CN113474080B - 开放空间型液体操作装置 - Google Patents

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Abstract

在本发明的一种开放空间型液体操作装置中，能够有效地分离液体尤其是液滴。本发明的开放空间型液体操作装置具备基板(1、11、21)、配置于所述基板的表面(1b、11b、21b)上的至少三个电极(2、12、13、22、23)、以覆盖所述至少三个电极的方式配置于所述基板的表面上的绝缘膜(3、14、24)，其形成有从所述绝缘膜的表面(3b、14b、24b)朝向所述绝缘膜的背面(3a、14a、24a)的方向凹陷的槽(4、15、25)，所述槽以跨越所述至少三个电极的方式延伸；利用通过使得针对电极(2、12、13、22、23)施加的电压变化而产生的静电力的变化，在绝缘膜(3、14、24)的表面(3b、14b、24b)上控制液体(L)。

Description

开放空间型液体操作装置
技术领域
本发明涉及一种构成为利用静电力对液体进行操作的开放空间型液体操作装置。
背景技术
在生物、医疗、制药(新药研发)、MEMS(微机电系统(Micro Electro MechanicalSystems))等各种各样的技术领域中，利用静电力对液体尤其是液滴进行操作的EWOD(介质上电润湿(Electro Wetting On Dielectric))正在引起人们的注意。尤其是在生物、医疗以及制药的技术领域中，EWOD被期待作为处理稀有试剂、危险的药品等的技术。利用了这样的EWOD的装置(液体操作装置)分类为开放空间型以及封闭空间型的两种。
典型地说，开放空间型液体操作装置包括基板、多个电极、以及绝缘膜，所述多个电极配置于该基板的表面上的，所述绝缘膜具有背面和表面并且该背面在基板的表面上配置成覆盖多个电极、该表面与该背面相对，绝缘膜的表面向外部开放；通过使得基于施加给电极的电压而得到的静电力发生变化来在绝缘膜的表面上对液滴进行操作。(例如参照非专利文献1。)
典型地说，封闭空间型液体操作装置包括基板、多个控制电极、第一绝缘膜、第二绝缘膜以及接地电极；所述多个控制电极配置于所述基板的表面上；所述第一绝缘膜具有背面和表面，并且该第一绝缘膜的背面在基板的表面上配置成覆盖多个控制电极、该第一绝缘膜的表面与该第一绝缘膜的背面相对；所述第二绝缘膜具有表面和背面，并且该第二绝缘膜的表面相对于该第一绝缘膜的表面隔开间隔配置、该第二绝缘膜的背面与该第二绝缘膜的表面相对；所述接地电极以与多个控制电极对应的方式配置于第二绝缘膜的背面，通过使得基于施加给多个控制电极的电压而得到的静电力发生变化来在第一绝缘膜与第二绝缘膜之间的封闭空间内对液滴进行操作。
对于这样的开放空间型以及封闭空间型液体操作装置双方要求提高液滴的控制性能。尤其是，进行分离液滴的控制是困难的，这在提高液滴的控制性能方面成为问题。
针对这样的问题，有报告给出了如下的技术：在封闭空间型液体操作装置中，以向多个控制电极中的相邻的控制电极的一方施加电压并且对另一方不施加电压的方式控制多个控制电极，由此在第一绝缘膜与第二绝缘膜之间的封闭空间内能够分离液滴(例如参照非专利文献2～非专利文献5)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：Hyojin Ko，另外7人，“Active Digital Microfluidic PaperChips with Inkjet-Printed Patterned Electrodes”，ADVANCED MATERIALS，Volume 26，Issue 15，2014年4月16日，p.2335-2340
非专利文献2：Michael George Pollack,“ELECTROWETTING-BASEDMICROACTUATION OF DROPLETS FOR DIGITAL MICROFLUIDICS”,Dissertation submittedin partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor ofPhilosophy in the Department of Electrical and Computer Engineering in theGraduate School of Duke University,2001年
非专利文献3：Sung Kwon Cho,另外2人,“Creating,Transporting,Cutting,andMerging Liquid Droplets by Electrowetting-Based Actuation for DigitalMicrofluidic Circuits”,JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS,VOL.12,NO.1,2003年2月
非专利文献4：H.-W.LU,另外3人,“A Diffuse Interface Model forElectrowetting Droplets In a Hele-Shaw Cell”,Journal of Fluid Mechanics,Volume 590,2007年11月10日,p.411-435
非专利文献5：N.Y.Jagath B.Nikapitiya，另外2人，“Accurate,consistent,andfast droplet splitting and dispensing in electrowetting on dielectric digitalmicrofluidics”,Micro and Nano Systems Letters 20175:24，2017年6月16日
发明内容
本发明要解决的问题
尤其是在液滴的导入以及取出、制造效率、制造成本等观点方面，开放空间型液体操作装置比封闭空间型液体操作装置更好，因此希望提高液滴的控制性能。然而，对于利用开放空间型液体操作装置操作的液滴，由于气液界面或液液界面比固液界面大，因此表面张力占支配地位。因此，在开放空间型液体操作装置中，起因于表面张力的影响，变得难以实现对液滴分离的控制。
鉴于这样的实际情况，希望在开放空间型液体操作装置中能够有效地分离液体尤其是液滴。进而，希望在开放空间型液体操作装置中提高液体尤其是液滴的控制性能。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明一个方面的开放空间型液体操作装置具备基板、配置于所述基板的表面上的至少三个电极、以及以覆盖所述至少三个电极的方式配置于所述基板的表面上的绝缘膜，并且，所述绝缘膜具有背面和表面，所述绝缘膜的背面朝向所述基板的表面，所述绝缘膜的表面相对于所述绝缘膜的背面而言位于所述绝缘膜的厚度方向的相反侧，所述绝缘膜的表面向外部开放，所述开放空间型液体操作装置被配置为：利用通过使得针对所述至少三个电极施加的电压变化而产生的静电力的变化，能够在所述绝缘膜的表面上控制液体；其中，所述开放空间型液体操作装置形成有槽，所述槽在从所述绝缘膜的表面朝向所述绝缘膜的背面的方向上凹陷，并且所述槽以跨越所述至少三个电极的方式延伸。
发明效果
在本发明一个方面的开放空间型液体操作装置中，能够有效地分离液体尤其是液滴。进而，能够提高液体尤其是液滴的控制性能。
附图说明
图1是在对液滴进行分离前的状态下概略性地示出第一实施方式的开放空间型液体操作装置的俯视图。
图2是图1的A-A线剖视图。
图3是在将液滴分离后的状态下概略性地示出第一实施方式的开放空间型液体操作装置的俯视图。
图4是在将液滴分离后的状态下概略性地示出第二实施方式的开放空间型液体操作装置的立体图。
图5是在对液滴进行分离前的状态下概略性地示出的图4的B-B线剖视图。
图6是在将液滴分离后的状态下概略性地示出第三实施方式的开放空间型液体操作装置的立体图。
图7是在对液滴进行分离前的状态下概略性地示出的图6的C-C线剖视图。
图8是在对液滴进行分离前的状态下概略性地示出第二实施方式的开放空间型液体操作装置的俯视图。
图9是在将液滴分离成彼此具有等量的两个分离部分后的状态下概略性地示出第二实施方式的开放空间型液体操作装置的俯视图。
图10是在将液滴分离成彼此具有等量的三个分离部分后的状态下概略性地示出第二实施方式的开放空间型液体操作装置的俯视图。
图11是在将液滴分离成彼此具有不同的量的两个分离部分后的状态下概略性地示出第二实施方式的开放空间型液体操作装置的俯视图。
具体实施方式
对第一实施方式～第三实施方式的开放空间型液体操作装置进行说明。另外，在本说明书中，“膜”是指具有约200μm(微米)以下的厚度的膜状物体，并且“片”是指具有超过约200μm的厚度的膜状物体。
“第一实施方式”
对第一实施方式的开放空间型液体操作装置进行说明。
“液体操作装置的基本结构”
首先，参照图1～图3对本实施方式的液体操作装置的基本结构进行说明。即，本实施方式的液体操作装置(以下根据需要只称为“装置”)基本上为下面这样的结构构成。装置具有基板1，该基板1具有背面1a以及相对于该背面1a位于基板1的厚度方向的相反侧的表面1b。
装置具有配置于基板1的表面1b上的至少三个电极2。另外，在图1及图3中示出了三个电极2。然而，装置也可以具有四个以上的电极。电极2也具有朝向基板1的表面1b的背面2a以及相对于该背面2a位于电极2的厚度方向的相反侧的表面2b。
在图2中，基板1形成为具有以与电极2对应的方式凹陷的凹部1e。然而，基板也可以形成为不具有凹部，例如可以使用喷墨打印机等印刷机将电极承载于基板的表面上。
装置还具有绝缘膜3，所述绝缘膜3以至少覆盖三个电极2的方式配置于基板1的表面1b上。绝缘膜3具有朝向基板1的表面1b的背面3a以及相对于该背面3a位于绝缘膜3的厚度方向的相反侧的表面3b。绝缘膜3的表面3b向外部开放。因此，装置成为开放空间型。
所述装置构成为：利用通过使对至少三个电极2施加的电压变化而产生的静电力变化，能够在绝缘膜3的表面3b上控制液体L。此外，对于装置，形成有从绝缘膜3的表面3b朝向绝缘膜3的背面3a的方向凹陷的槽4。槽4至少跨越三个电极2延伸。槽4还具有开口部4a以及与该开口部4a相对的底部4b。
所述的槽4可以形成为：槽4的宽度伴随着从开口部4a向底部4b接近而减小。然而，槽不限于此。例如，槽可以形成为槽的宽度大致均匀。
基板1具有相对于槽4的底部4b分别位于槽4的宽度方向的一侧和另一侧的第一部分1c以及第二部分1d。绝缘膜3具有相对于槽4的底部4b分别位于槽4的宽度方向的一侧和另一侧的第一部分3c以及第二部分3d。槽4具有相对于槽4的底部4b分别位于槽4的宽度方向的一侧和另一侧的第一壁部分4c以及第二壁部分4d。第一壁部分4c以及第二壁部分4d的每一个在槽4的开口部4a以及底部4b间延伸。装置具有相对于槽4分别位于槽4的宽度方向的一侧和另一侧的第一侧向区域5以及第二侧向区域6。
装置具有相对于槽4的底部4b位于槽4的宽度方向的一侧和另一侧的第一结构体F1以及第二结构体S1。第一结构体F1包括基板1的第一部分1c以及绝缘膜3的第一部分3c。槽4的第一壁部分4c以及第一侧向区域5位于第一结构体F1。第二结构体S1包括基板1的第二部分1d以及绝缘膜3的第二部分3d。槽4的第二壁部分4d以及第二侧向区域6位于第二结构体S1。
“液体操作装置的具体结构”
参照图1～图3对本实施方式的液体操作装置的具体结构进行说明。即，具体而言，本实施方式的装置可以如下这样设置。上述基板1以具有柔性的方式形成为片状或膜状。通过设置以形成槽4的底部4b的方式弯曲的弯曲部D，基板1、至少三个电极2以及绝缘膜3以形成槽4的方式弯曲。
第一结构体F1以及第二结构体S1形成为一体。因此，基板1的第一部分1c以及第二部分1d形成为一体，并且绝缘膜3的第一部分3c以及第二部分3d形成为一体。各电极2以跨越第一结构体F1以及第二结构体S1的方式配置，各电极2以跨越槽4的第一壁部分4c以及第二壁部分4d的方式配置。
“基板的具体结构”
参照图1～图3对基板1的具体结构进行说明。即，具体而言，基板1可以如下这样设置。基板1可以使用纸、树脂等构成。在此，“纸”是指通过使植物纤维、其它纤维等胶着来制造的纸，可以是添加有多孔体等无机物、合成分子等有机分子的纸。“树脂”是以天然和/或合成高分子化合物材料为主成分的物质，可以是还包含纤维、无机物等的复合材料。尤其是，“树脂”可以是容易利用热进行加工的热塑性树脂。另外，基板1可以通过弯曲加工而塑性变形。另外，基板1可以使用剪刀、裁纸刀等刀具容易地切断。基板1也可以是由树脂构成的注射成型品。
可以以使基板1具有柔性的方式设定基板1的厚度。例如，在基板1使用纸来构成的或者是纸的情况下，基板1的厚度可以是约100μm～约200μm。在基板1使用树脂来构成的或者是树脂的情况下，基板1可以是厚度为约200μm以下的膜，或者可以是厚度大于约200μm的片。基板1优选的是不使用玻璃、硅来构成。然而，本发明的基板的材料与厚度的关系不限于此。
“电极的具体结构”
参照图1～图3对电极2的具体结构进行说明。即，具体而言，电极2可以如下这样设置。电极2由导电材料构成。导电材料可以是金属、碳、金属氧化物、含有这些材料中的至少一种的材料等。电极2也形成为膜状。作为一个例子，可以通过导电墨水来形成电极。所述的电极2的厚度设定为：电极2能够通过弯曲加工来与绝缘膜3一起塑性变形。
在图2中，电极2配置于基板1的凹部1e内，并且电极2的表面2b与基板1的表面1b大致一致。然而，如上所述地，在基板以不具有凹部的方式形成的情况下，电极的表面形成为从基板的表面突出。
至少三个电极2亦即三个以上的电极2在基板1的表面1b上沿着槽4彼此隔开间隔地进行配置。在图1及图3中，如后面所述地，在槽4大致直线状地延伸的情况下，三个以上的电极2沿着槽4彼此隔开间隔地进行配置。此外，三个以上的电极2的中心可以通过大致直线状的槽4。在所述状态下，在针对连接大致直线状的槽4的两端的虚拟直线进行绘制的情况下，三个以上的电极2或它们的中心被配置于虚拟直线上。然而，对于电极的配置不限于此。例如，如后面所述地，在槽一边弯曲一边延伸的情况下，三个以上的电极可以沿着弯曲的槽彼此隔开间隔地进行配置。此外，三个以上的电极的中心可以穿过弯曲的槽。在所述的状态下，在针对连接弯曲的槽的两端的虚拟直线进行绘制的情况下，三个以上的电极的至少一个电极或它们的中心被配置为在基板的表面上在与虚拟直线大致正交的方向上从虚拟直线偏离错开。
至少三个电极2与电路P连接，电路P可以对多个电极2分别施加电压。在图1以及图3中，电路P配置于基板1的外部。然而，本发明并不限于此，电路的至少一部分也可以配置于基板上。例如，作为电路的一部分的布线等可以配置于基板上。
另外，在图1以及图3中，为了针对至少三个电极2分别施加电压的状态进行说明，作为一个例子，示意性地示出了包括开关、电源、接地等的电路P。然而，与多个电极连接的电路不限于图1以及图3的电路P，只要以能够产生用于使液滴停止和移动的静电力的方式对多个电极分别施加电压，可以采用任意构成方式。
“绝缘膜的具体结构”
参照图1～图3对绝缘膜3的具体结构进行说明。即，具体而言，绝缘膜3可以如下这样设置。绝缘膜3可以具有电绝缘性，并且绝缘膜3尤其是绝缘膜3的表面3b可以具有疏水性。因此，绝缘膜3可以使用具有电绝缘性以及疏水性的材料构成。所述材料可以是具有电绝缘性以及疏水性的树脂等，例如可以是氟系树脂等。另外，可以使用具有疏水性的材料或者具有电绝缘性及疏水性的材料构成绝缘膜的表面，并且可以使用具有电绝缘性的材料构成绝缘膜的表面以外的部分。
“槽以及侧向区域的具体结构”
参照图1～图3对槽4以及侧向区域5、6的具体结构进行说明。即，具体而言，槽4以及侧向区域5、6可以如下这样设置。槽4大致直线状地延伸。然而，槽也可以一边弯曲一边延伸。槽4的深度可以比槽4的宽度大。然而，槽的深度也可以与槽的宽度大致相等。另外，槽的深度也可以比槽的宽度小。
以使槽4内的液体L的表面张力减少的方式设定槽4的截面面积。尤其是，可以以使槽4内的液体L的固液界面大于其气液界面或其液液界面的方式设定槽4的截面面积。另外，当考虑在气体中尤其是空气中对液体L进行操作的情况下，可以以使槽4内的液体L的固液界面大于其气液界面的方式设定槽4的截面面积。当考虑在与液体L之间产生液液界面这样的其它液体中对液体L进行操作的情况下，可以以使槽4内的液体L的固液界面大于其液液界面的方式设定槽4的截面面积。作为一个例子，其它液体可以是油。然而，对于其它液体不限于此。此外，槽4可以被形成为：使槽4的宽度伴随着从开口部4a向底部4b接近而减少，以产生由相对于槽4内的液体L的亲水化而引起的毛细管现象。
槽4的底部4b形成为大致楔形。所述的底部4b可以是呈规定角度的楔形。另外，所述角度可以是锐角。此外，所述角度可以设定成能够产生由相对于槽4内的液体L的亲水化而引起的毛细管现象。然而底部也可以弯曲。底部也可以形成为大致平坦。槽4的第一壁部分4c及第二壁部分4d被形成为：使彼此的间隔伴随着从槽4的开口部4a向底部4b接近而变窄。所述第一壁部分4c以及第二壁部分4d弯曲。尤其是，第一壁部分4c以及第二壁部分4d以朝向彼此突出的方式弯曲。然而，第一壁部分以及第二壁部分也可以以向彼此远离的方向凹陷的方式弯曲。另外，第一壁部分以及第二壁部分也可以形成为大致直线状。
第一侧向区域5以及第二侧向区域6沿着槽4的宽度方向进行配置。然而，第二侧向区域也可以与和该第二侧向区域连续的槽的第二壁部分一起大致直线状地延伸，并且第一侧向区域也可以以从和该第一侧向区域连续的槽的第一壁部分弯曲的方式延伸。
“液体操作装置的制造方法”
对本实施方式的液体操作装置的制造方法的一个例子进行说明。虽未特别明确地进行图示，但是首先准备以使第一结构体F1以及第二结构体S1平滑地连续的方式形成为一体的装置用材料。通过设置以形成槽4的底部4b的方式弯曲的弯曲部D，以形成槽4的方式对所述的装置用材料进行弯曲。其结果，制造出了本实施方式的装置。
“液体的分离方法”
参照图1以及图3对在本实施方式的液体操作装置中分离液体L的方法(液体L的分离方法)的一个例子进行说明。在此，对将液体L尤其是液滴L分离成彼此具有等量的两个部分L1、L2的方法进行说明。首先，如图1所示，使装置成为对至少三个电极2施加了电压的状态。此时，液体L保持在以沿着槽4并且跨越至少三个电极2的方式形成为一体地延伸的状态。
接着，如图3所示，使装置形成为如下状态：在针对至少三个电极2中的分别处于槽4的长边方向两端的电极2施加电压的情况下，对至少三个电极2中的处于两端侧的电极2之间的中间位置的电极2不施加电压。此时，处于槽4的长边方向中的一侧向的液体L的一侧部分L1通过利用由同一侧的端部的电极2产生的静电力来向该电极2移动。另外，处于槽4的长边方向的另一侧向的液体L的另一侧部分L2通过利用由该另一侧的端部的电极2产生的静电力来向该电极2移动。
此外，如上所述地，由于通过槽4使液体L的表面张力减少，所以液体L的一侧部分L1以及另一侧部分L2在两端的电极2的间分离。在该分离之后，液体L的一侧部分L1通过利用由一侧向的端部的电极2产生的静电力保持在与该一侧向的端部的电极2对应的位置，并且液体L的另一侧部分L2通过利用由另一侧向的端部的电极2产生的静电力保持在与该另一侧向的端部的电极2对应的位置。然而，在液体操作装置中，也能够调节液体L的通过分离得到的部分(以下根据需要称为“分离部分”)的数目以及分量。具体而言，能够将液体L分离成三个以上的部分。此外，也能够使分离部分的分量变化。例如，能够使两个以上的分离部分中的一个分离部分的分量与它们中的剩余的分离部分的分量不同。另外，对于调节液体L的分离部分的数目和分量的方法的详细情况将在后面叙述。
上面，在本实施方式的开放空间型液体操作装置的基本结构中，装置具有基板1、配置于该基板1的表面1b上的至少三个电极2以及以至少覆盖三个电极2的方式配置于基板1的表面1b上的绝缘膜3，其形成有从绝缘膜3的表面3b朝向绝缘膜3的背面3a的方向凹陷的槽4，该槽4以跨越至少三个电极2的方式延伸。这样的槽4设定成使固液界面大于气液界面或液液界面，能够降低配置于所述的槽4内的液体L尤其是液滴L的表面张力的影响。其结果，如上述液体L的分离方法所示，能够有效地分离液体L尤其是液滴L。进而，能够提高液体L尤其是液滴L的控制性能。
在本实施方式的开放空间型液体操作装置的基本结构中，槽4被形成为：槽4的宽度伴随着从该槽4的开口部4a向槽4的底部4b的接近而减少。所述槽4能够被形成为容易产生毛细管现象，其结果使液体L尤其是液滴L变得容易变形而渗入槽4内。因此，能够降低槽4内的液体L的表面张力的影响。因此，能够有效地分离液体L尤其是液滴L。
此外，在本实施方式的开放空间型液体操作装置的具体结构中，基板1以具有柔性的方式形成为片状或膜状，基板1、至少三个电极2以及绝缘膜3通过设置以形成槽4的底部4b的方式弯曲的弯曲部D，由此以形成槽4的方式弯曲。因此，能够容易形成能够降低液体L的表面张力的影响的槽4。因此，在尤其考虑到包括制造效率在内的功效的情况下，能够有效地分离液体L尤其是液滴L。
“第二实施方式”
对第二实施方式的开放空间型液体操作装置进行说明。
“液体操作装置的基本结构”
参照图4以及图5对本实施方式的液体操作装置的基本结构进行说明。即，本实施方式的装置基本上设为下面这样的结构。本实施方式的装置的基本结构与第一实施方式的装置的基本结构相同。这样的本实施方式的装置具有与第一实施方式的装置的基本结构同样地构成的基板11、至少三个电极12、13、绝缘膜14、槽15、第一侧向区域16、第二侧向区域17、第一结构体F2以及第二结构体S2。
本实施方式的基板11具有与第一实施方式的装置的基本结构同样地构成的背面11a、表面11b、第一部分11c、第二部分11d、凹部11e。本实施方式的绝缘膜14具有与第一实施方式的装置的基本结构同样地构成的背面14a、表面14b、第一部分14c以及第二部分14d。本实施方式的槽15具有与第一实施方式的装置的基本结构同样地构成的开口部15a、底部15b、第一壁部分15c以及第二壁部分15d。
“液体操作装置的具体结构”
参照图4以及图5对本实施方式的液体操作装置的具体结构进行说明。即，具体而言，本实施方式的装置可以如下这样设置。基板11的第一部分11c以具有柔性的方式形成为片状或膜状。
至少三个电极12、13分配给第一结构体F2以及第二结构体S2。这样的至少三个电极12、13包括相对于槽15的底部15b分别位于槽15的宽度方向的一侧和另一侧的第一电极12以及第二电极13。第一电极12以及第二电极13彼此隔开间隔地进行配置。详细而言，至少三个电极12、13包括至少两个第一电极12以及至少一个第二电极13或者至少一个第一电极12以及至少两个第二电极13。然而，至少三个电极也可以全部设置于第一结构体和第二结构体中的一者。另外，在图4中，示出了具有五个第一电极12的第一结构体F2以及具有五个第二电极13的第二结构体S2。然而，第一电极以及第二电极的数目不限于此。
第一结构体F2除了包括基板11的第一部分11c以及绝缘膜14的第一部分14c以外还包括第一电极12。第二结构体S2除了包括基板11的第二部分11d以及绝缘膜14的第二部分14d以外还包括第二电极13。通过设置以形成槽15的底部15b的方式使绝缘膜14的第一部分和第二部分14c、14d的表面14b1、14b2进行抵接而成的抵接部T1，第一结构体F2以与第二结构体S2进行协作地形成槽15的方式弯曲。
基板11的第二部分11d以具有柔性的方式形成为片状或膜状，第二结构体S2与第一结构体F2进行协作地弯曲以形成槽15。然而，本发明并不限于此，也可以使第二结构体与第一结构体进行协作以形成槽的方式形成为大致平坦。在该情况下，也可以使基板的第二部分以具有柔性的方式形成为片状或膜状或者以具有刚性的方式形成。
此外，第一电极12的部分或全部配置于槽15的第一壁部分15c。第二电极13的部分或全部配置于槽15的第二壁部分15d。另外，在图4中，作为一个例子，示出了第一电极12的一部分以及第二电极13的一部分分别配置于槽15的第一壁部分15c以及第二壁部分15d的状态。第一电极12以及第二电极13沿槽15的长边方向排列。在图4中，第一电极12以及第二电极13沿槽15的长边方向交替排列。然而，第一电极以及第二电极的排列方式不限于此。
第一结构体F2以及第二结构体S2是分开的独立个体。因此，基板11的第一部分11c以及绝缘膜14的第一部分14c是分开的，并且基板11的第二部分11d以及绝缘膜14的第二部分14d是分开的。另外，第一电极12以及第二电极13也当然是分开的。
“基板、电极、绝缘膜、槽以及侧向区域的具体结构”
参照图4以及图5对基板11、电极12、13、绝缘膜14、槽15以及侧向区域16、17的具体结构进行说明。即，具体而言，基板11、电极12、13、绝缘膜14、槽15以及侧向区域16、17可以如下这样设置。如上所述地，基板11的第二部分11d以具有柔性的方式形成为片状或膜状。然而，如上所述地，基板的第二部分也可以构成为具有刚性。在该情况下，基板的第二部分可以由玻璃、硅等构成。另外，也可以以使基板具有刚性的方式设定基板的第二部分的厚度。
基板11的第一部分11c以及第二部分11d分别与第一实施方式的基板1的具体结构同样地构成。除了与该第一部分11c的配置关系以外，所述基板11的第二部分11d可以构成为与该第一部分11c相同。然而，基板的第一部分和第二部分也可以构成为彼此不同。
至少三个电极12、13尤其是第一电极12以及第二电极13与第一实施方式的电极2的具体结构同样地构成。另外，除了与第一电极12的配置关系以外，第二电极13可以构成为与第一电极12相同。然而，第一电极以及第二电极也可以构成为彼此不同。
绝缘膜14的第一部分14c以及第二部分14d分别与第一实施方式的绝缘膜14的具体结构同样地构成。除了与同第一部分14c的配置关系以外，所述的绝缘膜14的第二部分14d可以构成为与同第一部分14c相同。然而，绝缘膜的第一部分和第二部分也可以构成为彼此不同。
槽15与第一实施方式的槽4的具体结构同样地构成。第一侧向区域16以及第二侧向区域17分别与第一实施方式的第一侧向区域5以及第二侧向区域6同样地构成。另外，如上所述地，对于第一侧向区域以及第二侧向区域，在基板的第二部分以具有刚性的方式构成的情况下，第二侧向区域与和该第二侧向区域连续的槽的第二壁部分一起大致直线状地延伸，并且第一侧向区域以从和该第一侧向区域连续的槽的第一壁部分弯曲的方式延伸。
“液体操作装置的制造方法”
对本实施方式的液体操作装置的制造方法的一个例子进行说明。虽然没有特别明确地进行图示，但是首先准备作为独立个体的第一结构体F2以及第二结构体S2。通过设置抵接部T1(其是以形成槽15的底部15b的方式使绝缘膜14的第一部分14c和第二部分14d的表面14b1、14b2进行抵接而成的抵接部)，第一结构体F2以与第二结构体S2协作地形成槽15的方式弯曲。通过在抵接部T1用夹子固定、粘合等来将绝缘膜14的第一部分14c以及第二部分14d的表面14b1、14b2接合。其结果，能够制造出本实施方式的装置。
本实施方式的液体L的分离方法与第一实施方式的液体的分离方法相同。
上面，对于本实施方式的开放空间型液体操作装置的基本结构，能够得到与第一实施方式的液体操作装置的基本结构相同的作用以及效果。此外，在本实施方式的开放空间型的装置的具体结构中，基板11的第一部分11c以具有柔性的方式形成为片状或膜状，至少三个电极12、13分配给包括基板11的第一部分11c以及绝缘膜14的第一部分14c的第一结构体F2以及包括基板11的第二部分11d以及绝缘膜14的第二部分14d的第二结构体S2，或者设置于第一结构体F2以及第二结构体S2中的一者，通过设置抵接部T1(其是以形成槽15的底部15b的方式使绝缘膜14的第一部分14c以及第二部分14d的表面14b1、14b2进行抵接而成的抵接部)，第一结构体F2以与第二结构体S2协作地形成槽15的方式弯曲。因此，能够容易地形成能够降低液体L尤其是液滴L的表面张力的影响的槽15。因此，尤其是在考虑到包括制造效率的效能的情况下，能够有效地分离液体L尤其是液滴L。
在本实施方式的开放空间型液体操作装置的具体结构中，第一结构体F2与所述第二结构体S2是分开的。因此，若将作为独立个体的第一结构体F2与所述第二结构体S2利用诸如夹子固定、粘合等来设置上述那样的抵接部T1并同时以形成槽15的方式进行组装，则能够容易形成能够降低液体L尤其是液滴L的表面张力的影响的槽15。因此，尤其是在考虑到包括制造效率的效能的情况下，能够有效地分离液体L尤其是液滴L。
在本实施方式的开放空间型液体操作装置的具体结构中，由于基板11的第二部分11d以具有柔性的方式形成为片状或膜状并且第二结构体S2以与第一结构体F2协作地形成槽15的方式弯曲，所以能够容易地形成能够降低液体L尤其是液滴L的表面张力的影响的槽15。因此，尤其是在考虑到包括制造效率的效能的情况下，能够有效地分离液体L尤其是液滴L。
另外，在本实施方式的开放空间型液体操作装置的具体结构中，即使在第二结构体以与第一结构体协作地形成槽的方式形成为大致平坦的情况下，也能够容易地形成能够降低液体尤其是液滴的表面张力的影响的槽。因此，尤其是在考虑到包括制造效率的效能的情况下，能够有效地分离液体尤其是液滴。
“第三实施方式”
对第三实施方式的开放空间型液体操作装置进行说明。
“液体操作装置的基本结构”
参照图6以及图7对本实施方式的液体操作装置的基本结构进行说明。即，本实施方式的装置基本上设为下面这样的结构。本实施方式的装置的基本结构与第一实施方式或第二实施方式的装置的基本结构相同。这样的本实施方式的装置具有与第一实施方式或第二实施方式的装置的基本结构同样地构成的基板21、至少三个电极22、23、绝缘膜24、槽25、第一侧向区域26、第二侧向区域27、第一结构体F3以及第二结构体S3。另外，在图6中，示出了具有五个第一电极22的第一结构体F3以及具有五个第二电极23的第二结构体S3。然而，第一电极以及第二电极的数目不限于此。
本实施方式的基板21具有与第一实施方式或第二实施方式的装置的基本结构同样地构成的背面21a、表面21b、第一部分21c、第二部分21d、凹部21e。本实施方式的绝缘膜24具有与第一实施方式或第二实施方式的装置的基本结构同样地构成的背面24a、表面24b、第一部分24c以及第二部分24d。本实施方式的槽25具有与第一实施方式或第二实施方式的装置的基本结构同样地构成的开口部25a、底部25b、第一壁部分25c以及第二壁部分25d。
“液体操作装置的具体结构”
参照图6以及图7对本实施方式的液体操作装置的具体结构进行说明。即，具体而言，本实施方式的装置可以如下这样设置。除了第一结构体F3和所述第二结构体S3形成为一体这方面以外，本实施方式的装置的具体结构与第二实施方式的装置的具体结构相同。
在这样的装置中，由于第一结构体F3和所述第二结构体S3形成为一体，所以基板21的第一部分21c和绝缘膜24的第一部分24c形成为一体，并且基板21的第二部分21d和绝缘膜24的第二部分24d形成为一体。第一电极22和第二电极23是分开的。另外，第一电极可具有主体部和延长部，该主体部被分配给第一结构体，该延长部从该主体部超过第一结构体而延伸到第二结构体。第二电极也可具有主体部和延长部，该主体部被分配给第二结构体，该延长部从该主体部超过第二结构体而延伸到第一结构体。
第一结构体F3以及所述第二结构体S3以通过相对于抵接部T2(其是与第二实施方式的抵接部T1相当的抵接部)而位于基板21的背面21a侧的连接部N连接的方式形成为一体。连接部N形成为圆弧形状。然而，连接部也可以形成为具有沿着槽的长边方向延伸的中空空间的大致液滴形状。
“基板、电极、绝缘膜、槽以及侧向区域的具体结构”
参照图6以及图7对基板21、电极22、23、绝缘膜24、槽25以及侧向区域26、27的具体结构进行说明。即，具体而言，基板21、电极22、23、绝缘膜24、槽25以及侧向区域26、27可以如下这样设置。由于基板21的第一部分21c以及绝缘膜24的第一部分24c形成为一体，所以基板21的第二部分21d也以具有柔性的方式形成为片状或膜状。基板21与第一实施方式的基板1的具体结构同样地构成。
至少三个电极12、13尤其是第一电极22以及第二电极23与第一实施方式的电极2的具体结构同样地构成。除了与第一电极22的配置关系以外，所述的第二电极23可以构成为与第一电极22相同。然而，第一电极以及第二电极也可以构成为彼此不同。
此外，绝缘膜24与第一实施方式的绝缘膜3的具体结构同样地构成。槽25与第一实施方式的槽4的具体结构同样地构成。第一侧向区域26以及第二侧向区域27分别与第一实施方式的第一侧向区域5以及第二侧向区域6同样地构成。
“液体操作装置的制造方法”
对本实施方式的液体操作装置的制造方法的一个例子进行说明。虽然没有特别明确地进行图示，但是首先准备以使第一结构体F3以及第二结构体S3平滑地连续的方式形成为一体的装置用材料。通过设置以形成槽25的底部25b的方式使绝缘膜24的第一部分24c以及第二部分24d的表面24b1、24b2进行抵接而得到的抵接部T2以及相对于抵接部T2而位于基板21的背面21a侧的连接部N，将所述装置用材料以形成槽25的方式弯曲。在抵接部T2通过夹子固定、粘合等来将绝缘膜24的第一部分24c以及第二部分24d的表面24b1、24b2接合。其结果，能够制造出本实施方式的装置。
另外，本实施方式的液体L的分离方法与第一实施方式或第二实施方式的液体的分离方法相同。
上面，对于本实施方式的开放空间型液体操作装置的基本结构，能够得到与第一实施方式的液体操作装置的基本结构相同的作用以及效果。此外，对于本实施方式的开放空间型液体操作装置的具体结构，除了基于第一结构体F2以及第二结构体S2是独立个体的构成的作用以及效果以外，能够得到与第二实施方式的液体操作装置的具体结构相同的作用以及效果。
此外，在本实施方式的开放空间型液体操作装置的具体结构中，第一结构体F3以及所述第二结构体S3形成为一体。因此，若将形成为一体的第一结构体F3以及所述第二结构体S3通过利用例如夹子固定、粘合等来设置上述那样的抵接部T2以及连接部N并同时以形成槽25的方式进行组装，则能够容易地形成能够降低液体L尤其是液滴L的表面张力的影响的槽25。因此，尤其是在考虑到包括制造效率的效能的情况下，能够有效地分离液体L尤其是液滴L。
“调节液体的分离部分的数目和分量的方法的详细”
在此，参照图8～图11对调节液体L的分离部分的数目和分量的方法详细地进行说明。在所述的说明中，使用第二实施方式的液体操作装置。然而，调节液体L的分离部分的数目和分量的方法也能够在包括第一实施方式～第三实施方式的本发明的液体操作装置中实施。
在液体操作装置中，通过分离液体L，能够得到m个分离部分。m为2以上的整数。在该情况下，在液体操作装置中，电极12、13的总数为(2m－1)个以上。在第二实施方式的液体操作装置中，第一电极12以及第二电极13的总数为(2m－1)个以上。另外，在图8～图11中，与第一实施方式同样地，(2m－1)个以上的电极12、13与电路P连接，电路P能够对(2m－1)个以上的电极12、13分别施加电压。
首先，如图8所示，成为对(2m－1)个以上的电极12、13施加了电压的状态。此时，液体L保持在以沿着槽15并且跨越(2m－1)个以上的电极12、13的方式形成为一体地延伸的状态。
接着，如图9～图11所示，在装置中形成为保持对由一个电极12、13或相邻的两个以上的电极12、13构成的m个电极元件(电极单元)施加电压的状态(以下将由这样保持施加电压的状态的电极构成的电极元件称为“施加电极元件”)。另一方面，停止剩余的电极12、13的电压的施加(以下将这样的停止了电压的施加的电极称为“非施加电极”)。至少一个非施加电极12、13位于相邻的施加电极元件之间。此时，m个分离部分分别利用由m个施加电极元件产生的静电力朝向m个施加电极元件移动。
此外，由于通过槽15使液体L的表面张力减少，所以液体L以得到m个分离部分的方式在相邻的施加电极元件之间分离。在所述的分离之后，m个分离部分分别利用由m个施加电极元件产生的静电力分别保持在与m个施加电极元件对应的位置。
在这样的装置中，通过调节施加电极元件的数目能够调节分离部分的数目。通过变更用于保持该分离部分的施加电极元件的电极12、13的数目，能够调节各分离部分的分量。尤其是在使槽15的长边方向的电极12、13的长度大致相等的情况下，能够以与构成施加电极元件的电极12、13的数目成比例的方式增减分离部分的分量。
作为一个例子，如图9所示，通过由一个电极12、13构成的两个施加电极元件，能够得到彼此具有等量的两个分离部分L11、L12。作为一个例子，如图10所示，通过由一个电极12、13构成的三个施加电极元件，能够得到彼此具有等量的三个分离部分L21、L22、L23。
此外，作为一个例子，如图11所示，通过由一个电极12、13构成的一个施加电极元件以及由相邻的两个电极12、13构成的另外的一个施加电极元件，能够得到彼此具有不同的量的两个分离部分L31、L32。在该情况下，槽15的长边方向的电极12、13的长度大致相等，保持在与另外的一个施加电极元件对应的位置的分离部分L32的分量相对于保持在与一个施加电极元件对应的位置的分离部分L31的分量变成约2倍。然而，分离部分的数目和分量的调节不限于图9～图11所示的方式。
到此为止，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述的实施方式，本发明可以根据本发明的技术思想进行变形以及变更。
工业实用性
本发明的液体操作装置能够通过组装于便携且一次性的自动批量式设备、化验分析装置等中来使用。作为这样的设备，例如可以举出试剂成分传感器、试剂配合处理装置、试剂成分自动选定机、微小封闭环境型无菌分离细胞培养器、按细胞种类排列的人工器官合成器等，有关设备不限于这些。
附图标记说明
1…基板，1b…表面，2…电极，3…绝缘膜，3a…背面，3b…表面，4…槽，4a…开口部，4b…底部，D…弯曲部
11…基板，11b…表面，11c…第一部分，11d…第二部分，12…第一电极(电极)，13…第二电极(电极)，14…绝缘膜，14a…背面，14b、14b1、14b2…表面，14c…第一部分，14d…第二部分，15…槽，15a…开口部，15b…底部，F2…第一结构体，S2…第二结构体，T1…抵接部
21…基板，21b…表面，21c…第一部分，21d…第二部分，22…第一电极(电极)，23…第二电极(电极)，24…绝缘膜，24a…背面，24b、24b1、24b2…表面，24c…第一部分，24d…第二部分，25…槽，25a…开口部，25b…底部，F3…第一结构体，S3…第二结构体，T2…抵接部，N…连接部
L…液体(液滴)。

Claims (8)

1.一种开放空间型液体操作装置，其具备基板、配置于所述基板的表面上的至少三个电极以及以覆盖所述至少三个电极的方式配置于所述基板的表面上的绝缘膜，并且
所述基板以具有柔性的方式形成为片状或膜状，
所述绝缘膜具有背面和表面，所述绝缘膜的背面朝向所述基板的表面，所述绝缘膜的表面相对于所述绝缘膜的背面而言位于所述绝缘膜的厚度方向的相反侧，
所述绝缘膜的表面向外部开放，
所述开放空间型液体操作装置被配置为：利用通过使得针对所述至少三个电极施加的电压变化而产生的静电力的变化，能够在所述绝缘膜的表面上控制液体；
其中，所述开放空间型液体操作装置形成有槽，所述槽在从所述绝缘膜的表面朝向所述绝缘膜的背面的方向上凹陷，并且
所述槽以跨越所述至少三个电极的方式延伸，
由所述基板、所述至少三个电极以及所述绝缘膜形成的两个结构体通过协作来形成所述槽，
所述基板具有相对于所述槽的底部而分别位于所述槽的宽度方向的一侧和另一侧的第一部分和第二部分，
所述绝缘膜具有相对于所述槽的底部而分别位于所述槽的宽度方向的一侧和另一侧的第一部分和第二部分，
所述两个结构体是作为包括所述基板的第一部分和所述绝缘膜的第一部分的第一结构体与作为包括所述基板的第二部分和所述绝缘膜的第二部分的第二结构体，
通过设置以形成所述槽的底部的方式使所述绝缘膜的第一部分和第二部分的表面进行抵接而成的抵接部，所述第一结构体以与所述第二结构体协作地形成所述槽的方式进行弯曲，
所述第一结构体与所述第二结构体以朝向彼此突出的方式弯曲。
2.如权利要求1所述的开放空间型液体操作装置，其中，所述第一结构体与所述第二结构体分别形成于所述槽的宽度方向上的相对于所述槽的底部的一侧和另一侧。
3.如权利要求2所述的开放空间型液体操作装置，其中，
所述第一结构体和所述第二结构体是分开的。
4.如权利要求3所述的开放空间型液体操作装置，其中，
所述第二结构体以与所述第一结构体协作地形成所述槽的方式弯曲。
5.如权利要求3所述的开放空间型液体操作装置，其中，
所述第二结构体以与所述第一结构体协作地形成所述槽的方式形成为大致平坦。
6.如权利要求2所述的开放空间型液体操作装置，其中，
所述第一结构体和所述第二结构体是一体的。
7.如权利要求1所述的开放空间型液体操作装置，其中，
所述槽被形成为：使所述槽的宽度伴随着从所述槽的开口部向所述槽的底部接近而减少。
8.如权利要求7所述的开放空间型液体操作装置，其中，
所述基板、所述至少三个电极以及所述绝缘膜通过设置弯曲部来进行弯曲以形成所述槽，所述弯曲部是以形成所述槽的底部的方式弯曲而成。
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