(57)【要約】【課題】流体の脈動を効果的に抑制し、流体の流量制御の精度を高める。【解決手段】流体が供給される圧力室１４と、圧力室１４内の流体の圧力を変動させて流体を流路１２に送出するＮ個の駆動素子１６1、１６2、…１６Nと、駆動素子駆動素子１６1、１６2、…１６Nの各々に駆動信号を供給する制御部３０と、を備える。制御部は、Ｎ個（Ｎ≧２）の駆動素子１６1、１６2、…１６Nを、各々に供給される駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮの位相が相違するように制御する。これにより、駆動素子１６1、１６2、…１６N全体として振幅を抑えながら、圧力室１４内の流体の圧力を変動させることで、流体の脈動を効果的に抑制する。【選択図】図４
2016215107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が供給される圧力室と、
前記圧力室内の前記流体の圧力を変動させて前記流体を流路に送出する複数の駆動素子と、
前記複数の駆動素子の各々に駆動信号を供給する制御部と、を備え、
前記複数の駆動素子のうちＮ個（Ｎ≧２）の駆動素子の各々に供給される駆動信号の位相が相違する
流体輸送装置。
【請求項２】
前記Ｎ個の駆動素子の各々に供給される駆動信号は、相等しい周期で位相差が半周期以下である
請求項１の流体輸送装置。
【請求項３】
前記複数の駆動素子のうち３個以上の駆動素子の各々に供給される駆動信号の位相が同じ位相差ずつ相違する
請求項１または請求項２の流体輸送装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記駆動信号の振幅を変えることにより、前記圧力室から前記流路に送出させる前記流体の流量を制御する
請求項１から請求項３の何れかの流体輸送装置。
【請求項５】
前記複数の駆動素子に含まれる駆動素子の数はＮ個よりも多く、前記複数の駆動素子の中には、共通の前記駆動信号が供給される２以上の駆動素子が存在する
請求項１から請求項４の何れかの流体輸送装置。
【請求項６】
前記流路が形成された第１基板と、
前記圧力室が形成された第２基板とを具備し、
前記第１基板と前記第２基板とが重ねられることにより、前記流路と前記圧力室とが連通する
請求項１から請求項５の何れかの流体輸送装置。
【請求項７】
前記流路は、一方向に延在し、
前記複数の駆動素子は、前記圧力室上に前記流路の方向に沿って配列され、前記流路に対して交差する方向に延在している
請求項１から請求項６の何れかの流体輸送装置。
【請求項８】
流体が供給される圧力室および前記圧力室内の前記流体の圧力を変動させて前記流体を流路に送出する複数の駆動素子を含む複数の流体輸送部と、
前記複数の流体輸送部の前記流路を合流させた合成流路と、
前記複数の流体輸送部の各々における前記複数の駆動素子に駆動信号を供給する制御部と、を備え、
前記複数の流体輸送部の各々において、前記複数の駆動素子のうちＮ個（Ｎ≧２）の駆動素子の各々に供給される駆動信号の位相が相違する
化学合成装置。
【請求項９】
流体を輸送する流路を備える流体輸送装置の制御方法であって、
前記流体輸送装置は、流体が供給される圧力室と、前記圧力室内の前記流体の圧力を変動させて前記流体を前記流路に送出する複数の駆動素子とを具備し、
前記複数の駆動素子のうちＮ個（Ｎ≧２）の駆動素子の各々に供給される駆動信号の位相が相違するように前記各駆動素子に駆動信号を供給する
流体輸送装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体輸送装置及びその制御方法並びに化学合成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば一辺数センチ以下の空間で試料や試薬などの複数の流体を混合させて化学反応を行う装置としてマイクロリアクターが挙げられる。単純なものとしては、板に微小の溝をＴ字形に刻んで流路を形成するものがある。この流路は、２つの試薬をそれぞれ導入する２つの流入路と、１つの流出路を備え、２つの流入路にそれぞれ導入された試薬を合流させて流出路に導くようになっている。各試薬は、圧電素子などで駆動するポンプで流入路に送出される。このような圧電素子を用いたポンプとしては、例えば特許文献１に示すものがある。特許文献１には、液体の流路に形成されたポンプ室を、流路に沿って３つの円形領域に分けて、円形領域の各々に薄膜の圧電素子を設けた化学分析チップが記載されている。この化学分析チップは、ポンプ室の３つの円形領域の各々を圧電素子を厚み方向に湾曲させることによって、流路に沿って順番に収縮させる。こうして、流体を各領域に次々と移送させることによって流体を輸送させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２２８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような特許文献１の構成では、ポンプ室の３つの円形領域を圧電素子により流路に沿って順番に収縮させるから、液体に脈動が発生してしまう。流体の脈動が大きいほど、流体の流量制御の精度が低下してしまう。この点、特許文献１は、ポンプを駆動させる圧電素子を薄膜にすることで、厚膜の圧電素子を用いた場合よりも共振周波数を高めることによって、ポンプによる流体の脈動を抑制することが記載されている。ところが、上述したように、特許文献１の構成では、複数のポンプを並べて設けてこれらを順番に駆動する場合と同様に、３つの円形領域を順番に流体が移送するように各圧電素子を順番に駆動させるため、各圧電素子の振幅方向（厚み方向）の変位による流体の脈動までは抑制できない。以上の事情を考慮して、本発明は、流体の脈動を効果的に抑制し、流体の流量制御の精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本発明の流体輸送装置は、流体が供給される圧力室と、圧力室内の流体の圧力を変動させて流体を流路に送出する複数の駆動素子と、複数の駆動素子の各々に駆動信号を供給する制御部と、を備え、複数の駆動素子のうちＮ個（Ｎ≧２）の駆動素子の各々に供給される駆動信号の位相が相違する。
【０００６】
このような構成によれば、制御部によって複数の駆動素子の各々に駆動信号が供給されることで、圧力室内の流体の圧力を変動することによって、圧力室内の流体が流路に送出される。Ｎ個の駆動素子はそれぞれ、駆動信号の振幅に応じて圧力室を加圧する方向の変位とその逆方向の変位を繰り返す。このとき、Ｎ個（Ｎ≧２）の駆動素子の各々に供給される駆動信号の位相が相違するので、Ｎ個の駆動素子はそれぞれ、圧力室を加圧する方向に変位した後、逆方向に変位している間に次の駆動素子が圧力室を加圧する方向に変位する。こうして、次々と駆動素子が圧力室を加圧する方向に変位するので、振幅を抑えながら流体の脈動を効果的に抑制できる。これにより、流体の脈動の影響を抑えて流体の流量制御を行うことできるので、流量制御の精度を高めることができる。このような本発明では、駆動素子の膜厚に関わらず、駆動素子の振幅方向の変位による流体の脈動を効果的に抑制することができる。
【０００７】
本発明の好適な態様において、Ｎ個の駆動素子の各々に供給される駆動信号は、相等しい周期で位相差が半周期以下である。このような態様によれば、Ｎ個の駆動素子はそれぞれ、圧力室を加圧する方向に変位した後、半周期以内に次の駆動素子によって圧力室が加圧されるようにすることができる。このように、駆動素子の切り替わりを早めることによって、流体の脈動を抑制する効果を高めることができる。
【０００８】
本発明の好適な態様において、複数の駆動素子のうち３個以上の駆動素子の各々に供給される駆動信号の位相が同じ位相差ずつ相違する。このような態様によれば、圧力室を加圧する方向に変位する駆動素子が切り替わるときの変動を一定に抑えることができるので、流体の脈動を抑制する効果を高めることができる。
【０００９】
本発明の好適な態様において、制御部は、駆動信号の振幅を変えることにより、圧力室から流路に送出させる流体の流量を制御する。このような態様によれば、振幅を変えるだけの簡単な制御によって流体の流量を制御できる。
【００１０】
本発明の好適な態様において、複数の駆動素子に含まれる駆動素子の数はＮ個よりも多く、複数の駆動素子の中には、共通の駆動信号が供給される２以上の駆動素子が存在する。このような態様によれば、より多くの駆動素子を共通の駆動信号で駆動させることにより、圧力室の加圧効果を高めることができる。
【００１１】
本発明の好適な態様において、流路が形成された第１基板と、圧力室が形成された第２基板とを具備し、第１基板と第２基板とが重ねられることにより、流路と圧力室とが連通する。このような態様によれば、装置の小型化を図ることができる。
【００１２】
本発明の好適な態様において、流路は、一方向に延在し、複数の駆動素子は、圧力室上に流路の方向に沿って配列され、流路に対して交差（垂直又は斜行）する方向に延在している。このような態様によれば、複数の駆動素子が流路に対して交差するように配置されるので、流体を効率よく流路に送出できる。
【００１３】
本発明の好適な態様に係る化学合成装置は、流体が供給される圧力室および圧力室内の流体の圧力を変動させて流体を流路に送出する複数の駆動素子を含む複数の流体輸送部と、複数の流体輸送部の流路を合流させた合成流路と、複数の流体輸送部の各々における複数の駆動素子に駆動信号を供給する制御部と、を備え、複数の流体輸送部の各々において、複数の駆動素子のうちＮ個（Ｎ≧２）の駆動素子の各々に供給される駆動信号の位相が相違する。このような態様によれば、流体の脈動の影響を抑えながら、流体の流量制御を行うことできるので、流量制御の精度を高めることができる。
【００１４】
本発明の好適な態様に係る流体輸送装置の制御方法は、流体を輸送する流路を備える流体輸送装置の制御方法であって、流体輸送装置は、流体が供給される圧力室と、圧力室内の流体の圧力を変動させて流体を流路に送出する複数の駆動素子とを具備し、複数の駆動素子のうちＮ個（Ｎ≧２）の駆動素子の各々に供給される駆動信号の位相が相違するように各駆動素子に駆動信号を供給する。このような態様によれば、流体の脈動の影響を抑えながら、流体の流量制御を行うことできるので、流量制御の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る化学合成装置の構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す化学合成装置のＶ−Ｖ断面図である。
【図３】図１に示す化学合成装置の分解斜視図である。
【図４】図１に示す流体輸送部（流体輸送装置）を拡大した平面図である。
【図５】図４に示す流体輸送部のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図６】１つの駆動信号を説明するための図である。
【図７】位相差が相違する２つの駆動信号を説明するための図である。
【図８】図７に示す２つの駆動信号の位相差を変えた場合を示す図である。
【図９】位相差が相違する３つの駆動信号を説明するための図である。
【図１０】位相差が相違する６つの駆動信号を説明するための図である。
【図１１】図１０に示す６つの駆動信号の振幅を変えた場合を示す図である。
【図１２】本実施形態における流体輸送部の変形例を示す図である。
【図１３】本実施形態における流体輸送部の他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る化学合成装置について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
【００１７】
＜化学合成装置＞
先ず、本発明の実施形態に係る化学合成装置について説明する。ここで例示する化学合成装置は、試薬などの２種類の流体Ｄａ、Ｄｂを混合して化学合成させることにより生成物（流体）Ｄｃを得る装置である。流体は、液体でも気体でもよいが、ここでは２種類の液体を混合して液体の生成物を得る場合を例に挙げる。図１は、本実施形態に係る化学合成装置１の構成を示す平面図であり、図２はＶ−Ｖ断面図である。図３は、図１に示す化学合成装置１の分解斜視図である。なお、以下の説明においてはＸＹＺ座標系を設定し、このＸＹＺ座標系を参照しつつ各構成の位置関係を説明する。この際、基板２の法線方向をＺ軸方向、基板２の幅方向をＹ軸方向、基板２の長さ方向をＸ軸方向とする。
【００１８】
図１に示す化学合成装置１は、複数（ここでは２つ）の流体輸送部１０、１０と、流体合成部２０とを備える。化学合成装置１に導入される流体Ｄａ、Ｄｂはそれぞれ、各流体輸送部１０、１０において輸送され、流体合成部２０において化学合成されて生成物（流体）Ｄｃが得られる。
【００１９】
各流体輸送部１０、１０は、同様に構成される。流体輸送部１０は、化学合成装置１に導入する流体を輸送するための流路１２と、ポンプ１１から流体が供給される圧力室１４と、圧力室１４内の流体の圧力を変動させて流体を流路１２に送出する複数の駆動素子１６とを備える。複数の駆動素子１６は、平面視（ＸＹ面視）で圧力室１４の全幅にわたる長尺な帯状に形成され、各々の長手方向に交差する方向（後段の流路１２の方向）に相互に間隔をあけて配列される。流体合成部２０は、各流体輸送部１０の流路１２を合流させる流路２２と、流路２２に接続される取出口２４と、取出口２４に設けられる取出装置２５とを備える。
【００２０】
流体輸送部１０の各駆動素子１６は、圧力室１４の壁面の一部を構成する可撓性の弾性部材１５上面に設けられる。これにより、複数の駆動素子１６のうちのどの駆動素子１６を駆動させても弾性部材１５を変形させることができる。ここでの駆動素子１６は、例えばマイクロピエゾ素子などの圧電素子で構成される。ただし、駆動素子１６は、圧電素子に限られるものではなく、例えば静電アクチュエータ等の振動体を駆動素子として利用することも可能である。本実施形態では、各駆動素子１６を所定のタイミングで駆動させることによって弾性部材１５を変形させることで、圧力室１４内の流体を加圧する。これにより、圧力室１４内の流体を、脈動を抑えながら流路１２に送出させることができる。なお、このような各駆動素子１６の動作タイミングなどの制御については後述する。
【００２１】
化学合成装置１は、平面視（ＸＹ面視）で矩形状の複数の基板２を重ねて成り、各流体輸送部１０、１０と流体合成部２０はそれぞれ、これらの基板２に形成される。このように構成することで、装置の小型化を図ることができる。なお、基板２の形状は、特に限定されるものではない。また、基板２は、透明なガラス基板で構成される。このように、基板２を透明にすることで、例えば分光法を利用して反応状態や生成物質等を観察できる。また、液体の漏れや反応過程を目視や分光器で観察できる。さらに、基板２が透明であれば、光反応を起こすことも可能である。また、基板２は透明でなくてもよく、ガラス基板以外の材料を用いてもよい。
【００２２】
具体的には図２および図３に示すように、化学合成装置１は、上下に重ねられた第１基板２Ａと第２基板２Ｂの２枚で構成される。下側の第１基板２Ａには、各流体輸送部１０、１０の流路１２、１２をそれぞれ構成する溝１２ａ、１２ａと、流体合成部２０の流路２２を構成する溝２２ａが形成されている。これらの溝１２ａ、１２ａ、溝２２ａは、例えばウエットエッチングや、ドライエッチング等によって、第１基板２Ａに形成することができる。
【００２３】
これらの溝１２ａ、１２ａ、溝２２ａの上面は開口しており、この上面の開口は第２基板２Ｂの下面によって閉塞される。これにより、溝１２ａ、１２ａ、溝２２ａと第２基板２Ｂの下面によって囲まれた内部空間が形成される。これらの内部空間が各流体輸送部１０、１０の流路１２、１２と流体合成部２０の流路２２になる。これらの流路１２、１２、流路２２の幅と高さは、例えば１ｍｍ以下（流路面積が１ｍｍ２以下）である。ただし、流路１２、１２、流路２２の幅と高さは、これに限定されるものではなく、数ｍｍ以下としてもよく、数ｃｍ以下としてもよい。この場合、流路１２、１２、流路２２の幅寸法が、高さ寸法よりも大きくなるようにしてもよい。これによれば、各流路１２、１２、流路２２を流れる流体の層流の様子を確認し易くなる。また、図示はしないが、流路１２、１２、流路２２から流体が漏れないように、第１基板２Ａと第２基板２Ｂとの間はシール部材でシールされている。
【００２４】
本実施形態の化学合成装置１では、一方の流体輸送部１０の流路１２はＸ方向に延びるように形成され、他方の流体輸送部１０の流路１２はＹ方向に延びるように形成される。これらの流路１２、１２はともに合流部２３で合流し、合流部２３から下流側にかけてＸ方向に延びる流体合成部２０の流路２２に連通する。なお、このような各流路の配置は、図示するものに限られない。
【００２５】
第２基板２Ｂには、各流体輸送部１０、１０の圧力室１４、１４を構成する貫通穴１４ａ、１４ａと、取出口２４を構成する貫通穴２４ａが形成されている。これらの貫通穴１４ａ、１４ａ、貫通穴２４ａは、例えばウエットエッチングや、ドライエッチング等によって、第２基板２Ｂに形成することができる。
【００２６】
各貫通穴１４ａ、１４ａはそれぞれ、各流体輸送部１０、１０の流路１２、１２を構成する溝１２ａ、１２ａの上方に形成される。貫通穴２４ａは、流体合成部２０の流路２２を構成する溝２２ａの上方に形成される。これによれば、第１基板２Ａの上面に第２基板２Ｂを重ねることで、貫通穴１４ａ、１４ａがそれぞれその下方に配置される溝１２ａ、１２ａに連通し、貫通穴２４ａがその下方に配置される溝２２ａに連通する。これにより、各流路１２、１２に連通した圧力室１４、１４がそれぞれ形成され、流路２２に連通した取出口２４が形成される。
【００２７】
各圧力室１４、１４の上面の開口には、それぞれ、可撓性を有する弾性部材１５、１５が開口を閉塞するように取り付けられる。こうして、弾性部材１５、１５は、各圧力室１４、１４の上面（壁面）を構成するように配置される。各弾性部材１５、１５の上面にはそれぞれ、複数の駆動素子１６、１６が配置される。取出口２４の上面の開口には、取出装置２５が取り付けられる。
【００２８】
このような構成の化学合成装置１によれば、各流体輸送部１０、１０の流路１２、１２を流れる流体Ｄａ、Ｄｂは、流体合成部２０の合流部２３で合流し、化学合成されて生成物Ｄｃが生成される。生成物Ｄｃは、流体合成部２０の流路２２を介して取出口２４に流れ、取出装置２５によって取り出される。
【００２９】
各流体輸送部１０、１０において、流体Ｄａ、Ｄｂはそれぞれ、ポンプ１１、１１によって圧力室１４、１４に供給される。各駆動素子１６、１６を駆動させて弾性部材１５、１５を変形させることによって、圧力室１４、１４内の圧力を変動させる。これにより、流体Ｄａ、Ｄｂはそれぞれ、各流体輸送部１０、１０の流路１２、１２に送出される。
【００３０】
このとき、もしポンプ１１だけで流体を流路１２に送出させると、流路１２を流れる流体には、ポンプ１１の動作による脈動が発生する。流路１２を流れる流体の脈動が大きいと、流体の流量を正確に制御できなくなる虞がある。そこで、本実施形態では、駆動素子１６を動作させるタイミングを工夫することによって、流路１２に送出される流体の脈動を抑えるようにしている。
【００３１】
＜流体輸送部（流体輸送装置）＞
以下、このような流体輸送部１０、１０の構成についてより具体的に説明する。本実施形態における流体輸送部１０、１０は同様に構成されるので、ここでは１つの流体輸送部１０の構成例を代表して説明する。図４は、図１に示す点線で囲んだ流体輸送部１０を拡大した平面図である。図５は、図４に示す流体輸送部１０のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【００３２】
図４に示す駆動素子１６は、Ｎ個（Ｎ≧２）の駆動素子１６1、１６2、…１６N（第１駆動素子１６1、第２駆動素子１６2、…第Ｎ駆動素子１６N）からなる。駆動素子１６1、１６2、…１６Nには、駆動回路３２が接続されている。駆動回路３２は、制御部３０によって制御される。制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備え、化学合成装置１の各要素を統括的に制御する。
【００３３】
制御部３０は、駆動素子１６1、１６2、…１６Nの各々に対して、駆動回路３２から駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮ（第１駆動信号Ｓ１、第２駆動信号Ｓ２、…第Ｎ駆動信号ＳＮ）をそれぞれ別々に供給させる。なお、駆動回路３２を設けずに、駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮを各駆動素子１６1、１６2、…１６Nに制御部３０から直接供給するように構成してもよい。本実施形態では、各駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮの位相を相違させて、圧力室１４内の圧力を変動させることによって、流路１２に送出される液体の脈動を効果的に抑えることができる。
【００３４】
図６は、駆動回路３２から供給される１つの駆動信号Ｓ１の具体例である。図６において、横軸は時間であり、縦軸は振幅である。縦軸の正の方向は、弾性部材１５が圧力室１４の内部の流体を加圧させる方向とする。図６に示すように駆動信号Ｓ１は、周期Ｔ、振幅Ｒ１の波形（例えば正弦波）である。本実施形態では、他の駆動信号Ｓ２、Ｓ３、…ＳＮもすべて同じ周期Ｔ、同じ振幅Ｒ１とする。ただし、これに限られるものではなく、駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮの周期Ｔ、振幅Ｒ１を変えるようにしてもよい。
【００３５】
本実施形態では、駆動素子１６を弾性部材１５の上面に配置するので、例えば駆動信号Ｓ１によって駆動素子１６1を制御すると、この駆動信号Ｓ１の波形の振幅Ｒ１に応じて、図５に示すように圧力室１４を加圧する方向とその逆の方向に弾性部材１５が変形する。図５において圧力室１４を加圧する方向は、縦軸の正の方向になる。他の各駆動信号Ｓ２、Ｓ３、…ＳＮの場合も同様であり、いずれの駆動素子１６1、１６2、…１６Nを駆動させても、弾性部材１５は同様に圧力室１４全体を加圧するように駆動する。
【００３６】
このため、もしこのような駆動信号Ｓ１の波形と同じ位相で、駆動素子１６1、１６2、…１６Nのいずれか、またはそのすべてを駆動させると、その駆動信号Ｓ１の振幅Ｒ１に応じて流体に脈動が発生する。これに対して、駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮの位相を相違させて、駆動素子１６1、１６2、…１６Nを駆動させることで、この流体の脈動を抑制することができる。
【００３７】
図７は、位相が相違する２つの駆動信号Ｓ１、Ｓ２を説明するための図である。例えば２個（Ｎ＝２）の第１駆動素子１６1、第２駆動素子１６2の各々に対して、図７に示すように位相が相違する第１駆動信号Ｓ１、第２駆動信号Ｓ２をそれぞれ供給して弾性部材１５を駆動させる場合を考える。図７に示すように、駆動素子１６1、１６2はそれぞれ、駆動信号Ｓ１、Ｓ２の振幅に応じて圧力室１４を加圧する方向の変位とその逆方向の変位を繰り返す。このとき、例えば時間間隔ｔ１では、第１駆動信号Ｓ１により第１駆動素子１６1が圧力室１４を加圧する方向の変位することにより、弾性部材１５が圧力室１４の内部の流体を加圧する方向に変形する。そして、次の時間間隔ｔ２では、第１駆動信号Ｓ１により第１駆動素子１６1が圧力室１４を加圧する方向とは逆の方向に変位するが、その途中で第２駆動信号Ｓ２により駆動する第２駆動素子１６2が駆動する。このため、弾性部材１５が元の位置に戻る前に、第２駆動信号Ｓ２により駆動する第２駆動素子１６2が圧力室１４を加圧する方向に変形するので、再び弾性部材１５が圧力室１４の内部の流体を加圧する方向に変形する。これが交互に繰り返される。
【００３８】
このため、弾性部材１５は、図７に示す太線の波形Ｓｐに応じて変形し、圧力室１４内の流体も波形Ｓｐに応じて流路１２に送出される。この波形Ｓｐの最大振幅Ｒ２は、駆動信号Ｓ１の振幅Ｒ１よりも小さくなるので、駆動信号Ｓ１の波形と同じ位相で第１駆動素子１６1、第２駆動素子１６2を駆動させた場合に比較して、流体の脈動を抑えることができる。なお、弾性部材１５が圧力室１４の内部の流体を加圧する方向とは逆の方向に変形することで、圧力室１４の内部にポンプ１１からの流体が供給される。これにより、第１駆動素子１６1、第２駆動素子１６2を、位相が相違する駆動信号Ｓ１、Ｓ２によって連続して駆動させることにより、圧力室１４の内部の流体を一定の流量で連続して流路１２に送出させることができる。
【００３９】
ここで、上述した２つの駆動信号Ｓ１、Ｓ２の位相差を変えた場合について説明する。図８は、第１駆動信号Ｓ１と第２駆動信号との位相差を図７よりも大きくした場合である。図８によれば、第１駆動信号Ｓ１と第２駆動信号Ｓ２との位相差が大きくなるほど、波形Ｓｐの最大振幅Ｒ２が小さくなっていることが分かる。このように、駆動信号の位相差を大きくするほど、波形Ｓｐの最大振幅Ｒ２を小さくできるので、流体の脈動もより小さくすることができる。波形Ｓｐの最大振幅Ｒ２は、第１駆動信号Ｓ１と第２駆動信号との位相差がないときに図６の振幅Ｒ１と等しくなるので、最も大きくなり、少しでも位相差を設けることで、波形Ｓｐの最大振幅Ｒ２は、振幅Ｒ１よりも小さくなる。そして、位相差を大きくするほど、波形Ｓｐの最大振幅Ｒ２も小さくなり、半周期のときに図６の振幅Ｒ１の半分となって最も小さくなる。そこで、各駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮの位相差は、個々の駆動信号の半周期（Ｔ／２）以下の範囲で設定することが好ましい。このようにすることで、各駆動素子はそれぞれ、圧力室１４を加圧する方向に変位した後、半周期以内に次の駆動素子によって圧力室１４が加圧されるようにすることができる。このように、駆動素子の切り替わりを早めることによって、流体の脈動を抑制する効果を高めることができる。
【００４０】
次に、駆動信号の数を増やした場合について説明する。図９は、位相が相違する３つの駆動信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を説明するための図である。この場合は、例えば３個（Ｎ＝３）の駆動素子１６1、１６2、１６3の各々に対して、図９に示す駆動信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ２をそれぞれ供給して弾性部材１５を駆動させる。図１０は、位相が相違する６つの駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…Ｓ６を説明するための図である。この場合は、６個（Ｎ＝６）の駆動素子１６1、１６2、…１６6の各々に対して、駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…Ｓ６をそれぞれ供給して弾性部材１５を駆動させる。
【００４１】
弾性部材１５は、それぞれ図９、図１０に示す太線の波形Ｓｐに応じて変形し、圧力室１４内の流体も波形Ｓｐに応じて流路１２に送出される。図９の最大振幅をＲ３とし、図１０の最大振幅をＲ４とする。図９（Ｎ＝３）の最大振幅Ｒ３と図１０（Ｎ＝６）の最大振幅Ｒ４はいずれも、図７（Ｎ＝２）の最大振幅Ｒ２よりも小さくなっており、図１０（Ｎ＝６）の最大振幅Ｒ４は図９（Ｎ＝３）の最大振幅Ｒ３よりも小さくなっていることが分かる。これによれば、位相が相違する駆動信号の数が多いほど、弾性部材１５の動きを示す波形Ｓｐの最大振幅を小さくできるので、流体の脈動も小さくすることができる。
【００４２】
しかも、図９（Ｎ＝３）と図１０（Ｎ＝６）とを比較すると、波形Ｓｐの最大振幅だけでなく、弾性部材１５が次の駆動信号による動作に移り変わるときの振幅が、図９（Ｎ＝３）の振幅ｒ３よりも、図１０（Ｎ＝６）の振幅ｒ４の方が小さくなっていることが分かる。このように、駆動信号の数が多いほど、弾性部材１５が次の駆動信号による動作に移り変わるときの振幅も小さくなる。これは、駆動信号の数が多いほど、各駆動信号の位相差も短くすることで、弾性部材１５が次の駆動信号による動作に移り変わる時間も短くなるからである。これにより、流体の脈動をより小さくすることができる。なお、図９では例えば各駆動信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の位相は同じ位相差ずつ相違する。図１０の場合も同様である。このように、３個以上の駆動素子１６1、１６2、…１６Nの各々に供給される駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮの位相が同じ位相差ずつ相違するようにすることで、圧力室１４を加圧する方向に変位する駆動素子が切り替わるときの変動（振幅ｒ３、ｒ４）を一定に抑えることができるので、流体の脈動を抑制する効果を高めることができる。なお、これに限られるものではなく、３個以上の駆動素子１６1、１６2、…１６Nの各々に供給される駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮの位相の位相差を変えるようにしてもよい。
【００４３】
なお、各駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮの振幅を変えることで、圧力室１４から流路１２に送出させる流体の流量を変えることができる。例えば図１１は、図１０よりも振幅を大きくした場合である。図１１には、図１０の波形Ｓｐを点線で重ねて示している。図１０の波形Ｓｐ’は、図１０の波形Ｓｐよりも振幅が大きい。このため、図１１の場合は、図１０の場合よりも弾性部材１５の変形を大きくすることができるので、圧力室１４から流路１２に送出させる流体の流量を大きくすることができる。図１１とは逆に、各駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮの振幅を小さくすることで、圧力室１４から流路１２に送出させる流体の流量を小さくすることができる。このように、本実施形態によれば、各駆動素子１６1、１６2、…１６Nに供給させる駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮの振幅を変えるだけの簡単な制御によって流体の流量を制御できる。流量制御を行うための流量センサなどは不要である。また、これによれば、各流体輸送部１０、１０により各流路１２、１２に供給される流体の流量比を、各流体輸送部１０の駆動信号の振幅を変えることで制御することもできる。また、各駆動素子１６1、１６2、…１６Nとしてマイクロピエゾ素子を用いることで、流体の流量をピコリットル単位で制御することも可能となり、反応制御を飛躍的に向上させることができる。
【００４４】
なお、圧力室１４から流路１２に送出させたい流体の流量に応じて駆動素子１６1、１６2、…１６Nを部分的に駆動することも可能である。この場合、駆動させる駆動素子の組合せを変えることによって、流体の流量を調整することもできる。例えば上述したように図１０（Ｎ＝６）よりも、図９（Ｎ＝３）のときの方が波形Ｓｐの最大振幅が大きくなるので、流路１２に送出される流体の流量も多くなる。これを利用して、例えば図１０（Ｎ＝６）の６個の駆動信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を、３個ずつ、駆動信号Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５と、駆動信号Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６とに分けて駆動させることで、流路１２に送出される流体の流量を多くすることができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態における流体輸送部１０においては、駆動素子１６1、１６2、…１６Nの各々に供給される駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮの位相が相違するので、駆動素子１６1、１６2、…１６Nはそれぞれ、圧力室１４を加圧する方向に変位した後、逆方向に変位している間に次の駆動素子によって圧力室１４が加圧される。こうして、次々と駆動素子が圧力室１４を加圧する方向に変位するので、振幅を抑えながら圧力室１４内の流体を加圧できるので、流体の脈動を効果的に抑制できる。これにより、流体の脈動の影響を抑えて流体の流量制御を行うことできるので、流量制御の精度を高めることができる。
【００４６】
なお、上記実施形態に係る流体輸送部１０では、駆動素子の数を、駆動信号の数と同じにした場合を例に挙げたが、これに限られるものではなく、駆動素子の数を、駆動信号の数よりも多くしてもよい。この場合、複数の駆動素子に共通の駆動信号が供給されるようにしてもよい。これによれば、より多くの駆動素子を共通の駆動信号で駆動させることにより、圧力室１４の加圧効果を高めることができる。
【００４７】
なお、この場合、Ｎ個（Ｎ≧２）の駆動素子１６1、１６2、…１６Nを１群の駆動素子とすれば、複数群の駆動素子を弾性部材１５の上面に配置するようにしてもよい。例えば図１２に示す変形例では、２群の駆動素子を弾性部材１５の上面に配置したものである。具体的には図１２に示す流体輸送部１０では、Ｎ個の駆動素子１６1、１６2、…１６Nの他に、さらに同じ数のＮ個の駆動素子１６1、１６2、…１６Nをこの順番で弾性部材１５の上面に配置する。この場合、一方の駆動素子１６1、１６2、…１６Nの各々に駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮを供給するとともに、他方の駆動素子１６1、１６2、…１６Nの各々にも駆動信号Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮを供給させるようにしてもよい。
【００４８】
これにより、各群の駆動素子のうち、同じ順番の駆動信号には共通の駆動信号が供給される。具体的には例えば１番目に相当する第１駆動素子１６1、１６1には共通の第１駆動信号Ｓ１が供給され、２番目に相当する第２駆動信号１６2、１６2には次の共通の第２駆動信号Ｓ２が供給され、３番目に相当する第３駆動信号１６3、１６3には次の共通の第３駆動信号Ｓ３が供給される。これによっても、図７ないし図１１の波形Ｓｐの最大振幅を小さくできるので、流体の脈動も小さくすることができる。
【００４９】
また、駆動素子の配置や形状は、上記実施形態に限られるものではなく、圧力室１４内の流体の圧力を変動させるように弾性部材１５を駆動することができれば、駆動素子は、どのような配置や形状であってもよい。例えば上記実施形態では、各駆動素子１６1、１６2、…１６Nを圧力室１４上に、流路１２の方向に沿って配列し、流路１２に対して垂直な方向に延在するように配置した場合を例に挙げたが、流路１２に対して斜行して交差するように配置してもよい。これによれば、複数の駆動素子１６1、１６2、…１６Nが流路１２に対して交差するように配置することで、流体を効率よく流路１２に送出させることができる。
【００５０】
さらに、図１３に示す他の変形例のように、各駆動素子１６1、１６2、…１６Nを圧力室１４上に、流路１２の方向と垂直な方向に沿って配列し、流路１２に沿って延在するように配置してもよい。ただし、いずれの場合も各駆動素子１６1、１６2、…１６Nの長さは、圧力室１４の幅よりも長いことが好ましい。これにより、圧力室１４の外側まで延びるように配置されるので、流体の流量をできる限り大きくすることができ、圧力室１４での乱流の発生を抑えることもできる。なお、各駆動素子１６1、１６2、…１６Nの長さは、これに限られるものではなく、平面視（ＸＹ面視）で圧力室１４の内側に位置するようにしてもよい。また各駆動素子１６1、１６2、…１６Nは、すべて同じ長さに構成した場合を例示したが、これに限られるものではなく、各駆動素子１６1、１６2、…１６Nは、異なる長さのものを含むように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１……化学合成装置、２……基板、１０……流体輸送部、１１……ポンプ、１２……流路、１２ａ……溝、１４……圧力室、１４ａ……貫通穴、１５……弾性部材、１６（１６1、１６1、…１６N）……駆動素子、２０……流体合成部、２２……流路、２２ａ……溝、２３……合流部、２４……取出口、２４ａ……貫通穴、２５……取出装置、３０……制御部、３２……駆動回路、Ｄａ、Ｄｂ……流体、Ｄｃ……生成物、Ｒ１……振幅、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４……最大振幅、ｒ３、ｒ４…振幅、Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮ  ……駆動信号、Ｔ……周期。
【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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