(57)【要約】【課題】  物理的なエネルギーを使用せずに化学的反応によって高分子ゲルを自律的かつ周期的にに膨潤・収縮させることにより、液体を駆動あるいは搬送させる高分子ゲルを用いた液体駆動搬送構造体およびそれを利用した装置を提供する。【解決手段】  アニオン基と所定の触媒４を含み、前記アニオン基により中性あるいはアルカリ性溶液中で膨潤し、酸性溶液中で収縮する高分子ゲル１と、膨潤時の高分子ゲル１の網目中に入り込む大きさを有し、触媒によって分解されると溶液を酸性にする溶質高分子物質２を溶解した高分子溶液とからなる【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アニオン基と所定の触媒を含み、前記アニオン基により中性あるいはアルカリ性溶液中で膨潤し、酸性溶液中で収縮する高分子ゲルと、
膨潤時の前記高分子ゲルの網目中に入り込む大きさを有し、前記触媒によって分解されると溶液を酸性にする溶質高分子物質を溶解した高分子溶液とからなることを特徴とする液体駆動搬送構造体。
【請求項２】
カチオン基と所定の触媒を含み、前記カチオン基により中性あるいは酸性性溶液中で膨潤し、アルカリ性溶液中で収縮する高分子ゲルと、
膨潤時の前記高分子ゲルの網目中に入り込む大きさを有し、前記触媒によって分解されると溶液をアルカリ性にする溶質高分子物質を溶解した高分子溶液とからなることを特徴とする液体駆動搬送構造体。
【請求項３】
前記高分子ゲルはアクリルアミド系高分子ゲルからなり、前記溶質高分子物質はアミロースあるいはプルランのいずれかからなり、前記触媒はプルラナーゼとマルターゼとグルコースオキシダーゼの組合せ、マルターゼとグルコースオキシダーゼの組合せ、グルコシダーゼとグルコースオキシダーゼの組合せのいずれかからなることを特徴とする請求項１記載の液体駆動搬送構造体。
【請求項４】
前記高分子ゲルはポリ乳酸を含む合成高分子物質からなることを特徴とする請求項３記載の液体駆動搬送構造体。
【請求項５】
シリンダーとピストンとを有し、
前記ピストンに隣接して請求項１〜４のいずれかに記載の液体駆動搬送構造体を配置し、
前記液体駆動搬送構造体の前記高分子溶液を循環させる流路あるいは容器を備え、
前記ピストンの前記液体駆動搬送構造体を配した側の反対側に被駆動流体を収容する室を設け、前記室に流入路及び流出路を設け、前記流入路及び流出路に被駆動流体を一方向にのみ流動させる逆止弁を設けたことを特徴とする液体駆動搬送装置。
【請求項６】
シリンダーとピストンとを有し、
前記ピストンに隣接して請求項１〜４のいずれかに記載の液体駆動搬送構造体を配置し、
前記液体駆動搬送構造体の前記高分子溶液を循環させる流路あるいは容器を備え、
前記ピストンの前記液体駆動搬送構造体を配した側の反対側に、前記ピストンの往復動を回転運動に変換するリンク機構を設けたことを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の液体駆動搬送構造体を有し、
前記高分子ゲルを介在体として、その片側に前記高分子溶液を収容する室を配設し、残る片側に前記溶質高分子物質を含まない溶液を収容する室を配設したことを特徴とする液体駆動搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子ゲルを用いた液体を駆動あるいは搬送する構造体に関する。
【０００２】
特に、電気あるいは圧力あるいは熱等の物理的な動力を使用せずに、化学的反応（メカノケミカル的反応）により液体を駆動あるいは搬送することができる高分子ゲルを用いた液体駆動搬送構造体およびそれを使用した液体駆動搬送装置あるいは駆動装置に関する。
【０００３】
なお、本発明における「液体駆動搬送構造体」は、本発明による液体を駆動搬送する高分子ゲルと被駆動液体である高分子溶液の組み合わせたものをいう。
【背景技術】
【０００４】
高分子ゲルは、高分子物質コロイドのなかで、分散系が流動性を失って固化したものである。
【０００５】
分散系が流動性を失って固化した結果、高分子ゲル内では高分子物質が互いに連続・連結して網目状の構造をつくっている。
【０００６】
かかる高分子ゲルは所定の条件により膨潤（膨張）・収縮を行うことが知られている。
【０００７】
従来から、高分子ゲルに膨潤・収縮を行わせることにより、機械的な作用を取り出すことが種々提案されている。
【０００８】
特開２００２‐１４７６２８号公報には、圧力によって前記高分子物質の網目サイズを変更させて他の物資を透過させあるいは透過するのを防止することにより、バルブとしての機能を発揮するケミカルバルクが開示されている。
【０００９】
このケミカルバルブによれば、溶媒の圧力変化によって高分子ゲルの孔径を調整でき、物資透過性を変化させる一種の選択ろ過を行わせることができる。
【００１０】
一方、特開平７‐４７２６５号公報には、高分子ゲルを電解溶液に浸漬し、前記電解溶液に電圧を印加することにより、電解溶液の水素イオン濃度を変化させ、前記水素イオン濃度の作用により高分子ゲルを収縮膨潤をさせるメカノケミカル素子が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１４７６２８号公報
【特許文献２】特開平７−４７２６５号公報
【特許文献３】特開２０００−１７９７２９号公報
【特許文献４】特開平７−３０１１７３号公報
【特許文献５】特開２００１−８１２７４号公報
【特許文献６】特開２００３−４９０８８号公報
【特許文献２】特開平７−４７２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、従来提案されていた高分子ゲルを用いたメカノケミカルデバイスは、いずれも圧力あるいは電気等の物理的なエネルギーによって制御あるいは作動させるものであった。
【００１２】
ところが、使用場所・使用環境等によっては前記物理的なエネルギーによらずにメカノケミカルデバイスを作動させたいという要求があることが考えられる。
【００１３】
また、従来低濃度溶液から高濃度溶液へ浸透させる浸透膜装置（一種の液体搬送装置）は種々考えられていたが、高分子ゲルを用いて通常の浸透膜の液体の流動方向とは逆に高濃度溶液から低濃度溶液へ液体を搬送することができる液体駆動搬送装置は提案されていなかった。
【００１４】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、物理的なエネルギーを使用せずに化学的反応によって高分子ゲルを自律的かつ周期的にに膨潤・収縮させることにより、液体を駆動あるいは搬送させる高分子ゲルを用いた液体駆動搬送構造体およびそれを利用した装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による液体駆動搬送構造体は、
アニオン基と所定の触媒を含み、前記アニオン基により中性あるいはアルカリ性溶液中で膨潤し、酸性溶液中で収縮する高分子ゲルと、
膨潤時の前記高分子ゲルの網目中に入り込む大きさを有し、前記触媒によって分解されると溶液を酸性にする溶質高分子物質を溶解した高分子溶液とからなることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明による液体駆動搬送構造体は、
カチオン基と所定の触媒を含み、前記カチオン基により中性あるいは酸性性溶液中で膨潤し、アルカリ性溶液中で収縮する高分子ゲルと、
膨潤時の前記高分子ゲルの網目中に入り込む大きさを有し、前記触媒によって分解されると溶液をアルカリ性にする溶質高分子物質を溶解した高分子溶液とからなることを特徴とするものである。
【００１７】
前記高分子ゲルはアクリルアミド系高分子ゲルからなり、前記溶質高分子物質はアミロースあるいはプルランのいずれかからなり、前記触媒はプルラナーゼとマルターゼとグルコースオキシダーゼの組合せ、マルターゼとグルコースオキシダーゼの組合せ、グルコシダーゼとグルコースオキシダーゼの組合せのいずれかからなるようにすることができる。
【００１８】
また、前記高分子ゲルはポリ乳酸を含む合成高分子物質からなるようにすることができる。
【００１９】
本発明による液体駆動搬送装置は、
シリンダーとピストンとを有し、
前記ピストンに隣接して請求項１〜４のいずれかに記載の液体駆動搬送構造体を配置し、
前記液体駆動搬送構造体の前記高分子溶液を循環させる流路あるいは容器を備え、
前記ピストンの前記液体駆動搬送構造体を配した側の反対側に被駆動流体を収容する室を設け、前記室に流入路及び流出路を設け、前記流入路及び流出路に被駆動流体を一方向にのみ流動させる逆止弁を設けたことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明による駆動装置は、
シリンダーとピストンとを有し、
前記ピストンに隣接して請求項１〜４のいずれかに記載の液体駆動搬送構造体を配置し、
前記液体駆動搬送構造体の前記高分子溶液を循環させる流路あるいは容器を備え、
前記ピストンの前記液体駆動搬送構造体を配した側の反対側にピストンの往復動を回転運動に変換するリンク機構を設けたことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明による他の液体駆動搬送装置は、
上記のいずれかに記載の液体駆動搬送構造体を有し、
前記高分子ゲルを介在体として、その片側に前記高分子溶液を収容する室を配設し、残る片側に前記溶質高分子物質を含まない溶液を収容する室を配設したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
アニオン基と触媒を含み、中性あるいはアルカリ性溶液中で膨潤し酸性溶液中で収縮する高分子ゲルと、分解されると溶液を酸性にする溶質高分子物質を溶解した高分子溶液とからなる液体駆動搬送構造体（本願請求項１に係る発明の液体駆動搬送構造体）によれば、最初に高分子ゲルを前記高分子溶液に浸漬した状態では、高分子ゲルは周囲の高分子溶液のｐＨとアニオン基の作用により、高分子溶液（中性あるいはアルカリ性）中で膨潤する。
【００２３】
次に、高分子ゲルが膨潤すると、高分子ゲルの網目中に溶質高分子物質が入り込むようになり、溶質高分子物質が触媒によって分解される。
【００２４】
溶質高分子物質が触媒によって分解されると、分解された分子の作用により溶液が酸性になる。
【００２５】
高分子ゲル中の溶液が酸性になることにより、高分子ゲルはアニオン基の作用による膨潤効果が無くなり収縮する。
【００２６】
高分子ゲルが収縮すると、網目の大きさが小さくなり溶質高分子物質の進入が阻止され、高分子ゲル中の溶質高分子物質の分解が進み、分解された分子の作用によって溶液が酸性になり、高分子ゲルが完全に収縮する。
【００２７】
一方、上記高分子ゲルの収縮の過程で、分解された小さい分子は高分子ゲル外へ拡散し続け、高分子ゲル中の溶液はアルカリ性に戻るようになる。
【００２８】
高分子ゲル中の溶液が中性あるいはアルカリ性に戻ると、高分子ゲルは当初の状態に戻り、再び高分子溶液中で膨潤する。
【００２９】
上記高分子ゲルの膨潤と収縮は繰り返されることにより、高分子ゲルは自律的かつ周期的に膨潤・収縮する。
【００３０】
カチオン基と触媒を含み、中性あるいは酸性溶液中で膨潤しアルカリ性溶液中で収縮する高分子ゲルと、分解されると溶液をアルカリ性にする溶質高分子物質を溶解した高分子溶液とからなる液体駆動搬送構造体（本願請求項２に係る発明の液体駆動搬送構造体）は、上述した場合と酸性・アルカリ性が反対の時に高分子ゲルの膨潤および収縮がおき、高分子ゲルが自律的かつ周期的に膨潤・収縮する点は同じである。
【００３１】
このように、本発明の液体駆動搬送構造体によれば、高分子ゲルと高分子溶液の相互のｐＨの作用によって、自律的かつ周期的に膨潤と収縮を繰り返すようになる。
【００３２】
上記本発明の液体駆動搬送構造体を利用することにより、圧力や電気とを用いることなく、高分子ゲルとその周辺の溶液のｐＨをコントロールすることにより、高分子ゲルをして繰り返し膨潤および収縮させることができるようになる。
【００３３】
上記高分子ゲルの膨潤・収縮を動力として利用することにより液体を駆動あるいは搬送する液体駆動搬送装置および駆動装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００３５】
図１(a)〜(e)は、本発明の１実施形態による液体駆動搬送構造体の高分子ゲルが膨潤・収縮を繰り返す様子を示した図である。
【００３６】
図１(a)〜(e)において、符号１は高分子ゲルを示しており、高分子ゲル１は溶質高分子物質２が溶解されている高分子溶液３の中に浸漬されている。
【００３７】
本実施形態の高分子ゲル１は図示されていないが、アニオン基を含み、触媒４を含んでいる。
【００３８】
本実施形態の高分子ゲル１はアニオン基により中性あるいはアルカリ性溶液中で膨潤し、酸性溶液中で収縮する性質を有している。
【００３９】
一方、溶質高分子物質２は触媒４によって分解されると溶液を酸性にするものを使用する。
【００４０】
かかる高分子ゲル１と溶質高分子物質２と触媒４とアニオン基の例として次のものを使用することができる。
【００４１】
一例として、高分子ゲル１としてアクリルアミド系高分子ゲル、溶質高分子物質２としてはアミロース、プルラン、アニオン基としてアクリル酸のカルボキシル基、触媒４としてプルラナーゼとマルターゼとグルコースオキシダーゼの組合せ、マルターゼとグルコースオキシダーゼの組合せ、グルコシダーゼとグルコースオキシダーゼのの組合せのいずれかを使用することができる。
【００４２】
溶質高分子物質２のアミロース、プルランは分解及び酸化されるとグルコン酸になり、溶液を酸性にする。これに対して、アニオン基のアクリル酸のカルボキシル基はｐＨが小さいとき（酸性）はＣＯＯＨとして存在し、ｐＨが大きいとき（アルカリ性）はＣＯＯ−のイオン基となって高分子ゲル１を膨潤させる性質作用を有している。
【００４３】
また、高分子ゲル１として合成高分子物質、たとえばポリ乳酸を使用することができる。
【００４４】
この場合、ポリ乳酸が触媒４によって分解され、乳酸になることにより、溶液を酸性にし、上述したようにアニオン基との相互作用により、高分子ゲル１を膨潤・収縮させることができる。
【００４５】
図１(a) は、最初に高分子ゲル１な高分子溶液３に浸漬され、膨潤を開始するところを示している。
【００４６】
図１(a) に示すように、最初の状態では高分子ゲル１の網目は小さく、網目内に溶質高分子物質２が入り込むことができないが、溶質高分子物質を除く高分子溶液３は高分子ゲル１の網目内には入り込む。
【００４７】
高分子ゲル１は前述したようにアニオン基を含んでおり、中性あるいはアルカリ性の溶液に接触するとアニオン基の作用によって膨潤する。
【００４８】
したがって、図１(a)に示すように、高分子ゲル１は膨潤を開始する。
【００４９】
図１(b) は、高分子ゲル１の網目内に溶質高分子物質２が入り込み始めたところを示している。
【００５０】
図１(b) に示すように、高分子ゲル１は膨潤すると網目が広がり、溶質高分子物質２が高分子ゲル１の網目内に入り込み、触媒４と接触するようになる。
【００５１】
図１(c) は、溶質高分子物質２が触媒４によって分解され始めたところを示している。
【００５２】
図１(c) に示すように、溶質高分子物質２は触媒４によって分解されると分子が小さいモノマー５（先の例でいえばグルコン酸等）になる。
【００５３】
モノマー５は溶液を酸性にするようなものが選択されているため、図１(c)に示すようにモノマー５の濃度が高い部分の溶液が酸性になり、高分子ゲル１はアニオン基の作用による膨潤効果は無くなり収縮を開始する。
【００５４】
図１(d) は、高分子ゲル１が収縮している様子を示している。
【００５５】
図示するように、高分子ゲル１はある程度収縮するとその網目が小さくなり、それ以上溶質高分子物質２が高分子ゲル１内に進入することができなくなる。
【００５６】
一方、すでに高分子ゲル１内に入り込んだ溶質高分子物質２は触媒４によって分解の度合いが進み、完全にモノマー５になるまで分解される。
【００５７】
この間、高分子ゲル１は酸性溶液とアニオン基の存在により収縮し、ついに高分子ゲル１は最も縮んだ状態になるまで収縮する。
【００５８】
一方、モノマー５はその分子が小さいために、収縮した高分子ゲル１の網目からでも自由に高分子ゲル１の外部に拡散し続ける。
【００５９】
モノマー５がある程度拡散すると、高分子ゲル１内の溶液は酸性から中性あるいはアルカリ性に変化する。
【００６０】
図１(e) は、高分子ゲル１が再び膨潤を開始するところを示している。
【００６１】
モノマー５がある程度拡散し高分子ゲル１内の溶液が中性あるいはアルカリ性に傾いた時に、高分子ゲル１はアニオン基の作用により図１(a)の状態と同様に、再び膨潤を開始する。
【００６２】
そうすると、再び溶質高分子物質２が膨潤した高分子ゲル１の網目内に入り込み、再び触媒４によって分解されるようになる。
【００６３】
以降、高分子ゲル１は自律的かつ周期的に上記図１(a)〜(e)の膨潤と収縮を繰り返すようになる。
【００６４】
上記高分子ゲル１の膨潤と収縮は、高分子溶液３を供給すれば開始し、高分子溶液３の供給を停止すれば停止する。
【００６５】
また、一旦膨潤と収縮を停止した高分子ゲル１に対して高分子溶液３を供給すれば再び高分子ゲル１の膨潤と収縮を開始させることができる。
【００６６】
したがって、高分子ゲル１に対して高分子溶液３の供給と遮断を制御すれば高分子ゲル１の周期的な膨潤・収縮の開始と停止を制御することができるようになる。
【００６７】
上述した実施形態は、高分子ゲル１がアニオン基と触媒４を含み、中性あるいはアルカリ性の溶液中で膨潤し、酸性溶液中で収縮し、溶質高分子物質２は触媒４によって分解されると溶液を酸性にするものであったが、ｐＨによって反対の動作を行わせることもできる。
【００６８】
すなわち、カチオン基と触媒を含み、中性あるいは酸性溶液中で膨潤しアルカリ性溶液中で収縮する高分子ゲルと、分解されると溶液をアルカリ性にする溶質高分子物質を溶解した高分子溶液とからなる液体駆動搬送構造体を構成することができる。この液体駆動搬送構造体は、前記アニオン基を有する液体駆動搬送構造体に対して、高分子溶液の酸性・アルカリ性が反対の時に高分子ゲルの膨潤および収縮が起きるが、高分子ゲルが自律的かつ周期的に膨潤・収縮する点は前記アニオン基を有する液体駆動搬送構造体と同じである。
【００６９】
このように、本発明の液体駆動搬送構造体によれば、高分子溶液のｐＨと高分子ゲルのアニオン基あるいはカチオン基の作用によって、自律的かつ周期的に膨潤と収縮を繰り返すようになる。
【００７０】
以上の説明から明らかなように、上記本発明の液体駆動搬送構造体によれば、圧力や電気とを用いることなく、高分子溶液３を供給して溶質高分子物質と触媒の反応により高分子ゲルの周辺溶液のｐＨをコントロールすることにより、高分子ゲルを自律的かつ周期的に膨潤および収縮させることができる。
【００７１】
上記液体駆動搬送構造体を利用して、液体を駆動あるいは搬送する液体駆動搬送装置を構成することができる。
【００７２】
図２は、本発明の液体駆動搬送構造体を利用した液体駆動搬送装置（ポンプ）の構造を概念的に示している。
【００７３】
図２において、液体駆動搬送装置６はシリンダー７とピストン８とを有している。
【００７４】
ピストン８に隣接して高分子ゲル９が配置され、高分子ゲル９は基端が流体を通過させることができるグリッド１０によって支持されている。
【００７５】
ピストン８に関して高分子ゲル９が配置されている側の反対側は、駆動される流体（被駆動流体）の室１１になっている。室１１には流入路と流出路が設けられ、それぞれに一方向にしか流体を通さない逆止弁１２が設けられている。
【００７６】
グリッド１０に関して高分子ゲル９が配置されている側の反対側は、高分子溶液３のための室１３になっている。室１３には高分子溶液３の流入路１４および流出路１５が設けられている。
【００７７】
上記液体駆動搬送装置６において、高分子溶液３は流入路１４から室１３に流入し、グリッド１０を通って高分子ゲル９と接触しながら流通し、再びグリッド１０を通って室１３に入り流出路１５から流出する。なお、上記高分子溶液３の流通経路を案内するための適当な案内板を室１３内に設けることができる。
【００７８】
上述したように、高分子ゲル９が高分子溶液３と接触させられることにより、図１(a)〜(e)に示した高分子ゲルの膨潤と収縮が起こり、これによりピストン８は図２に示すようにシリンダー７内を左右に摺動する。
【００７９】
ピストン８が図２において右方に摺動することにより、被駆動流体が室１１側の流入路から流入し、このとき、室１１側の流出路においては逆止弁１２の作用により、被駆動流体の逆流は防止される。
【００８０】
一方、ピストン８が図２において左方に摺動することにより、被駆動流体は室１１側の流出路から流出し、この時、室１１側の流入路においては逆止弁１２の作用により、被駆動流体の逆流は防止される。
【００８１】
上述したように高分子ゲル９が高分子溶液３により膨潤と収縮を繰り返すことにより、被駆動流体は一方向に駆動される。
【００８２】
この液体駆動搬送装置６において、高分子溶液３の供給を制御することにより、被駆動流体の駆動開始、停止、駆動再開等を制御することができる。
【００８３】
なお、上記実施形態では、室１３と高分子溶液３の流入路１４と流出路１５とを設けているが、高分子ゲル９に供給される高分子溶液３の溶質高分子物質の濃度を一定に維持する任意の構造とすることができる。
【００８４】
たとえば、室１３をきわめて大きな容器にすることにより、高分子ゲル９に供給される高分子溶液３の溶質高分子物質の濃度が実質的に一定に維持することができる。この場合には、流入路１４と流出路１５と高分子溶液３の駆動装置を省略することができる。
【００８５】
さらに上記液体駆動搬送構造体を利用して他の駆動装置を構成することができる。
【００８６】
図３は、本発明の液体駆動搬送構造体を利用した駆動装置の構造を概念的に示している。
【００８７】
図３において、駆動装置３０はシリンダー３１とピストン３２とを有している。
【００８８】
ピストン３２に隣接して高分子ゲル３３が配置され、高分子ゲル３３は基端が流体を通過させることができるグリッド３４によって支持されている。
【００８９】
ピストン３２に関して高分子ゲル３３が配置されている側の反対側は、リンク機構３５が配置されている。
【００９０】
リンク機構３５は、ピストン３２の往復動を回転運動に変換するものであって、任意の公知の構造とすることができる。本図においては簡単な構造例を示している。
【００９１】
すなわち、リンク機構３５は、ピストン３２に連結されたリンクアーム３６と、前記リンクアーム３６の先端に連結された回転体３７と、前記回転体３７を回転可能に支持する回転軸３８とからなる。
【００９２】
グリッド３４に関して高分子ゲル３３が配置されている側の反対側は、高分子溶液３９のための室４０になっている。室４０には高分子溶液３９の流入路４１および流出路４２が設けられている。
【００９３】
上記駆動装置３０において、高分子溶液３９は流入路４１から室４０に流入し、グリッド３４を通って高分子ゲル３３と接触しながら流通し、再びグリッド３３を通って室４０に入り流出路４２から流出する。なお、上記高分子溶液３９の流通経路を案内するための適当な案内板を室４０内に設けることができる。
【００９４】
高分子ゲル３３が高分子溶液３９と接触させられることにより、図１(a)〜(e)に示した高分子ゲルの膨潤と収縮が起こり、これによりピストン３２は図３に示すようにシリンダー３１内を左右に摺動する。
【００９５】
ピストン３２が図３において左右に摺動することにより、その動きはリンク機構３５を介して回転軸３８の回転運動に変換される。
【００９６】
高分子ゲル３３が高分子溶液３９により膨潤と収縮を繰り返すことにより、回転軸３８は回転し続ける。
【００９７】
この駆動装置３０において、高分子溶液３９の供給を制御することにより、高分子ゲル３３およびピストン３２の駆動開始、停止、駆動再開等を制御することができる。
【００９８】
すなわち、高分子溶液３９の供給を制御することにより、回転軸３８の回転運動の開始、停止、回転再開等を制御することができる。
【００９９】
なお、上記実施形態では、室４０と高分子溶液３９の流入路４１と流出路４２とを設けているが、高分子ゲル３３に供給される高分子溶液３９の溶質高分子物質の濃度を一定に維持する任意の構造とすることができる。
【０１００】
たとえば、室４０をきわめて大きな容器にすることにより、高分子ゲル３３に供給される高分子溶液３９の溶質高分子物質の濃度が実質的に一定に維持することができる。この場合には、流入路４１と流出路４２と高分子溶液３９の供給装置を省略することができる。
【０１０１】
つぎに、本発明による液体駆動搬送構造体を利用した他の液体駆動搬送装置（浸透圧装置）について説明する。
【０１０２】
図４は上記他の液体駆動搬送装置の構成を概念的に示している。
【０１０３】
この液体駆動搬送装置１６は、高分子ゲル１７を介在体として、一方の側に本発明による高分子溶液３を収納する室１８、他方の側に低濃度の溶液、たとえば水を収容する室１９を有している。
【０１０４】
室１８と室１９は、流路２０によって液体流通可能に接続され、高分子ゲル１７は流路２０に隙間なく配置されている。
【０１０５】
この液体駆動搬送装置１６は、高分子ゲル１７は室１８側で高分子溶液３と接触し、膨潤と収縮が高分子ゲル１７の内部で不均等に発生し、かつ収縮した部分が図４において右方に移動するように、高分子ゲル１７の膨潤と収縮の位相が調整されている。
【０１０６】
高分子ゲル１７の収縮した部分は溶液を吐出するが、その溶液の吐出方向が図４において右側になるように、高分子ゲル１７の膨潤と収縮の位相が調整されていることにより、溶液は図４において右方向に移動する。
【０１０７】
このような高分子ゲル１７の膨潤と収縮が繰り返されることにより、浸透圧に反して高分子溶液側から水の側に液体（水分および分解されたモノマー）が移動する。
【０１０８】
上述した本発明の液体駆動搬送構造体を利用することにより、浸透圧に反して高濃度の溶液から低濃度の溶液へ液体を移動させることができるようになる。
【０１０９】
最後に、本発明による液体駆動搬送構造体の膨潤と収縮をシミュレーションした結果を示す。
【０１１０】
シミュレーションは一方が高分子溶液に接している高分子ゲルをｉ＝１から１０の微小区間に分割し、１次元方向の変化のみを考慮し、時間Δｔごとのゲル内の網目鎖濃度ＣＧｅｌ、高分子濃度ＣＰ、低分子濃度ＣＭの変化を逐次数値計算したものである。
【０１１１】
溶質の拡散は次式によって表している。
【数１】
2005314537.tif 000003
ｃｉは微小区間中の溶質濃度、溶質の拡散係数Ｄｉは次式のようにしている。
【数２】
2005314537.tif 000004
ＲＨは溶質の流体力学的半径、ξは網目の大きさである。
【０１１２】
高分子の低分子化反応は次の式によって表している。
【数３】
2005314537.tif 000005
ｋＣａｔは反応速度定数、ｆＣａｔは網目鎖への触媒の導入率である。
【０１１３】
平衡膨潤状態の微小区間の長さｌｅｑの低分子の濃度依存性は次の式なように表している。
【数４】
2005314537.tif 000006
ｆｆｕｎｃは網目鎖中の低分子と反応する部分の分率である
膨潤速度はゲル網目の拡散方程式から導いた次の式を用いている。
【数５】
2005314537.tif 000007
ｖｉ＝ｌｅｑ−ｌｉであり、協同拡散係数Ｄｃｏｌ，ｉ＝ｋＤｃｏｌ／ξｉとした。
【０１１４】
膨潤・収縮時の網目鎖から受ける摩擦による溶質の移動量ａｉは次の式によって計算した。
【数６】
2005314537.tif 000008
ａＧ，ｉは網目鎖の移動量である。
【０１１５】
図５(a)〜(c)のグラフ中の曲線は、図５(a),(c)では上の方から、図５(b)では下の方からｉ＝１０，６，２の順番で、それぞれの微小区間における膨潤度、低分子の量、高分子の量の時間的変化を示している。
【０１１６】
図５(a)〜(c)に示すように、高分子の量と低分子の量が変化しながら高分子ゲルが膨潤、収縮を繰り返していることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の一実施形態による液体駆動搬送構造体の膨潤と収縮の様子を示した図。
【図２】本発明の液体駆動搬送構造体を利用した液体駆動搬送装置（ポンプ）の構造を示した図。
【図３】本発明の液体駆動搬送構造体を利用した駆動装置の構造を示した図。
【図４】本発明の液体駆動搬送構造体を利用した液体駆動搬送装置（浸透圧装置）の構造を示した図。
【図５】本発明の液体駆動搬送構造体の膨潤と収縮のシミュレーション結果を示した図。
【符号の説明】
【０１１８】
１  高分子ゲル
２  溶質高分子物質
３  高分子溶液
４  触媒
５  モノマー
６  液体駆動搬送装置
７  シリンダー
８  ピストン
９  高分子ゲル
１０  グリッド
１１  室
１２  逆止弁
１３  室
１４  流入路
１５  流出路
１６  液体駆動搬送装置
１７  高分子ゲル
１８  室
１９  室
２０  流路
３０  駆動装置
３１  シリンダー
３２  ピストン
３３  高分子ゲル
３４  グリッド
３５  リンク機構
３６  リンクアーム
３７  回転体
３８  回転軸
３９  高分子溶液
４０  室
４１  流入路
４２  流出路
【図１】
2005314537.tif 000009
【図２】
2005314537.tif 000010
【図３】
2005314537.tif 000011
【図４】
2005314537.tif 000012
【図５】
2005314537.tif 000013