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公開番号2024156663
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-06
出願番号2024106200,2022517835
出願日2024-07-01,2020-09-18
発明の名称マイクロ流体デバイスのための導電性スペーサ
出願人シャープライフサイエンス (イーユー) リミテッド
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類G01N 1/00 20060101AFI20241029BHJP(測定;試験)
要約【課題】複雑な回路構成を可能にするアクティブマトリックス型の誘電体エレクトロウェッティング(AMEWOD)デバイスなどのマイクロ流体デバイスの提供。
【解決手段】本発明のマイクロ流体デバイスは、第1基板および第2基板と、第1基板と第2基板との間に流体チャンバを画定するように第1基板を第2基板から離間するガスケット10と、流体試料を流体チャンバに導入するための少なくとも1つのポート18、28とを備える。ガスケットの内側エッジ面は、流体チャンバの側面境界を画定する。複数の独立してアドレス指定可能なアレイ要素が、流体チャンバに面する第1基板の表面上に提供され、少なくとも1つの回路要素が、流体チャンバに面する第2基板の表面上に配置される。ガスケットは、流体チャンバに面する第2基板の表面上に配置された回路要素と、関連する端子との間の導電性経路を提供するように構成される。
【選択図】図2a
特許請求の範囲【請求項１】
マイクロ流体デバイスであって、
第１基板および第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に流体チャンバを画定するために、前記第１基板を前記第２基板から離間するガスケットであって、前記ガスケットの内側エッジ面が前記流体チャンバの側面境界を画定する、ガスケットと、
前記流体チャンバに面する前記第１基板の表面上に設けられた複数の独立してアドレス指定可能なアレイ素子と、
前記流体チャンバに面する前記第２基板の表面上に配置された少なくとも１つの回路素子と、
流体試料を前記流体チャンバに導入するための少なくとも１つのポートと、を備え、
前記ガスケットは、前記流体チャンバに面する前記第２基板の表面上に配置された回路素子と、関連する端子との間に導電性経路を提供するように構成される、
マイクロ流体デバイス。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記端子が、前記第１基板上に設けられ、前記ガスケットが、少なくとも前記ガスケットの厚さ方向に延在する前記導電性経路を提供する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記ガスケットは、前記ガスケットの平面内にさらに延在する前記導電性経路を提供する、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記端子は、前記ガスケットの前記内側エッジ面から離れた位置で、前記ガスケット上に設けられ、前記ガスケットは、少なくとも前記ガスケットの平面内に延在する導電性経路を提供する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記ガスケットは、バルクで電気的に導電性である、請求項１～４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
複数の回路要素が、前記流体チャンバに面する前記第２基板の前記表面上に設けられ、前記ガスケットが、複数の独立した導電性経路を提供するように構成され、各導電性経路は、前記回路要素のそれぞれの１つと、それぞれの関連する端子との間にある、請求項１～４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記ガスケットは、前記第１基板および前記第２基板を越えて突出する突出部分を備え、前記導電性経路は、前記ガスケットの前記突出部分まで延在する、請求項6に記載のデバイス。
【請求項８】
電気的導電層が、前記流体チャンバ層に面する前記第２基板の前記表面上に設けられ、前記回路素子が前記電気的導電層内に画定される、請求項６または７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記ガスケットが、前記ガスケットの前記内側エッジ面の一部に配置された導電性部材と、関連する端子との間に導電性経路をさらに提供する、請求項６、７、または８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記ガスケットは、異方性電気的導電率を有する材料を備え、および、任意選択で、前記ガスケットが、前記ガスケットの厚さ方向に電気的に導電性であり、前記厚さ方向と垂直な方向に実質的に導電性でない材料を備える、請求項６、７、または８のいずれか一項に記載のデバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流体デバイスおよびマイクロ流体デバイスを使用する方法に関する。本発明の態様は、液滴がマイクロ流体デバイス内に移送されるとき、または、マイクロ流体デバイス内に移送された後のある時点において、流体の液滴をプリチャージすることに関する。本発明のさらなる態様は、マイクロ流体デバイス内の１つまたは複数の液滴の特性を調べるための導電性回路に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
本出願人の同時係属欧州特許出願第18182737.9号、欧州特許出願第18182772.6号、欧州特許出願第18194096.6号および欧州特許出願第18194098.2号は、サイドフィル構造およびマイクロ流体素子用の成形ハウジングを含むマイクロ流体システムの態様を開示しており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
特許文献１は、エレクトロウェッティングディスプレイパネルを駆動するための方法およびそれを実行するためのエレクトロウェッティングディスプレイ装置を開示している。
【０００４】
非特許文献１は、「デジタルマイクロ流体のためのプリチャージング方法を使用した液滴輸送」を記載している。この著者らは、液滴と誘電体層の下に埋め込まれた電極との間に「プリチャージ」電圧を印加することによって、液滴が最初にチャージされることを記載している。次いで、２つの隣接する埋め込まれた電極間に「駆動」電圧を印加することによって、液滴が次の電極に駆動される。プリチャージの概念は、液滴に蓄積された電荷の極性によって証明された。液滴が正の電圧でプリチャージされる場合、それは負の電圧で駆動され、逆もまた同様である。Choiらはまた、「この論文において、本発明者らは、「液滴のプリチャージ」方法の使用を通して、単一プレート構造のデジタルマイクロ流体デバイスのための新しい液滴駆動スキームを提案する。」と記載している。Choiらは、その上に導電性回路を有するプレート要素間のギャップの距離を画定するガスケット（導電性ガスケットであり得る）が存在する封入マイクロ流体デバイスを開示していない。
【０００５】
図１は、例示的に、模式的斜視図でアクティブマトリクス型の誘電体エレクトロウェッティング（Active Matrix Electrowetting-On-Dielectric；ＡＭ-ＥＷＯＤ）デバイス10の詳細を示した概観図である。AM-EWODデバイス10は、下部基板12上に配置された薄膜電子回路14を有する下部基板12を有し、参照電極（図示せず）が上部基板16に組み込まれている。下部基板12および上部基板16は、それらの間にチャネルまたはギャップ（「流体チャンバ」とも呼ばれる。）を画定する。電極構成は逆であってもよく、薄膜電子回路が上部基板に組み込まれ、参照電極が下部基板に組み込まれてもよい。薄膜電子回路14は、アレイ素子電極18を駆動するために配置される。複数のアレイ素子電極118は、X×Y個のアレイ素子を有する電極または素子アレイ120に配置され、ここで、XおよびYは任意の整数であり得る。「プレート要素」という用語は、基板と、その基板上に配置された任意の電極（複数可）および/または任意の薄膜電子回路などの様々なコンポーネントとの組み合わせを示すために使用され得る。
【０００６】
液滴122は、任意の極性液体を含んでもよく、典型的には水性であり、スペーサ124によって分離された下部基板14と上部基板16との間に封入されるが、複数の液滴122が存在してもよいことが理解されよう。液滴122は、典型的には、無極性液体の層内に存在してもよく、無極性液体は、下部基板12と上部基板16との間のチャネルを概ね満たすオイル（図示せず）であってもよい。
【０００７】
極性材料を含む液滴122、すなわち、AM-EWODデバイスの動作によって操作される液滴は、流体の外部「リザーバ（reservoir）」からAM-EWODチャネルに入力されなければならない。外部リザーバは、例えば、ピペットであってもよく、またはデバイスのハウジングに組み込まれた構造であってもよい。リザーバからの流体がAM-EWODに入ると、一般的には、オイルは置き換えられ、AM-EWODチャネルから除去されてもよい。
【０００８】
液滴（122）は、ある種のプロトコルまたはテストを実施するために、自動化された方法で操作されてもよい。テストの場合、液滴がデバイスの内部に留まっている間に、液滴にテストを実施することが可能であり得る。液滴は、電気的および光学的方法を含むいくつかの方法で調査され得る。電気的調査の場合、電気的調査が実行されない場合よりも複雑なデバイス構成が必要となる場合がある。
【０００９】
誘電体エレクトロウェッティング（Electrowetting-on-Dielectric：EWOD）デバイスのようなマイクロ流体デバイスは、液滴が、参照電極と完全なまたは密着した電気的接触の状態にあるときに、最も効果的に機能する。多くのデバイスにおいて、参照電極は、EWOD電極を含む他方の（より複雑な）基板に対向する単純な導電性基板によって提供され、これにより、デバイスの流体を物理的に収容し、デバイスのセルギャップを画定するためにも使用される。
【００１０】
この参照電極は、最も理想的には、主EWOD基板に信号を供給する駆動電子回路基板と同じ駆動電子回路基板に接続され、その結果、（一般的にそうであるように）AC電圧が使用される場合、参照電極に印加される信号の周波数は、EWOD素子に印加される信号の周波数と一致する。これにより、ＥＷＯＤ基板から必要とされる最大電圧信号を半分にすることができ、EWODデバイスの基板上の駆動電子回路としてTFT電子回路を使用することが可能になる。
（【００１１】以降は省略されています）

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