(57)【要約】【課題】一定量の被搬送物質たる液体を、目的エリアまで安定的に搬送可能とする。【解決手段】滴状の液体が停留するための第一及び第二の停留エリア１７ａ，１７ｂと、第一の停留エリア１７ａ内の滴状の液体を第二の停留エリア１７ｂに搬送するための弾性波１８を励振する搬送電極１４と、を基板１２の搬送面上に備え、第一の停留エリア１７ａ内の滴状の液体が弾性波１８により搬送面上を搬送され、第二の停留エリア１７ｂ内では、搬送された液体が、第一の停留エリア１７ａ内の液体と略同量で且つ滴状に停留するように、搬送面上の液体に対する親和性に高低差が設けられている構成とした。例えば、搬送経路１６ａ，１６ｂと低親和性領域１９とによって、搬送面上の液体に対する親和性に高低差が設けられる。【選択図】図１
2007068334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
滴状の液体が停留するための第一及び第二の停留エリアと、
第一の停留エリア内の滴状の液体を第二の停留エリアに搬送するための弾性波を励振する電極と、
を基板の搬送面上に有し、
第一の停留エリア内の滴状の液体が弾性波により搬送面上を搬送され、第二の停留エリア内では、搬送された液体が、第一の停留エリア内の液体と略同量で且つ滴状に停留するように、搬送面上の液体に対する親和性に高低差が設けられている、
ことを特徴とする搬送システム。
【請求項２】
請求項１に記載の搬送システムにおいて、
弾性波によって液体が搬送される搬送経路が、第一の停留エリアから第二の停留エリアに伸びており、
この搬送経路の両側には、搬送経路よりも液体に対する親和性の低い領域が、搬送方向に沿って形成されている、
ことを特徴とする搬送システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の搬送システムにおいて、
第一及び第二の停留エリア間の搬送面上には、第一の停留エリアから両停留エリア間の任意位置までの区間では液体に対する親和性が徐々に低くなり、この任意位置から第二の停留エリアまでの区間では親和性が徐々に高くなるように、親和性の高低差が設けられている、
ことを特徴とする搬送システム。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一つに記載の搬送システムにおいて、
第一の停留エリアと第二の停留エリアとの間の距離は、電極への１パルス分の入力信号により発生した弾性波によって搬送面上を液体が搬送される距離とした、
ことを特徴とする搬送システム。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一つに記載の搬送システムにおいて、
第一の停留エリアの搬送方向下流側には、電極からの弾性波によらずに液体が搬送経路上に移動するのを防ぐために、搬送経路よりも液体に対する親和性の低い領域が形成されている、
ことを特徴とする搬送システム。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一つに記載の搬送システムにおいて、
第二の停留エリアの搬送方向上流側には、搬送経路上から搬送された液体が搬送経路上に戻るのを防ぐために、搬送経路よりも液体に対する親和性の低い領域が形成されている、
ことを特徴とする搬送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面上に発生させた弾性波の伝搬を利用して、例えば溶液などの液体を搬送する搬送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細加工技術を利用して、基板（チップ）上に、微少量の液体（特に、溶液）が流れる溝状の微小流路（マイクロ流路）のネットワークを形成し、さらにネットワーク上にポンプ、バルブ、センサや微小分析器等を配置して、微少量の液体（特に、溶液）の搬送、混合、分注、検出、分析等の各処理を１チップ上で行えるようにした化学分析システムを構築する試みがなされている。
【０００３】
上記のような、１チップ上にマイクロ流路のネットワークを形成し、またポンプ、バルブ、センサ等の各要素を小型化し、マイクロ流路のネットワーク上に集積化した化学分析システムは、μＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）あるいはＬａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ（チップ上の実験室）と呼ばれている。そして、このシステムは、システム・装置の小型化及び低コスト化を図れる点、微量のサンプルで分析・測定が可能な点、溶液サンプルの分析で生じる廃液の量を低減できる点、測定時間の短縮化を図れる点、などの利点があるとして、注目されている。
【０００４】
しかし、上記のような化学分析システムでは、チップを小型化できても、ポンプ等の各要素の開発・小型化、及び小型化した各要素の集積化は、実際上は非常に困難である。また、ポンプにより溝状のマイクロ流路内を搬送される液体（溶液）に対してマイクロ流路の側壁部分の面積が非常に大きいため、液体（溶液）と側壁部分との接触面積が大きくなり、搬送中に液体（溶液）が側壁部分に吸着してしまう。そして、こうした吸着状態は、液体（溶液）の搬送において搬送抵抗となり、搬送効率の低下を招く。
【０００５】
そこで、上記のような化学分析システムにおいて、溝状のマイクロ流路による液体の搬送技術に替えて、弾性波の伝搬を利用した搬送技術を適用することで、上記問題を解消することが可能となる。
【０００６】
この弾性波の伝搬を利用した搬送技術については、弾性波の伝搬を利用して物体を搬送する装置として、例えば下記特許文献１に記載されている。この装置は、レイリーモード弾性波を発生する圧電材料及びカット面からなる圧電基板と、圧電基板表面上に、レイリーモード弾性波を励振させる入力用電極と、を含む構成を有している。そして、入力用電極からの弾性波が伝搬する伝搬経路上に液体を供給し、電気信号を入力用電極に加えて圧電基板より弾性波（レイリー波）を励振させると、基板上を伝搬して液体中に入った弾性波は、伝搬面と液体の界面を伝搬しながら液体中に縦波を放射するため、この放射を受けた液体が、放射エネルギーによって弾性波の進行方向に流動する。このような原理により、被搬送物質としての液体を、弾性波を用いて搬送することを可能としている。
【０００７】
以上のように、上記のような化学分析システムにおいて、溝状のマイクロ流路に替えて弾性波による搬送経路（弾性波が伝搬する伝搬経路）のネットワークをチップ上に形成させることで、溝状のマイクロ流路で生じる上記問題を解消し、効率的な搬送を行うことができるようになる。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３２７５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、弾性波の伝搬を利用して液体の搬送を行う場合、液体（溶液）と基板表面との間でも、液体の基板表面への吸着現象は生じる。そして、この吸着現象が生じる状態で、弾性波による液体の搬送を行うと、被搬送物質である液体は、搬送方向に伸長した状態で搬送される。そして、搬送が停止すると、この液体は、表面張力によって自然な形状（例えば水であれば、円形状）に戻ろうとするが、搬送後の停止状態の液体には、液体と基板表面との間の吸着力が、表面張力により自然な形状に戻ろうとする力に対する抵抗力として働くため、結果的には、これらの力が釣り合った状態の形状で停止する。具体的には、搬送停止後の液体は、搬送方向に伸長した状態で停止する。
【００１０】
ここで、上記のように被搬送物質である液体が搬送方向に伸長した状態で停止する現象が生じると、搬送システムにおいて以下のような問題点が生じることとなる。この問題点について、図８のような構成を有する搬送システム１００を例にとって以下説明する。
【００１１】
図８の搬送システム１００では、まず、基板１０２上の第一の搬送経路１０６ａ上に液体２００を供給し、第一の電極１０４ａに高周波信号を入力して弾性波１０８ａを第一の搬送経路１０６ａ上に伝搬させ、この弾性波１０８ａを利用して、供給された液体２００を第一の搬送経路１０６ａ上で搬送する。そして、第一の搬送経路１０６ａと第二の搬送経路１０６ｂとの合流地点まで液体２００が搬送されると、続いて第二の電極１０４ｂに高周波信号を入力して弾性波１０８ｂを第二の搬送経路１０６ｂ上に伝搬させ、この弾性波１０８ｂを利用して、液体２００を第二の搬送経路１０６ｂ上で搬送する。こうして、被搬送物質である液体２００を、第一の搬送経路１０６ａ及び第二の搬送経路１０６ｂを介して目的のエリア１１０まで搬送するようになっている。
【００１２】
ところが、第一の搬送経路１０６ａ上における搬送処理を停止したときに、第一の搬送経路１０６ａと第二の搬送経路１０６ｂとの合流地点において液体２００が搬送方向に伸長した状態で停止すると、このような伸長した形状の液体２００に第二の電極１０４ｂからの弾性波１０８ｂを当てても、液体２００の全体に弾性波が当たらずに一部にだけしか当たらないといった事態が起こり得る。つまり、図８に示すように、第一の搬送経路１０６ａ上で搬送された液体２００の一部が第二の搬送経路１０６ｂ上で搬送されるといった事態が起こり得る。したがって、第一の搬送経路１０６ａ及び第二の搬送経路１０６ｂを介して目的のエリア１１０まで搬送される液体２００の量は、第一の搬送経路１０６ａ上に当初供給された量よりも少量となり、上記のような搬送システム１００では、当初の供給量を維持したまま目的のエリア１１０まで搬送できないといった問題が生じてしまう。
【００１３】
そして、このような問題が生じることにより、他の問題が派生し得る。例えば上記の目的エリア１１０で被搬送物質である液体２００のセンシング処理を行うといった場合、センシングに必要量の液体２００を目的エリア１１０内に搬送しようとして、その必要量と同量の分だけ供給し搬送しても、目的エリア１１０内まで搬送された液体２００は当該必要量以下となるため、量の不足によって正確なセンシングができないといった問題が生じ得る。
【００１４】
また、必要量の液体２００を目的エリア１１０内に供給しようとすれば、目的エリア１１０内には供給した液体２００の一部しか搬送されないという点を考慮して、その必要量以上の液体２００を供給しなければならないため、液体２００を無駄に使用することとなる。従って、必要量以上の液体２００を使用することで、処理後の液体２００の廃棄物が無駄に多く発生することとなり、好ましくない。これに関しては、例えば血液を被搬送物質として適用する場合、必要量以上に血液を供給しなければならないこととなるため、必要量以上の血液を採取される被験者への負担が増大するといった問題も生じ得る。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、一定量の被搬送物質たる液体を目的エリアまで安定的に搬送可能な搬送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の搬送システムは、滴状の液体が停留するための第一及び第二の停留エリアと、
第一の停留エリア内の滴状の液体を第二の停留エリアに搬送するための弾性波を励振する電極と、を基板の搬送面上に有し、第一の停留エリア内の滴状の液体が弾性波により搬送面上を搬送され、第二の停留エリア内では、搬送された液体が、第一の停留エリア内の液体と略同量で且つ滴状に停留するように、搬送面上の液体に対する親和性に高低差が設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、上記の搬送システムにおいて、弾性波によって液体が搬送される搬送経路が、第一の停留エリアから第二の停留エリアに伸びており、この搬送経路の両側には、搬送経路よりも液体に対する親和性の低い領域が、搬送方向に沿って形成されているようにするのが好適である。
【００１８】
また、上記の搬送システムにおいて、第一及び第二の停留エリア間の搬送面上には、第一の停留エリアから両停留エリア間の任意位置までの区間では液体に対する親和性が徐々に低くなり、この任意位置から第二の停留エリアまでの区間では親和性が徐々に高くなるように、親和性の高低差が設けられているようにしても良い。
【００１９】
さらに、上記の搬送システムにおいて、第一の停留エリアと第二の停留エリアとの間の距離は、電極への１パルス分の入力信号により発生した弾性波によって搬送面上を液体が搬送される距離とするのが好適である。
【００２０】
また、上記の搬送システムにおいて、第一の停留エリアの搬送方向下流側には、電極からの弾性波によらずに液体が搬送経路上に移動するのを防ぐため、搬送経路よりも液体に対する親和性の低い領域が形成されているようにすると良く、また第二の停留エリアの搬送方向上流側には、搬送経路上から搬送された液体が搬送経路上に戻るのを防ぐため、搬送経路よりも液体に対する親和性の低い領域が形成されているようにすると良い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の搬送システムによれば、一定量の被搬送物質たる液体を、目的エリアまで安定的に搬送することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
まず、本発明の第一の実施形態における搬送システムについて、図１を参照して説明する。図１の搬送システム１０は、例えば水晶基板や圧電基板（例えばＬｉＮｂＯ３基板やＬｉＴａＯ３基板等）またはガラスやシリコン等の基板表面に圧電薄膜（例えばＺｎＯやＡｌＮ等）を有する基板などといった基板１２の表面上に、弾性波を発生（励振）する弾性波発生手段１４を備えた構成となっている。
【００２３】
図１の搬送システム１０における弾性波発生手段１４は、高周波信号を発生させる駆動回路３０に接続されている櫛型電極（搬送電極）である。この電極１４は、駆動回路３０からの高周波信号の入力によって、被搬送物質である液体を搬送するための弾性波１８を励振する。
【００２４】
本実施形態における駆動回路３０は、例えば図２のような構成のものである。この駆動回路３０によれば、まず信号発生器（Signal Generator）３２から例えば図３の上段のような信号Ａが発生し、パルス信号発生器３４から図３の中段のようなパルス信号Ｂが発生する。そして、これらの信号Ａ，Ｂは乗算器３６で乗算された後に増幅器３８で増幅され、図３の下段のような信号Ｃとなり、この信号Ｃが櫛型電極（搬送電極）１４に入力される。こうして搬送電極１４には間欠的に（１パルス毎に）高周波信号が入力される。そして、この１パルス分の高周波信号により励振された弾性波１８が搬送可能な距離分だけ、液体は搬送されることとなる。
【００２５】
また、基板１２の表面には、搬送電極１４の配置により、搬送電極１４からの弾性波１８の伝搬によって液体が搬送される搬送経路（弾性波の伝搬経路）が形成される。図１の搬送システム１０では、第一の搬送経路１６ａ及び第二の搬送経路１６ｂが直線的に並んだ状態で形成されている。
【００２６】
そして、図１に示すように、第一の搬送経路１６ａの一端には第一の停留エリア１７ａが形成され、他端（すなわち、第一の搬送経路１６ａと第二の搬送経路１６ｂとの合流地点）には第二の停留エリア１７ｂが形成され、さらに第二の搬送経路１６ｂの他端には第三の停留エリア１７ｃが形成されている。なお、本実施形態では、第一の停留エリア１７ａが、液体をこの搬送経路１６ａ上に供給するための供給エリアとして機能する。
【００２７】
これら停留エリア１７ａ〜１７ｃは、被搬送物質である液体が自然な形状で存在することができるように構成されたエリアである。例えば、被搬送物質として溶液が搬送される場合、この溶液は、停留エリア１７ａ〜１７ｃ内においては、表面張力の影響により、自然な形状（例えば図１の符号２０ａのような円形状）の状態で存在する。本実施形態では、図１に示すように、基板１２の被搬送物質（液体）に対する親和性よりも低い親和性を有する低親和性領域（被搬送物質が水である場合には、例えば疎水性ポリマー膜により形成された領域）１９で囲うことで、弾性波の励振を阻害することなく停留エリア１７ａ〜１７ｃを形成している。ただし、液体が自然な形状の状態で安定的に存在でき、且つ搬送経路上に安定的に移動可能であれば、停留エリア１７ａ〜１７ｃの周囲をこのような低親和性領域で囲う必要はない。
【００２８】
一方、各搬送経路１６ａ，１６ｂにおいても、基板１２の被搬送物質（液体）に対する親和性よりも低い親和性を有する低親和性領域１９が、各搬送経路１６ａ，１６ｂに沿って配置されている。例えば図１では、このような低親和性領域１９が、それぞれ搬送経路１６ａ，１６ｂの両側に当該搬送経路１６ａ，１６ｂに沿って、自然な形状状態の液体２０ａの大きさ（搬送経路１６ａ，１６ｂの幅方向の大きさ）に比べて狭い幅だけ間隔を空けて設けられている。
【００２９】
なお、上記のような低親和性領域１９は、基板１２の被搬送物質（液体）に対する親和性よりも低い（あるいは非親和性を有する）親和性を有する膜により形成しても良く、あるいは、基板１２への表面処理によって搬送経路１６ａ，１６ｂの両側に当該搬送経路１６ａ，１６ｂに沿って形成しても良い。ここで、基板１２上に親和性領域や非親和性領域を形成するための表面処理としては、シランカップリング処理等の化学的方法や基板のドライ洗浄（プラズマやオゾンによる）等がある。
【００３０】
次に、上記のような構成を有する搬送システム１０による液体の搬送処理について説明する。まず、供給エリアとして機能する第一の停留エリア１７ａに被搬送物質である液体２０ａを供給して搬送電極１４に高周波信号を入力すると、この搬送電極１４で励振された弾性波１８の伝搬により、供給された液体２０ａは、第一の停留エリア１７ａから第二の停留エリア１７ｂに向かって、搬送方向に伸長した状態で第一の搬送経路１６ａ上を搬送される。
【００３１】
このとき、第一の搬送経路１６ａ上を搬送中の液体２０ｂは、親和性の低い低親和性領域１９上を移動するよりも、低親和性領域１９間の親和性の高い部分（図１では低親和性領域１９間に露出する基板表面上、すなわち第一の搬送経路１６ａ上）を極力移動しようとする。換言すれば、搬送中の液体は、低親和性領域１９とは接触角が大きく、すなわち密に接触せずに移動し、一方で低親和性領域１９間の第一の搬送経路１６ａとは接触角が小さく、すなわち密に接触しながら、移動する。つまり、搬送中の液体２０ｂは、低親和性領域１９とは極力接触せずに第一の搬送経路１６ａ内に収まるよう、第一の搬送経路１６ａの幅方向に圧縮されて変形したような状態となり、このような変形状態のまま第一の搬送経路１６ａ上を搬送される。
【００３２】
そして、第一の搬送経路１６ａ上を搬送される液体２０ｂの一部が第二の停留エリア１７ｂ内に入り込むと、この液体２０ｂには、第二の停留エリア１７ｂ内では、表面張力により、第一の搬送経路１６ａ上での変形状態から自然な形状の状態に戻ろうとする力が働く。またこれと同時に、この戻ろうとする力に対する抵抗力も第一の搬送経路１６ａへの吸着により生じる。しかし、第一の搬送経路１６ａと液体２０ｂとの接触面積は、従来の搬送経路（低親和性領域１９の存在しない場合の搬送経路）上における液体と該従来の搬送経路との接触面積よりも小さくなるため、搬送経路への吸着により生じる抵抗力も従来に比して小さくなる。その結果、図１の符号２０ｃに示すように、表面張力により第二の停留エリア１７ｂ内で自然な形状の状態に戻ろうとする力（液体２０ｃの矢印）は、第二の停留エリア１７ｂに入っていない部分（第一の搬送経路１６ａ上に未だ存する部分）にも十分働くこととなる。そして、この第二の停留エリア１７ｂ外に存する部分も第二の停留エリア１７ｂ内に収まろうとして引き込まれていき、最終的には、液体の全体が、第二の停留エリア１７ｂ内に引き込まれ、符号２０ａと同様の自然な形状で第二の停留エリア１７ｂに収まることとなる。こうして、被搬送物質である液体は、従来のように伸長した液体の一部が搬送経路上に残留することなく、第一の搬送経路１６ａ上から第二の停留エリア１７ｂに送り渡される。
【００３３】
以上のように、図１のような構成の搬送システム１０によれば、基板表面（搬送面）上において、第一の停留エリア１７ａに供給された量と略同量の被搬送物質（液体）２０ａを、第一の搬送経路１６ａを経て第二の停留エリア１７ｂ内に安定的に搬送することが可能となる。
【００３４】
次に、被搬送物質（液体）が第二の停留エリア１７ｂに送り渡されてから、再度、搬送電極１４に高周波信号を入力すると、搬送電極１４で励振された弾性波１８の伝搬により、この液体が第二の停留エリア１７ｂから第三の停留エリア１７ｃに向かって第二の搬送経路１６ｂ上を搬送される。このときも、搬送中の液体は、第一の搬送経路１６ａ上を搬送される液体と同様に、低親和性領域１９とは極力接触しないよう変形した状態となり、この変形状態のまま第二の搬送経路１６ｂ上を搬送される。
【００３５】
そして、第二の搬送経路１６ｂ上を搬送される液体の一部が第三の停留エリア１７ｃ内に入り込むと、上述の第一の搬送経路１６ａ上から第二の停留エリア１７ｂ内に送り渡される場合と同様にして、液体の全体が第三の停留エリア１７ｃ内に引き込まれ、この液体は第二の搬送経路１６ｂ上から第三の停留エリア１７ｃ内に送り渡される。こうして、第二の停留エリア１７ｂ内での物質量と略同量の液体を、第三の停留エリア１７ｃ内に安定的に搬送することができる。すなわち、図１のような構成の搬送システム１０によれば、第一の停留エリア１７ａ内に供給された物質量と略同量の液体を、第一の搬送経路１６ａ、第二の停留エリア１７ｂ及び第二の搬送経路１６ｂを経て、第三の停留エリア１７ｃ内に安定的に搬送することができる。
【００３６】
このように、本実施形態における搬送システムでは、親和性の高低差（度合いの変化）を利用して、搬送経路上の被搬送物質（液体）を、停留エリアにおける自然な形状の状態（低ポテンシャル状態）から変形状態（高ポテンシャル状態）に変化させて搬送し、搬送先の停留エリアで再び自然な形状の状態（低ポテンシャル状態）に戻し、さらに次の停留エリアへは変形状態（高ポテンシャル状態）で搬送する、という手順を繰り返し行うことで、基板表面（搬送面）上において、一定量の液体を目的エリアまで効率的に且つ安定的に搬送していくことを可能としている。
【００３７】
ところで、搬送用の弾性波としては、基板表面に直交する方向に基板表面を変位させる弾性波（例えばレイリー波）が好適であり、水晶基板や圧電基板には、このような弾性波を伝搬させるのに好適なカット角及び伝搬方向が存在する。そこで、好適なカット角の基板を用い、好適な伝搬方向に弾性波が伝搬するよう、搬送電極を配置すると良い。また、好適な伝搬方向とは異なる方向に弾性波を利用して液体を伝搬するには、基板上に圧電薄膜を設け、この圧電薄膜上に励振させた弾性波により液体を搬送するように構成すれば良い。こうすることにより、基板や圧電薄膜の表面（搬送面）上に、複数の搬送経路を設けることが可能となる。
【００３８】
そこで、上記のようにして、図１のような構成の搬送経路及び停留エリアを、例えば図４のように基板上に配置することで、一定量の液体を目的エリアまで効率的に且つ安定的に搬送可能な種々の搬送パターンを、１つの搬送システム上で実現できるようになる。
【００３９】
例えば図４の搬送システムでは、第一、第二、第四及び第五の搬送経路４６ａ，４６ｂ，４６ｄ，４６ｅでの搬送方向が基板における弾性波の好適な伝搬方向と一致するよう第一及び第二の搬送電極４４ａ，４４ｂを配置している。また、第三の搬送経路４６ｃとして、圧電薄膜（図示せず）を基板４２上に設け、この圧電薄膜上に第三の搬送電極４４ｃを配置している。さらに、第一及び第二の搬送経路４６ａ，４６ｂ上には、それぞれ供給エリアとして機能する第一及び第二の停留エリア４７ａ，４７ｂを設け、さらに第一、第三及び第四の搬送経路４６ａ，４６ｃ，４６ｄの合流点には第三の停留エリア４７ｃを、第二、第三及び第五の搬送経路４６ｂ，４６ｃ，４６ｅの合流点には第四の停留エリア４７ｄを設けている。なお、各搬送経路４６ａ〜４６ｅ及び各停留エリア４７ａ〜４７ｄは、図１と同様に、低親和性領域に囲まれた構成となっており、停留エリア間での搬送については、一定量の液体を、物質量を減らさずに行うことができるようになっている。
【００４０】
そして、この図４のような構成を有する搬送システム４０によれば、種々の搬送パターンを実現することができる。例えば、第一の停留エリア４７ａに供給された一定量の液体を、第一の搬送電極４４ａからの弾性波４８ａの伝搬により、第一の停留エリア４７ａから、第一の搬送経路４６ａ及び第三の停留エリア４７ｃを経て第四の搬送経路４６ｄ上に、物質量を減らさずに搬送することができる。
【００４１】
または、第一の停留エリア４７ａに供給された一定量の液体を、まず、第一の搬送電極４４ａからの弾性波４８ａの伝搬によって、第一の停留エリア４７ａから第一の搬送経路４６ａを経て第三の停留エリア４７ｃまで搬送し、次に第三の搬送電極４４ｃからの弾性波４８ｃの伝搬によって、第三の停留エリア４７ｃから第三の搬送経路４６ｃを経て第四の停留エリア４７ｄに搬送し、さらに第二の搬送電極４４ｂからの弾性波４８ｂの伝搬によって、第四の停留エリア４７ｄから第五の搬送経路４６ｅ上に、物質量を減らさずに搬送することもできる。
【００４２】
または、一定量の液体を第二の停留エリア４７ｂに供給し、この液体を、第二の搬送電極４４ｂからの弾性波４８ｂの伝搬により、第二の停留エリア４７ｂから、第二の搬送経路４６ｂ及び第四の停留エリア４７ｄを経て第五の搬送経路４６ｅ上に、物質量を減らさずに搬送することもできる。
【００４３】
または、第一の停留エリア４７ａに供給された液体を上述のようにして第四の停留エリア４７ｄに搬送し、第二の停留エリア４７ｂに供給された液体を上述のように第二の搬送経路４６ｂを経て第四の停留エリア４７ｄに搬送し、第四の停留エリア４７ｄにおいて、搬送された各々の液体を混合することも可能である。そして、第二の搬送電極４４ｂへの入力信号の大きさを調整する等して第二の搬送電極４４ｂからの弾性波４８ｂのエネルギーを調整し、混合した液体を、弾性波４８ｂの伝搬により、第四の停留エリア４７ｄから第五の搬送経路４６ｅ上に搬送することも可能である。この場合も、第一及び第二の停留エリア４７ａ，４７ｂから第四の停留エリア４７ｄまでは、それぞれ物質量を減らさずに搬送することが可能である。
【００４４】
以上のように、本発明を適用して、基板や圧電薄膜の表面（搬送面）上において、一定量の液体を目的エリアまで効率的に且つ安定的に搬送できる複数の搬送経路を設けることで、種々の搬送パターンで、一定量の液体を目的エリアまで効率的に且つ安定的に搬送することが可能となる。
【００４５】
ところで、上記第一の実施形態においては、基板の被搬送物質（液体）に対する親和性よりも低い親和性を有する低親和性領域を上述の如く配置し、この低親和性領域と低親和性領域間（露出する基板表面）との間の親和性の高低差を利用して、両停留エリア間に伸びた搬送経路上で液体を変形状態（高ポテンシャル状態）にして搬送し、搬送先の停留エリアにおいて自然な形状の状態（低ポテンシャル状態）に戻すという手順を踏むことで、一定量の液体を、複数の停留エリアを介して効率的に且つ安定的に搬送していくことを可能としている。しかし、親和性の高低差を利用して、上記と同様の手順を実現可能な構成は、必ずしも上記構成に限定されるものではない。以下、一定量の液体を効率的に且つ安定的に搬送可能な他の構成について説明する。
【００４６】
例えば、第一及び第二の停留エリア間において、被搬送物質である液体に対する親和性の度合いを、搬送方向に進むに従い変化させることによっても、一定量の液体をより安定的に搬送することができるようになる。具体例としては、例えば図５に示すように、第一の停留エリア５７ａから当該第一の停留エリア５７ａと第二の停留エリア５７ｂとの間の任意の地点までの区間では、この任意地点に近付くに従い親和性が低くなり、この任意地点から第二の停留エリア５７ｂまでの区間では、第二の停留エリア５７ｂに近付くに従い親和性が高くなるように、両停留エリア５７ａ，５７ｂ間の領域における親和性を変化させる。
【００４７】
例えば図６（ａ）で示すように、被搬送物質である液体に対し親和性の低い（もしくは非親和性の）微小膜（低親和性微小膜）を、この低親和性微小膜の占める面積率が搬送方向に進むに従って変化するよう、両停留エリア５７ａ，５７ｂ間の領域に配置することで、この液体に対する親和性の度合いを、搬送方向に進むに従い変化させることができる。具体的には、図６（ａ）に細かい点で示すように、第一の停留エリア５７ａから上記のエリア間の任意地点までの区間には、両停留エリア５７ａ，５７ｂ間の領域において低親和性微小膜（細かい点に相当）の数が徐々に多くなるように（低親和性微小膜の占める面積率が徐々に大きくなるように）、複数の低親和性微小膜を配置する。これにより、第一の停留エリア５７ａから上記のエリア間の任意地点までの区間では、任意地点に近付くにつれて徐々に親和性が低くなるよう親和性が変化する。また、上記のエリア間の任意地点から第二の停留エリア５７ｂまでの区間には、両停留エリア５７ａ，５７ｂ間の領域において低親和性微小膜の数が徐々に少なくなるように（低親和性微小膜の占める面積率が徐々に小さくなるように）、複数の低親和性微小膜を配置する。これにより、上記のエリア間の任意地点から第二の停留エリア５７ｂまでの区間では、第二の停留エリア５７ｂに近付くにつれて徐々に親和性が高くなるよう親和性が変化する。
【００４８】
そして、このように両停留エリア５７ａ，５７ｂ間で親和性が変化すると、被搬送物質である液体は、親和性の低い低親和性微小膜とは接触角が大きく、すなわち密に接触せず、一方で低親和性微小膜以外の部分（露出する基板もしくは圧電薄膜の表面）とは接触角が小さく、すなわち密に接触しながら、両停留エリア５７ａ，５７ｂ間を移動する。つまり、搬送中の液体は、低親和性微小膜とは極力接触しないよう変形した状態となり、この変形状態（高ポテンシャル状態）のまま移動する。したがって、図６（ａ）に示すような両停留エリア５７ａ，５７ｂ間を移動中の液体は、まず、第一の停留エリア５７ａから上記のエリア間の任意地点までの区間では、徐々に親和性が低くなるのに伴って、搬送中の液体の変形の度合いは徐々に大きく（高ポテンシャル状態に）なっていく。このとき、上記任意地点を通過する際に最も変形の度合いが大きく、高ポテンシャル状態になる。そして、上記任意地点から第二の停留エリア５７ｂまでの区間では、徐々に親和性が高くなるのに伴って、搬送中の液体の変形の度合いは徐々に小さく（低ポテンシャル状態に）なっていく。
【００４９】
そして、第一の停留エリア５７ａから第二の停留エリア５７ｂに向けて搬送される液体が、上記の任意地点を越えて移動し、その液体の一部が第二の停留エリア５７ｂ内に入り込むと、この液体は、第二の停留エリア５７ｂ内で、両停留エリア５７ａ，５７ｂ間での変形状態（高ポテンシャル状態）から自然な形状の状態に戻ろうとする。このとき、この液体には、表面張力により第二の停留エリア５７ｂ内で自然な形状の状態に戻ろうとする力の他に、この力に対する抵抗力が両停留エリア５７ａ，５７ｂ間の領域における低親和性微小膜以外の部分（露出する基板もしくは圧電薄膜の表面）への吸着により生じる。しかし、搬送中の液体と低親和性微小膜以外の部分（露出する基板もしくは圧電薄膜の表面）との接触面積は、この低親和性微小膜の存在により従来に比して小さくなっているため、吸着により生じる抵抗力も従来に比して小さくなる。その結果、表面張力により第二の停留エリア５７ｂ内で自然な形状の状態に戻ろうとする力が、両停留エリア５７ａ，５７ｂ間に残存する液体に対しても有利に働き、第二の停留エリア５７ｂ内に自然な形状の状態で収まろうとして引き込まれ、最終的には、被搬送物質である液体の全体が第二の停留エリア５７ｂ内に引き込まれて自然な形状で収まることとなる。
【００５０】
こうして、被搬送物質である液体は、この液体の一部が両停留エリア５７ａ，５７ｂ間（搬送経路上）に残留することなく、第二の停留エリア５７ｂに送り渡される。以上のようにして、両停留エリア５７ａ，５７ｂ間の領域を図６（ａ）のような構成とした場合でも、第一の停留エリア５７ａに供給された量と略同量の液体を、第二の停留エリア５７ｂ内に安定的に搬送することが可能となる。なお、図６（ａ）においては、各微小膜の形状は、特に限定されるものではない。
【００５１】
また、例えば図６（ｂ）に示すように、被搬送物質である液体の大きさ（搬送方向の幅）よりも細い短冊状の微小膜であってそれぞれ太さの異なるものを、長手方向が搬送方向と略直交するように、両停留エリア５７ａ，５７ｂ間に並べる。このとき、この短冊状の微小膜間の間隔を変化させて並べる。こうして図６（ｂ）に示すように、細い短冊状の微小膜を、間隔を空けて並べることによっても、両停留エリア５７ａ，５７ｂ間における液体に対する親和性の度合いを搬送方向に変化させることができる。そして、このような構成によっても、両停留エリア５７ａ，５７ｂ間の領域では液体を変形状態（高ポテンシャル状態）にして搬送し、第二の停留エリア５７ｂで自然な形状の状態（低ポテンシャル状態）に戻す、といった手順での搬送が行われるため、その結果、一定量の液体を第二の停留エリア５７ｂまで効率的に且つ安定的に搬送していくことが可能となる。
【００５２】
また、図６（ｃ）に示すように、第一の停留エリア５７ａと第二の停留エリア５７ｂとの間の任意地点までの区間では、第二の停留エリア５７ｂに近付くに従って低親和性膜間（露出する基板もしくは圧電薄膜の表面）の距離が徐々に狭まり、この任意地点から第二の停留エリア５７ｂに近付くに従って低親和性膜間の距離が再度拡がっていくような形状の親和性の低い（もしくは非親和性の）低親和性膜を、搬送方向に沿って設けても良い。
【００５３】
この図６（ｃ）に示す構成では、低親和性膜と低親和性膜間（露出する基板もしくは圧電薄膜の表面）との間の親和性の高低差を利用するため、図１の構成と同様の特徴を有していると共に、被搬送物質である液体に対する親和性の度合いが搬送方向に進むに従い変化する図５の構成と同様の特徴をも有している。したがって、このような構成によれば、両停留エリア５７ａ，５７ｂ間では液体を変形状態（高ポテンシャル状態）にし、第二の停留エリア５７ｂで自然な形状の状態（低ポテンシャル状態）に戻す、といった手順での搬送が行われ、その結果、一定量の液体を第二の停留エリア５７ｂまで効率的に且つ安定的に搬送していくことが可能となる。
【００５４】
以上のように、被搬送物質である液体に対する親和性の度合いを搬送方向に進むに従って変化させることによっても、親和性の高低差（度合いの変化）を利用して、両停留エリア間の液体を変形状態（高ポテンシャル状態）で搬送し、搬送先の停留エリアで自然な形状の状態（低ポテンシャル状態）に戻す、という手順を行い、液体を搬送する構成となっている。そして、このような構成により、一定量の液体を目的エリアまで効率的に且つ安定的に搬送していくことが可能となる。
【００５５】
なお、上記のような低親和性膜の使用に替わり、被搬送物質である液体に対して親和性の低い（あるいは非親和性を有する）領域を、該領域が図６（ａ）から図６（ｃ）のように配置されるよう形成し、この領域によって、被搬送物質である液体に対する親和性の度合いを、搬送方向に進むに従って変化させるようにしても良い。ここで、基板上に親和性領域や非親和性領域を形成するための表面処理としては、シランカップリング処理等の化学的方法や基板のドライ洗浄（プラズマやオゾンによる）等がある。
【００５６】
さらに、搬送システムの停留エリア５７には、例えば図７（ａ）に示すように、被搬送物質である液体に対して低親和性（もしくは非親和性）を有する膜（低親和性膜）５９ａ，５９ｂを設けても良い。この低親和性膜５９ａ，５９ｂは、被搬送物質（液体）の入口側（搬送方向上流側）と出口側（搬送方向下流側）にそれぞれ設けられる。入口側の低親和性膜５９ａによれば、一旦停留エリア５７内に進入した液体は、入口側から停留エリア５７外に出て行くことなく停留エリア５７内に収容される。また、出口側の低親和性膜５９ｂによれば、一旦停留エリア５７内に進入した液体が、出口側から勝手に出て行かないように停留エリア５７内に収容される。以上のように、入口側及び出口側の低親和性膜５９ａ，５９ｂを設けることで、より安定的に液体を停留エリア５７内に収容することが可能となる。なお、このような低親和性膜は、被搬送物質（液体）の入口側と出口側の双方に必ずしも設けられなければならない訳ではなく、搬送パターンに応じていずれか一方側のみに設けられていても良い。
【００５７】
ここで、入口側及び出口側の低親和性膜５９ａ，５９ｂにおける親和性の度合いを、例えば図７（ｂ）のように変化させても良い。図７（ｂ）によれば、入口側の低親和性膜５９ａにおける親和性の度合いは、搬送方向に徐々に親和性が低くなるように設定されているが、このような親和性の度合いの変化により、液体が停留エリア５７内へ進入し易くし、且つ一旦進入した液体の入口側から停留エリア５７の外へ出て行きにくくする、といった双方の効果を奏することが可能となる。
【００５８】
なお、一旦進入した液体は、搬送方向とは逆方向である入口側からよりも、出口側から停留エリア５７の外へ出て行き易いと考えられることから、図７（ｂ）に示すように、入口側の低親和性膜５９ａにおける親和性の度合いは、出口側の低親和性膜５９ｂにおける度合いよりも高く設定しておくと良い。
【００５９】
また、出口側の低親和性膜５９ｂについては、一旦進入した液体が出口側から勝手に出て行かないようにするためのものであることから、特に親和性の度合いを変化させていない。しかし、搬送時には出口側から次の停留エリアへ向けて停留エリア５７の外に出さなければならないことを考慮して、入口側の低親和性膜５９ａと同様に、搬送方向に徐々に親和性が低くなるように親和性の度合いを変化させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る搬送システムの構成を示す図である。
【図２】搬送システムに用いる駆動回路の構成の一例を示す図である。
【図３】図２の駆動回路において発生する各信号を示す図である。
【図４】図１に示す搬送システムの応用例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る搬送システムの構成を示す図である。
【図６】図５に示す搬送システムの構成の具体例を示す図である。
【図７】本発明の搬送システムにおける好適な停留エリアの構成を示す図である。
【図８】弾性波を用いた搬送システムの一般的な構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  搬送システム、１２  基板、１４  搬送電極、１６ａ，１６ｂ  搬送経路、１７ａ〜１７ｃ  停留エリア、１８  弾性波、１９  低親和性領域、２０ａ〜２０ｃ  被搬送物質（液体）。
【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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