JP5111202B2 - マイクロ流体デバイスを用いた送液装置および送液方法 - Google Patents
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Description
Takaaki Suzukiら、The 10th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences(μTAS2006)vol.1、pp.131−133
A)周波数及び位相が互いに同期している。
B)同じ周期および異なる位相で、互いに振幅変調している。
複数の電気−機械エネルギ変換素子を有する振動体に、以下のA)及びB)の関係を有する2つの電圧信号を供給することで、該振動体によって液体を移動させることを特徴とする。
A)周波数及び位相が互いに同期している。
B)同じ周期および異なる位相で、互いに振幅変調している。
本発明の第一の実施形態を、図1を用いて説明する。
第一の実施形態では、振幅変調による送液方法について図1と図2を用いて説明した。第一の実施形態で説明した通り、信号発生器4は超音波ステータ3が保持部6でマイクロ流体デバイス1を保持した状態において共振する周波数で信号を出力する。その共振周波数は図3で示すように、マイクロ流体デバイス1の個体差や、保持状態によって変化することがある。第二の実施例では、より送液の効率を上げるため、超音波ステータ3が保持部6でマイクロ流体デバイス1を保持した状態において共振する周波数を決定する方法について、図4を用いて説明する。
搬送手段7でマイクロ流体デバイス1を搬送し、超音波ステータ3上の保持部6で保持する。
信号発生器で振幅一定の正弦波を出力し、周波数を変えながら振幅を計測する。このときの振幅は超音波ステータ3上に変位測定用の圧電素子を設け、その出力を用いれば良い。あるいは、レーザドップラ変位計のような非接触変位計を設け、振動を測定しても良い。なお、この場合の振動測定位置はマイクロ流体デバイス1でも良いし、超音波ステータ3や保持部6のような装置システムの一部でも良い。そして、振幅の最大値となる周波数を共振周波数とする。好ましくはこの工程を複数回繰り返し、共振周波数と振幅の再現性を確認するとより好ましい。S2工程を再び行なうことをリトライと呼ぶことにする。共振周波数の個体差は概ね所定の範囲に収まるはずなので、その範囲に収まっていれば、正常終了とする。そして信号発生器の信号の周波数を共振周波数に設定し、初期化完了とする。
共振周波数が個体差の範囲を超えた場合、あるいは共振周波数と振幅の再現性が低い場合、周波数調整の工程(ステップS2)を何回行ったか判定する。この周波数調整の工程(ステップS2)を実施し直した回数をリトライ数と定義する。リトライ数が設定回数よりも少ない場合は、保持部6と搬送手段7がマイクロ流体デバイス1の保持状態を解除する。そして、保持の工程(ステップS1)から再び行う。これは超音波ステータ3に対するマイクロ流体デバイス1の保持状態に不良が生じていることを疑っていることを意図した工程である。このような場合、保持状態の解除、再保持によって保持状態が良好になることが多い。しかしながら、リトライ数が所定回数以上の場合はマイクロ流体デバイス1の不良である可能性が高く、リトライオーバとし初期化を中止する。そして、そのマイクロ流体デバイス1は搬送手段7で回収する。
図1に示す構成の装置を作成した。マイクロ流体デバイスは、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)に流路を作成した構成である。流路の径は、厚み0.5mm幅2mmの断面形状で、断面中心の直径76mmとした。作成した流路に0.238mlの水を導入した。第1および第2の相に30kHzの電圧信号をそれぞれ同期させて供給したところ、共振状態となり共振周波数であることを確認できた。今回作成した構成では、30〜32kHzを共振周波数として設定できた。
2 流路
3 超音波ステータ
4 信号発生器
5 増幅器
6 保持部
7 搬送手段
Claims (8)
- 液体を移動させるための送液装置であって、
複数の電気−機械エネルギ変換素子を有する振動体と、該振動体に少なくとも2つの電圧信号を印加するための信号発生器と、を有しており、前記信号発生器から前記振動体に、以下のA)及びB)の関係を有する2つの電圧信号を供給することで、液体を移動させることを特徴とする送液装置。
A)周波数及び位相が互いに同期している。
B)同じ周期および異なる位相で、互いに振幅変調している。 - 前記送液装置は、さらに前記振動体に接する保持部を持ち、マイクロ流体デバイスの流路の一部が前記振動体と保持部を介して保持されることを特徴とする請求項1記載の送液装置。
- 前記信号発生器が出力した信号を増幅する増幅器をさらに有することを特徴とする請求項1または請求項2いずれかに記載の送液装置。
- 前記振動体が、超音波の定在波振動を発生する2相の発振源を有する超音波ステータである請求項1に記載の送液装置。
- 液体を移動させるための送液方法であって、
複数の電気−機械エネルギ変換素子を有する振動体に、以下のA)及びB)の関係を有する2つの電圧信号を供給することで、該振動体によって液体を移動させることを特徴とする送液方法。
A)周波数及び位相が互いに同期している。
B)同じ周期および異なる位相で、互いに振幅変調している。 - 前記送液方法は、
前記振動体に接する保持部によってマイクロ流体デバイスを保持する保持工程と、
信号発生器で振幅一定の正弦波を出力し、周波数を変えながら保持された前記マイクロ流体デバイスまたは/および装置システムの一部の振動を測定し、共振周波数を決定する周波数調整の工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項5記載の送液方法。 - 前記周波数調整の工程は、さらに共振周波数を決定する工程を再び行うリトライを複数回繰り返し、共振周波数と振幅が所定の範囲に収まった場合に共振周波数を決定すること特徴とする請求項6記載の送液方法。
- 共振周波数を決定する工程を再び行うリトライを複数回繰り返し、共振周波数と振幅が所定の範囲を超えたときは、リトライ数をカウントし、その回数が所定回数よりも少ない時には保持工程へ戻り、その回数が所定回数以上の時には保持部で保持されたマイクロ流体デバイスを搬送手段で回収するリトライ数判定の工程をさらに行うことを特徴とする請求項7記載の送液方法。
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