[發(fā)明專利]液體輸送裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710085079.2
• 申請(qǐng)日: 2007-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN101101302A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 竹中啟;后藤康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社日立制作所
• 主分類號(hào): G01N35/08
• 分類號(hào): G01N35/08;G01N1/28;G01N1/36
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 許海蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用靜電力操作微小液滴的液體輸送裝置。

背景技術(shù)

近年來(lái)，基于對(duì)環(huán)境問(wèn)題的高度關(guān)注和對(duì)高度醫(yī)療社會(huì)的期望等，對(duì)能夠簡(jiǎn)便地分析微量化學(xué)物質(zhì)、生物物質(zhì)的技術(shù)和裝置產(chǎn)生了需求。相對(duì)這些需求，由于微化學(xué)分析系統(tǒng)(也稱為μTAS(微全分析系統(tǒng))、芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-On-Chip)等)相比以前的分析技術(shù)具有簡(jiǎn)便性、測(cè)定時(shí)間縮短等優(yōu)點(diǎn)，所以，對(duì)其進(jìn)行的研究很多。

微化學(xué)分析系統(tǒng)將試樣的混合、反應(yīng)、分離等一連串的化學(xué)操作微型化，集成化到玻璃或塑料基片上。此前的微化學(xué)分析系統(tǒng)的研究的主流是將作為試樣的液體按連續(xù)流體進(jìn)行處理，但最近出于不需要泵、閥、耗電少等原因，將液體作為小滴處理的研究引人注目(專利文獻(xiàn)1-2、非專利文獻(xiàn)1-4)。

將液體作為小滴處理的一個(gè)方法為通常被稱為電浸潤(rùn)的方法。電浸潤(rùn)為通過(guò)加電壓從而對(duì)液體在固體表面的浸潤(rùn)進(jìn)行控制的技術(shù)，這些液滴的輸送原理在非專利文獻(xiàn)1、2、專利文獻(xiàn)1中按電毛細(xì)管現(xiàn)象或電浸潤(rùn)現(xiàn)象進(jìn)行說(shuō)明。

M.G.Pollack等在非專利文獻(xiàn)1中考察了這樣的器件，該器件隔開間隙地平行配置下部基片和下部基片，該下部基片在平面上具有多個(gè)控制用電極，該上部基片在平面上具有接地電極，在該間隙中充滿硅油，加入電解質(zhì)的液滴。切換連接到多個(gè)控制用電極的開關(guān)，對(duì)控制用電極的電位進(jìn)行控制，從而以40V～80V的外加電壓輸送存在于充滿了硅油的基片間的電解液的液滴。此時(shí)，下部基片上的多個(gè)控制用電極由電介質(zhì)層(纈烯炔，厚700nm)覆蓋，其表面進(jìn)一步由疏水性的物質(zhì)(特氟隆(注冊(cè)商標(biāo))，厚200nm)覆蓋。另外，上部基片上的接地電極由厚200nm的特氟隆(注冊(cè)商標(biāo))覆蓋。另外，M.G.Pollack等在專利文獻(xiàn)1中記載了這樣一種器件，該器件在同一基片上具有接地電極和控制電極，在單面具有輸送機(jī)構(gòu)。

另外，H.Moon等的器件為與非專利文獻(xiàn)1相同的構(gòu)造，但填充物不使用硅油，而是在空氣中輸送液滴。在H.Moon等的非專利文獻(xiàn)2的報(bào)告中，電介質(zhì)使用作為高電介質(zhì)材料的BST(鈦酸鍶鋇)，從而可按15V的外加電壓進(jìn)行液滴的輸送。

M.G.Pollack、H.Moon等的器件為朝一維方向移動(dòng)的器件，而S.-K.Fan等在非專利文獻(xiàn)3中記載了EWOD(介質(zhì)上電浸潤(rùn))送液器件的開發(fā)，該EWOD送液器件以使相互的電極成直角的方式組合具有N根矩形電極的下部基片和具有M根矩形電極的上部基片，使液滴移動(dòng)到由上下的電極構(gòu)成的N×M個(gè)格子點(diǎn)的位置。

將液滴作為小滴處理的一個(gè)方法，通過(guò)切換存在于液滴下方的電極的電位，從而改變液滴表面的麥克斯韋應(yīng)力分布，輸送液滴。

鷲津在非專利文獻(xiàn)4中，使用在平面上具有多個(gè)電極的器件，依次切換電極的電位，從而成功地按400Vrms的外加電壓沿一維方向輸送存在于器件上的液滴。此時(shí)，基片上的多個(gè)電極由電介質(zhì)層(SC450(注冊(cè)商標(biāo))，厚10μm)覆蓋，其表面進(jìn)一步由疏水性的物質(zhì)(特氟隆(注冊(cè)商標(biāo)))覆蓋。另外，鷲津在專利文獻(xiàn)2中還記載了在器件上設(shè)有疏水性表面的管路的構(gòu)造，該器件在平面上具有多個(gè)電極。

[專利文獻(xiàn)1]US2004/0058450

[專利文獻(xiàn)2]日本特開平10-267801號(hào)公報(bào)

[非專利文獻(xiàn)1]Applied?Physics?Letters，Vol.77，No.11，pp.1725-1726

[非專利文獻(xiàn)2]Journal?of?Applied?Physics，Vol，92，No.7，pp.4080-4087

[非專利文獻(xiàn)3]Proc.MEMS2003，pp.694697

[非專利文獻(xiàn)4]IEEE?Industry?Applications?Society，Annualmeeting，New?Orleans，Louisiana，October?5-9，1997，“Electricalactuation?of?liquid?droplet?for?microreactor?applications”

當(dāng)將使用上述方法的器件適用于化學(xué)分析裝置等時(shí)，在器件內(nèi)實(shí)現(xiàn)與使用者的目的和用途相應(yīng)的各種各樣的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行測(cè)定變得重要。即，自由地在二維方向輸送任意量的液體的通用性、按良好精度輸送到目的位置的正確性、可混載傳感器、反應(yīng)器的多目的化變得重要。關(guān)于通過(guò)電控制將液體作為小滴處理的方法，可認(rèn)為存在以下那樣的問(wèn)題。