(57)【要約】  本発明のマイクロポンプは、絶縁液体の流動を制御するマイクロポンプにおいて、前記絶縁液体の移動通路を形成する、四角形状を有する四角チャネル（３７０）と、前記四角チャネルの内部に形成され、電場を印加するための、平面形状を有する平面電極形成部（３１０）と、前記絶縁液体が流入する流入部（３２０）と、前記絶縁液体が流出する流出部（３３０）とを備えることを技術的特徴とする。本発明のマイクロポンプは、複雑な部品を用いることなく簡単な技術的構成だけで、１０−１０〜１０−１２Ｓ／ｍの範囲の低い伝導度を有する絶縁液体を移送することによって、費用節減および多様な微細力学装置に応用できる利点がある。
2014512793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁液体の流動を制御するマイクロポンプにおいて、
前記絶縁液体の移動通路を形成する、四角形状を有する四角チャネル（２５０）と、
前記四角チャネルの内部に形成され、電場を印加するための、シリンダ形状を有するシリンダ電極形成部（２１０）と、
前記絶縁液体が流入する流入部（２３０）と、
前記絶縁液体が流出する流出部（２４０）と、を備えることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項２】
前記シリンダ電極形成部（２１０）は、
接地電圧（ＧＮＤ）を印加するための接地電極接続部（２１１）と、
前記接地電極接続部（２１１）にそれぞれ接続された第２シリンダ電極上部接合部（２１４）および第３シリンダ電極上部接合部（２１５）と、
外部電源から供給された直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧を印加するための外部電源接続部（２１２）と、
前記外部電源接続部（２１２）に接続された第１シリンダ電極上部接合部（２１３）と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項３】
前記第１シリンダ電極上部接合部（２１３）、前記第２シリンダ電極上部接合部（２１４）および前記第３シリンダ電極上部接合部（２１５）は、一定間隔をおいてシリンダ形状を有する複数の第１シリンダ電極（２１６ａ〜２１６ｅ）、第２シリンダ電極（２１７ａ〜２１７ｅ）および第３シリンダ電極（２１８ａ〜２１８ｅ）をそれぞれ備えることを特徴とする請求項２に記載のマイクロポンプ。
【請求項４】
前記第１シリンダ電極（２１６ａ〜２１６ｅ）、前記第２シリンダ電極（２１７ａ〜２１７ｅ）および前記第３シリンダ電極（２１８ａ〜２１８ｅ）のそれぞれは、互いに交差配置され、これらが配置されているＮ（正の整数）番目の位置で第Ｎ電極セットを形成することを特徴とする請求項３に記載のマイクロポンプ。
【請求項５】
前記第２シリンダ電極（２１７ａ）、前記第１シリンダ電極（２１６ａ）、前記第３シリンダ電極（２１８ａ）はそれぞれ、直径が５０μｍ〜１０ｍｍを有することを特徴とする請求項４に記載のマイクロポンプ。
【請求項６】
前記絶縁液体は、１０−１０〜１０−１２Ｓ／ｍの範囲の電気伝導度を有する有機または無機溶液に、０．００１〜１０ｗｔ％の添加剤を使用することを特徴とする請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項７】
前記添加剤は、イオン性および非イオン性界面活性剤またはアルコール類物質を使用することを特徴とする請求項６に記載のマイクロポンプ。
【請求項８】
前記四角チャネル（２５０）は、絶縁物質を使用し、前記電極形成部（２１０）は、金属物質を使用することを特徴とする請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項９】
絶縁液体の流動を制御するマイクロポンプにおいて、
前記絶縁液体の移動通路を形成する、四角形状を有する四角チャネル（３７０）と、
前記四角チャネルの内部に形成され、電場を印加するための、平面形状を有する平面電極形成部（３１０）と、
前記絶縁液体が流入する流入部（３２０）と、
前記絶縁液体が流出する流出部（３３０）と、を備えることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１０】
前記平面電極形成部（３１０）は、
接地電圧（ＧＮＤ）を印加するための接地電極接続部（３１１）と、
前記接地電極接続部（３１１）に接続された第２平面電極上部接合部（３１２）と、
外部電源から供給された直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧を印加するための外部電源接続部（３１３）と、
前記外部電源接続部（３１３）に接続された第１平面電極上部接合部（３１４）と、を含むことを特徴とする請求項９に記載のマイクロポンプ。
【請求項１１】
前記第１平面電極上部接合部（３１４）および第２平面電極上部接合部（３１２）のそれぞれは、一定間隔をおいて四角平面形状を有する複数の第１平面電極（３１４ａ〜３１４ｅ）および第２平面電極（３１２ａ〜３１２ｅ）を備えることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロポンプ。
【請求項１２】
前記第１平面電極（３１４ａ〜３１４ｅ）および前記第２平面電極（３１２ａ〜３１２ｅ）のそれぞれは、互いに交差配置され、これらが配置されたＮ（正の整数）番目の位置で第Ｎ電極セットを形成することを特徴とする請求項１１に記載のマイクロポンプ。
【請求項１３】
前記第１平面電極（３１４ａ〜３１４ｅ）は、幅が１０μｍ〜１０ｍｍで、長さが５０μｍ〜１００ｍｍであり、
前記第２平面電極（３１２ａ〜３１２ｅ）は、長さは前記第１平面電極と同じであるが、幅は前記第１平面電極の２〜５倍であることを特徴とする請求項１２に記載のマイクロポンプ。
【請求項１４】
絶縁液体の流動を制御するマイクロポンプにおいて、
前記絶縁液体の移動通路を形成する、シリンダ容器（４５０）内に設けられた、シリンダ形状を有するシリンダチャネル（４４０）と、
前記シリンダチャネル（４４０）の内部に形成され、電場を印加するための、平面形状を有する平面電極形成部（４１０）と、
前記絶縁液体が流入する流入部（４２０）と、
前記絶縁液体が流出する流出部（４３０）と、を備えることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１５】
前記平面電極形成部（４１０）は、
接地電圧（ＧＮＤ）を印加するための接地電極接続部（４１１）と、
前記接地電極接続部（４１１）に接続された第２平面電極（４１４）と、
外部電源から供給された直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧を印加するための外部電源接続部（４１２）と、
前記外部電源接続部（４１２）に接続された第１平面電極（４１３）と、を備え、
前記第１平面電極（４１３）と前記第２平面電極（４１４）とは、前記シリンダ容器の軸方向に円形の形態で互いに交差配置されたことを特徴とする請求項１４に記載のマイクロポンプ。
【請求項１６】
前記平面電極形成部（５２０）は、
接地電圧（ＧＮＤ）を印加するための接地電極接続部（５２１）と、
前記接地電極接続部（５２１）に接続された第２平面電極（５２２）と、
外部電源から供給された直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧を印加するための外部電源接続部（５２３）と、
前記外部電源接続部（５２３）に接続された第１平面電極（５２４）と、を備え、
前記第１平面電極（５２４）と前記第２平面電極（５２２）とは、前記シリンダ容器の軸方向に一字状に互いに交差配置されたことを特徴とする請求項１４に記載のマイクロポンプ。
【請求項１７】
前記絶縁液体の回転運動量を伝達するために、前記シリンダ容器の内部にロータ（５３０）をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のマイクロポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロポンプに関するものであって、より詳細には、四角チャネルまたはシリンダチャネルに直流または交流電場が印加されるように設けられた平面電極またはシリンダ電極を備え、１０−１０〜１０−１２Ｓ／ｍの範囲の低い伝導度を有する絶縁液体を移送することができるマイクロポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、国際的にマイクロ流体システムに対する関心と開発とが増加している。このようなマイクロ流体システムは、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を利用したもので、臨床診断、ＤＮＡやペプチドのような生体医学研究、新薬開発のための化学分析、インクジェット印刷、小型冷却システム、小型燃料電池分野などの分野で応用される、非常に重要なシステムである。
【０００３】
また、マイクロポンプ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｕｍｐ）とマイクロバルブ（Ｍｉｃｒｏ  Ｖａｌｖｅ）とは、このようなマイクロ流体システムにおいて流体の流れを可能にし、流体の量および速度を調節し、流れを遮断するなどの流体制御機能を有する核心部品に相当する。
【０００４】
ここで、マイクロポンプ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｕｍｐ）は、小型機械装置、微細液体力学装置、マイクロロボット、電子機械装置などの非常に多様な分野における液体移送のための装置で、近い将来に非常に重要な技術として評価される。
【０００５】
従来、液体の移送に主に用いられる機械的圧力変換によるポンプ装置は非常に体積が大きいため、非常に小さい大きさに製作されるには技術上限界があって、非常に小さい大きさを必要とするマイクロポンプに適用しにくい問題があった。
【０００６】
上記の問題を克服するために、従来は、マイクロポンプを製作するためには、多くの部品を必要としない簡単な構成だけで液体を移送させるために、液体に電場を加えた時に生じる電気水力学的流動によって液体を移送させる技術を利用した。
【０００７】
その代表例として、絶縁液体に使用可能なイオンドラッグ（ｉｏｎ−ｄｒａｇ）ポンプと電気感応液体（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｆｌｕｉｄ）マイクロポンプとがある。
【０００８】
しかし、従来のイオンドラッグ（ｉｏｎ−ｄｒａｇ）ポンプと電気感応液体（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｆｌｕｉｄ）マイクロポンプとには、下記のような技術的問題があった。
【０００９】
第一に、従来技術では、ポンプに使用可能な対象液体が対象液体が特定されており、１０−１０〜１０−１２Ｓ／ｍの範囲の電気伝導度を有する汎用的な絶縁液体には適用しにくいという問題があった。
【００１０】
第二に、従来技術では、絶縁液体移送のためのマイクロポンプが直流（ＤＣ）電場によってのみ作動し、絶縁液体の流速は電圧によってのみ調節されるという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする技術的課題は、１０−１０〜１０−１２Ｓ／ｍの範囲の低い伝導度を有する絶縁液体を移送することができるマイクロポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の技術的課題を達成するための、本発明にかかるマイクロポンプは、絶縁液体の流動を制御するマイクロポンプにおいて、前記絶縁液体の移動通路を形成する、四角形状を有する四角チャネル（３７０）と、前記四角チャネルの内部に形成され、電場を印加するための、平面形状を有する平面電極形成部（３１０）と、前記絶縁液体が流入する流入部（３２０）と、前記絶縁液体が流出する流出部（３３０）とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、複雑な部品を用いることなく簡単な技術的構成だけで、１０−１０〜１０−１２Ｓ／ｍの範囲の低い伝導度を有する絶縁液体を移送することによって、費用節減および多様な微細力学装置に応用できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に適用されるシリンダ電極型絶縁液体マイクロポンプの第１原理を説明するために示した図である。
【図２】本発明の第１実施形態のシリンダ電極−四角チャネル型マイクロポンプの斜視図を示したものである。
【図３】本発明の第１実施形態のシリンダ電極−四角チャネル型マイクロポンプの内部電極の配置を示したものである。
【図４】本発明の第２実施形態ないし第４実施形態に適用される平面電極型絶縁液体マイクロポンプの第２原理を説明するために示した図である。
【図５】本発明の第２実施形態の平面電極−四角チャネル型マイクロポンプの平面図を示したものである。
【図６】本発明の第２実施形態の平面電極−四角チャネル型マイクロポンプの内部の配置を平面図で示したものである。
【図７】本発明の第２実施形態の平面電極−四角チャネル型マイクロポンプの内部電極の配置を平面図で示したものである。
【図８】本発明の第３実施形態の平面電極−シリンダチャネル型マイクロポンプを斜視図で示したものである。
【図９】本発明の第３実施形態の平面電極−シリンダチャネル型マイクロポンプの内部電極の配置を斜視図で示したものである。
【図１０】本発明の第４実施形態の平面電極−シリンダ型電気水力学モータを斜視図で示したものである。
【図１１】本発明の第４実施形態の平面電極−シリンダ型電気水力学モータの内部電極の配置を斜視図で示したものである。
【図１２】本発明の第４実施形態の平面電極−シリンダ型電気水力学モータの内部ロータを斜視図で示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の具体的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態に適用されるシリンダ電極型絶縁液体マイクロポンプの第１原理を説明するために示した図である。
【００１７】
図１を参照すると、四角チャネル１１４，１１５と垂直な方向に三角形の形状をなすように設けられた第１シリンダ電極１１０、第２シリンダ電極１１１ａ、第３シリンダ電極１１１ｂを備える。
【００１８】
第１シリンダ電極１１０は、（−）極または（＋）極を備え、直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧が印加され、第２シリンダ電極１１１ａおよび第３シリンダ電極１１１ｂは、接地（ＧＮＤ）電圧が印加される。
【００１９】
以下、本発明のシリンダ電極型絶縁液体マイクロポンプの作動原理を簡単に説明する。
【００２０】
四角チャネル１１４，１１５の内部に絶縁液体を満たした後、第１シリンダ電極１１０に直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧を印加すると、第１シリンダ電極１１０と第２シリンダ電極１１１ａとの間、および第１シリンダ電極１１０と第３シリンダ電極１１１ｂとの間に不均一な電場１１２が形成される。
【００２１】
上記形成された不均一な電場１１２は、Ｏｎｓａｇｅｒ効果によって絶縁液体の電気伝導度の勾配を形成し、形成された電気伝導度の勾配は、Ｍａｘｗｅｌｌ−Ｗａｇｎｅｒ分極現象によって絶縁液体の内部に自由電荷（ｆｒｅｅ  ｃｈａｒｇｅ）を形成する。
【００２２】
上記形成された自由電荷が電気力の影響で動きながら周辺の絶縁液体に運動量を伝達することによって、絶縁液体が図示の経路１１３に沿って一方向に移動するようにする。かくして、本発明のシリンダ電極型絶縁液体マイクロポンプは、ポンプ（ｐｕｍｐ）としての機能を果たすことになる。
【００２３】
本発明の絶縁液体は、１０−１０〜１０−１２Ｓ／ｍの範囲の非常に低い電気伝導度を有する有機あるいは無機絶縁液体に、イオン性および非イオン性界面活性剤あるいはアルコール類添加剤を少量添加した溶液を使用し、好ましくは０．００１〜１０ｗｔ％の添加剤を含む。本発明の一例は、絶縁液体としてシリコーンオイル、ドデカン（ｄｏｄｅｃａｎｅ）またはトルエン（ｔｏｌｕｅｎｅ）を使用し、イオン性界面活性剤としてｓｏｒｂｉｔａｎｅ  ｔｒｉｏｌｅａｔｅ（Ｓｐａｎ８５）を、非イオン性界面活性剤としてｓｏｄｉｕｍ  ｄｉ−２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ  ｓｕｌｆｏｓｕｃｃｉｎａｔｅ（ＡＯＴ）をそれぞれ使用することができる。また、オイル溶解性塩としてテトラブチルアンモニウムテトラブチルボレート（ｔｅｔｒａｂｕｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｂｕｔｙｌｂｏｒａｔｅ）を使用し、アルコール類はエタノールを使用することができる。
【００２４】
本発明において、第１シリンダ電極１１０、第２シリンダ電極１１１ａ、第３シリンダ電極１１１ｂはいずれも、上記絶縁液体に溶解しない性質を有する金属物質を使用し、四角チャネル１１４，１１５は、ガラス、プラスチック、ゴムなどの絶縁物質を使用する。例えば、金属物質として、鉄、銅、タングステン、アルミニウム、金、銀などを使用することができる。
【００２５】
図２および図３はそれぞれ、本発明の第１実施形態のシリンダ電極−四角チャネル型マイクロポンプの斜視図、およびシリンダ電極−四角チャネル型マイクロポンプの内部電極の配置を示したものである。
【００２６】
図２を参照すると、本発明のシリンダ電極−四角チャネル型マイクロポンプ２００は、チャネル上板２７０と、チャネル上板を含み、直方体の形状を有する四角チャネル２５０と、電極形成部２１０と、流入部２３０と、流出部２４０とを備える。
【００２７】
電極形成部２１０は、接地電極接続部２１１と、外部電源接続部２１２と、第１シリンダ電極上部接合部２１３と、第２シリンダ電極上部接合部２１４と、第３シリンダ電極上部接合部２１５とを含む。
【００２８】
接地電極接続部２１１は、第２シリンダ電極上部接合部２１４および第３シリンダ電極上部接合部２１５に互いに接続され、これらに接地電圧（ＧＮＤ）を印加できる構造を有する。
【００２９】
外部電源接続部２１２は、第１シリンダ電極上部接合部２１３に接続され、外部電源から供給された直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧を、第１シリンダ電極上部接合部２１３に接続された第１シリンダ電極２１６に印加できる構造を有する。ここで、直流は１０〜１０，０００Ｖ、交流は０．１〜１０ｋＨｚで１０〜１０，０００Ｖｒｍｓが好ましい。
【００３０】
第１シリンダ電極上部接合部２１３は、シリンダ形状を有する複数の第１シリンダ電極２１６ａ〜２１６ｅに互いに接続された構造を有する。ここで、各シリンダ電極２１６ａ〜２１６ｅは、一定の間隔で、好ましくはシリンダ直径の５〜１０倍程度離れている。同じ方式で、第２シリンダ電極上部接合部２１４および第３シリンダ電極上部接合部２１５はそれぞれ、一定間隔をおいてシリンダ形状を有する複数の第２シリンダ電極２１７ａ〜２１７ｅおよび第３シリンダ電極２１８ａ〜２１８ｅに互いに接続された構造を有する。
【００３１】
１番目の位置にある第１シリンダ電極２１６ａ、第２シリンダ電極２１７ａおよび第３シリンダ電極２１８ａは、互いに１つのセットとなり、三角形状を有する第１電極セットＳ１を構成する。
【００３２】
同じ方式で、２番目ないし５番目の位置にある第１シリンダ電極２１６ｂ、第２シリンダ電極２１７ｂおよび第３シリンダ電極２１８ｂないし第１シリンダ電極２１６ｅ、第２シリンダ電極２１７ｅおよび第３シリンダ電極２１８ｅはそれぞれ、第２電極セットＳ２ないし第５電極セットＳ５を構成する。
【００３３】
電極セットＳ１は、一定の間隔をおいて複数個形成可能であり、電極セットＳ１の個数が増加するほど絶縁液体の流動速度が速くなるため、ポンプの強さは増加する。
【００３４】
本発明の場合、絶縁液体の流動速度は、直流電場で電圧の調節によって可能なだけでなく、交流電場の場合、電圧および交流周波数の調節によっても可能である。
【００３５】
ここでは、５つの電極セットＳ１〜Ｓ５について説明したが、これに限定されず、電極セットが多いほど絶縁物質の移動速度が速くなる点を考慮して多様に変形実施できることは当然である。
【００３６】
図４は、本発明の第２実施形態ないし第４実施形態に適用される平面電極型絶縁液体マイクロポンプの第２原理を説明するために示した図である。
【００３７】
図４を参照すると、チャネル１２４，１２５内部の一側面に第１平面電極１２０および第２平面電極１２１を備える。
【００３８】
チャネル１２４，１２５は、四角形状またはシリンダ形状を使用することができる。
【００３９】
第１平面電極１２０は、幅が狭い平面形態の（−）極または（＋）極を備え、直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧が印加され、第２平面電極１２１は、幅が広い平面形態の電極を備え、接地（ＧＮＤ）電圧が印加される。
【００４０】
以下、本発明の平面電極型絶縁液体マイクロポンプの作動原理を簡単に説明する。
【００４１】
チャネル１２４，１２５の内部に絶縁液体を満たした後、第１平面電極１２０に直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧を印加すると、第１平面電極１２０と第２平面電極１２１との間に不均一な電場１２２が形成される。
【００４２】
上記形成された不均一な電場１２２は、Ｏｎｓａｇｅｒ効果によって絶縁液体の電気伝導度の勾配を形成し、形成された電気伝導度の勾配は、Ｍａｘｗｅｌｌ−Ｗａｇｎｅｒ分極現象によって絶縁液体の内部に自由電荷（ｆｒｅｅ  ｃｈａｒｇｅ）を形成する。
【００４３】
上記形成された自由電荷が電気力の影響で動きながら周辺の絶縁液体に運動量を伝達することによって、絶縁液体が図示の経路１２３に沿って一方向に移動するようにする。かくして、本発明の平面電極型絶縁液体マイクロポンプは、ポンプ（ｐｕｍｐ）としての機能を果たすことになる。
【００４４】
本発明の絶縁液体は、１０−１０〜１０−１２Ｓ／ｍの範囲の非常に低い電気伝導度を有する有機あるいは無機絶縁液体に、イオン性および非イオン性界面活性剤あるいはアルコール類添加剤を少量添加した溶液を使用し、好ましくは０．００１〜１０ｗｔ％の添加剤を含む。
【００４５】
本発明において、第１平面電極１２０と第２平面電極１２１はいずれも、上記絶縁液体に溶解しない性質を有する金属物質を使用し、チャネル１２４，１２５は、ガラス、プラスチック、ゴムなどの絶縁物質を使用する。
【００４６】
図５、図６および図７はそれぞれ、本発明の第２実施形態の平面電極−四角チャネル型マイクロポンプの平面図、平面電極−四角チャネル型マイクロポンプの内部の配置に対する平面図、および平面電極−四角チャネル型マイクロポンプの内部電極の配置に対する平面図を示したものである。
【００４７】
図５を参照すると、本発明の平面電極−四角チャネル型マイクロポンプ３００は、電極形成部３１０と、流入部３２０と、流出部３３０と、チャネル底部３４０、垂直隔壁３５０、上部蓋３６０を含む四角チャネル３７０とを備える。
電極形成部２１０は、接地電極接続部２１１と、外部電源接続部２１２と、第１シリンダ電極上部接合部２１３と、第２シリンダ電極上部接合部２１４と、第３シリンダ電極上部接合部２１５とを含む。
【００４８】
電極形成部３１０は、チャネル底部３４０に金属材質でパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）され、垂直隔壁３５０によって絶縁液体が流入部３２０から流出部３３０に移動可能なチャネルが形成され、垂直隔壁３５０の上部は上部蓋３６０によって密封（ｓｅａｌ）される。
【００４９】
以下、図７を参照して、電極形成部３１０の形状、配置などを詳細に説明する。
【００５０】
電極形成部３１０は、接地電極接続部３１１と、第２平面電極上部接合部３１２と、外部電源接続部３１３と、第１平面電極上部接合部３１４とを含む。
【００５１】
接地電極接続部３１１は、第２平面電極上部接合部３１２に互いに接続され、第２平面電極上部接合部３１２を介してそれぞれ接続された複数の第２平面電極３１２ａ〜３１２ｅに接地電圧（ＧＮＤ）を印加できる構造を有する。
【００５２】
同じ方式で、外部電源接続部３１３は、第１平面電極上部接合部３１４に互いに接続され、第１平面電極上部接合部３１４を介してそれぞれ接続された複数の第１平面電極３１４ａ〜３１４ｅに、外部電源から供給された直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧を印加できる構造を有する。
【００５３】
第１平面電極３１４ａ〜３１４ｅはそれぞれ同じ平面形状、幅、長さを有し、また、第２平面電極３１２ａ〜３１２ｅもそれぞれ同じ平面形状、幅、長さを有する。好ましくは、第１平面電極３１４ａ〜３１４ｅは、幅が１０μｍ〜１０ｍｍで、長さが５０μｍ〜１００ｍｍであり、第２平面電極３１２ａ〜３１２ｅは、長さは第１平面電極と同じであるが、幅が第１平面電極の２〜５倍である。
【００５４】
１番目に位置した第１平面電極３１４ａ、第２平面電極３１２ａは、第１電極セットＳ１を構成し、同じ方式で、２番目から４番目の位置の第１、第２平面電極はそれぞれ、第２電極セットＳ２ないし第５電極セットＳ５を構成する。
【００５５】
本発明の場合、５つの電極セットについて説明したが、これに限定されず、電極セットが多いほど絶縁液体の移動速度が速くなる点を考慮して多様に変形実施できることは当然である。
【００５６】
図８および図９はそれぞれ、本発明の第３実施形態の平面電極−シリンダチャネル型マイクロポンプに対する斜視図、および平面電極−シリンダチャネル型マイクロポンプの内部電極の配置に対する斜視図で示したものである。
【００５７】
図８を参照すると、本発明の平面電極−シリンダチャネル型マイクロポンプ４００は、電極形成部４１０と、流入部４２０と、流出部４３０と、シリンダチャネル４４０とを含む。
【００５８】
電極形成部４１０は、接地電極接続部４１１と、外部電源接続部４１２と、シリンダ形態の狭い平面を有する第１平面電極４１３と、シリンダ形態の広い平面を有する第２平面電極４１４とを含む。
【００５９】
一方、第３実施形態の平面電極−シリンダチャネル型マイクロポンプ４００は、基本的に、第２実施形態の平面電極−四角チャネル型マイクロポンプ３００と作動原理、基本構成が同じであり、単にチャネルの形態をシリンダ形態にするか四角形態にするかによって、平面電極の形状もそれぞれシリンダ形態や四角形態に変形実施される点に違いがある。
【００６０】
したがって、上記第２実施形態で詳細に説明した内容と重複する内容については説明を省略する。
【００６１】
図１０、図１１および図１２は、本発明の第４実施形態の平面電極−シリンダ型電気水力学モータに関する斜視図、内部電極の配置に関する斜視図、および内部ロータに関する斜視図をそれぞれ示したものである。
【００６２】
図１０を参照すると、本発明の平面電極−シリンダ型電気水力学モータ５００は、シリンダ容器５１０と、電極形成部５２０と、ロータ５３０と、上部蓋５４０とを含む。
【００６３】
電極形成部５２０は、接地電極接続部５２１と、外部電源接続部５２３と、シリンダ容器５１０の壁面に垂直方向に複数の平面電極がパターン化された、幅の狭い第１平面電極５２４と、幅の広い第２平面電極５２２とを含む。
【００６４】
第４実施形態の電極形成部５２０と、第３実施形態の電極形成部４１０とは、シリンダ型チャネルに平面電極形態を有する点で共通するが、電極形成部を構成する第１平面電極および第２平面電極の配置される形態が、第４実施形態の場合、シリンダの壁面に沿って垂直方向に一字状に交差配列されるが、第３実施形態の場合、円形の形態で交差配列される点に違いがある。
【００６５】
上記配列の違いによって、第４実施形態の場合、絶縁液体が時計方向に移送されるが、第３実施形態の場合、絶縁液体が流入口４２０から流出口４３０の方向に直線形態で移送される。
【００６６】
ロータ５３０は、シリンダ容器５１０の内部に位置し、外部から電場が電極形成部５２０に印加される場合に発生する、シリンダ容器５１０の壁面に沿って時計方向に絶縁液体が移送される力を利用して、ロータ翼５３２に運動量を受けて翼を動かし、胴体に連結されたロータ軸５３１を介して外部に力学的仕事をする。
【００６７】
かくして、本発明は、従来の電磁的モータに比べて部品の構成が非常に簡単で、小型モータの製作に応用することができる。
【００６８】
以上、本発明に対する技術思想を添付図面と共に述べたが、これは、本発明の好ましい実施形態を例示的に説明したもので、本発明を限定するものではない。また、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも、本発明の技術的思想の範疇を逸脱しない範囲内で多様な変形および模倣が可能であることは自明である。
【図１】
2014512793.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年11月8日(2013.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁液体の流動を制御するマイクロポンプにおいて、
前記絶縁液体の移動通路を形成する、四角形状を有する四角チャネル（２５０）と、
前記四角チャネルの内部に形成され、電場を印加するための、シリンダ形状を有する電極形成部（２１０）と、
前記絶縁液体が流入する流入部（２３０）と、
前記絶縁液体が流出する流出部（２４０）と、を備えることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項２】
前記電極形成部（２１０）は、
接地電圧（ＧＮＤ）を印加するための接地電極接続部（２１１）と、
前記接地電極接続部（２１１）にそれぞれ接続された第２シリンダ電極上部接合部（２１４）および第３シリンダ電極上部接合部（２１５）と、
外部電源から供給された直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧を印加するための外部電源接続部（２１２）と、
前記外部電源接続部（２１２）に接続された第１シリンダ電極上部接合部（２１３）と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項３】
前記第１シリンダ電極上部接合部（２１３）、前記第２シリンダ電極上部接合部（２１４）および前記第３シリンダ電極上部接合部（２１５）は、一定間隔をおいてシリンダ形状を有する複数の第１シリンダ電極（２１６ａ〜２１６ｅ）、第２シリンダ電極（２１７ａ〜２１７ｅ）および第３シリンダ電極（２１８ａ〜２１８ｅ）をそれぞれ備えることを特徴とする請求項２に記載のマイクロポンプ。
【請求項４】
前記第１シリンダ電極（２１６ａ〜２１６ｅ）、前記第２シリンダ電極（２１７ａ〜２１７ｅ）および前記第３シリンダ電極（２１８ａ〜２１８ｅ）のそれぞれは、互いに交差配置され、これらが配置されているＮ（正の整数）番目の位置で第Ｎ電極セットを形成することを特徴とする請求項３に記載のマイクロポンプ。
【請求項５】
前記第２シリンダ電極（２１７ａ）、前記第１シリンダ電極（２１６ａ）、前記第３シリンダ電極（２１８ａ）はそれぞれ、直径が５０μｍ〜１０ｍｍを有することを特徴とする請求項４に記載のマイクロポンプ。
【請求項６】
前記絶縁液体は、１０−１０〜１０−１２Ｓ／ｍの範囲の電気伝導度を有する有機または無機溶液に、０．００１〜１０ｗｔ％の添加剤を使用することを特徴とする請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項７】
前記添加剤は、イオン性および非イオン性界面活性剤またはアルコール類物質を使用することを特徴とする請求項６に記載のマイクロポンプ。
【請求項８】
前記四角チャネル（２５０）は、絶縁物質を使用し、前記電極形成部（２１０）は、金属物質を使用することを特徴とする請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項９】
絶縁液体の流動を制御するマイクロポンプにおいて、
前記絶縁液体の移動通路を形成する、四角形状を有する四角チャネル（３７０）と、
前記四角チャネルの内部に形成され、電場を印加するための、平面形状を有する平面電極形成部（３１０）と、
前記絶縁液体が流入する流入部（３２０）と、
前記絶縁液体が流出する流出部（３３０）と、を備えることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１０】
前記平面電極形成部（３１０）は、
接地電圧（ＧＮＤ）を印加するための接地電極接続部（３１１）と、
前記接地電極接続部（３１１）に接続された第２平面電極上部接合部（３１２）と、
外部電源から供給された直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧を印加するための外部電源接続部（３１３）と、
前記外部電源接続部（３１３）に接続された第１平面電極上部接合部（３１４）と、を含むことを特徴とする請求項９に記載のマイクロポンプ。
【請求項１１】
前記第１平面電極上部接合部（３１４）および第２平面電極上部接合部（３１２）のそれぞれは、一定間隔をおいて四角平面形状を有する複数の第１平面電極（３１４ａ〜３１４ｅ）および第２平面電極（３１２ａ〜３１２ｅ）を備えることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロポンプ。
【請求項１２】
前記第１平面電極（３１４ａ〜３１４ｅ）および前記第２平面電極（３１２ａ〜３１２ｅ）のそれぞれは、互いに交差配置され、これらが配置されたＮ（正の整数）番目の位置で第Ｎ電極セットを形成することを特徴とする請求項１１に記載のマイクロポンプ。
【請求項１３】
前記第１平面電極（３１４ａ〜３１４ｅ）は、幅が１０μｍ〜１０ｍｍで、長さが５０μｍ〜１００ｍｍであり、
前記第２平面電極（３１２ａ〜３１２ｅ）は、長さは前記第１平面電極と同じであるが、幅は前記第１平面電極の２〜５倍であることを特徴とする請求項１２に記載のマイクロポンプ。
【請求項１４】
絶縁液体の流動を制御するマイクロポンプにおいて、
前記絶縁液体の移動通路を形成する、シリンダ容器（４５０）内に設けられた、シリンダ形状を有するシリンダチャネル（４４０）と、
前記シリンダチャネル（４４０）の内部に形成され、電場を印加するための、平面形状を有する平面電極形成部（４１０）と、
前記絶縁液体が流入する流入部（４２０）と、
前記絶縁液体が流出する流出部（４３０）と、を備えることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１５】
前記平面電極形成部（４１０）は、
接地電圧（ＧＮＤ）を印加するための接地電極接続部（４１１）と、
前記接地電極接続部（４１１）に接続された第２平面電極（４１４）と、
外部電源から供給された直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧を印加するための外部電源接続部（４１２）と、
前記外部電源接続部（４１２）に接続された第１平面電極（４１３）と、を備え、
前記第１平面電極（４１３）と前記第２平面電極（４１４）とは、前記シリンダ容器の軸方向に円形の形態で互いに交差配置されたことを特徴とする請求項１４に記載のマイクロポンプ。
【請求項１６】
前記平面電極形成部（５２０）は、
接地電圧（ＧＮＤ）を印加するための接地電極接続部（５２１）と、
前記接地電極接続部（５２１）に接続された第２平面電極（５２２）と、
外部電源から供給された直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧を印加するための外部電源接続部（５２３）と、
前記外部電源接続部（５２３）に接続された第１平面電極（５２４）と、を備え、
前記第１平面電極（５２４）と前記第２平面電極（５２２）とは、前記シリンダ容器の軸方向に一字状に互いに交差配置されたことを特徴とする請求項１４に記載のマイクロポンプ。
【請求項１７】
前記絶縁液体の回転運動量を伝達するために、前記シリンダ容器の内部にロータ（５３０）をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のマイクロポンプ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
第一に、従来技術では、ポンプに使用可能な対象液体が特定されており、１０−１０〜１０−１２Ｓ／ｍの範囲の電気伝導度を有する汎用的な絶縁液体には適用しにくいという問題があった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
図５を参照すると、本発明の平面電極−四角チャネル型マイクロポンプ３００は、電極形成部３１０と、流入部３２０と、流出部３３０と、チャネル底部３４０、垂直隔壁３５０、上部蓋３６０を含む四角チャネル３７０とを備える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
１番目に位置した第１平面電極３１４ａ、第２平面電極３１２ａは、第１電極セットＳ１を構成し、同じ方式で、２番目から５番目の位置の第１、第２平面電極はそれぞれ、第２電極セットＳ２ないし第５電極セットＳ５を構成する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
上記配列の違いによって、第４実施形態の場合、絶縁液体が時計方向に移送されるが、第３実施形態の場合、絶縁液体が流入部４２０から流出部４３０の方向に直線形態で移送される。
【国際調査報告】
2014512793.tif 000015
2014512793.tif 000016
2014512793.tif 000017
2014512793.tif 000018