JPH0599808A - マイクロポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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。 【構成】 液体を保持する液体タンク部を有するポンプ
本体部と、該ポンプ本体部に取り付けられポンプ外部環
境である外部溶液の溶媒をポンプ内部に取り入れる溶媒
吸入部と、該ポンプ本体部の内部に設けられた該液体タ
ンク部より液体をポンプ外部に放出する液体放出部と、
該液体タンク部の内部体積を減少させるアクチュエータ
部とを有するマイクロポンプである。前記溶媒吸入部は
前記外部溶液の溶媒のみを選択的に透過する半透膜を有
するとともに、前記アクチュエータ部は吸水性高分子ゲ
ルを有し該半透膜を通過してポンプ内部に流入した溶媒
により該吸水性高分子ゲルが膨潤して作用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、液体を保持する液体タンク部を有するポンプ本体部
と、該ポンプ本体部に取り付けられポンプ外部環境であ
る外部溶液の溶媒をポンプ内部に取り入れる溶媒吸入部
と、該ポンプ本体部の内部に設けられた該液体タンク部
より液体をポンプ外部に放出する液体放出部と、該液体
タンク部の内部体積を減少させるアクチュエータ部と、
を有し、前記溶媒吸入部は前記外部溶液の溶媒のみを選
択的に透過する半透膜を有するとともに、前記アクチュ
エータ部は吸水性高分子ゲルを有し該半透膜を通過して
ポンプ内部に流入した溶媒により該高吸水性高分子ゲル
が膨潤して作用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、ポンプの外部環境
である外部溶液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。ポンプ内部にはこの半透膜に接し
て高濃度の溶液が内蔵されており、これらの溶液間の濃
度差によって浸透圧が生ずる。そのため、外部溶液の溶
媒はポンプ内部に吸入される。また、本マイクロポンプ
は高分子アクチュエータとして吸水性高分子ゲルを用い
ているため、流入した溶媒はこの高吸水性高分子ゲルを
膨潤させる。この膨潤によって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。

【０００９】溶媒吸入部２は、吸入口２１を有する吸入
ハウジング２４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。その孔は大きさが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。

【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。

【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。

【００１３】このマイクロポンプは次のように作用す
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）。

【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。

【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。

【００１７】

【発明の効果】以上に述べたように本発明のマイクロポ
ンプは、高分子である半透膜、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しない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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【符号の説明】

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 (72)発明者 永守 重信 京都市中京区烏丸通御池上ル二条殿町552 番地 日本電産株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を保持する液体タンク部を有するポ
   ンプ本体部と、該ポンプ本体部に取り付けられポンプ外
   部環境である外部溶液の溶媒をポンプ内部に取り入れる
   溶媒吸入部と、該ポンプ本体部の内部に設けられた該液
   体タンク部より液体をポンプ外部に放出する液体放出部
   と、該液体タンク部の内部体積を減少させるアクチュエ
   ータ部と、を有するマイクロポンプに於いて、 前記溶媒吸入部は前記外部溶液の溶媒のみを選択的に透
   過する半透膜を有するとともに、前記アクチュエータ部
   は吸水性高分子ゲルを有し該半透膜を通過してポンプ内
   部に流入した溶媒により該吸水性高分子ゲルが膨潤して
   作用することを特徴とするマイクロポンプ。