【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体移動手段に関し、特に、液体そのもの、あるいは、液体に溶解又は内包又は吸着又は付着しているものを移動させる液体移動手段に関するものである。又は、液体そのもの、あるいは、液体に溶解又は内包又は吸着又は付着しているものを分配する液体分配手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気毛管現象は、液滴の形状をコントロールして光学的特性を変化させる機構として利用されてきた。その際、液滴の接触面積を電気的に変化させたり、液滴の表面形状を電気的に変化させることにより、形状のコントロールが行われる（特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−３１１６４３号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２０００−３５６７０８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電気毛管現象を利用するもの、あるいはその他の現象を利用するものにおいて、液滴を電気的に制御して所望の方向へ移動することは行われてはいなかった。
【０００６】
本発明は従来技術のこのような現状に鑑みてなされたものであり、その目的は液体そのもの、あるいは、液体に溶解又は内包又は吸着又は付着しているものを移動させる液体移動手段を提供することである。又は、液体そのもの、あるいは、液体に溶解又は内包又は吸着又は付着しているものを分配する液体分配手段を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の液体移動手段は、電解質からなる液滴に接触した第１電極と、前記液滴に対して絶縁層を挟んで複数の並列配置された第２電極と、前記第１電極に対して前記複数の並列配置された第２電極に印加する印加電圧を電極毎に個別に制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記液滴を前記絶縁層に沿って移動させるように、前記複数の並列配置された第２電極に印加する印加電圧を電極毎に個別に制御可能に構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
この場合に、複数の並列配置された第２電極は、１列に列に沿って並列配置されているものとすることもできるし、１列から途中で複数の列になるように列に沿って並列配置されているものとすることもできるし、さらには、２次元的に並列配置されているものとすることもできる。
【０００９】
列に沿って並列配置されている場合には、その複数の並列配置された第２電極は、基板表面に設けられた溝に沿ってその溝内に並列配置されているものとすることができる。
【００１０】
また、第１電極は液滴に対して絶縁層とは反対側に配置されているものとすることができる。
【００１１】
その場合に、第１電極は膜状の電極から構成することができる。
また、第１電極は、絶縁層に対して複数の並列配置された第２電極とは反対側に配置されており、かつ、液滴に対して同じ側に配置されているものとすることができる。
【００１２】
この場合に、第１電極は線状の電極からなるものとすることができる。
【００１３】
また、複数の並列配置された第２電極は管状体の内面にその軸に沿って並列配置されているものとすることができる。
【００１４】
また、液滴が複数個同時に存在するようにしてもよい。
【００１５】
また、液滴がレンズ作用をするものとすることができる。
【００１６】
また、液滴には被移動物が吸着、付着、溶解あるいは内包されていてもよい。
【００１７】
また、少なくとも液滴と絶縁層と複数の並列配置された第２電極とを通して照明光を照射する照明手段と、液滴で集光あるいは発散された光を受光する複数の並列配置された受光素子とを備え、その受光素子で受光された受光強度信号から液滴の位置をモニターするように構成することもできる。
【００１８】
本発明においては、電解質からなる液滴に接触した第１電極と、その液滴に対して絶縁層を挟んで複数の並列配置された第２電極と、第１電極に対して複数の並列配置された第２電極に印加する印加電圧を電極毎に個別に制御する制御手段とを有し、その制御手段は、液滴を絶縁層に沿って移動させるように、複数の並列配置された第２電極に印加する印加電圧を電極毎に個別に制御可能に構成されているので、液滴の液体そのもの、あるいは、その液滴に溶解又は内包又は吸着又は付着している物を所定方向あるいは任意の方向に所定距離だけ移動又は振り分けることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照にして本発明の液体移動手段の原理と実施例を説明する。
【００２０】
本発明は、電解質からなる液滴を、電圧の印加位置を制御することにより移動させるものである。
【００２１】
図１は、本発明の液体移動手段の原理を説明するための図である。本発明の液体移動手段では、図１（ａ）に示すように、基板７と基板８とを平行に対向配置している。その際、基板７と基板８の間には、所定の間隔で隙間９が形成されている。一方の基板７の内面、すなわち基板８側の面には、第１の電極が設けられている。この第１の電極は、共通電極（共通電極膜）２である。この共通電極２には、例えば金のような、化学反応に対して安定で撥水性の材料が用いられる。他方の基板８の内面、すなわち基板７側の面には、第２の電極が設けられている。この第２の電極は、多数の分割電極３１ 〜３６ の集合からなる分割電極群３である。分割電極３１ 〜３６ は、相互に並列配置されている。また、分割電極群３の表面は、アモルファスフッ素樹脂（例：商品名サイトップ（旭ガラス（株）））膜のような絶縁膜４で覆われている。よって、所定の間隔とは、正確には、共通電極２から絶縁膜４までの距離ということになる。
【００２２】
前述のように、基板７と基板８の間には、所定の間隔をもつ隙間９が形成されている。この隙間９の間隔は、例えば１μｌ（マイクロリットル）程度の液滴１が共通電極膜２と絶縁膜４とに接して孤立する程度になっている。ここで、液滴１としては、食塩水等の電解質溶液が用いられる。図１では、液滴１と絶縁膜４が比較的濡れ性良く入っているように描かれている。しかしながら、絶縁膜４の表面エネルギーが低い場合には、液滴１はより球形に近い形で間隔９内に孤立して入る。
【００２３】
共通電極２と分割電極群３の分割電極３１ 〜３６ との間には、直流電源５が設けられている。そして、分割電極群３側には、スイッチ群６が接続されている。スイッチ群６のそれぞれスイッチ６１ 〜６６ は、分割電極群３の分割電極３１ 〜３６ と一対一に対応するように接続されている。よって、スイッチ群６のうち、例えばスイッチ６３ が接続されると、対応する分割電極３３ に直流電源５の電圧が印加されるようになっている。また、スイッチ群６のそれぞれのスイッチ６１ 〜６６ は、制御装置１０に接続されている。よって、制御装置１０により、個々のスイッチの開閉動作が制御できるようになっている。
【００２４】
このような配置で、制御装置１０により、スイッチ群６の全てのスイッチ６１ 〜６６ を開放した状態にする。この状態が、図１（ａ）である。この状態では、隙間９、すなわち共通電極２と絶縁膜４の間に位置する液滴１には、何ら力が加わらない。よって、液滴１は、そのままの位置を保つ。次に、このような状態から、図１（ｂ）に示すように、スイッチ６３ 、６４ 、６５ を制御装置１０により同時に閉じる。
【００２５】
ここで、スイッチ６３ は分割電極３３ に接続され、スイッチ６４ は分割電極３４ に接続され、スイッチ６５ は分割電極３５ に接続されている。また、分割電極３３ 、３４ は液滴１の最初の位置（点線）の右側部分に対応する位置し、分割電極３５ は分割電極３３ 、３４ より右側に位置している。よって、スイッチ６３ 、６４ 、６５ が閉じると、直流電源５の一方の極（図ではプラス）の電極からは、プラス（図の場合）の電荷が共通電極膜２に流れ込む。そして、そのプラス電荷は液滴１の電解質を通して絶縁膜４に接する面に集まる。一方、直流電源５の他方の極（図ではマイナス）の電極からは、マイナス（図の場合）の電荷が、スイッチ６３ 、６４ 、６５ を通して分割電極３３ 、３４ 、３５ に流れ込む。そして、絶縁膜４に接する側に集まる。このとき、液滴１の絶縁膜４に集まったプラスの電荷の中心と、分割電極３３ 、３４ 、３５ の絶縁膜４に接する側に集まったマイナスの電荷の中心とは、プラス側が相対的に図の左に位置し、マイナス側が相対的に図の右に位置する。よって、両者の間にずれが生じ、液滴１には電気的引力が作用し、液滴１は点線の位置から実線の位置へ矢印方向へ移動することになる。
【００２６】
次に、分割電極３３ のスイッチ６３ を切り、その代わりに、液滴１位置（破線）の右側の分割電極３６ のスイッチ６６ 閉じる。この状態が図１（ｃ）である。分割電極３３ は、図１（ｂ）の状態での液滴１の位置（破線）の左側部分に位置にある電極である。一方、分割電極３６ は、液滴１の位置（破線）の右側部分に位置にある電極である。よって、図１（ｂ）で液滴１が移動したのと同様の理由で、液滴１は破線の位置から実線の位置へ矢印方向にさらに移動することになる。
【００２７】
このように、本発明の液体移動手段（液体移動装置）は、共通電極２と、複数の分割電極３１ 〜３６ と、この複数の分割電極３１ 〜３６ の表面（共通電極２側）に設けられた絶縁膜４と、割電極３１ 〜３６ に印加する印加電圧を電極毎に個別に制御する制御装置１０を備えている。そして、共通電極２と絶縁膜４の隙間は、電解質からなる液滴１が両側で接触するような間隔となっている。そして、制御装置１０により液滴１を絶縁膜４に沿って移動させるように、複数の並列配置された分割電極３１ 〜３６ に印加する印加電圧を順次個別にＯＮ・ＯＦＦ するように制御することで、液滴１の液体を所定方向に移動させることができる。
【００２８】
図２は、本発明の液体移動手段を具体的に構成した例である。ここでは、構成を説明するために、透視斜視図を用いる。この構成では、基板８に分割電極群３が設けられている。そして、基板８の表面に、液滴１をガイドする（液滴１の移動路となる）Ｖ溝１１を所定の形状で形成されている。このＶ溝１１の表面には、後記するような分割電極群３とその上を覆う絶縁膜４が設けられている。そして、Ｖ溝１１が形成された基板８上に、基板７を重ね合わせて一体化している。このようにすることで、１つの形態の液体移動手段が構成される。なお、基板７の下面（基板８側の面）には、共通電極膜２が形成されている。液滴１をガイドするＶ溝１１によって形成される空間は、その底を形成する２つの斜面１２、１３と、その斜面１２、１３間に位置する稜線１５と、天井１４を構成する共通電極膜２とからなる。そして、底の斜面１２、１３上には、以下に例示するような分割電極群３とその上を覆う絶縁膜４が形成される。
【００２９】
図３は、分割電極群３の形状の最も簡単な例を示す平面図である。この分割電極群３は、Ｖ溝１１の底面を構成する２つの斜面１２、１３上に設けられている。各分割電極３１ 〜３８ は、底の稜線１５に直交する矩形形状をしている。そして、各分割電極３１ 〜３８ を覆うように、斜面１２、１３上に絶縁膜４が形成されている。このＶ溝１１中に入れられた液滴１（図１）は、制御装置１０によるスイッチ群６の個々のスイッチ６１ 〜６８ （図示なし）の開閉制御により、底の稜線１５に沿った右あるいは左方向に移動させられる。
【００３０】
図４は、分割電極群３の形状の変形例を示す平面図である。図４の（ａ）、（ｂ）何れも、液滴１を移動させるのに適した分割電極３１ 〜３８ の形状を示す。これらの分割電極群３は、矢印方向、すなわち図の左から右へ、液滴１を移動させるのに適している。図４（ａ）の分割電極３１ 〜３８ は、何れも平面図で“〈”の形状をしている。そして、分割電極３１ 〜３８ の底の稜線１５近傍の部分が、左側へ突き出た突起部分３’となっている。さらに、隣接する分割電極３１ 〜３８ の凹部へ、その突起部分３’が入り込む形状になっている。この突起部分３’は、隣接する分割電極から液滴１を、図の右方向へ引っ張る役目を持つ。このような構成により、液滴１の移動を、よりスムーズに行うことができる。図４（ｂ）の場合は、その突起部分３’の形状をより明確で尖端状に構成した例である。
【００３１】
図５は、分割電極群３の形状の別の変形例を示す平面図である。図５の（ａ）、（ｂ）何れも、液滴１を移動させるのに適した分割電極３１ 〜３８ の形状を示す。これらの分割電極群３は、両矢符方向、すなわち図の左から右、右から左の両方向に、液滴１を移動させるのに適している。図５（ａ）の分割電極３１ 〜３８ は、両方向に移動させるのに適するように、図４（ｂ）の形状を変形したものである。、各分割電極３１ 〜３８ の両側の稜線１５近傍の部分に、２つの突起部分３’、３’が設けられている。そして、隣接する分割電極３１ 〜３８ の凹部へ、それら突起部分３’、３’が入り込む形状になっている。図５（ｂ）の場合は、その突起部分３’、３’の形状を矩形に構成した例である。
【００３２】
図６は、本発明の液体移動手段を具体的に構成した別の例である。ここでは、構成を説明するために、図２と同様の透視斜視図で示している。この構成では、液滴１をガイドするＶ溝１１を、途中の分岐点１１０ で、２つのＶ溝１１１ 、１１２ へ分岐している。この２つのＶ溝１１１ 、１１２ は、いずれも同様の形状を有している。制御装置１０によるスイッチ群６（図１）の制御により、液滴１は、Ｖ溝１１中を分岐点１１０ 方向へガイドされる。分岐点１１０ に到達した液滴１は、この分岐点１１０ で、Ｖ溝１１１ 又はＶ溝１１２ の何れかへ振り分けられる（分配される）。Ｖ溝１１１ 又はＶ溝１１２ のどちらを選択するかは、制御装置１０によって決めることができる。なお、Ｖ溝１１、１１１ 、１１２ 自体の構成は、図２の場合と同様である。よって、ここでは、振り分けるための分割電極群３の構成例を図７を参照にして説明する。
【００３３】
図７（ａ）は、分割電極群３の例を示す平面図である。この分割電極群３により、分岐点１１０ を介して、１個のＶ溝１１から２つのＶ溝１１１ 、１１２ へ液滴１をガイドして振り分けることができる。図７（ａ）における各分割電極の形状は、図４（ａ）の例の形状としたものである。Ｖ溝１１での分割電極は、分割電極３１ 〜３２ からなる。また、分岐点１１０ 以降のＶ溝１１１ の分割電極は、分割電極３３１〜３１０１ からなる。Ｖ溝１１２ の分割電極は、分割電極３３２〜３１０２ からなる。分割電極３３１と３３２は、Ｖ溝１１中で分けられ、分割電極３４１はＶ溝１１とＶ溝１１１ にかかり、分割電極３４２はＶ溝１１とＶ溝１１２ にかかっている。
【００３４】
このような構成において、液滴１を振り分ける方法について説明する。まず、Ｖ溝１１からＶ溝１１２ へ、液滴１を振り分けるには、図７（ｂ）に斜線ハッチで示すように、分割電極３１ 〜３２ 、３３２〜３１０２ に順に図の左から右へ電圧を印加する。これにより、液滴１はＶ溝１１からＶ溝１１２ へ導かれる。これとは逆に、Ｖ溝１１からＶ溝１１１ へ液滴１を振り分けるには、分割電極３１ 〜３２ 、３３１〜３１０１ に順に図の左から右へ電圧を印加するように制御すればよい。この例では、液滴１を分配する構成を示しているが、液滴１を移動させているので、分配手段も移動手段に含まれるといえる。
【００３５】
図８は、液滴１を、２次元方向の任意の方向へ移動可能な形態の斜視図である。主として、基板８上に配置される分割電極群３の形状と配置を示す。基板８の上には、分割電極群３が２次元の碁盤の目状に配置されている。それそれの分割電極は、行方向に、分割電極３１１〜３１ｍ、３２１〜３２ｍ、・・・・、３ｎ１〜３ｎｍが配置されている。そして、その上全面を、図示しない絶縁膜４（図１）で覆っている。そして、その絶縁膜４上に微小な隙間９を設けて、下面に共通電極２を設けている。この共通電極２は、基板７に設けられている。隙間９には、液滴１が共通電極膜２と絶縁膜４とに接して孤立するように入れられている。
【００３６】
このような配置で、分割電極への電圧の印加を、順に連続的に変更（ＯＮ・ＯＦＦ ）する。これにより、液滴１を、太い矢印で示したように２次元の任意の方向へ移動することができる。
【００３７】
図９は、液滴１を、２次元方向の任意の方向へ移動することができる別の形態の平面図である。この形態においても、分割電極群３は、分割電極３１１〜３１ｍ、３２１〜３２ｍ、・・・・、３ｎ１〜３ｎｍで構成されている。そして、分割電極群３と対向配置された共通電極２’とは、同じ面上に図示の例のように配置される。ただし、図示は省いてあるが、分割電極３１１〜３１ｍ、３２１〜３２ｍ、・・・・、３ｎ１〜３ｎｍは、共通の基板上に設けられている。そして、その上全面を、図示しない絶縁膜４で覆っている。そしてさらに、その上に、共通に接続された平行な線状、あるいは櫛歯状の共通電極２’が露出して設けられている。このように、１つの基板において、分割電極３１１〜３１ｍ、３２１〜３２ｍ、・・・・、３ｎ１〜３ｎｍが絶縁膜４で覆われ、共通電極２’が露出している。なお、共通電極２’と分割電極群３は、直流電源に接続されている。
【００３８】
このような基板上に、液滴１を置く。そして、分割電極に印加する電圧を、順に連続的に変更（ＯＮ・ＯＦＦ ）する。これにより、図８の場合と同様に、液滴１を２次元の任意の方向へ移動させることができる。この形態は、以上の説明から明らかなように、液滴１の下面のみで、共通電極２’と、分割電極３１１〜３１ｍ、３２１〜３２ｍ、・・・・、３ｎ１〜３ｎｍ（絶縁膜４を含む）の対向配置が行われている。すなわち、液滴１の上面が、何らの部材にも接触していないで自由になっている例である。
【００３９】
ところで、図１の構成では、液滴１に接触する共通電極膜２は撥水性のものとしたが、これに限定されるわけではない。例えば、図１０に示すように、共通電極膜２を親水性のもので構成してもよい。その場合は、液滴１の形状は、共通電極膜２と分割電極群３の間に電圧を印加した状態では、断面が両凹レンズ状になる。
【００４０】
次に、図１１に、液滴１をパイプの孔に沿って前後に移動させる形態の透視斜視図を示す。この例の場合は、中空の円筒体（パイプ）２０の内面に、分割電極群３を構成する分割電極３１ 〜３７ が設けられている。各分割電極３１ 〜３７ は、円筒体２０の軸方向に分割されている。そして、内周方向に弧状に延びる形状となっている。弧状の分割電極３１ 〜３７ の端部間には、配線のための領域２１が設けられている。この領域２１には、共通電極２’と、各分割電極３１ 〜３７ への電極線が設けられている。そして、円筒体２０の内面上（領域２１）を通る結線を介して、各分割電極３１ 〜３７ が、スイッチ群６のそれぞれスイッチ６１ 〜６７ に接続されている。そして、図示を省いてあるが、円筒体２０の内面全面であって、これら分割電極３１ 〜３７ とそれらを結ぶ結線とが絶縁膜４（図１）で覆われている。また、その上に、円筒体２０の軸方向に伸びる線状の共通電極２’が円筒体２０の内面に露出して設けられている。この共通電極２’は直流電源５の一方の極に接続されている。同様に、分割電極群３は、電極線及びスイッチ群６を介して、直流電源の他方の極に接続されている。そして、スイッチ群６のそれぞれのスイッチ６１ 〜６７ は、制御装置１０により、個々に開閉動作が制御されるようになっている。
【００４１】
したがって、図１１の構成においては、制御装置１０によりスイッチ６１ 〜６７ の開閉を順に制御することにより、分割電極群３に印加する印加電圧を制御（ＯＮ・ＯＦＦ ）することができる。例えば、上の分割電極から下の分割電極へ、順に電圧の印加状態を変化させる。このようにすると、円筒体２０の孔内に入れられた液滴１を、下方へ移動させるようにすることができる。
【００４２】
図１２（ａ）、（ｂ）は、図１１の形態の液体移動手段の適用例を示す図である。図１２（ａ）の例の場合も、円筒体２０の内面には、絶縁膜４（不図示）が設けられている。この絶縁膜４は、分割電極３１ 〜３７ と、それらを結ぶ結線とを、全面で覆っている。ただし、この例では、絶縁膜４が親水性のもので構成されている。一方、図１２（ｂ）の例の場合は、絶縁膜４が破線よりＡ方向の上側で撥水性のもので構成され、破線よりＢ方向の下側で親水性のもので構成されている。
【００４３】
図１２（ａ）の場合は、上記のように、円筒体２０の内面の絶縁膜４が親水性である。そのため、円筒体２０の孔内に入れられた液滴１は、円筒体２０の中心軸を含む断面内では両凹レンズ状になる。したがって、液滴１自体を両凹レンズとして用いることが可能になる。そして、前記のように、分割電極群３に印加する印加電圧を制御することにより、図１２（ａ）の破線位置の液滴１’から実線の位置の液滴１へ移動調節することができる。よって、例えば、液滴１からなる両凹レンズの焦点調節として、本発明の液体移動手段を用いることができる。
【００４４】
図１２（ｂ）の場合は、上記のように、円筒体２０の内面の絶縁膜４が破線よりＡ方向の上側で撥水性である。そのため、その領域の円筒体２０の孔内に入れられた液滴１１ は、円筒体２０の中心軸を含む断面内では両凸レンズ状になる。また、破線よりＢ方向の下側では絶縁膜４は親水性である。よって、その領域の円筒体２０の孔内に入れられた液滴１２ は、円筒体２０の中心軸を含む断面内では両凹レンズ状になる。したがって、液滴１１ からなる両凸レンズと液滴１２ からなる両凹レンズとを組み合わせてレンズ系とすることができる。しかも、分割電極群３に印加する印加電圧を制御することにより、図１２（ｂ）の矢印で示すように、この液滴１１ の両凸レンズと液滴１２ の両凹レンズを独立に円筒体２０の中心軸方向に位置調節することができる。このようにすることで、焦点距離可変レンズ系（ズームレンズ系）を構成することができる。なお、図１２（ｂ）中の符号２２は、円筒体２０の側面に設けられた通気孔であり、液滴１１ と液滴１２ で挟まれた空間の体積変化に応じて外気を自由に導入排出するためのものである。
【００４５】
図１３（ａ）、（ｂ）は、図１１の形態の液体移動手段の別の適用例を示す図である。図１３（ａ）、（ｂ）何れの例においても、円筒体２０の内面で設けられた絶縁膜４（不図示）は、親水性のもので構成されている。この絶縁膜４は、分割電極３１ 〜３７ と、それらを結ぶ結線とを、全面で覆っている。そして、図１３（ａ）の場合は、円筒体２０の孔内に入れられた液滴１には、機械的な微小物体、分子生物学的なもの（例えば、ＤＮＡ）等の被移動物２５が吸着されている。あるいは、被移動物２５が付着、溶解、内包されている。また、図１３（ｂ）の場合は、円筒体２０の孔内に入れられた液滴１には、レンズ２６が吸着、付着あるいは内包されている。そして、分割電極群３に印加する印加電圧を制御することにより、何れの場合も、被移動物２５あるいはレンズ２６を、例えば点線位置から実線位置へ移動させることができる。
【００４６】
図１４は、液体移動手段で移動される液滴１の位置を、モニターする形態の１例を示す図である。ここでは、図８の２次元方向の任意の方向へ移動可能な液体移動手段において、液滴１の位置をモニターする機構を示す。図１４（ａ）の斜視図に示すように、基板８の上には分割電極群３が２次元の碁盤の目状に配置されている。それそれの分割電極は、行方向に分割電極３１１〜３１ｍ、３２１〜３２ｍ、・・・・、３ｎ１〜３ｎｍが配置されている。そして、その上全面を、図１４（ｂ）に示すように、絶縁膜４で覆っている。そして、その絶縁膜４上に微小な隙間９が設けられている。この隙間９を挟んで、下面に共通電極膜２を設けた基板７が配置されている。そして、隙間９には、液滴１が共通電極膜２と絶縁膜４とに接して孤立するように入れられている。そして、基板７、共通電極膜２、分割電極群３、基板８はこの例の場合全て透明に構成されている。
【００４７】
そして、このような液体移動手段の基板８の外側には、基板８と平行に、受光素子群３２が配置されている。受光素子群３２は基板３１上に設けられている。そして、碁盤の目状に配置された受光素子３２１１〜３２１ｍ、３２２１〜３２２ｍ、・・・・、３２ｎ１〜３２ｎｍからなるＣＣＤ等を有する。この光素子３２１１〜３２１ｍ、３２２１〜３２２ｍ、・・・・、３２ｎ１〜３２ｎｍは、凸レンズ形状をした液滴１の集光位置近傍（焦点面近傍）に配置されている。また、受光素子３２１１〜３２１ｍ、３２２１〜３２２ｍ、・・・・、３２ｎ１〜３２ｎｍの各々は、分割電極３１１〜３１ｍ、３２１〜３２ｍ、・・・・、３ｎ１〜３ｎｍに対応した位置に配置されている。
【００４８】
このような構成であるので、共通電極膜２を設けた基板７側から全面に例えば平行光３０を照射する。この状態で、制御装置１０により分割電極群３に印加する印加電圧を制御し、液滴１を所定の方向へ移動させる。すると、液滴１が存在する位置では、その位置に入射する平行光３０の成分は、対応する位置の受光素子３２１１〜３２１ｍ、３２２１〜３２２ｍ、・・・・、３２ｎ１〜３２ｎｍに集光される。例えば、液滴１が図１４（ｂ）の破線位置（符号１’）にあるときは、受光素子群３２からは図１４（ｃ）に破線で示すような受光強度と位置関係の信号が得られる。一方、液滴１が図１４（ｂ）の実線位置（符号１）にあるときは、受光素子群３２からは図１４（ｃ）に実線で示すような受光強度と位置関係の信号が得られる。このように、その信号のピーク位置で、液滴１の位置がモニターできる。したがって、そのモニター信号を制御装置１０へフィードバックすることにより、液滴１のより正確な位置制御が可能になる。あるいは、このような信号のピーク位置を表示装置上に表示することにより、微小な液滴１の位置を明確に表示することができる。なお、液滴１が図１０の場合のように断面が両凹レンズ状の場合にも、例えば平行光３０を照射すると、その周囲の境界で入射光が散乱反射される。よって、受光強度と位置関係の信号にはその境界を示す変化が生じる。その結果、信号処理により液滴１の位置がモニターできる。
【００４９】
以上、本発明の液体移動手段をその原理と実施形態、実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施形態、実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００５０】
［１］ 電解質からなる液滴に接触した第１電極と、前記液滴に対して絶縁層を挟んで複数の並列配置された第２電極と、前記第１電極に対して前記複数の並列配置された第２電極に印加する印加電圧を電極毎に個別に制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記液滴を前記絶縁層に沿って移動させるように、前記複数の並列配置された第２電極に印加する印加電圧を電極毎に個別に制御可能に構成されていることを特徴とする液体移動手段。
【００５１】
［２］ 前記複数の並列配置された第２電極は、１列に列に沿って並列配置されていることを特徴とする［１］記載の液体移動手段。
【００５２】
［３］ 前記複数の並列配置された第２電極は、１列から途中で複数の列になるように列に沿って並列配置されていることを特徴とする［１］記載の液体移動手段。
【００５３】
［４］ 前記複数の並列配置された第２電極は、２次元的に並列配置されていることを特徴とする［１］記載の液体移動手段。
【００５４】
［５］ 前記複数の並列配置された第２電極は、基板表面に設けられた溝に沿ってその溝内に並列配置されていることを特徴とする［２］又は［３］記載の液体移動手段。
【００５５】
［６］ 前記第１電極は前記液滴に対して前記絶縁層とは反対側に配置されていることを特徴とする［１］から［５］の何れか１項記載の記載の液体移動手段。
【００５６】
［７］ 前記第１電極は膜状の電極からなることを特徴とする［６］記載の記載の液体移動手段。
【００５７】
［８］ 前記第１電極は、前記絶縁層に対して前記複数の並列配置された第２電極とは反対側に配置されており、かつ、前記液滴に対して同じ側に配置されていることを特徴とする［１］から［５］の何れか１項記載の記載の液体移動手段。
【００５８】
［９］ 前記第１電極は線状の電極からなることを特徴とする［８］記載の記載の液体移動手段。
【００５９】
［１０］ 前記複数の並列配置された第２電極は管状体の内面にその軸に沿って並列配置されていることを特徴とする［８］又は［９］記載の液体移動手段。
【００６０】
［１１］ 前記液滴が複数個同時に存在することを特徴とする［１］から［１０］の何れか１項記載の記載の液体移動手段。
【００６１】
［１２］ 前記液滴がレンズ作用をすることを特徴とする［１］から［１１］の何れか１項記載の記載の液体移動手段。
【００６２】
［１３］ 前記液滴には被移動物が吸着、付着、溶解あるいは内包されていることを特徴とする［１］から［１１］の何れか１項記載の記載の液体移動手段。
【００６３】
［１４］ 少なくとも前記液滴と前記絶縁層と前記複数の並列配置された第２電極とを通して照明光を照射する照明手段と、前記液滴で集光あるいは発散された光を受光する複数の並列配置された受光素子とを備え、前記受光素子で受光された受光強度信号から前記液滴の位置をモニターするように構成されていることを特徴とする［１］から［１３］の何れか１項記載の記載の液体移動手段。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の液体移動手段によると、電解質からなる液滴に接触した第１電極と、その液滴に対して絶縁層を挟んで複数の並列配置された第２電極と、第１電極に対して複数の並列配置された第２電極に印加する印加電圧を電極毎に個別に制御する制御手段とを有し、その制御手段は、液滴を絶縁層に沿って移動させるように、複数の並列配置された第２電極に印加する印加電圧を電極毎に個別に制御可能に構成されているので、液滴の液体そのもの、あるいは、その液滴に溶解又は内包又は吸着又は付着している物を所定方向あるいは任意の方向に所定距離だけ移動又は振り分けることができる。
【００６５】
本発明の液体移動手段は、上記実施形態、実施例以外に、本発明を限定するものではないが、例えば、ディスプレイ、分析機器、マイクロマシン、光学装置、玩具等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体移動手段の原理を説明するための図であり、（ａ）は電圧の印加がない状態、（ｂ）は一部の分割電極に電圧を印加した状態、（ｃ）は電圧を印加する分割電極を移動させるて液滴を移動させた状態を示す図である。
【図２】本発明の液体移動手段を具体的に構成する場合の１つの形態を説明するための透視斜視図である。
【図３】図２のＶ溝に設ける分割電極群の形状の１例を示す平面図である。
【図４】図２のＶ溝に設ける分割電極群の形状の変形例であって一方向に液滴を移動させる例の平面図であり、（ａ）は１つの形状を、（ｂ）は他の形状を示す図である。
【図５】図２のＶ溝に設ける分割電極群の形状の変形例であって両方向に液滴を移動させる例の平面図であり、（ａ）は１つの形状を、（ｂ）は他の形状を示す図である。
【図６】本発明の液体移動手段の別の形態を説明するための図２と同様の透視斜視図である。
【図７】図６の分岐点を介して１個のＶ溝から２つのＶ溝へ液滴をガイドして振り分けるための分割電極群の例を示す平面図（ａ）と、液滴を一方のＶ溝へ振り分ける場合に電圧を印加する分割電極を示す図（ｂ）である。
【図８】液滴を２次元方向の任意の方向へ移動可能な１つの形態の斜視図である。
【図９】液滴を２次元方向の任意の方向へ移動可能な別の形態の平面図である。
【図１０】共通電極膜を親水性のもので構成した場合に電圧を印加する分割電極を移動させるて液滴を移動させた状態を示す図である。
【図１１】液滴をパイプの孔に沿って前後に移動させる形態の透視斜視図である。
【図１２】図１１の形態の液体移動手段の適用例を示す図であり、（ａ）は液滴からなる両凹レンズの焦点調節に用いる例、（ｂ）は液滴の両凸レンズと別の液滴の両凹レンズからなる焦点距離可変レンズ系を構成する例を示す図である。
【図１３】図１１の形態の液体移動手段の別の適用例を示す図であり、（ａ）は液滴に被移動物を吸着、付着、溶解、内包させて移動させる例、（ｂ）はレンズを吸着、付着、内包させて移動させる例を示す図である。
【図１４】本発明の液体移動手段で移動される液滴の位置をモニターする形態の１例を示す図であり、（ａ）は全体の斜視図、（ｂ）は一部断面図、（ｃ）は信号波形図である。
【符号の説明】
１、１’、１１ 、１２ …液滴
２…共通電極膜
２’…共通電極
３…分割電極群
３１ 〜３８ 、３３１〜３１０１ 、３３２〜３１０２ 、３１１〜３１ｍ、３２１〜３２ｍ、・・・・、３ｎ１〜３ｎｍ…分割電極
３’…分割電極の突起部分
４…絶縁膜
５…直流電源
６…スイッチ群
６１ 〜６７ …スイッチ
７、８…基板
９…間隔
１０…制御装置
１１、１１１ 、１１２ …Ｖ溝
１１０ …Ｖ溝の分岐点
１２、１３…Ｖ溝の斜面
１４…天井
１５…Ｖ溝の稜線
２０…円筒体（パイプ）
２１…弧状の分割電極の端部間の隙間
２２…通気孔
２５…被移動物
２６…レンズ
３０…平行光
３１…基板
３２…受光素子群
３２１１〜３２１ｍ、３２２１〜３２２ｍ、・・・・、３２ｎ１〜３２ｎｍ…受光素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid moving means, and more particularly to a liquid moving means for moving a liquid itself, or a substance dissolved, contained, adsorbed, or attached to a liquid. Alternatively, the present invention relates to a liquid distributing means for distributing a liquid itself, or a substance dissolved, contained, adsorbed, or attached to the liquid.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the electrocapillary phenomenon has been used as a mechanism for changing the optical characteristics by controlling the shape of a droplet. At that time, the shape is controlled by electrically changing the contact area of the droplet or the surface shape of the droplet electrically (Patent Documents 1 and 2).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-9-311643
[0004]
[Patent Document 2]
JP 2000-356708 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a device utilizing the electrocapillary phenomenon or a device utilizing other phenomena, the droplet has not been electrically controlled to move in a desired direction.
[0006]
The present invention has been made in view of such a situation of the prior art, and an object of the present invention is to provide a liquid moving means for moving a liquid itself, or a substance dissolved, contained, adsorbed, or attached to the liquid. It is. Another object of the present invention is to provide a liquid distributing means for distributing a liquid itself, or a substance dissolved, contained, adsorbed, or attached to the liquid.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the liquid moving means of the present invention comprises: a first electrode in contact with a droplet made of an electrolyte; a plurality of second electrodes arranged in parallel with the droplet with an insulating layer interposed therebetween; Control means for individually controlling an applied voltage to be applied to the plurality of second electrodes arranged in parallel with respect to one electrode for each electrode, and the control means controls the liquid droplets along the insulating layer along the insulating layer. It is characterized in that an applied voltage applied to the plurality of second electrodes arranged in parallel can be controlled individually for each electrode so as to move.
[0008]
In this case, the plurality of second electrodes arranged in parallel may be arranged in parallel in one row along the row, or may be arranged along the row so that one row becomes a plurality of rows in the middle. May be arranged in parallel, or may be arranged two-dimensionally in parallel.
[0009]
When the plurality of second electrodes are arranged in parallel along the column, the plurality of second electrodes arranged in parallel can be arranged in the groove along the groove provided on the substrate surface. .
[0010]
Further, the first electrode may be arranged on the opposite side of the droplet to the insulating layer.
[0011]
In that case, the first electrode can be constituted by a film-like electrode.
Further, the first electrode may be arranged on the opposite side to the plurality of second electrodes arranged in parallel with the insulating layer, and may be arranged on the same side with respect to the droplet. it can.
[0012]
In this case, the first electrode may be a linear electrode.
[0013]
Further, the plurality of second electrodes arranged in parallel can be arranged in parallel on the inner surface of the tubular body along its axis.
[0014]
Further, a plurality of droplets may be present at the same time.
[0015]
In addition, the droplet can act as a lens.
[0016]
The moving object may be adsorbed, adhered, dissolved, or included in the droplet.
[0017]
An illuminating means for irradiating illumination light through at least the droplet, the insulating layer, and the plurality of second electrodes arranged in parallel; and a plurality of parallelly arranged light receiving elements for receiving light condensed or diverged by the droplet. , And the position of the liquid droplet may be monitored from the received light intensity signal received by the light receiving element.
[0018]
In the present invention, a first electrode in contact with a droplet composed of an electrolyte, a plurality of second electrodes arranged in parallel with the droplet with an insulating layer interposed therebetween, and a plurality of parallel electrodes arranged in parallel with the first electrode Control means for individually controlling the applied voltage to be applied to the second electrode for each electrode, and the control means controls a plurality of parallelly arranged third electrodes so as to move the droplets along the insulating layer. Since the applied voltage applied to the two electrodes can be controlled individually for each electrode, the liquid itself of the droplet, or the substance dissolved, included, adsorbed, or attached to the droplet in a predetermined direction or arbitrarily. Can be moved or sorted by a predetermined distance in the direction of.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the principle and embodiments of the liquid moving means of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
According to the present invention, a droplet composed of an electrolyte is moved by controlling a voltage application position.
[0021]
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the liquid moving means of the present invention. In the liquid moving means of the present invention, as shown in FIG. 1A, the substrate 7 and the substrate 8 are arranged to face each other in parallel. At this time, gaps 9 are formed at predetermined intervals between the substrate 7 and the substrate 8. A first electrode is provided on the inner surface of one substrate 7, that is, on the surface on the substrate 8 side. The first electrode is a common electrode (common electrode film) 2. The common electrode 2 is made of a water-repellent material that is stable to a chemical reaction, such as gold. A second electrode is provided on the inner surface of the other substrate 8, that is, on the surface on the substrate 7 side. This second electrode is composed of a number of divided electrodes 3 1 ~ 3 6 Is a divided electrode group 3 composed of a set of. Split electrode 3 1 ~ 3 6 Are arranged in parallel with each other. The surface of the divided electrode group 3 is covered with an insulating film 4 such as an amorphous fluororesin (for example, Cytop (trade name) (Asahi Glass Co., Ltd.)) film. Therefore, the predetermined interval is exactly the distance from the common electrode 2 to the insulating film 4.
[0022]
As described above, the gap 9 having a predetermined interval is formed between the substrate 7 and the substrate 8. The space between the gaps 9 is such that, for example, about 1 μl (microliter) of the droplet 1 is in contact with the common electrode film 2 and the insulating film 4 and is isolated. Here, as the droplet 1, an electrolyte solution such as a saline solution is used. In FIG. 1, the droplet 1 and the insulating film 4 are drawn so as to enter with relatively good wettability. However, when the surface energy of the insulating film 4 is low, the droplet 1 is isolated in the space 9 in a more spherical shape.
[0023]
Common electrode 2 and divided electrode 3 of divided electrode group 3 1 ~ 3 6 A DC power supply 5 is provided between the two. The switch group 6 is connected to the divided electrode group 3 side. Each switch 6 of the switch group 6 1 ~ 6 6 Is divided electrode 3 of divided electrode group 3 1 ~ 3 6 And one-to-one. Therefore, of the switch group 6, for example, the switch 6 3 Are connected, the corresponding divided electrode 3 3 Is applied with the voltage of the DC power supply 5. Also, each switch 6 of the switch group 6 1 ~ 6 6 Are connected to the control device 10. Therefore, the opening and closing operation of each switch can be controlled by the control device 10.
[0024]
In such an arrangement, the control device 10 controls all the switches 6 of the switch group 6. 1 ~ 6 6 Open. This state is shown in FIG. In this state, no force is applied to the gap 9, that is, the droplet 1 located between the common electrode 2 and the insulating film 4. Therefore, the position of the droplet 1 is kept as it is. Next, from such a state, as shown in FIG. 3 , 6 4 , 6 5 Are simultaneously closed by the control device 10.
[0025]
Here, switch 6 3 Is the split electrode 3 3 Connected to switch 6 4 Is the split electrode 3 4 Connected to switch 6 5 Is the split electrode 3 5 It is connected to the. Also, the split electrode 3 3 , 3 4 Is located at the right side of the first position (dotted line) of the droplet 1, 5 Is the split electrode 3 3 , 3 4 It is located on the right side. Therefore, switch 6 3 , 6 4 , 6 5 Is closed, a positive (in the case of the figure) electric charge flows into the common electrode film 2 from one electrode (in the case of the figure) of the DC power source 5. Then, the positive charges are collected on the surface in contact with the insulating film 4 through the electrolyte of the droplet 1. On the other hand, a negative (in the figure) electric charge is supplied from the other electrode (in the figure, a negative electrode) of the DC power supply 5 to the switch 6. 3 , 6 4 , 6 5 Through divided electrode 3 3 , 3 4 , 3 5 Flow into Then, they gather on the side in contact with the insulating film 4. At this time, the center of the positive charges collected on the insulating film 4 of the droplet 1 and the divided electrode 3 3 , 3 4 , 3 5 The center of the negative charges collected on the side in contact with the insulating film 4 is such that the plus side is relatively located on the left side of the figure and the minus side is relatively located on the right side of the figure. Accordingly, a shift occurs between the two, and an electrical attractive force acts on the droplet 1, so that the droplet 1 moves from the dotted line position to the solid line position in the direction of the arrow.
[0026]
Next, the split electrode 3 3 Switch 6 3 And instead, the divided electrode 3 on the right side of the position of the droplet 1 (broken line) 6 Switch 6 6 close. This state is shown in FIG. Split electrode 3 3 Is an electrode located on the left side of the position (broken line) of the droplet 1 in the state of FIG. On the other hand, the split electrode 3 6 Is an electrode located on the right side of the position of the droplet 1 (broken line). Therefore, for the same reason as the movement of the droplet 1 in FIG. 1B, the droplet 1 further moves from the position indicated by the broken line to the position indicated by the solid line in the direction of the arrow.
[0027]
As described above, the liquid moving means (liquid moving device) of the present invention includes the common electrode 2 and the plurality of divided electrodes 3. 1 ~ 3 6 And the plurality of divided electrodes 3 1 ~ 3 6 Insulating film 4 provided on the surface (common electrode 2 side) of 1 ~ 3 6 Is provided with a control device 10 for individually controlling an applied voltage to each of the electrodes. The gap between the common electrode 2 and the insulating film 4 is such that the droplets 1 made of the electrolyte come into contact on both sides. Then, the plurality of divided electrodes 3 arranged in parallel are moved by the control device 10 so that the droplet 1 is moved along the insulating film 4. 1 ~ 3 6 By controlling the applied voltage to be applied to each of the ON and OFF sequentially and individually, the liquid of the droplet 1 can be moved in a predetermined direction.
[0028]
FIG. 2 is an example in which the liquid moving means of the present invention is specifically configured. Here, a perspective perspective view is used to explain the configuration. In this configuration, the divided electrode group 3 is provided on the substrate 8. A V-groove 11 for guiding the droplet 1 (which serves as a moving path of the droplet 1) is formed in a predetermined shape on the surface of the substrate 8. On the surface of the V-groove 11, a divided electrode group 3 and an insulating film 4 covering the divided electrode group 3 as described later are provided. Then, the substrate 7 is superposed and integrated on the substrate 8 on which the V-groove 11 is formed. By doing so, one form of liquid moving means is configured. The common electrode film 2 is formed on the lower surface of the substrate 7 (the surface on the substrate 8 side). The space formed by the V-groove 11 for guiding the droplet 1 includes two slopes 12 and 13 forming the bottom, a ridgeline 15 located between the slopes 12 and 13, and a common electrode film forming the ceiling 14. 2 Then, on the bottom slopes 12 and 13, a divided electrode group 3 and an insulating film 4 covering the divided electrode group 3 are formed as exemplified below.
[0029]
FIG. 3 is a plan view showing the simplest example of the shape of the divided electrode group 3. The divided electrode group 3 is provided on two slopes 12 and 13 forming the bottom surface of the V groove 11. Each split electrode 3 1 ~ 3 8 Has a rectangular shape orthogonal to the bottom ridgeline 15. And each divided electrode 3 1 ~ 3 8 The insulating film 4 is formed on the slopes 12 and 13 so as to cover. The droplets 1 (FIG. 1) put in the V-grooves 11 are controlled by the individual switches 6 1 ~ 6 8 By the opening / closing control (not shown), it is moved rightward or leftward along the bottom ridgeline 15.
[0030]
FIG. 4 is a plan view showing a modification of the shape of the divided electrode group 3. 4 (a) and 4 (b) each show a divided electrode 3 suitable for moving the droplet 1. 1 ~ 3 8 Is shown. These divided electrode groups 3 are suitable for moving the droplet 1 in the direction of the arrow, that is, from left to right in the figure. The split electrode 3 of FIG. 1 ~ 3 8 Have a shape of “<” in a plan view. And the split electrode 3 1 ~ 3 8 The portion near the ridgeline 15 at the bottom is a projection 3 'protruding to the left. Further, adjacent divided electrodes 3 1 ~ 3 8 The projection 3 ′ is shaped to enter the recessed part. The projecting portion 3 'has a function of pulling the droplet 1 from the adjacent divided electrode in the right direction in the drawing. With such a configuration, the movement of the droplet 1 can be performed more smoothly. FIG. 4B shows an example in which the shape of the protruding portion 3 ′ is more clearly and sharply pointed.
[0031]
FIG. 5 is a plan view showing another modification of the shape of the divided electrode group 3. 5 (a) and 5 (b) each show a divided electrode 3 suitable for moving the droplet 1. 1 ~ 3 8 Is shown. These divided electrode groups 3 are suitable for moving the droplet 1 in both arrow directions, that is, both directions from left to right and right to left in the figure. Split electrode 3 in FIG. 1 ~ 3 8 Is a modification of the shape of FIG. 4B so as to be suitable for moving in both directions. , Each divided electrode 3 1 ~ 3 8 Are provided in the vicinity of the ridge line 15 on both sides of the boss. Then, the adjacent divided electrode 3 1 ~ 3 8 The projections 3 ′ and 3 ′ enter into the recesses of FIG. FIG. 5B shows an example in which the shape of the protruding portions 3 ′ and 3 ′ is rectangular.
[0032]
FIG. 6 is another example in which the liquid moving means of the present invention is specifically configured. Here, in order to explain the configuration, a perspective perspective view similar to FIG. 2 is shown. In this configuration, the V groove 11 for guiding the droplet 1 0 And two V-grooves 11 1 , 11 2 Has branched to. These two V-grooves 11 1 , 11 2 Have the same shape. By the control of the switch group 6 (FIG. 1) by the control device 10, the droplet 1 0 Guided in the direction. Junction 11 0 Reaches the branch point 11 0 And V-groove 11 1 Or V-groove 11 2 (Distributed). V groove 11 1 Or V-groove 11 2 The control device 10 can determine which of the above is selected. Note that the V-grooves 11, 11 1 , 11 2 The configuration of itself is the same as that of FIG. Therefore, here, a configuration example of the divided electrode group 3 for distribution will be described with reference to FIG.
[0033]
FIG. 7A is a plan view illustrating an example of the divided electrode group 3. The split electrode group 3 allows the branch point 11 0 From one V-groove 11 to two V-grooves 11 1 , 11 2 The droplet 1 can be guided and distributed to the liquid. The shape of each divided electrode in FIG. 7A is the shape of the example in FIG. 4A. The divided electrode in the V groove 11 is divided electrode 3 1 ~ 3 2 Consists of In addition, branch point 11 0 Subsequent V groove 11 1 Is divided electrode 3 31 ~ 3 101 Consists of V groove 11 2 Is divided electrode 3 32 ~ 3 102 Consists of Split electrode 3 31 And 3 32 Are divided in the V-groove 11, and the divided electrodes 3 41 Is V-groove 11 and V-groove 11 1 And divided electrode 3 42 Is V-groove 11 and V-groove 11 2 It depends on
[0034]
A method of distributing the droplet 1 in such a configuration will be described. First, V-groove 11 to V-groove 11 2 In order to distribute the liquid droplets 1, as shown by hatching in FIG. 1 ~ 3 2 , 3 32 ~ 3 102 Are applied in order from left to right in the figure. As a result, the droplet 1 moves from the V-groove 11 to the V-groove 11 2 Led to. On the contrary, from the V groove 11 to the V groove 11 1 In order to distribute the droplet 1 to the 1 ~ 3 2 , 3 31 ~ 3 101 May be controlled so that the voltage is applied from left to right in the figure in order. In this example, the configuration is shown in which the droplets 1 are distributed. However, since the droplets 1 are moved, it can be said that the distributing means is also included in the moving means.
[0035]
FIG. 8 is a perspective view of a mode in which the droplet 1 can be moved in any two-dimensional direction. Mainly, the shape and arrangement of the divided electrode group 3 arranged on the substrate 8 are shown. On the substrate 8, the divided electrode groups 3 are arranged in a two-dimensional grid pattern. Each divided electrode is divided into three divided electrodes in the row direction. 11 ~ 3 1m , 3 21 ~ 3 2m , ..., 3 n1 ~ 3 nm Is arranged. The entire surface is covered with an insulating film 4 (not shown) (FIG. 1). Then, a minute gap 9 is provided on the insulating film 4, and the common electrode 2 is provided on the lower surface. This common electrode 2 is provided on a substrate 7. In the gap 9, the droplet 1 is put in contact with and isolated from the common electrode film 2 and the insulating film 4.
[0036]
In such an arrangement, the application of the voltage to the divided electrodes is sequentially changed (ON / OFF) continuously. As a result, the droplet 1 can be moved in any two-dimensional direction as indicated by the thick arrow.
[0037]
FIG. 9 is a plan view of another mode in which the droplet 1 can be moved in any two-dimensional direction. Also in this embodiment, the divided electrode group 3 11 ~ 3 1m , 3 21 ~ 3 2m , ..., 3 n1 ~ 3 nm It is composed of Then, the divided electrode group 3 and the common electrode 2 ′ opposed to each other are arranged on the same surface as in the illustrated example. However, although not shown, the split electrode 3 11 ~ 3 1m , 3 21 ~ 3 2m , ..., 3 n1 ~ 3 nm Are provided on a common substrate. The entire surface is covered with an insulating film 4 (not shown). Further, a common electrode 2 ′ in the form of a parallel line or a comb tooth connected in common is exposed thereon. Thus, in one substrate, the divided electrodes 3 11 ~ 3 1m , 3 21 ~ 3 2m , ..., 3 n1 ~ 3 nm Are covered with the insulating film 4, and the common electrode 2 'is exposed. Note that the common electrode 2 'and the divided electrode group 3 are connected to a DC power supply.
[0038]
The droplet 1 is placed on such a substrate. Then, the voltages applied to the divided electrodes are sequentially changed (ON / OFF) continuously. Thus, the droplet 1 can be moved in an arbitrary two-dimensional direction as in the case of FIG. As is clear from the above description, this mode is achieved only by the lower surface of the droplet 1 and the common electrode 2 ′ and the divided electrode 3 11 ~ 3 1m , 3 21 ~ 3 2m , ..., 3 n1 ~ 3 nm (Including the insulating film 4) is opposed to each other. That is, this is an example in which the upper surface of the droplet 1 is free without contacting any member.
[0039]
By the way, in the configuration of FIG. 1, the common electrode film 2 in contact with the droplet 1 is made water-repellent, but is not limited to this. For example, as shown in FIG. 10, the common electrode film 2 may be made of a hydrophilic material. In that case, the cross section of the droplet 1 becomes a biconcave lens shape when a voltage is applied between the common electrode film 2 and the divided electrode group 3.
[0040]
Next, FIG. 11 shows a perspective view of a mode in which the droplet 1 is moved back and forth along the hole of the pipe. In the case of this example, the divided electrodes 3 constituting the divided electrode group 3 are provided on the inner surface of a hollow cylindrical body (pipe) 20. 1 ~ 3 7 Is provided. Each split electrode 3 1 ~ 3 7 Is divided in the axial direction of the cylindrical body 20. And it is the shape extended in the shape of an arc in the inner peripheral direction. Arc-shaped split electrode 3 1 ~ 3 7 Are provided between the two end portions. In this area 21, the common electrode 2 'and each divided electrode 3 1 ~ 3 7 To the electrode line. Then, each divided electrode 3 is connected via a connection passing on the inner surface (region 21) of the cylindrical body 20. 1 ~ 3 7 Are the switches 6 of the switch group 6, respectively. 1 ~ 6 7 It is connected to the. Although not shown, the divided electrodes 3 are provided on the entire inner surface of the cylindrical body 20. 1 ~ 3 7 And the wires connecting them are covered with an insulating film 4 (FIG. 1). In addition, a linear common electrode 2 ′ extending in the axial direction of the cylindrical body 20 is provided on the inner surface of the cylindrical body 20 so as to be exposed. This common electrode 2 ′ is connected to one pole of the DC power supply 5. Similarly, the divided electrode group 3 is connected to the other pole of the DC power supply via the electrode line and the switch group 6. Then, each switch 6 of the switch group 6 1 ~ 6 7 The opening and closing operations are individually controlled by the control device 10.
[0041]
Therefore, in the configuration of FIG. 1 ~ 6 7 By controlling the opening and closing of the electrodes in order, the applied voltage applied to the divided electrode group 3 can be controlled (ON / OFF). For example, the voltage application state is sequentially changed from the upper divided electrode to the lower divided electrode. In this way, the droplet 1 placed in the hole of the cylindrical body 20 can be moved downward.
[0042]
FIGS. 12A and 12B are diagrams showing an application example of the liquid moving means of the embodiment of FIG. In the case of the example of FIG. 12A as well, an insulating film 4 (not shown) is provided on the inner surface of the cylindrical body 20. This insulating film 4 is formed on the divided electrode 3 1 ~ 3 7 And the connections connecting them are covered on the entire surface. However, in this example, the insulating film 4 is made of a hydrophilic material. On the other hand, in the case of the example of FIG. 12B, the insulating film 4 is made of a water-repellent material above the broken line in the direction A, and made of a hydrophilic material below the broken line in the direction B.
[0043]
In the case of FIG. 12A, as described above, the insulating film 4 on the inner surface of the cylindrical body 20 is hydrophilic. Therefore, the droplet 1 put in the hole of the cylindrical body 20 has a biconcave lens shape in a cross section including the central axis of the cylindrical body 20. Therefore, the droplet 1 itself can be used as a biconcave lens. Then, as described above, by controlling the applied voltage applied to the divided electrode group 3, the movement can be adjusted from the droplet 1 'at the position indicated by the broken line to the droplet 1 at the position indicated by the solid line in FIG. . Therefore, for example, the liquid moving means of the present invention can be used for adjusting the focus of the biconcave lens formed of the droplet 1.
[0044]
In the case of FIG. 12B, as described above, the insulating film 4 on the inner surface of the cylindrical body 20 is water-repellent above the broken line in the direction A. For this reason, the droplet 1 placed in the hole of the cylindrical body 20 in that region 1 Has a biconvex lens shape in a cross section including the central axis of the cylindrical body 20. The insulating film 4 is hydrophilic below the broken line in the direction B. Therefore, the droplet 1 placed in the hole of the cylindrical body 20 in that region 2 Has a biconcave lens shape in a cross section including the central axis of the cylindrical body 20. Therefore, droplet 1 1 Biconvex lens and droplet 1 2 Can be combined with a biconcave lens consisting of In addition, by controlling the voltage applied to the divided electrode group 3, the droplet 1 is controlled as shown by the arrow in FIG. 1 Biconvex lens and droplet 1 2 Can be independently adjusted in the central axis direction of the cylindrical body 20. By doing so, a variable focal length lens system (zoom lens system) can be configured. Reference numeral 22 in FIG. 12B denotes a vent provided on the side surface of the cylindrical body 20, and 1 And droplet 1 2 It is for freely introducing and discharging outside air according to the volume change of the space sandwiched by the.
[0045]
FIGS. 13A and 13B are diagrams showing another application example of the liquid moving means of the embodiment shown in FIG. 13A and 13B, the insulating film 4 (not shown) provided on the inner surface of the cylindrical body 20 is made of a hydrophilic material. This insulating film 4 is formed on the divided electrode 3 1 ~ 3 7 And the connections connecting them are covered on the entire surface. In the case of FIG. 13A, the liquid droplet 1 put in the hole of the cylindrical body 20 includes a moving object 25 such as a mechanical minute object or a molecular biological object (for example, DNA). Is adsorbed. Alternatively, the moving object 25 is attached, dissolved, and included. In the case of FIG. 13B, the lens 26 is adsorbed, adhered or included in the droplet 1 placed in the hole of the cylindrical body 20. By controlling the applied voltage applied to the divided electrode group 3, the moving object 25 or the lens 26 can be moved from, for example, a dotted line position to a solid line position in any case.
[0046]
FIG. 14 is a diagram showing an example of a form in which the position of the liquid droplet 1 moved by the liquid moving means is monitored. Here, a mechanism for monitoring the position of the droplet 1 in the liquid moving means that can move in any two-dimensional direction in FIG. 8 is shown. As shown in the perspective view of FIG. 14A, the divided electrode groups 3 are arranged on the substrate 8 in a two-dimensional grid pattern. Each divided electrode is divided into three divided electrodes in the row direction. 11 ~ 3 1m , 3 21 ~ 3 2m , ..., 3 n1 ~ 3 nm Is arranged. Then, the entire upper surface is covered with the insulating film 4 as shown in FIG. A minute gap 9 is provided on the insulating film 4. The substrate 7 provided with the common electrode film 2 on the lower surface is disposed with the gap 9 interposed therebetween. In the gap 9, the droplet 1 is put in contact with the common electrode film 2 and the insulating film 4 so as to be isolated. The substrate 7, the common electrode film 2, the divided electrode group 3, and the substrate 8 are all transparent in this case.
[0047]
A light receiving element group 32 is arranged outside of the substrate 8 of such a liquid moving means in parallel with the substrate 8. The light receiving element group 32 is provided on the substrate 31. Then, the light-receiving elements 32 arranged in a grid pattern 11 ~ 32 1m , 32 21 ~ 32 2m , ..., 32 n1 ~ 32 nm And the like. This optical element 32 11 ~ 32 1m , 32 21 ~ 32 2m , ..., 32 n1 ~ 32 nm Is disposed near the focus position (near the focal plane) of the droplet 1 having a convex lens shape. Also, the light receiving element 32 11 ~ 32 1m , 32 21 ~ 32 2m , ..., 32 n1 ~ 32 nm Are divided electrodes 3 11 ~ 3 1m , 3 21 ~ 3 2m , ..., 3 n1 ~ 3 nm Is located at a position corresponding to.
[0048]
With such a configuration, for example, parallel light 30 is applied to the entire surface from the substrate 7 side on which the common electrode film 2 is provided. In this state, the controller 10 controls the voltage applied to the divided electrode group 3 to move the droplet 1 in a predetermined direction. Then, at the position where the droplet 1 exists, the component of the parallel light 30 incident on the position is changed to the light receiving element 32 at the corresponding position. 11 ~ 32 1m , 32 21 ~ 32 2m , ..., 32 n1 ~ 32 nm Is collected. For example, when the droplet 1 is at the position indicated by the broken line in FIG. 14B (reference numeral 1 ′), a signal of the light receiving intensity and the positional relationship as indicated by the broken line in FIG. Can be On the other hand, when the droplet 1 is at the position indicated by the solid line (reference numeral 1) in FIG. 14B, a signal of the light receiving intensity and the positional relationship as indicated by the solid line in FIG. . Thus, the position of the droplet 1 can be monitored at the peak position of the signal. Therefore, by feeding back the monitor signal to the control device 10, more accurate position control of the droplet 1 becomes possible. Alternatively, the position of the minute droplet 1 can be clearly displayed by displaying the peak position of such a signal on a display device. Even when the cross section of the droplet 1 is a biconcave lens shape as in the case of FIG. Therefore, a signal indicating the boundary is generated in the signal relating to the received light intensity and the positional relationship. As a result, the position of the droplet 1 can be monitored by signal processing.
[0049]
As described above, the liquid moving means of the present invention has been described based on the principle, the embodiments, and the examples. However, the present invention is not limited to these embodiments and examples, and various modifications are possible.
[0050]
[1] A first electrode in contact with a droplet made of an electrolyte, a plurality of second electrodes arranged in parallel with the droplet with an insulating layer interposed therebetween, and the plurality of parallel arrangements with the first electrode Control means for individually controlling the applied voltage to be applied to the second electrode for each electrode, wherein the control means controls the plurality of parallel arrangements so as to move the droplets along the insulating layer. The liquid moving means, wherein the applied voltage applied to the second electrode is controlled individually for each electrode.
[0051]
[2] The liquid transfer means according to [1], wherein the plurality of second electrodes arranged in parallel are arranged in parallel in one row.
[0052]
[3] The liquid transfer device according to [1], wherein the plurality of second electrodes arranged in parallel are arranged in parallel along a row so as to be a plurality of rows in the middle from one row.
[0053]
[4] The liquid transfer means according to [1], wherein the plurality of second electrodes arranged in parallel are two-dimensionally arranged in parallel.
[0054]
[5] The liquid transfer according to [2] or [3], wherein the plurality of second electrodes arranged in parallel are arranged along the groove provided on the substrate surface in the groove. means.
[0055]
[6] The liquid transfer means according to any one of [1] to [5], wherein the first electrode is arranged on a side opposite to the insulating layer with respect to the droplet. .
[0056]
[7] The liquid transfer means according to [6], wherein the first electrode is a film-shaped electrode.
[0057]
[8] The first electrode is arranged on the opposite side of the insulating layer from the plurality of second electrodes arranged in parallel, and is arranged on the same side of the droplet. The liquid moving means according to any one of [1] to [5], wherein:
[0058]
[9] The liquid transfer means according to [8], wherein the first electrode is a linear electrode.
[0059]
[10] The liquid transfer means according to [8] or [9], wherein the plurality of second electrodes arranged in parallel are arranged on the inner surface of the tubular body along the axis thereof.
[0060]
[11] The liquid transfer means according to any one of [1] to [10], wherein a plurality of the droplets are present at the same time.
[0061]
[12] The liquid transfer means according to any one of [1] to [11], wherein the droplet acts as a lens.
[0062]
[13] The liquid moving means according to any one of [1] to [11], wherein the moving object is adsorbed, adhered, dissolved, or included in the droplet.
[0063]
[14] An illumination unit that irradiates illumination light through at least the droplet, the insulating layer, and the plurality of second electrodes arranged in parallel, and a plurality of parallel units that receive light collected or diverged by the droplet. Any one of [1] to [13], further comprising a light receiving element disposed therein, and configured to monitor a position of the droplet from a light intensity signal received by the light receiving element. The liquid transfer means according to the above item.
[0064]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the liquid moving means of the present invention, the first electrode in contact with the droplet made of the electrolyte and the second electrode arranged in parallel with the droplet with the insulating layer interposed therebetween. An electrode; and control means for individually controlling an applied voltage applied to a plurality of second electrodes arranged in parallel with respect to the first electrode for each electrode. The voltage applied to the plurality of second electrodes arranged in parallel can be controlled individually for each electrode so that the liquid can be moved separately. Alternatively, it is possible to move or sort the adsorbed or adhered object by a predetermined distance in a predetermined direction or an arbitrary direction.
[0065]
The liquid moving means of the present invention is not limited to the present invention other than the above-described embodiments and examples, but can be applied to, for example, displays, analytical instruments, micromachines, optical devices, toys, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams for explaining the principle of the liquid moving means of the present invention, wherein FIG. 1A shows a state where no voltage is applied, FIG. 1B shows a state where a voltage is applied to some of the divided electrodes, and FIG. () Is a diagram showing a state in which a droplet is moved by moving a divided electrode to which a voltage is applied.
FIG. 2 is a perspective view for explaining one embodiment in the case of specifically configuring the liquid moving means of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing an example of a shape of a divided electrode group provided in a V groove of FIG.
4A and 4B are plan views of a modification of the shape of the divided electrode group provided in the V-groove in FIG. 2 in which a droplet is moved in one direction; FIG. 4A shows one shape, and FIG. It is a figure showing other shapes.
5A and 5B are plan views of a modification of the shape of the divided electrode group provided in the V-groove of FIG. 2 in which droplets are moved in both directions, wherein FIG. 5A shows one shape and FIG. It is a figure showing the shape of.
FIG. 6 is a perspective view similar to FIG. 2 for explaining another embodiment of the liquid moving means of the present invention.
7A is a plan view showing an example of a divided electrode group for guiding and distributing a droplet from one V groove to two V grooves via a branch point in FIG. 6, and FIG. FIG. 5B is a diagram illustrating a divided electrode to which a voltage is applied when the voltage is distributed to the V-groove of FIG.
FIG. 8 is a perspective view of one embodiment in which a droplet can be moved in an arbitrary two-dimensional direction.
FIG. 9 is a plan view of another mode in which a droplet can be moved in an arbitrary two-dimensional direction.
FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which a droplet is moved by moving a divided electrode to which a voltage is applied when a common electrode film is formed of a hydrophilic material.
FIG. 11 is a perspective view of a form in which a droplet is moved back and forth along a hole of a pipe.
12A and 12B are diagrams illustrating an application example of the liquid moving unit in the form of FIG. 11, in which FIG. 12A is an example used for adjusting the focus of a biconcave lens made of a droplet, and FIG. It is a figure showing the example which comprises the variable focal length lens system which consists of a biconcave lens of a droplet.
13A and 13B are diagrams showing another application example of the liquid moving means of the embodiment of FIG. 11, wherein FIG. 13A shows an example in which a moving object is moved by adsorbing, adhering, dissolving, and including a liquid droplet, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which a lens is moved while being adsorbed, adhered, and included.
FIGS. 14A and 14B are diagrams showing an example of a mode for monitoring the position of a droplet moved by the liquid moving means of the present invention, wherein FIG. 14A is a perspective view of the whole, FIG. (c) is a signal waveform diagram.
[Explanation of symbols]
1, 1 ', 1 1 , 1 2 … Droplets
2 ... Common electrode film
2 '... common electrode
3: Split electrode group
3 1 ~ 3 8 , 3 31 ~ 3 101 , 3 32 ~ 3 102 , 3 11 ~ 3 1m , 3 21 ~ 3 2m , ..., 3 n1 ~ 3 nm … Split electrode
3 ': Projection of split electrode
4: Insulating film
5 DC power supply
6 ... Switch group
6 1 ~ 6 7 …switch
7, 8 ... substrate
9 ... interval
10 ... Control device
11, 11 1 , 11 2 ... V-groove
11 0 ... V-groove branch point
12, 13 ... Slope of V groove
14… Ceiling
15 ... V-groove ridge
20 ... Cylindrical body (pipe)
21: Gap between ends of arc-shaped divided electrode
22 ... vent
25: Moving object
26 ... Lens
30 ... Parallel light
31 ... Substrate
32 ... Light receiving element group
32 11 ~ 32 1m , 32 21 ~ 32 2m , ..., 32 n1 ~ 32 nm …Light receiving element
