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JP6470993B2 - Rotating device - Google Patents
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JP6470993B2 - Rotating device - Google Patents

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Description

本発明は、光起電力を利用して回転体を回転させる回転装置に関する。   The present invention relates to a rotating device that rotates a rotating body using photovoltaic power.

従来から、二種類以上の液体(流体)を混合した混合液を蛍光顕微鏡等によって分析する際に用いられるマイクロ分析チップが知られている(特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a micro-analysis chip used for analyzing a mixed liquid obtained by mixing two or more kinds of liquids (fluids) with a fluorescence microscope or the like is known (see Patent Document 1).

このマイクロ分析チップは、図18に示すように、流体が流れる微少な流路102を有している。この流路102は、第一流路103と第二流路104と第三流路105とが接続されることにより構成されている。流路102における第一〜第三流路103〜105の接続部位では、各流路103、104、105の一方の端部同士が接続されてY字状になっている。第一流路103の他方の端部には、第一導入口103Aが設けられ、第二流路104の他方の端部には、第二導入口104Aが設けられている。また、第三流路105の他方の端部には、排出口105Aが設けられている。このように構成される流路102では、例えば、幅が約0.5mm、深さが約0.9mmである。   As shown in FIG. 18, this micro analysis chip has a minute flow path 102 through which a fluid flows. The flow path 102 is configured by connecting a first flow path 103, a second flow path 104, and a third flow path 105. At the connection site of the first to third channels 103 to 105 in the channel 102, one ends of the channels 103, 104, and 105 are connected to form a Y shape. A first inlet 103 </ b> A is provided at the other end of the first channel 103, and a second inlet 104 </ b> A is provided at the other end of the second channel 104. A discharge port 105 </ b> A is provided at the other end of the third flow path 105. In the channel 102 configured in this way, for example, the width is about 0.5 mm and the depth is about 0.9 mm.

上述のマイクロ分析チップ100では、検体を含む流体である第一液が第一導入口103Aから第一流路103内に導入され、試薬を含む流体である第二液が第二導入口104Aから第二流路104内に導入される。第一液と第二液とは、第一流路103と第二流路104とを通って第三流路105に進入し、第三流路105を流れるうちに混合されて所定の化学反応を起こす。そして、この化学反応後の流体(第一液と第二液との混合液)を蛍光顕微鏡等で観察することによって、測定対象物である抗原又は抗体の検出を行う。   In the micro-analysis chip 100 described above, the first liquid, which is a fluid containing a specimen, is introduced into the first flow path 103 from the first introduction port 103A, and the second liquid, which is a fluid containing a reagent, is introduced from the second introduction port 104A. It is introduced into the two flow paths 104. The first liquid and the second liquid enter the third flow path 105 through the first flow path 103 and the second flow path 104, and are mixed while flowing through the third flow path 105 to perform a predetermined chemical reaction. Wake up. And the antigen or antibody which is a measuring object is detected by observing the fluid after this chemical reaction (mixed liquid of 1st liquid and 2nd liquid) with a fluorescence microscope etc. FIG.

特開2009−63436号公報JP 2009-63436 A

しかし、上述のマイクロ分析チップ100では、第一液と第二液とが、第三流路105を流れながら自然に混ざるため、液体の流速、粘度等の影響によって十分に混合されず、十分な化学反応が得られない場合があった。   However, in the above-described microanalysis chip 100, the first liquid and the second liquid are naturally mixed while flowing through the third flow path 105, so that they are not sufficiently mixed due to the influence of the liquid flow velocity, viscosity, etc. In some cases, no chemical reaction was obtained.

このため、第三流路105内に例えば回転体等を配置し、該回転体等の回転によって第一液と第二液とを撹拌して混合することが考えられるが、流路幅が0.5mm程度の微少な空間内に回転体等を配置した上で該回転体等を回転駆動させるための複雑な機構(例えば、モータ等の回転駆動源、該モータ等からの回転動力を回転体に伝達する伝達機構等)を該回転体等に接続することは困難であった。また、前記複雑な機構をマイクロ分析チップ100に適用(配置)できたとしても、マイクロ分析チップ100が大型化するため、実用的ではない。   For this reason, for example, it is conceivable that a rotating body or the like is disposed in the third flow path 105 and the first liquid and the second liquid are stirred and mixed by the rotation of the rotating body or the like. A complex mechanism (for example, a rotational drive source such as a motor or the like, and rotational power from the motor or the like for rotating the rotational body or the like after the rotational body or the like is disposed in a minute space of about 5 mm. It is difficult to connect a transmission mechanism or the like that transmits to the rotating body or the like. Further, even if the complicated mechanism can be applied (arranged) to the micro analysis chip 100, the micro analysis chip 100 is not practical because it increases in size.

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、回転体に回転動力を伝達する伝達機構を接続することなく、且つ簡素な構成によって回転体を回転させることができる回転装置を提供することを課題とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a rotating device that can rotate a rotating body with a simple configuration without connecting a transmission mechanism that transmits rotational power to the rotating body. .

本発明に係る回転装置は、所定の方向に延びる回転軸周りに回転可能な回転体であって、前記回転軸と直交若しくは略直交する方向に延び且つp型半導体によって構成される第一部位、及び前記回転軸を挟んで前記第一部位と反対側に延び且つn型半導体によって構成される第二部位、を有する回転体と、前記回転体が回転する回転領域の周囲に配置される電極と、前記回転体を回転可能に内部空間に収容するケースと、を備え、前記第一部位を構成するp型半導体と前記第二部位を構成するn型半導体とは接合し、前記電極は、前記内部空間の外側に配置され、前記ケースは、前記内部空間と前記ケースの外部空間とを連通する開口部と、該ケースの外部から前記内部空間に光を透過させる透光部と、を有する
A rotating device according to the present invention is a rotating body that is rotatable about a rotation axis extending in a predetermined direction, and extends in a direction orthogonal or substantially orthogonal to the rotation axis and is configured by a p-type semiconductor, And a rotating body having a second portion that extends to the opposite side of the first portion across the rotating shaft and is made of an n-type semiconductor, and an electrode that is disposed around a rotating region in which the rotating body rotates. A case that rotatably accommodates the rotating body in an internal space , wherein a p-type semiconductor constituting the first part and an n-type semiconductor constituting the second part are joined, and the electrode is The case is disposed outside the internal space, and the case includes an opening that communicates the internal space with the external space of the case, and a light transmitting portion that transmits light from the outside of the case to the internal space .

かかる構成によれば、回転体に回転動力を伝達する機構を接続することなく、且つ回転体と電極といった簡素な構成によって、回転体を回転(回動)させることができる。具体的には、以下の通りである。   According to such a configuration, the rotating body can be rotated (turned) by a simple configuration such as the rotating body and the electrode without connecting a mechanism for transmitting rotational power to the rotating body. Specifically, it is as follows.

回転体(第一部位及び第二部位)に光が照射されることにより光起電力が生じて第一部位がプラス、第二部位がマイナスに帯電するため、電極が印加されて該電極がプラス又はマイナスに帯電することで、第一部位及び第二部位の少なくとも一方が電極に引き寄せられ又は電極と反発し、これにより、回転体を回転させることができる。即ち、上記構成によれば、光起電力によってプラス又はマイナスに帯電した第一部位及び第二部位の少なくとも一方を、クーロン力を利用して電極に引き寄せ又は反発させることで、回転動力を伝達する伝達機構等を回転体に接続することなく、回転体を回転させることができる。
また、上記構成によれば、開口部から複数種の流体をケースの内部空間内に流入させた状態で、透光部を通じて回転体に光を照射し且つ電極に印加することで、回転体が回転(回動)し、これにより、内部空間に流入させた複数種の流体を十分に混合(撹拌)することができる。
When the rotating body (first part and second part) is irradiated with light, a photovoltaic force is generated, and the first part is positively charged and the second part is negatively charged. Alternatively, by negatively charging, at least one of the first part and the second part is attracted to the electrode or repels the electrode, whereby the rotating body can be rotated. That is, according to the above configuration, rotational power is transmitted by attracting or repelling at least one of the first part and the second part charged positively or negatively by the photovoltaic force to the electrode using Coulomb force. The rotating body can be rotated without connecting a transmission mechanism or the like to the rotating body.
In addition, according to the above configuration, in a state where a plurality of types of fluids are allowed to flow into the internal space of the case from the opening, the rotator is irradiated with light through the translucent part and applied to the electrodes. By rotating (turning), it is possible to sufficiently mix (stir) a plurality of types of fluids that have flowed into the internal space.

前記回転装置では、前記回転体は、前記回転軸が挿通される貫通孔を有すると共に、p型半導体とn型半導体とが接合するよう該p型半導体によって構成される第三部位と該n型半導体によって構成される第四部位とを有し、前記第一部位は、前記第三部位から延びると共に、前記第二部位は、前記第四部位から延びてもよい。   In the rotating device, the rotating body has a through-hole through which the rotating shaft is inserted, and a third portion constituted by the p-type semiconductor and the n-type semiconductor so that the p-type semiconductor and the n-type semiconductor are joined to each other. And a first part extending from the third part, and the second part extending from the fourth part.

かかる構成によれば、貫通孔を有する回転体本体と、該回転体本体から延びる第一部位及び第二部位とによって回転体が構成されるため、回転体自体に回転軸を設ける構成に比べて構成を簡素化できる。   According to such a configuration, the rotating body is configured by the rotating body main body having the through hole, and the first portion and the second portion extending from the rotating body main body. The configuration can be simplified.

また、前記回転装置では、前記電極の極性が交互に切り替わるように該電極に電圧を印加する印加部を備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the rotating device includes an application unit that applies a voltage to the electrodes so that the polarities of the electrodes are alternately switched.

かかる構成によれば、電極の極性が印加部によって交互に切り替えられるため、第一部位と第二部位とが該電極に交互に引き寄せられ(又は交互に反発し)、これにより、回転体を連続して安定的に回転させることができる。   According to such a configuration, since the polarity of the electrode is alternately switched by the application unit, the first part and the second part are alternately attracted (or repelled alternately) to the electrode. And can be rotated stably.

また、前記回転装置では、前記電極は、前記回転領域の周囲の所定位置に配置される第一電極と、前記回転領域を挟んで前記第一電極と対向する第二電極と、を有し、前記印加部は、前記第一電極と前記第二電極とが反対の極性となるように該第一電極及び該第二電極のそれぞれの極性を交互に切り替えてもよい。   In the rotating device, the electrode includes a first electrode arranged at a predetermined position around the rotating region, and a second electrode facing the first electrode across the rotating region, The application unit may alternately switch the polarities of the first electrode and the second electrode so that the first electrode and the second electrode have opposite polarities.

かかる構成によれば、回転軸を挟んで互いに逆方向に延びる第一部位及び第二部位のそれぞれが、回転領域を挟んで対向する一対の電極(第一電極及び第二電極)に同時に引き寄せられ又は同時に反発するため、電極が一つの場合に比べ、回転体の回転トルクが増大する。   According to this configuration, each of the first part and the second part extending in opposite directions with respect to the rotation axis are simultaneously attracted to the pair of electrodes (first electrode and second electrode) facing each other with the rotation region interposed therebetween. Or since it repels simultaneously, the rotational torque of a rotary body increases compared with the case where there is one electrode.

前記開口部は、前記内部空間に流体を流入させることが可能な複数の流入部と、前記内部空間から流体を流出させることが可能な少なくとも一つの流出部と、を有してもよい。   The opening may include a plurality of inflow portions that allow fluid to flow into the internal space and at least one outflow portion that allows fluid to flow out from the internal space.

かかる構成によれば、回転体を回転させた状態で、各流入部から流体を内部空間に流入させつつ、流出部から内部空間の流体を流出させることで、複数種の流体の混合(撹拌)を連続して行うことができる。   According to such a configuration, in a state where the rotating body is rotated, the fluid in the internal space is caused to flow out from the outflow portion while the fluid is allowed to flow into the internal space from each inflow portion, thereby mixing (stirring) a plurality of types of fluids. Can be performed continuously.

前記回転装置は、前記回転体に光を照射可能な照射部を備えてもよい。   The rotating device may include an irradiation unit that can irradiate the rotating body with light.

かかる構成によれば、照射部によって回転体に光を照射することで、光環境(回転体の周囲の光の分布状態)に関わらず、回転体を安定して回転させることができる。   According to such a configuration, the rotating body can be stably rotated by irradiating the rotating body with light by the irradiating unit, regardless of the light environment (the distribution state of light around the rotating body).

以上より、本発明によれば、簡素な構成によって回転体を回転させることができる回転装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a rotating device that can rotate a rotating body with a simple configuration.

図1は、本実施形態に係る混合装置の構成を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a mixing apparatus according to the present embodiment. 図2は、図1のII―II位置における断面図である。2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 図3は、電極への電圧の印加方法を説明するための模式図であって、電極に印加し始めた状態の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a method of applying a voltage to the electrode, and is a schematic diagram showing a state in which the voltage is applied to the electrode. 図4は、電極への電圧の印加方法を説明するための模式図であって、回転体が回転して電極の対向方向を向いた状態を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method of applying a voltage to the electrode, and is a schematic diagram showing a state in which the rotating body rotates and faces the opposing direction of the electrode. 図5は、電極への電圧の印加方法を説明するための模式図であって、電極の極性を切り換えた状態を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a method of applying a voltage to the electrode, and is a schematic diagram showing a state in which the polarity of the electrode is switched. 図6は、前記混合装置の製造方法を説明するための断面図であって、第一領域にSiを堆積させた状態の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the mixing apparatus, and is a cross-sectional view in a state where Si 3 N 4 is deposited in the first region. 図7は、前記混合装置の製造方法を説明するための平面図であって、エッチングによって第二領域及び開口部を形成した状態の平面図である。FIG. 7 is a plan view for explaining the manufacturing method of the mixing apparatus, and is a plan view in a state in which the second region and the opening are formed by etching. 図8は、図7のVIII−VIII位置における断面図である。8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 図9は、前記混合装置の製造方法を説明するための断面図であって、第二領域にSiOを堆積させた状態の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the mixing apparatus, and is a cross-sectional view in a state where SiO 2 is deposited in the second region. 図10は、前記混合装置の製造方法を説明するための断面図であって、エッチングによって第三領域を形成した後に該第三領域を規定する壁面に絶縁膜を形成した状態の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the mixing apparatus, and is a cross-sectional view in a state where an insulating film is formed on the wall surface defining the third region after the third region is formed by etching. . 図11は、前記混合装置の製造方法を説明するための断面図であって、第三領域に多結晶Siを堆積させた後にSiの層を形成した状態の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the mixing apparatus, in which a Si 3 N 4 layer is formed after the polycrystalline Si is deposited in the third region. 図12は、前記混合装置の製造方法を説明するための断面図であって、第四領域に導電性材料を嵌め込んだ状態の断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the mixing apparatus, and is a cross-sectional view in a state where a conductive material is fitted in the fourth region. 図13は、前記混合装置の製造方法を説明するための断面図であって、Siの層の一部を除去した状態の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the mixing apparatus, in which a part of the Si 3 N 4 layer is removed. 図14は、前記混合装置の製造方法を説明するための断面図であって、第二領域内のSiOを除去した状態の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the mixing apparatus, and is a cross-sectional view in a state where SiO 2 in the second region is removed. 図15は、一つの電極を備えた回転装置の構成を示す模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a configuration of a rotating device including one electrode. 図16は、三つ以上の電極を備えた回転装置の構成を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a configuration of a rotating device including three or more electrodes. 図17は、複数の回転体を備えた回路装置の構成を示す模式図である。FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a configuration of a circuit device including a plurality of rotating bodies. 図18は、従来のマイクロ分析チップの模式図である。FIG. 18 is a schematic diagram of a conventional micro analysis chip.

以下、本発明の一実施形態について、図1〜図14を参照しつつ説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施形態では、回転装置の一例として、複数種の流体を連続して混合可能な混合装置を説明する。この混合装置は、図1及び図2に示すように、所定の方向(図2における上下方向:以下、単に「軸方向」とも称する。)に延びる回転軸42周りに回転可能な回転体2と、回転体2が回転する領域(回転領域、回転空間)の周囲に配置される電極3と、を備える。具体的に、混合装置1は、回転体2と、電極3と、回転体2を回転可能に内部空間Sに収容するケース4と、電極3の極性が交互に切り替わるように電極3に電圧を印加する印加部5と、を備える。尚、内部空間Sは、前記回転領域を含む。本実施形態の内部空間Sは、前記回転領域と略一致し、回転領域より僅かに大きい。   In the present embodiment, a mixing device capable of continuously mixing a plurality of types of fluids will be described as an example of a rotating device. As shown in FIGS. 1 and 2, the mixing apparatus includes a rotating body 2 that can rotate around a rotating shaft 42 extending in a predetermined direction (vertical direction in FIG. 2; hereinafter, also simply referred to as “axial direction”). And an electrode 3 arranged around a region (rotation region, rotation space) in which the rotating body 2 rotates. Specifically, the mixing device 1 applies a voltage to the rotating body 2, the electrode 3, the case 4 that rotatably accommodates the rotating body 2 in the internal space S, and the electrode 3 so that the polarity of the electrode 3 is switched alternately. And an applying unit 5 for applying. The internal space S includes the rotation area. The internal space S of the present embodiment substantially coincides with the rotation area and is slightly larger than the rotation area.

回転体2は、回転軸42と直交若しくは略直交する方向に延び、且つp型半導体によって構成される第一部位21と、回転軸42を挟んで第一部位21と反対側に延び、且つn型半導体によって構成される第二部位22と、を有する。これら第一部位21を構成するp型半導体と、第二部位22を構成するn型半導体とは、接合(詳しくはpn接合又はpin接合)している。また、回転体2は、回転軸42が挿通される貫通孔230を有し、且つ貫通孔230に回転軸42が挿通された状態で回転軸42周りに回転可能な回転体本体23も有する。   The rotating body 2 extends in a direction orthogonal or substantially orthogonal to the rotating shaft 42, extends to the opposite side of the first portion 21 across the rotating shaft 42, and n And a second portion 22 made of a type semiconductor. The p-type semiconductor constituting the first portion 21 and the n-type semiconductor constituting the second portion 22 are joined (specifically, a pn junction or a pin junction). The rotating body 2 also has a through hole 230 through which the rotating shaft 42 is inserted, and also has a rotating body main body 23 that can rotate around the rotating shaft 42 in a state where the rotating shaft 42 is inserted into the through hole 230.

第一部位21は、回転体本体23から軸方向と直交する方向に真っ直ぐに延びる。本実施形態の第一部位21は、前記直交する方向に延びる角柱状の部位である。この第一部位21は、延びる方向(長手方向)の各位置における断面の大きさが略一定となる角柱形状を有する。   The first portion 21 extends straight from the rotating body main body 23 in a direction orthogonal to the axial direction. The first part 21 of the present embodiment is a prismatic part extending in the orthogonal direction. The first portion 21 has a prismatic shape in which the size of the cross section at each position in the extending direction (longitudinal direction) is substantially constant.

第二部位22は、回転体本体23における第一部位21と反対側の位置から第一部位21と反対向きに真っ直ぐに延びる。本実施形態の第二部位22は、第一部位21と同じ形状である。具体的に、第二部位22は、回転体本体23から第一部位21と反対方向に延びる角柱状の部位である。この第二部位22は、延びる方向(長手方向)の各位置における断面の大きさが略一定となる角柱形状を有する。   The second part 22 extends straight from the position opposite to the first part 21 in the rotating body 23 in the direction opposite to the first part 21. The second part 22 of the present embodiment has the same shape as the first part 21. Specifically, the second part 22 is a prismatic part extending from the rotary body 23 in the opposite direction to the first part 21. The second portion 22 has a prismatic shape in which the size of the cross section at each position in the extending direction (longitudinal direction) is substantially constant.

本実施形態の回転体2では、第一部位21の先端から第二部位22の先端までの長さ寸法は、50μm〜500μmである。また、第一部位21及び第二部位22の幅(図1における短手方向の寸法)は、10μm〜100μmであり、高さ(軸方向の寸法)は、10μm〜100μmである。   In the rotating body 2 of this embodiment, the length dimension from the front-end | tip of the 1st site | part 21 to the front-end | tip of the 2nd site | part 22 is 50 micrometers-500 micrometers. Moreover, the width | variety (dimension of the transversal direction in FIG. 1) of the 1st site | part 21 and the 2nd site | part 22 is 10 micrometers-100 micrometers, and height (dimension of an axial direction) is 10 micrometers-100 micrometers.

回転体本体23は、回転軸42が挿通される貫通孔230を有すると共に、p型半導体によって構成される第三部位231とn型半導体によって構成される第四部位232とを有する。これら第三部位231と第四部位232とは、pn接合している。本実施形態の回転体本体23は、回転軸42方向の貫通孔230を有する円筒状の部位であり、所定の直径を挟んで一方側が第三部位231であり、他方側が第四部位232である。この回転体本体23において、第三部位231から第一部位21が延び、且つ第四部位232から第二部位22が延びている。尚、本実施形態の回転体本体23の内径(貫通孔230の直径)は、30μm〜300μmであり、回転体本体23の厚さ(軸方向の長さ寸法)は、10μm〜100μmである。   The rotating body 23 has a through hole 230 through which the rotating shaft 42 is inserted, and has a third portion 231 made of a p-type semiconductor and a fourth portion 232 made of an n-type semiconductor. The third part 231 and the fourth part 232 are pn-junctioned. The rotating body main body 23 of the present embodiment is a cylindrical portion having a through hole 230 in the direction of the rotating shaft 42, one side being a third portion 231 and the other side being a fourth portion 232 across a predetermined diameter. . In the rotating body 23, the first part 21 extends from the third part 231 and the second part 22 extends from the fourth part 232. In addition, the internal diameter (diameter of the through-hole 230) of the rotary body main body 23 of this embodiment is 30 micrometers-300 micrometers, and the thickness (length dimension of an axial direction) of the rotary body main body 23 is 10 micrometers-100 micrometers.

本実施形態の回転体2では、第一部位21と第三部位231とは、連続し、即ち、共通のp型半導体材料によって一体的に形成されている。また、第二部位22と第四部位232とは、連続し、即ち、共通のn型半導体材料によって一体的に形成されている。そして、第三部位231と第四部位232とは、光電効果が生じるように(詳しくは、第三部位231と第四部位232との接合(境界)面近傍に空乏層が形成されるように)接合されている。この回転体2は、その表面に、絶縁性を有する部材によって形成された絶縁膜(保護膜)24を有する。即ち、一体的に形成された第一部位21、第二部位22、及び回転体本体23は、絶縁膜24によって覆われている。   In the rotating body 2 of the present embodiment, the first portion 21 and the third portion 231 are continuous, that is, integrally formed of a common p-type semiconductor material. The second portion 22 and the fourth portion 232 are continuous, that is, are integrally formed of a common n-type semiconductor material. Then, the third portion 231 and the fourth portion 232 have a photoelectric effect (specifically, a depletion layer is formed in the vicinity of the junction (boundary) surface between the third portion 231 and the fourth portion 232. ) It is joined. The rotating body 2 has an insulating film (protective film) 24 formed of an insulating member on the surface thereof. That is, the first portion 21, the second portion 22, and the rotating body main body 23 that are integrally formed are covered with the insulating film 24.

以上のように構成される回転体2を構成するp型半導体は、Si、Ge、SiGe等であり、n型半導体は、Si、Ge、SiGe等である。   The p-type semiconductor constituting the rotating body 2 configured as described above is Si, Ge, SiGe or the like, and the n-type semiconductor is Si, Ge, SiGe or the like.

ケース4は、内部空間Sを画定するケース本体41と、内部空間Sにおいて回転体2の貫通孔230に挿通される回転軸42と、内部空間Sとケース4の外部(外部空間)とを連通させる開口部43と、を有する。   The case 4 communicates the case main body 41 that defines the internal space S, the rotating shaft 42 that is inserted into the through hole 230 of the rotating body 2 in the internal space S, and the internal space S and the outside of the case 4 (external space). And an opening 43 to be made.

ケース本体41は、ケース4の外部から内部空間Sに光を透過させる透光部411を含む。本実施形態のケース本体41は、円盤状の内部空間Sを画定する。即ち、ケース本体41は、円盤状の内部空間Sを画定する内壁面412を有する。内壁面412は、内部空間Sの円柱面状の周縁を規定する内周面413と、軸方向(図2における上下方向)における内部空間Sの端縁を規定する一対の対向面414と、を有する。この内部空間Sの直径(対向面414の直径)は、回転体2の第一部位21の先端から第二部位22の先端までの長さ寸法より僅かに大きい(図2参照)。また、軸方向における内部空間Sの寸法は、回転体2における軸方向の寸法より僅かに大きい。ここで、本実施形態の内周面413の直径(内径)は、70μm〜520μmであり、一対の対向面414の軸方向の間隔は、30μm〜120μmである。即ち、内部空間Sの体積は、約0.00053mm〜0.023mmである。 The case body 41 includes a translucent part 411 that transmits light from the outside of the case 4 to the internal space S. The case main body 41 of the present embodiment defines a disk-shaped internal space S. That is, the case main body 41 has an inner wall surface 412 that defines a disk-shaped inner space S. The inner wall surface 412 includes an inner circumferential surface 413 that defines the cylindrical peripheral edge of the inner space S, and a pair of opposing surfaces 414 that define the edge of the inner space S in the axial direction (vertical direction in FIG. 2). Have. The diameter of the internal space S (the diameter of the facing surface 414) is slightly larger than the length dimension from the tip of the first part 21 to the tip of the second part 22 of the rotating body 2 (see FIG. 2). Further, the dimension of the internal space S in the axial direction is slightly larger than the dimension of the rotating body 2 in the axial direction. Here, the diameter (inner diameter) of the inner peripheral surface 413 of the present embodiment is 70 μm to 520 μm, and the axial interval between the pair of opposed surfaces 414 is 30 μm to 120 μm. That is, the volume of the internal space S is about 0.00053 mm 3 to 0.023 mm 3 .

また、ケース本体41において、一方の対向面414を含む壁部(図2における上側の壁部)は、透明であり、透光部411を構成する。   Further, in the case main body 41, the wall portion including the one opposing surface 414 (the upper wall portion in FIG. 2) is transparent and constitutes the light transmitting portion 411.

回転軸42は、内部空間Sの中心(内周面413の直径方向の中央位置)で該内部空間Sを横断するように延びる円柱状の部位である。本実施形態の回転軸42は、一対の対向面414の中心同士を結ぶように延び、回転体2の貫通孔230の内径よりも僅かに小さな直径(外径)の円柱形状を有する。本実施形態の回転軸42の直径(外径)は、10μm〜100μmである。   The rotating shaft 42 is a cylindrical portion that extends across the inner space S at the center of the inner space S (the central position in the diameter direction of the inner peripheral surface 413). The rotating shaft 42 of the present embodiment extends so as to connect the centers of the pair of opposing surfaces 414 and has a cylindrical shape with a diameter (outer diameter) slightly smaller than the inner diameter of the through hole 230 of the rotating body 2. The diameter (outer diameter) of the rotating shaft 42 of this embodiment is 10 μm to 100 μm.

開口部43は、内部空間Sに流体を流入させることが可能な複数の流入部431と、内部空間Sから流体を流出させることが可能な少なくとも一つの流出部432と、を有する。本実施形他の開口部43は、二つの流入部431と、一つの流出部432と、を有する。二つの流入部431は、内周面413の周方向に所定の間隔(本実施形態の例では、内周面413の周方向の長さ寸法の1/2未満の間隔)をあけて配置されている。一つの流出部432は、二つの流入部431に対して回転軸42を挟んで反対側の位置に配置されている。即ち、二つの流入部431は、軸方向視において、回転軸42と流出部432とを結ぶ線に対して線対称に配置されている。   The opening 43 includes a plurality of inflow portions 431 through which fluid can flow into the internal space S and at least one outflow portion 432 through which fluid can flow out from the internal space S. The opening 43 according to the present embodiment has two inflow portions 431 and one outflow portion 432. The two inflow portions 431 are arranged at a predetermined interval in the circumferential direction of the inner peripheral surface 413 (in the example of the present embodiment, an interval that is less than half the length of the inner peripheral surface 413 in the circumferential direction). ing. One outflow portion 432 is disposed at a position opposite to the two inflow portions 431 with the rotation shaft 42 interposed therebetween. That is, the two inflow portions 431 are arranged symmetrically with respect to a line connecting the rotation shaft 42 and the outflow portion 432 in the axial direction view.

電極3は、一対(一組)の電極(第一電極31及び第二電極32)を有する。これら一対の電極31、32は、回転体2の回転領域を挟んで対向するように配置されている。即ち、第一電極31は、回転体2の回転領域の周囲(周辺)の所定位置に配置され、第二電極32は、回転領域を挟んで第一電極31と対向する位置に配置される。本実施形態の一対の電極31、32は、内部空間Sを挟んで対向するように、ケース本体41における内周面413の外側(直径方向外側)に埋め込まれている。   The electrode 3 has a pair (one set) of electrodes (a first electrode 31 and a second electrode 32). The pair of electrodes 31 and 32 are disposed so as to face each other with the rotation region of the rotating body 2 interposed therebetween. That is, the first electrode 31 is arranged at a predetermined position around (around) the rotation area of the rotating body 2, and the second electrode 32 is arranged at a position facing the first electrode 31 across the rotation area. The pair of electrodes 31 and 32 of the present embodiment are embedded on the outer side (diameter direction outer side) of the inner peripheral surface 413 of the case body 41 so as to face each other with the internal space S interposed therebetween.

詳しくは、第一電極31は、回転体2が回転軸42周りに回転し続けたときに、第一部位21の先端及び第二部位22の先端(回転体本体23側の端部とは反対の端部)と交互に対向する位置に配置される。また、第二電極32は、回転領域(内部空間S)を挟んで第一電極31と対向し、且つ、回転体2が回転軸42周りに回転し続けたときに、第一部位21の先端及び第二部位22の先端(回転体本体23側の端部とは反対の端部)と交互に対向する位置に配置される。より詳しくは、第一電極31及び第二電極32のそれぞれは、内周面413の外側(直径方向の外側)において該内周面413との距離が一定となるように該内周面413に沿って円弧状に延びている。第一電極31は、一方(図1における左側)の流入部431と流出部432との間に配置され、第二電極32は、他方(図1における左側)の流入部431と流出部432との間に配置されている。これら一対の電極31、32は、印加部5と導通可能に接続されている。   Specifically, the first electrode 31 has a distal end of the first portion 21 and a distal end of the second portion 22 (opposite to the end on the rotating body main body 23 side) when the rotating body 2 continues to rotate around the rotation shaft 42. Are arranged at positions alternately facing each other. The second electrode 32 faces the first electrode 31 across the rotation region (internal space S), and the tip of the first part 21 when the rotating body 2 continues to rotate around the rotation axis 42. And it arrange | positions in the position which alternately opposes the front-end | tip (end part opposite to the edge part by the side of the rotary body 23) of the 2nd site | part 22. FIG. More specifically, each of the first electrode 31 and the second electrode 32 is formed on the inner peripheral surface 413 so that the distance from the inner peripheral surface 413 is constant outside the inner peripheral surface 413 (outside in the diameter direction). Along the arc. The first electrode 31 is arranged between one (left side in FIG. 1) inflow portion 431 and the outflow portion 432, and the second electrode 32 is the other (left side in FIG. 1) inflow portion 431 and outflow portion 432. It is arranged between. The pair of electrodes 31 and 32 are connected to the application unit 5 so as to be conductive.

印加部5は、第一電極31と第二電極32とが反対の極性となるように、第一電極31及び第二電極32のそれぞれの極性を交互に切り換える。即ち、印加部5は、第一電極31の極性と第二電極32の極性とが反対の状態を維持しつつ、第一電極31及び第二電極32のそれぞれの極性が交互に切り替わるように、各電極31、32に印加する。具体的に、印加部5は、回転体2の回転状態を検知する検知部51と、検知部51によって検知された回転体2の回転状態に基づいて各電極31、32に電圧を印加する電極印加部52と、を有する。   The application unit 5 alternately switches the polarities of the first electrode 31 and the second electrode 32 so that the first electrode 31 and the second electrode 32 have opposite polarities. That is, the application unit 5 maintains the state in which the polarity of the first electrode 31 and the polarity of the second electrode 32 are opposite to each other so that the polarities of the first electrode 31 and the second electrode 32 are alternately switched. Apply to each electrode 31, 32. Specifically, the application unit 5 includes a detection unit 51 that detects the rotation state of the rotating body 2 and electrodes that apply voltages to the electrodes 31 and 32 based on the rotation state of the rotation body 2 detected by the detection unit 51. And an application unit 52.

検知部51は、撮像素子や各種センサ等によって回転体2の回転状態を検知する。本実施形態の検知部51は、第一部位21の先端及び第二部位22の先端の少なくとも一方の位置を検知する。検知部51は、検知した回転体2の回転状態を検知信号として電極印加部52に出力する。   The detection unit 51 detects the rotation state of the rotating body 2 using an image sensor or various sensors. The detection unit 51 of the present embodiment detects the position of at least one of the tip of the first part 21 and the tip of the second part 22. The detection unit 51 outputs the detected rotation state of the rotating body 2 to the electrode application unit 52 as a detection signal.

電極印加部52は、受信した検知信号に基づいて、第一電極31及び第二電極32の極性を切り換える。即ち、電極印加部52は、回転体2の回転に合わせて第一電極31及び第二電極32の極性が切り替わるよう、各電極31、32に印加する。本実施形態の電極印加部52は、交流電源を有する。この電極印加部52の具体的な印加方法は、以下の通りである。   The electrode application unit 52 switches the polarities of the first electrode 31 and the second electrode 32 based on the received detection signal. That is, the electrode application unit 52 applies the voltages to the electrodes 31 and 32 so that the polarities of the first electrode 31 and the second electrode 32 are switched in accordance with the rotation of the rotating body 2. The electrode application unit 52 of the present embodiment has an AC power supply. A specific application method of the electrode application unit 52 is as follows.

回転体2においてp型半導体とn型半導体とがpn接合しているため、回転体2に光が照射されると、光起電力が生じる。これにより、第一部位21がプラス、且つ第二部位22がマイナスに帯電する(図3参照)。尚、回転体2を回転させ続ける間、光は、回転体2に照射され続ける。   Since the p-type semiconductor and the n-type semiconductor are pn-junction in the rotator 2, when the rotator 2 is irradiated with light, a photovoltaic force is generated. As a result, the first part 21 is positively charged and the second part 22 is negatively charged (see FIG. 3). Note that while the rotating body 2 continues to rotate, light continues to be applied to the rotating body 2.

次に、電極印加部52が、第一電極31及び第二電極32に印加する。例えば、電極印加部52は、第一電極31がマイナスに帯電し、且つ第二電極32がプラスに帯電するように、各電極31、32に印加する。これにより、第一部位21が第一電極31に引き寄せられると共に、第二部位22が第二電極32に引き寄せられ、その結果、回転体2が回転し始める(図3の矢印α参照)。このとき、第一部位21の先端が第二電極32よりも第一電極31に近い位置に移動し、且つ第二部位22の先端が第一電極31よりも第二電極32に近い位置に移動すると、各部位21、22の先端に電荷が集中する(集まる)ため、より強い力で第一部位21の先端が第一電極31に引き寄せられ、且つ、第二部位22の先端が第二電極32に引き寄せられる。   Next, the electrode application unit 52 applies the first electrode 31 and the second electrode 32. For example, the electrode application unit 52 applies the voltage to the electrodes 31 and 32 so that the first electrode 31 is negatively charged and the second electrode 32 is positively charged. Thereby, while the 1st site | part 21 is drawn near to the 1st electrode 31, the 2nd site | part 22 is drawn near to the 2nd electrode 32, As a result, the rotary body 2 begins to rotate (refer arrow (alpha) of FIG. 3). At this time, the tip of the first part 21 moves closer to the first electrode 31 than the second electrode 32, and the tip of the second part 22 moves closer to the second electrode 32 than the first electrode 31. Then, charges concentrate (collect) at the tips of the respective portions 21 and 22, so that the tip of the first portion 21 is attracted to the first electrode 31 with a stronger force, and the tip of the second portion 22 is the second electrode. Attracted to 32.

続いて、図4に示すように、検知部51によって第一部位21及び第二部位22の少なくとも一方の先端位置が、回転軸42を通って第一電極31と第二電極32とを結ぶ境界線55と重なったことを検知すると、電極印加部52は、第一電極31と第二電極32の極性がそれぞれ反対に切り替わる(即ち、第一電極31がプラス、第二電極32がマイナスとなる)ように第一電極31及び第二電極32に印加する。このとき、回転体2は、回動しているため、第一電極31及び第二電極32の極性が切り替わっても、慣性力によって第一部位21の先端と第二部位22の先端とが境界線55を超えて同方向に回動し続ける。そして、図5に示すように、各部位21、22の先端が境界線55を超えると、第一部位21が第二電極32に引き寄せられ、且つ、第二部位22が第一電極31に引き寄せられる。これにより、回転体2は、同方向(図5の矢印α参照)に回動を続ける。   Subsequently, as shown in FIG. 4, the detection unit 51 causes at least one tip position of the first part 21 and the second part 22 to pass through the rotation shaft 42 and connect the first electrode 31 and the second electrode 32. When detecting that the line 55 is overlapped, the electrode application unit 52 switches the polarities of the first electrode 31 and the second electrode 32 to be opposite to each other (that is, the first electrode 31 is positive and the second electrode 32 is negative). ) To the first electrode 31 and the second electrode 32. At this time, since the rotating body 2 is rotating, even if the polarities of the first electrode 31 and the second electrode 32 are switched, the tip of the first part 21 and the tip of the second part 22 are bounded by the inertial force. Continue to rotate in the same direction over line 55. Then, as shown in FIG. 5, when the tip of each part 21, 22 exceeds the boundary line 55, the first part 21 is drawn to the second electrode 32 and the second part 22 is drawn to the first electrode 31. It is done. Thereby, the rotating body 2 continues to rotate in the same direction (see arrow α in FIG. 5).

このように、回転している回転体2の第一部位21の先端及び第二部位22の先端が境界線55を超えるタイミングで、第一電極31と第二電極32との極性が切り換えられることで、回転体2は、回転軸42周りに回転(回動)し続ける。   In this way, the polarity of the first electrode 31 and the second electrode 32 is switched at the timing when the tip of the first part 21 and the tip of the second part 22 of the rotating rotator 2 exceed the boundary line 55. Thus, the rotating body 2 continues to rotate (rotate) around the rotation axis 42.

本実施形態の混合装置1では、回転体2に光が照射された状態で、上述のように印加部5によって第一電極31及び第二電極32が印加されると、回転体2が回転し続ける。そして、この回転体2が回転した状態で、二つの流入部431のそれぞれから内部空間Sに流体(例えば、液体)を流入させると、二種類の流体は、内部空間Sにおいて回転している回転体2によって十分に混合(撹拌)され、十分に混合された状態で流出部432からケース4の外に流出する。   In the mixing apparatus 1 of the present embodiment, when the first electrode 31 and the second electrode 32 are applied by the application unit 5 as described above in a state where the rotator 2 is irradiated with light, the rotator 2 rotates. to continue. Then, when fluid (for example, liquid) is caused to flow into the internal space S from each of the two inflow portions 431 in a state where the rotating body 2 is rotated, the two types of fluid are rotating in the internal space S. It is sufficiently mixed (stirred) by the body 2 and flows out of the case 4 from the outflow portion 432 in a sufficiently mixed state.

次に、混合装置1の製造方法の一例について、図2、図6〜図14を参照しつつ説明する。尚、混合装置1が完成したときに、上述した混合装置1の各部品(部位)と同じ部品(部位)については、同じ符号を用いて説明する。   Next, an example of the manufacturing method of the mixing apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 6 to 14. In addition, when the mixing apparatus 1 is completed, the same parts (parts) as the respective parts (parts) of the mixing apparatus 1 described above will be described using the same reference numerals.

先ず、図6に示すように、例えば、単結晶Si基板(以下、単に「基板」と称する。)6に、リソグラフィとエッチング技術によって所定の第一領域61をエッチングし、その後、エッチングした第一領域61に、薬品耐性があり且つ機械的摩耗の生じ難い材料である、例えば、Siを堆積させ、基板6等の表面(図6における上面)を研磨する。これにより、エッチングした領域(第一領域)61内のみにSiが残る。 First, as shown in FIG. 6, for example, a predetermined first region 61 is etched on a single crystal Si substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) 6 by lithography and etching techniques, and then etched first. In the region 61, for example, Si 3 N 4 , which is a material that is resistant to chemicals and hardly causes mechanical wear, is deposited, and the surface of the substrate 6 or the like (the upper surface in FIG. 6) is polished. Thereby, Si 3 N 4 remains only in the etched region (first region) 61.

次に、図7及び図8に示すように、Siが堆積した部位(第一領域)61に、リソグラフィとエッチング技術によって、回転体2が配置される第二領域Sをエッチングする。このとき、回転軸42に対応する部位をエッチングすることなく残す。また、開口部43(詳しくは、二つの流入部431と一つの流出部432)に対応する部位もエッチングによって除去する。 Next, as shown in FIGS. 7 and 8, the second region S where the rotating body 2 is disposed is etched by lithography and etching technique in a portion (first region) 61 where Si 3 N 4 is deposited. At this time, the portion corresponding to the rotating shaft 42 is left without being etched. Further, the portions corresponding to the openings 43 (specifically, the two inflow portions 431 and the one outflow portion 432) are also removed by etching.

次に、図9に示すように、エッチングした第二領域Sに、例えば、SiOを堆積し、表面を研磨する。これにより、第二領域S内のみにSiOが残る。 Next, as shown in FIG. 9, for example, SiO 2 is deposited on the etched second region S, and the surface is polished. Thereby, SiO 2 remains only in the second region S.

次に、図10に示すように、SiOが堆積した第二領域Sのうち回転体2と対応する形状の第三領域63をリソグラフィとエッチング技術によって除去し、その後、形成された凹部(エッチングされた部位)の表面に絶縁材料の膜(絶縁膜)24を形成する。 Next, as shown in FIG. 10, the third region 63 having a shape corresponding to the rotating body 2 in the second region S on which SiO 2 is deposited is removed by lithography and etching technology, and then the formed recess (etching) is performed. A film (insulating film) 24 of an insulating material is formed on the surface of the formed portion.

次に、図11に示すように、第三領域63に、多結晶Siを堆積させ、p型不純物、n型不純物を所定の領域に導入する。詳しくは、p型不純物を第一部位21及び第三部位231と対応する領域に導入し、且つ、n型不純物を第二部位22及び第四部位232と対応する領域に導入する。その後、第三領域63に堆積させた堆積物(多結晶Si)2の表面(基板6の表面側の面)を絶縁膜24で被覆する。続いて、基板6等の表面を、例えば、熱酸化法により僅かに酸化させる(図11の符号62参照)。その後、基板6等の表面(図10における上側の面)上に、Siを堆積させ、Siの層65を形成する。 Next, as shown in FIG. 11, polycrystalline Si is deposited in the third region 63, and p-type impurities and n-type impurities are introduced into predetermined regions. Specifically, p-type impurities are introduced into regions corresponding to the first portion 21 and the third portion 231, and n-type impurities are introduced into regions corresponding to the second portion 22 and the fourth portion 232. Thereafter, the surface of the deposit (polycrystalline Si) 2 deposited on the third region 63 (the surface on the surface side of the substrate 6) is covered with the insulating film 24. Subsequently, the surface of the substrate 6 or the like is slightly oxidized by, for example, a thermal oxidation method (see reference numeral 62 in FIG. 11). After that, Si 3 N 4 is deposited on the surface of the substrate 6 or the like (the upper surface in FIG. 10) to form a Si 3 N 4 layer 65.

次に、図12に示すように、第一領域61の周辺部に、リソグラフィとエッチング技術によって、導電性材料31、32が配置される第四領域(第一電極31及び第二電極32に対応する部位)64をエッチングし、その後、第四領域64に、導電性材料(例えば、高不純物濃度半導体)31、32を嵌め込む。このとき、導電性材料31、32に電圧を印加するための導線等をケース4の外部まで引き出しておく。   Next, as shown in FIG. 12, a fourth region (corresponding to the first electrode 31 and the second electrode 32) in which the conductive materials 31 and 32 are arranged around the first region 61 by lithography and etching technology. The portion 64 to be etched is etched, and then conductive materials (for example, high impurity concentration semiconductors) 31 and 32 are fitted into the fourth region 64. At this time, a conducting wire or the like for applying a voltage to the conductive materials 31 and 32 is drawn to the outside of the case 4.

次に、図13に示すように、軸方向視における第二領域Sの周縁部と重なる部位を残すように、第二領域S上に形成されたSiの層の一部をリソグラフィによって除去する。続いて、図14に示すように、第二領域Sに残っているSiOをHF酸によって除去する。 Next, as shown in FIG. 13, a part of the layer of Si 3 N 4 formed on the second region S is formed by lithography so as to leave a portion overlapping with the peripheral portion of the second region S in the axial direction. Remove. Subsequently, as shown in FIG. 14, SiO 2 remaining in the second region S is removed with HF acid.

次に、基板6等の表面をガラス66によって覆い、引き出された導線等に電極印加部52を接続し、検知部51を配置することによって、混合装置1が完成する(図2参照)。   Next, the surface of the substrate 6 or the like is covered with glass 66, the electrode application unit 52 is connected to the drawn lead wire or the like, and the detection unit 51 is disposed, whereby the mixing apparatus 1 is completed (see FIG. 2).

以上の混合装置(回転装置)1によれば、回転体2に回転動力を伝達する機構を接続することなく、且つ回転体2と電極3といった簡素な構成によって、回転体2を回転(回動)させることができる。具体的には、以下の通りである。   According to the mixing device (rotating device) 1 described above, the rotating body 2 is rotated (rotated) by a simple configuration such as the rotating body 2 and the electrode 3 without connecting a mechanism for transmitting rotational power to the rotating body 2. ). Specifically, it is as follows.

回転体2(第一部位21及び第二部位22)に光が照射されることにより光起電力が生じて第一部位がプラス、第二部位がマイナスに帯電する。このため、電極3が印加されて該電極3がプラス又はマイナスに帯電することで、第一部位21及び第二部位22の少なくとも一方が電極3に引き寄せられ又は電極3と反発し、これにより、回転体2を回転させることができる。即ち、本実施形態の混合装置1によれば、光起電力によってプラス又はマイナスに帯電した第一部位21及び第二部位22の少なくとも一方を、クーロン力を利用して電極3に引き寄せ又は反発させることで、回転動力を伝達する伝達機構等を回転体2に接続することなく、回転体2を回転させることができる。   When the rotating body 2 (the first part 21 and the second part 22) is irradiated with light, a photovoltaic force is generated, and the first part is positively charged and the second part is negatively charged. For this reason, when the electrode 3 is applied and the electrode 3 is positively or negatively charged, at least one of the first portion 21 and the second portion 22 is attracted to or repels the electrode 3, The rotating body 2 can be rotated. That is, according to the mixing device 1 of the present embodiment, at least one of the first portion 21 and the second portion 22 that are positively or negatively charged by the photovoltaic force is attracted or repelled to the electrode 3 using Coulomb force. Thus, the rotating body 2 can be rotated without connecting a transmission mechanism or the like for transmitting rotational power to the rotating body 2.

本実施形態の混合装置1では、回転体2が、貫通孔230を有する回転体本体23と、該回転体本体23から延びる第一部位21及び第二部位22とによって構成されるため、回転体2自体に回転軸42を設ける構成に比べて構成を簡素化できる。   In the mixing apparatus 1 of the present embodiment, the rotating body 2 is configured by the rotating body main body 23 having the through hole 230 and the first portion 21 and the second portion 22 extending from the rotating body main body 23. The configuration can be simplified as compared with the configuration in which the rotary shaft 42 is provided on the 2 itself.

本実施形態の混合装置1では、電極3の極性が印加部5によって交互に切り替えられるため、第一部位21と第二部位22とが該電極3に交互に引き寄せられ(又は交互に反発し)、これにより、回転体2を連続して安定的に回転させることができる。   In the mixing apparatus 1 of the present embodiment, since the polarity of the electrode 3 is alternately switched by the application unit 5, the first part 21 and the second part 22 are alternately attracted to the electrode 3 (or repelled alternately). Thereby, the rotating body 2 can be continuously and stably rotated.

本実施形態の混合装置1では、第一電極と第二電極とが内部空間S(回転体2の回転領域)を挟んで配置され、且つ、印加部5によって互いの極性を逆に保ちつつ交互に切り換えられる。このため、回転軸42を挟んで互いに逆方向に延びる第一部位21及び第二部位22のそれぞれが、内部空間S(回転領域)を挟んで対向する一対の電極(第一電極31及び第二電極32)に同時に引き寄せられ又は同時に反発する。その結果、電極3が一つの場合に比べ、回転体2の回転トルクが増大する。   In the mixing apparatus 1 according to the present embodiment, the first electrode and the second electrode are arranged with the internal space S (the rotation region of the rotating body 2) interposed therebetween, and are alternately alternated by the application unit 5 while maintaining the opposite polarities. Can be switched to. For this reason, each of the first part 21 and the second part 22 that extend in opposite directions with respect to the rotating shaft 42 has a pair of electrodes (first electrode 31 and second electrode) that face each other with the internal space S (rotating region) therebetween. The electrodes 32) are attracted simultaneously or repel at the same time. As a result, the rotational torque of the rotating body 2 is increased as compared with the case where there is one electrode 3.

本実施形態の混合装置1では、開口部43と透光部411とを有するケース4を備える。このため、開口部43から複数種の流体をケース4の内部空間S内に流入させた状態で、透光部411を通じて回転体2に光を照射し且つ電極3に印加することで、回転体2が回転(回動)する。これにより、内部空間Sに流入させた複数種の流体を十分に混合(撹拌)することができる。   The mixing apparatus 1 according to the present embodiment includes a case 4 having an opening 43 and a translucent part 411. For this reason, in a state where a plurality of kinds of fluids are allowed to flow into the internal space S of the case 4 from the opening 43, the rotating body 2 is irradiated with light through the light transmitting portion 411 and applied to the electrode 3. 2 rotates (turns). Thereby, the multiple types of fluids that have flowed into the internal space S can be sufficiently mixed (stirred).

また、混合装置1では、開口部43は、複数(本実施形態の例では二つ)の流入部431と少なくとも一つ(本実施形態の例では一つ)の流出部432と、を有する。このため、回転体2を回転させた状態で、各流入部431から流体を内部空間Sに流入させつつ、流出部432から内部空間Sの流体を流出させることで、複数種の流体の混合(撹拌)を連続して行うことができる。   Further, in the mixing device 1, the opening 43 has a plurality (two in the example of the present embodiment) of the inflow portions 431 and at least one (one in the example of the present embodiment) of the outflow portions 432. For this reason, in a state where the rotating body 2 is rotated, the fluid in the internal space S is caused to flow out from the outflow portion 432 while flowing the fluid from each inflow portion 431 into the internal space S, thereby mixing a plurality of types of fluids ( Stirring) can be carried out continuously.

尚、本発明の回転装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。   The rotating device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment, and a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. Furthermore, a part of the configuration of an embodiment can be deleted.

上記実施形態では、回転装置の一例として混合装置1を説明したが、これに限定されない。例えば、回転装置は、回転体2をプロペラ形状とし(具体的には、第一部位21及び第二部位22をブレード(羽根)形状にし)、推進力を発生させる装置等であってもよい。この場合、回転軸42を他の部材等によって支持させ、ケース4は不要である。即ち、回転体2が回転する領域(上記実施形態の例では、内部空間S)に流体等を閉じ込める必要がない装置として回転装置1が用いられる場合には、ケース4は、なくてもよい。また、回転体2の形状を変更することによって回転装置を流量計として用いることもできる。また、回転軸42が互いに直交する方向を向くように三つの回転体2を配置する(即ち、回転体2を三次元的に三つ配置する)ことによって、回転装置をジャイロセンサーとして用いることもできる。また、上記のように推進力を発生させる装置として回転装置を用いる場合、例えば、該回転装置を生体の大動脈中を移動する検査ミニロボットの推進力の発生源として用いることができる。   In the said embodiment, although the mixing apparatus 1 was demonstrated as an example of a rotation apparatus, it is not limited to this. For example, the rotating device may be a device that generates propulsive force by making the rotating body 2 into a propeller shape (specifically, the first portion 21 and the second portion 22 are in a blade shape). In this case, the rotating shaft 42 is supported by another member or the like, and the case 4 is unnecessary. That is, when the rotating device 1 is used as a device that does not need to confine a fluid or the like in a region where the rotating body 2 rotates (in the example of the above embodiment, the internal space S), the case 4 may be omitted. In addition, the rotating device can be used as a flow meter by changing the shape of the rotating body 2. Further, the rotating device can be used as a gyro sensor by arranging the three rotating bodies 2 so that the rotating shafts 42 are oriented in directions orthogonal to each other (that is, three rotating bodies 2 are arranged three-dimensionally). it can. Further, when a rotating device is used as a device for generating a propulsive force as described above, for example, the rotating device can be used as a source of generating a propulsive force for an inspection mini-robot that moves in the aorta of a living body.

上記実施形態の回転装置1では、一対の電極(第一電極31及び第二電極32)が配置されているが、この構成に限定されない。例えば、図15に示すように、電極3は、一つでもよい。この場合、電極印加部(交流電源)52は、一対の外部端子のうちの一方の外部端子をアース電位とすることで、電極3の極性を交互に切り替えることができる。   In the rotating device 1 of the above-described embodiment, the pair of electrodes (the first electrode 31 and the second electrode 32) are disposed, but the configuration is not limited to this. For example, as shown in FIG. 15, the number of the electrodes 3 may be one. In this case, the electrode application unit (AC power supply) 52 can alternately switch the polarity of the electrode 3 by setting one of the pair of external terminals to the ground potential.

また、回転装置1は、図16に示すように、回転体2の回転方向に間隔をあけて配置される三つ以上(図16に示す例では六つ)の電極3を有してもよい。この場合、隣り合う電極3の極性を異ならせ、詳しくは、回転体2の例えば第一部位21先端の回転方向の前方にある電極3が該先端を引き寄せる極性で、且つ第一部位21先端の回転方向の後方にある電極3が該先端と反発する極性となるように、印加部5によって各電極3の極性が制御される。これにより、回転体2がより滑らかに回転することができる。   Further, as shown in FIG. 16, the rotating device 1 may have three or more (six in the example shown in FIG. 16) electrodes 3 that are arranged at intervals in the rotation direction of the rotating body 2. . In this case, the polarities of the adjacent electrodes 3 are made different. Specifically, for example, the polarity of the electrode 3 in front of the rotating direction of the tip of the first portion 21 of the rotating body 2 is such that the tip of the first portion 21 draws the tip. The polarity of each electrode 3 is controlled by the application unit 5 so that the electrode 3 at the rear in the rotation direction has a polarity repelling the tip. Thereby, the rotary body 2 can rotate more smoothly.

上記実施形態の回転装置1では、回転軸42がケース4に設けられているが、この構成に限定されない。例えば、回転軸42は、回転体2に設けられてもよい。この場合、回転軸42を受ける凹部等(軸受け部)が、ケース4の内部空間Sを規定する一対の対向面414等に設けられる。   In the rotating device 1 of the above embodiment, the rotating shaft 42 is provided in the case 4, but is not limited to this configuration. For example, the rotating shaft 42 may be provided on the rotating body 2. In this case, a recess or the like (bearing portion) that receives the rotation shaft 42 is provided on the pair of facing surfaces 414 that define the internal space S of the case 4.

回転体2の第一部位21及び第二部位22の具体的な形状は、限定されない。上記実施形態の回転装置1では、第一部位21及び第二部位22は、角柱形状であるが、例えば、円柱形状であってもよく、上述のようにブレード(羽根)形状等であってもよい。また、第一部位21及び第二部位22の長手方向の各位置における断面形状は、同じでなくてもよい。   The specific shapes of the first part 21 and the second part 22 of the rotating body 2 are not limited. In the rotating device 1 of the above embodiment, the first part 21 and the second part 22 have a prismatic shape, but may be, for example, a cylindrical shape or a blade (blade) shape as described above. Good. Moreover, the cross-sectional shape in each position of the longitudinal direction of the 1st site | part 21 and the 2nd site | part 22 may not be the same.

上記実施形態の回転装置1では、印加部5が検知部51を有しているが、無くてもよい。この場合、各電極3は、予め設定された所定の時間間隔で極性が切り替えられる。   In the rotation device 1 of the above embodiment, the application unit 5 includes the detection unit 51, but may not be provided. In this case, the polarity of each electrode 3 is switched at a predetermined time interval set in advance.

上記実施形態の回転装置1の印加部5は、交流電源(電極印加部52)を有しているが、この構成に限定されない。印加部5は、例えば、所定の回路を有し、外部(回転装置1以外)の交流電源等が接続されたときに、該回路によって回転体2の回転に適したタイミングで、各電極31、32の極性が切り替わるように、該電極31、32に印加できる構成であってもよい。   Although the application part 5 of the rotating apparatus 1 of the said embodiment has AC power supply (electrode application part 52), it is not limited to this structure. The application unit 5 has, for example, a predetermined circuit, and when an external AC power source (excluding the rotating device 1) is connected, each electrode 31, The structure which can be applied to this electrode 31 and 32 so that the polarity of 32 may switch may be sufficient.

上記実施形態の回転装置1では、回転体は一つであるが、この構成に限定されない。例えば、回転装置1は、図17に示すように、複数(図17に示す例では、二つ)の回転体2を備えてもよい。尚、回転体2の回転領域の周囲に少なくとも一つの電極3があれば、回転体2を回転させることができるため、回転体2の数が増えるのに伴って、回転装置1に設けられる電極3の数も増える。   In the rotating device 1 of the above embodiment, there is one rotating body, but the present invention is not limited to this configuration. For example, the rotating device 1 may include a plurality of rotating bodies 2 (two in the example shown in FIG. 17) as shown in FIG. In addition, if there is at least one electrode 3 around the rotation region of the rotator 2, the rotator 2 can be rotated. Therefore, as the number of the rotators 2 increases, the electrodes provided in the rotator 1 The number of 3 also increases.

また、回転装置1は、回転体2に光を照射可能な照射部を備えてもよい。かかる構成によれば、照射部によって回転体2に光を照射することで、光環境(回転体の周囲の光の分布状態)に関わらず、回転体2を安定して回転させることができる。   The rotating device 1 may include an irradiating unit that can irradiate the rotating body 2 with light. According to such a configuration, the rotating body 2 can be stably rotated by irradiating the rotating body 2 with light by the irradiating unit, regardless of the light environment (the distribution state of light around the rotating body).

1…回転体(混合装置)、2…回転体、21…第一部位、22…第二部位、230…貫通孔、231…第三部位、232…第四部位、23…回転体本体、24…絶縁膜、3…電極、31…第一電極(導電性材料)、32…第二電極(導電性材料)、4…ケース、41…ケース本体、411…透光部、412…内壁面、413…内周面、414…対向面、42…回転軸、43…開口部、431…流入部、432…流出部、5…印加部、51…検知部、52…電極印加部、55…境界線、6…単結晶Si基板、61…第一領域、63…第三領域、64…第四領域、65…Siの層、66…ガラス、S…内部空間(第二領域)、100…マイクロ分析チップ、102…流路、103…第一流路、103…各流路、103…第一流路、103A…第一導入口、104…第二流路、104A…第二導入口、105…第三流路、105A…排出口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotating body (mixing apparatus), 2 ... Rotating body, 21 ... 1st part, 22 ... 2nd part, 230 ... Through-hole, 231 ... 3rd part, 232 ... 4th part, 23 ... Rotating body main body, 24 Insulating film, 3 ... electrode, 31 ... first electrode (conductive material), 32 ... second electrode (conductive material), 4 ... case, 41 ... case body, 411 ... translucent part, 412 ... inner wall surface, 413: inner peripheral surface, 414: facing surface, 42: rotating shaft, 43 ... opening, 431 ... inflow portion, 432 ... outflow portion, 5 ... application portion, 51 ... detection portion, 52 ... electrode application portion, 55 ... boundary line, 6 ... monocrystalline Si substrate, 61 ... first region, 63 ... third region, 64 ... fourth region, 65 ... Si 3 N 4 layer, 66 ... glass, S ... internal space (second region), DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Micro analysis chip, 102 ... Channel, 103 ... First channel, 103 ... Each channel, 103 ... First channel, 103 ... first inlet, 104 ... second flow path, 104A ... second inlets, 105 ... third flow path, 105A ... outlet

Claims (6)

所定の方向に延びる回転軸周りに回転可能な回転体であって、前記回転軸と直交若しくは略直交する方向に延び且つp型半導体によって構成される第一部位、及び前記回転軸を挟んで前記第一部位と反対側に延び且つn型半導体によって構成される第二部位、を有する回転体と、
前記回転体が回転する回転領域の周囲に配置される電極と、
前記回転体を回転可能に内部空間に収容するケースと、を備え、
前記第一部位を構成するp型半導体と前記第二部位を構成するn型半導体とは接合し、
前記電極は、前記内部空間の外側に配置され、
前記ケースは、前記内部空間と前記ケースの外部空間とを連通する開口部と、該ケースの外部から前記内部空間に光を透過させる透光部と、を有する、
回転装置。
A rotating body rotatable around a rotation axis extending in a predetermined direction, extending in a direction orthogonal or substantially orthogonal to the rotation axis and configured by a p-type semiconductor, and the rotation axis interposed therebetween A rotating body having a second part extending to the opposite side of the first part and made of an n-type semiconductor;
An electrode disposed around a rotating region in which the rotating body rotates;
A case for accommodating the rotating body in an internal space in a rotatable manner ,
The p-type semiconductor constituting the first part and the n-type semiconductor constituting the second part are joined ,
The electrode is disposed outside the internal space;
The case includes an opening that communicates the internal space and the external space of the case, and a light transmitting portion that transmits light from the outside of the case to the internal space.
Rotating device.
前記回転体は、前記回転軸が挿通される貫通孔を有すると共に、p型半導体とn型半導体とが接合するよう該p型半導体によって構成される第三部位と該n型半導体によって構成される第四部位とを有し、
前記第一部位は、前記第三部位から延びると共に、前記第二部位は、前記第四部位から延びる、請求項1に記載の回転装置。
The rotating body has a through-hole through which the rotating shaft is inserted, and is configured by a third portion configured by the p-type semiconductor and the n-type semiconductor so that the p-type semiconductor and the n-type semiconductor are joined. A fourth part,
The rotating device according to claim 1, wherein the first part extends from the third part, and the second part extends from the fourth part.
前記電極の極性が交互に切り替わるように該電極に電圧を印加する印加部を備える、請求項1又は2に記載の回転装置。   The rotating device according to claim 1, further comprising an application unit configured to apply a voltage to the electrodes so that the polarities of the electrodes are alternately switched. 前記電極は、前記回転領域の周囲の所定位置に配置される第一電極と、前記回転領域を挟んで前記第一電極と対向する第二電極と、を有し、
前記印加部は、前記第一電極と前記第二電極とが反対の極性となるように該第一電極及び該第二電極のそれぞれの極性を交互に切り替える、請求項3に記載の回転装置。
The electrode includes a first electrode disposed at a predetermined position around the rotation region, and a second electrode facing the first electrode across the rotation region,
4. The rotating device according to claim 3, wherein the application unit alternately switches the polarities of the first electrode and the second electrode so that the first electrode and the second electrode have opposite polarities.
前記開口部は、前記内部空間に流体を流入させることが可能な複数の流入部と、前記内部空間から流体を流出させることが可能な少なくとも一つの流出部と、を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の回転装置。 The opening includes a plurality of inlet capable of flowing a fluid into said internal space, and at least one outlet section capable of flowing out the fluid from the interior space, according to claim 1 to 4 The rotating device according to any one of the above. 前記回転体に光を照射可能な照射部を備える、請求項1〜のいずれか1項に記載の回転装置。
Comprising the irradiator capable of irradiating the rotating body to the light, the rotation device according to any one of claims 1-5.
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