JP3450362B2 - Flow method and conveying apparatus for a liquid - Google Patents

Flow method and conveying apparatus for a liquid

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和實 田中
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キヤノン株式会社
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、異なる種類の液体間の混合・撹拌や、液体中に存在させた固形物の洗浄、更にはポンプ等に応用が可能な液体の流動方法及び搬送装置に関し、特に、イオン導電性を有する微少量の液体を流動させる方法及び搬送する装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] The present invention, mixing and stirring or between different types of liquid, cleaning of solid was present in the liquid, even applied to the pump or the like relates flow method and conveying apparatus capable liquid, in particular, it relates to an apparatus for the method and conveyed to flow a very small amount of liquid having ion conductivity. 【0002】 【従来の技術】従来、液体の流動方法としては、回転羽根,撹拌子を液体中で動かし、機械的な外力を与える方法が広く知られている。 [0004] Conventionally, as a flow method of the liquid, rotating blades, a stirring bar moving in a liquid, is widely known method for providing a mechanical external force. 一方、これらとは異なり、液体に電気的な力、特に電磁気力を与えて液体を流動させる方法がある。 Meanwhile, unlike these, there is a method of electric force in a liquid, in particular giving an electromagnetic force to flow of liquid. 【0003】例えば、特開平4−52067では、溶融金属中に電流を流し、外部磁界との相互作用によって生じる電磁気力で溶融金属を流動させている。 [0003] For example, in JP-A-4-52067, a current flows in the molten metal, and in flowing molten metal in an electromagnetic force generated by the interaction between the external magnetic field. 【0004】また、特開昭61−218359では、ダクト中の導電性液体に外部磁場と電界を作用させ、これらにより生じた電磁気力によって液体を流動させる電磁ポンプが開示されている。 [0004] In JP 61-218359, by the action of an external magnetic field and an electric field to the conductive liquid in the duct, an electromagnetic pump for flowing a liquid is disclosed by electromagnetic force generated thereby. 【0005】また、特開平4−13444では溶融金属に磁界を作用させ、溶融金属中に誘起されたうず電流と磁界との相互作用によって電磁気力を発生させ、溶融金属を流動させている。 [0005] In JP-A-4-13444 by the action of magnetic field to the molten metal to generate an electromagnetic force by interaction with induced eddy currents and the magnetic field in the molten metal, and in flowing molten metal. 【0006】また、液体の搬送装置としては、上記の流動方法を用いた装置以外にも種々のポンプが知られている。 Further, as a transport device for liquids, various pumps are known in addition to device using the flow method. それらの中で、微少量(例えば1μl以下)の搬送が可能なポンプとしては、例えば圧電素子による電歪力を利用したポンプや、抵抗発熱素子により加熱された蒸気圧を利用したポンプが知られており、また、近年においてマイクロマシーンの技術を応用した微細なギヤポンプ等の開発が行われている。 Among them, as the pump capable of transporting a minute amount (e.g. 1μl or less), such as a pump or using electrostrictive force by the piezoelectric element, a pump utilizing a heated vapor pressure by resistive heating elements known and which, also, the development of such fine gear pump that applies a micromachine technology have been made in recent. 【0007】更に、上記の他にも超音波振動を利用する方法や、電気浸透、電気泳動などEHD(電気流体力学)的作用により、液体を搬送させることも知られている。 Furthermore, a method of utilizing ultrasonic vibration in addition to the above, by electroosmosis, EHD as electrophoresis (electrohydrodynamic) action, it is also known that to transport the liquid. 【0008】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、機械的な外力による流動は、回転羽根や撹拌子の大きさによって、流動させる液体の量が規制を受け、一般に微少量の液体の流動には不向きである。 [0008] The present invention is, however, the flow due to mechanical external force, the magnitude of the rotating blades and stirrer, the amount of liquid to flow is regulated, the flow generally small amount of liquid it is unsuitable. 【0009】一方、電磁気力を利用する方法は、液体の電気伝導性に依存しているため、液体のみにその力が作用するので微少量の液体の流動も可能である。 On the other hand, a method utilizing electromagnetic forces, because it relies on the electrical conductivity of the liquid, the force only in the liquid is also possible flow of fine small amount of liquid because they act. しかしながら、従来例として示した方法では、磁界と電界を印加する手段がそれぞれ独立で必要であるという欠点がある。 However, in the method shown as a conventional example, there is a disadvantage that means for applying a magnetic field and electric field are required each independently. また、磁界による誘導電流を利用する場合は、磁界を交番磁界や回転磁界に駆動する手段が必要であったり、使用できる液体は導電性の非常に大きいものに制限されるといった欠点があった。 In the case of using the induced current caused by the magnetic field, or a need for a means to drive the magnetic field to the alternating magnetic field and rotating magnetic field, there is a disadvantage liquid that can be used is limited to very large conductivity. 【0010】また、微少量の液体の搬送が可能な前記の圧電素子や抵抗発熱体を利用したポンプでは、搬送量が微量になると脈動が生じ安定した搬送が難しいという欠点がある。 [0010] In the pump utilizing a minute amount of conveying said piezoelectric element and the resistance heating element capable of liquid, there is a drawback that the pulsation and the transport amount is trace amount stable conveyance is difficult to occur. 【0011】また、超音波振動を利用する方法では、振動が液体を保持する容器等にも伝わるため、これらの破損等の問題や、流動の制御が困難であるという欠点がある。 [0011] In the method of using ultrasonic vibrations, since also transferred to a container such as vibration holding a liquid, problems and the like such damage, there is a disadvantage that it is difficult to control the flow. 【0012】また、電気流体力学的な作用によりイオン導電性の大きな液体を搬送させると、電圧印加による電気分解が起こりやすく、ガス発生,電極劣化等が生じるため、液体の搬送が難しくなるという欠点があった。 Further, when the electrohydrodynamic effects to transport the large liquid ion conductive property, and is liable to occur electrolysis by the voltage application, the gas generating electrode deterioration occurs drawback transport of liquid is difficult was there. またマイクロマシーン技術を応用したポンプは、構成が複雑でコストが非常に高いという欠点がある。 The pump which applies the micromachine technology has the disadvantage that it is very high complexity and cost structure. 【0013】上記従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的とするところは、比較的広範囲なイオン導電性を有する微小領域の液体を、電気分解等が生じることなく安定して流動させる方法及び搬送する装置を提供することにある。 [0013] In view of the problems of the prior art, it is an object of the present invention, a liquid of minute regions having a relatively wide range ionic conductivity, a method stably flow without electrolysis or the like is generated and to provide an apparatus for conveying. 【0014】 【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成するために成された本発明は、電極対の間に導入されたイオン導電性を有する液体を流動させる方法であって、 [0014] According and operation for solving the problems] The present invention was made in order to achieve the above object, a method of flowing a liquid having ionic conductivity which is introduced between the pair of electrodes,
上記電極対間に交番電圧を印加して、少なくとも一方の電極近傍に磁界を生じさせ、前記磁界からイオンが電磁 By applying an alternating voltage between the electrode pair, causing a magnetic field in the vicinity of at least one of the electrodes, ions from the magnetic field electromagnetic
気力を受けることで液体を流動させることを特徴とする液体の流動方法であり、また、上記液体の流動方法により液体を搬送する装置であって、少なくとも1組の電極対と、該電極対の間に上記液体を供給する手段と、 前記 A flow method of the liquid, characterized in that flowing the fluid by receiving the energy, also provides an apparatus for transporting a liquid by the flow method of the liquid, at least one pair of electrode pair of the electrode pairs It means for supplying the liquid between the
電極対間に電圧を印加する電源手段を具備する液体の搬送装置である。 A conveying equipment for liquids comprising a power supply means for applying a voltage between the electrode pair. 【0015】本発明で用いることができる液体はイオン導電性を有する液体であり、例えば、塩化ナトリウムや塩化カリウム等の電解質を水や有機溶媒等の溶媒に溶解させた液体や電解質熔融液が挙げられる。 [0015] Liquid that can be used in the present invention is a liquid having ion conductivity, for example, include liquid or electrolyte melt solution of electrolyte dissolved in a solvent such as water or an organic solvent, such as sodium chloride or potassium chloride It is. これらの液体中で電解質の一部又はすべてが電離してイオンとなっていることがイオン導電性のためには必要である。 That part of the electrolyte in these liquid or all are ionized as ions are necessary for ionic conductivity. 【0016】イオン導電性を有するかかる液体の導電率は大きい方が望ましく、好ましい範囲としては10 -5 The conductivity of this liquid having ion conductivity it is preferable large, as a preferred range 10 -5 S
/cm以上、さらに好ましくは10 -4 S/cm以上である。 / Cm or more, more preferably 10 -4 S / cm or more. この導電率が小さいと、電極対の間に流れる電流が小さくなり、また同時に電極近傍に生じる磁界も小さくなるため、イオンに作用する電磁気力が小さくなり液体の流動が難しくなる。 When the conductivity is small, the smaller the current flowing between the electrode pair, and because the magnetic field also decreases occurring near the electrodes at the same time, the flow of the liquid becomes small electromagnetic force acting on the ions is difficult. 【0017】本発明に用いられる電極としては、金属, [0017] As the electrode used in the present invention, a metal,
カーボン等、従来公知の電極材料やこれらを導電性フィラーとして分散させた高分子材料やポリピロール等の導電性高分子材料等が使用可能である。 Carbon, a conductive polymer material such as conventionally known electrode materials and these polymeric materials and is dispersed as a conductive filler polypyrrole can be used. 一般にこれら電極材料の選択は、電極対間に印加する電圧によって異なる。 Generally the choice of these electrode materials are different depending on the voltage applied between the electrode pair. すなわち、印加電圧に直流(DC)成分が存在すると、電極材料によっては陽極酸化を受け、電極の溶解や酸化被膜の形成が起こり、液体の流動やその耐久安定性に悪影響を及ぼす場合がある。 That is, when current (DC) component to the applied voltage is present, the electrode material undergoes anodic oxidation occurs formation of dissolution and the oxide film of the electrode may adversely affect the fluidity and the running stability of the liquid. このような場合、白金等の陽極酸化を受けにくい電極材料を選択する必要がある。 In such cases, it is necessary to select less susceptible electrode material anodic oxidation such as platinum. また、印加電圧を下げることも考えられるが、イオンに作用する電磁気力が低く制限されるため、流動スピードの上限が低く抑えられたり、流動できない可能性もある。 Moreover, it is conceivable to lower the applied voltage, since the electromagnetic force acting on the ions is limited to a low level, there or upper limit is suppressed low flow speed, may not be fluidized. 【0018】これらの点を考慮すると、電極対間に印加する電圧としては、周期的に変動する電圧が好ましい。 [0018] In consideration of these points, as the voltage applied between the electrode pair, a voltage that varies periodically it is preferred.
この場合、その波形には特に制限はなく、矩形波、正弦波、三角波等を用いることができる。 In this case, no particular limitation to the waveform, it is possible to use rectangular wave, sine wave, triangular wave or the like. 【0019】また、その周波数及び振幅電圧値は前述の電極の陽極酸化や液体の電気分解(気泡の発生、反応等)の有無と関連があり、一般に周波数が低いほどまた振幅電圧値が大きいほど陽極酸化や電気分解が生じやすい。 Further, the frequency and amplitude voltage value (generation of bubbles, reaction, etc.) electrolysis of the anodic oxidation or liquid of the aforementioned electrodes are associated with the presence or absence of, generally the larger the lower the frequency also amplitude voltage value anodic oxidation and electrolysis is likely to occur. 例えば、導電率が1mS/cm程度の電解質水溶液の場合、好ましい周波数は100KHz以上、さらに好ましくは1MHz以上である。 For example, if the conductivity of the electrolyte solution of about 1 mS / cm, preferably the frequency is 100KHz or higher, further preferably 1MHz or more. また、好ましい振幅電圧値は電極対間の距離や電極の形状や電解質水溶液の導電率により変化するが、電界値としておおむね10 4〜6 Also preferred amplitude but the voltage value is changed by the conductivity of the shape and an aqueous electrolyte solution of the distance and the electrodes between the electrode pairs, generally 10 4-6 as a field value
V/mである。 A V / m. 【0020】周期的に変動する電圧としては、例えば図17(a)に示すような交番(AC)電圧がある。 Examples of the cyclically varying voltage, for example, there is an alternating (AC) voltage as shown in FIG. 17 (a). 交番電圧は、印加電圧の時間平均が0であるので、電極の陽極酸化や液体の電気分解が生じにくいので特に好ましい。 Alternating voltage, the time average of the applied voltage is 0, particularly preferable because the electrolysis of the anodic oxidation or liquid electrode is less likely to occur. 【0021】必要に応じては、複数の交番電圧を合成した電圧でも良いし、図17(b)のような交番電圧に直流電圧を重ねた電圧でもよいが、この際の直流電圧値は、前述の陽極酸化等が生じない範囲である必要がある。 [0021] If necessary, may be a voltage obtained by combining a plurality of alternating voltage, may be an alternating voltage voltage superimposed a direct current voltage to as FIG. 17 (b), the DC voltage value at this time, It must anodic oxidation or the like described above is in the range that does not cause. 【0022】また、図17(c)に示した矩形波電圧のようにDuty比が変えられる印加電圧の場合、好ましいDuty比は、10〜90%、さらに好ましくは、2 Further, when the applied voltage Duty ratio is changed as a rectangular wave voltage shown in FIG. 17 (c), preferred Duty ratio is 10% to 90%, more preferably, 2
0〜80%である。 0 to 80%. Duty比が10%より小さい場合や90%より大きい場合は、電界に対する液体中のイオンの応答性が悪くなり電極近傍でのイオンの運動が鈍くなる。 If Duty ratio is greater than when less than 10% and 90%, the ion motion in the worse becomes the electrode near the responsiveness of the ions in the liquid to the electric field becomes dull. 従って、作用する電磁気力が小さくなるので流動が弱くなる。 Thus, the flow is weakened since electromagnetic force acting is reduced. 【0023】本発明において、前記電極対の少なくとも一方は液体中に含まれるイオンに電磁気力を作用するための電極(作用電極)となる。 [0023] In the present invention, at least one of the electrode pair as an electrode (working electrode) for acting an electromagnetic force to ions contained in the liquid. 【0024】本発明による流動の原理は不明な点も多いが、電極対の一方を上記の作用電極、他方を対向電極として説明すると以下のように考えられる。 The principle of the flow according to the present invention is greater question, but one of the above working electrode of the electrode pair is believed to be as follows with the other will be described as a counter electrode. 【0025】作用電極と対向電極間に電圧を印加すると、これらの電極間に電界が生じる。 [0025] When a voltage is applied between the working electrode and the counter electrode, an electric field is generated between these electrodes. この電界によって液体中のイオンが動き、この時、両電極間に電流が流れる。 Motion ions in the liquid by the electric field, this time, current flows between the electrodes. これと同時に作用電極を流れる電流によって作用電極の近傍に磁界が生じる。 This magnetic field is generated in the vicinity of the working electrode by the current flowing through the working electrode at the same time. 作用電極の近傍で電界により運動するイオンは、磁界から電磁気力(ローレンツ力) Ions, electromagnetic force from the magnetic field that moves by an electric field in the vicinity of the working electrode (Lorentz force)
を受ける。 The subject. このローレンツ力が本発明による流動のメカニズムと思われる。 The Lorentz force is believed mechanism of the flow according to the present invention. 作用電極と対向電極間に印加する電圧が交番電圧の場合、電界によるイオンの動きは時間平均すると実質上ほとんどなく、電磁気力のみが作用していることになる。 When the voltage applied between the working electrode and the counter electrode of the alternating voltage, substantially little when movement of ions mean time by the electric field, only the electromagnetic force acts. 【0026】本発明の作用電極の構成としては、電界によるイオンの運動の大きさ(電流の大きさ)と、作用電極の近傍の磁界の強さが大きいことが好ましい。 [0026] as a working electrode of the present invention, the size of the ion motion by the electric field (the magnitude of the current), it is preferred that a large intensity of the magnetic field in the vicinity of the working electrode. 【0027】従って、電界と作用電極近傍磁界の大きさが共に大きくなるように、電極の形状を作用電極に電界が集中するような形状にするのが好ましい。 [0027] Thus, as the magnitude of the electric field and the working electrode near magnetic field are both large, preferably the shape of the electrode to the working electrode in a shape such as electric field is concentrated. 【0028】また、このような作用電極を用いることによって、磁界印加と電界印加を同時に、しかも簡単に行うことができ、磁界印加用の手段や電界印加用の手段を独立に設ける必要がない。 Further, by using such a working electrode, at the same time the magnetic field application and electric field application, yet can be easily performed, it is unnecessary to provide independent means for means and applying an electric field for magnetic field application. 【0029】以下、本発明で使用される電極の構成例を図面を用いて説明する。 [0029] Hereinafter, a configuration example of an electrode for use in the present invention with reference to the drawings. 【0030】図1において、1は先端が円錐形状の作用電極であり、4は対向電極である。 [0030] In FIG. 1, 1 is the tip is the working electrode conical, 4 is the counter electrode. これらの電極間に電圧を印加すると、周辺のイオンが電界(電気力線3)に沿って動き(図中i方向)、作用電極1に電流Iが流れる。 When a voltage is applied between the electrodes, the movement around the ions along the electric field (electric lines of force 3) (in the drawing i direction), a current I flows through the working electrode 1. この電流Iにより作用電極の円錐軸を中心として同心円状に磁界2が形成される。 Field 2 is formed around the cone axis of the working electrode by the current I concentrically. この時、作用電極近傍のイオンは、対向電極4間で形成される電界3から力を受け運動しているので、磁界2から電磁気力Fを受け、その方向はほぼ作用電極の先端の円錐面に沿った方向となる。 In this case, the ions of the working electrode vicinity, since the electric field 3 formed between the counter electrode 4 is subjected exercise force, receives the electromagnetic force F from the magnetic field 2, the conical surface of the tip of the direction nearly working electrode a direction along the. この方向は、印加電圧の極性を逆にしても変わらず、また、イオンが正負どちらでも変わらない。 This direction is unchanged even if the polarity of the applied voltage to the contrary, also ions does not change in either positive or negative. 【0031】また、図2で示されるように、導電性の円筒管を対向電極4として、この中心軸上に設けた線電極を作用電極1とすることもできる。 Further, as shown in Figure 2, a conductive cylindrical tube as a counter electrode 4, a line electrode provided on the center axis may be a working electrode 1. これらの電極間に、 Between these electrodes,
例えば図3に示されるような電気回路で電界を印加すると同時に、線電極に電流を流す。 For example simultaneously with the application of an electric field in an electric circuit as shown in FIG. 3, a current flows to the line electrode. この時、電界によるイオンの運動(図中i方向)と線電極が作る磁界との相互作用によりイオンが電磁気力Fを受け、円筒管の軸方向に移動する(図3では線電極に電流Iが流れ、陽イオンの場合を示した)。 At this time, ions undergo electromagnetic force F by the interaction of the ion motion by the electric field and (in the drawing i direction) magnetic field formed by the line electrode, moves in the axial direction of the cylindrical tube (current in FIG 3 line electrode I flow, it shows the case of positive ions). この移動方向は印加電圧の極性を変えても変化しない。 The movement direction is not changed even by changing the polarity of the applied voltage. 【0032】また、図4で示されるように、図1で示した円錐形状の電極を2本対向させて電極対を構成することもできる。 Further, as shown in Figure 4, it is also possible to configure the two opposing are allowed by the electrode pair of the electrode conical shape shown in FIG. 【0033】この場合、2本の電極が相互に作用電極1 [0033] In this case, the working electrode 1 two electrodes are mutually
と対向電極4の関係となっている。 It has a relationship of the opposite electrode 4 and. この電極間に電圧を印加すると図4で矢印で示したような液体の流動が生じる。 The flow of the liquid as indicated by the arrows in FIG. 4 by applying a voltage generated between the electrodes. 【0034】また、図5,図6は多数の電極対を用いた例である。 Further, FIG. 5, FIG. 6 shows an example in which a plurality of electrode pairs. 図5では、基板51上に楔形の作用電極1a In Figure 5, the working electrode 1a of the wedge on the substrate 51
〜1cと対向電極4a〜4cが各々連結されたパターンを一列に形成している。 ~1c a counter electrode 4a~4c each concatenated patterns are formed in a row. 各パターンの作用電極と対向電極は絶縁膜52a〜52cで絶縁されている。 Working and counter electrodes of each pattern are insulated by the insulating film 52 a - 52 c. 【0035】電界印加は隣合っている例えば作用電極1 The electric field application is adjacent to each other for example the working electrode 1
bと対向電極4aとで行なわれ、基板51上で楔形の先端方向に液体が流動する。 Done in the b and the counter electrode 4a, the liquid flows in the direction of the front end of the wedge-shaped on the substrate 51. 【0036】図6では、4本の電極を1単位とした電極ユニットを中心軸上に複数個(図中では3ユニット)配置した電極群から成っている。 [0036] In FIG. 6, consists of the arranged electrodes (3 units in the drawing) of the four electrodes plurality on the central axis of the electrode units as one unit. 【0037】各ユニット中の4本の電極は先端が円錐形状の電極であり、先端の方向が中心軸上の1点(例えば図中G点)に集中するように配置されている。 The four electrodes in each unit is an electrode tip is conical, and is arranged so that the direction of the tip is concentrated on one point on the central axis (e.g., in the drawing point G). 【0038】各ユニット中の4本の電極への電圧印加方法の一例としては、図6の電極61と63及び電極62 [0038] An example of voltage application method to the four electrodes in each unit, electrode 61 of Figure 6 and 63 and the electrodes 62
と64を作用電極−対向電極の関係となるように電圧印加を行なうことが可能である。 When 64 the working electrode - it is possible to perform voltage application so as to be in the relationship of the counter electrode. この際、それぞれの電極対に印加する電圧が独立に作用するように、例えば図7 At this time, as the voltage applied to each electrode pair acts independently, for example, FIG. 7
で示したA,Bのような波形の電圧印加が考えられる。 A shown, the voltage application waveform, such as B can be considered.
このような電圧の印加によって、液体は主に中心軸上で図中矢印の方向に流動する。 By the application of such a voltage, the liquid mainly flows in the direction of the arrow in the drawing on the central axis. 【0039】本発明の液体の搬送装置は、以上説明した本発明の液体の流動方法により液体を搬送するものであり、先に挙げたような構成を有する電極対と、電極対の間にイオン導電性を有する液体を供給する手段と、電極対間に電圧を印加する電源手段を有している。 The transport device of the liquid of the present invention, or by the flow method of the liquid of the present invention described which carry the liquid, and an electrode pair having the configuration as mentioned above, the ion between the electrode pairs It means for supplying liquid having conductivity, and has a power supply means for applying a voltage between the electrode pair. 【0040】本発明の搬送装置において、効率良く液体を搬送するために、液体の流通が可能な内部空隙を有する流通路内に、電極対のうち少なくとも一方の電極(作用電極)が配置されるのが好ましい。 [0040] In the conveying apparatus of the present invention, in order to transport the liquid efficiently, the flow passage having an internal void that can flow in the liquid, at least one electrode (working electrode) is arranged within the electrode pair preference is. また、この流通路内の空隙は、作用電極により液体中のイオンに生じた電磁気力が、充分液体の搬送力となるように液体で満たされた閉じた空隙であるのが好ましく、開いた空隙である場合には、液体中に渦が生じることがあり、搬送効率が低下したり、流量の制御が困難になったりする。 Further, the gap of the flow passage is electromagnetic force generated in the ion in the liquid by the working electrode, is preferably a closed voids filled with liquid so as to sufficiently a conveying force of the liquid, open gap If it is, there is an eddy occurs in the liquid, or reduces the transport efficiency, control of the flow rate may become difficult. 【0041】この流通路の内部空隙の断面形状は特に限定されないが、均一な搬送のためには作用電極の先端形状が、例えば円錐の場合、この形状に対応して円筒状であることが好ましい。 [0041] This cross-sectional shape of the internal void of the flow passage is not particularly limited, the tip shape of the working electrode for uniform conveyance, for example, in the case of a cone, is preferably a cylindrical shape corresponding to the shape . また、流通路の材質としてはガラス,プラスチック,セラミック等従来公知の材料を用いることができる。 Further, it is possible to use glass, plastic, ceramic, etc. conventionally known materials as the material of the flow passage. 【0042】 【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する。 [0042] [Embodiment] Hereinafter, detailed explanation of the present invention embodiment. 【0043】 実施例1本実施例では、図8に示されるようなセルを作製し、液体の流動実験を行った。 [0043] Example 1 In this example, to prepare a cell as shown in FIG. 8, was flow experiment of the liquid. 【0044】作用電極1として、先端が円錐形状の金− [0044] As the working electrode 1, the tip of the conical gold -
タングステン合金(直径50μm,先端径10μm以下)を用い、対向電極4として厚さ250μmのステンレス板を使用した。 Tungsten alloy (diameter 50 [mu] m, tip diameter 10μm or less) was used to use a stainless steel plate having a thickness of 250μm as the counter electrode 4. 【0045】2枚のスライドガラス81(厚さ1mm) The two glass slides 81 (with a thickness of 1mm)
の間に対向電極4を挟み、対向電極と作用電極との距離が100μmとなるように固定した。 Sandwiching the counter electrode 4 between the distance between the counter electrode and the working electrode is fixed so as to be 100 [mu] m. 【0046】次に、上記セル内にイオン導電性液体として塩化カリウム水溶液(導電率1mS/cm)を注入し、また、図9に示す構成にて同じ塩化カリウム水溶液に色素を溶解させた液体を導入した。 Next, by injecting the aqueous potassium chloride solution (conductivity 1 mS / cm) as the ion conductive liquid within the cell, also the liquid obtained by dissolving the dye in the same aqueous solution of potassium chloride in the configuration shown in FIG. 9 introduced. 【0047】図中、91はセル内の作用電極1の先端の近傍に設けた内径約10μmのガラスキャピラリーであり、その中に上記塩化カリウム水溶液に色素を溶解させた液体が導入されている。 [0047] In the figure, 91 is an inner diameter of about 10μm glass capillaries provided in the vicinity of the tip of the working electrode 1 in the cell, the liquid obtained by dissolving the dye in the aqueous solution of potassium chloride is introduced. ガラスキャピラリー91内の色素溶液は、マイクロシリンジポンプによりセル内でガラスキャピラリー外へ必要に応じて放出される。 Dye solution in the glass capillary 91 is released as needed to the glass capillary out in the cell by a micro syringe pump. 【0048】図10は、上記セル中の液体の流動を観測するための装置構成図である。 [0048] Figure 10 is an apparatus configuration diagram for observing the flow of liquid in the cell. 【0049】同図中、101は顕微鏡の対物レンズ、1 [0049] In the figure, 101 is a microscope objective lens, 1
02はセル、103はバイポーラ・アンプ、104は波形発生器、105はマイクロシリンジポンプ、106はジョイント、107は顕微鏡ステージである。 02 cells, 103 bipolar amplifier, 104 is a waveform generator, 105 is a micro syringe pump, is 106 joint 107 is a microscope stage. 【0050】まず、マイクロシリンジポンプ105によりガラスキャピラリー91先端から色素溶液を微量放出させた後、作用電極1と対向電極4間に±9V,1MH [0050] First, a dye solution from a glass capillary 91 tip was microinjected released by the micro syringe pump 105, ± between the working electrode 1 and the counter electrode 4 9V, 1 MH
zの矩形波を印加したところ、図11に示されるようにキャピラリー先端から放出された色素111が図中の矢印で示すような向きに流動した。 It was applied square wave z, dye 111 emitted from the capillary tip as shown in Figure 11 is flow in the direction as indicated by the arrow in FIG. この時、両電極から水の電気分解による気泡の発生は見られなかった。 At this time, generation of bubbles due to electrolysis of water from the electrodes was observed. 【0051】 実施例2本実施例では、図12に示されるようなセルを作製し、 [0051] Example 2 In this example, to prepare a cell as shown in FIG. 12,
液体の流動実験を行った。 The flow experiment of the liquid was carried out. 【0052】本実施例では電極対を構成する双方の電極に、厚さ250μmのステンレス板121を用い、1m [0052] Both of the electrodes constituting the electrode pair in this embodiment, using a stainless steel plate 121 having a thickness of 250 [mu] m, 1 m
m厚のスライドガラス81と100μmのPETフィルムスペーサー122を用いて固定した。 It was fixed with PET film spacer 122 m thick slide glass 81 and 100 [mu] m. 【0053】次に、実施例1と同様の液体、及び装置を用い、±9V,1MHzの矩形波を両電極間に印加したところ、色素が図13の矢印で示すような向きに流動した。 Next, using the same liquid, and apparatus as in Example 1, was applied ± 9V, square wave 1MHz between the electrodes, the dye was flowing in the direction as shown by the arrow in FIG. 13. 【0054】本実施例においても、両電極から水の電気分解による気泡の発生は見られなかった。 [0054] In this embodiment, generation of bubbles due to electrolysis of water from the electrodes was observed. 【0055】 実施例3本実施例では、図14に示されるような構成で2種類の液体を流動して混合、排出する実験を行った。 [0055] EXAMPLE 3 In this example, mixing was conducted by flowing the two liquids in a configuration as shown in FIG. 14, an experiment of discharging. 【0056】同図中、141はT字型の流通部(流通部142,143は300μm×400μm、流通部14 [0056] the figure, 141 is T-shaped flow section (flowing part 142, 143 300 [mu] m × 400 [mu] m, distribution unit 14
4は300μm×300μm)を有するアクリル製のフローセルであり、その中に先端が円錐形状の金−タングステン合金ワイヤー(直径100μm、先端径10μm 4 is a acrylic flow cell having a 300μm × 300μm), gold tip therein is conical - tungsten alloy wire (diameter 100 [mu] m, tip diameter 10μm
以下)からなる電極145,145'が図に示されるように配置されている。 Are arranged such that the following) electrodes 145, 145 'made of is shown in FIG. 尚、各電極の先端間隔は200μ Incidentally, the tip spacing of the electrodes is 200μ
mである。 A m. 【0057】流通部142及び143には、フローセル外部から塩化カルシウム水溶液と硫酸ナトリウム水溶液(ともに塩化カリウムが添加され導電率0.5mS/c [0057] the distribution part 142 and 143, an aqueous solution of calcium and an aqueous solution of sodium sulfate chloride from the flow cell outside (both potassium chloride is added conductivity 0.5 mS / c
mとした)が供給されている。 Was m) is supplied. 【0058】ワイヤー電極145,145'間に周波数1MHz,電圧±15Vの矩形波を印加するとともに、 [0058] Frequency 1MHz between the wire electrodes 145, 145 ', while applying a rectangular wave voltage ± 15V,
流通部144から液体を吸引するポンプ手段(図中には示していない)によって液体を排出させた。 The liquid was drained by a pump means for sucking the liquid from flowing part 144 (not shown in the figure). 【0059】この時、塩化カルシウム及び硫酸ナトリウムの各水溶液は、T字型のフローセルの合流部で良好に撹拌され、反応によって生じた硫酸カルシウムの沈殿が連続的に流通部144から排出された。 [0059] At this time, the aqueous solution of calcium chloride and sodium sulfate are well stirred at the merging portion of the T-shaped flow cell, the precipitation of calcium sulfate produced by the reaction is discharged from the continuous flow unit 144. 【0060】また、流通部144からの排出スピード及びワイヤー電極間への印加電圧等により反応効率を制御でき、硫酸カルシウムの沈殿の大きさを制御することができた。 [0060] Further, to control the reaction efficiency by the ejection speed and the applied voltage or the like to the inter-wire electrodes from the distribution unit 144, it was possible to control the size of the precipitation of calcium sulfate. 【0061】 実施例4本実施例は本発明の液体の搬送装置を作製したものである。 [0061] Example 4 This example is obtained by making the conveying device of the liquid of the present invention. 図15は本実施例の装置の全体構成図であり、図1 Figure 15 is an overall configuration diagram of a device of the present embodiment, FIG. 1
6はその電極対及び流通路の拡大図である。 6 is an enlarged view of the electrode pair and the flow passage. 【0062】本実施例では、図16に示されるように、 [0062] In this embodiment, as shown in FIG. 16,
内径100μmのガラスキャピラリー151内に、作用電極となるところの先端が円錐形状の金−タングステン合金ワイヤー152(直径50μm,先端径10μm以下)を挿入し、ワイヤー先端とガラスキャピラリーの開放端がほぼ同一面上になるようにその位置を調整した。 The inner diameter 100μm in the glass capillary 151, gold tip at which the working electrode is conical - tungsten alloy wire 152 (diameter 50 [mu] m, tip diameter 10μm or less) Insert the open end of the wire tip and the glass capillary is substantially the same the position was adjusted to the surface. 【0063】一方、ガラスキャピラリー151の開放端から外側に200μmの位置に、対向電極として厚さ2 [0063] On the other hand, the position of 200μm outwardly from the open end of the glass capillary 151, the thickness as a counter electrode of 2
50μmのステンレス板153を配置した。 It was placed a stainless steel plate 153 of 50 [mu] m. 【0064】また、図15に示されるように、液体の供給槽154と液体の受け槽155とを図16で示した長さ1mのガラスキャピラリー151で連結した。 [0064] Further, as shown in FIG. 15 was ligated with a glass capillary 151 of length 1m showing the supply tank 154 and the receiving tank 155 of the liquid in the liquid in Figure 16. 受け槽155内には、図16で示したステンレス板153を配置し、ガラスキャピラリー151内の金−タングステンワイヤー152は供給槽154側から液体外部へ導かれている。 In the tub 155, to place the stainless steel plate 153 shown in FIG. 16, the gold in the glass capillary 151 - tungsten wire 152 is guided from the supply tank 154 side to the liquid outside. ステンレス板153と金−タングステンワイヤー152は、それぞれ電源156と接続されている。 Stainless steel plate 153 and gold - tungsten wire 152 are connected to the power supply 156. 液体157としては塩化カリウムと溶解させた水溶液(導電率1mS/cm)を用い、供給槽154側の液体15 Using an aqueous solution obtained by dissolving potassium chloride (conductivity 1 mS / cm) as a liquid 157, the liquid 15 in the supply tank 154 side
7'中には色素が少量添加されている。 It is added in small amounts dye during 7 '. 金−タングステンワイヤーとステンレス板間に電圧を印加しない時は、 Gold - when no voltage is applied to the tungsten wire and stainless plates are
ガラスキャピラリー151を介して液体の移動は生じなかった。 Movement of the liquid through the glass capillary 151 did not occur. 次に、電源を駆動し、1MHz,±11Vの矩形波の電圧を印加すると、ガラスキャピラリーを介して供給槽から受け槽への液体の移動が観測された。 Then, by driving the power, 1MHz, upon application of a voltage having a rectangular wave of ± 11V, the movement of liquid into the tub from the supply tank was observed through the glass capillary. 【0065】この時、両電極から水の電気分解による気泡の発生は見られなかった。 [0065] In this case, the occurrence of bubbles due to electrolysis of water from the two electrodes was observed. また、印加電圧を変化させて実験を行ったところ、液体の移動量が変化し、搬送速度を制御できることがわかった。 In addition, as a result of experiments the applied voltage is varied, the amount of movement of the liquid is changed, it was found that it is possible to control the conveying speed. 【0066】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の液体の流動方法或いは搬送装置によれば、電磁気力を利用した従来の方法或いは装置のように磁界及び電界印加手段を独立して設ける必要がなく、また比較的広範囲なイオン導電性を有する微小領域の液体を、電気分解を起こすことなく安定して流動させることができ、更には流量を制御することも可能である。 [0066] As has been described in the foregoing, according to the flow method or conveying system for a liquid of the present invention, independently magnetic and electric field applying means as in the conventional method or apparatus utilizing the electromagnetic force there is no need to provide, also the liquid of the micro areas having a relatively wide range ionic conductivity, the electrolysis can be stably to flow without causing further it is also possible to control the flow rate.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に用いられる電極対の一構成例及び液体の流動原理を説明するための図である。 It is a diagram for explaining a configuration example and flow principle of the liquid BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS electrode pair used in the present invention; FIG. 【図2】本発明に用いられる電極対の他の構成例を示す図である。 Is a diagram illustrating another configuration example of the electrode pair used in the present invention; FIG. 【図3】図2の電極対の構成における電圧印加及び液体の流動状態を示す図である。 3 is a diagram showing a flow state of voltage application and the liquid in the configuration of the electrode pairs in Figure 2. 【図4】本発明に用いられる電極対の他の構成例及び液体の流動方向を示す図である。 Is a diagram showing the flow direction of another configuration example and a liquid electrode pairs used in the present invention; FIG. 【図5】本発明に用いられる複数の電極対の一構成例を示す図である。 Is a diagram showing a configuration example of a plurality of electrode pairs for use in the present invention; FIG. 【図6】本発明に用いられる複数の電極対の他の構成例を示す図である。 6 is a diagram illustrating another configuration example of a plurality of electrode pairs for use in the present invention. 【図7】図6の複数の電極対間に印加する電圧波形の例である。 7 is an example of a voltage waveform applied between the plurality of electrode pairs in FIG. 【図8】本発明の実施例1のセル構成斜視図である。 8 is a cell structure perspective view of a first embodiment of the present invention. 【図9】本発明の実施例1のガラスキャピラリーの配置図である。 9 is a layout view of a glass capillary of the first embodiment of the present invention. 【図10】本発明の実施例において、液体の流動を観察するために用いた装置構成図である。 In the embodiment of the invention; FIG is an apparatus configuration diagram used to observe the flow of liquid. 【図11】本発明の実施例1における、液体中での色素の流動を示す図である。 In Example 1 of 11 the present invention, showing the flow of the dye in the liquid. 【図12】本発明の実施例2のセル構成断面図である。 12 is a cell structure section view of a second embodiment of the present invention. 【図13】本発明の実施例2における、液体中での色素の流動を示す図である。 In Example 2 of FIG. 13 the present invention, showing the flow of the dye in the liquid. 【図14】本発明の実施例3で用いた液体の混合、撹拌装置の斜視図である。 [14] mixing of the liquid used in Example 3 of the present invention, it is a perspective view of the stirring device. 【図15】本発明の実施例4の搬送装置の全体構成図である。 Figure 15 is an overall configuration diagram of a conveying apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. 【図16】図15の装置に用いた電極対及び流通路の拡大斜視図である。 16 is an enlarged perspective view of the electrode pairs and flow passages used in the apparatus of FIG. 15. 【図17】周期的に変動する電圧波形の例である。 17 is an example of a cyclically varying voltage waveform. 【符号の説明】 1,1a〜1c 作用電極2 磁界の方向3 電気力線4,4a〜4c 対向電極51 基板52a〜52c 絶縁膜61〜64 電極81 スライドガラス91 ガラスキャピラリー101 顕微鏡対物レンズ102 セル103 バイポーラ・アンプ104 波形発生器105 マイクロシリンジポンプ106 ジョイント107 顕微鏡ステージ111 色素溶液121 ステンレス板122 フィルムスペーサー141 T字型流通部142〜144 流通部145,145' 電極151 ガラスキャピラリー(流通路) 152 作用電極153 対向電極154 供給槽155 受け槽156 電源157 液体157' 色素を添加した液体 [Reference Numerals] 1,1a~1c working electrode 2 magnetic field in the direction 3 electric lines of force 4,4a~4c counter electrode 51 substrate 52a~52c insulating film 61 to 64 electrode 81 slide 91 glass capillary 101 microscope objective lens 102 cells 103 bipolar amplifier 104 waveform generator 105 microsyringe pump 106 joint 107 microscope stage 111 dye solution 121 stainless steel plate 122 film spacer 141 T-shaped flow section 142-144 flowing part 145, 145 'electrode 151 glass capillary (flow passage) 152 liquid addition of working electrode 153 opposite electrode 154 supply tank 155 holding reservoir 156 power 157 liquid 157 'dye

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 和實 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内(72)発明者 井阪 和夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−114708(JP,A) 特開 昭59−62359(JP,A) 米国特許3398685(US,A) 国際公開91/002375(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) H02K 44/00 H02K 44/04 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Tanaka KazuMinoru Tokyo in Ota Ward Shimomaruko 3-chome No. 30 No. 2 Canon Co., Ltd. (72) inventor Ivan Kazuo Ota-ku, Tokyo Shimomaruko 3-chome No. 30 No. 2 key Yanon within Co., Ltd. (56) reference Patent Sho 61-114708 (JP, a) JP Akira 59-62359 (JP, a) United States Patent 3398685 (US, a) WO 91/002375 (WO, A1) ( 58) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) H02K 44/00 H02K 44/04

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 電極対の間に導入されたイオン導電性を有する液体を流動させる方法であって、上記電極対間に (57) A method for flowing the Patent Claims 1. A liquid having ionic conductivity which is introduced between the electrode pairs, while the pair of electrodes
    交番電圧を印加して、少なくとも一方の電極近傍に磁界 By applying an alternating voltage, the magnetic field in the vicinity of at least one of the electrodes
    を生じさせ、前記磁界からイオンが電磁気力を受けるこ Cause, this ion is subjected to electromagnetic force from the magnetic field
    とで液体を流動させることを特徴とする液体の流動方法。 Flow method of the liquid, characterized in that flowing the liquid between. 【請求項2】前記イオン導電性を有する液体の導電率が、10 -5 S/cm以上であることを特徴とする請求項 2. A method according to claim conductivity of the liquid with the ion conductivity, characterized in that it is preferably 10 -5 S / cm or more
    1記載の液体の流動方法。 Flow method of the liquid according 1. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の液体の流動方法により液体を搬送する装置であって、少なくとも1組の電極対と、該電極対の間に上記液体を供給する手段と、 3. A device for transporting a liquid by the flow method of the liquid according to claim 1 or 2, and means for supplying at least one pair of electrode pair, the liquid between the pair of electrodes,
    前記電極対間に電圧を印加する電源手段を具備する液体の搬送装置。 Conveying system for a liquid having a power supply means for applying a voltage between the electrode pairs. 【請求項4】前記液体の流通が可能な内部空隙を有する流通路を備え、前記電極対のうち少なくとも一方の電極が上記流通路の内部空隙に配置されていること特徴とする請求項3記載の液体の搬送装置。 4. A comprising a flow passage having an internal void that can flow of said liquid, according to claim 3, wherein the at least one electrode of the electrode pair is characterized by being located within the gap of the passage conveying apparatus of liquid. 【請求項5】 前記電極対の少なくとも一方が、円錐形 5. At least one of the electrode pairs, conical
    状であることを特徴とする請求項3記載の液体搬送装 Claims, characterized in that a Jo 3 liquid transport instrumentation according
    置。 Location.
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