特許 7012088 粒子操作用マイクロ流体装置の電極を駆動するための電子駆動回路と対応の分析機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-19

(45)【発行日】2022-01-27

(54)【発明の名称】粒子操作用マイクロ流体装置の電極を駆動するための電子駆動回路と対応の分析機器

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/00 20060101AFI20220120BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20220120BHJP

   G01N 35/08 20060101ALI20220120BHJP

   B01J 19/00 20060101ALI20220120BHJP

【ＦＩ】

G01N35/00 E

G01N37/00 101

G01N35/08 A

B01J19/00 N

B01J19/00 321

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2019541904

(86)(22)【出願日】2017-10-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-12-26

(86)【国際出願番号】 IB2017056482

(87)【国際公開番号】W WO2018073768

(87)【国際公開日】2018-04-26

【審査請求日】2020-09-23

(31)【優先権主張番号】102016000104760

(32)【優先日】2016-10-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(73)【特許権者】

【識別番号】507008482

【氏名又は名称】メナリーニ・シリコン・バイオシステムズ・ソシエタ・ペル・アチオニ

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】特許業務法人 信栄特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ユーセリ，マウロ

(72)【発明者】

【氏名】トンマージ，アンドレア

(72)【発明者】

【氏名】メドーロ，ジャンニ

【審査官】草川 貴史

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００７／０４６４８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２００２－５４３９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５１３９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０４１８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５１０８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０１９８１４（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３５／００－ ３７／００

Ｂ０１Ｊ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

幾つかの電極（４，６）を有するマイクロ流体装置（１）のための電子駆動回路（２０）であって、各電極または電極（４，６）のグループのためのそれぞれの駆動信号（Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３）を発生させるように構成される幾つかの同期化駆動段を包含して、前記駆動信号（Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３）が所望の振幅と周波数と位相シフトとを有し、
各駆動段が、クロック信号（ＣＫ）と目標信号（Ｖ_ｔ）とを受信して、それぞれの駆動信号を規定する出力信号（Ｖ_ｏｕｔ）を出力（Ｏｕｔ）で発生させるように構成されるスイッチングモード増幅器段（２２）を含み、前記スイッチングモード増幅器段（２２）が、
第１内部ノード（Ｎ_１）に結合されて、前記第１内部ノード（Ｎ_１）に制御信号（Ｖ_ｃ）を選択的に送るため前記クロック信号（ＣＫ）により制御されるスイッチングモジュール（２３）と、
第１内部ノード（Ｎ_１）と出力（Ｏｕｔ）との間に結合され、前記出力信号（Ｖ_ｏｕｔ）を提供するように構成されるフィルタモジュール（２５，２６）と、
前記駆動段のフィードバック入力（ＩＮ_ｆｂ）に結合され、それぞれの駆動信号の値を表すフィードバック信号（Ｖ_ｆｂ）を受信するように設計され、前記フィードバック信号（Ｖ_ｆｂ）と前記目標信号（Ｖ_ｔ）との比較に応じて前記スイッチングモジュール（２３）のための前記制御信号（Ｖ_ｃ）を発生させるように構成されるフィードバックモジュール（２９）と、
を包含する、
電子駆動回路。

【請求項2】

前記スイッチングモード増幅器段（２２）の前記クロック信号（ＣＫ）が、それぞれの駆動信号（Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３）の周波数および位相シフトを規定するように設計され、前記目標信号（Ｖ_ｔ）が、それぞれの駆動信号（Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３）の振幅を規定するように設計される、請求項１に記載の回路。

【請求項3】

前記フィードバックモジュール（２９）が、前記制御信号（Ｖ_ｃ）を前記スイッチングモジュール（２３）へフィードバックし、前記クロック信号（ＣＫ）を振幅変調し、こうして前記出力信号（Ｖ_ｏｕｔ）の振幅を規定するように構成される、請求項１または２に記載の回路。

【請求項4】

前記フィルタモジュール（２５，２６）が、前記出力信号（Ｖ_ｏｕｔ）の動作周波数を選択するように構成されるバンドパスフィルタ（２５）と、何らかのＤＣ成分を阻止するように構成される前記バンドパスフィルタ（２５）の出力での阻止コンデンサ（２６）とを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の回路。

【請求項5】

前記スイッチングモード増幅器段（２２）すべてに結合され、前記スイッチングモード増幅器段（２２）の前記出力（Ｏｕｔ）に投入される独自のオフセット電圧（Ｖ_ｏｆｆ）を発生させてそれぞれの駆動信号（Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３）の被制御ＤＣオフセット値を規定するように構成されるオフセット発電機（３０）をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の回路。

【請求項6】

前記スイッチングモード増幅器段（２２）の各々のためのオフセットインダクタ（３２）をさらに含み、前記スイッチングモード増幅器段（２２）の前記オフセットインダクタ（３２）が、前記オフセット発電機（３０）の前記出力に結合される共通の第１端子と、それぞれのスイッチングモード増幅器段（２２）の出力（Ｏｕｔ）に結合される第２端子とを有する、請求項５に記載の回路。

【請求項7】

前記フィードバックモジュール（２９）が、前記スイッチングモード増幅器段（２２）の前記フィードバック入力（ＩＮ _ｆｂ ）に結合されるとともに、前記フィードバック信号（Ｖ _ｆｂ ）に応じて比較信号（Ｖ_ＦＢ´）を提供するように構成されるフィルタ・整流器モジュール（３６‐３８）と、前記比較信号（Ｖ_ＦＢ´）と前記目標信号（Ｖ_ｔ）とを受信して前記比較信号（Ｖ_ＦＢ´）と前記目標信号（Ｖ_ｔ）との差分に基づいてエラー信号（Ｖ_ｅ）を発生させるように構成される減算ユニット（３９）と、前記減算ユニット（３９）の出力に結合され、前記エラー信号（Ｖ_ｅ）に基づいて前記制御信号（Ｖ_ｃ）を発生させるように構成される電圧コンバータ（４０）とを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の回路。

【請求項8】

前記フィルタ・整流器モジュール（３６‐３８）が、前記スイッチングモード増幅器段（２２）の前記フィードバック入力（ＩＮ _ｆｂ ）に結合されるハイパスフィルタ（３６）と、前記ハイパスフィルタ（３６）の前記出力に結合される整流器（３７）と、前記整流器（３７）の前記出力に結合されるローパスフィルタ（３８）とを含む、請求項７に記載の回路。

【請求項9】

前記スイッチングモード増幅器段（２２）の前記スイッチングモジュール（２３）が、
基準端子（ＧＮＤ）と前記第１内部ノード（Ｎ_１）との間に結合されて、前記クロック信号（ＣＫ）を受信するように設計される制御端子を有するスイッチング要素（２４）と、
前記第１内部ノード（Ｎ_１）と第２内部ノード（Ｎ_２）との間に結合されて前記制御信号（Ｖ_ｃ）を受信するように設計されるインピーダンス要素（２８）と、
を包含し、
前記フィードバックモジュール（２９）が、前記駆動段の前記フィードバック入力（ＩＮ _ｆｂ ）と前記第２内部ノード（Ｎ_２）との間に接続されて前記第２内部ノード（Ｎ_２）に前記制御信号（Ｖ_ｃ）を発生させるように構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の回路。

【請求項10】

前記インピーダンス要素（２８）がインダクタ要素を含む、請求項９に記載の回路。

【請求項11】

前記マイクロ流体装置（１）が前記電子駆動回路（２０）のための非線形可変インピーダンス負荷を規定する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の回路。

【請求項12】

前記駆動信号（Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３）の前記周波数と移相シフトと振幅とに応じて前記マイクロ流体装置（１）の前記電極（４，６）に誘電電界を発生させるように前記駆動信号（Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３）が設計される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の回路。

【請求項13】

前記誘電電界が誘電泳動電界である、請求項１２に記載の回路。

【請求項14】

前記誘電泳動電界が、前記マイクロ流体装置（１）に収容される流体に浸漬される一つ以上の粒子（８）を捕捉するように設計される、閉じた誘電泳動電位ケージ（１１）を画定する、請求項１３に記載の回路。

【請求項15】

前記スイッチングモード増幅器段（２２）の前記出力（Ｏｕｔ）が、それぞれの電極または電極（４，６）のグループと電気接触する前記マイクロ流体装置（１）のそれぞれの接点パッド（９ａ，９ｂ，９ｃ）に結合されるように設計される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の回路。

【請求項16】

前記フィードバック信号（Ｖ _ｆｂ ）が前記マイクロ流体装置（１）の中でピックアップされるように設計される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の回路。

【請求項17】

前記マイクロ流体装置（１）と協働して、前記マイクロ流体装置（１）に収容される流体に浸漬される一つ以上の粒子（８）に分析および／または分離動作を実施するように構成される自動分析機器（５０）であって、請求項１から１６のいずれか一項に記載の前記電子駆動回路（２０）を含む自動分析機器（５０）。

【請求項18】

前記駆動回路（２０）を制御するとともに前記クロック信号（ＣＫ）と目標信号（Ｖ_ｔ）とを前記スイッチングモード増幅器段（２２）に提供するように構成される制御ユニット（５２）を含む、請求項１６に記載の機器。

【請求項19】

流体に浸漬された粒子（８）を操作するように構成されるマイクロ流体装置（１）であって、基板（５）に支承される電極（４）のアレイ（２）と、前記アレイ（２）の上方に懸架状態で配設されるプレート電極（６）と、前記アレイ（２）と前記プレート電極（６）との間に画定されて前記流体を収容する分析室（７）とを含むマイクロ流体装置（１）であり、請求項１から１６のいずれか一項に記載の前記電子駆動回路（２０）と協働するように構成されるマイクロ流体装置（１）であり、前記駆動信号（Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３）の周波数と移相シフトと振幅とに応じて電極または電極（４，６）のグループを駆動して前記電極（４）に誘電電界を発生させるように前記駆動信号（Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３）が設計される、マイクロ流体装置（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粒子操作用のマイクロ流体装置の電極を駆動するための電子駆動回路に、そしてマイクロ流体装置と協働する対応の分析機器に関する。一般性の損失を意味するわけではないが、特に、マイクロ流体装置は、流体に浸漬された細胞の選択および分類のための電気泳動による装置である。

【背景技術】

【0002】

周知のように、マイクロ加工技術は、室、通路、分離バリヤなどのマイクロ機械的構造と、ヒータ、導電経路、電極、または処理回路などの電気的構造とを同じチップに含むマイクロ流体装置の製造を可能にする。マイクロ機械的および電気的構造は、例えば半導体材料を含む一つ以上の基板に形成されて、外部からアクセス可能な電気接点とともに一つ以上の流体入口および／または出口を画定するパッケージに格納される。

【0003】

マイクロ流体装置は、細胞の検出および分類、ＤＮＡ分析、またはＲＮＡ複製の動作など複雑な処理動作を、粒子、例えば分子、細胞、または細胞のグループに実施することを可能にする。これらの処理動作は、マイクロ流体装置に結合される適当な分析機器により自動的に実施されると有利である。

【0004】

たいてい、マイクロ流体装置は、分析される粒子を含有する流体が充填されるいわゆる使い捨て「カートリッジ」を画定する。

【0005】

特に、「ＤＥＰＡｒｒａｙ^ＴＭ」は本出願人による周知のマイクロ流体装置であって、分析される細胞の選択および分類を可能にする。

【0006】

例えば本出願人の名による特許文献１に開示されているように、このマイクロ流体装置は、誘電泳動（ＤＥＰ）、つまり、中性粒子が、不均一な非時変（ＤＣ）または時変（ＡＣ）電界に露出される時には、電界強度が上昇（ｐＤＥＰ）または低下（ｎＤＥＰ）する箇所に向けられる正味の力を受けるという物理現象に基づく。

【0007】

電気泳動力の強度が重力に匹敵する場合には、平衡状態が確立されて小粒子を浮遊させ、それゆえ同じ粒子が含有されている溶液から小粒子が分離される（そしてさらなる処理動作に利用可能となる）。

【0008】

より詳しく記すと、図１に示されているように、１と記されたマイクロ流体装置は、（不図示の絶縁層の上に配設される）基板５に支承される電極４の幾つかの横列および縦列により形成されるアレイ２を含む。電極４は、例えば同じ基板５に形成される（不図示の）アドレス指定電子回路要素によって、選択的にアドレス指定可能である。

【0009】

マイクロ流体装置１はさらに、アレイ２の上方に配設されて電極４により分離される上方電極プレート６を含み、その間に分析室７が画定される。

【0010】

分析される粒子８（図示の明瞭性のため図１では一つのみが示されている）を含有する緩衝液は、例えば同じマイクロ流体装置１のパッケージ（不図示）に画定される少なくとも一つの入口を通って室７の中へ導入されうる。

【0011】

概略的に示されているように、マイクロ流体装置１のパッケージは、上方電極プレート６を電気接触させるため外部からアクセス可能な第１接点パッド９ａと、アレイ２の電極４による第１グループを電気接触させるための第２接点パッド９ｂと、アレイ２の電極４による第２グループを電気接触させるための第３接点パッド９ｃも画定する。

【0012】

駆動電気信号、例えば適当な振幅と周波数と位相シフトとを有する正弦波周期的信号は、それぞれ第１、第２、第３接点パッド９ａ，９ｂ，９ｃを介して上方電極プレート６と電極４の第１および第２グループとに提供される。

【0013】

図１に概略的に示されているように、Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３と記されたこれらの駆動信号は、増幅器回路段を含む電子駆動回路１０により発生される。電子駆動回路１０は、例えばマイクロ流体装置１と協働する分析機器の一部でありうる。

【0014】

特に、同相および逆相の周期的駆動信号を電極４に印加することにより、誘電電界、特に誘電泳動電界、より詳しくは一つ以上の独立した電位ケージ１１が室７に確立され、その強度は、駆動信号Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の周波数とともに振幅に作用することにより変更されうる（ここでは「電位ケージ」により、等電位表面に包囲されて局所的最小値の誘電泳動電位を含む空間の一部分が意味される）。

【0015】

これらの電位ケージ１１は一つ以上の粒子８を捕捉し、駆動信号Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３が印加される電極４の部分集合を単純に変化させることにより、および／または、同じ駆動信号の値を修正することにより、これらを安定的に浮遊させるか室７の中で移動させる。

【0016】

例えば、第１電極４が上方電極プレート６と同相であって逆相の駆動信号を受信する電極に囲繞されている場合には、同じ第１電極４の上方に電位ケージ１１が確立される。それから、隣接する電極４の一つに（所望する動きと同じ方向に）同相信号を単純に印加し、そして第１電極に印加される駆動信号の位相を逆転させることにより、電位ケージ１１が消失し、それから隣接の電極の上方に再び現れ、前の電極から細胞１個分のピッチで変位する。

【0017】

この動作を反復することにより、捕捉された粒子（または複数の粒子）８はアレイ２の平面で隣接の位置へ移動する。例えば、分析される粒子８がピックアップ箇所（不図示）の方へ移動し、ここで粒子がマイクロ流体装置１から抽出されるか、ここで同じ粒子８が所望の処理動作を受ける。

【0018】

本出願人は、マイクロ流体装置１により構成される負荷の特定の性質のため、駆動信号Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の発生には幾つかの問題が見られ、これがマイクロ流体装置１の正確な動作および性能を妨げることすらあるのを理解している。

【0019】

図２に示されているように、電気の視点で見ると、導電性緩衝液が充填されたマイクロ流体装置１の能動チップは、いわゆる「デルタ」構成でのアンバランスな三相非線形低インピーダンス負荷と考えられうる。特に、第１および第２接点パッド９ａ，９ｂの間には第１インピーダンスＺ_１２が規定される。第１および第３接点パッド９ａ，９ｃの間には第２インピーダンスＺ_３１が規定される。第２および第３接点パッド９ａ，９ｂの間には第３インピーダンスＺ_２３が規定される。

【0020】

負荷の非線形性と低インピーダンスの特性とは無視できない高調波歪みを引き起こし、そして、これは、
駆動信号Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の間で起こりうる経時的なＤＣオフセット変動と、
電気エネルギーの一部が電位ケージ１１の発生のための能動チップ負荷に移送されない代わりに電子駆動回路１０内での熱発生の形で（つまりジュール効果により）浪費されるので、効率性の悪化と、
ケージパターンと緩衝液特性と能動チップ変動性とに基づく性能の非再現性と、
をもたらす。

【0021】

特に、本出願人は、
互いに近接している二つ以上の電極４の間のＤＣ電圧がチップの能動エリアの内側での緩衝液中で気体（つまり気泡）の発生を引き起こしうるので、電解現象と、
酸化‐酸化還元現象のため、ＤＣ電圧成分は一つ以上の電極４の腐食を起こしてその動作を妨げるので、電食と、
を回避するため、アナログ駆動信号Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３のＤＣ（直流）成分を制御することが望ましいと理解している。

【0022】

気泡の形成と電極４の損傷とがマイクロ流体装置１の中での粒子の分類および経路決定能力に影響を与えるのは明白であり、ゆえに性能全体を損なう。

【0023】

本出願人はまた、電子駆動回路１０での従来の線形増幅器回路（例えばＡＢクラス増幅器）の使用により少なくとも所与の動作条件では所望の性能を達成できないことを理解している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0024】

【文献】米国特許第６，９４２，７７６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0025】

ゆえに本発明の目的の一つは、マイクロ流体装置のための電子駆動回路を提供して、例えば高調波歪みおよびＤＣオフセット制御についての周知の解決法の制約を克服することである。

【課題を解決するための手段】

【0026】

この解決法は、添付の請求項に規定されたマイクロ流体装置のための電子駆動回路と対応の分析機械とに関する。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】粒子操作用のマイクロ流体装置の一部分とともに関連の電子駆動回路の概略図を示す。

【図2】マイクロ流体装置により規定される電気負荷の電気図である。

【図3】本解決法の一実施形態による、マイクロ流体装置のための電子駆動回路の概略ブロック図である。

【図4】図３の電子駆動回路の増幅器段の概略ブロック図である。

【図5】本解決法の可能な実行例による、マイクロ流体装置のための電子駆動回路の概略ブロック図である。

【図6】図５の電子駆動回路の増幅器段の概略ブロック図である。

【図7A】周知の電子駆動回路（図７Ａ）に関する電気量のグラフを示す。

【図7B】本解決法による電子駆動回路（図７Ｂ）に関する電気量のグラフを示す。

【図8】マイクロ流体装置に動作結合される分析機械の概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図３は、マイクロ流体装置、この例では図１を参照して述べたマイクロ流体装置１に結合される、２０と記された電子駆動回路を示し、ここでは（図２を参照して述べた）電気負荷等価表示で示されている。

【0029】

したがって、同図でのマイクロ流体装置１は、第１および第２パッド９ａ，９ｂの間の第１インピーダンスＺ_１２と、第１及び第３パッド９ａ，９ｃの間の第２インピーダンスＺ_３１と、第２および第３パッド９ａ，９ｂの間の第３インピーダンスＺ_２３とを含む「デルタ」構成で、アンバランスな三相非線形低インピーダンス負荷を表している。

【0030】

例えば、負荷についての単純な電気モデルにおいて、第１インピーダンスＺ_１２は、０．５と４０Ωの間から成る値を持つ抵抗成分Ｒ_１２と、２４ｐＦと２．４ｎＦの間から成る値を持つ容量成分Ｃ_１２とを有する。第２インピーダンスＺ_３１は、０．１と１３０Ωの間から成る値を持つ抵抗成分Ｒ_３１と、７０ｐＦと７ｎＦから成る値を持つ容量成分Ｃ_３１とを有する。そして第３インピーダンスＺ_２３は、０．０１と１Ωの間から成る値を持つ抵抗成分Ｒ_２３と、０．５と５０ｎＦの間から成る値を持つ容量成分Ｃ_２３とを有する。

【0031】

前に述べたように、マイクロ流体装置１のそれぞれの電極または電極４，６のグループは、パッド９ａ，９ｂ，９ｃの各々に結合される。

【0032】

マイクロ流体装置１の能動チップのインピーダンスは、実数および虚数部を有し、非線形であり、時間内に変化する。

【0033】

電子駆動回路２０は、それぞれの電極または電極のグループを駆動するための、やはりＶ_１，Ｖ_２，Ｖ_３と記されたそれぞれの駆動信号をパッド９ａ，９ｂ，９ｃの各々に提供するように構成される。

【0034】

特に、電子駆動回路２０は、各電極または電極グループがそれぞれの駆動信号Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３で駆動されるためのものと、同様に、マイクロ流体装置１の各パッド９ａ，９ｂ，９ｃのためのものの、幾つかの同期化スイッチングモード増幅器段２２を含む。

【0035】

各増幅器段２２は、
マイクロ流体装置１のそれぞれのパッド９ａ，９ｂ，９ｃ（およびそれぞれの電極または電極グループ）に結合されて出力電圧Ｖ_ｏｕｔが存在する（マイクロ流体装置１のためのそれぞれの駆動信号を規定する）出力Ｏｕｔと、
クロック信号ＣＫ、例えば所与の周波数ｆを持つパルス列（または方形波）信号を受信するように設計される第１入力ＩＮ_１と、
目標信号Ｖ_ｔ、特に（以下で明らかになるように）出力電圧Ｖ_ｏｕｔの目標（または所望の）振幅を画定する電圧信号を受信するように設計される第２入力ＩＮ_２と、
負荷に印加される駆動信号（つまり出力電圧Ｖ_ｏｕｔ）を表すフィードバック信号Ｖ_ｆｂ、例えば電圧信号を受信するように設計されるフィードバック入力ＩＮ_ｆｂと、
を有する。

【0036】

特に、フィードバック信号Ｖ_ｆｂは、可能な限り負荷の近くでピックアップされる。可能な実施形態では、図３に示されているように、フィードバック信号Ｖ_ｆｂのピックアップ点は、マイクロ流体装置１の能動チップ内に、この例ではそれぞれのパッド９ａ，９ｂ，９ｃに所在する。

【0037】

特に、増幅器段２２により受信されるクロック信号ＣＫは、同じ増幅器段２２の動作を同期化するように設計される。

【0038】

詳しく記すと、各増幅器段２２は、
第１入力ＩＮ_１に結合されてクロック信号ＣＫを受信するスイッチング入力と、第１内部ノードＮ_１に結合される出力と、第２内部ノードＮ_２に結合されて制御信号Ｖ_ｃを受信する信号入力とともに、基準端子またはアース（ＧＮＤ）に結合される基準入力とを有するスイッチングモジュール２３と、
第１入力ＩＮ_１に結合される入力端子と、阻止コンデンサ２６を介して増幅器段２２の出力Ｏｕｔに結合される出力端子とを有する再構築フィルタモジュール２５、特にバンドパスフィルタと、
増幅器段２２のフィードバック入力ＩＮ_ｆｂに結合されることによりフィードバック電圧Ｖ_ｆｂを受信するように設計される入力と、同じ増幅器段２２の第２入力ＩＮ_２に結合される基準入力と、第２内部ノードＮ_２に（そしてスイッチングモジュール２３に）結合されるフィードバック出力とを有するフィードバックモジュール２９と、
を包含する。

【0039】

フィードバックモジュール２９のフィードバック入力は、一般的には増幅器段２２の内側ではなく、可能な限り負荷の近くに配置される。可能な解決法によれば、フィードバック入力はマイクロ流体装置１の能動チップの中にある。

【0040】

電子駆動回路２０は、電源電圧Ｖ_ＤＤを受け取るように設計される電源入力２０ａを有し、さらにすべての増幅器段２２に共通して、被制御ＤＣオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆをオフセット出力で発生させるように構成されるＤＣオフセット発電機３０を包含する（ＤＣオフセット発電機３０は、ここでは詳細に述べない周知のタイプ、例えばバンドギャップタイプの電圧発生器を含みうる）。

【0041】

可能な実施形態によれば、ＤＣオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆは、マイクロ流体装置１の電源電圧Ｖ_ＤＤの５０％に等しく、例えば供給電圧Ｖ_ＤＤが５Ｖのケースでは２．５Ｖである。

【0042】

各増幅器段２２は、同じ増幅器段２２の出力Ｏｕｔと、オフセット出力との間に結合されるそれぞれのオフセットインダクタ３２を介して、直流オフセット発電機３０のオフセット出力に結合される。

【0043】

それゆえ、同じ図３に示されているように、様々な増幅器段２２のオフセットインダクタ３２は、（ＤＣオフセット発電機３０の出力に結合される）共通の第１端子と、それぞれの増幅器段２２の出力Ｏｕｔに結合されてＤＣオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆを投入する第２端子とを有するいわゆる「Ｗｙｅ」構成で接続される。

【0044】

電子駆動回路２０は、所望の周波数と振幅と相互位相シフトとを有する出力信号Ｖ_ｏｕｔを増幅器段２２の出力Ｏｕｔで発生させるように作動する（上記のように、これらの出力信号Ｖ_ｏｕｔはマイクロ流体装置１に駆動信号として供給される）。可能な実施形態によれば、出力信号Ｖ_ｏｕｔはアナログ正弦波信号である。

【0045】

特に、各出力信号Ｖ_ｏｕｔの周波数と位相シフトの特性は、スイッチング要素２４のスイッチングタイミングを判断するそれぞれの増幅器段２２の第１入力ＩＮ_１で受信されるクロック信号ＣＫにより判断される。

【0046】

再構築フィルタモジュール２５は、出力信号Ｖ_ｏｕｔの所望の動作周波数を中心とする非常に狭い帯域幅を有することで、第１内部ノードＮ_１の信号からこの基本的動作周波数のみを選択し、これを出力Ｏｕｔに伝達する。

【0047】

代わりに出力信号Ｖ_ｏｕｔの所望の振幅は、フィードバックモジュール２９により画定されるフィードバック閉ループを介して、それぞれの増幅器段２２の第２入力ＩＮ_２で受信される目標信号Ｖ_ｔにより制御される。

【0048】

特に、フィードバックモジュール２９は、フィードバック信号Ｖ_ｆｂと目標信号Ｖ_ｔとの間の比較に基づいて制御信号Ｖ_ｃを発生させるように構成される。

【0049】

スイッチングモジュール２３に提供される制御信号Ｖ_ｃは、スイッチングモジュール２３が第１および第２内部ノードＮ_１，Ｎ_２との間の結合を内的に規定する時に第１内部ノードＮ_１に選択的に提供される電圧の振幅を規定する。ゆえに制御信号Ｖ_ｃは、出力信号Ｖ_ｏｕｔの振幅を規定し、増幅器段２２の第１入力ＩＮ_１で受信されるクロック信号ＣＫを振幅変調する。

【0050】

出力Ｏｕｔの前の阻止コンデンサ２６は、再構築フィルタモジュール２５の出力での疑似ＤＣ成分を阻止するため、オフセットインダクタ３２を介してＤＣオフセット発電機３０により提供されるＤＣオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆは、出力信号Ｖ_ｏｕｔのＤＣ成分のみを構成するようになる。

【0051】

特に、独自の被制御ＤＣオフセット値は、それゆえ、様々な増幅器段２２の出力信号Ｖ_ｏｕｔすべてに存在する。

【0052】

オフセットインダクタ３２はまた、ＡＣ出力信号Ｖ_ｏｕｔをＤＣオフセット発電機３０から切り離すことに注意していただきたい。

【0053】

図４を参照して、各増幅器段２２のフィードバックモジュール２９の可能な回路実施形態についてこれから述べる。同じ図４で、クロック信号ＣＫを受信して同じクロック信号ＣＫに基づいてスイッチングモジュール２３のスイッチング入力にスイッチング信号を提供するバッファ増幅器３４も示されている（信号は０Ｖと電源電圧Ｖ_ＤＤとの間でスイッチングする）。

【0054】

この実施形態で、フィードバックモジュール２９は、
増幅器段２２のフィードバック入力ＩＮ_ｆｂに結合され、フィードバック信号Ｖ_ｆｂのハイパスフィルタリングを実施することでその低周波数（特にＤＣ）成分を遮断するように構成されるハイパスフィルタ３６と、
ハイパスフィルタモジュール３６の出力に結合され、フィルタリング後のフィードバック信号Ｖ_ｆｂから振幅値を抽出するように構成される整流器３７と、
整流器モジュール３７の出力に結合され、それゆえ出力信号Ｖ_ｏｕｔの振幅値を表す比較信号Ｖ_ＦＢ´を発生させるためローパスフィルタリング動作を実施するように構成されるローパスフィルタ３８と、
整流器３７からの比較信号Ｖ_ＦＢ´と、増幅器段２２の第２入力ＩＮ_２に提供される目標信号Ｖ_ｔとを受信して、比較信号Ｖ_ＦＢ´と目標信号Ｖ_ｔとの間の差分に基づいて差分（またはエラー）信号Ｖ_ｅを発生させるように構成される減算ユニット３９と、
入力クロック信号ＣＫを変調させて出力信号Ｖ_ｏｕｔの振幅を設定するため、エラー信号Ｖ_ｅを受信して、スイッチングモジュール２３にフィードバックされる制御信号Ｖ_ｃを表す調整後のＤＣ出力電圧を発生させる電圧コンバータ４０、特に降圧コンバータと、
を含む。

【0055】

（それぞれ上の図３および４に対応する）図５および６に示されているように、可能な実行例において、スイッチングモジュール２３は、
基準端子またはアース（ＧＮＤ）と第１内部ノードＮ_１との間に結合され、第１入力ＩＮ_１に結合されてクロック信号ＣＫを受信する制御端子（ＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲート端子）を有するスイッチング要素２４、特にトランジスタ、例えばＭＯＳＦＥＴトランジスタ（ＢＪＴまたは他の適当なトランジスタ）と、
（スイッチング要素２４に接続されている）第１内部ノードＮ_１と第２内部ノードＮ_２との間に結合されることで制御信号Ｖ_ｃを受信する、特にインダクタ要素を含むインピーダンス要素２８と、
を包含する。

【0056】

明白になるように、この実行例で、インピーダンス要素２８は第１および第２内部ノードＮ_１，Ｎ_２の間の結合を画定し、スイッチング要素２４が開いた時に同じ第２内部ノードＮ_２に制御信号Ｖ_ｃを選択的に送る（同じスイッチング要素２４が閉じた時には代わりに第２内部ノードＮ_２がアースされる）。

【0057】

電子駆動回路２０の性能は、広範囲のシミュレーションおよびテストによって本出願人により評価されている。

【0058】

図７Ａおよび７Ｂに示されているグラフの比較により、従来の解決法（図７Ａのグラフ）のものに対する本解決法（図７Ｂのグラフ）による電子駆動回路２０の性能改良をすぐに理解できる。

【0059】

特に、図７Ａは、ＡＢクラスの増幅器を含む従来タイプの電子駆動回路を説明している。発生した正弦波は強い高調波歪みを示し、１５０Ｗより高い最大出力が電源から必要である。

【0060】

図７Ｂに示されているように、本解決法による電子駆動回路２０により発生される正弦波は、無視できない高調波歪みと所望の位相シフトとを示す（駆動信号Ｖ_１およびＶ_２は同相信号であるのに対して、駆動信号Ｖ_３は逆相信号である）。また、同じ動作条件では７０Ｗより低い最大出力が電源から必要である。

【0061】

図８に概略的に示されているように、例えば、マイクロ流体装置１を介して選択および分類される細胞に分析動作を実施する電子分析機器５０に、電子駆動回路２０が含まれうる。

【0062】

分析機器５０は、分析される粒子８（例えば細胞）が浸漬される緩衝液が充填されたマイクロ流体装置１を受容するように設計される容器５１を備える。

【0063】

分析機器５０の制御ユニット５２は、同じマイクロ流体装置１の電極４，６に駆動信号Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３を提供するため、電子駆動回路２０を制御する。特に、制御ユニット５２は、実施される分析動作に従って、クロック信号ＣＫと目標信号Ｖ_ｔとを増幅器段２２に提供する。

【0064】

分析機器５０はさらに、制御ユニット５２により制御されてマイクロ流体装置１の室７と中に収容される粒子８とを撮像する撮像装置５４を含みうる。

【0065】

制御ユニット５２は、撮像装置５４により取得された画像を処理し、ディスプレイ（不図示）を介してマイクロ流体装置１での粒子８の視覚的表示をユーザに提供する適当なソフトウェアを備える。

【0066】

こうして対象の粒子８が特定され、マイクロ流体装置１の容器へ同じ粒子を移動させるため、適当な駆動信号Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３が電極４，６に提供され、分析機器５０のピックアップ装置５６により同じ粒子８が容器から抽出されうる。

【0067】

上記の解決法の利点が前出の記載から明白となる。

【0068】

特に、上記の閉ループ制御を実行する増幅器段２２により、低インピーダンス能動チップ負荷により導入される非線形性を最小化することで、全高調波歪み（ＴＨＤ）の劇的な減少が得られる。

【0069】

様々な増幅器段２２の出力Ｏｕｔに同時に投入される独自の被制御ＤＣオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆは、駆動信号Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の間のＤＣオフセット差分を解消し、こうして起こりうる電解および電食現象と気泡形成と電極４，６の損傷とを回避し得る。

【0070】

また、入力されたクロックおよび目標信号ｃｋ，Ｖ_ｔを変化させることにより出力信号Ｖ_ｏｕｔの電気特性が制御されると有利であり、こうして（例えば駆動信号Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３のプログラマブルな振幅、周波数、位相シフトについて）構成が容易な駆動解決法が提供される。

【0071】

概して、本解決法は、従来の解決法に対して、低インピーダンス負荷による高い効率と、低い放熱による高い信頼性と、高い熱的安定性と、コスト、サイズ、重量の削減とを達成し得る。

【0072】

最後に、ここで説明および図示されたものに修正および変更が加えられてもよく、これにより従属請求項に規定された本発明の範囲を逸脱しないことは明白である。

【0073】

特に、（このケースでは異なる電気負荷構成を構成する）異なる数（例えば多数）の電極または電極グループを駆動することが必要とされるケースでは、電子駆動回路２０は異なる数（例えば多数）の増幅器段２２を含みうることが強調される。

【0074】

また、出力信号Ｖ_ｏｕｔは異なるパターンを有する、例えば正弦波に代わって方形波でありうる。

【0075】

同じ出力信号Ｖ_ｏｕｔの周波数は、例えば１００ｋＨｚと１００ＭＨｚの間から選択されて一定である（例えば２ＭＨｚ）か、例えば同じ１００ｋＨｚ～１００ＭＨｚの範囲において時間内で可変でありうる。

【0076】

代替例として、例えば電子駆動回路２０をマイクロ流体装置１の同じチップに結合するインタフェース電子装置内において、マイクロ流体装置１のチップの外部にあるピックアップ点でフィードバック信号Ｖ_ｆｂがピックアップされてもよい。

【0077】

また、上記の電子駆動回路２０が異なる用途で使用されると有利であって、電極または電極グループを駆動信号で駆動して低い全高調波歪みと被制御ＤＣオフセットとを提供する必要がある異なる用途で使用されると有利であることが強調される。

【符号の説明】

【0078】

１ マイクロ流体装置
２ アレイ
４ 電極
５ 基板
６ 上方電極プレート
７ 分析室
８ 粒子
９ａ 第１接点パッド
９ｂ 第２接点パッド
９ｃ 第３接点パッド
１０ 駆動回路
１１ 電位ケージ
２０ 電気駆動回路
２２ 同期化駆動段、スイッチングモード増幅器段
２３ スイッチングモジュール
２４ スイッチング要素
２５ 再構築フィルタモジュール
２６ 阻止コンデンサ
２８ インピーダンス要素
２９ フィードバックモジュール
３０ ＤＣオフセット発電機
３２ オフセットインダクタ
３４ バッファ増幅器
３６ ハイパスフィルタ
３７ 整流器
３８ ローパスフィルタ
３９ 減算ユニット
４０ 電圧コンバータ
５０ 電子分析機器
５１ 容器
５２ 制御ユニット
５４ 撮像装置
５６ ピックアップ装置
Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３ 駆動信号
Ｚ_１２ 第１インピーダンス
Ｚ_３１ 第２インピーダンス
Ｚ_２３ 第３インピーダンス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】