国产自产21区,亚洲97,免费毛片网,国产啪视频,青青青国产在线观看,国产毛片一区二区三区精品

分析裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種使用了以往不存在的新的分析方法的分析裝置。分析裝置（1）提供有：彈性體層（2），由于流體（FL）在流路表面（2a）流動(dòng)，因來(lái)自流體（FL）的剪切應(yīng)力而發(fā)生移位；以及傳感器部（3），被該彈性體層（2）覆蓋，具有因彈性體層（2）移位而活動(dòng)的懸臂部（21）。由此，該分析裝置（1）區(qū)別于根據(jù)粘性抵抗力測(cè)定流體粘度的傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)，能夠根據(jù)懸臂部（21）的變化確定流體（FL）的粘性，并且使用了以往不存在的新的分析方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】分析裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明涉及一種分析裝置，例如，適用于分析流動(dòng)性食品等流體粘性的分析裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，作為計(jì)測(cè)流動(dòng)性食品的粘度的方法，使用的是稱(chēng)為流變儀的旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)。例如，該旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)，在將轉(zhuǎn)子的圓錐狀底面浸入粘度測(cè)定對(duì)象的流體中后使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)底面所受到的來(lái)自流體的粘性阻力測(cè)得流體的粘度(例如，參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
在先技術(shù)文獻(xiàn) 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0003]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平9-61333號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004]流動(dòng)性食品等流體的粘度測(cè)定在制作下咽能力減退的高齡者容易下咽的流動(dòng)性食品時(shí)極為重要，對(duì)于高齡化社會(huì)，需要能夠在各種場(chǎng)所測(cè)定流體粘度。另外，例如，在對(duì)多種類(lèi)型的流動(dòng)性食品的粘性進(jìn)行比較的情況下，在分析各流體粘度時(shí)，使用旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)的粘度分析方法，并且希望提出其他新的分析方法。
[0005]因此，本發(fā)明是考慮上述問(wèn)題而做出的，其目的在于提供一種使用以往不存在的新的分析方法的分析裝置。
用于解決技術(shù)問(wèn)題的方案
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的第一方案提供一種確定流體粘性的分析裝置，其特征在于，具有:彈性體層，通過(guò)所述流體在流路表面流動(dòng)，因來(lái)自該流體的剪切應(yīng)力而發(fā)生移位；以及傳感器部，被所述彈性體層覆蓋，根據(jù)因該彈性體層發(fā)生移位而活動(dòng)的活動(dòng)部的變化狀態(tài)，得到用于確定所述流體的粘性的計(jì)測(cè)結(jié)果。
[0007]另外，本發(fā)明的第二方案的特征在于，所述傳感器部具有壓電電阻層，該壓電電阻層檢測(cè)所述活動(dòng)部的活動(dòng)狀態(tài)作為電阻值的變化，所述計(jì)測(cè)結(jié)果為從所述壓電電阻層得到的電阻值變化率。
[0008]另外，本發(fā)明的第三方案的特征在于，具有剪切應(yīng)力計(jì)算單元，該剪切應(yīng)力計(jì)算單元根據(jù)從所述傳感器部得到的所述電阻值變化率算出從所述流體受到的剪切應(yīng)力。
[0009]另外，本發(fā)明的第四方案的特征在于，具備:主體，設(shè)有被所述彈性體層覆蓋的所述傳感器部和用于計(jì)測(cè)從所述流體受到的壓力的壓力傳感器，在所述流體內(nèi)移動(dòng)；以及粘度系數(shù)計(jì)算單元，根據(jù)從所述傳感器部得到的計(jì)測(cè)結(jié)果和從所述壓力傳感器得到的壓力計(jì)測(cè)結(jié)果，算出所述流體的粘度系數(shù)。
[0010]另外，本發(fā)明的第五方案的特征在于，在所述主體上，在與使該主體在所述流體內(nèi)移動(dòng)的移動(dòng)方向垂直相交的側(cè)面設(shè)有被彈性體層覆蓋的所述傳感器部，在與使所述主體在所述流體內(nèi)移動(dòng)的移動(dòng)方向相垂直的一端面設(shè)有所述壓力傳感器。[0011]另外，本發(fā)明的第六方案的特征在于，在所述主體上設(shè)有多個(gè)所述傳感器部，各個(gè)所述傳感器部檢測(cè)來(lái)自3個(gè)軸方向的所述流體的剪切應(yīng)力，得到用于確定所述流體的粘性的所述計(jì)測(cè)結(jié)果。
[0012]另外，本發(fā)明的第七方案的特征在于，具有計(jì)算單元，該計(jì)算單元取得在所述流路表面流動(dòng)的所述流體的表面流速和在所述流路表面流動(dòng)的所述流體從該流路表面起的高度即流體高度，根據(jù)來(lái)自所述傳感器部的所述計(jì)測(cè)結(jié)果、所述表面流速和所述流體高度，算出所述流體的粘度系數(shù)。
[0013]另外，本發(fā)明的第八方案的特征在于，具有旋轉(zhuǎn)基板，在與所述彈性體層的流路表面之間配置所述流體的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，從而使得該流體移動(dòng)；所述傳感器部根據(jù)因在所述旋轉(zhuǎn)基板旋轉(zhuǎn)時(shí)所述彈性體層移位而活動(dòng)的所述活動(dòng)部的變化狀態(tài)，得到用于確定所述流體的粘性的計(jì)測(cè)結(jié)果。
[0014]另外，本發(fā)明的第九方案的特征在于，具有管狀的主體，所述流體通過(guò)該主體的內(nèi)部的中空區(qū)域；在所述主體的壁部設(shè)有被所述彈性體層覆蓋的所述傳感器部；所述傳感器部根據(jù)因所述流體通過(guò)所述中空區(qū)域時(shí)所述彈性體層移位而活動(dòng)的所述活動(dòng)部的變化狀態(tài)，得到用于確定所述流體的粘性的計(jì)測(cè)結(jié)果。
發(fā)明效果
[0015]根據(jù)本發(fā)明，可以提供使用以往不存在的新的分析方法的分析裝置I。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0016]
圖1是表示第I實(shí)施方式的分析裝置的全體構(gòu)造的示意圖。
圖2是表示流體在剪力傳感器的流路表面流動(dòng)時(shí)的狀態(tài)的示意圖。
圖3是表示在流體表面流動(dòng)的流體的速度分布的示意圖。
圖4是表示剪力傳感器的詳細(xì)構(gòu)造的示意圖。
圖5是用于說(shuō)明剪力傳感器的制造方法的示意圖。
圖6是用于說(shuō)明剪力傳感器的制造方法的示意圖。
圖7是用于說(shuō)明剪力傳感器的制造方法的示意圖。
圖8是用于說(shuō)明剪力傳感器的制造方法的示意圖。
圖9是用于使懸臂部的活動(dòng)部立起時(shí)的說(shuō)明的示意圖。
圖10是表示懸臂部的詳細(xì)構(gòu)造的示意圖。
圖11是表示流體在剪力傳感器的流路表面流動(dòng)前后的傳感器部的移位情況的示意圖。
圖12是表示流體在流體表面流動(dòng)時(shí)的電阻值變化率的時(shí)間變化的圖表。
圖13是表示流體在流體表面流動(dòng)時(shí)的狀態(tài)的照片。
圖14是表示電阻值變化率與流量之間的關(guān)系的圖表。
圖15是表不表面流速與流量之間的關(guān)系的圖表。
圖16是表示剪切應(yīng)力與表面流速之間的關(guān)系的圖表。
圖17是表示算出的粘度系數(shù)與試樣粘度之間的關(guān)系的圖表。
圖18是表示第2實(shí)施方式的分析裝置的構(gòu)造的示意圖。 圖19是表示移動(dòng)主體時(shí)在主體周?chē)鲃?dòng)的流體的狀態(tài)的示意圖。
圖20是表示流體在剪力傳感器及壓力傳感器周?chē)鲃?dòng)的狀態(tài)的示意圖。
圖21是表示第3實(shí)施方式的分析裝置的示意圖。
圖22是表示移動(dòng)主體時(shí)在主體周邊面流動(dòng)的流體的狀態(tài)的示意圖。
圖23是表示剪力傳感器的傳感器組的構(gòu)造的示意圖。
圖24是表示第I傳感器部、第2傳感器部及第3傳感器部的詳細(xì)構(gòu)造的示意圖。
圖25是表示從流體向I軸方向賦予剪切應(yīng)力時(shí)的第I傳感器部、第2傳感器部以及第3傳感器部的狀態(tài)的示意圖。
圖26是表示從流體向z軸方向賦予壓力時(shí)的第I傳感器部、第2傳感器部以及第3傳感器部的狀態(tài)的示意圖。
圖27是表示使得第3實(shí)施方式的分析裝置向任意方向移動(dòng)時(shí)的一例示意圖。
圖28是表示第4實(shí)施方式的分析裝置的構(gòu)造的示意圖。
圖29是表示第4實(shí)施方式的變形例的分析裝置的構(gòu)造的示意圖。
圖30是表示第5實(shí)施方式的分析裝置的構(gòu)造的示意圖。
圖31是表示第6實(shí)施方式的分析裝置的構(gòu)造的示意圖。
圖32是表示第7實(shí)施方式的分析裝置的構(gòu)造的示意圖。
圖33是表示圖32的分析裝置的詳細(xì)構(gòu)造的截面圖。
圖34是為了說(shuō)明電阻值變化率AR /R和壓力P的關(guān)系而示意性地示出的雙持梁的側(cè)截面圖。
圖35表示分析裝置在水中往復(fù)移動(dòng)時(shí)的剪切應(yīng)力和壓力。
主要部件附圖標(biāo)記:
[0017]
1,35,41,55,61,70,80,90 分析裝置 2，45，87，98a，98b彈性體層
3傳感器部
7信息處理裝置(計(jì)算手段)
50a第I傳感器部(傳感器部)
50b第2傳感器部(傳感器部)
50c第3傳感器部(傳感器部)
95a單持梁傳感器部(傳感器部)
95b雙持梁傳感器部(傳感器部)
【具體實(shí)施方式】
[0018]根據(jù)以下附圖詳述本案發(fā)明的實(shí)施方式。
[0019](I)第I實(shí)施方式
(1-1)分析裝置的全體構(gòu)造
[0020]在圖1中，I表示本發(fā)明的分析裝置。其包括:粘度傳感器4a，具有傳感器部3被彈性體層2所覆蓋的剪力傳感器4 ;攝像裝置5，用于測(cè)定作為粘度確定對(duì)象的流體的表面流速(后述)以及流體高度(后述)；放大器6，放大來(lái)自傳感器部3的輸出信號(hào)；信息處理裝置7，與攝像裝置5及放大器6電連接。
[0021]在此，粘度傳感器4a包括流路形成部9和基臺(tái)10，在流路形成部9設(shè)有剪力傳感器4。流路形成部9以使得剪力傳感器4的流路表面2a相對(duì)于水平線(xiàn)傾斜傾角Θ的方式設(shè)置于基臺(tái)10上，流體因自重在該流路表面2a流下。另外，在圖1中，將與剪力傳感器4的流路表面2a平行的軸設(shè)定為X軸，流體沿著流路表面2a在x方向上流動(dòng)。
[0022]現(xiàn)實(shí)中，在該流路形成部9上設(shè)有由如丙烯板構(gòu)成的長(zhǎng)方形的板部12，沿著該板部12的上端部及兩側(cè)部設(shè)有由如丙烯板構(gòu)成的壁部13a、13b、13c，在板部12上形成有由這些壁部13a、13b、13c所圍成的長(zhǎng)方形的流路形成區(qū)域ERl。并且，在流路形成部9的該流路形成區(qū)域ERl，設(shè)有剪力傳感器4。 [0023]另外，在流路形成部9上，在沿著板部12的上端部設(shè)置的壁部13a的中央穿通設(shè)置了吐出口 15，流體供給裝置17通過(guò)軟管16連接到該吐出口 15。在流路形成部9，通過(guò)流體供給裝置17注入流體時(shí)，流體就會(huì)從吐出口 15吐出到剪力傳感器4的彈性體層2的流路表面2a上。由此，在彈性體層2上，從壁部13a的吐出口 15吐出的流體沿著平面狀的流路表面2a流下，能夠通過(guò)經(jīng)傳感器部3上的流路表面2a。
[0024]剪力傳感器4包括:設(shè)置于流路形成部9的板部12上的規(guī)定位置的后述的傳感器部3 ;以及以覆蓋板部12和傳感器部3的方式形成于流路區(qū)域ERl上的彈性體層2。彈性體層2具有柔軟性，流體在露出于外部的流路表面2a上流動(dòng)，通過(guò)此時(shí)生成的流體的剪切應(yīng)力(在與流路表面2a平行的X方向上作用的力)，可同樣在X方向上發(fā)生彈性變形。
[0025]現(xiàn)實(shí)中，在這種實(shí)施方式的情況下，彈性體層2以例如PDMS(polydimethylsi1xane ;聚二甲基硅氧烷)等娃酮橡膠作為主劑，將由該P(yáng)DMS和固化劑形成的2種液體以規(guī)定的混合比例(例如，20:1)混合來(lái)調(diào)節(jié)柔軟性的同時(shí)使其固化，通過(guò)從流路表面2a流下的流體的剪切應(yīng)力，在X方向產(chǎn)生彈性變形。另外，如圖2所示，在彈性體層2，流體FL流下的流路表面2a形成為平面狀，流體FL從流路表面2a均勻地下，通過(guò)傳感器部3上的流路表面2a流至流路形成部9的下端開(kāi)口部。
[0026]由于流體FL沿著流路表面2a流下時(shí)產(chǎn)生的流體FL的剪切應(yīng)力，彈性體層2整體向流體FL流動(dòng)的方向(X方向)發(fā)生移動(dòng)，由此使得懸臂構(gòu)造的傳感器部3的角度發(fā)生移位，并可使該傳感器部3上的壓電電阻層(后述)的電阻值R發(fā)生變化。因此，當(dāng)設(shè)移位前的壓電電阻層的電阻值為R時(shí)，在流體在流路表面2a流下時(shí)，傳感器部3通過(guò)因彈性體層2移位而賦予的負(fù)荷發(fā)生移位，將此進(jìn)行測(cè)定作為電阻值變化率AR / R0
[0027]在此，設(shè)流體FL賦予剪力傳感器4的剪切應(yīng)力為τ，粘度系數(shù)(在此也可以稱(chēng)為粘度)為μ，如圖3所示，在流路表面2a上沿著x方向流動(dòng)的流體FL的表面的流速(以下將其稱(chēng)為表面流速)為U,將在與X軸垂直相交的y軸上延伸的流體FL距流路表面2a的高度(以下，將其稱(chēng)為流體高)為h時(shí)，成立如下式所示的關(guān)系。
[0028][公式I]
Λ

Jbmi JHy ? "ψ
T ZH# I
bI U
η
[0029]因此，在分析裝置I中，根據(jù)在傳感器3的電阻值變化率AR / R算出剪切應(yīng)力τ，另外測(cè)定出在流路表面2a流動(dòng)的流體FL的表面流速U,再另外確定流路表面2a上的流體高度h，由此可在信息處理裝置7算出粘度系數(shù)μ，可使利用者根據(jù)該粘度系數(shù)μ判斷流體FL具有多大的粘性。另外，有關(guān)剪切應(yīng)力τ的計(jì)算，將在“(I 一 2)傳感器部的結(jié)構(gòu)”中加以說(shuō)明。
[0030]根據(jù)流體FL花了多長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)過(guò)了跨越傳感器部3的測(cè)試距離(20[mm])，利用公式速度(表面速度)=計(jì)測(cè)距離/時(shí)間，計(jì)算表面流速U是。現(xiàn)實(shí)中，在分析裝置I中，通過(guò)攝像裝置5從壁部13b —側(cè)對(duì)流體FL進(jìn)行攝像，由信息處理裝置7對(duì)從攝像裝置5得到的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，由此可確定表面速度u以及流體高度h。現(xiàn)實(shí)中，如圖2所示，攝像裝置5由如攝像機(jī)構(gòu)成，且被調(diào)節(jié)成能夠從流體FL側(cè)面?zhèn)?與X軸及y軸相垂直的z軸方向一側(cè))對(duì)流體FL進(jìn)行攝像，以使得在流路表面2a的測(cè)試距離內(nèi)流動(dòng)的流體FL位于視場(chǎng)范圍內(nèi)。
[0031]信息處理裝置7根據(jù)從攝像裝置5接收到的攝像數(shù)據(jù)，計(jì)測(cè)出視場(chǎng)中的流體FL的氣泡等特征點(diǎn)需要多長(zhǎng)時(shí)間來(lái)移動(dòng)測(cè)試距離，并且，可根據(jù)該測(cè)定結(jié)果和預(yù)先設(shè)定的測(cè)試距離計(jì)算出表面流速U。
[0032]另外，在計(jì)算表面流速U時(shí)，由于即使是具有同樣粘性的流體FL，也可以根據(jù)表面流速U來(lái)改變流路表面2a，所以流路表面2a上的流體高度h也很重要。在此，攝像裝置5從壁部13b —側(cè)對(duì)在流路表面2a流動(dòng)的流體FL進(jìn)行攝像，由信息處理裝置7對(duì)該攝像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，由此可以測(cè)定距離流路表面2a的流體FL的流體高度h。
[0033]并且，作為流體高度h的計(jì)算方式，可以使用任何方式。例如，可以調(diào)節(jié)從流體供給裝置17向流路表面2a吐出的流體FL的流量以使其達(dá)到預(yù)先設(shè)定的流體高度h，信息處理裝置7可以將流體高度h預(yù)先存儲(chǔ)為常數(shù)。另外，在這種情況下，攝像裝置5也可以只用于計(jì)算流體速度U，可以從上面?zhèn)?y軸方向一側(cè))對(duì)流體FL的特征點(diǎn)進(jìn)行攝像。
[0034]就這樣，分析裝置I在信息處理裝置7中，根據(jù)流體FL的剪切應(yīng)力τ、流體FL的表面流速U以及流體高度h，從上述的公式I算出粘度系數(shù)μ，并通過(guò)顯示部等將該粘度系數(shù)μ告知使用者，由此可使使用者判斷流體FL的粘性。
[0035]( 1-2)傳感器部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)
接下來(lái)，對(duì)剪力傳感器4的傳感器部3的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。如圖4所示，剪力傳感器4的傳感器部3具有固定安裝于流路形成部9的板部12上的基臺(tái)部20，彎曲成L字形的懸臂部21的一端固定在該基臺(tái)20上。
[0036]懸臂部21包括:基部21a，設(shè)置在一端，并固定在基臺(tái)部20上；一對(duì)轉(zhuǎn)折部21b，與基部21a連接；以及平板狀的活動(dòng)部21c，設(shè)置在另一端，借助轉(zhuǎn)折部21b連接到基部21a。在沒(méi)有施加外力時(shí)，通過(guò)彎曲的轉(zhuǎn)折部21b，活動(dòng)部21c可以保持相對(duì)于板部12大體垂直立起的狀態(tài)。
[0037]懸臂部21具有由Si薄膜形成的L字形的Si上層23，在該Si上層23的表面形成有薄膜狀的壓電電阻層24，在基部21a以及活動(dòng)部21c的壓電電阻層24上設(shè)有Au/Ni薄膜25、26。另外，在基臺(tái)部20上設(shè)有Si下層27，在Si下層27的規(guī)定位置，隔著SiO2層28設(shè)有懸臂部21的基部21a。
[0038]在懸臂部21，由于Si上層23以及壓力電阻層24形成為nm單位量的薄膜狀，各個(gè)轉(zhuǎn)折部21b形成為細(xì)長(zhǎng)的長(zhǎng)方形，所以，當(dāng)從彈性體層2施加外力時(shí)，活動(dòng)部21c受到該外力，可以很容易地以彎曲部分的轉(zhuǎn)折部21b為中心發(fā)生傾倒，轉(zhuǎn)折部21b的壓電電阻層24起到作為壓電元件的作用。[0039]在該實(shí)施方式的情況下，因懸臂部21除了轉(zhuǎn)折部轉(zhuǎn)折部21b以外被Au/Ni薄膜25、26所覆蓋，所以，可以只將轉(zhuǎn)折部21b的變形作為電阻值進(jìn)行計(jì)測(cè)。S卩，在該懸臂部21，當(dāng)因外力轉(zhuǎn)折部21b發(fā)生變形時(shí)，轉(zhuǎn)折部21b的晶格就會(huì)產(chǎn)生扭曲，半導(dǎo)體的載流子以及遷移率發(fā)生變動(dòng)，并使電阻值得到變化。這樣，在傳感器部3，對(duì)兩腳構(gòu)造的轉(zhuǎn)折部21b的端點(diǎn)的電極(Au/Ni薄膜25)之間賦予電位差，計(jì)測(cè)轉(zhuǎn)折部21b的電阻值變化率AR/R，由該計(jì)測(cè)結(jié)果可以測(cè)得對(duì)懸臂部21作用的力(來(lái)自流體的剪切應(yīng)力τ )。
[0040]另外，在該懸臂部21上，布線(xiàn)29電連接到設(shè)置在基部21a的Au/Ni薄膜25，并且，為了測(cè)定轉(zhuǎn)折部21b的電阻值變化率AR/R，該布線(xiàn)29與利用惠斯登電橋(Wheatstonebridge)電路的放大器6電連接。
[0041]另外，傳感器部3由覆蓋板部12的厚度為I μ m左右的包含聚對(duì)二甲苯(商品名稱(chēng)Parylene)的保護(hù)膜30覆蓋，通過(guò)該保護(hù)膜30，既可以維持懸臂部21的活動(dòng)部21c的直立狀態(tài)，又可以在彈性體層2發(fā)生移位時(shí)使得活動(dòng)部21c隨其相應(yīng)地發(fā)生傾倒。
[0042]( 1-3)剪力傳感器及粘度傳感器的制造方法
下面，對(duì)上述剪力傳感器3的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。如圖5A以及圖5B所示，準(zhǔn)備從表面開(kāi)始按照Si上層23、Si02層28及Si下層27的順序?qū)盈B的SOI (Silicon On Insulator)基板32。另外，將該SOI基板32置于HF (氟化氫)溶液中進(jìn)行清洗，除去在SOI基板32表面所形成的自然氧化膜。
[0043]此后，立刻在SOI基板32的表面旋涂η型雜質(zhì)試劑Ρ-59230 (0DC,東京應(yīng)化)，并使用熱氧化爐對(duì)該SOI基板32進(jìn)行熱擴(kuò)散，使雜質(zhì)摻雜到IOOnm以下的厚度。如圖6Α以及圖6Β所示，在Si上層23上形成壓電電阻層24。此后，按規(guī)定的形狀進(jìn)行圖案化，將該Au/Ni層用作掩膜,通過(guò)DRIE (Deep Reactive 1n Etching:深反應(yīng)離子刻蝕)對(duì)壓電電阻層24以及Si上層23進(jìn)行蝕刻。由此，如圖7A及圖7B所示，在SOI基板32上，在作為基部21a的基部形成區(qū)域33a形成Au/Ni薄膜26，且在作為轉(zhuǎn)折部21b的轉(zhuǎn)折部區(qū)域33b露出壓電電阻層24，在作為活動(dòng)部21c的活動(dòng)部區(qū)域33c形成Au/Ni薄膜26。
[0044]此后，保留基部形成區(qū)域33a，通過(guò)DRIE對(duì)位于轉(zhuǎn)折部形成區(qū)域33b及活動(dòng)部區(qū)域33c的垂直下方的Si下層27進(jìn)行蝕刻，再使用HF (氟酸)氣體除去SiO2層28，由此可以如圖8A以及圖SB所示形成如下?tīng)顟B(tài):在基臺(tái)27的開(kāi)口區(qū)域27a配置懸臂部21的轉(zhuǎn)折部21b及活動(dòng)部21c，并以活動(dòng)部21c作為自由端。
[0045]接著，另外準(zhǔn)備用粘接劑粘接丙烯板來(lái)形成的流路形成部9，如圖9所示，在借助粘接劑將上述傳感器部3固定到該流路形成部9之后，從板部12的下方沿著y軸方向施加磁場(chǎng)(本圖中的箭頭方向B)，利用磁場(chǎng)，可使具有A u/Ni薄膜26的自由端即活動(dòng)部21c在I軸方向上發(fā)生移位。由此，懸臂部21成為如下的狀態(tài):轉(zhuǎn)折部21b彎曲，活動(dòng)部21c立起，該活動(dòng)部21c的面部相對(duì)于X軸方向垂直配置。另外，磁場(chǎng)是利用釹磁鐵(NE009, 二六制作所)施加的。
[0046]在該狀態(tài)下，如圖4所示，通過(guò)CVD法在板部12及傳感器部3上形成由聚對(duì)二甲苯構(gòu)成的厚度為I μ m的保護(hù)膜30，可利用保護(hù)膜30維持活動(dòng)部21c立起的狀態(tài)。接著，在傳感器部3的基臺(tái)部20上設(shè)置作電極的Au/Ni薄膜25上連接布線(xiàn)29，該布線(xiàn)29連接在放大器3上。
[0047]隨后，在由流路形成部9的壁部13a、13b、13c圍成的流路區(qū)域ERl (圖1)，形成將傳感器部3全部覆蓋的、流路表面2a為平坦?fàn)畹膹椥泽w層2。具體為，使用聚二乙基硅氧烷(Polydimethylsioxane (PDMS:(株)Dow Corning Toray C0., Ltd.公司制造，SILP0184))作為形成彈性體層2的彈性材料。在此情況下，首先將PDMS的主劑及固化劑按照例如重量比20:1的比例混合，制作用于形成彈性體層2的彈性材料。另外，在此，為了提高在剪力傳感器4的流體FL粘度計(jì)測(cè)精度，例如，與主劑和固化劑的重量比為10:1的彈性材料相比，優(yōu)選使用楊氏模量低的重量比20:1的彈性材料。
[0048]接著，使用離心式脫泡機(jī)(awatori煉太郎ARE-250，shinki )攪拌PDMS，該P(yáng)DMS是混合了主劑和固化劑混合的彈性材料，并使用干燥器進(jìn)行脫泡作業(yè)以后，將其倒入由流路形成部9的壁部13a、13b、13c圍成的流路區(qū)域ERl，將該流路形成部9再次放入干燥器進(jìn)行脫泡。此后，使用溫度保持在70°C的烤箱烘烤40分鐘，使得作為彈性材料的PDMS固化并形成彈性體層2，由此，可在流路形成部9的流路形成區(qū)域ERl形成剪力傳感器4。
[0049]另外，此時(shí)，如果流路形成部9發(fā)生傾斜，則彈性體層2的流路表面2a不成平面狀而很難確保同樣的流動(dòng)，所以，為了保證流路表面2a不發(fā)生傾斜，在烘烤時(shí)最好每隔3分鐘將其旋轉(zhuǎn)90度。最后，在使彈性體層2的流路表面2a相對(duì)于水平線(xiàn)按照規(guī)定的傾斜角Θ傾斜的狀態(tài)下，將流路形成部9固定到基臺(tái)10上，由此能夠制作粘度傳感器4a。
[0050](1-4)有關(guān)剪力傳感器的電阻值變化率與剪切應(yīng)力之間的關(guān)系
在此，對(duì)剪力傳感器4的傳感器部3計(jì)測(cè)的電阻值變化率AR / R和來(lái)自流體FL的剪切應(yīng)力τ之間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。如圖1OA所示，由于活動(dòng)部21c及轉(zhuǎn)折部21b的厚度微小，所以設(shè)這些活動(dòng)部21c及轉(zhuǎn)折部21b的厚度為t[m],如圖1OB所示,設(shè)活動(dòng)部21c及轉(zhuǎn)折部21b的全長(zhǎng)為L(zhǎng)I [m]、活動(dòng)部21c的板長(zhǎng)為L(zhǎng)2[m]、活動(dòng)部21c的全寬為b [m]、其中I個(gè)轉(zhuǎn)折部21b的腳寬為w[m]、活動(dòng)部21c[梁]的前端所受到的負(fù)荷力為F[N]、活動(dòng)部21c[梁]的楊氏模量為E[Pa]、懸臂 部21的壓電系數(shù)為π L的情況下,懸臂部21的前端的移位ν與懸臂部21的電阻值變化率AR / R之間的關(guān)系如下所示。在此，懸臂部21的變形可以設(shè)定為近似于單持梁的一階模式變形，并可以忽略其他的變形。
[0051][公式2]
【權(quán)利要求】
1.一種用于確定流體粘性的分析裝置，其特征在于， 具有: 彈性體層，通過(guò)所述流體在流路表面流動(dòng)，因來(lái)自該流體的剪切應(yīng)力而發(fā)生移位；以及 傳感器部，被所述彈性體層覆蓋，根據(jù)因該彈性體層發(fā)生移位而活動(dòng)的活動(dòng)部的變化狀態(tài)，得到用于確定所述流體的粘性的計(jì)測(cè)結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于， 所述傳感器部具有壓電電阻層，該壓電電阻層檢測(cè)所述活動(dòng)部的活動(dòng)狀態(tài)作為電阻值的變化，所述計(jì)測(cè)結(jié)果為從所述壓電電阻層得到的電阻值變化率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分析裝置，其特征在于， 具有剪切應(yīng)力計(jì)算單元，該剪切應(yīng)力計(jì)算單元根據(jù)從所述傳感器部得到的所述電阻值變化率算出從所述流體受到的剪切應(yīng)力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的分析裝置，其特征在于， 具備: 主體，設(shè)有被所述彈性體層覆蓋的所述傳感器部和用于計(jì)測(cè)從所述流體受到的壓力的壓力傳感器，在所述流體內(nèi)移動(dòng)；以及 粘度系數(shù)計(jì)算單元，根據(jù)從所述傳感器部得到的計(jì)測(cè)結(jié)果和從所述壓力傳感器得到的壓力計(jì)測(cè)結(jié)果，算出所述流體的粘度系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分析裝置，其特征在于， 在所述主體上，在與使該主體在所述流體內(nèi)移動(dòng)的移動(dòng)方向垂直相交的側(cè)面設(shè)有被彈性體層覆蓋的所述傳感器部，在與使所述主體在所述流體內(nèi)移動(dòng)的移動(dòng)方向相垂直的一端面設(shè)有所述壓力傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的分析裝置，其特征在于， 在所述主體上設(shè)有多個(gè)所述傳感器部，各個(gè)所述傳感器部檢測(cè)來(lái)自3個(gè)軸方向的所述流體的剪切應(yīng)力，得到用于確定所述流體的粘性的所述計(jì)測(cè)結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的分析裝置，其特征在于， 具有計(jì)算單元，該計(jì)算單元取得在所述流路表面流動(dòng)的所述流體的表面流速和在所述流路表面流動(dòng)的所述流體從該流路表面起的高度即流體高度，根據(jù)來(lái)自所述傳感器部的所述計(jì)測(cè)結(jié)果、所述表面流速和所述流體高度，算出所述流體的粘度系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的分析裝置，其特征在于， 具有旋轉(zhuǎn)基板，在與所述彈性體層的流路表面之間配置所述流體的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，從而使得該流體移動(dòng)； 所述傳感器部根據(jù)因在所述旋轉(zhuǎn)基板旋轉(zhuǎn)時(shí)所述彈性體層移位而活動(dòng)的所述活動(dòng)部的變化狀態(tài)，得到用于確定所述流體的粘性的計(jì)測(cè)結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的分析裝置，其特征在于， 具有管狀的主體,所述流體通過(guò)該主體的內(nèi)部的中空區(qū)域； 在所述主體的壁部設(shè)有被所述彈性體層覆蓋的所述傳感器部； 所述傳感器部根據(jù)因所述流體通過(guò)所述中空區(qū)域時(shí)所述彈性體層移位而活動(dòng)的所述活動(dòng)部的變化狀態(tài)，得到用于確定所述流體的粘性的計(jì)測(cè)結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G01N11/00GK103649716SQ201280026774
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】下山勲, 松本潔, 竹井裕介, 野田堅(jiān)太郎, 木戶(hù)良介, 神谷哲, 外山義雄 申請(qǐng)人:國(guó)立大學(xué)法人東京大學(xué), 株式會(huì)社明治