【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプに関し、小型薄型に好適なポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、液体の粘性を熱により変化させ、
この粘性変化を弁の代わりに利用するようにした微小ポンプが提案されている。

【０００３】この微小ポンプは、機械的な弁がないため、摩耗や故障の心配がない。 体内に埋め込んで微量の薬剤を投与する機器や、小型の化学分析装置などに応用できるとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような微小なポンプは、今後、医療や化学分析等に益々応用されていくと思われる。 この場合に、小型薄型であることはもちろんのこと、小型薄型にも拘わらず流体の排出量 （移動量）が多いことが望ましい。

【０００５】このような微小なポンプには、シリコン製のものが知られているが、振動部の剛性が小さく、ポンプ動作の高速化、流体の排出量（移動量）の増大化を図ることが困難である。

【０００６】本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、小型薄型であって、しかも、流体の排出量（移動量）の増大化を図ることができるポンプを提供することを目的とする。

【０００７】本発明の他の目的は、導入側に対する減圧や排出側に対する加圧を効率よく行うことができるポンプを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るポンプは、
少なくとも１つのポンプ部を有し、かつ、該ポンプ部の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて流体の流路を選択的に形成するポンプ本体を具備し、前記ポンプ本体における前記流路の選択形成によって流体の流れを制御することを特徴とする。

【０００９】具体的には、前記ポンプ部は、少なくとも１つのアクチュエータ部を有し、前記アクチュエータ部は、形状保持層と、該形状保持層に形成された少なくとも一対の電極とを有する作動部と、該作動部を支持する振動部と、該振動部を振動可能に支持する固定部とを有して構成されていることを特徴とする。

【００１０】また、前記ポンプ部は、前記一対の電極への電圧印加によって生じる前記アクチュエータ部の変位動作を伝達する変位伝達部を有することを特徴とする。

【００１１】これにより、小型薄型であって、しかも、
流体の排出量（移動量）の増大化を図ることができ、導入側に対する減圧や排出側に対する加圧を効率よく行うことができる。

【００１２】そして、前記構成において、前記ポンプ部の前記変位伝達部に対応して複数のアクチュエータ部を割り当てるようにしてもよい。

【００１３】また、前記振動部及び固定部のうち、少なくとも振動部をセラミックスにて構成するようにしてもよい。 この場合、前記振動部及び固定部を一体形成するようにしてもよく、前記振動部及び固定部がセラミックスにて一体形成するようにしてもよい。 また、前記アクチュエータ部を構成する作動部を前記振動部と固定部と共に一体形成するようにしてもよい。

【００１４】前記形状保持層を圧電及び／又は電歪層及び／又は反強誘電体層で構成するようにしてもよい。

【００１５】前記固定部のうち、前記振動部に対応する箇所に該振動部を振動可能とするための空所を有し、前記固定部の他主面から前記空所に向かって貫通する貫通孔を形成するようにしてもよいし、前記貫通孔を封止するようにしてもよい。

【００１６】前記ポンプ本体として、複数のポンプ部を直列に接続するようにしてもよい。 この場合、直列に接続された隣り合う前記ポンプ部の駆動に関し、導入側のポンプ部の複数回駆動に対して、排出側のポンプ部を１
回駆動することによって流体の流れを制御するようにしてもよい。

【００１７】また、前記ポンプ本体を導入側と排出側との間に設置するようにしてもよい。 この場合、前記導入側に複数のポンプ部を並列に接続してもよく、前記排出側に複数のポンプ部を並列に接続するようにしてもよい。

【００１８】前記ポンプ本体として、複数のポンプ部を樹枝状に接続してもよく、前記ポンプ本体における複数のポンプ部を、直列接続と並列接続とを任意に組み合わせて接続するようにしてもよい。

【００１９】そして、前記構成において、前記ポンプ部を流体が供給されるケーシングの一部の面に対向して設け、前記ポンプ本体を前記ケーシングの前記一部の面に対する前記ポンプ部の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて前記ケーシングの前記一部の面に流体の流路を選択的に形成するようにしてもよい。

【００２０】この場合、前記ポンプ部における前記アクチュエータ部の変位が前記ケーシングに対して最も接近した状態の場合に、前記変位伝達部の端面が前記ケーシングに接触するようにしてもよく、前記変位伝達部の端面と前記ケーシングとの間に隙間が形成されるようにしてもよい。

【００２１】前記ポンプ本体は、少なくとも前記ケーシング及び／又は該ケーシングを支える支柱により一定の剛性をもって支持されることが好ましい。 また、前記ポンプ本体は、少なくとも前記ケーシング及び／又は該ケーシングを支える外周固定部により一定の剛性をもって支持されることが好ましい。

【００２２】次に、本発明は、複数のポンプ部を互いに対向して設置し、これらポンプ部の間に中間支持板を設け、前記ポンプ本体を前記中間支持板の板面に対する前記ポンプ部の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて前記中間支持板の板面に流体の流路を選択的に形成して構成される。

【００２３】この場合、前記ポンプ本体は、少なくとも前記中間支持板及び／又は該中間支持板を支える支柱により一定の剛性をもって支持されるようにしてもよく、
少なくとも前記中間支持板及び／又は該中間支持板を支える外周固定部により一定の剛性をもって支持されることが好ましい。

【００２４】また、前記構成において、複数のポンプ部を互いに対向して設置し、前記ポンプ本体を、互いに対向する前記ポンプ部の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて互いに対向する前記ポンプ部間に流体の流路を選択的に形成するようにしてもよい。

【００２５】この場合、流体が供給されるケーシングを設け、前記ポンプ本体を、少なくとも前記ケーシング及び／又は該ケーシングを支える支柱により一定の剛性をもって支持してもよく、少なくとも前記ケーシング及び／又は該ケーシングを支える外周固定部により一定の剛性をもって支持することが好ましい。

【００２６】また、前記構成において、前記ポンプ部を複数設け、これらポンプ部間に弁部を介在するようにしてもよい。 前記ポンプ部を複数設け、前記ポンプ部間に弁部が介在された組と、前記ポンプ部間に弁部が介在されていない組とを任意に組み合わせるようにしてもよい。

【００２７】この場合、前記弁部として、流体が供給されるケーシングの一部の面に対向して設けられた少なくとも１つの弁用のアクチュエータ部を具備するようにし、前記ケーシングの一部の面に対する前記弁用のアクチュエータ部の接近・離反方向の変位動作を通じて前段のポンプ部から後段のポンプ部への流体の流れを制御するようにしてもよい。

【００２８】そして、前記構成において、複数の弁部を互いに対向して設置し、これら弁部の間に中間支持板を設け、各弁部として、前記中間支持板の板面に対向して設けられた少なくとも１つの弁用のアクチュエータ部を具備するようにし、前記中間支持板の板面に対する前記弁用のアクチュエータ部の接近・離反方向の変位動作を通じて前段のポンプ部から後段のポンプ部への流体の流れを制御するようにしてもよい。

【００２９】また、前記構成において、複数の弁部を互いに対向して設置し、各弁部として、互いに対向して設けられた少なくとも１つの弁用のアクチュエータ部を具備するようにし、互いに対向する前記弁用のアクチュエータ部の接近・離反方向の変位動作を通じて前段のポンプ部から後段のポンプ部への流体の流れを制御するようにしてもよい。

【００３０】そして、前記構成において、前記弁部の変位伝達部に対応して複数の弁用のアクチュエータ部を割り当てるようにしてもよい。 また、前記ポンプ部のアクチュエータ部における前記変位伝達部と前記弁部のアクチュエータ部における変位伝達部とを連続形成するようにしてもよい。 前記ポンプ部のアクチュエータ部における前記変位伝達部と前記弁部のアクチュエータ部における変位伝達部との間にクロストーク防止部を形成するようにしてもよい。

【００３１】また、前記構成において、前記ポンプ部のアクチュエータ部における前記振動部及び固定部と前記弁部のアクチュエータ部における振動部及び固定部とをセラミックスにて一体に形成するようにしてもよい。 なお、前記弁部の少なくとも１つは、逆止弁の形状を有するようにしてもよい。

【００３２】本発明は、前記構成において、前記ポンプ部の導入側に少なくとも１つの入力弁部を有するようにしてもよい。

【００３３】この場合、前記入力弁部として、流体が供給されるケーシングの一部の面に対向して設けられた少なくとも１つの入力弁用のアクチュエータ部を具備するようにし、前記ケーシングの一部の面に対する前記入力弁用のアクチュエータ部の接近・離反方向の変位動作を通じて前段のポンプ部から後段のポンプ部への流体の流れを制御するようにしてもよい。

【００３４】そして、前記構成において、複数の入力弁部を互いに対向して設置し、これら入力弁部の間に中間支持板を設け、各入力弁部として、前記中間支持板の板面に対向して設けられた少なくとも１つの入力弁用のアクチュエータ部を具備するようにし、前記中間支持板の板面に対する前記入力弁用のアクチュエータ部の接近・
離反方向の変位動作を通じて前段のポンプ部から後段のポンプ部への流体の流れを制御するようにしてもよい。

【００３５】また、前記構成において、複数の入力弁部を互いに対向して設置し、各入力弁部として、互いに対向して設けられた少なくとも１つの入力弁用のアクチュエータ部を具備するようにし、互いに対向する前記入力弁用のアクチュエータ部の接近・離反方向の変位動作を通じて前段のポンプ部から後段のポンプ部への流体の流れを制御するようにしてもよい。

【００３６】そして、前記入力弁部の変位伝達部に対応して複数の入力弁用のアクチュエータ部を割り当てるようにしてもよい。 また、前記ポンプ部のアクチュエータ部における前記変位伝達部と前記入力弁部のアクチュエータ部における変位伝達部とを連続形成するようにしてもよい。 前記ポンプ部のアクチュエータ部における前記変位伝達部と前記入力弁部のアクチュエータ部における変位伝達部との間にクロストーク防止部を形成するようにしてもよい。

【００３７】また、前記構成において、前記ポンプ部のアクチュエータ部における前記振動部及び固定部と前記入力弁部のアクチュエータ部における振動部及び固定部とをセラミックスにて一体に形成するようにしてもよい。 なお、前記入力弁部の少なくとも１つは、逆止弁の形状を有するようにしてもよい。

【００３８】本発明は、前記構成において、前記ポンプ部の排出側に少なくとも１つの出力弁部を有するようにしてもよい。

【００３９】この場合、前記出力弁部として、流体が供給されるケーシングの一部の面に対向して設けられた少なくとも１つの出力弁用のアクチュエータ部を具備するようにし、前記ケーシングの一部の面に対する前記出力弁用のアクチュエータ部の接近・離反方向の変位動作を通じて前段のポンプ部から後段のポンプ部への流体の流れを制御するようにしてもよい。

【００４０】そして、前記構成において、複数の出力弁部を互いに対向して設置し、これら出力弁部の間に中間支持板を設け、各出力弁部として、前記中間支持板の板面に対向して設けられた少なくとも１つの出力弁用のアクチュエータ部を具備するようにし、前記中間支持板の板面に対する前記出力弁用のアクチュエータ部の接近・
離反方向の変位動作を通じて前段のポンプ部から後段のポンプ部への流体の流れを制御するようにしてもよい。

【００４１】また、前記構成において、複数の出力弁部を互いに対向して設置し、各出力弁部として、互いに対向して設けられた少なくとも１つの出力弁用のアクチュエータ部を具備するようにし、互いに対向する前記出力弁用のアクチュエータ部の接近・離反方向の変位動作を通じて前段のポンプ部から後段のポンプ部への流体の流れを制御するようにしてもよい。

【００４２】そして、前記出力弁部の変位伝達部に対応して複数の出力弁用のアクチュエータ部を割り当てるようにしてもよい。 また、前記ポンプ部のアクチュエータ部における前記変位伝達部と前記出力弁部のアクチュエータ部における変位伝達部とを連続形成するようにしてもよい。 前記ポンプ部のアクチュエータ部における前記変位伝達部と前記出力弁部のアクチュエータ部における変位伝達部との間にクロストーク防止部を形成するようにしてもよい。

【００４３】また、前記構成において、前記ポンプ部のアクチュエータ部における前記振動部及び固定部と前記出力弁部のアクチュエータ部における振動部及び固定部とをセラミックスにて一体に形成するようにしてもよい。 なお、前記出力弁部の少なくとも１つは、逆止弁の形状を有するようにしてもよい。

【００４４】次に、本発明は、少なくとも１つの入力弁部と、少なくとも１つのポンプ部と、少なくとも１つの出力弁部とを有し、かつ、これら入力弁部、ポンプ部、
出力弁部の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて流体の流路を選択的に形成するポンプ本体を具備し、前記ポンプ本体における前記流路の選択形成によって流体の流れを制御することを特徴とする。

【００４５】この場合、前記入力弁部、ポンプ部、出力弁部を、流体が供給されるケーシングの一部の面に対向して設け、前記ポンプ本体として、前記ケーシングの前記一部の面に対する前記入力弁部、ポンプ部、出力弁部の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて前記ケーシングの前記一部の面に流体の流路を選択的に形成するようにしてもよい。

【００４６】また、前記構成において、複数の入力弁部、ポンプ部、出力弁部をそれぞれ互いに対向して設置し、これら入力弁部、ポンプ部、出力弁部の各間に中間支持板を設け、前記ポンプ本体として、前記中間支持板の板面に対する前記入力弁部、ポンプ部、出力弁部の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて前記中間支持板の板面に流体の流路を選択的に形成するようにしてもよい。

【００４７】また、前記構成において、複数の入力弁部、ポンプ部、出力弁部をそれぞれ互いに対向して設置し、前記ポンプ本体として、互いに対向する前記入力弁部、ポンプ部、出力弁部の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて互いに対向するこれら入力弁部、ポンプ部、出力弁部間に流体の流路を選択的に形成するようにしてもよい。

【００４８】そして、流路は、隣接する入力弁部とポンプ部が両方とも動作したとき、あるいは隣接するポンプ部が両方とも動作したとき、あるいは隣接するポンプ部と出力弁部が両方とも動作したときに形成されるようにしてもよい。

【００４９】また、前記構成において、隣接する入力弁部とポンプ部との間に形成される流路と隣接するポンプ部間に形成される流路との間をバイパスし、隣接するポンプ部間に形成される流路と隣接するポンプ部と出力弁部との間に形成される流路との間をバイパスするための連通路を形成するようにしてもよい。

【００５０】次に、本発明に係るポンプは、少なくとも１つの入力弁部と、複数のポンプ部と、該複数のポンプ部間に設置された少なくとも１つの弁部と、少なくとも１つの出力弁部とを有し、かつ、これら入力弁部、ポンプ部、弁部、出力弁部の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて流体の流路を選択的に形成するポンプ本体を具備し、前記ポンプ本体における前記流路の選択形成によって流体の流れを制御することを特徴とする。

【００５１】この場合、前記入力弁部、ポンプ部、弁部、出力弁部を、流体が供給されるケーシングの一部の面に対向して設け、前記ポンプ本体として、前記ケーシングの前記一部の面に対する前記入力弁部、ポンプ部、
弁部、出力弁部の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて前記ケーシングの前記一部の面に流体の流路を選択的に形成するようにしてもよい。

【００５２】また、前記構成において、複数の入力弁部、ポンプ部、弁部、出力弁部をそれぞれ互いに対向して設置し、これら入力弁部、ポンプ部、弁部、出力弁部の各間に中間支持板を設け、前記ポンプ本体として、前記中間支持板の板面に対する前記入力弁部、ポンプ部、
弁部、出力弁部の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて前記中間支持板の板面に流体の流路を選択的に形成するようにしてもよい。

【００５３】また、前記構成において、複数の入力弁部、ポンプ部、弁部、出力弁部をそれぞれ互いに対向して設置し、前記ポンプ本体として、互いに対向する前記入力弁部、ポンプ部、弁部、出力弁部の選択的な接近・
離反方向の変位動作を通じて互いに対向するこれら入力弁部、ポンプ部、弁部、出力弁部間に流体の流路を選択的に形成するようにしてもよい。

【００５４】そして、流路は、隣接する入力弁部とポンプ部が両方とも動作したとき、あるいは隣接するポンプ部と弁部が両方とも動作したとき、あるいは隣接するポンプ部と出力弁部が両方とも動作したときに形成されるようにしてもよい。

【００５５】また、前記構成において、隣接する入力弁部とポンプ部との間に形成される流路と隣接するポンプ部間に形成される流路との間をバイパスし、隣接するポンプ部間に形成される流路と隣接するポンプ部と出力弁部との間に形成される流路との間をバイパスするための連通路を形成するようにしてもよい。

【００５６】次に、本発明に係るポンプは、少なくとも１つの入力弁部と、複数のポンプ部のうち、隣接する前記ポンプ部間に弁部が介在された組と、隣接する前記ポンプ部間に弁部が介在されていない組と、少なくとも１
つの出力弁部とを有し、かつ、これら入力弁部、ポンプ部、弁部、出力弁部の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて流体の流路を選択的に形成するポンプ本体を具備し、前記ポンプ本体における前記流路の選択形成によって流体の流れを制御することを特徴とする。

【００５７】この場合、前記入力弁部、ポンプ部、弁部、出力弁部を、流体が供給されるケーシングの一部の面に対向して設け、前記ポンプ本体として、前記ケーシングの前記一部の面に対する前記入力弁部、ポンプ部、
弁部、出力弁部の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて前記ケーシングの前記一部の面に流体の流路を選択的に形成するようにしてもよい。

【００５８】また、前記構成において、複数の入力弁部、ポンプ部、弁部、出力弁部をそれぞれ互いに対向して設置し、これら入力弁部、ポンプ部、弁部、出力弁部の各間に中間支持板を設け、前記ポンプ本体として、前記中間支持板の板面に対する前記入力弁部、ポンプ部、
弁部、出力弁部の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて前記中間支持板の板面に流体の流路を選択的に形成するようにしてもよい。

【００５９】また、前記構成において、複数の入力弁部、ポンプ部、弁部、出力弁部をそれぞれ互いに対向して設置し、前記ポンプ本体として、互いに対向する前記入力弁部、ポンプ部、弁部、出力弁部の選択的な接近・
離反方向の変位動作を通じて互いに対向するこれら入力弁部、ポンプ部、弁部、出力弁部間に流体の流路を選択的に形成するようにしてもよい。

【００６０】そして、流路は、隣接する入力弁部とポンプ部が両方とも動作したとき、あるいは隣接するポンプ部と弁部が両方とも動作したとき、あるいは隣接するポンプ部と出力弁部が両方とも動作したときに形成されるようにしてもよい。

【００６１】また、前記構成において、隣接する入力弁部とポンプ部との間に形成される流路と隣接するポンプ部間に形成される流路との間をバイパスし、隣接するポンプ部間に形成される流路と隣接するポンプ部と出力弁部との間に形成される流路との間をバイパスするための連通路を形成するようにしてもよい。

【００６２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るポンプのいくつかの実施の形態例を図１〜図４７Ｄを参照しながら説明する。

【００６３】第１の実施の形態に係るポンプ１０Ａは、
図１に示すように、ポンプ本体１２を有する。 このポンプ本体１２は、流体が供給されるケーシング１４と、ケーシング１４内の一方の面に対向して設けられた１つのポンプ部１６と、１つの入力弁部１８と、１つの出力弁部２０とを有して構成されている。 これらポンプ部１
６、入力弁部１８及び出力弁部２０は、それぞれアクチュエータ部３０を有する。

【００６４】つまり、この第１の実施の形態に係るポンプ１０Ａは、流体が供給されるケーシング１４と、該ケーシング１４の裏面に対向して設けられた入力弁部１
８、ポンプ部１６及び出力弁部２０と、ケーシング１４
の裏面に対する入力弁部１８、ポンプ部１６及び出力弁部２０の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じてケーシング１４の裏面に流路を選択的に形成するポンプ本体１２とを具備して構成され、前記流路の選択形成によって流体の流れを制御するように構成されている。

【００６５】ここで、流路の選択形成とは、排出（又は加圧又は減圧）を行うためのポンプ部１６又は入力弁部１８又は出力弁部２０の任意の拡張／収縮又は開／閉動作の組み合わせを示す。

【００６６】前記ケーシング１４には、流体を供給するための導入孔３２と流体を排出するための排出孔３４が形成され、図２に示すように、これら導入孔３２と排出孔３４との間に入力弁部１８、ポンプ部１６及び出力弁部２０が横方向に配列されている。 図２において、符号１３０で示す部分は、変位伝達部６６の構成材料がケーシング１４と基体４０の間に充填された部分のうち、入力弁部１８、ポンプ部１６及び出力弁部２０として可動しない部分、つまり、アクチュエータ部３０の変位の伝達に直接関与しない部分である。

【００６７】ポンプ本体１２は、例えばセラミックスにて構成された基体４０を有する。 該基体４０は、一主面がケーシング１４の裏面に対向するように配置されており、該一主面は連続した面（面一）とされている。 基体４０の内部には、ポンプ部１６、入力弁部１８及び出力弁部２０に対応した位置にそれぞれ後述する振動部４２
を形成するための空所４４が設けられている。 各空所４
４は、基体４０の他端面に設けられた径の小さい貫通孔４６を通じて外部と連通されている。

【００６８】前記基体４０のうち、空所４４の形成されている部分が薄肉とされ、それ以外の部分が厚肉とされている。 薄肉の部分は、外部応力に対して振動を受けやすい構造となって振動部４２として機能し、空所４４以外の部分は厚肉とされて前記振動部４２を支持する固定部４８として機能するようになっている。

【００６９】つまり、基体４０は、最下層である基板層４０Ａと中間層であるスペーサ層４０Ｂと最上層である薄板層４０Ｃの積層体であって、スペーサ層４０Ｂのうち、ポンプ部１６、入力弁部１８及び出力弁部２０に対応する箇所に空所４４が形成された一体構造体として把握することができる。

【００７０】スペーサ層４０Ｂは、スクリーン印刷法のような手法によって、例えば図３に示すように、薄く形成することもできる。 この場合、ポンプ１０Ａの薄型化やアクチュエータ部３０の特性の向上の点で望ましい。

【００７１】基板層４０Ａは、補強用基板として機能するほか、配線用の基板としても機能するようになっている。 なお、前記基体４０は、一体同時焼成体であっても、ガラスや樹脂によって各層を接合一体化したものでも、後付けであってもよい。 また、前記例では基体４０
を３層の構造体としたが、４層以上の構造体としてもよい。

【００７２】また、ケーシング１４と基体４０との間には、図２及び図４に示すように、アクチュエータ部３０
の近傍において複数の支柱５０が介在され、剛性接合が維持されている。 また、図１及び図３に示すように、ケーシング１４の外周固定部１４ｂにて剛性接合を維持するようにしてもよい。 この場合、支柱５０がなくてもよい。

【００７３】また、ケーシング１４の外周固定部１４ｂ
と支柱５０を併用して剛性接合をすることがポンプ１０
に一定の剛性をもたせる上で最も望ましい。

【００７４】各アクチュエータ部３０は、図１に示すように、前記振動部４２と固定部４８のほか、該振動部４
２上に直接形成された圧電／電歪層や反強誘電体層等の形状保持層６０と、該形状保持層６０の上下面に形成された一対の電極６２（下部電極６２ａ及び上部電極６２
ｂ）とを有する作動部６４を具備して構成されている。
一対の電極６２は、図１に示すように、形状保持層６０
に対して上下に形成した構造や形状保持層６０の上面又は下面だけに形成した構造でもかまわない。

【００７５】一対の電極６２を形状保持層６０の上部のみに形成する場合、一対の電極６２の平面形状としては、図５に示すように、多数のくし歯が相補的に対峙した形状としてもよく、その他、特開平１０−７８５４９
号公報にも示されているように、渦巻き状や多枝形状などを採用することができる。

【００７６】形状保持層６０の平面形状を例えば楕円形状とし、一対の電極６２をくし歯状に形成した場合は、
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、形状保持層６０の長軸に沿って一対の電極６２のくし歯が配列される形態や、
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、形状保持層６０の短軸に沿って一対の電極６２のくし歯が配列される形態などがある。

【００７７】そして、図６Ａ及び図７Ａに示すように、
一対の電極６２のくし歯の部分が形状保持層６０の平面形状内に含まれる形態や、図６Ｂ及び図７Ｂに示すように、一対の電極６２のくし歯の部分が形状保持層６０の平面形状からはみ出した形態などがある。 図６Ｂ及び図７Ｂに示す形態の方がアクチュエータ部３０の屈曲変位において有利である。

【００７８】ところで、図１に示すように、一対の電極６２として、形状保持層６０の上面に例えば上部電極６
２ｂを形成し、形状保持層６０の下面に下部電極６２ａ
を形成した場合においては、例えば図１１に示すように、アクチュエータ部３０を空所４４側に凸となるように一方向に屈曲変位させることも可能であり、その他、
アクチュエータ部４４をケーシング１４に向かって凸となるように、他方向に屈曲変位させることも可能である。

【００７９】また、図８に示すように、形状保持層６０
の上面に一対の電極６２ａ及び６２ｂを形成し、更に、
振動部４２と形状保持層６０との間に金属膜層（即ち、
中間層２００）を形成するようにしてもよい。 この中間層２００の形成によって、変位保持率を７０％程度に高めることができる。

【００８０】これは、振動部４２と形状保持層６０との間に、高温で軟らかい金属膜層（中間層２００）を介在させることで、形状保持層６０の焼成過程から冷却過程において、振動部４２の応力的な拘束によって形状保持層６０に発生する応力が緩和されていることによるものと推定される。

【００８１】そして、前記中間層２００の材質として好ましいのは、Ｐｔ又はＰｄ、あるいは両者の合金である。 中間層２００の厚みとしては、１μｍ以上、１０μ
ｍ以下が適当である。 好ましくは２μｍ以上、６μｍ以下である。

【００８２】なぜならば、１μｍ未満では上述した応力緩和の効果が現れず、１０μｍを超えると中間層２００
の焼成時における焼成収縮により、中間層２００が振動部４２から剥離してしまうからである。

【００８３】また、ポンプ本体１２は、図１に示すように、各アクチュエータ部３０上に形成され、かつ各アクチュエータ部３０の変位をケーシング１４の裏面の方向に伝達させる変位伝達部６６とを有して構成されている。

【００８４】変位伝達部６６の上部のうち、導入孔３２
の直下に円形の凹部６８が形成され、入力弁部１８とポンプ部１６との間に矩形の凹部７０が形成され、ポンプ部１６と出力弁部２０との間に矩形の凹部７２が形成され、排出孔３４の直下に円形の凹部７４が形成されている。

【００８５】前記凹部６８及び７４は、図９及び図１０
に示すように、導入孔３２及び排出孔３４がそれぞれ入力弁部１８及び出力弁部２０の直上にある場合にあっては、省略することができる。 この場合、小型化に加え、
変位伝達部６６とケーシング１４との密着性を改善させ、弁としての機能を向上させることも可能である。

【００８６】そして、図１もしくは図３に示す第１の実施の形態に係るポンプ１０Ａは、自然状態においては、
変位伝達部６６の端面がケーシング１４の裏面に接触している。 この状態から、例えば入力弁部１８の上部電極６２ｂに「開く」を示す制御電圧を印加することにより、入力弁部１８のアクチュエータ部３０が例えば図１
１に示すように、空所４４側に凸となるように屈曲変位、即ち、一方向に屈曲変位して、変位伝達部６６の入力弁部１８に対応する端面がケーシング１４の裏面から離間することで、該入力弁部１８に対応した部分に導入孔３２と連通する流路９０が形成される。

【００８７】その後、ポンプ部１６の上部電極６２ｂに「開く」を示す制御電圧を印加することにより、ポンプ部１６のアクチュエータ部３０が図１１に示すように、
空所４４側に凸となるように屈曲変位、即ち、一方向に屈曲変位して、変位伝達部６６のポンプ部１６に対応する端面がケーシング１４の裏面から離間することで、入力弁部１８及びポンプ部１６に対応した部分に前記導入孔３２と連通する流路９０及び９２が形成される。 これは、出力弁部２０においても制御電圧を供給することで同様の動作を行う。

【００８８】そして、ポンプ部１６や入力弁部１８等に対する制御電圧の印加を停止することにより、これらポンプ部１６や入力弁部１８に対応する変位伝達部６６の端面が再びケーシング１４の裏面に接触して、上述した流路９０及び９２等が閉塞される。 即ち、入力弁部１８
やポンプ部１６等が有するアクチュエータ部３０は、入力弁部１８やポンプ部１６等に対応した部分に流路９０
及び９２等を選択的に形成するための流路形成手段として機能することになる。

【００８９】好ましい態様としては、入力弁部１８や出力弁部２０は、流路を確保できる程度の変位量を確保しつつ、大きい剛性を得るように構成する。 これによって、流体漏れをなくすことも可能となる。 これに対して、ポンプ部１６は、ある程度の剛性を維持しつつ、体積変化を大きくとれるように変位量を大きくするような構成が好ましい。 これは、振動部４２の面積、厚さ、材質、形状保持層６０の面積、厚さ、少なくとも一対の電極６２の面積によって制御することができる。

【００９０】一方、形状保持層６０の上面のみに一対の電極６２が形成された構成や、反強誘電体を形状保持層６０とした場合においては、自然状態において、変位伝達部６６の端面がケーシング１４の裏面に対して離反状態にあることから、動作開始時点で、入力弁部１８やポンプ部１６及び出力弁部２０の各上部電極６２ｂに「閉じる」を示す制御電圧を印加することにより、各アクチュエータ部３０がケーシング１４の裏面に向かって凸となるように、即ち、他方向に屈曲変位させて、これら入力弁部１８やポンプ部１６及び出力弁部２０の各端面をケーシング１４の裏面に接触させておく。

【００９１】そして、入力弁部１８、ポンプ部１６及び出力弁部２０に対する制御電圧の印加を選択的に停止して、アクチュエータ部３０を元の状態に復帰させることにより、入力弁部１８やポンプ部１６等に対応した部分に流路９０及び９２等を選択的に形成するようにしてもよい。 また、例えばポンプ部１６については、その形状保持層６０の上面のみに一対の電極６２を形成し、入力弁部１８や出力弁部２０については各形状保持層６０
の上下面に上部電極６２ｂ及び下部電極６２ａを形成することもできる。 この逆の構成も可能である。 このような構成を採用することにより、アクチュエータ部の変位を拡大することが可能となり、ポンプ部１６の排出量を大きくできるため、望ましい。

【００９２】そして、ポンプ部１６、入力弁部１８及び出力弁部２０の各下部電極６２ａへの電圧の供給は、ケーシング１４の横方向から共通配線９４を通じて行われ、この場合、共通配線９４はＧＮＤに接続されるか、
あるいは電源を通じてオフセット電圧が供給されるようになっている。 この場合、アクチュエータ部３０に他方向への変位（ケーシング１４の裏面に向かって凸となる変位）を生成するための電圧（分極方向と反対の負電圧）をオフセット電圧として印加すれば、ケーシング１
４と変位伝達部６６の接触を確実にさせることができる。

【００９３】一方、ポンプ部１６、入力弁部１８及び出力弁部２０の各上部電極６２ｂへの電圧供給は、図示しない配線基板（基体４０の他主面に貼り合わされている）からそれぞれスルーホール９６、９８及び１００を通じて行われるようになっている。 上述したように、基体４０の他主面（基板層４０Ａの他主面）に前記配線基板の機能を併せ持たせることもできる。

【００９４】なお、各下部電極６２ａにつながる配線と各上部電極６２ｂにつながる配線とが交差する部分には、互いの配線間の絶縁をとるために図示しないシリコン酸化膜、ガラス膜、セラミック膜、樹脂膜等からなる絶縁膜が介在されている。 この絶縁膜の形成は、配線の仕方によっては当然に不要な場合もある。

【００９５】次に、前記アクチュエータ部３０の各構成部材、特に各構成部材の材料等の選定並びにアクチュエータ部３０の形成について説明する。 アクチュエータ部３０の形成については、特開平３−１２８６８１号公報、特開平５−４９２７０号公報、特開平８−５１２４
１号公報、特開平８−１０７２３８号公報、特開平１０
−１９００８６号公報等に記載があるが、以下にその一例を説明する。

【００９６】まず、振動部４２は、高耐熱性材料であることが好ましい。 その理由は、作動部６４を振動部４２
に接合させる場合に、有機接着剤等の耐熱性に劣る材料を用いずに、直接振動部４２を支持させる構造とする場合、少なくとも形状保持層６０の形成時に、振動部４２
が変質しないようにするため、振動部４２は高耐熱性材料であることが好ましい。

【００９７】また、振動部４２は、基体４０上に形成される一対の電極６２における下部電極６２ａに通じる配線と上部電極６２ｂに通じる配線との電気的な分離を行うために、電気絶縁材料であることが好ましい。

【００９８】従って、振動部４２は、高耐熱性の金属あるいはその金属表面をガラス等のセラミックス材料で被覆したホーロー等の材料であってもよいが、セラミックスが最適である。

【００９９】振動部４２を構成するセラミックスとしては、例えば安定化された酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、スピネル、ムライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、ガラス、これらの混合物等を用いることができる。 中でも、酸化アルミニウム、安定化された酸化ジルコニウムが強度、剛性の点で望ましい。 安定化された酸化ジルコニウムは、振動部４２の厚みが薄くても機械的強度が高いこと、靭性が高いこと、形状保持層６０及び一対の電極６２との化学反応性が小さいこと等のため、特に好ましい。 安定化された酸化ジルコニウムとは、安定化酸化ジルコニウム及び部分安定化酸化ジルコニウムを包含する。 安定化された酸化ジルコニウムでは、立方晶等の結晶構造をとるため、相転移を起こさない。

【０１００】一方、酸化ジルコニウムは、１０００℃前後で、単斜晶と正方晶とで相転移し、この相転移のときにクラックが発生する場合がある。 安定化された酸化ジルコニウムは、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化スカンジウム、酸化イッテルビウム、酸化セリウム又は希土類金属の酸化物等の安定化剤を、１〜３０モル％含有する。 振動部４２の機械的強度を高めるために、安定化剤が酸化イットリウムを含有することが好ましい。 このとき、酸化イットリウムは、好ましくは１．５〜６モル％含有し、更に好ましくは２〜
４モル％含有することであり、更に０．１〜５モル％の酸化アルミニウムが含有されていることが好ましい。

【０１０１】また、結晶相は、立方晶＋単斜晶の混合相、正方晶＋単斜晶の混合相、立方晶＋正方晶＋単斜晶の混合相などであってもよいが、中でも主たる結晶相が、正方晶、又は正方晶＋立方晶の混合相としたものが、強度、靭性、耐久性の観点から最も好ましい。

【０１０２】振動部４２がセラミックスからなるとき、
多数の結晶粒が振動部４２を構成するが、振動部４２の機械的強度を高めるため、結晶粒の平均粒径は、０．０
５〜２μｍであることが好ましく、０．１〜１μｍであることが更に好ましい。

【０１０３】固定部４８は、セラミックスからなることが好ましいが、振動部４２の材料と同一のセラミックスでもよいし、異なっていてもよい。 固定部４８を構成するセラミックスとしては、振動部４２の材料と同様に、
例えば、安定化された酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、スピネル、ムライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、ガラス、これらの混合物等を用いることができる。

【０１０４】特に、第１の実施の形態に係るポンプ１０
Ａで用いられる基体４０は、酸化ジルコニウムを主成分とする材料、酸化アルミニウムを主成分とする材料、又はこれらの混合物を主成分とする材料等が好適に採用される。 その中でも、酸化ジルコニウムを主成分としたものが更に好ましい。 なお、焼結助剤として粘土等を加えることもあるが、酸化珪素、酸化ホウ素等のガラス化しやすいものが過剰に含まれないように、助剤成分を調節する必要がある。 なぜなら、これらガラス化しやすい材料は、基体４０と形状保持層６０とを接合させる上では有利ではあるものの、基体４０と形状保持層６０との反応を促進し、所定の形状保持層６０の組成を維持することが困難となり、その結果、素子特性を低下させる原因となるからである。

【０１０５】即ち、基体４０中の酸化珪素等は重量比で３％以下、更に好ましくは１％以下となるように制限することが好ましい。 ここで、主成分とは、重量比で５０
％以上の割合で存在する成分をいう。

【０１０６】そして、前記振動部４２上に、一対の電極６２及び形状保持層６０を設けて作動部６４を形成するには、公知の各種の膜形成手法が適宜採用されることになるが、形状保持層６０の形成にあたっては、スクリーン印刷、スプレー、コーティング、ディッピング、塗布、電気泳動法等による各種厚膜形成手法が好適に採用される。

【０１０７】この厚膜形成手法を用いれば、平均粒子径が０．０１μｍ〜７μｍ程度の、好ましくは０．０５μ
ｍ〜５μｍ程度の例えば圧電／電歪セラミック粒子を主成分とするペーストやスラリーを用いて、基体４０の振動部４２の外面上に膜形成することができ、良好な素子特性が得られるからである。

【０１０８】そして、この厚膜形成手法の中でも、微細なパターニングが安価に形成できるという点で、スクリーン印刷法が特に好ましく用いられる。 なお、形状保持層６０の厚さとしては、低作動電圧で大きな変位等を得るために、好ましくは５０μｍ以下、更に好ましくは３
μｍ以上、４０μｍ以下とされることが望ましい。

【０１０９】前記電気泳動法は、膜を高い密度で、かつ、高い形状精度で形成することができることをはじめ、技術文献「ＤＥＮＫＩ ＫＡＧＡＫＵ ５３，Ｎ
ｏ． １（１９８５），ｐ６３〜６８ 安斎和夫著」あるいは「第１回電気泳動法によるセラミックスの高次成形法 研究討論会 予稿集（１９９８），ｐ５〜６，ｐ２
３〜２４」に記載されるような特徴を有する。 従って、
要求精度や信頼性等を考慮して、適宜、各種手法を選択して用いるとよい。

【０１１０】また、一対の電極６２を構成する電極材料としては、高温酸化雰囲気に耐えられる導体であれば、
特に規制されるものではなく、例えば金属単体であっても、合金であってもよく、また、絶縁性セラミックスと金属単体、もしくはその合金との混合物であっても、何ら差し支えない。

【０１１１】より好ましくは、白金、パラジウム、ロジウム等の高融点貴金属類、あるいは銀−パラジウム、銀−白金、白金−パラジウム等の合金を主成分とする電極材料、あるいは白金と基体材料や例えば圧電／電歪材料とのサーメット材料が好適に用いられる。

【０１１２】その中でも、更に好ましくは、白金のみ、
もしくは白金系の合金を主成分とする材料が望ましい。
なお、電極材料中に添加させる基体材料の割合は、５〜
３０体積％程度が好ましく、また、圧電／電歪材料の割合は、５〜２０体積％程度であることが好ましい。

【０１１３】そして、一対の電極６２は、それぞれ前記電極材料を用いて、上述した厚膜形成手法もしくは、スパッタリング、イオンビーム、真空蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ、めっき等の薄膜形成手法による通常の膜形成手法に従って形成されることになるが、中でも、下部電極６２ａの形成に関しては、スクリーン印刷、スプレー、ディッピング、塗布、電気泳動法等の各種厚膜形成手法が好ましく採用され、また、上部電極６
２ｂにあっても、同様な厚膜形成手法のほか、上述した薄膜形成手法も好適に採用される。 この場合、前記下部電極６２ａ及び上部電極６２ｂは、いずれも一般に、２
０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下の厚さに形成される。

【０１１４】なお、これら下部電極６２ａ及び上部電極６２ｂの厚さに形状保持層６０の厚さを加えた作動部６
４の全体の厚さとしては、一般に１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下とされる。

【０１１５】形状保持層６０として、圧電／電歪層を用いる場合、該圧電／電歪層としては、例えば、ジルコン酸鉛チタン酸鉛（ＰＺＴ系）を主成分とする材料、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ系）を主成分とする材料、
ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ系）を主成分とする材料、
亜鉛ニオブ酸鉛を主成分とする材料、マンガンニオブ酸鉛を主成分とする材料、マグネシウムタンタル酸鉛を主成分とする材料、ニッケルタンタル酸鉛を主成分とする材料、アンチモンスズ酸鉛を主成分とする材料、チタン酸鉛を主成分とする材料、マグネシウムタングステン酸鉛を主成分とする材料、コバルトニオブ酸鉛を主成分とする材料等、又はこれらの何れかの組合せを含有する複合材料が用いられ、これらの化合物が５０重量％以上を占める主成分であってもよいことはいうまでもない。 また、前記セラミックスのうち、ジルコン酸鉛を含有するセラミックスは、圧電／電歪層の構成材料として最も使用頻度が高い。

【０１１６】また、圧電／電歪層をセラミックスにて構成する場合、上記材料に、更に、ランタン、バリウム、
ニオブ、亜鉛、セリウム、カドミウム、クロム、コバルト、アンチモン、鉄、イットリウム、タンタル、タングステン、ニッケル、マンガン、リチウム、ストロンチウム、ビスマス等の酸化物、若しくはこれらの何れかの組合せ、又は他の化合物を、適宜、添加した材料、例えばＰＬＺＴ系となるように、前記材料に所定の添加物を適宜に加えたものも好適に用いられる。

【０１１７】これらの圧電／電歪材料の中でも、マグネシウムニオブ酸鉛とジルコン酸鉛とチタン酸鉛とからなる成分を主成分とする材料、ニッケルニオブ酸鉛とマグネシウムニオブ酸鉛とジルコン酸鉛とチタン酸鉛とからなる成分を主成分とする材料、マグネシウムニオブ酸鉛とニッケルタンタル酸鉛とジルコン酸鉛とチタン酸鉛とからなる成分を主成分とする材料、もしくはマグネシウムタンタル酸鉛とマグネシウムニオブ酸鉛とジルコン酸鉛とチタン酸鉛とからなる成分を主成分とする材料、更には、これらの材料の鉛の一部をストロンチウム及び／
又はランタンで置換したもの等が有利に用いられ、上述したスクリーン印刷等の厚膜形成手法で圧電／電歪層を形成する場合の材料として推奨される。

【０１１８】多成分系圧電／電歪材料の場合、成分の組成によって、圧電／電歪特性が変化するが、本実施の形態で好適に採用されるマグネシウムニオブ酸鉛−ジルコン酸鉛−チタン酸鉛の３成分系材料や、マグネシウムニオブ酸鉛−ニッケルタンタル酸鉛−ジルコン酸鉛−チタン酸鉛、並びにマグネシウムタンタル酸鉛−マグネシウムニオブ酸鉛−ジルコン酸鉛−チタン酸鉛の４成分系材料では、擬立方晶−正方晶−菱面体晶の相境界付近の組成が好ましく、特に、マグネシウムニオブ酸鉛：１５〜
５０モル％、ジルコン酸鉛：１０〜４５モル％、チタン酸鉛：３０〜４５モル％の組成や、マグネシウムニオブ酸鉛：１５〜５０モル％、ニッケルタンタル酸鉛：１０
〜４０モル％、ジルコン酸鉛：１０〜４５モル％、チタン酸鉛：３０〜４５モル％の組成、更にはマグネシウムニオブ酸鉛：１５〜５０モル％、マグネシウムタンタル酸鉛：１０〜４０モル％、ジルコン酸鉛：１０〜４５モル％、チタン酸鉛：３０〜４５モル％の組成が、高い圧電定数と電気機械結合係数を有することから有利に採用される。

【０１１９】形状保持層６０として、反強誘電体層を用いる場合、該反強誘電体層としては、ジルコン酸鉛を主成分とするもの、ジルコン酸鉛とスズ酸鉛とからなる成分を主成分とするもの、更にはジルコン酸鉛に酸化ランタンを添加したもの、ジルコン酸鉛とスズ酸鉛とからなる成分に対してジルコン酸鉛やニオブ酸鉛を添加したものが望ましい。

【０１２０】特に下記の組成のようにジルコン酸鉛とスズ酸鉛からなる成分を含む反強誘電体膜を第１の実施の形態に係るポンプ１０Ａのアクチュエータ部３０に適用する場合、比較的低電圧で駆動することができるため、
特に好ましい。

【０１２１】Ｐｂ _0.99 Ｎｂ _0.02 ［（Ｚｒ _x Ｓｎ _1-x ）
_1-y Ｔｉ _y ］ _0.98 Ｏ ₃但し、0.5 ＜ｘ＜ 0.6，0.05＜ｙ＜ 0.063，0.01＜Ｎｂ
＜ 0.03 また、この反強誘電体層は、多孔質であってもよく、多孔質の場合には気孔率３０％以下であることが望ましい。

【０１２２】また、上述のように、基体４０の振動部４
２の外表面上に膜形成される形状保持層６０、一対の電極６２は、それぞれの膜の形成の都度、熱処理（焼成）
されて、基体、具体的には振動部４２と一体構造となるようにされてもよく、また、形状保持層６０及び一対の電極６２を形成した後、同時に熱処理（焼成）して、各膜が同時に振動部４２に一体的に結合されるようにしてもよい。

【０１２３】なお、一対の電極６２の形成手法の種類によっては、前記一体化のための電極膜に対する熱処理（焼成）を必要としない場合がある。

【０１２４】前記振動部４２と形状保持層６０並びに一対の電極６２とを一体化させるための熱処理 （焼成）
温度としては、一般に５００℃〜１４００℃程度の温度が採用され、特に好ましくは、１０００℃〜１４００℃
の範囲の温度が有利に選択される。 更に、膜状の形状保持層６０を熱処理する場合には、高温時に形状保持層６
０の組成が不安定にならないように、形状保持層６０の蒸発源と共に、雰囲気制御を行いながら、熱処理（焼成）することが好ましいほか、形状保持層６０上に適当な覆蓋部材を載置して、該形状保持層６０の表面が焼成雰囲気に直接露呈されないようにして焼成する手法を採用することも推奨される。 その場合、覆蓋部材としては、基体と同様な材料のものが用いられることとなる。

【０１２５】一方、変位伝達部６６は、アクチュエータ部３０の変位を直接ケーシング１４の方向に伝達できる程度の硬度を有するものが好ましい。 従って、前記変位伝達部６６の材質としては、ゴム、有機樹脂、有機接着フイルム、ガラス等が好ましいものとして挙げられるが、電極層そのものあるいは圧電体ないしは上述したセラミックス等の材質であってもかまわない。 最も好ましくは、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系、ポリオレフィン系等の有機樹脂、これらの混合物又は有機接着フイルムがよい。 更に、これらにフィラーを混ぜて硬化収縮を抑制、制御することも有効である。

【０１２６】前記変位伝達部６６のアクチュエータ部３
０への接続は、変位伝達部６６として上述した材料を使用する場合には、接着剤を使って上述した材料の変位伝達部６６を積層するか、上述した材料の溶液、ペーストないしスラリーをコーティングする等の方法、より具体的には、スクリーン印刷、ディッピング、スピンナー、
グラビア印刷、ディスペンサー、塗布、刷毛塗り等により作動部６４の上部に形成することにより行えばよい。

【０１２７】前記変位伝達部６６を作動部６４に接続する場合は、好ましくは、変位伝達部６６の材料を接着剤として兼ねることが好ましい。 変位伝達部６６は、単層の場合のほかに、多層として接着機能、接触離反機能をコントロールすることも望ましい。 特に、有機接着フイルムを用いれば、熱をかけることで接着剤として使えるため、好ましい。

【０１２８】ケーシング１４の構成材料としては、例えばガラス、石英、アクリル等のプラスチック、セラミックスなど、あるいは金属などが挙げられる。 このケーシング１４についても変位伝達部６６の接触により変形しない程度の硬度を有し、かつ、ポンプ部１６や入力弁部１８等の剛性を維持できるものが好ましい。

【０１２９】ケーシング１４の外周固定部１４ｂ及び支柱５０についても、ポンプ部１６や入力弁部１８等の剛性を維持できるものが好ましい。 支柱５０の構成材料としては、例えばガラス、石英、樹脂、アクリル等のプラスチック、セラミックスなど、あるいは金属などが挙げられる。 また、変位伝達部６６と同様の材質で、変位伝達部６６よりも硬くて変形しにくいもので構成するのが、変位伝達部６６の接触・離反を確保するのに特に好ましい。

【０１３０】次に、第１の実施の形態に係るポンプ１０
Ａの動作を図３及び図１２Ａ〜図１２Ｆを参照しながら簡単に説明する。 まず、図３に示す初期状態、即ち、変位伝達部６６とケーシング１４との間に流路が形成されていない状態から、入力弁部１８におけるアクチュエータ部３０の上部電極６２ｂに制御電圧を印加することにより、図１２Ａに示すように、入力弁部１８が一方向に屈曲変位し、変位伝達部６６の入力弁部１８に対応する端面がケーシング１４の裏面から離間することで、該入力弁部１８に対応した部分に導入孔３２と連通する流路９０が形成される。 このとき、流路９０のうち、入力弁部１８に対応した部分が低圧となるため、ケーシング１
４外の流体は導入孔３２を通じて前記流路９０に導入される。

【０１３１】次いで、図１２Ｂに示すように、ポンプ部１６におけるアクチュエータ部３０の上部電極６２ｂに制御電圧を印加することにより、ポンプ部１６が一方向に屈曲変位し、変位伝達部６６のポンプ部１６に対応する端面がケーシング１４の裏面から離間することで、該ポンプ部１６に対応した部分に流路９２が形成され、結果的に導入孔３２、入力弁部１８及びポンプ部１６に連通する流路９０及び９２が形成される。 このとき、図１
３にも示すように、流路９０及び９２のうち、ポンプ部１６に対応した流路９２が低圧となるため、導入孔３２
を通じて導入された流体はポンプ部１６上の流路９２に導かれる。

【０１３２】次いで、図１２Ｃに示すように、入力弁部１８への制御電圧の供給を停止することにより、入力弁部１８が元の位置に復帰し、変位伝達部６６の入力弁部１８に対応する端面がケーシング１４の裏面に接触することで、該ポンプ部１６に対応した部分のみに流路９２
が形成される。 即ち、入力弁部１８と出力弁部２０によって閉じられた空間９２が形成され、流体は該空間９２
に充填された状態となる。

【０１３３】次いで、図１２Ｄに示すように、出力弁部２０におけるアクチュエータ部３０の上部電極６２ｂに制御電圧を印加することにより、出力弁部２０が一方向に屈曲変位し、変位伝達部６６の出力弁部２０に対応する端面がケーシング１４の裏面から離間することで、該出力弁部２０に対応した部分に流路１０２が形成され、
結果的にポンプ部１６、出力弁部２０及び排出孔３４に連通する流路９２及び１０２が形成される。

【０１３４】次いで、図１２Ｅに示すように、ポンプ部１６への制御電圧の供給を停止することにより、ポンプ部１６が元の位置に復帰し、変位伝達部６６のポンプ部１６に対応する端面がケーシング１４の裏面に接触していくことで、図１４にも示すように、ポンプ部１６にあった流体が排出孔３４に向かって押し出され、ケーシング１４外に流体が排出されることになる。

【０１３５】そして、図１２Ｆに示すように、出力弁部２０への制御電圧の供給を停止することにより、出力弁部２０が元の位置に復帰し、変位伝達部６６の出力弁部２０に対応する端面がケーシング１４の裏面に接触することで、出力弁部２０にあった残りの流体が排出孔３４
に向かって押し出され、ケーシング１４外に排出されることになる。

【０１３６】このように、第１の実施の形態に係るポンプ１０Ａにおいては、流体が供給されるケーシング１４
と、該ケーシング１４の裏面に対向して設けられた入力弁部１８、ポンプ部１６及び出力弁部２０と、ケーシング１４の裏面に対する入力弁部１８、ポンプ部１６及び出力弁部２０の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じてケーシング１４の裏面に流路を選択的に形成するポンプ本体１２とを具備して構成し、前記流路の選択形成によって流体の流れを制御するようにしたので、ポンプ本体１２の小型化及び薄型化を促進させることができ、
様々な技術、例えば医療や化学分析等に応用させることが可能となる。

【０１３７】また、この第１の実施の形態においては、
入力弁部１８、ポンプ部１６及び出力弁部２０にそれぞれ具備されたアクチュエータ部３０を、形状保持層６０
と、該形状保持層６０に形成された少なくとも一対の電極６２とを有する作動部６４と、該作動部６４を支持する振動部４２と、該振動部４２を振動可能に支持する固定部４８とを有して構成するようにし、更に、一対の電極６２への電圧印加によって生じる前記アクチュエータ部３０の変位動作を変位伝達部を通じてケーシング１４
の方向に伝達するようにしたので、上述した選択的な流路の形成を確実に行わせることができる。 また、電気的動作によって簡単に流路の選択的な形成を行わせることができる。 導入側に対する減圧や排出側に対する加圧を効率よく行うことができる。

【０１３８】特に、振動部４２及び固定部４８をセラミックスにて構成するようにしたので、ポンプ本体１２の剛性が高くなり、アクチュエータ部３０の高速変位動作を達成させることができる。 これは、変位の動作周波数の増大化につながり、流体の排出量（移動量）の増大化が達成される。 即ち、この実施の形態においては、ポンプ本体１２の小型軽量化を図ることができると同時に、
流体の排出量（移動量）の増大化も実現させることができる。

【０１３９】このことから、第１の実施の形態に係るポンプ１０Ａは、加圧ポンプや減圧ポンプとして構成することができ、到達圧力の増大化並びに到達圧力への迅速化を図ることができる。 これにより、ケーシング１４外の雰囲気が減圧下であっても、入力弁部１８、ポンプ部１６及び出力弁部２０を十分に動作させることができる。

【０１４０】また、アクチュエータ部３０の変位を変位伝達部６６を介して伝達するようにしたので、封止性（密着性）の良好な入力弁部１８及び出力弁部２０を構成することができる。 特に、自然状態（初期状態）において、変位伝達部６６の端面をケーシング１４の裏面に接触するようにしたので、ポンプ本体１２に液だめを設ける必要がなくなり、更なる小型化を図ることができる。

【０１４１】また、形状保持層６０として圧電層及び／
又は電歪層及び／又は反強誘電体層で構成するようにしたので、応答性を向上させることができ、上述した変位の動作周波数の増大化を更に促進させることができる。

【０１４２】この第１の実施の形態に係るポンプ１０Ａ
において、流体を気体とした場合、ポンプ部１６の両側に形成された凹部７０及び７２の望ましい深さは、圧縮率や減圧率の確保の観点から０ｍｍより大きく、０．１
ｍｍ以下がよく、更に望ましくは、流路の抵抗並びに圧縮率や減圧率の確保の観点から０．１μｍ〜１０μｍがよい。

【０１４３】また、第１の実施の形態に係るポンプ１０
Ａでは、ポンプ部１６におけるアクチュエータ部３０の変位がケーシング１４の裏面に対して最も接近した状態の場合（即ち、自然状態の場合）に、前記変位伝達部６
６の端面をケーシング１４の裏面に接触させるかたちとしたが、その他、図１５に示すように、変位伝達部６６
の端面とケーシング１４の裏面との間に隙間１３２が形成されるようにしてもよい。 この場合、圧縮率や減圧率は低下するが、応答性の点で有利となる。 特に、流体として液体を用いた場合は、流路の体積変化が重要なため、前記隙間１３２があっても問題はない。

【０１４４】次に、第１の実施の形態に係るポンプ１０
Ａのいくつかの変形例を図１６〜図２４を参照しながら説明する。

【０１４５】まず、第１の変形例に係るポンプ１０Ａａ
は、図１６に示すように、例えば変位伝達部６６に矩形状の凹部７０（図３参照）を形成せずに積極的に入力弁部１８やポンプ部１６の変位動作を隣接する部位に伝達させるいわゆるクロストークを利用したものである。

【０１４６】これによって、図１７に示すように、入力部弁１８とポンプ部１６を同時に一方向に変位させることによって、導入孔３２からポンプ部１６にかけて連通する流路９０及び９２が形成される。 これは、ポンプ部１６と出力弁部２０においても同様である。

【０１４７】流体が気体の場合は、入力弁部１８とポンプ部１６間、ポンプ部１６と出力弁部２０間に必要に応じて流路を形成できるため、言い換えれば、不必要なときには流路空間がなくなるため、ケーシング１４とポンプ部１６間の圧縮率や減圧率を大きくすることが可能となり好ましい。

【０１４８】第２の変形例に係るポンプ１０Ａｂは、図１８に示すように、変位伝達部６６のうち、例えば入力弁部１８とポンプ部１６間にスリット１１０を設けて、
前記クロストークを隣接する部位に伝達させないようにして、それぞれ独立した駆動を実現させたものである。
この場合、前記スリット１１０は、変位伝達部６６だけでなく、基体４０のアクチュエータ部３０間に設けるようにしてもよい。 もちろん、図１や図３に示す矩形状の凹部７０もクロストークを有効に防止することができ、
応答性を更に高める上で望ましい。

【０１４９】第３の変形例に係るポンプ１０Ａｃは、図１９に示すように、導入孔３２の直下に入力弁部１８を配置し、排出孔３４の直下に出力弁部２０を配置した構造である。 この構造によれば、ポンプ本体１２のサイズを更に小型化することができる。

【０１５０】第４の変形例に係るポンプ１０Ａｄは、図２０に示すように、導入孔３２の直下に入力弁部１８を配置すると共に、変位伝達部６６の入力弁部１８に対応する部分をリング状に形成したものであり、排出孔３４
の直下に出力弁部２０を配置すると共に、変位伝達部６
６の出力弁部２０に対応する部分をリング状に形成したものである。

【０１５１】第５の変形例に係るポンプ１０Ａｅは、図２１に示すように、流体の導入をケーシング１４の裏面に沿って横方向から行い、流体の排出を同じくケーシング１４の裏面に沿って横方向に行ったものである。

【０１５２】第６の変形例に係るポンプ１０Ａｆは、図２２に示すように、入力弁部１８及び出力弁部２０をそれぞれ逆止弁の形状にしたものである。

【０１５３】もちろん、図示を省略するが、入力弁部１
８を逆止弁の形状にし、出力弁部２０をアクチュエータ部３０を用いた構成でもよいし、入力弁部１８をアクチュエータ部３０を用いたものにし、出力弁部２０を逆止弁の形状にした構成でもよい。

【０１５４】第７の変形例に係るポンプ１０Ａｇは、図２３に示すように、入力弁部１８を、図１や図３に示すアクチュエータ部３０を用いた第１の入力弁部１８ａ
と、図２２に示す逆止弁の形状にした第２の入力弁部１
８ｂとで構成し、出力弁部２０を、図１や図３に示すアクチュエータ部３０を用いた第１の出力弁部２０ａと、
図２２に示す逆止弁の形状にした第２の出力弁部２０ｂ
とで構成したものである。

【０１５５】第８の変形例に係るポンプ１０Ａｈは、図２４に示すように、第１の実施の形態に係るポンプ１０
Ａと同様の構成を有するが、入力弁部１８と出力弁部２
０との間に配置されるポンプ部１６が１つではなく複数設けられている点で異なる。 この場合、剛性を維持しながらポンプ本体１２の流体の排出量を大幅に増大させることができ、流体の送出しも効率よく行わせることが可能となる。

【０１５６】次に、第２の実施の形態に係るポンプ１０
Ｂについて図２５及び図２６を参照しながら説明する。

【０１５７】この第２の実施の形態に係るポンプ１０Ｂ
は、図２５及び図２６に示すように、第１の実施の形態に係るポンプ１０Ａとほぼ同じ構成を有するが、基体４
０の基板層４０Ａにおける空所４４につながる貫通孔４
６（図１又は図３参照）が封止され、ポンプ部１６におけるアクチュエータ部３０の変位がケーシング１４の裏面に対して最も接近した状態の場合に、前記変位伝達部６６の端面とケーシング１４の裏面との間に隙間１３２
が形成される点で異なる。

【０１５８】そして、図２５に示すように、ポンプ部１
６の流路９２の圧力をＰ ₁ 、ポンプ部１６における空所４４の圧力をＰ ₂としたとき、ポンプ部１６の流路９２
を収縮させて加圧する場合は、予めＰ ₂ ≧Ｐ ₁となるように空所４４を封止（図１で示す貫通孔４６を封止）しておくことで、ポンプ部１６の加圧動作を助けることができる。

【０１５９】また、図２６に示すように、ポンプ部１６
の流路９２を拡張させて減圧する場合は、予めＰ ₂ ≦Ｐ
₁となるように空所４４を封止（図１で示す貫通孔４６
を封止）しておくことで、ポンプ部１６の減圧動作を助けることができる。

【０１６０】このように、第２の実施の形態に係るポンプ１０Ｂにおいては、空所４４の貫通孔４６を封止して、該空所４４の圧力を所定の圧力にしておくことで、
ポンプ部１６、入力弁部１８、出力弁部２０等の動作を助けることができ、応答性の向上を図ることができる。

【０１６１】次に、第２の実施の形態に係るポンプ１０
Ｂの２つの変形例について図２７〜図２９を参照しながら説明する。

【０１６２】まず、第１の変形例に係るポンプ１０Ｂａ
は、図２７及び図２８に示すように、第１の実施の形態に係るポンプ１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、入力弁部１８の直上に導入孔３２が形成され、出力弁部２０
の直上に排出孔３４が形成され、各空所４４に通ずる貫通孔４６（図１参照）が封止されている点と、ポンプ部１６が複数（図示の例では３つ）のアクチュエータ部３
０ａ〜３０ｃを有し、入力弁部１８が複数（図示の例では２つ）のアクチュエータ部３０ａ及び３０ｂを有し、
出力弁部２０が複数（図示の例では２つ）のアクチュエータ部３０ａ及び３０ｂを有する点で異なる。 各アクチュエータ部３０ａ〜３０ｃは、図２８に示すように、平面縦長の形状を有して構成するようにしてもよい。

【０１６３】また、ポンプ部１６の各アクチュエータ部３０ａ〜３０ｃの変位がケーシング１４の裏面に対して最も接近した状態の場合に、ポンプ部１６における変位伝達部６６の端面とケーシング１４の裏面との間に隙間１３２が形成されるようになっている。

【０１６４】次に、第２の変形例に係るポンプ１０Ｂｂ
は、図２９に示すように、前記第１の変形例に係るポンプ１０Ｂａとほぼ同じ構成を有するが、ポンプ部１６が複数（図示の例では６つ）のアクチュエータ部３０ａ〜
３０ｆを有し、入力弁部１８が複数（図示の例では４
つ）のアクチュエータ部３０ａ〜３０ｄを有し、出力弁部２０が複数（図示の例では４つ）のアクチュエータ部３０ａ〜３０ｄを有する点で異なる。

【０１６５】各アクチュエータ部３０ａ〜３０ｆの構成として、図２９に示すように、第１の変形例に係るポンプ１０Ｂａにおける縦長のアクチュエータ部３０ａ〜３
０ｃよりも長手方向において短い形状の小型のアクチュエータ部とすれば、全体のサイズを大型化させずに済む。

【０１６６】これら第１及び第２の変形例に係るポンプ１０Ｂａ及び１０Ｂｂにおいては、ポンプ部１６、入力弁部１８及び出力弁部２０をそれぞれ複数のアクチュエータ部を有して構成するようにしたので、ポンプ部１
６、入力弁部１８及び出力弁部２０の剛性を向上させることができる。

【０１６７】次に、第３の実施の形態に係るポンプ１０
Ｃを図３０〜図３２を参照しながら説明する。

【０１６８】この第３の実施の形態に係るポンプ１０Ｃ
は、図３０に示すように、第８の変形例に係るポンプ１
０Ａｈ（図２４参照）と同様の構成を有するが、ポンプ部１６間にそれぞれ弁部１２０が配置されている点で異なる。

【０１６９】ここで、図示を簡単化するために、図３１
に示すように、ポンプ部１６の形状を単に円（○）とし、入力弁部１８、出力弁部２０及び弁部１２０を単に縦棒（｜）として記す。

【０１７０】このポンプ１０Ｃを使用するときは、図３
１に示すように、導入側にポンプ本体１２の入力側（入力弁部１８側）を接続し、排出側にポンプ本体１２の出力側（出力弁部２０側）を接続する。 そして、各ポンプ部１６を順次駆動して流体を流通させる。 このとき、導入側が閉空間であれば、該閉空間が減圧するため、この場合、ポンプ本体１２は減圧ポンプとして機能することになる。 一方、排出側が閉空間であれば、該閉空間が加圧するため、この場合、ポンプ本体１２は加圧ポンプとして機能することになる。

【０１７１】これらポンプ部１６（第１〜第４のポンプ部１６ａ〜１６ｄとする）の駆動シーケンスとしては、
例えば図３２に示すように、サイクル１において、第１
のポンプ部１６ａを２回駆動して流体を第２のポンプ部１６ｂに送り込む。 次のサイクル２において、第２のポンプ部１６ｂを２回駆動して流体を第３のポンプ部１６
ｃに送り込む。

【０１７２】次のサイクル３において、第１のポンプ部１６ａを２回駆動して流体を第２のポンプ部１６ｂに送り込むと同時に、第３のポンプ部１６ｃを２回駆動して流体を第４のポンプ部１６ｃに送り込む。

【０１７３】次のサイクル４において、第２のポンプ部１６ｂを２回駆動して流体を第３のポンプ部１６ｃに送り込むと同時に、第４のポンプ部１６ｄを２回駆動して流体を出力弁部２０を介して排出する。

【０１７４】以下同様に、サイクル３とサイクル４を順次繰り返すことによって、流体を第１〜第４のポンプ部に順次送り込んで出力弁部２０を介して排出する。

【０１７５】次に、第３の実施の形態に係るポンプ１０
Ｃのいくつかの変形例について図３３〜図４１を参照しながら説明する。

【０１７６】第１の変形例に係るポンプ１０Ｃａは、図３３に示すように、第３の実施の形態に係るポンプ１０
Ｃと同様の構成を有するが、隣接するポンプ部１６間に弁部１２０が接続された組１６Ａと、隣接するポンプ部１６間に弁部１２０が接続されていない組１６Ｂとが任意に組み合わされて接続されている点で異なる。

【０１７７】第２の変形例に係るポンプ１０Ｃｂは、図３４に示すように、第３の実施の形態に係るポンプ１０
Ｃと同様の構成を有するが、導入側に複数のポンプ部１
６が並列に接続され、排出側に向かって複数のポンプ部１６が樹枝状に接続されている点で異なる。

【０１７８】この場合、図３３に示す第１の変形例に係るポンプ１０Ｃａのように、隣接するポンプ部１６間に弁部１２０が接続された組１６Ａと、隣接するポンプ部１６間に弁部１２０が接続されていない組１６Ｂとの任意の組み合わさを採用するようにしてもよい。

【０１７９】第３の変形例に係るポンプ１０Ｃｃは、図３５に示すように、排出側に複数のポンプ部１６が並列に接続され、導入側に向かって複数のポンプ部１６が樹枝状に接続されている点で異なる。 この場合も図３３に示す第１の変形例に係るポンプ１０Ｃａの構成を採用してもよい。

【０１８０】また、図３６Ａ〜図３６Ｃに示す第４の変形例に係るポンプ１０Ｃｄのように、導入側と排出側間において、複数のポンプ部１６の直列接続と並列接続とを任意に組み合わせるようにしてもよい。 これらの場合も図３３に示す第１の変形例に係るポンプ１０Ｃａの構成を採用してもよい。

【０１８１】これら第１〜第４の変形例に係るポンプ１
０Ｃａ〜１０Ｃｄにおいては、第３の実施の形態に係るポンプ１０Ｃと同様に、減圧ポンプや加圧ポンプとして機能させることができる。

【０１８２】ここで、図３７に示すように、入力弁部１
８、第１のポンプ部１６ａ、弁部１２０、第２のポンプ部１６ｂ及び出力弁部２０の構成を第５の変形例とした場合に、該第５の変形例に係るポンプ１０Ｃｅにおける減圧動作及び加圧動作を図３８及び図３９を参照しながら説明する。 なお、図３８及び図３９は、第５の変形例に係るポンプ１０Ｃｅによる減圧動作及び加圧動作を簡便に示すために、入力弁部１８、第１のポンプ部１６
ａ、弁部１２０、第２のポンプ部１６ｂ及び出力弁部２
０を模式的に示したものである。 また、以下の説明では、入力弁部１８、弁部１２０及び出力弁部２０の流路の体積は無視するものとする。

【０１８３】最初に、減圧動作について数式も交えながら説明する。 まず、第５の変形例に係るポンプ１０Ｃｅ
において、導入側の第１のポンプ部１６ａを複数回動作させて、第１及び第２のポンプ部１６ａ及び１６ｂにて極限まで減圧した場合を説明する。

【０１８４】初期状態（サイクル１）では、入力弁部１
８、弁部１２０及び出力弁部２０が閉状態とされ、第１
及び第２のポンプ部１６ａ及び１６ｂの流路が収縮されている状態とする。 このとき、第１及び第２のポンプ部１６ａ及び１６ｂの圧力が共に初期値（例えば１ａｔ
ｍ）となっている。 なお、第１及び第２のポンプ部１６
ａ及び１６ｂにおける収縮時の各流路の体積をｖｃ、拡張時の各流路の体積をｖ０とする。 この場合、ｖｃ＝α
・ｖ０の関係が成立し、αは圧縮率（＞１）を示す。

【０１８５】そして、次のサイクル２で、入力弁部１
８、弁部１２０及び出力弁部２０が共に閉じた状態で第１のポンプ部１６ａの流路のみが拡張すると、該第１のポンプ部１６ａにおける流路の圧力は、Ｐ１／αとなる。

【０１８６】次のサイクル３で、弁部１２０が開状態となると、第１及び第２のポンプ部１６ａ及び１６ｂにおける流路が連通し、これによって、第２のポンプ部１６
ｂが減圧されることになる。 このときの第２のポンプ部１６ｂの圧力は以下の（１）式で表される。

【０１８７】

【数１】

【０１８８】そして、第１のポンプ部１６ａの複数回の動作にて極限まで減圧した場合、第２のポンプ部１６ｂ
の圧力は、以下の（２）式となる。 なお、第２のポンプ部１６ｂは動作していない。

【０１８９】

【数２】

【０１９０】次に、図３０に示す第３の実施の形態に係るポンプ１０Ｃのように、多数のポンプ部１６を直列に接続した多段構造とした場合は、第３のポンプ部の圧力は、以下の（３）式で表され、同様に、第ｎのポンプ部の圧力は、（４）式で表されることになる。

【０１９１】

【数３】

【０１９２】

【数４】

【０１９３】この時点で、第ｎのポンプ部自体は、その流路がまだ拡張していないため、第ｎのポンプ部の流路の拡張により、第ｎのポンプ部の圧力は（５）式で示される圧力となる。

【０１９４】

【数５】

【０１９５】この（５）式から、ポンプ部１６の多段化により、原理的には、どこまでも減圧できることがわかる。

【０１９６】次に、多数のポンプ部１６を直列に接続し、各ポンプ部１６を１回ずつ拡張動作させて減圧させた場合を説明する。

【０１９７】前記（１）式より、以下の（６）式が導き出される。 なお、第２のポンプ部自体は動作していない。

【０１９８】

【数６】

【０１９９】同様に、第３のポンプ部と第２のポンプ部との間では、第３のポンプ部の圧力は、以下の（７）式で表される。

【０２００】

【数７】

【０２０１】同様に、第ｎのポンプ部と第ｎ−１のポンプ部との間では、第ｎのポンプ部の圧力は、以下の（８）式で表される。

【０２０２】

【数８】

【０２０３】更に、第ｎのポンプ部自体の拡張によって該第ｎのポンプ部の圧力は、以下の（９）式で表されることになる。

【０２０４】

【数９】

【０２０５】この（９）式から、ポンプ部１６の多段化により、減圧された圧力は、極限値１／α２に収束することがわかる。

【０２０６】次に、加圧動作について数式も交えながら説明する。 まず、第５の変形例に係るポンプ１０Ｃｅにおいて、導入側の第１のポンプ部１６ａを複数回動作させて、第１及び第２のポンプ部１６ａ及び１６ｂにて極限まで加圧した場合を説明する。

【０２０７】初期状態（サイクル１）では、入力弁部１
８、弁部１２０及び出力弁部２０が閉状態とされ、第１
及び第２のポンプ部１６ａ及び１６ｂの流路が拡張されている状態とする。

【０２０８】そして、次のサイクル２で、入力弁部１
８、弁部１２０及び出力弁部２０が共に閉じた状態で第１のポンプ部１６ａの流路のみが収縮すると、該第１のポンプ部１６ａにおける流路の圧力は、αＰ１となる。

【０２０９】次のサイクル３で、弁部１２０が開状態となると、第１及び第２のポンプ部１６ａ及び１６ｂにおける流路が連通し、これによって、第２のポンプ部１６
ｂが加圧されることになる。 このときの第２のポンプ部１６ｂの圧力は以下の（１０）式で表される。

【０２１０】

【数１０】

【０２１１】そして、第１のポンプ部１６ａの複数回の動作にて極限まで加圧した場合、第２のポンプ部１６ｂ
の圧力は、以下の（１１）式となる。 なお、第２のポンプ部１６ｂ自体は動作していない。

【０２１２】

【数１１】

【０２１３】次に、図３０に示す第３の実施の形態に係るポンプ１０Ｃのように、多数のポンプ部１６を直列に接続した多段構造とした場合は、第３のポンプ部の圧力は、以下の（１２）式で表され、同様に、第ｎのポンプ部の圧力は（１３）式で表されることになる。

【０２１４】

【数１２】

【０２１５】

【数１３】

【０２１６】この時点で、第ｎのポンプ部自体は、その流路がまだ拡張していないため、第ｎのポンプ部の流路の拡張により、第ｎのポンプ部の圧力は（１４）式で示される圧力となる。

【０２１７】

【数１４】

【０２１８】この（１４）式から、ポンプ部１６の多段化により、原理的には、どこまでも加圧できることがわかる。

【０２１９】次に、多数のポンプ部１６を直列に接続し、各ポンプ部を１回ずつ拡張動作させて加圧させた場合を説明する。

【０２２０】前記（１０）式より、以下の（１５）式が導き出される。 なお、第２のポンプ部自体は動作していない。

【０２２１】

【数１５】

【０２２２】同様に、第３のポンプ部と第２のポンプ部との間では、第３のポンプ部の圧力は、以下の（１６）
式で表される。

【０２２３】

【数１６】

【０２２４】同様に、第ｎのポンプ部と第ｎ−１のポンプ部との間では、第ｎのポンプ部の圧力は、以下の（１
７）式で表される。

【０２２５】

【数１７】

【０２２６】更に、第ｎのポンプ部自体の拡張によって該第ｎのポンプ部の圧力は、以下の（１８）式で表されることになる。

【０２２７】

【数１８】

【０２２８】この（１８）式から、ポンプ部１６の多段化により、加圧された圧力は、極限値α２に収束することがわかる。

【０２２９】次に、第６の変形例に係るポンプ１０Ｃｆ
は、図４０Ａに示すように、第５の変形例に係るポンプ１０Ｃｅ（図３７参照）と同様の構成を有するが、第１
及び第２のポンプ部１６ａ及び１６ｂ並びに弁部１２０
における各アクチュエータ部３０の変位がケーシング１
４の裏面に対して最も接近した状態の場合に、第１及び第２のポンプ部１６ａ及び１６ｂ並びに弁部１２０における変位伝達部６６の端面とケーシング１４の裏面との間に隙間１３２が形成される点で異なる。

【０２３０】この第６の変形例に係るポンプ１０Ｃｆにおいては、以下の理由により、流体が気体であろうと液体であろうと好ましく用いられる。

【０２３１】即ち、この第６の変形例に係るポンプ１０
Ｃｆは、変位伝達部６６がケーシング１４に接触しないため、第１及び第２のポンプ部１６ａ及び１６ｂの高速動作が可能である。

【０２３２】また、例えば収縮状態にある第２のポンプ部１６ｂの変位伝達部６６とケーシング１４の間に隙間１３２がないと、第１のポンプ部１６ａの拡張動作によって、流路１４０は減圧されない。 この場合、第２のポンプ部１６ｂの手前までが減圧できることになる（図４
０Ｂの区間Ａ参照）。 従って、その後の第２のポンプ部１６ｂの拡張による減圧時に不利である。

【０２３３】そこで、この第６の変形例に係るポンプ１
０Ｃｆのように、収縮状態にある第２のポンプ部１６ｂ
の変位伝達部６６とケーシング１４の間に隙間１３２があれば、図４０Ｂに示すように、第１のポンプ部１６ａ
の拡張動作によって、流路１４０まで減圧できる。 このように、流路１４０が第２のポンプ部１６ｂの拡張前に減圧できるため、第２のポンプ部１６ｂの拡張による減圧時に有利である。 これは、加圧時にも有利となる。

【０２３４】次に、第７の変形例に係るポンプ１０Ｃｇ
は、図４１に示すように、第３の変形例に係るポンプ１
０Ｃと同様の構成を有するが、隣接する入力弁部１８と第１のポンプ部１６ａとの間に形成される流路（凹部）
７０と、隣接する第１のポンプ部１６ａと弁部１２０との間に形成される流路（凹部）１４２と、隣接する弁部１２０と第２のポンプ部１６ｂとの間に形成される流路（凹部）１４４と、隣接する第２のポンプ部１６ｂと出力弁部２０との間に形成される流路（凹部）７２との間をバイパスするための連通路１４６が形成されている点で異なる。

【０２３５】この場合、第１及び第２のポンプ部１６ａ
及び１６ｂの収縮時に、変位伝達部６６とケーシング１
４との間には隙間１３２は形成されない。

【０２３６】前記連通路１４６の形成によって、第６の変形例に係るポンプ１０Ｃｆと同様に、連通路１４６を通じて排出側の流路の部分を予め減圧又は加圧することができるため、導入側から排出側にかけての流路をすべて同様に一括して加圧又は減圧することができ、減圧及び加圧において有利となる。

【０２３７】ところで、例えば第１の実施の形態に係るポンプ１０Ａにおいては、変位伝達部６６の端面のうち、入力弁部１８、ポンプ部１６及び出力弁部２０の各部間に流路を構成する凹部７０及び７２を設けるようにしたが、その他、図４２Ａに示す第４の実施の形態に係るポンプ１０Ｄのように、変位伝達部６６の端面を平坦（面一）とし、ケーシング１４の裏面にスペーサ１５０
を形成することで、前記凹部７０及び７２に対応する流路を形成するようにしてもよい。

【０２３８】この場合、図４２Ｂに示すように、例えばポンプ部１６のアクチュエータ部３０が動作して該ポンプ部１６が拡張したとき、該ポンプ部１６に対応する変位伝達部６６がスペーサ１５０から離反して、ポンプ部１６上のスペーサ１５０直下に流路９２が形成されることになる。

【０２３９】次に、第５の実施の形態に係るポンプ１０
Ｅについて図４３を参照しながら説明する。

【０２４０】この第５の実施の形態に係るポンプ１０Ｅ
は、第１の実施の形態に係るポンプ１０Ａのポンプ本体１２と同様の構成を有する２つのポンプ本体（第１及び第２のポンプ本体１２Ａ及び１２Ｂ）が中間支持板１６
０を間に挟んでそれぞれ変位伝達部６６ａ及び６６ｂを中間支持板１６０に対向させて貼り合わされた構成を有する。 中間支持板１６０は、ケーシング１４の外周固定部１４ａにて挟持固定されている。

【０２４１】具体的には、第１のポンプ本体１２Ａは、
それぞれ第１の入力弁部１８ａ、第１のポンプ部１６
ａ、第１の出力弁部２０ａ及び第１の変位伝達部６６ａ
を有し、第２のポンプ本体１２Ｂは、それぞれ第２の入力弁部１８ｂ、第２のポンプ部１６ｂ、第２の出力弁部２０ｂ及び第２の変位伝達部６６ｂを有する。

【０２４２】そして、第１及び第２の入力弁部１８ａ及び１８ｂ、第１及び第２のポンプ部１６ａ及び１６ｂ、
第１及び第２の出力弁部２０ａ及び２０ｂが中間支持板１６０を間に挟んでそれぞれ互いに対向され、かつ、第１及び第２の変位伝達部６６ａ及び６６ｂが中間支持板１６０に当接するように設置されて構成されている。

【０２４３】また、ケーシング１４の外周固定部１４ａ
のうち、第１及び第２の入力弁部１８ａ及び１８ｂの各導入側にそれぞれ第１及び第２の導入孔３２ａ及び３２
ｂが形成され、第１及び第２の出力弁部２０ａ及び２０
ｂの各排出側にそれぞれ第１及び第２の排出孔３４ａ及び３４ｂが形成されている。

【０２４４】この場合、第１及び第２のポンプ本体１２
Ａ及び１２Ｂを中間支持板１６０及び／又は該中間支持板１６０を支える図示しない支柱により一定の剛性をもって支持するようにしてもよく、あるいは第１及び第２
のポンプ本体１２Ａ及び１２Ｂを中間支持板１６０及び／又は該中間支持板１６０を支える外周固定部１４ａにより一定の剛性をもって支持するようにしてもよい。

【０２４５】この第５の実施の形態に係るポンプ１０Ｅ
においては、中間支持板１６０の板面に対する第１及び第２の入力弁部１８ａ及び１８ｂ、第１及び第２のポンプ部１６ａ及び１６ｂ、第１及び第２の出力弁部２０ａ
及び２０ｂの選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて、中間支持板１６０の板面に流体の流路を選択的に形成することによって、流体を順次送り込む。

【０２４６】この第５の実施の形態に係るポンプ１０Ｅ
においても、第１の実施の形態に係るポンプ１０Ａと同様に、第１及び第２のポンプ本体１２Ａ及び１２Ｂの小型化及び薄型化を促進させることができ、様々な技術、
例えば医療や化学分析等に応用させることが可能となる。

【０２４７】この第５の実施の形態に係るポンプ１０Ｅ
の変形例１０Ｅａとしては、例えば図４４に示すように、前記中間支持板１６０を取り外し、第１及び第２の入力弁部１８ａ及び１８ｂ、第１及び第２のポンプ部１
６ａ及び１６ｂ、第１及び第２の出力弁部２０ａ及び２
０ｂをそれぞれ互いに対向させ、かつ、第１及び第２の変位伝達部６６ａ及び６６ｂの各端面を互いに当接させるように構成するようにしてもよい。

【０２４８】この場合、第１及び第２のポンプ本体１２
Ａ及び１２Ｂを図示しないケーシング１４及び／又は該ケーシング１４を支える図示しない支柱により一定の剛性をもって支持するようにしてもよく、あるいは第１及び第２のポンプ本体１２Ａ及び１２Ｂをケーシング１４
及び／又は該ケーシング１４を支える外周固定部１４ａ
により一定の剛性をもって支持するようにしてもよい。

【０２４９】次に、第６の実施の形態に係るポンプ１０
Ｆは、図４５に示すように、２つの基体４０及び１６２
がスペーサ基板１６４を間に挟んで積層され、下層の基体４０上に入力弁部１８と出力弁部２０が設置され、上層の基体１６２上にポンプ部１６が設置されて構成されている。

【０２５０】スペーサ基板１６４のうち、入力弁部１８
の導入側に導入孔３２が形成され、出力弁部２０の排出側に排出孔３４が形成されている。 また、上層の基体１
６２の基板層１６２Ａのうち、ポンプ部１６の空所４４
に対応した箇所で、かつ、入力弁部１８に対応した箇所に第１の貫通孔１６６が形成され、ポンプ部１６の空所４４に対応した箇所で、かつ、出力弁部２０に対応した箇所に第２の貫通孔１６８が形成されている。

【０２５１】そして、入力弁部１８におけるアクチュエータ部３０の上下方向の変位動作によって、入力弁部１
８の上部に形成された円錐状の変位伝達部１７０が第１
の貫通孔１６６を閉塞、開放することとなり、出力弁部２０におけるアクチュエータ部３０の上下方向の変位動作によって、出力弁部２０の上部に形成された円錐状の変位伝達部１７２が第２の貫通孔１６８を閉塞、開放することとなる。

【０２５２】その結果、導入孔３２を通じて導入された流体は、入力弁部１８を介してポンプ部１６の空所４４
に導かれ、該ポンプ部１６におけるアクチュエータ部３
０の上下方向の変位動作による空所４４内の体積変化によって空所４４内の流体が出力弁部２０及び排出孔３４
を介して排出されることになる。

【０２５３】この第６の実施の形態に係るポンプ１０Ｆ
においても、第１の実施の形態に係るポンプ１０Ａと同様に、ポンプ１０Ｆの小型化及び薄型化を促進させることができ、様々な技術、例えば医療や化学分析等に応用させることが可能となる。

【０２５４】上述の例では、ケーシング１４と変位伝達部６６にて囲まれた流路を通じて流体を輸送する場合について説明したが、その他、図４６に示すように、開放系での流体の輸送にも適用させることができる。

【０２５５】以下、開放系に適用させた第７の実施の形態に係るポンプ１０Ｇを図４６〜図４７Ｄを参照しながら説明する。

【０２５６】この第７の実施の形態に係るポンプ１０Ｇ
は、第１の基板層１８０Ａ、第１のスペーサ層１８０Ｂ
及び第１の薄板層１８０Ｃからなる第１の基体１８０の一部に第２のスペーサ層１８２Ｂ及び第２の薄板層１８
２Ｃからなる第２の基体１８２を積層して構成されたセラミック基台１８４を有する。

【０２５７】そして、セラミック基台１８４における第２の基体１８２上に第１のアクチュエータ部３０ａが形成され、第１の基体１８０のうち、第２の基体１８２との段差に近接した箇所に第２のアクチュエータ部３０ｂ
が形成されている。

【０２５８】これら第１及び第２のアクチュエータ部３
０ａ及び３０ｂを含む面上には例えば樹脂製の変位伝達部１８６が形成され、該変位伝達部１８６の上面は、セラミック基台１８４の段差に沿って傾斜するテーパ面とされている。 更に、この変位伝達部１８６の上面のうち、第１及び第２のアクチュエータ部３０ａ及び３０ｂ
に対応した箇所がそれぞれ上方に隆起して、第１の堰部１８８及び第２の堰部１９０として構成されている。 これらセラミック基台１８４と変位伝達部１８６は側面に設けられたケーシング１９２にて一定の剛性をもって固定支持されている。

【０２５９】第１及び第２の堰部１８８及び１９０は、
図４７Ａ〜図４７Ｄに示すように、第１及び第２のアクチュエータ部３０ａ及び３０ｂの上下方向への変位動作に従って、その隆起が発生、消滅するように、その高さが設定されている。

【０２６０】次に、この第７の実施の形態に係るポンプ１０Ｇの使用例、例えば一定量の試料液１９４を順次輸送する場合の使用例について図４７Ａ〜図４７Ｄを参照しながら説明する。

【０２６１】まず、図４７Ａに示すように、第１及び第２の堰部１８８及び１９０が隆起している段階で、試料液１９４を供給する。 試料液１９４は第１の堰部１８８
によって下方への移動がせき止められる。 次に、図４７
Ｂに示すように、第１の堰部１８８における第１のアクチュエータ部３０ａを下方に変位させて第１の堰部１８
８の隆起を消滅させると、せき止められていた試料液１
９４が第２の堰部１９０に向かって移動し、該第２の堰部１９０によって下方への移動がせき止められる。

【０２６２】次いで、図４７Ｃに示すように、第１の堰部１８８における第１のアクチュエータ部３０ａを再び上方に変位させて第１の堰部１８８の隆起を発生させると、試料液１９４のうち、第１の堰部１８８と第２の堰部１９０にて区画された部分（計量部１９６）の容積に見合う量の試料液１９４が該計量部１９６に残存し、溢れた試料液は第２の堰部１９０を越えて回収される。

【０２６３】その後、図４７Ｄに示すように、第２の堰部１９０における第２のアクチュエータ部３０ｂを下方に変位させて第２の堰部１９０の隆起を消滅させると、
計量部１９６にあった試料液１９４が変位伝達部１８６
のテーパ面に沿って下方に移動することになる。

【０２６４】このように、第７の実施の形態に係るポンプ１０Ｇにおいては、例えば一定量の試料液１９４を順次移動させることができるため、例えば超微量のタンパク質や遺伝子を高速に分析する装置に適用させることができ、新薬の探索や遺伝子解析に寄与させることができる。

【０２６５】なお、この発明に係るポンプは、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

【０２６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るポンプによれば、小型薄型であって、しかも、流体の排出量（移動量）の増大化を図ることができる。 また、導入側に対する減圧や排出側に対する加圧を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係るポンプを示す断面図である。

【図２】第１の実施の形態に係るポンプにおいて、ケーシングを外して示すポンプ本体の平面図である。

【図３】第１の実施の形態に係るポンプにおいて、空所の深さを小さくした状態を示す断面図である。

【図４】第１の実施の形態に係るポンプにおいて、支柱の部分を示す断面図である。

【図５】アクチュエータ部に形成される一対の電極の平面形状の一例を示す図である。

【図６】図６Ａは形状保持層の長軸に沿って一対の電極のくし歯を配列させた１つの例を示す説明図であり、図６Ｂは他の例を示す説明図である。

【図７】図７Ａは形状保持層の短軸に沿って一対の電極のくし歯を配列させた１つの例を示す説明図であり、図７Ｂは他の例を示す説明図である。

【図８】形状保持層に一対の電極と中間層を設けた例を示す断面図である。

【図９】第１の実施の形態に係るポンプにおいて、導入孔及び排出孔がそれぞれ入力弁部及び出力弁部の直上に形成した例を示す断面図である。

【図１０】導入孔及び排出孔がそれぞれ入力弁部及び出力弁部の直上に形成した例において、ケーシングを外して示すポンプ本体の平面図である。

【図１１】第１の実施の形態に係るポンプにおいて、入力弁部とポンプ部を駆動させた状態を示す説明図である。

【図１２】図１２Ａ〜図１２Ｆは、第１の実施の形態に係るポンプの動作を示す説明図である。

【図１３】入力弁部とポンプ部を駆動してこれら入力弁部とポンプ部に流路を形成した例を示す説明図である。

【図１４】ポンプ部と出力弁部を駆動してこれらポンプ部と出力弁部に流路を形成した例を示す説明図である。

【図１５】第１の実施の形態に係るポンプにおいて、変位伝達部の端面とケーシングの裏面との間に隙間を形成した例を示す断面図である。

【図１６】第１の実施の形態における第１の変形例に係るポンプを示す構成図である。

【図１７】第１の実施の形態における第１の変形例に係るポンプを動作させた状態を示す説明図である。

【図１８】第１の実施の形態における第２の変形例に係るポンプを示す構成図である。

【図１９】第１の実施の形態における第３の変形例に係るポンプを示す構成図である。

【図２０】第１の実施の形態における第４の変形例に係るポンプを示す構成図である。

【図２１】第１の実施の形態における第５の変形例に係るポンプを示す構成図である。

【図２２】第１の実施の形態における第６の変形例に係るポンプを示す構成図である。

【図２３】第１の実施の形態における第７の変形例に係るポンプを示す構成図である。

【図２４】第１の実施の形態における第８の変形例に係るポンプを示す構成図である。

【図２５】第２の実施の形態に係るポンプを示す断面図である。

【図２６】第２の実施の形態に係るポンプの他の例を示す断面図である。

【図２７】第２の実施の形態に係るポンプの第１の変形例を示す断面図である。

【図２８】第２の実施の形態に係るポンプの第１の変形例において、ケーシングを外して示すポンプ本体の平面図である。

【図２９】第２の実施の形態に係るポンプの第２の変形例において、ケーシングを外して示すポンプ本体の平面図である。

【図３０】第３の実施の形態に係るポンプを示す断面図である。

【図３１】第３の実施の形態に係るポンプを示すモデル図である。

【図３２】第３の実施の形態に係るポンプの駆動シーケンスを示す図である。

【図３３】第３の実施の形態に係るポンプの第１の変形例を示すモデル図である。

【図３４】第３の実施の形態に係るポンプの第２の変形例を示すモデル図である。

【図３５】第３の実施の形態に係るポンプの第３の変形例を示すモデル図である。

【図３６】図３６Ａ〜図３６Ｃは、第３の実施の形態に係るポンプの第４の変形例を示すモデル図である。

【図３７】第３の実施の形態に係るポンプの第５の変形例を示す断面図である。

【図３８】第３の実施の形態に係るポンプの第５の変形例による減圧動作を示すモデル図である。

【図３９】第３の実施の形態に係るポンプの第５の変形例による加圧動作を示すモデル図である。

【図４０】図４０Ａは第３の実施の形態に係るポンプの第６の変形例を示す断面図であり、図４０Ｂは第３の実施の形態に係るポンプの第６の変形例において、第１のポンプ部を動作させた場合を示す断面図である。

【図４１】第３の実施の形態に係るポンプの第７の変形例において、ケーシングを外して示すポンプ本体の平面図である。

【図４２】図４２Ａは第４の実施の形態に係るポンプを示す断面図であり、図４２Ｂは第４の実施の形態に係るポンプにおいて、ポンプ部を動作させた場合を示す断面図である。

【図４３】第５の実施の形態に係るポンプを示す断面図である。

【図４４】第５の実施の形態に係るポンプの変形例を示す断面図である。

【図４５】第６の実施の形態に係るポンプを示す断面図である。

【図４６】第７の実施の形態に係るポンプを示す断面図である。

【図４７】図４５Ａ〜図４５Ｄは、第７の実施の形態に係るポンプの動作を示す説明図である。

【符号の説明】

１０Ａ、１０Ａａ〜１０Ａｈ、１０Ｂ、１０Ｂａ、１０
Ｂｂ、１０Ｃ、１０Ｃａ〜１０Ｃｇ、１０Ｄ、１０Ｅ、
１０Ｅａ、１０Ｆ、１０Ｇ…ポンプ １２…ポンプ本体 １４…ケーシング １６…ポンプ部 １８…入力弁部 ２０…出力弁部 ３０…アクチュエータ部 ４０…基体 ４２…振動部 ４４…空所 ４８…固定部 ６０…形状保持層 ６２…一対の電極 ６２ａ、６２ｂ…下部電極、上部電極 ６４…作動部 ６６…変位伝達部 ９０、９２、
１０２…流路 １３２…隙間 １１０…スリット １２０…弁部 １５０…スペーサ １６０…中間支持板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大和田 巌 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 3H077 AA08 CC02 CC09 CC17 CC18 DD06 EE36 EE40 FF12 FF36