JP2002514520A - マイクロバルブアレイ - Google Patents

マイクロバルブアレイ

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、微小加工法によって製造される複数のマイクロバルブ（５）を備えたマイクロバルブバッテリーに関する。該マイクロバルブバッテリーは、複数のマイクロバルブ（５）をグループ化してプログラム制御可能なように相互に機能連結するための少なくとも１つの機能設定ユニット（２３）を含む電子制御手段（７）を備える。流体経路装置（６）は、複数のマイクロバルブ（５）に接続されていて、該流体経路装置（６）の流体経路（１２，１２’；１３，１３’；１４，１４’）は、該機能設定ユニット（２３）によって決められた機能バルブ相互連結に一致して標準化された決められた構成に基づき、流路（３２）を開閉することにより個別に相互接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、マイクロバルブアレイに関する。 微小加工によって製造されるマイクロバルブは、それ自体よく知られていて、
例えば、ヨーロッパ特許公報０ ４８５ ７３９ Ａ１に開示されている。通常
、マイクロバルブは、多層構造を有していて、特に、エッチング及び／又は鋳造
により製造される。
【０００２】 マイクロバルブ技術の応用範囲が順調に広がり続けているために、制御課題に
応じた複雑なスイッチング機能を実行する必要が増してきている。このためには
、いくつかの既知のマイクロバルブをカスタマイズ接続することが必要であるが
、マイクロバルブの全体の大きさが小さいために容易に実施できない。
【０００３】 本発明の目的の一つは、単純な機能を持つ微小加工バルブを複数配置すること
により、制御技術に必要な特別の連結手段を提供することである。 この目的は、１つの構造ユニットとしてまとめられ、微小加工によって製造さ
れる複数のマイクロバルブと、複数のマイクロバルブを、プログラム制御可能な
ようにグループ化して機能連結するための少なくとも１つの機能プリセットユニ
ットを有する、マイクロバルブ作動のための電子制御手段と、マイクロバルブに
接続された流体ダクト装置とからなるマイクロバルブアレイによって達成される
。該装置の流体ダクトは、最初は標準化された予め定める配置になっているが、
機能プリセットユニットで予め設定された機能バルブ連結に応じて、流路を開閉
することにより、カスタマイズできるように個別に接続される。
【０００４】 このようにして、１つの構造ユニットとしてまとめられたマイクロバルブの複
数配置が提供される。その配置は、相互の適応と基礎構造とを基に、１つまたは
それ以上の機能グループを作るために、比較的自由に制御及び流体の両方に関し
て連結される。機能プリセットユニットを適切にプログラミングすることにより
、個々のバルブを機能グループとしてまとめることができる。個々のバルブは、
その機能グループを使うことにより、高位のバルブ機能をエミュレートするよう
に、あるいはまたフローの速さを増す目的で並列回路が生まれるように、作動時
には特定の機能パターンに対応する動作をする。よって、機能プリセットユニッ
トを用いることで、バルブの機能を設定することができ、１つの機能グループに
まとめられた複数のマイクロバルブは、運転の間協力して、予め設定された機能
を持つ１つのバルブのように機能する。制御側からのプログラミング制御の可能
性に加え、マイクロバルブアレイの機能を確実に多様にするために、マイクロバ
ルブと連絡する流体ダクトのスイッチングを柔軟にカスタマイズする付加的な機
能が備えられている。マイクロバルブアレイは、複数のマイクロバルブに接続さ
れた流体ダクトシステムを備えている。これは、すなわち、流体ダクトの複数配
置が可能であり、標準で予め設定されたダクト配置から、電気的プログラミング
により予め設定される複数のグループにまとめられた複数のマイクロバルブの機
能を考慮して、流体ダクトのスイッチングの個々のカスタマイズが、流体ダクト
間の流路の開閉により可能になることを意味する。このようなプログラム可能な
マイクロバルブの複数配置は、微小加工技術においてコストを削減するバッチ製
造を可能にする。なぜなら、いわゆる機能制御連結の相互のマッチングをプログ
ラムし、流体ダクトのスイッチングをカスタマイズすることにより、使用前にバ
ルブ機能が初期設定されている同一のマイクロバルブシステムを生産できるから
である。
【０００５】 例えば、ドイツ特許公報４，２２１，０８９ Ａ１、ドイツ特許公報４，００
３，６１９ Ａ１、米国特許５，３２２，２５８、米国特許５，４１７，２３５
、米国特許５，６４０，９９５、ドイツ特許公報３，６２１，３３１ Ａ１は、
マイクロバルブの複数配置を開示している。それらは部分的には、様々な方法で
電気的な操作を可能にするが、意図的な制御プリセットを基にした様々な流体ス
イッチングの説明を欠いている。
【０００６】 本発明のさらなる有用な展開は、従属請求項に定義されている。 製造技術の点から、マイクロバルブアレイにまとめられたマイクロバルブが、
全て同じタイプ、例えば２／２、３／２タイプのスイッチングバルブと同じタイ
プであるという構成が、非常に有利である。しかしながら、１つの同じマイクロ
バルブアレイの中に異なるタイプのマイクロバルブを有してもよい。
【０００７】 制御技術の点から、マイクロバルブアレイが、運転中に自己完結するように設
計され、そのために、制御信号を生成する制御手段において自由にプログラミン
グできる内部制御プログラムを有することが好ましい。その制御プログラムを基
に、機能プリセットユニットに格納されている関連する機能連結パラメータを使
って、必要な作動信号が生成され、その信号は、ふさわしく設定された方法によ
り、所望の動作を生み出すために１つの機能グループとしてまとめられた複数の
マイクロバルブに適用される。代わりに又は追加として、制御信号はまた、制御
手段と接続されたバスを介して適用されてもよく、そのようなマスタ制御装置へ
のバスのフィードバックが、必要な場合、行われてもよい。
【０００８】 機能プリセットユニットのプログラミングはまた、マイクロバルブアレイの制
御手段と連絡するバスを介して有利に行われることができる。さらにワイヤ接続
によらない遠隔制御プログラミングも可能である。 マイクロバルブアレイは、複数のマイクロバルブを有する内部空間と永久接合
された複数の積層エレメントからなる積層体と、その中に形成される流体ダクト
装置とを備えるのが好ましく、その製造は、個々の層エレメントの取り付け前に
、微小加工処理によってなされることが好ましい。
【０００９】 流路の開閉は、流体ダクトのスイッチングによりなされ、それは、例えば、適
当な別のスイッチング手段の使用により実行されてもよい。これに関しては、所
望のスイッチング状態に一致するように配置される一種のピンクッションが、流
体ダクト装置を含む基部とその中の開いた流路に押し下げられているのを想像し
てもらいたい。本発明のさらなる有利な展開では、流体ダクト装置は、予め決め
られた場所に設けられて、流体ダクト間の流路の開閉をするシーリング手段を持
つ。このようなシーリング手段は、例えば、流体ダクト装置内部の平らなプラグ
状の仕切りの形状であってもよく、必要に応じて熱により取り除かれる。さらに
ここでは、微小加工スイッチングバルブが、シーリング手段として採用されても
よい。そのバルブは、スイッチングの位置により流路を開閉し、例えば、どちら
かの位置に機械的にロックされてもよい。さらに、主要な機能が圧電性、磁歪性
または形状記憶であるバルブを有していてもよい。
【００１０】 流体ダクトの流体スイッチングのカスタマイズが、リバーシブルであるとさら
に有利である。なぜなら、同一のバルブアレイを、その機能のプログラミング制
御に関して使用条件を変更することで容易に修正できるからである。この場合、
特にワイヤ接続手段を使わない遠隔制御作動が可能である。
【００１１】 以下に、本発明を付属の図面を参照しながら詳細に説明する。 図面の図は、実際の縮尺によるものではなく、このことは個々の構成要素間の
広さにも当てはまる。 図１は、バス２を介して接続されたマイクロバルブアレイ１を示す。図の実施
例において、バス２は、外部制御装置３との連絡のために、シリアル伝送に設計
されている。
【００１２】 マイクロバルブアレイ１は、基部４を備えていて、それは実施例ではブロック
の形状である。この基部は、複数のマイクロバルブ５と、通常６の番号で参照さ
れる流体ダクト装置と、さらに電子制御手段７とを備えている。 電子制御装置７は、個々のマイクロバルブ５を操作する役割を果たし、選択さ
れた操作に従って、流体ダクト装置６に存在する流体フローを制御することがで
きる。マイクロバルブアレイ１の好ましい応用例は、気圧セクタにおける使用で
あり、制御流体が圧縮空気の場合である。
【００１３】 基部４を通して、複数のマイクロバルブ５が、１つのアセンブリとして接続さ
れる。マイクロバルブ５は、適切な微小加工法により製造され、流体ダクト装置
６の場合も同様であるのが好ましい。ここでは、シリコン素材を用いるエッチン
グ技術又はプラスチック素材を用いる鋳造が適切である。適切な製造法は、それ
自体よく知られているため、そのさらなる詳細な説明はここでは省略する。
【００１４】 図の実施例において、基部４は、積層体、すなわち図４から明らかになる物体
の形状に設計される。基部４は、互いに平面的に積み重ねられた、例えば接着に
より、永久的に互いに連結された複数の層エレメント８を備える。図の実施例に
おいて、基部４は、シリコン素材又は同等の半導体素材からなる。マイクロバル
ブ５と流体ダクト装置６とは、基部４の内部に設けられていて、共に設置される
前に、層エレメント８を適切に微小加工することにより製造される。流体ダクト
装置６の個々の流体ダクトは、参照番号１２，１３，１４で示される。
【００１５】 図４の断面図をよりわかりやすくするため、そこに示されるマイクロバルブ５
とそれに連絡している流体ダクト１２，１３，１４とは、異なる層面で表されて
いる。このことは、層エレメント８がそれ相応な大きさであることを示している
。実際の設計においては、相互に違っている流体ダクト１２，１３，１４を同じ
層面に部分的に配置することにより、層エレメント８の数をかなり減らすことも
できる。
【００１６】 概して言えば、実施例の流体ダクト装置６は、フィードダクト１２、換気ダク
ト、パワーダクト１４の３つのタイプのダクトを有している。これらの流体ダク
トは、例として図１に示されるように、標準配置で用意されている。標準配置と
は、個々の流体ダクト１２，１３，１４のある一定の分布と流体についての接続
とを表す。
【００１７】 マイクロバルブアレイ１に含まれる複数のマイクロバルブ５は、全て同じタイ
プであるのが好ましい。実施例において、それらは、それぞれ１つのバルブ部材
１５を備える２／２スイッチングバルブであり、バルブ部材１５は、図４に示さ
れる開いた位置と、図示されていない閉じた位置との間で切り換えられる。開い
た位置では、バルブ部材１５は、２つの開口部１６及び１７の間の流体接続を可
能にする一方、閉じた位置では、その流体接続を遮断する。
【００１８】 マイクロバルブ５の主要な機械的特徴は、前述のヨーロッパ特許公報０ ４８
５ ７３９ Ａ１に記載のバルブから知ることができるので、詳細は該特許公報
を参照してもらいたい。実施例のマイクロバルブ５は、通常は閉じた状態であり
、静電気の力を使って、反対の電極１８へ電圧を加えることにより、開いた状態
に切り換えることができる。これに必要となる作動信号は、基部４上に同じく配
置された電子制御手段７から伸びている適切な導体２２を介して受け渡される。
【００１９】 ２／２タイプのマイクロバルブの代わりに、例えば３／２スイッチングバルブ
のような、他のバルブタイプを採用することも原則として可能である。さらに、
異なるタイプのマイクロバルブを同時にまとめて１つのマイクロバルブアレイに
することも可能である。しかしながら、全体において２／２バルブを使う場合に
、最適な製造技術との組み合わせで、最もすばらしい効果が生じることがわかっ
ている。
【００２０】 マイクロバルブアレイ１と関連する電子制御手段７は、１つのアセンブリとし
てマイクロバルブアレイ１と共に製造されるのが好ましい。電子制御手段７には
、機能プリセットユニット２３及び単一伝送ユニット２４が設けられている。こ
れら２つのユニットは、本発明の実施例においては別々に製造されているが、統
合されていてもよい。単一伝送ユニット２４は、バス２を介して外部制御手段３
と連絡し、矢印２５に示されるように、そこから複数のマイクロバルブ５の操作
に必要な制御信号を受け取る。必要ならば、バス２を介してフィードバック信号
を送ることもでき、動作が実行されたかどうかを確認することもできる。
【００２１】 さらに、単一伝送ユニット２４は、導体２２を介して複数のマイクロバルブ５
のそれぞれと個別に連絡する。この導体２２を介して、複数のマイクロバルブ５
は、自身に向けられた電気的な確認信号を個別に供給される。実施例においては
、それまでそれぞれのマイクロバルブ５が閉じられた状態であったと仮定した場
合、入力確認信号が持続する間、バルブ部材１５は、開かれた状態に保たれる。
【００２２】 単一伝送ユニット２４は、さらに、機能プリセットユニット２３とデータ交換
のために接続される。機能プリセットユニット２３には、複数のマイクロバルブ
５をグループ化して機能連結するのに役立つ機能連結パラメータが格納されてい
る。従って、機能グループとして所望の数だけマイクロバルブを自由にグループ
化することが可能になる。１つの機能グループ内のバルブは、機能連結パラメー
タによって決定される、そのグループ内の他のバルブと合致する操作特性を有す
る。
【００２３】 本発明の実施例のマイクロバルブアレイは、合計８つのマイクロバルブを備え
ている。それらのマイクロバルブは、図１の一点鎖線枠で示されているように、
対になってまとめられていて、全部で４つの機能グループ２６を構成している。 マイクロバルブ５は、直接隣接する機能グループとしてまとめられる必要はな
い。マイクロバルブ５の配置や数は、可能である限りどんな組み合わせであって
もよい。さらに、個々のマイクロバルブ５は、同時にいくつかの異なる機能グル
ープに属していてもよい。
【００２４】 マイクロバルブアレイ１の操作中に、矢印２５に示すように伝達される制御信
号は、格納された機能連結パラメータと連結し、特定の機能グループに固有の作
動信号を生成する。作動信号は、その後それぞれのマイクロバルブ５に伝達され
、マイクロバルブ５は、所望の機能を果たすように作動する。
【００２５】 制御信号２５がシリアル信号として供給される場合、単一伝送ユニット２４は
、マイクロバルブアレイに関連する制御信号を読める位置にある適切なバスノー
ドを有する。 単一伝送ユニット２４は、自己完結的に、あるいは外部制御装置に合わせて、
所望の制御信号を生成する内部制御プログラムを備えていてもよい。
【００２６】 機能プリセットユニット２３は、リバーシブルにプログラムできると都合がよ
い。なぜなら、カスタマイズされた柔軟なプログラミング、すなわち、それぞれ
に機能連結パラメータを予め設定することが可能になるからである。このような
プログラミングは、例えば、取り外し可能な方法で制御手段７と接続される、例
えばＰＣのような、プログラミング装置を使用して実行されてもよい。しかしな
がら、ワイヤ接続によるプログラミング、あるいはバス２を介してのプログラミ
ング、例えば外部制御装置をセットアップ状態に切り換えることもまた可能であ
る。
【００２７】 図示した実施例においては、１つの機能プリセットユニット２３が、全てのマ
イクロバルブ５に対して共通に用意されている。マイクロバルブ５を、基部４内
部で異なる層に、また相互に重なるように配置することは可能である。このため
、場合によっては、マイクロバルブアレイに用意されたマイクロバルブ５の数に
関係なく、複数の機能プリセットユニットを設けることも可能であり、各ユニッ
トは、異なる機能グループ２６の操作を制御する。
【００２８】 また、マイクロバルブアレイ１の全てのマイクロバルブ５が、１つまたはそれ
以上の機能グループ２６として連結される必要は全くない。実際、個々のバルブ
を、それらに割り当てられた機能特性に従って、別々に操作することもできる。 流体ダクト装置６の流体ダクト１２，１３，１４は、マイクロバルブ５の予め
決められた機能連結を考慮してカスタマイズできるように接続されている。その
ため、流体制御に関する各機能グループ２６に必要なバルブ機能を実際に獲得す
ることが可能である。このようにして、所望の機能を考慮に入れてカスタマイズ
された流体接続に適するように、電子作動側のマッチングが行われる。
【００２９】 カスタマイズされた環境で非常に柔軟にこのようなマッチングを実施するため
に、まず、流体ダクト装置６が、前述の標準化された予め定める配置に設けられ
る。実施例において、流体ダクト装置６は、複数のフィードダクト１２を有する
。フィードダクト１２は、マイクロバルブ５の１つとそれぞれ接続される一方で
、基部４を通して伸びる主フィードダクト１２’に共通に接続されている。基部
４の外面上の接続開口部２７を介して、主フィードダクト１２’は、適当な圧力
ソースＰと接続される。
【００３０】 さらに、各マイクロバルブ５は、換気ダクト１３に接続される。全ての換気ダ
クト１３は、主フィードダクト１２’と平行して基部４を通して伸びる、基部４
の外面上に開口部２８を有する主換気ダクト１３’に共通に通じている。開口部
２８は、例えば大気のような、圧力解放部Ｒと接続されている。
【００３１】 最後に、マイクロバルブ５の数に対応し、一方の端でマイクロバルブ５の１つ
にそれぞれ接続し、他方の端で基部４の外面のそれぞれ異なる接続開口部２９に
接続する複数のパワーダクト１４がある。接続開口部２９において、パワーダク
ト１４は、負荷Ａ１，Ａ２．．．Ａ８に接続する。さらに、接続ダクト１４’は
、全てのパワーダクトの流体接続を提供する。実施例において、接続ダクト１４
’は、主フィードダクト１２’及び主換気ダクト１３’と並行して走っている。
【００３２】 流体ダクト装置６を機能グループ２６の所望の機能に適応させるために、主フ
ィードダクト１２’、主換気ダクト１３’接続ダクト１４’を含む流体ダクト１
２，１３，１４は、流路３６の開閉によるカスタマイズの目的で個別に接続され
る（図３及び図４を参照）。
【００３３】 カスタマイズ接続は、実施例において、適切なシーリング手段３３を用いて実
行される。シーリング手段３３は、流路３２が位置する流体ダクト装置の位置に
配置される。図２に示すように、シーリング手段３３は、ダクトの道程上に描か
れた円によって表されている。
【００３４】 これで、例えば、流体ダクト装置５の標準配置において、シーリング手段３３
は、全て開かれた制御可能な流路３２であると規定できる。図３及び図４に示す
実施例においては、しかし、流体流路３２は標準配置で閉じられていて、仕切り
３４が、それぞれの流体ダクト３２，３３，３４におけるシーリング手段３３と
して、開かれるべき流路３２の位置に設けられている。仕切り３４は、基部４の
単一部品構成要素、あるいはそれぞれ層エレメント８の構成要素であってもよい
。このように、標準設計では、流体ダクト装置６の流体ダクト１２，１３，１４
は、適当に予め決められたポイントで互いに隔てられていて、流路３２は、予め
決められた電気的なバルブ接続に合致するために、必要な場合にのみ開かれる。
【００３５】 図２に示すように、流路を閉じるシーリング手段３３は、×印により示される
。残りのシーリング手段３３は、開かれた状態である。このようにして、図２に
示す、全部で２つの２／２マイクロバルブからなる機能グループ２６を使用する
と、３／２スイッチング機能になるというような、カスタマイズされたダクト接
続の状態が提供される。従って、下位のスイッチング機能を持つ２つのマイクロ
バルブ５から、高位のスイッチング機能をエミュレートでき、機能グループ２６
にさらなるマイクロバルブ５を含むことにより、例えば４／２又は５／３スイッ
チング機能というような、より複雑なバルブ機能をエミュレートすることも可能
になる。
【００３６】 同様に、フローが交差する箇所あるいは利用可能な開口部を増やす目的で、２
つまたはそれ以上のマイクロバルブ５を平行接続させるように、流体ダクト１２
，１３，１４を連結することもできる。 概して言えば、従って、同一配列のマイクロバルブシステムを製造し、個別の
、すなわちカスタマイズされたバルブ機能を提供するために、電子制御側及び流
体接続側をプログラム制御するというようなカスタマイズが可能である。同様の
構造の場合、従って標準の製造法を利用する場合は、非常に多くの異なる応用が
可能になる。
【００３７】 図３及び図４に、可能なシーリング手段３３の設計を示す。シーリング手段３
３は、工夫されていて、通常、作動していない時は、２つの流体ダクトの間の流
路３２を閉じている。作動すると、それぞれに関連づけられた流路３２は開かれ
る。シーリング手段３３は、作動手段３３に設けられた仕切り３４により形成さ
れていて、該作動手段３３が作動すると、仕切り３４は、エネルギーの供給を受
け、熱により取り除かれる。
【００３８】 実施例において各仕切り３４と関連している作動手段３５は、仕切り３４に伸
びる特にワイヤ状の発熱体３６を備える。発熱体３６は、基部４の外面上に配置
されたコンダクタ３７を介して、電力供給部と接続されていて、それにより、仕
切り３４の熱融解及び／又は蒸発が起こる。図３及び図４に示すように、融解し
た仕切りは、３４’で示されていて、このとき、流体流路は開かれている。
【００３９】 実施例のシーリング手段３３の場合、プログラミング接続又はカスタマイズ接
続の一部として、それぞれの機能に必要な流体接続が開かれる。その代わりに、
最初は流路を全て開いた状態にしておき、特定の応用に必要とされない流体接続
を、その配置をプログラミング制御することによりシーリングすることは可能で
ある。これは例えば、プラグ状の障害物をそれぞれのポイントに設置することに
より、あるいはまた、一種の溶接作用により各流路が閉じられるよう、熱による
融解を起こすことにより実行できる。
【００４０】 シーリング手段３３は、例えば、マイクロバルブ５の関連で説明されたものと
同じタイプの微小加工のスイッチングバルブの形状に設計されてもよい。この場
合、比較的単純な方法でリバーシブルのカスタマイズ接続が可能になる。なぜな
ら、プログラミング制御の一部として流路を開いたり閉じたりすることが可能に
なるからである。
【００４１】 バルブの形状のシーリング手段が採用される場合、圧電性及び／又は磁歪性に
基づいた設計を特に使用することができる。さらに、いわゆる形状記憶特性を利
用して作動するバルブも応用できる。可能なメカニズムは以上に挙げた例に限定
されない。
【００４２】 さらに、図４に一点鎖線で示されているような、外部カスタマイズ接続手段３
８が、流体接続をプログラミングするために設けられると有利である。ここで採
用されるカスタマイズ接続手段３８は、プログラミング装置である。例えば、発
熱体３６につながるコンダクタ３７に接続されていてもよく、例えば、適当な電
圧を与えることにより、あるいは他の信号を与えることにより、カスタマイズに
必要な全ての所望の流体ダクト接続を同時生成することが可能であることが好ま
しい。カスタマイズ接続手段３８の柔軟なプログラミングを活用することで、何
ら問題なく特定のケースに合わせることができる。
【００４３】 図示されていない、カスタマイズ接続手段３８の設計については、一種のピン
クッションが用意される。ピンクッションは基部４に押し込まれ、内部に押し込
まれたピンの位置で、ダクト流路の開閉のための融解作用が行われるように熱さ
れる。ここでも、柔軟なプログラミング可能な設計が可能である。例えば、個々
のピンをピン支持台上に設置し、そのピンを支持台に関して差し込まれた位置及
び突き出た位置に配置する。ただし、それらのピンは、基部４に差し込めるよう
に、突き出た位置に移されなければならない。
【００４４】 また、好ましくは熱を受けて、それらのピンが、基部４に押し込まれることが
でき、流路３２をシーリングするシーリング手段としてそのままの状態に留まる
ような消耗用のピンであってもよい。 さらに、他の適当な手段で、流体接続をカスタマイズしてもよい。また、シー
リング手段の作動が遠隔操作によって、特にワイヤレスの操作によって行われて
もよい。
【００４５】 さらに、マイクロバルブアレイに備えられるマイクロバルブの数は、原則とし
て、自由に変更でき、その数はもちろんほぼ１００であってもよい。微小加工の
分野では普通に行われている適切なバッチ製造法により、安価に必要とされる構
造を備えた製品を製造することは可能である。
【００４６】 上記の構成要素に加え、図示されていないさらなる設計として、マイクロバル
ブアレイは、複数のセンサを備える。これらのセンサは、標準分布で配置され、
カスタマイズの目的でそれぞれに流路を開閉することにより、流体ダクト１２及
び１２’，１３及び１３’，１４及び１４’に接続される。流路の開閉は、流体
ダクトについて流体ダクト装置の内部で採用されているのと同様な方法で行われ
る。従って、それぞれの流体ダクトに関連する特性を発揮させるために、１つま
たはそれ以上の流体ダクトに、必要に応じて１つまたはそれ以上のセンサを接続
することが可能である。センサは、例えば、圧力やフローの速さを計測するのに
用いられる。
【００４７】 センサは、さらに、個々のマイクロバルブのように、機能プリセットユニット
７と電気的に連結され、機能プリセットユニット７にセンサ信号を伝達する役割
を果たす。このため、１つまたはそれ以上の流体ダクトで検知された状況に応じ
て、マイクロバルブを動作させることができる。これにより、付加的な外部の構
成要素を必要とせずに非常に単純な方法で、調整を行ったり機能を表示すること
ができる。さらに、センサ手段を統合することにより、包括的な接続操作が不要
になり、コンパクトな構造が生まれる。このことは、どの層エレメント８にでも
センサを統合することができることを示す。必要に応じて、全てのセンサを、共
通の層エレメントに配置することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 マイクロバルブアレイの第１の設計を、平面図に図式を用いて示し
たもので、標準配置におけるダクト装置のダクトが太線で示され、カスタマイズ
されたダクト接続は示されていない。
【図２】 図１のマイクロバルブアレイの一点鎖線枠内の部分ＩＩを拡大した
もので、流体ダクト装置のカスタマイズされた流体接続の一例を示すとともに、
カスタマイズ接続により開かれたフローの路が太線で示されている。
【図３】 図２の一点鎖線で示される部分ＩＩＩでの断面図を拡大したもので
ある。
【図４】 図２の一点鎖線ＩＶ−ＩＶで切断したマイクロバルブアレイの断面
図であり、関連する流体ダクトは、図を単純化するために共通の断層面に示され
ている。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年４月２２日（２０００．４．２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｌ 55/10 Ｆ１５Ｂ 11/00 Ｄ (71)出願人 Ｒｕｉｔｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ 82， 73734Ｅｓｓｌｉｎｇｅｎ，Ｇｅｒｍａｎ ｙ (72)発明者 フォルマー ヘルベルト ドイツ連邦共和国 73274 ノッチンゲン モーツアルト−シュトラーセ 60 (72)発明者 ヴァインマン ミハエル ドイツ連邦共和国 73655 プルーデルハ ウゼン レヒベルクシュトラーセ １ Ｆターム(参考） 3H025 DA02 DB12 DC01 DD01 3H089 BB14 DB43 DB76 DB79 EE33 EE35 EE36 FF01 FF07 GG01 HH05 HH17 HH18 HH19

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つの構造ユニットとしてまとめられ、微小加工によって製造
    される複数のマイクロバルブ（５）と、複数のマイクロバルブ（５）を、プログ
    ラム制御可能なようにグループ化してカスタマイズ接続するための少なくとも１
    つの機能プリセットユニット（２３）を有する、マイクロバルブ作動のための電
    子制御手段（７）と、該マイクロバルブに接続された流体ダクト装置（６）とを
    備えるマイクロバルブアレイにおいて、該装置の流体ダクト（１２，１２’；１
    ３，１３’；１４，１４’）が、最初は標準化された予め定める配置になってい
    るが、該機能プリセットユニット（２３）で予め設定された機能バルブ連結に応
    じて、流路（３２）を開閉することにより、カスタマイズできるように個別に接
    続されることを特徴とするマイクロバルブアレイ。
  2. 【請求項２】 単一の機能プリセットユニット（２３）が、前記全てのマイク
    ロバルブ（５）に共通に関連付けられることを特徴とする、請求項１に記載のマ
    イクロバルブアレイ。
  3. 【請求項３】 前記マイクロバルブ（５）が全て同じタイプであることを特徴
    とする、請求項１または２に記載のマイクロバルブアレイ。
  4. 【請求項４】 １つまたはそれ以上のマイクロバルブが、２／２スイッチング
    バルブタイプであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のマ
    イクロバルブアレイ。
  5. 【請求項５】 少なくとも１つの前記機能プリセットユニット（２３）が、例
    えば、３／２または４／２スイッチング機能のような、２／２スイッチング機能
    より高位の機能を実行するために、前記マイクロバルブ（５）の連結を可能にす
    ることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のマイクロバルブアレ
    イ。
  6. 【請求項６】 少なくとも１つの前記機能プリセットユニット（２３）が、利
    用可能なフローが交差する箇所を増やす目的で、並列回路として、前記マイクロ
    バルブ（５）の連結を可能にすることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれ
    かに記載のマイクロバルブアレイ。
  7. 【請求項７】 前記電子制御手段（７）が、例えばＡＳＩバスのような、離れ
    た制御装置（３）と連絡するバス（２）の接続を可能にするように設計されるこ
    とを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載のマイクロバルブアレイ。
  8. 【請求項８】 前記制御手段（７）が、シリアル制御信号の受信用に設計され
    たバスノード（２４）を備えることを特徴とする、請求項７に記載のマイクロバ
    ルブアレイ。
  9. 【請求項９】 前記少なくとも１つの機能プリセットユニット（２３）が、リ
    バーシブルにプログラムできるように設計されることを特徴とする、請求項１な
    いし８のいずれかに記載のマイクロバルブアレイ。
  10. 【請求項１０】 前記電子制御手段（７）が、少なくとも１つの前記機能プリ
    セットユニット（２３）のプログラミングが、例えば接続されたバス（２）を介
    して、またはワイヤレス接続で、外部装置から行われることができるように設計
    されることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれかに記載のマイクロバルブ
    アレイ。
  11. 【請求項１１】 前記電子制御手段（７）において、内部制御プログラムにお
    いて供給されるかまたは生成される制御信号と、該機能プリセットユニット（２
    ３）に格納された関連した機能連結パラメータとから、特別な作動信号が指定の
    マイクロバルブ（５）のために生成されることを特徴とする、請求項１ないし１
    ０のいずれかに記載のマイクロバルブアレイ。
  12. 【請求項１２】 複数の積層エレメント（８）から構成される積層体であり、
    該積層体が、微小加工法により製造される、前記マイクロバルブ（６）と前記流
    体ダクト装置（６）とを有することを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれ
    かに記載のマイクロバルブアレイ。
  13. 【請求項１３】 前記流体ダクト装置（６）が、所定のポイントにシーリング
    手段（３３）を備え、該シーリング手段（３３）が各ポイントにおいて作動する
    ことにより、流体ダクト間の流路（３２）の開閉が行われることを特徴とする、
    請求項１ないし１２のいずれかに記載のマイクロバルブアレイ。
  14. 【請求項１４】 前記シーリング手段（３３）が、例えば融解または蒸発によ
    り、熱を受けて取り除かれることができる仕切り（３４）によって少なくとも部
    分的に構成されることを特徴とする、請求項１３に記載のマイクロバルブアレイ
    。
  15. 【請求項１５】 前記シーリング手段（３３）が、少なくとも部分的にマイク
    ロバルブによって構成されることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の
    マイクロバルブアレイ。
  16. 【請求項１６】 前記シーリング手段（３３）が、磁歪及び／又は圧電効果及
    び／又は形状記憶効果を生じるバルブにより、少なくとも部分的に構成されるこ
    とを特徴とする、請求項１３ないし１５のいずれかに記載のマイクロバルブアレ
    イ。
  17. 【請求項１７】 前記シーリング手段（２８）が、特にワイヤレス接続の遠隔
    制御により、作動されることができることを特徴とする、請求項１３ないし１６
    のいずれかに記載のマイクロバルブアレイ。
  18. 【請求項１８】 前記流体ダクト（１２，１２’；１３，１３’；１４，１４
    ’）のカスタマイズ接続の逆の可能性を有することを特徴とする、請求項１ない
    し１７のいずれかに記載のマイクロバルブアレイ。
  19. 【請求項１９】 特に流体ダクトの全てのカスタマイズ接続を同時生成するの
    ための、好ましくは調整可能にプログラム制御可能なカスタマイズ接続手段（３
    ８）を有することを特徴とする、請求項１ないし１８のいずれかに記載のマイク
    ロバルブアレイ。
  20. 【請求項２０】 例えば圧力又はフロー速度の計測の目的で、複数のセンサが
    、標準分布で存在しており、該センサの一方の端が、前記機能プリセットユニッ
    ト（２３）に接続され、他方の端が、個別に流路を開閉することによるカスタマ
    イズのために、前記流体ダクト（１２，１２’；１３，１３’；１４，１４’）
    に接続されていて、該センサのセンサ信号が、例えば調整または表示のために、
    該機能プリセットユニット（２３）において処理されることを特徴とする、請求
    項１ないし１９のいずれかに記載のマイクロバルブアレイ。
JP2000548626A 1998-05-08 1999-04-29 マイクロバルブアレイ Pending JP2002514520A (ja)

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