TW200424118A - Liquid delivery device - Google Patents

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TW200424118A
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Takeo Yamazaki
Atsunori Terasaki
Takeshi Imamura
Takahiro Ezaki
Susumu Yasuda
Toru Nakakubo
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Canon Kk
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Description

200424118 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關液體傳送裝置，具有一閥用 之流過，特別係有關一液體傳送裝置，具有一 流體之流率，用於微型分析系統（// -TAS: 統）中，用以在晶片上執行化學分析。 【先前技術】 近年中，隨微製造技術之發展，系統吸引 包含微機械，微流體裝置，諸如泵，及閥，及 於諸如玻璃或矽或聚合物之一基體上，並在基 學分析。此一系統稱爲// -TAS (微總分析系 片上試驗室·。化學分析系統之微型化減小無 積，並大爲增加樣品量。微型化亦能縮短分析 少整個系統之電力消耗。微型化有望降低系統 且，// -T AS在醫學服務，諸如家庭醫學照顧 視，及生物技術，諸如 DNA分析及蛋白質 望。 在// -T AS中，已發表各種閥，用以控制 流體流率。例如，由M.Esa shi，S.Shoji，及 所發表之由微機器構製於矽基體上之一微閥： 晶圓上之正常關閉之微閥及微泵"，感測器及 20，1-2號，1 63 - 1 69 頁，1 989。此閥能由壓 動一膜片來控制流體流率。此文件亦發表一種 以控制流體 閥用以控制 微總分析系 注意，此等 感測器整合 體上執行化 統），或晶 玫之空間容 時間，及減 之成本。而 ，及床邊監 分析上有厚 微通道中之 A. N a k a η 〇 ’構製於矽 致動器，卷 電致動器驅 單向閥，彈 -5- (2) (2)200424118 性支持複晶矽板上之一驅動構件。此單向閥由流過之流體 本身之行動致動一可移動件，以關閉與驅動機構相對設置 之一孔，俾攔截液流通道。由流體本身而無致動器驅動之 此一閥稱爲被動閥。不使用致動器之被動閥能由低生產成 本之簡單結構有利地控制流體。 在// -TAS中，有發表各種液流感測器，用以控制微 通道中之流體之流率。日本專利申請公報 2002-3 5 5 79 8 號發表一種用以計算流率之程序，具有一加熱器由一導電 性薄膜構成，及液流通道中之一溫度感測器，由導電性薄 膜之電阻系數之改變偵測與流率相當之溫度改變。此一流 率感測器可裝於微通道中，用以量度微通道中之流率。 另一方面，有報告使用於電滲液流於自微通道中切出 定量之樣品之許多實例。在電滲液流方法中，一電壓施加 於液體傳送點之間，以產生一驅動力於整個液體中。此方 法特別適用於 1 〇 〇 A m或更細之傳送微通道。由使用此 現象，常使用一樣品切出系統。例如，在圖 8 A所不 之液體傳送裝置 8〇〇中，由電滲透使一液體可自儲器 8 02 流過液流通道 806，中間段 809，及液流通道 8 0 8，而至儲器 804，且然如顯示於圖 8B，液體可自儲 器 8 0 1 流過液流通 8 0 5，中間段 8 0 9，及液流通道 807，而至儲器 803，以切出中間段 809之一部份之液 體，俾取出定量之樣品 810 。此樣品傳送至一分析部 份。此後，切出之定量樣品稱爲”樣品塞”。目前，在 樣品塞之形狀控制，傳送液流通道，及系統效率等方面正 -6- (3) (3)200424118 作各種改進。 美專利 5 900 1 3 0號發表電極間電位之時間控制，用 以延緩中間段液流通道中之樣品在液體引進中分散，並用 控制樣品塞在其形成時之量及形狀。 美專利 6 1 5 3 0 7 3號發表液流通道之複雜組合，以引 進二種流體循環進使一及同一分析部份中。 在使用電滲透之上述先前技術中，在由電滲透傳送樣 品塞中之溶質之組成份在遷移率上不同，視質量及其電荷 而定。故此，樣品塞中之組成份依遷移率之不同分離，例 如，如圖 8 C之數字 8 1 1所示。溶液中所含之組成份 可由外部偵測器8 1 2分析。換言之，在此系統中，組成 份之分離在樣品塞形成後即時開始，且其後樣品塞之移動 並非簡單之傳送過程，而是分析之一部份，該系統爲樣品 傳送及樣品分析之整合。 【發明內容】 然而’反之’樣品塞形成後即時開始組成份分離不能 在傳送期間中保持樣品之原組成。故此，不能使用以上程 序於不需要電泳分離之情形，例如，定量樣品傳送至外部 分析裝置之情形。而且，電滲透產生低驅動壓力，不適用 於引入樣品於具有高液流阻力之分析裝置，諸如 HPLC 柱。 在別一方法，流體由一泵或類似者施加壓力傳送，並 由微閥控制液流通道，以切出定量之樣品。然而，已知之 (4) (4)200424118 微閥需要外部電力來源，諸如壓電元件，靜電驅動裝置， 及壓力來源，及裝置之複雜結構。普通被動閥雖結構簡 單’但僅可用作單向閥或止回閥。故此，複雜之系統，諸 如用以傳送定量樣品者不能僅由使用普通被動閥構成。 本發明意在提供一種被動閥，用以構成一複雜之系 統’例如用以傳送定量樣品。而且，本發明意在提供一種 流體傳送裝置，包含一微通道由一閥打開控制，以自微通 道切出定量之樣品。 在由普通流率感測器量度液體流率，及調整液體傳送 壓力，及與流率相對應打開一閥之程序中，需要能主動驅 動流率感測器及微閥二者。普通流率控制器及主動驅動微 閥結構複雜，故設置流率感測器及微閥二者不利地使整個 系統加大。 本發明亦意在提供一種流體傳送裝置，包含一被動閥 具有簡單結構，且亦用作流率感測器。 本發明提供一種流體傳送裝置，具有一閥用以控制流 體之流率，包含一液流通道用於流體，及液流通道中之一 閥，其中，依該閥之上流方及下流方之間由流體通過液流 通道所引起之壓力差操作，當壓力差低於一規定値 P〇 時，容許流體流過，及當壓力差爲 P0或更大時，攔截 流體使不流過。 本發明並提供一種燃料電池，具有一燃料儲存部份用 以儲存燃料，一電力產生部份用以由使用燃料產生電力’ 及一閥設置於燃料儲部份及電力產生部份之間，其中’該 -8- (5) (5)200424118 閥依據該閥之上流方及下流方之間由流體流過液流通道所 引起之壓力差操作，當壓力差低於規定壓力 P0時，容 許流體流過，及當壓力差爲 P 0或更大時，攔截流體使 不流過。 本發明之流體傳送裝置使用一閥，此受控制，俾由改 變流過液流通道之流體之壓力打開及關閉，作爲用以自微 通道切出定量之樣品之方法。故此，可傳送流體之組成份 至外部分析裝置，在傳送期間中保持原組成，而不分離流 體組成份。施加高壓力用於樣品傳送。故此，此裝置特別 可用作流體傳送裝置，使用一閥用以控制用於微型分析系 統（-TAS )中之流體之流率，俾在晶片上執行化學分 析或化學合成。 以下主要說明一種方法，用以引進樣品於與液體傳送 裝置之外部所連接之分析裝置。使用本發明方法具有一優 點，即可由欲連接之另一分析裝置更換所連接之分析裝 置，使用多個分析裝置。然而，本發明不限於此使用。或 且，設有本發明之流體傳送裝置之一區及具有分析功能之 另一區可構製於同一 TAS晶片上。此實施例可減少傳 送時間，因爲分析區藝設於傳送裝置鄰近。而且，本實施 例無需任何連接部份，故樣品塞甚難喪失形狀，以改善分 析之可靠性。而且，可減少死空間，此使緩衝溶液及流動 相之量可減少。 本發明之流體傳送裝置亦可用作開關或流率感測器’ 達成一微通道系統，由裝置之簡單結構控制流率’用以傳 -9- (6) 200424118 送流體。明確言之’本發明之流體傳送裝置可用於微 料電池，此需要電池之簡單結構，及饋給燃料之精 制。 【實施方式】 以下詳細說明本發明之實施例。 (閥） 圖3 A及3 B槪要顯示本發明之閥之結構之一 圖 3A爲本發明之閥300之平面圖，及圖 3B爲 圖。該閥之通道爲小通道3 03之一區域及大通道 及 3 〇 5之一區域構成。攔截部份爲一平板 301。 301由通道 3 04及3 0 5間之彈簧 3 02彈性支持 距il道 3〇3之一距離處垂直於通道。平板 301之 大方< 通道 3 0 3之直徑，由此，當平板 3 0 1移向 3 03，丨、,& 達通道3〇3及通道 3〇5間之界線時，平 3 Q 1 _截流體之流過。 _ 4A 顯示液體在此閥中自通道 3〇4 流至 3 03 〇 L[ 此〜液體流由流過通道3〇5導致壓力降，引 板 3 〇 1 在通道 3 04方之表面及通道 3〇5方之表 之壓力挺 _。此壓力差驅動平板 301朝向通道 303 口移動。 _ 4B顯示當液體自道道3 04流至通道 303 起之_ ^ >力戔 P1小於臨限値P0時閥之狀態。平板 梨燃 確控 例。 斷面 3〇4 率板 ，在 直徑 通道 坦板 通道 面間 之入 所引 301 -10- (7) (7)200424118 由壓力差移動於通道 3 04方及通道 3 0 5方之間’但由 於保持平板之彈簧 3 0 3之回復力，不關閉通道 3 0 3之 入□。故此，流體自通道 3 04 流至通 3 0 3，如箭頭 4〇1所示。在液體停止傳送時，平板 301由彈簧302 之改正移動回至原位置。 圖 4C顯示當由液體自通道 3 04流至通道 3 0 3所 引起之壓力差 P2大於臨限値 P0時閥之狀態。平板 301由通道 304方及通道 3 05方間之壓力差移動’以 關閉通道 3 0 3之入口。 由此，液體之流動停止’如通 道 304上之箭頭 402所示，且平板 301由液體之壓力 保持密封通道 303之入口。 在移去通道 304方之壓力 時，平板 301由彈簧 3 02之改正移動，移離通道 303 之入口，回至原位置。 由此閥之構造，顯然，自通道 3 0 3 至通道 3 04之 液流恆不受攔載。故此，在自通道 3 03至通道 3 04之 液流引起之壓力差大於臨限値 P〇上使用時，此閥亦可 用作止回閥。 由該閥之液流引起壓力差之一液體傳送機構可構成一 系統，用以由控制閥之打開及關閉控制液體之流過。 用以驅動該閥之壓力範圍取決於彈簧 3 0 2之彈性常 數，平板 3 0 1及通道 3 0 3間之距離，平板 3 0 1及液流 通道 303之直徑。彈簧 3 02之彈性常數爲彈簧長 度，彈簧厚度，彈簧數，及彈簧材料之函數。可由最佳化 以上因數，設計在所需壓力範圍內打開或關閉之一閥。 -11- (8) (8)200424118 在閥之關閉狀態中，平板301由流體壓力保持，提供高 強度之密封效果。 在流體傳送停止時，平板 3 〇 1由彈簧之改正移動回 至原位置。故此，黏著，即平板 301由表面張力附著 於相對基體上而不回至原位置較不易發生。此黏著常爲 普通微閥之一問題。 在無以上黏著問題之情形，彈性常數可較低。由此， 可設計該閥，在流體傳送停止後，由表面張力保持關閉狀 態，平板 3 0 1不回至原位置。在此一閥中，可由通道 3〇3方施加一壓力，使平板 301回至原位置。可由縮 短平板 3 0 1及通道 3 0 3間之距離，及減小彈簧在關閉 狀態中之改正移動，獲得同樣效果。 彈簧 3 0 2及平板 3 0 1宜爲一材料所製，此可抵抗 受分析之溶液，且對彈性變形有些抵抗程度。該材料例如 爲矽。故可使用樹脂狀矽酮。其表面可塗層。用以構製通 道之基體迄此並無限制，只要此可抵抗分析之溶液即可， 該材料包括玻璃，矽，及矽酮樹脂。在使用電滲透液流 中，可使用用以產生電滲透液流之材料。 由使用與相對基體距一空隙之平板形狀之一攔截件， 流體壓力由流體通過該空隙下降，產生攔截件之二面間之 壓力差，此壓力差移動攔件向基體。 攔截件之形狀並無限制’只要此能關閉相對之孔即 可。基於液流之對稱’宜爲圓形狀。尤其是，對具有圓形 橫斷面之通道，圓形平板宜設置以其中心重合於通道之中 -12- 200424118 Ο) 心。由此，通道 3 0 5中之流體之流過及壓力分佈對中 心軸線成對稱，以穩定欄截件之位移。 圖 3 A及 3 B所示之本發明之閥具有平板 3 0 1由 彈簧 3 02支持。在此閥中，平板 301可僅由彈簧變形 位移，而平板並不變形，在此，平板301之位移穩定， 以獲得穩定之臨限壓力。需設計具有小彈性常數之彈簧， 僅變形彈簧 3 0 2。每一彈簧 3 0 2之小厚度及小長度使彈 簧之彈性常數可小。減少彈簧數亦有效減小全部彈簧之 彈性常數。且有效獲得小變形之形狀，以設計具有大厚度 之平板 3 0 1。 亦可由設計具有小厚度之平板 3 0 1及具有相當之彈 性常數之彈簧 3 〇2，獲得變形之平板 301及彈簧 302 二者。在平板 3 01及彈簧 3〇2 二者均變形之情形，平 板 3 〇 1之中心形成凹下形狀，由此，可沿最外部份上關 閉通道 3 1 0，結果，故可預期改善密封性質。 彈簧 3 02之橫斷面之形狀並無特別限制。彈簧可 爲一板之形狀，具有方形橫斷面，如顯示於圖 3A及 3 B，或爲曲線形或鋸齒形。彈簧之厚度可與平板部份不 同。 當圓形平板由中心與具有圖形斷面之通道之φ心、M合· 而受支持時，由彈簧3 02支持之位置宜對中心軸線成對 稱。由此，使通道 3 0 5中之壓力分佈對中心軸線成對 稱，並使平板之位移亦對此成對稱，提供穩定之臨限壓 力，並提高關閉狀態之密封效率。 -13- (10) (10)200424118 #由多個彈簧支持平板中，基於平坦之位移穩定性， 宜使氣 令別彈簧之彈性常數相等。 &以上說明之例中，攔截部份由平坦彈簧彈性支持。 然_ 5 ’本發明之實施例並不限於此。例如，攔截件可在一 牺處 β _臂彈性支持，或在二端處由梁支持。 (旁遜線） &下說明使用本發明之閥之流體傳送系統。 _ 9顯示使用本發明之閥之流體傳送系統。此系 統由液流通道 901，旁通液流通道 9〇2，液流通道 9 0 3 ， && 閥 9 04，及 HPLC 柱 90 5 構成。液流通道 901 下流端部分枝爲旁通液流通道 902 及液流通道 9Q3 ° 液流通道 903 連接至 HPLC 柱 905。閥 904 設置於旁通液流通道 902中。此閥 904具有與上述相 似之構造。在圖 9中，當閥之二面間之壓力差小於 F 0時，自左方至右方之液流可通過，及當該壓力差不小 於 P0時，液流受攔截。 在 HPLC分析中，樣品有時在該柱之上流部份處之 預處理部份中淸洗，濃縮等預處理。在圖 9所示之系統 中，已在液流通道 90 1之上流方之預處理部份（未顯示 於圖中）中處理之樣品受引進通過液流通道901及液流 通道903而至HPLC柱 905中。如自預處理部份引 進於液流通道 90 1中之樣品之初始部份含有許多污染 物，且不適用於分析，則樣品之初始污染部份不傳送至柱 -14- (11) (11)200424118 9 0 5 ’而引進於旁通液流通道902中，俾能精確分析。 在傳送一樣品自預處理部份至液流通道 90丨中，樣 品先在條件（引進壓力，引進液流率）下傳送，以保持閥 904之二面間之壓力差於低於臨限p〇。 在此移送狀態 中，閥9〇4保持打開。在液流通道 9〇3及 HPLC柱 9 0 5方之液流阻力遠大於旁通液流通道 9 〇 2之液流阻 力。故此，可能含有污染物之樣品傳送至旁通液流通道 902 方，而不傳送至 HPLC 柱 9 0 5。 在過去充分之時間後，樣品在條件（引進壓力，引進 液流率）下傳送，以獲得臨限 P0或高於閥 904之二 面間之壓力差。由此，閥904關閉，且樣品受傳送通過 液流通道 9 03 而至 HLPC 柱 905。 如上述，設置本發明之閥 9 0 4於旁通線 9 0 2中， 以控制液體傳送條件。由此，自預處理部份所傳送，但不 適用於分析之樣品之一部份可引進至旁通線 902。 在以上說明中，取 HPLC柱作爲一例。本發明之範 圍不限於此。與此實施例相似之一系統可應用於需要旁通 線之任何流體元件中。 (引進定量之樣品） 本發明之流體傳送裝置亦適用於引進定量之樣品於一 微液流系統中之程序。圖1 A，1 B，及 1C槪要顯示本發 明之流體傳送裝置之一實施例。圖 1 A所示之流體傳送 裝置100包含與第一液流通道相當之液流通道 105，液 -15- (12) 200424118
流通道 1 06，及與第二液流通道相當之液流通道 1 0 7 ’ 與第三液流通道相當之液流通道 11 1，及與第四液流通 道相當之液流通道 11 〇及液流通道 1 09，及注入中間段 1 〇 8，作爲第四液流通道之攔截部份。相當於第一閥之閥 1 12設置於液流通道 106及液流通道 107之間，及相 當於第二閥之閥1 1 3設置於液流通道1 〇 9及液流通道 1 1 〇之間。儲器 1 ο 1設置於液流通道 1 〇 5之端部， 在中間段 108之相對方，及儲器 103設置於液流通道 1 1 1之端部，在中間段 1 〇 8之相對方。儲器1 〇 2設置 於液流通道 106之端部，在閥 Π2之相對方，及儲器 1 04 連接至液流通道 1 10 之端部，在閥 113 之相對 方。 儲器 101，102，103，104 分別與一電極（未顯示
於圖中）關連。電極分別經由用以控制各別電極之電壓 之控制裝置連接至電源（未顯示於圖中）。一泵（未顯示 於圖中）連接至儲器 1 〇 1，以施加一壓力於液流通道， 及儲器 1 03連接至一外部分析裝置。閥 1 1 2爲一止回 閥，此不可變地使來自通道 1 06之液流可流至液流通道 1 07，並攔截一反向之液流。閥 1 1 3設計使來自液流通 道 109之液流可在該閥之二面間之壓力差低於臨限 P0 時流至液流通道 1 1 〇，並在壓力差不低於該臨限 P0時 攔截液流。 說明有關液體傳送裝置 1 00依本發明之切出定量樣 品之程序。 -16- (13) (13)200424118 步驟 A: 在步驟 A，一第一液體充塡於第一液流通道，第二 液流通道，第三液流通道，第四液流通道，及第四液流通 道之攔截部份中。 液體傳送裝置 1 0 0中之所有液流通道及儲器由充塡 攜帶液體，諸如緩衝溶液備妥供使用。 步驟B : 在步驟 B，使用第一液體傳送機構，引進一第二液 體於第二液流通道及上述之第四液流通道之攔截部份及在 此順序中之第四液流通道中。 參考圖1B，說明步驟 B。含有分析對象材料之一樣 品引進於儲器1 02中。調整各別儲器之電位，俾使樣品 可自儲器102沿一徑路流過液流通道1〇4，閥1 12 ’液 流通道 107，注入中間段 108，液流通道 109，閥 1 13，及液流通道1 1〇而至儲器104。 例如，儲器102 之電位高於儲器 1 04，以形成以上流動。由使儲器 101 及儲器 103之電位接近注入中間段 1〇8之電位，防止 樣品洩漏出注入中間段 108而至液流通道 1〇5或液流 通道 1 1 1。在此實施例中，由於在閥中所引起之壓力差 低於閥關閉之臨限之壓力差P0，故閥113在圖1B所 示之步驟中保持打開。閥1 1 2亦保持打開，因爲液流自 液流通道 106流至液流通道107 。在圖 1B 中，蔭蔽 -17- (14) 200424118 部份指示樣品，及箭頭151指示樣品流動之方向。 在步驟 C，在上述四液流通道之斷面附近之第二液 體引進於第三液流通道中。
參考圖1 C說明步驟 C。由一泵施加高於電滲透流 之一壓力於儲器。由此，閥中之壓力差 P2變爲高於臨 限壓力差 P0，在閥 113處攔截液體自液流通道 109流 至液流通道 1 1 0。閥 1 1 2亦攔截液體自液流通道 107 流至液流通道 1 06。由此，在施加較高之壓力後，限制 液體僅自液流通道 1 〇 5通過注入中間段 1 〇 8流至液流 通道 1 1 1之徑路中。此液流在注入中間段 1 〇8中切出 流體，以形成樣品塞 1 1 4，並發送其通過液流通道 1 i i 及儲器 1 〇 3而至外部份析裝置。
在另一實施例中，如顯示於圖 2A及 2B，第二液 流通道及第四液流通道向側方轉移，以調整注入中間段部 份 1〇8之長度，俾改變樣品塞之量。而且，如顯示於 圖 2 C及 2 D，第一液流通道及第二液流通道可交換位 置° 在步驟 C，可設計閥 1 1 3，俾使小量之流體可自液 流通道 109流至液流通道1 10，而不完成攔截，此方便 在注入中間段 1 0 8中切出流體5以形成穩定之樣品塞 114。 在以上說明中，使用電滲透作爲第一液體傳送機構， 並使用一泵作爲第二液體傳送機構。然而，液體傳送機構 並不限於此。例如，使用泵作爲第一及第二液體傳送機 -18- (15) (15)200424118 構，及可由控制液體傳送機構條件傳送定量之樣品。可 由控制壓力及/或流率控制該泵。可使用一吸移管，作爲 液體傳送機構。 本發明之閥可用於傳送定量樣品以外之各種用途。可 由依據所需要之系統，設計液流通道構造，閥位置，閥操 作之臨限壓力，液體傳送條件（泵傳送條件，電滲透產生 之電極切換等），建造各種系統。 (由偵測流率控制液體傳送之壓力產生裝置之流體傳送裝 置） 本發明之流體傳送裝置亦可用於由控制流率傳送流 體。圖1 〇 A顯示用於控制流率之本發明之流體傳送裝 置之一實施例。圖 10B 爲沿線 10B-10B 所取之斷面 圖。圖 l〇C 爲沿線 10C-10C 所取之斷面圖。在圖 10A中，流體傳送裝置 1001具有可移動之平板 301， 止匕由該閥之上流方及下流方之間之流體流動所引起之壓力 差操作’第一電極（可移動電極）1 002置於平板上，閥 片 10〇4，及第二電極（可移動電極）1〇〇3置於閥片上。 在此，，，閥片”表示接觸部份，此接觸平板3 0 1，以攔 截通道 3 03，而無電極。第一電極及第二電極可分別具 有一絕緣薄膜在其上面。一泵（未顯示於圖中）連接至 流體傳送裝置之上流方，用以傳送流體。第一電極 10〇2及第二電極1 003連接（未顯示於圖中）至一偵測 ^ g ’用以偵測電極間之靜電電容。由偵測裝置所偵得之 -19- (16) (16)200424118 靜電電容控制流體之流率。 以下說明由本發明之流體傳送裝置偵測流率之方法。 第一電極及第二電極間所產生之靜電電容由以下公式 訂定： [公式 1] C= ε S/d 在此，C爲靜電電容，ε爲流體之介質常數，s爲電極 之面積，及 d爲電極間之距離。 在圖 1 0 D所示之初始狀態中之靜電電容依公式 1 訂定爲 C0。自通道 3 04至通道 3 03 之流體流過引起 平板 3 0 1之上流方及下流方間之一壓力差，以移動第一 電極 1002 向閥片 1004，如顯示於圖 10E。 由此，電 極間之距離縮短，以改變靜電電容自 C0 至 C 1 ( C 1 > C 0 )。平板之移動位置取決於流率。故此，可由量 度電極間之靜電電容，計算流率。順便言之，在圖 1 0B 及 10C 中，數字 1 00 5標示引出線。 由參考圖 1 6之流程圖，說明由本發明之流體傳送 裝置控制流率之程序。在圖16中，由框線 1601包圍 流率控制程序。 首先，引進一流體（S 6 1)。然後，量度電極間所產生 之靜電電容。自所量得之靜電電容，獲得通過本發明之流 體傳送裝置之液流之流率。然後，判斷所獲得之流率是高 於或低於一預定基準流率（S64)。當流率等於基準流率 -20· (17) (17)200424118 時，放出流體於外部（S65)。當流率低於基準流率時，發 出命令至泵，以增加壓力（S 6 6 )，而當流率高於基準流率 時，發出命令至泵，以降低壓力（S07)。由重複以上步 驟，控制精細之流體系統中之流體於預定之流率。 在上例中，使用泵作爲壓力產生裝置，用以傳送流 體，但本發明並不限於此。例如，設置一加熱器於通道 中，以加熱流體，並由使用氣體壓力，傳送流體，其中， 可由控制加熱條件，控制傳送之流率。 (依預定之流率控制液體傳送之壓力產生裝置之流體傳送 裝置） 本發明之流體傳送裝置可用於依預定之傳送流率控制 微通道系統，由控制外部電路之切換傳送流體。在此情形 中，由偵測第一電極（可移動電極，附著於平板 3 0 1 ) 1 002 及第二電極（固定電極，附著於閥片 1 004) 1 003之接觸，控制流體之流率。 以下由參考圖 1 1 A，1 1 B，及 1 1 C，說明本實施例 中控制流率之程序。圖 1 7爲此控制程序之流程圖。在 圖 17中，由框線 1701包圍流率控制程序。 在流體未流出之初始狀態中，如顯示於圖 1 1 A，電 極保持於預定之距離，且不相互接觸。由流體自通道 3〇4流至通道 3 03 (S71)，在平板 301之上流方及下流 方之間產生壓力差，以移動第一電極 11〇2 向閥片 1〇〇4，並判斷流體壓力差（S72)。 當由流體流動所引起之 •21- (18) (18)200424118 壓力差小於關閉該閥之臨限壓力時’二電極並不接觸’如 顯示於圖11B。 由電極並不接觸，發送一命令至栗’以 產生一壓力（S73)，並排出流體於外部（S74)。 當壓力差 大於關閉該閥之臨限壓力時，第一電極 11〇2 接觸第二 電極 1 1 03，如圖 1 1 C 所示，且由外部電路偵得此接 觸，並發出一命令至泵，以停止壓力之產生（S75)，而當 壓力差小於關閉該閥之臨限壓力時，由彈簧 3 02之改正 移動打開該閥。在第一電極 11〇2及第二電極 1103不 接觸之此打開狀態中，發出一命令至泵，以產生一壓力。 如此，由重複以上步驟，控制精細流體系統中之流率於預 定位準。在圖 1 1B及 1 1 C 中，空心箭頭記號槪要顯示 流體之相關流率。 在上例中，使用一泵作爲用以傳送流體之壓力產生裝 置，但本發明並不限於此。例如，設置一加熱器於通道 中，以加熱流體，並由使用氣體之壓力傳送流體，其中， 可由控制加熱條件，控制傳送流率。 其次，說明由使用本發明之流體傳送裝置，控制燃料 電池中燃料饋給之裝置。說明使用本發明之流體傳送裝置 之燃料電池。 圖 12A爲燃料電池之平面圖。圖 12B爲燃料電池 之前視圖。圖 13爲燃料電池系統之輪廓。圖 14爲圖 12A及 12B所示之微閥之放大圖。燃料電池具有外部 大小爲 50m mx30mmxl0mm，此幾乎與普通小巧攝影機 之鋰離子電池之大小相同。 -22- (19) (19)200424118 如顯不於圖12A及12β，燃料電池具有空氣孔 1 "〇1在上面，底面，及側面上，用以自外面空氣中吸取 氧氣，作爲反應用之氧化劑。空氣孔13〇1亦用以釋放 所形成之水，成爲水蒸汽，並釋放反應之熱於外部。燃料 電池亦具有電極1 3 02用以取出電力，及燃料充入孔 lj〇J。如威不於圖1 3，燃料電池由聚合物電解薄膜 1501，電池電極之氧化電極Η”，燃料電極15〇3，燃 料電池（電力產生部份）〗3 06，燃料箱（燃料儲存部份） 13〇4 ,及燃料饋給部份14〇4 (此連接燃料箱及電池之燃 料電極，並具有一閥用以控制燃料之流率）構成。且如 圖1 4所示’燃料饋給部份由用以饋給燃料至燃料電極之 燃料電極室16〇 1，用以饋給氧化劑至氧化電極之氧化劑 電極室1 5 02 ’及用以控制燃料饋給之燃料通道之微閥 1 3 0 5構成。 燃料箱充以吸氫金屬，此能吸收氫。吸氫金屬以 LaN^爲例。燃料箱佔用整個燃料電池之體積之一半。箱 之壁厚度爲lmm。箱之構造材料爲鈦。由加熱吸氫合 金，饋送所儲存之氫至電力產生室。 參考圖1 3，說明燃料電池之電力產生程序。自燃 料箱饋送氫通過燃料供應部份1 4 0 4至燃料電極1 5 0 3。 箭頭1 3 5 1槪要顯示氫饋給方向。另一方面，自外部饋 給氧通過空氣孔 1301至氧化電極 1 502。 箭頭 1352 槪要顯示空氣饋給方向。由此，在聚合物電解薄膜〗5 〇】 之表面上發生電化反應，以產生燃料電池之電力。所產 -23- (20) (20)200424118 生之電力自電極 1 3 02供應至小型電用具 1 3 60。箭頭 1 3 5 3顯示所產生之電力之供應方向。 其次，參考圖 1 5 A，1 5 B，及 1 5 C，說明燃料電池 之電力產生用之閥之打開-關閉操作。在關掉期間中，燃 料箱並不饋給氫，因爲燃料電極室 1001中並不消耗 氫。在此情形，閥在打開狀態（圖 1 5 A)。在開始產生 電力時’燃料電池室中消耗燃料，及燃料電池室中之燃料 壓力降低。如此，自燃料箱饋送氫通過該閥，從而平板向 閥片方移動（圖15B)。 於停止電力產生時，停止氫消 耗’在燃料電極室中之氫保持不消耗，且停止饋給燃料。 平板從而移至打開狀態（圖 1 5 A)。 其次’以下說明作爲用以保獲電力產生室之停止閥之 本發明之閥之功能。 (在充塡氫於燃料箱之期間中電力產生室之保獲功能） 在燃料箱中關有充分量之氫時，燃料箱之壓力需上升 至數大氣壓力，另一方面，在電力產生電池方之壓力約爲 一大氣壓力’以利用外部空氣。故此，應防止氫氣之自燃 料室突然流至電力產生室，以防止電力產生室之內部受 損。 本發明之液體傳送裝置設置於燃料箱及電力產生室之 間’在充塡氫於燃料箱之期間中，本發明之閥從而執行防 止氫突然流進電力產生室中。 過度之氫流進燃料饋給部份中關閉該閥，如顯示於圖 -24 - (21) (21)200424118 15C’以防止氫突然流進電力產生室中，並保護電力產生 室。箭頭 1 5 5 1槪要顯示氫之自燃料箱流進。 氫之由吸氫合金吸收降低燃料箱中之壓力，減小燃料 箱方及電力產生室方之間之壓力差至低於臨限壓力。閥從 而由彈簧之改正移動打開，且氫流進，以饋送至電力產生 室（圖 1 5 B )。 如上述，本發明之流體傳送裝置用作停止閥，在充塡 氫於燃料箱之期間中，用以保護電力產生室。該裝置由燃 料箱中之壓力下降開始自動饋給燃料。 (電力產生期間中保護電力產生室之功能） 需要由加熱器加熱吸氫合金來饋送所需之氫至燃料電 池。應防止由加熱器之故障引起過度度上升，導致突然供 應氫至電力產生室，而使電力產生室內部受損。 置於燃料箱及電力產生室之間之本發明之流體傳送裝 置執行一功能，防止在電力產生期間中氫氣突然流進電力 中。當由於燃料箱中之加熱器故障而過度之氫引進 於燃料饋給部份中時，本發明之閥能用作一停止閥，以停 止氫饋入。 而且’圖 10A至 10E所示之本發明之流體傳送裝 置當使用於燃料電池中時，能由偵測閥之打開狀態，控制 燃料流率。燃料之流過流體傳送裝置之控制可由偵測電極 間之靜電電容執行。故此，本發明之流體傳送裝置有效控 制燃料電池中之流率。 -25- (22) (22)200424118 由使用本發明之流體傳送裝置，可達成〜燃料傳送控 制系統。 由偵測在固定期間中之靜電電容執行燃料控制，以減 少電力消耗。故此，本發明特別可用於微型燃料電池上， 在此，以簡單之結構精確控制燃料。 (用以偵測停止閥之操作狀態之功能） 在充氫操作之期間中，閥應關閉，以保護電力產生 室。由使用本發明之流體傳送裝置，可偵測閥之關閉狀 態。由本發明之流體傳送裝置，可偵測停止閥之正常功能 狀態。例如，當該閥由於損壞或其他原因而不正常作用 時，不偵得電極間之接觸。在此情形，可產生一警報響 聲，以告知使用者有關停止閥之故障及氣洩漏之危險。 (偵測氫充塡於燃料箱中之完成之功能）。 流體傳送裝置可用於偵測氫充塡於燃料箱中之完成。 充塡於燃料箱中之氫由打開該閥饋送至電力產生室。可使 用本發明之流體傳送裝置之切換功能，偵測該閥之打開狀 態。 在完成氫充塡後，燃料箱中之壓力變爲較低。閥之上 流方及下流方之間之壓力差降低至低於閥關閉之臨限壓 力。壓力差之降低導致閥打開，以饋送氫至電力產生室。 可由偵測接觸電極之分開，知道氫充塡之完成。 以下參考實例，詳細說明本發明。例如，所述之幅 -26- (23) (23)200424118 度’形狀’材料’及生產程序條件僅用於例解，且可在滿 足本發明之需求範圍內，作爲設計項目改變。 [實例 1 ] 在此例中’實際製造一液體傳送裝置，此具有由流體 之壓力改變控制之閥。 圖 5A，5B，及 5C顯示圖 1A，1B，及 1C所示 之流體傳送裝置之製造之一特定實例。流體傳送裝置由基 體 5 00，501，502，5 03，及 5 04 構成，如顯示於圖 5B。圖 5 A爲基體 5 00之平面圖，在此，構製圖 1A 至 1 C所示之通道。圖 5 B爲沿圖 5 A之線 5 B - 5 B所 取之斷面圖。圖 5 C爲沿圖 5 A之線 5 C - 5 C所取之平 面圖。 圖 5 B特別顯示流體自液流通道1 0 9流經閥及液流 通道110 而至儲器 104之徑路。已通過基體 5 00中 之液流通道 1〇9之流體注入通過基體 5 04中之通孔 5 0 5而進入基體 5 03中之大通道區 3〇4中。基體 503 中所設置之平板位移，視流體壓力及彈簧3 02之彈性常 數而定。當位移之平板關閉在基體 502中具有一小通道 之區域 303之入口時，流體停止於基體 502中之大通 道區 3 04中，而不流至通道 3〇3中。另一方面，當位 移之平板並不關閉至通道 303之入口時，流體通過通道 305及 303而至基體 501中之通道 506，且其後，流 體通過基體 5 02中之通孔 5 07，基體 5 03中之通孔 -27- (24) (24)200424118 5〇8’及基體 5 04中之通孔5〇9而進入基 5 00上之液 流通道 1 1 0中，並經由儲器 1 04放出該系統。 該裝置之各部份之幅度示範於下。基體 5 00，501 具有厚度 200至 500 #m。 基體 502,504具有厚 度 200 //m。構製於基體 500，501中之通道具有寬度
MO //m及深度 20 至 100 // m。基體 5 0 3 爲一 SOI ®體’具有矽 /氧化矽薄膜 /矽厚度爲 5 β m/0.5 // m/200 至 5 00 β m 〇 構製於基體 5 02，5 03，504 上之通孔 303，505，507，508，509 具有直徑爲 100 //m。一大通道之區 304，305 具有直徑 300 //m。 閥形成平板 301具有直徑爲 200 // m及厚度爲 5 // m° 彈簧 302具有長度 50 //m，厚度 5 //m，及寬 度 20至40 //m。 通道 305之長度，即未位移平板 301及通孔 3 03間之距離爲 5 // m。基體 5 04 中之 各別儲器具有直徑1mm。 以下說明用以製造本例之閥之程序。圖6A至 6G 顯示用以製造基體 503之程序，爲與圖 5A之斷面 B-B '相當之斷面圖。 首先，由使用光阻劑6 0 1，以照相製版法構製包含 圖 3A所示平板 301及彈簧 3 02之一閥及通孔 508 之圖案於 SOI基體 600上，在5 /zm厚砂之面上（圖 6A) 〇 其次，由 SF6-C4F8氣體電漿乾蝕刻 SOI基體 6 0 0，使用光阻劑 6 0 1作爲鈾刻蔽罩，以構製深度5 -28- (25) (25)200424118 /im之平板 301，彈簧 302，通孔 508之一部份（圖 6B )，使用氧化矽層作爲蝕刻停止點。 其後’由 〇2電漿處理移去光阻劑。由硫酸溶液及 過氧化氫水溶液之混合物在 1 1 0 °C之溫度上淸潔基體 (圖 6C)〇 在厚度 200 至 500 //m之砂面上之 SOI基體 600上，由使用光阻劑 602以照相製版法構製通道 304 之一部份及通孔 5 0 8之一部份之圖案（圖 6D)。 由 SF6-C4F8氣體電漿乾鈾刻 SOI基體 600，使 用光阻劑6〇2作爲蝕刻蔽罩，到達並裸露氧化矽薄膜作 爲蝕刻停止點，以構製通 3 04之一部份及通孔 5 08之 一部份（圖 6E)。 由 CF式氣體電漿乾蝕刻 s〇I基體 600之氧化 矽薄膜之裸露部份，使用光阻劑 602作爲蝕刻蔽罩，以 構製通道 304及通孔 508(圖 6F)。 最後’由 〇2電漿處理移去光阻劑，並由硫酸溶液 及過氧化氫之水溶液之混合物以 1 1 0 t淸洗基體（圖 6G)。 經以上步驟完成基體5 0 3之結構。 作爲基 5 0 0及 5 01，由照相製版法及 HF之濕鈾 刻刻製玻璃板，以構製通道。作爲基體5〇2，使用矽， 及由聯合照相製版法及SF6-C4F8氣體電漿乾鈾刻處理 砂，其方式與基體 5 03相同。作爲基體 504，使用玻 璃’並噴砂處理該ϊ皮璃，以構製通孔。 -29- (26) (26)200424118 基體 500，501，502’ 503，及 504 由熱熔合黏合 (未顯示於圖中）。 (實例 2) 由圖 5A，5B，及 5C所示之以上製備之裝置，製 成用以分離及分析之一單位’用以由 HPLC (高性能液體 色譜圖）分析含有苯酸，水楊酸’及酚之混合物溶液。圖 7A及 7B槪要顯示該單位。 單位 7〇0構製於基體上’具有第一通道 710，第二 通道 703-704，第三通道711，第四通道 706_707，注入 中間段 7〇5，在通道 7〇3_7〇4 中之閥 708，及在通道 7 06- 70 7中之閥 709。 儲器 7 0 1連接至液流通道 7 0 3 之端部，在與閥708相對之側，及儲器 702連接至液 流通道 7 07之端部，在與閥709相對之側。液流通 道 71〇連接至泵 712及流率控制器 713，在單位 700 之外側，在與注入之中間段705相對之通道端。液流通 道 7H連接至外部分析裝置，HPLC柱 714，在與注入 中間段7 0 5相對之通道端。 閥 70 8及 709分別爲圖5B所示之一液體差壓力 驅動式閥。圖5 B中之液流通道1 〇 9及1 1 0分別相當 於閥 708之液流通道 704及 703，及閥 7〇9之液流 通道 7〇6及 707。 一電極連接（未顯示於圖中）至每 一儲器 701及 702，以控制由電滲透移動流體。 #析對象樣品溶液爲苯酸，水楊酸，及酚之混合水溶 -30- (27) (27)200424118 液在 100mM 磷酸鹽緩衝溶液中（pH=7.0;KH2PO4-Na2HP04)。流動相溶液爲以上磷酸鹽緩衝溶液及甲醇之混 合物（混合比率 7 5:2 5 )。 分析程序顯示於下。首先，單位 7 0 0之液流通道 內部整個充以流動相溶液（未顯示於圖中）。自儲器 7 0 1引進分析對象樣品溶液，並由電滲透傳送通過液流 通道 703，閥 708，液流通道 704，注入中間段 705， 液流通道 706，閥 709，及液流通道 707 至儲器 702 (如圖 7A所示）。用於傳送上，設定儲器 701之電 位於 5kV，及儲器 702接地。在圖 7A 之步驟中， 閥 7 0 8 及閥 7 0 9 保持打開。 然後，如顯示於圖 7B，超過電滲透流之一壓力由泵 7施加於液流通道 710中。所施加之壓力關閉閥 708 及閥 7〇9，並切出注入中間段 705之部份中之溶液作爲 樣品塞 7 1 5，由壓力流移動其通過液流通道 7 1 1，並引 進其於外部分析裝置之 HP L C柱 7 1 4 中。由泵所施加 之壓力爲 〇.1 至 〇.3MPa。 此 HPLC柱 714爲使用 ODS (十八烷酸鹽氧化 矽）之一反相色譜圖柱。分離之組成份由 UV 波長 2 8 0nm之 UV吸收偵測器分別偵測。結果，依據苯 酸，水楊酸，及酚之洗提時間，獲得三不同之輸出信號。 如上述’可構製一系統，此切出預定量之樣品，並由 電滲透流及壓力驅動流之合倂之推壓液流傳送，以控制溶 液之流率。明確言之，本發明可用於 HPLC 中，此需要 -31- (28) 200424118 遠較電滲透壓力爲高之壓力用於樣品注入。 [實例 3 ] 由圖 5A，5B，及 5C 之分析用之裝置，建造一 HPLC裝置，用以分離及分析含有谷氨酸鹽脫氫酶，乳酸 鹽脫氫酶，烯醇化酶，腺甘酸鹽激酶，及細胞色素 c之 溶液中之五種蛋白質。圖 7 A及 7 B槪要顯示該裝置。
單位 700構製於一基體上，具有第一通道 710,第 二通道 703-704，第三通道 711，第四通道 706-707, 注入中間段 7〇5，在通道 7〇3-7〇4 中之閥 708，在通道 706- 707中之閥 709。 儲器 701連接至液流通道 703 之端部，在與閥70 8相對之側，及儲器 702連接至液 流通道 7〇7之端部，在與閥 709相對之側。液流通道 71〇連接至泵 700，在與用注入中間段 70 5相對之通 道端。液流通道 711 連接至外部分析裝置，HPLC 柱 714 ’在與注入中間段 70 5相對之通道端處。 閥 7〇8及 709分別爲圖 5B所示之一液體差壓力 驅動式閥。圖 5B之液流通道 109及 110分別相當於 閥 7〇8之液流通道 704及 7〇3，及閥 709之液流通 道 7〇6及 7〇7。 一電極連接（未顯示於圖中）至每一 儲器 701及 7〇2，以控制由電滲透移動流體。 分析對象樣品溶液爲含有上述五種蛋白質之混合水溶 液’在 5〇mM 之磷酸鹽緩衝溶液中（PH = 7.0)，含有 〇 3M之 NaCl (每一蛋白質之最後濃度爲 1.5ng/mL)。 -32- (29) (29)200424118 流動相溶液爲以上磷酸鹽緩衝溶液及甲醇之混合物（混合 比率 7 5 : 2 5 )。 以下顯示分析之程序。首先，單位 7 0 0之液流通 道內部整個充以流動相溶液（未顯示於圖中）。自儲器 701引進分析對象樣品溶液，並由電滲透傳送（如圖7A 所示）通過液流通道 7 0 3，閥 7 0 8，液流通道 7 0 4，注 入中間段 7 〇 5，液流通道 7 0 6，閥 7 0 9，及液流通道 70 7而至儲器 702。 用於傳送上，設定儲器701之電 位於 5kV，及儲器 7〇2接地。在圖 7A之步驟中， 閥 70S及閥 709保持打開。 然後，如顯示於圖 7B，超過電滲透流之一壓力由泵 712施加於液流通道710中。所施加之壓力關閉閥708 及閥709，並切出注入中間段705之部份中之溶液作爲 樣品塞 7 1 5，由壓力流移動其通過液流通道 7 1 1，並引 進其於外部分析裝置之 HP L C柱 7 1 4 中。由泵所施加 之壓力爲 〇.1 至 0.3MPa。 此 HPLC柱 714爲氧化矽式 GFC (大小分離）模 式。分離之蛋白質由 UV 波長 280nm 之 UV 吸收偵 測益分別偵測。結果’依據有關分子量之洗提時間，獲 得谷氨酸鹽脫氫酶，乳酸鹽脫氫酶，烯醇化酶，腺甘酸鹽 激酶，及細胞色素c之五不同之輸出信號尖峰。 如上述’可構製一系統，此切出預定量之樣品，並由 電滲透流及壓力流之合倂之推壓液流傳送，以控制溶液之 流率。明確言之，本發明可用於 HPLC 中，此需要遠較 -33- (30) (30)200424118 電滲透壓力爲高之壓力用於樣品注入上。 [實例 4] 在本例中’依據圖l〇A至10E所示之流體傳送裝 置之靜電容量，控制流體之流率。 圖10A至10E中之流體傳送裝置使用於數位攝影 機上所裝之燃料電池中。流體傳送裝置置於燃料儲存部份 及電力產生部份間之通道中。圖1 8爲連接於燃料池之 該閥之放大圖。在圖18之流體傳送裝置中，第一電極 1801 §受置於平板301上，及第二電極1802設置於閥 片1 0 0 4上。一絕緣薄膜（未顯示於圖中）可設置於第 一電極及/或第二電極上。外部電路（未顯示於圖中） 連接至第一電極及第二電極，以偵測電極間之靜電容量。 電極之材料爲鋁。絕緣薄膜之材料爲氧化矽薄膜。燃料 箱中之吸氫合金爲 LaNi5。數位攝影機消耗電力 7 W。用 以產生電力，以 50mL/min 之流率饋送氧。故此，在本 裝置中，設定正常饋給率於 50mL/min。 以下說明由控制燃料流率傳送燃料之程序。 在收到電力產生之命令時，燃料箱傳送燃料至燃料電 極。在此步驟，由靜電容量度發現氫流率爲20 mL/min， 此低於正常流率 50mL/min。 故此，開始加熱L aN i 5。 加熱增加 LaNi5之氫分離壓力，以增加氫傳送壓力。由 靜電電容量度發現氫流率爲7〇mL/min。由於所量得之流 率高於正常流率，故冷卻LaNi5，以降低 LaNi5之氫分 離壓力至較低之氫傳送壓力。依靜電電容量度發現氫之傳 -34- (31) (31)200424118 送率爲 50mL/min。 由重複以上步驟，可精確維持 50mL/min之正常流 率。結果，燃料電池產生7 W之電力，能穩定使用數位 攝影機° 如上述由依氫流率量度控制氫產生壓力，可控制氫通 過該閥之流率於規定之位準。明確言之。在小型燃料電 池，應由簡單之結構精確饋送燃料。此例顯示本發明之效 能。 [實例5 ] 在本例中，由圖10A至 10E所示之流體傳送裝置 偵測一閥之打開狀態，控制燃料之饋給。 圖l〇A至10E之流體傳送裝置使用於數位攝影機 上所裝之燃料電池中。流體傳送裝置置於燃料儲存部份及 電力產生部份間之通道中。圖18爲連接至燃料電池之 閥之放大圖。在圖 18之流體傳送裝置中，第一電極 1801設置於平板 301上，及第二電極 1802設置於閥 片 1 0 〇4上。一外部電路（未顯示於圖中）連接至第一 電極及第二電極，用以偵測電極間之接觸。電極之材料爲 銘’燃料箱中之吸氫合金爲 LaNi5。 此小型電子單位消 耗電力 7W。 爲產生此電力，以50mL/min之流率饋給 氫。該閥設計當氫流率到達 100mL/min 時關閉。 以下說明由偵測閥之打開狀態控制閥之打開來傳送燃 料之程序。 -35- (32) (32)200424118 於收到電力產生之命令時，自燃料箱傳送氫至燃料電 極。氫流過該閥移動平板向閥片 1 004。 在偵得閥之打 開狀態後，開始加熱 LaNi5。LaNi5之氫分離壓力從而 增加，以增加氫傳送壓力。其次，假定加熱器發生故障， 迫使自外部加熱燃料儲存部份。氫分離壓力從而上升，以 增加氫傳送壓力。此增加閥中之氫流率至 100mL/min或 Μ上，並關閉該閥。由外部電路偵得電極間之達成接 觸’此停止加熱 LaNi5。結果，氫分離壓力降低；使該閥 之燃料儲存部份方及電力產生部份方間之壓力差降低至該 閥關閉之臨限壓力以下，該閥由彈簧3 02之改正移動打 開。由重複以上步驟，可控制通過該閥之氫流率。 如上述，可由偵測閥打開狀態控制氫傳送，及依閥打 開狀態重複加熱LaNi5。 如此，防止電力產生部份由於 加熱器故障引起氫產生壓力之突然上升而受損，且可停止 啓動加熱器，直至氫產生壓力下降至規定壓力爲止。明確 言之，在小型燃料電池中，應由簡單之結構精確饋給燃 料。此例顯示本發明之效果。 【圖式簡單說明】 圖 1 A，1B，及 1C爲槪要圖，顯示用以引進液體 之本發明方法之一實施例。 圖2 A，2B，2C，及 2D爲槪要圖，顯示用以引進 液體之本發明方法之另一實施例。 圖3 A及3 B爲槪要圖，顯示由液體之流過所引起 -36- (33) (33)200424118 之壓力差驅動之液體控制元件之一實施例。 圖 4A，4B，及 4C爲槪要圖，顯示由液體之流過 所引起之壓力差驅動之液體控制元件之另一實施例。 圖 5 A，5 B，及 5 C爲槪要圖，顯示由液體之流過 所引起之壓力差驅動之液體控制元件之又另一實施例。 圖 6A，6B，6C，6D，6E，6F，及 6G爲由液體之 流過所引起之壓力差驅動之液體控制元件之生產之流程 圖。 圖 7A及 7B爲槪要圖，顯示用以引入液體之本發 明方法之一例。 圖 8A，8B，及 8C 爲槪要圖，顯示用以引入液體 之普通方法。 圖 9爲槪要圖，顯示用以引入液體之本發明方法之 一實施例。 圖 10A，10B，10C，10D，及 10E爲槪要圖，顯示 本發明之流體傳送裝置之一實施例。 圖 11 A，1 1 B，及 1 1 C爲槪要圖，顯示流體傳送裝 置之驅動程序。 圖 12A及 12B爲槪要圖，顯示使用本發明之流體 傳送裝置之燃料電池之斷面結構。 圖 13爲方塊圖，顯示使用本發明之流體傳送裝置 之燃料電池之構造。 圖 1 4爲本投明之燃料電池之閥部份之放大圖。 圖 1 5 A，1 5 B，及 1 5 C顯示用以控制使用本發明之 -37- (34) (34)200424118 流體傳送裝置之燃料電池之流率之控制步驟。 圖 1 6爲控制流體之程序之流程圖。 圖 1 7爲控制流體之另一程序之流程圖。 圖 1 8槪要顯示使用本發明之流體傳送裝置之燃料 電池之一實施例。 主要元件對照表 1〇〇，1〇〇1流體傳送裝置 10 1，1 02,1 03,1 04 儲器 1 〇 8 注入中間段 3 0 1平板 3 0 2 彈簧 3 0 3 小通道 304,305 大通道 500-504,600 基體 505,508 通孔 710第一通道 7 0 3 - 7 04 第二通道 71 1第三通道 901,903 ,105,106,107, 109, 110, 111 液流通道 9 0 2旁通液流通道 904,1 1 0,1 1 2, 1 1 3 閥 905 HPLC 柱 1 002 第一電極 -38- (35) (35)200424118 1 0 0 3 第二電極 1004 閥片 1 3 0 1 空氣孔 1305 微閥 1 4 0 4燃料饋給部份 1 5 0 1聚合物電解薄膜 1 5 0 2 氧化電極 1 5 0 3燃料電極 1 5 0 4 , 1 3 0 4燃料箱 1 5 0 6燃料電池 1 6 0 1 燃料電極室 -39-

Claims (1)

  1. (1) (1)200424118 拾、申請專利範圍 1 . 一種具有一閥用以控制流體之流率之流體傳送裝 置，包含一液流通道用於流體，及液流通道中之一閥，其 中，依該閥之上流方及下流方之間由流體流過液流通道所 引起之壓力差操作，當壓力差低於一規定値 P0時，容 許流體流過，及當壓力差爲 P0或更大時，攔截流體使 不流過。 2.如申請專利範圍第 1項所述之流體傳送裝置， 其中，該閥設有彈性體，用以採取該閥之一規定位置。 3-如申請專利範圍第 1項所述之流體傳送裝置， 其中，該閥容許流體在規定之方向流過液流通道，而當壓 力差低於一規定壓力 P0時，該閥容許流體在與該規定 方向相反之方向上流過，但當壓力差爲 P0 或更高時， 攔截流體使不流過。 4.如申請專利範圍第 1項所述之流體傳送裝置， 其中，該裝置包含一第一液流通道用以傳送流體，及一第 二液流通道及一第三液流通道自第一液流通道分枝，及第 二液流通道設有該閥，第三液流通道連接至用以分析流體 之一流體元件，其中，當壓力差低於 P0時，流體自第 一液流通道傳送至第二液流通道，及當壓力差不低於 P0 時，流體自第一液流通道傳送至第三液流通道。 5 .如申請專利範圍第 4項所述之流體傳送裝置， 其中，當閥打開時，第三液流通道中液流之阻力高於第二 液流通道中液流之阻力。 -40- (2) (2)200424118 6.如申請專利範圍第5項所述之流體傳送裝置， 其中，流體元件爲液體色譜圖之一柱。 7如申請專利範圍第6項所述之流體傳送裝置， 其中’設置液體色譜圖之該柱’用以分析流體中所含之化 學物質。 8如申請專利範圍第6項所述之流體傳送裝置， 其中’液體色譜圖之柱爲用以分析流體中所含之蛋白質之 柱。 9. 如申請專利範圍第4項所述之流體傳送裝置， 其中，流體元件爲液體色譜圖之一柱。 10. 如申請專利範圍第9項所述之流體傳送裝置， 其中’液體色譜圖之柱爲用以分析流體中所含化學物質之 柱。 11 ·如申請專利範圍第9項所述之流體傳送裝置， 其中’液體色譜圖之柱爲用以分析流體中所含之蛋白晳之 柱。 1 2 .如申請專利範圍第1項所述之流體傳送裝置， 其中，液流通道由四液流通道及其一中段，設於四液流通 道之一中之一第一閥，及設於四液流通道之另一中之一第 二閥構成；第一閥容許流體流向中間段，及第二依據該閥 之上流方及下流方之間由流體之流過所引起之之壓力差操 作，當壓力差低於一規定壓力P0時，容許流體流過’ 及當壓力差爲 P0或更大時，攔截流體不使流過。 13.如申請專利範圍第12項所述之流體傳送裝 -41 - (3) (3)200424118 置，其中，該裝置另設有一流體元件，用以分析流體，及 當壓力差不低於 P0時，在中間段中之流體傳送至流體 元件。 14. 如申請專利範圍第 1項所述之流體傳送裝置， 其中，該閥具有一可移動電極設置於一可移動部份上，能 由該壓力差致動，一固定電極與可移動電極相對設置，及 一偵測裝置用以偵測可移動電極及固定電極間之靜電容 量，及依據所偵得之靜電容量控制流體之流率。 15. 如申請專利範圍第1項所述之流體傳送裝置， 其中，該閥具有一可移動電極設置於一可移動部份上，能 由該壓力差致動，一固定電極與可移動電極相對設置，及 一偵測裝置用以偵測可移動電極與固定電極間之接觸，及 由偵測裝置控制流體之流率。 1 6. 一種燃料電池，具有一燃料儲存部份用以儲存燃 料’ 一電力產生部份用以由使用燃料產生電力，及一閥設 置於燃料儲部份及電力產生部份之間，其中，該閥依據該 閥之上流方及下流方之間由流體流過液流通道所引起之壓 力差操作，當壓力差低於規定壓力P0時，容許流體流 過，及當壓力差爲P0或更大時，攔截流體使不流過。 -42«
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