JP2005298958A - マイクロタス用水素ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、マイクロタスシステムに内蔵して容易に製造でき、試料、希釈液、
溶解液、溶離液等の液体を連続的に輸液することができるマイクロタス用水素ポンプを提
供する。
【解決手段】 固体電解質膜の両面に、複数の水素透過性電極が形成されている絶縁性シ
ートが積層されていることを特徴とするマイクロタス用水素ポンプ及び固体電解質膜の両
面に、複数の水素透過性電極が形成されている絶縁性シートが積層され、更に、その両面
に基板が積層され、各水素透過性電極に接して基板に気体流路が形成されていることを特
徴とするマイクロタス用水素ポンプ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロタスシステム（ｍｉｃｒｏ−ｔｏｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｙ
ｓｔｅｍ）に使用される水素ポンプに関する。

最近、医療診断を患者の近傍で行うベッドサイド診断、大気や水や土壌中の環境汚染物
質のモニタリング、食品の安全性検査等現場において短時間に安価に診断したり分析する
技術のニーズは非常に高くなってきている。

例えば、従来高価且つ大型の装置を必要とした分析を、持ち運び可能な小型の分析装置
が代替が可能になれば、大病院にしか設置できなかった分析装置を開業医でも設置、利用
することが可能になり、診断結果を患者に簡便に早期にフィードバックすることが可能に
なる。

又、高齢者の健康指標を高齢者の家族が測定し、その健康指標数値を在宅管理したり、
病院に定期的に送信して病院で管理することにより在宅医療環境がより優れたものとなる
。

又、環境ホルモン、ダイオキシン等の環境汚染物質を、高価且つ大型装置を使用するこ
となく、簡易測定することができれば、簡単且つ安価に環境診断することができる。更に
、持ち運び可能な小型の分析装置を用いて現場で環境汚染物質を分析することができれば
、よりきめ細かい安全環境を供出することができる。

このような測定を簡易に行うために、基板内又は基板上に微細流路、輸液ディバイス、
反応槽、電気泳動カラム、膜分離機構、液体クロマトグラフカラム、キャピラリーガスク
ロマトグラフィー（ＣＧＣ）、キャピラリーグラフィー（ＩＬＣ）、誘導型プラズマ（Ｉ
ＣＰ）、質量分析計（ＭＳ）、電気化学的測定装置等が内蔵されたマイクロタスシステム
の研究が盛んになされている。

上記マイクロタスシステムにおいては、試料や溶離液等の液体を輸送するための輸液デ
ィバイスとしては一般にマイクロポンプが使用されている。

マイクロポンプとしては、例えば、ダイヤフラムと、該ダイヤフラムを往復変位させる
駆動手段と、前記ダイヤフラムで一部が画成された圧力室と、前記ダイヤフラムの変位計
測手段と、該変位計測手段で検出した値に基づいて前記ダイヤフラムの変位を制御する制
御手段とを備えてなるダイヤフラムポンプ（例えば、特許文献１参照。）が挙げられる。

又、異なるマイクロポンプとしては、ピストンとハウジングを相対的に移動させる第１
のアクチュエータと、このピストンの少なくとも一部を収納し軸方向に貫通した空間を有
するシリンダと、このシリンダとハウジングを相対的に移動させる第２のアクチュエータ
と、前記ピストン、前記シリンダ、前記ハウジングで形成されるポンプ室と、このポンプ
室と外部とを連絡する流体の吸入口と吐出口より構成される流体供給装置（例えば、特許
文献２参照。）、微細流路上に電気浸透流を発生させる方法による送液媒体の送液を行う
ポンプ（例えば、特許文献３参照。）等が挙げられる。
特開２００１−１３２６４６号公報 特開２００２−０２１７１５号公報 特開平１０−１００８８号公報

しかし、上記マイクロポンプは、構造が複雑であり、濃縮部や検出部を作成する労力に
比べてポンプの作成労力が非常に大きい、ダイヤフラム構造やピストン構造のポンプは送
液媒体に脈動が生じる、電気浸透流を用いるポンプは高電圧の印加が必要である等の欠点
があった。

更に、上記欠点がなく、電極および配線以外の全ての材質を加工性の良い高分子樹脂で
形成することが可能であり、極限的に微小化することも容易なマイクロポンプとして水素
ポンプ（例えば、特許文献４参照。）が挙げられるが、マイクロタスシステムに内蔵可能
な水素ポンプは製造困難であり、特に、複数の水素ポンプを一つのマイクロタスシステム
に内蔵させることは至難の業であった。
ＵＳＰ３，４８９，６７０号公報

本発明の目的は、上記欠点に鑑み、マイクロタスシステムに内蔵して容易に製造でき、
試料、希釈液、溶解液、溶離液等の液体を連続的に輸液することができるマイクロタス用
水素ポンプを提供することにある。

請求項１記載のマイクロタス用水素ポンプは、固体電解質膜の両面に、複数の水素透過
性電極が形成されている絶縁性シートが積層されていることを特徴とする。

次に、図面を参照して請求項１記載のマイクロタス用水素ポンプを説明する。図１は請
求項１記載のマイクロタス用水素ポンプの一例を示す平面図であり、図２は図１における
Ａ−Ａ断面図である。

図中１は固体電解質膜である。固体電解質膜１は、パーフルオロイオン交換膜等の水素
イオンは透過するが、水素ガス及び電子は実質的に透過しない固体電解質膜である。

固体電解質膜１の両面には、複数の水素透過性電極３、３・・が形成されている絶縁性
シート２、２が積層されている。水素透過性電極３、３・・はそれぞれその周囲に導体リ
ード４、４・・が積層され、導体リード４、４・・電源に接続しやすいように絶縁性シー
ト２、２の端部まで延設されている。

上記絶縁性シート２は、絶縁性を有しシート状に形成しうるものであれば、特に限定さ
れるものではなく、例えば、紙；綿、絹、麻、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ナイロ
ン繊維、ガラス繊維等の繊維の織布又は不織布；ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系
樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系
樹脂、ポリイミド系樹脂等の熱可塑性樹脂フィルム；エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂フィルム等が挙げられる。

上記水素透過性電極３は、導電性及び水素透過性を有しシート状に形成しうるものであ
れば、特に限定されるものではなく、例えば、カーボンペーパー、導電性糸の織布又は不
織布、導電性糸と上記絶縁性の繊維の織布又は不織布、導電性トナーシート等が挙げられ
る。

尚、水素透過性電極２、２には、公知の電極触媒（例えば、白金等）が担持されていて
もよい。
電極及び／又は電極上の触媒と固体電解質と水素が供給される空間は、接触するように
三相界面を有している。

上記絶縁性シート２に水素透過性電極３を形成する方法は、従来公知の任意の方法が採
用されればよく、例えば、上記絶縁性シート２に貫通孔を開け、貫通孔に水素透過性電極
３を嵌合し、接着する方法が挙げられる。

上記絶縁性シート２が紙又は布の場合には、水素透過性電極３を形成すべき部分のみを
、非酸素雰囲気下で部分的に加熱して炭化することにより水素透過性電極３が形成される
のが好ましい。

又、上記絶縁性シート２が絶縁性糸の織布又は不織布紙の場合には、水素透過性電極３
を形成すべき部分のみに、部分的に導電性糸が織り込まれるか又はすき込まれて水素透過
性電極３が形成されるのが好ましい。

上記絶縁性シートが紙、布又は絶縁性糸の織布又は不織布紙の場合には、水素透過性電
極同士の間の絶縁性シートは水素透過性であるから、発生した水素が隣の水素透過性電極
に漏れる可能性がある。

従って、発生した水素が隣の水素透過性電極に漏れないように、絶縁性シートの水素透
過性電極以外の部分は絶縁性を有し、且つ、ガスが非透過性であり、絶縁性シート内の水
素透過性電極同士が絶縁処理されていることが好ましい。

上記絶縁性樹脂としては、絶縁性を有していればよく、例えば、ポリオレフィン系樹脂
、ポリスチレン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂
、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。

上記絶縁性樹脂を絶縁性シートに含浸する方法は従来公知の任意の方法が採用されれば
よく、例えば、加熱溶融してプレスする方法、絶縁性樹脂溶液を絶縁性シートに含浸させ
、加熱乾燥又は硬化させる方法等が挙げられる。

更に、上記絶縁性シート２が、織布や不織布等のように水素透過性を有する絶縁性シー
トの場合には、水素透過性電極３を形成すべき部分に、カーボンペーパー、導電性糸の織
布又は不織布、導電性糸と絶縁性糸の織布又は不織布並びに導電性トナーシートよりなる
群から選ばれた水素透過性電極が積層されてもよい。

又、水素透過性電極を水素透過性絶縁性シートに積層する場合には、水素透過性電極は
額縁状であって、水素透過性電極を形成すべき部分の周囲のみに形成してもよい。

上記導体リード４は水素透過性電極３の一部と接続されておればよいが、水素透過性電
極３に均一に電気を印加できるように、水素透過性電極３の周囲を取り囲むように積層さ
れているのが好ましい。

上記導体リード４の形成方法は、従来公知の任意の方法が採用されてよく、例えば、絶
縁性シート２又は水素透過性電極３上に金属箔を接着する方法、金属をメッキする方法、
金属をスパッタリングする方法、金属粒子を含む導電性塗料を塗布乾燥する方法等が挙げ
られる。

水素透過性電極の電源としては、交流電源から直流変換装置を有する電源や、一次電池
、二次電池、太陽電池、燃料電池などの直流電源（必要に応じてＤＣ−ＤＣ変換装置を有
してもよい。）が挙げられ、特に、ダイレクトメタノール燃料電池が好ましく、マイクロ
タスシステムにダイレクトメタノール燃料電池が内蔵しておき、該ダイレクトメタノール
燃料電池により発生された電気を水素透過性電極に通電するのが好ましい。

請求項２記載のマイクロタス用水素ポンプは、固体電解質膜の両面に、複数の水素透過
性電極が形成されている絶縁性シートが積層され、更に、その両面に基板が積層され、各
水素透過性電極に接して基板に気体流路が形成されていることを特徴とする。

次に、図面を参照して請求項２記載のマイクロタス用水素ポンプを説明する。図３は請
求項２記載のマイクロタス用水素ポンプの一例を示す要部断面図である。

図中１は固体電解質膜であり、両面に水素透過性電極３、３１が形成されている絶縁性
シート２、２１が積層されている。水素透過性電極３、３１には、その周囲を取り囲むよ
うに導体リード４、４１が積層されている。

上記固体電解質膜１と絶縁性シート２、２１と導体リード４、４１の両面に上部基板５
と下部基板５１が積層され、水素透過性電極３と上部基板５の間及び水素透過性電極３１
と下部基板５１の間にそれぞれ上部貯蔵部６及び下部貯蔵部６１が形成されている。

上部基板５には、上部貯蔵部６に連通した吸排気流路７が形成され、下部基板５１には
、下部貯蔵部６１に連通した吸排気流路７１が形成されてマイクロタス用水素ポンプが形
成されている。

上記基板の素材は、特に限定されるものではなく、例えば、従来から使用されてきてい
る、ガラス、石英、シリコン等の無機材料、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられる
。

上記無機材料は精度、加工性等が優れており、例えば、半導体微細加工技術において広
く用いられている光リソグラフィー技術を利用すれば、ガラスやシリコン基板上にミクロ
ンオーダーの溝を自在に形成することができる。

上記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポ
リ乳酸系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が挙げられ、耐酸性、耐
アルカリ性を有する熱可塑性樹脂であるポリオレフィン系樹脂やポリアクリル系樹脂が好
ましい。

又、熱硬化性樹脂は、未硬化時には、液状あるいは可塑性を有するパテ状であるものを
用いれば、硬化後には転写金型の形状をより忠実に転写できるという利点があり、低い線
膨張率、低い成形収縮率を示すので有利に用いることができる。このような熱硬化樹脂と
しては、コストや易取扱い性の点から、エポキシ樹脂を有利に用いることができる。

次に、上記マイクロタス用水素ポンプの使用方法を説明する。先ず、下部貯留部６１に
給排気流路７１を通って水蒸気、メタノール又は水素ガスを供給し、下部貯留部６１側の
水素透過性電極３１がプラス電極になり上部貯留部６側の水素透過性電極３がマイナス電
極になるように通電する。

水素透過性電極３１では、水蒸気は電気分解され、プロトンＨ⁺ が発生し、水蒸気とメ
タノールは電気分解され、酸素又は炭酸ガスとプロトンＨ⁺ が発生する。プロトンＨ⁺ は
固体電解質膜１内で電圧の印加方向と逆向きに移動し、移動したプロトンＨ⁺ は水素透過
性電極３で電子を受取って水素ガスになる。

又、水素ガスの場合には、水素ガスは水素透過性電極３１でプロトン化されプロトンＨ
⁺ が発生する。プロトンＨ⁺ は固体電解質膜１内で電圧の印加方向と逆向きに移動し、移
動したプロトンＨ⁺ は水素透過性電極３で電子を受取って水素ガスになり、水素透過性電
極６で発生した水素ガスにより、上部貯蔵部６及び給排気流路７内は加圧される。

又、上部貯蔵部６及び／又は吸排気流路７に水素ガスが存在する状態で水素透過性電極
３と水素透過性電極３１に、水素透過性電極３がプラス極になり、水素透過性電極３１が
マイナス極になるように電圧を印加すると、水素透過性電極３では、水素ガスはプロトン
Ｈ⁺ になり、プロトンＨ⁺ は固体電解質膜１内で電圧の印加方向と逆向きに移動し、移動
したプロトンＨ⁺ は水素透過性電極３１で電子を受取って水素ガスになる。

上述の通り、水素透過性電極３と水素透過性電極３１に電圧の印加方向が交互に逆にな
るように通電することにより、加圧減圧を交互に行うことができる。又、印加する電流を
制御することにより、加圧、減圧の加減を調整することが出来る。

請求項３記載のマイクロタス用水素ポンプは、固体電解質膜の一面に水素透過性導電性
シートが積層され、他面に複数の水素透過性電極が形成されている絶縁性シートが積層さ
れいることを特徴とする。

次に、図面を参照して請求項３記載のマイクロタス用水素ポンプを説明する。図４は請
求項３記載のマイクロタス用水素ポンプの一例を示す断面図である。このマイクロタス用
水素ポンプの平面図は図１と同様であり、図１におけるＡ−Ａ断面図である。

図中１は固体電解質膜であり、固体電解質膜１の一面に水素透過性導電性シート８が積
層され、他面には、複数の水素透過性電極３、３・・が形成されている絶縁性シート２、
２が積層されている。水素透過性電極３、３・・はそれぞれその周囲に導体リード４、４
・・が積層され、導体リード４、４・・電源に接続しやすいように絶縁性シート２、２の
端部まで延設されている。

上記水素透過性導電性シート８は、水素透過性及び導電性を有するシートであれば特に
限定されず、例えば、カーボンペーパー、炭素化された布、導電性糸の織布又は不織布、
導電性糸と絶縁性糸の織布又は不織布、導電性トナーシート等が挙げられる。

請求項４記載のマイクロタス用水素ポンプは、固体電解質膜の一面に水素透過性導電性
シートが積層され、他面に複数の水素透過性電極が形成されている絶縁性シートが積層さ
れ、更に、その両面に基板が積層され、各基板には水素透過性電極に対応する位置に気体
流路が形成されていることを特徴とする。

次に、図面を参照して請求項４記載のマイクロタス用水素ポンプを説明する。図５は請
求項４記載のマイクロタス用水素ポンプの一例を示す要部断面図である。

図中１は固体電解質膜であり、上面に水素透過性電極３が形成されている絶縁性シート
２が積層され、下面に水素透過性導電性シート８が積層されている。水素透過性電極３に
は、その周囲を取り囲むように導体リード４が積層され、水素透過性導電性シート８には
、導体リード４に対応するように導体リード４１が積層されている。

上記固体電解質膜１と絶縁性シート２、水素透過性導電性シート８及び導体リード４、
４１の両面に上部基板５と下部基板５１が積層され、水素透過性電極３と上部基板５の間
及び水素透過性導電性シート８と下部基板５１の間にそれぞれ上部貯蔵部６及び下部貯蔵
部６１が形成されている。

上部基板５には、上部貯蔵部６に連通した吸排気流路７が形成され、下部基板５１には
、下部貯蔵部６１に連通した吸排気流路７１が形成されてマイクロタス用水素ポンプが形
成されている。

上記マイクロタス用水素ポンプの使用方法は、水素透過性導電性シート８を一方の電極
として使用する以外は前述の通りである。

請求項１０記載のマイクロタス用水素ポンプは、固体電解質膜の両面に、少なくとも一
面にカーボン層よりなる水素透過性電極が形成されてなる難燃性水素透過性基材が、水素
透過性電極が固体電解質膜に接触するように積層されていることを特徴とする。

次に、図面を参照して請求項１０記載のマイクロタス用水素ポンプを説明する。図６は
請求項１０記載のマイクロタス用水素ポンプの一例を示す平面図であり、図７は図６にお
けるＢ−Ｂ断面図である。

図中１は固体電解質膜である。固体電解質膜１は、パーフルオロイオン交換膜等の水素
イオンは透過するが、水素ガス及び電子は実質的に透過しない固体電解質膜である。

固体電解質膜１の両面には、カーボン層よりなる水素透過性電極３’が複数形成されて
なる難燃性水素透過性基材２’、２’が、水素透過性電極３’が固体電解質膜１に接触す
るように積層されている。

又、難燃性水素透過性基材２’と水素透過性電極３’の間であって、水素透過性電極３
’、３’・・の周囲付近に額縁状の導体リード４、４・・が積層され、導体リード４、４
・・電源に接続するために難燃性水素透過性基材２’、２’の端部まで延設されている。

又、９はポリイミドフィルム等の絶縁性フィルムであり、導体リード４が固体電解質膜
１に接触しないように導体リード４と固体電解質膜１の間に介在させてある。

上記難燃性水素透過性基材２’は、難燃性であって水素透過性を有する任意の基材が使
用できるが、カーボン層を形成する際に高熱がかかることがあるので、ガラス繊維の織布
又は不織布が好ましい。

カーボン層よりなる水素透過性電極３’の形成方法は、従来公知の任意の方法が採用さ
れてよく、例えば、カーボンブラックを含有する導電性塗料を塗布乾燥する方法が挙げら
れる。

しかし、カーボン層は水素透過性であることが必要であり、導電性が優れているのが好
ましいので、難燃性水素透過性基材２’に高分子樹脂組成物を塗布した後、非酸素雰囲気
下で焼成して形成されるのが好ましい。

上記高分子樹脂組成物は、非酸素雰囲気下で焼成することにより炭素化しうる高分子樹
脂を含有する組成物であればよく、高分子樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂
、ポリスチレン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂
、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂；エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂、ポリイミド系樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。

上記高分子樹脂組成物は、樹脂組成物を難燃性水素透過性基材２’に塗布し易いように
、アルコール、アセトン、酢酸エチル、トルエン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフ
ラン、ジメチルホルムアミド等の高分子樹脂を溶解又は分散しうる有機溶媒が添加されて
いてもよい。

又、導電性を付与するために、カーボンブラック粒子、黒鉛、炭素繊維、金属粒子等が
添加されていてもよい。

上記非酸素雰囲気下で焼成するとは、真空又は窒素、アルゴン、ネオン等の不活性ガス
雰囲気下で、高分子樹脂を燃焼することなく加熱処理することを意味し、高分子樹脂の炭
素以外の元素を飛ばしてカーボン層を形成する。

尚、焼成温度は高分子樹脂により異なるが難燃性水素透過性基材２’が焼成され破壊さ
れない温度であり、一般に５００〜１０００℃である。

尚、水素透過性電極３’には水素をイオン化させるための触媒（例えば、白金等）が担
持されていてもよい。

上記導体リード４は水素透過性電極３’の一部と接続されておればよいが、水素透過性
電極３’に均一に電気を印加できるように、水素透過性電極３’の周囲を取り囲むように
積層されているのが好ましい。

又、導体リード４を電源に接続しやすくするために、導体リード４を難燃性水素透過性
基材２’の端部で折り返し、難燃性水素透過性基材２’の他の面まで延設してもよい。

又、水素透過性電極３’を、高分子樹脂組成物を非酸素雰囲気下で焼成して形成する場
合には、高分子樹脂組成物を難燃性水素透過性基材２’に塗布する前又は塗布後に良導電
性金属粒子と上記高分子樹脂を含有する導電性塗料を塗布し、非酸素雰囲気下で焼成して
水素透過性電極３’と導体リード４を同時に形成するのが好ましい。

上記難燃性水素透過性基材２’は、水素透過性であるから発生した水素が隣の水素透過
性電極に漏れる可能性があるので、発生した水素が隣の水素透過性電極に漏れないように
、難燃性水素透過性基材２’の水素透過性電極以外の部分が、ガスが非透過性であるよう
な樹脂を含浸するなどの公知の処理がなされ、難燃性水素透過性基材２’の水素透過性電
極同士が絶縁処理されていることが好ましい。

上記ガスが非透過性であるような樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリ
スチレン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ
エステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。
又、ガスが非透過性であるとは、実質上問題のない程度の非透過であることを意味する
。

上記絶縁性樹脂を難燃性水素透過性基材２’に含浸する方法は、従来公知の任意の方法
が採用されればよく、例えば、加熱溶融してプレスする方法、絶縁性樹脂溶液を難燃性水
素透過性基材に含浸させ、加熱乾燥又は硬化させる方法等が挙げられる。

請求項１１記載のマイクロタス用水素ポンプは、固体電解質膜の両面に、少なくとも一
面にカーボン層よりなる水素透過性電極が形成されてなる難燃性水素透過性基材が、水素
透過性電極が固体電解質膜に接触するように積層され、更に、その両面に基板が積層され
、基板には前記水素透過性電極に対応する位置に気体流路が形成されていることを特徴と
する。

次に、図面を参照して請求項１１記載のマイクロタス用水素ポンプを説明する。図８は
請求項１１記載のマイクロタス用水素ポンプの一例を示す要部断面図である。

図中１は固体電解質膜であり、その両面に、カーボン層よりなる水素透過性電極３’、
３１’が形成されている難燃性水素透過性基材２’、２１’が、水素透過性電極３’、３
１’が固体電解質膜１に接触するように積層されている。水素透過性電極３’、３１’に
は、その周囲を取り囲むように導体リード４、４１が積層されている。

上記固体電解質膜１と難燃性水素透過性基材２’、２１’と導体リード４、４１の両面
に上部基板５と下部基板５１が積層され、水素透過性電極３’と上部基板５の間及び水素
透過性電極３１’と下部基板５１の間にそれぞれ上部貯蔵部６及び下部貯蔵部６１が形成
されている。

上部基板５には、上部貯蔵部６に連通した給排気流路７が形成され、下部基板５１には
、下部貯蔵部６１に連通した給排気流路７１が形成されてマイクロタス用水素ポンプが形
成されている。

請求項１２記載のマイクロタス用水素ポンプは、固体電解質膜の一面に水素透過性導電
性シートが積層され、他面には、少なくとも一面にカーボン層よりなる水素透過性電極が
形成されてなる難燃性水素透過性基材が、水素透過性電極が固体電解質膜に接触するよう
に積層されていることを特徴とする。

次に、図面を参照して請求項１２記載のマイクロタス用水素ポンプを説明する。図９は
請求項１２記載のマイクロタス用水素ポンプの一例を示す断面図である。このマイクロタ
ス用水素ポンプの平面図は図６と同様であり、図６におけるＢ−Ｂ断面図である。

図中１は固体電解質膜であり、固体電解質膜１の一面に水素透過性導電性シート８が積
層され、他面には、複数のカーボン層よりなる水素透過性電極３’、３’・・が形成され
ている難燃性水素透過性基材２’が積層されている。水素透過性電極３’、３’・・はそ
れぞれその周囲に導体リード４、４・・が積層され、導体リード４、４・・電源に接続し
やすいように難燃性水素透過性基材２’の端部まで延設されている。

又、９は絶縁性フィルムであり、導体リード４が固体電解質膜１に接触しないように導
体リード４と固体電解質膜１の間に介在させてある。

請求項１３記載のマイクロタス用水素ポンプは、固体電解質膜の一面に水素透過性導電
性シートが積層され、他面には、少なくとも一面にカーボン層よりなる水素透過性電極が
形成されてなる難燃性水素透過性基材が、水素透過性電極が固体電解質膜に接触するよう
に積層され、更に、その両面に基板が積層され、基板には前記水素透過性電極に対応する
位置に気体流路が形成されていることを特徴とする。

次に、図面を参照して請求項１３記載のマイクロタス用水素ポンプを説明する。図１０
は請求項１３記載のマイクロタス用水素ポンプの一例を示す要部断面図である。

図中１は固体電解質膜であり、上面にカーボン層よりなる水素透過性電極３’が形成さ
れている難燃性水素透過性基材２’が積層され、下面に水素透過性導電性シート８が積層
されている。水素透過性電極３’には、その周囲を取り囲むように導体リード４が積層さ
れ、水素透過性導電性シート８には、導体リード４に対応するように導体リード４１が積
層されている。

上記固体電解質膜１と難燃性水素透過性基材２’、水素透過性導電性シート８及び導体
リード４、４１の両面に上部基板５と下部基板５１が積層され、水素透過性電極３’と上
部基板５の間及び水素透過性導電性シート８と下部基板５１の間にそれぞれ上部貯蔵部６
及び下部貯蔵部６１が形成されている。

上部基板５には、上部貯蔵部６に連通した吸排気流路７が形成され、下部基板５１には
、下部貯蔵部６１に連通した吸排気流路７１が形成されてマイクロタス用水素ポンプが形
成されている。

上記マイクロタス用水素ポンプの使用方法は、水素透過性導電性シート８を一方の電極
として使用する以外は前述の通りである。

本発明のマイクロタス用水素ポンプの構成は上述の通りであり、複数の水素ポンプを容
易に製造でき、特に、マイクロタスシステムに内蔵して容易に製造できる。又、得られた
マイクロタス用水素ポンプは試料、希釈液、溶解液、溶離液等の液体を連続的に輸液する
ことができる。

本発明のマイクロタス用水素ポンプの一例を示す平面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明のマイクロタス用水素ポンプの異なる例を示す要部断面図である。 本発明のマイクロタス用水素ポンプの異なる例を示す断面図である。 本発明のマイクロタス用水素ポンプの異なる例を示す要部断面図である。 本発明のマイクロタス用水素ポンプの異なる例を示す平面図である。 図６におけるＢ−Ｂ断面図である。 本発明のマイクロタス用水素ポンプの異なる例を示す要部断面図である。 本発明のマイクロタス用水素ポンプの異なる例を示す断面図である。 本発明のマイクロタス用水素ポンプの異なる例を示す要部断面図である。

符号の説明

１ 固体電解質膜
２ 絶縁性シート
２’ 難燃性水素透過性基材
３、３’ 水素透過性電極
４ 導体リード
５ 上部基板
５１ 下部基板
６ 上部貯蔵部
６１ 下部貯蔵部
７ 吸排気流路
７１ 吸排気流路
８ 水素透過性導電性シート

Claims (20)

1. 固体電解質膜の両面に、複数の水素透過性電極が形成されている絶縁性シートが積層さ
   れいることを特徴とするマイクロタス用水素ポンプ。
2. 固体電解質膜の両面に、複数の水素透過性電極が形成されている絶縁性シートが積層さ
   れ、更に、その両面に基板が積層され、各水素透過性電極に接して基板に気体流路が形成
   されていることを特徴とするマイクロタス用水素ポンプ。
3. 固体電解質膜の一面に水素透過性導電性シートが積層され、他面に複数の水素透過性電
   極が形成されている絶縁性シートが積層されていることを特徴とするマイクロタス用水素
   ポンプ。
4. 固体電解質膜の一面に水素透過性導電性シートが積層され、他面に複数の水素透過性電
   極が形成されている絶縁性シートが積層され、更に、その両面に基板が積層され、各基板
   には水素透過性電極に対応する位置に気体流路が形成されていることを特徴とするマイク
   ロタス用水素ポンプ。
5. 絶縁性シートが紙又は布であり、部分的に炭化されて複数の水素透過性電極が形成され
   ていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のマイクロタス用水素ポンプ。
6. 絶縁性シートが絶縁性糸の織布又は不織布紙であり、部分的に導電性糸が織り込まれる
   か又はすき込まれて複数の水素透過性電極が形成されていることを特徴とする請求項１〜
   ４のいずれか１項記載のマイクロタス用水素ポンプ。
7. 絶縁性シートの水素透過性電極以外の部分は絶縁性を有し、且つ、ガスが非透過性であ
   り、絶縁性シート内の水素透過性電極同士が絶縁処理されていることを特徴とする請求項
   ５又は６記載のマイクロタス用水素ポンプ。
8. 絶縁性シートが水素透過性絶縁性シートであり、カーボンペーパー、炭化された布、導
   電性糸の織布又は不織布、導電性糸と絶縁性糸の織布又は不織布並びに導電性トナーシー
   トよりなる群から選ばれた水素透過性電極が積層されており、該水素透過性電極が固体電
   解質膜に接するように積層されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載
   のマイクロタス用水素ポンプ。
9. 水素透過性電極の周囲を取り囲むように導体リードが積層されていることを特徴とする
   請求項１〜８のいずれか１項記載のマイクロタス用水素ポンプ。
10. 固体電解質膜の両面に、少なくとも一面にカーボン層よりなる水素透過性電極が形成さ
    れてなる難燃性水素透過性基材が、水素透過性電極が固体電解質膜に接触するように積層
    されていることを特徴とするマイクロタス用水素ポンプ。
11. 固体電解質膜の両面に、少なくとも一面にカーボン層よりなる水素透過性電極が形成さ
    れてなる難燃性水素透過性基材が、水素透過性電極が固体電解質膜に接触するように積層
    され、更に、その両面に基板が積層され、基板には前記水素透過性電極に対応する位置に
    気体流路が形成されていることを特徴とするマイクロタス用水素ポンプ。
12. 固体電解質膜の一面に水素透過性導電性シートが積層され、他面には、少なくとも一面
    にカーボン層よりなる水素透過性電極が形成されてなる難燃性水素透過性基材が、水素透
    過性電極が固体電解質膜に接触するように積層されていることを特徴とするマイクロタス
    用水素ポンプ。
13. 固体電解質膜の一面に水素透過性導電性シートが積層され、他面には、少なくとも一面
    にカーボン層よりなる水素透過性電極が形成されてなる難燃性水素透過性基材が、水素透
    過性電極が固体電解質膜に接触するように積層され、更に、その両面に基板が積層され、
    基板には前記水素透過性電極に対応する位置に気体流路が形成されていることを特徴とす
    るマイクロタス用水素ポンプ。
14. 難燃性水素透過性基材の少なくとも一面に複数の水素透過性電極が形成されていること
    を特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項記載のマイクロタス用水素ポンプ。
15. 難燃性水素透過性基材が、ガラス繊維の織布又は不織布であることを特徴とする請求項
    １０〜１４のいずれか１項記載のマイクロタス用水素ポンプ。
16. カーボン層が、難燃性水素透過性基材に高分子樹脂組成物を塗布した後、非酸素雰囲気
    下で焼成して形成されていることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項記載のマ
    イクロタス用水素ポンプ。
17. 難燃性水素透過性基材の水素透過性電極以外の部分に絶縁性樹脂が含浸され、難燃性水
    素透過性基材の水素透過性電極同士が絶縁処理されていることを特徴とする請求項１０〜
    １６のいずれか１項記載のマイクロタス用水素ポンプ。
18. 難燃性水素透過性基材に額縁状の導体リードが積層され、その上に導体リードを覆うよ
    うに水素透過性電極が積層されていることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか１項
    記載のマイクロタス用水素ポンプ。
19. 導体リードが、難燃性水素透過性基材に良導電性金属粒子と高分子樹脂を含有する導電
    性塗料を塗布した後、非酸素雰囲気下で焼成して形成されていることを特徴とする請求項
    １８記載のマイクロタス用水素ポンプ。
20. 導体リードが、難燃性水素透過性基材の端部まで延設されていることを特徴とする請求
    項１８又は１９項記載のマイクロタス用水素ポンプ。

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