JPH0579459A - マイクロポンプ - Google Patents
マイクロポンプInfo
- Publication number
- JPH0579459A JPH0579459A JP23820491A JP23820491A JPH0579459A JP H0579459 A JPH0579459 A JP H0579459A JP 23820491 A JP23820491 A JP 23820491A JP 23820491 A JP23820491 A JP 23820491A JP H0579459 A JPH0579459 A JP H0579459A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- flow path
- micropump
- substrate
- ring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイアフラム上に渦巻き状に形成した流路３
に対して超音波モ―タをリング状に配置して進行波を発
生させることにより，端面の反射の影響を除き，効率の
よいマイクロポンプを提供する。 【構成】 基板上に形成されたリング状のダイアフラム
２と，そのダイアフラム２の表面に渦巻き状に形成され
た流路３と，その流路の端部付近に形成された入出力ポ
―ト４ａ，４ｂと，前記ダイアフラム２の裏面に接しリ
ング状に配置された超音波振動発生手段を有する。
に対して超音波モ―タをリング状に配置して進行波を発
生させることにより，端面の反射の影響を除き，効率の
よいマイクロポンプを提供する。 【構成】 基板上に形成されたリング状のダイアフラム
２と，そのダイアフラム２の表面に渦巻き状に形成され
た流路３と，その流路の端部付近に形成された入出力ポ
―ト４ａ，４ｂと，前記ダイアフラム２の裏面に接しリ
ング状に配置された超音波振動発生手段を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，超音波駆動装置を用い
た液体移送装置に関し，微小流量の移送が可能なマイク
ロポンプに関する。
た液体移送装置に関し，微小流量の移送が可能なマイク
ロポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，超音波モ―タを直線状に形成し，
このモ―タに直線状のパイプを接触させて進行波を与
え，パイプ中の液体を移送する装置が考えられている。
このモ―タに直線状のパイプを接触させて進行波を与
え，パイプ中の液体を移送する装置が考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，直線状
のパイプに進行波を与えて液体を移送する場合は，端面
による波の反射の影響が大きく，安定に動作させること
が難しい。進行波の発生に必要な２つの定在波は，空間
的，時間的に位相がπ／２ずれている必要があるため共
振周波数で駆動することができず効率が悪いという問題
があった。本発明は，上記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので，ダイアフラム上に渦巻き状に形成した流路に
対して超音波モ―タをリング状に配置して進行波を発生
させることにより，端面の反射の影響を除き，効率のよ
いマイクロポンプを提供することを目的とする。
のパイプに進行波を与えて液体を移送する場合は，端面
による波の反射の影響が大きく，安定に動作させること
が難しい。進行波の発生に必要な２つの定在波は，空間
的，時間的に位相がπ／２ずれている必要があるため共
振周波数で駆動することができず効率が悪いという問題
があった。本発明は，上記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので，ダイアフラム上に渦巻き状に形成した流路に
対して超音波モ―タをリング状に配置して進行波を発生
させることにより，端面の反射の影響を除き，効率のよ
いマイクロポンプを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決する為の本発明の構成は，基板上に形成されたリング
状のダイアフラムと，該ダイアフラムの表面に渦巻き状
に形成された流路と，該流路の端部付近に形成された流
入口及び流出口と，前記ダイアフラムの裏面に接しリン
グ状に配置された超音波振動発生手段を有することを特
徴とするものである。
決する為の本発明の構成は，基板上に形成されたリング
状のダイアフラムと，該ダイアフラムの表面に渦巻き状
に形成された流路と，該流路の端部付近に形成された流
入口及び流出口と，前記ダイアフラムの裏面に接しリン
グ状に配置された超音波振動発生手段を有することを特
徴とするものである。
【０００５】
【作用】超音波モ―タの進行波がダイアフラムを介して
流路に伝達され，流路中の液体が進行波に対応して移動
する。そして進行波の伝搬経路がリング状になるため端
面の反射が発生せず，駆動周波数としてリングの共振周
波数を使用できるため液体の搬送効率が向上する。
流路に伝達され，流路中の液体が進行波に対応して移動
する。そして進行波の伝搬経路がリング状になるため端
面の反射が発生せず，駆動周波数としてリングの共振周
波数を使用できるため液体の搬送効率が向上する。
【０００６】
【実施例】以下，図面に従い本発明を説明する。図１は
本発明のマイクロポンプの一実施例を示す平面図（ａ）
および（ａ）図のＸ−Ｘ断面図である。これらの図にお
いて１は単結晶からなるシリコン基板，２は基板に形成
されたリング状のダイアフラムであり，このダイアフラ
ムの表面には渦巻き状の流路３が形成されている。４
ａ，４ｂは流路３の端部に接続して形成された入出力ポ
―トである。
本発明のマイクロポンプの一実施例を示す平面図（ａ）
および（ａ）図のＸ−Ｘ断面図である。これらの図にお
いて１は単結晶からなるシリコン基板，２は基板に形成
されたリング状のダイアフラムであり，このダイアフラ
ムの表面には渦巻き状の流路３が形成されている。４
ａ，４ｂは流路３の端部に接続して形成された入出力ポ
―トである。
【０００７】５はダイアフラムの裏面に形成された共通
電極，６は共通電極５の上に形成された圧電薄膜，７は
駆動電極であり，これら共通電極５，圧電薄膜６，及び
駆動電極７で超音波モ―タを形成している。図２は
（ｂ）図に示すＡ部の拡大断面図であり，ダイアフラム
２の表面に形成された流路３と超音波モ―タの関係を示
している。図３は流路３の製作例を示す概略工程断面図
である。工程に従って説明する。 工程（ａ） 基板表面に酸化膜１０を形成し，図１に示すような渦巻
状の窓明けを行う。 工程（ｂ） 気相成長装置（ＣＶＤ）等を用いて，高濃度の不純物を
含む層（例えばｐ+ ）１１の選択成長を行う。
電極，６は共通電極５の上に形成された圧電薄膜，７は
駆動電極であり，これら共通電極５，圧電薄膜６，及び
駆動電極７で超音波モ―タを形成している。図２は
（ｂ）図に示すＡ部の拡大断面図であり，ダイアフラム
２の表面に形成された流路３と超音波モ―タの関係を示
している。図３は流路３の製作例を示す概略工程断面図
である。工程に従って説明する。 工程（ａ） 基板表面に酸化膜１０を形成し，図１に示すような渦巻
状の窓明けを行う。 工程（ｂ） 気相成長装置（ＣＶＤ）等を用いて，高濃度の不純物を
含む層（例えばｐ+ ）１１の選択成長を行う。
【０００８】工程（ｃ） 一部（流入口，流出口および流路の一方の側部となる部
分）の酸化膜１０のみを残し，他の部分の酸化膜を除去
する。 工程（ｄ） 流路となる不純物層１１を含む基板１上にＣＶＤ等を用
いて前記高濃度の不純物１１とは反対の導電形の層（ｎ
形）１２の選択成長を行う。 工程（ｅ） 酸化膜１０を除去して開口部１３を形成し，ｎ層１２の
下のｐ+ 層１１の一部を露出させる。
分）の酸化膜１０のみを残し，他の部分の酸化膜を除去
する。 工程（ｄ） 流路となる不純物層１１を含む基板１上にＣＶＤ等を用
いて前記高濃度の不純物１１とは反対の導電形の層（ｎ
形）１２の選択成長を行う。 工程（ｅ） 酸化膜１０を除去して開口部１３を形成し，ｎ層１２の
下のｐ+ 層１１の一部を露出させる。
【０００９】工程（ｆ） ｐ+ 層のエッチング液を用いてｎ層１２の下のｐ+ 層１
１のエッチングを行ってｎ層下に空洞（流路）３を形成
する。この流路３の大きさは例えば幅１００μｍ，高さ
５０μｍ程度であり，とくに流路３の高さが高すぎると
流体の搬送が不可能になる。次にｎ層１２を含む基板１
上に更にｎ層１３をＣＶＤ装置等を用いてエピタキシャ
ルまたはポリシリコン１４により成長させて流路３の開
口部１３を閉塞する。
１のエッチングを行ってｎ層下に空洞（流路）３を形成
する。この流路３の大きさは例えば幅１００μｍ，高さ
５０μｍ程度であり，とくに流路３の高さが高すぎると
流体の搬送が不可能になる。次にｎ層１２を含む基板１
上に更にｎ層１３をＣＶＤ装置等を用いてエピタキシャ
ルまたはポリシリコン１４により成長させて流路３の開
口部１３を閉塞する。
【００１０】工程（ｈ） 流路を形成した側にカバ―１５を接合する。このカバ―
１５は例えば基板１と同様のシリコン基板を用い，流路
部分３およびダイアフラム部分２には接触しないように
逃げ１６を設けておく。 工程（ｉ） 流路３を設けた側の基板１の反対側からリング状にエッ
チングを行ってリング状のダイアフラム２を形成すると
ともに，入出力ポ―ト４ａ，４ｂ（図１参照）に連通す
る貫通孔１７を形成する。
１５は例えば基板１と同様のシリコン基板を用い，流路
部分３およびダイアフラム部分２には接触しないように
逃げ１６を設けておく。 工程（ｉ） 流路３を設けた側の基板１の反対側からリング状にエッ
チングを行ってリング状のダイアフラム２を形成すると
ともに，入出力ポ―ト４ａ，４ｂ（図１参照）に連通す
る貫通孔１７を形成する。
【００１１】工程（ｊ） ダイアフラム２の底部を除いてマスキングを施し，ダイ
アフラム２の底部にスパッタ等の手段を用いてＴｉ／Ｐ
ｔからなる共通電極５，ＰＺＴからなる圧電薄膜６，Ｔ
ｉ／Ｐｔからなる駆動電極７を順次積層する（図２参
照）。なお，駆動電極７は例えば図４に示すようにリン
グの対向する側にフィ―ドバック極が１０゜，未使用の
部分が３０゜の範囲に設けられ，フィ―ドバック極と未
使用の部分の間は２０゜間隔（λ／２）の２つのグル―
プとに区切られている。圧電薄膜６は駆動電極の分割区
分に対応して２０゜間隔で正負（Ａ相，Ｂ相）に分極さ
れておりそれぞれの電極には超音波モ―タとして駆動す
る為の配線（図示せず）がなされている。
アフラム２の底部にスパッタ等の手段を用いてＴｉ／Ｐ
ｔからなる共通電極５，ＰＺＴからなる圧電薄膜６，Ｔ
ｉ／Ｐｔからなる駆動電極７を順次積層する（図２参
照）。なお，駆動電極７は例えば図４に示すようにリン
グの対向する側にフィ―ドバック極が１０゜，未使用の
部分が３０゜の範囲に設けられ，フィ―ドバック極と未
使用の部分の間は２０゜間隔（λ／２）の２つのグル―
プとに区切られている。圧電薄膜６は駆動電極の分割区
分に対応して２０゜間隔で正負（Ａ相，Ｂ相）に分極さ
れておりそれぞれの電極には超音波モ―タとして駆動す
る為の配線（図示せず）がなされている。
【００１２】上記の構成において，前記超音波モ―タを
位相がずれた複数の交流電源（図示せず）で駆動すると
ダイアフラム２に進行波が発生し，その進行波に対応し
て流路３内の液体が移動する。なお，この液体の移動は
その粘性によって進行波が進む方向に移動する場合と，
進行波の進行方向とは逆方向に進行する場合があるが，
入出力ポ―トのどちらを入口にするかは適宜選択するも
のとする。
位相がずれた複数の交流電源（図示せず）で駆動すると
ダイアフラム２に進行波が発生し，その進行波に対応し
て流路３内の液体が移動する。なお，この液体の移動は
その粘性によって進行波が進む方向に移動する場合と，
進行波の進行方向とは逆方向に進行する場合があるが，
入出力ポ―トのどちらを入口にするかは適宜選択するも
のとする。
【００１３】
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明した様
に本発明によれば，リング状の超音波モ―タに接して渦
巻き状の流路を形成しているので，端面の反射の影響が
なく，かつ，リングの共振周波数での駆動が可能にな
る。従って移送効率と動作の安定性をはかったマイクロ
ポンプを実現することができ，例えば微小液体クロマト
グラフのキャピラリ―等に用いれば移送の為の高圧印加
手段を不要とすることができる。
に本発明によれば，リング状の超音波モ―タに接して渦
巻き状の流路を形成しているので，端面の反射の影響が
なく，かつ，リングの共振周波数での駆動が可能にな
る。従って移送効率と動作の安定性をはかったマイクロ
ポンプを実現することができ，例えば微小液体クロマト
グラフのキャピラリ―等に用いれば移送の為の高圧印加
手段を不要とすることができる。
【図１】（ａ） 本発明のマイクロポンプの一実施例を
示す平面図である。 （ｂ） （ａ）図のＸ−Ｘ断面図である。
示す平面図である。 （ｂ） （ａ）図のＸ−Ｘ断面図である。
【図２】図１（ａ）のＡ部の拡大断面図である。
【図３】流路の製作例を示す概略工程断面図である。
【図４】超音波モ―タの駆動部の一例を示す図である。
１ａ，１ｂ シリコン基板 ２ ダイアフラム ３ 流路 ４ａ，４ｂ 入出力ポ―ト ５ 共通電極 ６ 圧電薄膜 ７ 駆動電極
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に形成されたリング状のダイアフラ
ムと，該ダイアフラムの表面に渦巻き状に形成された流
路と，該流路の端部付近に形成された流入口及び流出口
と，前記ダイアフラムの裏面に接しリング状に配置され
た超音波振動発生手段を有することを特徴とするマイク
ロポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23820491A JPH0579459A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | マイクロポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23820491A JPH0579459A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | マイクロポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579459A true JPH0579459A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=17026703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23820491A Pending JPH0579459A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | マイクロポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0579459A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0882183A1 (en) * | 1996-06-10 | 1998-12-09 | Quantum Sonix Corporation | Momentum transfer pump |
| FR2775203A1 (fr) * | 1998-02-26 | 1999-08-27 | Centre Nat Rech Scient | Actionneur ultrasonore pour le deplacement de gouttelettes liquides ou de materiaux pulverulents |
| JP2009030534A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Murata Mfg Co Ltd | 流体移送装置 |
| JP2013056016A (ja) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Seiko Epson Corp | 液体噴射装置 |
| US9402946B2 (en) | 2011-01-18 | 2016-08-02 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus |
-
1991
- 1991-09-18 JP JP23820491A patent/JPH0579459A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0882183A1 (en) * | 1996-06-10 | 1998-12-09 | Quantum Sonix Corporation | Momentum transfer pump |
| EP0882183A4 (en) * | 1996-06-10 | 2000-11-08 | Sonicpump Company | PUMP WORKING BY MEANS OF TORQUE TRANSMISSION |
| FR2775203A1 (fr) * | 1998-02-26 | 1999-08-27 | Centre Nat Rech Scient | Actionneur ultrasonore pour le deplacement de gouttelettes liquides ou de materiaux pulverulents |
| WO1999043443A1 (fr) * | 1998-02-26 | 1999-09-02 | Centre National De La Recherche Scientifique (Cnr S) | Actionneur ultrasonore pour le deplacement de gouttelettes liquides ou de materiaux pulverulents |
| JP2009030534A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Murata Mfg Co Ltd | 流体移送装置 |
| US9402946B2 (en) | 2011-01-18 | 2016-08-02 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus |
| US9743948B2 (en) | 2011-01-18 | 2017-08-29 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus |
| JP2013056016A (ja) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Seiko Epson Corp | 液体噴射装置 |
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