JP3145745B2 - マイクロポンプ - Google Patents
マイクロポンプInfo
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- JP3145745B2 JP3145745B2 JP28084991A JP28084991A JP3145745B2 JP 3145745 B2 JP3145745 B2 JP 3145745B2 JP 28084991 A JP28084991 A JP 28084991A JP 28084991 A JP28084991 A JP 28084991A JP 3145745 B2 JP3145745 B2 JP 3145745B2
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- valve
- chamber
- pump chamber
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロポンプに関す
る。
る。
【0002】
【従来の技術】近年、マイクロマシンの研究が活発化
し、その一例としてのマイクロポンプも数例、例えば電
気収縮性高分子を用いたケミカルバルブ等が提案されて
いる。
し、その一例としてのマイクロポンプも数例、例えば電
気収縮性高分子を用いたケミカルバルブ等が提案されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種のマイクロバルブでは、(1)構造が複雑であ
る、(2)十分に小さくすることが困難である、(3)
流入流路及び/又は流出流路を十分確実に開閉するのが
困難である、等の解決すべき問題が存在する。
この種のマイクロバルブでは、(1)構造が複雑であ
る、(2)十分に小さくすることが困難である、(3)
流入流路及び/又は流出流路を十分確実に開閉するのが
困難である、等の解決すべき問題が存在する。
【0004】本発明の課題は、上述した従来の問題を解
消し、十分小さくすることができると共に、流路の開閉
も確実である、優れたマイクロバルブを提供することで
ある。また構造が簡単であることから、組立が容易なマ
イクロポンプを提供することである。
消し、十分小さくすることができると共に、流路の開閉
も確実である、優れたマイクロバルブを提供することで
ある。また構造が簡単であることから、組立が容易なマ
イクロポンプを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロバルブ
では、吸入バルブ手段及び排出バルブ手段は、夫々、円
錐内面形状の弁座を有するバルブ室を規定するバルブ本
体と、このバルブ室に配設された弁手段と、流路を閉塞
する方向に弁手段を弾性的に偏倚せしめる弾性膜体と、
を有し、弁手段は吸水性高分子ゲル材料からなる複数個
の球状体により形成されている。
では、吸入バルブ手段及び排出バルブ手段は、夫々、円
錐内面形状の弁座を有するバルブ室を規定するバルブ本
体と、このバルブ室に配設された弁手段と、流路を閉塞
する方向に弁手段を弾性的に偏倚せしめる弾性膜体と、
を有し、弁手段は吸水性高分子ゲル材料からなる複数個
の球状体により形成されている。
【0006】
【作用】かかるマイクロバルブにおいては、弁手段が吸
水性高分子ゲル材料からなる複数個の球状体により形成
されているので、供給される流体によって弁手段がゲル
化される。また、複数個の球状体よりなる弁手段は、流
路より大きな直径を有し、弾性膜体により流路を閉塞す
る方向に偏倚され、これに対応してこれら球状体はバル
ブ室の円錐内面形状の弁座に沿って流路側に確実に偏倚
されるので、ゲル化された弁手段は上記流路を確実に閉
塞する。
水性高分子ゲル材料からなる複数個の球状体により形成
されているので、供給される流体によって弁手段がゲル
化される。また、複数個の球状体よりなる弁手段は、流
路より大きな直径を有し、弾性膜体により流路を閉塞す
る方向に偏倚され、これに対応してこれら球状体はバル
ブ室の円錐内面形状の弁座に沿って流路側に確実に偏倚
されるので、ゲル化された弁手段は上記流路を確実に閉
塞する。
【0007】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明に従うマ
イクロバルブの一実施例について説明する。
イクロバルブの一実施例について説明する。
【0008】図1において、図示のマイクロバルブは外
形が略円筒形状のハウジング2を備えている。ハウジン
グ2の大きさは、例えば直径が8mm程度で、長さが1
4.5mm程度である。実施例では、ハウジング2は筒
状の中間ハウジング部4と、中間ハウジング部4の両端
部に装着された端ハウジング部6及び8を有している。
中間ハウジング部4の一端部(図1において下端部)内
面には、図1にて左右方向に間隔を置いて一対の接続壁
10が設けられており、かかる接続壁10の上面にアク
チュエータとして機能するゲル体12が配設されてい
る。このゲル体12は、ポリビニルメチルエーテル系の
樹脂の如き熱感応性高分子ゲル材料から形成することが
できる。
形が略円筒形状のハウジング2を備えている。ハウジン
グ2の大きさは、例えば直径が8mm程度で、長さが1
4.5mm程度である。実施例では、ハウジング2は筒
状の中間ハウジング部4と、中間ハウジング部4の両端
部に装着された端ハウジング部6及び8を有している。
中間ハウジング部4の一端部(図1において下端部)内
面には、図1にて左右方向に間隔を置いて一対の接続壁
10が設けられており、かかる接続壁10の上面にアク
チュエータとして機能するゲル体12が配設されてい
る。このゲル体12は、ポリビニルメチルエーテル系の
樹脂の如き熱感応性高分子ゲル材料から形成することが
できる。
【0009】中間ハウジング部4と片方のハウジング部
6との間には、薄いシート状部材14が装着されてい
る。シート状部材14は、例えば合成ゴムから形成する
ことができ、図1に示す通り、端ハウジング部6と協働
してポンプ室16を規定する。このシート状部材14
は、また、ゲル体12の上面に貼着され、後述するゲル
体12の膨張・収縮によって同様に膨張・収縮する。
6との間には、薄いシート状部材14が装着されてい
る。シート状部材14は、例えば合成ゴムから形成する
ことができ、図1に示す通り、端ハウジング部6と協働
してポンプ室16を規定する。このシート状部材14
は、また、ゲル体12の上面に貼着され、後述するゲル
体12の膨張・収縮によって同様に膨張・収縮する。
【0010】この中間ハウジング部4と他方の端ハウジ
ング部8との間にも、薄いシート状部材18が装着され
ている。シート状部材18も、例えば合成ゴムから形成
することができ、上記シート状部材14及び中間ハウジ
ング部4と協働して流体溜室20を規定し、この流体溜
室20内にゲル体12が配設される。流体溜室20に
は、通常温度のときにゲル体12に吸収される水の如き
液体が収容される。
ング部8との間にも、薄いシート状部材18が装着され
ている。シート状部材18も、例えば合成ゴムから形成
することができ、上記シート状部材14及び中間ハウジ
ング部4と協働して流体溜室20を規定し、この流体溜
室20内にゲル体12が配設される。流体溜室20に
は、通常温度のときにゲル体12に吸収される水の如き
液体が収容される。
【0011】端ハウジング部8の端壁8aには、また、
貫通孔22が形成されている。従って、図3に示す如
く、シート状部材18が膨張したときには、空間24内
の空気が貫通孔22を通して外部に排出され、一方、シ
ート状部材18が図4に示す如く収縮したときには、外
部の空気が貫通孔22を通して空間24に流入し、これ
によりシート状部材18の膨張・収縮が容易となる。
貫通孔22が形成されている。従って、図3に示す如
く、シート状部材18が膨張したときには、空間24内
の空気が貫通孔22を通して外部に排出され、一方、シ
ート状部材18が図4に示す如く収縮したときには、外
部の空気が貫通孔22を通して空間24に流入し、これ
によりシート状部材18の膨張・収縮が容易となる。
【0012】片方の端ハウジング部6には、吸入バルブ
手段26及び排出バルブ手段28が装着されている。吸
入バルブ手段26と排出バルブ手段28は実質上同一の
構成であり、以下図2を参照して排出バルブ手段28
(吸入バルブ手段26)について説明する。
手段26及び排出バルブ手段28が装着されている。吸
入バルブ手段26と排出バルブ手段28は実質上同一の
構成であり、以下図2を参照して排出バルブ手段28
(吸入バルブ手段26)について説明する。
【0013】バルブ手段28(26)は、バルブ室30
を規定するバルブ本体32を有している。実施例では、
バルブ本体32は弁座34が規定された第1の部材36
と、この第1の部材36に装着される第2の部材38を
有し、第1の部材36及び第2の部材38によってバル
ブ室30を規定する。第1の部材36には、弁座34か
ら延びる流路40が形成され、また第2の部材38には
バルブ室30から延びる流路42が形成されている。
を規定するバルブ本体32を有している。実施例では、
バルブ本体32は弁座34が規定された第1の部材36
と、この第1の部材36に装着される第2の部材38を
有し、第1の部材36及び第2の部材38によってバル
ブ室30を規定する。第1の部材36には、弁座34か
ら延びる流路40が形成され、また第2の部材38には
バルブ室30から延びる流路42が形成されている。
【0014】バルブ室30には、また、弁手段が配設さ
れている。弁手段は、例えばポリアクリル酸塩系ゲルの
如き高吸水性高分子ゲル材料から形成された球状部材4
4から構成され、実施例ではバルブ室30に3個の球状
部材44が配設されている。球状部材44は、容易に理
解される如く、バルブによって供給される流体を吸収し
て幾分膨張し、弾性を有するようになる。
れている。弁手段は、例えばポリアクリル酸塩系ゲルの
如き高吸水性高分子ゲル材料から形成された球状部材4
4から構成され、実施例ではバルブ室30に3個の球状
部材44が配設されている。球状部材44は、容易に理
解される如く、バルブによって供給される流体を吸収し
て幾分膨張し、弾性を有するようになる。
【0015】また、弁手段に関連して、この弁手段を弁
座に向けて偏倚せしめる偏倚手段が配設されている。偏
倚手段は、バルブによって供給される液体を透過する弾
性膜体46から構成され、第1の部材36及び第2の部
材38の間に装着されている。かく偏倚手段が設けられ
ているので、通常、偏倚手段の作用によって弁手段、詳
しくは弁座34に近接する球状部材44が弁座34に弾
性的に押圧され、この球状部材44によって流路40が
閉塞される。
座に向けて偏倚せしめる偏倚手段が配設されている。偏
倚手段は、バルブによって供給される液体を透過する弾
性膜体46から構成され、第1の部材36及び第2の部
材38の間に装着されている。かく偏倚手段が設けられ
ているので、通常、偏倚手段の作用によって弁手段、詳
しくは弁座34に近接する球状部材44が弁座34に弾
性的に押圧され、この球状部材44によって流路40が
閉塞される。
【0016】実施例では、吸入バルブ手段26にあって
は、第2の部材38に設けられた接続突部38aが端ハ
ウジング部6に形成された孔に装着される。従って、容
易に理解される如く、流路40及び42が吸入流路を構
成し、かかる吸入流路に弁手段が配設される。この弁手
段は、通常、弾性膜体46の作用によって流入流路を閉
塞する。尚、第1の部材26に設けられた接続突部36
aは、流体圧源(図示せず)に接続される。
は、第2の部材38に設けられた接続突部38aが端ハ
ウジング部6に形成された孔に装着される。従って、容
易に理解される如く、流路40及び42が吸入流路を構
成し、かかる吸入流路に弁手段が配設される。この弁手
段は、通常、弾性膜体46の作用によって流入流路を閉
塞する。尚、第1の部材26に設けられた接続突部36
aは、流体圧源(図示せず)に接続される。
【0017】また、排出バルブ手段28にあっては、第
1の部材36に設けられた接続突部36aが端ハウジン
グ6に形成された孔に装着される。従って、流路40及
び42が排出流路を構成し、この排出流路に弁手段が配
設され、弁手段は、通常、弾性膜体46の作用によって
排出流路を閉塞する。尚、排出バルブ手段28の第2の
部材38に設けられた接続突部38aは、流体供給側に
接続される。
1の部材36に設けられた接続突部36aが端ハウジン
グ6に形成された孔に装着される。従って、流路40及
び42が排出流路を構成し、この排出流路に弁手段が配
設され、弁手段は、通常、弾性膜体46の作用によって
排出流路を閉塞する。尚、排出バルブ手段28の第2の
部材38に設けられた接続突部38aは、流体供給側に
接続される。
【0018】次いで、主として図3及び図4を参照し
て、このマイクロバルブの作用について説明する。
て、このマイクロバルブの作用について説明する。
【0019】図示のマイクロバルブは、ゲル体12を加
熱、冷却することによって吸入流路から排出流路に流体
を供給する。即ち、ゲル体12を加熱して相転移温度を
越える(図示していないが、例えばニクロム線等で加熱
する)と、吸収した水の如き液体がゲル体12から脱水
され、この液体は液体溜室30に溜まる。かくすると、
図3に示す通り、ポンプ室16を規定するシート状部材
14が収縮してポンプ室16の容積が増大する(かくシ
ート状部材14が収縮すると、流体溜室20内の流体に
よって他方のシート状部材18は膨張する)。かく容積
が増大すると、ポンプ室16の負圧が吸入バルブ手段2
6の球状部材44に作用し、弾性膜体14の弾性力に抗
して球状部材44が開方向に移動し、かくして矢印50
(図1、図3)で示す通り、吸入流路を通して流体がポ
ンプ室16に流入する。
熱、冷却することによって吸入流路から排出流路に流体
を供給する。即ち、ゲル体12を加熱して相転移温度を
越える(図示していないが、例えばニクロム線等で加熱
する)と、吸収した水の如き液体がゲル体12から脱水
され、この液体は液体溜室30に溜まる。かくすると、
図3に示す通り、ポンプ室16を規定するシート状部材
14が収縮してポンプ室16の容積が増大する(かくシ
ート状部材14が収縮すると、流体溜室20内の流体に
よって他方のシート状部材18は膨張する)。かく容積
が増大すると、ポンプ室16の負圧が吸入バルブ手段2
6の球状部材44に作用し、弾性膜体14の弾性力に抗
して球状部材44が開方向に移動し、かくして矢印50
(図1、図3)で示す通り、吸入流路を通して流体がポ
ンプ室16に流入する。
【0020】一方、ゲル体12を冷却する(自然放熱で
もよいし、強制的に冷却するようにしてもよい)と、ゲ
ル体12が流体溜室30内の流体を吸収して膨張し、こ
れと一体にシート状部材14も膨張し、図4に示す通
り、ポンプ室16の容積が減少する(かく流体がゲル体
12に吸収されると、他方のシート状部材18は収縮す
る)。かく容積が増大すると、ポンプ室16内の流体圧
力が排出バルブ手段28の球状部材44に作用し、弾性
膜体14の弾性力に抗して球状部材44が開方向に移動
し、かくして矢印52(図1、図2)で示す通り、排出
流路を通してポンプ室16内の流体が排出される。
もよいし、強制的に冷却するようにしてもよい)と、ゲ
ル体12が流体溜室30内の流体を吸収して膨張し、こ
れと一体にシート状部材14も膨張し、図4に示す通
り、ポンプ室16の容積が減少する(かく流体がゲル体
12に吸収されると、他方のシート状部材18は収縮す
る)。かく容積が増大すると、ポンプ室16内の流体圧
力が排出バルブ手段28の球状部材44に作用し、弾性
膜体14の弾性力に抗して球状部材44が開方向に移動
し、かくして矢印52(図1、図2)で示す通り、排出
流路を通してポンプ室16内の流体が排出される。
【0021】かくの通りであるので、ゲル体12を連続
的に加熱、冷却することによって、流体を所要の通り供
給することができ、加熱、冷却のサイクルを変えること
によって流体の供給量を制御することができる。
的に加熱、冷却することによって、流体を所要の通り供
給することができ、加熱、冷却のサイクルを変えること
によって流体の供給量を制御することができる。
【0022】以上、本発明に従うマイクロバルブの一実
施例について説明したが、本発明はかかる実施例に限定
されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく
種々の変形乃至修正が可能である。
施例について説明したが、本発明はかかる実施例に限定
されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく
種々の変形乃至修正が可能である。
【0023】例えば、図示の実施例では、弁手段を3個
の球状部材から構成しているが、1個、2個又は4個以
上の球状部材から構成するようにしてもよい。
の球状部材から構成しているが、1個、2個又は4個以
上の球状部材から構成するようにしてもよい。
【0024】
【発明の効果】本発明のマイクロバルブでは、弁手段が
吸水性高分子ゲル材料からなる複数個の球状体により形
成されているので、供給される流体によって弁手段がゲ
ル化される。また、複数個の球状体よりなる弁手段は、
流路より大きな直径を有し、弾性膜体により流路を閉塞
する方向に偏倚され、これに対応してこれら球状体はバ
ルブ室の円錐内面形状の弁座に沿って流路側に確実に偏
倚されるので、ゲル化された弁手段は上記流路を確実に
閉塞する。加えて係る簡単な構造の弁を有しているた
め、その組立は容易であり、より小型の安価なマイクロ
ポンプを実現することができる。
吸水性高分子ゲル材料からなる複数個の球状体により形
成されているので、供給される流体によって弁手段がゲ
ル化される。また、複数個の球状体よりなる弁手段は、
流路より大きな直径を有し、弾性膜体により流路を閉塞
する方向に偏倚され、これに対応してこれら球状体はバ
ルブ室の円錐内面形状の弁座に沿って流路側に確実に偏
倚されるので、ゲル化された弁手段は上記流路を確実に
閉塞する。加えて係る簡単な構造の弁を有しているた
め、その組立は容易であり、より小型の安価なマイクロ
ポンプを実現することができる。
【図1】本発明に従うマイクロバルブの一実施例を示す
断面図。
断面図。
【図2】図1のバルブにおけるバルブ手段を拡大して示
す断面図。
す断面図。
【図3】マイクロバルブの作動を説明するための断面
図。
図。
【図4】マイクロバルブの作動を説明するための断面
図。
図。
2 ハウジング 12 ゲル体 14,18 シート状部材 16 ポンプ室 26 吸入バルブ手段 28 排出バルブ手段 30 バルブ室 32 バルブ本体 44 球状部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−161046(JP,A) 特開 昭59−65674(JP,A) 特開 昭55−113457(JP,A) 特開 平2−298552(JP,A) 実開 昭63−162980(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04B 9/00
Claims (3)
- 【請求項1】 ポンプ室を規定するためのハウジング
と、該ポンプ室に連通する吸入流路に配設された吸入バ
ルブ手段と、該ポンプ室に連通する排出流路に配設され
た排出バルブ手段と、該ポンプ室の容積を変えるための
アクチュエータと、を具備するマイクロポンプにおい
て、該吸入バルブ手段及び該排出バルブ手段は、夫々、
円錐内面形状の弁座を有するバルブ室を規定するバルブ
本体と、該バルブ室に配設された弁手段と、流路を閉塞
する方向に該弁手段を弾性的に偏倚せしめる弾性膜体
と、を有し、該弁手段は吸水性高分子ゲル材料からなる
複数個の球状体により形成されている、ことを特徴とす
るマイクロポンプ。 - 【請求項2】 該弾性膜体は、マイクロポンプによって
供給する流体を透過する膜体から構成されている請求項
1記載のマイクロポンプ。 - 【請求項3】 該アクチュエータは、熱感応性高分子ゲ
ル材料から形成されている請求項1記載のマイクロポン
プ
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28084991A JP3145745B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | マイクロポンプ |
US07/954,310 US5288214A (en) | 1991-09-30 | 1992-09-30 | Micropump |
US08/094,253 US5336057A (en) | 1991-09-30 | 1993-07-20 | Micropump with liquid-absorptive polymer gel actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28084991A JP3145745B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | マイクロポンプ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0587042A JPH0587042A (ja) | 1993-04-06 |
JP3145745B2 true JP3145745B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=17630840
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28084991A Expired - Fee Related JP3145745B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | マイクロポンプ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3145745B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6767194B2 (en) * | 2001-01-08 | 2004-07-27 | President And Fellows Of Harvard College | Valves and pumps for microfluidic systems and method for making microfluidic systems |
CN101458249B (zh) * | 2007-12-14 | 2013-09-11 | 东莞博识生物科技有限公司 | 一种具有溶液储室兼泵体结构的微流体样品舟 |
JP6418897B2 (ja) * | 2014-10-29 | 2018-11-07 | 京セラ株式会社 | アクチュエータおよびそれを用いたポンプ |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP28084991A patent/JP3145745B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0587042A (ja) | 1993-04-06 |
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