JPS59206868A - 流体の移動を電気的に制御する装置 - 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】 本発明は、２枚の閉じ込め板により境界を定められてＶ
）る毛管スペース内で移動させられる流体マーカーによ
り、デジタルデータな格納および表示するための装置に
関するものである。マーカーを構成する流体は、２つの
相に永久的に分割するためにその流体に混じることがな
い第、２の流体とともに毛管スペースの中に入れられる
。したがって、２枚の閉じ込め板の間で絞られる混成流
体層が球状相で形成される。その球状相の各側には隣］
夛する隙間相が設けられる。各球の体積は閉じ込み板の
間で絞られるようなものである。したがって、この球は
、毛管スペースの領域内で移動でき、毛管スペース内で
捕獲領域を形成する間に固定位置をとることができ、流
体の予備供給の機能を行う他の球と相互に作用でき、か
つ２度の自由度な有スるマーカーを構成する。

ピストン、ポンプ、タービンなどのような機械要素を要
しない流体移動装置は、移動させるべき流体の物理化学
的性質の変化を通常基にしてＶ）る。

（’Ｒ’ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　／
　　ＣＸ熱サイホン、対流式暖房器、蒸発器、電気的対
流または電磁流体力学を基にした循環器のような手段な
用Ｖ）ることケ考えることが可能である。しかし、それ
らの手段の欠点は、種々の潜在的な用途に応じ、電流を
流すため、磁界を発生するため、膨張させるため、熱ま
たは電気的に収縮させるため、物質の相を変えるためな
どにより、それらの手段が比較的多くのエネルギーを消
費することである。

少いＩｐ４：力で、機械的な要素を用いることなしに、
電気的制御装置によって流体を移動させることに伴５問
題は、重力以外の力を克服するのに十分な駆動力を発生
することが可能であることを前提にしていることである
。

流１体の移動を指示するための装置は、あらゆる位置に
松いてＩＥシく動作でき、かつ困難なしに加速度に耐え
なければならない。したがって、流体の位置を保つには
、慣性力を比較的に無視できると考えられるように、力
に依存しなければならない。それらの力を電気的に発生
される力によって克服しなげればならない。電気的に力
を発生することにより電力消費量が全く最少限に限定さ
れる。

本発明は、表面張力、境界面の張力、誘電体流体の電気
的分極により生ずる力を利用することにより上記問題を
解決することを提案するものである。毛管作用による力
と比較すると重力は無視できるから、低＾毛管スペース
内馨流れる少量の流体の位置を表面張力は保つことがで
きる。誘電体内部の分極により発生される力は、電位の
傾きが非常に高い時に大きな値をとる。その高い電位の
傾きは狭い間隔で隔てられている電極の間に電圧を加え
ることにより容易に得ることができる。この技術では、
流体を移動させる前、移動させている間、移動させた後
で流体に電流を流す必要はなＶ）。

本発明は、マーカーの機能を果す流体の移動を電気的に
制御する指示装置を提供するものである。

本発明の顕著な特徴は、異なる誘電率を有し、かつ互い
に混ざり合わない少くとも２種類の流体を含む毛管スペ
ースを形成する２枚の閉じ込め板を有することである。

その流体の一方は球状構造を有し、それの谷側には他方
の流体の隣り合う隙間構造（隙間乞満たす構造）が配置
される。その球状構造の各球の体積は、前記閉じ込ぬ板
により絞られて、前記毛管スペースにおける表面張力が
一様でないことにより捕獲領域を占めるために制約され
るような値である。前記閉じ込め板には電位の傾きを生
じさせる手段が設けられる。その手段は、前記流体の電
気的分極により、前記表面張力な抑女ることを可能にす
る起電力を生ずる。

以下に行う説明においては、流体の移動の電気的制御に
より、２枚の板の間にはさまれている毛管スペースの内
部に、流体の集りを分けることにより得られた流体マー
カーを移動させることができる。したがって、１個また
はいくつかの流体法が毛管スペース内部で占める位置に
従って、その流体法によりデジタルデータを指示できる
。「全か無か」の型式の電気的制御装置の誘導の下に流
体法を２つの位置の間で移動させることにより、２進メ
モリ機能を行わせることが可能となる。表面張力の作用
は、電気的に移動させられた流体法をその移動位置に保
つのに十分である。閉じ込め板の少くとも一方が元を透
過させる条件の下においては、記憶状態を光学的に表示
でき、この技術を基にして構成された装置は指示器とな
る。流体法を段階的に移動させることにより、／フトレ
ジスタの機能を持たせることが可能となる。しかし、流
体法を流体の集りから切り離したり、後で流体法をその
流体の集りへ戻すように構成することもできる。それは
流体マーカー球を発生させたり、消滅させることに等し
い。流体法の移動、分割および再結合を種々行うことが
できるから、２進デジタル・データブロックをメモリに
格納し、または表示することは容易なことである。流体
法の１つの物理的性質により流体法の存在を検出するこ
とにより、電気信号を発生できる。この動作はメモリの
読出しにおいて典型的なものである。その検出は、存在
する流体の誘電率の変化から生ずる電気容量の変化を基
にすると有利である。いくつかの流体法の再結合により
任意の図形ギャラクタ、符号または表現を点ごとに光学
的な表示を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に示されている最も基本的な態様においては、流
体の移動を電気的に制御する本発明の指示装置は、高さ
がｅの毛管スペースを有する。この毛管スペースの中に
は互いに混じり合うことがない２種類の誘電体流体が存
在する。この毛管スペースは、たとえばガラス製の、２
枚の強い閉じ込め板１．２により囲まれている。毛管現
象による力が重力よりも大きくなるように、高さｅはｌ
關か、それより低くする。閉じ込め板１．２の内面には
、適切な浄化と、表面層３．４の形成とを含めて前処理
が行われている。それらの表面層の所期の機能は、制御
したい流体の移動により毛管膜が形成されることを阻（
ヒすることである。−例（本発明はこの例に限定されな
い。）においては、表面層３と４の間の毛管スペースは
誘電率がε１の気体状流体すなわち蒸気ｆ０　　により
占められる。

毛管スペースの閉じられている容積部分に、誘電率ε２
より大きい誘電率ε２を有する第２の流体ｆ２が入れら
れる。第２の流体は、たとえば横座標ＡとＢの間を延び
る球の形をとる。Ｘ軸の正方向に流体球ｆ２　を電気的
に移動させるために、閉じ込め板１と２の内面には、本
発明に従って、電極５゜６が設けられる。それらの電極
５．６にはとくに層３．４が付着される。相対的にずら
されている横座標ＣとＤの間にある領域を占めているそ
れらの電極５．６は電源７に接読される。この電源７は
電位■□、■２を発生する。それらの電位の差により毛
管スペース内に力が生ずる。その力は、境界面に関連し
て、運動力Ｆに等しＶｌ。

この運動力Ｆの物理的な起原は、正と負の電荷が物質媒
体中に存在する事実により説明される。

それらの電荷は自由電荷であっても、拘束電荷であって
もさしつかえない。誘導電界Ｅ。が存在すると、電界の
作用を受けている物質の内部全体にわたって自由電荷は
動くことができる。これは導電現象である。この現象は
、用いている物質が低導電度でも受げ谷れることができ
るが、本発明の応用分野では用いない。一方、原子と分
子に結合されている電荷は電気双極子モーメントを生ず
る。

誘導電界の作用を受けている物質中においては、誘導さ
せられた双極子モーメントと、分子のある特定の対称性
のために既に存在していた双極子モーメントとの和であ
る電気分極Ｐの結果として、物質媒体は誘導電界Ｅ。と
作用する。

この誘電体の挙動はベクトル式Ｅ＝Ｅｏ＋Ｅ、で表され
る。ここに、Ｅ′は分極Ｐにより発生された電界、Ｅは
物質媒体中の結果としての電界を表す。

物質媒体の誘電体的な挙動は、Ｐ、　＝　ＸｕＶＥｖ　
と書かれるテンンル式により与えられる。ここに、Ｘｕ
ｖは電気感受率（ｅｌｅｃｔｒｉｃ　５ｕｓｃｅｐｔｉ
ｂｉｌｉｔｙ）テンソルである。等古賀媒体の場合には
より簡単な関係が採用され、それはｐ＝（ε−εｏ）Ｅ
である。ここに、ε０は自由空間の誘電率、εは誘電体
の誘電率である。この場合には、電界Ｅ。の作用を受け
る体積Ｖの媒体に加えられる力Ｖは次式で表される。

’Ｆ＝　ｆ（Ｌ　ｇｒａｄ　）　ｆｏｄｖ　　　　（Ｉ
Ｉ■ この力は体積力であって、分極が大きく、かつ電界の電
位の傾きが大きくなるにつれて大きくなる。

この関係を、一様でない電界の作用を受けている異方性
媒体に適用することにより、表面張力のようなり重力よ
り大きくなることができる、体積を起原とする移動力を
定めることが可能である。

より具体的にいえば、Ｍ１図に示す装置の動作は、本発
明によれば流体ｆ２　の内部に生ずる電気分極を流体ｆ
１　の内部に生ずる電気分極より大きくするように、流
体ｆ□とｆ２を選択することにより行われる。したがっ
て、流体ｆ２　に対して（１）式により割算された力ｖ
２の係数は、流体ｆ１に対して同じｆｉ１式により計算
された力ｖ１　の係数より大きい。そのために、２つの
流体の境界８の流体ｆ０に対応する側の過圧ｐ□（ｏｖ
ｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ）よりも高い過圧ρ２が、流体ｆ
２に対応する側に生ずる。それにより達成される全体的
な結果は、運動力Ｆが境界面８に加えられたのと同じで
ある。この動きに抗する力（すなわち、毛管現象による
力、表面張力、境界面の張力および粘性）が負けると、
′電極５と６の間にある閉じられているスペースの部分
を占めるために、流体ｆ２が流体ｆ１７押し戻す。

この動作は電源７による電力の供給に対応する。

電源７はある量の電気ｑを電位差Ｖ２−Ｖ、で供給する
。というのは、電極５．６により構成されたコンデンサ
の電気Ｈ縦が増大するのに、コンデンサの極板の間の電
位差が一定のまま保たれているからである。流体法ｆ２
　を電極間のスペースの中に電気的に吸引することより
成る動作をはっきりボすために、電界ベクトルＥ□とＥ
２ヲ有する電気力線が破線で示され、かつ流体ｆ２　の
分極により発生された正と負の拘束電荷が示されている
。

第２図は最終の状態を示す。この図から、横座標Ａ１と
Ｂ１によりはさまれ、電極が投げられている領域ＣＤＫ
関して対称的に延びる領域を占めるような位置に流体法
ｆ２　がきていることがわかる。

領域Ａ１Ｂ１内に移動した流体法は、そこに保たれてい
る電位差ｖ２−■１によりその位置に捕えられたままと
なる。

しかし、本発明によれば、その電位差を抑制すると、電
極間領域内に流体法を捕獲状態に保つように、復帰力を
保持できる。実際に、流体ｆ２を第２図に示す位置に固
定するために、層３と４の厚さは、電極５と６の物質と
流体ｆ２　の１ｉ４１に分子力が作用を行うように十分
に薄い。電源７は、流体法ｆ２　を、それが動いた位置
から移動させることはできない。

本発明の別の特徴は、流体法の移動を反転できることで
ある。これは特殊な装置により行われる。

第３図は、本発明に従って移動を電気的に制御する装置
の斜視図である。閉じ込め板１と２はスペーサ部材９に
より互いに接合される。電極対５゜６のＸ軸方向に隣接
して第２の電極対１０　、１１が設けられる。電源７は
電位ｖ：（ｌｖ４を電極１０　、１１へそれぞれ与える
。

第３図において、流体法ｆ２　の円形輪郭が破線で示さ
れている。その流体法ｆ２は半面ｘ−ｙの全領域にわた
って動くことができる。たとえば、電極５，６，１０．
１１の形は正方形で、１辺の長さは１００ミクロンであ
る。スペーサ部材９の高さは１０〜加ミクロンで、電極
５と１１の間隔は加ミクロンに等しＬ／Ｔｈ、流体法ｆ
２を囲んでいる流体ｆ０は空気であり、流体ｆ２はＣ５
からＣ２５までのアルカ／類、ケトン（アセトン、ノク
ロヘキサン、メチルエチルケトン）、ニトロＭＪ体（ニ
トロベンゼン、ニトロトルエン）のような炭化水軍から
選択される。

電源７は、５　Ｘ　１０〜３　Ｘ　１０７ｖ／ｍのオー
ダーの移動電界を与えるために、１００〜３００■のオ
ーダーの電位差ｖ２−ｖ１．　ｖ４−ｖ３を供給できる
。閉じ込め板１と２の間に閉じ込められている流体法ｆ
２の体積は、電極５と６の輪郭をこえてわずかに突き出
るようにして較正されるが、電極対１０と１１に重なり
合わせるために大きくすることもできる。

電極５と６の間のスペースから電極１０と１１の間のス
ペースへ流体法ｆ２　を移動させるために、電位差■２
−■１を打ち消し、または小さくし、電位差■４−ｖ３
を与える。このようにして１つの前進がｙ軸の正方向へ
行われる。流体法ｆ２ヲ元の位置へ戻すためには、電位
差Ｖ４−ｖ３をなくすか、小さくし、電位差■２−Ｖ１
を再び与えることが必要である。それら２つの電位差が
同時に与えられたとすると、流体法は移動しないが、流
体法が１組の電極をこえて動いたとすると、流体法は電
極５とＩＩＭ面積の和にできるだけ一致するように変形
できる。

第３図に示されてＶ≧る動作モードは第４図ａ１ｂ、ｃ
に示されているように一般化できる。第４図においては
、四対の電極のための処置が閉じ込め板１と２に対して
行われている。それら四対の電極は、流体法１２と１３
の移動が行われる平面のｙ軸とｙ軸に沿って整列したア
レイを形成できる。

第４図ａに示されている状況は、２つの流体法１２゜１
３が外側の電極対により捕獲状態にある状況である。第
４図Ｃに示されているように、流体法１２を右へ動かす
ためには、電位差■１−Ｖｏを小さくするか、無くし、
電位差ｖＩ＋２−ｖｏを加える。第４図すにおいては、
流体法１２はその移動の半分を行っており、電位差■ｉ
−■ｏとｖ１ヤ２−■０が同時に加えられた時には、流
体法１２は左側の二対の電極の間の任意の位置をとるこ
とができる。流体法１３を所定位置に保持するために、
電位差ｖｉ＋６−■。

を加えることができ、そうすると有用である。加えられ
る電位差を変えることにより、流体法１２゜１３を逆向
きに移動させることも可能である。それらの流体法が互
Ｖ）に衝突すると、両方の流体法は合体することがある
。

逆に本発明は、第５図に示すように流体法な分割できる
ようにするものである。

第５図ａに示されている出発点となる構成は、電位差ｖ
ｉ＋２−ｖｏにより第２の電極対上に中心を置く流体法
１４を示すものである。流体法１４は、電位差を与える
こともできる隣りの電極対に重なり合う。

流体法１４を基本流体法１２　、１３に分割するために
は電位差ｖ１＋。−■。を無くす。これが既に行われて
いなければ、電位差Ｖｉ−Ｖ。とｖｉ＋４−■。を加え
る。そうすると第５図Ｃに示す状況が得られる。

以上述べた操作において、全く特有の効果を得るために
は、流体溜めとして機能する領域内と、有限量の流体が
送られている領域内とに、その流体が配置される。閉じ
込め板１と２によりはさまれている内部スペース内で過
大な「自然」膨張のために、この装置の動作が損われや
すい。

本発明の重要な特徴に従って、流体と固体の境界面の張
力（壁に接触している）と、流体と流体の境界面の張力
（流体ｆ１とｆ２に接触している）な制御するために、
存在している流体を適当に選択し、適当な表面処理を採
用することが必要である。

流体の膨張は、電気的な体積力を発生するための電極を
用いる方法により一層効果的に制御および対抗できる。

復旧用の電気的な体積力を加えることにより、流体の供
給溜めから得られる所定の径の流体法の形成を正確に管
理できる。

第６図に示す斜視図は、ある点から次の点へ移動させた
いマーカーの流体の体積を紋型するための指示装置を示
すものである。この装置は、向き合う表面に電極が設け
られている２枚のガラス板１．２を有する。図示を開学
にするために、下側のガラス板２に設けられている電極
１５〜２９だけを示しているが、それらの電極は、ガラ
ス板７に設けられている第２の電極群または１つの第２
の電極とともにコンデンサ素子を構成する。スペーサ部
材９がガラス板１，２とともに毛管スペースを形成する
。この毛管スペースの一部には流体ｆ２が入れられる。

流体ｆ□の機能を行わせるために、この毛管スペースの
残りの部分には空気が入れむれる。

流体ｆ２　の大部分は、最も大きい電極１５と電極あ〜
２９が設けられている周縁領域に含まれる。少量の流体
ｆ２がＸ軸に泊って流れている様子が示されている。そ
の流体はガラス板ｌと２の間に存在する球１３の形の流
体である。電極１５〜２９へは電源７により電流が供給
される。この電源は適当な時刻に電位差を生ずる。その
電位差は、流体法を移動線内に入れるため、またはその
流体法をその線に活って移動させるために、その流体法
を分割するためのものである。接続を容易にするために
、各ガラス板１．２にくしの歯状の部材（ト）が設けら
れる。その部材（資）は細いリードにより電極１５〜２
９に接続される。各ガラス板１．２の導電領域が設けら
れている内面には、その導電領域の間に存在する空洞部
全体に流体が膨張することを阻止するために、薄い層３
，４が被覆される。

たとえば、ガラス板１．２は一辺の長さが５ｃｍで、厚
さが１．５ｍｌ＋である平らな正方形の板である。

スペーサ部材９は厚さが必ミクロンの、たとえばマイラ
ー（商品名）または［ａｐｔｏｎ　（商品名）のような
ポリマーフィルムで作られる。

組立前に、それらのガラス板にマイクロエツチング技術
により電極を付着する。電極１５〜２９は、たとえばパ
ルザース社（Ｂａ１ｚｅｒｓ　Ｃｏｍｐａｎｙ）により
販売されているＢａ１ｔｒａｃｏｎとして知られている
種類の酸化インジウムとすすの層により形成される。

３５０℃で焼なましすることによりその層を元に対して
透明にできる。第６図に示す電極の構成は簡単にしであ
るが、流体の供給溜めを形成する領域から区別でき、か
つ、幅０，５〜４闘、長さ２〜３゜關の広い片の形の電
極あ〜匹で構成される。それらの′置棚は狭い（２０ミ
クロン）の間隙で隔てられる。Ｘ軸方向に続く領域は、
流体マーカー球１３を生じさせるために、流体ｆ２　を
分割する効果を有する。噴射器の機能を有するこの領域
は、−辺の衆さが典型的には帆５＋ｕである正方形また
はほぼ正方形の電極２３−５で構成される。隣の電極よ
り短い中央の電極器は、電極器、２５の２つの細い延長
部の間で接合累子として機能する。電極２４０幅と、そ
の電極のも側の２つの延長部の幅は通常は１００ミクロ
ンである。その後に移動領域のみが続く。その領域は電
極列１６〜２２で構成される。第６図には示していない
が、この電極列は他の電極列と交差でき、その結果とし
て、マーカー流体法１３は、互いに交差して藝る線に活
ってあらゆる方向に動くことができる。最後の領域はは
るかに大きな電極１５で構成されて、放出機能を行う。

この電極は移動電極列〔第６図には示していない〕によ
り流体の保留供給源にも連結できる。

層３．４は、電極が閉じ込め板１，２に付着された後で
形成される。それらの非常に薄Ｖ）層の厚さば１ミクロ
ン台である。たとえば、オルガノ／う７層、とくにアル
キルメトギンフラン（ａｌｋｙｌｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌ
ａｎｅ　）、更に具体的にいえばＮ、Ｎ−ジメチル−Ｎ
−オフタデノル−３−アミノプロビルトリメトキフンリ
ルークロライ）’（Ｎ、Ｎ−ｄｉｍｅｔｈｙｌ　−Ｎ−
ｏｃｔａｄｅｃｙｌ　−３−ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ　
ｔｒｉｍｅｔｈ。

ｘｙｓｉｌｙｌ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ　）の層を付着する
ことが可能である。この層はメトキンラン類の加水分解
と、化学吸着による水素と７０キサンの結合の生成後に
、１１０℃の皇軍雰囲気中で１合させられる。それらの
表面処理は非常に薄く行われるから、有機物層が電極に
層を形成している場所においては極めて濡れやすいこと
が観察される。この効果は、流体が電接領域内に閉じ込
められたままとするのに有用である。フッｉｆ換された
重合体（ｆ　１ｕｏｒ　ｌｎａｔｅｄｐｏｌｙｍｅｒ）
は誹れない限定された表面ｌ￥構成することもできる。

流体ｆ２　にっＶ）ては、それの＠電率が流体ｆ１　の
誘電率とは異なるように選択される。更に、移動させる
液体は高い耐食性と、低い導電度を有すると有利である
。次の表に示す充填流体は採用して好成績を収めたもの
である。

紺　　体　　　　　　彷彪塞　　　　　専　篭　度（Ω
　　α　） ンクロヘキサン　　１８．３　　ε。　　５Ｘ］０”ニ
トロベンゼン　　３４．８６　　２×１０ヘキサン　　
　　　１４８８ε　　　＜　１０’−１６第６図に示す
装置においては、接続用くし形部材間を突出できるよう
にして、電極構成を重ねるために、ガラス板１と２は全
く同じやり方で、鏡１象関係で作ることができる。それ
らのガラス板のうち電極が付着されていない部分は非導
電性であるかも、電極を囲んで１．Ｑる領域へ向って流
体が誤って流れていくことは阻止される。電極をくし形
部材３０に接続するリードは、重なり合うことを阻止す
る、したがってそれらのリードにより発生される寄生電
界を弱めるように配置される。

第６図に示す装置の動作を第７図を参照して説明する。

第７図は、流体法の形のマーカーを発生するために流体
を分割するための装置を示すものである。

以下に行う説明を容易に叩解できるようにするために、
電源７を制御する電気的手段は、可変電位差な発生する
ための電源Ｓ１〜Ｓ８のアレイと、電位差の印加を制御
するスイッチに□〜に８で表されてＶする。図示を明確
にするために、図には電極２２〜２９へのただ１つの接
続リード列だけが示されているが、実際には、電源７の
各チャネルと、電極２２〜２９に向き合って配置されて
いる電極との間に別のリード列が設けられる。まず、電
極器、２９の全領戦により構成されている溜めの中で多
血の流体ｆ２　を利用できると仮定する。全てのスイッ
チは開かれており、流体ｆ２　が表面張力現象に従って
溜め領域を占めていると仮定する。スイッチに□とに２
が閉じられると、流体ｆ２は電極部、２９の輪郭に一鳴
良く一致しようとする。それのハツチングを施された形
が参照番号３１で示されている。

スイッチに３　が閉じられると、電極ｎの領域に対応す
る補助領域３２を占めるように流体ｆ２　が流れこむ。

スイッチＫ　を閉じることにより、流体ｆ２は右へ向っ
て流れ続けるから、電極あの領域に対応する領域３３を
光す。このようにして流体は整形されて、噴射させられ
る用意が整う。スイッチに５．　Ｋ６．　Ｋ７が閉じら
れると、流体ｆ２は右へ向って更に進む。したがって、
流体ｆ２は電極２３゜冴、２５の完全な集合体の形に一
致する領域３４′ｊ￥：占める。この領域は、電極％、
２５の先端部と、小さな橋絡電極スとにより形成された
中央の制限部を有スる。ここでスイッチに６　が再び開
かれたとすると、電気的復旧力と表面張力との作用によ
り、電極器のレベルにおいて流体ｆ２は分割される。

流体ｆ２　のうち、を極ムの右側にある部分は電極器に
より捕獲状態に保たれて、マーカーとしてすぐに使用で
きる較正された流体球を構成する。流体ｆ２　の残りの
部分は、スイッチに３〜に５ヲ開くことにより供給溜め
３１へ戻すことができる。電極器に向き合って形成され
た面体法は、スイッチに７を開き、スイッチに８を閉じ
ることにより、歩進を開始させられる。流体球のマーカ
ーがその移動ン終ると、その流体球マーカーは供給溜め
と一体にできる。第６図において、電極１５の領域に排
出頭載が設けられているのが示されている。流体球マー
カーは元へ流すこともできる。この種のマーカーが電極
あの位置を占めると、スイッチに７を開き、かつ、スイ
ッチに４　が再び閉じられた時に再び開かれたスイッチ
Ｋｂ　ｌ　Ｋ５を順次閉じ、以後順次この操作を行うこ
とにより、そのマーカーを元へ流すことができる。

したがって、ある範囲の電位差を過渡的に、時間をずら
して加えると、流体マーカーを発生し、そのマーカーを
前方または後方へ移動させ、最後にそれを供給溜めへ戻
すことが可能である。データに従って作られ、かつ第６
図を参照して説明したこの流体移動制御装置は、１５０
〜２５０　Ｖの範囲で変化する電位差により、１秒間当
り２０００までの基本的な移動を行わせることができた
。

注目に値する点は、流体を保持する体積力を、印加され
る電位差を調整することにより変えることができること
である。高い濡れ性質を有する領域により流体マーカー
球な保持することにより、マーカーがこの領域に入った
後は電位差を抑制して記憶作用を行わせることにも注意
すべきである。

以上の説明においては、毛管スペースは一様な高さの薄
Ｖ）層状のスペースである。第９図に示すように、閉じ
込め表面の間隔を狭くした領域を有する毛管Ｘ／（−ス
な形成することが可能である。

たとえば、成型材料またはエツチングされた材料で作ら
れた板より成る閉じ込め板１，２を使用することが可能
である。その板の内面はボスを囲むコツプ形領域を有す
る。制御電極５４−５１　、５５−５２゜５６−５３は
突出部を形成する領域上に配置される。

この構造は、毛管現象による復旧力を増大し、等しい電
圧でより大きい電気分極を得ることができるから、有利
である。したがって、流体マーカー球１２は電極５４と
５１の間のスペースの中により確実に保持できる。第９
図には、電極５５と５２の間、５６と５３の間のそれぞ
れのスペースの間の移動中の別の流体マーカー球１３が
示されている。

第８図に電極の別の有利な配置が示されている。

流体マーカー球の伝わる経路を形成するために、切りと
られた導電片から、相互にはめ合わされる三角形電極列
４１　、４２　、４３　、４４　、４５　、４６が形成
されている。円形輪郭３５は緩和状態における流体マー
カー球を表す。電極４１　、４２に電圧乞加えることに
より、流体は平行四辺形の輪郭を占めようとする。

流体マーカー球を前進させるために、電極４１の印加電
圧を電極４３へ切り換えることにより、輪郭３７を流体
マーカー球にとらせる。その輪郭３７の平行四辺形は他
の方向に傾斜させられている。それから電極４２の印加
電圧を電極４４へ切り換え、以後順次電極印加電圧を切
り換える。上記のように電圧切り換え動作を行い、かつ
張力を受けている２個の電極を設けることにより、流体
マーカー球は図示のわん曲した矢印に沿って移動する。

以上の説明から容易にわかるように、希望の動作態様に
最もよく適合する保持領域を形成するために、電極を組
合わせて配置するように電極の形と相対的な間隔を流体
の分割と移動に合わせて定めるから、本発明は図示の実
施例に限定されるものではない。

結論として、本発明に使用できる種々の幾伺学パラメー
タと電気的パラメータの値馨示すことは有用である。

−閉じ込め表面の間の間隔１〜１００ミクロン−電極の
幅１ミクロン〜ｌ　ｌ１１ −１つの同じ閉じ込め表面上の電極間隔１〜１００ミク
ロン 一任意の１つの電極対の電極間電位差５０〜５００一同
じ′電析対の′電極間の電界の強さ１０６〜１０８Ｖ／
ｍ −動作周波数範囲Ｏ〜Ｉ　Ｍ［］ｚ −分割可分割流体マーカー球の体積１０　〜０ｍ 以」二、流体の電気分極により発生されて、毛管現象に
よる力とは逆の向きに作用する体積力により流体がある
領域内に入れられるようになっている、流体の移動を電
気的に制御する装置について説明した。それらの体積力
は、可変電位差が印加される電極対により発生される。

電極により制御される閉じたスペースの形は、保持領域
または分割領域を定める電極対における電位差が小さく
されたり、無くされたりした時に、流体がもはや最小エ
ネルギー状態に留まらず、流体の体積分布を再配置する
ような形である。この再配置は流体体積の緩和で構成で
き、その流体体積の拡がる縁部はより小さい値へ向かう
傾向がある。この技術により、再現できるやり方で、較
正された体積の流体マーカーを発生する目的で、注入器
の機能と、少くとも２種類の流体が入れられている毛管
スペースの領域内でマーカーを移動させるためのサーキ
ュレータの機能と、移動を終えた流体マーカーを受ける
ために、その流体マーカーを閉じたスペースへ向けて排
出する機能とを実行することな可能にするものである。

制御電圧は直流電源と父流電激のいずれからも与えるこ
とができることは明らかであろう。交流電圧を使用する
ことにより、イオン輸送現象を一層良く制御できる。流
体の移動を電気的に制御するこの装置の毛管スペースは
、閉じたスペースとすると有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図および２図は説明図、第３図は本発明の指示装置
の斜視図、第４図（ａ）〜（ｃｌおよび第５図（ａｌ〜
（Ｃ）は説明図、第６図は本発明の装置の別の実施例を
示す斜視図、第７図は流体を分割するための装置を示す
説明図、第８図は相互にはめ合わされている電極の配置
図、第９図は本発明の装置の別の実施例の概略断面図で
ある。 １．２・・・閉じ込め板、３，４・・・表面層、５，６
゜１０　、１１．　、１５＼２９　、４１＼４６　、５
１＼５６・・・電極、７・・・電源。 出願人代叩人　　　猪　　股　　　　　清ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、異なる誘電率を有し、互いに混じり合わない少くと
   も２種類の流体が入れられる毛管スペー、スを形成する
   ２枚の閉じ込め仮と、球状構造を有する第１の流体と、
   電位の傾きを生ずるため（前記閉じ込め板上に設けられ
   る手段とを備え、前記第１の流体は第２の流体の隙間構
   造の中に入れられ、前記手段は、前記毛管スペースのう
   ち前記電位の傾きを受ける領域へ向って、誘電率が最高
   の流体を集めるように前記電位の傾きを生ずることを特
   徴とするマーカーの機能を有する流体の移動を電気的に
   制御する装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置であって、前記手
   段は、前記閉じ込め板の向き合う表面に沿って配置され
   る複数の電極対に接続される発イ・機を備えることを特
   徴とする装置。 ３、％許請求の範囲第２項記載の装置であって、前記電
   極対のうちの少くとも二対の電極対は、前記第１の流体
   が集中した結果として、前記流体を分割する目的で、そ
   れの体積を圧縮するような構造を有することを特徴とす
   る装置。 ４特許請求の範囲第２項記載の装置であって、球状構造
   を有する前記流体の体積により構成された少くとも１つ
   のマーカーを移＠させるために、前記電極対は少くとも
   １列に配置されることを特徴とする装置。 ５、特許請求の範囲第１項記載の装置であって、前記毛
   管スペースを形成する表面の濡れ性質を悪くするために
   、前記閉じ込め板の内面に物質層が付着されることを特
   徴とする装置。 ６特許請求の範囲第５項記載の装置であって、前＝口吻
   質層の薄さは、その物質層を付着されている電極がその
   物質層を介して保持作用を前記移動させられる流体に及
   ぼすようなものであることを特徴とする特許 ７、特許請求の範囲第１項記載の装置であって、前記毛
   管スペースは等間隔の滑らかな２つの表面により境界を
   定められることを特徴とする装置。 ８、特許請求の範囲第１項記載の装置であって、毛管ス
   ペースは２つの表面により境界を定められ、それらの表
   面の少くとも一方には中空部分と突出部分が設けられる
   ことを特徴とする装置。 ９、特許請求の範囲第１項記載の装置であって、前記毛
   管スペースは少くとも１つの溜め領域と、この溜め領域
   から較正された値の流体をとり出すための電気的手段と
   を備えることを特徴とする装置。 １０、％許請求の範囲第９項記載の装置であって、前記
   毛管スペースは、前記較市された量の流体を果めるため
   の少くとも１つの排出領域を備えることを特徴とする装
   置。 １１、特許請求の範囲第１項記載の装置であって、前記
   球状構造を有する流体は液体であることを特徴とする装
   置。 １２、特許請求の範囲第１項記載の装置であって、前記
   隙間構造を有する流体は気体または蒸気であることを特
   徴とする装置。 １３、特許請求の範囲第１項記載の装置であって、前記
   毛管スペースは囲まれたスペースであることを特徴とす
   る装置。 １４、特許請求の範囲第１項記載の装置であって、少く
   とも１枚の前記板は光を透過させる材料で作られること
   を特徴とする装置。 １５、特許請求の範囲第４項記載の装置であって、前記
   マーカーは、前記閉じ込め板により絞られるような体積
   を有する流体小球の形で与えられることを特徴とする装
   置。 １６、特許請求の範囲第２項記載の装置であって、前記
   電極は三角形をしており、かつ互Ｖ１にはめ合わされる
   系列を形成するようになっており、前記マーカーの進行
   の各段階において連続する２個の電極が附勢されること
   を特徴とする装置。 １７、特許請求の範囲第１項記載の装置であって、前記
   電極対は導電体の光を透過する層により構成されること
   を特徴とする装置。 １８、特許請求の範囲第１項記載の装置であって、電位
   の傾きを生ずる前記手段は酸化インジウムＥすずの電極
   を備えることを特徴とする装置。 １９、特許請求の範囲第１８項記載の装置であって、電
   極にはＮ、Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクタデシル−３−アｉ
   ノプロビルポリメトキンリル・クロライド（Ｎ　、　Ｎ
   −ｄｉｍｅｔｈｙｌ　−Ｎ−ｏｃｔａｄｅｃｙｌ　−３
   −ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌ
   ｙｌ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ）の層が被覆されることを特徴
   とする装置。 ２、特許請求の範囲第１８項記載の装置であって、最高
   の誘電率を有する流体はクロロヘキサノン、ニトロベン
   ゼンまたはヘキサンであることを特徴とする装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置であって、前記第
   １の流体は、前記第１の流体と第２の流体の異なる誘電
   率による電気容量の変化を基にする手段により毛管スペ
   ース内で検出されることｔ特徴とする装置。 （５）ｒ