(57)【要約】【課題】高耐電圧の演算増幅器や、交番電界が不要で、低価格でかつ小型でありながら、十分実用に堪えうるポンプ性能が得られるマイクロポンプ、マイクロポンプアレイ、マイクロポンプの駆動回路およびマイクロポンプアレイの駆動回路を提供すること。【解決手段】低電圧の電圧印加部を用いて圧電素子の第１の電極にパルス信号を印加し、同じく低電圧の電圧印加部を用いて圧電素子の第２の電極にパルス信号を反転させた反転パルス信号を印加することで、低電圧の電圧印加部を用い、常に一定方向の電界を印加しながら、圧電素子にパルス信号の２倍の電圧を印加することができ、低価格でかつ小型でありながら、十分実用に堪えうるポンプ性能が得られるマイクロポンプ、マイクロポンプアレイ、マイクロポンプの駆動回路およびマイクロポンプアレイの駆動回路を提供することができる。【選択図】図１
2007224837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２の電極を有する圧電素子を備えた、微少流体を送液するためのマイクロポンプの駆動回路において、
前記圧電素子の第１の電極にパルス信号を印加するパルス信号印加部と、
前記圧電素子の第２の電極に前記パルス信号の極性を反転させた反転パルス信号を印加する反転パルス信号印加部とを有する圧電素子駆動部を備えたことを特徴とするマイクロポンプの駆動回路。
【請求項２】
前記パルス信号は、台形波状の信号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の駆動回路。
【請求項３】
前記パルス信号と前記反転パルス信号は同一のタイミングで印加されることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロポンプの駆動回路。
【請求項４】
前記圧電素子駆動部は、前記パルス信号の電圧を可変に調整するパルス信号調整部を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のマイクロポンプの駆動回路。
【請求項５】
前記パルス信号調整部は、デジタルポテンショメータにより構成されることを特徴とする請求項４に記載のマイクロポンプの駆動回路。
【請求項６】
第１と第２の電極を有する圧電素子を備えた、微少流体を送液するためのマイクロポンプを複数備えたマイクロポンプアレイの駆動回路において、
複数の前記マイクロポンプの送液の方向を切り換える送液方向切換部を備えたことを特徴とするマイクロポンプアレイの駆動回路。
【請求項７】
前記送液方向切換部は、複数の前記マイクロポンプの送液の方向を同時に切り換えることを特徴とする請求項６に記載のマイクロポンプアレイの駆動回路。
【請求項８】
前記送液方向切換部は、複数の前記マイクロポンプの送液の方向を個別に切り換えることを特徴とする請求項６に記載のマイクロポンプアレイの駆動回路。
【請求項９】
第１と第２の電極を有する圧電素子を備えた、微少流体を送液するためのマイクロポンプを複数備えたマイクロポンプアレイの駆動回路において、
複数の前記マイクロポンプの第２の電極に同一のパルス信号を印加する共通信号印加部と、
複数の前記マイクロポンプの第１の電極に個別のパルス信号を印加する複数の個別信号印加部と、
複数の前記マイクロポンプの第１の電極に、前記複数の個別信号印加部の出力信号と、前記共通信号印加部の出力信号との何れかを選択して供給する印加信号選択手段とを備えたことを特徴とするマイクロポンプアレイの駆動回路。
【請求項１０】
請求項１乃至５の何れか１項に記載のマイクロポンプの駆動回路を備えたことを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１１】
請求項６乃至９の何れか１項に記載のマイクロポンプアレイの駆動回路を備えたことを特徴とするマイクロポンプアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロポンプの駆動回路、マイクロポンプアレイの駆動回路、マイクロポンプおよびマイクロポンプアレイに関し、特に、第１と第２の電極を有する圧電素子を備えた、微少流体を送液するためのマイクロポンプの駆動回路およびマイクロポンプアレイの駆動回路、そして、これらの駆動回路を有するマイクロポンプおよびマイクロポンプアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン技術と呼ばれる、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）製造プロセスの進歩により、医療用の検査や製薬等に用いられる、微少流体を送液するためのマイクロポンプが種々提案されている。その中でマイクロポンプのアクチュエータとして圧電素子を用いるものが知られているが、実用的なポンプ性能を得るためには、圧電素子の電極間に５０Ｖ程度の高電圧の台形波を印加する必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、マイクロポンプではないが、アクチュエータとして用いられる圧電素子の分極反転を考慮して、低電圧化を維持しながら圧電素子の伸縮量を倍増する方法として、圧電素子に単一電源で交番電界を印加する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−３１５２２５号公報
【特許文献２】特開２０００−１８４７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、回路素子に台形波を印加するためには、回路の出力段にはアナログ的な制御を要し、通常は演算増幅器等の演算増幅器を用いる必要がある。しかしながら、特許文献１に示された方法のようにマイクロポンプのアクチュエータとしての圧電素子に印加する５０Ｖ程度の台形波信号を得るためには、高価でサイズも大きくデジタル回路に比して高耐電圧の演算増幅器を必要とする。特に複数のマイクロポンプで構成されるマイクロポンプアレイでは、回路の出力段に用いる高耐電圧の演算増幅器がマイクロポンプの数だけ必要となり、システムが高価かつ大きくなるという課題があった。
【０００５】
また、特許文献２に示された方法では、単一電源で交番電界を印加するために圧電素子内部の電界も正逆反転を繰り返すことになる。圧電素子の種類によっては、この方法は有効ではあるが、一般にマイクロポンプ等に用いられる圧電素子は、分極方向と逆方向の電界を印加すると分極が劣化して特性変化を起こすため、この方法を適用することができない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高耐電圧の演算増幅器や、交番電界が不要で、低価格でかつ小型でありながら、特性変化を起こさず十分実用に堪えうるポンプ性能が得られるマイクロポンプの駆動回路およびマイクロポンプアレイの駆動回路と、これらの駆動回路を有するマイクロポンプおよびマイクロポンプアレイ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】
【０００７】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【０００８】
１．第１と第２の電極を有する圧電素子を備えた、微少流体を送液するためのマイクロポンプの駆動回路において、
前記圧電素子の第１の電極にパルス信号を印加するパルス信号印加部と、
前記圧電素子の第２の電極に前記パルス信号の極性を反転させた反転パルス信号を印加する反転パルス信号印加部とを有する圧電素子駆動部を備えたことを特徴とするマイクロポンプの駆動回路。
【０００９】
２．前記パルス信号は、台形波状の信号であることを特徴とする１に記載のマイクロポンプの駆動回路。
【００１０】
３．前記パルス信号と前記反転パルス信号は同一のタイミングで印加されることを特徴とする１または２に記載のマイクロポンプの駆動回路。
【００１１】
４．前記圧電素子駆動部は、前記パルス信号の電圧を可変に調整するパルス信号調整部を備えたことを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載のマイクロポンプの駆動回路。
【００１２】
５．前記パルス信号調整部は、デジタルポテンショメータにより構成されることを特徴とする４に記載のマイクロポンプの駆動回路。
【００１３】
６．第１と第２の電極を有する圧電素子を備えた、微少流体を送液するためのマイクロポンプを複数備えたマイクロポンプアレイの駆動回路において、
複数の前記マイクロポンプの送液の方向を切り換える送液方向切換部を備えたことを特徴とするマイクロポンプアレイの駆動回路。
【００１４】
７．前記送液方向切換部は、複数の前記マイクロポンプの送液の方向を同時に切り換えることを特徴とする６に記載のマイクロポンプアレイの駆動回路。
【００１５】
８．前記送液方向切換部は、複数の前記マイクロポンプの送液の方向を個別に切り換えることを特徴とする６に記載のマイクロポンプアレイの駆動回路。
【００１６】
９．第１と第２の電極を有する圧電素子を備えた、微少流体を送液するためのマイクロポンプを複数備えたマイクロポンプアレイの駆動回路において、
複数の前記マイクロポンプの第２の電極に同一のパルス信号を印加する共通信号印加部と、
複数の前記マイクロポンプの第１の電極に個別のパルス信号を印加する複数の個別信号印加部と、
複数の前記マイクロポンプの第１の電極に、前記複数の個別信号印加部の出力信号と、前記共通信号印加部の出力信号との何れかを選択して供給する印加信号選択手段とを備えたことを特徴とするマイクロポンプアレイの駆動回路。
【００１７】
１０．１乃至５の何れか１項に記載のマイクロポンプの駆動回路を備えたことを特徴とするマイクロポンプ。
【００１８】
１１．６乃至９の何れか１項に記載のマイクロポンプアレイの駆動回路を備えたことを特徴とするマイクロポンプアレイ。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、低電圧の電圧印加部を用いて圧電素子の第１の電極にパルス信号を印加し、同じく低電圧の電圧印加部を用いて圧電素子の第２の電極にパルス信号を反転させた反転パルス信号を印加することで、低電圧の電圧印加部を用い、常に一定方向の電界を印加しながら、圧電素子にパルス信号の２倍の電圧を印加することができ、低価格でかつ小型でありながら、十分実用に堪えうるポンプ性能が得られるマイクロポンプの駆動回路およびマイクロポンプアレイの駆動回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。各図において、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。また、各図およびその説明における電圧値、時間値等は説明のための例であり、その値に限るものではない。
【００２１】
まず、マイクロポンプの構造について、図１を用いて説明する。図１は、本発明におけるマイクロポンプおよびマイクロポンプアレイの一例を示す模式図で、図１（ａ）はマイクロポンプの上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ｂ断面図、図１（ｃ）はマイクロポンプアレイの上面図である。マイクロポンプとは、上述したように、マイクロマシン技術と呼ばれるＭＥＭＳ製造プロセスを用いてシリコン等の基板状に作成された超小型ポンプのことで、マイクロポンプを１個または複数個組み合わせてマイクロポンプアレイとして血液や試薬等の微少流体の送液に用いられ、微少流体を容易に扱えるために微量のサンプル等による医療用の検査や製薬等への応用が期待されているものである。
【００２２】
図１（ａ）、（ｂ）において、マイクロポンプＭＰは、シリコン基板３３を用い、フォトリソグラフィー工程によって、チャンバー１７、開口部１５、１９、および流路１３、２１などを構成するための溝または窪みを形成し、その下に底板となるガラス基板３２が接合される。シリコン基板３３の上部にはシリコン薄膜の振動板３１が設けられ、チャンバー１７上の振動板（ダイヤフラム）３１ｆの上部に、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックスなどの圧電素子ＰＺが接着等により貼り付けられる。
【００２３】
圧電素子駆動部３６によって、圧電素子ＰＺの上面と下面の電極間に電界を加えることにより、圧電素子ＰＺがユニモルフモードの屈曲変形を行うことを利用して、圧電素子ＰＺの屈曲変形をシリコン薄膜であるダイヤフラム３１ｆに伝え、チャンバー１７の容積を増減させる。ここに、圧電素子駆動部３６は本発明におけるマイクロポンプの駆動回路として機能する。
【００２４】
マイクロポンプＭＰでは、開口部１５、１９の有効断面積Ｓ１，Ｓ３は、流路１３、２１の有効断面積Ｓ２，Ｓ４よりも小さい。そして、開口部１９においては、チャンバー１７内の圧力が上昇中または下降中の流体に対する抵抗の変化の割合が開口部１５のそれよりも小さくなるように設定されている。開口部１５、１９のこのような流体に対する抵抗特性の関係を利用して、チャンバー１７に圧力を発生させる時の上昇または下降中の圧力の変化の割合を制御することによって、上昇または下降中の開口部１５、１９の流体に対する抵抗を異なる値に変化させ、開口部１５、１９のうち流体に対する抵抗の低い方により多くの流体を吐出または吸入するようなポンプ作用を実現することができる。
【００２５】
例えば、チャンバー１７の圧力上昇時期（吸入状態）において、開口部１９の流体に対する抵抗より開口部１５の流体に対する抵抗が小さくなるようにチャンバー１７の圧力上昇割合を制御することで流体を吸入し、チャンバー１７の圧力下降時期（吐出状態）において、開口部１５の流体に対する抵抗より開口部１９の流体に対する抵抗が小さくなるようにチャンバー１７の圧力下降割合を制御することで流体を吐出するようにする。
【００２６】
このようなチャンバー１７の圧力制御は、圧電素子ＰＺに供給する駆動電圧を制御し、ダイヤフラム３１ｆの変形の量およびタイミングを制御することによって実現される。例えば、定速で立ち上がって所定期間一定に保持された後に定速で立ち下がるような台形波となるように駆動電圧を制御する。特に、マイクロポンプＭＰの２つの開口部１５と１９は、上述のとおり圧力変化に対する流路抵抗の変化割合が異なるものであるため、台形波の立ち上がり速度と立ち下がり速度とを異ならせることによって、所定方向への流体搬送が実現される。ここでは、図１（ｂ）に示したように、開口部１５から１９の方向への送液を順方向、開口部１９から１５の方向への送液を逆方向とする。以上に説明したマイクロポンプＭＰの駆動回路の詳細は図２以降に後述する。
【００２７】
図１（ｃ）において、マイクロポンプアレイＭＰＡは、図１（ａ）および（ｂ）に示したマイクロポンプＭＰを２個並列に配置した例を示したもので、個々のマイクロポンプＭＰ１およびＭＰ２の構成は図１（ａ）および（ｂ）と基本的に変わらないので詳細な説明は省略する。２つのマイクロポンプＭＰ１およびＭＰ２の流路１３の開口部１５と反対側には、試薬等の流体投入口１１および１２が設けられている。２つのマイクロポンプＭＰ１およびＭＰ２の流路２１の開口部１９と反対側には開口部２３が設けられ、２つのマイクロポンプＭＰ１およびＭＰ２の開口部２３は合流部２４で一本の開口部２５にまとめられ、さらに反応部２６と排出口２７が形成されている。
【００２８】
また、本例では、マイクロポンプアレイＭＰＡ上に圧電素子駆動部３６を含む駆動回路３９が形成されている。もちろん、図１（ａ）および（ｂ）に示したマイクロポンプＭＰ上にも圧電素子駆動部３６を含む駆動回路を形成することが可能である。なお、マイクロポンプアレイＭＰＡの駆動回路についても図９以降に後述する。
【００２９】
次に、本発明の第１の実施の形態について、図２乃至図８を用いて説明する。図２は、本発明における圧電素子の駆動波形の第１の実施の形態を示す模式図で、図２（ａ）は圧電素子ＰＺの正電極側への印加電圧波形を、図２（ｂ）は圧電素子ＰＺの負電極側への印加電圧波形を、図２（ｃ）は圧電素子ＰＺの正電極と負電極の間の電界強度を示す。
【００３０】
図２（ａ）において、圧電素子ＰＺの正電極側への印加電圧波形は、図１で述べたように、０Ｖ（ゼロボルト）から定速で＋２５Ｖまで立ち上がり、所定期間＋２５Ｖで一定に保持された後に定速で０Ｖ（ゼロボルト）まで立ち下がるような台形波である。一方、図２（ｂ）の圧電素子ＰＺの負電極側への印加電圧波形は、図２（ａ）の台形波を０Ｖを中心に極性反転させた波形で、０Ｖ（ゼロボルト）から定速で−２５Ｖまで立ち下がり、所定期間−２５Ｖで一定に保持された後に定速で０Ｖ（ゼロボルト）まで立ちあがるような台形波である。
【００３１】
圧電素子ＰＺの正電極と負電極間に上述した各々の台形波を印加することで、圧電素子ＰＺの電極間には、負電極の電位を０Ｖとすると図２（ｃ）に示されるような、０Ｖ（ゼロボルト）から定速で＋５０Ｖまで立ち上がり、所定期間＋５０Ｖで一定に保持された後に定速で０Ｖ（ゼロボルト）まで立ち下がるような５０Ｖの単一台形波と同等の電界が印加されることになる。この時、５０Ｖの単一台形波を印加した場合の圧電素子への電界の印加状況と同等にするためには、圧電素子ＰＺが電気的に他から絶縁され（浮いており）、正負の台形波パルスの位相を合わせることが重要である。
【００３２】
図３、図４は、図２の駆動波形を実現するための、圧電素子駆動部３６の第１および第２の例を示す回路ブロック図であり、図５は、従来の圧電素子駆動部３６ｂの一例を示すブロック図である。
【００３３】
図３において、基本台形波発生部１０１は、０Ｖから＋５ｖの基本台形波を発生し、次段の非反転増幅器１０２で振幅を＋５倍に増幅して０Ｖから＋２５Ｖの台形波出力１０２ａを生成し、台形波出力１０２ａを−１倍の反転増幅器１０３で反転することで０Ｖから−２５Ｖの台形波出力１０３ａを生成し、それぞれの出力を圧電素子ＰＺの正負の電極に印加している。ここに、非反転増幅器１０２は本発明におけるパルス信号印加部として機能し、反転増幅器１０３は本発明における反転パルス信号印加部として機能する。また、非反転増幅器１０２と反転増幅器１０３とで電圧印加部ＶＳを構成しており、基本台形波発生部１０１と電圧印加部ＶＳとで圧電素子駆動部３６を構成している。
【００３４】
また、図４においては、基本台形波発生部１０１から出力される信号を５倍の非反転増幅器１０２と−５倍の反転増幅器１０４に入力することで、それぞれ０Ｖから＋２５Ｖの台形波出力１０２ａと、０Ｖから−２５Ｖの台形波出力１０４ａを生成するもので、図３に比較して、＋側と−側でそれぞれ１個の増幅器の応答遅れしかないため、＋側と−側の出力の位相をより正確に合わせることができるが、図３の回路構成でも、＋側は１個の増幅器の応答遅れしかなく−側は２個の増幅器の応答遅れがあるが、例えば圧電素子ＰＺの応答に比べて高速な応答の増幅器を使用することにより、実質的に位相遅れの問題はなく、支障なくマイクロポンプを駆動させることが可能である。
【００３５】
図３と同様に、非反転増幅器１０２は本発明におけるパルス信号印加部として機能し、反転増幅器１０４は本発明における反転パルス信号印加部として機能する。また、非反転増幅器１０２と反転増幅器１０４とで電圧印加部ＶＳを構成している。
【００３６】
図３および図４に示した回路を用いることで、圧電素子ＰＺには負電極の電位に対して正電極の電位が等しいか高い一方向の電界が印加され、駆動電流の向きが正負変わらず、電界の反転による圧電素子ＰＺの劣化は発生しない。
【００３７】
一方、図５に示した従来の圧電素子駆動部３６ｂにおいては、基本台形波発生部１０１から出力される信号を、電圧印加部ＶＳとして機能する１０倍の非反転増幅器１０５に入力することで、０Ｖから＋５０Ｖの台形波出力１０５ａを生成する。この場合、非反転増幅器１０５の出力段には５０Ｖ以上の高耐電圧が求められる。
【００３８】
上述したように、基本台形波から正負の台形波を作成し、圧電素子の正負の電極に印加することで、圧電素子ＰＺに従来の０Ｖから５０Ｖの単一台形波と同等の電界を印加しながら、非反転増幅器１０２と、反転増幅器１０３あるいは反転増幅器１０４のそれぞれの出力段の耐電圧を２５Ｖまで半減させることができる。
【００３９】
図６は、上述した基本台形波発生部１０１のより詳しい回路の一例を示す回路図であり、図７は、図６に示した基本台形波発生部１０１の基本台形波を発生するためのタイミングチャートである。
【００４０】
図６において、基本台形波発生部１０１は、オペアンプ等の差動増幅器ＯＰ１、可変抵抗器ＶＲ１およびＶＲ２、アナログスイッチＳＷ１、ＳＷ２、およびＳＷ３、コンデンサＣＰとからなり、可変抵抗器ＶＲ１の一端は＋５Ｖの電源に接続され、他端はアナログスイッチＳＷ１を介して差動増幅器ＯＰ１の反転入力端子に接続される。可変抵抗器ＶＲ２の一端は−５Ｖの電源に接続され、他端はアナログスイッチＳＷ２を介して差動増幅器ＯＰ１の反転入力端子に接続される。
【００４１】
差動増幅器ＯＰ１の出力端子と反転入力端子の間にはコンデンサＣＰが接続され、コンデンサＣＰに並列にアナログスイッチＳＷ３が接続される。
【００４２】
差動増幅器ＯＰ１とコンデンサＣＰとは、積分器を構成する。差動増幅器ＯＰ１の非反転入力端子は接地（０Ｖ）され、出力端子は基本台形波ＢＳの出力端として次段の回路に接続される。差動増幅器ＯＰ１の電源は＋５Ｖと−５Ｖの電源に接続される。
【００４３】
アナログスイッチＳＷ１、ＳＷ２およびＳＷ３は、図示しない制御回路からの制御信号Ａ−ＳＷ１、Ａ−ＳＷ２およびリセット信号ＲＳＴによりオンオフ制御される。
【００４４】
図７において、タイミングＴａ（０Ｖのフラットな期間）でリセット信号ＲＳＴが一定時間ハイレベルにされることでアナログスイッチＳＷ３が導通されて、積分器のコンデンサＣＰ内に充電された電荷が放電され、差動増幅器ＯＰ１の出力ＢＳは非反転入力端子の電位である０Ｖに維持される。
【００４５】
タイミングＴｂ（立ち上がり時間）でリセット信号ＲＳＴがローレベルにされることでアナログスイッチＳＷ３がオフされる。同時に制御信号Ａ−ＳＷ２がハイレベルにされることでアナログスイッチＳＷ２が導通され、−５Ｖに接続された可変抵抗器ＶＲ２を通してコンデンサＣＰが充電開始され、差動増幅器の出力ＢＳは、充電の進行に応じて一定の傾きでプラス電圧側に上昇する。
【００４６】
タイミングＴｃ（高電圧のフラットな期間）で制御信号Ａ−ＳＷ２がローレベルにされることでアナログスイッチＳＷ２がオフされ、差動増幅器の出力ＢＳは一定の電圧で保持され、台形波の高電圧側のフラットな領域を得ることができる。次に、タイミングＴｄ（立下り時間）で制御信号Ａ−ＳＷ１がハイレベルにされることでアナログスイッチＳＷ１が導通され、＋５Ｖに接続されている可変抵抗器ＶＲ１を通して充電されたコンデンサＣＰの放電が開始され、差動増幅器ＯＰ１の出力ＢＳは一定の傾きで下降する。この動作を繰り返すことで基本台形波ＢＳの信号を得ることができる。
【００４７】
ここで、図７に示したタイミングＴｂ（立ち上がり時間）に対してタイミングＴｄ（立下り時間）を異なるようにした、例えばＴｂ＜Ｔｄの基本台形波ＢＳによって図１（ｂ）に示したマイクロポンプＭＰの順方向への送液が行えるとすると、ＴｂとＴｄを逆にした基本台形波を用いれば、図１（ｂ）に示したマイクロポンプＭＰの逆方向への送液が行える。
【００４８】
図７に示した各タイミングの時間幅は、通常Ｔａ＝５μＳＥＣ、Ｔｂ＝２０μＳＥＣ、Ｔｃ＝５μＳＥＣ、Ｔｄ＝６０μＳＥＣ程度である。但し、ここにあげた数値はマイクロポンプの構造、流体の粘度等によって変わるものであって、この数値に限定されるものではない。今、上記の時間幅で０Ｖから＋５Ｖの波高の基本台形波ＢＳを得るためには、図６で、コンデンサＣＰの容量をＣ、可変抵抗器ＶＲ１およびＶＲ２の抵抗値をＲａおよびＲｂとすると、立ち上がり時間Ｔｂおよび立下り時間Ｔｄは、
Ｔｂ＝Ｃ×Ｒｂ
Ｔｄ＝Ｃ×Ｒａ
となる。
【００４９】
図８は、図３に示した回路ブロック図の電圧印加部ＶＳのより詳しい一例を示す回路図である。図８において、図６に示した基本台形波発生部１０１の出力である基本台形波ＢＳがデジタルポテンショメータＤＰの入力端子に接続され、分圧出力が差動増幅器ＯＰ２の非反転入力端子に接続される。これによって、圧電素子ＰＺに印加される正負の台形波の波高値が可変となる。ここに、デジタルポテンショメータＤＰは、デジタルデータによりプログラマブルに分圧比が設定可能な可変分圧器のことである。
【００５０】
デジタルポテンショメータＤＰの分圧出力は、図示しない制御回路からの、デジタルポテンショメータＤＰを選択する選択信号ＣＳ、デジタルポテンショメータＤＰの分圧比を指定する分圧データＤＡＴＡおよび転送クロックＣＬＫにより制御される。その動作は、選択信号ＣＳによってデジタルポテンショメータＤＰが選択され、転送クロックＣＬＫに同期して分圧データＤＡＴＡがデジタルポテンショメータＤＰ内のメモリに書き込まれ、分圧データＤＡＴＡに従って基本台形波ＢＳの分圧出力が出力される。ここに、デジタルポテンショメータＤＰは本発明におけるパルス信号調整部として機能する。
【００５１】
差動増幅器ＯＰ２と抵抗Ｒ１およびＲ２とで、非反転増幅器１０２が構成される。非反転増幅器１０２の増幅率は抵抗Ｒ１とＲ２の抵抗比で決まり、例えば５倍の増幅率にするためにはＲ１：Ｒ２＝１：４の関係になる。非反転増幅器１０２の出力１０２ａは、圧電素子ＰＺの一方の電極に接続されるとともに、抵抗Ｒ３を介して差動増幅器ＯＰ３の反転入力端子に接続される。
【００５２】
同じく、差動増幅器ＯＰ３と抵抗Ｒ３およびＲ４とで、反転増幅器１０３が構成される。反転増幅器１０３の増幅率は抵抗Ｒ３とＲ４の抵抗比で決まり、例えば−１倍にするためにはＲ３：Ｒ４＝１：１の関係になる。反転増幅器１０３の出力１０３ａは、圧電素子ＰＺの他方の電極に接続される。非反転増幅器１０２と反転増幅器１０３とで電圧印加部ＶＳが構成される。
【００５３】
非反転増幅器１０２で最大＋２５Ｖの出力電圧を得るためには、差動増幅器ＯＰ２に印加される電源電圧は、プラス電源端子側に＋２８Ｖ、マイナス電源端子側に−５Ｖ程度のバイアスで動作可能となる。同じく反転増幅器１０３で最大−２５Ｖの出力電圧を得るためには、差動増幅器ＯＰ３に印加される電源電圧は、プラス電源端子側に＋５Ｖ、マイナス電源端子側に−２８Ｖ程度のバイアスで動作可能となる。差動増幅器ＯＰ２もＯＰ３も、プラス電源端子とマイナス電源端子の間の電位差は３３Ｖとなり、通常用いられている汎用の差動増幅器の耐電圧３６Ｖのものが使用可能となる。
【００５４】
以上に述べたように、本発明の第１の実施の形態によれば、汎用の低耐電圧の差動増幅器を用い、かつ圧電素子に常に一方向の電界を印加しながら、図５で示した高耐電圧の差動増幅器と同等の高電圧のパルス信号を圧電素子に印加することができ、低価格でかつ小型でありながら、十分実用に堪えうるポンプ性能が得られるマイクロポンプの駆動回路を提供することができる。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図９乃至図１２を用いて説明する。図９は、図１（ｃ）に例示したような複数のマイクロポンプからなるマイクロポンプアレイの駆動回路の一例で、特に複数のマイクロポンプの圧電素子をそれぞれのマイクロポンプの状態に合わせて異なった電圧値で駆動し、さらに、送液方向を順方向と逆方向とに切換駆動するための回路構成図であり、図６に示した基本台形波発生部１０１と、ｎ個のマイクロポンプＭＰ１〜ＭＰｎ（ｎは正の整数）の圧電素子ＰＺ１〜ＰＺｎを駆動するための、図８に示したデジタルポテンショメータＤＰ１〜ＤＰｎと電圧印加部ＶＳ１〜ＶＳｎとで構成される。
【００５６】
図９において、基本台形波発生部１０１の出力である基本台形波ＢＳは、切換スイッチＳＷ４を介してデジタルポテンショメータＤＰ１〜ＤＰｎの入力端子に接続される。切換スイッチＳＷ４は、図示しない制御回路からの第１の切換信号ＣＨＮＧ１によって制御され、デジタルポテンショメータＤＰ１〜ＤＰｎに分圧データＤＡＴＡが転送される時には、第１の切換信号ＣＨＮＧ１がローレベルにされることで接地（０Ｖ）側に切り換えられ、圧電素子ＰＺ１〜ＰＺｎが駆動される時には、第１の切換信号ＣＨＮＧ１がハイレベルにされることで基本台形波ＢＳ側に切り換えられる。その他の接続は、基本的に図８と同じで、デジタルポテンショメータＤＰ１〜ＤＰｎと電圧印加部ＶＳ１〜ＶＳｎのｎ個の組が並列に配置されている。
【００５７】
図１０は、マイクロポンプアレイＭＰ１〜ＭＰｎの駆動のためのタイミングチャートである。図１０において、タイミングＴｅで切換信号ＣＨＮＧ１がローレベルにされることで切換スイッチＳＷ４が接地（０Ｖ）側に切り換えられ、デジタルポテンショメータＤＰ１〜ＤＰｎに分圧データＤＡＴＡが転送される。このとき、マイクロポンプＭＰ１〜ＭＰｎの圧電素子ＰＺ１〜ＰＺｎに印加される電圧は、デジタルポテンショメータＤＰ１〜ＤＰｎの入力端子が接地されていることから、０Ｖになり、マイクロポンプＭＰ１〜ＭＰｎは停止した状態になる。タイミングＴｆで制御信号ＣＨＮＧ１がハイレベルにされることで切換スイッチＳＷ４が基本台形波ＢＳ側に切り換えられ、マイクロポンプＭＰ１〜ＭＰｎの圧電素子ＰＺ１〜ＰＺｎに台形の駆動波形が印加されてマイクロポンプＭＰ１〜ＭＰｎが動作する。
【００５８】
図１１は、図１０のタイミングＴｅ（分圧データ転送）の拡大図である。タイミングＴｅの最初で切換信号ＣＨＮＧ１がローレベルにされることで切換スイッチＳＷ４が接地（０Ｖ）側に切り換えられ、マイクロポンプＭＰ１〜ＭＰｎが停止状態になる。
【００５９】
次に、選択信号ＣＳ１がローレベルにされることでデジタルポテンショメータＤＰ１が選択され、転送クロックＣＬＫに同期して転送される分圧データＤＡＴＡがデジタルポテンショメータＤＰ１に入力され有効となり、選択信号ＣＳ２がローレベルにされることでデジタルポテンショメータＤＰ２が選択され、転送クロックＣＬＫに同期して転送される分圧データＤＡＴＡがデジタルポテンショメータＤＰ２に入力され有効となる。同様にして全てのデジタルポテンショメータＤＰ１〜ＤＰｎに分圧データＤＡＴＡが入力され有効となる。
【００６０】
タイミングＴｅの最後で切換信号ＣＨＮＧ１がハイレベルにされることで切換スイッチＳＷ４が基本台形波ＢＳ側に切り換えられ、タイミングＴｆでマイクロポンプＭＰ１〜ＭＰｎが動作状態になる。
【００６１】
図１２は、図１０のタイミングＴｆ（マイクロポンプ動作）の拡大図である。ここでは、送液方向を切り換える方法の説明のために、図１２の前半の周期Ｃｆに順方向への送液のための駆動波形を示し、後半の周期Ｃｒに逆方向への送液のための駆動波形を示す。
【００６２】
タイミングＴｆの最初で切換信号ＣＨＮＧ１がハイレベルにされることで切換スイッチＳＷ４が基本台形波ＢＳ側に切り換えられ、基本台形波ＢＳがデジタルポテンショメータＤＰ１〜ＤＰｎに入力されて、各デジタルポテンショメータの有効となった分圧データＤＡＴＡに合わせて分圧され、分圧出力が電圧印加部ＶＳ１〜ＶＳｎの非反転増幅器１０２の非反転入力端子に入力される。
【００６３】
次に、周期Ｃｆで、図７に示したと同様に、タイミングＴａで基本台形波発生部１０１のリセット信号ＲＳＴがハイレベルにされて電圧印加部ＶＳ１〜ＶＳｎの出力１０２ａと出力１０３ａが共に０Ｖにされ、タイミングＴｂで制御信号Ａ−ＳＷ２がハイレベルにされて電圧印加部ＶＳ１〜ＶＳｎの出力１０２ａが急な傾きで立ち上がり、出力１０３ａが急な傾きで立ち下がる。タイミングＴｃで制御信号Ａ−ＳＷ２がローレベルにされて電圧印加部ＶＳ１〜ＶＳｎの出力１０２ａと出力１０３ａが共に一定のまま保持され、タイミングＴｄで制御信号Ａ−ＳＷ１がハイレベルにされることで、タイミングＴｂよりも緩やかな傾きで電圧印加部ＶＳ１〜ＶＳｎの出力１０２ａが立ち下がり、出力１０３ａが立ちあがる。これによって、図７と同様に図１（ｂ）に示した順方向に送液される。
【００６４】
次に、周期Ｃｒで、図７に示したとは逆に、タイミングＴａで基本台形波発生部１０１のリセット信号ＲＳＴがハイレベルにされて電圧印加部ＶＳ１〜ＶＳｎの出力１０２ａと出力１０３ａが共に０Ｖにされ、タイミングＴｄで制御信号Ａ−ＳＷ１がハイレベルにされて電圧印加部ＶＳ１〜ＶＳｎの出力１０２ａが緩やかに立ち上がり、出力１０３ａが緩やかに立ち下がる。タイミングＴｃで制御信号Ａ−ＳＷ１がローレベルにされて電圧印加部ＶＳ１〜ＶＳｎの出力１０２ａと出力１０３ａが共に一定のまま保持され、タイミングＴｂで制御信号Ａ−ＳＷ２がハイレベルにされることで、タイミングＴｄよりも急な傾きで電圧印加部ＶＳ１〜ＶＳｎの出力１０２ａが立ち下がり、出力１０３ａが立ちあがる。これによって、図１（ｂ）に示した逆方向に送液される。ここに、基本台形波発生部１０１は、図示しない制御部の制御のもとで本発明における送液方向切換部として機能する。
【００６５】
以上に述べたように、本発明の第２の実施の形態によれば、複数のマイクロポンプからなるマイクロポンプアレイの駆動において、複数のマイクロポンプの圧電素子をそれぞれのマイクロポンプの状態に合わせて異なった電圧値で駆動することにより、各マイクロポンプ毎に最適な条件の送液が可能となり、さらに、全てのマイクロポンプの送液方向を、順方向あるいは逆方向に同時に同方向に切り換えて駆動することができることにより、マイクロポンプアレイとして全てのマイクロポンプの統一が取れた送液が可能となる。
【００６６】
次に、本発明の第３の実施の形態について、図１３乃至図１５を用いて説明する。第２の実施の形態では、マイクロポンプの駆動の各周期で、送液の方向は全てのマイクロポンプが同時に同方向に切り換えられていたが、本第３の実施の形態においては、それぞれのマイクロポンプが、各周期で送液の方向を独立して選択できる機能を持たせた。
【００６７】
図１３は、本実施の形態に用いられる基本台形波発生部の回路の一例を示す回路図で、順方向基本台形波発生部１０１と逆方向基本台形波発生部２０１とからなる。順方向基本台形波発生部１０１は、図６に示した基本台形波発生部１０１と同じ回路で、リセット信号ＲＳＴの信号名を第１のリセット信号ＲＳＴ１に、基本台形波ＢＳの信号名を順方向基本台形波ＢＳＦに修正したものである。
【００６８】
逆方向基本台形波発生部２０１も図６の基本台形波発生部１０１と同じ回路であるが、リセット信号ＲＳＴが第２のリセット信号ＲＳＴ２に、基本台形波ＢＳが逆方向基本台形波ＢＳＲに、可変抵抗器ＶＲ１とＶＲ２がＶＲ３とＶＲ４に、アナログスイッチＳＷ１とＳＷ２とＳＷ３がＳＷ６とＳＷ７とＳＷ８に、コンデンサＣＰがＣＰ２に、差動増幅器ＯＰ１がＯＰ２に、それぞれ記号が変更されている。
【００６９】
さらに、アナログスイッチＳＷ６はアナログスイッチＳＷ２と同じ制御信号Ａ−ＳＷ２で制御され、アナログスイッチＳＷ７はアナログスイッチＳＷ１と同じ制御信号Ａ−ＳＷ１で制御される。可変抵抗器ＶＲ３の抵抗値は可変抵抗器ＶＲ２と同じＲｂに、可変抵抗器ＶＲ４の抵抗値は可変抵抗器ＶＲ１と同じＲａに設定されている。
【００７０】
図１４は、図１３に示した順方向基本台形波発生部１０１と逆方向基本台形波発生部２０１の、順方向基本台形波ＢＳＦおよび逆方向基本台形波ＢＳＲを発生するためのタイミングチャートである。
【００７１】
図１４において、順方向基本台形波ＢＳＦについては、図７に示したと同じ動作で、タイミングＴａの最初からタイミングＴｄの最後までが順方向基本台形波ＢＳＦの１周期Ｃｆである。動作の詳細については説明を省略する。
【００７２】
逆方向基本台形波ＢＳＲについては、タイミングＴｃの最初からタイミングＴｂの最後までが逆方向基本台形波ＢＳＲの１周期Ｃｒである。タイミングＴｃで第２のリセット信号ＲＳＴ２がハイレベルにされることで、アナログスイッチＳＷ８が導通されて、コンデンサＣＰ２内に充電された電荷が放電され、差動増幅器ＯＰ２の出力は非反転入力端子の電位である０Ｖに維持される。
【００７３】
タイミングＴｄ（立ち上がり時間）で第２のリセット信号ＲＳＴ２がローレベルにされることでアナログスイッチＳＷ８がオフされる。同時に制御信号Ａ−ＳＷ１がハイレベルにされることでアナログスイッチＳＷ７が導通され、−５Ｖに接続された可変抵抗器ＶＲ４を通してコンデンサＣＰが充電され、逆方向基本台形波ＢＳＲは一定の傾きでプラス電圧側に上昇する。この傾きは、ＶＲ１とＶＲ４とが同じ抵抗値Ｒａに設定されていることから、順方向基本台形波ＢＳＦのタイミングＴｄでの立ち下がりと符号が逆で同じ傾きである。
【００７４】
タイミングＴａ（高電圧のフラットな期間）で制御信号Ａ−ＳＷ１がローレベルにされることでアナログスイッチＳＷ７がオフされ、逆方向基本台形波ＢＳＲは一定の電圧で保持され、台形波の高電圧側のフラットな領域を得ることができる。
【００７５】
次に、タイミングＴｂ（立下り時間）で制御信号Ａ−ＳＷ２がハイレベルにされることでアナログスイッチＳＷ６が導通され、＋５Ｖに接続されている可変抵抗器ＶＲ３を通してコンデンサＣＰ２の放電が開始され、逆方向基本台形波ＢＳＲは一定の傾きで下降する。この傾きは、ＶＲ２とＶＲ３とが同じ抵抗値Ｒｂに設定されていることから、順方向基本台形波ＢＳＦのタイミングＴｂでの立ち上がりと符号が逆で同じ傾きである。この動作を繰り返すことで逆方向基本台形波ＢＳＲの信号を得ることができる。
【００７６】
図１５は、複数のマイクロポンプからなるマイクロポンプアレイの駆動回路の一例で、特に複数のマイクロポンプの圧電素子をそれぞれのマイクロポンプの状態に合わせて異なった電圧値で駆動し、さらに、それぞれのマイクロポンプ毎に送液方向を順方向と逆方向とに切換駆動するための回路構成図であり、図１３に示した順方向基本台形波発生部１０１と逆方向基本台形波発生部２０１、信号切換スイッチＳＳＷ１〜ＳＳＷｎと送液方向切換部２１１、ｎ個のマイクロポンプＭＰ１〜ＭＰｎ（ｎは正の整数）の圧電素子ＰＺ１〜ＰＺｎを駆動するための図８に示したデジタルポテンショメータＤＰ１〜ＤＰｎと電圧印加部ＶＳ１〜ＶＳｎとで構成される。
【００７７】
図１５において、順方向基本台形波発生部１０１の順方向基本台形波ＢＳＦと逆方向基本台形波発生部２０１の逆方向基本台形波ＢＳＲとは、信号切換スイッチＳＳＷ１〜ＳＳＷｎとデジタルポテンショメータＤＰ１〜ＤＰｎとを介して電圧印加部ＶＳ１〜ＶＳｎに接続されている。信号切換スイッチＳＳＷ１〜ＳＳＷｎは、送液方向切換部２１１によって切り換えられる。
【００７８】
ここでは、送液方向切換部２１１はシフトレジスタからなり、図示しない制御回路から転送クロックＳ−ＣＬＫに同期して送信される切換データＳ−ＤＡＴＡがシフトレジスタに入力されることで、信号切換スイッチＳＳＷ１〜ＳＳＷｎの方向が切り換えられるようにされている。もちろん、これ以外の方法で信号切換スイッチＳＳＷ１〜ＳＳＷｎの方向を切り換えてもよい。
【００７９】
図１５に示した例では、電圧印加部ＶＳ１と電圧印加部ＶＳｎには順方向基本台形波発生部１０１の順方向基本台形波ＢＳＦが入力され、電圧印加部ＶＳ２には逆方向基本台形波発生部２０１の逆方向基本台形波ＢＳＲが入力されることで、マイクロポンプＭＰ１の圧電素子ＰＺ１とマイクロポンプＭＰｎの圧電素子ＰＺｎは順方向の送液、マイクロポンプＭＰ２の圧電素子ＰＺ２は逆方向の送液をしている状態を示している。その他の回路の動作については、図８、図９と同じであるので、説明は省略する。
【００８０】
以上に述べたように、本発明の第３の実施の形態によれば、複数のマイクロポンプからなるマイクロポンプアレイの駆動において、複数のマイクロポンプの圧電素子をそれぞれのマイクロポンプの状態に合わせて異なった電圧値で駆動することができ、さらに、それぞれのマイクロポンプ毎に送液方向を順方向と逆方向とに切換駆動することができる。
【００８１】
このように、複数のマイクロポンプの送液方向を個別に制御することにより、送液する流体毎に送液方向を異ならせることを可能とし、例えば検体の検査時間の短縮や、流体の混合順序の制御等を容易にすることもできる。
【００８２】
次に、本発明の第４の実施の形態について、図１６を用いて説明する。図１６は、圧電素子ＰＺ１〜ＰＺｎの負の電極側を全て接続して共通電極とし、正の電極は個別電極として個々に駆動する場合の回路の一例を示す回路ブロック図である。
【００８３】
複数のマイクロポンプの圧電素子ＰＺを動作させる振幅が、全ての圧電素子において一定の電圧以上である場合には、圧電素子ＰＺ１〜ＰＺｎの負の電極側を全て接続して共通電極とし、共通電極に負の極性の台形波を印加し、圧電素子ＰＺ１〜ＰＺｎの正の電極は個別電極として、圧電素子ＰＺ１〜ＰＺｎ毎に正の電圧パルスを印加することで、負の電極側の駆動回路の数を少なくすることができる。この場合も、本発明の特徴である各電極に印加する正の電圧の低電圧化も合わせて達成可能となる。
【００８４】
図１６において、図６に示したと同じ基本台形波発生部１０１で発生された基本台形波ＢＳは、図８で説明したデジタルポテンショメータＤＰ１〜ＤＰｎを介して図８の非反転増幅器１０２と同じ個別信号印加部ＰＶＳ１〜ＰＶＳｎに接続されるとともに、デジタルポテンショメータＤＰＭを介して図８の反転増幅器１０３と同じ共通信号印加部ＮＶＳにも入力される。
【００８５】
個別信号印加部ＰＶＳ１〜ＰＶＳｎの出力は、各々信号切換スイッチＳＳＷ１〜ＳＳＷｎの一方の切換信号端子に入力される。共通信号印加部ＮＶＳの出力は、マイクロポンプアレイの各圧電素子ＰＺ１〜ＰＺｎの共通電極に接続されるとともに、信号切換スイッチＳＳＷ１〜ＳＳＷｎの他方の切換信号端子に入力される。信号切換スイッチＳＳＷ１〜ＳＳＷｎの信号端子は、対応する圧電素子ＰＺ１〜ＰＺｎの個別電極に接続されている。
【００８６】
各圧電素子ＰＺ１〜ＰＺｎの個別電極に印加される信号は、図示しない制御回路から転送クロックＳ−ＣＬＫに同期して送信される切換データＳ−ＤＡＴＡがシフトレジスタ等からなる信号切換部２１２に入力されることによって制御され、信号切換スイッチが個別信号印加部の出力側に切り換えられた場合には個別信号印加部の出力波形が印加され、共通信号印加部ＮＶＳの出力側に切り換えられた場合には共通信号印加部ＮＶＳの出力波形が印加される。
【００８７】
従って、共通信号印加部ＮＶＳの出力側に切り換えられた場合には、圧電素子の正負両電極に同じ共通信号印加部ＮＶＳの出力が印加される、すなわち電圧が印加されないことになり、マイクロポンプが停止した状態になる。ここに、信号切換スイッチＳＳＷ１〜ＳＳＷｎは、本発明における印加信号選択手段として機能する。
【００８８】
図１６に示した例では、信号切換スイッチＳＳＷ１およびＳＳＷｎは個別信号印加部ＰＶＳ１およびＰＶＳｎの出力側に切り換えられており、圧電素子ＰＺ１およびＰＺｎの個別電極には、それぞれ最大＋３０Ｖと＋１０Ｖの台形波が印加されている。また、信号切換スイッチＳＳＷ２は共通信号印加部ＮＶＳの出力側に切り換えられており、圧電素子ＰＺ２の個別電極には、最大−２０Ｖの台形波が印加されている。圧電素子ＰＺ１〜ＰＺｎの共通電極には、最大−２０Ｖの台形波が印加されているので、結局、このようなタイミングでは圧電素子ＰＺ１には５０Ｖの電圧の台形波、圧電素子ＰＺ２には０Ｖ、圧電素子ＰＺｎには３０Ｖの電圧の台形波が印加されていることになる。
【００８９】
本実施の形態によれば、マイクロポンプの圧電素子に共通電極を備えることで、マイクロポンプの電極構成が簡略化されるとともに、共通電極側に電圧を印加するためのドライバーの数を減らすことが可能となる。なお、本実施例では負の電極側を共通電極にしているが、正の電極側を共通電極にし、負の電極側を個別電極にした構成にしてもよい。
【００９０】
以上に示した第１〜第４の実施の形態においては、各電圧印加部ＶＳに接続される圧電素子の数は１つであったが、複数のマイクロポンプが同一条件で駆動される場合は、図１７のように１つの電圧印加部ＶＳに複数の圧電素子を並列に接続してもよい。
【００９１】
図１７は、図８に示した回路図において、圧電素子ＰＺを複数個（ＰＺ１〜ＰＺｋ）並列に接続した場合を示す回路図である。この場合、圧電素子は容量性負荷であり並列に接続することで静電容量が増加するため、並列に接続する圧電素子の数は駆動波形が歪まない程度におさめることが望ましい。
【００９２】
図１７に示したように、１つの電圧印加部ＶＳに複数の圧電素子を並列に接続することで、電圧印加部ＢＳの数を少なくすることができ、コストダウンと実装スペースの小型化に寄与することができる。
【００９３】
以上に述べたように、本発明によれば、低電圧の電圧印加部を用いて圧電素子の第１の電極にパルス信号を印加し、同じく低電圧の電圧印加部を用いて圧電素子の第２の電極にパルス信号の極性を反転させた反転パルス信号を印加することで、低電圧の電圧印加部を用い、常に一方向の電界を印加しながら、圧電素子にパルス信号の２倍の電圧を印加することができ、低価格でかつ小型でありながら、十分実用に堪えうるポンプ性能が得られるマイクロポンプおよびマイクロポンプアレイ、そしてその駆動回路を提供することができる。
【００９４】
尚、本発明に係るマイクロポンプ、マイクロポンプアレイ、マイクロポンプの駆動回路およびマイクロポンプアレイの駆動回路を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明におけるマイクロポンプの一例を示す模式図である。
【図２】本発明における圧電素子の駆動波形の第１の実施の形態を示す模式図である。
【図３】図２の駆動波形を実現するための圧電素子駆動部の第１の例を示す回路ブロック図である。
【図４】図２の駆動波形を実現するための、圧電素子駆動部の第２の例を示す回路ブロック図である。
【図５】従来の圧電素子駆動部の一例を示すブロック図である。
【図６】基本台形波発生部のより詳しい回路の一例を示す回路図である。
【図７】図６に示した基本台形波発生部の基本台形波を発生するためのタイミングチャートである。
【図８】図３に示した回路ブロック図のより詳しい一例を示す回路図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態を示す回路構成図である。
【図１０】マイクロポンプアレイの駆動のためのタイミングチャートである。
【図１１】図１０のタイミングＴｅ（分圧データ転送）の拡大図である。
【図１２】図１０のタイミングＴｆ（マイクロポンプ動作）の拡大図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に用いられる基本台形波発生部の回路の一例を示す回路図である。
【図１４】順方向基本台形波および逆方向基本台形波を発生するためのタイミングチャートである。
【図１５】本発明の第３の実施の形態を示す回路構成図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態を示す回路ブロック図である。
【図１７】図８に示した回路図において、圧電素子を複数個並列に接続した場合を示す回路図である。
【符号の説明】
【００９６】
１３  流路
１５  開口部
１７  チャンバー
１９  開口部
２１  流路
３１  振動板
３１ｆ  振動板（ダイヤフラム）
３２  ガラス基板
３３  シリコン基板
３６  圧電素子駆動部
１０１  基本台形波発生部
１０２  非反転増幅器
１０３  反転増幅器
１０４  反転増幅器
２１１  送液方向切換部
２１２  信号切換部
ＢＳ  基本台形波
ＤＰ  デジタルポテンショメータ
ＭＰ  マイクロポンプ
ＰＺ  圧電素子
ＳＳＷ  信号切換スイッチ
ＶＳ  電圧印加部
【図１】
2007224837.tif 000003
【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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