EP2143949A2 - Dispositif microfluidique de déplacement contrôlé de liquide - Google Patents

Dispositif microfluidique de déplacement contrôlé de liquide Download PDF

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EP2143949A2
EP2143949A2 EP09164657A EP09164657A EP2143949A2 EP 2143949 A2 EP2143949 A2 EP 2143949A2 EP 09164657 A EP09164657 A EP 09164657A EP 09164657 A EP09164657 A EP 09164657A EP 2143949 A2 EP2143949 A2 EP 2143949A2
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EP
European Patent Office
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liquid
electrode
interface
microchannel
detection
Prior art date
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Withdrawn
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EP09164657A
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Jean-Maxime Roux
Raymond Campagnolo
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Publication date
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    • B01L2400/0415—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • B01L2400/0427—Electrowetting

Definitions

  • the present invention relates to the general field of microfluidics and relates to a microchannel liquid displacement device.
  • Microfluidics is a technical field that has been booming for the past ten years, mainly because of the development and development of chemical or biological analysis systems, called lab-on-chip .
  • microfluidics can effectively handle small volumes of liquid. It is possible to perform on the same support all the steps of analysis of a liquid sample in a relatively short time and using small volumes of sample and reagents.
  • Handling small volumes of liquid may also require, depending on the application, to move a gas or liquid in a microchannel.
  • the device comprises a microchannel A10 formed in a substrate (not shown) in which is located a conductive liquid plug AF 1 surrounded by a dielectric fluid AF 2 so as to form an upstream interface AI 1, R and a downstream interface AI 1 , A.
  • a liquid droplet is a drop, contained in a channel or tube, which has a length substantially larger than the diameter.
  • upstream and downstream are defined with reference to the X direction parallel to the axis of the microchannel A10.
  • the triple line of the interfaces AI 1, R and AI 1, A is contained in a plane substantially transverse to the microchannel A10.
  • Two activation electrodes A31 are each disposed on one side of the microchannel A10 facing one another.
  • a dielectric layer A34 covers the electrodes A31 so as to electrically isolate them from the liquid AF 1 .
  • the downstream interface AI 1, A is located at the electrodes A31.
  • a counterelectrode electrode A32 is disposed on one side of the microchannel upstream of the interface AI 1, A and is in contact with the conducting liquid AF 1 .
  • the electrodes A31 and A32 are connected to a DC voltage source A33.
  • the dielectric layer A34 between the electrodes A31 and the energized liquid AF 1 acts as a capacitance.
  • electrowetting forces allow the displacement of the liquid AF 1 .
  • the liquid AF 1 can then be displaced in the direction X on the dielectric layer A34 by activation of the voltage source A33.
  • the AF fluid 2 is then "pushed" by the liquid AF 1 in the same direction.
  • the liquid displacement device according to the prior art, however, has the disadvantage of not allowing precise control of the displacement of the liquid as a function of the position of the interface AI 1, A.
  • the liquid AF 1 moves at a constant speed until it completely covers the dielectric layer A34, without it being possible to know the instantaneous position of the interface AI 1, A .
  • the device does not make it possible to stop the movement of the liquid AF 1 at a precise instant or for a position of the interface AI 1, A determined, since the precise position of the interface is not known.
  • the device according to the prior art does not make it possible to increase or decrease the speed of displacement of the liquid AF 1 as a function of the position of the interface AI 1, A.
  • the object of the present invention is to overcome the aforementioned drawbacks and in particular to provide a controlled liquid displacement device for which displacement of the liquid can be controlled according to the position of a detected interface.
  • the controlled displacement device comprises a capacitive measuring device for controlling the displacement of the first liquid as a function of the value of the measured capacitance.
  • the capacitive measuring device comprises calculation means, connected to the measuring means, for determining the position of the interface as a function of the value of the measured capacitance.
  • the capacitive measuring device comprises control means, connected to the calculation means and to the first voltage generator, for controlling the value of the potential difference applied by the latter.
  • the second liquid being electrically conductive
  • a layer of a dielectric material covers the detection electrode.
  • the second liquid is dielectric, whose value of the permittivity is different from that of the fluid.
  • the difference in permittivity between said second liquid and said fluid is substantially greater than or equal to 50%.
  • the measuring means comprise a capacitor, referred to as a reference capacitor, connected in series with the detection electrode, and a voltmeter for measuring the voltage across said reference capacitor.
  • the measuring means may comprise an impedance analyzer.
  • said detection electrode may comprise a plurality of elementary detection electrodes.
  • said substrate is advantageously brought to a potential determined by an electrically conductive means.
  • said means carrying the substrate at a determined potential comprises an electrode disposed on an outer face of the substrate and extending over the entire length of the detection electrode.
  • FIG. 2 is schematically shown in longitudinal section a microfluidic fluid controlled displacement device according to a first embodiment of the invention.
  • the device comprises a microchannel 10 formed in a substrate 20.
  • the microchannel 10 may comprise a first end 12A comprising a first opening 11A and a second end 12B opposite to the first end 12A in the longitudinal direction of the microchannel 10 and comprising a second opening 11B.
  • the microchannel 10 may have a convex polygonal cross section, for example square, rectangular, hexagonal. It is considered here that a square section is a special case of the more general rectangular shape. It can also have a circular cross section.
  • microchannel is taken in a general sense and includes in particular the particular case of the microtube whose section is circular.
  • the terms height and length refer to the size of the microchannel 10 or a portion of the microchannel 10 in the transverse and longitudinal directions, respectively.
  • the height corresponds to the distance between the lower and upper walls of the microchannel, and for a microchannel of circular section, the height designates the diameter thereof.
  • a first liquid F 1 partially fills the microchannel 10, for example from the first end 12A.
  • a reservoir 60 containing the liquid F 1 can be connected to the microchannel 10 via the opening 11A of the end 12A, and is intended to supply the microchannel 10 with piston liquid F 1 .
  • a dielectric fluid F 2 fills the microchannel 10 downstream of the first liquid F 1 and forms an interface I 1 with the latter.
  • the triple line of the interface I 1 is contained in a plane substantially transverse to the microchannel 10.
  • the piston liquid F 1 is electrically conductive and can be an aqueous solution charged with ions, or mercury.
  • the fluid F 2 is electrically insulating. It may be a gas, for example air, or a liquid such as an alkane, for example hexadecane, or a silicone oil. In general, the dynamic viscosity of the fluid F2 is preferably low, for example between 5cp and 10cp approximately.
  • the first liquid F 1 and the fluid F 2 are immiscible.
  • An activation electrode 31 is disposed directly on at least one face of the inner wall 15 of the substrate 20, and extends in the longitudinal direction of the microchannel 10. It is said buried because isolated from any contact by the liquid F 1 by a thin dielectric layer 34, and extends over part or all of the contour surface of the microchannel 10.
  • a counter-electrode 32 is disposed in the microchannel 10 in the form of a catenary, that is to say an electrically conductive wire, for example Au.
  • This electrode may also be a wire or a planar electrode disposed on one side of the microchannel 10 (the latter case is described later).
  • the counter electrode 32 extends in the microchannel 10 vis-à-vis the electrode 31. It may however be in contact with the liquid F 1 upstream of the electrode 31, for example at the of the tank 60.
  • a voltage source 33 preferably an AC voltage source, is connected to the electrode 31 and to the counterelectrode 32.
  • the liquid behaves like a conductor when the frequency of the bias voltage is substantially lower than a cutoff frequency, the latter, depending in particular on the electrical conductivity of the liquid, is typically of the order a few tens of kilohertz (see for example the article of Mugele and Baret entitled “Electrowetting: from basics to applications", J. Phys. Condens. Matter, 17 (2005), R705-R774 ).
  • the frequency is substantially greater than the frequency allowing to exceed the hydrodynamic response time of the liquid F 1 , which depends on the physical parameters of the drop such as the surface tension, the viscosity or the size of the drop, and which is of the order of a few hundred Hertz.
  • the frequency is, preferably, between 100 Hz and 10 kHz, preferably of the order of 1 kHz.
  • the response of the liquid F 1 depends on the effective value of the applied voltage since the contact angle depends on the voltage U 2 , according to the well-known equation of electrowetting on dielectric (see, for example, article of Berge entitled “Electrocapillarity and wetting of insulating films by water", CR Acad. Sci., 317, Series 2, 1993, 157-163 ).
  • the rms value can vary between 0V and a few hundred volts, for example 200V. Preferably, it is of the order of a few tens of volts.
  • a dielectric layer 34 and a hydrophobic layer directly cover the electrode 31.
  • a single layer combining these two functions may be suitable, for example a parylene layer.
  • the hydrophobic nature of the layer means that a liquid / fluid interface placed on this layer has a contact angle greater than 90 °.
  • the length of the electrode 31 in the longitudinal direction of the microchannel 10 defines a control portion 16.
  • the interface I 1 is located in the control portion 16.
  • the microchannel has a length of between 100 ⁇ m and 500 mm, preferably between 300 ⁇ m and 100 mm.
  • the height or the diameter of the microchannel 10 is typically between 10 .mu.m and 200 .mu.m, and preferably between 20 .mu.m and 100 .mu.m.
  • the reservoir may have a capacity of between 1 ⁇ l and 1 ml.
  • the substrate 20 may be silicon or glass, or plexiglass.
  • a conductive or semiconductor substrate such as silicon
  • its surface is previously oxidized, for example by thermal oxidation, or covered with a dielectric thin film, such as Si 3 N 4 of a thickness of some microns.
  • the electrode 31 is obtained by depositing a thin layer of a metal chosen from Au, Al, ITO, Pt, Cu, Cr ... or an Al-Si alloy ... using conventional microtechnologies of the microelectronics.
  • the thickness of the electrode is between 10 nm and 1 ⁇ m, preferably 300 nm.
  • the length of the electrode 30 is from a few micrometers to a few millimeters.
  • the electrode 31 is covered with a dielectric layer 34 made of Si 3 N 4 , SiO 2 ... having a thickness of between 300 nm and 3 ⁇ m, preferably 1 ⁇ m.
  • the dielectric layer of SiO 2 can be obtained by thermal oxidation.
  • a hydrophobic layer is deposited on the dielectric layer 34 and the wall of the microchannel 10.
  • a Teflon deposit made by spinning or SiOC deposited by plasma can be carried out.
  • Hydrophobic silane deposition in the vapor or liquid phase can be carried out.
  • the counter-electrode 32 is made similarly to the electrode 31 when it is disposed on one side of the microchannel 10. In the case where the counter-electrode takes the form of a catenary wire, it is simply fixed when the steps described above are completed.
  • a servo-control system is provided to control the movement of the liquid F 1 as a function of the position of the interface I 1 .
  • the servo system comprises a capacitive measuring device for determining the position of the interface I 1 and controlling the displacement of the liquid F 1 .
  • the capacitive measuring device is connected to the electrode 31 and to the counterelectrode 32.
  • the frequency is of the order of ten times higher, and the amplitude at least ten times smaller than that of the voltage of the voltage source 33.
  • the frequency of the voltage source 33 is 1kHz
  • the frequency of the voltage source 43 will preferably be a few tens of kilohertz.
  • the amplitude of the voltage delivered by the voltage source 43 will preferably be of the order of a few volts if the amplitude of the voltage delivered by the source 33 is a few hundred volts.
  • a capacitor 46B is put in series with the electrode 32 to form a capacitive divider.
  • the value of the capacity 46B may be between 10pF and 500pF, and is preferably 100pF.
  • a voltmeter 46A measures the voltage across the capacitor 46B.
  • the measured voltage is transmitted to calculation means 47 of the position of the interface I 1 .
  • the calculating means 47 calculate the value of the capacitance formed between the polarized liquid F 1 and the electrode 31 and deduce from this the rate of recovery of the dielectric layer 34 by the liquid F 1 . From the recovery rate and knowing the position of the dielectric layer 34, the calculation means 46 determine the position of the interface I 1 in the microchannel 10.
  • control means 52 These are connected to the voltage source 33, and make it possible to vary the value of the voltage generated.
  • the variation of the voltage generated by the voltage source 33 makes it possible to control in particular the speed of movement of the liquid F 1 .
  • the calculation means 47 and the control means 52 are for example arranged on a printed circuit (not shown).
  • the servo system makes it possible to control the displacement of the liquid F 1 as a function of the position of the interface I 1 detected by capacitive measurement.
  • the voltage source 33 activates the electrode 31 and allows the liquid F 1 to move .
  • the activation of the voltage source 43 makes it possible to measure the capacitance formed between the polarized liquid F 1 and the electrode 31.
  • the voltmeter 46A measures the voltage across the capacitors 46B and sends the measured signal to the capacitors. calculation 47.
  • the calculation means 47 of the position of the interface I 1 make it possible to obtain from the measured voltage the rate of overlap by the liquid F 1 of the dielectric layer 34 and deduce therefrom the position of the interface I 1 .
  • the position of the interface I 1 is transmitted to the control means 52.
  • control means 52 determine the value of the potential difference to be applied by the voltage source 33, to reach a given position at the interface I1.
  • the electrowetting force thus causes the displacement of the liquid F 1 in the direction X which "pushes" in the same direction the fluid F2.
  • the figure 3 shows a variant of the first embodiment of the invention.
  • An electrode matrix 31 (1), 31 (2) ... is disposed on one side of the microchannel 10.
  • the counter-electrode 32 is here an electrode formed on a part of the inner wall 15 of the microchannel 10 opposite the electrode matrix 31. It may, however, be a catenary wire ( figure 2 ) or be placed directly on the substrate.
  • Switching means 36 are provided for activating an electrode 31 (i) of the electrode matrix 31. Their closure makes contact between the electrode 31 (i) and the voltage sources 33 and 34.
  • the switching means 36 are controlled by an activation pilot (not shown) controlled by the control means 52.
  • the dielectric layer 34 between this activated electrode and the liquid under tension acts as a capacitance.
  • the liquid F 1 can be moved from one to the next, on the hydrophobic surface, by successive activation of the electrodes 31 (1), 31 (2), etc.
  • the substrate 20, in the case where it is slightly conductive, for example made of silicon, is brought to a determined potential.
  • it can be grounded.
  • an electrode in the form of a metal layer may advantageously be formed on the outer wall of the substrate 20 opposite the matrix of electrodes 31. It may extend over the entire length of the electrode matrix 31.
  • FIGS. 4 to 6 are schematic longitudinal sectional representations of a controlled liquid displacement device according to a second embodiment of the invention, for which the detected interface is different from that subjected to the electrowetting forces.
  • the servo system is adapted to control the movement of the liquid F 1 as a function of the position of an interface I 3 .
  • the microchannel 10 comprises a second liquid F 3 which can be electrically conductive or dielectric. It partially fills the channel in the longitudinal direction of the microchannel 10 and forms with the fluid F 2 an interface I 3 .
  • liquids F 1 and F 3 are separated from each other by the fluid F 2 .
  • the fluid F 2 is immiscible with the liquid F 3 .
  • the triple line of the interface I 3 is contained in a plane substantially transverse to the microchannel 10.
  • the displacement of the liquid F 1 is ensured. by the activation of the electrode 31 connected to a voltage source 33.
  • the capacitive measurement device of the servo system comprises at least one detection electrode 41 formed on the inner wall 15 of the microchannel 10 and extends in the longitudinal direction of the microchannel 10. It is said buried and extends over a part or on the entire perimeter of the microchannel 10.
  • the length of the electrode 41 defines a detection portion 18.
  • the interface I3 is located in the detection portion 18.
  • the detection counter-electrode 42 is formed on the inner wall 15 of the microchannel 10 facing the electrode 41.
  • the counter-electrode 42 can also be directly disposed on the surface of the microchannel, or be arranged in the microchannel 10 in the form of a catenary wire, for example an Au wire.
  • the counter-electrode 42 extends in the microchannel 10 vis-à-vis the electrode 41.
  • the voltage source 43 is connected to the electrodes 41 and 42 to apply an alternating voltage according to the same characteristics previously described.
  • the average value of the voltage is zero and the voltage is low, for example 10 times lower than the voltage generated by 33.
  • the Figures 4 and 5 show a device according to the invention for which the liquid F 3 is electrically conductive.
  • the capacitive measuring device further comprises a dielectric layer 44 which directly covers the electrode 41.
  • the dielectric layer 44 between the electrode 41 and the energized liquid F3 acts as a capacitance.
  • this capacitance can be deduced from the voltage measured across a reference capacitor 46B connected in series with the electrode 41.
  • the calculation means 47 make it possible to determine the position of the interface I 3 , from the voltage measurement by the voltmeter 46A across the capacitors 46B.
  • the control means 52 control the value of the voltage generated by the voltage source 33 as a function of the position of the interface I 3 .
  • the servo system makes it possible to control the displacement of the liquid F 1 as a function of the position of the interface I 3 determined by capacitive measurement.
  • the electrode 41 may be replaced by an array of electrodes 41.
  • Switching means 49 may be provided to activate the electrode 41 (i) at which the interface I3 is located. Their closure makes contact between the corresponding electrode 41 (i) and the voltage source 43.
  • the switching means 49 are controlled by an activation driver (not shown).
  • the substrate 20 in the case where it is slightly conductive, for example silicon, is brought to a determined potential.
  • a determined potential for example, it can be grounded.
  • an electrode in the form of a metal layer may advantageously be formed on the outer wall of the substrate 20 opposite the matrix of electrodes 41. It may extend over the entire length of the electrode matrix 41.
  • the figure 6 shows a device according to the invention for which the liquid F 3 is dielectric and has a permittivity different from that of the fluid F 2 .
  • the dielectric layer 44 is then no longer necessary.
  • the voltage source 43 When the voltage source 43 is activated, the fluid F 2 and the liquid F 3 form two parallel capacitances between the electrode 41 and the counterelectrode 42.
  • the value of the equivalent capacitance varies according to the position of the interface I 3 between these electrodes.
  • this equivalent capacitance can be deduced from the voltage measured across a reference capacitor 46B connected in series with the electrode 41.
  • the servo system can also be adapted to detect both the position of the interface I 1 and that of the interface I 3 , in order to obtain greater accuracy on the amount of fluid F 3 moved. This situation is particularly suitable in the case where the fluid F 2 has a compressibility that must be evaluated in real time, or when the liquids F 1 and F 3 exhibit uncontrolled evaporation.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif microfluidique de déplacement contrôlé de liquide. Le dispositif de déplacement contrôlé selon l'invention comporte un microcanal (10) rempli d'un premier liquide (F 1 ) et d'un fluide (F 2 ) formant une première interface (I 1 ) avec le premier liquide (F 1 ) , ou formant une première interface (I 1 ) avec le premier liquide (F 1 ) et une seconde interface (I 3 ) avec un second liquide (F 3 ) situé en aval dudit fluide (F 2 ), et des moyens de déplacement du premier liquide (F 1 ) par électromouillage. Un système d'asservissement est prévu pour contrôler le déplacement du premier liquide (F 1 ) en fonction de la position d'une interface (I 1 , I 3 ) du fluide (F 2 ).

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention se rapporte au domaine général de la microfluidique et concerne un dispositif de déplacement de liquide en microcanal.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
  • La microfluidique est un domaine technique en pleine expansion depuis une dizaine d'années, du fait notamment de la réalisation et du développement de systèmes d'analyses chimiques ou biologiques, appelés laboratoires sur puce (lab-on-chip).
  • En effet, la microfluidique permet de manipuler efficacement de faibles volumes de liquide. Il est possible de réaliser sur un même support toutes les étapes d'analyse d'un échantillon liquide en un temps relativement court et en utilisant de petits volumes d'échantillon et de réactifs.
  • La manipulation de faibles volumes de liquide peut nécessiter également, selon les applications, de déplacer un gaz ou un liquide dans un microcanal.
  • Ainsi, le document US-A1-2006/0083473 décrit un dispositif de déplacement de liquide en microcanal, par électromouillage, ou plus précisément par électromouillage sur diélectrique.
  • Le fonctionnement est le suivant, en référence à la figure 1 qui représente schématiquement le dispositif selon l'art antérieur suivant une coupe longitudinale.
  • Le dispositif comporte un microcanal A10 formé dans un substrat (non représenté) dans lequel est situé un bouchon de liquide conducteur AF1 entouré d'un fluide diélectrique AF2 de manière à former une interface amont AI1,R et une interface aval AI1,A.
  • On appelle bouchon de liquide une goutte, contenue dans un canal ou un tube, qui présente une longueur sensiblement plus importante que le diamètre. Les termes amont et aval sont définis en référence à la direction X parallèle à l'axe du microcanal A10.
  • La ligne triple des interfaces AI1,R et AI1,A est contenue dans un plan sensiblement transversal au microcanal A10.
  • Deux électrodes d'activation A31 sont disposées chacune sur une face du microcanal A10 en regard l'une de l'autre. Une couche diélectrique A34 recouvre les électrodes A31 de manière à isoler électriquement celles-ci du liquide AF1. L'interface aval AI1,A est située au niveau des électrodes A31.
  • Une électrode formant contre-électrode A32 est disposée sur une face du microcanal en amont de l'interface AI1,A et est en contact avec le liquide conducteur AF1.
  • Les électrodes A31 et A32 sont connectées à une source de tension continue A33.
  • Lorsque la source de tension A33 est activée, la couche diélectrique A34 entre les électrodes A31 et le liquide sous tension AF1 agit comme une capacité.
  • Les forces électrostatiques appliquées, dites forces d'électromouillage, permettent le déplacement du liquide AF1.
  • Le liquide AF1 peut alors être déplacé suivant la direction X sur la couche diélectrique A34 par activation de la source de tension A33. Le fluide AF2 est alors « poussé » par le liquide AF1 dans la même direction.
  • Le dispositif de déplacement de liquide selon l'art antérieur présente cependant l'inconvénient de ne pas permettre le contrôle précis du déplacement du liquide en fonction de la position de l'interface AI1,A.
  • En effet, lorsque la source de tension A33 est activée, le liquide AF1 se déplace à vitesse constante jusqu'à recouvrir entièrement la couche diélectrique A34, sans qu'il soit possible de connaître la position instantanée de l'interface AI1,A.
  • Le dispositif ne permet pas d'arrêter le mouvement du liquide AF1 à un instant précis ou pour une position de l'interface AI1,A déterminée, puisque la position précise de l'interface n'est pas connue.
  • De plus, le dispositif selon l'art antérieur ne permet pas d'augmenter ou de diminuer la vitesse de déplacement du liquide AF1 en fonction de la position de l'interface AI1,A.
    • EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités et notamment de proposer un dispositif de déplacement contrôlé de liquide pour lequel le déplacement du liquide peut être commandé en fonction de la position d'une interface détectée.
  • Pour ce faire, l'invention a pour objet un dispositif de déplacement contrôlé de liquide comportant un substrat dans lequel est formé un microcanal, ledit dispositif comprenant :
    • un premier liquide électriquement conducteur remplissant partiellement le microcanal dans le sens longitudinal du microcanal,
    • un fluide diélectrique situé en aval dudit premier liquide dans le sens longitudinal du microcanal, formant une première interface avec le premier liquide, ou formant une première interface avec le premier liquide et une seconde interface avec un second liquide situé en aval dudit fluide, et
    • des moyens de déplacement par électromouillage du premier liquide.
  • Selon l'invention, le dispositif de déplacement contrôlé comprend un dispositif de mesure capacitive, pour commander le déplacement du premier liquide en fonction de la valeur de la capacité mesurée.
  • Avantageusement, les moyens de déplacement par électromouillage comprennent :
    • au moins une électrode de contrôle disposée sur au moins une partie de la paroi du microcanal définissant une portion de contrôle, et recouverte d'une couche diélectrique, ladite première interface étant située dans ladite portion de contrôle,
    • un moyen électriquement conducteur formant contre-électrode de contrôle, en contact avec le premier liquide, et
    • un premier générateur de tension pour appliquer une différence de potentiel entre ladite électrode et ladite contre-électrode,
    ledit dispositif de mesure capacitive étant connecté audit premier générateur de tension pour faire varier la valeur de la différence de potentiel appliquée en fonction de la valeur de la capacité mesurée.
  • Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif de mesure capacitive est adapté à déterminer la position de la première interface et comprend :
    • ladite électrode de contrôle formant électrode de détection,
    • ladite contre-électrode de contrôle formant contre-électrode de détection,
    • un second générateur de tension pour appliquer une différence de potentiel entre ladite électrode de détection et ladite contre-électrode de détection,
    • des moyens de mesure de la capacité formée entre ladite électrode de détection et ladite contre-électrode de détection.
  • Selon un second mode de réalisation de l'invention, le dispositif de mesure capacitive est adapté à déterminer la position de la seconde interface et comprend :
    • au moins une électrode de détection disposée sur au moins une partie de la paroi du microcanal définissant une portion de détection située en aval de ladite portion de contrôle, ladite seconde interface étant située dans ladite portion de détection,
    • un moyen électriquement conducteur formant contre-électrode de détection, en contact avec le second liquide,
    • un second générateur de tension pour appliquer une différence de potentiel entre ladite électrode de détection et ladite contre-électrode de détection,
    • des moyens de mesure de la capacité formée entre ladite électrode de détection et ladite contre-électrode de détection.
  • De préférence, le dispositif de mesure capacitive comprend des moyens de calcul, connectés aux moyens de mesure, pour déterminer la position de l'interface en fonction de la valeur de la capacité mesurée.
  • De préférence, le dispositif de mesure capacitive comprend des moyens de commande, connectés aux moyens de calcul et au premier générateur de tension, pour commander la valeur de la différence de potentiel appliquée par celui-ci.
  • Selon une variante du second mode de réalisation, le second liquide étant électriquement conducteur, une couche d'un matériau diélectrique recouvre l'électrode de détection.
  • Selon une autre variante du second mode de réalisation, le second liquide est diélectrique, dont la valeur de la permittivité est différente de celle du fluide. Dans ce cas, il est préférable que la différence de permittivité entre ledit second liquide et ledit fluide soit sensiblement supérieure ou égale à 50%.
  • Avantageusement, les moyens de mesure comprennent une capacité, dite capacité de référence, connectée en série avec l'électrode de détection, et un voltmètre pour mesurer la tension aux bornes de ladite capacité de référence.
  • Alternativement, les moyens de mesure peuvent comprendre un analyseur d'impédance.
  • Dans un mode de réalisation de l'invention, ladite électrode de détection peut comprendre une pluralité d'électrodes de détection élémentaires.
  • Dans ce cas, ledit substrat est avantageusement porté à un potentiel déterminé par un moyen électriquement conducteur.
  • De préférence, ledit moyen portant le substrat à un potentiel déterminé comprend une électrode disposée sur une face externe du substrat et s'étendant sur toute la longueur de l'électrode de détection.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • On décrira à présent, à titre d'exemples non limitatifs, des modes de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
    • La figure 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de déplacement de liquide selon l'art antérieur ;
    • La figure 2 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon un premier mode de réalisation de l'invention, pour lequel l'interface détectée correspond à celle soumise aux forces d'électromouillage ;
    • La figure 3 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon une alternative au premier mode de réalisation de l'invention ;
    • La figure 4 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon un second mode de réalisation de l'invention, pour lequel l'interface détectée est différente de celle soumise aux forces d'électromouillage ;
    • La figure 5 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon une alternative au second mode de réalisation de l'invention.
    • La figure 6 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon une autre alternative au second mode de réalisation de l'invention.
    EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PREFERE
  • Sur la figure 2 est représenté schématiquement en coupe longitudinale un dispositif microfluidique de déplacement contrôlé de liquide selon un premier mode de réalisation de l'invention.
  • Le dispositif comprend un microcanal 10 formé dans un substrat 20. Le microcanal 10 peut comporter une première extrémité 12A comprenant une première ouverture 11A et une seconde extrémité 12B opposée à la première extrémité 12A suivant le sens longitudinal du microcanal 10 et comprenant une seconde ouverture 11B.
  • Le microcanal 10 peut présenter une section transversale polygonale convexe, par exemple carrée, rectangulaire, hexagonale. On considère ici qu'une section carrée est un cas particulier de la forme rectangulaire plus générale. Il peut également présenter une section transversale circulaire.
  • Le terme microcanal est pris dans un sens général et comprend notamment le cas particulier du microtube dont la section est circulaire.
  • Dans toute la description qui va suivre, les termes hauteur et longueur désignent la taille du microcanal 10 ou d'une portion du microcanal 10 selon les directions transversale et longitudinale, respectivement. Ainsi, pour un microcanal de section rectangulaire, la hauteur correspond à la distance entre les parois inférieure et supérieure du microcanal, et pour un microcanal de section circulaire, la hauteur désigne le diamètre de celui-ci.
  • De plus, on notera que les verbes « recouvrir », « être situé sur » et « être disposé sur » n'impliquent pas ici nécessairement de contact direct. Ainsi, un matériau peut être disposé sur une paroi sans qu'il y ait de contact direct entre le matériau et la paroi. De même, un liquide peut recouvrir une paroi sans qu'il y ait contact direct. Dans ces deux exemples, un matériau intermédiaire peut être présent. Le contact direct est assuré lorsque le qualificatif « directement » est utilisé avec les verbes précédemment cités.
  • Un premier liquide F1 remplit partiellement le microcanal 10, par exemple à partir de la première extrémité 12A.
  • Un réservoir 60 contenant le liquide F1 peut être connecté au microcanal 10 par l'intermédiaire de l'ouverture 11A de l'extrémité 12A, et est destiné à alimenter le microcanal 10 en liquide piston F1.
  • Un fluide diélectrique F2 remplit le microcanal 10 en aval du premier liquide F1 et forme avec ce dernier une interface I1.
  • La ligne triple de l'interface I1 est contenue dans un plan sensiblement transversal au microcanal 10.
  • Le liquide piston F1 est électriquement conducteur et peut être une solution aqueuse chargée en ions, ou du mercure.
  • Le fluide F2 est électriquement isolant. Il peut être un gaz, par exemple de l'air, ou un liquide comme un alcane, par exemple de l'hexadécane, ou une huile silicone. D'une façon générale, la viscosité dynamique du fluide F2 est de préférence faible, par exemple comprise entre 5cp et 10cp environ.
  • Le premier liquide F1 et le fluide F2 sont non miscibles.
  • Une électrode d'activation 31 est disposée directement sur au moins une face de la paroi interne 15 du substrat 20, et s'étend dans le sens longitudinal du microcanal 10. Elle est dite enterrée parce que isolée de tout contact par le liquide F1 par une couche mince diélectrique 34, et s'étend sur une partie ou sur la totalité de la surface du contour du microcanal 10.
  • Une contre-électrode 32 est disposée dans le microcanal 10 sous forme de caténaire, c'est-à-dire un fil électriquement conducteur, par exemple en Au. Cette électrode peut être également un fil ou une électrode planaire disposé sur une face du microcanal 10 (ce dernier cas est décrit plus loin).
  • De préférence, la contre-électrode 32 s'étend dans le microcanal 10 en vis-à-vis de l'électrode 31. Elle peut cependant être en contact avec le liquide F1 en amont de l'électrode 31, par exemple au niveau du réservoir 60.
  • Une source de tension 33, de préférence alternative, est connectée à l'électrode 31 et à la contre-électrode 32.
  • Lorsque la tension de polarisation est alternative, le liquide se comporte comme un conducteur lorsque la fréquence de la tension de polarisation est sensiblement inférieure à une fréquence de coupure, cette dernière, dépendant notamment de la conductivité électrique du liquide, est typiquement de l'ordre de quelques dizaines de kilohertz (Voir par exemple l'article de Mugele et Baret intitulé « Electrowetting: from basics to applications », J. Phys. Condens. Matter, 17 (2005), R705-R774). D'autre part, la fréquence est sensiblement supérieure à la fréquence permettant d'excéder le temps de réponse hydrodynamique du liquide F1, qui dépend des paramètres physiques de la goutte comme la tension de surface, la viscosité ou la taille de la goutte, et qui est de l'ordre de quelques centaines de Hertz. Aussi, la fréquence est, de préférence, comprise entre 100Hz et 10kHz, de préférence de l'ordre de 1kHz.
  • Ainsi, la réponse du liquide F1 dépend de la valeur efficace de la tension appliquée puisque l'angle de contact dépend de la tension en U2, selon l'équation bien connue de l'électromouillage sur diélectrique (voir, par exemple, l'article de Berge intitulé « Electrocapillarité et mouillage de films isolants par l'eau », C.R. Acad. Sci., 317, série 2, 1993, 157-163). La valeur efficace peut varier entre 0V et quelques centaines de volt, par exemple 200V. De préférence, elle est de l'ordre de quelques dizaines de volt.
  • Une couche diélectrique 34 et une couche hydrophobe (non représentée) recouvrent directement l'électrode 31. Une couche unique combinant ces deux fonctions peut convenir, par exemple une couche en parylène.
  • Le caractère hydrophobe de la couche signifie qu'une interface liquide/fluide placée sur cette couche présente un angle de contact supérieur à 90°.
  • La longueur de l'électrode 31 dans le sens longitudinal du microcanal 10 définit une portion de contrôle 16. L'interface I1 est située dans la portion de contrôle 16.
  • Le microcanal présente une longueur comprise entre 100µm et 500mm, de préférence comprise entre 300µm et 100mm.
  • La hauteur ou le diamètre du microcanal 10 est typiquement compris entre 10µm et 200µm, et de préférence entre 20µm et 100µm.
  • Le réservoir peut présenter une contenance comprise entre 1µl et 1ml.
  • Le substrat 20 peut être en silicium ou en verre, ou plexiglas. Dans le cas d'un substrat conducteur ou semi-conducteur, tel que le silicium, sa surface est préalablement oxydée, par exemple par oxydation thermique, ou recouverte d'une couche mince diélectrique, tel Si3N4 d'une épaisseur de quelques microns.
  • L'électrode 31 est obtenue par dépôt d'une fine couche d'un métal choisi parmi Au, Al, ITO, Pt, Cu, Cr... ou d'un alliage Al-Si... grâce aux microtechnologies classiques de la microélectronique.
  • L'épaisseur de l'électrode est comprise entre 10nm et 1µm, de préférence 300nm. La longueur de l'électrode 30 est de quelques micromètres à quelques millimètres.
  • L'électrode 31 est recouverte d'une couche diélectrique 34 en Si3N4, SiO2... d'épaisseur comprise entre 300nm et 3µm, de préférence 1µm. La couche diélectrique en SiO2 peut être obtenue par oxydation thermique.
  • Enfin, une couche hydrophobe est déposée sur la couche diélectrique 34 et la paroi du microcanal 10. Pour cela, un dépôt de Téflon réalisé à la tournette ou de SiOC déposé par plasma peut être réalisé. Un dépôt de silane hydrophobe en phase vapeur ou liquide peut être réalisé.
  • La contre-électrode 32 est réalisée de façon similaire à l'électrode 31 lorsqu'elle est disposée sur une face du microcanal 10. Dans le cas où la contre-électrode prend la forme d'un fil caténaire, elle est simplement fixée lorsque les étapes décrites ci-dessus sont accomplies.
  • Selon le premier mode de réalisation de l'invention, un système d'asservissement est prévu pour contrôler le déplacement du liquide F1 en fonction de la position de l'interface I1.
  • Le système d'asservissement comprend un dispositif de mesure capacitive permettant de déterminer la position de l'interface I1 et de commander le déplacement du liquide F1.
  • Dans le premier mode de réalisation, le dispositif de mesure capacitive est connecté à l'électrode 31 et à la contre-électrode 32.
  • Il comprend une source de tension 43 connectée à la source de tension 33 permettant d'ajouter à la tension alternative générée par la source de tension 33 une composante alternative de fréquence et d'amplitude différentes. De préférence, la fréquence est de l'ordre de dix fois plus élevée, et l'amplitude au moins dix fois plus petite, que celles de la tension de la source de tension 33. Par exemple, si la fréquence de la source de tension 33 est de 1kHz, la fréquence de la source de tension 43 sera préférentiellement de quelques dizaines de kilohertz. L'amplitude de la tension délivrée par la source de tension 43 sera de préférence de l'ordre de quelques volts si l'amplitude de la tension délivrée par la source 33 est de quelques centaines de volts.
  • Dans le but de mesurer la capacité formée entre le liquide polarisé F1 et l'électrode 31, une capacité 46B est mise en série avec l'électrode 32, pour former un diviseur capacitif.
  • La valeur de la capacité 46B peut être comprise entre 10pF et 500pF, et vaut de préférence 100pF.
  • Un voltmètre 46A mesure la tension aux bornes de la capacité 46B.
  • Par ailleurs, il est possible de remplacer la capacité 46B et le voltmètre 46A par un analyseur d'impédance.
  • La tension mesurée est transmise à des moyens de calcul 47 de la position de l'interface I1.
  • A partir de la tension mesurée, les moyens de calcul 47 calculent la valeur de la capacité formée entre le liquide polarisé F1 et l'électrode 31 et en déduisent le taux de recouvrement de la couche diélectrique 34 par le liquide F1. A partir du taux de recouvrement et connaissant la position de la couche diélectrique 34, les moyens de calcul 46 déterminent la position de l'interface I1 dans le microcanal 10.
  • La position de l'interface I1 est ensuite transmise à des moyens de commande 52. Ceux-ci sont connectés à la source de tension 33, et permettent de faire varier la valeur de la tension générée.
  • La variation de la tension générée par la source de tension 33 permet de contrôler notamment la vitesse de déplacement du liquide F1.
  • Les moyens de calcul 47 et les moyens de commande 52 sont par exemple disposés sur un circuit imprimé (non représenté).
  • Ainsi, le système d'asservissement permet de contrôler le déplacement du liquide F1 en fonction de la position de l'interface I1 détectée par mesure capacitive.
  • Le fonctionnement du dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon le premier mode de réalisation de l'invention est le suivant.
  • La source de tension 33 active l'électrode 31 et permet le déplacement du liquide F1.
  • L'activation de la source de tension 43 permet de mesurer la capacité formée entre le liquide polarisé F1 et l'électrode 31. Pour cela, le voltmètre 46A mesure la tension aux bornes de la capacité 46B et envoie le signal mesuré aux moyens de calcul 47.
  • Les moyens de calcul 47 de la position de l'interface I1 permettent d'obtenir de la tension mesurée le taux de recouvrement par le liquide F1 de la couche diélectrique 34 et en déduisent la position de l'interface I1. La position de l'interface I1 est transmise aux moyens de commande 52.
  • En fonction du signal reçu, les moyens de commande 52 déterminent la valeur de la différence de potentiel à appliquer par la source de tension 33, pour faire atteindre une position donnée à l'interface I1.
  • En fonction de la différence de potentiel appliquée par la source de tension 33, une force d'électromouillage plus ou moins importante est générée au niveau de l'interface I1. Son amplitude permet de contrôler notamment la vitesse de déplacement du liquide F1.
  • La force d'électromouillage provoque ainsi le déplacement du liquide F1 dans la direction X qui « pousse » dans la même direction le fluide F2.
  • La figure 3 montre une variante du premier mode de réalisation de l'invention.
  • Une matrice d'électrodes 31 (1), 31(2)... est disposée sur une face du microcanal 10.
  • La contre-électrode 32 est ici une électrode formée sur une partie de la paroi interne 15 du microcanal 10 en regard de la matrice d'électrode 31. Elle peut toutefois être un fil caténaire (figure 2) ou être directement disposée sur le substrat.
  • Des moyens de commutation 36 sont prévus pour activer une électrode 31(i) de la matrice d'électrodes 31. Leur fermeture établit un contact entre l'électrode 31 (i) et les sources de tension 33 et 34. Les moyens de commutation 36 sont commandés par un pilote d'activation (non représenté) commandé par les moyens de commande 52.
  • Lorsque l'électrode 31 (i) située à proximité de l'interface I1 est activée, à l'aide des moyens de commutation 36, la couche diélectrique 34 entre cette électrode activée et le liquide sous tension agit comme une capacité.
  • Le liquide F1 peut être déplacé de proche en proche, sur la surface hydrophobe, par activation successive des électrodes 31 (1), 31 (2)... etc.
  • Avantageusement, le substrat 20, dans le cas où il est légèrement conducteur, par exemple en silicium, est porté à un potentiel déterminé. Par exemple, il peut être mis à la masse.
  • Pour cela, une électrode (non représentée) sous forme de couche métallique peut être avantageusement formée sur la paroi externe du substrat 20 en vis-à-vis de la matrice d'électrodes 31. Elle peut s'étendre sur toute la longueur de la matrice d'électrodes 31.
  • Porter le substrat 20 à un potentiel déterminé permet d'éviter les perturbations électrostatiques entre les électrodes 31 de la matrice qui peuvent bruiter le signal de mesure de la capacité. La mesure de la capacité est alors plus précise, ce qui améliore la précision générale de fonctionnement du système d'asservissement.
  • Les figures 4 à 6 sont des représentations schématiques en coupe longitudinale d'un dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon un second mode de réalisation de l'invention, pour lequel l'interface détectée est différente de celle soumise aux forces d'électromouillage.
  • Selon ce mode de réalisation de l'invention, le système d'asservissement est adapté à contrôler le déplacement du liquide F1 en fonction de la position d'une interface I3.
  • Le microcanal 10 comprend un second liquide F3 qui peut être électriquement conducteur ou diélectrique. Il remplit partiellement le canal dans le sens longitudinal du microcanal 10 et forme avec le fluide F2 une interface I3.
  • Ainsi, les liquides F1 et F3 sont séparés l'un de l'autre par le fluide F2. Le fluide F2 est non miscible avec le liquide F3.
  • La ligne triple de l'interface I3 est contenue dans un plan sensiblement transversal au microcanal 10.
  • De la même manière que dans le premier mode de réalisation, le déplacement du liquide F1 est assuré par l'activation de l'électrode 31 reliée à une source de tension 33.
  • Le dispositif de mesure capacitive du système d'asservissement comprend au moins une électrode de détection 41 formée sur la paroi interne 15 du microcanal 10 et s'étend suivant le sens longitudinal du microcanal 10. Elle est dite enterrée et s'étend sur une partie ou sur la totalité du périmètre du microcanal 10.
  • La longueur de l'électrode 41 définit une portion de détection 18. L'interface I3 est située dans la portion de détection 18.
  • La contre-électrode de détection 42 est formée sur la paroi interne 15 du microcanal 10 en regard de l'électrode 41. La contre-électrode 42 peut également être directement disposée sur la surface du microcanal, ou être disposée dans le microcanal 10 sous forme d'un fil caténaire, par exemple un fil en Au.
  • De préférence, la contre-électrode 42 s'étend dans le microcanal 10 en vis-à-vis de l'électrode 41.
  • La source de tension 43 est connectée aux électrodes 41 et 42 pour appliquer une tension alternative selon les mêmes caractéristiques décrites précédemment. La valeur moyenne de la tension est nulle et la tension est faible, par exemple 10 fois inférieure à la tension générée par 33.
  • Les figures 4 et 5 montrent un dispositif selon l'invention pour lequel le liquide F3 est électriquement conducteur.
  • En référence à la figure 4, le dispositif de mesure capacitive comprend en outre une couche diélectrique 44 qui recouvre directement l'électrode 41.
  • Lorsque la source de tension 43 est activée, la couche diélectrique 44 entre l'électrode 41 et le liquide sous tension F3 agit comme une capacité.
  • La valeur de cette capacité peut être déduite de la tension mesurée aux bornes d'une capacité de référence 46B connectée en série à l'électrode 41.
  • Les moyens de calcul 47 permettent de déterminer la position de l'interface I3, à partir de la mesure de tension par le voltmètre 46A aux bornes de la capacité 46B.
  • Les moyens de commande 52 commandent la valeur de la tension générée par la source de tension 33 en fonction de la position de l'interface I3.
  • Ainsi, le système d'asservissement permet de contrôler le déplacement du liquide F1 en fonction de la position de l'interface I3 déterminée par mesure capacitive.
  • En référence à la figure 5, l'électrode 41 peut être remplacée par une matrice d'électrodes 41. Des moyens de commutation 49 peuvent être prévus pour activer l'électrode 41 (i) au niveau de laquelle se situe l'interface I3. Leur fermeture établit un contact entre l'électrode 41(i) correspondante et la source de tension 43. Les moyens de commutation 49 sont commandés par un pilote d'activation (non représenté).
  • Avantageusement, comme décrit précédemment, le substrat 20, dans le cas où il est légèrement conducteur, par exemple en silicium, est porté à un potentiel déterminé. Par exemple, il peut être mis à la masse.
  • Pour cela, une électrode (non représentée) sous forme de couche métallique peut être avantageusement formée sur la paroi externe du substrat 20 en vis-à-vis de la matrice d'électrodes 41. Elle peut s'étendre sur toute la longueur de la matrice d'électrodes 41.
  • La figure 6 montre un dispositif selon l'invention pour lequel le liquide F3 est diélectrique et présente une permittivité différente de celle du fluide F2.
  • La couche diélectrique 44 n'est alors plus nécessaire. Lorsque la source de tension 43 est activée, le fluide F2 et le liquide F3 forment deux capacités parallèles entre l'électrode 41 et la contre-électrode 42. La valeur de la capacité équivalente varie en fonction de la position de l'interface I3 entre ces électrodes.
  • La valeur de cette capacité équivalente peut être déduite de la tension mesurée aux bornes d'une capacité de référence 46B connectée en série à l'électrode 41.
  • Les composants du système d'asservissement ainsi que le fonctionnement restent identiques à ce qui a été décrit précédemment.
  • Dans un mode de réalisation supplémentaire de l'invention non représenté, le système d'asservissement peut également être adapté à détecter à la fois la position de l'interface I1 et celle de l'interface I3, dans le but d'obtenir une plus grande précision sur la quantité de liquide F3 déplacé. Cette situation convient particulièrement dans le cas où le fluide F2 présente une compressibilité qu'il importe d'évaluer en temps réel, ou lorsque les liquides F1 et F3 présentent une évaporation non contrôlée.

Claims (13)

  1. Dispositif de déplacement contrôlé de liquide, comportant un substrat (20) dans lequel est formé un microcanal (10), ledit dispositif comprenant :
    - un premier liquide (F1) électriquement conducteur remplissant partiellement le microcanal (10) dans le sens longitudinal du microcanal (10),
    - un fluide diélectrique (F2) situé en aval dudit premier liquide (F1) dans le sens longitudinal du microcanal (10), formant une première interface (I1) avec le premier liquide (F1), ou formant une première interface (I1) avec le premier liquide (F1) et une seconde interface (I3) avec un second liquide (F3) situé en aval dudit fluide (F2), et
    - des moyens de déplacement par électromouillage du premier liquide (F1),
    caractérisé en ce que le dispositif de déplacement contrôlé comprend un dispositif de mesure capacitive, pour commander le déplacement du premier liquide (F1) en fonction de la valeur de la capacité mesurée.
  2. Dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement par électromouillage comprennent :
    - au moins une électrode de contrôle (31) disposée sur au moins une partie de la paroi du microcanal (10) définissant une portion de contrôle (16), et recouverte d'une couche diélectrique (34), ladite première interface (I1) étant située dans ladite portion de contrôle (16),
    - un moyen électriquement conducteur (32) formant contre-électrode de contrôle, en contact avec le premier liquide (F1), et
    - un premier générateur de tension (33) pour appliquer une différence de potentiel entre ladite électrode (31) et ladite contre-électrode (32),
    ledit dispositif de mesure capacitive étant connecté audit premier générateur de tension (33) pour faire varier la valeur de la différence de potentiel appliquée en fonction de la valeur de la capacité mesurée.
  3. Dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de mesure capacitive est adapté à déterminer la position de la première interface (I1), et comprend :
    - ladite électrode de contrôle (31) formant électrode de détection,
    - ladite contre-électrode de contrôle (32) formant contre-électrode de détection,
    - un second générateur de tension (43) pour appliquer une différence de potentiel entre ladite électrode de détection (31) et ladite contre-électrode de détection (32),
    - des moyens de mesure (46A, 46B) de la capacité formée entre ladite électrode de détection (31) et ladite contre-électrode de détection (32).
  4. Dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de mesure capacitive est adapté à déterminer la position de la seconde interface (I3), et comprend :
    - au moins une électrode de détection (41) disposée sur au moins une partie de la paroi du microcanal (10) définissant une portion de détection (18) située en aval de ladite portion de contrôle (16), ladite seconde interface (I1) étant située dans ladite portion de détection (18),
    - un moyen électriquement conducteur (32) formant contre-électrode de détection, en contact avec le second liquide (F3),
    - un second générateur de tension (43) pour appliquer une différence de potentiel entre ladite électrode de détection (41) et ladite contre-électrode de détection (42),
    - des moyens de mesure (46A, 46B) de la capacité formée entre ladite électrode de détection (41) et ladite contre-électrode de détection (42).
  5. Dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le dispositif de mesure capacitive comprend des moyens de calcul (47), connectés aux moyens de mesure (46A, 46B), pour déterminer la position de l'interface (I1, I3) en fonction de la valeur de la capacité mesurée.
  6. Dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de mesure capacitive comprend des moyens de commande (52), connectés aux moyens de calcul (47) et au premier générateur de tension (33), pour commander la valeur de la différence de potentiel appliquée par celui-ci.
  7. Dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que, le second liquide (F3) étant électriquement conducteur, une couche d'un matériau diélectrique (44) recouvre l'électrode de détection (41).
  8. Dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le second liquide (F3) est diélectrique, dont la valeur de la permittivité est différente de celle du fluide (F2).
  9. Dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que les moyens de mesure (46A, 46B) comprennent une capacité (46B) connectée en série avec l'électrode de détection (31, 41), et un voltmètre (46A) pour mesurer la tension aux bornes de ladite capacité (46B).
  10. Dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que les moyens de mesure (46A, 46B) comprennent un analyseur d'impédance.
  11. Dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que ladite électrode de détection comprend une pluralité d'électrodes de détection élémentaires (31, 41).
  12. Dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit substrat (20) est porté à un potentiel déterminé par un moyen électriquement conducteur.
  13. Dispositif de déplacement contrôlé de liquide selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit moyen portant le substrat (20) à un potentiel déterminé comprend une électrode disposée sur une face externe du substrat (20) et s'étendant sur toute la longueur de l'électrode de détection (31, 41).
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