(57)【要約】【課題】  簡単な構造を有し、ほとんど電力を消費せず、流路が微小化してもスムーズな送液を行うことができる微小送液システムの高度集積化を実現する。【解決手段】  送液装置１１は、流路面３を有する第１の基板である基板２と、流路面３に対向する位置に作用電極４が形成された第２の基板であるガラス基板１と、参照電極７とを具備し、流路面３と作用電極４との間は所定の距離を保って配置されている送液装置であって、流体を基板２とガラス基板１との間に配置し、かつ、流体を、参照電極７と作用電極４の少なくとも一部とに接触させた状態で、参照電極７と作用電極４との間に電位差を生じさせることにより、流体が流路面３と作用電極４との間の流路空間１５を移動することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路面を有する第１の基板と、
前記流路面に対向する位置に作用電極が形成された第２の基板と、
参照電極と、を具備し、前記流路面と前記作用電極との間は所定の距離を保って配置されている送液装置であって、
流体を前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置し、かつ、該流体を、前記参照電極と前記作用電極の少なくとも一部とに接触させた状態で、前記参照電極と前記作用電極との間に電位差を生じさせることにより、前記流体が前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動することを特徴とする送液装置。
【請求項２】
流路面を有する流路部が形成された第１の基板と、
前記流路面に対向する位置に作用電極が形成された第２の基板と、
参照電極と、を具備し、前記流路面と前記作用電極との間は所定の距離を保って配置されている送液装置であって、
流体を前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置し、かつ、該流体を、前記参照電極と前記作用電極の少なくとも一部とに接触させた状態で、前記参照電極と前記作用電極との間に電位差を生じさせることにより、前記流体が前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動することを特徴とする送液装置。
【請求項３】
流路面を有する流路部が形成された第１の基板と、
参照電極と、前記流路面に対向する位置に作用電極と、が形成された第２の基板と、を具備し、前記流路面と前記作用電極との間は所定の距離を保って配置されている送液装置であって、
流体を前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置し、かつ、該流体を、前記参照電極と前記作用電極の少なくとも一部とに接触させた状態で、前記参照電極と前記作用電極との間に電位差を生じさせることにより、前記流体が前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動することを特徴とする送液装置。
【請求項４】
流路面を有する流路部が形成された第１の基板と、
参照電極と、対極と、前記流路面に対向する位置に作用電極と、が形成された第２の基板と、を具備し、前記流路面と前記作用電極との間は所定の距離を保って配置されている送液装置であって、
流体を前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置し、かつ、該流体を、前記参照電極と前記対極と前記作用電極の少なくとも一部とに接触させた状態で、前記参照電極と前記作用電極との間に電位差を生じさせることにより、前記流体が前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動することを特徴とする送液装置。
【請求項５】
前記第１の基板には、前記流体を溜める液溜め部が形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の送液装置。
【請求項６】
前記参照電極は、銀から成る電極基板と、該電極基板上に形成された塩化銀から成る膜層と、から形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の送液装置。
【請求項７】
前記作用電極は、金、カーボン、又はビスマスから成ることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の送液装置。
【請求項８】
前記作用電極は、複数の作用電極要素から構成され、該作用電極要素夫々の間には所定の間隙が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の送液装置。
【請求項９】
前記第２の基板上において、少なくとも前記流路面に対向する位置の周辺部は、疎水性の膜層が形成されていることを特徴とする請求項２から８のいずれかに記載の送液装置。
【請求項１０】
前記第１の基板は、疎水性の樹脂材料から成ることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の送液装置。
【請求項１１】
前記流体中の陽イオンの吸着により界面張力の変化が引き起こされる電位の範囲内に前記作用電極の電位が設定されることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の送液装置。
【請求項１２】
前記第２の基板には、前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動する流体を混合させるための混合電極が設けられることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の送液装置。
【請求項１３】
前記第２の基板には、前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動する流体、又は前記混合電極で混合した流体を検出するセンサが設けられることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の送液装置。
【請求項１４】
流路面を有する流路部が形成された第１の基板と、
前記流路面に対向する位置に、作用電極が形成された第２の基板と、参照電極と、を具備し、前記流路面と前記作用電極との間は所定の距離を保って配置されている送液装置を準備し、
流体を、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置し、かつ、該流体を、前記参照電極と前記作用電極の少なくとも一部とに接触させた状態で、前記参照電極と前記作用電極との間に電位差を生じさせることにより、前記流体を、前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動させる送液装置の駆動方法であって、
前記流体中の陽イオンの吸着により界面張力の変化が引き起こされる電位の範囲内に前記作用電極の電位を設定することを特徴とする送液装置の駆動方法。
【請求項１５】
流路面を有する流路部が形成された第１の基板と、
前記流路面に対向する位置に、１又は複数の作用電極要素から構成された作用電極が形成された第２の基板と、参照電極と、を具備し、前記流路面と前記作用電極との間は所定の距離を保って配置されている送液装置を準備し、
流体を、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置し、かつ、該流体を、前記参照電極と前記作用電極の少なくとも一部とに接触させた状態で、前記参照電極と前記作用電極との間に電位差を生じさせることにより、前記流体を、前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動させる送液装置の駆動方法であって、
前記流体のメニスカスが存在している前記作用電極要素にのみ電圧を印加することを特徴とする送液装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、化学、生物学、医学、物質工学、電気化学工学、半導体工学、エレクトロニクス、微小化学分析、ナノテクノロジー等の研究分野で用いられる、微量な流体を制御して送液する装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、チップ上で化学反応を進行させ分析を行う微小化学分析システム（μTAS）、あるいは、ガラス等の小さな基板に微細な溝やくぼみを刻んだチップに、化学反応、細胞培養、分離検出等のラボプロセス（実験室での工程）を集積化させたラボ・オン・チップ（実験室チップ、Lab on a Chip）の研究が、活発に行われている。これは、上述のように、従来の分析システムあるいは化学実験室を、手のひらに乗る程度まで微小化しようとするものである。
【０００３】
分析システム等を微小化することにより、（１）サンプル、試薬量の微量化、（２）応答の高速化、（３）ハイスル−プット化、などの効果が実現される。これら微小化された分析システム（以下、微小システムという）の用途はさまざまであるが、このような微小システム上では、微量な流体を制御して送液することが必要となる。特に、すべての要素が集積化された送液装置の実現が期待される。
【０００４】
微量な流体を制御して送液する装置として、機械的なマイクロポンプ、マイクロバルブの研究が既に１９８０年代より進められている。しかし、これらを集積化した高度な送液装置の構築はこれまでほとんど成功していない。これは、構造的に高度な集積化が難しいところに原因があるものと思われる。このため、微小な流路中に微小な流体（例えば溶液等）を導入し送液したい場合には、市販のマイクロシリンジポンプを利用している場合が多い。もちろん、基礎研究等、目的によってはこれで十分な場合もあるであろうが、マイクロシリンジポンプを用いると携帯性が損なわれてしまう。また、マイクロシリンジポンプは非常に高価である。
【０００５】
そこで、比較的複雑な微小流路中を送液する手段としては、電気浸透流を利用する送液機構がある。電気浸透流は、ガラス管等に接した溶液が高電圧下で示す移動現象であり、例えばＤＮＡなどを測定対象としたキャピラリー電気泳動を用いた分析で、通常発生する。なお、キャピラリー電気泳動は、主に石英ガラス中に形成された微小流路末端に形成されたＤＮＡ等の粒子の入った溶液の液溜めに電極を挿入し、数百Ｖから数千Ｖの高電圧を印加して微小流路中の溶液を移動させる現象である。電気浸透流を利用した送液機構（以下、電気浸透流ポンプという）は構造的に極めて単純で、複雑な流路ネットワーク中での送液も容易である。
【０００６】
ところで、電気浸透流に関連して、例えば下記の特許文献１には、電気泳動を抑え、電気浸透流によりキャピラリーに資料を注入するキャピラリー電気泳動装置の資料注入装置が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１４２１９８号公報（第１頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来型のマイクロポンプ、マイクロバルブにおいては、駆動電圧や消費電力が大きくなってしまう問題を有する。具体的には、例えば駆動電圧も少ないものでも数十Ｖで、それに伴い消費電力も問題になっていた。さらに、流路が微小化すればするほど、界面張力等の影響が大きくなり流路中を流れる流体の抵抗が増大する。このため、特にマイクロポンプ、マイクロバルブのような従来型の機械的ポンプを用いる場合には、送液が困難になるという問題があった。また、電気浸透流ポンプにおいても、同様に、高電圧が必要であるため問題となるとともに、消費電力も無視できないほど大きくなってしまう。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するものであり、簡単な構造を有し、ほとんど電力を消費せず、流路が微小化してもスムーズな送液を行うことができる微小送液システムの高度集積化を実現することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために、流路面を有する第１の基板と、前記流路面に対向する位置に作用電極が形成された第２の基板と、参照電極と、を具備し、前記流路面と前記作用電極との間は所定の距離を保って配置されている送液装置であって、流体を前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置し、かつ、該流体を、前記参照電極と前記作用電極の少なくとも一部とに接触させた状態で、前記参照電極と前記作用電極との間に電位差を生じさせることにより、前記流体が前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動することを特徴とする送液装置を提供する。
【００１０】
また本発明は、流路面を有する流路部が形成された第１の基板と、前記流路面に対向する位置に作用電極が形成された第２の基板と、参照電極と、を具備し、前記流路面と前記作用電極との間は所定の距離を保って配置されている送液装置であって、流体を前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置し、かつ、該流体を、前記参照電極と前記作用電極の少なくとも一部とに接触させた状態で、前記参照電極と前記作用電極との間に電位差を生じさせることにより、前記流体が前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動することを特徴とする送液装置を提供する。
【００１１】
また本発明は、流路面を有する流路部が形成された第１の基板と、参照電極と、前記流路面に対向する位置に作用電極と、が形成された第２の基板と、を具備し、前記流路面と前記作用電極との間は所定の距離を保って配置されている送液装置であって、流体を前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置し、かつ、該流体を、前記参照電極と前記作用電極の少なくとも一部とに接触させた状態で、前記参照電極と前記作用電極との間に電位差を生じさせることにより、前記流体が前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動することを特徴とする送液装置を提供する。
【００１２】
また本発明は、流路面を有する流路部が形成された第１の基板と、参照電極と、対極と、前記流路面に対向する位置に作用電極と、が形成された第２の基板と、を具備し、前記流路面と前記作用電極との間は所定の距離を保って配置されている送液装置であって、流体を前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置し、かつ、該流体を、前記参照電極と前記対極と前記作用電極の少なくとも一部とに接触させた状態で、前記参照電極と前記作用電極との間に電位差を生じさせることにより、前記流体が前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動することを特徴とする送液装置を提供する。
【００１３】
前記第１の基板には、前記流体を溜める液溜め部が形成されることが好ましい。
【００１４】
前記参照電極は、銀から成る電極基板と、該電極基板上に形成された塩化銀から成る膜層と、から形成されることが好ましい。
【００１５】
前記作用電極は、金、カーボン、又はビスマスから成ることが好ましい。
【００１６】
前記作用電極は、複数の作用電極要素から構成され、該作用電極要素夫々の間には所定の間隙が設けられていることが好ましい。
【００１７】
前記第２の基板上において、少なくとも前記流路面に対向する位置の周辺部は、疎水性の膜層が形成されていることが好ましい。
【００１８】
前記第１の基板は、疎水性の樹脂材料から成ることが好ましい。
【００１９】
前記流体中の陽イオンの吸着により界面張力の変化が引き起こされる電位の範囲内に前記作用電極の電位が設定されることが好ましい。
【００２０】
前記第２の基板には、前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動する流体を混合させるための混合電極が設けられることが好ましい。
【００２１】
前記第２の基板には、前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動する流体、又は前記混合電極で混合した流体を検出するセンサが設けられることが好ましい。
【００２２】
また本発明は、流路面を有する流路部が形成された第１の基板と、前記流路面に対向する位置に、作用電極が形成された第２の基板と、参照電極と、を具備し、前記流路面と前記作用電極との間は所定の距離を保って配置されている送液装置を準備し、流体を、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置し、かつ、該流体を、前記参照電極と前記作用電極の少なくとも一部とに接触させた状態で、前記参照電極と前記作用電極との間に電位差を生じさせることにより、前記流体を、前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動させる送液装置の駆動方法であって、前記流体中の陽イオンの吸着により界面張力の変化が引き起こされる電位の範囲内に前記作用電極の電位を設定することを特徴とする送液装置の駆動方法を提供する。
【００２３】
また本発明は、流路面を有する流路部が形成された第１の基板と、前記流路面に対向する位置に、１又は複数の作用電極要素から構成された作用電極が形成された第２の基板と、参照電極と、を具備し、前記流路面と前記作用電極との間は所定の距離を保って配置されている送液装置を準備し、流体を、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置し、かつ、該流体を、前記参照電極と前記作用電極の少なくとも一部とに接触させた状態で、前記参照電極と前記作用電極との間に電位差を生じさせることにより、前記流体を、前記流路面と前記作用電極との間の流路空間を移動させる送液装置の駆動方法であって、前記流体のメニスカスが存在している前記作用電極要素にのみ電圧を印加することを特徴とする送液装置の駆動方法を提供する。
【発明の効果】
【００２４】
以上の構成から成る本発明に係る送液装置及び送液装置の駆動方法によると、簡単な構造を有し、ほとんど電力を消費せず、流路が微小化してもスムーズな送液を行うことができる微小送液システムの高度集積化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（原理）
本発明の課題を解決するための有効な手段の一つとしては、従来のマイクロポンプ、マイクロバルブで用いられていたような送液の構造や機能をできるかぎり単純化させることである。なお、前記した電気浸透流ポンプのように電気化学的原理を用いれば、これらの送液の構造・機能を単純化させるという問題の解決方法として有利である。
【００２６】
微小化した流路を流れる流体の抵抗の発生源の一つに、界面張力が考えられる。しかし、本発明者らは、逆にこの界面張力を送液の駆動力として利用すれば、非常に効率的な送液機構が実現できるものと考えた。ところで、電極と流体（特には電解液）界面との界面張力は、電極電位により制御することができる（この制御する方式を、エレクトロウエッティングという）。
【００２７】
さらに、上記エレクロトウェッティングに基づく送液の原理について説明する。図１は、送液の原理を示す模式的な図である。図１には、基板３４上に、液滴３１がのせられている状態の側断面図が示されている。液滴３１は、例えば電解液である。基板３４は、例えば金から成る金属基板３４ａ上に、例えばポリマーから成る膜層３４ｂが設けられて成る。
【００２８】
図１の場合、液滴３１がのせられて接触している基板３４は、作用電極（作用極、駆動用電極）と呼ばれ、液滴３１が接触しているもう一方の電極は参照電極（参照極、基準電極）３３と呼ばれる。基板３４上に液滴３１がのせられ、かつ、参照電極３３に液滴３１が接触した状態において、基板３４、即ち作用電極に電圧を印加することにより、作用電極と参照電極３３との間に電位差を生じさせる。図１（ａ）は、電圧を印加する前の状態であり、図１（ｂ）は、電圧を印加している状態である。
【００２９】
図１（ａ）（ｂ）に示されるように、電圧を印加する前における液滴３１の基板３４に対する接触角θ（図１（ａ）参照）よりも、電圧を印加した状態における液滴３１の基板３４に対する接触角θ’（図１（ｂ）参照）の方が小さくなる。つまり、電圧を印加すると、基板（作用電極）３４上は濡れやすくなる。
【００３０】
これは、次のような原理によると考えられる。図１（ｂ）に示されるように、矢印３３ａは気体と固体との間に生じる界面張力であり、矢印３３ｂは気体と液体との間に生じる界面張力、矢印３３ｃは固体と液体との間に生じる界面張力である。基板（作用電極）３４の電位を変化させると、固体である基板３４と、液体である液滴３１との間の（基板３４―液滴３１界面の）界面張力（矢印３３ｃ）が低下する。言い換えれば、液滴３１により基板３４が濡れやすい状態となる。そして、気体と固体との間の界面張力（矢印３３ａ）により、液滴３４は基板３４上を進み、送液されることになる。電圧の印加をやめて電位を元に戻すと送液は止まる。
【００３１】
なお、基板３４と液滴３１との間の（基板３４−液滴３１界面の）界面張力（矢印３３ｃ）に影響を及ぼしているのは、液滴３１中のイオンの基板３４表面への吸着である。より負の電位に変化させると陽イオンの吸着が、より正の電位に変化させると陰イオンの吸着が支配的になる。
【００３２】
このエレクトロウェッティングの方式では原理的にほとんど電力を消費しない。本発明者らは、このエレクトロウエッティングの原理に基づき、スムーズに送液ができる新しい送液装置（機構）を発明した。
【００３３】
エレクトロウエッティングにより送液を行う本発明の送液装置では、以下のような工夫を行っている。
（１）送液のための駆動力を発生させる電極、即ち、作用電極（作用極、駆動用電極）を送液する流体の流路部に沿って細長く形成する。このように形成することで、送液装置（駆動回路）の構造を従来技術の駆動回路に比べて単純にすることができる。つまり、従来の駆動回路では、例えば四辺形状等に形成された各作用電極がいくつも順に並べられて構成されており、各作用電極の電位を順次切り替えることにより、液滴を移動させていた。このため、従来の駆動回路は複雑な構成となっていた。本発明の送液装置（駆動回路）の構造は、このような従来の複雑な駆動回路の構造と比べて大きく異なり、単純化できる利点を有する。
（２）従来は、微小（微量）な流体を送液する場合、通常、連続した流体ではなく、液滴を移動させている。そして、液滴を移動させるために、このような液滴の進行方向前方と後方の２つのメニスカス（管等の中に入れた液滴の表面が作る湾曲した面）を利用している。一方、本発明の送液装置では、液滴（送液すべき流体）の導入口付近に十分に液滴（送液すべき流体）を溜めることとし、液滴（送液すべき流体）後方のメニスカスの影響がでないようにし、液滴（送液すべき流体）前方のメニスカスのみを利用する。
（３）後述する本発明の各実施例に係る送液装置では、基板に凸状の流路部を形成し、この流路部の上面を流路面とする。そして、この流路面上に沿って送液すべき流体を移動させる構造にしている。
【００３４】
本発明に係る送液装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００３５】
図２は、本発明の実施例１に係る送液装置１１の分解斜視図である。また、図３（ａ）（ｂ）は、送液装置１１を、図２のＸ―Ｘ’で切断した側断面図であり、図３（ｃ）は、送液装置１１を、図２のＹ−Ｙ’で切断した場合において流路部１３近傍を示す模式的な断面図である。図３においては、送液される流体１４が送液装置１１内に配置されている状態が示されている。
【００３６】
送液装置１１は、電極が形成された第２の基板であるガラス基板１と、流路部１３が形成された第１の基板である基板２とを具備する。ガラス基板１上の電極として、作用電極４、対極５、及び参照電極７の他、電気的接触端子であるコンタクトパッド６が形成されている。
【００３７】
基板２において、流路部１３は凸状に形成されており、流路面３を有する。具体的には、凸状に形成された流路部１３の上面が流路面３（３ａ、３ｂ、３ｃ）となっている。本実施例では、流路部１３はＹ字形状に形成されており、従って、流路面３もＹ字形状に形成されている。つまり、流路面３は、１本の細長い流路面３ａが途中から二股の細長い流路面３ｂ、３ｃに分岐するＹ字形状に形成されている。
【００３８】
従来から考えられている流路の概念では、基板に凹状の流路部を形成し、この凹状に形成された流路部の底面を流路面とする構成が通常用いられているが、本実施例では従来の概念とは全く異なり、逆に、基板２に凸状の流路部１３を形成し、この凸状の流路部１３上面が流路面３となる構成である。
【００３９】
また、基板２には、凹状の液溜め部（リザーバー）１０が形成されている。液溜め部１０は、流路面３ａを有する流路部１３の端部３ｄに隣接して形成されている。液溜め部１０は、流路面３に沿って送液すべき流体（溶液、液滴、サンプル）１４を、溜めておくためのものである。液溜め部１０は、流路部１３の端部３ｄに隣接して形成されているので、液溜め部１０に送液すべき流体１４が溜められた状態では、流路部１３の端部３ｄが液溜め部１０に溜められた流体１４と接触した状態となる。なお、液溜め部１０には、流体１４を導入するための導入口８（図２に図示せず、図３（ａ）（ｂ）参照）が形成されている。
【００４０】
基板２は、疎水性の樹脂材料から成り、シリコーンゴム、アクリル、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の材料が考えられる。本実施例では、基板２は、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で形成されている（基板２をＰＤＭＳ基板ともいう）。このような樹脂材料で基板２を形成することにより、疎水性という性質に加えて、加工が簡単である利点を有する。
【００４１】
流路部１３や液溜め部１０が形成された基板２の面２ａが、矢印ｇで示されるようにひっくり返され、電極が形成されたガラス基板１の面１ａと対向される。こうして送液装置１１が組み立てられ完成される。
【００４２】
一方、ガラス基板１上には、作用電極４と対極５と参照電極７とが形成され、３電極方式（３電極系）が採用されている。３電極方式は、作用電極４と参照電極７との間に電位差を印加しつつ、作用電極４と対極５との間に流れる電流を測定する方式である。作用電極４は、電圧を印加する電極であり、送液のための駆動力を発生させる電極である。参照電極７は、電位の基準となる電極である。３電極方式を採用することにより参照電極７に電流が流れないようにして、電位の基準となる参照電極７の電位が電流等の影響を受けてずれないようにされるので、作用電極４と参照電極７との間に正確に電位差を印加することができる。
【００４３】
なお、本実施例では３電極方式を採用したが、対極５を有しない（対極５と参照電極７とが一体化した）、作用電極４及び参照電極７のみの２電極方式（２電極系）を採用しても良い。
【００４４】
作用電極４及び対極５は、例えば金で形成されている。なお、作用電極４及び対極５は、金の他、カーボン又はビスマスで形成しても良い。特に、作用電極４は金、カーボン、又はビスマスで形成されることが望ましい。作用電極４に電圧を印加したとき、水素等が発生せず、劣化しにくいからである。参照電極７は、銀から成る電極基板と、この電極基板上に形成された塩化銀から成る膜層と、（以下、銀／塩化銀、又は、Ａｇ／ＡｇＣｌという）から形成される。このように、参照電極７は、銀／塩化銀で形成されることが望ましい。参照電極７を銀／塩化銀で形成することにより、電流を流しても参照電極７の電位があまり変化しないという利点がある。
【００４５】
なお、参照電極７の形成方法については、銀の電極基板（チップ）を１Ｍ（モル／リットル）のＫＣｌ溶液中に浸漬し、適当な対極（例えば白金板）との間に一定電流を流せば良い。これにより、銀／塩化銀で形成される参照電極７が完成する。
【００４６】
作用電極４は、ガラス基板１上において、基板２の流路面３と対向する位置に形成されている。つまり、ガラス基板１上において、基板２に形成されたＹ字形状の流路面３と対向する位置に、作用電極４が流路面３に沿って略Ｙ字形状に形成されている。さらに具体的には、作用電極４は、複数の作用電極要素４ａ、４ｂ、４ｃから構成されている。作用電極要素４ａ、４ｂ、４ｃ夫々の間には、所定の間隙９が設けられ、１本の細長い作用電極要素４ａと夫々間隙９を介して二股に分かれて配置される２本の細長い作用電極要素４ｂ、４ｃとにより、略Ｙ字形状となるように形成されている。ガラス基板１上において、作用電極要素４ａ、４ｂ、４ｃ夫々の間に設けられた間隙９は、親水性にされている。
【００４７】
作用電極４が作用電極要素４ａ、４ｂ、４ｃから構成されるのは、各作用電極要素４ａ、４ｂ、４ｃに、個別に電位を印加する（設定する）ことにより、各作用電極要素４ａ、４ｂ、４ｃ上に沿った任意の方向へ流体を送液することができるようにするためである。
【００４８】
さらに、ガラス基板１において、少なくとも流路面３に対向する位置の周辺部は、疎水性の膜層が形成されている。本実施例では、ガラス基板１において、液溜め部１０と対向する位置２０を除き、作用電極４（４ａ、４ｂ、４ｃ）及び間隙９を取り囲む周辺部１８（後述する図４（ｃ）斜線部参照）には、疎水性の膜層が形成されている。ガラス基板１上において、作用電極４上に沿って移動する流体１４が、作用電極１４や間隙９以外の外部へ流出することを有効に防ぐためである。
【００４９】
参照電極７及び対極５は、図３（ａ）（ｂ）に示されるように、基板２に形成された液溜め部１０がガラス基板１と対向する、ガラス基板１上の位置に形成されている。したがって、参照電極７及び対極５は、流体（溶液、液滴、サンプル）１４を導入する導入口８付近に位置することとなる。これにより、導入口８から導入された流体１４が液溜め部１０に溜められたときに、流体１４が参照電極７と対極５とに接触される状態になる。
【００５０】
上述のように本実施例では、作用電極４が略Ｙ字状に形成されて、参照電極７や対極５よりも大きく形成される変則的な構成とされている。この点、作用電極、参照電極、及び対極を同じ大きさに形成する従来からの通常の３電極方式の構成とは異なる。
【００５１】
なお、本実施例では、作用電極４は、複数の作用電極要素４ａ、４ｂ、４ｃから構成され、略Ｙ字形状に形成されているが、略Ｙ字形状に限られず、複数の作用電極要素によりさまざまな形状に形成することができる。
【００５２】
また、本実施例では、参照電極７及び対極５は、夫々２本づつ形成されている（図２参照）が、夫々の１本は予備用である。また、本実施例では参照電極７や対極５をガラス基板１上に形成しているが、液溜め部１０に溜められた送液されるべき流体１４が接触できれば、参照電極７や対極５は、必ずしもガラス基板１上に形成されなくてもよく、例えば、基板２、又は、ガラス基板１及び基板２以外の外部に形成することも考えられる。
【００５３】
本発明の本実施例に係る送液装置１１では、上述のような構成の作用電極４等が形成された基板２と、流路部１３等が形成された基板２とが、夫々別々に作製される。そして、既に述べたように、作用電極４等が形成されたガラス基板１の面１ａと、流路部１３等が形成された基板２の面２ａとを対向させて、組み立てられ完成される。このとき、送液装置１１では、図３に示されるように、流路面３と作用電極４との間が所定の間隔ｈを保って配置される。
【００５４】
流路面３と作用電極４との間を所定の間隔ｈだけ保つようにするため、図３（ｃ）で示されるように、基板２とガラス基板１との間に例えばスペーサー１６が挿入されて送液装置１１が組み立てられる。スペーサー１６は、例えばシリコーンゴム等の樹脂材料から成る。スペーサー１６により、所定の間隔ｈを調節することができる。本実施例では、所定の間隔ｈは、例えば０．０５ｍｍである。
【００５５】
このようにして、流路面３と作用電極４との間には、所定の間隔ｈを有する流路空間１５が形成される。そして、液溜め部１０に溜められた流体１４が、流路面３及び作用電極４上に沿って、この流路空間１５を流路として移動し送液されることとなる。そして、流路面３と作用電極４との間の所定の間隔ｈが、流体１４が移動し送液される流路の高さ（流路高、流路間隔）となる。
【００５６】
なお、本実施例では、所定の間隔ｈを保つためにスペーサー１６を挿入することとしているが、スペーサー１６を挿入する代わりに、流路面３とガラス基板１上の作用電極４との間が所定の間隔ｈを保たれるような形状となるように、基板２を加工することにしてもよい。
【００５７】
（作用）
次に、本実施例に係る送液装置１１の作用（駆動方法）について説明する。送液装置１１において、基板２に設けられた導入口８から送液させるべき流体１４を導入する。本実施例では、流体１４として例えばＫＣｌ溶液が使用される。導入された流体１４は、基板２とガラス基板１との間、具体的には、基板２に形成された液溜め部１０とガラス基板１との間に配置される。このとき、液溜め部１０に留められている流体１４は、ガラス基板１上の対極５、参照電極７、及び作用電極４の少なくとも一部、例えば作用電極４の端部４ｄに接触された状態であり、かつ、基板２上の流路面３の端部３ｄに接触された状態である（図３（ａ）参照）。
【００５８】
この状態で、作用電極４に電圧を印加することにより、参照電極７と作用電極４との間に電位差を生じさせる。作用電極４の電位は、流体１４中のイオンの吸着、より望ましくは、陽イオンの吸着により界面張力の変化が引き起こされる電位の範囲内に設定される。界面張力の変化が引き起こされる電位の範囲は、送液装置１１の所定の間隔ｈ、ガラス基板１や基板２の材料及び疎水性の度合い、流路面３及び作用電極４の表面状態等により異なる。
【００５９】
作用電極４の電位を、界面張力の変化が引き起こされる電位の範囲内の例えば負の適切な値に変化させる。すると、流体１４は流路面３及び作用電極４（より詳しくは作用電極４ａ）上に沿って流路空間１５中を移動する（進む）。このようにして流体１４が送液される（図３（ｂ）参照）。
【００６０】
図３（ｃ）の送液装置１１の断面図には、流路面３と作用電極４とで挟まれる流路空間１５中に流体１４が送液されている状態が示されている。送液されている流体１４が占めている流路空間１５の奥（紙面手前から見て奥）には、液溜め部１０に溜められている流体１４が見えている。
【００６１】
作用電極４に電圧を印加するのをやめると、即ち、作用電極４の電位を元に戻すと送液は止まる。
【００６２】
上記のように流体１４が送液されるのは、既に述べたように、作用電極４に電圧を印加すると、作用電極４と流体１４との間（作用電極４−流体１４界面）の界面張力が低下し、流体１４は作用電極４上で濡れやすくなることによる。
【００６３】
流体１４と作用電極４を始めとする電極との間（流体１４−電極界面）の界面張力に影響を及ぼしているのは、イオンの電極表面への吸着である。作用電極４をより負の電位に変化させる場合は、電極表面への陽イオンの吸着が、作用電極４をより正の電位に変化させる場合は、電極表面への陰イオンの吸着が支配的になる。
【００６４】
前者の場合、即ち、作用電極４をより負の電位に変化させて電極表面に陽イオンが吸着する場合には、イオンの種類により作用電極４と流体１４界面での界面張力に大きな影響はでない。参照電極７等を含む電極に影響はでない（イオンの種類により依存しない）。
【００６５】
一方、後者の場合、即ち、作用電極４をより正の電位に変化させて電極表面に陰イオンが吸着する場合には、イオンの種類により作用電極４と流体１４界面での界面張力に大きな影響が出る。したがって、再現性良く送液を行うためには、作用電極４に負の電圧（電位）を印加するのが好ましい。
【００６６】
本発明の実施例に係る送液装置１１を用いてさらなる作用（駆動方法）について説明する。送液装置１１において、流路面３と参照電極４とに挟まれた流路空間１５を作用電極４上に沿って送液させる流体１４を、以下のように駆動制御する。図５は、送液装置１１において、流体１４が送液される様子を示す作用電極４の一部が拡大された図である。
【００６７】
作用電極４は、作用電極要素４ａ、４ｂ、４ｃから構成されている。本発明の駆動方法では、流体１４のメニスカス１４ａが存在している作用電極要素４ａ、４ｂ、４ｃにのみ電圧（電位）を印加する。具体的には、既に上述したように、作用電極４、さらに具体的には作用電極要素４ａに電位を印加すると、液溜め部１０（図２、図３参照）から作用電極要素４ａ上に沿って流体１４が移動する（図５（ａ）参照）。移動した流体１４が進んだ位置までが図５に点線で示されている。そして、点線で示される流体１４の先端部には流体１４のメニスカス１４ａが存在している。
【００６８】
その後、作用電極要素４ａの末端部４ａ’近傍で、流体１４の移動は止まる。このとき、間隙９は親水性であるため、流体１４は間隙９にしみ出し、間隙９を介して二股に分かれて配置された作用電極要素４ｂ、４ｃの端部４ｂ’、４ｃ’に流体１４のメニスカス１４ａが接触した状態となって止まる（流体１４のメニスカス１４ａが端部４ｂ’、４ｃ’にかかった状態となる）（図５（ｂ）参照）。
【００６９】
次に、作用電極要素４ｂには電圧（電位）を印加せず、作用電極要素４ｃだけに例えば−０．９Ｖの電圧（電位）を印加する。すると、流体１４のメニスカス１４ａは作用電極要素４ｃの方向に移動し、流体１４が作用電極要素４ｃ上に沿って進む(図５（ｃ）参照))。
【００７０】
同様にして、作用電極要素４ｂにも電圧（電位）を印加すれば、作用電極要素４ｂの方向にも流体１４のメニスカス１４ａを移動させることができ、流体１４を作用電極要素４ｃ上に沿って進ませることができる。つまり、各作用電極４ａ、４ｂ、４ｃに、個別に電位を設定することで、各作用電極要素４ａ、４ｂ、４ｃに沿った任意の方向へ流体１４を送液することが可能である。上記のようにして、流体１４のメニスカス１４ａが存在している作用電極要素４ａ、４ｂ、４ｃにのみ電圧（電位）を印加することにより、流体１４の送液方向についても駆動制御を行うことができる。
【００７１】
ガラス基板１上に形成された作用電極４と、基板２に凸状に形成された流路部１３の流路面３との間の流路空間１５を、流路面３及び作用電極４上に沿って流体１４が移動する。このような送液装置１１の構成により、以下の効果が生じる。
【００７２】
流路空間１５は、上下方向を流路面３と作用電極４とで挟まれるのみで、側方は開放されている、つまり、側方は空気層になっている。このような流路空間１５を流体１４が移動する場合、流体１４は、表面張力により流体１４自身の表面で側方の壁（境界）を形成し、上下方向の流路面３と作用電極４とに沿って、流路空間１５を移動する。したがって、このような構成の送液装置１１では、送液に伴う流体１４の側方における抵抗（送液抵抗）が生じない、即ち、側方における送液抵抗を無くすことができる。
【００７３】
流路空間１５の上下方向のみ、つまり、流路面３と作用電極４とのみで流体４の送液制御（駆動制御）を行うことができる。
【００７４】
送液中の流路空間１５に配置された流体１４は、ガラス基板１の周辺部１８（図４（ｃ）参照）が疎水性の被膜で形成されている作用電極４及び間隙９と、凸状の流路部１３が有する流路面３とで挟まれる状態となる。このため、流体１４は、作用電極４上、言い換えれば、流路面３と作用電極４（及び間隙９）と流路空間１５とで形成される流路に閉じこめられたような状態を保つことができ、流路以外の側方に広がらない。
【００７５】
次に、本発明の実施例に係る送液装置１１の製造方法について説明する。以下では、１チップ分の送液装置１１の製造方法について説明するが、実際には１枚の基板上に多数の送液装置１１が一括して製造されることを理解されたい。
【００７６】
まず、本実施例のガラス基板１に作用電極４等の電極が形成される。図４は、ガラス基板１の形成工程を示す模式的な図である。初めに、ガラス基板を、例えばＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２と純水との混合液中で洗浄し、加熱した純水中でリンス（すすぎ）した後、取り出し乾燥させる。洗浄したガラス基板をスパッタ装置に装着し、クロム層、金層の順に金属薄膜層を形成する。
【００７７】
金属薄膜層を形成したガラス基板に例えばポジ型フォトレジストをスピンコーティング（塗布）する。その後、プリベークを行う（フォトレジストを硬化させるために焼く）。
【００７８】
フォトレジストが硬化したガラス基板にフォトマスクを通し、マスクアライナーで紫外線を照射することにより露光する。その後、現像により紫外線が照射された箇所のフォトレジストが除去されることにより、フォトレジストで被覆されたレジストパターンが形成される。レジストパターンが形成されたガラス基板は、ポストベークされる（焼く）。
【００７９】
ガラス基板のクロム層及び金層のドライエッチングをスパッタ装置で行い、フォトレジストで被覆されていない箇所のこれらの金属層（クロム層、金層）を除去する。これにより、土台となる電極（金属電極）のパターン（金パターン）がガラス基板上に形成される（図４（ａ）参照）。
【００８０】
電極のパターンが形成されたガラス基板をアセトン中に浸漬し、フォトレジストを剥離させる。フォトレジストが剥離されたガラス基板に、ポジ型フォトレジストをスピンコーティングし、その後、プリベークを行う。
【００８１】
フォトレジストが硬化したガラス基板にフォトマスクを通し、同様に、マスクアライナーで露光する。露光されたガラス基板をトルエン中に浸漬後、直ちに取り出して窒素ガスで乾燥させる。その後、ポストベークを行う。ポストベークされたガラス基板を専用現像液中で現像する。
【００８２】
その後、スパッタ装置により、ガラス基板上に銀層を形成する（堆積させる）。銀層を形成したガラス基板について、アセトン中でフォトレジスト層を剥離し、清浄なアセトン中で洗浄した。これにより、ガラス基板上の参照電極７を形成する箇所のみに銀パターンが形成される（図４（ｂ）参照）。
【００８３】
金パターンと銀パターンとを形成したガラス基板上に、ネガ型フォトレジストをスピンコーティングした後、プリベークを行う。
【００８４】
ネガ型フォトレジストが塗布されたガラス基板にフォトマスクを通し、紫外線を照射することにより、流路面３に対向する位置の周辺部、例えば、液溜め部１０に対向する位置２０以外で、かつ、作用電極４（４ａ、４ｂ、４ｃ）及び間隙９の周辺部が紫外線で露光される。紫外線が照射された箇所のフォトレジストが残る。
【００８５】
その後、ガラス基板について専用の現像液、リンス液を用いて現像・リンスを行った結果、液溜め部１０に対向する位置２０以外で、かつ、作用電極４（４ａ、４ｂ、４ｃ）及び間隙９の周辺部に、疎水性の被膜であるネガ型フォトレジスト層１８が形成される（図４（ｃ）参照）。
【００８６】
ネガ型フォトレジスト層１８が形成されたガラス基板について、ポジ型フォトレジストを保護膜としてガラス基板全面にスピンコートし、ベーキングする。その後、ダイシングソーにてこのガラス基板を１チップずつに切断する。その後、エタノールで洗浄し、チップ上の汚れを十分洗い落とし、自然乾燥させる。こうして本実施例のガラス基板１が完成される。
【００８７】
次に、本実施例の基板２に流路部１３や流路面３等が形成される工程について説明する。基板に厚膜フォトレジストをスピンコーティング（塗布）した後、プリベークを行う。形成された基板のフォトレジスト上に、フォトマスクを通して紫外線を照射する。これにより、流路面３が形成される部分に紫外線が照射される。
【００８８】
露光された厚膜フォトレジストを専用の現像液、リンス液で現像し、リンスを行う。こうして、流路面３が形成される部分のレジストが取り除かれることにより型が作製される。
【００８９】
作製された型の上に、ＰＤＭＳ前駆体溶液を流し込む。ＰＤＭＳが硬化したら、型からこのＰＤＭＳを分離する。これにより、流路部１３及び流路面３が形成された基板（ＰＤＭＳ基板、ＰＤＭＳ構造体）２が完成される。
【００９０】
次に、完成したガラス基板１の電極が形成されている面１ａと、基板２の流路面３が形成された面２ａとが、対向する（向かい合わせになる）ように組み立てる。この際、作用電極４と流路面３とが所定の間隔ｈとなるように、スペーサ１６を置いて調節する。以上のようにして、送液装置１１が組み立てられ完成される。
【００９１】
図６は、本発明の実施例１に係る送液装置１１を用いて流体１４を送液する場合の、送液速度の電位依存性を示すグラフである。横軸に銀／塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）から成る参照電極７に対する電位（グラフ中に、Ｅ（Ｖ）ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌと記載）を、縦軸に送液の速度、より正確には、１秒あたりの流体１４の移動距離（μｍ）を示す。なお、流体１４として、１モル／リットル（１Ｍ）のＫＣｌ溶液を用いている。図６に示されるように、−０．７Ｖ以下の電位で、流体１４の移動について識別可能な変化が認められた。
【００９２】
図７には、流体１４の送液速度の、流路の高さに対する依存性を示す。横軸に流路の高さ（流路高、流路間隔、所定の間隔ｈ）（μｍ）を、縦軸に流体１４の送液速度（μｍ／秒）を示す。本発明の実施例１に係る送液装置１１の流路、つまり、基板２の流路面３とガラス基板１の作用電極４とで挟まれた所定の間隔ｈを、狭めるほど送液速度が大きくなることがわかる。言い換えれば、この送液装置１１では、微小化が進めば進むほど有利になる。
【００９３】
また、図８には、流体１４の送液の時間経過と電流及び消費電力の依存性を示す。横軸に流体１４の送液の時間（秒、ｓ）、紙面右側の縦軸に電流値（μＡ）、紙面左側の縦軸に消費電力（μＷ）を示す。図８のグラフ中、電流値はＣ１、Ｃ２の線で、消費電力値はＰ１、Ｐ２の線で示されている。図８に示されるように、本発明の実施例１に係る送液装置１１では、作用電極要素４ａ、４ｂ、４ｃから構成される作用電極４と流体１４との接触面積が、流体１４の移動とともに増加するため、電流値は１つの作用電極要素（４ａ、４ｂ、又は４ｃ）上を移動している間、次第に増加する。そして、１つの作用電極要素から次の作用電極要素に流体１４のメニスカス１４ａが移動して、電圧が印加される作用電極要素を切り替えた状態が、Ｃ１の線（Ｐ１の線）からＣ２の線（Ｐ２の線）へと変化した状態に対応している。
【００９４】
流体１４の駆動力を発生させているのは流体１４のメニスカス１４ａ部分であるため、流路となる作用電極４が複数本（個）の作用電極要素４ａ、４ｂ、４ｃから構成されている場合には、複数の作用電極要素４ａ、４ｂ、４ｃのうち、流体１４のメニスカス１４ａが存在している作用電極要素のみに電位（電圧）を印加しておけば良い。
【００９５】
また、図８に示されるように、発生する電流値は数十μＡ程度であり、また、消費電力値も数十μＷ程度である。これらの電流値や消費電力値は、従来のマイクロポンプ等を用いる場合に比べて非常に小さい。電流値の発生源は酸素の還元等に伴うファラデー（Faraday）電流であり、流路の高さ（流路高、流路間隔、所定の間隔ｈ）を調節して駆動電位を下げることにより、低消費電力化を実現することができる。
【実施例２】
【００９６】
本発明の実施例２に係る送液装置６１は、実施例１の送液装置１１の構成と類似し、実施例１の送液装置１１と同一の構成要素については図示及び説明を省略する。図９（ａ）は、本発明の実施例２に係る送液装置６１の流路近傍（具体的には、作用電極の一部）を示す模式的な部分拡大図である。
【００９７】
実施例２に係る送液装置６１が実施例１の送液装置１１と異なる特徴の一つは、流路を構成する作用電極５０、５１と流路面（図９に図示せず）との間の流路空間を移動する流体を、混合させるための混合電極５２が設けられていることである。
【００９８】
送液装置６１では、ガラス基板１（図２、図３参照）上に、複数の作用電極要素から構成される作用電極５０、５１が夫々形成されている。各作用電極５０、５１には夫々、流体を溜め置く液溜め部１０が隣接している他、参照電極７や対極５（いずれも図２参照）が、実施例１と同様に形成されている。本実施例の送液装置６１において、各作用電極５０、５１上に沿って、流路面と作用電極５０、５１とで挟まれる流路空間１５（流路）に流体を送液するしくみや駆動方法は、実施例１の送液装置１１と同様である。
【００９９】
図９（ａ）には、作用電極５０を構成する複数の作用電極要素のうちの１つの作用電極要素５０ａと、作用電極５１を構成する複数の作用電極要素のうちの１つの作用電極要素５１ａとが図示されている。夫々平行に伸びる作用電極要素５０ａと作用電極要素５１ａとの間には、各作用電極要素５０ａ、５１ａに沿って細長く平行に伸びる長方形状の混合電極５２が形成されている。
【０１００】
混合電極５２は、作用電極５０、５１と同様に、電圧を印加して流体を送液させる駆動電極としての役割を有し、例えば作用電極５０、５１と同様の材料から成る。このような混合電極５２は、実施例１の図４に示したガラス基板１に用いるフォトマスクのパターンを変更するだけで、実施例１で説明したのと同様にして、容易に形成することができる。
【０１０１】
送液装置６１では、複数の流体を夫々の作用電極５０、５１上に沿って送液し、各流体を混合電極５２上に送液することにより、混合電極５２上でこれらの各流体を混合させる。より具体的には、作用電極５０上を送液された流体は、矢印５０ｇで示される方向から作用電極要素５０ａ上に送液される。また、作用電極５１上を送液された他の種類の流体が、矢印５１ｇで示される方向から作用電極要素５１ａ上に送液される。
【０１０２】
混合電極５２と各作用電極要素５０ａ、５１ａとの間には、夫々所定の間隙５９が設けられている。所定の間隙５９は、流路の高さｈ（流路を移動する流体の厚み）の例えば１０％程度である。このような所定の間隙５９を設けることにより、各作用電極要素５０ａ、５１ａ上を送液されている流体が、作用電極要素５０ａ、５１ａの周辺部５０ａ’、５１ａ’から染み出し、混合電極５２の両周辺部５２ａにかかり、有効に流体の混合を行うことが可能である。なお、所定の間隙５９は親水性にされている。
【０１０３】
混合電極５２上に流体を送液して混合させるために、各作用電極５０、５１用に、夫々の液溜め部１０近傍に設けられた、夫々の参照電極７と対極５とを用いることができる。参照電極７と対極５とは、各作用電極５０、５１上に沿って流体を送液するために用いられているが、混合電極５２上で流体を混合させる際に、混合電極５２用に切り替えて用いられる。または、混合電極５２の近傍に、別途、混合電極５２用の参照電極と対極とを形成することにしてもよい。または、作用電極要素５０ａ、５１ａを、混合電極５２上で流体を送液する際の対極として使用することもできる。
【０１０４】
（作用）
次に、実施例２の作用について説明する。図１０は、実施例２に係る送液装置６１において、流体が混合する様子を示す、混合電極５２付近の模式的な部分拡大図である。まず、送液装置６１が駆動制御されて、作用電極要素５０ａ、５１ａ上を夫々、２種類の異なる流体５３、５４が、混合電極５２付近まで送液される（図１０（ａ））。
【０１０５】
送液されてきた流体５３、５４は、作用電極要素５０ａ、５１ａの周辺部５０ａ’、５１ａ’からわずかに染み出し、混合電極５２の両周辺部５２ａにかかる（図１０（ｂ））。
【０１０６】
この状態で、混合電極５２に電位（電圧）を印加すると、作用電極要素５０ａ、５１ａから染み出した流体５３、５４は、混合電極５２上を濡れ広がり、混ざり合う。図１０（ｃ）には、混ざり合った流体（液体）５５が示されている。流体５３、５４の混合に要する時間は、流路の幅、つまり、本実施例の場合、作用電極要素５０ａ、５１ａ間の幅ｗにより変わる。例えば作用電極要素５０ａ、５１ａ間の幅ｗが０．５ｍｍ程度で、その幅ｗに作用電極要素５０ａ、５１ａ及び混合電極５２の３つの電極が形成されている場合には、流体５３、５４の混合に要する時間は数秒程度である。
【０１０７】
（変形例）
図９（ｂ）は、実施例２の送液装置６１の変形例に係る送液装置７１の流路近傍を示す模式的な部分拡大図である。図９（ｂ）には、送液装置７１において、作用電極７０を構成する複数の作用電極要素のうちの１つの作用電極要素７０ａと、作用電極７１を構成する複数の作用電極要素のうちの１つの作用電極要素７１ａとが図示されている。実施例２と同様に、平行に形成された細長い作用電極要素７０ａ、７１ａの間に、所定の間隙７９を介して混合電極７２が形成されている。
【０１０８】
図９に示す変形例では、混合電極７２側に位置する各作用電極要素７０ａ、７１ａの周辺部７０ａ’７１ａ’には、規則的に並ぶ複数の凹状部７０ｂが形成されている。そして、混合電極７２の両周辺部７２ａには、作用電極要素７０ａ、７１ａの周辺部７０ａ’７１ａ’に形成された凹状部７０ｂに対応して、規則的に並ぶ複数の凸状部７２ｂが形成されている。要するに、作用電極要素７０ａ、７１ａの凹状部７０ｂと、混合電極７２の凸状部７２ｂとが、所定の間隙７９を介して櫛型に入り組んだ形状になっている。
【０１０９】
このような形状の作用電極要素７０ａ、７１ａと混合電極７２とを有する送液装置７１を用いることにより、一層スムーズに流体の混合を行うことができる。
【実施例３】
【０１１０】
本発明の実施例３に係る送液装置９１は、実施例１の送液装置１１の構成と類似し、実施例１の送液装置１１と同一の構成要素については図示及び説明を省略する。図１１は、本発明の実施例３に係る送液装置９１の流路近傍（具体的には、作用電極の一部）を示す模式的な部分拡大図である。
【０１１１】
送液装置９１では、ガラス基板１（図２、図３参照）上に、複数の作用電極要素から構成される作用電極が形成されている。作用電極には流体を溜め置く液溜め部１０が隣接している他、参照電極７や対極５（いずれも図２参照）が、実施例１と同様に形成されている。本実施例の送液装置９１において、作用電極上に沿って、流路面３と作用電極とで挟まれる流路空間１５に流体を送液するしくみや駆動方法は、実施例１の送液装置１１と同様である。
【０１１２】
図１１には、作用電極を構成する複数の作用電極要素のうちの１つの作用電極要素８０ａが図示されている。
【０１１３】
実施例３に係る送液装置９１が実施例１の送液装置１１と異なる特徴の一つは、流路を構成する作用電極要素８０ａと流路面（図１１に図示せず）との間の流路空間を移動する流体を検出するセンサ８４が、作用電極要素８０ａ近傍に設けられていることである。具体的には、本実施例では、センサ８４は、検出用作用電極８１と検出用参照電極８２とを具備し、検出用作用電極８１と検出用参照電極８２とは、作用電極要素８０ａに形成された凹状部８０ｂ、８０ｃに夫々配置されている（図１１（ｃ）（ｄ）参照）。
【０１１４】
センサ８４は、送液された単一の流体や、送液された複数種類の流体が混合されて生じる生成物を、分析するため等に用いられる。本実施例では、作用電極要素８０ａ近傍にセンサ８４を設けることにより、送液された単一の流体を分析（検出）することができる。
【０１１５】
例えば、流体の濃度を測定したい場合、センサ８４として電気化学センサが適している。さらなる具体例として、流体のｐHのようなイオン濃度を測定したいのであれば、センサ８４としてイオン電極を用いればよい。つまり、検出用作用電極８１として、ｐＨ電極（センシング用作用電極）を用いる。なお、本実施例では、検出用作用電極８１に、例えばイリジウム酸化膜を使用している。
【０１１６】
イリジウム薄膜の形成については、実施例１の送液装置１１の製造方法で説明した銀パターンの形成と同様にして、形成することができる。そして、イリジウム薄膜パターン６１上に酸化膜を形成する。酸化膜の形成については、電極基板（チップ）を過塩素酸リチウム水溶液中に浸漬し、イリジウム薄膜電位を繰り返し掃引することにより形成することができる。このようにして、本実施例の検出用作用電極８１が完成する。
【０１１７】
検出用作用電極８１に対して、電位の基準となる検出用参照電極８２が、作用電極要素８０ａ近傍に、別途設けられる。（図１１（ｃ）参照）。検出用参照電極８２についても、実施例１の送液装置１１の製造方法で説明した参照電極７となる銀パターンの形成と同様にして、形成することができる。
【０１１８】
流路を構成する作用電極要素８０ａの周辺部には、実施例１と同様に、疎水性の絶縁膜層８３（斜線部）が形成されている。絶縁膜層８３は、実施例１と同様にして、例えばネガ型フォトレジストを用いて形成することができる（図１１（ｄ）参照）。
【０１１９】
送液される流体が常に一定量のイオンを含むのであれば、検出用参照電極８２に対する検出用作用電極８１の電位を測定することにより、流体のｐHを測定することができる。電位の測定には高入力抵抗の電圧計を使用する。検出用作用電極８１の電位は、ｐHに対して直線的に変化するため、適当な標準液を用いて較正をすれば、流体のｐHを検出用作用電極８１の電位から知ることができる。
【０１２０】
本実施例では、センサ８４を用いてｐＨのセンシングを行う場合について述べた。一方、検出用作用電極８１として、例えば微小イオン電極を形成すれば、各種イオンの測定を行うことができるセンサとなる。さらに、形成された微小イオン電極上に、検出できるイオンを生成する酵素を固定することにより、バイオセンサとなる。つまり、センサにより、固定された酵素（検出できるイオンを生成する酵素）の作用を受ける生体関連物質を測定することもできる。
【０１２１】
また、本実施例では、検出用作用電極８１の電位を測定することにより、イオンを測定する場合について述べた。一方、電極反応を利用して電流値の変化によりセンシングするタイプのセンサを、同様にして形成することができる。この場合、検出用作用電極８１、検出用参照電極８２に加えて、対極が使用される。
【０１２２】
電極反応を利用して電流値の変化によりセンシングする場合、検出用作用電極８１、検出用参照電極８２は、例えば白金、銀／塩化銀で夫々形成できる。対極は、作用電極要素８０ａ近傍に、別途形成してもよいし、作用電極要素８０ａから離れて別途形成することもできる。または、流体の検出時に流体を送液するために用いた作用電極要素８０ａ（図２、図３参照）を使用していない場合には、この作用電極要素８０ａを対極として用いることもできる。
【０１２３】
電極反応を利用して電流値の変化によりセンシングする場合、検出用参照電極８２に対して一定の電位を印加し、電極反応に伴って発生した電流値を検出する。検出用作用電極８１上で酸化還元しうる電極活物質は、この電流値の検出により測定することができる。また、この検出用作用電極８１上に、過酸化水素等の電極活物質を生成しうる酵素を固定すれば、この酵素の作用を受ける生体関連物質を測定するバイオセンサとすることもできる。
【０１２４】
なお、本実施例では、本発明のセンサ８４を、作用電極要素８０ａ近傍に設けたが、実施例２で述べたような混合電極５２、７２（図９参照）近傍に設けることしてもよい。この場合には、センサ８４により、複数種類の流体が混合電極５２、７２で混合されて生じる生成物を分析（検出）することができる。
【０１２５】
本発明によれば、作用電極に電位を印加することにより、流体の界面張力を利用して、容易に流体の移動を制御し、スムーズに送液させることができる。このため、従来の機械的なマイクロポンプ、マイクロバルブを用いて送液する場合に必要であった、流体の逆流を防止するための逆止弁（チェックバルブ）も不要となり、従来の複雑であった送液装置の構造を簡単化することができる。
【０１２６】
なお、本発明の上記各実施例では、第２の基板であるガラス基板１に形成された作用電極と、第１の基板である基板２に形成された凸状の流路部が有する流路面とで挟まれる流路空間を、流体が送液される流路として用いた。一方、第１の基板において流路部が必ずしも凸状に形成される場合に限られない。例えば第１の基板上の平面を流路面とする構成にすることも可能である。この場合、平面状の流路面を有する第１の基板と、流路面に対向する位置に作用電極が形成された第２の基板とで、送液装置が構成される。また、流路部を凹状に形成しその底面を流路面とする第１の基板と、作用電極が形成された第２の基板とで、送液装置を構成することも考えられる。
【０１２７】
以上、本発明に係る送液装置の最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明は特にこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明の活用例として、対象物を局所に注入する等の医学、生物学の基礎研究、ＤＮＡ、タンパク質等の微小分析システムや、細胞培養・分離検出等の実験室を微小化して集積化させた実験室チップや、センサ、マイクロリアクター等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】送液の原理を示す模式的な図である。
【図２】本発明の実施例１に係る送液装置の分解斜視図である。
【図３】図３（ａ）（ｂ）は、実施例１に係る送液装置を図２のＸ―Ｘ’で切断した側断面図であり、図３（ｃ）は、実施例１に係る送液装置を図２のＹ−Ｙ’で切断した場合において流路部近傍を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る送液装置のガラス基板の形成工程を示す模式的な図である。
【図５】本発明の実施例１に係る送液装置において、流体が送液される様子を示す作用電極の一部が拡大された図である。
【図６】本発明の実施例１に係る送液装置を用いて流体を送液する場合の、送液速度の電位依存性を示すグラフである。
【図７】流体の送液速度の、流路の高さに対する依存性を示すグラフである。
【図８】流体の送液の時間経過と電流及び消費電力の依存性を示すグラフである。
【図９】図９（ａ）は、本発明の実施例２に係る送液装置の流路近傍を示す模式的な部分拡大図であり、図９（ｂ）は、実施例２の送液装置の変形例に係る送液装置の流路近傍を示す模式的な部分拡大図である。
【図１０】実施例２に係る送液装置において、流体が混合する様子を示す、混合電極付近の模式的な部分拡大図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る送液装置の流路近傍を示す模式的な部分拡大図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１    ガラス基板
１ａ、２ａ    面
２、３４    基板
３、３ａ、３ｂ、３ｃ    流路面
３ｄ、４ｄ、４ｂ’、４ｃ’    端部
４、５０、５１    作用電極
４ａ、４ｂ、４ｃ、５０ａ、５１ａ，７０ａ，７１ａ、８０ａ    作用電極要素
４ａ’    末端部
５    対極
６    コンタクトパッド
７、３３    参照電極
８    導入口
９、５９、７９    間隙
１０    液溜め部（リザーバー）
１１、６１、７１、９１    送液装置
１３    流路部
１４、５３、５４    流体
１４ａ    メニスカス
１５    流路空間
１６    スペーサー
３１    液滴
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ    矢印
５２、７２    混合電極
５０ｇ、５１ｇ    矢印
５０ａ’、５１ａ’、７０ａ’、７１ａ’    周辺部
７０ｂ、８０ｂ、８０ｃ    凹状部
７２ａ    両周辺部
７２ｂ    凸状部
８１    検出用作用電極
８２    検出用参照電極
８３    絶縁膜層
８４    センサ
【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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【図１０】
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【図１１】
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