JPH0463134A - 静電浮遊装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の概要〕 静電力を利用して物体を非接触で浮遊させる静電浮遊装
置特にその電極構成と電圧制御に関し、物体位置を垂直
方向だけでなく水平方向でも安定させることを目的とし
、 一対の平行電極を備え、該電極間の空間に物体を静電力
により浮遊状態に保持する静電浮遊装置において、該電
極間の空間を取り囲むように、平行電極と垂直な少なく
とも３つ以上の補助電極を設けた構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、静電力を利用して物体を非接触で浮遊させる
静電浮遊装置特にその電極構成と電圧制御に関する。

静電力を利用して物体を非接触で浮遊させ、蛋白質など
の有用材料の結晶を無容器成長させる装置がある。

〔従来の技術〕

第４図に従来の静電浮遊装置を示す図示のようにこれは
一対の平行電極１１．１２と、液滴注入部１３、液滴の
位置検出部１４、直流電源１５、制御装置１６からなる
。電極１１．１２間に直流電圧を印加し、液滴１７を図
示しないポンプにより注入する。液滴の電位は電気的接
触により、下部電極１２と同電位に保たれている。この
ため、液滴１７と電極間の静電誘導により、液滴には負
の電荷が誘導され、上部電極１１との間に静電引力が働
く。更に液滴の注入を続け、印加電圧を増すと、静電引
力が液滴に働く重力に打ち勝ち、液滴は下部電極から離
脱し、上昇を始める。液滴の上下方向の位置を位置検出
装置１４によって検出し、この位置に応じて制御装置１
６により、電極１１．１２間の印加電圧を制御すれば、
液滴を電極間の一定位置に保持することが可能である。

液滴を蛋白質溶液と結晶化剤の混合液とすれば、この状
態で、温度・湿度を保つことにより、蛋白質の無容器成
長が可能となる。

位置検出装置１４はテレビカメラであり、制御装置１６
は溶滴１７がテレビカメラ１４の視野開所定位置にある
ように直流電源１５の電圧を変え、電極１１．１２間電
圧を変える。電極１１．１２の間は空気などの電気絶縁
性雰囲気である。

蛋白質の結晶化は容器内で行なうと、器壁との接触部か
ら不規則な結晶化が行なわれてしまうので、良質の結晶
を得るには無容器であるのが好ましい。結晶化した蛋白
質例えばアミノ酸は、Ｘ線回折像をとってその３次元的
配列の同定などに使用する。

〔発明が解決しようとする課題〕

この第４図の従来の静電浮遊装置では、上下−対の電極
１１．１２が液滴（物体）を浮遊状態におく制御手段で
あり、液滴の上下方向位置は電極１１．１２の電圧制御
で調節できるが、前後、左右などの水平方向の位置制御
はできず、水平方向の液滴位置が不安定になるという欠
点がある。

本発明はこの点を改善し、液滴位置を垂直方向だけでな
く水平方向でも安定させることを目的とするものである
。

〔課題を解決するための手段〕

第１図に示すように本発明では、液７Ｉ！１７が岸ふ一
対の電極１１．１２間の空間を包囲するように、少なく
とも３つ、第１図では４つの、電極１１．１２と垂直な
補助電極２１，２２，２３．２４を設ける。

これらの補助電極２１〜２４には、液滴１７が有する電
荷と同じ極性の電圧を印加する。本例では液滴は負電荷
を持っており、従って補助電極２１〜２４には負電圧を
印加する。２０がその負電圧の電源であり、この負電圧
を配線ｌＡｌ−１４により電極２１〜２４へ共通に印加
する。

各補助電極２１〜２４へ加える電圧は、共通の電圧とす
る代りに、個々独立の電圧としてもよい。

補助電極は棒状または短冊平板状とする。

〔作　用〕

本発明においては、平行電極の周囲に補助電極２１〜２
４を配置し、該電極に、液滴１７と同極性の直流電圧を
印加することにより、補助電極と液滴間に反発力を生じ
させる。この反発力は、液滴と個々の補助電極の距離が
小さいほど大きいから、仮に、液滴が中心軸θからズし
て、図示のようになった場合、補助電極２４と液滴間の
反発力が他の電極と液滴間の反発力に優るため、液滴は
再び中心軸θ上に押し戻される。このようにして、液滴
を常に中心軸上に保持することが可能である。

吸引／反発力で液滴を平面上の１点に保持するには補助
電極は３本あればよい。２本では前後または左右のいず
れかで制御不能になる。

テレビカメラで位置制御する際、カメラの視野には液滴
以外は何もないようにするのが都合よく、この点では３
電極より４電極の方がよい（カメラの視野が大になる、
カメラ設置位置の制約が少なくなる）。

〔実施例〕

第２図は本発明の第１の実施例を示す。全図を通してそ
うであるが、他の図と同じ位置には同じ符号が付しであ
る。制御装置８の制御により図示しないポンプが、液滴
を下部電極１２の中心に送出する。電源１５が高電圧を
発生し、これを電極１１．１２に印加する。印加電圧が
一定の闇値を越えると静電力が重力に打ち勝ち、液滴１
７は上部電極１１に向かって移動を始める。ＴＶカメラ
１４、位置検出回路１６ａにより液滴の位置を検出し、
制御装置１６、高圧電源１５によって電極１１．１２間
の印加電圧を制御する。補助電極２１〜２４には、補助
電源２０により負の直流電圧が等しく　（共通に）印加
されている。従って、液滴１７は、電極１１．１２の中
心軸上の一点に保持される。

第３図は本発明の第２の実施例を示す。本例においては
、４つの補助電極２１〜２４がそれぞれ別々の補助電源
２５〜２８に接続されており、各補助電極への印加電圧
は、独立に制御できるようになっている。極性はやはり
液滴と同極性で、反発力が生じるようにする。この装置
では浮遊状態において、補助電極例えば２１に印加する
電圧を他の３つの補助電極２２〜２４に印加する電圧よ
りも（絶対値を）大きくすると、液滴は１７中心軸上か
ら離れ、新たな平衡位置ｐに移動する。また逆に、補助
電極２１に印加する電圧を他の３つの補助電極に印加す
る電圧よりも（絶対値を）小さくすると、液滴は、中心
軸上から離れ、新たな平衡位置ｑに移動する。このよう
にして、液滴の浮遊位置を水平面内の任意の位置に静止
させることが可能となり、応用上得るところが大である
。

一方、液滴を垂直方向の任意の位置に静止させうろこと
は従来例と同様であり、結局、本発明によれば、３次元
空間内の任意の位置へ液滴の保持が可能となる。

一対の平行電極１１．１２には電極１２を正、電極１１
を負にして電圧を加えてもよく、この場合、液滴１７は
正に帯電して電極１１．１２間に保持される。この場合
、補助電極２１〜２４へ加える電圧は正である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、静電浮遊装置の液滴（
物体）を垂直方向だけでなく水平方向でも位置制御可能
であり、液滴を一対の平行電極間の空間の任意位置へ保
持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図、第３図は本発明の第１．第２の実施例の説明図
、 第４図は従来装置の説明図である。 第１図で１１．１２は一対の平行電極、２１〜２４は補
助電極、１７は物体である。 本発明の原理図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の平行電極を備え、該電極間の空間に物体を静
   電力により浮遊状態に保持する静電浮遊装置において、 該電極間の空間を取り囲むように、平行電極と垂直な少
   なくとも３つ以上の補助電極を設けたことを特徴とする
   静電浮遊装置。 ２、補助電極の各々は、共通の、物体が有する電荷と同
   じ極性の電圧を印加されることを特徴とする請求項１に
   記載の静電浮遊装置。 ３、補助電極の各々は、物体が有する電荷と同じ極性の
   電圧を個々に印加されることを特徴とする請求項１に記
   載の静電浮遊装置。