JP6403116B2 - マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置及びそれを用いたマイクロ流体デバイス - Google Patents
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Description
複数の第2形状記憶合金ワイヤと、前記複数の第2形状記憶合金ワイヤのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブと、前記複数の第2形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電可能な状態にする第2の切り替えスイッチ部と、を有するバルブ駆動部と、
電源部と、
前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とに直列に接続され、前記電源部から前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とに流れる電流をオン及びオフするスイッチ部と、
前記第2の切り替えスイッチ部の状態と前記スイッチ部のオン及びオフの頻度とを制御するバルブ制御部と、
前記スイッチ部がオンの状態において、前記第1の切り替えスイッチ部が前記第1形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態になる期間を制御するポンプ制御部と、
を備えるとともに、
前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とは直列に接続されている、
マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を提供する。
複数の第2形状記憶合金ワイヤと、前記複数の第2形状記憶合金ワイヤのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブと、前記複数の第2形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電可能な状態にする第2の切り替えスイッチ部と、を有するバルブ駆動部と、
電源部と、
前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とに直列に接続され、前記電源部から前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とに流れる電流をオン及びオフするスイッチ部と、
前記第2の切り替えスイッチ部の状態と前記スイッチ部のオン及びオフの頻度とを制御するバルブ制御部と、
前記スイッチ部がオンの状態において、前記第1の切り替えスイッチ部が前記第1形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態になる期間を制御するポンプ制御部と、
を備えるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を提供する。
前記複数のバルブ駆動部が直列に接続される第1の態様に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を提供する。
前記第1の切り替えスイッチ部が、前記複数の第1形状記憶合金ワイヤのいずれか一つ若しくは前記短絡配線部に通電可能な状態を切り替える第1〜2のいずれか1つの態様に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を提供する。
前記複数のポンプ駆動部が直列に接続される第1〜3のいずれか1つの態様に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を提供する。
前記第1の切り替えスイッチ部が、前記抵抗配線部にのみ通電可能な状態への切り替えも可能とする第4の態様に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を提供する。
貯液部と、
前記貯液部に接続された前記マイクロポンプと、
前記マイクロポンプに接続された前記複数のマイクロバルブと、
前記複数のマイクロバルブのうちの少なくとも1つと接続された排出部と、
を備えるマイクロ流体デバイスを提供する。
以下のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を用意する工程(a)、
第1形状記憶合金ワイヤと、前記第1形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行う第1マイクロポンプと、前記第1形状記憶合金ワイヤと並列に配線された第1配線部と、前記第1形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と前記第1配線部に通電可能な状態とを切り替える第1の切り替えスイッチ部と、を有する第1ポンプ駆動部、
複数の第2形状記憶合金ワイヤと、前記複数の第2形状記憶合金ワイヤのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブと、前記複数の第2形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電可能な状態にする第2の切り替えスイッチ部と、を有する第1バルブ駆動部、
電源部、
前記第1ポンプ駆動部と前記第1バルブ駆動部とに直列に接続され、前記電源部から前記第1ポンプ駆動部と前記第1バルブ駆動部とに流れる電流をオン及びオフするスイッチ部、
前記第2の切り替えスイッチ部の状態と前記スイッチ部のオン及びオフの頻度とを制御するバルブ制御部、および
前記スイッチ部がオンの状態において、前記第1の切り替えスイッチ部が前記第1形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態になる期間を制御するポンプ制御部、
以下の工程(b1)および工程(b2)を繰り返すことによって、前記第1形状記憶合金ワイヤおよび1つの前記第2形状記憶合金ワイヤを加熱して、前記第1形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロポンプおよび前記1つの第2形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロバルブを開く工程(b)、ここで
前記第1の切り替えスイッチおよび前記第2の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記第1形状記憶合金ワイヤおよび1つの前記第2形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加することによって、前記第1形状記憶合金ワイヤおよび前記1つの第2形状記憶合金ワイヤを加熱する工程(b1)、および
前記第1の切り替えスイッチおよび前記第2の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記配線部および前記1つの第2形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を印加して、前記1つの第2形状記憶合金ワイヤを加熱する工程(b2)
を具備する方法を提供する。
前記工程(b)は、さらに以下の工程(b3)および工程(b4)を含み、
前記工程(b2)の後に、前記スイッチ部をオフすることによって、前記電源部から前記第1ポンプ駆動部と前記第1バルブ駆動部とに流れる電流をオフする工程(b3)、および
前記工程(b3)の後に、前記スイッチ部をオンすることによって、前記電源部から前記第1ポンプ駆動部と前記第1バルブ駆動部とに流れる電流をオンする工程(b4)、かつ
前記工程(b)では、前記工程(b1)、前記工程(b2)、前記工程(b3)、および前記工程(b4)が繰り返される方法を提供する。
前記マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置は、さらに
複数の第3形状記憶合金ワイヤと、前記複数の第3形状記憶合金ワイヤのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブと、前記複数の第3形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電可能な状態にする第3の切り替えスイッチ部と、を有する第2バルブ駆動部
を具備し、
前記第2バルブ駆動部は、前記第1バルブ駆動部に直列に接続され、
前記工程(b1)では、前記第3の切り替えスイッチを介して前記複数のマイクロバルブの中から選択された1つの第3形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記1つの第3形状記憶合金ワイヤを加熱し、
前記工程(b2)でも、前記第3の切り替えスイッチを介して前記1つの第3形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を印加して、前記1つの第3形状記憶合金ワイヤを加熱する方法を提供する。
第1ポンプ駆動部は、さらに、
前記第1形状記憶合金ワイヤと並列に配線された第3形状記憶合金ワイヤと、前記第3形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行う第3マイクロポンプとを具備し、
前記第1の切り替えスイッチ部は、前記第1形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と、前記第3形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と、前記第1配線部に通電可能な状態とを切り替え、
前記工程(b1)では、前記第1の切り替えスイッチを介して前記第1形状記憶合金ワイヤまたは前記第3形状記憶合金ワイヤの一方を選択し、かつ前記第2の切り替えスイッチを介して前記1つの第2形状記憶合金ワイヤを選択することによって、選択された形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された形状記憶合金ワイヤを加熱する方法を提供する。
前記マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置は、さらに
第3形状記憶合金ワイヤと、前記第3形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行う第3マイクロポンプと、前記第3形状記憶合金ワイヤと並列に配線された第2配線部と、前記第3形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と前記第2配線部に通電可能な状態とを切り替える第3の切り替えスイッチ部と、を有する第2ポンプ駆動部、
を具備し、
前記第2ポンプ駆動部は、第1ポンプ駆動部に直列に接続され、
前記工程(b1)では、さらに前記第3の切り替えスイッチを介して前記第3形状記憶合金ワイヤを選択することによって、前記第3形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記第3形状記憶合金ワイヤを加熱し、
前記工程(b2)では、さらに前記第3の切り替えスイッチを介して前記第2配線部を選択する方法を提供する。
第1ポンプ駆動部は、さらに、
前記第1形状記憶合金ワイヤと並列に配線された抵抗を具備し、
前記第1の切り替えスイッチ部は、前記第1形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と、前記抵抗にのみ通電可能な状態と、前記第1配線部に通電可能な状態とを切り替え、
前記工程(b1)は、さらに以下の工程(b11)および工程(b12)を含み、
前記工程(b11)では、前記第1の切り替えスイッチ、前記第2の切り替えスイッチ、および前記第3の切り替えスイッチを介してそれぞれ前記第1形状記憶合金ワイヤ、前記1つの第2形状記憶合金ワイヤ、および前記第3形状記憶合金ワイヤを選択することによって、選択された第1〜第3形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された第1〜第3形状記憶合金ワイヤを加熱し、
前記工程(b12)では、前記第1の切り替えスイッチ、前記第2の切り替えスイッチ、および前記第3の切り替えスイッチを介してそれぞれ前記抵抗、前記1つの第2形状記憶合金ワイヤ、および前記第3形状記憶合金ワイヤを選択することによって、選択された第2〜第3形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された第2〜第3形状記憶合金ワイヤを加熱し、かつ
前記工程(b2)では、前記第1の切り替えスイッチ、前記第2の切り替えスイッチ、および前記第3の切り替えスイッチを介してそれぞれ前記第1配線部、前記1つの第2形状記憶合金ワイヤ、および前記第2配線部を選択することによって、選択された第2形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された第2形状記憶合金ワイヤを加熱する方法を提供する。
前記第1形状記憶合金ワイヤおよび1つの前記第2形状記憶合金ワイヤが加熱されて、前記第1形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロポンプおよび前記1つの第2形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロバルブが開かれ、ここで
前記第1の切り替えスイッチおよび前記第2の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記第1形状記憶合金ワイヤおよび1つの前記第2形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧が一定時間の間印加されることによって、前記第1形状記憶合金ワイヤおよび前記1つの第2形状記憶合金ワイヤが加熱され、かつ
前記第1の切り替えスイッチおよび前記第2の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記配線部および前記1つの第2形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧が印加されて、前記1つの第2形状記憶合金ワイヤが加熱される。
<構成>
図1は、本発明の第1実施形態におけるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置の一例として機能する流体搬送装置1aの概略を示す。
150μmであり、直流電源2の電圧が1Vのとき、形状記憶合金ワイヤ5aに0.21Vの連続通電と同じだけの電力を投入するためのデューティー比は、18%程度となり、ポンプ容積を制御するために用いることのできるデューティー比の範囲を、抵抗による損失無しに、4倍にすることができる。
第1実施形態にかかる構成によれば、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤ9a、9b、9c、9dのいずれか1つへの通電時にのみ、マイクロポンプ駆動用の形状記憶合金ワイヤ5aに通電することになる。このため、オン及びオフ動作のマイクロバルブ45a、45b、45c、45dに対して、容積制御が必要なマイクロポンプ43aの駆動時には、マイクロバルブ動作用の形状記憶合金ワイヤ9a、9b、9c、9dの抵抗により分圧された直流電源2の電圧で、マイクロポンプ動作用の形状記憶合金ワイヤ5aを駆動させることになる。この結果、ポンプ容積の制御が容易になる。また、駆動させるマイクロバルブ45a、45b、45c、45dに対応した形状記憶合金ワイヤ9a、9b、9c、9dの抵抗で分圧を実現しているので、無駄な損失も生じないことになる。よって、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、流体搬送装置1aが得られるようになる。
工程(a)では、上述したように、第1実施形態による液体搬送装置1aが用意される。言い換えれば、液体搬送装置1のユーザが、液体搬送装置1を準備する。
工程(b)では、以下の工程(b1)および工程(b2)が繰り返される。
まず、工程(b1)では、切替回路4aを形状記憶合金ワイヤ5aに接続し、かつ切替回路8aを形状記憶合金ワイヤ9aに接続する。このようにして直列に接続された形状記憶合金ワイヤ5a、9aに、電源部2から電圧Vが一定時間、印加される。これは、図6における区間ABおよび区間DEに対応する。形状記憶合金5a、9aが同一の抵抗を有する場合、形状記憶合金5a、9aには1/2Vの電圧が印加される。
形状記憶合金ワイヤ9aを加熱しすぎないための休止時間や、反応部44aで反応させている間や、検出部46a、46b、46cで検出している間は、スイッチ回路3aはオフにされ得る。これは図6における区間CDおよび区間FGに対応する。このように、工程(b2)の後には、スイッチ回路3aをオフすることによって、電源部2からポンプ駆動部7aとバルブ駆動部10aとに流れる電流をオフにする。これは、図6における時刻Cおよび時刻Fに対応する。その後、スイッチ回路3aをオンすることによって、電源部2からポンプ駆動部7aとバルブ駆動部10aとに流れる電流をオンにする。これは、図6における時刻Dおよび時刻Gに対応する。
<構成>
図7は、本発明の第2実施形態におけるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置の一例として機能する流体搬送装置1bの概略を示す。
第2実施形態にかかる構成によれば、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤ9e若しくは9fと、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤ9g若しくは9hとのいずれか2つへの通電時にのみマイクロポンプ駆動用の形状記憶合金ワイヤ5bに通電することになる。このため、オン及びオフ動作のマイクロバルブ45e、45f、45g、45hに対して、容積制御が必要なマイクロポンプ43bの駆動時には、マイクロバルブ動作用の形状記憶合金ワイヤ9e、9f、9g、9hの抵抗により分圧された直流電源2の電圧で、マイクロポンプ動作用の形状記憶合金ワイヤ5bを駆動させることになる。この結果、ポンプ容積の制御が容易になる。また、駆動させるマイクロバルブ45e、45f、45g、45hに対応した形状記憶合金ワイヤ9e、9f、9g、9hの抵抗で分圧を実現しているので、無駄な損失も生じないことになる。よって、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、流体搬送装置1bが得られるようになる。
液体搬送装置1bは、図7に示されるように、さらにバルブ駆動部10cを具備する。バルブ駆動部10cは、バルブ駆動部10bに直列に接続されている。バルブ駆動部10bと同様、バルブ駆動部10cもまた、複数の形状記憶合金ワイヤ9g、9hと、形状記憶合金ワイヤ9g、9hのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブ51cと、形状記憶合金ワイヤ9g、9hのいずれか一つを通電可能な状態にする切替回路8cと、を有する。
<構成>
図11は、本発明の第3実施形態におけるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置の一例として機能する流体搬送装置1cの概略を示す。
第3実施形態にかかる構成によれば、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤ9i若しくは9jのいずれかへの通電時にのみ、マイクロポンプ駆動用の形状記憶合金ワイヤ5c若しくは形状記憶合金ワイヤ5dに通電することになる。このため、オン及びオフ動作のマイクロバルブ45i、45jに対して、容積制御が必要なマイクロポンプ43c若しくはマイクロポンプ43dの駆動時には、マイクロバルブ動作用の形状記憶合金ワイヤ9i、9jの抵抗により分圧された直流電源2の電圧で、マイクロポンプ動作用の形状記憶合金ワイヤ5c若しくは形状記憶合金ワイヤ5dを駆動させることになる。この結果、ポンプ容積の制御が容易になる。また、駆動させるマイクロバルブ45i、45jに対応した形状記憶合金ワイヤ9i、9jの抵抗で分圧を実現しているので、無駄な損失も生じないことになる。よって、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、流体搬送装置1cが得られるようになる。
ポンプ駆動部7cが、図11に示されるように、複数のマイクロポンプ50cを有している。言いかえれば、1つのマイクロポンプ50cは、形状記憶合金ワイヤ5cを具備し、その伸縮に伴ってポンプ動作を行う。他の1つのマイクロポンプ50cは、形状記憶合金ワイヤ5dを具備し、その伸縮に伴ってポンプ動作を行う。
<構成>
図15は、本発明の第4実施形態におけるマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置の一例として機能する流体搬送装置1dの概略を示す。
第4実施形態にかかる構成によれば、マイクロバルブ駆動用の形状記憶合金ワイヤ9k若しくは9lのいずれかへの通電時にのみ、マイクロポンプ駆動用の形状記憶合金ワイヤ5e若しくは形状記憶合金ワイヤ5fに通電することになる。このため、オン及びオフ動作のマイクロバルブ45k、45lに対して、容積制御が必要なマイクロポンプ43e若しくはマイクロポンプ43fの駆動時には、マイクロバルブ動作用の形状記憶合金ワイヤ9k、9lの抵抗により分圧された直流電源2の電圧で、マイクロポンプ動作用の形状記憶合金ワイヤ5e若しくは形状記憶合金ワイヤ5fを駆動させることになる。この結果、ポンプ容積の制御が容易になる。また、駆動させるマイクロバルブ45k、45lに対応した形状記憶合金ワイヤ9k、9lの抵抗で分圧を実現しているので、無駄な損失も一部しか生じないことになる。よって、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、流体搬送装置1dが得られるようになる。
液体搬送装置1dが、図15に示されるように、さらにポンプ駆動部7eを具備している。ポンプ駆動部7eは、ポンプ駆動部7dに直列に接続されている。ポンプ駆動部7dと同様、ポンプ駆動部7eは、形状記憶合金ワイヤ5fと、第3形状記憶合金ワイヤ5fの伸縮に伴ってポンプ動作を行うマイクロポンプ50eと、第3形状記憶合金ワイヤ5fと並列に配線された第2配線部6eと、形状記憶合金ワイヤ5fにのみ通電可能な状態と銅線6eに通電可能な状態とを切り替える第3切替回路4eとを有する。
このような構成によれば、複数のマイクロポンプ50d、50eが常に同時に駆動される状態において、ポンプ容積の制御を容易に実現かつ損失の少ない、マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置が得られるようになる。
2 直流電源
3 スイッチ回路
4a、4b、4c、4d 切替回路
5a、5b、5c、5d、5e、5f 形状記憶合金ワイヤ
6a、6b、6c、6d、6e 銅線
7a、7b、7c、7d、7e ポンプ駆動部
8a、8b、8c、8d、8e 切替回路
9a、9b、9c、9d、9e、9f、9g、9h、9i、9j、9k、9l 形状記憶合金ワイヤ
10a、10b、10c、10d、10e バルブ駆動部
11a、11b、11c、11d バルブ制御部
12a、12b、12c、12d ポンプ制御部
13a、13b 抵抗
21 形状記憶合金ワイヤ
22 保持部材
23 押圧部材
23a 端部
24 配線
25 配線
26 圧縮ばね
27 固定板
28 押さえ板
29 流路基板
29a 凹部
30 樹脂膜
31 穴
32 内部空間
33a、33b 流路
41a、41b、41c、41d マイクロ流体デバイス
42a、42b、42c、42d、42e 貯液部
43a、43b、43c、43d、43e、43f、50a、50b、50c、50d、50e マイクロポンプ
44a、44b、44c、44d、44e 反応部
45a、45b、45c、45d、45e、45f、45g、45h、45i、45j、45k、45l、51a、51b、51c、51d、51e マイクロバルブ
46a、46b、46c、46d、46e、46f 検出部
47a、47b、47c、47d 排出部
48 混合部
52 逆止弁
Claims (14)
- 第1形状記憶合金ワイヤと、前記第1形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行うマイクロポンプと、前記第1形状記憶合金ワイヤと並列に配線された配線部と、前記第1形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と前記配線部に通電可能な状態とを切り替える第1の切り替えスイッチ部と、を有するポンプ駆動部と、
複数の第2形状記憶合金ワイヤと、前記複数の第2形状記憶合金ワイヤのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブと、前記複数の第2形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電可能な状態にする第2の切り替えスイッチ部と、を有するバルブ駆動部と、
電源部と、
前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とに直列に接続され、前記電源部から前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とに流れる電流をオン及びオフするスイッチ部と、
前記第2の切り替えスイッチ部の状態と前記スイッチ部のオン及びオフの頻度とを制御するバルブ制御部と、
前記スイッチ部がオンの状態において、前記第1の切り替えスイッチ部が前記第1形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態になる期間を制御するポンプ制御部と、
を備えるとともに、
前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とは直列に接続されている、
マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置。 - 前記バルブ駆動部を複数備え、
前記複数のバルブ駆動部が直列に接続される請求項1に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置。 - 前記ポンプ駆動部が、前記第1形状記憶合金ワイヤと前記マイクロポンプとをそれぞれ複数有するとともに、
前記第1の切り替えスイッチ部が、前記複数の第1形状記憶合金ワイヤのいずれか一つ若しくは前記配線部に通電可能な状態を切り替える請求項1〜2のいずれか1つに記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置。 - 前記ポンプ駆動部を複数備え、
前記複数のポンプ駆動部が直列に接続される請求項1〜3のいずれか1つに記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置。 - 前記ポンプ駆動部は、前記第1形状記憶合金ワイヤと並列な抵抗をさらに有し、
前記第1の切り替えスイッチ部が、前記抵抗にのみ通電可能な状態への切り替えも可能とする請求項4に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置。 - 前記ポンプ制御部が、前記第1形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態にする期間に応じて、前記バルブ制御部が、前記スイッチ部のオン及びオフの頻度を調節する請求項1〜3のいずれか1つに記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置。
- 請求項1〜6のいずれか1つに記載の前記マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置と、
貯液部と、
前記貯液部に接続された前記マイクロポンプと、
前記マイクロポンプに接続された前記複数のマイクロバルブと、
前記複数のマイクロバルブのうちの少なくとも1つと接続された排出部と、
を備えるマイクロ流体デバイス。 - マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置に含まれるマイクロポンプおよびマイクロバルブを開く方法であって、以下の工程を具備する:
以下のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置を用意する工程(a)、
前記マイクロポンプと前記マイクロバルブとの駆動装置は、
第1形状記憶合金ワイヤと、前記第1形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行う第1マイクロポンプと、前記第1形状記憶合金ワイヤと並列に配線された第1配線部と、前記第1形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と前記第1配線部に通電可能な状態とを切り替える第1の切り替えスイッチ部と、を有する第1ポンプ駆動部、
複数の第2形状記憶合金ワイヤと、前記複数の第2形状記憶合金ワイヤのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブと、前記複数の第2形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電可能な状態にする第2の切り替えスイッチ部と、を有する第1バルブ駆動部、
電源部、
前記第1ポンプ駆動部と前記第1バルブ駆動部とに直列に接続され、前記電源部から前記第1ポンプ駆動部と前記第1バルブ駆動部とに流れる電流をオン及びオフするスイッチ部、
前記第2の切り替えスイッチ部の状態と前記スイッチ部のオン及びオフの頻度とを制御するバルブ制御部、および
前記スイッチ部がオンの状態において、前記第1の切り替えスイッチ部が前記第1形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態になる期間を制御するポンプ制御部
を備えるとともに、
前記ポンプ駆動部と前記バルブ駆動部とは直列に接続されており、
以下の工程(b1)および工程(b2)を繰り返すことによって、前記第1形状記憶合金ワイヤおよび1つの前記第2形状記憶合金ワイヤを加熱して、前記第1形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロポンプおよび前記1つの第2形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロバルブを開く工程(b)、ここで
前記第1の切り替えスイッチおよび前記第2の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記第1形状記憶合金ワイヤおよび1つの前記第2形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加することによって、前記第1形状記憶合金ワイヤおよび前記1つの第2形状記憶合金ワイヤを加熱する工程(b1)、および
前記第1の切り替えスイッチおよび前記第2の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記第1配線部および前記1つの第2形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を印加して、前記1つの第2形状記憶合金ワイヤを加熱する工程(b2)。 - 請求項8に記載の方法であって、
前記工程(b)は、さらに以下の工程(b3)および工程(b4)を含み、
前記工程(b2)の後に、前記スイッチ部をオフすることによって、前記電源部から前記第1ポンプ駆動部と前記第1バルブ駆動部とに流れる電流をオフする工程(b3)、および
前記工程(b3)の後に、前記スイッチ部をオンすることによって、前記電源部から前記第1ポンプ駆動部と前記第1バルブ駆動部とに流れる電流をオンする工程(b4)、かつ
前記工程(b)では、前記工程(b1)、前記工程(b2)、前記工程(b3)、および前記工程(b4)が繰り返される。 - 請求項8に記載の方法であって、
前記マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置は、さらに
複数の第3形状記憶合金ワイヤと、前記複数の第3形状記憶合金ワイヤのそれぞれの伸縮に伴ってそれぞれバルブ動作する複数のマイクロバルブと、前記複数の第3形状記憶合金ワイヤのいずれか一つを通電可能な状態にする第3の切り替えスイッチ部と、を有する第2バルブ駆動部
を具備し、
前記第2バルブ駆動部は、前記第1バルブ駆動部に直列に接続され、
前記工程(b1)では、前記第3の切り替えスイッチを介して前記複数のマイクロバルブの中から選択された1つの第3形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記1つの第3形状記憶合金ワイヤを加熱し、
前記工程(b2)でも、前記第3の切り替えスイッチを介して前記1つの第3形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を印加して、前記1つの第3形状記憶合金ワイヤを加熱する。 - 請求項8に記載の方法であって、
第1ポンプ駆動部は、さらに、
前記第1形状記憶合金ワイヤと並列に配線された第3形状記憶合金ワイヤと、前記第3形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行う第3マイクロポンプとを具備し、
前記第1の切り替えスイッチ部は、前記第1形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と、前記第3形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と、前記第1配線部に通電可能な状態とを切り替え、
前記工程(b1)では、前記第1の切り替えスイッチを介して前記第1形状記憶合金ワイヤまたは前記第3形状記憶合金ワイヤの一方を選択し、かつ前記第2の切り替えスイッチを介して前記1つの第2形状記憶合金ワイヤを選択することによって、選択された形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された形状記憶合金ワイヤを加熱する。 - 請求項8に記載の方法であって、
前記マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置は、さらに
第3形状記憶合金ワイヤと、前記第3形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴ってポンプ動作を行う第3マイクロポンプと、前記第3形状記憶合金ワイヤと並列に配線された第2配線部と、前記第3形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と前記第2配線部に通電可能な状態とを切り替える第3の切り替えスイッチ部と、を有する第2ポンプ駆動部、
を具備し、
前記第2ポンプ駆動部は、第1ポンプ駆動部に直列に接続され、
前記工程(b1)では、さらに前記第3の切り替えスイッチを介して前記第3形状記憶合金ワイヤを選択することによって、前記第3形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記第3形状記憶合金ワイヤを加熱し、
前記工程(b2)では、さらに前記第3の切り替えスイッチを介して前記第2配線部を選択する。 - 請求項12に記載の方法であって、
第1ポンプ駆動部は、さらに、
前記第1形状記憶合金ワイヤと並列に配線された抵抗を具備し、
前記第1の切り替えスイッチ部は、前記第1形状記憶合金ワイヤにのみ通電可能な状態と、前記抵抗にのみ通電可能な状態と、前記第1配線部に通電可能な状態とを切り替え、
前記工程(b1)は、さらに以下の工程(b11)および工程(b12)を含み、
前記工程(b11)では、前記第1の切り替えスイッチ、前記第2の切り替えスイッチ、および前記第3の切り替えスイッチを介してそれぞれ前記第1形状記憶合金ワイヤ、前記1つの第2形状記憶合金ワイヤ、および前記第3形状記憶合金ワイヤを選択することによって、選択された第1〜第3形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された第1〜第3形状記憶合金ワイヤを加熱し、
前記工程(b12)では、前記第1の切り替えスイッチ、前記第2の切り替えスイッチ、および前記第3の切り替えスイッチを介してそれぞれ前記抵抗、前記1つの第2形状記憶合金ワイヤ、および前記第3形状記憶合金ワイヤを選択することによって、選択された第2〜第3形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された第2〜第3形状記憶合金ワイヤを加熱し、かつ
前記工程(b2)では、前記第1の切り替えスイッチ、前記第2の切り替えスイッチ、および前記第3の切り替えスイッチを介してそれぞれ前記第1配線部、前記1つの第2形状記憶合金ワイヤ、および前記第2配線部を選択することによって、選択された第2形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧を一定時間の間印加して、前記選択された第2形状記憶合金ワイヤを加熱する。 - 請求項1に記載のマイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置であって、
前記第1形状記憶合金ワイヤおよび1つの前記第2形状記憶合金ワイヤが加熱されて、前記第1形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロポンプおよび前記1つの第2形状記憶合金ワイヤを具備するマイクロバルブが開かれ、ここで
前記第1の切り替えスイッチおよび前記第2の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記第1形状記憶合金ワイヤおよび1つの前記第2形状記憶合金ワイヤに、前記電源部から供給される電圧が一定時間の間印加されることによって、前記第1形状記憶合金ワイヤおよび前記1つの第2形状記憶合金ワイヤが加熱され、かつ
前記第1の切り替えスイッチおよび前記第2の切り替えスイッチを介してそれぞれ選択された前記配線部および前記1つの第2形状記憶合金ワイヤに前記電源部から供給される電圧が印加されて、前記1つの第2形状記憶合金ワイヤが加熱される、マイクロポンプとマイクロバルブとの駆動装置。
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