接着構造体及びそれを用いた水中移動装置
【課題】液体中の接着構造体とこの接着構造体を用いた水中移動装置を提供する。
【解決手段】接着構造体１は、基部２と、基部２上に形成される突起からなる気泡保持部３と、を備え、気泡保持部３は、水中で気泡９を保持する。気泡保持部３は、接着構造体１が挿入される液体５に対して接触角が大きい材料からなる。また、気泡保持部３に気泡９となる気体を送出する送風手段８を備えていてもよい。さらに、接着構造体１を用いた構造物を構成してもよい。さらに、上記の接着構造体１は、水中移動装置にも適用できる。
【解決手段】接着構造体１は、基部２と、基部２上に形成される突起からなる気泡保持部３と、を備え、気泡保持部３は、水中で気泡９を保持する。気泡保持部３は、接着構造体１が挿入される液体５に対して接触角が大きい材料からなる。また、気泡保持部３に気泡９となる気体を送出する送風手段８を備えていてもよい。さらに、接着構造体１を用いた構造物を構成してもよい。さらに、上記の接着構造体１は、水中移動装置にも適用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着構造体及びそれを用いた水中移動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水中で固体表面同士を接着する場合、一般には吸盤（特許文献１及び特許文献２参照）や、水中で使用可能な接着剤（非特許文献１参照）などが利用されている。
【０００３】
水中硬化タイプのエポキシ樹脂（特許文献３参照）や水中接着タンパク質（特許文献４及び特許文献５参照）などの接着剤は、水中下においても硬化し、高い接合強度を発現することができるが、その接合を剥離することは容易ではなく、一度剥がれると、再度固体表面同士を接着、つまり再接着することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２３６９１２号公報
【特許文献２】特開２００３−１５６５８６号公報
【特許文献３】特開２００２−１０４８６０号公報
【特許文献４】特開２００３−１５６５８６号公報
【特許文献５】特開２００２−１０４８６０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】特許マップシリーズ 一般２１ 接着、特許庁編、社団法人発明協会、p.71, 2001
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
吸盤は、水中下でも使用でき再使用が可能ではあるが、剥離を迅速に行うのは困難である。吸盤を水中で移動させる場合、平坦な表面に吸着した状態では平行移動を容易に行うことができるが、起伏のある表面での移動は困難である。このため、水中のある表面に接合した物体を当該表面に沿って水中で移動させるには迅速な接着や剥離と表面の起伏に対応する仕組みが必要である。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑み、液体中で繰り返し接着を行うことができる接着構造体を提供することを第一の目的とし、液体中の接着構造体を用いた水中移動装置を提供することを第二の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、ハムシは陸上でのみ生息する昆虫であるが、ハムシが足の下に空気を固定し水中を自由に歩行することを発見し、ハムシは足の裏の剛毛に泡を固定し被着表面上と着脱を可能にしていることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
上記第一の目的を達成するため、本発明の接着構造体は、基部と基部上に形成される突起からなる気泡保持部とを備え、気泡保持部は、水中で気泡を保持することを特徴とするものである。
【００１０】
上記構成において、気泡保持部は、好ましくは、接着構造体が挿入される液体に対して接触角が大きい材料からなる。
さらに、好ましくは気泡保持部に気泡となる気体を送出する送風手段を備えている。
【００１１】
さらに、本発明の構造物は、上記の何れかに記載された接着構造体を用いたことを特徴とする。
【００１２】
上記第二の目的を達成するため、本発明の接着構造体を用いた水中移動装置は、上記の何れかに記載された接着構造体を用いたことを特徴とする。
【００１３】
上記構成において、接着構造体を車輪に配設するようにしても、或いは、キャタピラーに配設するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の接着構造体によれば、接着構造体の気泡保持部と液体中に配置された基板とを気泡保持部に保持した泡の力で接着することができ、かつ繰り返し接着することができる。
【００１５】
本発明の接着構造体を用いた水中移動装置によれば、液体中の通路を自由に走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る接着構造体を模式的に示す図であり、それぞれ、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のI-I線に沿う断面を示している。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る接着構造体を水中の物体に接着させる手法を模式的に示す図である。
【図３】接着側を被着側の表面に対して垂直に被着側から離れるように引いた時の気泡の体積の変化を模式的に示す図であり、それぞれ、（Ａ）は引く前の接着構造体と基板との断面図、（Ｂ）は引く前の気泡保持部の透視上面図、（Ｃ）は垂直に引いた時の接着構造体と基板との断面図、（Ｄ）は垂直に引いた時の気泡保持部の透視上面図を示している。
【図４】接着構造体と基板との間に挿入される気泡の体積が不十分な場合を示す模式図であり、それぞれ（Ａ）は気泡が極めて少ない場合を、（Ｂ）は気泡が少ない場合を示している。
【図５】接着構造体の外部から気泡を供給する方法を説明するための図であり、それぞれ、（Ａ）は単一の空気供給口を用いる場合、（Ｂ）は複数の空気供給口を用いる場合を示している。
【図６】基板の外部から気泡を供給する別の方法を説明するための図であり、（Ａ）は疎水性の基板上に送風手段で気泡を供給している図であり、（Ｂ）は（Ａ）の気泡が付着された基板に接着構造体を載置させた図である。
【図７】接着構造体の基部側から気泡を供給する場合を示す断面図であり、（Ａ）は単一の空気供給口を用いる場合、（Ｂ）は複数の空気供給口を用いる場合を示している。
【図８】接着構造体を用いて構造物を水中で固定する場合の応用例１を説明するための図であり、（Ａ）は接着構造体の接着面積の小さい場合、（Ｂ）は接着構造体の接着面積の大きい場合を示している。
【図９】構造物の基板接着面積の小さい接着構造体を用いた構造物の応用例２を示す断面図であり、（Ａ）は接着前の状態、（Ｂ）は接着構造体の基板への移動の状態、（Ｃ）は基板から接着構造体を剥がしている状態を示している。
【図１０】接着構造体を用いた構造物が図９よりも大きい場合を示している。
【図１１】接着構造体を用いた構造物の応用例３を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図１２】接着構造体の気泡保持部の変形例を示す部分図であり、それぞれ、（Ａ）は変形例１の上面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図、（Ｃ）は変形例２の上面図、（Ｄ）は（Ｃ）の側面図、（Ｅ）は変形例３の上面図、（Ｆ）は（Ｅ）の側面図を示している。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る接着構造体１を用いた水中移動装置の模式図であり、それぞれ（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図１４】水中移動装置の変形例の動作を示す模式図であり、それぞれ（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図１５】水中移動装置の変形例の動作を示す模式図であり、それぞれ（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図１６】基部上に形成された気泡保持部の模式的な拡大断面図である。
【図１７】基部上に形成された気泡保持部の拡大斜視図である。
【図１８】基部に対する気泡保持部の密度を示す図であり、それぞれ（Ａ）は密度が４４本／ｃｍ２、（Ｂ）は密度が２２本／ｃｍ２、（Ｃ）は密度が１１本／ｃｍ２を示している。
【図１９】接着構造体に気泡を形成したときの様子を示す図であり、それぞれ（Ａ）は光学像、（Ｂ）は光学像の説明図である。
【図２０】接着構造体と基板を接着したときの気泡の体積と、付着力の関係を示す図である。
【図２１】基板の水に対する接触角と基板を接着したときの付着力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る接着構造体１を模式的に示す図であり、それぞれ、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のI-I線に沿う断面を示している。
図１に示すように、接着構造体１は、基部２と基部２上に形成された気泡保持部３とから構成されている。基部２と気泡保持部３は、接着構造体１が挿入される液体５に対して接触角の大きい材料からなる。液体５が水や海水の場合には、接着構造体１の材料は撥水性が高い樹脂を使用することができる。撥水性が高い材料の水５に対する接触角は大凡９０°以上である。
【００１８】
このような撥水性が高い樹脂としては、シリコーン樹脂やフッ素樹脂や疎水性ポリマーを用いることができる。
【００１９】
気泡保持部３は、複数の突起３Ａからなる。各突起３Ａは、図1（Ａ）に示すように基部２の上面から上方へ真直ぐに延びるように形成されている。突起３Ａの１本の直径は６００μｍ程度であり、各突起３Ａは上方へ行くにつれて直径が次第に小さくなるように形成されている。突起３Ａの１本の基部２上面からの高さ、つまり突起の長さは２．５ｍｍ程度である。気泡保持部３の突起数は、基部２に対して、後述する空気等の気体からなる泡、つまり気泡が十分に保持できる空間７が確保されるようにすればよい。
【００２０】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る接着構造体１を水５中の物体６に接着させる手法を模式的に示す図である。
先ず、図２に示すように、接着構造体１を水５中の下部に配設された物体６上に載置する。ここでは、説明のため物体６は基板であるとする。接着構造体１は、気泡保持部３側の面を物体６に対向させるようにして、物体６の平坦な面上に載せられる。
次に、接着構造体１の気泡保持部３と基板６との間の領域、つまり空間７へ送風手段８によって気体８Ａを送り込む。
これにより、気泡保持部３と基板６との間の領域に泡、つまり気泡９が形成される。気体８Ａは例えば空気である。送風手段８は、例えば注射器や送風用ポンプを使用することができる。接着構造体１の気泡保持部３と基板６との間に生じる気泡９によって接着構造体１と基板６とが接着される。つまり、接着構造体１と基板６とは、気泡保持部３内の気泡９によって接着されている。本発明では、気泡９を気泡保持部３によって保持する接着構造体１を接着側と呼び、接着構造体１が接着する対象物である基板６を被着側とも称する。
【００２１】
接着構造体１と基板６との剥離強度を、気泡９の付着力と呼ぶことにする。この気泡９の付着力は、接着側の基部２の気泡保持部３が形成される側の表面２Ａ、接着側の突起３Ａ、そして被着側の表面６Ａで囲まれた空間７に存在する気泡９の表面張力Ｆｔとラプラス力Ｆｐと気泡９を引っ張った時の体積変化による内圧の変化ΔPにより生じている。気泡９の付着力は内部圧力の負圧が大きいほど大きくなる。気泡保持部３の長さが一定の場合には、気泡９の体積量に対して気泡９の付着力は直線的に比例する。気泡９は、接着側表面２Ａと被着側表面６Ａの両方に接することができる体積が必要である。気泡９が接着側の表面２Ａと被着側の表面６Ａの両方に接していない場合には、付着力の起源である圧力減少が生じない。
【００２２】
図３は、接着側を被着側の表面に対して垂直に被着側から離れるように引いた時の気泡９の体積の変化を模式的に示す図であり、それぞれ、（Ａ）は引く前の接着構造体１と基板６との断面図、（Ｂ）は引く前の気泡保持部３の透視上面図、（Ｃ）は垂直に引いた時の接着構造体１と基板６との断面図、（Ｄ）は垂直に引いた時の気泡保持部３の透視上面図を示している。
図３（Ａ）から図３（Ｃ）に示すように、接着側を表面に対して垂直に引いた時、気泡９の体積が増加する。気泡９の体積増加により内部圧力は減少し付着力が増加する。接着側の表面２Ａと接触する気泡９の端部９Ａは、内部圧力減少を緩和させる方向、つまり図中の矢印Ｐで示すように移動する。図３（Ｂ）及び図３（Ｄ）は、突起３Ａの最も外側の様子を示しており、突起３Ａ間を結ぶ実線が気泡９の端部９Ａである。
これにより、気泡保持部３は気泡９を接着側に固定するのみならず、圧力減少による端部９Ａの変移を抑える役割を果たしている。この際、気泡９の端部９Ａの変移は、被着側の表面エネルギーないしは表面の濡れ性に影響される。
【００２３】
接着側と被着側の疎水性が低い方の表面と接している気泡９の端は変移し易い。このため、接着側に気泡９を固定したい場合は、被着側よりも疎水性の高い素材で表面及び気泡保持部３の構造を作製する必要がある。
【００２４】
接着構造体１の気泡９による接着強度は、接着側の材料の性質と被着側の材料の性質に依存し、液体５が水の場合には、疎水性の表面への吸着強度の方が親水性の表面への吸着より高くなる。被着側表面６Ａが疎水性、つまり水との濡れ性が低い特性を有する材料は、気泡９と被着側表面６Ａの界面エネルギーが高いため、気泡９の端部９Ａの変移による気泡９と被着側表面６Ａの界面エネルギーの減少が大きくなる。このため、気泡９の付着力が高くなる。
【００２５】
逆に、濡れ性の高い被着側表面６Ａは、気泡９と基板６の間に薄い水の膜ができ付着力が弱くなったり、気泡９の端部９Ａの変移による泡９と被着側表面６Ａの界面エネルギー減少が小さく、上記の変移が小さい力で生じるため付着力は弱くなり、好ましくない。
【００２６】
基部２の表面上に形成する気泡保持部３は、気泡９が気泡保持部３の基板６に達する長さ以下とする。つまり、接着構造体１が気泡を保持している状態で突起３Ａが気泡９から突出しない長さに設定されている。この場合、接着側の表面６Ａに気泡９が接している状態である。気泡９は接着側の突起３Ａの根元から先端までに達し、基部２の表面上に広がる量とすればよい（図２参照）。図２では、気泡９が接着側の母体、つまり、接着構造体１の基部２に接触しているので、気泡９による接着力は高くなる。
【００２７】
気泡保持部３により保持された気泡９の接着強度は、気泡９の気液界面と接する突起３Ａの密度には依存しない。ただし、突起３Ａの密度の高さは接着側への気泡９の固定し易さに効果的である。気泡保持部３により保持された気泡９の接着強度は、気泡９の体積に依存する。
【００２８】
図４は、接着構造体１と基板６との間に挿入される気泡９の体積が不十分な場合を示す模式図であり、それぞれ（Ａ）は気泡９が極めて少ない場合を、（Ｂ）は気泡９が少ない場合を示している。
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、何れも、気泡９が接着側の母体、つまり、接着構造体１の基部２と被着側とに接触していないので、気泡９による接着力は低く、望ましくない。
【００２９】
次に、接着構造体１への気泡９の供給について説明する。
図５は、接着構造体１の外部から気泡９を供給する方法を説明するための図であり、それぞれ、（Ａ）は単一の空気供給口を用いる場合、（Ｂ）は複数の空気供給口を用いる場合を示している。
図５（Ａ）に示す送風手段８は、単一の空気供給口から接着構造体１の気泡保持部３へ気泡９を供給するので、比較的面積の小さい接着構造体１に適している。
一方、図５（Ｂ）に示す送風手段８は、複数の空気供給口から接着構造体１の気泡保持部３へ気泡９を供給するので、比較的面積の大きい接着構造体１に適している。
【００３０】
さらに、接着構造体１への気泡９の別の供給方法について説明する。
図６は、基板６の外部から気泡９を供給する別の方法を説明するための図であり、（Ａ）は疎水性の基板６上に送風手段８で気泡９を供給している状態を、（Ｂ）は（Ａ）の気泡９が付着された基板６に接着構造体を載置させた状態を示す。
図６（Ａ）に示すように、水中に置かれた疎水性の基板６上に送風手段８としてピペットを用い、気泡９を基板６の表面に付ける。
次に、図６（Ｂ）に示すように、気泡９が付着した基板６の表面に接着構造体１を接触させる。このとき、基板６側の気泡を接着構造体１の接着側の表面２Ａに接触させる。これにより、気泡９を接着構造体１の突起３Ａの間に固定し、接着構造体１を基板６に固定できる。さらに、接着構造体１を基板６から剥がし、気泡９を基板６から接着構造体１に移動させることもできる。
【００３１】
図６（Ｂ）に示すように、構造物１２に接着構造体１を付けると、構造物１２を水中の基板６の表面に固定することができる。構造物１２は何でもよい。
【００３２】
図７は、接着構造体１の基部２側から気泡９を供給する場合を示す断面図であり、（Ａ）は単一の空気供給口を用いる場合、（Ｂ）は複数の空気供給口を用いる場合を示している。
図７（Ａ）に示すように、接着構造体１の基部２は接着構造体１に固定される構造物１２に配設されている。送風用の通路１４は、接着構造体１の構造物１２から基部２を貫通するように配設されている。空気は、送風手段８から送風用の単一の通路１４を介して気泡保持部３に供給され気泡９が形成されるので、比較的面積の小さい接着構造体１に適している。
一方、図７（Ｂ）では、接着構造体１の基部２には複数の送風用の通路１４が配設されている。空気は、送風手段８から送風用の複数の通路１４を介して気泡保持部３に供給されて複数の気泡９が形成されるので、比較的面積の大きい接着構造体１に適している。
【００３３】
（接着構造体１を用いた構造物１２の水中固定方法の応用例１）
図８は、接着構造体１を用いて構造物１２を水中で固定する場合の応用例１を説明するための図であり、（Ａ）は接着構造体１の接着面積の小さい場合、（Ｂ）は接着構造体１の接着面積の大きい場合を示している。
図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、接着構造体１の基部２は構造物１２の下部に固定するように配設されており、水５中の基板６に気泡９を介して接着されている。
図８（Ａ）に示す接着構造体１は、構造物１２の取付位置の寸法と同じ寸法に構成されており、図８（Ｂ）に示す接着構造体１は、構造物１２の取付位置の寸法よりも大きく形成されている。この場合、図８（Ｂ）に示す接着構造体１では、図８（Ａ）に示す接着構造体１よりも、構造体６に対する付着力を大きくすることができる。このように、基部２や気泡保持部３の大きさは、水５中の基板６に接着させる構造物１２の大きさに応じて決めればよい。
【００３４】
（接着構造体１を用いた構造物１２の応用例２）
図９は、構造物の基板接着面積の小さい接着構造体を用いた構造物の応用例２を示す断面図であり、（Ａ）は接着前、（Ｂ）は接着構造体の基板６への移動、（Ｃ）は基板６から接着構造体を剥がしているところを示している。
図９（Ａ）に示すように、接着構造体１を用いた構造物１２において、気泡保持部３に気泡９を形成する。
【００３５】
次に、図示しないが、人力又は動力を用いて、接着構造体１を用いた構造物１２を液体中の基板６に載置することによって、接着構造体１を用いた構造物１２を液体中の基板６に接着することができる。
【００３６】
次に、図９（Ｂ）に示すように、構造物１２を人力又は動力を用いて移動することによって、液体中の基板６を任意の場所に移動することができる。
【００３７】
接着構造体１を用いた構造物１２を液体中の基板６から剥離する場合には、図９（Ｃ）に示すように、構造物１２の一端に人力又は動力を用いて力（Ｆ）を印加することによって、接着構造体１を用いた構造物１２を液体中の基板６から容易に剥離することができる。
【００３８】
図１０は、接着構造体１を用いた構造物１２が図９に示すものよりも大きい場合を示している。接着構造体１を用いた構造物１２が複数の気泡保持部３を有する以外は、図９の場合と同様である。
【００３９】
（接着構造体１を用いた構造物１２の応用例３）
図１１は、接着構造体１を用いた構造物１２の応用例３を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
図１１に示すように、接着構造体１を用いた構造物１２は、楕円形状の構造物１２が複数の脚部１６を介して接着構造体１に接続されている。これにより、立体形状の構造物１２を、液体中の基板６に接着することができる。つまり、立体形状の構造物１２を、接着構造体１を介して液体中の基板６に固定することができる。さらに、上記した構造物１２の基板６への接着と剥離を繰り返して行うことによって、構造物１２を基板６の表面上で移動させることが可能となる。
【００４０】
（気泡保持部３の変形例）
図１２は、接着構造体１の気泡保持部３の変形例を示す部分図であり、それぞれ、（Ａ）は変形例１の上面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図、（Ｃ）は変形例２の上面図、（Ｄ）は（Ｃ）の側面図、（Ｅ）は変形例３の上面図、（Ｆ）は（Ｅ）の側面図を示している。
図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示す接着構造体１は、屈折している細長い突起３Ａの先端に突起３Ａの長さ方向と異なる方向へ延出した延長部３Ｂを有する。この延長部３Ｂは接着表面６Ａに平行な突片として形成されている。
図１２（Ｃ）、（Ｄ）に示す接着構造体１は、延長部３Ｂが針先状に形成されている。
図１２（Ｅ）、（Ｆ）に示す接着構造体１は、延長部３Ｂが雨滴型に形成されている。
なお、図１２（Ｃ）〜（Ｆ）に示す接着構造体１では、突起３Ａが傾斜して形成されている。
【００４１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る接着構造体１を用いた水中移動装置２０について説明する。
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る接着構造体１を用いた水中移動装置２０の模式図であり、それぞれ（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図を示している。
図１３に示すように、接着構造体１を用いた水中移動装置２０は、車両と類似の構造を有しており、シャーシ２１上に配設される２つの車軸２２と、この２つの車軸２２の両端に接続される４つの車輪２３と、この４つの車輪２３のそれぞれの表面全面に配設される接着構造体１と、これらの接着構造体１に気泡９となる気体８Ａを送出する送風手段８等から構成されている。
図１３（Ａ）に示すように、水中移動装置の接着構造体１の気泡保持部３に送風手段８から気泡９が供給されることによって、４つの車輪２３の基板６との接触部は、基板６に接着される状態となる。
さらに、図１３（Ｂ）に示すように、車軸２２が進行方向に回転すると、接着構造体１の気泡保持部３において、基板６に接触していない部分は剥離するので、車輪２３の進行と共に気泡保持部３は基板６上を回転移動する。
【００４２】
（第２の実施形態の変形例１）
本発明の第２の実施形態に係る接着構造体１を用いた水中移動装置の変形例１について説明する。
図１４は、水中移動装置変形例２０Ａの動作を示す模式図であり、それぞれ（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
図１４に示すように、この水中移動装置２０Ａが図１３の水中移動装置２０と異なるのは、図１３の車輪２３に部分的に接着構造体１を設けた点にある。つまり、本実施形態では、車輪２３の外周に複数の接着構造体の端部が、車輪２３の表面に固定されて取り付けられている。
図１４（Ｂ）に示すように、接着構造体１が進行方向に回転すると、接着構造体１の進行と共に気泡保持部３は基板６上で接着しつつ移動する。
【００４３】
（第２の実施形態の変形例２）
本発明の第２の実施形態に係る接着構造体１を用いた水中移動装置２０Ｂの変形例について説明する。
図１５は、水中移動装置の変形例２０Ｂの動作を示す模式図であり、それぞれ（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
図１５に示すように、この水中移動装置が図１３の水中移動装置２０と異なるのは、図１３の車輪２３の代わりにキャタピラー２５を用いた点にある。このキャタピラー２５のベルト２５Ａが接着構造体１で構成され、ベルト２５Ａの表面から複数の突起３Ａが突出しており、この突起３Ａによって気泡９がベルト表面に保持される。図１５（Ｂ）に示すように、キャタピラー２５が進行方向に回転すると、キャタピラー２５の進行と共に気泡保持部３は基板６上を回転移動する。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
接着構造体１を用意した。接着構造体１は、シリコーンラバーからなり、基部２のサイズは１８ｍｍ×１８ｍｍで厚さは２ｍｍである。
図１６は、基部２上に形成された気泡保持部３の模式的な拡大断面図であり、図１７は、基部２上に形成された気泡保持部３の拡大斜視図である。
図１６及び図１７に示すように、気泡保持部３は、直径が６００μｍで長さが２．４ｍｍの針形状を有しており、例えば１．５ｍｍ間隔で配設されている。突起３Ａの先端の曲率半径は、２１０μｍである。気泡保持部３の間隔を変えることによって、気泡保持部３の基部２に対する密度を変えた。
【００４５】
図１８は、基部に対する気泡保持部３の密度を示す図であり、それぞれ（Ａ）は密度が４４本／ｃｍ２、（Ｂ）は密度が２２本／ｃｍ２、（Ｃ）は密度が１１本／ｃｍ２を示している。
【００４６】
図１９は、接着構造体１に気泡９を形成したときの様子を示すもので、それぞれ（Ａ）は光学像、（Ｂ）は光学像の説明図である。気泡９は、気泡保持部３に注射器を用いて送風して形成した。
図１９に示すように、基部２上に形成された気泡保持部３の内側に気泡９が形成されていることが分かる。このような気泡９の１つの体積は、０．１ｍｌ（１０―４リットル）、０．２ｍｌ、０．３ｍｌ、０．４ｍｌ程度とした。
【００４７】
基板６としては、低粘度メタクリレート樹脂板、疎水性物質（LIPOCER）を表面にプラズマＣＶＤを用いて堆積したＬＩＰＯＣＥＲコート層付きポリカーボネート板、親水性物質（AQUACER）を表面にプラズマＣＶＤを用いて堆積したＡＱＵＡＣＥＲコート層付きポリカーボネート板、ガラス板等を使用し、これらの基板６に実施例の接着構造体１を接着した。
ここで、接着構造体１を基板６の垂直方向に引くと、気泡９による吸着力を検出することができる。接着構造体１を繰返し基板６と接触させても、気泡９の位置は変化せず、その都度吸着力を発揮することを確認した。
【００４８】
図２０は、接着構造体１と基板６を接着したときの気泡９の体積と、付着力の関係を示す図である。図２０の横軸は体積（ｍｌ）を、縦軸は付着力（ｍＮ）を示している。この測定に用いた基板６はポリスチレン基板である。
接着力は、力センサーを用いて測定した。具体的には、基板６に対して垂直方向に接着構造体１を引いて接着力を測定した。力センサーの測定値から気泡９が無いとき、つまり気泡の体積がゼロのときの接着構造体１の重さを引き、気泡の浮力を加算した力を、接着構造体１の基板６に対する接着力とした。
図２０から明らかなように、接着構造体１の基板６への付着力は、気泡保持部３に形成される気泡９の体積に比例して、１．４ｍＮ〜９．８ｍＮとなり、気泡９の体積の増加に伴い直線的に接着力が増加することが分かった。
【００４９】
図２０には、図１８の突起３Ａの密度Ａ、Ｂ、Ｃに相当するデータも示しており、突起３Ａの密度は付着力には大きな影響を及ぼさないことが分かった。
【００５０】
次に、基板６を代えて気泡９の吸着力を調べた。
図２１は、基板６の水５に対する接触角と基板６を接着したときの付着力との関係を示す図である。図２１の横軸は接触角（°）を、縦軸は付着力（ｍＮ）を示している。基板６としては、ＡＱＵＡＣＥＲコート層付きポリカーボネート板（接触角２０°〜３０°）、ガラス板（接触角４０°）、ポリスチレン（接触角９８°）、低粘度メタクリレート樹脂板（接触角１０４°）、ＬＩＰＯＣＥＲコート層付きポリカーボート板（接触角１０６°）を使用し、これらの基板６に実施例の接着構造体１を接着した。
図２１から明らかなように、接着構造体１の基板６への付着力は、水滴の接触角に依存しており、接触角が大きいほど、特に９０°以上のポリスチレン、低粘度メタクリレート樹脂板、ＬＩＰＯＣＥＲコート層付きポリカーボート板の場合には付着力が高くなることが判明した。
【００５１】
（比較例）
実施例の基部２単体を比較例とした。つまり、比較例は、接着構造体１の基板６から気泡保持部３を除去した基板６の単体である。この比較例では、気泡９を吹き付けても比較例と基板６との間には吸着力は検出されず、気泡９の位置も変化することが判明した。
【００５２】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の接着構造体１及びこれを用いた構造物１２によれば、水中での物質の移動や気泡の移動に利用することができる。
【００５４】
本発明の接着構造体１を用いた水中移動装置２０，２０Ａ，２０Ｂによれば、水中に配設された基板６等の表面を移動するロボット等に利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１：接着構造体
２：基部
２Ａ：表面６Ａ
３：気泡保持部
３Ａ：突起
５：水
６：基板
６Ａ：表面
７：空間
８：送風手段
８Ａ：気体
９：気泡
９Ａ：端部
１２：構造物
１４：送風用の通路
１６：脚部
２０，２０Ａ，２０Ｂ：水中移動装置
２１：シャーシ
２２：車軸
２４：車輪
２５：キャタピラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着構造体及びそれを用いた水中移動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水中で固体表面同士を接着する場合、一般には吸盤（特許文献１及び特許文献２参照）や、水中で使用可能な接着剤（非特許文献１参照）などが利用されている。
【０００３】
水中硬化タイプのエポキシ樹脂（特許文献３参照）や水中接着タンパク質（特許文献４及び特許文献５参照）などの接着剤は、水中下においても硬化し、高い接合強度を発現することができるが、その接合を剥離することは容易ではなく、一度剥がれると、再度固体表面同士を接着、つまり再接着することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２３６９１２号公報
【特許文献２】特開２００３−１５６５８６号公報
【特許文献３】特開２００２−１０４８６０号公報
【特許文献４】特開２００３−１５６５８６号公報
【特許文献５】特開２００２−１０４８６０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】特許マップシリーズ 一般２１ 接着、特許庁編、社団法人発明協会、p.71, 2001
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
吸盤は、水中下でも使用でき再使用が可能ではあるが、剥離を迅速に行うのは困難である。吸盤を水中で移動させる場合、平坦な表面に吸着した状態では平行移動を容易に行うことができるが、起伏のある表面での移動は困難である。このため、水中のある表面に接合した物体を当該表面に沿って水中で移動させるには迅速な接着や剥離と表面の起伏に対応する仕組みが必要である。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑み、液体中で繰り返し接着を行うことができる接着構造体を提供することを第一の目的とし、液体中の接着構造体を用いた水中移動装置を提供することを第二の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、ハムシは陸上でのみ生息する昆虫であるが、ハムシが足の下に空気を固定し水中を自由に歩行することを発見し、ハムシは足の裏の剛毛に泡を固定し被着表面上と着脱を可能にしていることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
上記第一の目的を達成するため、本発明の接着構造体は、基部と基部上に形成される突起からなる気泡保持部とを備え、気泡保持部は、水中で気泡を保持することを特徴とするものである。
【００１０】
上記構成において、気泡保持部は、好ましくは、接着構造体が挿入される液体に対して接触角が大きい材料からなる。
さらに、好ましくは気泡保持部に気泡となる気体を送出する送風手段を備えている。
【００１１】
さらに、本発明の構造物は、上記の何れかに記載された接着構造体を用いたことを特徴とする。
【００１２】
上記第二の目的を達成するため、本発明の接着構造体を用いた水中移動装置は、上記の何れかに記載された接着構造体を用いたことを特徴とする。
【００１３】
上記構成において、接着構造体を車輪に配設するようにしても、或いは、キャタピラーに配設するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の接着構造体によれば、接着構造体の気泡保持部と液体中に配置された基板とを気泡保持部に保持した泡の力で接着することができ、かつ繰り返し接着することができる。
【００１５】
本発明の接着構造体を用いた水中移動装置によれば、液体中の通路を自由に走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る接着構造体を模式的に示す図であり、それぞれ、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のI-I線に沿う断面を示している。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る接着構造体を水中の物体に接着させる手法を模式的に示す図である。
【図３】接着側を被着側の表面に対して垂直に被着側から離れるように引いた時の気泡の体積の変化を模式的に示す図であり、それぞれ、（Ａ）は引く前の接着構造体と基板との断面図、（Ｂ）は引く前の気泡保持部の透視上面図、（Ｃ）は垂直に引いた時の接着構造体と基板との断面図、（Ｄ）は垂直に引いた時の気泡保持部の透視上面図を示している。
【図４】接着構造体と基板との間に挿入される気泡の体積が不十分な場合を示す模式図であり、それぞれ（Ａ）は気泡が極めて少ない場合を、（Ｂ）は気泡が少ない場合を示している。
【図５】接着構造体の外部から気泡を供給する方法を説明するための図であり、それぞれ、（Ａ）は単一の空気供給口を用いる場合、（Ｂ）は複数の空気供給口を用いる場合を示している。
【図６】基板の外部から気泡を供給する別の方法を説明するための図であり、（Ａ）は疎水性の基板上に送風手段で気泡を供給している図であり、（Ｂ）は（Ａ）の気泡が付着された基板に接着構造体を載置させた図である。
【図７】接着構造体の基部側から気泡を供給する場合を示す断面図であり、（Ａ）は単一の空気供給口を用いる場合、（Ｂ）は複数の空気供給口を用いる場合を示している。
【図８】接着構造体を用いて構造物を水中で固定する場合の応用例１を説明するための図であり、（Ａ）は接着構造体の接着面積の小さい場合、（Ｂ）は接着構造体の接着面積の大きい場合を示している。
【図９】構造物の基板接着面積の小さい接着構造体を用いた構造物の応用例２を示す断面図であり、（Ａ）は接着前の状態、（Ｂ）は接着構造体の基板への移動の状態、（Ｃ）は基板から接着構造体を剥がしている状態を示している。
【図１０】接着構造体を用いた構造物が図９よりも大きい場合を示している。
【図１１】接着構造体を用いた構造物の応用例３を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図１２】接着構造体の気泡保持部の変形例を示す部分図であり、それぞれ、（Ａ）は変形例１の上面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図、（Ｃ）は変形例２の上面図、（Ｄ）は（Ｃ）の側面図、（Ｅ）は変形例３の上面図、（Ｆ）は（Ｅ）の側面図を示している。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る接着構造体１を用いた水中移動装置の模式図であり、それぞれ（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図１４】水中移動装置の変形例の動作を示す模式図であり、それぞれ（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図１５】水中移動装置の変形例の動作を示す模式図であり、それぞれ（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図１６】基部上に形成された気泡保持部の模式的な拡大断面図である。
【図１７】基部上に形成された気泡保持部の拡大斜視図である。
【図１８】基部に対する気泡保持部の密度を示す図であり、それぞれ（Ａ）は密度が４４本／ｃｍ２、（Ｂ）は密度が２２本／ｃｍ２、（Ｃ）は密度が１１本／ｃｍ２を示している。
【図１９】接着構造体に気泡を形成したときの様子を示す図であり、それぞれ（Ａ）は光学像、（Ｂ）は光学像の説明図である。
【図２０】接着構造体と基板を接着したときの気泡の体積と、付着力の関係を示す図である。
【図２１】基板の水に対する接触角と基板を接着したときの付着力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る接着構造体１を模式的に示す図であり、それぞれ、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のI-I線に沿う断面を示している。
図１に示すように、接着構造体１は、基部２と基部２上に形成された気泡保持部３とから構成されている。基部２と気泡保持部３は、接着構造体１が挿入される液体５に対して接触角の大きい材料からなる。液体５が水や海水の場合には、接着構造体１の材料は撥水性が高い樹脂を使用することができる。撥水性が高い材料の水５に対する接触角は大凡９０°以上である。
【００１８】
このような撥水性が高い樹脂としては、シリコーン樹脂やフッ素樹脂や疎水性ポリマーを用いることができる。
【００１９】
気泡保持部３は、複数の突起３Ａからなる。各突起３Ａは、図1（Ａ）に示すように基部２の上面から上方へ真直ぐに延びるように形成されている。突起３Ａの１本の直径は６００μｍ程度であり、各突起３Ａは上方へ行くにつれて直径が次第に小さくなるように形成されている。突起３Ａの１本の基部２上面からの高さ、つまり突起の長さは２．５ｍｍ程度である。気泡保持部３の突起数は、基部２に対して、後述する空気等の気体からなる泡、つまり気泡が十分に保持できる空間７が確保されるようにすればよい。
【００２０】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る接着構造体１を水５中の物体６に接着させる手法を模式的に示す図である。
先ず、図２に示すように、接着構造体１を水５中の下部に配設された物体６上に載置する。ここでは、説明のため物体６は基板であるとする。接着構造体１は、気泡保持部３側の面を物体６に対向させるようにして、物体６の平坦な面上に載せられる。
次に、接着構造体１の気泡保持部３と基板６との間の領域、つまり空間７へ送風手段８によって気体８Ａを送り込む。
これにより、気泡保持部３と基板６との間の領域に泡、つまり気泡９が形成される。気体８Ａは例えば空気である。送風手段８は、例えば注射器や送風用ポンプを使用することができる。接着構造体１の気泡保持部３と基板６との間に生じる気泡９によって接着構造体１と基板６とが接着される。つまり、接着構造体１と基板６とは、気泡保持部３内の気泡９によって接着されている。本発明では、気泡９を気泡保持部３によって保持する接着構造体１を接着側と呼び、接着構造体１が接着する対象物である基板６を被着側とも称する。
【００２１】
接着構造体１と基板６との剥離強度を、気泡９の付着力と呼ぶことにする。この気泡９の付着力は、接着側の基部２の気泡保持部３が形成される側の表面２Ａ、接着側の突起３Ａ、そして被着側の表面６Ａで囲まれた空間７に存在する気泡９の表面張力Ｆｔとラプラス力Ｆｐと気泡９を引っ張った時の体積変化による内圧の変化ΔPにより生じている。気泡９の付着力は内部圧力の負圧が大きいほど大きくなる。気泡保持部３の長さが一定の場合には、気泡９の体積量に対して気泡９の付着力は直線的に比例する。気泡９は、接着側表面２Ａと被着側表面６Ａの両方に接することができる体積が必要である。気泡９が接着側の表面２Ａと被着側の表面６Ａの両方に接していない場合には、付着力の起源である圧力減少が生じない。
【００２２】
図３は、接着側を被着側の表面に対して垂直に被着側から離れるように引いた時の気泡９の体積の変化を模式的に示す図であり、それぞれ、（Ａ）は引く前の接着構造体１と基板６との断面図、（Ｂ）は引く前の気泡保持部３の透視上面図、（Ｃ）は垂直に引いた時の接着構造体１と基板６との断面図、（Ｄ）は垂直に引いた時の気泡保持部３の透視上面図を示している。
図３（Ａ）から図３（Ｃ）に示すように、接着側を表面に対して垂直に引いた時、気泡９の体積が増加する。気泡９の体積増加により内部圧力は減少し付着力が増加する。接着側の表面２Ａと接触する気泡９の端部９Ａは、内部圧力減少を緩和させる方向、つまり図中の矢印Ｐで示すように移動する。図３（Ｂ）及び図３（Ｄ）は、突起３Ａの最も外側の様子を示しており、突起３Ａ間を結ぶ実線が気泡９の端部９Ａである。
これにより、気泡保持部３は気泡９を接着側に固定するのみならず、圧力減少による端部９Ａの変移を抑える役割を果たしている。この際、気泡９の端部９Ａの変移は、被着側の表面エネルギーないしは表面の濡れ性に影響される。
【００２３】
接着側と被着側の疎水性が低い方の表面と接している気泡９の端は変移し易い。このため、接着側に気泡９を固定したい場合は、被着側よりも疎水性の高い素材で表面及び気泡保持部３の構造を作製する必要がある。
【００２４】
接着構造体１の気泡９による接着強度は、接着側の材料の性質と被着側の材料の性質に依存し、液体５が水の場合には、疎水性の表面への吸着強度の方が親水性の表面への吸着より高くなる。被着側表面６Ａが疎水性、つまり水との濡れ性が低い特性を有する材料は、気泡９と被着側表面６Ａの界面エネルギーが高いため、気泡９の端部９Ａの変移による気泡９と被着側表面６Ａの界面エネルギーの減少が大きくなる。このため、気泡９の付着力が高くなる。
【００２５】
逆に、濡れ性の高い被着側表面６Ａは、気泡９と基板６の間に薄い水の膜ができ付着力が弱くなったり、気泡９の端部９Ａの変移による泡９と被着側表面６Ａの界面エネルギー減少が小さく、上記の変移が小さい力で生じるため付着力は弱くなり、好ましくない。
【００２６】
基部２の表面上に形成する気泡保持部３は、気泡９が気泡保持部３の基板６に達する長さ以下とする。つまり、接着構造体１が気泡を保持している状態で突起３Ａが気泡９から突出しない長さに設定されている。この場合、接着側の表面６Ａに気泡９が接している状態である。気泡９は接着側の突起３Ａの根元から先端までに達し、基部２の表面上に広がる量とすればよい（図２参照）。図２では、気泡９が接着側の母体、つまり、接着構造体１の基部２に接触しているので、気泡９による接着力は高くなる。
【００２７】
気泡保持部３により保持された気泡９の接着強度は、気泡９の気液界面と接する突起３Ａの密度には依存しない。ただし、突起３Ａの密度の高さは接着側への気泡９の固定し易さに効果的である。気泡保持部３により保持された気泡９の接着強度は、気泡９の体積に依存する。
【００２８】
図４は、接着構造体１と基板６との間に挿入される気泡９の体積が不十分な場合を示す模式図であり、それぞれ（Ａ）は気泡９が極めて少ない場合を、（Ｂ）は気泡９が少ない場合を示している。
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、何れも、気泡９が接着側の母体、つまり、接着構造体１の基部２と被着側とに接触していないので、気泡９による接着力は低く、望ましくない。
【００２９】
次に、接着構造体１への気泡９の供給について説明する。
図５は、接着構造体１の外部から気泡９を供給する方法を説明するための図であり、それぞれ、（Ａ）は単一の空気供給口を用いる場合、（Ｂ）は複数の空気供給口を用いる場合を示している。
図５（Ａ）に示す送風手段８は、単一の空気供給口から接着構造体１の気泡保持部３へ気泡９を供給するので、比較的面積の小さい接着構造体１に適している。
一方、図５（Ｂ）に示す送風手段８は、複数の空気供給口から接着構造体１の気泡保持部３へ気泡９を供給するので、比較的面積の大きい接着構造体１に適している。
【００３０】
さらに、接着構造体１への気泡９の別の供給方法について説明する。
図６は、基板６の外部から気泡９を供給する別の方法を説明するための図であり、（Ａ）は疎水性の基板６上に送風手段８で気泡９を供給している状態を、（Ｂ）は（Ａ）の気泡９が付着された基板６に接着構造体を載置させた状態を示す。
図６（Ａ）に示すように、水中に置かれた疎水性の基板６上に送風手段８としてピペットを用い、気泡９を基板６の表面に付ける。
次に、図６（Ｂ）に示すように、気泡９が付着した基板６の表面に接着構造体１を接触させる。このとき、基板６側の気泡を接着構造体１の接着側の表面２Ａに接触させる。これにより、気泡９を接着構造体１の突起３Ａの間に固定し、接着構造体１を基板６に固定できる。さらに、接着構造体１を基板６から剥がし、気泡９を基板６から接着構造体１に移動させることもできる。
【００３１】
図６（Ｂ）に示すように、構造物１２に接着構造体１を付けると、構造物１２を水中の基板６の表面に固定することができる。構造物１２は何でもよい。
【００３２】
図７は、接着構造体１の基部２側から気泡９を供給する場合を示す断面図であり、（Ａ）は単一の空気供給口を用いる場合、（Ｂ）は複数の空気供給口を用いる場合を示している。
図７（Ａ）に示すように、接着構造体１の基部２は接着構造体１に固定される構造物１２に配設されている。送風用の通路１４は、接着構造体１の構造物１２から基部２を貫通するように配設されている。空気は、送風手段８から送風用の単一の通路１４を介して気泡保持部３に供給され気泡９が形成されるので、比較的面積の小さい接着構造体１に適している。
一方、図７（Ｂ）では、接着構造体１の基部２には複数の送風用の通路１４が配設されている。空気は、送風手段８から送風用の複数の通路１４を介して気泡保持部３に供給されて複数の気泡９が形成されるので、比較的面積の大きい接着構造体１に適している。
【００３３】
（接着構造体１を用いた構造物１２の水中固定方法の応用例１）
図８は、接着構造体１を用いて構造物１２を水中で固定する場合の応用例１を説明するための図であり、（Ａ）は接着構造体１の接着面積の小さい場合、（Ｂ）は接着構造体１の接着面積の大きい場合を示している。
図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、接着構造体１の基部２は構造物１２の下部に固定するように配設されており、水５中の基板６に気泡９を介して接着されている。
図８（Ａ）に示す接着構造体１は、構造物１２の取付位置の寸法と同じ寸法に構成されており、図８（Ｂ）に示す接着構造体１は、構造物１２の取付位置の寸法よりも大きく形成されている。この場合、図８（Ｂ）に示す接着構造体１では、図８（Ａ）に示す接着構造体１よりも、構造体６に対する付着力を大きくすることができる。このように、基部２や気泡保持部３の大きさは、水５中の基板６に接着させる構造物１２の大きさに応じて決めればよい。
【００３４】
（接着構造体１を用いた構造物１２の応用例２）
図９は、構造物の基板接着面積の小さい接着構造体を用いた構造物の応用例２を示す断面図であり、（Ａ）は接着前、（Ｂ）は接着構造体の基板６への移動、（Ｃ）は基板６から接着構造体を剥がしているところを示している。
図９（Ａ）に示すように、接着構造体１を用いた構造物１２において、気泡保持部３に気泡９を形成する。
【００３５】
次に、図示しないが、人力又は動力を用いて、接着構造体１を用いた構造物１２を液体中の基板６に載置することによって、接着構造体１を用いた構造物１２を液体中の基板６に接着することができる。
【００３６】
次に、図９（Ｂ）に示すように、構造物１２を人力又は動力を用いて移動することによって、液体中の基板６を任意の場所に移動することができる。
【００３７】
接着構造体１を用いた構造物１２を液体中の基板６から剥離する場合には、図９（Ｃ）に示すように、構造物１２の一端に人力又は動力を用いて力（Ｆ）を印加することによって、接着構造体１を用いた構造物１２を液体中の基板６から容易に剥離することができる。
【００３８】
図１０は、接着構造体１を用いた構造物１２が図９に示すものよりも大きい場合を示している。接着構造体１を用いた構造物１２が複数の気泡保持部３を有する以外は、図９の場合と同様である。
【００３９】
（接着構造体１を用いた構造物１２の応用例３）
図１１は、接着構造体１を用いた構造物１２の応用例３を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
図１１に示すように、接着構造体１を用いた構造物１２は、楕円形状の構造物１２が複数の脚部１６を介して接着構造体１に接続されている。これにより、立体形状の構造物１２を、液体中の基板６に接着することができる。つまり、立体形状の構造物１２を、接着構造体１を介して液体中の基板６に固定することができる。さらに、上記した構造物１２の基板６への接着と剥離を繰り返して行うことによって、構造物１２を基板６の表面上で移動させることが可能となる。
【００４０】
（気泡保持部３の変形例）
図１２は、接着構造体１の気泡保持部３の変形例を示す部分図であり、それぞれ、（Ａ）は変形例１の上面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図、（Ｃ）は変形例２の上面図、（Ｄ）は（Ｃ）の側面図、（Ｅ）は変形例３の上面図、（Ｆ）は（Ｅ）の側面図を示している。
図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示す接着構造体１は、屈折している細長い突起３Ａの先端に突起３Ａの長さ方向と異なる方向へ延出した延長部３Ｂを有する。この延長部３Ｂは接着表面６Ａに平行な突片として形成されている。
図１２（Ｃ）、（Ｄ）に示す接着構造体１は、延長部３Ｂが針先状に形成されている。
図１２（Ｅ）、（Ｆ）に示す接着構造体１は、延長部３Ｂが雨滴型に形成されている。
なお、図１２（Ｃ）〜（Ｆ）に示す接着構造体１では、突起３Ａが傾斜して形成されている。
【００４１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る接着構造体１を用いた水中移動装置２０について説明する。
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る接着構造体１を用いた水中移動装置２０の模式図であり、それぞれ（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図を示している。
図１３に示すように、接着構造体１を用いた水中移動装置２０は、車両と類似の構造を有しており、シャーシ２１上に配設される２つの車軸２２と、この２つの車軸２２の両端に接続される４つの車輪２３と、この４つの車輪２３のそれぞれの表面全面に配設される接着構造体１と、これらの接着構造体１に気泡９となる気体８Ａを送出する送風手段８等から構成されている。
図１３（Ａ）に示すように、水中移動装置の接着構造体１の気泡保持部３に送風手段８から気泡９が供給されることによって、４つの車輪２３の基板６との接触部は、基板６に接着される状態となる。
さらに、図１３（Ｂ）に示すように、車軸２２が進行方向に回転すると、接着構造体１の気泡保持部３において、基板６に接触していない部分は剥離するので、車輪２３の進行と共に気泡保持部３は基板６上を回転移動する。
【００４２】
（第２の実施形態の変形例１）
本発明の第２の実施形態に係る接着構造体１を用いた水中移動装置の変形例１について説明する。
図１４は、水中移動装置変形例２０Ａの動作を示す模式図であり、それぞれ（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
図１４に示すように、この水中移動装置２０Ａが図１３の水中移動装置２０と異なるのは、図１３の車輪２３に部分的に接着構造体１を設けた点にある。つまり、本実施形態では、車輪２３の外周に複数の接着構造体の端部が、車輪２３の表面に固定されて取り付けられている。
図１４（Ｂ）に示すように、接着構造体１が進行方向に回転すると、接着構造体１の進行と共に気泡保持部３は基板６上で接着しつつ移動する。
【００４３】
（第２の実施形態の変形例２）
本発明の第２の実施形態に係る接着構造体１を用いた水中移動装置２０Ｂの変形例について説明する。
図１５は、水中移動装置の変形例２０Ｂの動作を示す模式図であり、それぞれ（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
図１５に示すように、この水中移動装置が図１３の水中移動装置２０と異なるのは、図１３の車輪２３の代わりにキャタピラー２５を用いた点にある。このキャタピラー２５のベルト２５Ａが接着構造体１で構成され、ベルト２５Ａの表面から複数の突起３Ａが突出しており、この突起３Ａによって気泡９がベルト表面に保持される。図１５（Ｂ）に示すように、キャタピラー２５が進行方向に回転すると、キャタピラー２５の進行と共に気泡保持部３は基板６上を回転移動する。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
接着構造体１を用意した。接着構造体１は、シリコーンラバーからなり、基部２のサイズは１８ｍｍ×１８ｍｍで厚さは２ｍｍである。
図１６は、基部２上に形成された気泡保持部３の模式的な拡大断面図であり、図１７は、基部２上に形成された気泡保持部３の拡大斜視図である。
図１６及び図１７に示すように、気泡保持部３は、直径が６００μｍで長さが２．４ｍｍの針形状を有しており、例えば１．５ｍｍ間隔で配設されている。突起３Ａの先端の曲率半径は、２１０μｍである。気泡保持部３の間隔を変えることによって、気泡保持部３の基部２に対する密度を変えた。
【００４５】
図１８は、基部に対する気泡保持部３の密度を示す図であり、それぞれ（Ａ）は密度が４４本／ｃｍ２、（Ｂ）は密度が２２本／ｃｍ２、（Ｃ）は密度が１１本／ｃｍ２を示している。
【００４６】
図１９は、接着構造体１に気泡９を形成したときの様子を示すもので、それぞれ（Ａ）は光学像、（Ｂ）は光学像の説明図である。気泡９は、気泡保持部３に注射器を用いて送風して形成した。
図１９に示すように、基部２上に形成された気泡保持部３の内側に気泡９が形成されていることが分かる。このような気泡９の１つの体積は、０．１ｍｌ（１０―４リットル）、０．２ｍｌ、０．３ｍｌ、０．４ｍｌ程度とした。
【００４７】
基板６としては、低粘度メタクリレート樹脂板、疎水性物質（LIPOCER）を表面にプラズマＣＶＤを用いて堆積したＬＩＰＯＣＥＲコート層付きポリカーボネート板、親水性物質（AQUACER）を表面にプラズマＣＶＤを用いて堆積したＡＱＵＡＣＥＲコート層付きポリカーボネート板、ガラス板等を使用し、これらの基板６に実施例の接着構造体１を接着した。
ここで、接着構造体１を基板６の垂直方向に引くと、気泡９による吸着力を検出することができる。接着構造体１を繰返し基板６と接触させても、気泡９の位置は変化せず、その都度吸着力を発揮することを確認した。
【００４８】
図２０は、接着構造体１と基板６を接着したときの気泡９の体積と、付着力の関係を示す図である。図２０の横軸は体積（ｍｌ）を、縦軸は付着力（ｍＮ）を示している。この測定に用いた基板６はポリスチレン基板である。
接着力は、力センサーを用いて測定した。具体的には、基板６に対して垂直方向に接着構造体１を引いて接着力を測定した。力センサーの測定値から気泡９が無いとき、つまり気泡の体積がゼロのときの接着構造体１の重さを引き、気泡の浮力を加算した力を、接着構造体１の基板６に対する接着力とした。
図２０から明らかなように、接着構造体１の基板６への付着力は、気泡保持部３に形成される気泡９の体積に比例して、１．４ｍＮ〜９．８ｍＮとなり、気泡９の体積の増加に伴い直線的に接着力が増加することが分かった。
【００４９】
図２０には、図１８の突起３Ａの密度Ａ、Ｂ、Ｃに相当するデータも示しており、突起３Ａの密度は付着力には大きな影響を及ぼさないことが分かった。
【００５０】
次に、基板６を代えて気泡９の吸着力を調べた。
図２１は、基板６の水５に対する接触角と基板６を接着したときの付着力との関係を示す図である。図２１の横軸は接触角（°）を、縦軸は付着力（ｍＮ）を示している。基板６としては、ＡＱＵＡＣＥＲコート層付きポリカーボネート板（接触角２０°〜３０°）、ガラス板（接触角４０°）、ポリスチレン（接触角９８°）、低粘度メタクリレート樹脂板（接触角１０４°）、ＬＩＰＯＣＥＲコート層付きポリカーボート板（接触角１０６°）を使用し、これらの基板６に実施例の接着構造体１を接着した。
図２１から明らかなように、接着構造体１の基板６への付着力は、水滴の接触角に依存しており、接触角が大きいほど、特に９０°以上のポリスチレン、低粘度メタクリレート樹脂板、ＬＩＰＯＣＥＲコート層付きポリカーボート板の場合には付着力が高くなることが判明した。
【００５１】
（比較例）
実施例の基部２単体を比較例とした。つまり、比較例は、接着構造体１の基板６から気泡保持部３を除去した基板６の単体である。この比較例では、気泡９を吹き付けても比較例と基板６との間には吸着力は検出されず、気泡９の位置も変化することが判明した。
【００５２】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の接着構造体１及びこれを用いた構造物１２によれば、水中での物質の移動や気泡の移動に利用することができる。
【００５４】
本発明の接着構造体１を用いた水中移動装置２０，２０Ａ，２０Ｂによれば、水中に配設された基板６等の表面を移動するロボット等に利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１：接着構造体
２：基部
２Ａ：表面６Ａ
３：気泡保持部
３Ａ：突起
５：水
６：基板
６Ａ：表面
７：空間
８：送風手段
８Ａ：気体
９：気泡
９Ａ：端部
１２：構造物
１４：送風用の通路
１６：脚部
２０，２０Ａ，２０Ｂ：水中移動装置
２１：シャーシ
２２：車軸
２４：車輪
２５：キャタピラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、該基部上に形成される突起からなる気泡保持部と、を備え、
上記気泡保持部は、水中で気泡を保持することを特徴とする、接着構造体。
【請求項２】
前記気泡保持部は、前記接着構造体が挿入される液体に対して接触角が大きい材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の接着構造体。
【請求項３】
さらに、前記気泡保持部に気泡となる気体を送出する送風手段を備えたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の接着構造体。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の接着構造体を用いたことを特徴とする、構造物。
【請求項５】
請求項１〜３の何れかに記載の接着構造体を用いたことを特徴とする、水中移動装置。
【請求項６】
前記接着構造体が、車輪に配設されていることを特徴とする、請求項５に記載の水中移動装置。
【請求項７】
前記接着構造体が、キャタピラーに配設されていることを特徴とする、請求項５に記載の水中移動装置。
【請求項１】
基部と、該基部上に形成される突起からなる気泡保持部と、を備え、
上記気泡保持部は、水中で気泡を保持することを特徴とする、接着構造体。
【請求項２】
前記気泡保持部は、前記接着構造体が挿入される液体に対して接触角が大きい材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の接着構造体。
【請求項３】
さらに、前記気泡保持部に気泡となる気体を送出する送風手段を備えたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の接着構造体。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の接着構造体を用いたことを特徴とする、構造物。
【請求項５】
請求項１〜３の何れかに記載の接着構造体を用いたことを特徴とする、水中移動装置。
【請求項６】
前記接着構造体が、車輪に配設されていることを特徴とする、請求項５に記載の水中移動装置。
【請求項７】
前記接着構造体が、キャタピラーに配設されていることを特徴とする、請求項５に記載の水中移動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図２０】
【図２１】
【図１４】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図２０】
【図２１】
【図１４】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−２４６０７６（Ｐ２０１１−２４６０７６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２３６２６（Ｐ２０１０−１２３６２６）
【出願日】平成２２年５月２９日（２０１０．５．２９）
【出願人】（３０１０２３２３８）独立行政法人物質・材料研究機構 (1,333)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２９日（２０１０．５．２９）
【出願人】（３０１０２３２３８）独立行政法人物質・材料研究機構 (1,333)
【Ｆターム（参考）】
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