JP2004316445A - 液送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】微小流量から大流量までを送液可能な液送装置を提供する。
【解決手段】本発明の液送装置は、平板内に形成された流路を、可とう性を有する微小流路300とし、この微小流路300を変形させるアクチュエータ400を具備したものである。
また、アクチュエータ400は、伸縮動作を行いポンプと弁を兼用したものである。
【選択図】 図1
【解決手段】本発明の液送装置は、平板内に形成された流路を、可とう性を有する微小流路300とし、この微小流路300を変形させるアクチュエータ400を具備したものである。
また、アクチュエータ400は、伸縮動作を行いポンプと弁を兼用したものである。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、人工心臓の血管や、マイクロフローシステム中の微小流路の流れ制御に用いられる液送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の液送装置として、図7に示すようになものがある(例えば、特許文献1参照)。
図において、Tは進行波発生部、1はチューブ、3は超音波発生層、9は下部電極、13は上部電極、7、11は皮膜である。超音波マイクロチューブ1は、複数の進行波発生部Tを所定の間隔で連続させ、進行波発生部Tは、チューブ1の外周に、圧電材による超音波発生層3を、下部電極9と上部電極13間に形成する。進行波発生部Tを連鎖させた状態において、下部電極9と上部電極13との間に、或る周波数において振動し、高周波が発生することにより、チューブ1内の液体が一方向に移動する。そして、+、−を逆にすれば、移動方向が逆転する。また、電流や電圧を変えることにより、液体の流速を変えることができる。
【0003】
【特許文献1】特開平6−233969号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、振動源である圧電変換素子の変位は一般に小さく、チューブの変位もまた小さい。チューブの変位が小さいと作動流体に十分な力が伝達されないため、作動流体の液送量に制約が生じるといった問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、可とう性の微小流路に取り付けたアクチュエータのより、顫動運動の作用により、アクチュエータの伸縮動作を制御することで、微小流量から大流量までを送液可能な液送装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項1に記載の発明は、平板内に形成された流路を、可とう性を有する微小流路300とし、この微小流路300を変形させるアクチュエータ400を具備したものである。第1の発明の液送装置によれば、アクチュエータ400の直動動作により可とう性の微小流路300は顫動運動をするため、流路内の液体を移動させることができる。さらに、顫動量を制御することで送液する流量を制御することができる。
また、請求項2に記載の発明は、前記アクチュエータ400は、圧電素子を用いて伸縮動作を行いポンプと弁を兼用したものである。第2の発明の液送装置によれば、取り付けたアクチュエータ400の伸縮動作を制御することで、送液方向をすることができる。また、アクチュエータ400への指令を制御することで、送液速度を制御することができる。また、3対からなるアクチュエータ400の中央のアクチュエータ400で、流路を加圧し、送液方向のアクチュエータ400で弁の開閉を行うと、微小流路300内の液体は、分断される。すなわち、微少量での液体にし、送液することが可能である。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施例を示す液送装置の分解斜視図である。100はシリコンやガラス、プラスティック等からなる微小流路ベース、200はシリコンやガラス、プラスティック等からなる微小流路カバー、300は、ポリイミド、PMMA等からなる可とう性を有する微小流路、400は液送アクチュエータ、微小流路ベース100上には、微小流路300および送液アクチュエータ400を内包する溝構造101を具備している。微小流路300と液送アクチュエータ400の一端間、および液送アクチュエータ400の他端と微小流路ベース100間は、紫外線硬化樹脂等による接着もしくは加熱による重合により固着されている。また、微小流路300の上下面は微小流路ベース100と微小流路カバー200と予圧がかかった状態で接触している。このため、注入する液体は微小流路300に封止され、漏洩することはない。さらに、微小流路300が微小流路ベース100と微小流路カバー200と接する上下面には、摺動性を有するDLC膜(Diamond Like Carbon)やBN膜(窒化ホウ素)の重合膜、もしくはテフロン等の高分子膜を被膜している。
【0007】
次に連続送液の動作について図2を用いて説明する。ここで、送液アクチュエータ400に圧電素子を用いて説明する。
微小流路300内へ滴下された液体は、以下の手順で連続送液される。
状態1:液体を滴下
圧電素子▲2▼,▲2▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態2:圧電素子▲1▼,▲1▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲2▼,▲2▼’へ負電位の印加により縮小し、流路膨張。
圧電素子▲3▼,▲3▼’に正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態3:圧電素子▲1▼,▲1▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲2▼,▲2▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲3▼,▲3▼’に負電位の印加により縮小し、流路膨張。
圧電素子▲4▼,▲4▼’に正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態1から3を順次繰り返し、送液する。
【0008】
また、滴下された液滴を微少流体に分離し、送液する手順を、図3を用いて説明する。
状態1:液体を滴下
圧電素子▲2▼,▲2▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態2:圧電素子▲1▼,▲1▼’へ正電位の印加により適量伸張し、流路収縮。
圧電素子▲2▼,▲2▼’へ負電位の印加により適量縮小し、流路膨張。
圧電素子▲3▼,▲3▼’に正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態3:圧電素子▲1▼,▲1▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲2▼,▲2▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲3▼,▲3▼’に負電位の印加により縮小し、流路膨張。
状態1から3の動作により、滴下液体は分離され、微小流量で送液できる。
【0009】
従来の液送装置の課題として、振動源である圧電変換素子の変位は一般に小さく、チューブの変位もまた小さい。チューブの変位が小さいと作動流体に十分な力が伝達されないため、作動流体の液送量に制約が生じるといった問題があった。
第1の発明の液送装置によれば、アクチュエータ400の直動動作により可とう性の微小流路300は顫動運動をするため、流路内の液体を移動させることができる。さらに、顫動量を制御することで送液する流量を制御することができる。
第2の発明の液送装置によれば、取り付けたアクチュエータ400の伸縮動作を制御することで、送液方向をすることができる。また、アクチュエータ400への指令を制御することで、送液速度を制御することができる。また、3対からなるアクチュエータ400の中央のアクチュエータ400で、流路を加圧し、送液方向のアクチュエータ400で弁の開閉を行うと、微小流路300内の液体は、分断される。すなわち、微少量での液体にし、送液することが可能である。
アクチュエータ400に圧電素子を用いて説明したが、たとえば、ソレノイド、形状記憶合金、熱膨張などを用いたアクチュエータでも良く、伸縮動作するものであれば良い。
【0010】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の液送装置によれば、第1の発明の液送装置として、アクチュエータ400の直動動作により可とう性の微小流路300は顫動運動をするため、流路内の液体を移動させることができる。さらに、顫動量を制御することで送液する流量を制御することができる。
第2の発明の液送装置によれば、取り付けたアクチュエータ400の伸縮動作を制御することで、送液方向をすることができる。また、アクチュエータ400への指令を制御することで、送液速度を制御することができる。また、3対からなるアクチュエータ400の中央のアクチュエータ400で、流路を加圧し、送液方向のアクチュエータ400で弁の開閉を行うと、微小流路300内の液体は、分断される。すなわち、微少量での液体にし、送液することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す液送装置の分解斜視図
【図2】本発明の連続送液動作を示す模式図
【図3】本発明の分離送液動作示す模式図
【図4】従来の液送装置を示す断面図
【符号の説明】
T 進行波発生部
1 チューブ
3 超音波発生部
9 下部電極
13 上部電極
7、11 皮膜
100 微小流路ベース
101 溝構造
200 微小流路カバー
300 微小流路
400 アクチュエータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、人工心臓の血管や、マイクロフローシステム中の微小流路の流れ制御に用いられる液送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の液送装置として、図7に示すようになものがある(例えば、特許文献1参照)。
図において、Tは進行波発生部、1はチューブ、3は超音波発生層、9は下部電極、13は上部電極、7、11は皮膜である。超音波マイクロチューブ1は、複数の進行波発生部Tを所定の間隔で連続させ、進行波発生部Tは、チューブ1の外周に、圧電材による超音波発生層3を、下部電極9と上部電極13間に形成する。進行波発生部Tを連鎖させた状態において、下部電極9と上部電極13との間に、或る周波数において振動し、高周波が発生することにより、チューブ1内の液体が一方向に移動する。そして、+、−を逆にすれば、移動方向が逆転する。また、電流や電圧を変えることにより、液体の流速を変えることができる。
【0003】
【特許文献1】特開平6−233969号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、振動源である圧電変換素子の変位は一般に小さく、チューブの変位もまた小さい。チューブの変位が小さいと作動流体に十分な力が伝達されないため、作動流体の液送量に制約が生じるといった問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、可とう性の微小流路に取り付けたアクチュエータのより、顫動運動の作用により、アクチュエータの伸縮動作を制御することで、微小流量から大流量までを送液可能な液送装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項1に記載の発明は、平板内に形成された流路を、可とう性を有する微小流路300とし、この微小流路300を変形させるアクチュエータ400を具備したものである。第1の発明の液送装置によれば、アクチュエータ400の直動動作により可とう性の微小流路300は顫動運動をするため、流路内の液体を移動させることができる。さらに、顫動量を制御することで送液する流量を制御することができる。
また、請求項2に記載の発明は、前記アクチュエータ400は、圧電素子を用いて伸縮動作を行いポンプと弁を兼用したものである。第2の発明の液送装置によれば、取り付けたアクチュエータ400の伸縮動作を制御することで、送液方向をすることができる。また、アクチュエータ400への指令を制御することで、送液速度を制御することができる。また、3対からなるアクチュエータ400の中央のアクチュエータ400で、流路を加圧し、送液方向のアクチュエータ400で弁の開閉を行うと、微小流路300内の液体は、分断される。すなわち、微少量での液体にし、送液することが可能である。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施例を示す液送装置の分解斜視図である。100はシリコンやガラス、プラスティック等からなる微小流路ベース、200はシリコンやガラス、プラスティック等からなる微小流路カバー、300は、ポリイミド、PMMA等からなる可とう性を有する微小流路、400は液送アクチュエータ、微小流路ベース100上には、微小流路300および送液アクチュエータ400を内包する溝構造101を具備している。微小流路300と液送アクチュエータ400の一端間、および液送アクチュエータ400の他端と微小流路ベース100間は、紫外線硬化樹脂等による接着もしくは加熱による重合により固着されている。また、微小流路300の上下面は微小流路ベース100と微小流路カバー200と予圧がかかった状態で接触している。このため、注入する液体は微小流路300に封止され、漏洩することはない。さらに、微小流路300が微小流路ベース100と微小流路カバー200と接する上下面には、摺動性を有するDLC膜(Diamond Like Carbon)やBN膜(窒化ホウ素)の重合膜、もしくはテフロン等の高分子膜を被膜している。
【0007】
次に連続送液の動作について図2を用いて説明する。ここで、送液アクチュエータ400に圧電素子を用いて説明する。
微小流路300内へ滴下された液体は、以下の手順で連続送液される。
状態1:液体を滴下
圧電素子▲2▼,▲2▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態2:圧電素子▲1▼,▲1▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲2▼,▲2▼’へ負電位の印加により縮小し、流路膨張。
圧電素子▲3▼,▲3▼’に正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態3:圧電素子▲1▼,▲1▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲2▼,▲2▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲3▼,▲3▼’に負電位の印加により縮小し、流路膨張。
圧電素子▲4▼,▲4▼’に正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態1から3を順次繰り返し、送液する。
【0008】
また、滴下された液滴を微少流体に分離し、送液する手順を、図3を用いて説明する。
状態1:液体を滴下
圧電素子▲2▼,▲2▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態2:圧電素子▲1▼,▲1▼’へ正電位の印加により適量伸張し、流路収縮。
圧電素子▲2▼,▲2▼’へ負電位の印加により適量縮小し、流路膨張。
圧電素子▲3▼,▲3▼’に正電位の印加により伸張し、流路封止。
状態3:圧電素子▲1▼,▲1▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲2▼,▲2▼’へ正電位の印加により伸張し、流路封止。
圧電素子▲3▼,▲3▼’に負電位の印加により縮小し、流路膨張。
状態1から3の動作により、滴下液体は分離され、微小流量で送液できる。
【0009】
従来の液送装置の課題として、振動源である圧電変換素子の変位は一般に小さく、チューブの変位もまた小さい。チューブの変位が小さいと作動流体に十分な力が伝達されないため、作動流体の液送量に制約が生じるといった問題があった。
第1の発明の液送装置によれば、アクチュエータ400の直動動作により可とう性の微小流路300は顫動運動をするため、流路内の液体を移動させることができる。さらに、顫動量を制御することで送液する流量を制御することができる。
第2の発明の液送装置によれば、取り付けたアクチュエータ400の伸縮動作を制御することで、送液方向をすることができる。また、アクチュエータ400への指令を制御することで、送液速度を制御することができる。また、3対からなるアクチュエータ400の中央のアクチュエータ400で、流路を加圧し、送液方向のアクチュエータ400で弁の開閉を行うと、微小流路300内の液体は、分断される。すなわち、微少量での液体にし、送液することが可能である。
アクチュエータ400に圧電素子を用いて説明したが、たとえば、ソレノイド、形状記憶合金、熱膨張などを用いたアクチュエータでも良く、伸縮動作するものであれば良い。
【0010】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の液送装置によれば、第1の発明の液送装置として、アクチュエータ400の直動動作により可とう性の微小流路300は顫動運動をするため、流路内の液体を移動させることができる。さらに、顫動量を制御することで送液する流量を制御することができる。
第2の発明の液送装置によれば、取り付けたアクチュエータ400の伸縮動作を制御することで、送液方向をすることができる。また、アクチュエータ400への指令を制御することで、送液速度を制御することができる。また、3対からなるアクチュエータ400の中央のアクチュエータ400で、流路を加圧し、送液方向のアクチュエータ400で弁の開閉を行うと、微小流路300内の液体は、分断される。すなわち、微少量での液体にし、送液することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す液送装置の分解斜視図
【図2】本発明の連続送液動作を示す模式図
【図3】本発明の分離送液動作示す模式図
【図4】従来の液送装置を示す断面図
【符号の説明】
T 進行波発生部
1 チューブ
3 超音波発生部
9 下部電極
13 上部電極
7、11 皮膜
100 微小流路ベース
101 溝構造
200 微小流路カバー
300 微小流路
400 アクチュエータ
Claims (2)
- 平板内に形成された流路を、可とう性を有する微小流路300とし、この微小流路300を変形させるアクチュエータ400を具備したことを特徴とする液送装置。
- 前記アクチュエータ400は、圧電素子を用いて伸縮動作を行いポンプと弁を兼用したものであることを特徴とする請求項1記載の液送装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003107730A JP2004316445A (ja) | 2003-04-11 | 2003-04-11 | 液送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003107730A JP2004316445A (ja) | 2003-04-11 | 2003-04-11 | 液送装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004316445A true JP2004316445A (ja) | 2004-11-11 |
Family
ID=33469485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003107730A Pending JP2004316445A (ja) | 2003-04-11 | 2003-04-11 | 液送装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004316445A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100779085B1 (ko) | 2005-12-08 | 2007-11-27 | 한국전자통신연구원 | 전자기 액츄에이터를 이용한 펌프 |
CN103298505A (zh) * | 2007-06-19 | 2013-09-11 | 史密斯医疗Asd公司 | 渐进式空腔传输泵 |
-
2003
- 2003-04-11 JP JP2003107730A patent/JP2004316445A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100779085B1 (ko) | 2005-12-08 | 2007-11-27 | 한국전자통신연구원 | 전자기 액츄에이터를 이용한 펌프 |
CN103298505A (zh) * | 2007-06-19 | 2013-09-11 | 史密斯医疗Asd公司 | 渐进式空腔传输泵 |
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