(57)【要約】【課題】製造が容易であるとともに、輸送効率が大きく、かつ大流量の輸送が可能な超小型で微小形状のマイクロポンプを提供することを目的とする。【解決手段】少なくとも複数の電極５が同心状に形成された第１の電極部４を有する第１の部材１と、少なくとも第１の電極部４に相対して設けられた第２の電極部６を有する第２の部材２と、少なくとも対向して配置された第１の部材１と第２の部材２間の周囲を所定の間隙に維持し封着する流体の吸入口／吐出口９を有する封着部３と、第１の部材１の第１の電極部４に囲まれた中央部および第２の部材２の第２の電極部６に囲まれた中央部のいずれか一方に形成された吐出口／吸入口８とを備え、第１の電極部４とそれと対向する第２の電極部６間に電圧信号を印加し発生する静電力により流体を同心状に輸送する構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも複数の電極が同心状に形成された第１の電極部を有する第１の部材と、
少なくとも前記第１の電極部に相対して設けられた第２の電極部を有する第２の部材と、
対向して配置された前記第１の部材と前記第２の部材間の周囲を所定の間隔に維持し封着する流体の吸入口／吐出口を有する封着部と、
前記第１の部材の前記第１の電極部に囲まれた中央部および前記第２の部材の前記第２の電極部に囲まれた中央部のいずれか一方に形成された吐出口／吸入口とを備え、
前記第１の電極部とそれと対向する前記第２の電極部間に電圧信号を印加し発生する静電力により前記流体を同心方向に輸送することを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項２】
前記第１の部材および前記第２の部材の少なくとも一方は、樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項３】
前記第１の電極部の複数の前記電極は、同心の中心に向かって順次幅広に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロポンプ。
【請求項４】
前記第１の部材の前記第１の電極部および前記第２の部材の前記第２の電極部の少なくとも一方は、前記第１の部材と前記第２の部材との対向する内面側または外面側に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のマイクロポンプ。
【請求項５】
前記第２の電極部は、前記第１の電極部の複数の前記電極と対をなすように、同心状に形成された複数の電極を有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のマイクロポンプ。
【請求項６】
前記封着部には、前記吸入口／吐出口が複数個設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のマイクロポンプ。
【請求項７】
前記第１の部材と前記第２の部材には、前記封着部の前記吸入口／吐出口を開閉するゲート電極が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項６に記載のマイクロポンプ。
【請求項８】
前記封着部の前記吸入口／吐出口は、前記封着部と前記第１の部材または前記第２の部材との界面に設けられていることを特徴とする請求項１、請求項６または請求項７に記載のマイクロポンプ。
【請求項９】
前記封着部の前記吸入口／吐出口の断面形状が、曲面形状であることを特徴とする請求項８に記載のマイクロポンプ。
【請求項１０】
少なくとも複数の電極が同心状に形成された第１の電極部を複数個備えた第１の部材と、
少なくとも複数個の前記第１の電極部に相対して設けられた複数個の第２の電極部を有する第２の部材と、
対向して配置された前記第１の部材と前記第２の部材間の周囲を所定の間隔に維持し封着する流体の吸入口を有する封着部と、
前記第１の部材の複数個の前記第１の電極部の中央部および前記第２の部材の複数個の前記第２の電極部の中央部のいずれか一方に設けられた吐出口を複数個有し、
前記第１の電極部とそれと対向する前記第２の電極部間に電圧信号を印加し発生する静電力により前記吸入口から吸引された前記流体を複数個の前記吐出口に同心方向に輸送することを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１１】
前記封着部には、前記吸入口が複数個設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロポンプ。
【請求項１２】
複数個の前記第１の電極部と前記第２の電極部との対が、１次元に配列されていることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のマイクロポンプ。
【請求項１３】
複数個の前記第１の電極部と前記第２の電極部との対が、２次元に配列されていることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のマイクロポンプ。
【請求項１４】
複数個の前記吐出口から同時に前記流体を吐出させることを特徴とする請求項１０から請求項１３までのいずれか１項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１５】
複数個の前記吐出口を選択して、前記流体を吐出させることを特徴とする請求項１０から請求項１３までのいずれか１項に記載のマイクロポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布装置や液体滴下装置などにおいて、液体など微少流量の制御やその他の用途に用いられるマイクロポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、医療や食品、バイオテクノロジーなどの分野で使用される化学物質の開発や分析評価あるいは遺伝子解析システムにおいて、その開発や評価に相当の人員と時間を要している。そのため、自動合成あるいは自動評価システムが実現すれば、大幅な開発効率の向上が期待できる。
【０００３】
一方、自動合成・評価システムに要求される条件として以下が挙げられる。第１に、微少流量であること、第２に、ウエル（反応容器）は超小型化、高密度化できること、第３に、複数ノズル（マルチヘッド）によるディスペンサにより、薬品あるいは検体材料をマトリックス状に配列したウエル内に高速に注入できること、第４に、ポンプ部から吐出ノズルに至る全流路に機械的な摺動部がなく、クリーンであること、などである。
【０００４】
これらの条件を満足させるマイクロポンプとして、平板状の圧電素子を駆動源とするダイアフラム方式のマイクロディスペンサが提案され開発されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
これによれば、シリコンなどをエッチングにより加工したダイアフラムに圧電素子を貼り付け、このダイアフラムを屈曲運動させることにより、ポンプとして機能させていた。
【０００６】
また、別のマイクロポンプとして、基板上にポリイミド樹脂を主構造材料として、流路、空隙部、および空隙部を挟む流路壁を構成し、流路壁が静電力によって流路壁を狭めたり広げたりするように変位させるマイクロポンプが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
これによれば、まず、基板上に複数層のポリイミド樹脂を堆積し、犠牲層エッチングを行って所定の形状の流路を形成する。そして、流路壁のポリイミド樹脂層内部に、静電力を発生する複数の金属層を形成したものであった。
【非特許文献１】電気学会論文集Ｅ、１２１巻９号、平成１３年
【特許文献１】特開平６−２６４８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１に示されるマイクロポンプでは、空隙部、流路、流入口、流出口およびダイアフラムなどの形成のためにシリコンを加工している。そのため、半導体の加工装置や半導体プロセス技術などが必要であり、簡単に加工できないという課題があった。また、駆動源が圧電素子であるため小型化が困難であるという課題もあった。
【０００９】
また、特許文献１に示されるマイクロポンプでは、少ない加工装置で製造することができるため装置構成の小型化を図れる。しかし、基板上に複数層のポリイミド樹脂を堆積し、例えば左側から右側へ一方向に液体を流す流路を形成するため、ポリイミド樹脂の犠牲層エッチングなどの加工が、同様に必要であるという問題があった。また、１本の流路を静電力により開いたり閉じたりさせ流体を一方向へ移送させる細長形状のポンプのため、ポンプが占める空間の割には輸送流量が少ない。そのため、流体の輸送効率が小さく、かつポンプの超小型化や高密度化への対応が困難であるという課題があった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、製造が容易で、超小型化や流体などの大流量の輸送が可能なマイクロポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述したような課題を解決するために、本発明のマイクロポンプは、少なくとも複数の電極が同心状に形成された第１の電極部を有する第１の部材と、第１の電極部に相対して設けられた第２の電極部を有する第２の部材と、少なくとも対向して配置された第１の部材と第２の部材間の周囲を所定の間隔に維持し封着する流体の吸入口／吐出口を有する封着部と、第１の部材の第１の電極部に囲まれた中央部および第２の部材の第２の電極部に囲まれた中央部のいずれか一方に形成された吐出口／吸入口とを備え、第１の電極部とそれと対向する第２の電極部間に電圧信号を印加し発生する静電力により流体を同心方向に輸送する構成を有する。
【００１２】
このような構成によれば、第１の部材と第２の部材との対向する間隙を開閉する流路として用い、静電力により間隙を同心状に開閉して、流体を同心状に輸送する構成であるため、犠牲層エッチングなどの加工が不要で、輸送効率が大きく、かつ大流量の輸送が可能な、超小型で微小形状のマイクロポンプを実現できる。また、第１の電極部を同心状に形成した電極とするにより、大流量の流体を歪みなく効率よく輸送することができる。
【００１３】
さらに、第１の部材および第２の部材の少なくとも一方は、樹脂フィルムであればよい。
【００１４】
これにより、樹脂フィルムが静電力によりフレキシブルに変形できる、流体輸送を応答よく円滑に行うことができる。
【００１５】
さらに、第１の電極部の複数の電極は、同心の中心に向かって順次幅広に形成されていてもよい。
【００１６】
これにより、同心状電極を形成する外側から内側の電極面積をほぼ同じ面積とすることにより、同じ体積の流体を径方向へ順次輸送することができる。
【００１７】
さらに、第１の部材の第１の電極部および第２の部材の第２の電極部の少なくとも一方は、第１の部材と第２の部材との対向する内面側または外面側に形成されていてもよい。
【００１８】
これにより、印加電圧の小さいマイクロポンプや、作製の容易なマイクロポンプを実現できる。
【００１９】
さらに、第２の電極部には、第１の電極部の複数の電極と対をなすように、同心状に形成された複数の電極を有していてもよい。
【００２０】
これにより、対向する複数の電極で静電力を発生するため、電極間の電界が広がらないので、所定量の流体を効率よく輸送することができる。
【００２１】
さらに、封着部には、吸入口／吐出口が複数個設けられていてもよい。
【００２２】
これにより、異なる流体を複数の吸入口から吸入し混合して吐出したり、同じ流体を複数の吐出口から分配して吐出することができる。
【００２３】
さらに、第１の部材と第２の部材は、封着部の吸入口／吐出口を開閉するゲート電極が設けられていてもよい。
【００２４】
これにより、流体の流出入を選択的に制御することができる。
【００２５】
さらに、封着部の吸入口／吐出口は、封着部と第１の部材または第２の部材との界面に設けられていてもよい。
【００２６】
これにより、第１の部材または第２の部材の静電力による変形で、吸入口／吐出口の開閉ができる。
【００２７】
さらに、封着部の吸入口／吐出口の断面形状が、曲面形状であってもよい。
【００２８】
これにより、吸入口／吐出口の開閉を確実にすることができる。
【００２９】
また、本発明のマイクロポンプは、少なくとも複数の電極が同心状に形成された第１の電極部を複数個備えた第１の部材と、少なくとも複数個の第１の電極部に相対して設けられた複数個の第２の電極部を有する第２の部材と、対向して配置された第１の部材と第２の部材間の周囲を所定の間隔に維持し封着する流体の吸入口を有する封着部と、第１の部材の複数個の第１の電極部の中央部および第２の部材の複数個の第２の電極部の中央部のいずれか一方に設けられた吐出口を複数個有し、第１の電極部とそれと対向する第２の電極部間に電圧信号を印加し発生する静電力により吸入口から吸引された流体を複数個の吐出口に同心方向に輸送する構成を有する。
【００３０】
これにより、等価的に吐出口を有する微小形状のマイクロポンプを複数個配列できるため、多数配列されたウエルなどに液体を供給する高密度化されたマイクロポンプを実現できる。
【００３１】
さらに、封着部には、吸入口が複数個設けられていてもよい。
【００３２】
これにより、多量の流体を供給することができる。
【００３３】
さらに、複数個の第１の電極部と第２の電極部との対が、１次元に配列されていてもよい。
【００３４】
さらに、複数個の第１の電極部と第２の電極部との対が、２次元に配列されていてもよい。
【００３５】
これらにより、第１の電極部と第２の電極部との対を１次元または２次元に配列することにより、１次元あるいは２次元に配列された多数のウエルなどに流体を供給することができる。
【００３６】
さらに、複数個の吐出口から同時に流体を吐出させてもよい。
【００３７】
さらに、複数個の吐出口を選択して、流体を吐出させてもよい。
【００３８】
これらにより、複数個の第１の電極部を同時に、あるいはそれぞれ選択的に駆動する構成とすることにより、用途に応じて多数個の所定位置のウエルなどに、同時にあるいは所定の時間、順序で選択的に、流体を供給するマイクロポンプを実現することができる。
【００３９】
なお、以上に述べた各構成は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明のマイクロポンプによれば、製造が容易であるとともに、輸送効率が大きく、かつ大流量の輸送が可能な超小型で微小形状のマイクロポンプを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面では説明をわかりやすくするために拡大して示している。
【００４２】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態におけるマイクロポンプの透視平面図で、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００４３】
図１（ｂ）に示すように、本発明の第１の実施の形態におけるマイクロポンプは、例えば２０μｍ膜厚を有する、例えばポリイミドなどの樹脂フィルムからなる柔軟な、例えば円形状の第１の部材１と、例えば絶縁性樹脂基板や絶縁性シリコン基板などの、例えば円形状で、その中央部に吐出口／吸入口８を備えた第２の部材２とが対向して配置されている。そして、対向して配置された第１の部材１と第２の部材２の少なくとも周縁部に、例えば１００μｍの間隔を維持するとともに、吸入口／吐出口９を備えた封着部３が設けられている。ここで、第２の部材２の吐出口／吸入口８と封着部３の吸入口／吐出口９とは、一方が吸入口として機能する場合に、他方が吐出口として機能することを意味するものである。
【００４４】
さらに、図１（ａ）に示すように、第１の部材１は、対向する第２の部材２の内表面側に、例えばＡｌ（アルミニウム）などの金属やＩＴＯなどの透明電極により、最外周の直径が、例えば３００μｍ程度で内周に向かって同心状に形成された複数の電極５を有する第１の電極部４が設けられている。また、第２の部材２の内表面にも同様に、同心状に形成された複数の電極７を有する第２の電極部６が第１の電極部４の同心状の電極５と対向して形成されている。
【００４５】
なお、第１の電極部４と第２の電極部６の表面は、図示していないが絶縁性の被膜を形成することが好ましい。これにより、対向する電極間の短絡を防止するとともに、絶縁性の流体以外の流体も輸送することができる。
【００４６】
また、図１（ａ）に示すように、第１の電極部４と第２の電極部６は、複数の同心状の電極５、７が、同心円の中心に向かって、順次幅広に形成することが好ましく、特に隣接する各電極５、７の面積を等しくすることがさらに望ましい。これにより、吸入口から吐出口に、同じ体積の流体を順次輸送することができる。
【００４７】
そして、上記構成を有するマイクロポンプは、第１の電極部４の同心状の電極５と、それと対向する第２の電極部６の同心状の電極７に、所定の電圧信号を印加することにより、対向する電極５、７間に静電力を発生する。このとき、対向する電極間が同じ極性の電圧の場合には反発力を発生し、異なる極性の電圧の場合には静電引力を発生する。この結果、例えばフレキシブルな材料からなる第１の部材１が、この静電力により同心状に変位する。
【００４８】
これによって、吸入口／吐出口９から吸い込まれた流体は、封着部３によって第１の部材１と第２の部材２の対向間で形成された流体の流路となる間隙部１０が静電力で同心状に開閉することにより、同心状の径方向に輸送され吐出口／吸入口８から吐出される。なお、吐出口／吸入口８から吸い込んだ流体を、同様に封着部３の吸入口／吐出口９から吐出させることもできる。
【００４９】
本発明のマイクロポンプは、従来のマイクロポンプのようなポリイミド樹脂やシリコン基板に流路を形成するための犠牲層エッチングをすることなく、封着部３によって仕切られた同心状に開閉する間隙部１０が開閉する流路となるように構成するものである。
【００５０】
本発明の第１の実施の形態によれば、流体を同心方向に輸送できるため、微小で大流量のマイクロポンプが得られる。
【００５１】
また、第１の電極部４と第２の電極部６を第１の部材１と第２の部材２の内表面に形成することにより、電極の間隔の２乗に反比例した大きな静電力が得られるため、印加電圧を小さくすることができる。これにより、耐圧の小さい制御素子などの使用を可能とし、安価なマイクロポンプを実現できる。
【００５２】
なお、電極５、７の形状は、同心円状に限らない。例えば、同心を有する楕円形状や、例えば長方形状などの多角形で形成してもよい。
【００５３】
以下に、本発明の第１の実施の形態におけるマイクロポンプの動作について、図２を用いて詳細に説明する。
【００５４】
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるマイクロポンプの動作を模式的に説明する概略断面図である。図２において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
【００５５】
なお、図２においては、第１の部材１の第１の電極部４は複数の電極５を有し、第２の部材２の第２の電極部６は、例えば１つの電極を有する構成で説明するが、複数の同心状の電極を同電位として構成してもよいものである。
【００５６】
また、第１の電極部４および第２の電極部６を、第１の部材１および第２の部材２の外表面に形成した例で説明するが、図１（ｂ）と同様に、内表面に形成しても、その動作は同様である。
【００５７】
まず、図２（ａ）に示すように、第１の電極部４の同心状の電極２５１、２５２に、例えば＋５０Ｖと、第２の電極部６に、例えば−５０Ｖを印加する。これにより、対向する同心状の電極２５１、２５２と第２の電極部６間に静電引力が働いて、間隙部１０が閉じて塞がった初期の状態となる。
【００５８】
つぎに、図２（ｂ）に示すように、第１の電極部４の同心状の電極２５１に、例えば−５０Ｖと、第２の電極部６に、例えば−５０Ｖを印加する。これにより、電極２５１と第２の電極部６間には反発力が働き、電極２５１に対応する領域が同心状に開いて広がり、その同心状の間隙部１０内に、封着部３の吸入口／吐出口９から流体が矢印で示すように流入する。なお、このとき、電極２５１の電圧を、０Ｖ（電圧を切断した状態）とし、第１の部材１の弾性により間隙部１０を開けるようにしてもよい。
【００５９】
つぎに、図２（ｃ）に示すように、第１の電極部４の同心状の電極２５１に、例えば＋５０Ｖ、電極２５２に、例えば−５０Ｖと、第２の電極部６に、例えば−５０Ｖを印加する。これにより、電極２５１の領域の間隙部１０は閉じ、電極２５２の領域の間隙部１０が開く。この結果、電極２５１の領域の流体は、第２の部材２の吐出口／吸入口８方向へ同心状に押し出されて移動し、吐出口／吸入口８から吐出する。
【００６０】
そして、図２（ｄ）に示すように、同心状の電極２５２の印加電圧を、例えば−５０Ｖから＋５０Ｖに変化させると、第２の電極部６と電極２５１間の流路の間隙部１０は同心状に塞がり、流路にあった流体は吐出口／吸入口８から吐出し終わる。これにより、図２（ａ）に示す初期の状態に戻る。そして、上記一連の動作を繰り返すことにより、流体を順次輸送することができる。
【００６１】
なお、マイクロポンプが動作中においては、上記各電極に印加される電圧は、例えば＋電圧から−電圧に変化する以外は、常時所定の電圧が印加されたままである。
【００６２】
また、各電極部の電極に印加される電圧値は、流体の粘度や電極形状および対向する電極間隔などによって最適に設定されるものである。例えば、上記では、電極を第１の部材と第２の部材の外表面に形成し、＋／−５０Ｖの電圧を印加する例で説明したが、電極を内表面に形成し、電極間隔を１／２とすれば、＋／−１０Ｖ〜＋／−２０Ｖ程度で駆動することができるものである。
【００６３】
上記動作により、少なくとも第１の電極部および第２の電極部の一方が、複数の同心状の電極を有するマイクロポンプは、第１の電極部の電極と第２の電極部の電極の間に印加される電圧の極性に応じて、間隙部が径方向に順次同心状に開閉する。この間隙部の開閉により、流路が順次開閉し、吸入口から吸い込まれた流体は、吐出口方向へ同心状に輸送され、最終的に吐出口から吐出されるものである。
【００６４】
なお、本発明の第１の実施の形態では、第２の部材に設けた第２の電極部の同心状の電極を同電位とするとして説明したが、これに限らない。例えば、第１の電極部の複数個または１つの同心状の電極を同電位とし、第２の電極部の複数個に形成された同心状の隣接する電極の印加電圧の極性を変化させてもよい。これにより、上記と同様に、フレキシブルな第１の部材を変位させ、流体を輸送することができる。
【００６５】
また、本発明の第１の実施の形態では、第１の電極部の電極が２つの場合を例に説明したが、これに限らない。例えば、３つ以上の電極を設け、少なくとも隣り合う同心状の電極に極性の異なる電圧を印加することにより、流体を開いた間隙部の電極領域に閉じ込め、所定の時間間隔で流体を断続的に輸送することもできる。
【００６６】
本発明の第１の実施の形態のマイクロポンプによれば、間隙部を流体の流路とし、静電力により間隙部の間隔を径方向に同心状に開閉して吸入された流体を同心状に径方向へ輸送する構成である。そのため、犠牲層エッチングなどの加工が不要で、大流量の流体の輸送が可能な、輸送効率に優れた超小型化で微小形状のマイクロポンプを実現できる。
【００６７】
また、第１の部材が、薄膜のポリイミドなどの樹脂フィルムで形成されるため、小さい静電力（小さい印加電圧）でフレキシブルに変位させることができる。
【００６８】
また、第１の電極部の電極を同心状に形成することにより、間隙部全体を流路として利用し、流体を同心状に径方向へ輸送する。そのため、従来例のような一方向へ流体を輸送するポンプと比べて、大流量の流体を効率よく輸送できる超小型のマイクロポンプを実現できる。
【００６９】
また、第１の電極部の各電極の面積が等しくなるように、同心の中心に向かって順次幅広に形成することにより、一定量の流体を、精度よく順次輸送することができる。なぜなら、電極面積が異なる場合、一定量の流体を収容するために、間隙部の間隔が変化し、各電極間で第１の部材と第２の部材間に凹凸を生じる。また、電極面積が異なる場合、同一の印加電圧であっても、面積に比例して発生する静電力が異なるため、間隙部の開閉が不均一となり、精度よく流体を輸送できないためである。
【００７０】
以下に、本発明の第１の実施の形態におけるマイクロポンプの変形例について、図３を用いて説明する。
【００７１】
図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態におけるマイクロポンプの変形例の透視平面図で、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図３において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
【００７２】
図３において、第１の電極部４および第２の電極部６が、同一の幅を有する複数個の同心状の電極３５、３７で形成されている点で図１のマイクロポンプとは異なるものである。なお、図３では、４本の同一の幅を有する電極３５、３７を模式的に示している。しかし、基本的にはマイクロポンプの外形にも依存するが、第１の電極部４は、１０本から数１０本の電極３５から構成されることが好ましい。
【００７３】
そして、第１の電極部４の外周側から、順次同じ極性の電圧で駆動する電極の面積が等しくなるように、各電極を所定の本数を有する組にまとめる。例えば、外周側で１つの電極を選択した場合に、内側にしたがって電極を、例えば２本、３本を一組にまとめて、同一の極性の電圧で駆動するものである。
【００７４】
これにより、図１（ａ）に示すマイクロポンプの第１の電極部４と同様の動作で、封着部３の吸入口／吐出口９から流体を取り込み、内周側に向かって同心方向に輸送し、吐出口／吸入口８から吐出させることができる。
【００７５】
また、同じ電圧極性で駆動される組に含まれる第１の電極部４の電極３５の本数は、任意に設定できるため、電極の本数を自由に組み合わせることにより、流体の輸送量を可変にできるマイクロポンプが得られる。
【００７６】
なお、本発明の第１の実施の形態では、第１の電極部および第２の電極部を、第１の部材および第２の部材のそれぞれの内面側に形成する例で説明したが、これに限られない。例えば、第１の電極部および第２の電極部を、第１の部材および第２の部材のそれぞれの外面側に形成してもよい。この場合には、同じ静電力を得る場合には、第１の電極部と第２の電極部に印加する電圧が大きくなるが、絶縁性の被膜を形成しなくてもよいので、各電極部の形成が容易で、マイクロポンプを生産性よく作製できる。
【００７７】
さらに、第１の電極部を第１の部材の内面側に、第２の電極部を第２の部材の外面側に形成してもよく、また、その逆の構成としてもよい。これにより、各電極部を外面側に形成する場合よりも、同じ静電力を得るための印加電圧を小さくすることができる。そして、必ずしも内面側に形成した電極部の表面に絶縁性の被膜を形成しなくてもよいため、生産性も優れたものとなる。
【００７８】
また、第２の部材の第２の電極部は、第１の部材の第１の電極部の外形と同等かそれよりも大きい径または形状を有する、例えばベタ電極としてもよい。これにより、微細加工を必要としないので、第２の電極部の形成が容易となる。さらに、第２の電極部の電極を駆動する配線電極を少なくできるため、簡易な駆動回路構成とすることができる。
【００７９】
なお、第２の電極部をベタ電極で構成する場合には、薄い金属板を用いて形成してもよく、さらに第２の部材と兼用してもよい。これにより、マイクロポンプを安価に作製することができる。
【００８０】
また、本発明の第１の実施の形態では、第２の部材としてリジッドな基板を使用する例で説明したが、これに限らない。例えば、第１の部材と同様に、ポリイミドの樹脂フィルムを第２の部材として用いることもできる。これにより、より小さい印加電圧で、間隙部を開閉することができるフレキシブル性に優れたマイクロポンプが得られる。
【００８１】
なお、第１の電極部および第２の電極部に形成された同心状の複数の電極に印加される電圧信号としては、位相の異なる２相以上からなるパルス電圧や交流電圧などで駆動してもよい。これにより、例えば蠕動運動のように連続的でスムーズな流体の輸送が可能となる。
【００８２】
（第２の実施の形態）
以下に、本発明の第２の実施の形態におけるマイクロポンプについて、図４を用いて説明する。
【００８３】
図４（ａ）は、本発明の第２の実施の形態におけるマイクロポンプの透視平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図４において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
【００８４】
図４は、吸入口／吐出口が、封着部に複数個設けられているとともに、複数個の吸入口／吐出口に封着部を挟んでゲート電極が設けられている点で、図１とは異なるものである。
【００８５】
すなわち、図４（ａ）に示すように、封着部３の、例えば４箇所に、例えば第１の電極部４の形成面側に取り入れ口を設けた吸入口／吐出口４９１がそれぞれ設けられている。
【００８６】
また、封着部３の吸入口／吐出口４９１のそれぞれの位置に、封着部３を挟んで、例えば第１の部材１上にゲート電極４１が形成されている。そして、所定のゲート電極４１に、電圧を印加することにより、それに対応する吸入口／吐出口４９１を独立して開閉させることができるものである。これにより、例えば各吸入口／吐出口４９１から異なる流体を吸入することができる。
【００８７】
なお、第２の部材２に形成する一方のゲート電極４１は、第２の部材２に形成する第２の電極部６の電極７がベタ電極である場合には、第２の電極部６と共通に形成してもよい。
【００８８】
また、吸入口／吐出口４９１の取り入れ口を第１の電極部４側に設けることにより、例えばパイプなどを差し込み異なる流体材料の注入を容易にすることができる。なお、吸入口／吐出口４９１の取り入れ口を封着部３の側面に設けてもよい。
【００８９】
本発明の第２の実施の形態におけるマイクロポンプによれば、ゲート電極４１の電圧制御により、複数個の吸入口／吐出口４９１を独立して開閉制御させ、例えば異なる流体を選択的または同時に吸入して混合しながら輸送することができるものである。なお、同時に複数個の吸入口／吐出口４９１から流体を吸入する場合には、ゲート電極４１を省略してもよい。
【００９０】
以下に、本発明の第２の実施の形態におけるマイクロポンプの動作について、図５を用いて詳細に説明する。
【００９１】
図５は、本発明の第２の実施の形態におけるマイクロポンプの動作を模式的に説明する概略断面図である。図５において、図２と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。また、説明を容易にするために、図５に示す電極数を少なく図示しているために、図４の電極数とは対応していない。
【００９２】
なお、図５においても図２と同様に、第１の部材の第１の電極部は複数の電極を有し、第２の部材の第２の電極部は、例えば１つのベタ電極を有する構成で説明するが、複数の同心状の電極を全て同電位として構成してもよいものである。
【００９３】
まず、図５（ａ）に示すように、第１の電極部４の同心状の電極４５１、４５２に、例えば＋５０Ｖと、第２の電極部６のベタ電極である電極７に、例えば−５０Ｖを印加する。これにより、対向する同心状の電極４５１、４５２と電極７間に静電引力が働いて、間隙部１０が閉じて塞がった初期の状態となる。そして、この状態のときに、ゲート電極４１に電圧を印加し、封着部３に設けた吸入口／吐出口４９１を開く。この場合、複数個の吸入口／吐出口４９１は同時に開いてもよいし、時間的にあるいは吸入口／吐出口４９１ごとに選択して開いてもよい。
【００９４】
つぎに、図５（ｂ）に示すように、第１の電極部４の同心状の電極４５１に、例えば−５０Ｖと、電極７に、例えば−５０Ｖを印加する。これにより、電極４５１と電極７間には反発力が働き、電極４５１に対応する領域が同心状に開いて広がり、その同心状の間隙部１０内に、封着部３の吸入口／吐出口４９１から流体が矢印で示すように流入する。そして、必要に応じて、各吸入口／吐出口４９１は閉じられる。
【００９５】
つぎに、図５（ｃ）に示すように、第１の電極部４の同心状の電極４５１に、例えば＋５０Ｖ、電極４５２に、例えば−５０Ｖと、電極７に、例えば−５０Ｖを印加する。これにより、電極４５１の領域の間隙部１０は閉じ、電極４５２の領域の間隙部１０が開く。この結果、電極４５１の領域の流体は、第２の部材２の吐出口／吸入口８方向へ同心状に押し出されて移動し、吐出口／吸入口８から吐出する。
【００９６】
そして、図５（ｄ）に示すように、同心状の電極４５２の印加電圧の極性を、例えば−５０Ｖから＋５０Ｖに変化させると、電極７と電極４５１間の流路の間隙部１０は同心状に塞がり、流路にあった流体は吐出口／吸入口８から吐出し終わる。これにより、図５（ａ）に示す初期の状態に戻る。
【００９７】
そして、上記一連の動作を繰り返すことにより、流体を順次輸送することができる。
【００９８】
なお、マイクロポンプが動作中においては、上記各電極に印加される電圧は、例えば＋電圧から−電圧に変化する以外は、常時所定の電圧が印加されたままである。
【００９９】
本発明の第２の実施の形態によれば、複数個の吸入口／吐出口４９１から異なる流体材料を選択的に吸入し、異なる流体を混合して吐出口／吸入口８から吐出するマイクロポンプを実現できる。また、複数個の吸入口／吐出口４９１の開閉時間を変えることにより、異なった流体材料を、その混合比率を変化させて吐出させることもできる。なお、異なる流体材料でなくてもよいことはいうまでもない。
【０１００】
なお、第２の実施の形態では、吐出口／吸入口を第２の電極部に囲まれた、電極が形成されていない中央部分に設けるとして説明したが、これに限られない。例えば、吐出口／吸入口を第１の電極部に囲まれた、電極が形成されていない中央部分に設けてもよく、同様の効果が得られる。
【０１０１】
（第３の実施の形態）
以下に、本発明の第３の実施の形態におけるマイクロポンプについて、図６を用いて説明する。
【０１０２】
図６（ａ）は、本発明の第３の実施の形態におけるマイクロポンプの透視平面図である。また、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図で、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図６において、図４と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
【０１０３】
図６は、吸入口／吐出口５８１が、封着部３に複数個設けられているとともに、封着部３で第１の部材１との界面に設けられている点で、図４とは異なるものである。
【０１０４】
すなわち、図６（ａ）に示すように、封着部３の、例えば４箇所に、封着部３の側面側に吸入口／吐出口の取り出し口を設けた吸入口／吐出口５８１がそれぞれ設けられている。
【０１０５】
また、封着部３の吸入口／吐出口５８１のそれぞれの位置に、封着部３を挟んでゲート電極５１が形成されている。そして、所定のゲート電極５１に、電圧を印加することにより、それに対応する吸入口／吐出口５８１を独立して開閉させることができるものである。このとき、図６（ｃ）に示すように、吸入口／吐出口５８１の断面形状を、例えば半円状などの曲面形状とすることにより、ゲート電極５１に印加される電圧で、第１の部材１が、吸入口／吐出口５８１の断面形状に沿って変形する。その結果、吸入口／吐出口５８１の開閉を、完全に行うことができる。
【０１０６】
なお、第２の部材２に形成する一方のゲート電極５１は、第２の部材２に形成する第２の電極部６の電極７がベタ電極である場合には、第２の電極部と共通に形成してもよい。また、吸入口／吐出口の取り出し口を、封着部側面に設けているが、吸入口／吐出口の取り出し口を第１の電極部面側に設けてもよい。
【０１０７】
本発明の第３の実施の形態におけるマイクロポンプによれば、ゲート電極５１の電圧制御により、吐出口／吸入口８から吸入した流体を、複数個の吸入口／吐出口５８１を独立して開閉制御させることにより、流体を選択的または同時に複数個の吸入口／吐出口５８１から吐出させることができるものである。
【０１０８】
また、吸入口／吐出口５８１の断面形状を曲面形状とすることにより、より完全な開閉動作を実現できる。
【０１０９】
以下に、本発明の第３の実施の形態におけるマイクロポンプの動作について、図７を用いて詳細に説明する。
【０１１０】
図７は、本発明の第３の実施の形態におけるマイクロポンプの動作を模式的に説明する概略断面図である。図７において、図５と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。また、説明を容易にするために、図７に示す電極数を少なく図示しているため、図６の電極数とは対応していない。
【０１１１】
なお、図７においても図５と同様に、第１の部材の第１の電極部は複数の電極を有し、第２の部材の第２の電極部は、例えば１つのベタ電極を有する構成で説明するが、複数の同心状の電極を全て同電位として構成してもよいものである。
【０１１２】
まず、図７（ａ）に示すように、第１の電極部４の同心状の電極５５１、５５２に、例えば＋５０Ｖと、第２の電極部６のベタ電極である電極７に、例えば−５０Ｖがそれぞれ印加する。これにより、対向する同心状の電極５５１、５５２と電極７間に静電引力が働いて、間隙部１０が閉じて塞がっている初期の状態となる。このとき、ゲート電極５１に、例えば−５０Ｖの電圧が印加され、吸入口／吐出口５８１は閉じられている。
【０１１３】
つぎに、図７（ｂ）に示すように、対向する同心状の電極５５２と電極７に、例えば−５０Ｖをそれぞれに印加すると、電極５５２と電極７間には反発力が働く。そのため、電極５５２に対応する領域が同心状に開いて広がり、その同心状の間隙部１０内に第２の部材２の吐出口／吸入口８から流体が矢印で示すように流入する。
【０１１４】
つぎに、図７（ｃ）に示すように、第１の電極部４の同心状の電極５５２に、例えば＋５０Ｖ、電極５５１に、例えば−５０Ｖと、電極７に、例えば−５０Ｖを印加する。これにより、電極５５２の領域の間隙部１０は閉じ、電極４５１の領域の間隙部１０が開く。この結果、電極５５２の領域の流体は、封着部３の吸入口／吐出口５８１の方向へ同心状に押し出されて移動する。
【０１１５】
つぎに、図７（ｄ）に示すように、第１の電極部４の同心状の電極５５１の印加電圧を−５０Ｖから＋５０Ｖと変化させるとともに、吸入口／吐出口５８１の各ゲート電極５１に、例えば−５０Ｖを印加して選択的に開くと、流体は複数個の吸入口／吐出口５８１から選択的に吐出される。このとき、複数個の吸入口／吐出口５８１は同時に開いてもよいし、時間的あるいは吸入口／吐出口５８１ごとに選択的に開いてもよい。
【０１１６】
つぎに、流体を吐出した後、吸入口／吐出口５８１の各ゲート電極５１に、例えば＋５０Ｖの電圧を印加することにより、図７（ａ）に示す初期の状態に戻る。
【０１１７】
そして、上記一連の動作を繰り返すことにより、流体を順次輸送することができる。
【０１１８】
本発明の第３の実施の形態によれば、吐出口／吸入口８から流体を吸入し、複数の吸入口／吐出口５８１から同時にまたは選択的に分配して吐出できるマイクロポンプが得られる。
【０１１９】
なお、第３の実施の形態では、吐出口／吸入口８を第２の電極部６に囲まれた、電極７が形成されていない中央部分に設けるとして説明したが、これに限られない。例えば、吐出口／吸入口８を第１の電極部４に囲まれた、電極が形成されていない中央部分に設けてもよく、同様の効果が得られる。さらに、第２の実施の形態で説明したように、吸入口／吐出口５８１から流体を吸入し、吐出口／吸入口８から吐出させてもよいことはいうまでもない。
【０１２０】
（第４の実施の形態）
以下に、本発明の第４の実施の形態におけるマイクロポンプについて、図８を用いて説明する。
【０１２１】
図８（ａ）は、本発明の第４の実施の形態におけるマイクロポンプの第１の電極部の構成を説明する透視平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の第１の電極部と対向する第２の電極部の構成を説明する透視平面図である。図８において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
【０１２２】
図８に示すように、本発明の第４の実施の形態におけるマイクロポンプは、第１の電極部および第２の電極部の対で形成される複数個の微小ポンプが、１次元に配列され、複数個の吐出口を有する点で図１とは異なるものである。
【０１２３】
すなわち、図８（ａ）に示すように、第１の部材１の外表面には、例えば３つの第１の電極部６４１、６４２、６４３が１次元に配列されている。また、各第１の電極部は、例えば４つの同心状の電極６５１、６５２、６５３、６５４を有している。そして、各第１の電極部の同じ同心状の電極同士が互いに結線され、例えばマルチプレクサなどからなる駆動回路６１にそれぞれ接続されている。
【０１２４】
一方、図８（ｂ）に示すように、第２の部材２の外表面には、第１の電極部と対向する、例えば３つの第２の電極部６６１、６６２、６６３が１次元に配列されている。また、各第２の電極部は、例えば４つの同心状の電極６７１、６７２、６７３、６７４を有している。そして、各第２の電極部の同じ同心状の電極同士が互いに結線され、例えばマルチプレクサなどからなる駆動回路６２にそれぞれ接続されている。さらに、各第２の電極部の電極に囲まれた中央部分に、吐出口６８が設けられている。
【０１２５】
そして、第１の部材１と第２の部材２は、例えば１つの吸入口６９を設けた封着部３を挟んで対向して封着されている。
【０１２６】
これにより、例えば３つの微小ポンプを有するマイクロポンプが得られる。
【０１２７】
そして、微小ポンプが１次元に配列されたマイクロポンプは、駆動回路６１により、第１の電極部６４１、６４２、６４３の各電極６５１、６５２、６５３、６５４を順次選択して、所定の電圧を印加する。また、第１の電極部に対応する第２の電極部６６１、６６２、６６３の各電極６７１、６７２、６７３、６７４も、駆動回路６２により、順次選択して所定の電圧が印加される。このとき、第１の電極部の電極と、その電極と対応する第２の電極部の電極間に、同種符号の電圧の印加により、第１の部材と第２の部材の間隙部が広がり、反対に異種符号の電圧の印加により、間隙部を閉じることができる。
【０１２８】
これにより、吸入口６９から吸入した流体を微小ポンプに取り込み、第１の電極部と第２の電極部の対向する電極に印加する電圧の極性および駆動回路により電極を順次選択することにより、流体を輸送し、微小ポンプの各吐出口６８から、同時に流体を吐出する。
【０１２９】
本発明の第４の実施の形態のマイクロポンプによれば、第１の電極部を複数個配列した構成とすることにより、吐出口をそれぞれ有する微小ポンプが複数個形成される。それにより、例えば多数配列されたウエルなどに流体を供給することができる高密度化されたマイクロポンプを実現できる。
【０１３０】
なお、第４の実施の形態では、第２の電極部の電極が、複数個の同心状の電極を例に説明したが、これに限らない。例えば、図８（ｃ）に示すように、第１の電極部の外形と同じ、またはそれより大きい外形を有するベタ電極で、第２の電極部の電極を形成してもよい。これにより、第２の電極部の電極を共通の電極とすることにより、電極形成が容易となる。さらに、駆動回路６２の構成が簡略化できるため、生産性に優れた、低コストのマイクロポンプが得られる。
【０１３１】
以下に、本発明の第４の実施の形態におけるマイクロポンプの変形例について、図９を用いて説明する。
【０１３２】
図９（ａ）は、本発明の第４の実施の形態におけるマイクロポンプの変形例の第１の電極部の構成を説明する透視平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）の第１の電極部と対向する第２の電極部の構成を説明する透視平面図である。図９において、図８と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
【０１３３】
図９に示すように、複数個の第１の電極部および第２の電極部の最内周の電極を個別に制御する選択回路６３を設けた点で図８とは異なるものである。
【０１３４】
すなわち、図９（ａ）に示すように、第１の部材１の外表面に、例えば３つの第１の電極部６４１、６４２、６４３が１次元に配列されている。また、各第１の電極部は、例えば４つの同心状の電極６５１、６５２、６５３、６５４を有している。そして、各第１の電極部の、例えば３つの同心状の電極６５１、６５２、６５３の同じ電極同士が互いに結線され、例えばマルチプレクサなどからなる駆動回路６１にそれぞれ接続されている。さらに、各第１の電極部の、例えば同心状の最内周の電極６５４は、個別に接続され選択的に開閉を制御する選択回路６３に接続されている。
【０１３５】
一方、図９（ｂ）に示すように、第２の部材２の外表面には、第１の電極部と対向する、例えば３つの第２の電極部６６１、６６２、６６３が１次元に配列されている。また、各第２の電極部は、例えば４つの同心状の電極６７１、６７２、６７３、６７４を有している。そして、各第２の電極部の、例えば３つの同心状の電極６５１、６５２、６５３の同じ電極同士が互いに結線され、例えばマルチプレクサなどからなる駆動回路６２にそれぞれ接続される。さらに、各第２の電極部の、例えば同心状の最内周の電極６７４と個別に接続し、選択的に開閉を制御する選択回路６４が接続されている。さらに、各第２の電極部の電極に囲まれた中央部分に、吐出口６８が設けられている。
【０１３６】
そして、第１の部材１と第２の部材２は、例えば１つの吸入口６９を設けた封着部３を挟んで対向して封着されている。
【０１３７】
これにより、例えば３つの微小ポンプを有するマイクロポンプが得られる。
【０１３８】
そして、微小ポンプが１次元に配列されたマイクロポンプは、駆動回路６１、により、第１の電極部６４１、６４２、６４３の各電極６５１、６５２、６５３を順次選択して、所定の電圧を印加する。また、第１の電極部に対応する第２の電極部６６１、６６２、６６３の各電極６７１、６７２、６７３も、駆動回路６２により、順次選択して所定の電圧が印加される。このとき、第１の電極部の電極と、その電極と対応する第２の電極部の電極間に、同種符号の電圧の印加により、第１の部材と第２の部材の間隙部が広がり、反対に異種符号の電圧の印加により、間隙部を閉じることができる。
【０１３９】
これにより、吸入口６９から吸入した流体を微小ポンプに取り込み、第１の電極部と第２の電極部の対向する電極に印加する電圧の極性および駆動回路により電極を順次選択することにより、流体を輸送する。
【０１４０】
そして、第１の電極部の電極６５４と第２の電極部の電極６７４で閉じられた各微小ポンプを、選択回路６３、６４により、第１の電極部の電極６５４と第２の電極部の電極６７４に同じ極性の電圧を印加して、開けることにより、任意の微小ポンプの吐出口６８から、選択的に、または同時に流体を吐出することができるものである。
【０１４１】
本発明の第４の実施の形態の変形例のマイクロポンプによれば、選択回路により、任意の微小ポンプから流体を、同時にまたは選択して吐出することができる。さらに、選択回路により、開閉時間を調整することにより、吐出する流体量を個別に、任意に調整することができる。これにより、例えば多数配列された任意のウエルなどに流体を、個別に、また任意の量で供給することができる高密度化されたマイクロポンプを実現できる。
【０１４２】
なお、第４の実施の形態の変形例では、第２の電極部の電極が、複数個の同心状の電極を例に説明したが、これに限らない。例えば、図９（ｃ）に示すように、第１の電極部の外形と同じ、またはそれより大きい外形を有するベタ電極で、第２の電極部の電極を形成してもよい。
【０１４３】
これにより、第２の電極部の電極を共通の電極とすることにより、電極形成が容易となる。さらに、選択回路６４を省略できるとともに、駆動回路６２の構成が簡略化できるため、生産性に優れた、低コストのマイクロポンプが得られる。
【０１４４】
また、本発明の第４の実施の形態では、第１の電極部と第２の電極部の電極を第１の部材、第２の部材の外表面に形成する例で説明したが、これに限らない。例えば、少なくとも第１の部材および第２の部材の一方の内表面に形成してもよい。これにより、電極間の距離が短くできるため、同じ静電力を得るためには印加電圧の低電圧化、または同じ印加電圧の場合には大きな静電力を得ることができる。
【０１４５】
また、本発明の第４の実施の形態のマイクロポンプでは、吸入口が１つの場合を例に説明したが、これに限らない。例えば、複数個の吸入口を封着部に設けてもよい。
【０１４６】
また、本発明の第４の実施の形態のマイクロポンプでは、複数個の微小ポンプが、間隙部を共用する例で説明したが、これに限らない。例えば、微小ポンプごとに封着部で分離し、それに対応して個別に吸入口を設ける構成としてもよい。これにより、マイクロポンプの機械的強度が向上するとともに、異なる流体を個別に輸送することができる。
【０１４７】
また、本発明の第４の実施の形態のマイクロポンプでは、第１の電極部の電極と第２の電極部の電極を、同じ幅を有する電極で説明したが、第１の実施の形態の電極構造が適用できることはいうまでもない。
【０１４８】
（第５の実施の形態）
以下に、本発明の第５の実施の形態におけるマイクロポンプについて、図１０を用いて説明する。
【０１４９】
図１０（ａ）は、本発明の第５の実施の形態におけるマイクロポンプの第１の電極部の構成を説明する透視平面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の第１の電極部と対向する第２の電極部の構成を説明する透視平面図である。図１０において、図８と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
【０１５０】
図１０に示すように、本発明の第５の実施の形態におけるマイクロポンプは、第１の電極部および第２の電極部の対で形成される複数個の微小ポンプが、２次元に配列されている点で図８とは異なるものである。
【０１５１】
図１０（ａ）に示すように、第１の部材１の外表面には、例えば９つの第１の電極部が２次元に配列され、例えばＸ方向およびＹ方向において、３×３のマトリックス状に形成されている。また、各第１の電極部は、例えば４つの同心状の電極７５１、７５２、７５３、７５４を有している。そして、例えばＹ方向の第１の電極部７４１、７４２、７４３を一組として、同じ同心状の電極（例えば、電極７５１）同士が互いに結線され、例えばマルチプレクサなどからなる駆動回路７１にそれぞれ接続されている。なお、他のＸ方向の第１の電極部の各組も同様に接続されるものである。
【０１５２】
一方、図１０（ｂ）に示すように、第２の部材２の外表面に、第１の電極部と対向する、例えば９つの第１の電極部が２次元に配列され、例えばＸ方向およびＹ方向において、３×３のマトリックス状に形成されている。また、各第２の電極部は、例えば４つの同心状の電極７７１、７７２、７７３、７７４を有している。そして、例えばＹ方向の第２の電極部７６１、７６２、７６３を一組として、同じ同心状の電極（例えば、電極７７１）同士が互いに結線され、例えばマルチプレクサなどからなる駆動回路７２にそれぞれ接続されている。なお、他のＸ方向の第２の電極部の各組も同様に接続されているものである。さらに、各第２の電極部の電極に囲まれた中央部分に、吐出口７８が設けられている。
【０１５３】
そして、第１の部材１と第２の部材２は、例えば１つの吸入口７９を設けた封着部３を挟んで対向して封着されている。
【０１５４】
これにより、例えば９つの微小ポンプを有するマイクロポンプが得られる。
【０１５５】
そして、微小ポンプが２次元のマトリックス状に配列されたマイクロポンプは、駆動回路７１により、Ｘ方向の各組の第１の電極部７４１、７４２、７４３の各電極７５１、７５２、７５３、７５４を順次選択して、所定の電圧を印加する。また、第１の電極部に対応する第２の電極部７６１、７６２、７６３の各電極７７１、７７２、７７３、７７４も、駆動回路７２により、順次選択して所定の電圧が印加される。このとき、第１の電極部の電極と、その電極と対応する第２の電極部の電極間に、同種符号の電圧の印加により第１の部材と第２の部材の間隙部を開け、反対に異種符号の電圧の印加により間隙部を閉じることができる。
【０１５６】
これにより、吸入口７９から吸入した流体を微小ポンプに取り込み、第１の電極部と第２の電極部の対向する電極に印加する電圧の極性および駆動回路により電極を順次選択することにより、流体を輸送し、微小ポンプの各吐出口７８から、同時に流体を吐出する。また、第１の電極部の各組ごとに流体を吐出することもできる。
【０１５７】
本発明の第５の実施の形態のマイクロポンプによれば、第１の電極部を複数個配列した構成とすることにより、吐出口をそれぞれ有する微小ポンプが２次元のマトリックス状に複数個形成される。それにより、例えば２次元に多数配列されたウエルなどに、流体を一括して高速に供給することができる高密度化されたマイクロポンプを実現できる。
【０１５８】
なお、第５の実施の形態では、第２の電極部の電極が、複数個の同心状の電極を例に説明したが、これに限らない。例えば、図１１に示すように、第１の電極部の外形と同じ、またはそれより大きい外形を有するベタ電極で、第２の電極部の電極７６１、７６２、７６３を形成して接続してもよい。これにより、第２の電極部の電極を共通の電極とできるため、電極形成が容易となる。さらに、駆動回路７２の構成が簡略化できるため、生産性に優れた、低コストのマイクロポンプが得られる。
【０１５９】
以下に、本発明の第５の実施の形態におけるマイクロポンプの変形例について、図１２を用いて説明する。
【０１６０】
図１２（ａ）は、本発明の第５の実施の形態におけるマイクロポンプの変形例の第１の電極部の構成を説明する透視平面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の第１の電極部と対向する第２の電極部の構成を説明する透視平面図である。図１２において、図１０と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
【０１６１】
図１２に示すように、Ｘ方向の複数個の第１の電極部および第２の電極部からなる各組において、最内周の電極を個別に制御する選択回路７３を設けた点で図１０とは異なるものである。
【０１６２】
すなわち、図１２（ａ）に示すように、第１の部材１の外表面には、例えば９つの第１の電極部が２次元に配列され、例えばＸ方向およびＹ方向において、３×３のマトリックス状に形成されている。また、各第１の電極部は、例えば４つの同心状の電極７５１、７５２、７５３、７５４を有している。そして、例えばＹ方向の第１の電極部７４１、７４２、７４３を一組として、同じ同心状の電極（例えば、電極７５１）同士が互いに結線され、例えばマルチプレクサなどからなる駆動回路７１にそれぞれ接続されている。さらに、各第１の電極部の、例えば同心状の最内周の電極７５４は、個別に接続され選択的に開閉を制御する選択回路７３に接続されている。なお、他のＸ方向の第１の電極部の各組も同様に接続されるものである。
【０１６３】
一方、図１２（ｂ）に示すように、第２の部材２の外表面には、少なくとも第１の電極部の外形と同じ、またはそれより大きい外形を有するベタ電極で、第２の電極部７６１、７６２、７６３の電極が共通に接続されて形成されている。そして、第２の電極部の電極は、例えばマルチプレクサなどからなる駆動回路７２に接続されている。
【０１６４】
そして、第１の部材１と第２の部材２は、例えば１つの吸入口７９を設けた封着部３を挟んで対向して封着されている。
【０１６５】
これにより、例えば９つの微小ポンプを有するマイクロポンプが得られる。
【０１６６】
そして、微小ポンプが２次元のマトリックス状に配列されたマイクロポンプは、駆動回路７１により、Ｘ方向の各組の第１の電極部７４１、７４２、７４３の電極７５１、７５２、７５３を順次選択して、所定の電圧を印加する。また、少なくとも第１の電極部に対応した大きさを有する第２の電極部７６１、７６２、７６３の電極に、駆動回路７２により、所定の極性の電圧を印加する。このとき、第１の電極部の各電極と、それに対応する第２の電極部間に、同種符号の電圧の印加により第１の部材と第２の部材の間隙部を開け、反対に異種符号の電圧の印加により間隙部を閉じることができる。
【０１６７】
これにより、吸入口７９から吸入した流体を微小ポンプに取り込み、第１の電極部と第２の電極部に印加する電圧の極性および駆動回路により電極を順次選択することにより、流体を輸送する。
【０１６８】
そして、第１の電極部の電極７５４と第２の電極部７６１、７６２、７６３で閉じられた各微小ポンプを、選択回路７３により、第１の電極部の電極７５４と第２の電極部７６１、７６２、７６３に同じ極性の電圧を印加して、開けることにより、任意の微小ポンプの吐出口７８から、選択的に、または同時に流体を吐出することができる。
【０１６９】
このようにして、例えば微小形状の直径約３００μｍのマイクロポンプを、例えばＸ方向１０列、Ｙ方向１０行の計１００個をマトリックス状に配置した構成とすることにより、１００個配列した、例えば微小のウエルや遺伝子チップなどに対して、選択的に流体を吐出することができる。
【０１７０】
これにより、低コストで高効率のマイクロポンプにより、高効率化あるいは省力化された評価システムあるいは開発システムを実現できる。
【０１７１】
なお、本発明の第５の実施の形態の変形例のマイクロポンプでは、第２の部材の第２の電極部の電極を、ベタ電極からなる共通電極とした例で説明したが、これに限らない。例えば、第２の電極部の電極を、各Ｘ方向には共通電極であるが、Ｙ方向には独立した電極として、Ｙ方向ごとに駆動する構成としてもよい。この場合には、第２の部材には、第２の電極部をＹ方向に、例えば順次選択する選択回路が必要となるが、２次元に配列されたマイクロポンプを少なくとも順次、Ｙ方向ごとに１次元的に選択して動作させることができる。
【０１７２】
また、第２の電極部の電極接続を、第１の電極部の電極接続と同様の構成とすることにより、対応する電極間で駆動してもよいことはいうまでもない。
【０１７３】
本発明の第５の実施の形態のマイクロポンプによれば、複数個の微小形状の第１の電極部を２次元のマトリックス状に配列して構成することにより、２次元に配列された多数のウエルなどに流体を２次元に供給する高密度化したマイクロポンプを実現することができる。
【０１７４】
また、本発明の第５の実施の形態のマイクロポンプによれば、複数個の第１の電極部を同時に、あるいは選択的に駆動する構成により、用途に応じて多数個の所定位置のウエルなどに、同時にあるいは所定の時間、順番で流体を選択的に供給するマイクロポンプを実現することができる。
【０１７５】
また、本発明の第５の実施の形態のマイクロポンプによれば、吐出口を第１の部材の第１の電極部に囲まれた中央部分に設けるとして説明したが、これに限らない。例えば、吐出口を第２の部材の第２の電極部の中心部に設けてもよく、同様の動作が可能である。
【０１７６】
また、本発明の第５の実施の形態のマイクロポンプでは、第１の電極部と第２の電極部の電極を第１の部材、第２の部材の外表面に形成する例で説明したが、これに限らない。例えば、少なくとも第１の部材および第２の部材の一方の内表面に形成してもよい。これにより、電極間の距離が短くできるため、同じ静電力を得るためには印加電圧の低電圧化、または同じ印加電圧の場合には大きな静電力を得ることができる。
【０１７７】
また、本発明の第５の実施の形態のマイクロポンプでは、吸入口が１つの場合を例に説明したが、これに限らない。例えば、複数個の吸入口を封着部に設けてもよい。
【０１７８】
また、本発明の第５の実施の形態のマイクロポンプでは、複数個の微小ポンプが、間隙部を共用する例で説明したが、これに限らない。例えば、微小ポンプごとに封着部で分離し、それに対応して個別に吸入口を設ける構成としてもよい。これにより、マイクロポンプの機械的強度を向上できるとともに、異なる流体を個別に輸送することができる。
【０１７９】
また、本発明の第５の実施の形態のマイクロポンプでは、第１の電極部の電極と第２の電極部の電極を、同じ幅を有する電極で説明したが、第１の実施の形態の電極構造が適用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１８０】
本発明に係るマイクロポンプは、輸送効率が大きく大流量の輸送が可能で超小型化を実現できるため、流体の微少流量制御やディスペンサ、その他の用途に用いられるマイクロポンプとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１８１】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施の形態におけるマイクロポンプの透視平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるマイクロポンプの動作を模式的に説明する概略断面図
【図３】（ａ）本発明の第１の実施の形態におけるマイクロポンプの変形例の透視平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図４】（ａ）本発明の第２の実施の形態におけるマイクロポンプの透視平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるマイクロポンプの動作を模式的に説明する概略断面図
【図６】（ａ）本発明の第３の実施の形態におけるマイクロポンプの透視平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図
【図７】本発明の第３の実施の形態におけるマイクロポンプの動作を模式的に説明する概略断面図
【図８】本発明の第４の実施の形態におけるマイクロポンプの第１の電極部の構成を説明する透視平面図（ｂ）同図（ａ）の第１の電極部と対向する第２の電極部の構成を説明する透視平面図（ｃ）同図（ｂ）の第２の電極部の別の例を説明する透視平面図
【図９】（ａ）本発明の第４の実施の形態におけるマイクロポンプの変形例の第１の電極部の構成を説明する透視平面図（ｂ）同図（ａ）の第１の電極部と対向する第２の電極部の構成を説明する透視平面図（ｃ）同図（ｂ）の第２の電極部の別の例を説明する透視平面図
【図１０】本発明の第５の実施の形態におけるマイクロポンプの第１の電極部の構成を説明する透視平面図（ｂ）同図（ａ）の第１の電極部と対向する第２の電極部の構成を説明する透視平面図
【図１１】本発明の第５の実施の形態におけるマイクロポンプの第２の電極部の別の例を説明する透視平面図
【図１２】本発明の第５の実施の形態におけるマイクロポンプの変形例の第１の電極部の構成を説明する透視平面図（ｂ）同図（ａ）の第１の電極部と対向する第２の電極部の構成を説明する透視平面図
【符号の説明】
【０１８２】
１    第１の部材
２    第２の部材
３    封着部
４，６４１，６４２，６４３，７４１，７４２，７４３    第１の電極部
５，７，３５，３７，２５１，２５２，４５１，４５２，５５１，５５２，６５１，６５２，６５３，６５４，６７１，６７２，６７３，６７４，７５１，７５２，７５３，７５４，７７１，７７２，７７３，７７４    電極
６，６６１，６６２，６６３，７６１，７６２，７６３    第２の電極部
８    吐出口／吸入口
９，４９１，５８１    吸入口／吐出口
１０    間隙部
４１，５１    ゲート電極
６１，６２，７１，７２    駆動回路
６３，６４，７３    選択回路
６８，７８    吐出口
６９，７９    吸入口
【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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