(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的な制御の影響の下に１ナノリットル〜１０マイクロリットルという小容積の液体を移動させるためのデバイスであって、
疎水性表面（２９）を有した第１基板を具備し、
この第１基板が、
−第１電気伝導手段（２４）であるとともに、絶縁層（２８）の下に位置した互いに独立な複数の電極からなるマトリクスから構成された、第１電気伝導手段（２４）と、
−この第１電気伝導手段に対向して配置された第２電気伝導手段（３０，５０，１３０）であるとともに、前記疎水性表面に対して実質的に平行とされたカテナリーまたは導電性ワイヤ（３０，５０，１３０）を備え、前記カテナリーまたは導電性ワイヤが、前記第１基板の内部に埋設されたものではなく、前記疎水性表面から離間して配置されていて小容積をなす液体に対して電気的に接触した、第２電気伝導手段（３０，５０，１３０）と、
を備え、
このようなデバイスにおいて、
−第３電気伝導手段（３２，４０，６０，７０，１３０，１３２）であるとともに、カテナリーまたは導電性ワイヤを備え、前記カテナリーまたは導電性ワイヤが、前記第１基板の内部に埋設されたものではなく、前記疎水性表面から離間して配置されている、第３電気伝導手段（３２，４０，６０，７０，１３０，１３２）を具備し、
この第３電気伝導手段が、前記第２電気伝導手段と一緒に、小容積をなす液体に関しての、分析手段、または、反応を誘起するための手段、または、加熱するための手段、を形成しており、
前記第１電気伝導手段の互いに独立な前記複数の電極からなる前記マトリクスの各電極と前記第２電気伝導手段との間に電位差を順次的に印加することにより、電気湿潤によって、小容積をなす液体を移動させ、
前記第２電気伝導手段と前記第３電気伝導手段との間に電位差を印加することにより、小容積をなす液体に関しての、分析または反応誘起または加熱を行うことを特徴とするデバイス。
【請求項２】
請求項１記載のデバイスにおいて、
−前記第２電気伝導手段（３０，５０，１３０）と、前記疎水性表面と、の間の距離と、
−前記第３電気伝導手段（３２，４０，６０，７０，１３０，１３２）と、前記疎水性表面と、の間の距離と、
の少なくとも一方が、１μｍから、５００μｍまで、という範囲とされていることを特徴とするデバイス。
【請求項３】
請求項１または２記載のデバイスにおいて、
前記カテナリーまたは前記導電性ワイヤの双方が、互いに平行なものとされている、あるいは、互いに平行なものではない、ことを特徴とするデバイス。
【請求項４】
請求項３記載のデバイスにおいて、
前記第３電気伝導手段の前記カテナリーまたは導電性ワイヤが、前記第２電気伝導手段をなす前記カテナリーまたは導電性ワイヤに対して垂直に配置されていることを特徴とするデバイス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
さらに、疎水性表面（１２９）を有した第２基板（１２０）を具備し、
この第２基板が、前記第１基板に対して対向して配置されていることを特徴とするデバイス。
【請求項６】
請求項５記載のデバイスにおいて、
前記第３電気伝導手段の前記カテナリーまたは導電性ワイヤが、前記第２基板の前記疎水性表面（１２９）の下において、前記第２基板内に埋設されていることを特徴とするデバイス。
【請求項７】
請求項６記載のデバイスにおいて、
前記第２電気伝導手段の表面には、局所的に穴が形成されており、
この穴が、双方の基板間に配置された液滴と、前記第３電気伝導手段の前記カテナリーまたは導電性ワイヤと、の間の接触領域（１２７）を形成していることを特徴とするデバイス。
【請求項８】
請求項６または７記載のデバイスにおいて、
前記第２基板が、前記第１基板に対して、１０μｍから、５００μｍまで、という範囲の距離の分だけ、離間して配置されていることを特徴とするデバイス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記第１基板の前記疎水性表面と、前記第２基板の前記疎水性表面と、の一方または双方が、ポリテトラフルオロエチレンから形成されていることを特徴とするデバイス。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記絶縁層（２８）の下に位置した互いに独立な前記複数の電極からなる前記マトリクスを構成する各電極が、直線状に配置されている、あるいは、２次元的に配置されていることを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
電気化学反応によって液滴（２２）を処理するための方法であって、
−請求項１〜１０のいずれか１項に記載のデバイスにおける前記第２電気伝導手段に対して接触させるようにして液滴（２２）を配置し、
−前記第２電気伝導手段と前記第３電気伝導手段との間に、電位差を印加する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
電気泳動によって液滴（２２）を処理するための方法であって、
−請求項１〜１０のいずれか１項に記載のデバイスにおける前記第２電気伝導手段に対して接触させるようにして液滴（２２）を配置し、
−前記第２電気伝導手段と前記第３電気伝導手段との間に、電位差を印加する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
細胞溶解によって細胞を処理するための方法であって、
−請求項１〜１０のいずれか１項に記載のデバイスにおける前記第２電気伝導手段に対して接触させるようにして細胞を配置し、
−前記第２電気伝導手段と前記第３電気伝導手段との間に、電位差を印加する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
ジュール効果によって導電性液滴（２２）を加熱するための方法であって、
−請求項１〜１０のいずれか１項に記載のデバイスにおける前記第２電気伝導手段に対して接触させるようにして液滴を配置し、
−前記第２電気伝導手段と前記第３電気伝導手段との間に、電位差を印加する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
液滴（２２）のサイズを制御または校正するための方法であって、
−請求項１〜１０のいずれか１項に記載のデバイスにおける前記第２および第３電気伝導手段（３０，３２）に対して接触させるようにして液滴を配置し、
−前記第２および第３電気伝導手段の間に電流を流し、
−前記第２および第３電気伝導手段の間にもはや電流が流れなくなるまで、前記液滴を蒸発させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、
前記蒸発時に電気湿潤によって前記液滴を移動させることを特徴とする方法。
【請求項１７】
電気穿孔によって細胞を処理するための方法であって、
−請求項１〜１０のいずれか１項に記載のデバイスにおける前記第２電気伝導手段に対して接触させるようにして細胞を配置し、
−前記第２電気伝導手段と前記第３電気伝導手段との間に、電位差を印加する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
液滴のサイズを校正するためのデバイスであって、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のデバイスと、
前記第２および第３電気伝導手段の間にわたって流れる電流を制御するための制御手段と、
を具備していることを特徴とするデバイス。
【請求項１９】
請求項１８記載のデバイスにおいて、
前記第２電気伝導手段の前記カテナリーまたは導電性ワイヤと、前記第３電気伝導手段の前記カテナリーまたは導電性ワイヤとが、前記第１基板の前記疎水性表面に対して互いに異なる高さ位置に配置されていることを特徴とするデバイス。
【請求項２０】
請求項１９記載のデバイスにおいて、
さらに、少なくとも１つの追加的なカテナリーまたは導電性ワイヤを具備し、
この追加的なカテナリーまたは導電性ワイヤが、前記第１基板の前記疎水性表面と前記２つのカテナリーまたは導電性ワイヤとの間の各離間距離とは異なる離間距離のところにおいて、前記第１基板の前記疎水性表面から離間して配置されていることを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電力を印加することによって小容積の液体を移動させるためのデバイスおよび方法に関するものである。
【０００２】
本発明は、とりわけ、化学的な応用または生物学的な応用のための、個別微小流体取扱いデバイスまたは液滴微小流体取扱いデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
最も使用されている移動方法あるいは取扱い方法は、非特許文献１に記載されているような、誘電体上における電気湿潤という原理に基づいている。
【０００４】
移動のために使用される力は、静電力である。
【０００５】
特許文献１には、移動のためにカテナリーと対向電極とを使用したデバイスが開示されている。
【０００６】
このタイプの移動原理が、図１Ａ〜図１Ｃに示されている。
【０００７】
液滴２が、電極ネットワーク４上に配置されており、液滴２は、電極ネットワーク４から、誘電体層６と疎水性層８とによって隔離されている（図１Ａ）。
【０００８】
液滴２の近傍に位置した電極４−１が活性化されたときには、この駆動された電極と、電極１０によって分極されている液滴と、の間に位置した誘電体層６および疎水性層８は、キャパシタとして作用する。静電電荷効果が、この電極上における液滴の移動を誘起する。電極１０は、カテナリーとすることができる。電極１０は、特許文献１に開示されているように、移動時に、液滴との電気的な接触を維持する（図１Ｂ）。
【０００９】
これにより、電極４−１，４−２，…を順次的に活性化することにより、なおかつ、カテナリー１０に沿って液滴を案内することにより、液滴を、疎水性表面８上において、徐々に移動させることができる（図１Ｃ）。
【００１０】
したがって、複数の液滴を移動させ得るとともに、液滴どうしを混合することもでき（互いに異なる液体からなる液滴どうしを互いに接近させることによって、液滴どうしを混合することもでき）、複雑なプロトコルを実施することができる。
【００１１】
上記文献は、平面内において液滴を取り扱い得るよう、一連をなす互いに隣接した複数の電極を使用した例を提供している。
【００１２】
このタイプの移動は、生化学的分析や化学的分析や生物学的分析のためのデバイスにおいて、また、医学分野のデバイスにおいて、また、環境観測用のデバイスにおいて、また、品質管理分野のデバイスにおいて、ますます使用されている。
【００１３】
特定のケースにおいては、液滴の移動に際して、また、移動対象をなす液滴の特性の検出に際して、問題点が発生する。
【００１４】
多くの場合、上面上において移動を行っているチップ上のコンタクトの数に関して、問題点が発生し、また、分析対象をなすブロックを検出領域に向けて搬送する方法に関して、問題点が発生する。
【００１５】
これは、限定するものではないけれども、特に、例えば液滴内に溶解された製品に関し、液滴移動と検出とが完全に分離されている場合に顕著である。
【００１６】
小容積の複数の液滴または複数の微小液滴をより容易に移動させ得るとともにより容易に分析したりより容易に取り扱ったりし得るような新規なデバイスの開発が、問題点となっている。
【特許文献１】仏国特許出願公開第２ ８４１ ０６３号明細書
【非特許文献１】M.G. Pollack, A.D. Shendorov, R.B. Fair,“Electro-wetting-based actuation of droplets for integrated microfluidics”, Lab Chip 2 (1)(2002) 96-101
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、電気的な制御の影響の下に小容積の液体を移動させるためのデバイスに関するものであって、疎水性表面を有した第１基板を具備し、この第１基板は、第１電気伝導手段と、この第１電気伝導手段に対向して配置された第２電気伝導手段と、を備え、あるいは、第１電気伝導手段に対応した手段を備え、あるいは、第１電気伝導手段を被覆しつつ疎水性表面の一部に対抗した手段を備え、さらに、第３電気伝導手段を具備し、この第３電気伝導手段は、第２電気伝導手段と一緒に、小容積をなす液体に関しての、分析手段、または、反応を誘起するための手段、または、加熱するための手段、を形成している。
【００１８】
第２および第３電気伝導手段の一方を、対象をなす液滴を移動させるモードで使用することができ、これにより、液滴を、第１電気伝導手段の所望領域上へと搬送することができる。第２電気伝導手段は、第３電気伝導手段と対をなすようにして協働し、例えば、液滴に対して電気的に接触した電極対を形成し、これにより、例えば、液滴内に存在する酸化還元種の電気化学的検出（２つの電極を使用した検出）を行うことができる、また、電気泳動や、加熱や、他の反応、を行うことができる。
【００１９】
よって、第２および第３電気伝導手段のうちの一方は、２つの機能を兼務する。
【００２０】
第１に、下方に位置した電極との協働によって、液滴に対して電圧を印加して電気湿潤を行うことにより、液滴を移動させるという機能を果たすことができる。
【００２１】
第２に、第２および第３電気伝導手段のうちの他方との協働によって、例えば電気化学的機能といったような検出機能とされた第２機能を果たすことができる。
【００２２】
第２電気伝導手段は、その場合、動作電極または対向電極のいずれかとされる。
【００２３】
第２電気伝導手段は、参照電極と対向電極との双方として作用することもある。第２電気伝導手段の機能は、第１電気伝導手段の機能に依存する。
【００２４】
一実施形態においては、第２電気伝導手段は、疎水性表面に対して実質的に平行に配置された、カテナリーまたはワイヤを備えている。
【００２５】
カテナリーまたはワイヤは、第１基板の内部に埋設されたものではなく、疎水性表面から非ゼロ距離だけ離間して配置することができる。離間距離は、例えば、１μｍから、１００μｍまたは５００μｍまで、という範囲とすることができる。
【００２６】
第３電気伝導手段も、また、カテナリーまたはワイヤを備えることができる。カテナリーまたはワイヤは、第１基板の内部に埋設されたものではなく、疎水性表面から非ゼロ距離だけ離間して配置することができる。離間距離は、例えば、１μｍから、１００μｍまたは５００μｍまで、という範囲とすることができる。
【００２７】
双方のカテナリーまたはワイヤは、互いに対して、かつ、疎水性表面に対して、平行なものとすることができる。
【００２８】
双方のカテナリーまたはワイヤは、互いと平行でないものとすることができ、この場合でも、疎水性表面に対しては平行なままとすることができる。
【００２９】
カテナリーのうちの一方を、疎水性表面の下に埋設することができる。
【００３０】
カテナリーは、互いと実質的に平行に配置することができる。
【００３１】
第３電気伝導手段は、疎水性表面の下に埋設された平面状導体を備えることができる。
【００３２】
第２電気伝導手段は、疎水性表面の下に埋設されたカテナリーまたはワイヤを備えることができる。
【００３３】
第３電気伝導手段は、また、カテナリー、または、埋設されたワイヤを備えることができ、双方の埋設カテナリーは、互いに実質的に平行に配置することができる。
【００３４】
第３電気伝導手段は、疎水性表面の下に埋設された平面状電極を備えることができる。
【００３５】
第２電気伝導手段は、埋設された平面状電極を備えることができる。
【００３６】
第３電気伝導手段は、平面形状またはワイヤ形状のものとされて埋設された導体を備えることができる。
【００３７】
第３電気伝導手段は、第２電気伝導手段をなすカテナリーまたはワイヤに対して垂直に配置されたカテナリーまたはワイヤを備えることができる。
【００３８】
上述したデバイスは、さらに、疎水性表面を有した第２基板を具備することができ、この第２基板は、デバイス全体に対して閉込構造をもたらす。
【００３９】
また、さらに、疎水性表面を有した第２基板を具備することができ、この第２基板は、デバイス全体に対して閉込構造をもたらし、第３電気伝導手段は、疎水性表面の下において、第２基板内に埋設することができる。
【００４０】
その場合、第３電気伝導手段は、カテナリーという形態、または、埋設されたワイヤという形態、または、埋設された平面状導体という形態、のいずれかとすることができる。
【００４１】
そのようなデバイスにおいては、第２電気伝導手段の表面には、局所的に穴を形成することができ、この穴は、双方の基板間に配置された液滴と、第３電気伝導手段と、の間の接触領域を形成することができる。
【００４２】
第２基板は、また、第１基板に対して、１０μｍから、１００μｍまたは５００μｍまで、という範囲の距離の分だけ、離間して配置することができる。
【００４３】
上記デバイスは、さらに、疎水性表面を有した第２基板を具備することができ、この第２基板は、デバイス全体に対して閉込構造をもたらし、第２および第３電気伝導手段は、疎水性表面の下において、第２基板内に埋設することができる。
【００４４】
その場合、第２電気伝導手段および第３電気伝導手段の各々は、カテナリーまたはワイヤの形態とすることができる。
【００４５】
本発明は、さらに、例えば電気化学反応や検出や電気泳動やジュール効果によって液滴を処理するための、あるいは、細胞溶解や電気穿孔によって細胞を処理するための、方法に関するものであって、この方法においては、
−上述したようなデバイスにおける電極に対して接触させるようにして液滴を配置し、
−第１電気伝導手段と第２電気伝導手段との間に、電位差を印加する。
【００４６】
したがって、第２電気伝導手段は、あるいは、双方の電極は、例えば、電気泳動的な分離機能および／または加熱機能を提供することができる。
【００４７】
本発明によるデバイスにおいては、移動させるという構成から、反応または読み出しまたは加熱を行うという構成への、スイッチングは、高速で行うことができる。よって、例えば連続フラックス投与プロトコルといったような態様でもって、あるいは、高速での分析のために、複数の液滴を、次々と処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本発明の例示としての第１実施形態が、図２Ａおよび図２Ｂに図示されている。
【００４９】
本発明によるデバイスは、または、本発明による微小流体用デバイスは、下基板２０を備えている。下基板２０には、互いに独立な複数の電極からなるマトリクス２４が付設されている。
【００５０】
これら電極２４の各々は、導体２６に対して電気的に接続される。
【００５１】
電極２４は、絶縁層２８と疎水性層２９とによって被覆されている。
【００５２】
この層の疎水性は、液滴２２が、この層上において、９０°よりも大きな接触角度をなすことを意味する。
【００５３】
単一の層によって、例えばテフロン（登録商標）からなる層によってすなわちポリテトラフルオロエチレンからなる層によって、これら双方の機能を組み合わせることができる。
【００５４】
このデバイスは、電気湿潤を可能とする第１カテナリー３０と、第１カテナリー３０と一緒に電極対を形成する第２カテナリー３２と、を備えている。
【００５５】
第１カテナリーは、電極２４に対向して、あるいは、電極２４の上方に位置した疎水性表面２９の一部に対向して、配置されている。
【００５６】
電力供給手段３４が、様々な電極に対して接続される。
【００５７】
図２Ａおよび図２Ｂにおいては、電力供給手段は、スイッチング手段３３によって、２つの方向にスイッチングすることができる。
【００５８】
まず最初に、液滴２２を移動させる目的で、１つまたは複数の電極２４に対して、および、カテナリー３０に対して、電圧が印加される。この構成は、図２Ａに図示されている。既に上述したように、複数の電極２４のうちの１つの電極の活性化によって、液滴２２の移動を誘起することができる。
【００５９】
次に、測定の目的のために、電圧が、カテナリー３０，３２の各々に対して印加される。これにより、これらカテナリーの間には、ゼロではない電位差が生成される。これにより、液滴２２内において電気化学反応を誘起することができる、および／または、この液滴を加熱することができる、および／または、検出反応を誘起することができる、および／または、電気穿孔反応を誘起することができる、および／または、液滴内に細胞が存在する場合には、この液滴内において、細胞溶解タイプの反応を誘起することができる。
【００６０】
この構成は、図２Ｂに図示されている。
【００６１】
可能であれば、スイッチング手段を使用することにより、あるいは、図２Ａおよび図２Ｂには図示していない第２電圧生成手段を使用することにより、カテナリー３０，３２の間に電圧を印加するのと同時に、１つまたは電極２４に対して電圧を印加することができる。これにより、液滴２２を移動させるのと同時に上記反応を引き起こすことができる。
【００６２】
互いに対して平行でありかつ電極２４の配列に対して平行であるようなカテナリーとしての２つの電極３０，３２を使用することにより、この構成における意図された任意の位置において液滴内に所望の反応を引き起こすことができる。液滴は、任意の電極２４上に搬送することができ、カテナリー３０，３２の間を非ゼロ電位差でもって活性化することにより、液滴内において所望の反応を引き起こすことができる。
【００６３】
したがって、２つのカテナリーのうちの一方は、二重の機能を有したものとされ、疎水性表面２９上における移動という目的と、任意の電気化学反応という目的あるいは２つの電極を要とするような他の任意の反応という目的（例えば、電気泳動、電気穿孔、細胞溶解）と、のために使用することができる。
【００６４】
代替可能な例においては、図２Ｃに示すように、第２導体は、第１導体とは異なる方向に沿って配置することができる。例えば、カテナリー３０を、電極２４の配列に対して平行に維持しつつ、第２カテナリーを、第１カテナリーに対して実質的に垂直な方向に配置することができる。第２カテナリーは、層２９がなす平面に対しておよび基板２０がなす平面に対して平行なものとすることも、あるいは、（図２Ｃに示すように）層２９がなす平面に対しておよび基板２０がなす平面に対して垂直なものとすることも、できる。
【００６５】
液滴２２の移動は、上記として同様に起こる。なおかつ、反応または加熱は、電極３０，３２の間に非ゼロ電位差を生成することにより誘起される。
【００６６】
上記デバイスの代替可能な例が、図３Ａと図３Ｂに図示されている。これらの図においては、図２Ａ〜図２Ｃにおけるものと同一のまたは同様の構成部材には、同じ参照符号が付されている。
【００６７】
カテナリーのうちの１つ（この場合にはカテナリー３０であるものの、カテナリー３２とすることもできる）は、さらに、基板の上方に配置される。この場合、他の電極４０は、基板２０内に埋設されている。例えば、疎水性層２９の下に埋設されている。この埋設電極は、カテナリーとすることに代えて、平面状のものとすることができる。
【００６８】
液滴２２の移動のために、１つまたは複数の電極２４に対して、また例えばカテナリー３０に対して、電圧を印加する。また、カテナリー３０に対して電圧を印加することに代えて、電極４０に対して電圧を印加することもできる。この構成は、図３Ａに図示されている。既に上述したように、複数の電極２４のうちの１つの電極を活性化することによって、液滴２２の移動を誘起することができる。
【００６９】
次に、測定のために、カテナリー３０，４０の間に電圧が印加される。これにより、これらカテナリーの間に電位差が生成される。これにより、液滴２２内において電気化学反応／検出を誘起することができる、および／または、この液滴を加熱することができる、および／または、電気穿孔反応を誘起することができる、および／または、液滴内に存在する細胞に関し、細胞溶解タイプの反応を誘起することができる。
【００７０】
この構成は、図３Ｂに図示されている。
【００７１】
この場合にも、適切なスイッチング手段または第２電圧生成手段を使用することにより、移動と、反応または加熱と、を同時に行うことができる。
【００７２】
このデバイスのさらに他の代替可能な例が、図４Ａおよび図４Ｂに図示されている。これらの図においては、図２Ａ〜図２Ｃにおけるものと同一のまたは同様の構成部材には、同じ参照符号が付されている。
【００７３】
いずれのカテナリーも、もはや、基板上に配置されていない。他方、２つのカテナリー５０，５２が、基板２０内に埋設されている。例えば、疎水性層２９の下に埋設されている。
【００７４】
図４Ａは、デバイスの長手方向の図を示している。この図においては、２つの埋設されたカテナリーのうちの一方だけが図示されており、第２カテナリーは、図には現れていない。一方、図４Ｂは、ＡＡ’線に沿った断面図を示している。この図においては、双方の埋設カテナリー５０，５２が、電極２４−１の上方において、図示されている。電極２４−１は、ネットワーク２４の他の電極を隠している。図４Ｂにおいても、電圧生成手段３４と、スイッチング手段３３と、が図示されている。
【００７５】
液滴２２を移動させるためには、１つまたは複数の電極２４と、例えばカテナリー５２と、に対して電圧を印加する。この構成は、図４Ａおよび図４Ｂに図示されている。既に上述したように、電極２４のうちの１つの電極を活性化することにより、液滴２２の移動が誘起される。
【００７６】
次に、測定のために、カテナリー５０，５２の間に非ゼロ電位差を生成するような手段３４，３３によってカテナリー５０，５２の各々に対して電圧が印加される（この状況は、図示されていない）。これにより、この液滴の加熱を誘起することができる、および／または、電気穿孔反応を誘起することができる、および／または、この液滴内において細胞溶解タイプ反応を誘起することができる。
【００７７】
本発明は、さらに、他の実施形態に関するものであり、特に、上基板によって閉込を行うような閉込タイプの実施形態に関するものである。
【００７８】
よって、他の実施形態においては、液滴を閉じ込めるよう機能する上基板を使用することによって、デバイスを、いわゆる閉塞システムという態様のものとすることができる。
【００７９】
そのような実施形態は、図５に図示されている。この図においては、図２Ａおよび図２Ｂにおけるものと同一のまたは同様の構成部材には、同じ参照符号が付されている。
【００８０】
上基板１２０は、例えばテフロン（登録商標）製のものといったような、疎水性層１２９を備えている。層２９の場合と同様に、疎水性層１２９は、液滴２２に対して接触している。
【００８１】
この例においては、双方の導体３０，３２は、双方の基板２０，１２０の間に配置されているとともに、液滴２２に対して、機械的にかつ電気的に、直接的に接触している。
【００８２】
このタイプのデバイスの動作は、図２Ａおよび図２Ｂと関して上述したものと同様である。唯一の相違点は、液滴の閉込だけである。
【００８３】
図５においては、デバイスは、液滴を移動させるモードで図示されている。スイッチング手段３３のスイッチングによって、反応または加熱が誘起される。この場合にも、適切なスイッチング手段または第２電圧生成手段を使用することにより、移動と、反応または加熱と、を同時に誘起することができる。
【００８４】
この実施形態の代替可能な例においては、液滴内において反応を誘起し得る２つの導体のうちの一方を、下基板２０内に埋設することができる。
【００８５】
例えば、図２Ａ〜図２Ｃにおけるものと同一のまたは同様の構成部材には同じ参照符号が付されている図６においては、２つのカテナリーのうちの一方（この場合にはカテナリー３０であるものの、カテナリー３２とすることもできる）は、基板の上方に配置されている。例えばカテナリーとされたような他の電極６０は、基板２０内に埋設されている。例えば、疎水性層２９の下に埋設されている。導体３０だけは、液滴に対して機械的にかつ電気的に接触したままとされている。
【００８６】
この実施形態においては、導体２４および導体３０を使用することによって液滴を移動させ得るとともに、導体６０，３０の間に電位差を印加することによって反応を誘起することができる（このモードは、図６に図示されている）。
【００８７】
埋設された電極６０の形状は、直線状をなす導体すなわちカテナリーとすることも、あるいは、平面状をなす導体とすることも、できる。
【００８８】
埋設電極が直線状導体という形状のものである場合には、埋設電極は、図６に図示されているように、カテナリー３０の方向と必ずしも平行な方向に沿って延在する必要はない。図６においては、双方のカテナリーは、互いに実質的に垂直である。この構造の利点は、一度に１つの液滴だけしか双方の電極に対して電気的に接触し得ないことである。あるいはこれに代えて、双方の電極３０，６０は、互いに平行なものとすることができる（例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示されている）。この構成においては、所望の反応を、電極２４上の任意の場所において行うことができる。これと同じ利点は、埋設電極６０の形状が平面状の導体である場合にも、得られる。
【００８９】
液滴２２を移動させるためには、１つまたは複数の電極２４と、カテナリー３０と、に対して電圧を印加する。既に上述したように、電極２４のうちの１つの電極を活性化することにより、液滴２２の移動が誘起される。
【００９０】
次に、測定のために、電圧が、カテナリー３０，３２の各々に対して印加される。これにより、これらカテナリーの間には、電位差が生成される。これにより、液滴２２内において電気化学反応を誘起することができる、および／または、この液滴を加熱することができる、および／または、検出反応を誘起することができる、および／または、電気穿孔反応を誘起することができる、および／または、この液滴内において、細胞溶解タイプの反応を誘起することができる。この構成は、図６に図示されている。
【００９１】
この実施形態のさらに他の代替可能な例においては、液滴内において反応を誘起し得る２つの導体のうちの一方を、上基板１２０内に埋設することができる。
【００９２】
例えば、図２Ａ〜図２Ｃにおけるものと同一のまたは同様の構成部材には同じ参照符号が付されている図７においては、２つのカテナリーのうちの一方（この場合にはカテナリー３０であるものの、カテナリー３２とすることもできる）は、基板の上方に配置されている。
【００９３】
例えばカテナリーとされたような他の電極７０は、上基板１２０内に埋設されている。例えば、疎水性層１２９の下に埋設されている。導体３０だけは、液滴に対して機械的にかつ電気的に接触したままとされている。
【００９４】
この実施形態においては、導体２４および導体３０を使用することによって液滴を移動させ得るとともに、導体７０，３０の間に電位差を印加することによって反応を誘起することができる。
【００９５】
埋設された電極７０の形状は、直線状をなす導体すなわちカテナリーとすることも、あるいは、平面状をなす導体とすることも、できる。
【００９６】
埋設電極が直線状導体という形状のものである場合には、埋設電極は、カテナリー３０の方向と必ずしも平行な方向に沿って延在する必要はない（この構成は、図７に図示されている。図７においては、双方のカテナリーは、互いに実質的に垂直である）。あるいはこれに代えて、双方の導体は、互いに平行なものとすることができる（例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示されている）。この構成においては、所望の反応を、電極２４上の任意の場所において行うことができる。これと同じ利点は、埋設電極７０の形状が平面状の導体である場合にも、得られる。
【００９７】
液滴２２を移動させるためには、１つまたは複数の電極２４と、カテナリー３０と、に対して電圧を印加する。この構成は、図７に図示されている。既に上述したように、電極２４のうちの１つの電極を活性化することにより、液滴２２の移動が誘起される。
【００９８】
次に、測定のために、電圧が、カテナリー３０，７０の各々に対して印加される。これにより、これらカテナリーの間には、非ゼロという電位差が生成される。これにより、液滴２２内において電気化学反応を誘起することができる、および／または、この液滴を加熱することができる、および／または、電気穿孔反応を誘起することができる、および／または、この液滴内において、細胞溶解タイプの反応を誘起することができる。
【００９９】
さらに他の代替可能な例においては、液滴内において反応を誘起し得る２つの導体の各々が、基板内に埋設される。
【０１００】
よって、図２Ａ〜図２Ｃにおけるものと同一のまたは同様の構成部材には同じ参照符号が付されている図８Ａにおいては、２つのカテナリーのうちの一方が、基板２０内に埋設されている。例えば、疎水性層２９の下に埋設されている。
【０１０１】
例えばカテナリーとされるような他方の電極１３０は、基板１２０内に埋設されている。例えば、疎水性層１２９の下方に埋設されている。
【０１０２】
いずれの導体も、液滴に対して機械的に接触していない。
【０１０３】
この実施形態においては、導体２４および導体５０を使用することによって液滴を移動させ得るとともに、導体１３０，５０の間に電位差を印加することによって反応を誘起することができる。
【０１０４】
埋設電極５０，１３０の各々の形状は、直線状をなす導体すなわちカテナリーとすることも、あるいは、平面状をなす導体とすることも、できる。
【０１０５】
双方の埋設電極が直線状導体という形状のものである場合には、それら埋設電極は、必ずしも互いに平行な方向に沿って延在する必要はない（この構成は、図７に図示されている。図７においては、双方のカテナリーは、互いに実質的に垂直である）。あるいはこれに代えて、双方の導体は、互いに平行なものとすることができる（例えば、図８Ａに示されている）。この構成においては、所望の検出または反応を、電極２４上の任意の場所において行うことができる。これと同じ利点は、２つの埋設電極のうちの一方の電極の形状が平面状の導体であるとともに（特に、基板１２０に埋設された電極）、他方の電極の形状が、電極２４の上方に配置された直線状導体である場合にも、得られる。あるいは、双方の電極の各々の形状が、平面状導体である場合にも、得られる。
【０１０６】
液滴２２を移動させるためには、１つまたは複数の電極２４と、電極５０と、に対して電圧を印加する。この構成は、図８Ａに図示されている。既に上述したように、電極２４のうちの１つの電極を活性化することにより、液滴２２の移動が誘起される。
【０１０７】
次に、測定のために、電圧が、電極１３０，５０の各々に対して印加される。これにより、これら電極の間には、非ゼロという電位差が生成される。これにより、液滴２２内において電気化学反応を誘起することができる、および／または、電気穿孔反応を誘起することができる、および／または、この液滴内において、細胞溶解タイプの反応を誘起することができる。
【０１０８】
この実施形態のさらに他の代替可能な例においては、図２Ａ〜図２Ｃにおけるものと同一のまたは同様の構成部材には同じ参照符号が付されている図８Ｂに図示されているように、埋設導体のうちの一方は、例えば上基板１２０内の導体１３０は、例えば疎水性層１２９に対してリソグラフィーとエッチングとを行うといったような手法によって疎水性層１２９に開口１２７が形成されていることのために、液滴２２に対して、局所的には、物理的に接触している。
【０１０９】
この場合、測定のために、電極１３０，５０の各々に対して、電圧が印加される。これにより、これら双方の電極の間に、電位差が生成される。これにより、
−開口１２７を通して液滴２２と電極１３０とが直接的に接触している場合には、液滴２２内において電気化学反応を誘起することができ、
−および／または、開口１２７に対しての液滴の位置に関係なく、この液滴の加熱を誘起することができる、および／または、電気穿孔反応を誘起することができる、および／または、液滴内に細胞が存在する場合には、細胞溶解タイプの反応を誘起することができる。
【０１１０】
代替可能な例においては、液滴２２と導体５０とを接触させ得るよう、開口を、下基板の層２９内に形成することができる。
【０１１１】
このデバイスのさらに他の代替可能な例においては、双方の電極の両方を、下基板内に、あるいは、上基板内に、埋設される。いずれの電極も、もはや、液滴に対して機械的に接触していない。
【０１１２】
下基板内に２つの埋設電極が設けられている場合は、図４Ａおよび図４Ｂに関して上述した場合と同様である。それに対して、例えば図６における上基板といったような上基板１２０が、液滴２２の閉込のために、追加される。
【０１１３】
上基板内に２つの埋設電極が設けられている場合は、図９Ａおよび図９Ｂに図示されている。これらの図においては、図２Ａ〜図２Ｃにおけるものと同一のまたは同様の構成部材には、同じ参照符号が付されている。
【０１１４】
２つのカテナリー１３０，１３２は、基板１２０内に埋設されている。例えば、疎水性層１２９の下に埋設されている。
【０１１５】
図９Ａは、デバイスの長手方向の図を示している。この図においては、２つの埋設されたカテナリーのうちの一方だけが図示されており、第２カテナリーは、図には現れていない。
【０１１６】
図９Ｂは、ＢＢ’線に沿った断面図を示している。この図においては、双方の埋設カテナリー１３０，１３２が、電極２４−１の上方において、図示されている。電極２４−１は、ネットワーク２４の他の電極を隠している。
【０１１７】
液滴２２を移動させるためには、１つまたは複数の電極２４と、例えばカテナリー１３０と、に対して電圧を印加する。既に上述したように、電極２４のうちの１つの電極を活性化することにより、液滴２２の移動が誘起される。
【０１１８】
次に、測定のために、カテナリー１３０，１３２の間に電圧が印加される。これにより、これらカテナリーの間に電位差が生成される。これにより、液滴２２を加熱することができる、および／または、電気穿孔反応を誘起することができる、および／または、液滴内に存在する細胞に関し、細胞溶解タイプの反応を誘起することができる（このモードは、図９Ａおよび図９Ｂに図示されている）。
【０１１９】
本発明は、複数の電極２４がなす列に対して適用することができる。よって、これら電極の直線状配置に対して適用することができる。
【０１２０】
しかしながら、これら電極は、本発明の範囲内において、任意の態様で配置することができる。特に、２次元という態様でもって配置することができる。
【０１２１】
本発明の他の見地が、図１０Ａおよび図１０Ｂに図示されている。これらの図においては、図２Ａ〜図２Ｃにおけるものと同一のまたは同様の構成部材には、同じ参照符号が付されている。
【０１２２】
図１０Ａにおいては、基板２０は、行および列として分散配置された複数の電極からなるマトリクス２４を支持している。電極マトリクス２４は、絶縁層２８と、疎水性層２９と、によって被覆されている。
【０１２３】
複数の対をなす微小カテナリー３０，３２が、電極の行に沿って平行に配置されている。
【０１２４】
これら微小カテナリーは、スペーサ７０を介することによって、基板の表面から所定距離だけ離間した位置に、配置することができる。
【０１２５】
これにより、電極がなす複数の行上において並列的に動作することができ、上述した方法によって、複数の液滴を移動させることができる。
【０１２６】
また、スペーサの介装は、他の実施形態と関連して使用するすることもできる。これにより、カテナリーを、疎水性層２９から所定距離のところに維持することができる。
【０１２７】
本発明の他の見地が、図１０Ｂに図示されている。
【０１２８】
基板２０は、行および列として分散配置された複数の電極からなるマトリクス２４を支持している。電極マトリクス２４は、薄い絶縁層２８と、疎水性層２９と、によって被覆されている。
【０１２９】
第１シリーズをなす微小カテナリー３０，３２は、電極の行に沿って平行に配置されている。
【０１３０】
これら微小カテナリーは、スペーサ７０を介することによって、基板の表面から所定距離だけ離間した位置に、配置されている。
【０１３１】
第２シリーズをなす微小カテナリー１３０，１３２が、互いに平行になおかつ第１シリーズをなす微小カテナリー３０，３２に対して垂直に配置されている。すなわち、電極の列に沿って平行に配置されている。
【０１３２】
これら微小カテナリーは、スペーサ７２を介することによって、基板の表面から所定距離だけ離間した位置に、配置されている。
【０１３３】
スペーサ７０，７２は、互いに高さが異なるものとすることができる。これにより、２つの垂直な方向に沿って液滴を移動させることができる。
【０１３４】
液滴内において反応または加熱を誘起することに関しては、これら２次元タイプの実施形態は、図２Ａ〜図９Ｂに関して上述したのと同じく動作する。すなわち、２つの隣接する電極３０，３２または１３０，１３２を活性化することにより、電極間に電位差を誘起して、液滴内において反応または加熱を行うことができる。
【０１３５】
これら２次元タイプの実施形態における電極は、図１０Ａおよび図１０Ｂには図示されていないものの先の図面に関して上述したのと同様のスイッチング手段に対して接続される。
【０１３６】
これら２次元タイプの実施形態に対しては、以下の様々な特徴点を、単独であるいは組み合わせて、適用することができる。
−電極２４の１つまたは複数の行に関しておよび／または１つまたは複数の列に関して、１つまたは２つの埋設電極を設けるという特徴点。
−疎水性表面を有した第２閉込基板を設けるという特徴点。第２閉込基板の場合にも、可能であれば、電極２４の１つまたは複数の行に関しておよび／または１つまたは複数の列に関して、１つまたは２つの埋設電極を設けることができる。第２閉込基板の疎水性表面には、例えば図８Ｂにおける開口１２７といったような接触開口を形成することができる。
【０１３７】
一般に、１つまたは複数の埋設導体が使用される実施形態においては、配線ステップが省略される。加えて、その上、（湿潤表面が、疎水性表面２９，１２９だけに局在化していることにより）対応する層２９，１２９の湿潤特性が、最適に使用される。
【０１３８】
典型的には、導体３０，３２（図２Ａ〜図３Ｂ，図５〜図７）と、疎水性表面２９と、の間の距離は、例えば、１μｍ〜１００μｍまたは５００μｍである。
【０１３９】
カテナリー３０，３２は、例えば、１０μｍ〜数百μｍという範囲の直径を有しているような、あるいは例えば２００μｍという直径を有しているような、ワイヤとして具現される。これらワイヤは、金またはアルミニウムまたはタングステンからなるワイヤや、あるいは、他の導電性材料からなるワイヤ、とすることができる。
【０１４０】
埋設極は、微小技術における標準的な技術を使用することによって、Ａｕ、Ａｌ、ＩＴＯ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｃｒ、等の中から選択された金属からなる薄い層を成膜してその後にエッチングすることにより、得られる。厚さは、数何十ｎｍから、数μｍまで、である。パターンの幅は、数μｍから、数ｎｍまで、である（平面電極）。
【０１４１】
２つの基板２０，１２０が使用される場合（図５〜図９Ｂ）には、これら基板どうしは、例えば、１μｍ〜１００μｍまたは５００μｍという距離の分だけ、互いに離間される。
【０１４２】
関連する実施形態に関係なく、液滴２２は、１ナノリットル〜数マイクロリットルという容積を有している、例えば、１ｎｌ〜５μｌまたは１０μｌという容積を有している。
【０１４３】
加えて、電極２４の各々は、移動対象をなす液滴のサイズに依存して、数十μｍ２ （例えば１０μｍ２ ）〜１ｍｍ２ という程度の表面積を有している。互いに隣接する電極どうしの間のギャップは、例えば、１μｍ〜１０μｍである。
【０１４４】
電極２４の構造化は、微小技術の標準的な方法によって、例えばフォトリソグラフィーによって、達成することができる。電極２４は、フォトリソグラフィーによって、金属（Ａｕ、Ａｌ、ＩＴＯ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｃｕ、等）層を成膜することによって、形成される。
【０１４５】
その後、基板を、Ｓｉ３Ｎ４やＳｉＯ２ や誘電体層等によって被覆する。最後に、例えば回転機（whirler ）を使用して形成されたテフロン（登録商標）の成膜といったような、疎水性層の成膜を、実施する。
【０１４６】
本発明によるデバイスを組み込んだチップの製造方法は、上記特許文献１に開示された方法に直接的に基づいたものとすることができる。電極の一列ごとに１つのカテナリーを形成することに代えて、２つのカテナリーを形成することができる、あるいは、１つの埋設平面状導体と１つのカテナリーとを形成することができる。
【０１４７】
埋設導体は、特にカテナリーは、導電性層を成膜しさらにこの層を適切な導体パターンに基づいてエッチングすることにより、形成することができる。その後、疎水性層を成膜することができる。
【０１４８】
以下においては、酸化還元種の電気化学的検出を例にとって、説明する。この検出は、本発明によるデバイスを使用して、例えば図２Ａおよび図２Ｂのデバイスを使用して、得られる。
【０１４９】
カリウム−フェリ／フェロ−シアナイド（１０−２Ｍ）溶液からなる１μｌの液滴が、疎水性表面２９上に配置された。
【０１５０】
この液滴は、双方のカテナリー３０，３２に対して接触している。
【０１５１】
測定時には、移動のために使用されていたカテナリー３０が、動作電極の役割を果たし、第２電極３２が、対向電極および参照電極の役割を果たす。
【０１５２】
電気化学的測定は、参照電極に対しての電圧掃引を−４００ｍＶ〜＋３００ｍＶとしたサイクリックボルタンメトリーによって、得られる。
【０１５３】
図１１に示すように、標準的なＦｅII／ＦｅIII 対に関する酸化還元システムが、得られる。
【０１５４】
より一般的には、電気化学的測定により、電気エネルギーの相互交換に関連した化学現象を記述することができる。
【０１５５】
電極の表面で起こる電気化学反応は、電荷と電気活性種との間にわたってのインターフェースを介しての電荷輸送の結果である（一方の方向、または、他の方向）。
【０１５６】
一般に、２つの電極（動作電極および対向電極）が、電気活性種を含有している電解溶液内に浸漬される。
【０１５７】
第３電極（参照電極）は、動作電極の電位に関する参照を提供するために使用される。
【０１５８】
よって、双方の電極が、有限の抵抗値（電解質が導電性である）でもって回路内へと接続された際には、非ゼロ電流値が、電気化学的セル内を流れる。この流れは、互いに異なる３つのメカニズムを備えている。
−電極においては、電流は、電子（電荷キャリア）の移動によって流れる。
−電極と液体との間のインターフェースにおいては、電流は、
内部で起こる酸化還元反応に基づいて流れる（電極と、溶液または酸化還元種と、の間にわたっての電子の移動）。
−溶液内においては、電流は、イオン（電荷キャリア）の移動によって流れる。
【０１５９】
また、２つの電極間において、例えば、図２Ａ〜図２Ｂ，図３Ａおよび図３Ｂ，図５〜図７，図８Ｂ，図１０Ａ〜図１０Ｂに関して上述したいずれかのデバイスにおける２つの電極の間において、この電気化学的測定を行うことができる。
−デバイスの一方の電極は、動作電極の役割を果たし、
−他方の電極、すなわち、第２電極は、対向電極と参照電極との双方の役割を果たす。
【０１６０】
電気泳動は、公知の方法であり、この方法においては、帯電種どうしを互いに分離することができる。実際、電界内に位置した帯電分子は、反対電荷の電極に向けて移動し始める。この移動速度は、分子の電荷と分子の質量との比に依存する。これにより、異なる電荷／質量比を有した分子種どうしを、効果的に分離することができる。
【０１６１】
本発明によるデバイスにおける電極は、特に、図２Ａ〜図１０Ｂに関して上述したデバイスにおける電極は、液滴内においてそのような電気泳動反応を誘起するために使用することができる。
【０１６２】
本発明によるデバイスにおける電極は、特に、図２Ａ〜図１０Ｂに関して上述したデバイスにおける電極は、また、加熱抵抗としても使用することができる。すなわち、
−接触によって、電極が発熱して、その熱を液滴２２に対して伝達することにより、加熱抵抗として使用することができる。
−あるいは、２つの電極間に電流が存在することにより、液滴を、ジュール効果によって加熱される抵抗器として使用することによって、加熱抵抗として使用することができる。後者の場合には、液滴と、２つの電極のうちの少なくとも一方の電極と、の間には、直接的な機械的接触は、不要である。このタイプの加熱は、例えば、図９Ａおよび図９Ｂの構成において、誘起することができる。
【０１６３】
２つの電極のうちの少なくとも一方の電極が液滴に対して物理的に接触している場合には、本発明は、電気化学的検出または電気化学的反応という応用に、適用することができる。
【０１６４】
また、本発明は、電気泳動反応や、液滴２２の加熱、という応用に適用することができる。
【０１６５】
本発明は、さらに、電気穿孔法に適用することができる。この場合、細胞（ここでは、液滴２２）の膜を開いて交換することができるとともに、上述したようにして電極を使用して搬送した他の化学物質を、あるいは、例えばピペットを使ってといったようにして手動で搬送した他の化学物質を、細胞内へと導入することができる。
【０１６６】
本発明は、また、細胞溶解法に適用することもできる。この場合、細胞膜を、電極３０，３２間に印加した数Ｖという電位差でもってあるいは例えば約１００Ｖ／ｍｍという電界強度でもって、破壊することができる。
【０１６７】
酸化還元種の電気化学的検出に関する第１例については、図１１に関して上述したとおりである。
【０１６８】
第２例は、酵素によって生成された種の電気化学的検出に関するものである。
【０１６９】
第１反応混合物は、以下のようにして調製された。５０ｍＭのリン酸塩−クエン酸塩バッファ，ｐＨ６．５（１０ｍｌ）、ｏ−フェニレンジアミン（ＯＰＤ、２０ｍｇ）、および、過酸化水素（４μｌ）。
【０１７０】
第２混合物は、以下のようにして調製された。MilliQ水（９μｌ）、および、ホースラディッシュペルオキシダーゼ（１μｌ〜２０μｌ）。第１混合物の０．５μｌという液滴を、チップ上に配置し、５０Ｖという電圧を印加することによって、第２混合物の０．５μｌ液滴に向けて、移動させた。この移動時には、カテナリー３０だけを使用する。室温でもって遮光しながら５分間にわたって反応させた後に、酵素反応の生成物を、カテナリー３０，３２を一対の電極として使用して、差分パルス型ボルタンメトリー法によって、検出した。この場合、カテナリー３０は、動作電極として使用され、カテナリー３２は、対向電極および参照電極の双方として使用される。これにより、酸化還元ピークが、生成された酵素製品の還元に対応した−４８０ｍＶのところにおいて、得られた（図１２参照）。
【０１７１】
第２例は、液滴の移動、および、その後の、局所的なｐＨ変動の電気制御、に関するものである。
【０１７２】
ある種の応用においては、反応媒体からの液滴を移動させ、その後、ｐＨを変化させる。これにより、反応を停止させたり、あるいは、反応を開始させたり、する。ここでは、ｐＨを、本発明を使用することによって、電気化学的に変更する。
【０１７３】
１ｍＭのクレゾールレッドというインジケータを含有しているバッファ溶液（ＰＢＳ、ｐＨ７．４）からなる液滴を、チップ上に配置し、その後、５０Ｖという電圧を印加することによって、チップ上において液滴を移動させた。その後、双方のカテナリー３０，３２の間に１０秒間にわたって−１．４Ｖという電圧を印加した。これにより、水の加水分解が引き起こされ、ＯＨ− イオンが生成した。これらＯＨ− イオンにより、溶液を塩基性とすることができる。よって、赤色が発色し、ｐＨが８．８よりも大きいことを示した。電圧を遮断した際には、バッファが、ｐＨを補償し、これにより、赤色が消えた。
【０１７４】
図１３Ａおよび図１３Ｂにおいては、本発明によるデバイスは、２つのカテナリー３０，３２を使用したものであり、液滴のサイズを制御することができる。これらカテナリーの双方は、基板に対して、互いに異なる高さ位置に配置されている。
【０１７５】
第２カテナリー３２により、液滴すなわち小容積の液体２２を、接触によってまたはジュール効果によって、加熱することができる。熱伝達による加熱が好ましい。なぜなら、液滴内における電流の流れは、液滴の内容物に対する依存度が大きすぎるからである、例えば、液滴内の塩濃度に対する依存度が大きすぎるからである。熱伝達による加熱とは、内部抵抗に起因して加熱させた電極が接触することによる加熱を意味している。これにより、加熱させた電極から、液滴へと、熱が伝達される。
【０１７６】
加えて、電流の流れは、溶液内の物質を変性させてしまう可能性がある。その場合、その後の分析結果に影響を与えてしまいかねない。
【０１７７】
しかしながら、カテナリー３０，３２の間を流れる電流を使用することにより、液滴のサイズを、有利には、決定することができる。これにより、蒸発を、さらに制御することさえできる。液滴が存在しており、なおかつ、双方のカテナリー３０，３２に対して接触している場合には、小さな電流が、双方のカテナリーの間を流れる。この電流の検出は、図示の例においては第２カテナリー３２に対して接触し得るような、十分なサイズの液滴２２の存在に関する情報をもたらす。この検出により、適切なサイズの液滴を測定することができる。
【０１７８】
図示の例においては、第２カテナリーは、距離ｄのところにおいて、基板に対して実質的に平行に配置されている。液滴の高さは、ｈである。ｈがｄ以上であれば、カテナリー３０，３２間に電流が流れ、このことから、高さｈがｄ以上であることを推測することができる。これとは逆に、カテナリー３０，３２間に電流が流れないときには、ｈがｄよりも小さいことがわかる。
【０１７９】
図１３Ａにおいては、第１フェーズにおいて、液滴２２は、ｄより大きいような高さｈを有しており、双方のカテナリー３０，３２は、電気的に接触している。
【０１８０】
液滴２２が部分的に蒸発した後には、ｈがｄよりも小さくなる。このため、これらカテナリー間には、もはや、電気的な接触がなくなる。
【０１８１】
２つのカテナリーを有したこのシステムは、蒸発を促進するための加熱と、液滴の校正と、の双方を行い得るという利点を有している。実際、電流の検出と、電極の移動と、を関連づけることができる。よって、液滴は、ある向きにおいておよび他の向きにおいて、双方のカテナリー間においてもはや電流が検出されなくなるまで、蒸発経路上にわたって移動させることができる。その場合、液滴のサイズが、所定値よりも小さくなったことを知ることができる。それに関し、移動は、蒸発を促進させる。したがって、プロセスを速める。また、液滴２２とカテナリー３２との間にもはや少しの接触もなくなるまで、液滴を所定位置に放置することも、また、液体を蒸発させることも、できる。
【０１８２】
また、第３カテナリー、第４カテナリー、等を、基板からの離間距離が漸次的に小さくなるようにして、配置することができる。これら複数のカテナリーにより、微小流体取扱いデバイスを、様々なサイズの液滴に関して使用することができ、液滴の容積の低減化を連続的に検出することによってあるいは液滴のサイズを非常に詳細に決定することによって、液滴のサイズを、蒸発経路全体にわたって制御することができる。
【０１８３】
複数のカテナリーは、また、互いに平行に配置することができ、移動用カテナリーとは違う場所において移動用カテナリーと同じ高さ位置に配置することができる。
【０１８４】
第２カテナリーを、第１カテナリーに対して垂直に配置すること（例えば図１０Ｂ）、なおかつ、個別的に配置すること、なおかつ、基板からの離間距離が漸次的に小さくなるものとして配置すること、を想定することもできる。その場合、サイズの制御は、液滴が第２カテナリーに対して遭遇した際に、選択的に実施される。その場合、電流の検出によって、液滴の蒸発を促進させて液滴の容積を低減させることを意図した制御信号を、生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８５】
【図１Ａ】電気湿潤によって電極マトリクス上において液滴を移動させる原理を示す図である。
【図１Ｂ】電気湿潤によって電極マトリクス上において液滴を移動させる原理を示す図である。
【図１Ｃ】電気湿潤によって電極マトリクス上において液滴を移動させる原理を示す図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態を示す図である。
【図３Ａ】本発明の代替可能な他の実施形態を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の代替可能な他の実施形態を示す図である。
【図４Ａ】本発明の代替可能なさらに他の実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の代替可能なさらに他の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の代替可能ななおも他の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の代替可能な別の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の代替可能なさらに別の実施形態を示す図である。
【図８Ａ】本発明の代替可能ななおも別の実施形態を示す図である。
【図８Ｂ】本発明の代替可能ななおも別の実施形態を示す図である。
【図９Ａ】本発明の代替可能なまた別の実施形態を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の代替可能なまた別の実施形態を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の２次元的な代替可能な実施形態を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の２次元的な代替可能な実施形態を示す図である。
【図１１】ＦｅII／III 対からなる２つのカテナリーの間における検出を示す図である。
【図１２】酵素によって生成された種の電気化学的な検出を示す図である。
【図１３Ａ】本発明によるデバイスの例示としての一実施形態を概略的に示す図であって、この実施形態においては、様々な校正ステップ時に、液滴を校正することができる。
【図１３Ｂ】本発明によるデバイスの例示としての一実施形態を概略的に示す図であって、この実施形態においては、様々な校正ステップ時に、液滴を校正することができる。
【符号の説明】
【０１８６】
２０  第１基板、下基板
２４  第１電気伝導手段、電極
２９  疎水性表面
３０  第２電気伝導手段
３２  第３電気伝導手段
４０  第３電気伝導手段
５０  第２電気伝導手段
６０  第３電気伝導手段
７０  第３電気伝導手段
１２０  第２基板、上基板
１２９  疎水性表面
１３２  第３電気伝導手段
【図１Ａ】
0005437575.tif 000002
【図１Ｂ】
0005437575.tif 000003
【図１Ｃ】
0005437575.tif 000004
【図２Ａ】
0005437575.tif 000005
【図２Ｂ】
0005437575.tif 000006
【図２Ｃ】
0005437575.tif 000007
【図３Ａ】
0005437575.tif 000008
【図３Ｂ】
0005437575.tif 000009
【図４Ａ】
0005437575.tif 000010
【図４Ｂ】
0005437575.tif 000011
【図５】
0005437575.tif 000012
【図６】
0005437575.tif 000013
【図７】
0005437575.tif 000014
【図８Ａ】
0005437575.tif 000015
【図８Ｂ】
0005437575.tif 000016
【図９Ａ】
0005437575.tif 000017
【図９Ｂ】
0005437575.tif 000018
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
0005437575.tif 000021
【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
0005437575.tif 000024