JPH10185929A - 液体試料の自動連続分析のための装置 - Google Patents
液体試料の自動連続分析のための装置Info
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- JPH10185929A JPH10185929A JP9323606A JP32360697A JPH10185929A JP H10185929 A JPH10185929 A JP H10185929A JP 9323606 A JP9323606 A JP 9323606A JP 32360697 A JP32360697 A JP 32360697A JP H10185929 A JPH10185929 A JP H10185929A
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- F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
- F04B43/04—Pumps having electric drive
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 膜ポンプと混合チャンバと連結溝とを共
に配置し、一定の試薬を混合して液体試料を自動的に連
続して分析する装置および異方性エッチング液により作
成された構造物を用いて100方位シリコンウェハ上の
固有のセンサによる反応結果の評価。台形の横断面を持
つポンプチャンバの前後には、直接V字形または台形の
断面を持つ、非線形の流体抵抗を示す溝がある。
に配置し、一定の試薬を混合して液体試料を自動的に連
続して分析する装置および異方性エッチング液により作
成された構造物を用いて100方位シリコンウェハ上の
固有のセンサによる反応結果の評価。台形の横断面を持
つポンプチャンバの前後には、直接V字形または台形の
断面を持つ、非線形の流体抵抗を示す溝がある。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一定の試薬を混合
し、液体試料を自動的に連続して分析する装置、膜ポン
プと混合チャンバと連結溝との配置および固有のセンサ
を用いた反応結果の評価に関する。
し、液体試料を自動的に連続して分析する装置、膜ポン
プと混合チャンバと連結溝との配置および固有のセンサ
を用いた反応結果の評価に関する。
【0002】
【従来の技術】現況の技術においては、一定の単位時間
に一定の単位体積を運搬し、化学反応に必要な混合比を
確立するという課題のために種々のタイプのポンプや膜
ポンプが知られている。
に一定の単位体積を運搬し、化学反応に必要な混合比を
確立するという課題のために種々のタイプのポンプや膜
ポンプが知られている。
【0003】さらにまた、特に少量の試薬を混合するた
めに設けられたポンプも知られている。その場合ミクロ
工学の分野に属する製造技術が利用される。能動素子
は、試料または分析のために必要な試薬の搬送を行うマ
イクロポンプである。このマイクロポンプは駆動装置と
弁とを含む。
めに設けられたポンプも知られている。その場合ミクロ
工学の分野に属する製造技術が利用される。能動素子
は、試料または分析のために必要な試薬の搬送を行うマ
イクロポンプである。このマイクロポンプは駆動装置と
弁とを含む。
【0004】引例1(Gerlach,Wurmus,TU Ilmenau De
sign Cousiderations on theDynamic Micropump,ACTUA
TOR 96,sth Intern-Conference o New Actuators,26-
28 Juni,1996,Bremen)においては、駆動装置として
珪素ウェハ中に膜が用いられており、該膜はピエゾ―バ
イモルフ−システムとして作成されている。弁は流体の
方向依存性のピラミッド形抵抗で、第2の珪素ウェーハ
中に設けられている。この場合の短所は、正確な位置で
互いに連結されることが求められる二つのウェハを用い
ることである。公差によって正確な配量が達成されな
い。
sign Cousiderations on theDynamic Micropump,ACTUA
TOR 96,sth Intern-Conference o New Actuators,26-
28 Juni,1996,Bremen)においては、駆動装置として
珪素ウェハ中に膜が用いられており、該膜はピエゾ―バ
イモルフ−システムとして作成されている。弁は流体の
方向依存性のピラミッド形抵抗で、第2の珪素ウェーハ
中に設けられている。この場合の短所は、正確な位置で
互いに連結されることが求められる二つのウェハを用い
ることである。公差によって正確な配量が達成されな
い。
【0005】引例2(Bustgens,Bacher,Bier,Ehnes
Keydel Mikrostrukturtechnik,ACTUATOR 96,sth Inte
rn-Conference o New Actuators,26-28 Juni,1996,B
remen)に記載の他の実施の形態は、二つの担持プレー
ト間に挟まれた弾性膜を弁として用いている。この場
合、駆動は加熱と変形によって行われる。この場合も、
正確な位置で互いにつなぎ合わせることが必要な担持部
材を複数個作る必要があることが短所となる。膜の加熱
は、特定の試薬にとっては制限事項となる。搬送量の制
御も難しい。
Keydel Mikrostrukturtechnik,ACTUATOR 96,sth Inte
rn-Conference o New Actuators,26-28 Juni,1996,B
remen)に記載の他の実施の形態は、二つの担持プレー
ト間に挟まれた弾性膜を弁として用いている。この場
合、駆動は加熱と変形によって行われる。この場合も、
正確な位置で互いにつなぎ合わせることが必要な担持部
材を複数個作る必要があることが短所となる。膜の加熱
は、特定の試薬にとっては制限事項となる。搬送量の制
御も難しい。
【0006】引例3(Temmel,Hermes,Kluge,Woias,
ACTUATOR 96,sth Intern-Conference o New Aktuator
s,26-28 Juni,1996,Bremen)に記載の装置も、正確
な位置で互いにつなぎ合わせることが必要な複数の部材
が用いられる。
ACTUATOR 96,sth Intern-Conference o New Aktuator
s,26-28 Juni,1996,Bremen)に記載の装置も、正確
な位置で互いにつなぎ合わせることが必要な複数の部材
が用いられる。
【0007】このシステムは、膜を変形させる静電力に
よって駆動される。弁は流体の方向依存性の抵抗となる
バタフライ弁として作られている。搬送量は制御される
が、その場合製造に高額を要することが短所であり、特
に何ダースかのポンプを設けることを考えている場合に
はなおさらである。
よって駆動される。弁は流体の方向依存性の抵抗となる
バタフライ弁として作られている。搬送量は制御される
が、その場合製造に高額を要することが短所であり、特
に何ダースかのポンプを設けることを考えている場合に
はなおさらである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、高い精度で作ることができる共通の成形部材中の多
数のポンプと弁と混合室と反応室を有する液体試料を自
動的に継続して分析するための装置を作ることを課題と
している。
は、高い精度で作ることができる共通の成形部材中の多
数のポンプと弁と混合室と反応室を有する液体試料を自
動的に継続して分析するための装置を作ることを課題と
している。
【0009】
【課題を解決するための手段】この課題は、100方位
シリコンウェハ中に、陽極ボンディングによって塗布さ
れたガラス被覆層と共にポンプと弁と混合室と反応器と
が配置された構造物を異方性腐食により作ることによっ
て解決される。
シリコンウェハ中に、陽極ボンディングによって塗布さ
れたガラス被覆層と共にポンプと弁と混合室と反応器と
が配置された構造物を異方性腐食により作ることによっ
て解決される。
【0010】このポンプは、駆動装置としてピエゾ−バ
イモルフ−システムを用いており、該システムはガラス
被覆層上またはポンプ室底面上に圧電プレートまたは圧
電活性層を塗布して作られる。
イモルフ−システムを用いており、該システムはガラス
被覆層上またはポンプ室底面上に圧電プレートまたは圧
電活性層を塗布して作られる。
【0011】ポンプ室は台形の断面を有する矩形をなし
ている。ポンプ室の前後には直接、断面が三角形または
台形の流路があり、該流路は流体の非線形の抵抗になっ
ている。これは、一定の流速Vまで層流が優勢であり、
この流速を超えるとこの層流が渦流に変わり、それによ
って流体の抵抗の急激な変化が起こるという機能をす
る。
ている。ポンプ室の前後には直接、断面が三角形または
台形の流路があり、該流路は流体の非線形の抵抗になっ
ている。これは、一定の流速Vまで層流が優勢であり、
この流速を超えるとこの層流が渦流に変わり、それによ
って流体の抵抗の急激な変化が起こるという機能をす
る。
【0012】流入路および流出路の形状は様々であり、
したがって線形および非線形流体の開始点は様々であ
る。
したがって線形および非線形流体の開始点は様々であ
る。
【0013】振幅が継続的に変化する連続したパルスに
よって膜に撓みが生じる場合には、層流から渦流へ変換
する時点は様々となる。したがって、装置全体にわたっ
てある体積流量をもたらす方向依存性流体抵抗が時間手
段を介して生じることになる。
よって膜に撓みが生じる場合には、層流から渦流へ変換
する時点は様々となる。したがって、装置全体にわたっ
てある体積流量をもたらす方向依存性流体抵抗が時間手
段を介して生じることになる。
【0014】パルスが時間の経過とともに上昇するか下
降するかによって、一方向または他の方向に体積流量が
生じる。搬送する流体の量の正確な配量を行うために、
シリコンウェハ中に定義された流体抵抗となる測定流路
を、ポンプ室に連結させて設けることができる。測定流
路の両端部に生じる流体圧力は測定流路を流れる流体量
の基準となる。
降するかによって、一方向または他の方向に体積流量が
生じる。搬送する流体の量の正確な配量を行うために、
シリコンウェハ中に定義された流体抵抗となる測定流路
を、ポンプ室に連結させて設けることができる。測定流
路の両端部に生じる流体圧力は測定流路を流れる流体量
の基準となる。
【0015】したがって圧力差を、ポンプ周波数または
ポンプ振幅の制御変数とし用い、正確な搬送量の調整を
行うことができる。
ポンプ振幅の制御変数とし用い、正確な搬送量の調整を
行うことができる。
【0016】100シリコンウェハの製造技術に合わせ
て、台形の断面を有する矩形形状に作られた共通のチャ
ンバの出口側で複数のポンプが動作することができる。
このチャンバの非対称な入口側を介して種々の試薬の渦
流が生じ、したがって混合と安定した化学反応が引き起
こされる。
て、台形の断面を有する矩形形状に作られた共通のチャ
ンバの出口側で複数のポンプが動作することができる。
このチャンバの非対称な入口側を介して種々の試薬の渦
流が生じ、したがって混合と安定した化学反応が引き起
こされる。
【0017】混合チャンバは圧力測定のための、または
流量測定のための共通の基準ポテンシャルとして用いる
ことができる。混合チャンバの出口側はV字形または台
形の断面を有する溝を介して反応器と連結している。流
速と溝長は、固有のセンサによる流体の評価の前に充分
な反応時間が実現されるようなものにすることができ
る。
流量測定のための共通の基準ポテンシャルとして用いる
ことができる。混合チャンバの出口側はV字形または台
形の断面を有する溝を介して反応器と連結している。流
速と溝長は、固有のセンサによる流体の評価の前に充分
な反応時間が実現されるようなものにすることができ
る。
【0018】本発明は、ミクロポンプと混合チャンバと
反応器とセンサとを用いて種々の試薬を混合して、液体
試料を自動的に連続して分析する装置において、ミクロ
ポンプ(1)と混合チャンバ(5)反応溝(8)と連結
溝(14)(15)(17)は共に、結晶格子構造10
0方位のシリコンウェハ(2)に配置され、その構造は
異方性エッチングによって作られ、ポンプチャンバ(1
3)のひとつまたは複数の流入溝(14)の流体に作用
する横断面は、このポンプチャンバ(13)からの流出
溝(15)の流体に作用する横断面とは異なり、シリコ
ンウェハ(2)は被覆層(18)によって閉じられてい
ることを特徴とする装置である。
反応器とセンサとを用いて種々の試薬を混合して、液体
試料を自動的に連続して分析する装置において、ミクロ
ポンプ(1)と混合チャンバ(5)反応溝(8)と連結
溝(14)(15)(17)は共に、結晶格子構造10
0方位のシリコンウェハ(2)に配置され、その構造は
異方性エッチングによって作られ、ポンプチャンバ(1
3)のひとつまたは複数の流入溝(14)の流体に作用
する横断面は、このポンプチャンバ(13)からの流出
溝(15)の流体に作用する横断面とは異なり、シリコ
ンウェハ(2)は被覆層(18)によって閉じられてい
ることを特徴とする装置である。
【0019】また本発明は、ミクロポンプ(1)は、異
なる流体抵抗を有する、台形の断面をもつ矩形のポンプ
チャンバ(13)と、被覆層(18)と、圧電素子(2
0)と、流入溝(14)と流出溝(15)とを有するこ
とを特徴とする。
なる流体抵抗を有する、台形の断面をもつ矩形のポンプ
チャンバ(13)と、被覆層(18)と、圧電素子(2
0)と、流入溝(14)と流出溝(15)とを有するこ
とを特徴とする。
【0020】また本発明は、流入溝(14)の流体は層
流と乱流の間で制御されることを特徴とする。
流と乱流の間で制御されることを特徴とする。
【0021】また本発明は、圧力チャンバ(16)は流
出チャンバ(15)を介してポンプチャンバ(13)と
連結し、ポンプのアクチュエータ(12)のための差分
信号を供給する圧力センサ(21)が、圧力測定チャン
バ(16)と混合チャンバ(5)上に設けられているこ
とを特徴とする。
出チャンバ(15)を介してポンプチャンバ(13)と
連結し、ポンプのアクチュエータ(12)のための差分
信号を供給する圧力センサ(21)が、圧力測定チャン
バ(16)と混合チャンバ(5)上に設けられているこ
とを特徴とする。
【0022】また本発明は、混合チャンバ(5)は複数
のミクロポンプ(1)と連結していることを特徴とす
る。
のミクロポンプ(1)と連結していることを特徴とす
る。
【0023】また本発明は、混合チャンバ(5)と評価
センサ(9)の間に反応溝(8)が設けられていること
を特徴とする。
センサ(9)の間に反応溝(8)が設けられていること
を特徴とする。
【0024】また本発明は、試料液と試薬の導入が行わ
れるシリコンウェハ(2)はチップ担持体(27)中に
埋め込まれていることを特徴とする。
れるシリコンウェハ(2)はチップ担持体(27)中に
埋め込まれていることを特徴とする。
【0025】また本発明は、圧電素子(20)と圧力セ
ンサ(21)の接触面に接触するスプリング式電気接点
がある担持プレート(31)がシリコンウェハを介して
配置されていることを特徴とする。
ンサ(21)の接触面に接触するスプリング式電気接点
がある担持プレート(31)がシリコンウェハを介して
配置されていることを特徴とする。
【0026】また本発明は、シリコンウェハ(2)のた
めの被覆層がガラス層として実施され、陽極ボンディン
グによってシリコンウェハ(2)と結合されていること
を特徴とする。
めの被覆層がガラス層として実施され、陽極ボンディン
グによってシリコンウェハ(2)と結合されていること
を特徴とする。
【0027】また本発明は、ガラス被覆層上に、発光ダ
イオード(40)と光学素子(41)とが接触して設け
られ、セル溝(42)はシリコンウェハ(2)中にエッ
チングされることを特徴とする。
イオード(40)と光学素子(41)とが接触して設け
られ、セル溝(42)はシリコンウェハ(2)中にエッ
チングされることを特徴とする。
【0028】
【発明を実施するための形態】本発明の基礎にある概念
を、図において詳細に述べられた実施の形態に基づき以
下の説明において詳しく説明する。
を、図において詳細に述べられた実施の形態に基づき以
下の説明において詳しく説明する。
【0029】図1はシステムの配置構成の原理を示して
いる。複数のミクロポンプ1が、約500μm厚の10
0方位シリコンウェハ2上にある。ミクロポンプ1は溝
3を介して流入口4と連結しており、該流入口から流体
試料または試薬が供給される。その場合ミクロポンプ1
は混合チャンバ5に作用し、該チャンバで導入された試
薬の渦流化が起こる。各マイクロポンプ1は約10mm
2の面積を占め、連結溝は100方位シリコンの特性に
制約され、三角形の断面と約100μmの構造深さとを
有するように形成され、直角に折れ曲がっている。測定
溝17を介する三角形の断面を有する矩形の混合チャン
バ5への流入は、横方向側面6で流体試料が導入され、
両長手方向側面7で添加されるべき試薬が少量供給され
る。混合チャンバ5から、混合生成物は比較的長い反応
溝8を介して、シリコンウェハ2の直接上に配置され
た、または他の実施例ではシリコンウェハ2の外側で流
出口10に続いて配置された、流体の定められた特性に
ついて評価する評価センサ9に送られる。反応溝8の長
さは、評価センサ9によって行われる価の前の体積流の
速度と関連した混合生成物の必要な反応時間によって定
まる。また別のマイクロポンプ11を、別の流入口35
および流出口36と共にシリコンウェハ2上に設けて、
たとえば、設備周辺にあるシステムに液体を供給しても
よい。
いる。複数のミクロポンプ1が、約500μm厚の10
0方位シリコンウェハ2上にある。ミクロポンプ1は溝
3を介して流入口4と連結しており、該流入口から流体
試料または試薬が供給される。その場合ミクロポンプ1
は混合チャンバ5に作用し、該チャンバで導入された試
薬の渦流化が起こる。各マイクロポンプ1は約10mm
2の面積を占め、連結溝は100方位シリコンの特性に
制約され、三角形の断面と約100μmの構造深さとを
有するように形成され、直角に折れ曲がっている。測定
溝17を介する三角形の断面を有する矩形の混合チャン
バ5への流入は、横方向側面6で流体試料が導入され、
両長手方向側面7で添加されるべき試薬が少量供給され
る。混合チャンバ5から、混合生成物は比較的長い反応
溝8を介して、シリコンウェハ2の直接上に配置され
た、または他の実施例ではシリコンウェハ2の外側で流
出口10に続いて配置された、流体の定められた特性に
ついて評価する評価センサ9に送られる。反応溝8の長
さは、評価センサ9によって行われる価の前の体積流の
速度と関連した混合生成物の必要な反応時間によって定
まる。また別のマイクロポンプ11を、別の流入口35
および流出口36と共にシリコンウェハ2上に設けて、
たとえば、設備周辺にあるシステムに液体を供給しても
よい。
【0030】直径4インチのシリコンウェハ(図2)を
用いる場合、多数のミクロポンプ1と混合チャンバ5と
種々のタイプの分析方法のために組込まれる評価センサ
9とを配置することができる。この実施の形態において
は、4つの方法A1〜A4がただ一つのシリコンウェハ
2で実現される。この場合、各方法は自由になる面の1
/4を使用する。この分析システムの構造は、図1に示
したように、通常のものとすることができ、コスト面で
本質的に不利になることなく重複させて実施することが
できる。必要とされないミクロポンプ1は供給口4で遮
断される。
用いる場合、多数のミクロポンプ1と混合チャンバ5と
種々のタイプの分析方法のために組込まれる評価センサ
9とを配置することができる。この実施の形態において
は、4つの方法A1〜A4がただ一つのシリコンウェハ
2で実現される。この場合、各方法は自由になる面の1
/4を使用する。この分析システムの構造は、図1に示
したように、通常のものとすることができ、コスト面で
本質的に不利になることなく重複させて実施することが
できる。必要とされないミクロポンプ1は供給口4で遮
断される。
【0031】各ミクロポンプ1の構造は図3の平面図に
示されている。実際のポンプチャンバ13は矩形であ
る。流入溝14および流出溝15は異なる横断面を有し
ている。流出溝15は圧力測定に用いられる別の圧力測
定チャンバ16に通じている。圧力測定チャンバ16か
ら、測定溝17は実質的な混合チャンバ5までを連絡す
る。図4の断面図はポンプシステムの構成を示してい
る。すべてのチャンバ13、5および連結溝3、8、1
7は異方性深部エッチングによって作られる。これらが
配置された全体は、シリコンウェハ2と陽極結合によっ
て密に結合された約150μm厚のガラス被覆層18に
よって覆われる。ガラス被覆層18上には圧電素子20
のボンディングのための電気条導体19がある。ガラス
被覆層18上に貼り付けられた圧電素子20は、ガラス
被覆層と共に、電圧を印加した場合、湾曲し、したがっ
てポンプチャンバ13内の体積流に作用を及ぼすバイモ
ルフシステムとなる。ガラス被覆層18上には測定チャ
ンバ16を介して、圧力測定チャンバ16内の圧力に依
存して生じる湾曲を測定して、電気的に評価できる信号
に変換する圧力センサ21が設けられている。有利なこ
とに、この圧力センサ21はピエゾ抵抗層内に設けられ
ている。
示されている。実際のポンプチャンバ13は矩形であ
る。流入溝14および流出溝15は異なる横断面を有し
ている。流出溝15は圧力測定に用いられる別の圧力測
定チャンバ16に通じている。圧力測定チャンバ16か
ら、測定溝17は実質的な混合チャンバ5までを連絡す
る。図4の断面図はポンプシステムの構成を示してい
る。すべてのチャンバ13、5および連結溝3、8、1
7は異方性深部エッチングによって作られる。これらが
配置された全体は、シリコンウェハ2と陽極結合によっ
て密に結合された約150μm厚のガラス被覆層18に
よって覆われる。ガラス被覆層18上には圧電素子20
のボンディングのための電気条導体19がある。ガラス
被覆層18上に貼り付けられた圧電素子20は、ガラス
被覆層と共に、電圧を印加した場合、湾曲し、したがっ
てポンプチャンバ13内の体積流に作用を及ぼすバイモ
ルフシステムとなる。ガラス被覆層18上には測定チャ
ンバ16を介して、圧力測定チャンバ16内の圧力に依
存して生じる湾曲を測定して、電気的に評価できる信号
に変換する圧力センサ21が設けられている。有利なこ
とに、この圧力センサ21はピエゾ抵抗層内に設けられ
ている。
【0032】流入溝14および流出溝15は、体積流に
対する流体抵抗として作用する。この流体抵抗のミクロ
領域における特徴は、一定の流体速度において、層流が
渦流に転換するという点にある。図5に示したように、
流体抵抗は、値R1からRtに急激に上昇する。流入溝1
4と流出溝15の異なる配置のために、R1からRtへの
移行は色々な流体速度において生じる。圧電素子20が
比較的急な側面によって制御される場合には、ポンプチ
ャンバ13に、高速で流体をガイドする急激な体積の変
化が生じる。横断面が比較的小さな流入溝14内では、
この流体は急激な抵抗の上昇にいたる一方、流出溝15
内の流体抵抗はおおむね一定である。ポンプチャンバ1
3内で作られる液体流は、流体抵抗に応じて様々に分配
される。比較的大きな成分は、図3に従った実施例にお
いては、流出溝15を流れる。圧電素子20とガラス被
覆層18から形成されたバイモルフの逆送りは、比較的
平らなパルス側面によって行われる。ポンプチャンバ1
3内の体積の変化は、それに応じてゆっくりとしてい
る。ここでも流体抵抗がほぼ一定となるように、流入溝
14内の流れが乱流になることは避けられる。したがっ
て、ここでも体積流の比較的大きな成分が、逆向きの符
号で流出溝15を流れるけれども、体積流の分配は、ポ
ンプチャンバ13の体積の変化が速い場合とは別のもの
である。しかしながら、図6に示したように、鋸歯状制
御パルスの全長にわたって、液体流の優勢な方向はポン
プの作用と同じ意味をもっていることが明らかとなる。
対する流体抵抗として作用する。この流体抵抗のミクロ
領域における特徴は、一定の流体速度において、層流が
渦流に転換するという点にある。図5に示したように、
流体抵抗は、値R1からRtに急激に上昇する。流入溝1
4と流出溝15の異なる配置のために、R1からRtへの
移行は色々な流体速度において生じる。圧電素子20が
比較的急な側面によって制御される場合には、ポンプチ
ャンバ13に、高速で流体をガイドする急激な体積の変
化が生じる。横断面が比較的小さな流入溝14内では、
この流体は急激な抵抗の上昇にいたる一方、流出溝15
内の流体抵抗はおおむね一定である。ポンプチャンバ1
3内で作られる液体流は、流体抵抗に応じて様々に分配
される。比較的大きな成分は、図3に従った実施例にお
いては、流出溝15を流れる。圧電素子20とガラス被
覆層18から形成されたバイモルフの逆送りは、比較的
平らなパルス側面によって行われる。ポンプチャンバ1
3内の体積の変化は、それに応じてゆっくりとしてい
る。ここでも流体抵抗がほぼ一定となるように、流入溝
14内の流れが乱流になることは避けられる。したがっ
て、ここでも体積流の比較的大きな成分が、逆向きの符
号で流出溝15を流れるけれども、体積流の分配は、ポ
ンプチャンバ13の体積の変化が速い場合とは別のもの
である。しかしながら、図6に示したように、鋸歯状制
御パルスの全長にわたって、液体流の優勢な方向はポン
プの作用と同じ意味をもっていることが明らかとなる。
【0033】測定チャンバ17はどの場合においても渦
流への移行が起こらないような寸法にされる。したがっ
て、体積流に依存して、流れる量の尺度でもある差圧が
生じる。特別に作られた圧力測定チャンバ16がガラス
被覆層18の湾曲化を記録する。測定チャンバ17に続
く混合チャンバ5はガラス被覆18上に、二つの差圧を
表わす信号22、23を自由に使用することができるよ
うに、湾曲化を記録する圧力センサ21を有している。
流への移行が起こらないような寸法にされる。したがっ
て、体積流に依存して、流れる量の尺度でもある差圧が
生じる。特別に作られた圧力測定チャンバ16がガラス
被覆層18の湾曲化を記録する。測定チャンバ17に続
く混合チャンバ5はガラス被覆18上に、二つの差圧を
表わす信号22、23を自由に使用することができるよ
うに、湾曲化を記録する圧力センサ21を有している。
【0034】図7に示すように、これらの両信号22、
23は互いに比較され、生じる差分信号24は、ミクロ
ポンプ1の動作のためのアクチュエータ12に送られる
信号に変換される。この差分信号24は、電圧振幅の変
化か、または圧電素子20に与えられる信号の周波数の
変化を引き起こす。このようにして、環境条件が変化す
る場合においても分析プロセスのための試薬を正確に配
量することができる制御回路ができる。
23は互いに比較され、生じる差分信号24は、ミクロ
ポンプ1の動作のためのアクチュエータ12に送られる
信号に変換される。この差分信号24は、電圧振幅の変
化か、または圧電素子20に与えられる信号の周波数の
変化を引き起こす。このようにして、環境条件が変化す
る場合においても分析プロセスのための試薬を正確に配
量することができる制御回路ができる。
【0035】図8は、試料の実施の形態において6種ま
での試薬を添加することができる混合チャンバ5の構成
を示している。
での試薬を添加することができる混合チャンバ5の構成
を示している。
【0036】また、光学特性の評価を実施する場合に
も、そのために必要なセルをシリコンウェハ2中に集積
することは有利である。図9は、発光ダイオード40の
光のオン、オフが、セルチャンバ42中で反応生成物の
消光を測定するために行われる実施の形態を示してい
る。その場合、傾斜したチャンバ壁37、チャンバ床3
8、ガラス被覆層18における反応が利用される。スペ
クトル選択度は、光学路内のスペクトルフィルタ39、
たとえば干渉フィルタを作動させることによって達成す
ることができる。光の測定は、好適にはフォトトランジ
スタとして実施される光素子41によって行われる。
も、そのために必要なセルをシリコンウェハ2中に集積
することは有利である。図9は、発光ダイオード40の
光のオン、オフが、セルチャンバ42中で反応生成物の
消光を測定するために行われる実施の形態を示してい
る。その場合、傾斜したチャンバ壁37、チャンバ床3
8、ガラス被覆層18における反応が利用される。スペ
クトル選択度は、光学路内のスペクトルフィルタ39、
たとえば干渉フィルタを作動させることによって達成す
ることができる。光の測定は、好適にはフォトトランジ
スタとして実施される光素子41によって行われる。
【0037】この分析システムの全配置にとって、シリ
コンウェハ2の上面25を電気信号の接点のために利用
し、該ウェハの下面26を試料または試薬の導入のため
に利用することは目的にかなっている。図10に示され
ているように、さらに、ウェハ2がチップ担持体27上
に、たとえば接着剤28によって取付けられる。図10
に示すように、チップ担持体は、対応の貯蔵容器30と
連結した、機械的に固定して取付けられたカニューレ2
9を含んでいる。シリコンウェハ2の上面には、圧電素
子20または圧力センサ21の接触面33にスプリング
で作用する電気接点32のための、少し間隔をもって配
置された担持プレート31がある。このような方法で敏
感なシリコンウェハ2が防護される。このような全体的
配置によって、過酷な環境条件下での使用が可能とな
る。
コンウェハ2の上面25を電気信号の接点のために利用
し、該ウェハの下面26を試料または試薬の導入のため
に利用することは目的にかなっている。図10に示され
ているように、さらに、ウェハ2がチップ担持体27上
に、たとえば接着剤28によって取付けられる。図10
に示すように、チップ担持体は、対応の貯蔵容器30と
連結した、機械的に固定して取付けられたカニューレ2
9を含んでいる。シリコンウェハ2の上面には、圧電素
子20または圧力センサ21の接触面33にスプリング
で作用する電気接点32のための、少し間隔をもって配
置された担持プレート31がある。このような方法で敏
感なシリコンウェハ2が防護される。このような全体的
配置によって、過酷な環境条件下での使用が可能とな
る。
【0038】上記において、選択された特徴をもとに本
発明を説明した。本発明がこの説明に制限されないこと
はもちろんであり、すべての特徴を、それのみにおい
て、または任意に組み合わせて適用することができる。
発明を説明した。本発明がこの説明に制限されないこと
はもちろんであり、すべての特徴を、それのみにおい
て、または任意に組み合わせて適用することができる。
【図1】分析システムの全体を示す図である。
【図2】複数の検出部を有する分析システムを示す図で
ある。
ある。
【図3】ミクロポンプ構造を示す平面図である。
【図4】ミクロポンプ構造を示す側面図である。
【図5】流体抵抗の推移を示す図である。
【図6】時間に関する体積流の推移を示す図である。
【図7】配量制御システムを示す図である。
【図8】混合チャンバ概略図である。
【図9】図9(a)は反応生成物の光学的評価であり、
図9(b)は図9(a)に従った側面図である。
図9(b)は図9(a)に従った側面図である。
【図10】流体の供給を示す断面図である。
1 ミクロポンプ 2 シリコンウェハ 3 溝 4,35 流入口 5 混合チャンバ 8 反応溝 9 評価センサ 10,36 流出口 11 マイクロポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597165146 Haarbergstrasse 71 D −99097 Erfurt Germany (72)発明者 ホルガー クリングナー ドイツ国 99096 エルフルト アム シ ュタットパルク 26 (72)発明者 ペーター ホイン ドイツ国 99099 エルフルト ブランケ ンハイナー シュトラーセ 8 (72)発明者 ノルベルト ゲベルト ドイツ国 99195 シュヴァンゼー フェ ルトシュトラーセ 8
Claims (10)
- 【請求項1】 ミクロポンプと混合チャンバと反応器と
センサとを用いて種々の試薬を混合して、液体試料を自
動的に連続して分析する装置において、ミクロポンプ
(1)と混合チャンバ(5)反応溝(8)と連結溝(1
4)(15)(17)は共に、結晶格子構造100方位
のシリコンウェハ(2)に配置され、その構造は異方性
エッチングによって作られ、ポンプチャンバ(13)の
ひとつまたは複数の流入溝(14)の流体に作用する横
断面は、このポンプチャンバ(13)からの流出溝(1
5)の流体に作用する横断面とは異なり、シリコンウェ
ハ(2)は被覆層(18)によって閉じられていること
を特徴とする装置。 - 【請求項2】 ミクロポンプ(1)は、異なる流体抵抗
を有する、台形の断面をもつ矩形のポンプチャンバ(1
3)と、被覆層(18)と、圧電素子(20)と、流入
溝(14)と流出溝(15)とを有することを特徴とす
る請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 流入溝(14)の流体は層流と乱流の間
で制御されることを特徴とする請求項1および2に記載
の装置。 - 【請求項4】 圧力チャンバ(16)は流出チャンバ
(15)を介してポンプチャンバ(13)と連結し、ポ
ンプのアクチュエータ(12)のための差分信号を供給
する圧力センサ(21)が、圧力測定チャンバ(16)
と混合チャンバ(5)上に設けられていることを特徴と
する請求項1〜3に記載の装置。 - 【請求項5】 混合チャンバ(5)は複数のミクロポン
プ(1)と連結していることを特徴とする請求項1〜4
に記載の装置。 - 【請求項6】 混合チャンバ(5)と評価センサ(9)
の間に反応溝(8)が設けられていることを特徴とする
請求項1〜5記載の装置。 - 【請求項7】 試料液と試薬の導入が行われるシリコン
ウェハ(2)はチップ担持体(27)中に埋め込まれて
いることを特徴とする請求項1〜6に記載の装置。 - 【請求項8】 圧電素子(20)と圧力センサ(21)
の接触面に接触するスプリング式電気接点がある担持プ
レート(31)がシリコンウェハを介して配置されてい
ることを特徴とする請求項1〜7に記載の装置。 - 【請求項9】 シリコンウェハ(2)のための被覆層が
ガラス層として実施され、陽極ボンディングによってシ
リコンウェハ(2)と結合されていることを特徴とする
請求項1および2に記載の装置。 - 【請求項10】 ガラス被覆層上に、発光ダイオード
(40)と光学素子(41)とが接触して設けられ、セ
ル溝(42)はシリコンウェハ(2)中にエッチングさ
れることを特徴とする請求項1および2に記載再の装
置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19648695.5 | 1996-11-25 | ||
DE19648695A DE19648695C2 (de) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | Vorrichtung zur automatischen und kontinuierlichen Analyse von Flüssigkeitsproben |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10185929A true JPH10185929A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=7812665
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9323606A Pending JPH10185929A (ja) | 1996-11-25 | 1997-11-25 | 液体試料の自動連続分析のための装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6458325B1 (ja) |
EP (1) | EP0844478A1 (ja) |
JP (1) | JPH10185929A (ja) |
DE (1) | DE19648695C2 (ja) |
Cited By (7)
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JP2005098304A (ja) * | 2004-11-02 | 2005-04-14 | Konica Minolta Holdings Inc | マイクロポンプ |
JP2007093266A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Seiko Instruments Inc | マイクロリアクター及びマイクロリアクターシステム |
JP2008501934A (ja) * | 2004-05-10 | 2008-01-24 | ザ エアロスペース コーポレーション | 分離可能な操作モジュールおよび流体保持モジュールを有するマイクロ流体装置 |
JP2008076396A (ja) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Private Ltd | 診断テストシステム |
US7749444B2 (en) | 2004-05-13 | 2010-07-06 | Konica Minolta Sensing, Inc. | Microfluidic device, method for testing reagent and system for testing reagent |
JP2019015719A (ja) * | 2017-07-10 | 2019-01-31 | 研能科技股▲ふん▼有限公司 | アクチュエータセンサモジュール |
JP2019035740A (ja) * | 2017-07-10 | 2019-03-07 | 研能科技股▲ふん▼有限公司 | アクチュエータセンサモジュール |
Families Citing this family (44)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3582316B2 (ja) | 1997-08-20 | 2004-10-27 | 株式会社日立製作所 | 化学分析装置 |
EP1032840A1 (de) * | 1997-11-19 | 2000-09-06 | ABION Beteiligungs- und Verwaltungsgesellschaft mbH | Mehrkanalsystem zur durchführung chemischer, biologischer und/oder biochemischer analyseverfahren |
DE19846466A1 (de) * | 1998-10-08 | 2000-04-27 | Ghs Gesundheits Service Ag | Analyseverfahren zur simultanen Bestimmung von Parametern aus unterschiedlichen Medien |
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