JP3071524B2 - マイクロポンプ - Google Patents
マイクロポンプInfo
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- JP3071524B2 JP3071524B2 JP3290861A JP29086191A JP3071524B2 JP 3071524 B2 JP3071524 B2 JP 3071524B2 JP 3290861 A JP3290861 A JP 3290861A JP 29086191 A JP29086191 A JP 29086191A JP 3071524 B2 JP3071524 B2 JP 3071524B2
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- pump
- solvent
- liquid
- polymer gel
- polymer
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本マイクロポンプは、バイオテク
ノロジー等の微量な液体の操作が必要な分野に関する。
ノロジー等の微量な液体の操作が必要な分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロマシンの開発において、
その駆動アクチュエータとして例えば、静電力を利用す
る静電アクチュエータ、圧電素子を用いる圧電アクチュ
エータ、形状記憶合金による形状記憶合金アクチュエー
タ、高分子の弾性変形を利用した高分子アクチュエータ
等をはじめ、多くの種類のマイクロアクチュエータが研
究開発されている。
その駆動アクチュエータとして例えば、静電力を利用す
る静電アクチュエータ、圧電素子を用いる圧電アクチュ
エータ、形状記憶合金による形状記憶合金アクチュエー
タ、高分子の弾性変形を利用した高分子アクチュエータ
等をはじめ、多くの種類のマイクロアクチュエータが研
究開発されている。
【０００３】それらの中でも高分子アクチュエータは、
一般に（１）撓み性があり衝撃、屈曲等に強い、（２）
成形加工が可能で、薄膜化、大面積が容易、（３）軽量
である、等の他のアクチュエータに見られない特長を有
している。そして、この高分子アクチュエータを用いた
マイクロマシンとして例えば、圧電性高分子フィルムア
クチュエータを用いたマイクロ触刺子やＰＡＡ−ＰＶＡ
フィルムを用いたロボットハンド、電気収縮性高分子ゲ
ルを用いたケミカルバルブ等が開発されている。
一般に（１）撓み性があり衝撃、屈曲等に強い、（２）
成形加工が可能で、薄膜化、大面積が容易、（３）軽量
である、等の他のアクチュエータに見られない特長を有
している。そして、この高分子アクチュエータを用いた
マイクロマシンとして例えば、圧電性高分子フィルムア
クチュエータを用いたマイクロ触刺子やＰＡＡ−ＰＶＡ
フィルムを用いたロボットハンド、電気収縮性高分子ゲ
ルを用いたケミカルバルブ等が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の高分子
アクチュエータを用いたマイクロマシンの開発において
はマイクロポンプの開発が遅れており、しかも他のアク
チュエータを用いたポンプは、小型化が余り進んではい
なかった。そして、従来のすべてのマイクロポンプは、
何らかの動力を外部より供給することが必要で、その供
給手段等に課題が多かった。
アクチュエータを用いたマイクロマシンの開発において
はマイクロポンプの開発が遅れており、しかも他のアク
チュエータを用いたポンプは、小型化が余り進んではい
なかった。そして、従来のすべてのマイクロポンプは、
何らかの動力を外部より供給することが必要で、その供
給手段等に課題が多かった。
【０００５】そこで本発明では、小型化が容易で、しか
も外部よりの特別な動力の供給を必要としないマイクロ
ポンプを実現することを目的とする。
も外部よりの特別な動力の供給を必要としないマイクロ
ポンプを実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロポンプ
は、液体を保持しかつこれを放出するポンプ本体部と、
当該ポンプ外部の溶媒をポンプ内部に取り入れる当該ポ
ンプ本体部に取り付けられた溶媒吸入部と、前記ポンプ
本体部より液体をポンプ外部に放出する前記ポンプ本体
部に取りつけられた液体放出部と、を有し、前記ポンプ
本体部は、当該ポンプにより放出されるべき液体を内部
に保持する液体保持部と、前記液体保持部の内部体積を
減少させる作用を有するアクチュエータ部と、から成
り、前記溶媒吸入部には前記外部溶媒のみを選択的に透
過する半透膜が設けられており、前記アクチュエータ部
には前記溶媒を吸収してその体積を増大させる高分子ゲ
ルが封入されており、前記高分子ゲルは前記液体保持部
との間に非透過薄膜を有し、更に前記高分子ゲルは前記
溶媒を用いた高濃度溶液で浸されており、前記溶媒吸入
部から供給された溶媒が、前記高濃度溶液との間の浸透
圧により前記半透膜を介して前記高分子ゲルに供給さ
れ、これにより前記高分子ゲルが膨潤して前記非透過薄
膜を押し広げ、これによって前記溶液をポンプ外部に放
出することを特徴とする。
は、液体を保持しかつこれを放出するポンプ本体部と、
当該ポンプ外部の溶媒をポンプ内部に取り入れる当該ポ
ンプ本体部に取り付けられた溶媒吸入部と、前記ポンプ
本体部より液体をポンプ外部に放出する前記ポンプ本体
部に取りつけられた液体放出部と、を有し、前記ポンプ
本体部は、当該ポンプにより放出されるべき液体を内部
に保持する液体保持部と、前記液体保持部の内部体積を
減少させる作用を有するアクチュエータ部と、から成
り、前記溶媒吸入部には前記外部溶媒のみを選択的に透
過する半透膜が設けられており、前記アクチュエータ部
には前記溶媒を吸収してその体積を増大させる高分子ゲ
ルが封入されており、前記高分子ゲルは前記液体保持部
との間に非透過薄膜を有し、更に前記高分子ゲルは前記
溶媒を用いた高濃度溶液で浸されており、前記溶媒吸入
部から供給された溶媒が、前記高濃度溶液との間の浸透
圧により前記半透膜を介して前記高分子ゲルに供給さ
れ、これにより前記高分子ゲルが膨潤して前記非透過薄
膜を押し広げ、これによって前記溶液をポンプ外部に放
出することを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明のマイクロポンプは、当該ポンプ外部の
溶媒を選択的に透過する半透膜を溶媒吸入部に有してい
る。一方この半透膜の内側には、非常に柔らかくかつ殆
ど剛性のない非透過薄膜に包まれた高分子ゲルの粒が複
数存在し、この高分子ゲルを浸すように高濃度溶液が封
入されている。このポンプ内部の高濃度溶液とポンプ外
部の溶媒との間の濃度差によって浸透圧が生じる。この
浸透圧により、外部溶媒はポンプ内部に吸入される。こ
の吸入された溶媒は、浸透圧に対応した速度で高分子ゲ
ルに吸収され、高分子ゲルの体積を膨張させる。その結
果、この高分子ゲルを包む非透過性薄膜と共に高分子ゲ
ルがその体積を増し、隣接して設けられた液体保持部内
部に膨張して侵入する。これによりポンプ内部に予めセ
ットされていた液体が液体保持部よりポンプ外部に放出
される。
溶媒を選択的に透過する半透膜を溶媒吸入部に有してい
る。一方この半透膜の内側には、非常に柔らかくかつ殆
ど剛性のない非透過薄膜に包まれた高分子ゲルの粒が複
数存在し、この高分子ゲルを浸すように高濃度溶液が封
入されている。このポンプ内部の高濃度溶液とポンプ外
部の溶媒との間の濃度差によって浸透圧が生じる。この
浸透圧により、外部溶媒はポンプ内部に吸入される。こ
の吸入された溶媒は、浸透圧に対応した速度で高分子ゲ
ルに吸収され、高分子ゲルの体積を膨張させる。その結
果、この高分子ゲルを包む非透過性薄膜と共に高分子ゲ
ルがその体積を増し、隣接して設けられた液体保持部内
部に膨張して侵入する。これによりポンプ内部に予めセ
ットされていた液体が液体保持部よりポンプ外部に放出
される。
【０００８】
【実施例】本発明のマイクロポンプの実施例を図１に示
す。本実施例は、円筒状をしたポンプ本体部１と、ポン
プ本体部１の側面部に設けられた溶媒吸入部２と、他の
側面部に設けられた液体放出部３と、ポンプ本体部１内
部にセットされた液体保持部４と、溶媒吸入部２と液体
保持部４との間に配置された高分子アクチュエータ５
と、を有して構成されている。
す。本実施例は、円筒状をしたポンプ本体部１と、ポン
プ本体部１の側面部に設けられた溶媒吸入部２と、他の
側面部に設けられた液体放出部３と、ポンプ本体部１内
部にセットされた液体保持部４と、溶媒吸入部２と液体
保持部４との間に配置された高分子アクチュエータ５
と、を有して構成されている。
【０００９】溶媒吸入部２は、吸入口２１を有する吸入
ハウジング２５と、吸入孔２２を持つ吸入カバー２３
と、吸入口２１と吸入カバー２３との間に配設されてい
る半透膜２４とから成っている。半透膜２４（例えばセ
ルロース系のものでよい）は非常に小さい孔を数多く有
している。その孔の大きさが高濃度溶液の溶媒である水
の分子の大きさよりも大きく、溶質の分子よりも小さく
なっている。
ハウジング２５と、吸入孔２２を持つ吸入カバー２３
と、吸入口２１と吸入カバー２３との間に配設されてい
る半透膜２４とから成っている。半透膜２４（例えばセ
ルロース系のものでよい）は非常に小さい孔を数多く有
している。その孔の大きさが高濃度溶液の溶媒である水
の分子の大きさよりも大きく、溶質の分子よりも小さく
なっている。
【００１０】液体放出部３は、ポンプ外部に開いたパイ
プ状の放出口３１を持つ一方向弁３２で構成されてい
る。一方向弁３２は、テーパー状に形成された弁座３３
内に封止ボール３４があり、弾性シート３５によって封
止ボール３４が弁座３３に着座する。かかる弾性シート
３５は透過性を有し、後述する如くホルモン液を通す。
順方向においては流出圧力で弾性シート３５の弾性力に
抗して封止ボール３４は外側に押され弁３２は開放とな
る。液体が逆流した場合には、封止ボール３４は弁座３
３に密着し、流路を閉じる。このようにしてポンプ外部
への一方向のみの流れとしている。尚、封止ボール３４
として吸水性高分子ゲルを用いている。例えばポリアク
リル酸塩素ゲルでよい吸水性高分子ゲルは、ちょうど良
い弾性を有しており好都合である。
プ状の放出口３１を持つ一方向弁３２で構成されてい
る。一方向弁３２は、テーパー状に形成された弁座３３
内に封止ボール３４があり、弾性シート３５によって封
止ボール３４が弁座３３に着座する。かかる弾性シート
３５は透過性を有し、後述する如くホルモン液を通す。
順方向においては流出圧力で弾性シート３５の弾性力に
抗して封止ボール３４は外側に押され弁３２は開放とな
る。液体が逆流した場合には、封止ボール３４は弁座３
３に密着し、流路を閉じる。このようにしてポンプ外部
への一方向のみの流れとしている。尚、封止ボール３４
として吸水性高分子ゲルを用いている。例えばポリアク
リル酸塩素ゲルでよい吸水性高分子ゲルは、ちょうど良
い弾性を有しており好都合である。
【００１１】液体保持部４には、例えばインスリン等の
ホルモン液を満たす。
ホルモン液を満たす。
【００１２】高分子アクチュエータ５には、吸水性高分
子ゲルを用いており、ほとんど水を吸収していない状態
でセットされている。そして、液体保持部４との間には
非常に柔らかいほとんど剛性のない薄膜４２（ゴム製の
ものを好都合に用いることができる）で隔離されてお
り、液体保持部４のホルモン液と吸水性高分子ゲルとは
実質上混合しない。
子ゲルを用いており、ほとんど水を吸収していない状態
でセットされている。そして、液体保持部４との間には
非常に柔らかいほとんど剛性のない薄膜４２（ゴム製の
ものを好都合に用いることができる）で隔離されてお
り、液体保持部４のホルモン液と吸水性高分子ゲルとは
実質上混合しない。
【００１３】このマイクロポンプは次のように作用す
る。
る。
【００１４】マイクロポンプの使用環境である溶液の濃
度とポンプ内の高分子アクチュエータである吸水性高分
子ゲルに含まれている溶液の濃度とは、その濃度の大き
さに大きな違いがあるように濃度が調節されている。外
部溶液の濃度に比べ内部溶液の濃度は著しく高くしてあ
るため、半透膜２４を介してこれらの外部および内部溶
液との間には、浸透圧が生ずる。そのため、外部溶液の
中の溶媒（水）が半透膜２４を浸透してポンプ内部に流
入してくる。この流入してきた水によって吸水性高分子
ゲルが膨潤して数十倍から数百倍程度にその体積が増大
する。この増大した吸水性高分子ゲルは、ポンプ内部の
液体保持部４に満たされていたホルモン液は、液体放出
部３の一方向弁３２を通り、放出口３１よりポンプ外部
に放出される（図２参照）。
度とポンプ内の高分子アクチュエータである吸水性高分
子ゲルに含まれている溶液の濃度とは、その濃度の大き
さに大きな違いがあるように濃度が調節されている。外
部溶液の濃度に比べ内部溶液の濃度は著しく高くしてあ
るため、半透膜２４を介してこれらの外部および内部溶
液との間には、浸透圧が生ずる。そのため、外部溶液の
中の溶媒（水）が半透膜２４を浸透してポンプ内部に流
入してくる。この流入してきた水によって吸水性高分子
ゲルが膨潤して数十倍から数百倍程度にその体積が増大
する。この増大した吸水性高分子ゲルは、ポンプ内部の
液体保持部４に満たされていたホルモン液は、液体放出
部３の一方向弁３２を通り、放出口３１よりポンプ外部
に放出される（図２参照）。
【００１５】本マイクロポンプは、内部のホルモン液等
の液体を徐々に外部に放出するものであり、液体を放出
し終わったらその役目を終了する。
の液体を徐々に外部に放出するものであり、液体を放出
し終わったらその役目を終了する。
【００１６】本実施例は、本発明のマイクロポンプの一
例を示したもので、当然、本発明はこの実施例に限られ
るものではなく、本発明の趣旨に沿うものは含まれる。
例を示したもので、当然、本発明はこの実施例に限られ
るものではなく、本発明の趣旨に沿うものは含まれる。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように本発明のマイクロポン
プは、高分子半透膜、吸水性高分子ゲルを用いたもので
ある。その駆動源としてポンプが使用される環境の外部
溶液の濃度と、ポンプ内部の吸水性高分子ゲルに含まれ
る内部溶液の濃度との濃度差による浸透圧を用いてい
る。そのため、他のマイクロポンプとは異なり、特別な
外部動力を必要とせず、且つ浸透圧および高分子ゲルの
膨潤に対応した速度で液体を放出するという顕著な効果
を有している。また、非常に小型化することが可能であ
り、バイオ、医療等に広く使用できる。更に高分子ゲル
を非透過薄膜で包むことにより、液体の品質を維持した
まま放出することができる。
プは、高分子半透膜、吸水性高分子ゲルを用いたもので
ある。その駆動源としてポンプが使用される環境の外部
溶液の濃度と、ポンプ内部の吸水性高分子ゲルに含まれ
る内部溶液の濃度との濃度差による浸透圧を用いてい
る。そのため、他のマイクロポンプとは異なり、特別な
外部動力を必要とせず、且つ浸透圧および高分子ゲルの
膨潤に対応した速度で液体を放出するという顕著な効果
を有している。また、非常に小型化することが可能であ
り、バイオ、医療等に広く使用できる。更に高分子ゲル
を非透過薄膜で包むことにより、液体の品質を維持した
まま放出することができる。
【図１】本発明にかかるマイクロポンプの実施例の概略
構成図である。
構成図である。
【図２】マイクロポンプの動作を説明するための簡略説
明図である。
明図である。
１ ポンプ本体部 ２ 溶媒吸収部 ３ 液体放出部 ４ 液体保持部 ５ 高分子アクチュエータ ２４ 半透膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−32082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−8018（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−123837（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−82787（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 1/14 F04B 9/00
Claims (1)
- 【請求項１】 液体を保持しかつこれを放出するポンプ
本体部と、当該ポンプ外部の溶媒をポンプ内部に取り入
れる当該ポンプ本体部に取り付けられた溶媒吸入部と、
前記ポンプ本体部より液体をポンプ外部に放出する前記
ポンプ本体部に取りつけられた液体放出部と、を有する
マイクロポンプであって、前記ポンプ本体部は、当該ポンプにより放出されるべき
液体を内部に保持する液体保持部と、前記液体保持部の
内部体積を減少させる作用を有するアクチュエータ部
と、 から成り、 前記溶媒吸入部には前記外部溶媒のみを選択的に透過す
る半透膜が設けられており、 前記アクチュエータ部には前記溶媒を吸収してその体積
を増大させる高分子ゲルが封入されており、 前記高分子ゲルは前記液体保持部との間に非透過薄膜を
有し、 更に前記高分子ゲルは前記溶媒を用いた高濃度溶液で浸
されており、 前記溶媒吸入部から供給された溶媒が、前記高濃度溶液
との間の浸透圧により前記半透膜を介して前記高分子ゲ
ルに供給され、これにより前記高分子ゲルが膨潤して前
記非透過薄膜を押し広げ、これによって前記溶液をポン
プ外部に放出する ことを特徴とするマイクロポンプ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3290861A JP3071524B2 (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP3290861A JP3071524B2 (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | マイクロポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0599808A JPH0599808A (ja) | 1993-04-23 |
| JP3071524B2 true JP3071524B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=17761447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3290861A Expired - Fee Related JP3071524B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-10-08 | マイクロポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3071524B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005155568A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-16 | Daikin Ind Ltd | スクロール流体機械 |
| JP4622242B2 (ja) * | 2003-12-19 | 2011-02-02 | ダイキン工業株式会社 | スクロール圧縮機 |
-
1991
- 1991-10-08 JP JP3290861A patent/JP3071524B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0599808A (ja) | 1993-04-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000516 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
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