JP5031991B2 - 2つ以上の固体基板間で液滴の移動を制御するデバイス - Google Patents
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Description
さらに詳細には、本発明は電気的流体力を用いて固体基板上の特定の接触ゾーンに相当するであろう2つ以上の位置の間で、液状媒質、誘電体媒質、または弱誘電体媒質中でかつ当該液滴と混和しない状態で導電性微小液滴を移動させることに関する。
液体は小寸法のコンポーネントにおいて重要性が高まっている。このため、laboratories on chips、すなわち「ラボ・オン・チップ」は主として生物学、化学、光学の分野において数多くの研究の主題になっている。微小流体は微小機械加工されたチャネル内で少量の液体を循環させる際のある場合に存在する。別のアプローチは小さな液滴を操作することにある。本発明はこの後者のアプローチを特徴とする流体プロトコルに関する。
液滴:2μlの食塩水
電極:間隔が1cmの電極
電源:連続+/- 2000V
誘電体6:厚さ1mmのテフロン(登録商標)製ウエハ
誘電性液体12:シグマ(Sigma)社により供給される軽油で、その密度は約0.8であってよい。
前記デバイスの表面上にナノファイバを付着させる工程
物理的気相堆積法または電気的移植法によって達成される、疎水性および/または疎油性の高分子を用いて上記ナノファイバをシース被覆する工程
一部の表面上にカーボンナノファイバを付着させる工程であり、この工程は連続的に次の工程を含んでいる:PVD法(物理的蒸着法)による触媒を堆積させる工程であり、前記触媒は数10-3mbarの圧力の真空下で付着され、触媒材料から構成されるターゲットはイオン化されたアルゴンの流束によって攻撃され、このようにしてターゲットの原子が放出されてこの表面を被覆する。カーボンナノファイバを付着させるために、このようにして被覆された部分を真空下でCVDオーブンのエンクロージャに導入する工程であり、まず触媒は前記部分の温度の上昇の作用下で液滴に形成され、次に炭化水素前駆物質がこのエンクロージャに導入されて、カーボンナノファイバの成長が触媒が液滴に形成された場所において起こる。
-PECVD法(「Plasma enhanced chemical vapour deposition」)または電気的移植法を用いて疎水性高分子によりナノファイバをシース被覆する工程。
使用されるナノファイバの例:カーボンナノファイバ
使用される高分子膜の例:ポリシロキサンまたはフルオロカーボンの高分子
ナノファイバ120の直径:約20〜30nm
ナノファイバの長さ:約3μm
疎水性高分子膜の厚さ:約50nm
電極間の距離:約7mm
下部電極:上記のように、高分子膜でシース被覆されたナノファイバ型
誘電性液体:密度0.84の鉱物油
液滴に用いられる液体:0.5Mの塩化ナトリウム水溶液
液滴の量(ボリューム):2μl
液滴の結合を解くのに要する電圧:約950V
3、15 コンピュータ化されたデバイス
4、8、54、64 電極
6 誘電体
7 層
10、40 液滴
12 誘電性液体
13、22 電圧発生器増幅器
14、19、21、44 電線
16、17 電荷移送電極
22-1、22-2 電圧発生器
24、74 上部電極
25 プログラム可能なデバイスまたは手段
26、27、76 誘電体
28、78、78-1、78-2、78-3、79 電極のマトリクス
31 超疎水性電極
73、75 電圧発生手段
Claims (29)
- 少なくとも1つの導電性ボリュームの液体を、該1つの導電性ボリュームの液体が構成されている溶液とは混和しない誘電性液体中で、電界の作用下で反転可能に移動させるデバイスであって、第1の導電体と、前記第1の導電体と異なる平面に配置された第2の導電体と、前記第1の導電体から前記第2の導電体への1導電性ボリュームの液体の反転可能な移動を前記移動の間に前記導電体と接触させることなく引き起こすように、前記導電体の間に電界を発生させる手段とを備えるデバイス。
- 前記第2の導電体は疎水性または弱親水性の誘電体材料の層で被覆されている請求項1に記載のデバイス。
- 前記第2の導電体は、ポリシロキサンまたはフルオロカーボンの高分子の膜でシース被覆されたカーボンナノファイバのカバーを備える請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1の導電体は疎水性である請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1の導電体は、ポリシロキサンまたはフルオロカーボンの高分子の膜でシース被覆されたカーボンナノファイバのカバーを備える請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1の導電体は疎水性または弱親水性の誘電体材料の層で被覆され、かつ電荷移送手段を備える請求項1に記載のデバイス。
- 前記電荷移送手段は電線を含む請求項6に記載のデバイス。
- 前記電荷移送手段は前記第1の導電体上に付着された誘電体材料の前記層の近傍あるいはそれに接して位置している請求項6に記載のデバイス。
- 前記第1の導電体は少なくとも3本の電極を備え、第1および第2の電荷移送手段は前記少なくとも3本の電極のうち隣接しない2本の近傍に位置する請求項6に記載のデバイス。
- 前記第1の導電体と第2の導電体の間に電圧を印加する手段をさらに備える請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1の導電体は1つまたは2つの次元に沿って延びている電極のマトリクスを備える請求項1に記載のデバイス。
- 前記第2の導電体は電極のマトリクスを備える請求項1に記載のデバイス。
- 第1および/または第2の導電体は温度制御器を備える請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1または前記第2の導電体の一方または他方は、少なくとも2個の温度制御器を備える請求項13に記載のデバイス。
- 少なくとも1つの導電性ボリュームの液体を、該1つの導電性ボリュームの液体が構成されている溶液とは混和しない誘電性液体中で、電界の作用下で反転可能に移動させるデバイスであって、第1の導電体と、前記第1の導電体と異なる平面に配置された第2の導電体と、前記第1の導電体から前記第2の導電体への1導電性ボリュームの液体の反転可能な移動を前記移動の間に前記導電体と接触させることなく引き起こすように前記導電体の間に電界を発生させる手段とを備え、前記第1の導電体は疎水性または弱親水性の誘電体材料の層で被覆されかつ電荷移送手段を備えるデバイス。
- 1導電性ボリュームの液体を、該液体が構成されている溶液とは混和しない誘電性液体中で移動させる方法であって、前記1ボリュームは最初に第1の導電性手段を備える第1の基板と接触しており、前記方法は、
前記第1の導電体と、前記第1の導電体と異なる平面に配置された第2の導電体を備えかつ移動される前記1ボリュームの液体の直径よりも大きい距離だけ第1の基板から離れている第2の基板との間に電圧を印加する工程と、前記第1の基板から前記第2の基板まで前記1ボリュームの液体を移動させる工程と、
次に、前記第2の基板から前記第1の基板まで前記1ボリュームの液体を移動させる工程とを含む1ボリュームの液体を移動させる方法。 - 前記1ボリュームの液体に対して疎水性である誘電体材料の層と、前記1ボリュームの液体が前記誘電体の層と接触するときに前記1ボリュームの液体から電荷を移送するための前記第1の基板に結合された電荷移送手段とを、前記第1の基板が前記第1の導電体上にさらに備える請求項16に記載の方法。
- 前記第2の基板は前記1ボリュームの液体が構成される液体に対して疎水性または弱親水性である誘電体材料の層を含み、該層は第2の導電体上に存在している請求項16に記載の方法。
- 前記第2の基板まで移動された後、前記1ボリュームの液体は前記第2の導電体上に存在する前記誘電体の層と接して維持される請求項18に記載の方法。
- 前記電荷移送手段は、前記1ボリュームの液体が前記第2の基板と接触するときに前記1ボリュームの液体から電荷を移送するための前記第2の基板に結合されている請求項18に記載の方法。
- 前記第1の基板から前記第2の基板まで前記1ボリュームを移送するのに用いたものと反対方向の電界を印加することによって、前記1ボリュームの液体は前記第2の基板から前記第1の基板に移動される請求項16に記載の方法。
- 前記第1の導電体は第1の電極のマトリクスを備える請求項16に記載の方法。
- 前記第1の電極のマトリクスの種々の電極を連続的に起動することによって前記1ボリュームの液体は前記第1の基板の長さに沿ってさらに移動される請求項22に記載の方法。
- 前記1ボリュームの液体は、前記電極のマトリクス第1の電極の上方にある前記第1の基板上のある位置から前記第2の基板までさらに移動され、次に前記第1の基板まで戻され、前記第1の電極とは異なる第2の電極の上方に位置するある位置に運ばれる請求項23に記載の方法。
- 前記第1のマトリクスの少なくとも2本の電極は互いに異なる温度にされる請求項22に記載の方法。
- 前記第2の導電体は第2の電極のマトリクスを備える請求項16に記載の方法。
- 前記第2のマトリクスの少なくとも2本の電極は互いに異なる温度にされる請求項26に記載の方法。
- 前記第1および第2の基板は互いに異なる温度にされる請求項16に記載の方法。
- 前記1ボリュームの液体は交互に替わる電界に晒される請求項16に記載の方法。
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