JP5473403B2 - 液体駆動装置 - Google Patents
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Description
本発明に係る液体駆動装置は、液体を搬送するための流路と、前記流路内に設けられた導電性部材と、該導電性部材に電界を与える電極とを備え、前記電界により前記導電性部材のまわりに発生する電気浸透流によって前記液体に駆動力を付与して液体を搬送する液体駆動装置であって、前記導電性部材を基準として発生する、前記流路内の順方向への液体の流れと、逆方向への液体の流れの内、前記逆方向への流れを抑制する抑制部材が前記導電性部材の近傍に設けられていることを特徴とする。
導電性部材からずらせた位置とは、前記導電性部材及び前記抑制部材が、それぞれの重心が互いにずれた位置に設けられており、導電性部材の重心と、抑制部材の重心とが液体の流れる方向に関して一致せずに、互いにずれているという意味である。
前記抑制部材の近傍には、さらに前記抑制部材よりも小さい別の抑制部材が配置されていてもよい。
(数式1)
また、μ(〜1mPa・s)は粘性、vは流速ベクトル、vsはすべり速度ベクトル、pは圧力、ε(〜80ε0)は溶液(典型的には水)の誘電率、ε0は真空の誘電率である。
図2(a)は、抑制部材を設けず、導電性部材11だけを配置した場合の流速ベクトルの分布を示す。図2(a)から、孤立した導電性部材では、順方向流れと逆方向の流れが等しくなるため、液体を順方向に押し出す正味の流れが発生せずポンプ作用が生じないことが判る。
図2(b)は、導電性部材を挟んで、両側に長さの異なる抑制部材を2個ずつを配置した例、図2(c)は、片側に長さの異なる抑制部材2個を配置した例、図2(d)は、2個の導電性部材の対向する面の各々側に長さの異なる抑制部材2個をそれぞれ配置した例を示す。
また、階層的構造を考慮することで、階層型積層ポンプの平均流速は次式で表される。
上式で、Nは最終世代の番号、vs maxは導電楕円柱の最大すべり速度、η0は
ハーフコートポンプの本質的効率、
K=2c(2N−1)+2δ(N−1)、2cN+δ(N−1)、4cN+2δ(N−1)、K1=2c、2c+δ、4c+2δ、σk=1.9,0.7,0.7、ηn=1,0.5,1である。また、ハーフコートポンプの平均流速は
この構造では、電極と金属ポストの間隔を大きくできるので、製造過程で問題となる恐れがある導電性ごみ等による電極と金属ポストの短絡不良を少なくできる効果がある。
図4(a)は、絶縁基板41a上に一対の化学的に不活性な導電体材料からなる電極(不活電極)42a(1および2と同じ)と化学的に不活性な導電体材料からなる不活導電柱状構造体43a(11、12a、及び12bと同じ)を、Deep−RIE(Reactive Ion Etching)やGIGAプロセス等に代表される高アスペクト比3次元構造体作成技術を用いて、同時に形成した後、カバーガラスを上面に配置して、流路45aを形成する積層型ICEOポンプを示す。
図10は、従来技術を示し、メタルポスト(導電性部材)の形状を三角柱型に形成して、順方向の流れを生じさせる非対称型三角ポスト型ICEOポンプの流速分布を示す図である。導電性部材の材料は電気化学的に不活性な材料とする。
11 導電性部材
12a、12b 抑制部材
14 流路
15 順方向の流れ(第一の方向への流れ)
16 逆方向の流れ(第二の方向への流れ)
Claims (8)
- 液体を搬送するための流路と、前記流路内に設けられた導電性部材と、該導電性部材に電界を与える電極とを備え、前記電界により前記導電性部材のまわりに発生する電気浸透流によって前記液体に駆動力を付与して液体を搬送する液体駆動装置であって、前記電極が前記流路に対して平行に設けられており、前記導電性部材を基準として発生する、前記流路内の順方向への液体の流れと、逆方向への液体の流れの内、前記逆方向への流れを抑制する抑制部材が前記導電性部材の近傍に設けられていることを特徴とする液体駆動装置。
- 前記導電性部材及び前記抑制部材は、それぞれの重心が互いにずれた位置に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の液体駆動装置。
- 前記流路の幅をw、前記導電性部材と前記抑制部材と間隙の幅をδ、前記導電性部材の厚みを2cとすると、(δ/w)(c/w)<0.03を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の液体駆動装置。
- 前記抑制部材は、前記導電性部材に比べて大きさが小さいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかの項に記載の液体駆動装置。
- 前記液体の流れの順方向において、前記抑制部材の長さが前記導電性部材の長さよりも小さいことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかの項に記載の液体駆動装置。
- 一対の前記抑制部材が、前記導電性部材を挟む様に配置されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかの項に記載の液体駆動装置。
- 前記液体の流れの順方向に対面する前記導電性部材の先端部が曲面または鋭角を備えていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかの項に記載の液体駆動装置。
- 前記抑制部材の近傍には、さらに前記抑制部材よりも小さい別の抑制部材が配置されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかの項に記載の液体駆動装置。
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