[发明专利]使用微流体设备的送液装置和送液方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流体设备及使用该微流体设备的装置系统。本 发明还涉及使用微流体设备的送液方法。

背景技术

目前引人注目的MEMS(微机电系统)技术领域包括生物分析、 环境分析和化学综合。微流体设备或所谓的μTAS(微整体分析系统) 被认为是对于这种分析和综合有用的设备。

微流体设备通过在通常由半导体、玻璃、陶瓷或塑料构成的基片 内提供流路(fluid channel)而形成，使可作为要分析的样本或者作为 要用于化学综合的材料的液态物质在流路中流动以供适当的分析或综 合。

存在对能够降低溶剂、样本和反应物的用量并实现更快的反应速 度从而与常规分析方法或批量处理相比充分利用微尺度优势的设备、 以及使用这种设备的装置系统的需求。

用于微流体设备的已知送液方法包括那些使用压电设备的方法 (铃木孝明等人，The 10^th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences(μTAS2006)，第1卷，第 131-133页)。

图5是一种用于送液的已知结构的横截面视图。在图5中，附图 标记100表示微流体设备。流路110在微流体设备100内部形成，而 固定的壁120和可移动的壁130形成为流路壁。可移动的壁130带有 多个突出部分135，压电设备140设置在突出部分135处。当施加到 相应压电设备140上的电压相位随时间变化时，压电设备140如图5 所示垂直振荡。随后，作为结果，在可移动的壁130上产生一个行波。 流路110中的液体可以通过利用所述行波被输送，同时被搅动。

更具体地说，由于在流路110中发现并被驱动以在图5所示的x 和y方向上(或者在三维情况下还在z方向上)运动的液体运动被平 均，作为结果，流路110中的液体被驱动以在所述行波的方向上运动。 因此，通过控制施加到相应压电设备140的电压以产生在所希望的送 液方向上的行波，液体可以在所希望的送液方向上被输送。

然而，上面所描述的已知技术带来下述问题。

通过使用行波的送液方法，其结果是液体被驱动以沿着送液方向 前后运动，直至它被驱动以在行波的方向上移动。因而，这种送液方 法的送液效率不是像所需要的那样高。为了提高送液效率，最好是在 更小的程度上驱动液体前后运动。为了这个目的，压电设备140应当 如此振荡，从而以较低的频率和较大的振幅生成行波。然而，这样做 是很难的，因为每个压电设备140能够表现出的位移是非常小的。

此外，需要大量的压电设备140来产生行波。这样，就需要引入 许多信号发生器和放大器。作为结果，用于实现微流体设备100的结 构可能会变得很大且成本昂贵。另外，由于压电设备140直接设置在 微流体设备100中，微流体设备100本身就是高价格的。

最后，微流体设备100表现出很大尺寸，这反映了设置在其中的 压电设备140的数目。

发明内容

因此，考虑到现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种紧 凑和较为廉价的送液装置，其提高了送液效率，以及提供一种使用这 种装置的送液方法。

根据本发明，上述目标通过提供一种用于驱动液体在微流体设备 的流路中运动的送液装置来实现，其包括具有多个电能-机械能转换设 备的振动体和用于把至少两个电压信号施加给该振动体的信号发生 器，在施加电压信号时使所述的至少两个电压信号(A)在频率和相 位方面同步，并且(B)在同一频率下以不同相位被振幅调制。

此外，根据本发明，提供了一种驱动液体在微流体设备的流路中 运动的送液方法，其包括把至少两个电压信号施加给具有多个电能- 机械能转换设备的振动体的步骤，使所述的至少两个电压信号(A) 在频率和相位方面同步，并且(B)在同一频率下以不同相位被振幅 调制。

这样，根据本发明，液体可以高效地被输送。与任何已知装置相 比，根据本发明的送液装置都是紧凑和更为廉价的。

本发明的其它特征将通过下面参照附图对示例性实施例的描述 而变得更加清楚。

附图说明

图1是第一个实施例的示意框图。

图2A和2B是示出了第一个实施例中的送液装置的振幅调制和 信号相位关系、以及该装置的壁表面的形变的图示。