(57)【要約】  本発明は、少なくとも一つの循環流、またはボルテクスを液体の液滴の表面上に形成するためのデバイスに関しており、平面を形成し、互いに向かい合う縁（１４、１６）を有している少なくとも二つの電極（４、６）を備えており、前記デバイス上に堆積され、及び後者に対して固定された液滴（２）の接触線（２０）は、前記電極の平面内での突出に対して、前記電極の互いに向かい合う縁と厳密に０°から９０°の間の角度を形成する接線を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の液滴の表面で少なくとも一つの循環流またはボルテクスを形成するデバイスであって、
‐平面を有し、互いに向かい合う縁を有する少なくとも二つの第１電極（４、６、２４、２６）であって、前記デバイス上に堆積され、及び前記後者に相対的に固定された液滴（２）の前接触線（２０）が、前記電極の前記平面上で突出するとき、前記電極の互いに向かい合う縁との角度が０°から９０°の間を厳密に備えている接線を有している電極と、
‐傾斜した電場を引き起こす電位差を前記二つの第１電極（４、６、２４、２６）の間に印加する手段（１１）と、
を含んでいるデバイス。
【請求項２】
前記角度が４０°から５０°の間の角度を備えている請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記電極の縁がジグザグ形状を有して互いに面している請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記電極の縁が対数スパイラルの形状を有して互いに面している請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記電極は２、４、または８個である請求項１ないし４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記接触線の前記突出を形成している前記電極の縁は、厳密に０°から９０°の間の角度を備え、この同一の円形の接触線（２０）の突出と９０°の角度を形成している電極の縁と交互におこっている請求項１ないし５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
１００Ｈｚより上の高周波数で前記電極を連続的に活性化及び非活性化する手段をさらに含んでいる請求項１ないし６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項８】
互いに向かい合う電極の前記縁（１４、１６）の分離空間は、第１の値と、第１の値より小さい第２の値を交互に有している請求項１ないし７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記三重線（２０）を取り込むための手段（３０’、３２’、３４’、３６’、８０）を含んでおり、液滴がそれらを画定するデバイスの上に横たわっている請求項１ないし８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記二つの第１の電極とは反対側に平行に配置された第２の一組の電極（２００）をさらに含んでいる請求項１ないし９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記第２の一組の電極は、請求項１ないし９のいずれか一項に記載のデバイスを形成する請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
チップ形状のカウンター電極をさらに含んでいる請求項１ないし９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載のデバイス、及び第２の流体（１２’）を前記デバイス上に位置された液体の液滴（１２）に接触させる手段を含んでいるポンプデバイス。
【請求項１４】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載のデバイスを複数含んでいる請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
絶縁層（１０）をさらに含んでいる請求項１ないし１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１６】
相対的に互いに異なる誘電特性及び／または異なる抵抗率を有する周囲媒体における液体の液滴（１２）内またはその表面で、少なくとも一つの循環流またはボルテクス（１３、１５）を形成するための方法であって、
‐互いに向かい合う縁（１４、１６）を有している少なくとも二つの第１電極（４、６、２４、２６）を含んでいるデバイス上に液滴を位置する段階であって、前記電極を含んでいる平面上の液滴（２）の接触線（２０）の突出は、これらの電極の縁と厳密に０°から９０°の間の角度を形成する接線を有している段階と、
‐前記二つの電極の間の電場を印加する段階であって、前記液滴は、前記デバイスに相対的に固定された段階と、
を含んでいる方法。
【請求項１７】
前記二つの第１電極（４、６、２４、２６）の間に印加された前記電場は、液体／周囲媒体の界面に対して相対的に傾斜した電場である請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記液滴の前記体積は、時間の関数として変化する請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
単一の循環流または単一のボルテクスは前記液滴内で生成される請求項１６ないし１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
とりわけ、抗体、または抗原、またはタンパク質、またはタンパク質複合体、またはＤＮＡまたはＲＮＡを検出するために、液体の液滴を混合または遠心分離するマイクロ流体凝縮法であって、請求項１６ないし１９のいずれか一項に記載の方法に従って前記液体の液滴（１２）内に少なくとも一つの循環流またはボルテクス（１３、１５）を形成するための方法の適用を含んでいる方法。
【請求項２１】
前記液滴の移動なしに、混合または遠心分離の後で、検出段階が実行される請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記液滴から液体を抽出するための段階をさらに含んでいる請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
検出領域の方向に抽出された液体を移動させるための段階をさらに含んでいる請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記抽出段階は、エレクトロウェッティングまたはテイラーコーンから液滴の放出により実行される請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
マイクロエマルジョンを形成する方法であって、
‐互いに関連して移動させることによってより接近した二つの液体の体積を運ぶ段階と、
‐請求項１６ないし２４のいずれか一項に記載の方法を適用する段階と、
を備える方法。
【請求項２６】
移動によってより接近した二つの液体の体積を運ぶ段階は、エレクトロウェッティングによって実行される請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
第１の流体（１２）の液滴により、第２の流体（１２’）をポンプする方法であって、請求項１６ないし２４のいずれか一項に記載の方法に従って、第１の流体の前記液滴（１２）内に少なくとも一つの循環流またはボルテクス（１３、１５）を形成するための方法の適用を含んでいる方法。
【請求項２８】
液体の液滴から検体を抽出するための方法であって、
‐請求項２０に記載のマイクロ流体凝縮法の適用する段階と、
‐前記少なくとも二つの第１の電極を非活性化し、及び前記第１の絶縁表面（１０）と少なくとも第２の電極（２００）を含むウォールとの間にキャピラリーブリッジ（１１０）を形成する段階と、
‐前記第１の電極及び前記第２の電極（２００）を電気的に活性化し、及び前記キャピラリーブリッジを切除する段階と、
を含む方法。
【請求項２９】
粒子を抽出するための方法であって、請求項１６ないし２８のいずれか一項に記載の方法の適用と、前記二つの液体の前記界面上に前もって定着された粒子（２３）を含んでいる第２の液体よりなる周囲媒体と、及びそれから、前記粒子（２３）を含む側部と前記液滴（２２）の中心部との分離と、を含んでいる。
【請求項３０】
前記粒子（２３）を含んでいる前記側部と前記液滴（２２）の中心部との分離は、エレクトロウェッティングによる切除により起こる請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体サンプルの処理の分野に関連しており、特に、液滴の遠心分離または混合による処理の分野に関連している。
【０００２】
それは特に、生物学的及び化学的サンプルの前処理、精製に適用し、生物医学分析、分子生物学、廃液、場合によっては放射性廃液（アクチニドの抽出）の再処理、の分野、より一般的には、液滴または液体のたまりとして用いられる液体サンプルから高分子、細胞小器官、アクチニド、コロイド、または固体粒子の選択的抽出を含む全ての化学的、技術的、及び産業的分野に適用している。
【０００３】
提案された本発明は同様に、流れを制限するために必要とされるポンプ、バルブ、ウォールを取り除くと同時に、（チャネルにおいて）連続的なマイクロ流体の代わりに優先的に用いられる離散的なマイクロ流体工学の分野に関連している。
【背景技術】
【０００４】
実際、全てのこれらの要素は、体腔壁の物理化学的汚染、及びポンプ（非常に強い圧力損失）に適用された強い出力にも関わらずキャピラリーの流れを本質的に遅らせることに寄与している。
【０００５】
離散的な（デジタルな）マイクロ流体は、ラボチップ（ｌａｂｓ−ｏｎ−ｃｈｉｐｓ）のような新しいマイクロシステムの発達に大きな役割を果たし、及び多くの分析段階が離散的なマイクロ流体の補助と共に連鎖的に実行されうる。
【０００６】
生物学的または医学的に興味のある分子は、例えば、生化学的機能化、非均質性混合（液滴合体）による生分子の注入、ピペット操作、局所的液滴分解などのような様々な分析段階の間を通過する液滴の内部に運ばれる。
【０００７】
提案された本発明は、生物学的ターゲットの検出、マイクロ流体ポンプ、マイクロ流体の運動の伝送、液滴またはゲルのような流体サンプルの流動学的特徴、が後に続く小スケールの遠心分離、濃縮による小スケールの混合、小スケールの抽出、分離、または精製において多くの応用を見つけている。
【０００８】
本発明は、生物学的サンプルの精製、及び生物学的構成要素の抽出の分野にも関連している。
【０００９】
生物学において最も広く認められた精製技術は、クロマトグラフィー、電気泳動法、及び遠心分離であり、これらは、巨視的規模（数センチメートルから数メートル）で大部分において実施されている。
【００１０】
検出器の実行と一体となって、クロマトグラフィーは、生物学的サンプルにおける物質を化学分析するために現在存在する最も高感度な分析技術である。
【００１１】
この分析技術は、最も高感度のうちの一つであるが、その小型化プローブは、特に適用される多孔質媒体のために応用には非常に細心の注意を要し、これは主な障害となる。クロマトグラフィーを統合したマイクロシステムの製造は不確実であり、前記液体サンプルの開始時の前処理は未解決のままである。
【００１２】
電気泳動法において、生物学的分子の選択的分離は、それらの電荷に基づいて得られうる。
【００１３】
しかし、分析される構成物質の移動を可能にしている媒体は、非常に粘度のあるゲルであるため、電気泳動法の小型化は最新の注意が残っている。ラボチップ型の連鎖分析において、ゲルの挿入と処理は適応には難しい。
【００１４】
生物学、生物化学、または構成物質の分離または生物学的サンプルの精製のための医療診断、における現在の遠心分離機については、それらは回転軸ベアリングの特殊ローターからなり、そのアセンブリは強力なモーターによって駆動される。前記ローターは、前記軸のどちらか一側に対称的に位置された位置を有しており、その位置は、分析または精製される生物学的調合液を含んでいる小さな試験管を受ける。前記アセンブリは、安全の理由のために、回転の間は密封されたタンク内に密閉される。
【００１５】
提案された発明は、現在の遠心分離機によってもたらされた二つの問題を解決する。
−連続的に補償される必要のあるローターの不安定性
−遠心加速度は旋回の半径に比例することによる小型化の困難性
【００１６】
非特許文献１は、電気流体力学（ＥＨＤ）を応用することによる運動内に流体を設けることの可能性を図示している。それから、エレクトロウェッティング型の構成要素上の活性液滴上に静電気起源を生み出すために、電気力が利用される。
【００１７】
このタイプのデバイスにおいて、前記液滴は、内部対流運動が観測される間、固定され、及び三重線（ｔｒｉｐｌｅ  ｌｉｎｅ）は移動しない。
【００１８】
前記問題は、適切な電極の構成によるこの挙動の最適化の可能性、及び、他方では、異なる応用のためのこの現象の適用を提示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】国際公開第２００６／００５８８０号パンフレット
【特許文献２】仏国特許発明第２８４１０６３号明細書
【特許文献３】仏国特許出願公開第０１１１８８３号明細書
【特許文献４】国際公開第２００３／０８０２０９号パンフレット
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】Ｙ．Ｆｏｕｉｌｌｅｔ  ｅｔ  ａｌ．，“ＥＷＯＤ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ  ｆｏｒ  ａ  ｌａｂ  ｏｎ  ａ  ｃｈｉｐ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＡＳＭＥ，  ４ｔｈ  Ｉｎｔ．  Ｃｏｎｆ．  Ｏｎ  Ｎａｎｏｃｈａｎｎｅｌｓ，  Ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｓ  ａｎｄ  Ｍｉｎｉｃｈａｎｎｅｌｓ，  Ｊｕｎｅ  １９−２１，  ２００６，  Ｌｉｍｅｒｉｃｋ，  Ｉｒｅｌａｎｄ
【非特許文献２】Ｍ．Ｇ．Ｐｏｌｌａｃｋ  ｅｔ  ａｌ．“Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ  ｂａｓｅｄ  ａｃｔｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｒｏｐｌｅｔｓ  ｆｏｒ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ”，Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，２００２，Ｖｏｌ．２，  ｐ．９６−１０１
【非特許文献３】Ａ．Ｋｌｉｎｇｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｓｅｌｆ  Ｅｘｃｉｔｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｙ  ｄｙｎａｍｉｃｓ  ｏｆ  ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｂｒｉｄｇｅｓ  ｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｉｅｌｄｓ”，Ａｐｐｌｉｅｄ  ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．８２，  ２００３，  ｐ．４１８７−４１８９
【非特許文献４】Ｔａｙｌｏｒ，  Ｇ．Ｉ．，  １９６４，  Ｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｗａｔｅｒ  ｄｒｏｐｓ  ｉｎ  ａｎ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ，  Ｐｒｏｃ．Ｒ．Ｓｏｃ．Ａ，  ２８０，  ｐｐ．３８３−３９７
【非特許文献５】Ｒａｍｏｓ，Ａ．＆  Ｃａｓｔｅｌｌａｎｏｓ，  Ａ．，  １９９４，  Ｃｏｎｉｃａｌ  ｐｏｉｎｔｓ  ｉｎ  ｌｉｑｕｉｄ−ｌｉｑｕｉｄ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ  ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ  ｔｏ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄｓ，  Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ａ，  １８４，  ｐｐ．  ２６８−２７２
【非特許文献６】Ｇａｎａｎ−Ｃａｌｖｏ，Ａ．，  １９９７，Ｃｏｎｅ−ｊｅｔ  ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｔａｙｌｏｒ’ｓ  ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ａｓｙｍｐｔｏｔｉｃ  ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｓｃａｌｉｎｇ  ｌａｗｓ  ｉｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙｉｎｇ，  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ７９，  ２，  ｐｐ．  ２１７−２２０
【非特許文献７】Ｊｕａｎｇ，  Ｙｉ−Ｊｅ，  ２００６，  Ｅｌｅｃｔｒｏｋｉｎｅｔｉｃｓ−ｂａｓｅｄ  Ｍｉｃｒｏ  Ｆｏｕｒ−Ｒｏｌｌ  Ｍｉｌｌ，  Ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｂｍｅｎｇ．ｏｈｉｏ−ｓｔａｔｅ．ｅｄｕ／ｆａｃｕｌｔｙｐａｇｅｓ／ｌｅｅｒｅｓｅａｒｃｈ／１５４ＲｏｌｌＭｉｌｌ．ｈｔｍ
【非特許文献８】Ｋｏｐｐ−ＭＵ；ｄｅ−Ｍｅｌｌｏ−ＡＪ；Ｍａｎｚ−Ａ，  １９９８，  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ：  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−ｆｌｏｗ  ＰＣＲ  ｏｎ  ａ  ｃｈｉｐ，  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ２８０，  ５３６６，  ｐｐ．１０４６−１０４８
【非特許文献９】Ｚｈａｎ−Ｚ；  Ｄａｆｕ−Ｃ；  Ｚｈｏｎｇｙａｏ−Ｙ；  Ｌｉ−Ｗ．  Ｂｉｏｃｈｉｐ  ｆｏｒ  ＰＣＲ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ，  ２０００，  １ｓｔ  Ａｎｎｕａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ＩＥＥＥ−ＥＭＢＳ  Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｔｏｐｉｃ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｍｉｃｒｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  ａｎｄ  Ｂｉｏｌｏｂｙ．  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  （Ｃａｔ．  Ｎｏ．００ＥＸ４５１）．  ＩＥＥＥ，  Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，  ＮＪ，  ＵＳＡ，  ｐｐ．２５−２８
【非特許文献１０】Ｍａｒｒａｚｚａ，  Ｇ．，  Ｃｈｉａｎｅｌｌａ，  Ｉ．  ａｎｄ  Ｍａｓｃｉｎｉ，  Ｍ．，  １９９９，  Ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅ  ＤＮＡ  ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，  Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ  ＆  Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，  １４，  １，  ｐｐ．４３−４５
【非特許文献１１】Ｌｅｎｉｇｋ，  Ｒ，  Ｃａｒｌｅｓ，  Ｍ．，  Ｉｐ，  Ｎ．Ｙ．＆  Ｓｕｃｈｅｒ，  ＮＪ．，  ２００１，Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｓｉｌｉｃｏｎ−ｃｈｉｐ−ｂａｓｅｄ  ＤＮＡ  ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ，  Ｌａｎｇｍｕｉｒ，  １７，８，  ｐｐ．２４９７−２５０１
【非特許文献１２】Ｇｉｎｏｔ，  Ｆ．，  Ａｃｈａｒｄ，  Ｊ−Ｌ．，  Ｄｒａｚｅｋ，  Ｌ．＆  Ｐｈａｍ，  Ｐ．，  １２  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００１，  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ｄｅｖｉｃｅ  ｆｏｒ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ／ｏｒ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎ  ａｎａｌｙｔｅ
【非特許文献１３】Ｐｉｃａｒｄ，  Ｃ．  ＆  Ｄａｖｏｕｓｔ，  Ｌ．，  ２００５，  Ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｗａｖｙ  ａｇｅｉｎｇ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，  Ｃｏｌｌｏｉｄｓ  ＆  Ｓｕｒｆａｃｅｓ  Ａ：  Ｐｈｙｓｉｃｈｅｍ．  Ｅｎｇ．  Ａｓｐｅｃｔｓ，  ２７０−２７１，  ｐｐ．  １７６−１８１
【非特許文献１４】Ｐｉｃａｒｄ，  Ｃ．  ＆  Ｄａｖｏｕｓｔ，  Ｌ．，  ２００６，  Ｄｉｌａｔｉｏｎａｌ  ｒｈｅｏｌｏｇｙ  ｏｆ  ａｎ  ａｉｒ−ｗａｔｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ  ｂｙ  ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ：  ｔｈｅ  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ，  Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａ  Ａｃｔａ，  ４５，  ｐｐ．  １４３５−１５２８
【非特許文献１５】Ｂｅｒｔｈｉｅｒ，  Ｊ．  ＆  Ｄａｖｏｕｓｔ，  Ｌ．，  ２００３，  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇ  ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ｏｒ  ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｓ  ｏｆ  ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ｏｒ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、それ自身が静止している液滴内に流体の運動の設定を使用する。
【００２２】
提案した発明は、エレクトロウェッティング法のような動きではなく、静止して（固定の位置で）液体含有物に適用する。液体含有物は、同様に本発明の課題でもあるＥＨＤ（電気流体力学）上に中心を置く。後者に関して、前記液滴の内部に、または任意的に外部に集中した、及び組織化された運動または混合運動を生成することが可能であり、前記液滴の外部の流体において、例えば、後者及びＥＨＤチップが粘性の流体で被覆されている場合、前記液滴は安定位置にあり、変形しない。特に、前記液体含有物の全体的な移動またはいかなる界面の変形はない。混合操作の前、または後で、前記液滴または前記液体含有物を前記混合位置に移動させるため、または混合の後にそこから移動させるために、運動または移動が起こる。
【００２３】
前記移動だけは、前記液滴及び前記外部媒体の界面に起因する。この界面を形成する粒子が、それを変形しないように、前記後者に接線方向に移動する（前記界面に沿って走査移動がある）。
【００２４】
前記液滴の前記形状は、それ故、固定されたままであり、前記界面に沿って生成された移動は、内部流体相に、及び任意的にこれらの流体相に対して特定の粘性による前記液滴の外部に伝えられる。
【００２５】
電気泳動ゲル及び多孔質媒体は適用されない。マイクロ流体の小型化は、本発明による遠心分離で得られうる。
【００２６】
しかしながら、マイクロシステムに対して、達成されるべきＧナンバー（下記式に等しい。重量またな重力に対して相対的な遠心分離を測定する数であり、ｕφは遠心分離速度である）の問題がある。
【００２７】
【数１】
2010511506.tif 000003
【００２８】
ひと目で、（マイクロシステムに対して）前記液体サンプルの長さスケールがより小さくなると、より大きな遠心分離強度を達成することがより困難になる。本発明に関して、この困難性は克服され、及び本質的に分析技術、とりわけ生物学的技術としての遠心分離に関する全ての利点がその小型化を可能にすると同時に保たれる。関連する利点とは、
‐小さな生物学的サンプルの処理
‐試薬の小さな体積の含有
‐携帯可能性
‐オンチップでの研究における実装またはデジタルマイクロ流体に基づくマイクロシステム
【００２９】
課題が本発明を生物学的ターゲットの検出に適用された液滴としてマイクロ流体凝縮に適用している場合、これらの利点は同様に保有される。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明によるデバイスは、液体の液滴の表面で少なくとも一つの循環流またはボルテクスを形成するデバイスであって、平面を有し、互いに向かい合う縁を有する少なくとも二つの第１電極であって、前記デバイス上に堆積され、及び前記後者に相対的に固定された液滴の前接触線が、前記電極の前記平面上で突出するとき、前記電極の互いに向かい合う縁との角度が０°から９０°の間を厳密に備えている接線を有している電極を含んでいる。
【００３１】
本発明によると、前記電極の形状に関して、流体の循環の存在を促進することを可能にし、前記電極に向かい合う曲線は、前記三重線に完全に接線方向でも、完全に垂直でもない。
【００３２】
本発明によると、電極の前記界面領域より上に位置された領域内で、接線方向の界面移動は電場によって、前記液体サンプルの小ささにも関わらず、液体サンプルの前記界面で接線方向の電気応力を適用することにより、誘導される。単一のエネルギー散逸の源は、前記液体含有物がその三重線の取り付け及び／またはエレクトロウェッティングにより安定位置に安定されたときから、バルク粘性率から生じる（三重線移動によるエネルギーの散逸はない）。前記液体含有物が堆積される固体壁、または含有物が挟まれる二つの固体壁の近い存在は、電気基点の界面駆動条件のバランスを保つ消散的な粘性せん断を生み出す。
【００３３】
前記三重線（またはその突出）の接線と前記電極が互いに向かい合う縁との間で、厳密に０°から９０°の間の角度は、有利的には４０°から５０°の間であり、例えば実質的に４５°に近い。
【００３４】
互いに向かい合う前記電極の前記縁は、例えば、ジグザグ形状か、または対数スパイラルの形状を有しうる。
【００３５】
前記電極は例えば、２、４、または８個である。
【００３６】
優先的に、前記接触線の突出と厳密に０°から９０°の間の角度を形成する前記電極の縁は、この同一の突出と９０°の角度を形成する電極の縁と交互する。
【００３７】
前記電極を連続的に活性化または非活性化するための手段が提供されうる。特定の実施形態により、時間と共にこの連続的な活性化及び非活性化は、１００Ｈｚより上の高周波数で起こる。
【００３８】
互いに向かい合う前記電極の縁の分離空間は、（時計回りまたは反時計回りのどちらか一方で、それらの平面内での前記電極を覆うことにより）第１の値、及び第１の値より小さい第２の値を交互に有する。
【００３９】
三重線を定義する前記デバイス上に、液滴が横たわる前記三重線を取り込むための手段がさらに提供されうる。
【００４０】
一組の第２の電極が、前記第１の電極と反対に、平行に位置されうる。例えば、この一組の第２の電極は、それ自身が本発明によるデバイスを形成する。
【００４１】
それ故、キャピラリーブリッジの下部及び上部で二つのＥＨＤチップを利用することが可能である。
【００４２】
本発明によるデバイスは、チップ形状のカウンター電極をさらに含んでいる。
【００４３】
本発明に関して、上述したように、本発明による少なくとも一つのデバイスを含むポンプデバイスを作ることが可能であり、及び、第２の流体を前記デバイス上に位置された液体の液滴と接触させる手段を作ることが可能である。
【００４４】
そのようなデバイスは、本発明による複数のデバイスを含みうる。
【００４５】
本発明に関して、それ故、第２の及び連続的な液相により囲まれた一つ（またはそれ以上）の液体含有物よりなる一つ（またはそれ以上）のマイクロギアを位置することにより第２の流体のマイクロポンプ、または同様にマイクロ流体流動の加速を達成することを可能にする。「マイクロポンプ」の応用において、本発明は、界面基点の接線方向の移動の開始を引き起こす流体界面の利用により区別される。それよって得られた流率は、ほとんどの現在のマイクロポンプよりも顕著に優れており、及びウォールの存在に起因する予想外の物理化学的汚染物質が避けられる。
【００４６】
提案された本発明に関して、小型ミキサー、または分析用遠心分離機、または小型乳化機、またはマイクロ遠心分離機、または小型血流計のような器具を作ることがさらに可能である。小型血流計に関して、流速場を測定または観測することにより粘性または弾性を測定することが可能である。
【００４７】
本発明により、挿入された流体界面及び電極のネットワークを有する流動を生成する利点において、以下が述べられうる。
‐（マイクロ力学マイクロポンプとは違って）駆動される前記流体はイオン流体である必要ない。提案された本発明において、駆動機構は界面及び誘電基点の粘性せん断である。
‐提案された本発明において、熱的、化学的、またはイオン勾配があってもなくても、流体はポンプされうる。
‐一つまたは二つの水平壁は（機械的、圧電的、または電気力学的マイクロポンプと比較して）十分であり、物理化学的汚染物質の源は高く減少される。
【００４８】
提案された本発明は、以下の利点をさらに有している。
‐非破壊的及び等温特性：含有された液体含有物は、それ故、もろい構成要素、温度を含みうり、またはイオン力の効果にある。
‐素早さ：本発明に関して、数秒または数分は、前記混合または遠心分離が構成要素の沈殿または浮遊を生み出すことに十分である。
‐適用の広い単純性及びサーボ制御
‐一般的なミリメートルサイズの液体含有物内部で激しい回転または混合運動を生み出すことの可能性。本発明による最適化チップではなく実施された実験で達成されるGナンバーは、１０または１００のオーダである。
‐本発明により提案された前記チップ及び前記液体含有物の前記頂点で適用された分離技術は、構成要素が、抽出、分析、または検出後の目的として、マイクロ流体凝縮の後に明確に選択されることを可能にしている。
【００４９】
本発明は同様に、それぞれ互いに異なる誘電特性、及び／または異なる抵抗を有している周囲媒体における液滴内に少なくとも一つの循環流またはボルテクスを形成するための方法であって、
‐互いに向かい合う縁を有している少なくとも二つの第１の電極上または一面に液滴を配置する段階であって、前記電極を含んでいる平面上の前記液滴の前記円形接触線の突出は、これらの電極の縁と厳密に０°から９０°の間を備えた角度を有している接線を有している段階と、
‐両電極の間に電場を印加する段階と、
を含んでいる。
【００５０】
印加された場は、前記液滴／周囲媒体の境界に対して相対的に傾斜している。
【００５１】
前記液滴の体積は、時間とともに変化する。
【００５２】
一つ以上の循環流または単一またはいくつかのボルテクスは前記液滴内で生成されうる。
【００５３】
本発明は同様に、液体の液滴、とりわけ、抗体、または抗原、またはタンパク質、またはタンパク質複合体、またはDNAまたはRNAを混合または遠心分離によりマイクロ流体凝縮に関しており、本発明による方法に従って、前記液滴における少なくとも一つの循環流またはボルテクスを形成するための方法の応用を含んでいる。
【００５４】
前記液滴を移動させることなく、混合または遠心分離の後で、検出段階が実行されうる。
【００５５】
前記液滴から液体を抽出する段階がさらに提供されうる。その後に、前記抽出された液体を検出領域の方向に移動させることが可能である。前記抽出段階は、エレクトロウェッティングまたはテイラーコーンから液滴を放出することにより達成されうる。
【００５６】
本発明は同様に、マイクロエマルジョンの形成に関しており、
‐前記エマルジョンを形成することを目的とした二つの体積の液体を、例えばエレクトロウェッティングにより互いに相対的にそれらを移動させることにより、より近くに運ぶための段階と、
‐上で述べたような、本発明による方法を適用する段階と、
を含んでいる。
【００５７】
第１の流体の液滴により本発明による第２の流体をポンプする方法であって、上で述べたような方法により、第１の流体の前記液滴において少なくとも一つの循環流またはボルテクスを形成するための方法の適用、及び、前記第１の流体との接触により前記第２の流体のポンプ含んでおり、前記第１の流体／第２の流体の界面で存在する力は、前記第２の流体に駆動を提供する。
【００５８】
本発明により液体の液滴から検体を抽出するための方法であって、
‐本発明によるマイクロ流体凝縮法を適用する段階と、
‐前記（少なくとも）二つの第１の電極を非活性化し、及び前記第１の絶縁表面と少なくとも一つの他の電極を含むウォールとの間のキャピラリーブリッジを形成する段階と、
‐前記第１の電極及び前記第２の電極の電気的活性化、及び前記キャピラリーブリッジを切除する段階と、
を含んでいる。
【００５９】
本発明により粒子を抽出するための方法は、上で述べたような本発明による方法の適用と、二つの液体の界面上に前もって定着された粒子を含んでいる第２の液体よりなる周囲媒体と、及びそれから、前記粒子を含む側部、及び前記液滴の中心部の分離と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１Ａ】電位差を入れ替えることによって活性化した電極の場合におけるＥＨＤシステムの形状を図示している。
【図１Ｂ】電位差を入れ替えることによって活性化した電極の場合におけるＥＨＤシステムの形状を図示している。
【図２】区分した境界を有し、二つの電極を有するＥＨＤチップを図示している。
【図３】区分した境界を有し、四つの電極を有するＥＨＤチップを図示している。
【図４】区分した境界を有し、二つの電極を有するＥＨＤチップを図示している。
【図５】区分した境界を有し、四つの電極を有するＥＨＤチップを図示している。
【図６】±４５°で二つの区分した電極を有しているＥＨＤチップ上に置かれた水滴を図示している。
【図７】電極を有し、対数スパイラルの内部境界を有するＥＨＤチップを図示している。
【図８】電極を有し、対数スパイラルの内部境界を有するＥＨＤチップを図示している。
【図９】電極を有し、対数スパイラルの内部境界を有するＥＨＤチップを図示している。
【図１０】電極を有し、直線区分または対数スパイラルのどちらかの内部境界を有するＥＨＤチップを表している。
【図１１】電極を有し、直線区分または対数スパイラルのどちらかの内部境界を有するＥＨＤチップを表している。
【図１２Ａ】本発明による方法で、垂直方向の抽出の段階を図示している。
【図１２Ｂ】本発明による方法で、垂直方向の抽出の段階を図示している。
【図１２Ｃ】本発明による方法で、垂直方向の抽出の段階を図示している。
【図１３】本発明によるデバイスの応用を図示している。
【図１４】本発明によるデバイスの応用を図示している。
【図１５Ａ】本発明による他の方法の抽出の段階を図示している。
【図１５Ｂ】本発明による他の方法の抽出の段階を図示している。
【図１５Ｃ】本発明による他の方法の抽出の段階を図示している。
【図１５Ｄ】本発明による他の方法の抽出の段階を図示している。
【図１６Ａ】本発明によるトラッピングパッドが提供されたデバイスを図示している。
【図１６Ｂ】本発明によるトラッピングパッドが提供されたデバイスを図示している。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下の考察において、本発明の課題である全ての潜在種（高分子、細胞小器官、アクチニド、コロイド、または固体粒子）は、構成要素の属名により指名される。
【００６２】
本発明は、とりわけ、例えばサイズが１０マイクロメートル及び１センチメートルの間で変化しうる相互リンクされた液体含有物に適用しうる。
【００６３】
本発明によると、液体含有物１２は固定位置にあり、二つの電極４、６（またはより多く；偶数または奇数である）と重複するように対称的に配置され、これは異なる直流または交流電位に設置されうる（図１Ａ、１Ｂ）。これらは例えば、絶対値が同じで、符号が反対の電位である。
【００６４】
エレクトロウェッティング移動技術（ＥＷＯＤ技術）に適合させるために、液滴は絶縁層１０によって、場合によっては疎水性層８によって前記電極から分離されうる。しかし、前記デバイスは同様に、本発明により、これらの層８、１０を連続に、または交互になくして操作しうる。
【００６５】
前記液体−層８（または層１０）−周囲媒体２０の接触線２０は三重線と呼ばれる。円形状（しかし必須ではない）を有するこの接触線は、混合または遠心分離の実施に関して変形をせず、これは非常に大きな寄与となる。
【００６６】
手段１１は、二つの電極４、６の間に、電位差を印加することを可能にしており、これは液体１２／液体２２または液体１２／気体２２の界面へ相対的に傾斜した電場を引き起こす。この傾斜した電場、すなわち液体混合物１２の表面に完全に接線方法でもなく、完全に垂直方向でもない電場は、電荷が界面で増加することを可能にし、及び１２／２２の界面に接線方法に運動が生じることを可能にする。運動は、前記液滴の内部で順番に流れ１３、１５を駆動させるが、前記活性化液滴を移動させない。これらの流れは、明確さの目的のために図１Ａの平面内に示されているが、それらは、むしろ電極４、６、または前記層８、１０の平面に平行な平面内で指向される。前記電場の傾きは、後に説明するように、互いに向かい合う電極の縁の形状に起因する。前記電極間の空間領域の間で、前記電場は見かけ上ゼロである。
【００６７】
本発明によるＥＨＤチップは、エレクトロウェッティングによる液滴の物理的移動を経由せず、前記液滴の内部の流動、及び場合によっては前記液滴の外部の流動における運動１３、１５を発生することによって混合、または遠心分離を可能にしている。これらの運動は、関連のある含有物の表面に接線方向な粘性摩擦により生じられる。
【００６８】
前記運動だけは界面に起因し、前記界面を形成する前記粒子は、それが変形しないように、後者に接線方向に移動する（前記界面に沿った全体的な運動）。
【００６９】
それ故本発明に関して、制御された強度を有するマイクロフロー１３、１５または排水、または混合（または撹拌）、または遠心分離は、電気流体力学（ＥＨＤ）により液体含有物１２内部に生み出されうる。
【００７０】
後で説明するように、単一のボルテクス、言い換えると、単一の遠心分離を生み出すことは可能である。これは特に、生物学的サンプルの前処理、サンプルの精製、または要素（高分子、（ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質など）、検体、コロイド、固体粒子など）のさらなる抽出、のようなターゲットとする応用に対して興味のあるものとなるだろう。
【００７１】
層８、１０の性質、厚さ、技術的応用は、例えば、上で引用した非特許文献１または同様に特許文献１または特許文献２で述べられたようなＥＷＯＤ技術のそれらと類似している。
【００７２】
本発明は、水／空気、水／油、水／クロロホルムの組などのような流体１２／２２の様々な組と共に操作される。周囲媒体は好ましくは、いくらか絶縁性である（空気、油など）。
【００７３】
前記液滴１２及び前記周囲媒体２２（気体または液体）は、異なる誘電性及び抵抗特性；異なる誘電体の誘電率及び／または異なる電気的導電率；を有しており、例として水／空気または水／油の組が述べられうる。それらの誘電体の誘電率及び／または電気的導電率は所望の差異を有している。例えば、水／油の組、または水／空気の組について、水は非常に強い極性であるので、誘電率及び導電率における差は、十分なものである（相対誘電率は８０）。
【００７４】
前記二つの電極４、６の間に電圧が印加されるとき、前記液滴１２の拡散がエレクトロウェッティングに関連した力の存在により、第１段階において観測される。
【００７５】
所定の交流または直流電圧に対して、前記液滴は拡散し、その形状はもはや変化しない。この電圧は、例えば０．１Ｖから１００Ｖまたは数百Ｖ、例えば５００Ｖまで変化しうる。
【００７６】
エレクトロウェッティングにより、前記液滴は、中心に維持され、または前記異なる電極の上に重なる。後で説明するようにホールディングパッドが使用されうる。
【００７７】
前記液滴１２／媒体２２の界面で、粘性応力における差と接線方向の電気応力の差の間でベクトル固有性がある。この固有性は、前記界面の如何なる点で平衡を示しており、平衡は三つの要素を有しており、前記界面に垂直な単位ベクトルｎ、及びこの界面に接戦方向のベクトルｔ１及びｔ２に沿って作られる。
【００７８】
（法線運動量バランスとも呼ばれる）前記界面に垂直な要素は、安定した場所に含有物を位置調整する。
【００７９】
混合または遠心分離は特に、前記平衡の接線方向の要素（接線運動量バランス）、より具体的には、接線ｔ１に沿って、前記関連する液体含有物１２の接線２０に対して接線方向の要素に起因する。
【００８０】
前記内部の流れ１３、１５に起因する前記混合の性質及び強度は、前記液体含有物の内部で生じたマイクロボルテクスまたはミニボルテクスの渦度、数、及びサイズのレベルを調整することによって制御されうる。
【００８１】
再循環流（またはボルテクス）はそれ故、電気流体力学チップ上に固定された位置において堆積された液体含有物１２の内、及び周りで、制御された数、及び強度において生み出される。
【００８２】
電気流体力学により本発明による混合は、空気の下での水の液滴１２、及び前記界面の選択的トレーサー（３０ｍｍ直径）ビーズが前記顕微鏡の下で観測された。前記液滴は、薄膜誘電体膜１０（図１Ａの図）により水の液滴から絶縁された二つの電極４、６を対照的に重複するように位置している。
【００８３】
空気において実施された実験において、前記流動運動の基点での接線要素は、前記液滴の周りの空気２２が、第１の近似において中性であると考慮されるため単純化される。この要素は、以下の式のように前記界面で明確に記載される。
【００８４】
【数２】
2010511506.tif 000004
【００８５】
水１２の前記液滴の前記形状は、切断された球体に近く、法線ｎは前記動径座標ｒに沿って配向され、前記接線ｔ１及びｔ２は、経度Φ及び余経度θに沿ってそれぞれ配向される。水１２の前記液滴内の前記誘電体の誘電率εｗａｔｅｒ、同様に、力学的粘度ηｗａｔｅｒは、前記液滴の周りの空気２２における同等物よりはるかに大きい。速度ｕφの方位角要素で表記された混合運動量は、前記液体混合物の表面に接線方向のままであり、それ故、その移動もその界面の変形も生み出さない。
【００８６】
式（１）により、前記界面に接線方向である電気的ストレスは以下の式で書かれる。
【００８７】
【数３】
2010511506.tif 000005
【００８８】
この応力は、前記液滴、または前記液体含有物の内部及び外部の流動における混合の駆動力である。それは、前記接線の近辺における界面での前記電場の二つの主な要素：法線及び接線方向の要素、Ｅｒ及びＥφ、の大きさに比例する。それ故、電極４、６の間で利用可能な電場Ｅ＝Ｅｒｎ＋Ｅφｔ１に対して、前記二つの含まれた要素（Ｅｒ、Ｅφ：以下の式）の間に固有性がある場合、前記混合または遠心分離の駆動力は最大化される。
【００８９】
【数４】
2010511506.tif 000006
【００９０】
それ故、前記電極間空間１４、１６により輪郭が描かれた境界と、前記円形の接触線に対する接線ｔ１（または、この接触線の前記電極の前記平面上の前記射影）の間の角度は４５°の近くで選択されることが好ましい。
【００９１】
前記電極の実施形態により、電極は、ジグザグ形状を有する電気的に絶縁な輪郭１６により互いに分離される。前記区分は、図１Ｂ、２または３で図示されるように、水の液滴に対して約４５°で交互に入れ替わる。
【００９２】
前記交互の（空間の）周期性λは、最適化されうる。好ましくは、次の式のように仮定される。ここで、Ｒは前記液滴の半径である。
【００９３】
【数５】
2010511506.tif 000007
【００９４】
一般的に、Ｒは例えば０．１ｍｍと１０ｍｍの間で変化しうる。
【００９５】
λはそれ故、例えば０．０１ｍｍと１ｍｍの間で備えられる。
【００９６】
より一般的には、図１Ｂで示されたように、前記三重線２０の法線または前記電極の前記平面上へのその射影と、前記電極の縁１４，１６との間に形成された角度をαとする。αの絶対値は、０°と９０°の間に厳密に備えられる。最適な構成は４５°に近い角度に相当する。
【００９７】
以下で述べられるように、前記角度のこの制限は、例えばジグザグまたはスパイラル形状のような形状を有する電極の縁に適応する。
【００９８】
エンベロープ計算は、角度制限αが対数スパイラル（等角スパイラル）の形状を有する電極境界１４、１６を考慮、または導くことを可能にする。前記電極をその平面、または前記ＥＨＤチップの平面で分離する前記メジアン線は、以下の式の極座標で述べられる。ここで、記号ａは相似のスケールファクターである。
【００９９】
【数６】
2010511506.tif 000008
【０１００】
図１Ｂにおいて、極座標ρ及びθは前記電極４、６により画定された前記平面に平行な平面において図示される。
【０１０１】
空気（または真空）に囲まれた及びこの方法で最適化されたＥＨＤチップ上に置かれた水の水滴の場合、前記最適な角度αは±４５°（図２、３）であることが示されうる。
【０１０２】
前記電極の数が具数であるときの特別な場合において、前記液滴は前記電極を重複するように配置される。局所的に、すなわち、二つの近接する電極に対して、前記電極の縁が（ジグザグまたはスパイラルで）振動し、または前記電極の縁の平均位置を示している方向Δのどちらか一側上にそれが置かれる（図１Ｂ、２、７において方向Δ、及び図３において方向Δ及びΔ’を参照）。
【０１０３】
前記液体含有物の静止位置の可能な不安程度は、前記サンプルと相互作用する前記電極４、６の連続的な活性化及び負活性化によって得られた十分早く入れ替わる（１００Ｈｚより大きい）電場によって相殺される。実際、前記液体サンプルはそれから、その周囲を一掃する駆動電気応力を受ける（前記三重線に沿って分布され、前記電極間空間を電気的基点とする応力の連続的な印加は、前記三重線の近辺における界面を一層する可動性応力によってモデル化される）。それ故、活性化及び不活性化の割合が十分早い場合、言い換えると、入れ替わる電場を印加するために用いられたコンタクターが高振動数（＞１００Ｈｚ）で操作することができる場合、二つの利点が明らかになる。
−Ｇの数が増加する。
−前記エレクトロウェッティングの効果の下での前記液体サンプルの静的な不均衡は、前記電場の入れ替わりの周期が、エレクトロウェッティングにより生み出された界面の変形に関連したタイムスケールより非常に大きいとき、前記運動から抑制されうる。
【０１０４】
本発明は安定した体積１２のために利用されるだけでなく、以下の様々な状況においても利用されうる。
−混合または遠心分離を目的とする前記液体含有物１２が、一定でない体積を有する（直径が１００μｍから１０ｍｍまで変化する）
−前記液滴１２が相転移の効果の下で縮小または成長する（界面の物質移動：蒸発／液状化）
−遠心分離の後、液体サンプルを精製するために前記液体サンプルの体積割合を取り出すことは、化学的要素または検体などの抽出に対して有効でありうる（ペレットまたは浮遊物の抽出）。この場合、抽出の後で前記液滴の収縮がある。
【０１０５】
それ故、前記液体サンプル１２の体積がランダムであるか、あるいは、それが一つ以上の抽出の効果の下、または例えば蒸発の効果の下で時間とともに変化する場合、本発明は有効である。
【０１０６】
本発明は、液体含有物の移動に基づいて、チップまたはマイクロシステム上での実験の統合を容易にする。抽出技術は本発明において提案され、これは例えば、特許文献１または非特許文献２で述べられたような、ＥＷＯＤ型のエレクトロウェッティングによる液滴の移動のための手段を適用しうる。
【０１０７】
遠心分離のような本発明により得られうるＧナンバーが評価されうる。駆動電気応力（２）の式により、空気における水の液滴に対する速度場の典型的なオーダの大きさが次の式で書かれる。
【０１０８】
【数７】
2010511506.tif 000009
【０１０９】
前記電気的応力によって引き起こされる運動が失われる前記流体の厚さは、δによって指定され、これは以下の式で示される。
【０１１０】
【数８】
2010511506.tif 000010
【０１１１】
２０μｍに等しい電極間の空間ｅが考慮されうる。顕微鏡の下で導かれた実験において、前記電極４、６の間の電位差は一般的に７０Ｖにセットされる。前記液体含有物の表面が、前記電極間の空間から十分に離れている場合（ｅに対して被覆８、１０の厚さが非常に大きい場合）、非常に近い二つの電極により放出された電場線は線対称形状、及び以下の式を導入する。ここで、ρは前記電極間の空間のメジアン軸と前記液滴の表面の如何なる位置との間の距離を示す。
【０１１２】
【数９】
2010511506.tif 000011
【０１１３】
力学的粘度ηｗａｔｅｒが１０−３に等しく、及び相対的な誘電体の誘電率が７．８５（真空の誘電率：８．８５ｐＦ）を特徴とするミリメートルの水の液滴（Ｒ＝１ｍｍ）の例を考慮する。接触線（ρ＝０．１ｍｍ）と液滴の頂部（ρ＝１ｍｍ）との間で、前記電場は係数１０で割られる。
【０１１４】
ＣＣＤカメラによって導入された表示の間に、前記ビーズの完全な回転に相当する前記粒子のスパン、または残留しているトレース効果は以下の式のオーダの閉鎖時間に対応している。
【０１１５】
【数１０】
2010511506.tif 000012
【０１１６】
それ故、この実験に含まれたミリメートルの液滴に対して、速度場の大きさのオーダは、以下の式で実験的に評価される。
【０１１７】
【数１１】
2010511506.tif 000013
【０１１８】
最終的に、式（５）及び（６）により、粘性の効果の下で誘発された運動が拡散する典型的な長さのスケールは、前記接触線の近辺におけるδ＝０．３５ｍｍと前記液滴の頂部でのδ＝３．５ｍｍの間で変化する。
【０１１９】
二つの電極で生成されたＧナンバー（下記式に等しく、上で既に定義されている）は、粘性ゲルに対する１と水に対する１００との間で変化しうる。これは、とりわけ水と等しい相対的な誘電体の誘電率を有している液体サンプルの場合である。
【０１２０】
【数１２】
2010511506.tif 000014
【０１２１】
前記液体運動の性質及び強度は、いくつかのパラメータで制御されうる。いくつかの応用が、混合から遠心分離にかけて達成されうる。
【０１２２】
第１の制御パラメータは、電極の数である。
【０１２３】
相互に向かい合う二つの電極４、６に関して（図１Ｂまたは２のように）、駆動電気応力の二つの源が利用可能であり、それらの効果において、誘発された運動の方向と反対である。それ故、二つの相互のロータリーの再循環が、後で述べるように、図４で図示されたように生じる。
【０１２４】
四つの電極に関して、類似の物理的理由のため、四つの再循環が形成される。
【０１２５】
電極の数は、特に、これが化学的または生物学的試薬を混合している場合、再循環のカスケードを作り出し、及びいっそう早く及び効果的な混合を制御するために増大されうる。前記電極の数の増加は、電極間の空間の数を増加させ、及びそれ故、傾斜した電場、及びそれによる前記液滴に対する駆動力を提供する領域の数を増加させる。
【０１２６】
この場合において、運動を作り出すことに関する正味の結果が増大する。これはとりわけ、図１１の８つの電極を有する前記チップの場合である。
【０１２７】
第２のパラメータは前記接触線と前記電極の境界との間の角度である。
【０１２８】
電極の数が偶数または奇数であろうとも、目的が遠心分離であるとき、どのようにして単一の回転流を作り出すことが可能であるかとの問題があがる。このために、第１の可能性は（図１１）、局所的に前記駆動応力τｒφ＝εｗａｔｅｒＥｒＥφは相殺するように、前記電場Eφの方位角要素の制御されたキャンセルに基づいている（前記接触線は、局所的に強制電場に直交する（以下の式））。
【０１２９】
【数１３】
2010511506.tif 000015
【０１３０】
前記電極の前記境界と前記接触線の法線との間の角度が９０°及び４５°に等しい場合（これは、図１１の円７０が一つの方向、または他の方向に及んでいるときの場合であり、これは、図１０の場合でもある）、それから非ゼロ電気応力の全てが同じ方向に作動する（図１０、１１）。前記角度αを変えることにより、式（２）で定義された前記駆動応力τｒφは変えられ、及びそれ故、遠心分離の強度となる。
【０１３１】
第２の可能性は、他の制御パラメータ、電極間の空間に基づく。前記液滴の周りでその表面での全ての強制的な駆動電気応力の非ゼロの正味の結果を得るために、図９に関連して後で述べられるように、一般的に係数１０による、前のまたは次のものより広い電極間の空間が課されうる。
【０１３２】
上記式から、前記駆動応力は、強制的な電位差に比例し、前記絶縁フィルムの下に埋められた前記電極を分離する距離ｅに反比例し、及び前記誘電性及び疎水性のフィルム８、１０の厚さに反比例する、前記強制的な電場の二乗として変化する。
【０１３３】
図２から５において、前記電極の境界は、上面図にて前記液滴の前記三重線２０の接線と４５°のジグザグ形状で図示されている（特に、図２及び三重線２０’’を参照）。
【０１３４】
図２及び３において、点線における円２０、２０’、２０’’は、前記液体サンプルと前記ＥＨＤチップの前記表面との間の前記ウェッティング領域を区切る前記三重線２０を図示している。それらは、様々なインスタントｔ、ｔ＋ｄｔ、ｔ＋ｎ．ｄｔ（ｎ＞１）で、液体サンプルの体積の可能な変動性を図示している。様々な電極に印加された電場（−）及び（＋）はその反対の信号によって区別される。記号λは、区分の周期性を示しており、（空気の下での水の液滴で）各セグメントは±４５°まで傾けられる。
【０１３５】
図２は、本発明によるＥＨＤチップの例であり、セグメント境界を有する二つの電極４，６を有し、及び図３は、セグメント境界を有する四つの電極４、６、２４、２６を有する本発明によるＥＨＤチップの例である。
【０１３６】
図４及び５において、前記円（太線）は前記液体サンプル１２の前記接触線２０を区切る。前記記号Ｅ，Ｅｔ及びｑｓはそれぞれ、前記電極間の空間における電場、前記三重線に接線方向である場の要素、及び前記電場の法線差及び前記電気的特性の効果の下での前記流体サンプルの前記表面での堆積した電荷（導電率、誘電体の誘電率）、を指定している。
【０１３７】
図４は、セグメント境界を有する二つの電極４、６を有している本発明によるＥＨＤチップの例である。二つの相互の回転ボルテクス１３、１６（点線）は電位的に生成される。
【０１３８】
図５において、本発明によるＥＨＤチップは、セグメント境界を有する四つの電極４、６、２４、２６を有している。四つの相互の回転ボルテクス（点線）は、電位的に生み出される。
【０１３９】
図６は、±４５°の二つのセグメント電極を有する、本発明によるＥＨＤチップ２上に置かれた水の液滴１２を図示している（図２の構造）。実効密度ρ＝０．３の中空のマイクロビーズは、前記界面においてトレーサーとして使用される。両ボルテクスの中心で、求心性効果により凝集されたマイクロビーズの二つのパケット２３、２５の存在は、実質的に再び見られる。
【０１４０】
この実験により図示されたように、本発明による混合を受ける水の液滴の表面での前記ボルテクスの中心で、機能化されていようといまいと、ビーズを孤立することはより一般的に可能である。提案された発明は、より精巧な混合を取り扱う場合、単一のボルテクスまたはいくつかのボルテクスの中心、あるいは周辺でのマイクロ流体凝縮により、生物学的または医学用サンプルの前処理、または分析目的または精製のための検体の孤立に応用されうる。
【０１４１】
さらにボルテクス内での孤立された構成物質は、それらを取り除くか、またはそれらに続く生物化学的特性化または検出の観点から抽出される。
【０１４２】
供与側の液相から受容側の液相または気相まで要素（抽出体）の抽出において、提案された本発明は、供与側の液相において混合を作り出すことにより抽出体の界面移動を加速させることを可能にさせうる。これは、後者が横たえた液滴の形状を仮定する場合である。
【０１４３】
図７及び８において、前記液体サンプルの体積変動性を考慮するために最適化された二つまたは四つの電極４、６、２４、２６をそれぞれ有する本発明によるチップが図示される。前記電極の内部境界３０、３０’、３２、３２’は対数スパイラルである。前記接触線２０（点線）は円形である。前記電位（−）（＋）はそれらの反対符号によって区別される。二つの隣接する電極には反対の符号が印加される（遠心分離に対して、奇数の電極を除くが、これは回転場を除く）。
【０１４４】
図９のＥＨＤチップは、以下の目的のために最適化された８つの電極を有している。
‐前記液体サンプルの前記体積変動性を考慮する。前記電極の内部境界３０、３０’、３２、３２’、３４、３４’、３６、３６’は対数スパイラルである。
‐遠心分離を目的として単一のボルテクスの存在を強いる。
【０１４５】
太線のスパイラル３０’、３２’、３４’、３６’は、前記スパイラル３０、３２、３４、３６より幅広い電極境界の分離ギャップを示している。前記接触線２０（点線）は円形である。電位（−）及び（＋）は、二つの隣接する電極の反対の符号によって区別される。前記電極境界によって区切られた前記電極は、正電位及び負電位で交互となる。
【０１４６】
一般的に、交互に起こるより幅広い電極間領域及びより幅の狭い電極間領域は、より幅広い領域において、最小の幅の電極間領域により生み出された駆動電気応力とは別に反対となる前記電気応力のレベルの非常に大きな減少を可能にする。
【０１４７】
図１０及び１１において、ＥＨＤチップはそれぞれ、以下の目的のために最適化された四つの電極４、６、２４、２６及び８つの電極４、６、２４、２６、４４、４６、６４、６６をそれぞれ有している。
−前記液体サンプルの前記体積変動性を考慮する。前記電極の内部境界は、交互に直線セグメントと対数スパイラルである。
−遠心分離を目的として単一のボルテクスの存在を強いる。
【０１４８】
前記電位（−）及び（＋）は反対符号によって区別される。太線の円は、固定された位置に接触線を安定させるために前記電極を切り離すことを提案している。
【０１４９】
実際、所定の電位に運ばれた各電極は、円形曲線に沿って局所的に切り離しを受けうる（区分された電極）。この切り離しと共に、前記液滴の接触線の固定を容易にする人工の荒さを生み出すことを可能にする。
【０１５０】
さらに、前記接触線２０の外側に位置された前記電極の一部は、非活性化され、これは、非ウェッティングにより前記三重線の安定化を導きうる。
【０１５１】
図１１において、図１０とは違って、前記スパイラルは、中心の方向に向かって延長しており、これは最も小さい液体含有物のための逆の遠心分離方向により表現されている。前記逆の境界は、点線で円７０によって記号で示される。
【０１５２】
図１０及び１１より上で述べられた構造と共に、前記三重線は、前記電極の前記円形の切り離しにより取り込まれる。あるいは、円形の荒いパッチ、または前記三重線の周りに垂直に埋め込まれたマイクロメトリックパッドのための準備がなされうる。このパッド技術は、さらに図１０及び１１のもの以外の構造、特に、本願で説明されるように本発明による前記デバイスの他の構造の全てに適用可能である。
【０１５３】
他の関心のある代替は、前記三重線で局所化された湿潤性の差により前記液体サンプルの位置の安定化より成る。このために、前記発想は、前記内面積が、もともと、またはＥＷＯＤ活性化により、または前記親水性フィルムの堆積により浸水性となる間に、（もともと、または親水性フィルムで被覆することによるどちらかにより）前記三重線の外部となる領域を親水性とすることを可能にする。
【０１５４】
図１６Ａ及び１６Ｂは、例えば樹脂の、パッド８０を図示している。好ましくは、それらはできる限り前記電極間の空間から離れて、または前記要素Ｅｔの抑制が望まれる前記電極間の空間内に配置される。これらは、隣接する空間よりも幅広い電極間の空間であるか、または前記三重線に局所的に直角な前記電極間の空間でもある。
【０１５５】
前記パッド８０は、例えば厚い樹脂の層のフォトリソグラフィにより作られる（例えば、１０μｍと１００μｍの間で備えられた厚さ）。
【０１５６】
図１６Ａの場合において、パッド８０を有して、前記液滴を前記スパイラルの前記中心で自動的に中心に置くことを可能にしている。
【０１５７】
図１６Ｂの場合において、それらは前記スパイラルの中心で前記液滴の自動的な中心化を可能にし、及び各々は、前記電気流体力学の応力が局所的に抑制された両電極と重なるように位置される。
【０１５８】
前記三重線を取り込むことにより、前記接触線２０の平衡を保証し、及び分析または処理される前記液体サンプル１２の凝集力を無秩序とさせうるいかなる効果を避ける。それは前記液滴１２の前記安定位置の前記安定性の強化を提供する。
【０１５９】
本発明によるチップは、例えば本願の序論ですでに引用したような非特許文献１、または特許文献１、または特許文献２で述べられたように、既知の技術で作られる。
【０１６０】
二つ以上の電極を適用する実施形態において、前記液滴は、前記電極の内部の縁の交点上で中心を置かれる（図３、５、８−１１における点“Ｏ”）。対数スパイラルとして縁を有する二つの電極の場合（図７）、前記液滴は前記二つのスパイラルの交点Ｏに中心を置かれる。
【０１６１】
単一のチップ上に横たえた液体含有物を考慮する代わりに、重なる水平壁に結合された二つのチップの間に挟まれた液体含有物を考慮することが可能である。電極の数が増大するときの場合のように、作動容量は二倍になる。しかしながら、境界の電気応力は、数ミリメートルの流動厚さを超えた運動を誘導する。粘性のある摩擦の増大は前記二つの水平壁を分離する距離に反比例する。
【０１６２】
本発明は、遠心性のまたは求心性の力の効果の下で液体含有物１２の頂部で濃縮された検体を抽出するために適用されうる。
【０１６３】
図１２ａから１２ｃは、三つの段階における二つの重なる水平壁を有する抽出を図示している。下部の水平壁は、（本願において述べられた実施形態の一つによる）本発明によりＥＨＤチップ２に取り付けられ、及び上部の水平壁は、場合により本発明によるＥＨＤチップである電極２００に取り付けられる。
【０１６４】
前記実装の段階は以下の通りである。
【０１６５】
ｉ）前記ＥＨＤチップ２（図１２ａ）に取り付けられた下部水平壁上での、このチップの活性化、及び前記上部壁の前記電極の非活性化による遠心分離段階。この結果は、ボルテクス１３、１５の生成と共に、前記チップ上に横たわる前記液体含有物１２における遠心分離である。この第１の段階と共に、液体サンプル（ペレット）の周辺上で、それらが求心力か遠心力のどちらに敏感であるかの依存に関わらず、頂部で、または底部で、構成要素の濃縮を促進することが可能である。
【０１６６】
ｉｉ）それから、非活性化される電極２００に取り付けられた上部壁と共にキャピラリーブリッジ１１０の形成を導く時間間隔に対して、前記下部壁２上に電気的な不活性化がある（図１２ｂ）。それから、前記下部壁２で比較的反湿潤がある。
【０１６７】
ｉｉｉ）前の段階は、後に、エレクトロウェッティング及び（上部液滴１２２における）浮遊物及び（下部液滴１２０における）ペレットの特定の抽出を適用することに対して、前記ＥＨＤチップ２及び前記上部電極２００（図１２ｃ）の再活性化が続く。前記キャピラリーブリッジ１１０は、（非特許文献３で述べられた技術で）二つの独立な含有物に切り分けられ、それぞれは前記下部及び上部壁に連結される。次の二つの状況がそれから起こる。前記構成要素１２３の密度が前記サンプルの液体より低い場合、前記上部の含有物は分析される浮遊物を含む（図１２ｃの場合）。及び前記構成要素１２３の密度が前記サンプルの液体より高い場合、それは分析されるペレットを含む下部の含有物である。
【０１６８】
前記電場線の収束の効果の下で、液体含有物の頂部でコーンの形成が非特許文献４、非特許文献５及び非特許文献６から知られている。テイラーコーンの発生は、本発明による混合または遠心分離に続いて液体サンプルの頂部で孤立した検体を抽出することに対して役立つことが分かる。この場合、前記液体サンプルは、本発明において提案されたようなＥＨＤチップ上に横たわっている。関連したキャピラリーの長さに近く、十分に近い距離で、チップ形状のカウンター電極は本段落において上で引用した文献で述べたように、対立する壁で局所化される。
【０１６９】
操作は以下の三つの段階で行われうる。
【０１７０】
第１の段階は、ターゲットの構成要素のマイクロ流体凝縮を起こすために前記液体サンプルを遠心分離することからなる。
【０１７１】
第２の段階は、前記上部のチップ形状電極が非常に差のある電位に設置されている間、前記下部チップの全ての電極を同一の電位に設置することにより、短い瞬間でこの活性化を修正することからなる。
【０１７２】
前記液体サンプルの伸長と、前記電場線の影響の下でのテイラーコーンの連続的な形成の結果として、二つの状況が起こりうる。
−一方では、キャピラリーブリッジが前記上部壁と共に形成され、及びこの場合において、キャピラリーブリッジの不安定化は、前記上部壁で電極の幅広い領域を活性化することにより促進されうる。それ故、これは要約すると前の技術ということになる。
−または、一つ以上の液滴の排出がある（上で引用した非特許文献４、非特許文献５及び非特許文献６で述べたような電気スプレイ）。この場合、前記構成要素は安定し、そして再び前記残りの下部の液滴においてペレットとして濃縮されたことがわかるか、またはそれらは浮遊し、そしてテイラーコーンによって排出された液滴に含まれるかどちらかである。これらの液滴がすぐに融合しない場合（それらは類似の電荷を有している）、それらの結合は、その後に、前記上部壁に沿ってエレクトロウェッティングにより促進される。
【０１７３】
図１３は、例えば四つの電極と共にＥＨＤチップを適用したマイクロポンプを図示している（例えば図１０のように、しかし、別の電極の数が可能である）。
【０１７４】
流体入口７２を通って、第２の流体１２’は、本発明によるＥＨＤデバイスを含有しているキャビティまたはリアクター７４内に入れられる。ここでは四つの電極を有する。第１の液体含有物１２は、既に上述したように、いかなる全体の移動なしに処理を受ける。表面力は、本発明により、上で述べたような粘性により第２の流体１２’に運動を設ける。
【０１７５】
本発明によるマイクロポンプは、マイクロエレクトロニクスにおける冷却手段、または少ない医薬の量の調剤（薬理学、生薬）、または課題のマイクロ推進力（宇宙開発）に適用されうる。
【０１７６】
本発明により適用された物理的機構により（電気流体力学）、混合を可能にする粘度の範囲は、従来のマイクロパポンプと比較して顕著に拡大されている。本発明と共に、少なくとも０．１ｍ／ｓまたは１ｍ／ｓに等しい速さに達成することが可能である。
【０１７７】
（ｐ）及び（ｓ）が第１の流体１２及び第２の流体１２’を示す場合、関係式（１）が満たされ、以下の式のように書かれる。
【０１７８】
【数１４】
2010511506.tif 000016
【０１７９】
インデックスｉは、第１の流体（ｐ）または第２の流体（ｓ）側で、界面で評価された量を示している。前記第２の流体の駆動はそれ故、いっそう効果的である。何故なら、その粘度は低いが、第１の流体よりは高いからである（ηｐ＜ηｓ）。
【０１８０】
第１の液滴１２から始めて、たとえそれが外部媒体を構成する連続的な液相のそれと類似の誘電体の誘電率と電気導電率を有していても、粘性駆動により他の液滴内での混合と遠心分離を生み出すことは可能である。特に、連続的な液相及び最低限でも二つの液滴によりマイクロギアを生み出すことが可能である。そのようなマイクロギアにおいて、減少または増幅の割合は、連続的な液相と前記液滴の間の粘度または直径の割合に影響を与えることによりプログラム制御できる。
【０１８１】
図１４において、マイクロ流体ギアは、それぞれの液体含有物１２、１１２を有し、一方の特徴が直径ｄ１及び粘度μ１、及び他方の特徴が直径ｄ３及び粘度μ３を有しており、好ましくは最適化された（例えば四つの電極を有するタイプ：図１０）二つのＥＨＤチップ２００、２０２を含んで図示される。さらなるＥＨＤチップと液体含有物が適用される。粘度μ２の第２の液相２１２が、その一方は時計回りに、他方はそれとは反対の方向の運動を有している第１の液体含有物１２、１１２の間を流れる。
【０１８２】
この技術は、本発明により提案されたものと類似するチップ２、２０２によりそれぞれ活性化されたいくつかの液体サンプル１２，１１２に基づく連続的な液相２１２の利用と結びつけることにより、前記液体サンプルの内部で混合または遠心分離の強度の増加を導く。
【０１８３】
同じように、第１の流体相（ｐ）から第３の流体相（ｔ）へ粘性のある第２の相（ｓ）を経て運動を誘導することが可能である。この場合、第３の流体相は、その誘電体の誘電率がそれを取り囲む界面で電気応力の駆動の発生を許さない場合を含み、混合されるか遠心分離されうる。
【０１８４】
例えば第１の相は、本発明によりチップ上に横たわった液体サンプルである。第２の流体で取りかこまれ、粘性を経て第２の液体内部に広まる電気基点の運動がｐ／ｓ界面で生まれる。
【０１８５】
それ故、ｓ／ｔ界面で二つの場合が起こる。
‐一方では、前記第３の含有物内部で生成された内部混合が、純粋に粘性の基点である場合に、電気応力の駆動を生み出すことは不可能である。式（７）は以下の式のように単純化される。
【０１８６】
【数１５】
2010511506.tif 000017
【０１８７】
‐または、後者がＥＨＤチップの上に横たわり、及び内部の混合が電気応力の駆動だけでなく、界面での粘性駆動により生成される場合に、電気駆動応力により、第３の液体含有物内部の内部混合を生成することは可能である。何故なら、第２の流体の流れが、第１の液体含有物の駆動の役割に起因しているからである。
【０１８８】
本発明によるマイクロギ型のデバイスが一連の含有物を含み、その各々はＥＨＤチップ上に横たわり、及び第２の液体を経て共に接続される。この場合において、内部及び外部の流れを前記含有物へ増幅させるこのようなマイクロ流体のマイクロギアは、増幅システムに近似している。第２の流体及び前記液滴または含有物の各々の流体は、異なる誘電体の誘電率、及び／または異なる電気導電率を有している。
【０１８９】
連続的に適用されたこの実施形態に関して、連続的に含まれた含有物の一つの内部で大きなＧナンバーを達成することは可能である（図１４）。前記流体の粘性割合、前記異なる含有物の直径割合、前記異なる界面に印加された駆動電気応力の数及びレベルは、前記流体の広範囲の増幅において含まれ、及び前記システムを最適化するために調整されうる多くのパラメータとしてなる。
【０１９０】
本発明に関して、それ故、その表面に与える一つ（またはそれ以上）の電気応力を経て十分な粘性の液体サンプルの内部に、バルクの運動を生成することを可能にする。前記液体サンプル１２が他の同様の粘性液体２２によって囲まれる場合、電気的表面応力により誘発された前記運動が、前記液体サンプル１２の内部の液体だけでなく、外部流体２２の内部にも拡散される。それ故、次の形態を導入している第１の流体により、第２の流体に運動を駆動させることが可能である。
‐一つ以上の液滴が一つ以上のチップに横たわる（図１３または１４）か、
‐または、二つのチップの間に取り込まれたキャピラリーブリッジのどちらかである（図１２ａ−１２ｃ）。
【０１９１】
本発明はそれ故、連続的なマイクロ流体の形体の内部で、第２の流体に運動を設けるために使用されうる。本発明によるマイクロポンプは、第２の流体（図１３）において組み込まれた単一の液体含有物、または、第２の流体（図１４）において組み込まれたいくつかの液体含有物を含みうる。後者は、界面の粘性摩擦と共にマイクロ流体ギアとして述べられうるギア機構によって動かされうる。
【０１９２】
本発明による方法の別の実施形態は、
‐遠心分離またはマイクロ流体凝縮する段階と
‐前の段階の終わりで、局所的に凝縮された要素を選択し、及びそれから処理または除去するために、前記液体含有物の一部を分解、または分離する段階と
を含む（例えば、液体含有物の頂部での求心効果により凝縮された浮遊物）。
【０１９３】
この方法の具体的な実施形態は、図１５Ａから１５Ｄで図示される。これらの図において、周囲媒体２２は、粒子を含んでおり、第１と共に非混和性である第２の流体、例えば第２の液滴からなる。これらの粒子２３は、界面１２／２２上で一般的に安定される(図１５ｃ)。本発明により、それ故上で既に説明されたような特徴を有する電極によって、前記液滴１２の移動無しに、この界面を可動させることは、界面１２／２２に沿って粒子２３の移動、及び前記液滴１２の前記縁でのそれらのグループ化をもたらす。
【０１９４】
最後に（図１５Ｄ）、前記粒子２３を含んでいる一側部は、例えば、エレクトロウェッティングによりそれらを切り離しすることにより、前記液滴２２の中心部分から分離され、一つ以上の前記電極は前記側部の間に位置され、及び前記中心電極は非活性化されている。
【０１９５】
図１５Ａから１５Ｄにおいて、両液滴は、一方では、本発明によるデバイスが形成される基板３と、他方では限定基板３’との間に図示されている。
【０１９６】
マイクロスケールの流動学的な器具の使用は、本発明による応用の領域である。動電学に基づくマイクロ血流計は現在、開発段階にある（非特許文献７）。
【０１９７】
電気力学に基づいている提案された本発明は、純粋に引き伸ばされ、または純粋にせん断された流体を得るために、例えば液体またはゲルサンプル内部で四つまたは二つのボルテクスを生成することを許している。非弾性パラメータ測定が、例えば取得のためのビデオにより実施された速度測定により本発明と共に実施されうる。
【０１９８】
本発明によるデバイスは、他の分析段階の前に生物学的サンプルを準備する目的で、チップ上の新しいマイクロシステムまたは研究において含まれうる。
【０１９９】
本発明のこの生物学的分野への応用が今述べられる。
【０２００】
生物学的ターゲットを検出するためのもっとも知られた技術は重大な欠点を有している。全ては、事前の精製、及びより一般的に、分析される前記生物学的サンプルの事前の処理を必要とする。
【０２０１】
ＤＮＡ断片の抽出による病原性ウイルスの検出に関して、標準的な技術はＰＣＲである：これは、液体サンプル内に存在するＤＮＡストランドの増幅のための工程よりなる。ＰＣＲは、マイクロシステムにおいて現在発達している（非特許文献８、非特許文献９）。比較的多数のこれらの熱サイクルの後、ＤＮＡ濃縮は検出を可能にするために十分となる。ＰＣＲの欠点において、ｉ）増幅工程に関連した持続期間、ｉｉ）ポリメラーゼが前記液体サンプル内に存在する明らかでないＤＮＡ断片を増幅させうる事実に関連したバックグラウンドノイズであり、これはＰＣＲの第２の主な欠点を表す。そして特に、ｉｉｉ）最も多くの検出技術に関しては、ＰＣＲは生物学的サンプルの処理や精製を必要とする。
【０２０２】
ＥＬＩＳＡ試験は、免疫分析タイプ、または流体の生物学的サンプルに存在する抗原の検出及び／または分析を対象とした核酸分析によるウイルス負荷の決定のためのタイプの非常に広範囲に及ぶ検出技術である。均質または非均質相で実施された前記ＥＬＩＳＡ試験は、早くて安価という利点を有している。しかし、前記生物学的サンプルは、最小の精製段階を事前に受ける必要がある。
【０２０３】
ＰＣＲに代わるものの発達を目的としている技術のうちで、如何なる増幅もない検出が見出され、これは検出時間を減らすことを可能にすると同時に高感度な技術である。増幅のない検出の原理は、それらと同じくらい多数のターゲットのＤＮＡ断片の捕獲に基づいている。
【０２０４】
第１の技術は、検出目的のために機能化された固体界面に向かって、これらの断片をベクトル化することに関与する機能化された常磁性体ナノビーズを有するターゲットのＤＮＡ断片の混成よりなる。この濃縮工程は、磁性手段に基づき、前記ターゲットＤＮＡは、溶出され（５０℃を超える温度の増加による）、前記検出段階の前に前記機能化された固体面上で混成しうる（非特許文献１０、非特許文献１１）。前記ビーズの濃度は、液滴の表面での熱マランゴニ効果により加速されうる（非特許文献１２、特許文献３）。しかしながら、これらの方法は、固体壁で特定の磁性ビーズの明らかでない吸収の問題に直面する。達成した感度は、考慮されたものではない。
【０２０５】
本発明はハイブリダイゼイション動力学が、小型化の制限に適合している一方で、加速されることを可能にしている。機能化されたビーズがより高感度な検出に対して遠心分離により濃縮されることも同様に可能である。それから、特許文献３で述べられる方法にも応用される。
【０２０６】
他の可能性は、プローブによって機能化された液体／ガスまたは液体／液体界面でのターゲットＤＮＡストランドの混成（非特許文献１３、非特許文献１４）、及び必要な場合、前記ターゲット複合体／ハイブリッドプローブの局所的な緻密化の増加、及びそれによって、より多くの高感度な局所検出（非特許文献１５、特許文献４）を可能にするためのマイクロ流体凝縮の利用よりなる。前記ハイブリダイゼイション工程の間に前記流体界面の流動学的性質の修正に基づくマイクロ化学型の検出も可能である（上で述べた非特許文献１２）。前と似たこの技術は、ラボチップ内部でのマイクロインテグレイションの困難性、及び前記生物学的サンプルの事前の処理の必要性に直面する。
【０２０７】
本発明は二つの段階に適用される：それは、液体の生物学的サンプルの精製／調合のために使用され、それからマイクロ流体型の凝縮を可能にすることによる最大の時間を使用する。
【０２０８】
実際、本発明に関して、液体サンプル１２（図１Ａ）の内部での遠心分離を可能にすることにより、前記検出性能のさらなる増加のために、複合体（レセプターに結合された検体）を局所的に及び選択的に濃縮することを可能にしている。
【０２０９】
それ故、本発明の応用は、とりわけ抗体、抗原、タンパク質、またはタンパク質複合体、ＤＮＡまたはＲＮＡの検出を容易にするための、混合または遠心分離によるマイクロ流体凝縮である。この場合において、利用される前記流体は水性溶液に基づいている。周囲媒体は空気または純粋な油であってもよい。検出は、凝縮位置でそのまま直接導かれうるか、または前記凝縮領域の選択的な分離による抽出の後の次の段階を受けうる。
【０２１０】
本発明に関して、ＤＮＡまたはタンパク質の検出の観点からＰＣＲまたはＰＭＣＡの性能を増大させることはさらに可能である。マイクロ流体凝縮段階の後で、本発明によるデバイスにより、または前記液体含有物（水溶液の液滴）の前記機能化された界面で直接吸収されたターゲットＤＮＡ断片か、または機能化されたマイクロビーズのどちらか一方に適用された遠心分離法に関連して、上で既に説明したようなエレクトロウェッティング、またはテイラーコーンからの液滴の放出による前記凝縮領域の具体的なサンプリングを可能にする。
【０２１１】
ＰＣＲ無しで実施、及び連続的に抽出された液体含有物に、数回連続して本発明によるＥＨＤ遠心分離を適用することによる超高感度検出を達成することも可能である。実際、本発明によるＥＨＤチップは、（図７から１１で図示されたように、対数スパイラルの形態を有する電極を有するチップによる）サンプルの体積の変動性を考慮するために最適化されうる。
【０２１２】
マイクロエマルジョンは同様に、エレクトロウェッティングによりそれらを移動させ、及びそれから本発明による混合を作り出すことにより、二つの含有物の併合を促進することによりなされる。前記エマルジョンは、生物学的な精製を目的として前記界面で吸収による特定の不必要な構成要素の除外を可能としうる。
【０２１３】
別の応用例は、次のようである。二つの非混和性の液体含有物は、上で既に述べたような非特許文献１において述べられたエレクトロウェッティングにより互いに混合されうる。本発明に関して、連続性を容易にするために、泡またはエマルジョン（マイクロフォーム、マイクロエマルジョン）のような二相性混合、または生物分子の精製、または同様に液体／気体（泡）または液体／液体（エマルジョン）界面での捕獲によるコロイドの抽出、の生成を可能にしている。
【符号の説明】
【０２１４】
４、６、２４、２６  電極
８  疎水性層
１０  絶縁層
１１  手段
１２  液体含有物
１３、１５  流れ
１４、１６  電極間空間
２０、２０’、２０’’  三重線
２２  周囲媒体
２３、２５  パケット
３０、３０’、３２、３２’、３４、３４’、３６、３６’  内部境界
７２  流体入口
７４  リアクター
１１０  キャピラリーブリッジ
２００  電極
【図１Ａ】
2010511506.tif 000018
【図１Ｂ】
2010511506.tif 000019
【図２】
2010511506.tif 000020
【図３】
2010511506.tif 000021
【図４】
2010511506.tif 000022
【図５】
2010511506.tif 000023
【図６】
2010511506.tif 000024
【図７】
2010511506.tif 000025
【図８】
2010511506.tif 000026
【図９】
2010511506.tif 000027
【図１０】
2010511506.tif 000028
【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【国際調査報告】
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