(57)【要約】【課題】  簡単な構成で微少流量を高精度に制御し、しかも製造が簡単な蠕動型圧電マイクロポンプを提供する。【解決手段】  流入口３０８及び流出口３０９を有する下部基板３０７と、その下部基板３０７に対して外周の環状領域において固定された上部基板３０４と、上部基板３０４の表面に形成された下部電極３０３と、下部電極３０３の表面に固定された圧電体３０２と、圧電体３０２の表面に形成された上部電極３０１ａ〜３０１ｆとから構成され、上部電極３０１ａ〜３０１ｆに所要の電圧を印加することによって、下部基板３０７と上部基板３０４との間にポンプ室を形成する。【選択図】      図２
2007032408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流入口及び流出口が形成された第１板状体と、
前記流入口及び流出口を塞ぐように前記第１板状体の側面に密着状態で配置された絶縁材よりなる第２板状体と、
前記流入口と流出口との間の領域に対応するように、前記第１板状体の反対側における第２板状体の側面に共通電極を介して設けられた圧電素子と、
その圧電素子の前記第２板状体の反対側の側面において、前記流入口と流出口との間に配列された複数の駆動電極と
を有し、
前記駆動電極に順次電圧を印可することにより、前記第２板状体がポンプ動作を行うように構成したことを特徴とする蠕動型圧電マイクロポンプ。
【請求項２】
請求項1記載の蠕動型圧電マイクロポンプにおいて、
第２板状体には、第１板状体に形成された流入口及び流出口に対向する凹部が設けられていることを特徴とする蠕動型圧電マイクロポンプ。
【請求項３】
請求項１または２のうちのいずれか一項に記載の蠕動型圧電マイクロポンプの駆動方法において、
搬送を遮断状態とするための遮断信号を与え、
その後、所定タイミングで順次変化する駆動信号を所定位相ずらして各駆動電極に与えることによって蠕動運動を誘起することを特徴とする蠕動型圧電マイクロポンプの駆動方法。
【請求項４】
請求項３に記載の蠕動型圧電マイクロポンプの駆動方法において、
ポンプ動作の停止は、現在実行中の送出動作が終了された後に実行されるようにすることにより、被搬送流体がポンプ内に残留しないようにしたことを特徴とする蠕動型圧電マイクロポンプの駆動方法。
【請求項５】
請求項４に記載の蠕動型圧電マイクロポンプの駆動方法において、
前記駆動信号は所定周期をもって変化し、
ポンプ動作の停止は、停止指令が与えられると、所定周期の駆動信号が実行されて終了された後、搬送を停止状態とするための信号が与えられることにより実行されるようにしたことを特徴とする蠕動型圧電マイクロポンプの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を微小量で搬送するための蠕動型圧電マイクロポンプ及びその駆動方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
液体の混合、反応、抽出、検出等の化学検証をマイクロレベルで行うことにより、薬品の消費量低減や、高速な化学実験や分析を実現するための技術開発が盛んに行われてきた。このような技術はLab-on-a-chip
やmicro  total  analysis  system（通常、μ-TAS、マイクロTAS等と略記、略称される）と呼ばれ、微小な流路やプールを化学反応や分析の容器としている。このような流路等は半導体製作プロセスで使われるマイクロマシニング技術を応用していることが多い。
【０００３】
マイクロＴＡＳにおける一連の作業は、試料採取、前処理、分析、分離、検出からなる。それらの具体な内容としては、濾過、濃縮、凝集、抽出、蒸留、希釈、薬品の添加、混合、加熱、光照射、分離等があげられる。これらの作業の多くには、流体に対して外部から何らかの力を加える必要があるものが多い。通常の検証では、流体を濾過した後に濃縮するといったような複数の操作を連結させたい場合が多く、流体を搬送移動させる必要がある。通常、このような場合にはポンプが使われることが多い。従来、流体の微小流量の搬送において多用されてきたポンプはシリンジポンプである。これは、シリンジのピストンを一定速度で押し進めることにより、脈流のない一定の流量で流体を搬送移動させることができる。また、ある程度の吐出圧力を得ることができる。
【０００４】
別の従来技術としては、MEMS（Micro  Electro  Mechanical  Systems；微小電気機械システム）技術を応用した機械式マイクロポンプが研究されている。従来のMEMSを応用したマイクロポンプはSensors  and  Actuators，１５（１９８８），ｐｐ１５３−１６７に詳述されており、図１１に示すような構造であった。すなわち、圧電ディスク１０１に電圧を印加することにより、圧電ディスク１０１及びガラス基板１０２を変形させる。この変形により、ポンプチャンバ１０３の体積を変化させて、矢印で示すように、流入口チェックバルブ１０４を経て液体を取り入れ、流出口チェックバルブ１０５から液体を吐出する。
【０００５】
さらに別の従来技術としては、特許文献１（特開平２−１４０４７５号公報）で公開されており、図１２に示すような構造である。すなわち、２つの弾性平板２０１及び２０２を接触して配置し、弾性平板２０２に流入口２０３と流出口２０４とが形成されている。そして、流入口２０３と流出口２０４との位置に対応して、第一の弾性平板２０１表面に圧電エレメント２０５〜２０８が形成されている。これは、いわゆる蠕動型圧電マイクロポンプである。
【特許文献１】特開平２−１４０４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術の一つである前記シリンジポンプはシリンジの容量分しか流体を搬送移動させることができない。そのため、全容積をポンピングしてしまうとシリンジを付け替える必要があった。これに対してシリンジ容量を大きくすると、ピストンを押すモーターの機械的ノイズにより流量が安定しなかったり、アプリケーションによっては機械的ノイズにより利用できなかったり、という欠点があった。
【０００７】
また、現状のＭＥＭＳを利用したポンプは、圧電ディスク１０１に電圧を印加して、その圧電ディスクの変形によりダイアフラムを変形させて流体を送り出す仕組みであり、入口と出口にそれぞれ能動的なチェックバルブ１０４，１０５が設けられている。そのため、出口から大きな圧力が加わったとしても逆流が発生し難い。逆に、入口から大きな圧力が加わるような状況では、入口及び出口のチェックバルブ１０４，１０５がともに開弁して流量を制御することが困難になる。また、圧電ディスク１０１によってポンプチャンバ１０３で発生させた力の一部はバルブ開閉のために消費され、ポンピングに１００％利用されるわけではない。そのため、エネルギー効率が悪い。また、ポンピング動作において、圧電ディスク１０１の変形によるポンプチャンバ１０３の変形とチェックバルブ１０４，１０５の変形との間に時間差が生じる。そのため、流体の吸入時に、出口からポンプチャンバ１０３に流体が逆流してしまうという欠点がある。逆流が発生しにくいようにチェックバルブ１０４，１０５を堅くすると、チェックバルブ１０４，１０５の開閉のためにポンプチャンバ１０３で発生させた力を大きく消費してしまう傾向にある。逆に、チェックバルブ１０４，１０５を柔らかくすると、前述の逆流が多くなる傾向にある。
【０００８】
さらに、チェックバルブ１０４，１０５の部分にストレスが継続して作用するため、この部分が機械的に一番もろく、このチェックバルブ１０４，１０５の寿命がポンプ全体の寿命を決定することになる。
【０００９】
また、このポンプにおいては、チェックバルブ１０４，１０５の開閉量や開閉タイミングを制御するのが困難で、このため、２次側の圧力変化や、周囲温度等の外部環境の変化で流量が変化しやすい。所望の流量、圧力を得ようと、チェックバルブ１０４，１０５を制御しやすい大きさにする必要があり、結果として、ポンプ全体が大型化することになる。逆に、低流量を実現したポンプでは流量の安定性、吐出圧力、無脈流等の特性を満足するものがなかった。これらの解決策として、能動的チェックバルブを設けることも考えられる。しかし、能動的チェックバルブを設けたマイクロポンプは構造及び制御が複雑になる。そのため、製造工程が複雑になると共に、制御回路を含めた全体形状が大きくなる。
【００１０】
前記特許文献１に記載された蠕動型圧電マイクロポンプにおいては、弾性平板２０１，２０２を２枚用いてそれらを密着させて配置させることは非常に難しく、歩留りが悪くなる傾向にある。また、両弾性平板２０１，２０２を接着するために接着剤を利用した場合には、その接着剤の厚みのために両弾性平板２０１，２０２の間に隙間ができてしまう。また、両弾性平板２０１，２０２を固着するために溶接等の方法を用いた場合には、溶接時の熱による弾性平板２０１，２０２の変形により常温に戻った時に隙間が発生してしまう。また、このポンプにおいて、圧電エレメント２０５〜２０８は接着されているが、マイクロポンプ１個において３個以上の圧電エレメントを位置精度良く貼り付けることは困難である。さらに、圧電エレメントは小型化に限界があり、圧電エレメントを３個以上、一定の間隔を開けて配置するような構成とした場合、ポンプが大きくなりすぎる傾向にある。逆に、小型化のために圧電エレメントを３個にすると、逆流、脈流が生じやすくなる傾向にあり、蠕動型圧電マイクロポンプの特徴である流量の安定性が悪くなりやすい傾向にある。
【００１１】
本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構成及び製造方法により、外部環境の変化による流量変化が小さく、吐出圧力が大きい小型蠕動型圧電マイクロポンプ及びその駆動方法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】
【００１２】
以上の目的を達成するために、蠕動型圧電マイクロポンプに係る請求項１に記載の発明においては、流体の流入口及び流出口が形成された第１板状体と、前記流入口及び流出口を塞ぐように前記第１板状体の側面に密着状態で配置された絶縁材よりなる第２板状体と、前記流入口と流出口との間の領域に対応するように、前記第１板状体の反対側における第２板状体の側面に共通電極を介して設けられた圧電素子と、その圧電素子の前記第２板状体の反対側の側面において、前記流入口と流出口との間に配列された複数の駆動電極とを有し、前記駆動電極に順次電圧を印可することにより、前記第２板状体がポンプ動作を行うように構成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明においては、請求項1記載の蠕動型圧電マイクロポンプにおいて、前記第２板状体には、前記第１板状体に形成された流入口及び流出口に対向する凹部が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明においては、請求項１または２のうちのいずれか一項に記載の蠕動型圧電マイクロポンプの駆動方法において、搬送を遮断状態とするための遮断信号を与え、その後、所定タイミングで順次変化する駆動信号を所定位相ずらして各駆動電極に与えることによって蠕動運動を誘起することを特徴とする蠕動型圧電マイクロポンプの駆動方法。
【００１５】
請求項４に記載の発明においては、請求項３に記載の蠕動型圧電マイクロポンプの駆動方法において、ポンプ動作の停止は、現在実行中の送出動作が終了された後に実行されるようにすることにより、被搬送流体がポンプ内に残留しないようにしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明においては、請求項４に記載の蠕動型圧電マイクロポンプの駆動方法において、前記駆動信号は所定周期をもって変化し、ポンプ動作の停止は、停止指令が与えられると、所定周期の駆動信号が実行されて終了された後、搬送を停止状態とするための信号が与えられることにより実行されるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
従って、この発明によれば、駆動電極に対して順次所定電圧を印加することにより、基板間においてポンプ動作が実行される。このため、バルブを用いなくても、逆流を抑制しつつ流体の搬送を行うことができ、構成を単純化することができる。また、基板と圧電素子とが別構成であるため、基板として硬い材質を用いることができる。このため、基板の意図しない変形を抑制でき、デッドボリュームを極めて小さくすることが可能になるばかりでなく、搬送流量が不安定になったり、非駆動時に流体が逆流したりするようなことはほとんどなく、安定した搬送流量を確保できる。
【００１８】
圧電体を１個として、駆動電極を複数配置すれば、良好な搬送特性を得ることができるとともに、蠕動型圧電マイクロポンプ全体を小型化することができる。
蠕動型圧電マイクロポンプの製造に際しては、半導体製造プロセスと同様なプロセスを採用すれば、製造コストを抑制することができる。
【００１９】
そして、蠕動型圧電マイクロポンプの作動に際しては、５値の駆動電圧を印加するようにすれば、円滑なポンプ動作を得ることができる。
さらに、ポンプ動作の停止は、現在実行中の送出動作が終了された後に実行されるようにすれば、被搬送流体がポンプ内に残留しないため、ポンプ内汚染等を回避できる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、この発明においては、簡単な構成及び製造方法により、外部環境の変化による流量変化が小さく、吐出圧力が大きい小型蠕動型圧電マイクロポンプを実現できるという効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明にかかる蠕動型圧電マイクロポンプの実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１〜図６に基づいて本発明の第１実施形態について説明する。図１（ａ）（ｂ）は、全体として扁平形状をなす蠕動型圧電マイクロポンプの上面図及び断面図（図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図）である。まず、図１（ａ）（ｂ）において蠕動型圧電マイクロポンプの構造を説明する。
【００２２】
第１板状体としての下部基板３０７はシリコン基板であり、その両端部にそれぞれ流入口３０８及び流出口３０９が貫設されている。ここで、流入口３０８は２箇所，流出口は１箇所に形成されているが、逆に流入口３０８が１箇所に、流出口３０９が２箇所に形成されていてもよく、あるいは、双方とも１箇所に形成されていてもよく、また双方とも２箇所に形成されていてもよい。
【００２３】
第２板状体としての上部基板３０４は絶縁材であるガラス基板であり、その外周環状領域において前記下部基板３０７に後述する陽極接合により固着され、その両端部には流入口３０８及び流出口３０９にそれぞれ対向する凹部３０５及び３０６が形成されている。そして、前記流入口３０８及び凹部３０５と、流出口３０９及び凹部３０６との間であって、前記陽極接合による固着領域の内側に被搬送流体（以下、単に流体という）を図１（ａ）（ｂ）の左方向から右方向へ搬送するためのポンプ室４００（図２参照）が形成される。
【００２４】
そのポンプ室４００と対応するように、前記上部基板３０４の上面には下部電極３０３が固着され、その下部電極３０３の上面には圧電体３０２が固着され、さらに圧電体３０２の上面には、等しい相互間隔を設けて短冊状をなす６個の駆動電極としての上部電極３０１ａ〜３０１ｆが固着されている。各上部電極３０１ａ〜３０１ｆは、流体の搬送方向と直角をなす方向に延長されている。図１（ｃ）に示すように、前記上部電極３０１ａ〜３０１ｆ及び下部電極３０３は制御装置５００に電気接続されている。
【００２５】
そして、図２及び図６（ａ）〜（ｉ）に示すように、前記圧電体３０２の変形により、この蠕動型圧電マイクロポンプがポンプ作用を発揮するようになっている。図６（ａ）〜（ｉ）の動作の詳細については後述する。圧電体３０２を変形させる方法は、上部電極３０１ａ〜３０１ｆと下部電極３０３との間に電圧を印加する。この時、上部電極３０１ａ〜３０１ｆの数が、３個以上であれば、蠕動型圧電マイクロポンプを動作させることが理論上可能である。しかし、上部電極３０１ａ〜３０１ｆを３個の構成にした場合には、体積流量の安定性が得られにくい傾向にある。上部電極３０１ａ〜３０１ｆを１０個程度の多数個にした場合、流量を安定させることが可能であるが、今度は蠕動型圧電マイクロポンプの大きさが大きくなりすぎる傾向にある。また、上部電極の個数が増加することは、制御するパラメータが多くなり、コストアップにつながる傾向にある。従って、上部電極は、４〜８個程度が好ましい。
【００２６】
前記圧電体３０２は、特に材料は限定されない。チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、水晶等を使用することができる。しかし、コスト、加工の難易度、圧電体の諸特性等から、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、ニオブ酸リチウム、メタニオブ酸鉛等が好適である。圧電体３０２の厚さを薄くすると低電圧で圧電体３０２を変形させることが可能であるが、発生圧力が小さくなる傾向にある。逆に、圧電体３０２を厚くすると発生圧力を大きくできる傾向にあるが、そのための印加電圧が大きくなる傾向にある。
【００２７】
下部電極３０３は前記上部電極３０１ａ〜３０１ｆと協働して圧電体３０２を変形させるための電極である。
上部基板３０４の凹部３０５，３０６は、流体の流れを安定させるために設けてある。流体が液体の場合、凹部３０５，３０６を小さくすると、キャビテーションにより流体が気化することになる。そのため、気液混合状態の多相流となって搬送される液体の挙動が複雑になり、流量が安定しなかったり、気泡が搬送されてしまったりするといった問題が生じる。また、上部基板３０４の厚さを厚くすると、圧電体３０２の変形による上部基板３０４の変形量が小さくなりすぎる傾向にあって、このような場合には搬送流量が少なくなる。逆に、上部基板３０４を薄くすると製造工程において取り扱いが難しくなりすぎる傾向にあるとともに、大きな圧力変動を得にくい傾向にある。従って、上部基板３０４は、その厚さが１００μｍ以上１ｍｍ以下であると好適である。
【００２８】
下部基板３０７には前述のように流入口３０８及び流出口３０９が設けてあるが、上部電極３０１への電圧の印加の仕方により、流入口と流出口とが入れ替わることもある。
シリコン基板よりなる下部基板３０７は厚くすると高価になるとともに、流入口３０８や流出口３０９のような貫通穴を形成するのに要する時間が長くなりすぎる傾向にあり、製造コストも高くなる。逆に、下部基板３０７を薄くすると、製造工程での取り扱いが難しくなる。また、下部基板３０７が薄すぎると、圧電体３０２の変形により下部基板３０７も変形してしまい、ポンプの体積変化を制御しにくくなる傾向にある。そのため、下部基板３０７は、その厚さとして３００μｍ以上１ｍｍ以下が好適である。
【００２９】
図１（ｃ）に示すように、上部電極３０１及び下部電極３０３には、それぞれ電気配線（図示せず）を介して制御装置５００が接続されている。この電気配線を通して上部電極３０１及び下部電極３０３に対して所要の電圧が供給される。与えられた電圧に応じて圧電体３０２及び上部基板３０４が変形する。
【００３０】
図２に、一例として上部電極３０１ｃ及び３０１ｅに所定の電圧（例えば５０ボルト）、上部電極３０１ｄにそれより高い所定の電圧（例えば１００ボルト）を与えた場合の概略図を示す。圧電体３０２及び上部基板３０４は円弧の一部のような形状に変形する。この時、残りの上部電極３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｆに逆方向の電圧を与えておくと、この上部電極３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｆに対応する位置において上部基板３０４と下部基板３０７との密着度が増すことになる。つまり、上部電極３０１ｃ，３０１ｄ，３０１ｅの位置において形成された上部基板３０４と下部基板３０７との間に形成されたポンプ室４００を密閉状態で保存できることとなる。例えば、このポンプ室４００を左から右に移動させることにより、流体を流入口３０８から流出口３０９方向へ搬送移動させることが可能となる。
【００３１】
次に、本実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプの製造方法について、図３（ａ）〜（ｉ）により説明する。この製造方法は、エッチングを含む半導体製造プロセスと同様なプロセスを用いている。
【００３２】
図３（ａ）において、絶縁材としてのガラスよりなる厚さ５００μｍの上部基板３０４にサンドブラストにより凹部３０５及び３０６を設ける。凹部の深さは１００μｍとする。上部基板３０４は後に陽極接合するために、高温においてイオン導電性を示すための陽イオンを内部に含有している必要がある。このようなガラスとしては、米国Ｃｏｒｎｉｎｇ社のパイレックスガラス（登録商標）、同じく米国Ｃｏｒｎｉｎｇ社の製品番号「＃７０７０」、同じく米国Ｃｏｒｎｉｎｇ社のソーダライムガラス  製品番号「＃００８０」、同じく米国Ｃｏｒｎｉｎｇ社のカリウム・ソーダ・鉛ガラス  製品番号「＃０１２０、同じく米国Ｃｏｒｎｉｎｇ社のアルミノシリケートガラス  製品番号「＃１７２０」、ＨＯＹＡ株式会社の製品番号「ＳＤ１」、「ＳＤ２」のもの等が好適に使用される。
【００３３】
図３（ｂ）において、上部基板３０４の凹部３０５及び３０６が設けられた一側面に対して、スパッタにより金属クロム（Ｃｒ）薄膜３１０を１０ｎｍの厚さで形成する。金属クロム薄膜３１０の厚さを厚くすると、上部基板３０４と下部基板３０７との間に形成されるギャップが大きくなりすぎる傾向にあり、２次側の圧力変化や周囲温度等の外部環境の変化により逆流が生じたり、流量が不安定になったりする傾向がある。逆に、金属クロム薄膜３１０を薄くしすぎると、後工程である陽極接合において上部基板３０４と下部基板３０７とが全体で陽極接合されてしまい、つまり、金属クロム薄膜３１０を設けた意味がなくなって、上部電極３０１に電圧を与えても上部基板３０４と下部基板３０７との間にポンプ室４００を形成することができなくなる。従って、金属クロム薄膜３１０の厚さは１ｎｍ以上５０ｎｍ以下が好適である。本実施形態においては金属クロム薄膜３１０をスパッタにより形成したが、真空蒸着等の他の方法で形成してもよい。
【００３４】
図３（ｃ）において、金属クロム薄膜３１０をパターニングし、後工程の陽極接合において上部基板３０４と下部基板３０７とを陽極接合したくない領域にのみ金属クロム薄膜３１０を残す。
【００３５】
図３（ｄ）において、厚さ５２５μｍの下部基板３０７にサンドブラストにより貫通穴を開け、流入口３０８及び流出口３０９とした。
図３（ｅ）において、上部基板３０４と下部基板３０７とを金属クロム薄膜３１０の部分を除いた環状の外周部において相互に陽極接合する。陽極接合においては、上部基板３０４と下部基板３０７とを加熱して一定温度に保つ必要がある。温度が低すぎるとイオン導電性が低いために接合強度が小さくなる傾向にある。逆に、温度が高すぎると上部基板３０４と下部基板３０７との熱膨張係数の違いが大きくなりすぎる傾向にあり、接合後に常温に戻すと割れてしまったり、非接合領域において上部基板３０４と下部基板３０７とのギャップが大きくなりすぎてしまったりする傾向にある。そのため、陽極接合時における上部基板３０４と下部基板３０７との温度は、摂氏１８０℃以上５００℃以下が好適である。そして、この状態で上部基板３０４に電圧を印加する。この電圧は低すぎると接合強度が小さくなる傾向にある。逆に、印加する電圧を高くしすぎると、上部基板３０４及び下部基板３０７の内部においてイオンの偏りが発生することによる内部応力が生じる。そのため、接合後に常温に戻すと反り等の歪みを生じ易い傾向にある。そのため、陽極接合における印加電圧は、１００Ｖ以上１，０００Ｖ以下が好適である。
【００３６】
図３（ｆ）において、金属クロム薄膜３１０をエッチングにより除去する。
図３（ｇ）において、導電性接着剤３１１をスクリーン印刷により上部基板３０４の外表面に塗布して、下部電極３０３を形成する。
【００３７】
図３（ｈ）において、圧電体３０２を導電性接着剤３１１の表面に乗せ、所定の圧力を加えて仮止めする。
図３（ｉ）において、導電性接着剤３１１をスクリーン印刷により圧電体３０２の外表面に所望のパターンで印刷して、上部電極３０１を形成する。その後、加熱することにより、導電性接着剤３１１を硬化させて圧電体３０２を上部基板３０４に固定するとともに、これらの導電性接着剤３１１を電極３０３，３０１ａ〜３０１ｆとする。
【００３８】
導電性接着剤３１１を乾燥させると収縮して体積が減少する。この時、圧電体３０２及び上部基板３０４にわずかに圧縮応力が作用する。その結果、図３（ｅ）における陽極接合の工程において生じた上部基板３０４と下部基板３０７とのギャップが減少する。このギャップはゼロにすることは不可能であるが、上部基板３０４と下部基板３０７との微小ギャップによる粘性抵抗のため、逆流が限定されるためポンプの負荷特性は高いものが実現できる。
【００３９】
この実施形態にかかる蠕動型圧電マイクロポンプを歩留りよく製造するには、上述した各工程の後に洗浄及び乾燥を付け加えることが好ましい。
そして、以上の製造方法においては、半導体製造プロセスと同様に、上部基板３０４、下部基板３０７となるそれぞれ別の基板から多数の蠕動型圧電マイクロポンプを一体に、かつ同時に作製して、切り出すことにより、多数の蠕動型圧電マイクロポンプが同時に製造される。
【００４０】
次に、本実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプの動作について概説する。
まず、はじめに、圧電セラミックスの動作原理について図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図４（ａ）において（−）の面にマイナス電圧を印加して分極処理した圧電セラミックスを考える。この圧電セラミックスに、図４（ｂ）のような方向の電圧を印加すると、圧電セラミックスは円柱の高さ方向に伸びて半径方向に縮むように変形する。このような変形を順方向の電圧を印加した状態と呼ぶことにする。また、図４（ｃ）のような方向の電圧を印加すると、圧電セラミックスは円柱の高さ方向に縮み、半径方向に伸びるように変形する。このような変形を逆方向の電圧を印加した状態と呼ぶことにする。
【００４１】
電圧印加態様の一例として、上部電極３０１ａ〜３０１ｆに対してそれぞれ図５に示すような正負の低電圧及び高電圧を表す波形で表される所定周期の５値化された電圧を与えた場合における蠕動型圧電マイクロポンプの変形動作過程の模式図を図６（ａ）〜（ｉ）に示す。図５は、０ボルトを境にして正側における２段階の異なる電圧、負側における２段階の異なる電圧を示している。また、図５に示す動作は、前記制御装置５００の制御のよって実行される。
【００４２】
動作スイッチ５０１を投入せず、駆動し始める前は、蠕動型圧電マイクロポンプの上部電極３０１ａ〜３０１ｆには電圧が印加されていないため、圧電体３０２は変形しておらず、上部基板３０４と下部基板３０７とには前記金属クロム薄膜３１０の厚さに相当する微小ギャップが形成されたままとなっている。そして、前記スイッチ５０１の投入により、各上部電極３０１ａ〜３０１ｆと、下部電極３０３との間に、時間差をもって図４（ｂ）（ｃ）に示したような順方向及び逆方向の電圧を順次切り替え印加させることにより、図６（ａ）〜（ｉ）の状態が連続的に現出され、この実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプのポンプ作用が発揮される。
【００４３】
さて、スイッチ５０１による駆動開始（ｏｎ）後、図５の所定期間Ｘ内においては、まず、上部電極３０１ａに対して順方向の電圧を印加するのに続いて、後段の上部電極３０１ｂ〜３０１ｅに対して順次低，高，低の順序で順方向の電圧を印加する。ただし、この所定期間Ｘ内は、最後段の上部電極３０１ｆに順方向の電圧が印加される間に終了する。そうすると、順方向の電圧を印加された電極の位置の圧電体３０２は縮むように変形する。そのため、その位置の上部基板３０４が下部基板３０７に密着するように変形する。従って、上部電極３０１に順方向の電圧を印加している間は、該当する位置の上部基板３０４が下部基板３０７に密着した図１（ｂ）のような状態のままとなる。
【００４４】
この状態において、図５（ａ）の期間に移行する。この図５（ａ）の期間は、上部電極３０１ａにのみ逆方向の低電圧を印加し、上部電極３０１ｂに印加している電圧はゼロ、その他の上部電極３０１ｃ〜３０１ｆには順方向の電圧を印加している。そのため、図６（ａ）に示すように、上部電極３０１ａの位置に該当する上部基板３０４の部位のみが下部基板３０７から浮いている状態となる。この時生じた上部基板３０４と下部基板３０７とのポンプ室４００に液体が流れ込む。
【００４５】
次の図５（ｂ）のタイミングは、上部電極３０１ａ及び３０１ｂにそれぞれ逆方向の高電圧及び低電圧を印加し、上部電極３０１ｃはゼロ、その他の上部電極３０１ｄ〜３０１ｆには順方向の電圧を印加している。そのため、蠕動型圧電マイクロポンプの断面は図６（ｂ）に示す如き状態である。この状態では上部電極３０１ａ及び３０１ｂの位置に該当する上部基板３０４の部位のみが下部基板３０７から浮いている状態となる。ただし、上部電極３０１ａの位置は流入口３０８周囲で下部基板３０７に陽極接合されており、上部電極３０１ｂ〜３０１ｅの位置よりも浮きにくくなっている。この状態で、流体は上部電極３０１ｂの下流側まで引き込まれる。
【００４６】
図５（ｃ）の期間は、上部電極３０１ａ〜３０１ｃに順方向の電圧を印加し、上部電極３０１ｄがゼロ、その他の上部電極３０１ｅ，３０１ｆは逆方向の電圧を印加している。従って、蠕動型圧電マイクロポンプの断面は図６（ｃ）に示す如き状態である。この状態では、上部電極３０１ｃの下流側まで流体を引き込むことになる。
【００４７】
図５（ｄ）の期間は、上部電極３０１ａ及び３０１ｅにゼロ、上部電極３０１ｂ〜３０１ｃに順方向の電圧を印加し、上部電極３０１ｄに逆方向の電圧を印加している。蠕動型圧電マイクロポンプの断面は図６（ｄ）に示す如き状態である。この状態では、上部電極３０１ａに対応する位置の上部基板３０４が下部基板３０７に接触するように変形する。同時に、上部電極３０１ｄに対応する位置の上部基板３０４が下部基板３０７から浮いた状態になるように変形する。そのため、前工程までの工程で上部基板３０４と下部基板３０７との間に取り込まれた流体を上部電極３０１ａ及び３０１ｅに対応する位置間で孤立封鎖させた状態を作ることが可能となる。
【００４８】
図５（ｅ）の期間は、上部電極３０１ａに順方向の電圧、３０１ｂ及び３０１ｆにゼロ、３０１ｃ〜３０１ｅに逆方向の電圧を印加している。蠕動型圧電マイクロポンプの断面は図６（ｅ）に示す如き状態である。この状態では、上部電極３０１ｂに対応する位置の上部基板３０４が下部基板３０７に接触するように変形する。同時に、上部電極３０１ｅに対応する位置の上部基板３０４が下部基板３０７から浮いた状態になるように変形する。その結果、閉じ込められた流体を図５（ｄ）に示した状態とほぼ同じ状態で流出口３０９に近づけた状態となる。
【００４９】
図５（ｆ）の期間は、上部電極３０１ａ及び３０１ｂに順方向の電圧、上部電極３０１ｃにゼロ、上部電極３０１ｄ〜３０１ｆに逆方向の電圧を印加した状態である。蠕動型圧電マイクロポンプの断面は図６（ｆ）に示す如き状態である。この状態では、上部電極３０１ｃに対応する位置の上部基板３０４が下部基板３０７に接触するように変形する。同時に、上部電極３０１ｆに対応する位置の上部基板３０４が下部基板３０７から浮いた状態になるように変形する。そして、この状態では、上部基板３０４と下部基板３０７とで形成されたポンプ室４００が流出口３０９とつながった状態となる。そのため、閉じ込められていた液体が流出口３０９に向かって押し出されることになる。
【００５０】
図５（ｇ）の期間は、上部電極３０１ｄにゼロ、上部電極３０１ａ〜３０１ｃに順方向の電圧、上部電極３０１ｅ及び３０１ｆに逆方向の電圧を印加した状態である。蠕動型圧電マイクロポンプの断面は図６（ｇ）に示す如き状態である。この状態では、上部電極３０１ｄに対応する位置の上部基板３０４が下部基板３０７に接触するように変形する。上部電極３０１ｅ，３０１ｆに対応する位置の上部基板３０４は下部基板３０７から浮いた状態のままであるため、上部基板３０４と下部基板３０７とで形成されていたポンプ室４００が小さくなる。小さくなったポンプ室４００の容積の変化に応じて、流体が流出口３０９から吐出される。
【００５１】
図５（ｈ）の期間は、上部電極３０１ａ及び３０１ｅにゼロ、上部電極３０１ｂ〜３０１ｄに順方向の電圧、上部電極３０１ｆに逆方向の電圧を印加した状態である。蠕動型圧電マイクロポンプの断面は図６（ｈ）に示す如き状態である。この状態では、上部電極３０１ｅに対応する位置の上部基板３０４が下部基板３０７に接触するように変形する。同時に、上部電極３０１ｆに対応する位置の上部基板３０４が流出口３０９に流体を押し出している。
【００５２】
図５（ａ´）の期間は、図５（ａ）の期間及び図６（ａ）の状態と同じ状態に復帰する。この状態は、上部電極３０１ｆに対応する位置の上部基板３０４が取り込んでいた流体を流出口３０９から完全に押し出し、新たに流入口３０８から流体を取り込み始める状態である。停止指令を受けるまでの間、この図６（ａ）〜（ｈ）のサイクルを繰り返すことにより、この実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプにより流体を搬送させ続けることが可能となる。
【００５３】
図５に示すどのような期間の時に動作スイッチ５０１から停止指令を送った場合においても、制御装置５００は、ポンプ室４００内に液体が残留しないように、残留液体を押し出した後に、全ての電極３０１ａ〜３０１ｆに対する電圧の印加が停止される状態とする。例えば、図５のタイミングｏｆｆにおいて動作スイッチ５０１から停止指令を送った場合、この状態は、図６（ｃ）に示す状態と同じ状態である。このまま全ての電極３０１ａ〜３０１ｆに対する電圧の印加を停止すると、上部基板３０４と下部基板３０７との間のポンプ室４００に流体が取り込まれた状態のままとなる。従って、このままではポンプが汚染され、次の利用時に悪影響を及ぼす可能性が高い。
【００５４】
このため、所要の上部電極３０１ａ〜３０１ｆに対する電圧の印加を続け、所定の周期が終了する図５の（ｈ）の期間までは同じ工程となる。図５中（ｈ´）の期間は上述した図５（ｈ）の期間の状態と同じ状態である。図５の（ｉ）の期間は、上部電極３０１ａ，３０１ｂ及び３０１ｆにゼロ、上部電極３０１ｃ〜３０１ｅに順方向の電圧を印加している状態であり、蠕動型圧電マイクロポンプの断面は図６（ｉ）に示す如き状態である。次の図５の（ｊ）の状態は、上部電極３０１ａ〜３０１ｃにゼロ、上部電極３０１ｄ〜３０１ｆに順方向の電圧を印加した状態であり、蠕動型圧電マイクロポンプの断面は、見かけ上図６（ｉ）に示す如き状態を維持する。図５の（ｋ）の期間は、上部電極３０１ａ〜３０１ｄにゼロ、上部電極３０１ｅ及び３０１ｆに順方向の電圧を印加した状態であり、蠕動型圧電マイクロポンプの断面は、見かけ上図６（ｉ）に示す如き状態を維持する。図５の（ｌ）の状態は、上部電極３０１ａ〜３０１ｅにゼロ、上部電極３０１ｆに順方向の電圧を印加した状態であり、蠕動型圧電マイクロポンプの断面は、見かけ上図６（ｉ）に示す如き状態をさらに維持する。図５の（ｍ）の期間以降は、上部電極３０１ａ〜３０１ｆ全てにゼロ電圧を印加した状態であり、蠕動型圧電マイクロポンプの断面は、見かけ上図６（ｉ）に示す如き状態を維持し、従って、この状態において全ての上部電極３０１ａ〜３０１ｆに対する電圧の印加が停止される。
【００５５】
以上のように、駆動信号は所定周期をもって変化し、停止指令があった場合には、所定の周期が終了するまでは、それまでと同じパターンの駆動信号である電圧印加が実行され、その後、搬送を停止状態とするための駆動信号である電圧が印加されて、ポンプ室４００内の流体が押し出され、最後段の上部電極３０１ｆが閉鎖状態になった後に、ポンプ動作が停止される。
【００５６】
以上の説明から明らかなように、この第１実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプは、以下の効果を発揮する。
（１）  この実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプによれば、バルブを用いなくても流体の搬送及び逆流を抑制できることから、構成を単純化することができる。
【００５７】
（２）  シリコン基板やガラス基板等の硬い基板３０４，３０７を利用して蠕動型圧電マイクロポンプを構成することができるため、基板３０４，３０７の意図しない変形を抑制できる。また、デッドボリュームを極めて小さくすることが可能になるため、この蠕動型圧電マイクロポンプをマイクロＴＡＳ、ＤＮＡ解析、プロテオーム解析等に用いる場合、微量な分析サンプルを実現でき、その他の薬品消費量も抑制することができる。
【００５８】
（３）  前記と同様に、基板３０４，３０７と圧電体３０２とが別構成であるため、シリコン基板やガラス基板等の硬い基板３０４，３０７を利用して蠕動型圧電マイクロポンプを構成することができるため、流入口３０８及び流出口３０９の少なくとも一方から大きな負荷圧力が加わったとしても、基板３０４，３０７が変形することはなく、言い換えれば、流体は、制御装置５００の制御に基づく上部基板３０４と下部基板３０７との変形量に応じた体積分を正確に取り込まれるため、搬送流量が不安定になったり、非駆動時に流体が逆流したりするようなことはほとんどなく、ロスを少なくして、高い吐出圧力を安定して得ることができ、高効率で高い搬送流量を確保できる。
【００５９】
（４）  圧電体３０２を１個として、上部電極３０１ａ〜３０１ｆを多数配置することにより、ポンプの蠕動運動を実現している。そのため、圧電体３０２を小型化して、蠕動型圧電マイクロポンプ全体を小型化することができる。その時、蠕動運動型の特性である体積流量の安定性を損なうことはない。
【００６０】
（５）  蠕動型圧電マイクロポンプの製造に際しては、エッチングを含んでいるため、半導体製造プロセスと同様なバッチプロセスを採用できる。従って、一サイクルの工程で、１組のウェハから多数の蠕動型圧電マイクロポンプを製造することが可能であり、製造コストを抑制することができる。
【００６１】
（６）  蠕動型圧電マイクロポンプの作動に際しては、５値の駆動電圧を印加することにより、円滑なポンプ動作を得ることができて、規定流量を確保できるとともに、スイッチ５０１のオフ後は、残留液体が押し出されてからポンプ動作が停止するようになっているため、残留液体による汚染等の悪影響を未然に回避できる。
【００６２】
（第２実施形態）
本発明にかかる蠕動型圧電マイクロポンプの第２実施形態について図７〜図１０に基づいて説明する。ただし、この第２実施形態においては、主として第１実施形態と異なる点について説明し、第１実施形態と同様な構成及び作用については、説明を簡略化または割愛する。
【００６３】
図７（ａ）（ｂ）は、それぞれ第２実施形態にかかる蠕動型圧電マイクロポンプの上面図及び断面図（図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ―Ａ線断面図）である。
この第２実施形態において、９０１ａ〜９０１ｄは上部電極、９０２は圧電体、９０３は下部電極、９０５は上部基板、９０６は下部基板、９０７は流入口、９０８は流出口をそれぞれ示し、上部電極９０１ａ〜９０１ｄは４個である。前記第１実施形態において上部基板３０４はガラス基板であったが、この第２実施形態において、前記上部基板９０５はシリコン基板よりなる。
【００６４】
上部基板９０５の表面には絶縁酸化膜９０４が形成されている。この絶縁酸化膜９０４は、下部電極９０３と上部基板９０５とを絶縁するためのものであり、絶縁酸化膜９０４の厚さを薄くすると、上部基板９０５と下部電極９０３とが完全に絶縁しにくい傾向にあり、厚くしすぎると製造コストが高くなる傾向にある。絶縁酸化膜９０４の厚さは１００ｎｍ以上３μｍ以下が好適である。
【００６５】
シリコン基板よりなる上部基板９０５の厚さを厚くすると、圧電体９０２の変形による上部基板９０５の変形が小さくなりすぎる傾向にあるとともに、高価になりすぎる傾向にある。逆に、上部基板９０５を薄くすると製造工程において取り扱いが難しくなりすぎる傾向にあるとともに、大きな圧力変動を得にくい傾向にある。従って、上部基板９０５は３００μｍ以上１ｍｍ以下が好適である。
【００６６】
前記第１実施形態では、下部基板３０７はシリコン基板であったが、この第２実施形態において、下部基板９０６はガラス基板である。下部基板９０６は厚くすると流入口９０７や流出口９０８のような貫通穴を形成するのに要する時間が長くなりすぎる傾向にあり、製造コストも高くなる。逆に、下部基板９０６を薄くすると、製造工程での取り扱いが難しくなるとともに、圧電体９０２を変形させた時に、下部基板９０６が変形し易くなる傾向にあり、ポンプの体積変化を制御しにくくなる傾向にある。そのため、下部基板９０６は３００μｍ以上１ｍｍ以下が好適である。
【００６７】
図７（ｃ）に示すように、上部電極９０１と下部電極９０３とにはそれぞれ配線（図示せず）により制御装置５００に接続されている。この配線を通して所要の電圧が供給される。
【００６８】
次に、第２の実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプの製造方法について、図８（ａ）〜（ｍ）により説明する。この第２実施形態においても、エッチングを含む半導体製造プロセスと同様なプロセスによって製造される。
【００６９】
図８（ａ）において、厚さ５２５μｍの上部基板９０５を熱酸化し、表面に熱酸化膜９１１を５００ｎｍ形成する。この熱酸化膜９１１は後工程のシリコン異方性エッチングを行う際のマスクとして使用する。そのため、シリコン異方性エッチングを行うエッチャントの種類、濃度、温度、並びに、シリコンのエッチング深さに応じて適宜調整することが必要である。エッチャントにＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウム水溶液）を用いて、液温８０℃で、シリコンを２００μｍエッチングする場合、ＴＭＡＨの酸化膜とシリコンのエッチング速度比はおよそ２／１０００である。このため、シリコンを２００μｍエッチングするためには最低４００ｎｍの酸化膜があればよい。
【００７０】
図８（ｂ）において、標準的なフォトリソグラフィーにより熱酸化膜９１１をパターニングする。
図８（ｃ）において、熱酸化膜９１１をマスクとして、ＴＭＡＨにより上部基板９０５の異方性エッチングを行う。この時、ＴＭＡＨの濃度が小さすぎるとエッチング時間が長くなるばかりでなく、エッチング後の表面が粗くなりすぎる傾向にある。逆に、濃度が大きすぎると、エッチング速度が速くなりすぎてエッチング深さを時間制御することが難しくなる傾向にある。従って、ＴＭＡＨ濃度は２０ｗｔ％以上、５０ｗｔ％以下が好ましい。また、エッチング温度は、沸点（１００℃）以下が好ましく、温度を低くしすぎるとエッチング速度が小さくなりすぎてエッチングに時間がかかりすぎる傾向にある。そのため、エッチング温度は５０℃以上１００℃以下が好ましい。
【００７１】
図８（ｄ）において、熱酸化膜９１１を完全に除去した後、図８（ｅ）においてＣＶＤ（化学的気相蒸着）法により絶縁酸化膜９０４を製膜する。また、ＣＶＤ法により酸化膜を厚く形成しようとした場合、製膜コストが高くなりすぎる傾向にある。そのため、膜厚は５０ｎｍ以上１μｍ以下が好適である。
【００７２】
図８（ｆ）において、上部基板９０５の表面に金属クロム薄膜９０９を５ｎｍ形成し、図８（ｇ）において金属クロム薄膜９０９をパターニングする。
図８（ｈ）において、サンドブラストにより下部基板９０６に対して流入口９０７及び流出口９０８のための凹部を形成する。ただし、一方向からのサンドブラストのみにより流入口９０７及び流出口９０８を貫通させてしまうと、最後の貫通される側の流入口９０７及び流出口９０８の周辺にカケが生じてしまうことがある。そのため、２方向からサンドブラストをかけて流入口９０７及び流出口９０８の深さ方向中間部で貫通させる。または、サンドブラストに続いてフッ酸を用いたウェットエッチングにより貫通穴を完成させる。フッ酸を用いた場合、サンドブラストで傷つけられた貫通穴の壁面が滑らかになる効果もある。
【００７３】
図８（ｉ）において、下部基板９０６と上部基板９０５とを陽極接合した後、図８（ｊ）において金属クロム薄膜９０９をエッチングする。
図８の（ｋ）〜（ｍ）において、上部基板９０５の表面に、第１の実施形態と同様にして下部電極９０３、圧電体９０２及び上部電極９０１を形成する。
【００７４】
次に、第２実施形態における蠕動型圧電マイクロポンプの動作を説明する。一例として、上部電極９０１ａ〜９０１ｄに図９に示すような０ボルトを境にした上下１段階ずつの３値化された波形の電圧を与えた場合における蠕動型圧電マイクロポンプの変形状態を図１０（ａ）〜（ｆ）に示す。
【００７５】
はじめに、図７（ｃ）に示す動作スイッチ５０１により電源をｏｎした状態においては、期間Ｘの間、蠕動型圧電マイクロポンプの上部電極９０１ａ〜９０１ｄには電圧が印加されていない。そのため、圧電体９０２は変形していないため、上部基板９０５と下部基板９０６とには微小ギャップが形成されたままとなっている。
【００７６】
次に、図９の（ａ）〜（ｆ）の期間について順次説明する。
図９（ａ）の期間は全ての上部電極９０１に順方向の電圧を印加しているので初期状態のままである。従って、上部電極９０１ａ〜９０１ｄの位置に該当する上部基板９０５の部位が下部基板９０６に対して密着され、蠕動型圧電マイクロポンプの断面は図１０（ａ）に示す如き状態である。
【００７７】
図９（ｂ）の期間は、上部電極９０１ａに逆方向の電圧を印加し、上部電極９０１ｂ〜９０１ｄは順方向の電圧を印加している。そのため、図１０（ｂ）に示す如く、上部電極９０１ａの位置に該当する上部基板９０５の部位のみが下部基板９０６から浮いている状態のポンプ室９１０が形成される。ただし、上部電極９０１ａの位置は流入口９０７周囲で上部基板９０５に陽極接合されており、上部電極９０１ｂ及び９０１ｃの位置に該当する上部基板９０５よりも浮きにくくなっている。この状態で、流体は上部電極９０１ａの下流側まで引き込まれる。
【００７８】
図９（ｃ）の期間は、上部電極９０１ａ及び９０１ｂに逆方向の電圧を印加し、上部電極９０１ｃ及び９０１ｄに順方向の電圧を印加している。蠕動型圧電マイクロポンプのポンプ室９１０は図１０（ｃ）に示す如き状態となり、上部電極９０１ｂの下流側まで流体を引き込むことになる。
【００７９】
図９（ｄ）の期間は、上部電極９０１ａ及び９０１ｄに順方向、上部電極９０１ｂ及び９０１ｃに逆方向の電圧を印加している。このため、図１０（ｄ）に示す如く、上部電極９０１ａ及び９０１ｄに対応する位置の上部基板９０５が下部基板９０６に接触しており、上部電極９０１ｂ及び９０１ｃに対応する位置において、上部基板９０５が下部基板９０６から浮いた状態になるように変形してポンプ室９１０が形成される。そのため、前工程までの工程で上部基板９０５と下部基板９０６との間に取り込まれた流体を上部電極９０１ａ及び９０１ｄに対応する位置の上部基板９０５で孤立封鎖させた状態を作ることが可能となる。
【００８０】
図９（ｅ）の期間は、上部電極９０１ａ及び９０１ｂに順方向の電圧、９０１ｃ及び９０１ｄに逆方向の電圧を印加している。このため、図１０（ｅ）に示す如く、上部電極９０１ａ及び９０１ｂに対応する位置の上部基板９０５が下部基板９０６に接触しており、上部電極９０１ｃ及び９０１ｄに対応する位置の上部基板９０５が下部基板９０６から浮いた状態になって、ポンプ室９１０が形成されている。
【００８１】
図９（ｆ）の期間は、上部電極９０１ａ〜９１０ｃに順方向の電圧、９０１ｄに逆方向の電圧を印加した状態である。このため、図１０（ｆ）に示す如く、上部電極９０１ａ〜ｃに対応する位置の上部基板９０５が下部基板９０６に接触しており、上部電極９０１ｄに対応する位置の上部基板９０５が下部基板９０６から浮いた状態になって、ポンプ室９１０が形成される。この状態では、ポンプ室９１０が流出口９０８とつながった状態となる。そのため、閉じ込められていた流体が流出口９０８に向かって押し出されることになる。
【００８２】
次の期間は図９（ｂ）の期間と同じで、図１０（ｂ）と同じ状態となる。ただし、この状態は流出口９０８にも流体が充填された状態である。その後、スイッチ５０１が入っている限り、このサイクルを繰り返す。
【００８３】
図９に示すどのようなタイミングでスイッチ５０１を切った場合においても、ポンプ室９１０に液体が残留しないようにポンプ動作された後にポンプが停止される。例えば、図９に示すようなｏｆｆタイミングで動作スイッチ５０１が切られた場合は以下のように動作する。この状態は、図１０（ｅ）に示す変形状態である。この状態から引き続きポンプ動作を継続し、図９（ｆ）の期間に示すような電圧を印加し、図１０（ｆ）に示す状態となった後、所定期間、すべての上部電極９０１ａ〜９０１ｄに順方向の電圧を印加した後、印加している電圧をゼロとする。このようにすることにより、ポンプ室９１０が流出口９０８側へ移動したのち、蠕動型圧電マイクロポンプの状態は図１０（ａ）の状態に復帰し、蠕動型圧電マイクロポンプ内に流体が残留することはない。
【００８４】
従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様な作用効果を発揮する。
（変形例）
本発明にかかる蠕動型圧電マイクロポンプは上述した第１，第２実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化することもできる。
【００８５】
・  ２個の流入口から別々の流体をポンプ室内に吸引して、それらの流体をポンプ室内で混合させることができる。また、流入口を１個、流出口を２個とすることにより、一方の流出口の先で流体を他の流体と反応させ、他方の流出口の先で別の流体と反応させることにより、違いを観察することができるといった応用が考えられる。
【００８６】
・  本発明の蠕動型圧電マイクロポンプでは流入口及び流出口を同一基板に形成したが、流入口及び流出口をそれぞれ別の基板に設けることも考えられる。
・  また、本発明では蠕動型圧電マイクロポンプでは流入口及び流出口と圧電体とを別の基板に設置した。同一基板にこれらを設置することも可能である。ただし、流体が液体である場合、流入口及び流出口は電極とは別の基板に設けることが好ましい。
【００８７】
・  前記第１，第２実施形態において、図５及び図９に示した電圧の付与態様と異なる態様で電圧を付与することができる。例えば、第１実施形態において５値電圧に代えて、５値電圧の高電圧と低電圧とを同一とした３値電圧を付与したり、第２実施形態において３値電圧に代えて、１サイクルにおいて、逆方向に低電圧、高電圧、順方向に低電圧、低電圧、高電圧というように順次変化する５値電圧を付与する態様を選択することができる。
【００８８】
・  ｏｆｆタイミングで動作スイッチ５０１が切られ、図１０（ｆ）に示す状態となった後、図９（ａ）の期間と同様の期間であって同一の電圧を印加することも考えられる。また、逆にｏｆｆタイミング後、印加する順方向の電圧を、図９（ａ）のタイミングで同様の期間（３ステップ分）印加することも考えられる。
【００８９】
・  本発明では図１０（ｂ）〜（ｆ）に示す５タイミングの変形状態で、１個のポンプ室で流体搬送を行った。しかし、複数のポンプ室を同時に形成し流体搬送を行うこともできる。例えば図１０（ｅ）の状態において、上部電極９０１ａに逆方向の電圧を印加し、流入口９０７からの流体の吸入を開始するよう制御することが考えられる。この場合、流体搬送のマイクロポンプは４タイミングの変形状態で把握することができる。
【００９０】
（他の技術的思想）
前記各実施形態及び変形例から把握されるものの、請求項に記載されていない技術的思想の数例を挙げれば以下の通りである。
【００９１】
（Ａ）  駆動電極が３個以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の蠕動型圧電マイクロポンプ。
このようにすれば、駆動電極を順次駆動させることにより、円滑なポンプ動作を達成できる。
【００９２】
（Ｂ）  駆動電極が４個から３個の範囲内である請求項１または２に記載の蠕動型圧電マイクロポンプ。
このようにすれば、駆動電極を順次駆動させることにより、円滑なポンプ動作を達成できるとともに、大型化を避けることができ、高機能と小型化との適切なバランスを得ることができる。
【００９３】
（Ｃ）  基板と圧電体との間に絶縁膜を介在させたことを特徴とする請求項１，２，前記技術的思想Ａ項，Ｂ項のうちのいずれか一項に記載の蠕動型圧電マイクロポンプ。
このようにすれば、基板と圧電体との間に適切な絶縁を確保することができる。
【００９４】
（Ｄ）  両基板を陽極接合させたことを特徴とする請求項１，２，前記技術的思想Ａ項〜Ｃ項のうちのいずれか一項に記載の蠕動型圧電マイクロポンプ。
このようにすれば、両基板を強固に固着できるばかりでなく、両基板間の間隙を可及的に微少にすることができて、有効なポンプ機能を得ることができる。
【００９５】
（Ｅ）  駆動電極及び共通電極をスクリーン印刷により形成したことを特徴とする請求項１，２，前記技術的思想Ａ項〜Ｃ項のうちのいずれか一項に記載の蠕動型圧電マイクロポンプ。
【００９６】
このようにすれば、駆動電極及び共通電極の形成を容易にして、ポンプの製造を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプの上面図、（ａ）のＡ−Ａ線断面図、電気的構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプに電圧を印加した時の変形を表した断面概略図。
【図３】（ａ）〜（ｉ）は、第１の実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプの製造工程を示す断面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、圧電セラミックスの基本動作を表した模式図。
【図５】第１の実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプの各上部電極に供給される電圧を示す電圧パターン図。
【図６】（ａ）〜（ｉ）は、図５に示す電圧パターン図によって駆動させた時の第１の実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプの断面図。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の第２の実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプの上面図、（ａ）のＡ−Ａ線断面図、電気的構成を示すブロック図。
【図８】（ａ）〜（ｍ）は、第２の実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプの製造工程を示す断面図。
【図９】第２の実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプの各上部電極に供給される電圧を示す電圧パターン図。
【図１０】（ａ）〜（ｆ）は、図９に示す電圧パターン図によって駆動させた時の本発明の第２の実施形態の蠕動型圧電マイクロポンプの断面図。
【図１１】従来のＭＥＭＳを利用したポンプの断面図。
【図１２】特許文献１で公開されている蠕動型圧電マイクロポンプの断面図。
【符号の説明】
【００９８】
３０１ａ〜３０１ｆ…駆動電極としての上部電極、３０２…圧電体、３０３…下部電極、３０４…上部基板、３０５，３０６…凹部、３０７…下部基板、３０８…流入口、３０９…流出口、３１０…金属クロム薄膜、９０１ａ〜９０１ｄ…駆動電極としての上部電極、９０２…圧電体、９０３…下部電極、９０４…絶縁酸化膜、９０５…上部基板、９０６…下部基板、９０７…流入口、９０８…流出口、９０９…金属クロム薄膜。
【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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