）図７１に示したように、セラミックグリーンシート１０ｂ３を準備する。セラミックグリーンシート１０ｂ３は、後に焼成されてセラミックシート１０ａ３となるシートである。次いで、セラミックグリーンシート１０ｂ３に、打ち抜き加工やレーザー加工等の加工法を用いて図示したような貫通孔１４ｃ，１５ｃ，１６ａ，１７ａを形成する。貫通孔１４ｃは、前述した第１副流路１４のＺ軸方向に延びる貫通孔となる部分である。貫通孔１５ｃは、前述した第２副流路１５のＺ軸方向に延びる貫通孔となる部分である。貫通孔１６ａ及び貫通孔１７ａは、前述した第１連通路１６の一部及び第２連通路１７の一部をそれぞれ構成する部分である。
（４）図７２に示したように、セラミックグリーンシート１０ｂ４を準備する。セラミックグリーンシート１０ｂ４は、後に焼成されてセラミックシート１０ａ４となるシートである。次いで、セラミックグリーンシート１０ｂ４に、打ち抜き加工やレーザー加工等の加工法を用いて図示したような貫通穴１１ａ，１２ａ及び貫通孔１６ｂ，１７ｂを形成する。貫通穴１１ａは、前述した第１ポンプ室１１となる部分である。貫通穴１２ａは、前述した第２ポンプ室１２となる部分である。貫通孔１６ｂ及び貫通孔１７ｂは、前述した第１連通路１６の一部及び第２連通路１７の一部をそれぞれ構成する部分である。
（５）図７３に示したように、セラミックグリーンシート１０ｂ５を準備する。セラミックグリーンシート１０ｂ５は、後に焼成されてセラミックシート１０ａ５となるシートである。次いで、セラミックグリーンシート１０ｂ５に、打ち抜き加工やレーザー加工等の加工法を用いて図示したような貫通孔１６ｃ，１７ｃを形成する。貫通孔１６ｃ及び貫通孔１７ｃは、前述した第１連通路１６の一部及び第２連通路１７の一部をそれぞれ構成する部分である。
（６）次に、上記セラミックグリーンシート１０ｂ１〜１０ｂ５を、セラミックグリーンシート１０ｂ１，１０ｂ２，１０ｂ３，１０ｂ４，１０ｂ５の順に積層して成形体を作成し、その成形体を焼成する。更に、図７４に示したように、セラミックグリーンシート１０ｂ５の上面に、表面配線膜２０ａ，２０ｂ及び圧電素子２１，２２を形成する。そして、第１連通路１６及び第２連通路１７を利用して被移動流体Ｆ１及び作動流体Ｆ２を主流路１３、第１副流路１４及び第２副流路１５に充填・注入する。なお、作動流体Ｆ２を別途設けておいた注入用の穴から第１副流路１４及び第２副流路１５に充填・注入するようにしてもよい。具体的には、被移動流体Ｆ１を、水銀ポロシメータの圧入原理を用いて第１連通路１６及び第２連通路１７から注入し、その後、別途設けておいた作動流体注入用の穴から流路（主流路１３、第１副流路１４及び第２副流路１５）内を真空脱気し、次いで、作動流体Ｆ２を注入すればよい。最後に、デバイスの上部を樹脂等の封止剤で被覆する。以上により、スイッチングデバイス１０が完成する。
【０７４４】
このように、上記製造方法は、前記流路形成体１０ａに流路（主流路１３）及び連通路（第１連通路１６，第２連通路１７）を形成するとともに、同流路形成体１０ａの外面であって前記連通路（第１連通路１６，第２連通路１７）の開口の周囲に前記電極（表面配線膜２０ａ，２０ｂ）を形成する工程と、前記被移動流体Ｆ１が前記電極（表面配線膜２０ａ，２０ｂ）から前記流路（主流路１３）内にまで存在するように、前記連通路（第１連通路１６，第２連通路１７）の開口から前記被移動流体Ｆ１を前記流路（主流路１３）及び前記連通路（第１連通路１６，第２連通路１７）に注入する工程と、を含んでいる。
【０７４５】
従って、流路（主流路１３）内に被移動流体Ｆ１を注入するための余分な孔を設ける工程を省くことができる。また、連通路（第１連通路１６，第２連通路１７）は被移動流体Ｆ１で満たされるとともに、被移動流体Ｆ１が連通路の開口部に設けられた電極（この場合は、表面配線膜２０ａ，２０ｂ）に十分に濡れた状態で保持されるので、同連通路（第１連通路１６，第２連通路１７）の気密性を維持するために樹脂等を注入する工程も不要となる。
（第２実施形態）
次に、第６の発明の第２実施形態に係るスイッチングデバイス３０について、図７５乃至図７７を参照して説明する。
【０７４６】
図７５は、スイッチングデバイス３０の平面図である。図７６は、図７５の３−３線に沿った平面にてスイッチングデバイス３０を切断した断面図である。図７７は、図７５の４−４線に沿った平面にてスイッチングデバイス３０を切断した断面図である。スイッチングデバイス３０は、流路形成体（基体）３０ａ、表面配線膜４０ａ，４０ｂ、第１ポンプ５１及び第２ポンプ５２を備えている。なお、図示を省略したが、流路形成体３０ａの上面は樹脂等の封止剤により覆われている。
【０７４７】
流路形成体３０ａは、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状を有している。流路形成体３０ａは、主流路３３、第１副流路３４、第２副流路３５、第１連通路３６及び第２連通路３７を、内部に備えている。
【０７４８】
流路形成体３０ａは、図７６及び図７７に示したように、平板のバルク体３０ａ１と、溝及び貫通穴を形成した平板のバルク体３０ａ２とを接合して一体化することにより形成されている。バルク体３０ａは、セラミックシート、ガラス板、Ｓｉウエハ、又はアクリルなどのプラスチックなどから形成される。また、セラミックシート３０ａ１，３０ａ２となる二枚のセラミックグリーンシートをＺ軸方向に積層し、これらを焼成一体化することにより流路形成体３０ａを得てもよい。
【０７４９】
主流路３３は、セラミックシート３０ａ２の下面側に形成された溝と、セラミックシート３０ａ１の上面とにより画定される直線状の空間である。主流路３３は、主流路１３と同様に、流路形成体３０ａのＸ軸方向略中央部であってＹ軸方向略中央部に位置している。主流路３３は、Ｘ軸に沿う長手方向を有し、Ｘ軸方向を流線方向としている。主流路３３の流線に直交する平面で主流路３３を切断した断面は略長方形状（或いは、半円形等でもよい。）を有している。主流路３３のＸ軸方向中央部付近には被移動流体Ｆ１が収容され、残りの部分には作動流体Ｆ２が収容されている。
【０７５０】
第１副流路３４は、セラミックシート３０ａ２の下面側に形成された溝とセラミックシート３０ａ１の上面とにより画定される空間、及び、セラミックシート３０ａ２の上面側に形成された貫通孔により形成される空間である。第１副流路３４は、第１副流路１４と同様に、流路形成体３０ａのＸ軸方向略中央部に位置し、Ｙ軸に沿う長手方向を有している。第１副流路３４のＹ軸正方向の端部は主流路３３のＸ軸方向中央部に連通され、主流路３３への作動流体噴射口３４−１を形成している。作動流体噴射口３４−１は略長方形状を有している。第１副流路３４のＹ軸負方向の端部は前記セラミックシート３０ａ２の上面側に形成された貫通孔と連通し、この貫通孔を介して第１ポンプ５１の第１ポンプ室５１ｃに連通している。第１副流路３４には作動流体Ｆ２が収容されている。
【０７５１】
第２副流路３５は、セラミックシート３０ａ２の下面側に形成された溝とセラミックシート３０ａ１の上面とにより画定される空間、及び、セラミックシート３０ａ２の上面側に形成された貫通孔により構成される空間である。第２副流路３５は、主流路３３のＸ軸方向両端部にそれぞれ接続されてＹ軸正方向に延びる部分、そのＹ軸正方向に延びた部分の端部同士を連結するＸ軸方向に延びる部分及びそのＸ軸方向に延びた部分の中央部からＹ軸正方向に延びる部分を有している。前記Ｙ軸正方向に延びた部分の端部は前記セラミックシート３０ａ２の上面側に形成された貫通孔と連通し、この貫通孔を介して第２ポンプ５２の第２ポンプ室５２ｃに連通している。第２副流路３５には作動流体Ｆ２が収容されている。
【０７５２】
第１連通路３６は、セラミックシート３０ａ２に形成された貫通孔により構成される円筒状空間である。第２連通路３６の下端は、主流路１３のＸ軸方向中央部（作動流体噴射口３４−１）とＸ軸負方向端部（第２副流路３５が接続された部分）との間の位置にて主流路３３に接続されている。第１連通路３６はＺ軸に沿って延びている。換言すると、第１連通路３６は、主流路３３の流線方向（Ｘ軸方向）と第１の所定角度（ここでは９０°）をもって交差する方向（Ｚ軸方向）に延びている。第１連通路３６には、被移動流体Ｆ１が収容されている。後述するように、第１連通路３６に収容された被移動流体Ｆ１は主流路３３内に収容された被移動流体Ｆ１と常に連続している。
【０７５３】
第２連通路３７は、セラミックシート３０ａ２に形成された貫通孔により構成される円筒状空間である。第２連通路３７の下端は、主流路３３のＸ軸方向中央部（作動流体噴射口３４−１）とＸ軸正方向端部（第２副流路３５が接続された部分）との間の位置にて主流路３３に接続されている。第２連通路３７はＺ軸に沿って延びている。換言すると、第２連通路３７は、主流路３３の流線方向（Ｘ軸方向）と第２の所定角度（ここでは第１の所定角度と同じ９０°）をもって交差する方向（Ｚ軸方向）に延びている。第２連通路３７には、被移動流体Ｆ１が収容されている。後述するように、第２連通路３７に収容された被移動流体Ｆ１は主流路３３内に収容された被移動流体Ｆ１と常に連続している。
【０７５４】
表面配線膜４０ａは、表面配線膜２０ａと同様な金属材料から形成されている。表面配線膜４０ａは、電極及びスイッチ配線として機能する。表面配線膜４０ａは流路形成体３０ａの上面（即ち、セラミックシート３０ａ２の上面）に形成されている。表面配線膜４０ａは、平面視で長方形状を有している。表面配線膜４０ａは、流路形成体３０ａのＸ軸方向略中央部からＸ軸負方向端部までの領域に形成されている。表面配線膜４０ａは、第１連通路３６の上端部である開口を包囲するように形成されている。
【０７５５】
表面配線膜４０ｂは、配設位置を除き、表面配線膜４０ａと同様の膜である。表面配線膜４０ｂは、流路形成体３０ａのＸ軸方向略中央部からＸ軸正方向端部までの領域に形成されている。表面配線膜４０ｂは、第２連通路３７の上端部である開口を包囲するように形成されている。表面配線膜４０ｂは、表面配線膜４０ａと所定の距離だけ隔ててられている。従って、表面配線膜４０ｂと表面配線膜４０ａは、セラミックシート３０ａ２の上面においては電気的に接続されていない。
【０７５６】
第１ポンプ５１は、第１ポンプ室形成部５１ａと、圧電素子５１ｂとからなっている。第１ポンプ５１は、主流路３３内の被移動流体Ｆ１を移動するアクチュエータとして機能する。第１ポンプ室形成部５１ａは、上面が閉じられ下面が開放された第１ポンプ室５１ｃを形成している。第１ポンプ形成部５１ａの上壁はセラミックダイヤフラムである。第１ポンプ５１は、流路形成体３０ａのＸ軸方向略中央部でＹ軸負方向側の部分に位置している。第１ポンプ５１は、第１ポンプ室形成部５１ａの下面が流路形成体３０ａの上面（セラミックシート３０ａ２の上面）に接着剤により固定されている。第１ポンプ室５２ｃには作動流体Ｆ２が収容されている。
【０７５７】
圧電素子５１ｂは、第１ポンプ形成部５１ａの上面に固定されている。圧電素子５１ｂは、圧電素子２１と同様の構成を備えている。従って、圧電素子５１ｂは、図示しない一対の電極間に駆動電圧が印加されたとき第１ポンプ室形成部５１ａの上面を変形させる。これにより、第１ポンプ室５１ｃの容積が増減され、第１ポンプ室５１ｃ内部の流体が加減圧されるようになっている。
【０７５８】
第２ポンプ５２は、第１ポンプ室形成部５２ａと、圧電素子５２ｂとからなり、第１ポンプ５１と同一の構成を備えている。第２ポンプ５２も、主流路３３内の被移動流体Ｆ１を移動するアクチュエータとして機能する。第２ポンプ５２は、流路形成体３０ａのＸ軸方向略中央部でＹ軸正方向側の部分に位置している。第２ポンプ５２は、第２ポンプ室形成部５２ａの下面が流路形成体３０ａの上面（セラミックシート３０ａ２の上面）に接着剤により固定されている。第２ポンプ室５２ｃには作動流体Ｆ２が収容されている。圧電素子５２ｂは、図示しない一対の電極間に駆動電圧が印加されたとき第２ポンプ室形成部５２ａの上面を変形させる。これにより、第２ポンプ室５２ｃの容積が増減され、第２ポンプ室５２ｃ内部の流体が加減圧されるようになっている。
【０７５９】
このように構成されたスイッチングデバイス３０は、スイッチングデバイス１０と同様の作動する。即ち、スイッチングデバイス３０は、第１の状態において、第２ポンプ５２を駆動する。これにより、第２ポンプ室５２ｃから作動流体Ｆ２が吐出される。従って、作動流体Ｆ２は、第２副流路３５を介して主流路３３の両端から主流路３３内に流入する。この結果、被移動流体Ｆ１は主流路３３内の中央部において一つの塊となって存在する。このとき、表面配線膜４０ａと表面配線膜４０ｂは、第１連通路３６、主流路３３及び第２連通路３７において一体的に連続している被移動流体Ｆ１により導通状態となる。なお、第１の状態において、第１ポンプ５１は駆動されていない。
【０７６０】
スイッチングデバイス３０は、次に、第１ポンプ５１を駆動することにより、第１ポンプ室５１ｃから作動流体Ｆ２を吐出する。従って、作動流体Ｆ２は主流路３３の中央部に位置する作動流体噴射口３４−１から主流路３３内に流入（吐出、噴射）される。この結果、被移動流体Ｆ１は主流路３３内の中央部において切断されて二つの塊となり、主流路３３内を流線方向に移動する。
【０７６１】
分離した二つの塊は、主流路３３内のＸ軸負方向端部近傍及びＸ軸正方向端部近傍にて一つの塊となる。このＸ軸負方向に移動した被移動流体Ｆ１と第１連通路３６内に収容されている被移動流体Ｆ１とは連続している。また、Ｘ軸正方向に移動した被移動流体Ｆ１と第２連通路３７内に収容されている被移動流体Ｆ１とは連続している。このとき、作動流体Ｆ２は、主流路１３の中央部に流れ込む。
【０７６２】
従って、分離した二つの被移動流体Ｆ１の塊の間には非導電性の作動流体Ｆ２が存在することになる。この結果、表面配線膜４０ａと表面配線膜４０ｂは、非導通状態となる。かかる状態が第２の状態である。なお、第２の状態において、第２ポンプ５２は駆動されていない。
【０７６３】
以上、説明したように、スイッチングデバイス３０は、スイッチングデバイス１０と同様の構成を備え、スイッチングデバイス１０と同様に作動する。従って、スイッチングデバイス３０は、スイッチングデバイス１０が備える利点を有している。
【０７６４】
次に、スイッチングデバイス３０の製造方法について図７８を参照しながら説明する。
（１）図７８の（Ａ）に示したように、セラミックグリーンシートを準備し、これを焼成してセラミックシート３０ａ１を得る。
（２）セラミックグリーンシートを準備し、これを焼成してセラミックシート３０ａ２となる板体を得る。そして、図７８の（Ｂ）及び図７８の（Ｃ）に示したように、レーザー加工、ブラスト、切削等の適当な加工法を用いて図示したような溝及び貫通孔を形成する。溝３３ａは、前述した主流路３３となる部分である。溝３４ａ及び貫通孔３４ａ，３４ｂは後に第１副流路３４となる部分である。溝３５ａ及び貫通孔３５ａ，３５ｂは後に第２副流路３５となる部分である。なお、図７８の（Ｂ）及び（Ｃ）は、セラミックシート３０ａ２を裏面及び表面からそれぞれ見た図である。
（３）次に、セラミックシート３０ａ１及びセラミックシート３０ａ２を積層し、接着等により一体化して成形体ＳＫを得る。
（４）次に、図７８の（Ｄ）に示したように、成形体ＳＫの表面に、表面配線膜４０ａ，４０ｂを形成するとともに、別途製造しておいた第１ポンプ５１及び第２ポンプ５２を接着剤によって固定する。
（５）次に、第１連通路３６及び第２連通路３７を利用して被移動流体Ｆ１及び作動流体Ｆ２を主流路３３、第１副流路３４及び第２副流路３５に充填・注入する。最後に、デバイスの上部を樹脂等の封止剤で被覆する。以上により、スイッチングデバイス３０が完成する。
【０７６５】
この製造方法も、第１実施形態のスイッチングデバイス１０の製造方法と同様、流路（主流路３３）内に被移動流体Ｆ１を注入するための余分な孔を設ける工程を省くことができる。また、連通路（第１連通路３６，第２連通路３７）は被移動流体Ｆ１で満たされるとともに、被移動流体Ｆ１が連通路の開口部に設けられた電極（この場合は、表面配線膜４０ａ，４０ｂ）に十分に濡れた状態で保持されるので、同連通路（第１連通路３６，第２連通路３７）の気密性を維持するために樹脂等を注入する工程も不要となる。
【０７６６】
以上、説明したように、第６の発明によるスイッチングデバイスの各実施形態は、接触抵抗の増大やスイッチング速度の低下を招くことのない、高い信頼性及び耐久性を備えたスイッチングデバイスとなっている。また、第６の発明によるスイッチングデバイスの各実施形態は、簡単な方法により製造することができ、安価に製造することができる。
【０７６７】
なお、第６の発明は上記実施形態に限定されることはなく、第６の発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、図７９に示したように、表面配線膜２０ａの上面であって第１連通路１６の周囲に、被移動流体Ｆ１との濡れ性が表面配線膜２０ａよりも良好である金属からなる電極２３ａを設けてもよい。同様に、表面配線膜２０ｂの上面であって第２連通路１７の周囲に、被移動流体Ｆ１との濡れ性が表面配線膜２０ｂよりも良好である金属からなる電極２３ｂを設けてもよい。
【０７６８】
更に、図７９に示したように、主流路１３の壁面に電極２４ａ，２４ｂを設けてもよい。この場合、被移動流体Ｆ１の電極２４ａ，２４ｂに対する濡れ性が、被移動流体Ｆ１の主流路１３の壁面に対する濡れ性よりも良好であるように、電極２４ａ，２４ｂの材質を選択することが望ましい。
【０７６９】
さらに、本願において、流路内の導電性被移動流体を移動することによりスイッチングを行うスイッチングデバイスに関する第７の発明が提供される。。
【０７７０】
従来より知られるスイッチングデバイスの一つは、導電性の被移動流体と気体とが充填される細長のチャネル（流路）、気体加熱手段を含み前記気体が充填されるチャンバ及びチャンバとチャネルとを連結し前記気体が充填されるサブチャネル（連通路）を有し、前記加熱手段で前記気体を加熱して前記気体を膨張させることにより前記被移動流体を前記チャネル内で移動させ、これにより前記被移動流体を含む電気パスを開閉するようになっている（例えば、特開２００２−２６０４９９号公報（第１頁−６頁、図８５、図８７、図８８及び図８９）を参照。）。
【０７７１】
このスイッチングデバイスは、アクチュエータとして加熱手段を備える。一方、熱発生量が小さい圧電膜を駆動源とするポンプをアクチュエータとして使用するスイッチングデバイスも考えられる。しかし、熱の発生量の多少はあれども、いずれのデバイスも熱の発生源を備えている。
【０７７２】
一方、係るスイッチングデバイスにおいては、抵抗を不可避的に有する導電性の被移動流体（例えば、水銀）に電気信号が流れる。従って、被移動流体の温度はジュール熱により上昇する。従って、係るスイッチングデバイスでは、スイッチング中におけるデバイス内部温度の上昇は避けられない。
【０７７３】
他方、電極材料と被移動流体の材料の組み合わせにもよるが、電極と被移動流体とが化学反応する場合もある。更に、流路内に存在する微量酸素により酸化する電極も存在する。このような化学反応は、デバイス内部温度が上昇すると活発化する。このため、デバイス内部温度の上昇に伴って電極が化学反応により劣化し易くなり、その結果、信号経路の抵抗が上昇してしまうという問題がある。
【０７７４】
加えて、デバイス内部温度が上昇すると、電極材料が被移動流体内に溶解（溶出）したり、被移動流体自体が流路内の微量酸素と反応し易くなる。これにより、被移動流体の粘性が上昇する場合がある。このような粘性の上昇は被移動流体を流路内で高速に移動させ難くする要因となる。また、被移動流体の反応が進むと、被移動流体の流路壁面に対する濡れ性が良好となってしまう場合がある。このような被移動流体の濡れ性の変化は被移動流体と流路壁面との付着力を増大させるので、やはり被移動流体を流路内で高速に移動させ難くする要因となる。
（発明の概要）
第７の発明は、上記課題に対処するためになされたものであって、その目的の一つは、スイッチングデバイス内部の温度上昇を抑制することにより上述した問題を回避し、高速スイッチング動作が可能で且つ性能劣化の小さいスイッチングデバイスを提供することにある。
【０７７５】
第７の発明のスイッチングデバイスは、流路に収容された導電性の被移動流体と、少なくとも一対の電極と、前記被移動流体を前記流路内で移動させることにより前記一対の電極間の導通状態を切り換えるアクチュエータと、を備えたスイッチングデバイスに関する。
【０７７６】
更に、第７の発明のスイッチングデバイスは、前記流路を形成するための空間を内部に有する基体を備える。また、前記一対の電極のうちの少なくとも一つの電極は少なくとも一つの端面が開放された金属からなる筒体であって同開放された端面を含む部分が前記基体の流路を形成するための空間の一部に配置された筒状電極である。そして、このスイッチングデバイスの前記流路は、前記筒状電極の内部と、前記基体の流路を形成するための空間のうち同筒状電極が配置されていない部分と、により構成される。
【０７７７】
これによれば、筒状電極が流路の一部を構成することになる。従って、筒状電極の内部を導電性の被移動流体（一般には、液体金属）が移動するから、被移動流体の界面と固体である筒状電極との熱交換率が上昇する。即ち、被移動流体を介して基体内部の熱が効率良く筒状電極に伝達される。この結果、被移動流体が局所的に高温部を有することになっても、その高温部の熱は被移動流体の移動に伴って低温の筒状電極に効果的に伝達・拡散される。更に、被移動流体内において対流が発生し、これによっても筒状電極に効果的に熱が伝達される。従って、この筒状電極の他の端面を含む部分を基体の外部にまで延在させたり、或いは、筒状電極の他の端面を含む部分を基体内に配置するとともに同他の端面を含む部分に接続され同基体の外部まで伸びる熱伝導体（例えば、ヒートシンクなど）を備えることにより、基体の内部（デバイス内）で発生した熱を基体の外部に容易に取り出すことができる。この結果、基体内部の温度上昇が抑制されるので、電極の劣化や被移動流体の特性変化が発生し難くなるから、低抵抗であって高速スイッチング動作が長期に渡り安定的に達成可能なスイッチングデバイスが提供される。
【０７７８】
この場合、前記一対の電極は、双方とも前記筒状電極であることが好適である。これによれば、より多量の熱を基体外部に伝達することができる。
【０７７９】
前記一対の電極の双方ともが前記筒状電極である場合、前記基体は、前記流路を形成するための空間として直線状の貫通空間を備え、前記一対の電極は、前記開放された各端面が互いに対向するように前記貫通空間に配置されていることが好適である。基体に対して直線状の貫通空間を形成することは容易であるから、上記構成によって簡単な構造で且つ製造しやすいスイッチングデバイスが提供される。この場合、前記筒状電極の他の端面を含む部分を基体の外部にまで延在させてもよい。
【０７８０】
また、前記一対の電極の双方ともが前記筒状電極である場合、前記基体は、前記流路を形成するための空間として、共に直線状の空間であって互いに１８０°以外の所定角度をもって同基体内において交差するとともに、それぞれが同交差した部分から同基体の外面に到る空間を備え、前記一対の電極は、それぞれの前記開放された端面が前記交差する部分に向くように前記基体に配置されてなることが好適である。この場合、前記所定角度が略９０°であることが望ましい。また、前記筒状電極の他の端面を含む部分を基体の外部にまで延在させてもよい。
【０７８１】
これによれば、例えば、基体に対してＴ字形状の貫通路を形成し、３方から筒状電極を挿入・配置したスイッチングデバイスや、基体に対してＶ字形状の貫通路を形成し、それらの貫通路に筒状電極を挿入・配置したスイッチングデバイスを得ることができる。
【０７８２】
上記何れかのスイッチングデバイスにあっては、前記アクチュエータが、前記基体の流路を形成するための空間のうち前記筒状電極が配置されていない部分に作動流体を吐出し、同部分に存在する被移動流体を切断するように構成されることができる。
【０７８３】
また、前記一対の電極の双方が筒状電極である場合、前記基体は、前記流路を形成するための空間として、直線状の第１空間と、互いに平行に延びて同第１空間に連通する少なくとも一対の第２空間及び第３空間とを備え、前記一対の電極は、前記開放された各端面が前記第１空間に連通するように前記第２空間及び前記第３空間にそれぞれ配置され、前記アクチュエータは、前記被移動流体を前記基体の直線状の空間の流線方向に移動するように構成されることも好適である。
【０７８４】
これによれば、例えば、被移動流体が基体の直線状流路を往復運動するように同被移動流体の端部に向けて作動流体を吐出するアクチュエータを利用することができる。
【０７８５】
上記何れかのスイッチングデバイスのアクチュエータは、圧電／電歪膜及び同圧電／電歪膜の作動により容積が変更されるとともに作動流体を収容するポンプ室を備え、同圧電／電歪膜の作動により同ポンプ室内に収容された作動流体を前記流路内の被移動流体に向けて吐出するように構成されることが好適である。
【０７８６】
加熱手段による気体の膨張や加熱手段による液体気化に伴う体積膨張等を利用して被移動流体を移動するアクチュエータに比べ、圧電／電歪膜を用いたポンプは応答動作が極めて速いから、より高速なスイッチング動作を行うことができる。また、圧電／電歪膜は、加熱手段よりも発熱量が一般に小さいから、電極や被移動流体の変化を一層抑制することができる。
【０７８７】
また、上記何れかのスイッチングデバイスのアクチュエータは、加熱手段と液体とを収容するチャンバーとを備え、同加熱手段により同チャンバー内の液体を加熱して気化させ、同気化に伴う体積膨張を利用して前記流路内の被移動流体を移動するように構成されてもよい。
【０７８８】
更に、前記アクチュエータは、加熱手段と気体とを収容するチャンバーとを備え、同加熱手段により同チャンバー内の気体を加熱し、同加熱に伴う気体の体積膨張を利用して前記流路内の被移動流体を移動するように構成されてもよい。
【０７８９】
以下、第７の発明によるスイッチングデバイスの各実施形態について図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図８４は第７の発明の第１実施形態に係るスイッチングデバイス１０の平面図である。図８５は、図８４の１−１線に沿った平面にて第１状態にあるスイッチングデバイス１０を切断した断面図である。図８６は、図８４の１−１線に沿った平面にて第２状態にあるスイッチングデバイス１０を切断した断面図である。
【０７９０】
スイッチングデバイス１０は、基体１１、一対の電極１２ａ，１２ｂ及びポンプ１３を備えている。
【０７９１】
基体（基板）１１は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状を有している。基体１１は、複数の石英基板を熱融着することで形成される。基体１１は、セラミックスの薄板体（以下、「セラミックシート」と云う。）となるセラミックグリーンシートをＺ軸方向に積層し、これらを焼成・一体化することにより形成されてもよい。また、基体１１は、プラスチックにより形成することもできる。更に、基体１１は、マイクロマシンプロセスを利用して作製することもできる。
【０７９２】
基体１１は、基体１１のＹ軸方向略中央部で且つＺ軸方向略中央部において、Ｘ軸方向に沿って直線状に延びる貫通空間１１ａを備えている。貫通空間１１ａは、中空の円筒形であって、基体１１を貫通している。従って、貫通空間１１ａをＸ軸方向（貫通空間１１ａの軸線方向）に直交する平面で切断した断面は円形である。貫通空間１１ａは、流路を形成するための空間である。
【０７９３】
このような断面が円形の貫通空間１１ａは、二枚の板体（基体１１を構成する部材）のそれぞれの表面に断面が半円状である溝をマシニング或いはエッチング等により形成し、各溝が互いに対向するように二枚の板体を張り合わせて形成することができる。また、加工は容易ではないが、ドリルにより基体１１に断面が円形の孔を形成することもできる。
【０７９４】
これに対し、貫通空間１１ａの断面を略四角形或いは略三角形としてもよい。これらの断面形状を有する貫通空間１１ａは、サンドブラスト、マシニング、レーザー加工、ウェットエッチング、及びドライエッチング等のうちの適切な方法により製造することができる。この場合、四角形又は三角形の角部は円弧形状となる。以上に述べた貫通空間の形状及び製造方法は、以下に述べられる他の貫通空間（流路を形成するための空間）についても同様に適用される。
【０７９５】
更に、貫通空間１１ａの断面を略楕円形又は略長円形としてもよい。断面が略楕円形又は略長円形の貫通空間１１ａは、上述した断面が円形の貫通空間１１ａ及び断面が略四角形の貫通空間１１ａを作製するのと同様な方法を用いて形成することができる。
【０７９６】
更に、基体１１は、基体１１のＸ軸方向略中央部で且つＹ軸方向略中央部に、連通路（作動流体供給通路）１１ｂを備えている。連通路１１ｂは、中空の円柱状であってＺ軸方向に延びている。従って、連通路１１ｂの流線方向はＺ軸に平行であり、連通路１１ｂの断面形状は円形である。連通路１１ｂの一端は、貫通空間１１ａに連通していて、貫通空間１１ａに吐出口１１ｃを形成している。連通路１１ｂの他端は、Ｘ−Ｙ平面に沿った基体１１の上面に到達している。
【０７９７】
このように、基体１１のＸ−Ｙ平面に対して垂直方向に延びる断面が円形の孔（基体が幾つかの板体を積層したものである場合において、その板体の平面に垂直な方向に軸線を有する孔）は、マシニング、レーザー加工、及び超音波加工などの加工法を用いて容易に形成することができる。
【０７９８】
電極１２ａは、一の端面（一端）が開放され、且つ、他の端面（他端）が閉止された中空の筒体である。以下、このような形状の電極を「筒状電極」とも称呼する。電極１２ａは、導電性の金属により形成されている。この例において、電極１２ａは白金からなる。電極１２ａの材質として、銅やニッケルなどを用いることもできる。電極１２ａの外側の直径（外径、外形）は、貫通空間１１ａの直径（内径、内形）と一致している。
【０７９９】
電極１２ａの前記開放された一端を含む部分は、貫通空間１１ａに挿入されるように配置されている。電極１２ａの前記開放された一端は、貫通空間１１ａと連通路１１ｂの接続箇所（即ち、吐出口１１ｃが形成されている箇所）よりもＸ軸負方向側に位置している。電極１２ａの前記閉止された他端は、基体１１のＸ軸負方向外部に位置している。電極１２ａは、基体１１の外部において図示しない電気回路に電気的に接続されている。
【０８００】
電極１２ｂは、電極１２ａと同一の構成を有している。電極１２ｂは白金からなる。電極１２ｂの開放された一端を含む部分は、貫通空間１１ａに挿入されるように配置されている。電極１２ｂの前記開放された一端は、貫通空間１１ａと連通路１１ｂの接続箇所（即ち、吐出口１１ｃが形成されている箇所）よりもＸ軸正方向側に位置している。電極１２ｂの閉止された他端は、基体１１のＸ軸正方向外部に位置している。電極１２ｂは、基体１１の外部において図示しない電気回路に電気的に接続されている。
【０８０１】
即ち、電極１２ａ，１２ｂのそれぞれは、一つの端面が開放された金属からなる筒体であって同開放された端面を含む部分が前記基体１１の流路を形成するための空間（貫通空間）１１ａの一部に配置されるとともに他の端面を含む部分が同基体１１の外部にまで延在する筒状電極である。また、電極１２ａの前記開放された端面と電極１２ｂの前記開放された端面とは、互いに対向するように貫通空間１１ａに配置されていることになる。
【０８０２】
なお、貫通空間１１ａの断面が略四角形、略三角形、略楕円形及び略長円形等の場合、筒状電極１２ａ，１２ｂの断面の外形は、貫通空間１１ａの断面形状と一致させておく。この場合、筒状電極１２ａ，１２ｂを貫通空間１１ａに挿入・配設したとき、筒状電極１２ａ，１２ｂの外側と貫通空間１１ａの壁面との間に隙間が発生し得る。従って、圧力損失を小さくするために、この隙間を樹脂などにより埋めておくことが望ましい。また、筒状電極１２ａ，１２ｂと基体１１との熱伝導を効率的に行うために、前述した隙間を埋める材料はその熱伝導率が高いものが好ましい。この材料としては、窒化アルミニウムなどの高熱伝導率を有するフィラーが混入された樹脂を挙げることができる。
【０８０３】
このように構成されたスイッチングデバイス１０は、一対の電極１２ａ，１２ｂと、同一対の電極１２ａ，１２ｂが存在していない貫通空間１１ａの部分とから構成される直線状の流路を備えている。この直線状の流路には、被移動流体Ｆ１が収容され、被移動流体Ｆ１が収容されていない部分には気体Ｇ１が収容されている。気体Ｇ１は窒素又はヘリウム等の不活性気体である。また、連通路１１ｂは、一対の電極１２ａ，１２ｂが存在していない貫通空間１１ａの部分に吐出口１１ｃを介して接続されていることになる。連通路１１ｂには、作動流体Ｆ２が収容されている。
【０８０４】
ポンプ１３は、ポンプ室形成部１３ａと、圧電素子１３ｂとからなる圧電ポンプである。ポンプ１３は、一対の電極１２ａ，１２ｂ間の導通状態を切り換えるアクチュエータとして機能する。ポンプ１３は、基体１１の上面に焼成又は接着剤により固定されている。
【０８０５】
ポンプ室形成部１３ａは、上面が閉止され下面が開放されたポンプ室１３ｃを形成している。ポンプ室形成部１３ａの上壁はセラミックダイヤフラムである。ポンプ室１３ｃは、平面視で略正方形の空間である。ポンプ室１３ｃには作動流体Ｆ２が収容されている。ポンプ室１３ｃは連通路１１ｂと接続されている。
【０８０６】
圧電素子１３ｂは、ポンプ室形成部１３ａの上面に固定されている。圧電素子１３ｂは、平面視でポンプ室１３ｃよりも僅かだけ小さい外形を有している。圧電素子１３ｂは、平面視でポンプ室１３ｃの内側に位置している。圧電素子１３ｂは、ポンプ室形成部１３ａの上壁の上に焼成により一体的に固定されている。圧電素子１３ｂは、圧電膜と同圧電膜を挟むすくなくとも一対の電極とからなる膜型圧電素子である。
【０８０７】
圧電素子１３ｂの電極間に駆動電圧が印加されたとき、圧電素子１３ｂはポンプ室１３ｃの上壁を変形させ、ポンプ室１３ｃの容積を増減する。この作用により、ポンプ１３はポンプ室１３ｃ内部の作動流体Ｆ２を加減圧（吐出及び吸引）するようになっている。
【０８０８】
被移動流体Ｆ１は、非圧縮性で導電性の流体である。本例では被移動流体Ｆ１は水銀であるが、ガリウム合金の如き液体金属であってもよい。
【０８０９】
作動流体Ｆ２は、被移動流体Ｆ１に対して非溶性であり、実質的に非圧縮性で、絶縁性（非導電性）の流体である。本例において、作動流体Ｆ２は脱イオン水である。作動流体Ｆ２として、高浸透性溶剤フロリナート（３Ｍ社製）、パラフィン系電気絶縁油又はシリコンオイル等を使用することもできる。作動流体Ｆ２には、作動流体Ｆ２の流路の壁面（即ち、基体１１を構成する石英の表面、電極１２ａ、電極１２ｂの内壁面）に対する濡れ性が被移動流体Ｆ１の流路の壁面に対する濡れ性よりも良好である流体が選択される。この結果、被移動流体Ｆ１は塊となって流路内に存在する。但し、電極１２ａ，電極１２ｂの貫通空間１１ａの一部に配置された端面と被移動流体Ｆ１とは濡れ性が良好であることが望ましい。
【０８１０】
次に、上記のように構成されたスイッチングデバイス１０の作動について説明する。スイッチングデバイス１０は、第１状態において、圧電素子１３ｂの電極に電圧を付与せず、ポンプ１３を作動させない。このとき、図８５に示したように、流路の両端部にはガスＧ１が存在していて、被移動流体Ｆ１は前記流路の中央部において一つの塊となって存在する。従って、電極１２ａと電極１２ｂは被移動流体Ｆ１を介して導通状態（「オン」状態）となる。
【０８１１】
スイッチングデバイス１０は、次に、圧電素子１３ｂの電極に電圧を付与する。これにより、ポンプ室１３ｃの容積は減少するので、ポンプ１３はポンプ室１３ｃから連通路１１ｂに作動流体Ｆ２を吐出する。従って、作動流体Ｆ２は、吐出口１１ｃから流路内に吐出（噴射）される。この結果、図８６に示したように、被移動流体Ｆ１は流路内において切断され、二つの塊となる。
【０８１２】
被移動流体Ｆ１の一つの塊は、流路内をＸ軸負方向に移動する。被移動流体Ｆ１の他の一つの塊は、流路内をＸ軸正方向に移動する。この結果、この二つの塊に分離した被移動流体Ｆ１の間には、非導電性の作動流体Ｆ２が存在することになるので、電極１２ａと電極１２ｂは非導通状態（「オフ」状態）となる。このとき、流路の両端部に存在しているガスＧ１は圧縮される。
【０８１３】
スイッチングデバイス１０は、次に、圧電素子１３ｂの電極に対する電圧付与を停止する。これにより、ポンプ室１３ｃの容積は初期容積に向けて増大する。従って、ポンプ１３は連通路１１ｂ（吐出口１１ｃ）を介して流路からポンプ室１３ｃへと作動流体Ｆ２を吸引する。このとき、流路の両端部に存在するガスＧ１は膨張する。この結果、分離されていた被移動流体Ｆ１のそれぞれは、流路の中央部に向けて移動し、一つの塊に復帰する。従って、電極１２ａと電極１２ｂは被移動流体Ｆ１を介して再び導通状態となる。スイッチングデバイス１０は、以上の作動を繰り返し行うことにより、一対の電極１２ａ，１２ｂ間の導通状態を切り換える。
【０８１４】
以上、説明したように、スイッチングデバイス１０は、流路の一部を構成する筒状電極（電極１２ａ及び電極１２ｂ）を備えていて、この筒状電極の内部を導電性の被移動流体Ｆ１が移動（振動）する。従って、被移動流体Ｆ１の界面と固体である筒状電極１２ａ，１２ｂとの熱交換率が上昇する。即ち、被移動流体Ｆ１を介して基体１１内部の熱が効率良く筒状電極１２ａ，１２ｂに伝達される。この結果、被移動流体Ｆ１が局所的に高温部を有することになっても、その高温部の熱は被移動流体Ｆ１の移動に伴って低温の筒状電極１２ａ，１２ｂに効果的に伝達・拡散される。更に、被移動流体Ｆ１内において対流が発生し、これによっても筒状電極１２ａ，１２ｂに効果的に熱が伝達される。
【０８１５】
また、この筒状電極１２ａ，１２ｂの他の端面を含む部分は基体１１の外部にまで延在している。従って、基体１１の内部（デバイス１０内）で発生した熱を基体の外部に容易に取り出すことができるので、基体１１内部の温度上昇が抑制される。この結果、電極１２ａ及び電極１２ｂと被移動流体Ｆ１との化学反応や流路内に存在する微量酸素による電極１２ａ，１２ｂの酸化等に基づく電極劣化の進行等が抑制される。また、電極材料の被移動流体Ｆ１内への溶解（溶出）及び流路内の微量酸素と被移動流体Ｆ１自体との反応が抑制される。従って、スイッチングデバイス１０は、低抵抗であって高速スイッチング動作が長期に渡り安定的に達成可能なデバイスとなっている。
【０８１６】
なお、スイッチングデバイス１０においては、筒状電極１２ａ，１２ｂの他の端面を含む部分が基体１１の外部にまで延在されていたが、筒状電極１２ａ，１２ｂの他の端面を含む部分を基体１１内に配置するとともに、同他の端面を含む部分に接続され同基体１１の外部まで伸びる熱伝導体（例えば、ヒートシンクなど）を備えさせることもできる。これによっても、被移動流体Ｆ１、筒状電極１２ａ，１２ｂ及び熱伝導体により、基体１１内部の熱が基体１１の外部に容易に伝達されるから、基体１１内部の温度上昇が抑制される。係る変形は、以下に述べる他の実施形態においても同様に適用され得る。
【０８１７】
更に、スイッチングデバイス１０においては、一対の電極１２ａ，１２ｂの双方ともが筒状電極であり、基体１１は流路を形成するための空間として直線状の貫通空間１１ａを備え、前記一対の電極１２ａ，１２ｂは、開放された各端面が互いに対向するように貫通空間１１ａに配置されている。このように、基体１１に対して直線状の貫通空間１１ａを形成することは比較的容易であるから、スイッチングデバイス１０は簡単な構造で且つ製造しやすいスイッチングデバイスとなっている。
（第２実施形態）
次に、第７の発明の第２実施形態に係るスイッチングデバイス２０について、図８７乃至図８９を参照して説明する。図８７は、スイッチングデバイス２０の平面図である。図８８は、図８７の２−２線に沿った平面にてスイッチングデバイス２０を切断した断面図である。図８９は、スイッチングデバイス２０の作動を説明するための図であって、（Ａ）は第１状態にあるスイッチングデバイス２０の断面図、（Ｂ）は第２状態にあるスイッチングデバイス２０の断面図である。
【０８１８】
スイッチングデバイス２０は、基体２１、第１電極３１、第２電極３２、第３電極３３、第１ポンプ４１及び第２ポンプ４２を備えている。
【０８１９】
基体２１は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状を有している。基体２１は、基体１１と同様な材料及び方法で形成される。
【０８２０】
基体２１は、第１流路を形成するための第１空間２１ａ及び第２流路を形成するための第２空間２１ｂを備えている。第１空間２１ａは、基体２１のＹ軸方向略中央部で且つＺ軸方向略中央部に形成されている。第１空間２１ａは、基体２１のＹ軸及びＺ軸方向略中央部においてＸ軸方向に沿って直線状に延びる円筒形の空間である。第１空間２１ａは基体２１を貫通している。
【０８２１】
第２空間２１ｂは、基体２１のＸ軸方向略中央部で且つＹ軸方向略中央部に形成されている。第２空間２１ｂは、Ｚ軸方向に沿って直線状に延びる円筒形の空間である。第２空間２１ｂの一つの端部は第１空間２１ａのＸ軸方向中央部にて第１空間２１ａと接続されている。第２空間２１ｂの他の端部は、基体２１の下面に到達している。
【０８２２】
基体２１は、基体２１のＹ軸方向略中央部であってＸ軸方向略中央部とＸ軸負方向端部との間の位置に、第１連通路（第１作動流体供給通路）２１ｃを備えている。第１連通路２１ｃは、中空の円柱状であってＺ軸方向に延びている。従って、第１連通路２１ｃの流線方向はＺ軸に平行である。第１連通路２１ｃの一端は、第１空間２１ａに連通している。これにより、第１空間２１ａのＸ軸方向略中央部とＸ軸負方向端部との間の位置に、第１吐出口２１ｃ１が形成されている。第１連通路２１ｃの他端は、基体２１の上面に到達している。第１連通路２１ｃの断面形状は円形である。第１連通路２１ｃには作動流体Ｆ２が収容されている。
【０８２３】
基体２１は、基体２１のＹ軸方向略中央部であってＸ軸方向略中央部とＸ軸正方向端部との間の位置に、第２連通路（第２作動流体供給通路）２１ｄを備えている。第２連通路２１ｄは、第１連通路２１ｃと同一の中空の円柱状であってＺ軸方向に延びている。従って、第２連通路２１ｄの流線方向はＺ軸に平行である。第２連通路２１ｄの一端は、第１空間２１ａに連通している。これにより、第１空間２１ａのＸ軸方向略中央部とＸ軸正方向端部との間の位置に、第２吐出口２１ｄ１が形成されている。第２連通路２１ｄの他端は、基体２１の上面に到達している。第２連通路２１ｄには作動流体Ｆ２が収容されている。
【０８２４】
第１電極３１は、電極１２ａと同様の構成を備えている。第１電極３１の直径（外径）は、第１空間２１ａの直径（内径）と一致している。第１電極３１の開放された一端を含む部分は、第１空間２１ａに挿入されるように配置されている。第１電極３１の開放された一端は、第１空間２１ａと第１連通路２１ｃの接続箇所（即ち、第１吐出口２１ｃ１が形成されている箇所）よりもＸ軸負方向側に位置している。第１電極３１の閉止された他端は、基体２１のＸ軸負方向外部に位置している。第１電極３１は、基体２１の外部において図示しない電気回路に電気的に接続されている。
【０８２５】
第２電極３２も、電極１２ａと同様の構成を備えている。従って、第２電極３２の直径は、第１空間２１ａの直径と一致している。第２電極３２の開放された一端を含む部分は、第１空間２１ａに挿入されるように配置されている。第２電極３２の開放された一端は、第１空間２１ａと第２連通路２１ｄの接続箇所（即ち、第２吐出口２１ｄ１が形成されている箇所）よりもＸ軸正方向側に位置している。第２電極３２の閉止された他端は、基体２１のＸ軸正方向外部に位置している。第２電極３２は、基体２１の外部において図示しない電気回路に電気的に接続されている。
【０８２６】
第３電極３３も、電極１２ａと同様の構成を備えている。第３電極３３の直径は、第２空間２１ｂの直径と一致している。第３電極３３の開放された一端を含む部分は、第２空間２１ｂに挿入されるように配置されている。第３電極３３の開放された一端は、第１空間２１ａと第２空間２１ｂの接続箇所に位置している。第３電極３３の閉止された他端は、基体２１のＺ軸負方向外部に位置している。第３電極３３は、基体２１の外部において図示しない電気回路に電気的に接続されている。
【０８２７】
このように構成されるスイッチングデバイス２０の流路は、第１電極３１と、第２電極３２と、第１電極３１及び第２電極３２が存在していない第１空間２１ａの部分とから構成される第１流路、並びに、第３電極３３から構成される第２流路からなっている。
【０８２８】
第１ポンプ４１は、ポンプ１３と同一の構成を有している。即ち、第１ポンプ４１は、第１ポンプ室形成部４１ａと、第１圧電素子４１ｂとからなる圧電ポンプである。第１ポンプ室形成部４１ａは、ポンプ室１３ｃと同様な第１ポンプ室４１ｃを形成している。第１ポンプ４１は、基体２１の上面に焼成又は接着剤により固定されている。第１ポンプ４１はＹ軸方向略中央部であって、且つ、Ｘ軸方向中央部よりもＸ軸負方向側に位置している。第１ポンプ室４１ｃには作動流体Ｆ２が収容されている。第１ポンプ室４１ｃは第１連通路２１ｃと接続されている。
【０８２９】
第２ポンプ４２は、ポンプ１３と同一の構成を有している。即ち、第２ポンプ４２は、第２ポンプ室形成部４２ａと、第２圧電素子４２ｂとからなる圧電ポンプである。第２ポンプ室形成部４２ａは、ポンプ室１３ｃと同様な第２ポンプ室４２ｃを形成している。第２ポンプ４２は、基体２１の上面に焼成又は接着剤により固定されている。第２ポンプ室４２ｃには作動流体Ｆ２が収容されている。第２ポンプ室４２ｃは第２連通路２１ｄと接続されている。
【０８３０】
第１ポンプ４１及び第２ポンプ４２は、後述するように、第１電極３１と第３電極３３を導通状態とするか、第２電極３２と第３電極３３を導通状態とするかを切り換えるためのアクチュエータとして機能するようになっている。
【０８３１】
このように構成されたスイッチングデバイス２０において、第１電極３１〜第３電極３３の各閉止された端部側には気体Ｇ１が収容され、各開放された端部側には被移動流体Ｆ１が収容されている。
【０８３２】
次に、上記のように構成されたスイッチングデバイス２０の作動について説明する。スイッチングデバイス２０は、第１状態において、第１圧電素子４１ｂの電極に電圧を付与するとともに、第２圧電素子４２ｂの電極に電圧を付与しない。即ち、スイッチングデバイス２０は、第１ポンプ４１を作動し、第２ポンプ４２を作動させない。これにより、作動流体Ｆ２は第１ポンプ室４１ｃから第１連通路２１ｃ及び第１吐出口２１ｃ１を介して第１流路に吐出される。この結果、被移動流体Ｆ１は第１吐出口２１ｃ１に対向する部分で分断され、二つの塊となって存在する。
【０８３３】
このとき、図８９の（Ａ）に示したように、被移動流体Ｆ１の一つの塊は、第１流路内であって第１吐出口２１ｃ１が形成されている部分よりもＸ軸負方向の部分（即ち、第１電極３１内）に存在する。被移動流体Ｆ１の他の一つの塊は、第２電極３２内と第３電極３３内とこれらの間を繋ぐ第１流路内に連続的に一つの塊として存在することになる。この結果、第２電極３２と第３電極３３は導通状態（「オン」状態）となる。一方、被移動流体Ｆ１の二つの塊の間には非導電性の作動流体Ｆ２が存在することになる。従って、第１電極３１と第３電極３３は非導通状態（「オフ」状態）となる。
【０８３４】
なお、各部のガスＧ１は、動作環境（スイッチングデバイス２０の外部）の気圧よりも十分高い圧力で封入されている。これにより、動作環境の圧力変動などがあった場合においても、被作動流体Ｆ１が筒状電極（第１電極３１、第２電極３２及び第３電極３３）の閉止された他端側近傍（筒状電極の奥）に移動してしまわないようになっている。また、ガスＧ１は、被移動流体Ｆ１及び／又は作動流体Ｆ２の熱膨張による第１流路及び第２流路内の内圧変化を吸収する機能も果たしている。
【０８３５】
スイッチングデバイス２０は、次に、第１圧電素子４１ｂの電極に対する電圧付与を停止するとともに、第２圧電素子４２ｂの電極に対する電圧付与を開始する。即ち、スイッチングデバイス２０は、第２ポンプ４２を作動し、第１ポンプ４１を作動させない。これにより、第１ポンプ室４１ｃの容積は増大し、第２ポンプ室４２ｃの容積は減少する。
【０８３６】
従って、作動流体Ｆ２は第１ポンプ室４１ｃに向けて第１連通路２１ｃ及び第１吐出口２１ｃ１を介して第１流路から吸引されるとともに、第２ポンプ室４２ｃから第２連通路２１ｄ及び第２吐出口２１ｄ１を介して第１流路に吐出される。この結果、被移動流体Ｆ１は第２吐出口２１ｄ１に対向する部分で分断される。
【０８３７】
このとき、第１流路の略中央部にて一つの塊となった被移動流体Ｆ１はＸ軸負方向に移動して第１電極３１内に存在していた被移動流体Ｆ１と合体し、一つの塊となる。この結果、図８９の（Ｂ）に示したように、被移動流体Ｆ１の一つの塊は、第１流路内及び第２流路内であって第２吐出口２１ｄ１が形成されている部分よりもＸ軸負方向の部分に存在する。一方、被移動流体Ｆ１の他の一つの塊は、第１流路内であって第２吐出口２１ｄ１が形成されている部分よりもＸ軸正方向の部分（即ち、第２電極３２内）に存在する。被移動流体Ｆ１の前記一つの塊と前記他の塊の間には作動流体Ｆ２が存在する。
【０８３８】
このように、被移動流体Ｆ１は、第１電極３１内と第３電極３３内とこれらの間を繋ぐ第１流路内に連続的に一つの塊として存在することになる。この結果、第１電極３１と第３電極３３は導通状態（「オン」状態）となり、第２電極３２と第３電極３３は非導通状態（「オフ」状態）となる。係る状態が第２状態である。
【０８３９】
スイッチングデバイス２０は、次に、第１圧電素子４１ｂの電極に対する電圧付与を開始するとともに、第２圧電素子４２ｂの電極に対する電圧付与を停止する。即ち、スイッチングデバイス２０は、第１ポンプ４１を作動し、第２ポンプ４２を作動させない。これにより、第１ポンプ室４１ｃの容積は減少し、第２ポンプ室４２ｃの容積は増大する。
【０８４０】
この結果、スイッチングデバイス２０は、図８９の（Ａ）に示した第１状態に復帰する。従って、被移動流体Ｆ１は、第２電極３２内と第３電極３３内とこれらの間を繋ぐ第１流路内に連続的に一つの塊として存在することになる。この結果、第２電極３２と第３電極３３は再び導通状態（「オン」状態）となり、第１電極３１と第３電極３３は非導通状態（「オフ」状態）となる。スイッチングデバイス２０は、以上の作動を繰り返し行うことにより、第１〜第３電極３１〜３３間の導通状態を切り換える。なお、この場合、第３電極３３は共通電極として機能している。
【０８４１】
このスイッチングデバイス２０は、スイッチングデバイス１０と同様に、流路（第１流路，第２流路）に収容された導電性の被移動流体Ｆ１と、少なくとも一対の電極（第１電極３１と第３電極３３、又は、第２電極３２と第３電極３３）と、前記被移動流体Ｆ１を流路内で移動させることにより前記一対の電極間の導通状態を切り換えるアクチュエータ（第１ポンプ４１及び第２ポンプ４２）と、を備えている。
【０８４２】
更に、スイッチングデバイス２０は、前記流路を形成するための空間（第１空間２１ａ及び第２空間２１ｂ）を内部に有する基体２１を備える。また、各電極（第１電極３１，第２電極３２，第３電極３３）は一つの端面が開放された金属（白金）からなる筒体（筒状電極）であって同開放された端面を含む部分が前記基体２１の流路を形成するための空間の一部に配置されている。更に、各電極の他の端面を含む部分は基体２１の外部にまで延在している。そして、このスイッチングデバイス２０の流路（第１流路及び第２流路）は、前記筒状電極の内部と、前記基体の流路を形成するための空間のうち同筒状電極が配置されていない部分と、により構成される。
【０８４３】
従って、筒状電極（例えば、第１電極３１）が流路（例えば、第１流路）の一部を構成することになるから、筒状電極の内部を導電性の被移動流体Ｆ１が移動する。従って、スイッチングデバイス１０における理由と同様の理由により、被移動流体Ｆ１から筒状電極へと熱が効率良く筒状電極に伝達される。
【０８４４】
更に、この筒状電極は、前記他の端面を含む部分が基体２１の外部にまで延在している。従って、基体２１（第１流路及び第２流路）の内部で発生した熱を基体２１の外部に容易に取り出すことができる。この結果、基体２１（第１流路及び第２流路）内部の温度上昇が抑制されるので、電極（例えば、第１電極３１）の劣化や被移動流体Ｆ１の特性変化が発生し難くなるから、スイッチングデバイス２０は、低抵抗であって高速スイッチング動作が長期に渡り安定的に達成可能なスイッチングデバイスとなっている。
【０８４５】
ここで、スイッチングデバイス２０において、第１電極３１と第３電極３３に着目する。この場合、第１電極３１と第３電極３３は共に筒状電極である。一方、基体２１は、第１流路を形成するための第１空間２１ａと、第２流路を形成するための第２空間２１ｂとを備えている。
【０８４６】
第１空間２１ａと第２空間２１ｂは、共に直線状の空間であって互いに１８０°以外の所定角度（ここでは、実質的に９０°）をもって基体２１内において交差している。また、第１空間２１ａと第２空間２１ｂは、それぞれが交差した部分から基体２１の外面に到っている。更に、第１電極３１及び第３電極３３は、それぞれの開放された端面が前記交差する部分に向くように基体２１に配置されている。
【０８４７】
更に、スイッチングデバイス２０にあっては、アクチュエータとして機能する第１ポンプ４１が、基体２１の流路を形成するための空間のうち第１電極３１及び第３電極３３が配置されていない部分に作動流体Ｆ２を吐出し、同部分に存在する被移動流体Ｆ１を切断するように構成されている。なお、上述した点は、第２電極３２と第３電極３３に着目した場合も同様である。
【０８４８】
また、スイッチングデバイス２０は、基体２１に対してＴ字形状の貫通路（第１空間２１ａ及び第２空間２１ｂからなる貫通路）を形成し、３方から筒状電極（第１電極３１〜第３電極３３）を挿入・配置したスイッチングデバイス２０であるということもできる。
（第３実施形態）
次に、第７の発明の第３実施形態に係るスイッチングデバイス５０について、図９０乃至図９２を参照して説明する。図９０は、スイッチングデバイス５０の平面図である。図９１は、図８８の３−３線に沿った平面にてスイッチングデバイス５０を切断した断面図である。図９２は、スイッチングデバイス５０の作動を説明するための図であって、（Ａ）は第１状態にあるスイッチングデバイス５０の断面図、（Ｂ）は第２状態にあるスイッチングデバイス５０の断面図である。
【０８４９】
スイッチングデバイス５０は、基体５１、第１電極６１、第２電極６２、第３電極６３、第１ポンプ７１及び第２ポンプ７２を備えている。
【０８５０】
基体５１は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状を有している。基体５１は、基体１１と同様の材質及び製法により形成される。
【０８５１】
基体５１は、図９１に示したように、第１流路を形成するための第１空間５１ａ、第２流路を形成するための第２空間５１ｂ、第３流路を形成するための第３空間５１ｃ、及び第４流路を形成するための第４空間５１ｄを備えている。
【０８５２】
第１空間５１ａは、基体５１のＹ軸方向略中央部で且つＺ軸方向略中央部に形成されている。第１空間５１ａは、基体５１のＺ軸方向略中央部においてＸ軸方向に沿って直線状に延びる軸線を有する中空円筒の空間である。第１空間５１ａは、基体５１を貫通している。第１空間５１ａは、Ｘ軸方向両端部近傍における直径が、同Ｘ軸方向両端部を除くＸ軸方向中央部における直径よりも僅かだけ小さくなっている。即ち、第１空間５１ａは、Ｘ軸方向中央部に大径部５１Ｌを備え、Ｘ軸方向両端部に小径部５１Ｓ１，５１Ｓ２を備えている。
【０８５３】
第２空間５１ｂは、基体５１のＸ軸方向中央部よりもＸ軸負方向側で且つＹ軸方向略中央部に形成されている。第２空間５１ｂは、Ｚ軸方向に沿って直線状に延びる円筒形の空間である。第２空間５１ｂの一つの端部は、第１空間５１ａの大径部５１ＬのＸ軸負方向端部にて第１空間５１ａと接続されている。第２空間５１ｂの他の端部は、基体５１の下面に到達している。
【０８５４】
第３空間５１ｃは、基体５１のＸ軸方向中央部で且つＹ軸方向略中央部に形成されている。第３空間５１ｃは、Ｚ軸方向に沿って直線状に延びている。第３空間５１ｃは、第２空間５１ｂと同形の円筒形の空間である。第３空間５１ｃの一つの端部は、第１空間５１ａの大径部５１ＬのＸ軸方向中央部にて第１空間５１ａと接続されている。第３空間５１ｃの他の端部は、基体５１の下面に到達している。
【０８５５】
第４空間５１ｄは、基体５１のＸ軸方向中央部よりもＸ軸正方向側で且つＹ軸方向略中央部に形成されている。第４空間５１ｄは、Ｚ軸方向に沿って直線状に延びている。第４空間５１ｄは、第２空間５１ｂと同形の円筒形の空間である。第４空間５１ｄの一つの端部は、第１空間５１ａの大径部５１ＬのＸ軸正方向端部にて第１空間５１ａと接続されている。第４空間５１ｄの他の端部は、基体５１の下面に到達している。
【０８５６】
第１ポンプ７１は、ポンプ１３と同一の構成を有している。即ち、第１ポンプ７１は、第１ポンプ室形成部７１ａと、第１圧電素子７１ｂとからなる圧電ポンプである。第１ポンプ室形成部７１ａは、ポンプ室１３ｃと同様な第１ポンプ室７１ｃを形成している。第１ポンプ７１は、基体５１のＸ軸負方向側の側面（Ｙ−Ｚ平面に沿った面）に焼成又は接着剤により固定されている。第１ポンプ７１はＹ軸方向略中央部であって、且つ、Ｚ軸方向中央部に位置している。第１ポンプ室７１ｃには作動流体Ｆ２が収容されている。第１ポンプ室７１ｃはＸ軸負方向側の小径部５１Ｓ１と接続されている。
【０８５７】
第２ポンプ７２は、ポンプ１３と同一の構成を有している。即ち、第２ポンプ７２は、第２ポンプ室形成部７２ａと、第２圧電素子７２ｂとからなる圧電ポンプである。第２ポンプ室形成部７２ａは、ポンプ室１３ｃと同様な第２ポンプ室７２ｃを形成している。第２ポンプ７２は、基体５１のＸ軸正方向側の側面（Ｙ−Ｚ平面に沿った面）に焼成又は接着剤により固定されている。第２ポンプ７２はＹ軸方向略中央部であって、且つ、Ｚ軸方向中央部に位置している。第２ポンプ室７２ｃには作動流体Ｆ２が収容されている。第２ポンプ室７２ｃはＸ軸正方向側の小径部５１Ｓ２と接続されている。
【０８５８】
第１ポンプ７１及び第２ポンプ７２は、後述するように、第１電極６１と第２電極６２を導通状態とするか、第２電極６２と第３電極６３を導通状態とするかを切り換えるためのアクチュエータとして機能するようになっている。
【０８５９】
第１電極６１は、電極１２ａと同様の構成を備えている。第１電極６１の直径（外径）は、第２空間５１ｂの直径（内径）と一致している。第１電極６１の開放された一端を含む部分は、第２空間５１ｂに挿入されるように配置されている。第１電極６１の開放された一端は、第１空間５１ａと第２空間５１ｂの接続箇所に位置している。第１電極６１の閉止された他端は、基体５１のＺ軸負方向外部に位置している。第１電極６１は、基体５１の外部において図示しない電気回路に電気的に接続されている。
【０８６０】
第２電極６２は、電極１２ａと同様の構成を備えている。第２電極６２の直径（外径）は、第３空間５１ｃの直径（内径）と一致している。第２電極６２の開放された一端を含む部分は、第３空間５１ｃに挿入されるように配置されている。第２電極６２の開放された一端は、第１空間５１ａと第３空間５１ｃの接続箇所に位置している。第２電極６２の閉止された他端は、基体５１のＺ軸負方向外部に位置している。第２電極６２は、基体５１の外部において図示しない電気回路に電気的に接続されている。
【０８６１】
第３電極６３は、電極１２ａと同様の構成を備えている。第３電極６３の直径（外径）は、第４空間５１ｄの直径（内径）と一致している。第３電極６３の開放された一端を含む部分は、第４空間５１ｄに挿入されるように配置されている。第３電極６３の開放された一端は、第１空間５１ａと第４空間５１ｄの接続箇所に位置している。第３電極６３の閉止された他端は、基体５１のＺ軸負方向外部に位置している。第３電極６３は、基体５１の外部において図示しない電気回路に電気的に接続されている。
【０８６２】
このように構成されるスイッチングデバイス５０の流路は、第１空間５１ａの大径部５１Ｌと、第１電極６１と、第２電極６２と、第３電極６３とから構成されている。大径部５１Ｌには、被移動流体Ｆ１と作動流体Ｆ２とが収容されている。小径部５１Ｓ１，５１Ｓ２には、被移動流体Ｆ１は実質的に進入せず、作動流体Ｆ２が収容されている。第１電極６１〜第３電極６３の各閉止された端部側には気体Ｇ１が収容され、各開放された端部側には被移動流体Ｆ１が収容されている。
【０８６３】
次に、上記のように構成されたスイッチングデバイス５０の作動について説明する。スイッチングデバイス５０は、第１状態において、第１圧電素子７１ｂの電極に電圧を付与するとともに、第２圧電素子７２ｂの電極に電圧を付与しない。即ち、スイッチングデバイス２０は、第１ポンプ７１を作動し、第２ポンプ７２を作動させない。これにより、作動流体Ｆ２は第１ポンプ室７１ｃから小径部５１Ｓ１を介して大径部５１Ｌに吐出される。これにより、被移動流体Ｆ１は、大径部５１ＬのＸ軸正方向端部に移動する。
【０８６４】
この結果、図９２の（Ａ）に示したように、大径部５１ＬのＸ軸正方向端部に移動した被移動流体と、第２電極６２内の被移動流体と、第３電極６３内の被移動流体とは合体し、被移動流体Ｆ１の一つの塊を形成する。一方、第１電極６１内の被移動流体Ｆ１は孤立し、一つの塊となっている。従って、第２電極６２と第３電極６３は導通状態（「オン」状態）となり、第２電極６２と第１電極６１は非導通状態（「オフ」状態）となる。
【０８６５】
スイッチングデバイス５０は、次に、第１圧電素子７１ｂの電極に対する電圧付与を停止するとともに、第２圧電素子７２ｂの電極に対する電圧付与を開始する。即ち、スイッチングデバイス５０は、第２ポンプ７２を作動し、第１ポンプ７１を作動させない。これにより、第作動流体Ｆ２は第２ポンプ室７２ｃから小径部５１Ｓ２を介して大径部５１Ｌに吐出される。これにより、被移動流体Ｆ１は、大径部５１ＬのＸ軸負方向端部に移動する。
【０８６６】
この結果、図９２の（Ｂ）に示したように、大径部５１ＬのＸ軸負方向端部に移動した被移動流体と、第２電極６２内の被移動流体と、第１電極６１内の被移動流体とは合体し、被移動流体Ｆ１の一つの塊を形成する。一方、第３電極６３内の被移動流体Ｆ１は孤立し、一つの塊となる。従って、第２電極６２と第１電極６１は導通状態（「オン」状態）となり、第２電極６２と第３電極６３は非導通状態（「オフ」状態）となる。係る状態が第２状態である。
【０８６７】
スイッチングデバイス５０は、次に、第１圧電素子７１ｂの電極に対する電圧付与を開始するとともに、第２圧電素子７２ｂの電極に対する電圧付与を停止する。即ち、スイッチングデバイス５０は、第１ポンプ７１を作動し、第２ポンプ７２を作動させない。これにより、第１ポンプ室７１ｃの容積は減少し、第２ポンプ室７２ｃの容積は増大する。
【０８６８】
この結果、スイッチングデバイス２０は、図９２の（Ａ）に示した第１状態に復帰する。即ち、第２電極６２と第３電極６３は導通状態となり、第２電極６２と第１電極６１は非導通状態となる。スイッチングデバイス５０は、以上の作動を繰り返し行うことにより、第１〜第３電極６１〜６３間の導通状態を切り換える。なお、この場合、第２電極６２は共通電極として機能している。
【０８６９】
以上、説明したように、スイッチングデバイス５０においては、第１〜第３電極６１〜６３内に被移動流体Ｆ１を収容している。また、第２電極６２内に収容されている被移動流体Ｆ１は、流路である第１空間５１ａの大径部５１Ｌ内を移動する被移動流体Ｆ１と何れの状態（第１及び第２状態）においても連続している。更に、第１電極６１及び第３電極６３に収容されている被移動流体Ｆ１は、第１空間５１ａの大径部５１Ｌ内を移動する被移動流体Ｆ１と断続的に一体となる。従って、基体５１（流路）内部の熱を被移動流体Ｆ１及び第１〜第３電極６１〜６３を介して効率的に基体５１の外部に取り出すことができ、基体５１内部温度の上昇を抑制することができる。
【０８７０】
このように、スイッチングデバイス５０において、基体５１は、流路を形成するための空間として直線状の第１空間５１ａ、互いに平行に延びて同第１空間に連通する少なくとも一対の第２空間５１ｂ、第３空間５１ｃ及び第４空間５１ｄとを備えている。また、少なくとも一対の筒状電極（例えば、第２電極６２と第３電極６３）は、開放された各端面が前記第１空間５１ａに連通するように第３空間５１ｃと第４空間５１ｄにそれぞれ配設されている。更に、アクチュエータとして機能する第１ポンプ７１及び第２ポンプ７２は、被移動流体Ｆ１を第１空間５１ａの流線方向（Ｘ軸方向）に移動するように構成されている。
【０８７１】
換言すると、スイッチングデバイス５０は、被移動流体Ｆ１が基体５１の直線状流路（第１空間５１ａの大径部５１Ｌ内）を往復運動するように、被移動流体Ｆ１の端部（少なくとも一方の端部）に向けて作動流体Ｆ２を吐出するアクチュエータ（第１ポンプ７１又は第２ポンプ７２）を備えている。
【０８７２】
次に、上記各実施形態に係るスイッチングデバイスの製造方法について簡単に追加説明する。基板は、石英基板に対してサンドブラスト法により溝を形成し、蓋に相当する石英基板を熱融着させて形成する。この溝は、流路を形成するための空間及び各ポンプ室と流路とを接続する連通路となる。
【０８７３】
電極は、上述したように白金から形成する。ただし、電極の表面の酸化物層を除去するために逆スパッタ処理を行い、その後、金を表面にスパッタ法により１００Å程度コーティングする。
【０８７４】
以上、説明したように、第７の発明によるスイッチングデバイスの各実施形態によれば、筒状電極を利用することにより、基体内部の熱を効果的に基体外部に取り出せるので、基体内部の温度上昇を抑制することができる。その結果、各実施形態のスイッチングデバイスは、電極の劣化や被移動流体の特性変化が発生し難いので、高速スイッチング動作を長期に渡り安定的に達成することができる。
【０８７５】
なお、第７の発明は上記実施形態に限定されることはなく、第７の発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態において、電極は総べて筒状電極であったが、基体一つに対して筒状電極は一つであって、他の電極は流路内に露呈するように形成された電極であってもよい。また、上記各電極は、その閉止された他端に電極内の圧力変化を吸収する圧力吸収部（体積変化吸収部）を備えていてもよい。
【０８７６】
また、上記各実施形態において、流路は直線状又はＴ字形状であったが、基体内の任意の箇所で交差するように設けられた二つ以上の直線状流路からなる流路であってもよい。例えば、流路はＶ字形状であってもよい。
【０８７７】
更に、上記各実施形態においては、アクチュエータは圧電体ポンプ（圧電膜型ポンプ）であったが、加熱手段としてヒーターを備えたアクチュエータであってもよい。このアクチュエータは、ヒータにより作動流体としての気体の体積を膨張させ、この体積膨張を利用して被移動流体Ｆ１を移動させるタイプであってよい。このようなヒータを用いたアクチュエータにおいて、作動流体Ｆ２はヘリウムガスであることが好適である。また、このアクチュエータは、ヒータにより液体を気化させ、この気化に伴う体積膨張を利用して被移動流体Ｆ１を移動させるタイプであってよい。
【図面の簡単な説明】
【０８７８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る被移動流体移動デバイスの平面図である。
【図２】図２は、図１に示した被移動流体移動デバイスを図１の１−１線に沿った平面にて切断した断面図である。
【図３】図３の（Ａ）は図１に示した被移動流体移動デバイスの初期状態を示す概念図であり、図３の（Ｂ）は同被移動流体移動デバイスの作動状態を示す概念図である。
【図４】図４は、図１に示した被移動流体移動デバイスの第１ポンプ室容積、第１ポンプ駆動電圧、被移動流体の位置、第２ポンプ駆動電圧及び第２ポンプ室容積の変化を示すタイムチャートである。
【図５】図５は、本発明と対比すべき被移動流体移動デバイスの比較例の第１ポンプ室容積、第１ポンプ駆動電圧、被移動流体の位置、第２ポンプ駆動電圧及び第２ポンプ室容積の変化を示すタイムチャートである。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係る被移動流体移動デバイスの第１ポンプ室容積、第１ポンプ駆動電圧、被移動流体の位置、第２ポンプ駆動電圧及び第２ポンプ室容積の変化を示すタイムチャートである。
【図７】図７は、本発明の第３実施形態の被移動流体移動デバイスの概念図である。
【図８】図８は、図７に示した被移動流体移動デバイスの第１ポンプ駆動電圧、第２ポンプ駆動電圧及び第３ポンプ駆動電圧の変化を示すタイムチャートである。
【図９】図９の（Ａ）は本発明の第４実施形態の被移動流体移動デバイスの初期状態を表した概念図、図９の（Ｂ）は本発明の第４実施形態の被移動流体移動デバイスの被移動流体の切断途中の状態を表した概念図、図９の（Ｃ）は本発明の第４実施形態の被移動流体移動デバイスの作動状態を表した概念図である。
【図１０】図１０は、第２の発明の第１実施形態に係る被移動流体移動デバイスの平面図である。
【図１１】図１１は、図１０に示した被移動流体移動デバイスを図１０の１−１線に沿った平面にて切断した断面図である。
【図１２】図１２の（Ａ）は図１０に示した被移動流体移動デバイスの初期状態を示す概念図であり、図１２の（Ｂ）は同被移動流体移動デバイスの作動状態を示す概念図である。
【図１３】図１３は、図１０に示した被移動流体移動デバイスの第１ポンプ室容積、第１ポンプ駆動電圧、被移動流体の位置、第２ポンプ駆動電圧及び第２ポンプ室容積の変化を示すタイムチャートである。
【図１４】図１４は、第２の発明と対比すべき被移動流体移動デバイスの比較例の第１ポンプ室容積、第１ポンプ駆動電圧、被移動流体の位置、第２ポンプ駆動電圧及び第２ポンプ室容積の変化を示すタイムチャートである。
【図１５】図１５は、第２の発明の第２実施形態に係る被移動流体移動デバイスの第１ポンプ室容積、第１ポンプ駆動電圧、被移動流体の位置、第２ポンプ駆動電圧及び第２ポンプ室容積の変化を示すタイムチャートである。
【図１６】図１６は、第２の発明の第３実施形態の被移動流体移動デバイスの概念図である。
【図１７】図１７は、図１６に示した被移動流体移動デバイスの第１ポンプ駆動電圧、第２ポンプ駆動電圧及び第３ポンプ駆動電圧の変化を示すタイムチャートである。
【図１８】図１８は、第２の発明による被移動流体移動デバイスの基板構造を示す概念図である。
【図１９】図１９は、第３の発明の第１実施形態に係る被移動流体移動デバイスの平面図である。
【図２０】図２０は、図１９に示した被移動流体移動デバイスを図１９の１−１線に沿った平面にて切断した断面図である。
【図２１】図２１は、図１９に示した被移動流体移動デバイスの駆動部に加えられる従来の駆動電圧のタイムチャートである。
【図２２】図２２は、図１９に示した被移動流体移動デバイスの駆動部に加えられる第３の発明による駆動電圧のタイムチャートである。
【図２３】図２３は、第３の発明の第２実施形態に係る被移動流体移動デバイスの概念的な断面図である。
【図２４】図２４は、図２３に示した被移動流体移動デバイスに適用される駆動電圧のタイムチャートである。
【図２５】図２５は、第３の発明の第３実施形態に係る被移動流体移動デバイスの概念的な断面図である。
【図２６】図２６は、図２５に示した被移動流体移動デバイスに適用される第１〜第３駆動電圧のタイムチャートである。
【図２７】図２７は、第３の発明の第４実施形態に係る被移動流体移動デバイスの概念的な断面図である。
【図２８】図２８は、図２７に示した被移動流体移動デバイスに適用される第１〜第３駆動電圧のタイムチャートである。
【図２９】図２９は、図２３に示した被移動流体移動デバイスに適用される他の駆動電圧のタイムチャートである。
【図３０】図３０は、第３の発明による被移動流体移動デバイスの変形例を概念的に示した断面図である。
【図３１】図３１は、第４の発明の第１実施形態に係る被移動流体移動デバイスの平面図である。
【図３２】図３２は、図３１に示した被移動流体移動デバイスを図３１の１−１線に沿った平面にて切断した断面図である。
【図３３】図３３は、図３１に示した被移動流体移動デバイスに適用される駆動電圧のタイムチャートである。
【図３４】図３４は、第４の発明の第２実施形態に係る被移動流体移動デバイスの概念的な断面図である。
【図３５】図３５は、図３４に示した被移動流体移動デバイスに適用される駆動電圧のタイムチャートである。
【図３６】図３６は、第４の発明の第３実施形態に係る被移動流体移動デバイスの概念的な断面図である。
【図３７】図３７は、図３６に示した被移動流体移動デバイスに適用される駆動電圧のタイムチャートである。
【図３８】図３８は、図３６に示した被移動流体移動デバイスに適用される他の駆動電圧のタイムチャートである。
【図３９】図３９は、図３４に示した被移動流体移動デバイスに適用される他の駆動電圧のタイムチャートである。
【図４０】図４０は、第４の発明による被移動流体移動デバイスの変形例を概念的に示した断面図である。
【図４１】図４１は、第５の発明の第１実施形態に係るスイッチングデバイスが初期状態にあるときの縦断面図である。
【図４２】図４２は、図４１に示したスイッチングデバイスが作動状態にあるときの縦断面図である。
【図４３】図４３は、第５の発明の第２実施形態に係るスイッチングデバイスが初期状態にあるときの縦断面図である。
【図４４】図４４は、図４３に示したスイッチングデバイスが作動状態にあるときの縦断面図である。
【図４５】図４５は、第５の発明の第３実施形態に係るスイッチングデバイスが初期状態にあるときの縦断面図である。
【図４６】図４６は、図４５に示したスイッチングデバイスが作動状態にあるときの縦断面図である。
【図４７】図４７は、第５の発明の第４実施形態に係るスイッチングデバイスが作動状態にあるときの横断面図である。
【図４８】図４８は、第５の発明の第５実施形態に係るスイッチングデバイスが作動状態にあるときの横断面図である。
【図４９】図４９は、図４８に示したスイッチングデバイスを１−１線に沿った平面にて切断した断面図である。
【図５０】図５０は、第５の発明の第６実施形態に係るスイッチングデバイスが作動状態にあるときの縦断面図である。
【図５１】図５１は、図５０の２−２線に沿った平面にてスイッチングデバイスを切断した断面図である。
【図５２】図５２は、第５の発明の第７実施形態に係るスイッチングデバイスが作動状態にあるときの同デバイスの縦断面図である。
【図５３】図５３は、図５２の３−３線に沿った平面にてスイッチングデバイスを切断した断面図である。
【図５４】図５４は、図５２の４−４線に沿った平面にてスイッチングデバイスを切断した断面図である。
【図５５】図５５は、第５の発明の第８実施形態に係るスイッチングデバイスの縦断面を示す概略図である。
【図５６】図５６は、第５の発明の第９実施形態に係るスイッチングデバイスの流路近傍の断面図である。
【図５７】図５７は、図５６の５−５線に沿った平面にてスイッチングデバイスの流路近傍を切断した断面図である。
【図５８】図５８は、図５６の６−６線に沿った平面にてスイッチングデバイスの流路近傍を切断した断面図である。
【図５９】図５９は、図５６の７−７線に沿った平面にてスイッチングデバイスの流路近傍を切断した断面図である。
【図６０】図６０は、第５の発明の第９実施形態の変形例に係るスイッチングデバイスを図５６の５−５線に相当する平面にて切断した流路近傍の縦断面である。
【図６１】図６１は、第５の発明の第９実施形態の変形例に係るスイッチングデバイスを図５６の６−６線に相当する平面にて切断した流路近傍の縦断面である。
【図６２】図６２は、第５の発明の第９実施形態の変形例に係るスイッチングデバイスを図５６の７−７線に相当する平面にて切断した流路近傍の縦断面である。
【図６３】図６３は、第５の発明によるスイッチングデバイスの変形例の概念図である。
【図６４】図６４は、第６の発明の第１実施形態に係るスイッチングデバイスの平面図である。
【図６５】図６５は、図６４の１−１線に沿った平面にてスイッチングデバイスを切断した断面図である。
【図６６】図６６は、図６４の２−２線に沿った平面にてスイッチングデバイスを切断した断面図である。
【図６７】図６７は、スイッチングデバイスが第１の状態にある場合において、最下層から２番目のセラミックシートと３番目のセラミックシートの界面で同スイッチングデバイスを切断した断面図である。
【図６８】図６８は、スイッチングデバイスが第２の状態にある場合において、最下層から２番目のセラミックシートと３番目のセラミックシートの界面で同スイッチングデバイスを切断した断面図である。
【図６９】図６９は、図６４に示したスイッチングデバイスの製造工程を説明するためのセラミックグリーンシートの平面図である。
【図７０】図７０は、図６４に示したスイッチングデバイスの製造工程を説明するためのセラミックグリーンシートの平面図である。
【図７１】図７１は、図６４に示したスイッチングデバイスの製造工程を説明するためのセラミックグリーンシートの平面図である。
【図７２】図７２は、図６４に示したスイッチングデバイスの製造工程を説明するためのセラミックグリーンシートの平面図である。
【図７３】図７３は、図６４に示したスイッチングデバイスの製造工程を説明するためのセラミックグリーンシートの平面図である。
【図７４】図７４は、図６４に示したスイッチングデバイスの製造工程を説明するためのセラミックグリーンシートの平面図である。
【図７５】図７５は、第６の発明の第２実施形態に係るスイッチングデバイスの平面図である。
【図７６】図７６は、図７５の３−３線に沿った平面にてスイッチングデバイスを切断した断面図である。
【図７７】図７７は、図７５の４−４線に沿った平面にてスイッチングデバイスを切断した断面図である。
【図７８】図７８は、図７５に示したスイッチングデバイスの製造工程を説明するためのバルク体の平面図である。
【図７９】図７９は、第６の発明によるスイッチングデバイスの変形例の断面図である。
【図８０】第６の発明により改良すべきスイッチングデバイスの断面図である。
【図８１】第６の発明により改良すべきスイッチングデバイスの断面図である。
【図８２】第６の発明により改良すべきスイッチングデバイスの断面図である。
【図８３】第６の発明により改良すべきスイッチングデバイスの断面図である。
【図８４】図８４は第７の発明の第１実施形態に係るスイッチングデバイスの平面図である。
【図８５】図８５は、図８４の１−１線に沿った平面にて第１状態（導通状態）にあるスイッチングデバイスを切断した断面図である。
【図８６】図８６は、図８４の１−１線に沿った平面にて第２状態（非導通状態）にあるスイッチングデバイスを切断した断面図である。
【図８７】図８７は、第７の発明の第２実施形態に係るスイッチングデバイスの平面図である。
【図８８】図８８は、図８７の２−２線に沿った平面にてスイッチングデバイスを切断した断面図である。
【図８９】図８９は、図８７に示したスイッチングデバイスの作動を説明するための図であって、（Ａ）は第１状態にある同スイッチングデバイスの断面図、（Ｂ）は第２状態にある同スイッチングデバイスの断面図である。
【図９０】図９０は、第７の発明の第３実施形態に係るスイッチングデバイスの平面図である。
【図９１】図９１は、図９０の３−３線に沿った平面にてスイッチングデバイスを切断した断面図である。
【図９２】図９２は、図９０に示したスイッチングデバイスの作動を説明するための図であって、（Ａ）は第１状態にある同スイッチングデバイスの断面図、（Ｂ）は第２状態にある同スイッチングデバイスの断面図である。
【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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【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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