(57)【要約】【課題】  低い範囲での動作に適した、液流の質量流量測定及び制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】  液体流路内の液流の質量流量を制御するための装置であって、液体が、電気浸透ポンピングによって、流路を通してリザーバーから輸送される装置。流路は、ポンプ作用を制御するための出力信号を与える熱式流量センサー手段に関連している。【選択図】  図９
2004340962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体流路内の液流の質量流量を測定し、かつ、制御するための装置において、上記液体流路は、ポンプ作用を有する液体流路であり、かつ、熱式の流量センサーは、ポンプ作用を有する上記液体流路に関連しており、上記流量センサーは、測定された質量流量を表す出力信号を生成し、前記出力信号が上記ポンプ作用を制御することを特徴とする装置。
【請求項２】
液体流路内の液流の質量流量を測定し、かつ、制御するための装置において、上記液体流路は、第一および第二の副流路を含み、上記第一の副流路は、上記第一の副流路の長手方向に第一の電圧差を印加するための第一の電圧手段が設けられている電気浸透液体流路であり、上記第二の副流路は、不良な電気伝導率を有する材料から作られている壁を有しており、かつ、熱式の質量流量計を形成するための手段が設けられており、上記手段は、測定された質量流量を表す電気的出力信号をもたらすための出力手段を含み、かつ、上記電気的出力信号を前記第一の電圧手段にフィードバックするためにフィードバック手段が存在することを特徴とする装置。
【請求項３】
液体流路内の液流の質量流量を測定し、かつ、制御するための装置において、上記液体流路は、液体を交換するような方法で互いに接続されている第一および第二の副流路を含み、上記第一の副流路は、上記第一の副流路の長手方向に第一の電圧差を印加するための第一の電圧手段が設けられており、かつ、上記第一の液体流路の壁に対して横方向に第二の電圧差を印加するための第二の電圧手段が設けられている電気浸透液体流路であり、上記第二の副流路は、不良な電気伝導率を有する材料から作られている壁を有しており、かつ、熱式の質量流量計を形成するための手段が設けられており、上記手段は、測定された質量流量を表す電気的出力信号を出すための出力手段を含み、かつ、上記電気的出力信号を前記第二の電圧手段にフィードバックするためにフィードバック手段が存在することを特徴とする装置。
【請求項４】
第一および第二の副流路は、液体を交換するような方法で互いに接続されている個別の流路であることとする請求項２または請求項３に記載の装置。
【請求項５】
第一および第二の副流路は、一つの、かつ、同じ流路であることとする請求項２または請求項３に記載の装置。
【請求項６】
少なくとも一つの液流の質量流量を制御するための装置であって、その内部に設けられた第一の流路を有する第一の基板を含み、かつ、液体流路を通して液体を輸送するために長手方向に輸送電圧を印加するための手段を有し、熱式流量センサーが、それにより輸送電圧を制御することができる出力信号を与えるよう上記流路に関連している装置。
【請求項７】
流量センサーは、第二の基板上に設けられており、上記第二の基板は、上記流量センサーを第一の流路に関連付けるような方法で、第一の基板に接続されていることとする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
第一の基板は、第二の流量センサーに関連する第二の輸送流路をさらに含んでいることとする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
第一および第二の流路は、前記流路を通して輸送された液体を混合するために互いに併合することとする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
第一および第二の流路は、前記第三の流路によって輸送された液体を希釈するために第三の流路から分岐することとする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
熱式流量センサーであって、不良な電気伝導率を有する材料から作られている壁を有する流管を含み、上記管には、電力を供給するための手段が設けられており、かつ、管上の二つの位置における温度を求めるための手段が設けられている熱式流量センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体流路内の液流の質量流量を測定し、かつ、制御するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の種類の既知の装置は、一般に、非常に小さな液流（例えば、ナノリットル毎分オーダーの流れ）には適していないか、あるいは、あまり適していないという欠点を有する。液流は、一般に、液位差が与えられることにより、あるいは、液体が容器内に存在し、かつ、圧縮機が液体の上方に圧力を蓄え、それにより液体が容器壁の開口からある種の速度で押し出されることにより、継続される。別法は、例えば、ストローク機構を有する（機械式）ポンプの使用である。
【特許文献１】発見できず。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、その目的として、ナノリットル毎分の範囲および（または）より低い範囲（例えば、ピコリットル毎分）での動作に特に適した、冒頭のパラグラフに述べられた種類の装置を提供することを有している。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、液体流路内の液流の質量流量を測定し、かつ、制御するための装置において、液体流路が、ポンプ作用を有する液体流路であり、かつ、熱式の流量センサーが、ポンプ作用を有する液体流路に関連しており、上記流量センサーは、測定された質量流量を表す出力信号を生成し、前記出力信号がポンプ作用を制御することを特徴とする装置によって実現される。
【０００５】
本発明は、熱式の流量センサーを、ポンプ作用を有する液体流路と組み合わせることにより、さらにより詳しくは、統合することにより、機能的な測定および制御ユニットを、より詳しくは、弱い流れを測定するよう設計されたものを、得ることができるという認識に基づいている。その各種の実施形態を以下にさらに述べる熱式流量センサーは、フィードバックの後に、ポンプ作用を有する液体流路の「駆動」を制御するのに使用することができる測定信号を生成する。
【０００６】
ポンプ作用を有する液体流路の適当なタイプは、電気的絶縁材料の壁を有し、かつ、その内部で、流路の長手方向に印加された電圧が、流路内の液体のための輸送電圧を与える、いわゆる「電気浸透」液体流路である。
【０００７】
本発明は、一般に、そのような電気浸透液体流路をポンプとして使用することに基づいている。フィードバックされた出力信号の影響下で浸透流路の長手方向の電圧を変えることは、液体流路内の液体の質量流量の非常に低い値を調整するのを可能にする。
【０００８】
本発明によれば、熱式の質量流量計は、電気浸透液体流路と組み合わせる、より詳しくは、統合するのに非常に適している。これら流量計は、その最も簡単な形態では、例えば、ヒーターと温度センサーの両方として作用することができる抵抗線の巻線の形態で、二つの電気抵抗体を有する熱伝導性の流管を含んでいる。質量流量は、流動中にセンサー間の温度差を一定に保つのに必要な電力から、あるいは、流動中に生じる（かつ、流れの関数である）温度差から、求めることができる。
【０００９】
熱式の通常の流量計は、流管とも称する、良好な熱伝導率を有する金属材料の（毛細）管（流体通路）の形態で、液体の通過を可能にする本体を有している（例えば、ＥＰ−Ａ  ０  ３９５  １２６を参照）。管は、一般に、熱と電気の両方の良導体であるステンレス鋼から作られている。したがって、熱式流量センサーを電気浸透ポンプと組み合わせること、あるいは、統合することは、後者が、不良な（または低い）電気伝導率を有する材料の壁を有する液体流路を必要とするので、自明とはほど遠いと言えよう。さらにより詳しくは、不良な電気伝導率を有する材料は、一般に、不良な熱伝導率も有している。
【００１０】
本発明は、熱式流量センサーに、不良な電気伝導率を有する材料から作られている流体通路を使用することは、十分に可能であるという認識に基づいている。あまり良好でない熱伝導は、実際、必ずしも決定的な役割を果たさない。例えば、管状の通路の場合、管壁の厚さを適合させること、すなわち、それを十分に薄くすることは可能である。この認識は、熱式流量センサーを、電気浸透ポンプと成功裡に組み合わせる、あるいは、統合することへの道を開く。したがって、そのような組合せは、不良な電気伝導率を有する材料から作られている壁を有する通路を有する熱式流量センサーを利用する。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、液体流路内の液流の質量流量を測定し、かつ、制御するための装置は、液体流路が、第一および第二の副流路を含み、第一の副流路は、第一の副流路の長手方向に第一の電圧差を印加するための第一の電圧手段、および、第一の副流路の壁に対して横方向に第二の電圧差を印加するための第二の電圧手段が設けられている電気浸透液体流路であり、第二の副流路は、不良な電気伝導率を有する材料から作られている壁を有しており、かつ、熱式の質量流量計を形成するための手段が設けられており、上記手段は、測定された質量流量を表す出力信号を出すための出力手段を含み、かつ、出力信号を前記第一の電圧手段にフィードバックするためにフィードバック手段が存在することを特徴とする。副流路は、液体を交換するような方法で相互接続された二つの個別の流路であってもよく、あるいは、それらは、一つの、かつ、同じ流路であってもよい。
【００１２】
液体流路内の液流を生成するための機構は、いわゆる電気浸透によって構成されている。液流の経路は、この場合、電気絶縁体に囲まれている。絶縁体と液体との間の移行領域には、絶縁体に化学的に結合した、帯電した絶縁体粒子が存在する。これら絶縁体粒子の電荷は、液体流路内の絶縁体壁に隣接して逆極性に帯電した粒子を形成させる。化学的に結合した絶縁体粒子と逆極性に帯電した液体粒子とによって形成された層を、電気的二重層とも称する。絶縁体に化学的に結合していないこれら逆極性に帯電した粒子の存在のため、並びに、上述した、かつ、液体流路の方向に平行に印加された電界のため、液体流路の壁に沿って、液流が生成されることになる。壁に沿った液流は、液体粒子間の摩擦のため、液体流路の直径全体にわたって液流を生じることになる。
【００１３】
移動する荷電粒子は、絶縁体壁からある距離を隔ててせん断面を画定する。このせん断面の領域の電位を、ζ電位（ゼータ電位）と称する。ζ電位の値は、とりわけ、液体または絶縁体の種類、液体中の各種の粒子の濃度、ｐＨ値などの要因に左右される。
【００１４】
電圧源により絶縁体の外面の電位を変えることが可能であり、その結果、液体流路内の前記ζ電位を変えることができる。流路内の液流の方向と速度は、ζ電位のレベルに左右されるので、液体中の粒子の運動は、電圧源により制御することができる。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、液体流路内の液流の質量流量を測定し、かつ、制御するための装置は、液体流路が、第一および第二の副流路を含み、第一の副流路は、第一の副流路の長手方向に第一の電圧差を印加するための第一の電圧手段、および、第一の液体流路の壁に対して横方向に第二の電圧差を印加するための第二の電圧手段が設けられている電気浸透流路であり、第二の副流路は、不良な電気伝導率を有する材料から作られている壁を有しており、かつ、熱式の質量流量計を形成するための手段が設けられており、上記手段は、測定された質量流量を表す電気的出力信号を出すための出力手段を含み、かつ、電気的出力信号を前記第二の電圧手段にフィードバックするためにフィードバック手段が存在することを特徴とする。
【００１６】
本発明のこの態様によれば、液流の質量流量の値を、比較的低い制御電圧により制御することが可能になり、したがって、制御回路を、トランジスタ、集積回路などの標準的な電子部品から構築することができるようになる。
【００１７】
本発明の一形態では、装置は、第一の副流路を画定する絶縁体部材を含んでおり、かつ、第二の電圧手段は、絶縁体部材の外面の少なくとも一部にわたって配置された導体部材を含んでいる。導体部材は、液流を増幅させ、あるいは、減衰させるための言わば「ゲート」として作用する。
【００１８】
望ましくは、絶縁体部材の外面と内面との間の距離は、せいぜい１μｍであり、より詳しくは、数十ナノメートルのオーダーである。絶縁体部材の肉厚を非常に小さくすると、液流の制御は、小さな第二の電圧差（例えば、２０Ｖ未満の電圧差）により、有利に実現することができる。さらに、そのような小さな肉厚では、電力損失は、より小さくなり、かつ、熱除去は向上することになる。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、装置は、標準的な電子素子または集積回路に直接的に接続可能であり、あるいは、それらと統合してもよい。これは、このために付加的な設備が必要となることなしに、集積回路などの標準的な電子部品に、装置を直接的に接続すること、および、それらの出力によって装置が制御されるようにすることを可能にする。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、絶縁体部材および導体部材は、光透過性材料から製造されている。これは、液体流路の内容物および（または）内容物の組成を、簡単な方法で、光学的に検出することができるという利点を有している。
【００２１】
上述した液体流路は、自立型の管状の部材の形態をとってよい。本発明の別の態様によれば、液体流路は、例えば、エッチングまたは粉末ブラスチングによって、基板内に設けられた空隙（微細流路とも称する）によって形成されている。非常に低い質量流量を測定し、かつ、制御するのに適した非常にコンパクトなシステムが、それにより可能になる。
【００２２】
本発明は、また、少なくとも一つの液流の質量流量を制御するための装置であって、流路を通して液体を輸送するため、長手方向に輸送電圧を印加する手段がその内部に設けられている第一の流路を有する第一の基板を含み、熱式流量センサーが、それにより輸送電圧を制御することができる出力信号を出すよう流路に関連している装置に関する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、液体流路内の液流の質量流量を測定し、かつ、制御するための装置において、上記液体流路は、ポンプ作用を有する液体流路であり、かつ、熱式の流量センサーは、ポンプ作用を有する上記液体流路に関連しており、上記流量センサーは、測定された質量流量を表す出力信号を生成し、前記出力信号が上記ポンプ作用を制御することとしたので、電気浸透液体流路をポンプとして使用することに基づいて、フィードバックされた出力信号の影響下で浸透流路の長手方向の電圧を変えることで、液体流路内の液体の質量流量の非常に低い値を調整するのを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の他の形態、利点、特徴、および詳細については、添付の図を参照してなされる以下の記述において明らかになるであろう。
【００２５】
図１の縦断面図は、上壁１および低壁２の間を液体３が流れるように形成された、電気的絶縁材料の壁を有し、ポンプ作用を有する液体流路（ここでは、電気浸透流路）を示す。壁材料は、例えば、石英、ガラス、ガラスセラミックス、セラミックス、およびポリマーを含む群から選んでよい。流路の左方には、アノード４が配置され、これに電圧Ｖ１が加えられる。流路の右方には、カソード５があり、接地されている。アノード４とカソード５との間の電位差は、正に帯電した粒子を図中の矢印の方向に輸送し、かつ、負に帯電した粒子を逆方向に輸送する電界Ｅを生成する。液体流路内の正または負に帯電した粒子の存在は、絶縁体の絶縁材料の選択、液体３のｐＨ値、溶液または懸濁液中の粒子の濃度などを通して、制御することができる。しかしながら、電気的二重層内の正または負に帯電した粒子の存在は、別法として、絶縁体壁１の外側に設けられ、かつ、電圧Ｖ２が加えられる導体６により制御することができる。
【００２６】
図２は、導体６によって絶縁体壁に印加された正の電圧の勾配を示す。電圧は、導体６と壁１との間の境界面７ではＶ２に等しく、壁１と液体３との間の境界面に近づくにつれて低下する。境界面８では、電圧は、値Ψ０（この値を、壁電位と称する）を有する。壁電位は、荷電粒子９（この場合は、正に帯電した粒子）が壁１に化学的に結合した結果である。補償の結果、負に帯電した粒子１０が、液体中に生じることになる。液体流路内の電圧は、流路内の位置から境界面８までの距離が増大するのに比例して低下する。印加された電界Ｅは、結合していない負に帯電した粒子１０に矢印Ａの方向の力を及ぼす。この電気力は、負に帯電した粒子の数がこの方向に低下するので、壁面までの距離が増大するのに比例して低下する。したがって、この電気力の結果として、電気的二重層内のせん断面または内部ヘルムホルツ面の左方に位置する液体の部分は、壁面に平行に移動し始めることになり、それにより、液体の残りの部分は、摩擦によって共に運ばれる。
【００２７】
図３は、液体を交換するような方法で質量流量センサー１４と結合された、上述したような電気浸透流路を線図的に示す。この場合の流量センサー１４は、壁厚が十分に小さい場合、高い感度をもって測定すること、あるいは、より小さい流れを測定することを可能にする、不良な熱伝導率を有する材料（より詳しくは、非常に低い電気伝導率を有する融解石英（ＦＳ）など）から作られている管を含んでいる。したがって、本発明は、また、不良な熱伝導率を有する材料から作られた流管を含む熱式流量センサーに関し、該流管には、電力を供給するための手段が設けられており、かつ、流管上の二つの位置における温度を求めるための手段が設けられている。
【００２８】
電力を供給するための手段（ヒーター）は、例えば、抵抗線の一つまたはいくつかの巻線、あるいは、ペルチェ素子を含んでいてよい。
【００２９】
温度差は、感温抵抗体、熱電対、または直列に配置した熱電対（サーモパイル）などの個別の「温度計」により、あるいは、ヒーター巻線自体により、測定することができる。
【００３０】
流管の内径は、例えば、０．０５ｍｍであり、外径は、例えば、０．２０５ｍｍである。流管は、電気浸透流路の二つの部分の間に配置されており、電気浸透流路は、例えば、０．２５ｍｍの内径を有する。継手１６ａ，１６ｂは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から作られている。電気浸透流路の各端部に、白金電極１７，１８が存在する。電極間に電圧差が印加されると、センサーは、センサー管１５の巻線Ｈ１およびＨ２に接続された測定システムの出力電圧として可視化される液流を記録する。
【００３１】
表１は、液体が水である場合に、白金電極１７と白金電極１８との間の電圧差について異なる値が設定された時に、何が生じるかを、例により示す。
【００３２】
表１：水柱の両端間に印加された電圧の結果生じる水流
2004340962.tif 000003
【００３３】
結果：
緩衝剤として内部にＰＢＢが溶解された水柱の両端間に電圧差が有る場合、流れが生じる。この流量は、２００Ｖごとに、約２ｎｌ／ｍｉｎのＨ２Ｏに達する。
【００３４】
センサー管１５内を通る液流の質量流量を測定するために、センサー管には、熱式流量センサーを形成するための手段が設けられている。これを実現するために、電気巻線（ヒーター）Ｈ１が上流位置Ａにあり、電気巻線（ヒーター）Ｈ２が下流位置Ｂにある。Ｈ１およびＨ２は、測定方法によっては、例えば、流管の周りにコイル状に巻かれた抵抗線によって形成してよく、かつ、ヒーターと温度センサーの両方として作用するようにしてよい。ＣＴ（定温）流量測定法：Ｈ１の加熱中、制御回路は、位置Ａと位置Ｂとの間の温度差が一定に保たれることを保証する。制御回路から電圧（この電圧は、センサー管内を流れる液体の質量流量を表す）が、誘導される。
【００３５】
この電圧は、所望の電圧と比較することができ、かつ、比較結果は、液流を制御するために電気浸透流路にフィードバックすることができる。しかしながら、弱い流れを測定するには、ＣＰ（定電力）および特にＴＢ（熱平衡化）流量測定法が望ましい。これについては、閉ループ制御回路を示す図４の線図を参照して、より詳細に説明する。
【００３６】
図４は、ブロック図の形態で、本発明による流れ制御装置の動作を示す。液体流路には、それを電気浸透ポンプ４０として動作させるための手段が設けられている。液体の質量流量は、例えば、流管の周りにコイル状に巻かれた二つの感温抵抗体が設けられており、かつ、ホイートストンブリッジおよび制御ループを有するセンサー測定回路４２に含まれている、融解石英管を含む（熱式）流量センサー４１によって測定される。センサー測定回路４２の出力信号は、それが線形化され、かつ、増幅される、信号変換器ユニット４３に供給される。質量流量の目安である、結果として生じる値は、比較器４４に送り込まれ、ここで、所望の流れを表す予め設定された値（設定点）と比較される。差分信号または誤差信号は、制御ユニット４５に、供給され、ここで、例えば、０〜１０００Ｖの領域にあり、かつ、電気浸透ポンプ４０の制御手段に供給するのに適した制御信号に変えられる。特により弱い流れを測定することができる別の熱式流量測定法は、ＴＢ（熱平衡化）測定法およびＣＰ（定電力）測定法である。
【００３７】
電気浸透液体流路は、望ましくは、融解石英など、低い電気伝導率の材料、あるいは、例えば、ガラスタイプ、セラミック、または高分子材料の壁を有している。液体流路の壁とセンサー管の壁が、どちらも同じ材料（例えば、融解石英）から作られていれば好都合である。壁は、それが望ましい場合は、所望の特性を有する材料で被覆されていてよい。例えば、液体流路は、その壁がポリイミドで被覆されているガラス毛細管によって形成されていてよい。
【００３８】
本発明の範囲内の他の用途オプションは、以下の通りである。
【００３９】
−充填材（例えば、小球）による流路の充填。統合された流量測定制御と共に、それにより、追加の効果を得ることができる（構成要素の分離）。
【００４０】
−クロマトグラフィー（およびＣＥＣ）のためのカラム充填。カラム充填は、壁に沿った電気浸透流れ（ＥＯＦ）から完全にポンプ作用を引き継ぐことができる。充填材料は、次いで、同時に、電界なしで液体が流れることができないよう、弁として作用する。これは、弁機能を制御するための流量測定と組み合わせて生じてよい。
【００４１】
−（例えば、分析のために）流路内の液体を制御するために、（マイクロ）チップ内の既存の流路を、本発明による統合されたポンプおよび流量センサー機能を有する流路に置き換えてよい。既存のマイクロチップの上流および（または）下流に配置されると、これは、いくつかの異なる用途を可能にする。
【００４２】
−流路壁を機能的にするために、液体にある種の成分を添加してよい。これは、より詳しくは、界面活性剤を添加してよいことを意味する。よく知られたものの一つは、ＣＴＡＢ（臭化セチルトリアンモニウム）である。用途の一つは、流れの化学的フィードバックであってよい。
【００４３】
図５は、（例えば、電気浸透）ポンプ作用を有する副流路５１およびその内部で流れが測定される副流路５２が、一つの微細流路に統合されることとする、液体流路５０の線図的縦断面図である。流路５０の端部５３には、電極５４が設けられており、かつ、端部５５には、電極５６が設けられている。電極５４と電極５６との間への電圧差の印加は、流路５０の長手方向に電気輸送界を生成する。良好なポンプ作用を得るために、流路寸法は、望ましくは、少なくとも一つの方向において２５０μｍよりも小さい（図５の差し込み図では、ｈ：＜２５０μｍ）。流路５０の横断面は、円形または長方形であってよく、あるいは、可能性としては、星形であってもよい。流路が、例えば、セラミックまたはガラス材料の本体内で、ブラスチングプロセス（例えば、粉末ブラスチング）において製造された場合、横断面は、一つの平坦化された辺を有する放物線形であってよい。エッチングの後、横断面は、しばしば、台形に形成される。副流路５２には、熱式流量測定プロセスにおいて、温度センサーおよび（または）ヒーターとして働くことができる素子５７，５８が設けられている。前記プロセスにより求められた電圧は、電極５４，５６に電圧を与える電源にフィードバックされてよい。
【００４４】
図６は、図５の微細流路と同様の微細流路を示す。しかしながら、ここでは、追加の電極６０が、ポンプ作用を有する副流路５１の外面上に設けられている。この構成では、副流路５２内の流量測定プロセスにおいて測定された信号が、電極６０に電圧を印加する電源に、フィードバックされる。図６の実施形態における流路壁は、流路内の液体との静電容量結合が可能なように、電極６０と向かい合う側が薄くなっているべきである。図５および６の装置内の電圧フィードバックは、きわめて一定した、脈動のない流れを実現することができる流れ制御機能を実現する。
【００４５】
図７は、その上にヒーター／センサー素子Ｈ１およびＨ２が設けられている基板２０の線図的な平面図である。Ｈ１およびＨ２は、可能性としては蛇行している、導体トラックの形態で設けられていてよい。Ｈ１とＨ２との間の温度差は、各種の方法で測定することができる。この目的のために、Ｈ１とＨ２との間に、熱電素子、あるいは、より詳しくは、サーモパイル１９が設けられていてよい。別法は、感温抵抗材料からＨ１およびＨ２を構築し、かつ、それらを、同時に、温度センサーとして作用させることである。センサー構成要素Ｈ１、Ｈ２および１９を有する基板２０は、その上に測定すべき流れを通すことができる平面状の流量センサー３１を形成する。流量センサー３１は、例えば、ポンプ作用を有する流管内に、あるいは、ポンプ作用を有する微細流路内に、配置してよい。
【００４６】
センサー構成要素は、望ましくは、攻撃性の液体から保護するための不動態化層で被覆されている。これは、例えば、ガラス、窒化シリコン、または酸化シリコンの薄い層であってよい。
【００４７】
第一の基板２０上に取り付けられた図７に示したタイプの流量センサーを連通させる微細流路は、例えば、（例えば、エッチングまたはブラスチングにより）第二の基板２１内に設けられた流路２２であってよい。基板２１および２２は、それにより図８に横断面で示したような構造物が得られる各種の方法で（例えば、直接ボンディング技法で）、相互接続されていてよい。図８の組立体全体は、統合されたポンプおよびセンサー機能を有していてよい、一つまたは複数の、そのような微細流路２２を含んでいる、マイクロチップ本体の一部を形成してよい。
【００４８】
図９は、それぞれのリザーバー２３および２４に接続されている二つの輸送流路２５および２６を有するマイクロチップ本体の平面図を線図的に示す。流路２５および２６は、Ｐで合流し、そこから、リザーバー２８に接続されている組み合わせられた流路２７を形成する。流路およびリザーバーは、第一の基板本体（図示せず）内に設けられている。
【００４９】
（図７にあるような）流量センサー構成要素は、第二の基板本体（図示せず）上に局部的に設けられ、かつ、二つの基板本体は、流路２６が、領域２９内に内部流量センサーが設けられるよう、（図８のように）接合される。同様に、例えば、流路２５は、領域３２内に内部流量センサーが設けられている。それが望ましい場合は、流路２７にも、内部流量センサーが設けられていてよい。
【００５０】
流路およびリザーバーのシステムは、Ｖ１およびＶ２などの必要な輸送電圧を与えるための制御装置３０に接続されている。本発明は、特に、リザーバー２３および２４からの材料の流れを、制御された、かつ、再現可能な方法で、互いに混合するために、あるいは、これら流れのうちの一つを希釈するために、電気浸透流れを利用する。
【００５１】
図４を参照して説明したように、流れ（例えば、流路２６内を通る流れ）は、内部流量センサーの信号Ｓ１により、制御することができる。
【００５２】
図９のように、二つの流路を合流させる代わりに、別法として、一つの流路を二つまたはそれ以上の流路に分割することが可能である。その出力信号が輸送電圧を制御する、それぞれの流路に関連する流量センサーの使用は、次いで、制御された、かつ、再現可能な希釈（可能性としては、系列希釈も）の可能性を提供する。
【００５３】
要約すると、本発明は、液体流路内の液流の質量流量を制御するための装置であって、液体が、電気浸透ポンピングによって、流路を通してリザーバーから輸送される装置に関する。流路は、ポンプ作用を制御するための出力信号を出す熱式流量センサー手段に関連している。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】電気浸透流路の一部の縦断面図である。
【図２】電気浸透機構の原理を線図的に示す。
【図３】浸透流路と熱式の質量流量計との組合せの縦断面図である。
【図４】制御回路の線図である。
【図５】統合されたポンプ作用および流量測定を有する微細流路の第一の実施形態の縦断面図である。
【図６】統合されたポンプ作用および流量測定を有する微細流路の第二の実施形態の縦断面図である。
【図７】平面状の基板を有する流量センサー実施形態を、平面図で示す。
【図８】内部流量センサーを有する流路の横断面図である。
【図９】混合装置または希釈装置を形成するよう合流する二つの流路を有するマイクロチップ本体の線図的な平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１４  質量流量センサー
１５  流路（センサー長）
２０  基板
５１  第一の副流路
５２  第二の副流路
５４  電圧手段
Ｈ１  流量センサー
Ｈ２  流量センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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