JP2007255433A - Flow regulator - Google Patents

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Hisaaki Oguchi
寿明 小口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flow regulator of extremely simple structure facilitating miniaturization and integration, having high durability, performing stable and sure open and close operation without damaging a valve even if viscosity of liquid is high under high pressure or pressure difference between a valve inlet and a valve outlet is large, and being capable opening and closing a channel and regulating flow. <P>SOLUTION: Since flow rate of non-magnetic fluid flowing in the channels A, B when a minute ball 2 moves to a first position is smaller than flow rate of the non-magnetic fluid flowing in the channels A, B when the minute ball 2 moves to a second position, the flow regulator of extremely simple structure facilitating miniaturization and integration, having high durability, performing stable and sure open and close operation without damaging a valve even if viscosity of liquid is high under high pressure or pressure difference between an inlet and an outlet of the minute ball 2 is large, and being capable of opening and closing the channel and regulating flow. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、微量の液体や気体などの流体の流れを遮断したり、流量を調整する流量調整器に係るものであり、例えば微量または粘度の高い高圧の油などの流体を確実に調整できる流量調整器に関するものであり、また強磁性体材料を含有しない様々な微粒子を含む流体が流れる流路を切り替えることで微粒子の搬送経路を選択できる機能または微粒子をろ過する機能を有する流量調整器に関するものである。   The present invention relates to a flow regulator that cuts off the flow of a fluid, such as a small amount of liquid or gas, or adjusts the flow rate. For example, a flow rate that can reliably adjust a fluid such as a minute amount or high-viscosity oil with high viscosity. The present invention relates to a regulator, and also relates to a flow regulator having a function of selecting a particulate transport path or a function of filtering particulates by switching a flow path through which a fluid containing various particulates not containing a ferromagnetic material flows. It is.

近年、微量な流体を制御するニーズが高まり、特に化学やバイオ分野においては微小流路の内部に微量な液体を流すことで分析を可能にするために、微細加工技術を用いて作製される微小流路やマイクロバルブなどの研究が試みられている。ここで、微小流路を遮断し流路を通過する流量を制御するために、従来いくつかの方法が提案されている。一例として、
(1)静電力を用いてシリコンゴム製のダイアフラム部を平らな面に押し当てて液体を遮断するもの(例えば、特許文献1参照)、
(2)空気やガスの膨張によってメンブレンを変形させて、マイクロチップ中の微小流路を遮断するもの(例えば、特許文献2参照)、
(3)微小流路にゲートとなる部材を挿入することにより微小流路を流れる流体を遮断することが可能なスライドゲートを用いるもの(例えば、非特許文献3参照)、のような種々のアクチュエータを組み合わせてマイクロチップに設置されるマイクロバルブが提案されている。
特開2004−176802号公報 特開2004−358635号公報 Albert P.Pisanoらによる、「Low−Leakage Micro Gate Valve」、Transducers‘03、Berkley USA、2003年6月11日、pp,143−146
In recent years, there has been a growing need to control a small amount of fluid. Especially in the chemical and biotechnology fields, a minute amount of liquid produced using a microfabrication technology to enable analysis by flowing a small amount of liquid inside a microchannel. Attempts have been made to study channels and microvalves. Here, several methods have been proposed in the past in order to control the flow rate that blocks the minute channel and passes through the channel. As an example,
(1) A silicon rubber diaphragm is pressed against a flat surface using an electrostatic force to shut off the liquid (for example, see Patent Document 1),
(2) A membrane that is deformed by the expansion of air or gas to block a microchannel in the microchip (see, for example, Patent Document 2),
(3) Various actuators such as those using a slide gate capable of blocking a fluid flowing through the micro flow path by inserting a member to be a gate into the micro flow path (see, for example, Non-Patent Document 3) There has been proposed a microvalve that is installed on a microchip in combination.
JP 2004-176802 A JP 2004-358635 A Albert P.M. “Low-Leakage Micro Gate Valve”, Transducers '03, Berkley USA, Jun. 11, 2003, pp, 143-146, by Pisano et al.

上記のごとく微細加工技術を用いて作製された従来のバルブにおいて、特許文献1に記載された静電気による動作形態では、静電気力でバルブを動作させる方式であるために、対向電極の間隔を広く取れないことから十分な流路断面が確保されず、流体を搬送するときの圧力抵抗が大きくなることや、バルブ部分を弾性支持する支持部における耐久性を確保する必要があるという問題点があった。また、特許文献2や非特許文献1の技術では、流体の進行方向に対して垂直方向に動作するバルブ弁をもち流路の断面を確保することができるが、急激な高圧が加わると、特許文献2の技術においては、空圧などを用いて弾性変形により流量を調整するメンブレンが流路へ吸着することや弁が損傷する恐れがある不都合な点があげられ、非特許文献1の技術においては、スライドゲートによって流路を閉じるときに急に高い圧力差が生じる場合に弁を動作させる場合、弁の接点位置での摩擦力を上回る余分な力を必要とするという不都合な点があげられる。   In the conventional valve manufactured using the microfabrication technology as described above, the operation mode using static electricity described in Patent Document 1 is a system in which the valve is operated by electrostatic force. As a result, there is a problem in that a sufficient cross section of the flow path is not ensured, the pressure resistance when the fluid is conveyed increases, and it is necessary to ensure durability in the support portion that elastically supports the valve portion. . Further, in the techniques of Patent Document 2 and Non-Patent Document 1, a cross section of the flow path can be secured with a valve valve that operates in a direction perpendicular to the fluid traveling direction. In the technique of Document 2, there is a disadvantage that a membrane that adjusts the flow rate by elastic deformation using pneumatic pressure or the like may be adsorbed to the flow path or the valve may be damaged. When the valve is operated when a high pressure difference suddenly occurs when the flow path is closed by the slide gate, there is a disadvantage that an extra force exceeding the frictional force at the contact position of the valve is required. .

以上のような理由からこれらのバルブにおいては、燃料や潤滑剤として使用する粘度の高い高圧の油などの流体を流入した流路中で弁を開閉する用途には不向きであるといえる。さらに、上記にあげるような遮断弁をもつ構造体を従来よりも微小化して基板内部や微小な領域に埋め込む場合には、プロセス工程が多く構造が複雑であるために、ミクロンオーダーでの微細な構造設計およびシステムの小型化を進める上で、製造、生産コストや効率なども含めて不利な点が多い。   For these reasons, it can be said that these valves are unsuitable for applications in which the valves are opened and closed in a flow path into which a fluid such as a high-pressure oil having a high viscosity used as a fuel or a lubricant flows. Furthermore, when a structure having a shut-off valve as described above is made smaller than before and embedded in a substrate or in a small area, the structure is complicated and the structure is complicated. There are many disadvantages, including manufacturing, production costs, and efficiency, in promoting structural design and system miniaturization.

そこで本発明は、以上にあげた従来の不都合な点からなる課題を解決するものであり、極めてシンプルな構造で、微細化・集積化が容易に可能で、高い耐久性を有し、高圧で粘度の高い流体または弁の出入口間における圧力差が大きくても弁が損傷することなく、安定かつ確実に弁の開閉動作が行われ、流路の開閉および流量調節を行える流量調整器を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems due to the conventional disadvantages, and has an extremely simple structure, can be easily miniaturized and integrated, has high durability, and is capable of being operated at high pressure. Provided is a flow regulator capable of opening and closing a flow path and adjusting the flow rate of the fluid without causing damage to the valve even if the pressure difference between the fluid with high viscosity or the valve inlet / outlet is large. For the purpose.

本発明の流量調整器は、
非磁性流体の流路内において、第1の位置と第2の位置との間で移動可能となっている磁性体の弁部材と、
前記弁部材を、少なくとも前記第1の位置から前記第2の位置へと移動させるように磁力を発生する磁力発生手段とを有し、
前記弁部材が第1の位置に移動したときに、前記流路内を流れる非磁性流体の流量は、前記弁部材が第2の位置に移動したときに、前記流路内を流れる非磁性流体の流量よりも少ないことを特徴とする。
The flow regulator of the present invention is
A magnetic valve member capable of moving between a first position and a second position in the flow path of the non-magnetic fluid;
Magnetic force generating means for generating a magnetic force so as to move the valve member from at least the first position to the second position;
When the valve member moves to the first position, the flow rate of the nonmagnetic fluid that flows in the flow path is such that the nonmagnetic fluid that flows in the flow path when the valve member moves to the second position. It is characterized by less than the flow rate.

本発明の流量調整器によれば、非磁性流体の流路内において、第1の位置と第2の位置との間で移動可能となっている磁性体の弁部材と、前記弁部材を、少なくとも前記第1の位置から前記第2の位置へと移動させるように磁力を発生する磁力発生手段とを有し、前記弁部材が第1の位置に移動したときに、前記流路内を流れる非磁性流体の流量は、前記弁部材が第2の位置に移動したときに、前記流路内を流れる非磁性流体の流量よりも少ないので、極めてシンプルな構造で、微細化・集積化が容易に可能で、高い耐久性を有し、高圧で粘度の高い流体の出入口間における圧力差が大きくても弁部材が損傷することなく、安定かつ確実に弁部材の動作が行われ、流路の開閉や流量調節を行える流量調整器を提供することができる。   According to the flow regulator of the present invention, the magnetic valve member that is movable between the first position and the second position in the flow path of the non-magnetic fluid, and the valve member, Magnetic force generating means for generating a magnetic force so as to move at least from the first position to the second position, and flows in the flow path when the valve member moves to the first position. Since the flow rate of the non-magnetic fluid is less than the flow rate of the non-magnetic fluid flowing in the flow path when the valve member is moved to the second position, the structure is extremely simple and can be easily miniaturized and integrated. It is possible to operate the valve member stably and reliably without damaging the valve member even if the pressure difference between the inlet and the outlet of the high-pressure and high-viscosity fluid is large. It is possible to provide a flow rate regulator that can perform opening and closing and flow rate regulation.

特に、非磁性流体である気体や液体などを導入する微小断面の流路、流路の途中に連結されて流路の開閉または流量の調整を行う弁部材として機能する微小球を単一または複数個内蔵する収容部を形成したハウジングと、外部磁場の印加によって収容部内を移動する強磁性体材料を含有した微小球と、外部磁場を用いて微小球を同一または個別に動作できる磁力発生手段の他に、流体の流入口と流出口、流路の蓋部材、流路に取り付けられる各種圧力や温度測定に要するセンサなどの周辺部を含むと好ましい。   In particular, a single or multiple microspheres that function as a valve member that opens and closes a flow path or adjusts the flow rate by being connected to the flow path of a micro cross section that introduces a gas or liquid that is a non-magnetic fluid. A housing formed with a housing portion, a microsphere containing a ferromagnetic material that moves within the housing portion by application of an external magnetic field, and a magnetic force generating means capable of operating the microsphere in the same or individually using an external magnetic field. In addition, it is preferable to include peripheral portions such as a fluid inlet and outlet, a cover member of the flow path, and various pressure and temperature sensors attached to the flow path.

更に、本発明に係る流量調整器に用いるハウジングに、半導体微細加工技術を利用して流路や弁部材の収容部を作製する場合、ガラスやシリコン基板、PDMS(poly−dimethylsiloxane)材料をハウジングの素材として、その表面に微小な溝を作製し、更に微小溝よりも大きな断面をもつ収容部を作製した後に、流路を通過できない程度の単一または複数個の微小球を収容部に配置して、蓋部材とハウジングの貼り合わせを行い、最後に磁力発生手段を取り付けることで簡単に構造の製作が可能であり、微細化、複数多段化、高い耐圧構造を極めて安価に実現できる上に、種々の材料を用いた設計が可能であるため耐薬品性にも優れた幅広い材料設計ができる。   Further, in the case where the housing for the flow path and the valve member is manufactured using the semiconductor microfabrication technology in the housing used for the flow regulator according to the present invention, glass, a silicon substrate, and PDMS (poly-dimethylsiloxane) material are used for the housing. As a material, after making a minute groove on the surface and making a container with a cross section larger than the minute groove, single or multiple microspheres that cannot pass through the flow path are placed in the container. In addition, it is possible to easily manufacture the structure by attaching the lid member and the housing, and finally attaching the magnetic force generating means, and it is possible to realize miniaturization, multiple stages, high pressure resistance structure at a very low cost, Since various materials can be used for designing, a wide range of materials with excellent chemical resistance can be designed.

また、本発明に係る流量調整器においては、例えば微小球を用いた簡素な構成であって弾性支持部が存在しないために耐久信頼性が高く、磁力により微小球を移動するだけで開閉動作が可能であり、微小球の移動による遮断メカニズムにより流路と微小球の間の摩擦力が低減されるため、圧力差が大きくても潤滑に安定した流路の開閉および流量調整を潤滑に行うことが可能である。なお、弁部材は微小球に限らず微小円筒(これらを総称して微小体という)であっても良い。   Further, the flow rate regulator according to the present invention has a simple configuration using, for example, microspheres, and has an elastic support portion, so that it has high durability reliability and can be opened and closed simply by moving the microspheres by magnetic force. The frictional force between the flow path and the microsphere is reduced by the blocking mechanism by the movement of the microsphere, so that the flow path adjustment and flow rate adjustment stable to lubrication can be performed even when the pressure difference is large. Is possible. The valve member is not limited to a microsphere, and may be a microcylinder (these are collectively referred to as a microbody).

更に、本発明によれば、以下の利点がある。
(1)弁部材である微小体が移動の際に生じる摩擦力を低減できるため、高粘度・高圧力の流体搬送が可能である。
(2)弾性支持部をもたない単純な構造であるために微細化、集積化が容易であり、生産コストも低い。
(3)流路に対して垂直方向に微小体を移動する場合は、流路に沿った面内における微小体が占有する面積を少なくすることができるために、複数の収容部を設計し集積化する場合は有利な構造である。
(4)磁力発生手段は、ハウジングや蓋部材とは完全に分離して取付け交換が可能な構造にできる。収容部内で流路を開閉する微小体を個別もしくは、同時に移動させることも可能である。
(5)微小体を直列に集積化することで開閉時の流量比が向上され流量調整が可能であり、マイクロポンプとしての応用、ろ過装置としての応用など、微小体の配置設計によって様々な付加機能が考えられる。
(6)構造が単純であるために、高い耐薬品性を持たせるなどの幅広い材料設計が可能である。
Furthermore, the present invention has the following advantages.
(1) Since the frictional force generated when the microscopic body that is the valve member moves can be reduced, fluid transportation with high viscosity and high pressure is possible.
(2) Since it has a simple structure without an elastic support portion, it can be easily miniaturized and integrated, and the production cost is low.
(3) When moving microscopic objects in a direction perpendicular to the flow path, the area occupied by the microscopic objects in the plane along the flow path can be reduced. This is an advantageous structure.
(4) The magnetic force generation means can be structured to be completely separated from the housing and the lid member and can be mounted and replaced. It is also possible to move the micro objects that open and close the flow path individually or simultaneously in the accommodating portion.
(5) By integrating the microscopic bodies in series, the flow rate ratio at the time of opening and closing is improved and the flow rate can be adjusted, and various additions can be made depending on the layout design of the microscopic bodies, such as application as a micropump and filtration device. Possible function.
(6) Since the structure is simple, it is possible to design a wide range of materials such as providing high chemical resistance.

前記磁力発生手段は、前記弁部材を前記第1の位置から前記第2の位置へと移動させるか、又は前記弁部材を前記第2の位置から前記第1の位置へと移動させるように、選択的に磁力を発生させると、確実な動作を実現できるので好ましい。   The magnetic force generating means moves the valve member from the first position to the second position, or moves the valve member from the second position to the first position. It is preferable to selectively generate a magnetic force because a reliable operation can be realized.

前記弁部材は複数設けられ、前記磁力発生手段は、任意の前記弁部材が移動するように磁力を発生すると、細かい流量制御ができるので好ましい。   A plurality of the valve members are provided, and it is preferable that the magnetic force generating means can control the flow rate finely by generating a magnetic force so that any of the valve members moves.

前記弁部材の収容部及び前記収容部に連通する溝を備えたハウジングと、前記収容部及び前記溝を遮蔽する蓋部材とが設けられていると好ましい。   It is preferable that a housing provided with a housing portion for the valve member and a groove communicating with the housing portion and a lid member for shielding the housing portion and the groove are provided.

前記蓋部材には、前記収容部の少なくとも一部が形成されると好ましい。   It is preferable that at least a part of the accommodating portion is formed on the lid member.

前記蓋部材は板材であると好ましい。   The lid member is preferably a plate material.

前記溝は、前記ハウジングの素材にエッチングマスクとレジストとをこの順序で形成した後に、露光と現像とにより前記レジストの一部を除去し、更にエッチング処理により前記レジストと前記エッチングマスクとを除去することにより形成されると好ましい。   After forming an etching mask and a resist on the material of the housing in this order, the groove removes a part of the resist by exposure and development, and further removes the resist and the etching mask by an etching process. It is preferable that it is formed.

前記溝は、前記ハウジングの素材に膜材料とエッチングマスクとレジストとをこの順序で形成した後に、露光と現像により前記レジストの一部を除去し、更にエッチング処理により前記レジストと前記エッチングマスクと前記膜材料の一部とを除去することにより形成されると好ましい。   After forming the film material, the etching mask, and the resist in this order on the material of the housing, the groove removes a part of the resist by exposure and development, and further performs an etching process to remove the resist, the etching mask, and the resist. Preferably, it is formed by removing a part of the film material.

前記溝は、前記ハウジングの素材にレジストを形成した後に、露光と現像とにより前記レジストの一部を除去することにより形成されると好ましい。   The groove is preferably formed by forming a resist on the material of the housing and then removing a part of the resist by exposure and development.

前記溝は、金型を用いて形成されると好ましい。   The groove is preferably formed using a mold.

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態にかかる流量調整器の側面断面図である。図2は、図1の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side cross-sectional view of a flow rate regulator according to the present embodiment. FIG. 2 is a view of the configuration of FIG. 1 taken along the line II-II and viewed in the direction of the arrow.

図1において、ブロック状のハウジング1は、平面である上面1aの中央に開口した袋穴状の収容部1bと、上面1aにおいて左右の両端から中央に向かって延在し収容部1bに連通した断面U字状もしくは凹状の流路溝1cとを有している。ハウジング1の素材としては、ガラス基板、シリコン基板、PDMS(poly-dimethylsiloxane)などを用いることができる。ガラス基板上に流路溝1cを作製する場合は、ガラス基板上に光硬化樹脂または熱硬化樹脂、レジスト類や、ポリミドなどを用いた膜を形成して、露光、現像、エッチングなどを経て微小流路を作製する。そのほかにも、基板本体のウェットエッチング、RIEによるドライエッチングなどを用いて流路をエッチングするための各種加工手法を用いて作製してもよい。   In FIG. 1, a block-shaped housing 1 is a bag-hole-shaped accommodation portion 1 b that opens at the center of a flat upper surface 1 a, and extends from the left and right ends toward the center on the upper surface 1 a and communicates with the accommodation portion 1 b. It has a U-shaped or concave channel groove 1c. As a material of the housing 1, a glass substrate, a silicon substrate, PDMS (poly-dimethylsiloxane), or the like can be used. When the flow path groove 1c is formed on a glass substrate, a film using a photo-curing resin or thermosetting resin, resists, polyimide, or the like is formed on the glass substrate, and after exposure, development, etching, and the like, Create a flow path. In addition, the substrate body may be manufactured using various processing techniques for etching the flow path using wet etching of the substrate body, dry etching by RIE, or the like.

収容部1bは、上面1aに対して面内方向や垂直方向に微小球2の変位を制限する形状をとってもよいし、面内方向や垂直方向などの任意の方向に微小球2を移動させる構成としてもよい。また、収容部1bの内部に複数の微小球(例えば多孔質材からなる)2を配置することによって微粒子のフィルタリングや機械的な破壊用途にも活用することができる。収容部1b又は流路溝1cの形成方法については後述する。   The accommodating portion 1b may have a shape that restricts the displacement of the microsphere 2 in the in-plane direction or the vertical direction with respect to the upper surface 1a, or is configured to move the microsphere 2 in an arbitrary direction such as the in-plane direction or the vertical direction. It is good. Further, by arranging a plurality of microspheres (for example, made of a porous material) 2 inside the accommodating portion 1b, it can be used for fine particle filtering and mechanical destruction. A method for forming the accommodating portion 1b or the channel groove 1c will be described later.

ハウジング1の収容部1bは内径D1の例えば円筒状などであり、その内部には、外径D2(<D1)である微小球2が、流路溝1cの延在方向に交差する方向に移動可能に配置されている(図2(a)参照)。弁部材である微小球2は、流路溝1cを通過できない径をもち、強磁性体を含有するものを選択する。これは、微小球2を外部磁場印加によって変位動作させるためである。従って、微小球2としては強磁性材料を含む鉄球などを用いてもよいし、表面を保護するために各種メッキ、蒸着や表面処理加工などを行ってよい。また別な例を示す図2(b)のように、ハウジング1の収容部1bは溝幅D3、深さD4(図1(a)参照)の適当な形状で、その内部において、外径D2(<D3、<D4)の微小球2が、ハウジング1の面内方向(図2(b)で紙面方向)に移動する形態としてもよい。この場合、電磁石4,5はハウジング1の側面に微小球2に対応して取り付けられる。   The housing portion 1b of the housing 1 has, for example, a cylindrical shape having an inner diameter D1, and a microsphere 2 having an outer diameter D2 (<D1) moves in a direction intersecting the extending direction of the flow channel groove 1c. It arrange | positions possible (refer Fig.2 (a)). The microsphere 2 that is a valve member is selected so as to have a diameter that cannot pass through the flow channel 1c and to contain a ferromagnetic material. This is because the microsphere 2 is displaced by applying an external magnetic field. Therefore, the microsphere 2 may be an iron ball containing a ferromagnetic material, or may be subjected to various plating, vapor deposition, surface treatment or the like in order to protect the surface. As shown in FIG. 2 (b) showing another example, the housing portion 1b of the housing 1 has an appropriate shape having a groove width D3 and a depth D4 (see FIG. 1 (a)). The microspheres 2 (<D3, <D4) may be moved in the in-plane direction of the housing 1 (the paper surface direction in FIG. 2B). In this case, the electromagnets 4 and 5 are attached to the side surfaces of the housing 1 corresponding to the microspheres 2.

図1において、ブロック状のハウジング1の上面1aに密着するようにして、板状の蓋部材3が取り付けられている。蓋部材3により流路溝1cの上部が覆われることで、非磁性流体の入口側流路A及び出口側流路Bが形成されると共に、収容部1bも同時に遮蔽されるため、収容部1bは、流路A、Bを介してのみ外部と連通することとなる。   In FIG. 1, a plate-shaped lid member 3 is attached so as to be in close contact with the upper surface 1 a of the block-shaped housing 1. By covering the upper part of the flow channel groove 1c with the lid member 3, the inlet side flow channel A and the outlet side flow channel B of the nonmagnetic fluid are formed, and the storage portion 1b is also shielded at the same time. Communicates with the outside only through the flow paths A and B.

蓋部材3は、ハウジング1に対して、接着剤、フッ酸を用いた接合、陽極接合、機械的な固定などをもちいて貼り合わせを行い、流路溝1cを外気から孤立させる機能を有するが、高圧流体を流す必要がなければ特に取り付けをする必要はない。また、必要であれば蓋部材3においても、ハウジング1と同様のプロセスを行い流路や収容部を設けることができる。   The lid member 3 has a function of bonding the housing 1 to the housing 1 using an adhesive, hydrofluoric acid, anodic bonding, mechanical fixation, etc., and isolating the channel groove 1c from the outside air. If it is not necessary to flow a high-pressure fluid, there is no need to install it. Further, if necessary, the lid member 3 can be provided with a flow path and an accommodating portion by performing the same process as the housing 1.

図1において、微小球2が上下方向に移動する場合、蓋部材3の上面には、収容部1bに対向して電磁石4が取り付けられており、また、ハウジング1の下面には、収容部1bに対向して電磁石5が取り付けられている。また、図2(b)において、微小球2が面内方向に移動する場合、電磁石4,5を蓋部3の上面、ハウジング1の下面または側面にも取り付けることができる。電磁石4,5が磁力発生手段を構成するが、コイル、永久磁石などを用いて作製することができる。その他に、図示しないセンサーや、流路の導入口、導出口などが取り付けられている。   In FIG. 1, when the microsphere 2 moves in the vertical direction, an electromagnet 4 is attached to the upper surface of the lid member 3 so as to face the housing portion 1 b, and the housing portion 1 b is disposed on the lower surface of the housing 1. The electromagnet 5 is attached so as to oppose to. In FIG. 2B, when the microsphere 2 moves in the in-plane direction, the electromagnets 4 and 5 can be attached to the upper surface of the lid portion 3 and the lower surface or side surface of the housing 1. The electromagnets 4 and 5 constitute the magnetic force generating means, but can be manufactured using a coil, a permanent magnet, or the like. In addition, a sensor (not shown), a channel inlet / outlet port, and the like are attached.

本実施の形態の動作について説明する。図1,2において、入口側流路Aは非磁性流体の貯蔵部(不図示)に接続され、出口側流路Bは、非磁性流体を供給すべき箇所(不図示)に接続されているものとする。ここで、外部の電源(不図示)から電磁石5に電力を供給し、電磁石4には電力を供給しない状態では、電磁石5のみから磁気が発生し、それにより図1(a)に示すように、微小球2は収容部1b内で磁力により電磁石5(図1で下方)に向かって吸引され、収容部1bの底面に接触する。かかる位置が第2の位置になる。このとき、入口側流路A及び出口側流路Bは、微小球2により塞がれることがなく、比較的大きな流量で非磁性流体が入口側流路Aから出口側流路Bに流れることとなる。   The operation of this embodiment will be described. 1 and 2, the inlet-side flow path A is connected to a nonmagnetic fluid reservoir (not shown), and the outlet-side flow path B is connected to a location (not shown) to which the nonmagnetic fluid is to be supplied. Shall. Here, when power is supplied to the electromagnet 5 from an external power source (not shown) and power is not supplied to the electromagnet 4, magnetism is generated only from the electromagnet 5, and as shown in FIG. 1 (a). The microsphere 2 is attracted toward the electromagnet 5 (downward in FIG. 1) by the magnetic force in the accommodating portion 1b, and contacts the bottom surface of the accommodating portion 1b. Such a position becomes the second position. At this time, the inlet-side channel A and the outlet-side channel B are not blocked by the microspheres 2, and the nonmagnetic fluid flows from the inlet-side channel A to the outlet-side channel B at a relatively large flow rate. It becomes.

ここで、外部の電源から電磁石5への電力供給を遮断すると共に、電磁石4に電力を供給すると、電磁石4のみから磁気が発生し、それにより図1(b)に示すように、微小球2は収容部1b内で磁力により電磁石4(図1で上方)に向かって吸引される。かかる位置が第1の位置になる。このとき、入口側流路A及び出口側流路Bの間に微小球2が位置するようになるが、微小球2と収容部1bとの間には微小なスキマが存在する。従って、図1(a)に示す状態よりも出口側流路Bを通過する非磁性流体の流量は少なくなる。   Here, when the power supply from the external power source to the electromagnet 5 is interrupted and the power is supplied to the electromagnet 4, magnetism is generated only from the electromagnet 4, thereby causing the microsphere 2 as shown in FIG. Is attracted toward the electromagnet 4 (upward in FIG. 1) by the magnetic force in the accommodating portion 1b. Such a position becomes the first position. At this time, the microsphere 2 comes to be positioned between the inlet-side channel A and the outlet-side channel B, but there is a minute gap between the microsphere 2 and the accommodating portion 1b. Therefore, the flow rate of the nonmagnetic fluid passing through the outlet side flow path B is smaller than that in the state shown in FIG.

このように収容部1b内の微小球2は、外部磁場の印加によって流路A,Bを開閉または流量制御することができるので、微小球2の移動形態に応じて電磁石4,5をハウジング1や蓋部材3の面の任意の位置に固定することができる。収容部1bを集積化する場合は、各収容部1b内部に収容された複数の微小球2を同時に動かすために一つあるいは複数の磁力発生手段を用いてもよいし、または例えば磁力発生手段を収容部1bの数分だけ複数個置くことによって微小球2を個別に移動する形態としてもよい。   Thus, since the microsphere 2 in the accommodating part 1b can open / close or control the flow rate of the flow paths A and B by applying an external magnetic field, the electromagnets 4 and 5 are arranged in the housing 1 according to the movement form of the microsphere 2. And can be fixed at any position on the surface of the lid member 3. When integrating the accommodating portions 1b, one or a plurality of magnetic force generating means may be used to simultaneously move the plurality of microspheres 2 accommodated inside each accommodating portion 1b, or, for example, the magnetic force generating means may be used. It is good also as a form which moves the microsphere 2 separately by putting several by the number of the accommodating parts 1b.

以上のように、本実施の形態の流量調整器は、簡単に作製される極めて簡単な構造であることにより、微細化、複数多段化、高い耐圧構造を極めて安価に実現できる上に、種々の材料で設計可能であるため耐薬品性にも優れている。また、幅広い材料設計が可能であり、微小球2を用いた簡単な形状で弾性支持部が存在しないために耐久信頼性が高く、外部磁場により微小球2を移動するだけで開閉動作が可能であり、微小球2の移動による遮断メカニズムにより流路A,Bと微小球2の間の摩擦力が低減されるため、圧力差が大きくても潤滑に安定した流路A、Bの開閉および流量調整を円滑に行うことが可能である。   As described above, the flow rate regulator according to the present embodiment has an extremely simple structure that can be easily manufactured, so that it is possible to achieve miniaturization, multiple multi-stages, and a high pressure resistance structure at an extremely low cost. Since it can be designed with materials, it has excellent chemical resistance. In addition, it is possible to design a wide range of materials, and since it has a simple shape using microspheres 2 and does not have an elastic support portion, it has high durability and reliability, and can be opened and closed simply by moving the microspheres 2 by an external magnetic field. In addition, since the frictional force between the flow paths A and B and the microspheres 2 is reduced by the blocking mechanism due to the movement of the microspheres 2, the opening and closing of the flow paths A and B and the flow rates are stable even when the pressure difference is large. Adjustment can be performed smoothly.

なお、電磁石5は必須の構成ではなく、永久磁石に置き換えてもよい。この場合、例えば電磁石4への電力供給を遮断することで、磁力および自重を用いて微小球2を収容部1b内で下方に移動させることができる。   The electromagnet 5 is not an essential component and may be replaced with a permanent magnet. In this case, for example, by cutting off the power supply to the electromagnet 4, the microsphere 2 can be moved downward in the housing portion 1 b using magnetic force and its own weight.

図3(a)は、第2の実施の形態にかかる流量調整器を示す図1と同様な側面断面図であるが、同様な構成については説明を省略する。ハウジング1は、平面である上面1aの中央に開口した袋穴状の4つの収容部1bと、必要があれば置く溝3aと、上面1aにおいて左右の両端から中央に向かって延在し4つの収容部1bと直列に連通する断面U字状もしくは凹状または円状などの流路溝1cとを有している。各収容部1b内には、図1,2に示す例と同様に強磁性体である微小球2が配置されている。   FIG. 3A is a side sectional view similar to FIG. 1 showing the flow rate regulator according to the second embodiment, but the description of the same configuration is omitted. The housing 1 includes four receiving portions 1b in the form of bag holes opened at the center of the flat upper surface 1a, a groove 3a to be placed if necessary, and four upper portions extending from the left and right ends toward the center on the upper surface 1a. It has a channel groove 1c having a U-shaped cross section, a concave shape, or a circular shape that communicates with the accommodating portion 1b in series. In each accommodating part 1b, the microsphere 2 which is a ferromagnetic material is arrange | positioned similarly to the example shown to FIG.

図3(a)において、ブロック状のハウジング1の上面1aに密着するようにして、板状の蓋部材3が取り付けられている。蓋部材3により流路溝1cの上部が覆われることで、非磁性流体の流路A,B,C,D,Eが形成されると共に、4つの収容部1bも同時に遮蔽されるため、内側の2つの収容部1bは、流路B,C、Eにより隣接する収容部1b、1bのみに連通し、両端側の2つの収容部1bは、流路A,Eにより外部と連通し且つ流路B、Dにより隣接する収容部1bに連通している。   In FIG. 3A, a plate-like lid member 3 is attached so as to be in close contact with the upper surface 1a of the block-like housing 1. By covering the upper part of the flow channel groove 1c with the lid member 3, the non-magnetic fluid flow channels A, B, C, D, and E are formed, and the four accommodating portions 1b are simultaneously shielded. The two storage portions 1b communicate with only the adjacent storage portions 1b and 1b through the flow paths B, C, and E, and the two storage portions 1b at both ends communicate with the outside through the flow paths A and E. The passages B and D communicate with the adjacent accommodating portion 1b.

図3(a)において、蓋部材3の上面には、各収容部1bに対向して電磁石4が取り付けられており、また蓋部材3の下面には、収容部1bの一部を構成する、必要があれば置く溝3aが形成されている。更に、ハウジング1の下面には、各収容部1bに対向して電磁石5が取り付けられている。電磁石4,5が磁力発生手段を構成するが、本実施の形態では、各電磁石4,5は独立して磁力を発生可能となっている。なお、図3(b)に示す変形例のように、ハウジング1の各収容部1bを深さ方向より流路A〜Eに直交する面内方向に長くすることで、微小球2が、ハウジング1の収容部1bに沿って移動する形態としてもよい。この場合、電磁石4,5はハウジング1の側面に微小球2に対応してそれぞれ取り付けられる。   In FIG. 3A, the electromagnet 4 is attached to the upper surface of the lid member 3 so as to oppose each housing portion 1b, and the lower surface of the lid member 3 constitutes a part of the housing portion 1b. If necessary, a groove 3a is formed. Furthermore, an electromagnet 5 is attached to the lower surface of the housing 1 so as to face each housing portion 1b. Although the electromagnets 4 and 5 constitute a magnetic force generation means, in the present embodiment, the electromagnets 4 and 5 can independently generate a magnetic force. Note that, as in the modification shown in FIG. 3B, the microspheres 2 are formed in the housing 1 by extending the housing portions 1 b of the housing 1 in the in-plane direction perpendicular to the flow paths A to E from the depth direction. It is good also as a form which moves along 1 accommodating part 1b. In this case, the electromagnets 4 and 5 are respectively attached to the side surfaces of the housing 1 so as to correspond to the microspheres 2.

本実施の形態の動作について説明する。図3(a)において、入口側流路Aは非磁性流体の貯蔵部(不図示)に接続され、出口側流路Eは、非磁性流体を供給すべき箇所(不図示)に接続されているものとする。ここで、外部の電源(不図示)から全ての電磁石5に電力を供給し、全ての電磁石4には電力を供給しない状態では、全ての電磁石5のみから磁気が発生し、各微小球2は収容部1b内で磁力により電磁石5(例えば図3(a)で下方)に向かって吸引され、収容部1bの底面に接触する(第2の位置になる)。このとき、流路A〜Eは、いずれの微小球2により塞がれることがなく、比較的大きな流量で非磁性流体が入口側流路Aから出口側流路Eに流れることとなる。   The operation of this embodiment will be described. In FIG. 3 (a), the inlet-side flow path A is connected to a nonmagnetic fluid reservoir (not shown), and the outlet-side flow path E is connected to a location (not shown) to which the nonmagnetic fluid is to be supplied. It shall be. Here, when power is supplied to all the electromagnets 5 from an external power source (not shown) and no power is supplied to all the electromagnets 4, magnetism is generated only from all the electromagnets 5, and each microsphere 2 is It is attracted toward the electromagnet 5 (for example, downward in FIG. 3A) by the magnetic force in the housing portion 1b, and comes into contact with the bottom surface of the housing portion 1b (becomes the second position). At this time, the flow paths A to E are not blocked by any of the microspheres 2, and the nonmagnetic fluid flows from the inlet side flow path A to the outlet side flow path E at a relatively large flow rate.

ここで、外部の電源から全ての電磁石5への電力供給を遮断すると共に、全ての電磁石4に電力を供給すると、全ての電磁石4のみから磁気が発生し、それにより各微小球2は収容部1b内で磁力により電磁石4(例えば図3(a)で上方)に向かって吸引され、蓋部材3の下面に接触する(第1の位置になる)。このとき、入口側流路A及び出口側流路Eの間に全ての微小球2が位置するようになるため、流路抵抗が増大し、非磁性流体の入口側流路Aから出口側流路Eへの流れが抑制される。   Here, when power supply to all the electromagnets 5 is cut off from an external power source and power is supplied to all the electromagnets 4, magnetism is generated only from all the electromagnets 4. The magnet 1 is attracted toward the electromagnet 4 (for example, upward in FIG. 3A) by the magnetic force, and comes into contact with the lower surface of the lid member 3 (becomes the first position). At this time, since all the microspheres 2 are positioned between the inlet-side channel A and the outlet-side channel E, the channel resistance increases, and the inlet-side channel A of the non-magnetic fluid exits from the outlet-side channel A. The flow to the path E is suppressed.

一方、例えば図3(a)に示すように、左から2番目の電磁石4と、左から1,3,4番目の電磁石5のみに電力を供給するようにすると、左から2番目の微小球2のみが第1の位置になり、それ以外の3つの微小球2は第2の位置となる。即ち、流路A〜Eを塞いでいるのは、1つの微小球2のみであるため、その流路抵抗に応じた流量の非磁性流体が流路を流れるように調整されることとなる。明らかであるが、任意の数及び位置の電磁石4、5にのみ電力を供給するようにすると、流路A〜Eを塞ぐ微小球2の数と位置が変化するので、それに応じて流量調整器を通過する非磁性流体の流量が変化することとなる。収容部1bと微小球2の数を増大させれば、それに応じて細かい流量調整が可能となる。このように多段配置構造をとることによって、開閉時の流量比を簡易に大きくすることができる   On the other hand, for example, as shown in FIG. 3A, when power is supplied only to the second electromagnet 4 from the left and the first, third, and fourth electromagnets 5 from the left, the second microsphere from the left Only 2 is in the first position, and the other three microspheres 2 are in the second position. That is, since only one microsphere 2 blocks the flow paths A to E, the flow rate is adjusted so that a nonmagnetic fluid having a flow rate corresponding to the flow path resistance flows through the flow path. Obviously, if power is supplied only to an arbitrary number and position of the electromagnets 4 and 5, the number and positions of the microspheres 2 that block the flow paths A to E change. The flow rate of the non-magnetic fluid passing through the fluid changes. If the number of the accommodating portions 1b and the microspheres 2 is increased, fine flow rate adjustment can be made accordingly. By adopting such a multi-stage arrangement structure, the flow rate ratio at the time of opening and closing can be easily increased.

図4(a)は、第2の実施の形態の変形例にかかる流量調整器の図3(a)と同様な断面図である。図4(a)に示す変形例においては、各収容部1bは、流路溝1cの長手方向及び上面1aに対して直角でなく傾いて延在している。それ以外の構成に関しては、第2の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。本変形例によれば、収容部1bを傾斜を持たせて複数配置することによって、送り流量を増加するポンプ機能を与えることが可能である。なお、図4(b)に示す変形例のように、ハウジング1の各収容部1bを深さ方向より流路A〜Eに対して傾いた面内方向に長くすることで、微小球2が、ハウジング1の収容部1bに沿って移動する形態としてもよい。この場合、電磁石4,5はハウジング1の側面に微小球2に対応してそれぞれ取り付けられる。   Fig.4 (a) is sectional drawing similar to Fig.3 (a) of the flow regulator concerning the modification of 2nd Embodiment. In the modification shown in FIG. 4A, each accommodating portion 1b extends at an angle rather than at a right angle with respect to the longitudinal direction of the flow channel 1c and the upper surface 1a. Other configurations are the same as those in the second embodiment, and thus the description thereof is omitted. According to this modification, it is possible to provide a pump function that increases the feed flow rate by arranging a plurality of the accommodating portions 1b with an inclination. Note that, as in the modification shown in FIG. 4B, the microspheres 2 are formed by lengthening the accommodating portions 1b of the housing 1 in the in-plane direction inclined with respect to the flow paths A to E from the depth direction. It is good also as a form which moves along the accommodating part 1b of the housing 1. FIG. In this case, the electromagnets 4 and 5 are respectively attached to the side surfaces of the housing 1 so as to correspond to the microspheres 2.

図5は、第3の実施の形態にかかる流量調整器の分解斜視図であり、ハウジング1と蓋部材3とが分離した状態で示されている。本実施の形態においては、図1,2の実施の形態に対して、ハウジング1に形成した収容部1bを、ハウジング1の上面1aに平行に且つ流路溝1cの長手方向に直角延在するように形成した点が異なっており、それに伴い、電磁石4,5を収容部1bに対向してハウジング1の両側面にそれぞれ接着している。なお、電磁石4,5はハウジング1の下面や蓋部材3の上面に取り付けてもよい。収容部1bは、その内部に転動自在に微小球2が配置されている。流路溝1cは、収容部1bに対して電磁石4寄りに接続している。なお、収容部1bを複数設けることは任意であるし、収容部1bを任意方向に傾けてもよい。   FIG. 5 is an exploded perspective view of the flow regulator according to the third embodiment, in which the housing 1 and the lid member 3 are separated. In the present embodiment, with respect to the embodiment of FIGS. 1 and 2, the housing portion 1b formed in the housing 1 extends perpendicularly to the upper surface 1a of the housing 1 and in the longitudinal direction of the flow channel groove 1c. Thus, the electromagnets 4 and 5 are bonded to both side surfaces of the housing 1 so as to face the accommodating portion 1b. The electromagnets 4 and 5 may be attached to the lower surface of the housing 1 or the upper surface of the lid member 3. The accommodating part 1b has a microsphere 2 disposed therein so as to roll freely. The flow channel 1c is connected closer to the electromagnet 4 with respect to the accommodating portion 1b. In addition, providing the accommodating part 1b in multiple numbers is arbitrary, and you may incline the accommodating part 1b in arbitrary directions.

本実施の形態の動作について説明する。図5において、入口側流路Aは非磁性流体の貯蔵部(不図示)に接続され、出口側流路Bは、非磁性流体を供給すべき箇所(不図示)に接続されているものとする。ここで、外部の電源(不図示)から電磁石5に電力を供給し、電磁石4には電力を供給しない状態では、電磁石5のみから磁気が発生し、微小球2は収容部1b内で磁力により電磁石5(図5で右方)に向かって吸引され、収容部1bの右側面に接触する(第2の位置になる)。このとき、流路A、Bは微小球2により塞がれることがなく、比較的大きな流量で非磁性流体が入口側流路Aから出口側流路Bに流れることとなる。   The operation of this embodiment will be described. In FIG. 5, the inlet-side flow path A is connected to a nonmagnetic fluid reservoir (not shown), and the outlet-side flow path B is connected to a location (not shown) to which the nonmagnetic fluid is to be supplied. To do. Here, when power is supplied to the electromagnet 5 from an external power source (not shown) and power is not supplied to the electromagnet 4, magnetism is generated only from the electromagnet 5, and the microsphere 2 is generated by the magnetic force in the housing portion 1b. It attracts | sucks toward the electromagnet 5 (right side in FIG. 5), and contacts the right side surface of the accommodating part 1b (it becomes a 2nd position). At this time, the channels A and B are not blocked by the microspheres 2, and the nonmagnetic fluid flows from the inlet side channel A to the outlet side channel B at a relatively large flow rate.

一方、外部の電源から電磁石5への電力供給を遮断すると共に、電磁石4に電力を供給すると、電磁石4のみから磁気が発生し、それにより微小球2は収容部1b内で磁力により電磁石4(図5で左方)に向かって吸引され、収容部1bの左側面に接触する(第1の位置になる)。このとき、入口側流路A及び出口側流路Bの間に微小球2が位置するようになるため、流路抵抗が増大し、非磁性流体の入口側流路Aから出口側流路Bへの流れが抑制される。   On the other hand, when the power supply from the external power source to the electromagnet 5 is cut off and the electric power is supplied to the electromagnet 4, magnetism is generated only from the electromagnet 4, whereby the microsphere 2 is electromagnet 4 ( It is sucked toward the left in FIG. 5 and comes into contact with the left side surface of the accommodating portion 1b (becomes the first position). At this time, since the microspheres 2 are positioned between the inlet-side flow path A and the outlet-side flow path B, the flow resistance increases, and the non-magnetic fluid inlet-side flow path A to the outlet-side flow path B. The flow to is suppressed.

図6(a)は、第4の実施の形態にかかる流量調整器の図1と同様な側面断面図であり、図6(b)は、図6(a)の構成をVIB-VIB線で切断して矢印方向に見た図である。図6(c)は、第4の実施の形態の変形例において蓋部材3を取り外した状態で示す上面図である。本実施の形態においては、図1,2の実施の形態に対して、蓋部材3の下面に、収容部1bの一部を構成する溝3aを形成している。又、ハウジング1の上面に形成された流路溝1cの断面を半円形状とし、それに対向して蓋部材3の下面に形成された流路溝3bの断面を半円形状としている。従って、ハウジング1に蓋部材3を接着したときに、流路溝1cと流路溝3bとで形成される流路A、Bは、断面が円形状となっている。それ以外の構成については、図1、2の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。なお、図6(c)のように、ハウジング1の収容部1bを深さ方向より流路A、Bに直交する面内方向に長くすることで、微小球2が、ハウジング1の収容部1bに沿って移動する形態としてもよい。この場合、電磁石4,5はハウジング1の側面に微小球2に対応して取り付けられる。   FIG. 6A is a side sectional view similar to FIG. 1 of the flow rate regulator according to the fourth embodiment, and FIG. 6B is a VIB-VIB line showing the configuration of FIG. It is the figure which cut | disconnected and looked at the arrow direction. FIG. 6C is a top view showing the modified example of the fourth embodiment with the lid member 3 removed. In the present embodiment, a groove 3a constituting a part of the accommodating portion 1b is formed on the lower surface of the lid member 3 as compared with the embodiment of FIGS. Further, the cross section of the flow channel groove 1c formed on the upper surface of the housing 1 has a semicircular shape, and the cross section of the flow channel groove 3b formed on the lower surface of the lid member 3 opposite thereto has a semicircular shape. Accordingly, when the lid member 3 is bonded to the housing 1, the cross sections of the flow paths A and B formed by the flow groove 1c and the flow groove 3b are circular. The other configuration is the same as that of the embodiment of FIGS. In addition, as shown in FIG. 6C, the microsphere 2 becomes the housing portion 1 b of the housing 1 by making the housing portion 1 b of the housing 1 longer in the in-plane direction perpendicular to the flow paths A and B than the depth direction. It is good also as a form which moves along. In this case, the electromagnets 4 and 5 are attached to the side surfaces of the housing 1 corresponding to the microspheres 2.

本実施の形態の動作について説明する。図6において、入口側流路Aは非磁性流体の貯蔵部(不図示)に接続され、出口側流路Bは、非磁性流体を供給すべき箇所(不図示)に接続されているものとする。ここで、外部の電源(不図示)から電磁石5に電力を供給し、電磁石4には電力を供給しない状態では、電磁石5のみから磁気が発生し、微小球2は収容部1b内で磁力により電磁石5(図6で下方)に向かって吸引され、収容部1bの底面に接触する(第2の位置になる)。このとき、流路A、Bは微小球2により塞がれることがなく、比較的大きな流量で非磁性流体が入口側流路Aから出口側流路Bに流れることとなる。   The operation of this embodiment will be described. In FIG. 6, the inlet-side flow path A is connected to a nonmagnetic fluid reservoir (not shown), and the outlet-side flow path B is connected to a location (not shown) to which the nonmagnetic fluid is to be supplied. To do. Here, when power is supplied to the electromagnet 5 from an external power source (not shown) and power is not supplied to the electromagnet 4, magnetism is generated only from the electromagnet 5, and the microsphere 2 is generated by the magnetic force in the housing portion 1b. It attracts | sucks toward the electromagnet 5 (downward in FIG. 6), and contacts the bottom face of the accommodating part 1b (it becomes a 2nd position). At this time, the channels A and B are not blocked by the microspheres 2, and the nonmagnetic fluid flows from the inlet side channel A to the outlet side channel B at a relatively large flow rate.

一方、外部の電源から電磁石5への電力供給を遮断すると共に、電磁石4に電力を供給すると、電磁石4のみから磁気が発生し、それにより微小球2は収容部1b内で磁力により電磁石4(図6で上方)に向かって吸引され、蓋部材3の溝3aの底面に接触する(第1の位置になる)。このとき、図6(b)に示すように、出口側流路Bの中心線が微小球2の中心を通るようにすると、第1の位置に移動した微小球2は、出口側流路Bの開口部を丁度塞ぐ形となる。これにより、非磁性流体が出口側流路Bに流れ出すことが抑制されるので、流量調整器を、完全閉止可能なマイクロバルブとしても機能させることができる。   On the other hand, when the power supply from the external power source to the electromagnet 5 is cut off and the electric power is supplied to the electromagnet 4, magnetism is generated only from the electromagnet 4, whereby the microsphere 2 is electromagnet 4 ( 6 (upward in FIG. 6), and comes into contact with the bottom surface of the groove 3a of the lid member 3 (becomes the first position). At this time, as shown in FIG. 6B, if the center line of the outlet side flow path B passes through the center of the microsphere 2, the microsphere 2 moved to the first position becomes the outlet side flow path B. The opening is just closed. Thereby, since it is suppressed that a nonmagnetic fluid flows out to the exit side flow path B, a flow regulator can be functioned also as a microvalve which can be completely closed.

図7(a)は、第5の実施の形態にかかる流量調整器の側面断面図であり、図7(b)は、図7(a)の構成をVIIB-VIIB線で切断して矢印方向に見た図であるが、蓋部材3は取り外して示している。図7(c)は、第5の実施の形態の変形例において蓋部材3を取り外した状態で示す上面図である。本実施の形態においては、図1,2の実施の形態に対して、ハウジング1に形成した単一の収容部1bの中に複数個の微小球2を配置している。(図7には例として単一の収容部1bの中に2列ずつ3個(計6個)の微小球2を、殆どスキマなく配置し図示する)。また、各微小球2に対向して、ハウジング1の下面及び蓋部材3の上面に、各微小球2を同時にまたは独立して動作可能な電磁石4,5をそれぞれ取り付けている。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様であるため説明を省略する。なお、図7(c)のように、ハウジング1の収容部1bを深さ方向より流路A、Bに直交する面内方向に長くすることで、複数の微小球2が、ハウジング1の収容部1bに沿って独立して移動する形態としてもよい。この場合、電磁石4,5はハウジング1の側面に微小球2に対応してそれぞれ取り付けられる。   FIG. 7A is a side sectional view of the flow rate regulator according to the fifth embodiment, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line VIIB-VIIB in FIG. 7A. The lid member 3 is removed and shown in FIG. FIG. 7C is a top view showing the modified example of the fifth embodiment with the lid member 3 removed. In the present embodiment, a plurality of microspheres 2 are arranged in a single housing portion 1b formed in the housing 1 as compared with the embodiment of FIGS. (In FIG. 7, as an example, three microspheres 2 (two in total) in two rows in a single accommodating portion 1b are arranged with little gap). Further, facing each microsphere 2, electromagnets 4 and 5 capable of operating each microsphere 2 simultaneously or independently are attached to the lower surface of the housing 1 and the upper surface of the lid member 3, respectively. Since other configurations are the same as those in the above-described embodiment, the description thereof is omitted. 7C, the housing portion 1b of the housing 1 is elongated in the in-plane direction perpendicular to the flow paths A and B from the depth direction, so that the plurality of microspheres 2 are accommodated in the housing 1. It is good also as a form which moves independently along the part 1b. In this case, the electromagnets 4 and 5 are respectively attached to the side surfaces of the housing 1 so as to correspond to the microspheres 2.

本実施の形態の動作について説明する。図7(a)、(b)において微小球2が上下方向に移動する場合、入口側流路Aは非磁性流体の貯蔵部(不図示)に接続され、出口側流路Bは、非磁性流体を供給すべき箇所(不図示)に接続されているものとする。ここで、外部の電源(不図示)から全ての電磁石5に電力を供給し、全ての電磁石4には電力を供給しない状態では、全ての電磁石5のみから磁気が発生し、各微小球2は収容部1b内で磁力により電磁石5(図7(a)で下方)に向かって吸引され、収容部1bの底面に接触する(第2の位置になる)。このとき、流路A、Bは、いずれの微小球2により塞がれることがなく、比較的大きな流量で非磁性流体が入口側流路Aから出口側流路Eに流れることとなる。   The operation of this embodiment will be described. 7 (a) and 7 (b), when the microsphere 2 moves in the vertical direction, the inlet-side channel A is connected to a non-magnetic fluid reservoir (not shown), and the outlet-side channel B is non-magnetic. It is assumed that it is connected to a location (not shown) to which a fluid is to be supplied. Here, when power is supplied to all the electromagnets 5 from an external power source (not shown) and no power is supplied to all the electromagnets 4, magnetism is generated only from all the electromagnets 5, and each microsphere 2 is It is attracted toward the electromagnet 5 (downward in FIG. 7A) by the magnetic force in the housing portion 1b, and comes into contact with the bottom surface of the housing portion 1b (becomes the second position). At this time, the flow paths A and B are not blocked by any of the microspheres 2, and the nonmagnetic fluid flows from the inlet side flow path A to the outlet side flow path E at a relatively large flow rate.

ここで、外部の電源から全ての電磁石5への電力供給を遮断すると共に、全ての電磁石4に電力を供給すると、全ての電磁石4のみから磁気が発生し、それにより各微小球2は収容部1b内で磁力により電磁石4(図7(a)で上方)に向かって吸引され、蓋部材3の下面に接触する(第1の位置になる)。このとき、入口側流路A及び出口側流路Bの間に全ての微小球2が位置するようになるため、流路抵抗が増大し、非磁性流体の入口側流路Aから出口側流路Bへの流れが抑制される。   Here, when power supply to all the electromagnets 5 is cut off from an external power source and power is supplied to all the electromagnets 4, magnetism is generated only from all the electromagnets 4. The magnet 1 is attracted toward the electromagnet 4 (upward in FIG. 7A) by a magnetic force and comes into contact with the lower surface of the lid member 3 (becomes the first position). At this time, since all the microspheres 2 are positioned between the inlet-side channel A and the outlet-side channel B, the channel resistance increases, and the non-fluidic fluid flows from the inlet-side channel A to the outlet-side channel. The flow to the path B is suppressed.

一方、各電磁石4,5への電力の供給状態を調整することで、蓋部材3の下面に接触する微小球2を収容部1b内で任意のパターンで配置することもできる。例えば図7(b)において、第1の位置にある微小球2をハッチングで示し、第2の位置にある微小球2を白抜きで示しているように、蓋部材3の下面に接触する微小球2を千鳥状に配置できる。即ち、流路A、B間を塞ぐ微小球2の数と位置を任意に変更できるので、それに応じて流量調整器を通過する非磁性流体の流量が変化することとなる。収容部1b内の微小球2の数を増大させれば、それに応じて細かい流量調整が可能となる。このように複数の微小球2を用いて、出口側流路Bの開閉を行うことにより、非磁性流体の流れにのって搬送される微粒子などの機械的破壊装置や濾過装置としても機能させることが可能である。なお、微小球2を1つずつ、第1の位置又は第2の位置に移動させれば、流量変化を徐々に行わせる構成も可能となる。図7(c)において、微小球2が面内方向に移動する場合、電磁石4,5はハウジング1の上面や蓋部3の下面に取り付けてもよい。   On the other hand, by adjusting the supply state of electric power to each of the electromagnets 4 and 5, the microspheres 2 that come into contact with the lower surface of the lid member 3 can be arranged in an arbitrary pattern in the accommodating portion 1b. For example, in FIG. 7B, the microsphere 2 in the first position is indicated by hatching, and the microsphere 2 in the second position is indicated by white, so that the microsphere that contacts the lower surface of the lid member 3 is shown. The balls 2 can be arranged in a staggered pattern. That is, since the number and position of the microspheres 2 that block between the flow paths A and B can be arbitrarily changed, the flow rate of the nonmagnetic fluid that passes through the flow rate regulator changes accordingly. If the number of microspheres 2 in the accommodating portion 1b is increased, fine flow rate adjustment can be made accordingly. Thus, by opening and closing the outlet side flow path B using the plurality of microspheres 2, the microsphere 2 functions as a mechanical destruction device or a filtration device for fine particles conveyed along the flow of the nonmagnetic fluid. It is possible. In addition, if the microsphere 2 is moved to the 1st position or the 2nd position one by one, the structure which performs a flow rate change gradually is also attained. In FIG. 7C, when the microsphere 2 moves in the in-plane direction, the electromagnets 4 and 5 may be attached to the upper surface of the housing 1 or the lower surface of the lid portion 3.

図8は、第6の実施の形態にかかる流量調整器の上面図であるが、蓋部材は取り外して示している。本実施の形態においては、図1,2の実施の形態に対して、ハウジング1に複数個(例えば5個)の収容部1bを形成しており、また入口側流路Aは入口が1つで中で分岐して5つの収容部1bに連通し、更に各収容部1bからそれぞれ出口側流路B〜Fがハウジング1の外部まで延在するように、計5本形成されている。各収容部1b内に微小球2が配置されている。また、各微小球2に対向して、ハウジング1の下面及び蓋部材3の上面に、電磁石(不図示)をそれぞれ取り付けている。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様であるため説明を省略する。なお、図6(c)、図7(c)と同様に各微小球2は、ハウジング1の面内方向に移動する形態をとってもよい。   FIG. 8 is a top view of the flow rate regulator according to the sixth embodiment, with the lid member removed. In the present embodiment, a plurality of (for example, five) accommodating portions 1b are formed in the housing 1 with respect to the embodiments of FIGS. 1 and 2, and the inlet-side channel A has one inlet. In total, five branches are formed so as to branch into and communicate with the five accommodating portions 1 b and further to have the outlet side flow paths B to F extending from the respective accommodating portions 1 b to the outside of the housing 1. Microspheres 2 are arranged in each accommodating portion 1b. Further, electromagnets (not shown) are respectively attached to the lower surface of the housing 1 and the upper surface of the lid member 3 so as to face each microsphere 2. Since other configurations are the same as those in the above-described embodiment, the description thereof is omitted. In addition, each microsphere 2 may take the form which moves to the surface direction of the housing 1 similarly to FIG.6 (c) and FIG.7 (c).

本実施の形態の動作について説明する。図8において微小球2が上下方向に移動する場合、入口側流路Aは非磁性流体の貯蔵部(不図示)に接続され、出口側流路B〜Fは、非磁性流体を供給すべき箇所(不図示)に接続されているものとする。本実施の形態によれば、各電磁石への電力の供給状態を調整することで、蓋部材の下面に接触する微小球2を任意に設定できる。例えば図8において、第1の位置にある微小球2をハッチングで示し、第2の位置にある微小球2を白抜きで示しているように、出口側流路B、D、Fは微小球2によりふさぎ、出口側流路C、Eは開放している。これにより、必要な箇所にのみ非磁性流体を供給することができる。このように、一つの入口側流路Aから侵入した非磁性流体を、出口側流路B〜Fの選択を行うことによって、流量調整器を、流体の流れに乗って搬送される微粒子などの振り分けを行うマイクロバルブとして機能させることができる。微小球2が面内方向に移動する場合、電磁石4,5はハウジング1の上面や蓋部3の下面に取り付けてもよい。   The operation of this embodiment will be described. In FIG. 8, when the microsphere 2 moves in the vertical direction, the inlet-side flow path A is connected to a nonmagnetic fluid reservoir (not shown), and the outlet-side flow paths B to F should supply the nonmagnetic fluid. It is assumed that it is connected to a location (not shown). According to this Embodiment, the microsphere 2 which contacts the lower surface of a cover member can be arbitrarily set by adjusting the supply state of the electric power to each electromagnet. For example, in FIG. 8, the microspheres 2 at the first position are indicated by hatching, and the microspheres 2 at the second position are indicated by white lines. 2 is blocked, and the outlet side channels C and E are open. Thereby, a nonmagnetic fluid can be supplied only to a required location. In this way, by selecting the non-magnetic fluid that has entered from one inlet-side flow path A to the outlet-side flow paths B to F, the flow rate regulator can be used to carry fine particles or the like that are carried on the fluid flow. It can function as a microvalve that performs sorting. When the microsphere 2 moves in the in-plane direction, the electromagnets 4 and 5 may be attached to the upper surface of the housing 1 or the lower surface of the lid portion 3.

次に、ハウジング1(又は蓋部材3)に微細な流路溝1cを形成する方法について説明する。かかる形成方法としては、以下の3つがあげられる。以下、ハウジング又は蓋部材の素材を基板Sと呼ぶこととする。
(1)エッチング流路加工法:
これは、基板Sに、ウエットエッチングまたはドライエッチングを用いて流路用の微細な溝Sgを加工する方法である。図9に、エッチング流路加工法のプロセスフローを示す。まずエッチング部分以外を保護するためのエッチングマスク層EMとして、クロムなどを真空蒸着やスパックリングなどにより基板Sの上面に成膜する(図9(a)参照)。次にスピンコートによりレジストRSを、エッチングマスク層EMの上面に均一の厚さで被覆する(図9(b)参照)。その後、フォトリソグラフィーやその他の露光技術により、微細な流路溝1cの形状にレジストのRSパターニング(パターン転写)を行った後(図9(c)参照)、エッチングマスク層EMをエッチングし(図9(d)参照)、基板Sのエッチングを行い(図9(e)参照)、最終的には、不要なエッチングマスク層EMとレジストRSを除去して、基板Sに微細な溝Sgの形成を行う。収容部も同様にして形成できる。
Next, a method for forming the fine channel groove 1c in the housing 1 (or the lid member 3) will be described. Examples of such a forming method include the following three methods. Hereinafter, the material of the housing or the lid member is referred to as a substrate S.
(1) Etching channel processing method:
This is a method of processing the fine groove Sg for the flow path on the substrate S using wet etching or dry etching. FIG. 9 shows a process flow of the etching channel processing method. First, as an etching mask layer EM for protecting the portions other than the etched portion, chromium or the like is formed on the upper surface of the substrate S by vacuum deposition, spuck ring, or the like (see FIG. 9A). Next, the resist RS is coated on the upper surface of the etching mask layer EM with a uniform thickness by spin coating (see FIG. 9B). Then, after performing RS patterning (pattern transfer) of the resist in the shape of the fine channel groove 1c by photolithography and other exposure techniques (see FIG. 9C), the etching mask layer EM is etched (see FIG. 9). 9 (d)), the substrate S is etched (see FIG. 9 (e)), and finally the unnecessary etching mask layer EM and the resist RS are removed to form a fine groove Sg in the substrate S. I do. The accommodating portion can be formed in the same manner.

エッチング流路加工法に用いる材料構成の実施例を以下に示す。
(実施例1)基板:石英又はガラス/エッチングマスク:Cr等/レジスト:フォトレジスト/マスクのエッチング液:Crエッチャント/基板エッチング:フッ酸溶液(ウエットエッチング)
(実施例2)基板:シリコン/エッチングマスク:SiO2+Cr等/レジスト:フォトレジスト/マスクのエッチング液:Crエッチャント(硝酸二アンモニウムセリウム+過塩素酸)、SiO2エッチャント(フッ酸緩衝溶液)/基板エッチング:KOH又はTMAHを用いたウェットエッチング、又はSF6を用いたドライエッチング、プラズマエッチング、RIEエッチング)
Examples of the material structure used for the etching channel processing method are shown below.
(Example 1) Substrate: quartz or glass / etching mask: Cr or the like / resist: photoresist / mask etching solution: Cr etchant / substrate etching: hydrofluoric acid solution (wet etching)
(Example 2) Substrate: silicon / etching mask: SiO 2 + Cr, etc./resist: photoresist / mask etching solution: Cr etchant (diammonium cerium nitrate + perchloric acid), SiO 2 etchant (hydrofluoric acid buffer solution) / Substrate etching: Wet etching using KOH or TMAH, or dry etching using SF 6 , plasma etching, RIE etching)

(2)膜材料を用いた流路加工法:
これは、基板に成膜した膜材料に流路用の微細な溝を加工する方法である。図10、11に膜材料を用いた流路加工法のプロセスフローを示す。本手法は、感光性の膜材料を露光することで微細な溝を形成できるi)感光材料を使用する場合と、ii)基板上の膜材料をエッチングで加工する非感光性材料を使用した場合などがある。
(2) Channel processing method using membrane material:
This is a method of processing a fine groove for a channel in a film material formed on a substrate. 10 and 11 show the process flow of the flow path processing method using a membrane material. In this method, a fine groove can be formed by exposing a photosensitive film material, i) when using a photosensitive material, and ii) when using a non-photosensitive material that processes the film material on the substrate by etching. and so on.

i)感光材料を使用する場合は、基板S上にフォトレジストPRを塗布し(図10(a)参照)、フォトリソグラフィーやその他の露光技術でパターニングし(図10(b)参照)、更に現像することで一部のフォトレジストPRを除去して微細な溝Sgを形成することができる(図10(c)参照)。 i) When a photosensitive material is used, a photoresist PR is applied on the substrate S (see FIG. 10A), patterned by photolithography or other exposure technique (see FIG. 10B), and further developed. As a result, a part of the photoresist PR can be removed to form a fine groove Sg (see FIG. 10C).

ii)非感光材料を使用する場合は、図9を参照して説明したエッチング流路加工法に類似した作製方法を用いる。より具体的には、膜材料PRとエッチングマスクEMとレジストRSを、この順序で基板Sの上面に成膜する(図11(a)参照)。次に、フォトリソグラフィーやその他の露光技術により、微細な溝Sgの形状にレジストのRSパターニング(パターン転写)を行った後(図11(b)参照)、エッチングマスク層EMをエッチングし(図11(c)参照)、膜材料PRのエッチングを行い(図11(d)参照)、最終的には、不要なエッチングマスク層EMとレジストRSを除去して、膜材料PRに微細な溝Sgの形成を行う。収容部も同様にして形成できる。 ii) When a non-photosensitive material is used, a manufacturing method similar to the etching channel processing method described with reference to FIG. 9 is used. More specifically, the film material PR, the etching mask EM, and the resist RS are formed on the upper surface of the substrate S in this order (see FIG. 11A). Next, after performing RS patterning (pattern transfer) of the resist to the shape of the fine groove Sg by photolithography or other exposure technique (see FIG. 11B), the etching mask layer EM is etched (FIG. 11). (See (c)), the film material PR is etched (see FIG. 11D), and finally, the unnecessary etching mask layer EM and the resist RS are removed, and the fine groove Sg is formed in the film material PR. Form. The accommodating portion can be formed in the same manner.

膜材料を用いた流路加工法に用いる材料構成の実施例を以下に示す。なお、基板としてはガラス又はシリコンを用いることができるが、材料を特定せず非磁性材料であれば様々なものが使用できる。特に、膜材料にシリコンを用いる場合は、SOI基板を使用することもできる。   Examples of the material configuration used in the flow path processing method using a membrane material are shown below. Note that glass or silicon can be used as the substrate, but various materials can be used as long as the material is not specified and the material is not specified. In particular, when silicon is used as the film material, an SOI substrate can be used.

(感光材料を使用する実施例1)膜材料:光硬化樹脂、厚膜レジスト又は感光性ポリミド
(非感光材料を使用する実施例2)膜材料:SiO2ガラス等/レジスト:フォトレジスト/エッチングマスク:Cr等/膜のエッチング:フッ酸溶液(ウエットエッチング)
(非感光材料を使用する実施例3)膜材料:ポリミド等/レジスト:フォトレジスト/エッチングマスク:Cr、SiO2等/膜のエッチング:KOH又はTMAHを用いたウェットエッチング)
(非感光材料を使用する実施例4)膜材料:レジスト等/レジスト:フォトレジスト/エッチングマスク:SiO2等/膜のエッチング:O2ガスを用いたドライエッチング
(非感光材料を使用する実施例5)膜材料:シリコン等/レジスト:フォトレジスト/エッチングマスク:Cr、SiO2等/膜のエッチング:KOH又はTMAHを用いたウェットエッチング、又はSF6を用いたドライエッチング
(Example 1 using photosensitive material) Film material: photo-curing resin, thick film resist or photosensitive polyimide (Example 2 using non-photosensitive material) Film material: SiO 2 glass, etc./resist: photoresist / etching mask : Cr, etc./film etching: hydrofluoric acid solution (wet etching)
(Example 3 using non-photosensitive material) Film material: Polyimide etc./Resist: Photoresist / Etching mask: Cr, SiO 2 etc./Etching of film: Wet etching using KOH or TMAH)
(Example 4 using non-photosensitive material) Film material: Resist etc./Resist: Photoresist / Etching mask: SiO 2 etc./Etching film: Dry etching using O 2 gas (Example using non-photosensitive material) 5) Film material: silicon etc./resist: photoresist / etching mask: Cr, SiO 2 etc./film etching: wet etching using KOH or TMAH or dry etching using SF 6

なお、SiO2エッチャントはフッ酸緩衝溶液であり、シリコン基板のエッチングは、KOH又はTMAHを用いたウェットエッチング、又はSF6を用いたドライエッチングが好適である。膜材料を用いた流路加工法においては、流路の深さが膜材料の膜厚より浅く加工されていてもよい。 Note that the SiO 2 etchant is a hydrofluoric acid buffer solution, and the etching of the silicon substrate is preferably wet etching using KOH or TMAH or dry etching using SF 6 . In the flow path processing method using the film material, the depth of the flow path may be processed to be shallower than the film thickness of the film material.

(3)金型を用いた成形による流路加工法:
これは、流路用の微細な溝のパターンを転写するために準備した金型を利用して、金型の表面形状に相反する形状を転写することで流路用の微細な溝を作製する手法であるが、これは大量生産に適している。PDMS(poly‐dimethylsiloxane)やシリコンゴムなどを金型の上で成型する成型手法とプラスチックに圧力をかけて金型に押しつけて成形する成形手法によってもよい。
(3) Channel processing method by molding using a mold:
This uses a mold prepared for transferring a fine groove pattern for a flow path, and forms a fine groove for the flow path by transferring a shape that is opposite to the surface shape of the mold. Although it is a technique, it is suitable for mass production. A molding method in which PDMS (polydimethylsiloxane) or silicon rubber or the like is molded on a mold and a molding method in which the plastic is pressed against the mold while being pressed may be used.

図12は、金型からPDMSに微細な溝を形成するプロセスフローを示す図である。図12(a)において、微細な溝に対応する凸部を有する金型Mを製造する。続いて、図12(b)に示すように、金型Mの凸部によりPDMS上に微細溝Sgを転写形成する。更に図12(c)に示すように、金型MよりPDMSを離型させることで、微細溝Sgを有するハウジング等を形成できる。   FIG. 12 is a diagram showing a process flow for forming fine grooves from a mold to PDMS. In FIG. 12A, a mold M having convex portions corresponding to fine grooves is manufactured. Subsequently, as shown in FIG. 12B, the fine groove Sg is transferred and formed on the PDMS by the convex portion of the mold M. Further, as shown in FIG. 12C, by releasing the PDMS from the mold M, a housing or the like having a fine groove Sg can be formed.

図13は、金型から樹脂に微細な溝を形成するプロセスフローを示す図である。図13(a)において、微細な溝に対応する凸部を有する金型Mを製造する。続いて、図13(b)に示すように、金型Mの凸部上に溶融した樹脂PLをかぶせることで、微細溝Sgを転写形成する。更に樹脂PLが固化した後に、図13(c)に示すように、金型Mより樹脂PLを離型させることで、微細溝Sgを有するハウジング等を形成できる。   FIG. 13 is a diagram showing a process flow for forming fine grooves in a resin from a mold. In FIG. 13A, a mold M having convex portions corresponding to fine grooves is manufactured. Subsequently, as shown in FIG. 13B, the fine groove Sg is transferred and formed by covering the convex portion of the mold M with the molten resin PL. Further, after the resin PL is solidified, as shown in FIG. 13C, the resin PL is released from the mold M, so that a housing or the like having the fine groove Sg can be formed.

更に、ハウジングと蓋部材の接着は、基本的には接着剤や光硬化樹脂、熱硬化樹脂を用いることが可能ではあるが、耐圧性をよくするために、石英やシリコンの直接接合、ガラスとシリコンの陽極接合、ガラス間ではフッ酸を用いたフッ酸接合、場合によっては機械的な固定手法などの種々の接合手法を用いてもよい。   In addition, adhesive, photo-curing resin, and thermosetting resin can be basically used for bonding the housing and the lid member, but in order to improve pressure resistance, direct bonding of quartz or silicon, glass and Various bonding methods such as anodic bonding of silicon, fluoric acid bonding using hydrofluoric acid between glass, and mechanical fixing method may be used.

以上述べたように、本実施の形態によれば、外部磁場を用いて微小球の移動により流路の開閉または流量調整を行うことが可能であるために、簡単な構造で、耐圧力性に優れたバルブを実現できることから、粘度の高い油の輸送や、高圧の流れを用いた流体の搬送にも使用できる。また、簡単な構造であるために、微小化や集積化に極めて優れた構造であり、特に直列に配置することによってバルブとしての開閉機能を向上でき、個別に動作させることで流量調整機能や、マイクロポンプとして機能させることが可能である。さらに外部磁場を制御して複数チャネルを組み合わせて流路の開閉を行うことで、流体中に流した磁性体以外の様々な微粒子の搬送、例えば細胞やDNAなどの生体物質を通過しても細胞が破壊されることがなく、効率的な搬送経路の選択を行うことも可能である。その他、光スイッチや微粒子・細胞などの機械的な破壊、微小物体のフィルタとしても応用できる。以上のように、微小球の集積化と配置設計によって多機能な応用の実現や生産コストの削減を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the flow path can be opened and closed or the flow rate can be adjusted by the movement of the microspheres using an external magnetic field. Since an excellent valve can be realized, it can also be used for transporting high-viscosity oil and transporting fluid using a high-pressure flow. In addition, since it is a simple structure, it is extremely excellent in miniaturization and integration, and in particular it can improve the opening and closing function as a valve by arranging it in series, and it can adjust the flow rate function by operating individually, It can function as a micropump. Furthermore, by controlling the external magnetic field and opening and closing the flow path by combining multiple channels, it is possible to transport various fine particles other than magnetic substances that have flowed into the fluid, for example, even if cells pass through biological materials such as cells and DNA. It is also possible to select an efficient transport route without being destroyed. In addition, it can also be used as a mechanical switch for optical switches, microparticles, cells, etc., and as a filter for minute objects. As described above, it is possible to realize multifunctional applications and reduce production costs by integrating and arranging microspheres.

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。   The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate.

本実施の形態にかかる流量調整器の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the flow volume regulator concerning this Embodiment. 図2(a)は、図1の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図であり、図2(b)は、別な例にかかる流量調整器の図2(a)と同様な図である。2A is a view of the configuration of FIG. 1 taken along line II-II and viewed in the direction of the arrow, and FIG. 2B is a view of a flow regulator according to another example. FIG. 図3(a)は、第2の実施の形態にかかる流量調整器を示す図1と同様な側面断面図であり、図3(b)は、第2の実施の形態の変形例において蓋部材3を取り外した状態で示す上面図である。Fig.3 (a) is side sectional drawing similar to FIG. 1 which shows the flow volume regulator concerning 2nd Embodiment, FIG.3 (b) is a cover member in the modification of 2nd Embodiment. It is a top view shown in the state where 3 was removed. 図4(a)は、第2の実施の形態の変形例にかかる流量調整器の図3と同様な断面図であり、図4(b)は、更に別な変形例において蓋部材3を取り外した状態で示す上面図である。FIG. 4A is a cross-sectional view similar to FIG. 3 of the flow rate regulator according to the modified example of the second embodiment, and FIG. 4B is a further modified example in which the lid member 3 is removed. It is a top view shown in the state. 第3の実施の形態にかかる流量調整器の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the flow regulator concerning 3rd Embodiment. 図6(a)は、第4の実施の形態にかかる流量調整器の図1と同様な側面断面図であり、図6(b)は、図6(a)の構成をVIB-VIB線で切断して矢印方向に見た図である。図6(c)は、第4の実施の形態の変形例において蓋部材3を取り外した状態で示す上面図である。FIG. 6A is a side sectional view similar to FIG. 1 of the flow rate regulator according to the fourth embodiment, and FIG. 6B is a VIB-VIB line showing the configuration of FIG. It is the figure which cut | disconnected and looked at the arrow direction. FIG. 6C is a top view showing the modified example of the fourth embodiment with the lid member 3 removed. 図7(a)は、第4の実施の形態にかかる流量調整器の側面断面図であり、図7(b)は、図7(a)の構成をVIIB-VIIB線で切断して矢印方向に見た図である。図7(c)は、第5の実施の形態の変形例において蓋部材3を取り外した状態で示す上面図である。FIG. 7A is a side sectional view of the flow rate regulator according to the fourth embodiment. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line VIIB-VIIB in FIG. 7A. FIG. FIG. 7C is a top view showing the modified example of the fifth embodiment with the lid member 3 removed. 第5の実施の形態にかかる流量調整器の上面図である。It is a top view of the flow regulator concerning a 5th embodiment. エッチング流路加工法のプロセスフローを示す図である。It is a figure which shows the process flow of an etching flow-path processing method. 感光性の膜材料を用いた流路加工法のプロセスフローを示す図である。It is a figure which shows the process flow of the flow-path processing method using the photosensitive film | membrane material. 非感光性の膜材料を用いた流路加工法のプロセスフローを示す図である。It is a figure which shows the process flow of the flow-path processing method using a non-photosensitive film | membrane material. 金型からPDMSに微細な溝を形成するプロセスフローを示す図である。It is a figure which shows the process flow which forms a fine groove | channel from a metal mold | die to PDMS. 金型から樹脂に微細な溝を形成するプロセスフローを示す図である。It is a figure which shows the process flow which forms a fine groove | channel in resin from a metal mold | die.

符号の説明Explanation of symbols

1 ハウジング
1a 上面
1b 収容部
1c 流路溝
2 微小球
3 蓋部材
3a 溝
3b 流路溝
4,5 電磁石
A,B,C,D,E、F 流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 1a Upper surface 1b Accommodating part 1c Channel groove 2 Microsphere 3 Lid member 3a Groove 3b Channel groove 4, 5 Electromagnets A, B, C, D, E, F Channel

Claims (10)

非磁性流体の流路内において、第1の位置と第2の位置との間で移動可能となっている磁性体の弁部材と、
前記弁部材を、少なくとも前記第1の位置から前記第2の位置へと移動させるように磁力を発生する磁力発生手段とを有し、
前記弁部材が第1の位置に移動したときに、前記流路内を流れる非磁性流体の流量は、前記弁部材が第2の位置に移動したときに、前記流路内を流れる非磁性流体の流量よりも少ないことを特徴とする流量調整器。
A magnetic valve member capable of moving between a first position and a second position in the flow path of the non-magnetic fluid;
Magnetic force generating means for generating a magnetic force so as to move the valve member from at least the first position to the second position;
When the valve member moves to the first position, the flow rate of the nonmagnetic fluid that flows in the flow path is such that the nonmagnetic fluid that flows in the flow path when the valve member moves to the second position. The flow rate regulator characterized by being less than the flow rate.
前記磁力発生手段は、前記弁部材を前記第1の位置から前記第2の位置へと移動させるか、又は前記弁部材を前記第2の位置から前記第1の位置へと移動させるように、選択的に磁力を発生させることを特徴とする請求項1に記載の流量調整器。   The magnetic force generating means moves the valve member from the first position to the second position, or moves the valve member from the second position to the first position. The flow rate regulator according to claim 1, wherein a magnetic force is selectively generated. 前記弁部材は複数設けられ、前記磁力発生手段は、任意の前記弁部材が移動するように磁力を発生することを特徴とする請求項1又は2に記載の流量調整器。   3. The flow rate regulator according to claim 1, wherein a plurality of the valve members are provided, and the magnetic force generation unit generates a magnetic force so that any of the valve members moves. 前記弁部材の収容部及び前記収容部に連通する溝を備えたハウジングと、前記収容部及び前記溝を遮蔽する蓋部材とが設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の流量調整器。   The housing | casing provided with the groove | channel which communicates with the accommodating part of the said valve member and the said accommodating part, and the cover member which shields the said accommodating part and the said groove | channel is provided. The flow regulator described in 1. 前記蓋部材には、前記収容部の少なくとも一部が形成されることを特徴とする請求項4に記載の流量調整器。   The flow rate regulator according to claim 4, wherein at least a part of the housing portion is formed on the lid member. 前記蓋部材は板材であることを特徴とする請求項4又は5に記載の流量調整器。   The flow rate regulator according to claim 4, wherein the lid member is a plate material. 前記溝は、前記ハウジングの素材にエッチングマスクとレジストとをこの順序で形成した後に、露光と現像とにより前記レジストの一部を除去し、更にエッチング処理により前記レジストと前記エッチングマスクとを除去することにより形成されることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の流量調整器。   After forming an etching mask and a resist on the material of the housing in this order, the groove removes a part of the resist by exposure and development, and further removes the resist and the etching mask by an etching process. It is formed by this, The flow regulator in any one of Claims 4-6 characterized by the above-mentioned. 前記溝は、前記ハウジングの素材に膜材料とエッチングマスクとレジストとをこの順序で形成した後に、露光と現像により前記レジストの一部を除去し、更にエッチング処理により前記レジストと前記エッチングマスクと前記膜材料の一部とを除去することにより形成されることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の流量調整器。   After forming the film material, the etching mask, and the resist in this order on the material of the housing, the groove removes a part of the resist by exposure and development, and further performs an etching process to remove the resist, the etching mask, and the resist. The flow rate regulator according to claim 4, wherein the flow rate regulator is formed by removing a part of the membrane material. 前記溝は、前記ハウジングの素材にレジストを形成した後に、露光と現像とにより前記レジストの一部を除去することにより形成されることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の流量調整器。   The flow rate according to claim 4, wherein the groove is formed by removing a part of the resist by exposure and development after forming a resist on the material of the housing. Adjuster. 前記溝は、金型を用いて形成されることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の流量調整器。
The flow rate regulator according to claim 4, wherein the groove is formed using a mold.
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