(57)【要約】説明されるものは、蠕動マイクロポンプシステムである。開示されるものは、それぞれ、複数の非閉塞入口ポートおよび出口ポートを伴う、コンパートメント化ポンプチャンバを有するポンプ本体と、コンパートメントと提供するためにポンプチャンバ内に配置される複数の膜とを含む、複数のマイクロポンプ要素を含む、弁なしマイクロポンプ構成である。膜は、ポンプ本体の対向する壁の間に係留され、膜の対向する表面およびポンプ本体の壁上に配置される電極を担持する。
2020510158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロポンプであって、
複数のマイクロポンプ要素であって、各マイクロポンプ要素は、
複数のコンパートメントにコンパートメント化されるポンプチャンバを封入する壁と、それぞれが前記複数のコンパートメントのうちの対応するものの中への非閉塞流体進入を伴う複数の入口ポートと、それぞれが前記複数のコンパートメントのうちの対応するものからの非閉塞流体退出を伴う複数の出口ポートとを有する、ポンプ本体と、
前記ポンプチャンバ内に配置される複数の膜であって、前記複数の膜は、前記ポンプ本体の壁に添着され、前記複数のコンパートメントを提供するために前記チャンバをコンパートメント化する、複数の膜と、
複数の電極であって、前記複数の電極の第１の対は、前記ポンプ本体の対向する壁の対上に配置され、前記複数の電極のうちの残りのものはそれぞれ、前記複数の膜のうちの対応するものの主面上に配置される、複数の電極と
を備え、
前記複数のマイクロポンプ要素は、前記複数のマイクロポンプ要素のうちの直接隣接するものの入口に流体的に接続される前記複数のマイクロポンプ要素のうちの第１のものの出口を有する直列接続構成において配列される、複数のマイクロポンプ要素
を備える、マイクロポンプ。
【請求項２】
前記複数のマイクロポンプ要素は、入力要素と、ポンプ要素と、出力要素とを含む、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項３】
前記複数のマイクロポンプ要素は、モジュール化マイクロポンプ要素である、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項４】
前記複数のマイクロポンプ要素はそれぞれ、前記ポンプ本体の壁とともに前記チャンバを形成する端部キャップの対を含む、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項５】
前記入口ポートおよび出口ポートは、前記マイクロポンプ要素のそれぞれの前記ポンプ本体の対向する壁上にある、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項６】
前記入口ポートおよび前記出口ポートは、前記ポンプ本体の対向する壁上にあり、前記マイクロポンプ要素のうちの最初のものの前記入口ポートは、流体の源に接続するように構成され、前記マイクロポンプ要素のうちの最後のものの前記出口ポートは、前記マイクロポンプからの加圧流体を貯蔵するためのシンクに接続するように構成される、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項７】
電圧信号を前記複数の電極に供給するための駆動回路をさらに備え、その電圧信号は、隣接する膜の第１の対を相互に向かって偏向させ、第１の対応するコンパートメント内の流体流動を閉塞し、隣接する膜の第２の対を相互から離れるように偏向させ、第２の異なる対応するコンパートメント内の非閉塞流体流動を提供する、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項８】
前記複数の電極にフィードされる電圧信号を生成するための電圧ドライバ回路をさらに備え、
前記電圧信号の第１のセットは、前記複数のマイクロポンプ要素のうちの第１のものにおいて、前記複数のコンパートメントのうちの第１のものを圧縮させ、前記複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つの隣接するものを実質的に同時に拡張させ、
前記第１のセットと実質的に同時に印加される前記電圧信号の第２のセットは、前記複数のマイクロポンプ要素のうちの第２の隣接するものにおいて、前記複数のコンパートメントのうちの第１のものを拡張させ、前記複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つの隣接するものを実質的に同時に圧縮させる、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項９】
シーケンスに従って前記複数の電極にフィードされる電圧信号を生成するための電圧ドライバ回路をさらに備える、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項１０】
前記シーケンスは、蠕動シーケンスである、請求項９に記載のマイクロポンプ。
【請求項１１】
前記蠕動シーケンスは、６つの位相を有する、請求項１０に記載のマイクロポンプ。
【請求項１２】
前記蠕動シーケンス
０１１
００１
１０１
１００
１１０
０１０
の６つの位相は、本質的に、入力要素と、ポンプ要素と、出力要素とから成る前記複数のマイクロポンプ要素のためのものであり、
０は、コンパートメントの開放または閉鎖のうちの第１のものに対応し、１は、コンパートメントの開放または閉鎖のうちの第２の異なるものに対応し、前記位相はそれぞれ、前記入力要素、前記ポンプ要素、および前記出力要素にそれぞれ関する値を有する、請求項１１に記載のマイクロポンプ。
【請求項１３】
前記ポンプ本体の壁は、前記個別のコンパートメントのそれぞれの中に内部テーパ状縁を有する、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項１４】
前記テーパ状縁は、前記膜が撓曲すると、前記膜のうちの対応するものと接触するように選択される傾斜にあるテーパの対を有する、請求項１３に記載のマイクロポンプ。
【請求項１５】
前記テーパ状縁部分は、略正三角形中実形状を有する、請求項１３に記載のマイクロポンプ。
【請求項１６】
本質的に、直列構成においてともに接続される３つのマイクロポンプ要素から成り、第１のマイクロポンプ要素の出口は、隣接する後続マイクロポンプ要素の入口に流体的に接続される、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項１７】
前記マイクロポンプは、弁なしマイクロポンプである、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項１８】
第１および第２の蠕動シーケンスの選択可能な対に従って前記複数の電極にフィードされる電圧信号を生成するための電圧ドライバ回路をさらに備え、前記第１および第２の蠕動シーケンスはそれぞれ、６つの位相を有し、前記マイクロポンプ要素はそれぞれ、複数のコンパートメントを有し、本質的に、入力要素と、ポンプ要素と、出力要素とから成る前記複数のマイクロポンプ要素に関して、それぞれ、前記第１の蠕動シーケンスは、
０１１
００１
１０１
１００
１１０
０１０
であり、前記第２の異なる蠕動シーケンスは、
１００
１１０
０１０
０１１
００１
１０１
であり、「０」は、コンパートメントの開放または閉鎖のうちの第１のものに対応する論理値であり、「１」は、コンパートメントの開放または閉鎖のうちの第２の異なるものに対応する論理値であり、前記位相はそれぞれ、前記入力要素、前記ポンプ要素、および前記出力要素にそれぞれ関する値を有する、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項１９】
前記複数のマイクロポンプ要素は、前記直列接続構成において配列され、前記第１のマイクロポンプ要素の出口は、前記複数のマイクロポンプ要素のうちの直接隣接するものの前記入口に接続され、第２のマイクロポンプ要素の入口は、前記中間マイクロポンプ要素の出口に接続され、前記第２のマイクロポンプ要素の出口は、前記マイクロポンプの出口を提供する、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項２０】
前記複数のマイクロポンプ要素は、第１の複数のマイクロポンプ要素であり、第２の複数の中間マイクロポンプ要素を含み、前記第１の複数のマイクロポンプ要素は、前記直列接続構成において配列され、前記第１のマイクロポンプ要素の出口は、前記第２の複数の中間マイクロポンプ要素のうちの最初のものの前記入口に結合され、第２のマイクロポンプ要素の前記入口は、前記第２の複数の中間マイクロポンプ要素のうちの最後のものの前記出口に接続され、前記第２のマイクロポンプ要素の出口は、前記マイクロポンプの出口を提供する、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項２１】
前記複数のマイクロポンプ要素は、入力要素と、第２の複数のポンプ要素と、出力要素とを含む、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項２２】
前記第１の複数のマイクロポンプ要素は、モジュール化マイクロポンプ要素であり、前記第１の複数のマイクロポンプ要素はそれぞれ、前記ポンプ本体の壁とともに前記チャンバを形成する端部キャップの対を含む、請求項２１に記載のマイクロポンプ。
【請求項２３】
方法であって、
直列構成における複数の弁なしマイクロポンプ要素を、前記複数のマイクロポンプ要素のうちの直接隣接するものの入口に流体的に接続されている前記複数のマイクロポンプ要素のうちの第１のものの出口と接続することと、
第１動作モードにおける第１の蠕動シーケンスに従って前記マイクロポンプ要素をそれぞれ駆動することであって、前記複数のマイクロポンプ要素のうちの最初のものは、前記直列構成の入口ポートであるポートを有し、前記複数のマイクロポンプ要素のうちの最後のものは、前記直列構成の出口ポートであるポートを有する、ことと、
第２の異なる動作モードに関する第２の異なる蠕動シーケンスに従って前記マイクロポンプ要素を駆動することによって、前記直列構成の入力ポートおよび出口ポートの機能を動的に変更することであって、前記複数のマイクロポンプのうちの最初のものの前記ポートは、前記直列構成の出口ポートであり、前記複数のマイクロポンプ要素のうちの最後のものの前記ポートは、前記直列構成の入口ポートである、ことと
を含む、方法。
【請求項２４】
前記第１および第２の蠕動シーケンスは、それぞれ、６つの位相を有し、前記マイクロポンプ要素はそれぞれ、複数のコンパートメントを有し、本質的に、入力要素と、ポンプ要素と、出力要素とから成る前記複数のマイクロポンプ要素に関して、それぞれ、前記第１の蠕動シーケンスは、
０１１
００１
１０１
１００
１１０
０１０
であり、前記第２の異なる蠕動シーケンスは、
１００
１１０
０１０
０１１
００１
１０１
であり、「０」は、コンパートメントの開放または閉鎖のうちの第１のものに対応する論理値であり、「１」は、コンパートメントの開放または閉鎖のうちの第２の異なるものに対応する論理値であり、前記位相はそれぞれ、前記入力要素、前記ポンプ要素、および前記出力要素にそれぞれ関する値を有する、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１７年３月１３日に出願され“Ｍｉｃｒｏ  Ｐｕｍｐ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”と題された米国仮特許出願第６２／４７０，４６０号に対する３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．  §１１９（ｅ）のもとでの優先権を主張するものであり、該米国仮特許出願の全内容は、参照により本明細書中に援用される。
【背景技術】
【０００２】
本明細書は、マイクロベースのシステムに関し、より具体的には、マイクロポンプシステム／デバイスに関する。
【０００３】
機械的ポンプシステムおよびコンプレッサシステムが、周知である。ポンプは、機械的作用によって流体（液体またはガスまたはスラリー等）を移動させるために使用される。ポンプは、流体を移動させるために使用される方法、例えば、直接リフトポンプ、容積式ポンプ、蠕動ポンプ、および重力ポンプに従って分類されることができる。マイクロポンプもまた、現在公知である。マイクロポンプの一実施例は、２０１５年２月２６日に出願され、２０１５年９月２４日に公開された、本出願人の公開済出願第ＵＳ−２０１５−０２６７６９５−Ａ１号（その全内容が、参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されている。そのようなマイクロポンプを加工するための技法もまた、上記に言及される公開済出願に開示されている。また、２０１５年１０月２９日に出願され、２０１６年５月１２日に公開された、本出願人の公開済出願第ＵＳ−２０１６−０１３１１２６−Ａ１号（その全内容が、参照することによって本明細書に組み込まれる）に開示されるものは、付加的マイクロポンプ実施例、例示的用途、およびロールツーロール処理を含む微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）加工技法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０２６７６９５号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１６／０１３１１２６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
説明されるものは、蠕動マイクロポンプシステムである。そのような蠕動マイクロポンプシステムを加工するための例示的技法は、リソグラフィエッチングおよびパターン化技法およびロールツーロール加工技法を使用することを含む。
【０００６】
説明される蠕動マイクロポンプシステムは、個々のマイクロポンプユニットをカスケード接続することによって提供される。これらのユニットは、上記の出願に開示されるもの等の内部固定入口および出口弁部材／構造を含んでいない。位相化シーケンスにおいて個々のマイクロポンプユニットを動作させることによって、そのような動作は、入口および出口隔離機能を効果的に提供し、したがって、固定内部入口弁構造および出口弁構造の必要性を不要にすることができる。
【０００７】
ある側面によると、マイクロポンプは、複数のマイクロポンプ要素を含み、各マイクロポンプ要素は、複数のコンパートメントにコンパートメント化されるポンプチャンバを封入する壁と、それぞれ、複数のコンパートメントのうちの対応するものの中への非閉塞流体進入を伴う複数の入口ポートと、それぞれ、複数のコンパートメントのうちの対応するものからの非閉塞流体退出を伴う複数の出口ポートとを有する、ポンプ本体と、ポンプチャンバ内に配置される、複数の膜であって、ポンプ本体の壁に添着され、複数のコンパートメントを提供するためにチャンバをコンパートメント化する、複数の膜と、複数の電極であって、複数の電極の第１の対は、ポンプ本体の対向する壁の対上に配置され、複数の電極のうちの残りのものはそれぞれ、複数の膜のうちの対応するものの主面上に配置される、複数の電極とを含み、複数のマイクロポンプ要素は、複数のマイクロポンプ要素のうちの直接隣接するものの入口に流体的に接続される複数のマイクロポンプ要素のうちの第１のものの出口を有する、直列接続構成において配列される。
【０００８】
他の側面は、製造の方法および使用の方法を含む。
【０００９】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細が、付随の図面および下記の説明に記載される。本発明の他の特徴、目的、および利点は、説明および図面および請求項から明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１−１】図１は、弁なしマイクロポンプ要素の組立断面図である。
【図１−２】図１Ａおよび１Ｂは、膜作動を示す、図１のマイクロポンプ要素の断面図（若干簡略化されている）である。図１Ｃは、図１Ａの一部の接近図である。
【図１−３】図１Ｄおよび１Ｅは、ポンプコンパートメントのためのテーパ状側壁を有し、膜作動を示す、マイクロポンプ要素の代替構成の断面図である。図１Ｆは、図１Ｄの一部の接近図である。
【図２】図２は、直列カスケード接続配列における複数の弁なしマイクロポンプ要素から成る例示的「弁なし」マイクロポンプの断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、「弁なし」マイクロポンプの代替構成の断面図である。
【図３】図３は、マイクロポンプ要素を提供するモジュール層のスタックの部分的斜視図である。
【図４】図４は、端部キャップモジュール層上の中間モジュール層の分解図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図４の一部の斜視図である。
【図５】図５は、中間モジュール層の分解図である。
【図６Ａ】図６Ａおよび６Ｂは、図２の弁なしマイクロポンプを使用する蠕動圧送シーケンスに関する位相を示す、電極に印加される信号の波形のプロットである。
【図６Ｂ】図６Ａおよび６Ｂは、図２の弁なしマイクロポンプを使用する蠕動圧送シーケンスに関する位相を示す、電極に印加される信号の波形のプロットである。
【図７Ａ】図７Ａ−７Ｆは、蠕動圧送シーケンスに関する位相による、図２の直列構成された「弁なし」マイクロポンプの動作を描写する、図である。
【図７Ｂ】図７Ａ−７Ｆは、蠕動圧送シーケンスに関する位相による、図２の直列構成された「弁なし」マイクロポンプの動作を描写する、図である。
【図７Ｃ】図７Ａ−７Ｆは、蠕動圧送シーケンスに関する位相による、図２の直列構成された「弁なし」マイクロポンプの動作を描写する、図である。
【図７Ｄ】図７Ａ−７Ｆは、蠕動圧送シーケンスに関する位相による、図２の直列構成された「弁なし」マイクロポンプの動作を描写する、図である。
【図７Ｅ】図７Ａ−７Ｆは、蠕動圧送シーケンスに関する位相による、図２の直列構成された「弁なし」マイクロポンプの動作を描写する、図である。
【図７Ｆ】図７Ａ−７Ｆは、蠕動圧送シーケンスに関する位相による、図２の直列構成された「弁なし」マイクロポンプの動作を描写する、図である。
【図８】図８は、マイクロポンプのための例示的回路の機能ブロック図である。
【図９Ａ】図９Ａ−９Ｃは、弁なしマイクロポンプ要素を構築するためのロールツーロール実装の図である。
【図９Ｂ】図９Ａ−９Ｃは、弁なしマイクロポンプ要素を構築するためのロールツーロール実装の図である。
【図９Ｃ】図９Ａ−９Ｃは、弁なしマイクロポンプ要素を構築するためのロールツーロール実装の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここで図１を参照すると、マイクロポンプスタック要素１０は、単一のコンパートメント化ポンプチャンバ１４を封入するポンプ本体１２を含む。ポンプ本体１２は、２つの固定壁１２ａ、１２ｂおよび相互に対向し、２つの壁１２ａ、１２ｂに垂直な方向に沿った２つの固定端部壁１２ｃ、１２ｄによって画定される。２つの対向する壁（図１に示されないが、固定壁１２ａ、１２ｂおよび固定端部壁１２ｃ、１２ｄに直交し、その全てがともに、立方体様構造を形成する）もまた存在する。
【００１２】
圧送方向が、矢印１５によって示される。しかしながら、下記に解説されるように、ポンプ方向は、動的に可逆的である。すなわち、下記に議論されるであろうように、入口または出口としてのポートの指定は、駆動シーケンスに関するものである。ポンプ本体の壁１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄ、および２つの壁（図示せず）は、単一のチャンバ１４を画定する。単一のチャンバ１４は、２つの対向する壁、例えば、２つの壁１２ｃ、１２ｄ（本明細書では、端部キャップ１２ｃ、１２ｄとも称される）に係留または添着される膜１８ａ−１８ｆによってコンパートメント化される。膜１８ａ−１８ｆは、壁１２ａから壁１２ｂおよび本図では示されない２つの壁まで延在するように配置される。膜１８ａ−１８ｆは、ポンプチャンバ１４を７つのコンパートメント２１ａ−２１ｇに分離する。（ある実装では、ポンプ本体の壁１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄは、下記に議論されるであろうように、マイクロポンプモジュールのスタッキングによって提供される。）
【００１３】
本実装では、各コンパートメント２１ａ−２１ｇは、ポート２２、２４の対を含む。議論の目的のために、入口は、概して、２２と指定され、出口は、概して、２４と指定される。ポートは、図１の断面図では可視ではないため、これらのポート２２、２４は、図１において想像線で図示される。これらのポート２２、２４は、それぞれ、壁１２ａ、１２ｂを通した通路であり、より具体的には、壁１２ａ、１２ｂの一部の不在である。ポート２２、２４は、使用されるポンプ駆動シーケンスに従って、入力ポートまたは出力ポートのいずれかであり得る。本議論全体を通して、入口または入力は、番号２２によって言及され、出口または出力は、番号２４によって言及される。
【００１４】
例えば、コンパートメント２１ａは、壁１２ａ内の入口２２と、壁１２ｂ内の出口２４とを含み、コンパートメント２１ａは、壁１２ａの一部、壁（または端部キャップ）１２ｃ、壁１２ｂの一部、２つの壁（図１に図示せず）、および膜１８ａによって画定される。他の入口および出口もまた、それぞれ、２２および２４と標識化され、コンパートメント２１ｂ−２１ｇのうちの他のものも、同様に画定される。
【００１５】
ポンプチャンバ１４の対向する端部におけるコンパートメント２１ｇ（コンパートメント２１ａのような）は、ポンプ本体１２の固定壁（または端部キャップ）１２ｄ、２つの壁（図示せず）、および対応する膜１８ｆによって画定される。コンパートメント２１ａ、２１ｇの間の全ての中間コンパートメント２１ｂ−２１ｆは、２つの膜および壁１２ａおよび１２ｂの対応する部分および２つの壁（図示せず）によって形成される壁を有する。マイクロポンプスタック要素１０のいくつかの実施形態では、壁１２ａ、１２ｂの一部および２つの膜によって画定される少なくとも１つの中間コンパートメントが存在する。６つの膜（および５つの中間コンパートメント）が図に示されるが、ポンプチャンバは、付加的またはより少ない中間コンパートメントを用いて拡大または縮小されることができる。コンパートメント２１ａ−２１ｇは、相互から流体的に隔離される。
【００１６】
電極（図１−図１Ｆに明示的に示されないが、図２、２Ａ、および図３−５に議論されるであろう）が、膜１８ａ−１８ｇのそれぞれの片側に、および随意に、端部壁１２ｃ、１２ｄに取り付けられる。電極は、電圧を電極に送達し、静電引力／反発力を通して、個別の膜をアクティブ化する、例えば、膜の撓曲を引き起こす、駆動回路（図８参照）に接続される。
【００１７】
アクティブ化しないと、膜は、図１に示されるような公称位置に静止する。静止する各膜は、端部壁１２ｃ、１２ｄに略平行であり得、コンパートメント２１ｂ−２１ｆは、同一の公称容積Ｖｉを有することができる。いくつかの実装では、コンパートメント２１ａおよび２１ｇは、それぞれ、公称容積Ｖｉの約半分である同一の公称容積Ｖｊを有する。例えば、それらの公称位置における２つの隣接する膜の間の距離は、約５０ミクロンであり、公称容積Ｖｉは、数ナノリットルから数マイクロリットル、および数ミリリットルに及び、例えば、０．１マイクロリットルであり得る。
【００１８】
実装では、コンパートメント２１ａ、２１ｇが、それぞれ、中間コンパートメント２１ｂ−２１ｆの公称容積の半分である公称容積Ｖｊを有する場合、それらの公称位置における膜１８ａ、１８ｇと端部壁１２ｃまたは１２ｄとの間の距離は、約２５ミクロンである。公称容積Ｖｉは、数ナノリットルから数マイクロリットル、および数ミリリットルに及び、例えば、０．０５マイクロリットルであり得る。コンパートメントはまた、異なる寸法を有することができる。寸法は、例えば、具体的プロセス要件、および電力消費、用途考慮事項等に基づいて選定される。
【００１９】
例えば、２５ミクロンの幅を有するコンパートメント２１ａ、２１ｂは、低減されたピーク駆動電圧を用いて始動機能を可能にすることができる。駆動電圧は、下記にさらに議論される。実施例として、マイクロポンプ要素１０は、約１．５ｍｍの長さ、約１．５ｍｍの幅、０．０５ｍｍの総高さ（異なるコンパートメントの累積高さ）、および約０．１１２５μｌの総容積を有する、内部容積を有することができる。
【００２０】
マイクロポンプ要素１０の１つの用途は、基本ユニットとして、直列接続マイクロポンプを構築することであり、蠕動ポンプが、その具体的実施例であり、その全てが、図２に（下記に）議論される。
【００２１】
図１Ａおよび１Ｂは、マイクロポンプスタック要素１０の２つの動作状態を示す。作動されると、ポンプチャンバの各膜は、膜および端部キャップ上の電極（図示せず）に提供される電圧の極性に従って、これが作動されていないときに膜が静止状態にある中心の公称場所を中心として２つの対向する方向のうちの１つに撓曲する。膜の静止位置は、図１Ａおよび１Ｂのそれぞれにおいて透視破線で示される。
【００２２】
電圧が、あるシーケンスに従って膜１８ａ−１８ｆに印加される。そのようなシーケンスの一部に応答して、コンパートメント、例えば、コンパートメント２１ａが、そのコンパートメントを画定する隣接する膜１８ａが電極（図示せず）を担持する端部キャップ１２ｃ（図１Ａ参照）に向かって移動すると、圧縮され、コンパートメント２１ａの容積を低減させ、シール２８（膜１８ａが端部キャップ１２ｃに接触する場所）を介してコンパートメント２１ａを隔離し、流体、例えば、ガスまたは液体をコンパートメント２１ａから排出する。膜１８ａおよび端部キャップ１２ｃは、図１Ｃに示されるように、対向するポート（概して、想像線で示される２４）からポートのうちの１つ（概して、想像線で示される２２）を隔離するシールを形成する。そのコンパートメント、例えば、２１ａの圧縮と同時に、直接隣接するコンパートメント、例えば、コンパートメント２１ｂが、その２つの膜１８ａおよび１８ｂが相互から離れるように移動し、コンパートメント２１ｂの容積を拡張させ（図１Ａ参照）、これが以前の電圧の印加のシーケンスにおいて、例えば、ポート２４（想像線で示される）からポート２２（想像線で示される）を隔離したシールを除去すると、装填される。
【００２３】
図１Ｂは、電圧極性が変更されるときの膜の第２の動作状態を示す。ポートは、図示されない。膜は、図示されるが、参照されない。
【００２４】
図１、１Ａ−１Ｂに示されるように、ポンプ本体の壁は、膜の公称静止位置（図１参照）に垂直である。しかしながら、ポンプ本体の壁が垂直である場合、図１Ａ−１Ｂに示されるように、ポンプ本体の壁と膜との間に小さい隙間空間２５（例えば、図１Ａ）が存在し得る。本隙間２５内に、マイクロポンプ１０によって圧送される少量の流体が存在し得る。本流体は、流体がマイクロポンプによって圧送される際に各サイクルで残り、したがって、隙間２５の存在は、圧送効率の損失を表し得る。
【００２５】
ここで図１Ｄ−１Ｅを参照すると、隙間２５によって引き起こされる潜在的損失を軽減するために、ポンプ本体の壁は、図１Ｄ−１Ｆに示されるように、チャンバの中に略正三角形中実形状を有して徐々にテーパ状になり（示されるような直線テーパまたは曲線テーパのいずれか）、隙間２５を実質的に充填する（例えば、図１Ａ−１Ｂに示される隙間を排除する）ように構成され得る。ポンプ本体１２の壁は、電圧の印加に応答して膜が撓曲した後に残るであろういかなる空間も占有するであろう形状２３、例えば、楔形状であり得る。すなわち、電極への電圧の印加に応じて、反対の静電荷を有する膜の静電引力は、最初に、膜を中間において接触させ、続けて、相互に向かう引力が膜をさらに撓曲させ、ポンプ本体壁のテーパ状部分および膜の表面に対して完全にシールさせるため、膜をともに「チャック」させるであろう。
【００２６】
ここで図２を参照すると、複数のマイクロポンプ要素１０ａ−１０ｃを備える直列構成マイクロポンプ３０（直列構成３０）が、ここで説明されるであろう。直列構成３０では、３つの要素１０ａ−１０ｃが、示される。しかしながら、所与の直列構成は、少なくとも３つの要素を要求するが、３つを上回る要素を備えることができる。マイクロポンプ要素１０ａ−１０ｃは、それぞれ、複数のコンパートメント（参照されないが、図１参照）にコンパートメント化されるポンプチャンバ（参照されないが、図１参照）を有するポンプ本体（参照されないが、図１参照）を有し、複数のコンパートメントは、コンパートメントの中への非閉塞流体進入を提供する入口ポートと、コンパートメントからの非閉塞流体退出を提供する出口ポートとを有する。複数の膜１８ａ−１８ｆが、ポンプチャンバ内に配置され、膜１８ａ−１８ｆは、ポンプ本体の対向する壁（参照されないが、図１参照）の間に係留され、複数のコンパートメントを提供する。膜は、ステージ（図２Ａ参照）によって区画化され、膜１８ａ−１８ｇのそれぞれの主面上に（および随意に、示されるように、本体上に）配置される、電極（概して、２７）を支持する。複数のマイクロポンプ要素１０ａ−１０ｃは、直列構成において配列され、複数のマイクロポンプ要素１０ａ−１０ｃのうちの第１のものの出口は、複数のマイクロポンプ要素１０ａ−１０ｃのうちの隣接するものの入口に流体的に接続される。
【００２７】
複数のマイクロポンプ要素１０ａ−１０ｃの直列構成（図１のスタック１０を使用する）は、「弁なし」直列構成３０を提供する。「弁なし」マイクロポンプは、入口および出口のためのいかなる物理的弁要素も有していない３つ以上のマイクロポンプユニットから成るマイクロポンプとして定義される。すなわち、弁なしマイクロポンプは、マイクロポンプスタック要素１０ａ−１０ｃに内蔵される、例えば、入口および／または出口ポートにおける個々の物理的弁構造要素を伴わずに、かつ隣接するマイクロポンプスタック要素の間に個々の物理的弁構造要素を伴わずに、圧送の間に入口および出口隔離を効果的に提供する構成を有する。
【００２８】
直列構成３０では、複数のマイクロポンプスタック１０ａ−１０ｃはそれぞれ、ポートの対を有する。これらのポートは、入口または出口のいずれかとして動作する、またはいくつかの実装では、動的に機能（入口または出口）を変更し、それに応じて圧送し得るｉ／ｏ（入口／出口）ポートであり得る。議論の目的のために、入口ポートは、２２と称され、出口ポートは、２４と称される。これらのポート２２、２４は、ポートが図２の図では可視ではないため、図２において想像線で図示される。
【００２９】
マイクロポンプ要素１０ａ−１０ｃの直列構成３０は、ポンプ本体の対向する壁上の入口ポート２２および出口ポート２４を示す。これは、概して、望ましいが、必ずしも要件ではない。また、直列構成３０では、マイクロポンプスタック１０ａおよび１０ｃは、入力ステージまたは出力ステージまたはＩ／Ｏ（入力／出力）ポンプステージのいずれかとして動作し、その機能は、動的に変更されることができ、中間スタックであるマイクロポンプスタック１０ｂは、内部隔離ポンプステージとして動作する。入力ステージ１０ａの入口ポート２２は、流体の源に接続し、マイクロポンプ要素１０ａ−１０ｃのうちの最後のものの出口ポート２４は、マイクロポンプからの加圧流体を貯蔵するためのシンクに接続するように構成される。
【００３０】
議論の目的のために、入口は、概して、２２であり、出口は、概して、２４であり、ステージ１０ａは、入力ステージであり、ステージ１０ｃは、出力ステージである。したがって、マイクロポンプスタック１０ａの入口２２ａは、液体またはガス、例えば、周囲空気等の流体の源に流体的に結合される。マイクロポンプスタック１０ａの出口２４ａは、マイクロポンプスタック１０ｂの入口２２ｂに流体的に結合される。マイクロポンプスタック１０ｂの出口２４ｂは、マイクロポンプスタック１０ｃの入口２２ｃに流体的に結合され、マイクロポンプスタック１０ｃの出口２４ｃは、ポンプを通して圧送される流体のためのシンクに流体的に結合される。本シンクは、マイクロポンプから吹送される、または、例えば、タンク（図示せず）内に貯蔵される周囲からの加圧空気であり得る。
【００３１】
マイクロポンプスタック１０ａ−１０ｃはそれぞれ、下記に議論される回路を使用して駆動され、図６および７Ａ−７Ｆのもの等の位相に従って駆動される。
【００３２】
類似する目的のために使用される従来のポンプと比較して、直列構成３０およびマイクロポンプ要素１０ａ−１０ｃは、より少ない応力を受けるより少ない材料を使用し、より少ない電力を使用して駆動される。直列構成３０は、ミクロンからミリメートルスケールのサイズを有し、広い範囲の流率および圧力を提供することができる。概して、流率は、マイクロメートルからミリメートルのスケールであり得る。マイクロポンプによって提供される適切な流率は、以下のように計算されることができる。
【００３３】
流率は、概算で、マイクロポンプの総体積×駆動周波数×（１−損失係数）によって与えられる。
【００３４】
概して、圧力は、エネルギー、例えば、駆動電圧がマイクロポンプ３０に投入される量によって影響を受ける。いくつかの実装では、電圧が高いほど、圧力はより大きくなる。電圧の上限は、直列構成３０の破壊限界によって定義され、電圧の下限は、電圧に応答して十分に撓曲する膜の能力によって定義される。直列構成３０を横断する圧力は、約１マイクロｐｓｉ〜１０分の１ｐｓｉの範囲内であり得る。選択された範囲の流率および圧力が、ポンプ材料、ポンプ設計、およびポンプ製造技法の選択によって遂行されることができる。
【００３５】
直列構成３０の１つの説明されるバージョンは、容積タイプカテゴリにおける蠕動タイプポンプである。一実装では、圧送は、図６および７Ａ−７Ｆに記載され、下記に議論されるように、６つの位相に従って起こる。
【００３６】
動作時、従来のポンプ（上記の参照することによって組み込まれる出願に議論されるマイクロポンプを含まない）の膜、典型的には、ポンプは、圧送において使用される単一のポンプチャンバを有する。ガスが、それぞれ、圧送サイクルの装填および排出動作の間に、一度装填および排出される。ガスは、サイクルの半分の間にのみ流出し、ガスは、サイクルの他方の半分の間に流入する。
【００３７】
本直列構成３０では、各コンパートメントは、圧送において使用される。例えば、２つの固定端部壁の間の２つの膜が、圧送のための３つのコンパートメントを形成する。マイクロポンプは、例えば、個々の膜がより少ない距離を進行し、したがって、より少なく駆動されるため、同一量の圧送を実施する従来のポンプよりも高い効率を有することができ、より少ないエネルギーを消費することができる。効率およびエネルギー節約は、２つの固定端部壁の間の膜およびコンパートメントの数が増加するにつれて拡大する。
【００３８】
概して、圧送を実施するために、各コンパートメントは、ガス入口と、ガス出口とを含む。入口および出口は、弁なしであり、例えば、上記の参照することによって組み込まれる出願に議論される実施形態と対照的に、弁に印加される圧力に応答して開放または閉鎖する受動的または能動的弁のいずれも存在しない。
【００３９】
ここで図２Ａを参照すると、弁なし直列構成マイクロポンプ３０’の一代替実施形態では、図２の直列構成は、（本図では伸長される）図１のスタック要素１０のうちの単一のものによって効果的に提供されることができる。本代替構成では、マイクロポンプ３０’は、再び、「弁なし」であり、２つの対向する壁（図２Ａに示されないが、固定壁１２ａ、１２ｂおよび固体端部壁１２ｃ、１２ｄに直交し、その全てがともに、立方体様構造を形成する）とともに、２つの固定壁１２ａ、１２ｂと、相互に対向し、２つの壁１２ａ、１２ｂに垂直な方向に沿った２つの固定端部壁１２ｃ、１２ｄとを有し、膜（参照されない）のための太鼓のような支持を提供するための中間壁１３ａ、１３ｂを伴う、単一のポンプ本体１２から生成される。
【００４０】
本代替直列構成３０’では、マイクロスタック（概して、１０）は、一般的スタック１０の３つのステージを効果的に有し、ポート（概して、２２および２４）の対を有する。一般的スタック１０の効果的な３つのステージは、膜および端部キャップ（参照されないが、図２参照）上の具体的パターン化電極要素２７によって提供される。ポートは、入口または出口のいずれかとして動作することができる、またはいくつかの実装では、機能を動的に変更し得るｉ／ｏ（入口／出口）ポートであり得る。電極（概して、２７）が、膜（参照されない）上に示され、および、端部電極が、本体の外面上に示される。代替として、これらの電極は、絶縁層が、それらの電極のうちの中間のものと接触し得る端部電極のうちのいずれか１つにわたって使用される限り、本体内にあり得る。
【００４１】
また、本直列構成３０’では、具体的パターン化電極要素２７は、３つの離間され、電気的に絶縁された電極領域２７ａ、２７ｂ、２７ｃを備える。これらの電極領域は、下記に議論される同一の位相および信号に従ってアクティブ化される。マイクロポンプスタック１０が、図２の配列と同様に、膜が３つの領域内で撓曲することを可能にするために十分に低い、電極領域の幅対コンパートメントの高さの好適な縦横比を有すると仮定して、電極領域２７ａおよび２７ｃは、入力ステージまたは出力ステージまたはＩ／Ｏ（入力／出力）ステージを提供するようにスタック１０を動作させることができ、電極領域２７ｂは、ポンプステージとしてスタック１０を動作させることができる。
【００４２】
図２（および図２Ａ）の実装では、機械的弁デバイスの不在は、ポンプコンパートメントの内外へのガスの流動によって生成される差圧を維持するために、別の機構を要求する。マイクロポンプ要素１０の本実装では、実際の機械的弁要素は、入力／出力ステージが複数のマイクロポンプ要素ステージ１０ａ−１０ｃの直列構成において隔離（すなわち、弁機能）のために使用されるため、排除される。いかなる弁も要求されないため、そのような弁の不在は、ポンプ加工の複雑性および費用を低減させることができる。加えて、上記の参照することによって組み込まれる出願に議論される実施形態と異なり、ポンプコンパートメントの内外へのガスの流動によって生成される差圧を維持するための本明細書に議論される機構はまた、ノズルおよび拡散器を使用するであろう代替「弁なし」実装として参照することによって組み込まれる出願に言及されるようなノズルおよび拡散器の必要性を不要にする。本機構は、マイクロポンプ要素１０ａおよび１０ｃがポート（同義的に入力／出力ポート）を提供し、マイクロポンプ要素１０ｂが実際のポンプ要素である、図２の配列によって提供される。
【００４３】
膜は、静電力によって移動（撓曲）するように駆動される。電極が、固定端部壁および膜のそれぞれに取り付けられる。コンパートメントの装填動作の間、コンパートメントの２つの隣接する電極は、同一の正または負の電圧を有し、２つの電極、したがって、２つの膜を相互に反発させる。コンパートメントの排出動作の間、コンパートメントの２つの隣接する電極は、反対の正または負の電圧を有し、２つの電極、したがって、２つの膜を相互に誘引させる。これは、図１Ａおよび１Ｂにおいて明白である。マイクロポンプの本実装では、図１Ｃの参照２８および図１Ｆの参照２９によって表されるように、膜の撓曲が、あるコンパートメントを締付する膜の各セットにそのコンパートメントをシールさせるように膜を駆動することが、所望される。
【００４４】
コンパートメントの２つの電極は、平行板静電アクチュエータを形成する。電極は、概して、小型サイズおよび低静的電力消費を有する。高電圧が、各電極に印加され、コンパートメントを作動させることができる一方、作動は、比較的に低電流で実施される。
【００４５】
前述で説明されるように、マイクロポンプの各膜は、その中心の公称位置に対して２つの対向する方向に移動する。故に、従来のポンプ内のコンパートメントと比較して、同一量の容積によってコンパートメントを拡張または縮小させるために、本明細書の膜は、例えば、従来のポンプ内の膜の半分未満の距離を進行する。その結果、膜は、より少ない撓曲およびより少ない応力を被り、より長い寿命につながり、より広い材料の選択肢を可能にする。膜上の電極のための開始駆動電圧は、それぞれが距離の少なくとも半分または距離の半分を上回って進行するように膜を駆動するために十分である必要があり、これは、駆動される膜の対が接触される膜をわずかに平坦にするであろう。２つの膜を有するコンパートメントに関して、両方の膜が移動しているため、プルイン電圧に到達するためにかかる時間は、より短くあり得る。
【００４６】
上記に説明される特徴を有するマイクロポンプ等の微小電気機械システムは、ロールツーロール（Ｒ２Ｒ）処理を使用して加工される。ロールツーロール処理は、可撓性プラスチックまたは金属箔のロールをベースまたは基板層として使用する電子デバイスの製造において採用されてきている。ロールツーロール処理は、コーティングを適用し、ロールから送達される可撓性材料上に印刷し、その後、出力ロール上に処理後、可撓性材料を揚げ返すために、他の分野でも使用されている。材料が出力ロールまたは巻取ロール上に巻き取られた後、コーティング、積層、または印刷材料を伴う材料は、完成サイズにダイカットまたは切断される。
【００４７】
下記は、マイクロポンプの異なる部分の材料を選定するためのいくつかの例示的基準である。
【００４８】
ポンプ本体−ポンプの本体のために使用される材料は、ポンプチャンバ容積を提供するために、その形状を保持するために十分に強固または堅性である必要がある。いくつかの実装では、材料は、その特徴が画定、機械加工、および／または現像され得るように、エッチング可能または感光性である。時として、また、材料が、マイクロポンプ内の他の材料と良好に相互作用する、例えば、接着することが望ましい。さらに、材料は、非導電性である。好適な材料の実施例は、ＳＵ８（ネガ型エポキシレジスト）およびＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）レジスト、フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、Ｔｅｆｌｏｎ（Ｒ）（Ｔｈｅ  Ｃｈｅｍｏｕｒｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ）等のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。
【００４９】
膜−本部分のための材料は、ポンプチャンバを装填および排出するために使用される、太鼓のような構造（ポンプチャンバを被覆する薄い緊張した膜）を形成する。したがって、材料は、所望の距離にわたって前後に屈曲または延伸することが要求され、弾性特性を有する。膜材料は、ガスおよび液体を含む流体に不浸透性であり、非導電性であり、高破壊電圧を保有する。好適な材料の実施例は、窒化ケイ素およびフッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、Ｔｅｆｌｏｎ（Ｒ）（Ｔｈｅ  Ｃｈｅｍｏｕｒｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ）等のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。
【００５０】
電極−これらの構造は、非常に薄く、導電性である材料から成る。電極は、あまり電流を伝導しないため、材料は、高電気シート抵抗を有し得るが、高シート抵抗特徴は、必ずしも望ましくない。電極は、膜に伴って屈曲および延伸を受け、したがって、材料は、疲労および破壊を伴わずに、屈曲および延伸に対処するために柔軟であることが望ましい。加えて、電極材料および膜材料は、相互に良好に接着する必要があり、例えば、動作条件下で、相互から剥離しないであろう。好適な材料の実施例は、アルミニウム、金、および白金を含む。
【００５１】
電気相互接続−駆動電圧は、各コンパートメントの各膜上の電極に伝導される。これらの電極への導電性経路は、伝導性材料、例えば、アルミニウム、金、および白金を使用して構築されることができる。
【００５２】
ここで図３−５を参照すると、マイクロポンプ要素の直列構成（これらの図に図示せず）から成るモジュール化「弁なし」直列構成３０が、示される。
【００５３】
図３を参照すると、モジュール層４２が、直列接続（図示せず）およびスタック（示されるように）され、所与のマイクロポンプ要素のためのコンパートメント（参照されない）のスタックを提供し、モジュール化マイクロポンプ要素１０’を提供することができる。モジュール化マイクロポンプ要素１０’は、マイクロポンプ要素１０’の中間コンパートメントを形成する多くのモジュール層４２（図３）から成り、複数のマイクロポンプ要素１０および端部コンパートメントが、直列接続され、モジュール化マイクロポンプスタック（図３に図示せず）を提供することができる。モジュール化マイクロポンプ要素１０’は、本モジュール化マイクロポンプ要素１０’が上記に言及される参照することによって組み込まれる公開済出願におけるマイクロポンプスタックと併用される弁デバイスを排除することを除いて、上記に言及される参照することによって組み込まれる公開済出願に説明されるものと類似する。モジュール化マイクロポンプ要素１０’は、要素１０に関して上記に議論されるものと同様に、マイクロポンプスタック要素１０’の直列構成において配列される。
【００５４】
シリコンベースのリソグラフィおよびロールツーロール処理を使用するモジュール化マイクロポンプ加工に関する具体的詳細が、下記に議論される。
【００５５】
ここで図４を参照すると、ポンプ端部キャップ４４が、固定ポンプ壁（図１Ａ、１Ｂの壁１２ｃ、１２ｄと類似する）を形成する。電極４８が、コンパートメント４９をアクティブ化するためにポンプ端部キャップ４４に取り付けられる。単一のモジュール層４２が、電極４８を伴うポンプ端部キャップ４４とポンプ本体５０の対向する側上の膜５２（図１Ａ、１Ｂの膜と類似する）に取り付けられる電極５４を伴う膜５２との間にポンプ本体５０の一部を形成する。電極５４は、モジュール層４２の外部の駆動回路に接続される導線５５を含む。図４Ａは、ポンプ本体５０に関する代替のテーパ状壁を示す。
【００５６】
膜５２、ポンプ端部キャップ４４、およびポンプ本体５０は、同一の寸法を有することができ、電極４８、５４は、膜５２および他の要素よりも小さい寸法を有することができる。いくつかの実装では、膜５２は、約５ミクロンの厚さに対して約１００ミクロンから数ミリメートル、最大約数センチメートルの範囲内の寸法を有する。より薄い膜に関して、寸法は、より小さくあり得る。厚さ範囲の下端の限界は、膜のいかなる恒久的変形も存在しないところまでである。厚さ範囲の上端に関して、限界は、膜が太鼓のようなままであるところである。ポンプ本体５０は、対応する寸法を有するであろう。ポンプ本体の厚さは、コンパートメント４９（図１Ａのコンパートメントと類似する）の公称サイズを定義する。電極４８、５４は、ポンプ本体５０の内側寸法に実質的に対応する寸法を有する。いくつかの実装では、電極４８、５４は、約２．２５ｍｍ２の表面積および約０．１５ミクロンの厚さを有する。電極は、他の要素に取り付けられる事前調製されたシートとして示されるが、電極は、例えば、印刷によって、それらの要素上に直接形成されることができる。モジュール層の異なる要素は、接着剤を使用して相互に接合されることができる。いくつかの実装では、溶剤が、異なる要素を部分的に融解し、それらをともに接着するために使用されることができる、またはレーザ溶接または超音波溶接もまた、使用されることができる。
【００５７】
図５を参照すると、中間コンパートメントが、モジュール層４２を使用して形成される。モジュール層４２は、ポンプ本体５０と、電極５４と、電極５４とポンプ本体５０との間に形成される膜５２とを含む。組み立てられたモジュール層は、入口および出口を提供する非閉塞開口と、ポンプ本体５０およびコンパートメントを通して提供される非閉塞経路とを有する。圧力差が、図２の上記に議論される構成を用いて確立される。図５の複数の、例えば、２つ、３つ、または任意の所望の数のモジュール層は、相互に重ねてスタックされ、ポンプチャンバ内に複数の中間コンパートメントを形成する。スタック４０では、各膜は、ポンプ本体によって分離され、各ポンプ本体は、膜によって分離される。完全なポンプ（マイクロポンプ要素１０等）を形成するために、図４のモジュール層（端部キャップモジュール）が、モジュール層のポンプ端部キャップがポンプチャンバの２つの固定端部壁を形成するように、スタックの上部および底部端のそれぞれの上に設置される。
【００５８】
装填動作が、モジュール層の外部の圧力がモジュール層の内側の圧力よりも大きいときに確立され、したがって、流体が、モジュール層の外側からコンパートメントの中に流動する。内部圧力が外部圧力よりも高いとき、排出動作が、確立され、流体が、コンパートメントから離れてモジュール層の外側に流動する。排出は、変位によって起こり、ポンプが周囲圧力において流体を排出し得ることを意味する。排出動作の間、コンパートメント内の流体は、下記に議論されるように駆動されるような構成に起因して、入口から外に流動しない。効果的なこととして、装填動作の間、出口は、流体がコンパートメントから流動しないように閉鎖され、排出動作の間、出口は、開放し、流体は、コンパートメントから流動する。
【００５９】
ここで図６Ａ、６Ｂを参照すると、蠕動シーケンスに関するタイミング波形が、示される。示されるように、６つの位相が存在し、繰り返されるシーケンスを形成する。図６Ａは、真の位相を示し、図６Ｂは、真の位相の相補物を示し、これらはともに、図７Ａ−７Ｆにより完全に解説されるように、膜の個別の群を駆動するために、６つの信号Ｓ１，Ｓ１’、Ｓ２，Ｓ２’、およびＳ３，Ｓ３’を提供する。タイミング波形は、ステージが開放するとき（論理０）およびステージが閉鎖されるとき（論理１）を表す。クロック信号もまた、示される。
【００６０】
ここで図７Ａ−７Ｆを参照すると、直列構成３０内のステージのそれぞれにおけるコンパートメントのそれぞれの状態が、示される。Ｉ／Ｏポートが存在するが、これらの図に示されない。各図では、蠕動シーケンスが、示され、位相に従って標識化され、表が、位相とともに示され、チャネル１−７（すなわち、各モジュール層の入力と出力との間の経路）がそれぞれ、その中にある。したがって、図７Ａに関して、チャネル１は、位相１に対応する、開放するステージ１０ａ（論理０）、閉鎖されるステージ１０ｂ（論理１）、および閉鎖されるステージ１０ｃ（論理１）を有する一方、チャネル２は、位相４に対応する、閉鎖されるステージ１０ａ（論理１）、開放するステージ１０ｂ（論理０）、および開放するステージ１０ｃ（論理０）を有する。チャネルを開放および閉鎖する動作は、示されるように、駆動信号を電極のそれぞれに印加することによって提供される。
【００６１】
マイクロポンプスタック１０ａ−１０ｃは、蠕動シーケンスにおいて表される位相に従って駆動される。他のシーケンスも、可能性として考えられ得る。蠕動シーケンスでは、図７Ａに示されるように、チャネル１に関して、スタック１０ａは、吸入位相にある、すなわち、その入口を非閉塞させる（チャネル３、５、および７のように）が、その出口は、隣接するスタック１０ｂによって閉塞される。これは、スタック１０ａ内のチャネル１が、第１のスタックを、例えば、図６の波形の適切な位相によって駆動させるが、隣接するスタックを第１のスタックを駆動しているそれらの波形と反対の極性の波形によって駆動させることによって、流体を充填することを可能にする。反対のことが、示されるように、チャネル２、４、および６に関して起こる。
【００６２】
第１のスタック１０ａは、スタック１０ａ内のそれらのチャネルの吸入位相の間に空気をチャネル１、３、５、および７（コンパートメント１８ａ、１８ｃ、１８ｅ、および１８ｇ（図１））に入力する。しかしながら、第２のスタック１０ｂおよび第３のスタック１０ｃは、それぞれ、スタック１０ａの吸入位相の間、そのチャネル１、３、５、および７（コンパートメント１８ａ、１８ｃ、１８ｅ、および１８ｇ（図１））を膜によって閉塞させ、したがって、チャネル１、３、５、および７に関して第１のスタックの入力において入力弁を開放し、第１のスタック１０ａの出口において出力弁を閉鎖する機能性を効果的に提供する。
【００６３】
同時に、第１のスタック１０ａは、スタック１０ａ内のそれらのチャネルの出力位相の間にチャネル２、４、および６（コンパートメント１８ｂ、１８ｄ、および１８ｆ（図１））を閉鎖する。しかしながら、第２のスタック１０ｂおよび第３のスタック１０ｃは、それぞれ、スタック１０ｂおよびスタック１０ｃのそれらのチャネルの出力位相の間、そのチャネル２、４、および６（コンパートメント１８ｂ、１８ｄ、および１８ｆ（図１））を膜によって非閉塞させ、したがって、チャネル２、４、および６に関して第１のスタック１０ａの入口において入力弁を閉鎖し、第２および第３のスタック１０ａの出口において出力弁を開放する機能性を効果的に提供する。
【００６４】
一方、第２のスタック１０ｂは、第１のスタック１０ａのコンパートメント１８ａ、１８ｃ、１８ｅ、および１８ｇ内の膜によって、および第３のスタック１０ｃのコンパートメント１８ａ、１８ｃ、１８ｅ、および１８ｇ内の膜によって、そのコンパートメント１８ｂ、１８ｄ、および１８ｆを閉塞させ、したがって、第２のスタック１０ｂの入口および出口における弁の機能性を効果的に提供する。第１のスタックおよび第３のスタックのコンパートメント１８ａ、１８ｃ、１８ｅ、および１８ｇ内にあったいかなる空気も、第２のスタックのコンパートメント１８ｂ、１８ｄ、および１８ｆ、および本実施例では、マイクロポンプ３０の出力の中に圧送される。
【００６５】
例えば、再び図７Ａを参照すると、固定壁上の電極上の電圧は、負であり、壁に隣接する第１の膜上の電極に印加される電圧もまた、負であり、その第１の膜を壁から離れるように反発させる。しかしながら、第２の膜上の電圧は、正であり、これは、第２の膜を第１の膜等に誘引させる傾向があるであろう。したがって、同一の符号の電圧が、これらの他のコンパートメントの対向する壁上の電極に印加される。したがって、反対の符号の電圧は、コンパートメントの２つの対向する壁を相互に誘引させ、同一の符号の電圧は、コンパートメントの２つの対向する壁を相互に反発させる。電極に印加される信号毎の極性は、したがって、駆動シーケンスによるであろう。膜は、引力の方向または反発力の方向に向かって移動する。その結果、図７Ａ−７Ｆのように、圧送サイクルの各シーケンス（蠕動シーケンスに関する６つのシーケンス）では、コンパートメントのうちのいくつかが、排出し、他のコンパートメントが、同時に装填し、圧送サイクルの他のシーケンスでは、コンパートメントのうちのその他が、排出し、同時に装填する。
【００６６】
膜の材料および膜および端部壁に印加される電圧は、アクティブ化されると、各膜が隣接する膜の公称位置の間で距離ｄの少なくとも半分まで拡張し、いくつかの実装では、膜が距離の半分を上回る付加的量だけ拡張する（したがって、膜を若干歪曲させる）ように駆動され得るように選定される。膜の公称位置と固定壁との間の距離がｄ／２である端部コンパートメントでは、アクティブ化された膜は、コンパートメントの容積をゼロ近くまで低減させ（排出動作において）、コンパートメントの容積を２×Ｖｅ近くまで拡張させる。中間コンパートメントに関して、各膜をｄ／２だけ移動させることによって、コンパートメントの容積は、装填動作において、２×Ｖｉ近くまで拡張され、排出動作において、ゼロ近くまで低減される。マイクロポンプは、高効率で動作することができる。
【００６７】
圧送サイクルの周期は、駆動電圧信号の周波数に基づいて決定されることができる。いくつかの実装では、駆動電圧信号の周波数は、約Ｈｚ〜約ＫＨｚ、例えば、約２ＫＨｚである。マイクロポンプの圧送によって生成される流率または圧力は、各コンパートメントの容積、アクティブ化に応じて膜がもたらす変位量、および圧送サイクル周期によって影響を受け得る。高流率、例えば、約ｍｌ／秒を含む、種々の流率と、高圧、例えば、約１０分の１ｐｓｉを含む、圧力とは、異なるパラメータ、例えば、駆動電圧の大きさを選択することによって達成されることができる。実施例として、マイクロポンプは、合計１５のモジュール層を含むことができる。
【００６８】
電気信号のセットが、電気信号の第１のセットが、複数のマイクロポンプ要素のうちの第１のものにおいて、複数のコンパートメントのうちの第１のものを圧縮させ、複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つの隣接するものを実質的に同時に拡張させ、第１のセットと同時に印加される電気信号の第２のセットが、複数のマイクロポンプ要素のうちの第２の隣接するものにおいて、複数のコンパートメントのうちの第１のものを拡張させ、複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つの隣接するものを実質的に同時に圧縮させるように、マイクロポンプ要素に印加される。電気信号の他のセットが、特に、６つの位相を有する蠕動シーケンスに従って、対応するアクションを引き起こし、これは、以下による、複数のマイクロポンプ要素が、本質的に、入力要素と、ポンプ要素と、出力要素とから成るマイクロポンプに関し、
０１１
００１
１０１
１００
１１０
０１０
０は、コンパートメントの開放または閉鎖のうちの第１のものに対応し、１は、コンパートメントの開放または閉鎖のうちの第２の異なるものに対応し、位相はそれぞれ、入力要素、ポンプ要素、および出力要素にそれぞれ関する値を有する。
【００６９】
駆動回路
電極に電圧を印加するための駆動回路は、低ＤＣ電圧供給を取得し、これをパルスレベル波形に変換する。波形の周波数および形状は、電圧制御式発振器によって制御されることができる。駆動電圧は、増倍器回路によって要求されるレベルまで逓増されることができる。ポンプのコンパートメントをそれらの排出状態において動作させるために、反対の極性の電圧が、これらのコンパートメントの対向する壁および膜上の電極に印加され、シーケンスに従って膜を撓曲させる。電極に印加されるこれらの信号は、したがって、図６の波形の真バージョンおよび相補バージョンである。
【００７０】
ここで図８を参照すると、電圧を印加するための駆動回路５００の実施例が、示される。駆動回路５００は、供給電圧５０２、容量電圧電流５０４信号、およびポンプ制御５１６を受信し、駆動電圧５０６をマイクロポンプ３０の電極に出力する。いくつかの実装では、供給電圧５０２は、マイクロポンプ１００が使用されるシステムから提供される。供給電圧はまた、絶縁回路（図示せず）によって提供されることができる。電力は、バッテリまたは他の源によって提供されることができる。駆動回路５００は、高電圧増倍器回路５０８と、電圧制御式発振器（「ＶＣＯ」）５１０と、波形発生器回路５１２と、フィードバックおよび制御回路５１４とを含む。高電圧増倍器回路５０８は、供給電圧５０２を所望の高電圧値、例えば、約１００Ｖ〜７００Ｖ、公称上、５００Ｖまで増倍する。誘電定数、厚さ、機械的弾性率特性、電極間隔等の材料特性に応じて、他の電圧も、使用されることができる。いくつかの実装では、高電圧増倍器回路５０８は、昇圧回路（図示せず）を含む。電圧制御式発振器５１０は、マイクロポンプのための駆動周波数を生成する。発振器５１０は、電圧制御され、周波数は、ポンプ１００が、流率要件に基づいて、より多いまたはより少ない流体を押動するように、外部ポンプ制御信号５１６によって変更されることができる。波形発生器回路５１２は、電極のための駆動電圧を生成する。前述で説明されるように、駆動電圧のうちのいくつかは、相互に具体的位相関係を伴うＡＣ電圧である。波形発生器回路５１２は、これらの位相および波形の形状を制御する。フィードバックおよび制御回路５１４は、マイクロポンプ内の容量、電圧、および／または電流の測度を提供する信号を受信し、回路５１４は、フィードバック信号を生成し、回路５００の波形発生器５１２の付加的制御を提供し、所望の性能のために駆動電圧を調節することに役立つことができる。
【００７１】
デバイス内への本システムの統合
上記に説明されるマイクロポンプシステムは、異なる製品またはデバイス内に統合され、異なる機能を実施することができる。例えば、マイクロポンプシステムは、空気を移動させるための空気駆動機として、デバイス、例えば、コンピュータまたは冷蔵庫内のファンまたはブロアに取って代わることができる。従来のファンまたはブロアと比較して、マイクロポンプは、より高い信頼性を伴って、より低い費用でより良好に機能することが可能であり得る。いくつかの実装では、これらの空気駆動機は、直接、大規模並列構成において基礎レベルでホストに内蔵される。概して、直列構成３０は、蠕動ポンプを必要とする多くの用途において使用されることができる。
【００７２】
いくつかの実装では、マイクロポンプシステムは、本システムが統合されるホスト製品から電力を受け取る。電力は、単一の、例えば、５Ｖ程度またはより低い比較的に低電圧の形態で、マイクロポンプシステムの駆動回路、例えば、図１１の駆動回路５００に受け取られることができる。
【００７３】
システム構成
モジュール層スタックは、並列に接続されたモジュール層と見なされることができる。各個々のモジュール層の容積ＶｉまたはＶｅは、小さい。いくつかの実装では、スタック内の全ての層の総容積でさえ、比較的に小さい。いくつかの実装では、複数のスタックまたはマイクロポンプは、並列に接続され、総体積流率を増加させることができる。
【００７４】
同様に、個々のマイクロポンプの圧力能力も、比較的に低い。スタック内に複数のモジュール層が存在する場合でも、層は、それらが並列に接続されるため、スタックの総圧力を増加させない。しかしながら、スタックの圧力は、複数のスタックまたはマイクロポンプが直列に接続されるとき、増加されることができる。
【００７５】
いくつかの実装では、マイクロポンプ３０は、直列に接続され、異なる速度で駆動され、異なる質量流率を補償する。例えば、ツリータイプ構成における内蔵プレナムまたは配管もまた、異なる質量流率を補償するために使用されることができる。効果的なこととして、各行内の直列に接続されたスタックは、個々のスタック圧力の総和に実質的に等しい総圧力を提供することができる。
【００７６】
代替動作モード
弁なしマイクロポンプ要素の直列接続されたセットの代替動作モードは、動的モード変更である。直列構成において接続されたこれらの弁なしマイクロポンプ要素では、これは、入口および出口機能の間で固定対応である必要はない。したがって、第１の動作モードにおいて第１の蠕動シーケンスに従ってマイクロポンプ要素を駆動することによって、複数のマイクロポンプ要素のうちの最初のものは、直列構成の入口ポートであるポートを有し、複数のマイクロポンプ要素のうちの最後のものは、直列構成の出口ポートであるポートを有する。しかしながら、複数のマイクロポンプのうちの最初のもののポートが直列構成の出口ポートであり、複数のマイクロポンプ要素のうちの最後のもののポートが直列構成の入口ポートである、第２の異なる動作モードに関して第２の異なる蠕動シーケンスに従ってマイクロポンプ要素を駆動することによって、第２のモードは、直列構成の入口ポートおよび出力ポートとして機能するポートを動的に変更する。したがって、適切に、これらは、Ｉ／Ｏポートと称される。
【００７７】
本モードでは、第１および第２の蠕動シーケンスは、それぞれ、６つの位相を有し、第１の蠕動シーケンスは、以下のように与えられ、
０１１
００１
１０１
１００
１１０
０１０
第２の異なる蠕動シーケンスは、以下のように与えられ、
１００
１１０
０１０
０１１
００１
１０１
「０」は、コンパートメントの開放または閉鎖のうちの第１のものに対応する論理値であり、「１」は、コンパートメントの開放または閉鎖のうちの第２の異なるものに対応する論理値であり、位相はそれぞれ、入力要素、ポンプ要素、および出力要素にそれぞれ関する値を有する。
【００７８】
代替構造／動作モード
弁なしマイクロポンプ要素の直列接続されたセットの新規の構造は、動的モード変更とともに、種々の新規の動作モードを提供し得る、内蔵冗長性を有し得ることである。直列構成において接続されたこれらの弁なしマイクロポンプ要素では、直列接続は、入口、ポンプ、および出口機能に専用である可変数のユニット、またはその可変配列を有することができる。そのようなマイクロポンプは、それぞれ、複数のコンパートメントにコンパートメント化されるポンプチャンバを有し、複数のコンパートメントのコンパートメントが、コンパートメントの中への非閉塞流体進入を提供する入口ポートと、コンパートメントからの非閉塞流体退出を提供する出口ポートとを有し、ポンプ本体の対向する壁の間に係留して配置され、複数のコンパートメントを形成する膜および膜の主面上に配置される電極を伴う、いくつかの（３つを上回る）、例えば、４つ、１０、または１５、またはそれを上回る、またはより多くのマイクロポンプ要素を有するであろう。
【００７９】
駆動回路が、あるシーケンスに従って信号を複数の電極に提供し、複数のマイクロポンプ要素の第１の部分が、シーケンスにおける信号の第１のサブセットによって駆動され、複数のマイクロポンプ要素の第２の部分が、シーケンスにおける信号の第２のサブセットによって駆動され、複数のマイクロポンプ要素の第３の部分が、シーケンスにおける信号の第３のサブセットによって駆動される。マイクロポンプ要素の第１の部分は、入力要素を提供し、複数のマイクロポンプ要素の第２の部分は、ポンプ要素を提供し、複数のマイクロポンプ要素の第３の部分は、直列構成の出力要素を提供する。これらのマイクロポンプ要素は、動的に構成可能であり、第１および第３の部分の機能がシーケンスを調節することによって動的に構成可能であることを意味する。信号の第１、第２、および第３のサブセットは、蠕動シーケンスとして印加され、蠕動シーケンスの第１、第２、および第３のサブセットはそれぞれ、６つの位相を有し、例示的蠕動シーケンスは、以下であり、
０１１
００１
１０１
１００
１１０
０１０
「０」は、コンパートメントの開放または閉鎖のうちの第１のものに対応する論理値であり、「１」は、コンパートメントの開放または閉鎖のうちの第２の異なるものに対応する論理値であり、位相はそれぞれ、入力要素、ポンプ要素、および出力要素にそれぞれ関する値を有する。典型的には、駆動回路は、シーケンスを変更するための制御信号に応答するであろう。制御信号は、典型的には、外部システム、デバイス、および／または回路（図８）によって、マイクロポンプおよび駆動回路の外部で生成されるであろう。
【００８０】
例示的用途
直列構成３０の例示的用途は、弁なし構成における直列相互接続されたマイクロポンプモジュールの使用を仮定して、実質的な変動を伴わず、上記に言及される参照することによって組み込まれる刊行物に議論されるようなものであり得る。同様に、「弁なし」構成における直列相互接続されたマイクロポンプモジュールの構造は、マイクロポンプモジュール上の入口および出口弁の形成および直列構成を使用するマイクロポンプの後続加工のために必要とされたマスクの修正または排除処理がなければ、上記の参照することによって組み込まれる刊行物に説明される技法への実質的な変動を伴わない。
【００８１】
加工技法は、下記に説明されるような、または上記の参照することによって組み込まれる刊行物に説明されるようなロールツーロール処理を含むことができる。
【００８２】
マイクロポンプを生成するためのロールツーロール処理
ロールツーロール処理ラインは、堆積、パターン化、および他の処理が起こる封入されたチャンバであり得る、またはそれを含み得る、いくつかのステーションを備える。したがって、処理は、大まかに見ると、付加的（所望とされる場所に正確に材料を追加する）または除去的（所望されない定位置において材料を除去する）である、または両方の組み合わせであり得る。堆積処理は、必要に応じて、蒸発、スパッタリング、および／または化学蒸着（ＣＶＤ）、および印刷を含む。パターン化処理は、要件に応じて、パターン化されている特徴の分解能に応じた走査レーザおよび電子ビームパターン生成、機械加工、光学リソグラフィ、グラビア印刷、およびフレキソ（オフセット）印刷等の技法を含むことができる。インクジェット印刷およびスクリーン印刷が、導体等の機能材料を置くために使用されることができる。インプリンティングおよびエンボス加工等の他の技法も、使用されることができる。
【００８３】
元々の未加工材料ロールは、可撓性材料のウェブである。ロールツーロール処理では、可撓性材料のウェブは、任意のそのような材料であり得、典型的には、ガラスまたはプラスチックまたはステンレス鋼である。これらの材料（またはその他）のうちのいずれかが使用され得るが、プラスチックは、ガラスおよびステンレス鋼より低い費用考慮事項の利点を有し、ＣＰＡＰタイプ（持続的気道陽圧）呼吸デバイス（参照することによって組み込まれる出願参照）において使用されるときのマイクロポンプの生成のための生体適合性材料である。例えば、電子構成要素のための冷却構成要素としてのマイクロポンプの他の用途では、ステンレス鋼等の他の材料または遭遇する温度に耐え得るＴｅｆｌｏｎおよび他のプラスチック等の遭遇する温度に耐え得る他の材料が、使用されるであろう。
【００８４】
膜材料は、所望の距離にわたって前後に屈曲または延伸することが要求され、したがって、弾性特性を有するべきである。膜材料は、ガスおよび液体を含む流体に不浸透性であり、非導電性であり、高破壊電圧を保有する。好適な材料の実施例は、窒化ケイ素およびＴｅｆｌｏｎを含む。電極の材料は、導電性である。電極は、有意な電流を伝導しない。材料は、高電気抵抗を有し得るが、高抵抗特徴は、必ずしも望ましくない。電極は、膜に伴って屈曲および延伸を受け、したがって、材料は、疲労および破壊を伴わずに、屈曲および延伸に対処するために柔軟であることが望ましい。加えて、電極材料および膜材料は、良好に接着し、例えば、動作条件下で、相互から剥離しない。好適な材料の実施例は、例えば、アルミニウム、金、銀、および白金層（または銀インク等の伝導性インクおよび同等物）を含む。
【００８５】
図９Ａ−９Ｃを参照すると、モジュール化マイクロポンプを提供するためのロールツーロール処理アプローチが、示される。マイクロポンプは、動作時に移動可能である特徴、すなわち、膜（撓曲する）およびマイクロポンプ要素のチャンバの内外への非閉塞通路を有し、上記に議論されるように構成されるとき、弁機能を提供する。マイクロポンプは、材料の未加工シート（または複数の未加工シート）が複数のステーションを通過され、特徴をシート（または複数のシート）に適用させ、シート（または複数のシート）が続けて巻き取られ、繰り返し可能複合層の部分を形成し、最終的に、加工されたマイクロポンプの複合シートを生成する、ロールツーロール処理を使用して加工される。
【００８６】
図９Ａを参照すると、ガラスまたはプラスチックまたはステンレス鋼等の可撓性材料のシート３０４が、ウェブとして使用され、例えば、材料は、プラスチックシート、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。シート３０４は、５０ミクロン厚さのＰＥＴのシートである。他の厚さも、使用され得る（例えば、シート３０４は、例えば、２５ミクロン〜２５０ミクロンの厚さを有し得る）。厚さは、構築される微小電気機械システムの所望の性質およびロールツーロール処理ラインの取扱能力に基づく。これらの考慮事項は、最大厚さの実践的な限界を提供するであろう。同様に、最小厚さは、構築される微小電気機械システムの所望の性質およびロールツーロール処理ラインにおいて非常に薄いシートを取り扱う能力に基づく。
【００８７】
微小電気機械システムがマイクロポンプである実施例に関して、層は、上記に言及されるように、ポンプ本体に関して約５０ミクロンの厚さを有するであろう。しかしながら、他の厚さが、マイクロポンプに関しても可能性として考えられる。ロール（図示せず）からのシート３０４は、アブレーションステーション、例えば、レーザアブレーションステーションにおいてパターン化される。マスク（図示せず）（または直接書込プロセス（図示せず））が、材料を除去するようにレーザアブレーションステーションを構成するために使用され、マイクロポンプのコンパートメントおよび整合孔（図示されないが、下記に議論されるであろう）を画定または形成する。ビアもまた、示されるように、電気接続のために提供される。微小機械加工は、ポンプ本体のフレーム部分を残しながら、マイクロポンプのコンパートメントを形成するようにプラスチックをアブレーションして除去し、また、入口および出口のための非閉塞通路を形成する。
【００８８】
ここで図９Ｂを参照すると、コンパートメントおよび非閉塞通路の画定された特徴を伴うシート３０４は、積層ステーションにおいて、第２のシート３０８、例えば、シートの上面上に１００ＡのＡｌの金属層３１０を伴う、５ミクロン厚さのＰＥＴのシートに積層される。本第２のシート３０８は、コンパートメント領域の画定された特徴によって提供されるポンプ本体にわたって膜を形成する。第２のシートもまた、金属層のコーティングに先立って、またはそれに続けて、整合孔（図示せず）を提供するために機械加工される。
【００８９】
第１のシート３０４への第２のシート３０８の積層に先立って、第２のシート３０８はまた、いくつかの面積にわたって、ポンプ本体構造を暴露するであろういくつかの分散された孔（図示せず）を提供される。これらの分散された孔は、第１のシート３０４上のポンプ本体ユニットの下層特徴を露見および認識するために、マシンビジョンシステムによって使用される。データが、孔を通して第１のシート内で認識された特徴に注目することによって生成される。これらのデータは、ポンプ本体（下記に議論される）にわたる層から電極を形成するとき、第３のアブレーションステーションを整合させるために使用されるであろう。第２のシート３０８は、第１のシート３０４に積層され、したがって、それに粘着（または接着）する。
【００９０】
この時点で、マイクロポンプの繰り返し可能ユニット、例えば、ポンプ本体および移動可能かつ解放可能な特徴の複合シート３１０が、膜とともに形成されるが、電極は、膜上の層から形成されない。マシンビジョンシステムは、レーザアブレーションシステムからのレーザビームが、電極がポンプ本体の対応する部分と位置合わせされた状態で、第４のマスクに従って電極２１０（図２Ｂ）を提供するように、第３のレーザアブレーションステーションを第４のマスク（または直接書込）と整合させる際にレーザアブレーションシステムによって使用されるデータファイルを生成する。電極は、電極および導体の部分ではない領域内の金属をアブレーションして除去し、隔離された電極および導体をシート上に残すことによって形成される。ポンプ本体へのパターン化された電極の位置合わせは、したがって、マシンビジョンシステムを使用し、積層された構造の前側（後側でもあり得る）の特徴を観察し、レーザアブレーションシステムが産業において一般的に見出される技法を使用してレーザビームを第４のマスクと整合させるために使用する位置付けデータを提供することによって提供される。
【００９１】
ここで図９Ｃを参照すると、複合シート３１０が、第３のレーザアブレーションステーションに給送され、膜を形成した第２のシート上に堆積される
【化１】
2020510158.tif 000003
Ａｌ層をアブレーションすることによって、電極を形成する。複合シート３１０は、第４のマスク（または直接書込）に従ってパターン化され、ポンプ本体の対応する領域にわたって電極を画定する。第３のアブレーションステーションは、金属を第２の層からアブレーションして除去し、隔離された電極をシート上に残す。
【００９２】
水平基部に搭載される垂直の４つの支柱を備え得る、治具（図示せず）が、切断されたユニットの個々のものをスタックするために使用される。治具上に、端部キャップ（例えば、金属層を伴う５０ミクロンＰＥＴシート）が、提供され、端部キャップにわたって、第１の繰り返し可能ユニットが、提供される。繰り返し可能ユニットは、スポット溶接され（局所加熱源を印加する）（または積層される）、ユニットを治具上の定位置に保持する。各繰り返し可能ユニットが前の繰り返し可能ユニットにわたってスタックされるにつれて、そのユニットは、スポット溶接される。スタックは、片側上の入口および対向する側上の出口によって提供される。通路は、スタック内の通路のそれぞれを分離する固体表面を有するように、通路の配列からの結果として互い違いにされることができる（図３参照）。いったんスタックが完了されると、上部キャップ（図示せず）が、提供されることができる。スタックユニットは、積層ステーション（図示せず）に送出され、そこで、スタックは、積層され、繰り返し可能ユニットおよびキャップの全てをともに積層する。端部キャップおよび上部キャップは、包装の部分でもあり得る。そうでなければ、繰り返し可能ユニットは、１回または数回積層されることができる。電極が、コンパートメントをアクティブ化するためにポンプ端部キャップに取り付けられる。電極は、駆動回路（図示せず）に接続するための導線（図示せず）を含む。スタックの積層後、スタックユニットは、個々のマイクロポンプを形成するようにダイスカットされる。
【００９３】
アセンブリのための他のスタッキング技法も、整合治具、ピン、または孔の有無を問わず、可能性として考えられる。
【００９４】
本明細書に説明される異なる実装の要素は、上記に具体的に記載されない他の実施形態を形成するように組み合わせられてもよい。要素は、それらの動作に悪影響を及ぼさない限り、本明細書に説明される構造から排除されてもよい。さらに、種々の別個の要素は、本明細書に説明される機能を実施するように、１つ以上の個々の要素に組み合わせられてもよい。他の実施形態も、以下の請求項の範囲内である。例えば、マイクロポンプは、ポンプチャンバを封入する壁と、ポンプチャンバの中への非閉塞流体進入を伴う複数の入口ポートと、ポンプチャンバからの非閉塞流体退出を伴う複数の出口ポートとを有する、ポンプ本体と、ポンプ本体の対向する部分上の上部および底部キャップと、ポンプチャンバ内に複数のコンパートメントを提供するためにポンプチャンバをコンパートメント化する複数の膜であって、複数の膜はそれぞれ、その主面上に、相互に電気的に絶縁された電極要素に連続的に印加される信号の異なる位相に従って膜を波立たせる、３つの相互に電気的に絶縁された電極要素を担持する、複数の膜とを含む、マイクロポンプ要素を含んでもよい。
【図１】
2020510158.tif 000004
【図１Ａ−１Ｃ】
2020510158.tif 000005
【図１Ｄ−１Ｆ】
2020510158.tif 000006
【図２】
2020510158.tif 000007
【図２Ａ】
2020510158.tif 000008
【図３】
2020510158.tif 000009
【図４】
2020510158.tif 000010
【図４Ａ】
2020510158.tif 000011
【図５】
2020510158.tif 000012
【図６Ａ】
2020510158.tif 000013
【図６Ｂ】
2020510158.tif 000014
【図７Ａ】
2020510158.tif 000015
【図７Ｂ】
2020510158.tif 000016
【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
2020510158.tif 000018
【図７Ｅ】
2020510158.tif 000019
【図７Ｆ】
2020510158.tif 000020
【図８】
2020510158.tif 000021
【図９Ａ】
2020510158.tif 000022
【図９Ｂ】
2020510158.tif 000023
【図９Ｃ】
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【国際調査報告】
2020510158.tif 000025