JP5229988B2 - 流体アクチュエータ並びにこれを用いた発熱装置及び分析装置 - Google Patents
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Description
そのため、MPUのシリコン基板に流体通路を形成し、流体通路に流体を循環させる構造が提案されている。発熱部である半導体基板の極近傍で冷却が可能となり、MPUの高速化に伴う発熱増大に対応できる。しかしながら、このMPU水冷システムは、ポンプとして電気浸透流ポンプを用いる。このため、MPUのシリコン基板に形成される細い流体通路においては流体通路抵抗が大きくなるため、400V程度と高い駆動電圧が必要であるという問題がある。
以上の条件を鑑みると、弾性表面波振動を用いて流体を駆動する流体アクチュエータが好適であることが分かる。特許文献1、非特許文献2、特許文献2に弾性表面波を用いた流体アクチュエータが開示されている。
非特許文献1に開示されているのは、圧電薄膜上にくし型電極を設け、くし型電極に交流電圧を印加することでラム波を励起し、基板上の流体を駆動するものである。
特許文献2に開示されているのは、弾性表面波の波長程度の厚さとする圧電体基板2枚を、リブを挟んで重ね合わせて、ノズルを形成するとともに、圧電体基板のノズルと反対側の面にそれぞれUDT(一方向性櫛型交差指状電極)を配置し、UDTに1つのパルス波形を、位相をずらして順次入力することで駆動することにより、圧電体のノズルを形成する壁面上に弾性表面波の裏面波を発生させ、この裏面波によってノズル壁面の凸状の歪変形はノズルの先端方向へ移動し、ノズル内の流体は、この凸状の歪変形に引きずられて運動し先端部方向に移動してノズル先端から液滴として吐出される、インクジェットヘッドである。
特許文献1の弾性表面波を用いたマイクロポンプは、そこに用いられる電極が、一対の櫛型電極を噛み合わせて構成した、ピッチが一定の電極であるため、この電極から弾性表面波を発生させても、流体の流れる向きを一方向にするのは難しい。
非特許文献1のラム波を用いた流体アクチュエータは厚さ数μmの薄膜上にアクチュエータが形成されているため、強度が低く、高い圧力が発生できない。
また、本発明の目的は、流体アクチュエータと一緒に集積化することで外部のポンプが不要で、さらにはバッチプロセスで同時に作製が可能な発熱装置及び分析装置を提供することである。
なお、「前記弾性表面波発生部は、前記C,Dの中心位置から、弾性表面波のいずれかの伝搬方向に沿ってずれた位置に配置されている」とは、図1に示すように、前記弾性表面波発生部101の一端Aから前記流体通路の壁面Cまでの距離d1と、前記弾性表面波発生部の他端Bから前記流体通路の壁面Dまでの距離d2とが、一方(例えば距離d2)が大きく、他方(距離d1)が小さい関係になっていることと同じである。
前記弾性表面波発生部に近い方の前記流体通路の壁面は、前記弾性表面波の伝搬方向に対して略直交する平面であるならば、A点からC点に向かってきた弾性表面波は、C点において一部が反射し、B点からD点へ向かう弾性表面波と同じ向きに重畳して進行することとなり、流体の流れもB点からD点へ向かう向きに強く流れることになる。
前記流体通路の内壁の他の一部を構成する基体をさらに備え、前記圧電体は、前記基体の一部にはめ込まれている構造であれば、弾性表面波を発生する部分に圧電体を設置し、弾性表面波が伝搬する媒質は前記基体とすることができる。よって、圧電体を小さくすることができるので、流体アクチュエータ全体のコストを下げることができる。
特に前記弾性表面波発生部が2つ設けられ、それぞれが、前記C,Dで挟まれる流体通路の中心位置から、前記弾性表面波の両伝搬方向にずれた位置に配置され、いずれかの弾性表面波発生部が選択的に駆動される構成を採用すれば、2つの弾性表面波発生部のどちらかを駆動することにより、流体の流れをいずれか方向にでも制御することができる。
前記流体通路は、流体が循環可能である場合には、この流体通路に熱交換器又は放熱器を設けることにより、装置の冷却又は加熱が可能となる。
2 流体通路
3 基体
4 蓋体
5 電源
6 容器
8 絶縁膜
13 接地電極
14a,14b,14c バスバー電極
15a,15b,15c 櫛歯状電極
15d,15e 浮き電極
16a,16b,16c ビア電極接続部
17a,17b,17c ビア電極
18a,18b,18c 外部電極
20a,20b,20c 引き出し電極
21 反射器電極
32 発熱部
40 分析装置
43 分析部
51 保護構造
52 空洞部
61 圧電振動体
図2(a)、図2(b)は、本発明の流体アクチュエータの実施形態の一例を示す断面図及び透視平面図を示す。図2(a)は、図2(b)のE−E線断面図となる。
この流体アクチュエータにおいて、上下二枚の平板4,3が接合されている。平板4,3の接合されている面を「接合面」という。上側の平板4(以下「蓋体4」という)の接合面に、平面視したときにU字型となる断面矩形状の溝を作っている。このU字状の溝は、上下二枚の平板4,3を張り合わせたときに、内部を流体が移動可能な流体通路2となる空洞部を形成する。
さらに、下側の平板3(以下「基体3」という)の接合面の一部に、前記流体通路2を臨むような態勢で圧電体31をはめ込んでいる。この圧電体31は、流体通路2の内壁面の一部となる。
なお、圧電体31を基体3の一部にはめ込むのではなく、図3(a)に示すように、圧電体31を基体3の接合面全面に貼り付けても良い。また、図3(b)に示すように、基体3そのものを圧電体31で形成してもよい。
そして、後述する図4(b)に示すように、圧電基板31上の櫛歯状電極15a、15bを絶縁膜8で覆っている。絶縁膜8で覆うことにより、電極のマイグレーション等による劣化や、流体の電界による変質を防止することができるため望ましい。
図4(a)〜(c)は、弾性表面波発生部101付近を示す拡大模式図であり、図4(a)は圧電基板の平面図、図4(b),(c)は断面図を示す。
外部電極18a、18bには、交流電源5から交流電圧が供給される。交流電圧は、櫛歯状電極15a、15bのそれぞれに印加される。その結果、弾性表面波発生部101から、流体通路2の壁面(基体3の接合面)に沿って、x方向及び−x方向に、図4(c)に示したようなx方向とz方向の変位成分を持つ弾性表面波の進行波が伝搬する。
このとき、弾性表面波の伝搬速度をv、櫛歯状電極15a、15bの構造周期をpとすると、次式
v=f・p
を満たす周波数fの交流電圧を櫛歯状電極15a、15bに印加すれば、櫛歯状電極15a、15bの構造周期pと発生する弾性表面波の波長λが一致することになり、大きな振幅の弾性表面波振動が得られ、流体の駆動効率が高まるため望ましい。
図2(b)では、弾性表面波発生部101より右側の流体通路2に存在する流体が、流体通路壁面の右向きの弾性表面波により駆動されるが、弾性表面波発生部101より左側の部分は流体通路2が屈曲しており、左向きの弾性表面波は流体通路2外に漏れて行き、左向きの流体駆動効率は低下する。従って右向きの流量の方が左向きの流量より優勢となり、全体として右向きに流体が駆動される。
このようにして櫛歯状電極15a,15bから、右向き、左向きにアンバランスとなった弾性表面波を発生させ、全体として、流体通路2内の流体を一方向に流すことができる。
以上のように、この流体アクチュエータは、所望の向きに流体を流すことが可能であるが、分析装置などにおいては、流体の流れをスイッチングできることが求められる。
図9(a)、図9(b)に示す流体アクチュエータでは、基体3の上に、櫛歯状電極15a,15bから基体3の側端面にまで延びる引き出し電極20a,20bが形成されている。
図10(a)、図10(b)は、本発明の流体アクチュエータの他の実施形態を表す図である。弾性表面波発生部101において、一組の櫛歯状電極15a,15bが流体通路2内の流体に直接触れないよう、保護構造51が設けられている。この保護構造51と櫛歯状電極15a,15bとの間に空隙52が形成されている。このため、弾性表面波発生部101に流体が触れることがなくなり、弾性表面波発生部101から発生する振動が流体によって妨げられることがなく、より大きな駆動力が得られる。
図11(a)〜(c)は、本発明の流体アクチュエータのさらに他の実施形態を表す図である。
これにより、流体通路2壁面の内壁が超音波振動する。このことで、流体通路2内の流体が流体通路2の壁面に付着しにくくなり、流体通路2の通過抵抗を減少させることができる。
蓋体4,基体3の接合により、U字状の流体通路2が形成されること、基体3の接合面の一部に、流体通路2を臨むような態勢で圧電体31をはめ込んでいることは、図2(a)、図2(b)を用いて説明したのと同様である。なお、本実施形態の場合、流体通路2の平面形状は、U字状、円弧状でも良く、直角に曲がった形状のものでもよいが、これに加えて直線状でもよい。直線状でも良い理由は、後に述べるように、弾性表面波発生部102自体が、一方向に流体を駆動する能力を持っているからである。
図13(a)〜図13(c)は、本実施形態の流体アクチュエータに係る弾性表面波発生部102の一例について、その構造を模式的に示す拡大図である。図13(a)は圧電基板の平面図、図13(b),(c)は断面図を示す。
そして、図13(b)に示すように、圧電基板31上の櫛歯状電極15a,15b、浮き電極15dを絶縁膜8で覆っている。絶縁膜8で覆う利点は図4(b)を用いて前述したとおりである。
ビア電極接続部16aは、圧電体31及び基体3を貫通するビア電極17aを介して、基体3の裏面に形成された外部電極18aに接続され、ビア電極接続部16bは、圧電体31及び基体3を貫通するビア電極17bを介して、基体3の裏面に形成された外部電極18bに接続されている。
この弾性表面波進行波により、流体通路2の壁面に接する流体が弾性表面波の進行方向に駆動される。
なお、図13には浮き電極として、どこにも電気的に接続されていない開放型浮き電極を示したが、開放型浮き電極に代えて、隣り合った浮き電極を接続した短絡型浮き電極を用いてもよい。あるいは、開放型浮き電極と短絡型浮き電極の両方を有するような構造としてもよい。
開放型浮き電極15dは、前述したのと同様、隣接する櫛歯状電極15a,15bの中心線x1,x2の中心線(x1+x2)/2からいずれか所定の方向(この場合は+x方向)にずれた位置に配置されている。つまり正のオフセットを有する。
したがって、櫛歯状電極15a,15bの間に、短絡型浮き電極15e、開放型浮き電極15dが割り込む形となる。そして、短絡型浮き電極15e同士は、櫛歯状電極15bをまたがって補助電極15fにより接続されている。このように、櫛歯状電極15a,短絡型浮き電極15e,開放型浮き電極15d,櫛歯状電極15b,短絡型浮き電極15e,開放型浮き電極15dの順にほぼ等間隔となるような間隔で各電極が配置されている。すなわち櫛歯状電極15a,15bの構造周期pに対して、p/6となるような間隔で各電極が配置されている。
例えば、短絡型浮き電極15eと開放型浮き電極15dを同じ位置にそれぞれ単独で形成した場合、それぞれの浮き電極の反射挙動の違いから、弾性表面波の流れる方向はちょうど逆になる。弾性表面波の流れる方向を一致させるには、図14に示すように櫛歯状電極15aに近い位置に短絡型浮き電極15eを形成し、開放型浮き電極15dは櫛歯状電極15bに近づけて配置することが望ましい。つまり、オフセットの符号を、一方を正に、他方を負にする。これにより、開放型浮き電極15dによる弾性表面波の反射と、短絡型浮き電極15eによる弾性表面波の反射を同期させて、つよい流体駆動力を得ることができる。
すなわち、図15に示すように、流体通路2に沿って、櫛歯状電極15a,15b(総称して櫛歯状電極15という)に隣接して、前記櫛歯状電極15で発生して伝搬してきた弾性表面波を反対方向に反射させる反射器電極21を配置している。
しかし、反射器電極21が設けられているので、櫛歯状電極に交流電圧を印加して弾性表面波を発生させると、この反射器電極21が、前記櫛歯状電極15で発生し反射器電極21に向かう方向(図15の左側方向)に伝搬してきた弾性表面波を反対方向(図15の右側方向)に反射させる。これにより、弾性表面波の伝搬方向を一方向にそろえることができ、全体として、流体通路2内の流体を一方向に流すことができる。なお、反射器電極21として、グレーティング型のものを用いて説明したが、これに限るものではなく、櫛歯型のものを用いてもかまわない。
また、圧電基板の弾性表面波の伝播方向と、弾性表面波発生部102が配置されている流体通路2の方向とを一致させるように構成すると良いことも前述したとおりである。
以上のように、この流体アクチュエータは、所望の向きに流体を流すことが可能であるが、分析装置などにおいては、流体の流れをスイッチングできることが求められる。
図18(a),(b)は、本発明の流体アクチュエータの他の実施形態を表す図である。弾性表面波発生部102において、一組の櫛歯状電極15a,15bが流体通路2内の流体に直接触れないよう、保護構造51が設けられており、保護構造と櫛歯状電極15a,15bとの間に空隙52が形成されている。このため、弾性表面波発生部の振動が流体によって妨げられることがなく、より大きな駆動力が得られる。
この図19(a),(b)では、保護構造51の側壁部は、弾性表面波伝搬方向側の厚みS1が、この方向と反対側の厚みS2と比べて薄くなるようになっている。この構造を採用することにより、保護構造51が矢印Uで示す弾性表面波の伝播に対して与える影響を小さくすることができる。
なお、本実施形態の流体アクチュエータの流体通路2の内壁を超音波によって振動させることとすれば、流体通路2内の流体が流体通路2の壁面に付着しにくくなり、流体通路2の通過抵抗を減少させることができる。このことは、前に図11(a)〜(c)を用いて説明したとおりである。
蓋体4,基体3の接合により、U字状の流体通路2が形成されること、基体3の接合面の一部に、流体通路2を臨むような態勢で圧電体31をはめ込んでいることは、図2(a)、図2(b)を用いて説明したのと同様である。
図21(a)〜(d)は、本実施形態の流体アクチュエータに係る弾性表面波発生部103の一例について、その構造を模式的に示す拡大図であり、図21(a)は圧電基板の平面図、図21(b)はI−I断面図、図21(c)はJ−J断面図、図21(d)はH−H断面図を示す。
櫛歯状電極15aは、ピッチpで配置されている。櫛歯状電極15bも同一ピッチpで配置されている。櫛歯状電極15cも同一ピッチpで配置されている。櫛歯状電極15aと15bとの間隔、櫛歯状電極15bと15cとの間隔、櫛歯状電極15cと15aとの間隔は、それぞれ同じである。これらの間隔をxで表すようにすれば、x=p/3の関係がある。したがって、1ピッチpの位相を360°で表すことにすると、櫛歯状電極15a,15b,15cは、それぞれ位相が120°ずれて配置されていることになる。
8は、圧電基板31上の櫛歯状電極15a,15b,15cを覆う絶縁膜を示す。
ビア電極接続部16aは、図21(b)に示すように、圧電体31及び基体3を貫通するビア電極17aを介して、基体3の裏面に形成された外部電極18aに接続されている。ビア電極接続部16bは、圧電体31及び基体3を貫通するビア電極17bを介して、基体3の裏面に形成された外部電極18bに接続されている。ビア電極接続部16cは、圧電体31及び基体3を貫通するビア電極17cを介して、基体3の裏面に形成された外部電極18cに接続されている。
数式で表現すると、交流電圧の電圧振幅をV(ボルト)、周波数をf(1/秒)、時間をt(秒)として、櫛歯状電極15aにVsin(2πft)、櫛歯状電極15bにVsin(2πft―2π/3)、櫛歯状電極15cにVsin(2πft―4π/3)の交流電圧を印加する。これにより、弾性表面波発生部103から流体通路2の壁面(基体3の接合面)に沿って、x方向とz方向の変位成分を持つ弾性表面波の進行波がx方向に伝搬する。
このとき、弾性表面波の伝搬速度をvとすると、櫛歯状電極15a,15b,15cの構造周期pと発生する弾性表面波の波長λとが一致するように、次式
v=f・p
を満たす周波数fの交流電圧を櫛歯状電極15a,15b,15cに印加すれば、大きな振幅の弾性表面波振動が得られ、流体の駆動効率が高まるため望ましい。
次に、本発明の他の実施形態を説明する。前記図21では弾性表面波発生部103に三種類の櫛歯状電極15a,15b,15cを設置して、三相の交流電圧を印加していたが、二種類の櫛歯状電極15a,15bと接地電極を用い、それぞれ位相のずれた単相交流電圧を印加すれば、所定方向に伝搬する弾性表面波を発生させることができる。
圧電体31上には、一組の櫛歯状電極15a,15bが形成され、さらに櫛歯状電極15a,15bの間に、櫛歯状電極15a,15bと平行に接地電極13が形成されている。したがって、櫛歯状電極15a,15bの間に、接地電極13が割り込む形となる。
図23は、櫛歯状電極15a,15bに印加する電圧Va,Vbの波形を示している。電圧Va,Vbの位相は、前記櫛歯状電極15aと15bとのずれに合わせて90°ずれている。
このように櫛歯状電極15a,15bの空間的な配置のずれと、印加する電圧Va,Vbの位相のずれとを対応させている。このため、櫛歯状電極15a,15bに交流電圧Va,Vbを印加することにより、弾性表面波発生部103から流体通路2の壁面に沿って、弾性表面波を所定方向に伝搬させることができる。
また、互いに噛み合わせられた電極指の中心の位置的なずれは、90°に限るものではなく、120°やその他の位相差でもかまわない(ただし空間的に対象な配置を避けるため180°を除く)。
図25(a),(b)は、弾性表面波発生部103から基体3の外部に電極を取出す構造の他の一例を模式的に示す図である。
図25(a),(b)に示す流体アクチュエータでは、基体3の上に、櫛歯状電極15a,15b,15cから基体3の側端面にまで延びる引き出し電極20a,20b,20cが形成されている。
また、図9、図18を用いて説明したように、本発明の流体アクチュエータにおいても、弾性表面波発生部103に対して、櫛歯状電極15a,15b,15cが流体通路2内の流体に直接触れないよう、櫛歯状電極との間に空隙を介して保護構造を設けるようにするとよい。これにより、弾性表面波発生部の振動が流体によって妨げられることがなく、より大きな駆動力が得られる。また、図19で説明したように、保護構造の側壁部の、弾性表面波伝搬方向側の厚みが、この方向と反対側の厚みと比べて薄くなるようにするとよい。保護構造が弾性表面波の伝播に対して与える影響を小さくすることができるからである。
<応用例>
図26(a)、図26(b)は、集積回路、外部記憶装置、発光素子、冷陰極管などの発熱する装置(以下まとめて、「発熱装置」という)に、本発明の流体アクチュエータを適用した例を示す平面図と、Q−Q線断面図である。
半導体基板のうち、下側のシリコン層23には半導体回路32が形成されている。絶縁層24を挟んだ上側のシリコン層25には、前述したように、アルミ膜をマスクとしてICP−RIEによりエッチングを行い、ミアンダ状の流体通路2を形成している。そして、半導体基板の流体通路2を形成した側を、弾性表面波発生部101a,101bが実装された基体3と接合させている。
冷却用の流体としては、純水72%/プロピレングリコール24%/金属の防腐剤など4%を混合したものや、純水75%/エチレングリコール25%を混合したものや、軽改質油などを用いることができる。
この図26(a)、図26(b)の構造において、弾性表面波発生部101aに注目する。弾性表面波の伝搬方向、すなわち、x方向及び−x方向に向かって、弾性表面波発生部101の略中心部を通過する仮想線M1を引き、前記弾性表面波発生部101の一端Aから延びて前記流体通路2の壁面との交点をCとし、前記弾性表面波発生部101の他端Bから延びて流体通路2の一端口26との交点をDとする。
また、弾性表面波発生部101bにおいても、弾性表面波発生部101aと同様の配置により、流体通路2内の流体を一方向に流すことができる。このように弾性表面波発生部101aと弾性表面波発生部101bとの両方を使って流体を流すことができるので、流体を駆動する力を増大させることができる。
図27(a)は、本発明の分析装置40の蓋体4を示す平面図であり、蓋体4には、略十字の溝が形成されている。この蓋体4を、基体3に接合させることで、横向きの流体通路2aと、縦向きの流体通路2bが形成される。
基体3上の流体通路2a,2bに対応する位置には、それぞれ弾性表面波発生部101c,1dが配置されている。弾性表面波発生部101c,1dは、スイッチ(図示しないが図8と同等のもの)により、いずれか1つが駆動されるようになっている。43は、サンプル流体を測定する測定部である。測定部の測定原理は限定されないが、例えば吸光度スペクトルを測定することにより、サンプル流体の分析を行う。
サンプル流体Sとしては、血液や、細胞やDNAを含有したサンプル溶液や、緩衝液などを用いることができる。
この状態でスイッチを切り替えて、弾性表面波発生部101dを駆動すると、図28(b)に示すように、流体通路2e,2b,2fを通してキャリア流体が流される。このとき、キャリア流体は、十字の連結部に存在するサンプル流体Sを、流体通路2bを通して搬送して測定部43の測定ポイントまで運ぶことができる。したがって、測定部43によってサンプル流体を測定することができる。
図29(a),(b)は、発熱装置に、本発明の流体アクチュエータを適用した他の例を示す平面図と、T−T線断面図である。
図29(a),(b)の構造と、図26(a)、図26(b)の構造とはほぼ同じであるが、相違点は、図26(a),(b)の構造では、AC間の距離d3と、BD間の距離d4とが、d3<d4の関係が満たされていて、弾性表面波発生部101aから、右向き、左向きにアンバランスとなった弾性表面波を発生させているのに対して、図29(a),(b)の構造では、それぞれ弾性表面波発生部102a,102bが、それぞれ固有の弾性表面波の伝搬方向を持っていることである。つまり、弾性表面波発生部102a,102bの設置位置は、測定に邪魔にならない限り、流体通路2の中の任意の位置でよい。
図29(a),(b)の例では、弾性表面波発生部102a,102bを用いているが、弾性表面波発生部102a,102bに代えて弾性表面波発生部103a,103bを用いることもできる。
この場合、弾性表面波発生部を101c,101dに代えて、固有の伝搬方向を持つ弾性表面波発生部102c,102dあるいは103c,103dを使用する。弾性表面波発生部を102c,102dあるいは103c,103dは、固有の伝搬方向を持っているので、その設置場所は、流体通路2の中であれば、測定に邪魔にならない限り任意の位置でよいという利点がある。
<実施例>
次に、本発明の流体アクチュエータについて、特に断りない限り、図2(a)〜図2(b)、図4(a)〜図4(c)に示した構造を例にとって、その製造方法を説明する。
なお、図13(a)のように浮き電極を設ける場合、浮き電極15dのパターンも形成する。図21(a)のように3相で駆動する場合、櫛歯状電極15c、バスバー電極14c、ビア電極接続部16cのパターンも形成する。
図13(a)に示した櫛歯状電極15a,15bの場合、その形状は、電極幅10μm、構造周期pが80μm、電極対数が40で、弾性表面波発生部102の長さLは3.2mm、櫛歯状電極15a,15bの交差部の長さKが2mmである。浮き電極15dの形状は、電極幅10μm、長さが2mmである。浮き電極15dのオフセットx0は例えば20μmである。また、バスバー電極14a,14bの幅は300μm、ビア電極接続部16a,16bが500μm×500μmである。
蓋体4としては、例えばシリコン基板を用いる。シリコン基板上に蒸着法やスパッタ法によりアルミニウム膜を厚さ1μm堆積させ、流体通路2に対応する部分が開口部となるように、フォトリソグラフィによりレジストパターンを作製する。
Claims (21)
- 圧電体と、
前記圧電体の主面が内壁に位置し、内部を流体が移動可能な流体通路と、
前記流体通路内に位置し、前記圧電体の前記主面に形成された櫛歯状電極から発生する弾性表面波によって、前記流体通路内の前記流体を駆動する弾性表面波発生部とを備え、
前記流体通路の前記内壁のうち前記圧電体の配置された面は弾性表面波の伝搬速度が前記圧電体と実質同一となる弾性率を有し、
前記流体通路は、前記弾性表面波発生部を挟んで一方の側に位置する第1流体通路と、他方の側に位置する第2流体通路とを有し、
前記弾性表面波発生部は、前記第1流体通路内の前記流体に対して、前記第2流体通路内の前記流体に対するよりも、強い駆動力を与えることによって、前記流体を前記第2流体通路側から前記第1流体通路側に移動させるものである、流体アクチュエータ。 - 前記弾性表面波発生部から発生する弾性表面波の両伝搬方向に沿って伸ばした直線が、前記流体通路の壁面又は前記流体通路の出入口にそれぞれぶつかる2点をC、Dとすると、前記弾性表面波発生部は、前記C,Dの中心位置から、弾性表面波のいずれかの伝搬方向に沿ってずれた位置に配置されている請求項1記載の流体アクチュエータ。
- 前記弾性表面波発生部の一端Aから前記流体通路の壁面Cまでの距離d1と、前記弾性表面波発生部の他端Bから前記流体通路の壁面Dまでの距離d2とが、一方が大きく、他方が小さい関係になっている請求項2記載の流体アクチュエータ。
- 前記小さい方の距離は、20mm以下である請求項3記載の流体アクチュエータ。
- 前記弾性表面波発生部に近い方の前記流体通路の壁面は、前記弾性表面波の伝搬方向に対して略直交する平面である請求項2記載の流体アクチュエータ。
- 前記弾性表面波発生部は、前記一方向に指向性を持った弾性表面波を発生させる請求項1記載の流体アクチュエータ。
- 前記弾性表面波発生部は絶縁体で覆われている、請求項1記載の流体アクチュエータ。
- 前記弾性表面波発生部は、前記櫛歯状電極の片側に隣接させて配置され、前記櫛歯状電極で発生して伝搬してきた弾性表面波を反対方向に反射させる反射器電極を備える、請求項6記載の流体アクチュエータ。
- 前記弾性表面波発生部は、それぞれ同一ピッチの電極指を噛み合わせて配置した少なくとも三種の櫛歯状電極を有し、前記少なくとも三種の櫛歯状電極に位相を 順番に異ならせた交流電圧が印加されることにより、前記一方向に指向性を持った弾性表面波を発生させる、請求項6記載の流体アクチュエータ。
- 前記弾性表面波発生部は、それぞれ同一ピッチの電極指を噛み合わせて配置した二種の櫛歯状電極と、前記櫛歯状電極の隣接する電極指の間に配置された接地電極とを有し、
前記隣接する電極指は、1ピッチの半分よりも小さな間隔又は大きな間隔で配置され、
前記隣接する電極指の間隔に対応する位相差を持った2つの交流電圧が、各櫛歯状電極に印加されることにより、前記一方向に指向性を持った弾性表面波を発生させる、請求項6記載の流体アクチュエータ。 - 前記流体通路の内壁の他の一部を構成する基体をさらに備え、前記圧電体は、前記基体の一部にはめ込まれている請求項1記載の流体アクチュエータ。
- 前記櫛歯状電極を形成する電極指の一端が接続される共通電極は、前記流体通路の外側に配置されている請求項1記載の流体アクチュエータ。
- 前記弾性表面波発生部は、前記流体通路に沿って2つ以上設けられ、いずれかの弾性表面波発生部が選択的に駆動される請求項1記載の流体アクチュエータ。
- 前記弾性表面波発生部は2つ設けられ、
前記2つの弾性表面波発生部は、前記C,Dで挟まれる流体通路の中心位置から、それぞれ弾性表面波の両伝搬方向に沿ってずれた位置に配置され、
いずれかの弾性表面波発生部が選択的に駆動される請求項2記載の流体アクチュエータ。 - 前記圧電体には、前記櫛歯状電極を覆って前記流体との接触を防ぐ保護構造が設けられ、前記保護構造と前記櫛歯状電極との間に空隙が形成されて成る請求項1記載の流体アクチュエータ。
- 前記保護構造は、前記空隙を囲繞する側壁部を備え、
前記側壁部は、前記弾性表面波発生部からの弾性表面波が伝搬する前記所定方向側の厚みが、この所定方向と反対側の厚みと比べて薄くなっている請求項15記載の液体アクチュエータ。 - 前記流体通路の内壁を超音波によって振動させる振動印加手段をさらに備える請求項1記載の流体アクチュエータ。
- 前記流体通路は、流体が循環可能である請求項1記載の流体アクチュエータ。
- 圧電体と、
前記圧電体の主面が内壁に位置し、内部を流体が移動可能な流体通路と、
前記流体通路内に位置し、前記圧電体の前記主面に形成された櫛歯状電極から発生する弾性表面波によって、前記流体通路内の前記流体を駆動する弾性表面波発生部とを備え、
前記流体通路の前記内壁のうち前記圧電体の配置された面は弾性表面波の伝搬速度が前記圧電体と実質同一となる弾性率を有し、
前記流体通路は、前記弾性表面波発生部を挟んで一方の側に位置する第1流体通路と、他方の側に位置する第2流体通路とを有し、
前記弾性表面波発生部は、前記櫛歯状電極の隣接する電極指の間であって、これらの電極指間の中央から、いずれかの電極指の方向にオフセットされた位置に、これらの電極指と平行に配置された浮き電極を備える、流体アクチュエータ。 - 請求項1記載の流体アクチュエータを冷却装置として利用する発熱装置であって、当該発熱装置が実装された基板を有し、前記流体通路は、前記基板に設けられている発熱装置。
- 請求項1記載の流体アクチュエータを備えた分析装置であって、
流体状のサンプルを供給するサンプル供給部と、前記サンプルを分析するサンプル分析部とが設けられ、
前記流体通路は、前記サンプル供給部から前記サンプル分析部へ前記流体状のサンプルを輸送するように設けられている分析装置。
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