JP2022519977A - マイクロ流体弁およびシステムを製造する方法 - Google Patents

Abstract

開示するマイクロ流体弁は、内部の少なくとも１つの空洞と、空洞を入力ゲート末端と出力ゲート末端とに分離するゲート伝送要素と、駆動流体を入力ゲート末端内に運ぶように構成されたゲートポートと、流体チャネルとを有する弁体を含んでもよい。ゲート伝送要素は、可撓性膜と、可撓性膜に結合されたプランジャとを含んでもよい。ゲート伝送要素は、入力ゲート末端の加圧時に流体チャネルの入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れを抑制するために、また入力ゲート末端の減圧時に入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れを可能にするために、空洞内で移動するように構成されてもよい。さまざまな他の関連するシステムおよび方法もまた、開示される。【選択図】図４０及び図４１

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１９年２月１９日出願の米国特許出願第１６／２７９，１５２号に対する優先権を主張するものであり、この文献の内容は、あらゆる目的のために参照によって全体的に本明細書に組み込まれる。

本発明は、マイクロ流体デバイスに関する。より詳細には、本発明は、マイクロ流体弁を製造する方法に関する。

マイクロ流体システムは、流体の流れを伴う小型の機械的システムである。マイクロ流体システムは、バイオ医療、化学、遺伝学、バイオ化学、医薬、触覚学および他の分野などの数多くの異なる分野で使用することができる。マイクロ流体弁は、マイクロ流体システムの基本的な構成要素であり、マイクロ流体システム内の流体の流れを停止する、開始する、または別の形で制御するために使用されてもよい。従来のマイクロ流体弁は、たとえば、流体圧力を介して、圧電材料によって、またはばね懸架式機構によって作動されてもよい。

マイクロ流体システムのスケールで再使用可能で信頼性の高い弁を製造することは、困難となり得る。たとえば、（たとえば弁の構成要素間の弁座などにおいて）信頼性の高いシールを弁によって作り出すことができるようにそのような小スケールで弁を形成することは、難しくなり得る。さらに、マイクロ流体弁などの小型の機構内の可動部は、脆弱であり、また損傷を引き起こさずに制御することは難しくなる可能性がある。

したがって、本開示は、改良されたマイクロ流体弁およびシステム、マイクロ流体システム内の流体の流れを制御するための方法、ならびにマイクロ流体弁およびシステムを製造するための方法に対するニーズを認識し、そのための解決策を提供する。

本発明によれば、マイクロ流体弁を製造する方法であって、マイクロ流体弁体内に空洞を形成することと、空洞内にゲート伝送要素を位置決めすることであって、ゲート伝送要素は、空洞を入力ゲート末端と出力ゲート末端とに分離する、ゲート伝送要素を位置決めすることと、入力ポートと、出力ゲート末端内の少なくとも部分的な制限領域と、出口ポートとを含む流体チャネルをマイクロ流体弁体内に形成することとを含み、ゲート伝送要素は、入力ゲート末端の加圧時に入力ポートから出口ポートへの主要流体の流れを抑制するために制限領域を制限するために、また入力ゲート末端の減圧時に入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れを可能にするか、または増大させるために、入力ゲート末端の加圧および減圧時に行き来して移動するように位置決めされ構成される、方法が提供される。

任意選択により、ゲート伝送要素は、プランジャに結合された可撓性膜を含んでもよく、プランジャは、流体チャネルを通る主要流体の流れを制御するために開位置と閉位置との間で移動可能であってもよい。

任意選択により、本開示は、マイクロ流体弁を含む。マイクロ流体弁は、内部の少なくとも１つの空洞と、空洞内に配設され、空洞を入力ゲート末端と出力ゲート末端とに分離するゲート伝送要素とを有する弁体を含んでもよい。ゲート伝送要素は、可撓性膜と、可撓性膜に結合されたプランジャとを含んでもよい。ゲートポートは、入力ゲート末端を加圧するために、駆動流体を入力ゲート末端内に向けるように構成されてもよい。流体チャネルは、入口ポートと、制限領域と、出口ポートとを含んでもよい。流体チャネルは、主要流体を入口ポートから、制限領域を通って出口ポートに運ぶように構成されてもよい。ゲート伝送要素は、入力ゲート末端の加圧時に入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れを抑制するために制限領域を制限するために、また入力ゲート末端の減圧時に入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れを可能にするか、または増大させるために制限領域を拡張させるために、空洞内で移動するように構成されてもよい。

任意選択により、制限領域は、可撓性バブルによって少なくとも部分的に画定されてもよく、可撓性バブルは、出力ゲート末端内に、入口および出口ポート上を覆って、プランジャと入口ポートおよび出口ポートとの間に位置決めされる。可撓性バブルは、出力ゲート末端を可撓性バブル内の制限領域と、可撓性バブルの外部とゲート伝送要素との間の出力ゲート排気チャンバとに分離してもよい。プランジャは、制限領域を収縮させるために、入力ゲート末端の加圧時に可撓性バブルを押し付けるように構成されてもよい。弁体はまた、流体を出力ゲート排気チャンバにおよび出力ゲート排気チャンバから向けるように構成された排気出口を含んでもよい。出力ゲート排気チャンバは、排気出口を通して加圧され減圧されるように構成されてもよい。弁体は、いくつかの例では、可撓性膜と可撓性バブルを形成する可撓性材料との間に配設されたゲート本体部分と、可撓性膜の、ゲート本体部分とは反対側に配設され、ゲートポートを備える駆動本体部分と、可撓性バブルを形成する可撓性材料の、ゲート本体部分とは反対側に配設され、入口ポートおよび出口ポートを備える流体チャネル本体部分とを含んでもよい。

さらに任意選択により、可撓性膜に平行にとられた空洞の断面積は、約１ｍｍ^２以下などの約２５ｍｍ^２以下であってもよい。プランジャは、可撓性膜に化学的に接合されてもよい。弁体は、ケイ素、二酸化ケイ素、ガラス、ポリカーボネート、または剛性ポリマーのうちの少なくとも１つを含んでもよい。可撓性膜は、ポリシロキサン材料などのポリマー材料を含んでもよい。

任意選択により、本開示は、マイクロ流体システムを含む。マイクロ流体システムは、マイクロ流体弁と、駆動流体源と、主要流体源と、流体駆動式機構とを含んでもよい。マイクロ流体弁は、内部の少なくとも１つの空洞と、空洞内に配設され空洞を入力ゲート末端と出力ゲート末端とに分離するゲート伝送要素とを有する弁体を含んでもよい。ゲートポートは、入力ゲート末端を加圧するために駆動流体を入力ゲート末端内に向けるように構成されてもよい。入口ポートは、主要流体を流体チャネルの制限領域内に運ぶように構成されてもよい。出口ポートは、主要流体を流体チャネルの制限領域から外に運ぶように構成されてもよい。可撓性バブルは、流体チャネル内の入口ポートと出口ポートとの間に位置決めされてもよい。可撓性バブルは、流体チャネル内に制限領域を画定してもよく、この制限領域は、入力ゲート末端の加圧時に入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れを抑制するために流体チャネルを入口ポートと出口ポートとの間でブロックするために、また入力ゲート末端の減圧時に入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れを可能にするために、変形されるように構成されてもよい。駆動流体源は、駆動流体を、ゲートポートを通って入力ゲート末端に出入りするように運ぶように構成されてもよい。主要流体源は、主要流体を入口ポートに運ぶように構成されてもよい。流体駆動式機構は、主要流体を出口ポートから受け入れるように構成されてもよい。

任意選択により、ゲート伝送要素は、可撓性膜と、空洞内に配設され可撓性膜に結合されたプランジャとを含んでもよい。プランジャは、入口ポートと出口ポートとの間の制限領域をブロックするために、入力ゲート末端の加圧時に可撓性バブルを押し付けるように構成されてもよい。流体駆動式機構は、マイクロ電気機械デバイス、伸縮性空洞、ピストンシステム、または触覚フィードバックデバイスの少なくとも１つを含んでもよい。空洞内の可撓性膜の表面積は、いくつかの実施形態では、可撓性バブルの表面積より大きくてもよい。

任意選択により、マイクロ流体システムは、マイクロ流体弁を備えてもよい。マクロ流体弁は、駆動本体部分から材料を除去することによって形成された、入力ゲート末端およびゲート末端内に至るゲートポートを備えてもよい。任意選択により、マイクロ流体弁は、ゲート本体部分を含んでもよく、前記ゲート本体部分上に形成された可撓性膜を任意選択により備える。任意選択により、弁は、ゲート本体部分から材料を除去することによって任意選択により形成された、出力ゲート末端を備えてもよい。任意選択により、プランジャが、任意選択によりゲート本体部分から材料を除去することによって、出力ゲート末端内に画定されてもよい。任意選択により、プランジャは、可撓性膜に接合される。任意選択により、マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分は、流体チャネル本体部分上に形成された可撓性バブルを備えてもよい。任意選択により、マイクロ流体弁は、可撓性バブルの内部と流体連通する入口ポートおよび出口ポートを備える。任意選択により、入口ポートおよび出口ポートは、流体チャネル本体部分から材料を除去することによって形成される。

任意選択により、駆動本体部分は、ゲート本体部分に結合される。任意選択により、入力ゲート末端は、可撓性膜によって出力ゲート末端から分離される。任意選択により、ゲート本体部分は、流体チャネル本体部分に結合される。任意選択により、駆動流体源は、ゲートポートに動作可能に結合される。任意選択により、主要流体源は、入口ポートに動作可能に結合される。任意選択により、流体駆動式機構は、出口ポートに動作可能に結合され、マイクロ流体弁が開状態にあるときに主要流体によって動作されるように構成される。

任意選択により、マイクロ流体弁は、複数のマイクロ流体弁を同時に形成することによって形成される。任意選択により、駆動本体部分は、任意選択により複数の駆動本体部分を含む駆動本体基板材料を、任意選択により複数のゲート本体部分を含むゲート本体基板材料に接合することによってゲート本体部分に結合される。任意選択により、ゲート本体部分は、任意選択により複数のゲート本体部分を含むゲート本体基板材料を、任意選択により複数の流体チャネル本体部分を含む流体チャネル本体基板材料に接合することによって流体チャネル本体部分に結合される。

任意選択により、駆動本体部分、ゲート本体部分、および／または流体チャネル本体部分は、フォトリソグラフィ工程によって選択的に材料が除去されている。

任意選択により、流体チャネル本体部分は、その上に形成されたブロックを含む。任意選択により、ブロックおよび流体チャネル本体部分は、前記ブロック上を覆って形成された可撓性材料と、流体チャネル本体部分とを備える。任意選択によりブロックは、流体本体部分上に可撓性材料を残したままで除去されるように構成され、それによって流体チャネル本体部分上に可撓性バブルを形成する。

任意選択により、ブロックは、選択的な材料除去プロセスによって入口ポートまたは出口ポートの少なくとも１つを通してブロックの一材料またはその材料を選択的に除去することによって、除去されるように適合される。

任意選択により、可撓性材料および／または可撓性膜は、エラストマー材料で形成されてもよい。

任意選択により、出口ポートに動作可能に結合された流体駆動式機構は、マイクロ電気機械デバイス、伸縮性空洞、ピストンシステム、または触覚フィードバックデバイスの少なくとも１つを備える。

任意選択により、可撓性バブルは、入力ゲート末端と出力ゲート末端とを分離する可撓性膜の表面積より小さい表面積を有するように形成される。

任意選択により、流体チャネル本体部分に結合されたゲート本体部分は、可撓性バブルに当接されたプランジャを備える。

任意選択により、本開示は、マイクロ流体システム内の主要流体の流れを制御する方法を含む。任意選択により、主要流体は、流体チャネルの制限領域を通って入口ポートから出口ポートに運ばれてもよい。駆動流体が、ゲートポートからマイクロ流体弁体内の空洞内の入力ゲート末端内に流されてもよい。出力ゲート末端および入力ゲート末端は、可撓性膜と、可撓性膜に結合されたプランジャとを含んでもよいゲート伝送要素によって互いに分離されてもよい。入力ゲート末端内に流れる駆動流体に応答して、ゲート伝送要素は、出力ゲート末端内に位置決めされた可撓性バブルを押し付け、変形させるように移動されてもよい。可撓性バブルは、出力ゲート末端を制限領域から分離してもよい。入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れは、変形された可撓性バブルによって制限領域をブロックすることによって抑制されてもよい。

任意選択により、主要流体の流れを制御する方法は、流体駆動式機構を起動させるために主要流体を出口ポートから流体駆動式機構内に流すことを含んでもよい。流体駆動式機構を起動させることは、人工現実システムの触覚フィードバックデバイスを起動させることを含んでもよい。駆動流体は、可撓性バブルに対する圧力を緩和し、制限領域をブロック解除するためにゲート伝送要素を移動させるために、入口ゲート末端からゲートポートを通して引き出されてもよい。

任意選択により、ゲート伝送要素は、入力ゲート末端の減圧時に入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れを可能にするか、または増大させるために制限領域を拡張させるために、入力ゲート末端の加圧および減圧時に行き来して移動するように位置決めされ構成される。

任意選択により、空洞内にゲート伝送要素を位置決めすることは、出力ゲート末端内にプランジャを位置決めすることと、任意選択によりプランジャを可撓性膜に結合させることとを含んでもよい。可撓性バブルは、出力ゲート末端内かつ入口ポートおよび出口ポート上を覆って位置決めされてもよい。制限領域は、入口ポートと出口ポートとの間の流体チャネル内かつ可撓性バブル内に画定されてもよい。プランジャは、入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れを抑制するために制限領域を変形された可撓性バブルによってブロックするために、入力ゲート末端の加圧時に可撓性バブルを変形させるように構成されてもよい。マイクロ流体弁体内に空洞を形成することは、可撓性膜に平行にとられた約１ｍｍ^２以下の断面積を有するように空洞を形成することを含んでもよい。排気出口が、マイクロ流体弁体内に形成されてもよい。排気出口は、出力ゲート末端と流体連通してもよい。

任意選択により、マイクロ流体弁体内に空洞を形成することは、マイクロ流体弁体の駆動本体部分内に入力ゲート末端を形成することと、マイクロ流体弁体のゲート本体部分内に出力ゲート末端を形成することとを含んでもよい。可撓性膜は、ゲート本体部分の表面上に形成されてもよい。駆動本体部分は、ゲート本体部分に結合されてもよく、流体チャネル本体部分は、ゲート本体部分に結合されてもよい。可撓性バブルは、流体チャネル本体部分の表面上に形成されてもよい。少なくとも１つの位置合わせマークが、駆動本体部分、ゲート本体部分、または流体チャネル本体部分の少なくとも１つ上、またはその内部に形成されてもよい。駆動本体部分をゲート本体部分に結合することおよび流体チャネル本体部分をゲート本体部分に結合することは、少なくとも１つの位置合わせマークを使用して駆動本体部分、ゲート本体部分、および流体チャネル本体部分を互いに位置合わせすることを含んでもよい。

マイクロ流体弁体内に空洞を形成することは、少なくとも１つのフォトリソグラフィ工程を実行することを含んでもよい。マイクロ流体弁体内に空洞を形成することは、ケイ素材料、二酸化ケイ素材料、ガラス材料、ポリカーボネート材料、または剛性ポリマー材料の少なくとも１つ内に空洞を形成することを含んでもよい。

任意選択により、本開示は、マイクロ流体システムを製造する方法を含む。マイクロ流体弁が、形成されてもよい。入力ゲート末端および入力ゲート末端内に至るゲートポートを形成するために、駆動本体部分から材料が除去されてもよい。可撓性膜が、ゲート本体部分上に形成されてもよい。出力ゲート末端を形成し、出力ゲート末端内にプランジャを画定するために、ゲート本体部分から材料が除去されてもよく、プランジャは、可撓性膜に接合されている。可撓性バブルが、流体チャネル本体部分上に形成されてもよい。可撓性バブルの内部と流体連通する入口ポートおよび出口ポートを形成するために、流体チャネル本体部分から材料が除去されてもよい。駆動本体部分は、ゲート本体部分に結合されてもよく、入力ゲート末端は、可撓性膜によって出力ゲート末端から分離されてもよい。ゲート本体部分は、流体チャネル本体部分に結合されてもよい。駆動流体源が、ゲートポートに動作可能に結合されてもよい。主要流体源が、入口ポートに動作可能に結合されてもよい。流体駆動式機構は、マイクロ流体弁が開状態にあるときに主要流体によって動作させるために、出口ポートに動作可能に結合されてもよい。

マイクロ流体弁を形成することは、複数のマイクロ流体弁を同時に形成することを含んでもよい。駆動本体部分をゲート本体部分に結合することは、複数の駆動本体部分を含む駆動本体基板材料を、複数のゲート本体部分を含むゲート本体基板材料に接合することを含んでもよい。ゲート本体部分を流体チャネル本体部分に結合することは、複数のゲート本体部分を含むゲート本体基板材料を、複数の流体チャネル本体部分を含む流体チャネル本体基板材料に接合することを含んでもよい。

任意選択により、駆動本体部分から材料を除去すること、ゲート本体部分から材料を除去すること、および／または流体チャネル本体部分から材料を除去することは、材料を選択的に除去するためにフォトリソグラフィ工程を実行することを含んでもよい。流体チャネル本体部分上に可撓性バブルを形成することは、流体チャネル本体部分上にブロックを形成することと、ブロックおよび流体チャネル本体部分上を覆って可撓性材料を形成することと、可撓性材料を流体チャネル本体部分上に残したままでブロックを除去することとを含んでもよい。ブロックを除去することは、選択的材料除去プロセスを使用して、入口ポートまたは出口ポートの少なくとも１つを通してブロックの材料を除去することを含んでもよい。ブロックおよび流体チャネル本体部分上を覆って可撓性材料を形成することおよびゲート本体部分上に可撓性膜を形成することのそれぞれは、エラストマー材料を形成することを含んでもよい。流体駆動式機構を出口ポートに動作可能に結合することは、出口ポートに、マイクロ電気機械デバイス、伸縮性空洞、ピストンシステム、または触覚フィードバックデバイスの少なくとも１つを動作可能に結合することを含んでもよい。流体チャネル本体部分上に可撓性バブルを形成することは、いくつかの実施形態では、入力ゲート末端と出力ゲート末端とを分離する可撓性膜の表面積より小さい表面積を有するように、可撓性バブルを形成することを含んでもよい。ゲート本体部分を流体チャネル本体部分に結合することは、プランジャを可撓性バブルに当接させることを含んでもよい。

本明細書に説明する基本原則に従って、本明細書に説明する実施形態のいずれかからの特徴を互いに組み合わせて使用してもよい。これらおよび他の実施形態、特徴、および利点は、添付の図および特許請求の範囲と併せて以下の詳細な説明を読むことによってより完全に理解されるであろう。

添付の図は、いくつかの例示的な実施形態を示し、本明細書の一部である。以下の説明と一緒になってこれらの図は、本開示のさまざまな原理を実証し説明する。

例示的な流体制御システムの図である。 マイクロ流体システムの概略上面図である。 マイクロ流体弁の透明斜視図である。 図３Ａのマイクロ流体弁の部分的に透明な上面図である。 図３Ａのマイクロ流体弁の断面斜視図である。 図３Ａのマイクロ流体弁の側部断面図である。 マイクロ流体弁の駆動本体部分の製造のある段階の断面図である。 マイクロ流体弁の駆動本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の駆動本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の駆動本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の駆動本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の駆動本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の駆動本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の駆動本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の駆動本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の駆動本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁のゲート本体部分の製造のある段階の断面図である。 マイクロ流体弁のゲート本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁のゲート本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁のゲート本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁のゲート本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁のゲート本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁のゲート本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁のゲート本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁のゲート本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁のゲート本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分の製造のある段階の断面図である。 マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分の製造の別の段階の断面図である。 マイクロ流体弁の流体チャネル本体部分の製造の別の段階の断面図である。 開状態の組み立てられたマイクロ流体弁の断面図である。 閉状態の図４０の組み立てられたマイクロ流体弁の断面図である。 マイクロ流体システム内の主要流体の流れを制御する方法を示す流れ図である。 マイクロ流体システムを製造する方法を示す流れ図である。 マイクロ流体システムを製造する方法を示す流れ図である。 本発明に関連して使用されてもよい例示的な人工現実ヘッドバンドの図である。 本発明に関連して使用されてもよい例示的な拡張現実めがねの図である。 本発明に関連して使用されてもよい例示的な仮想現実ヘッドセットの図である。 本発明に関連して使用されてもよい例示的な触覚デバイスの図である。 例示的な仮想現実環境の図である。 例示的な拡張現実環境の図である。

図を通して、同一の参照記号および説明は、同様であるが必ずしも同一ではない要素を示す。本明細書に説明する例示的な実施形態は、さまざまな改変形態および代替的形態を容易に生み出せるが、図内では特有の実施形態が、例として示されており、本明細書において詳細に説明される。しかし、本明細書に説明する例示的な実施形態は、開示する特定の形態に限定されるようには意図されない。そうではなく、本開示は、付属の特許請求の範囲に含まれるすべての改変形態、等価物、および代替的形態を対象とする。

本開示は、全般的に、マイクロ流体弁、システム、および関連する方法に向けられる。以下でより詳細に説明するように、本開示の実施形態は、弁体内の空洞内に配設された可撓性膜を有するマイクロ流体弁を含んでもよい。可撓性膜は、空洞を入力ゲート末端と出力ゲート末端とに分離してもよい。入口ポートは、主要流体を制限領域内に向けるように構成されてもよく、出口ポートは、マイクロ流体弁が開状態にあるときに主要流体を制限領域の外に向けるように構成されてもよい。プランジャが空洞内に配設され、可撓性膜に結合されてもよい。可撓性膜およびプランジャは、入力ゲート末端の加圧時に入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れを抑制するために、また入力ゲート末端の減圧時に主要流体の流れを可能にするために、空洞内を移動するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、可撓性バブルは、出力ゲート末端内かつ制限領域上を覆って位置決めされてもよい。マイクロ流体システムは、そのようなマイクロ流体弁を組み込んでもよい。流体の流れを制御し、マイクロ流体システムを製造する関連する方法もまた、開示される。

以下では、図１～５を参照して、例示的な流体システムおよび弁（たとえばマイクロ流体システムおよびマイクロ流体弁）の詳細な説明が、提供される。図６から３９を参照して、マイクロ流体弁の製造のさまざまな段階に関する詳細な説明が、提供される。図４０および４１を参照して、開状態および閉状態それぞれの例示的なマイクロ流体弁に関する詳細な説明が、提供される。図４２を参照して、流体の流れを制御する例示的な方法の詳細な説明が、提供される。図４３および４４を参照して、マイクロ流体システムを製造する例示的な方法に関する詳細な説明が、提供される。さまざまな人工現実システムの詳細な説明は、図４５～４７を参照して提供される。図４８～５０を参照して、触覚学、人工現実、および仮想現実のための例示的なシステムおよびデバイスに関する詳細な説明が、提供される。

本開示は、流体チャネルを通る流体の流れの制御（たとえば停止、開始、制限、増大など）を伴う触覚流体システムを含んでもよい。流体の流れの制御は、流体弁によって達成されてもよい。図１は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、流体チャネル１２を通る流れを制御するための流体弁１０の概略図を示す。流体源（たとえば加圧された流体源、流体ポンプなど）からの流体は、流体チャネル１２を通って入口ポート１４から出口ポート１６に流れてもよく、出口ポートは、たとえば流体駆動式機構、別の流体チャネル、または流体リザーバに動作可能に結合されてもよい。

流体弁１０は、流体チャネル１２を通る流体の流れを制御するためのゲート１８を含んでもよい。ゲート１８は、ゲート伝送要素２０を含んでもよく、ゲート伝送要素は、流体チャネル１２を通る流れを制限または停止するために、入力の力、圧力、または変位を制限領域２２に伝送するように構成された移動可能な構成要素であってもよい。その反対に、いくつかの例では、力、圧力、または変位をゲート伝送要素２０に加え、その結果制限領域２２を開いて流体チャネル１２を通る流れを可能にするか、または増大させてもよい。ゲート伝送要素２０に加えられた力、圧力、または変位は、ゲート力、ゲート圧力、またはゲート変位と称されてもよい。ゲート伝送要素２０は、可撓性要素（たとえばエラストマー膜、ダイアフラムなど）、剛性要素（たとえば移動可能なピストン、レバーなど）、またはその組合せ（たとえばエラストマー膜またはダイアフラムに結合された移動可能なピストンまたはレバー）であってもよい。

図１に示すように、流体弁１０のゲート１８は、ゲート伝送要素２０の両側に入力ゲート末端２４Ａおよび出力ゲート末端２４Ｂ（集約的に本明細書では「ゲート末端２４」と称される）などの１つまたは複数のゲート末端を含んでもよい。ゲート末端２４は、ゲート伝送要素２０に力（たとえば圧力）を加えるための要素であってもよい。例として、ゲート末端２４はそれぞれ、ゲート伝送要素２０に隣接する流体チャンバであってもよく、またはこれを含んでもよい。あるいは、またはさらに、ゲート末端２４の１つまたは複数は、ゲート伝送要素２０に力を加えるように構成された、レバー、ねじ、またはピストンなどの固体構成要素であってもよい。

いくつかの例では、ゲートポート２６は、入力ゲート末端２４Ａ内に正または負の流体圧力を加えるために、入力ゲート末端２４Ａと流体連通してもよい。制御流体源（たとえば加圧された流体源、流体ポンプなど）が、入力ゲート末端２４Ａを選択的に加圧および／または減圧するために、ゲートポート２６と流体連通してもよい。さらなる実施形態では、圧電要素または電気機械アクチュエータを用いてなどの他の方法で、力または圧力を入力ゲート末端２４Ａに加えてもよい。

図１に示す実施形態では、入力ゲート末端２４Ａの加圧は、ゲート伝送要素２０を制限領域２２に向かって変位させ、その結果出力ゲート末端２４Ｂをそれに対応して加圧してもよい。出力ゲート末端２４Ｂの加圧は、さらに、制限領域２２を部分的にまたは完全に制限して流体チャネル１２を通る流体の流れを低減または停止してもよい。入力ゲート末端２４Ａの減圧は、ゲート伝送要素２０を制限領域２２から離れるように変位させ、その結果出力ゲート末端２４Ｂをそれに対応して減圧してもよい。出力ゲート末端２４Ｂの減圧は、さらに、流体チャネル１２を通る流体の流れを可能にするか、または増大させるために、制限領域２２を部分的または完全に拡張させてもよい。こうして、流体弁１０のゲート１８は、流体チャネル１２の入口ポート１４から出口ポート１６への流体の流れを制御するために使用されてもよい。

図２は、マイクロ流体システム１００の概略上面図であり、マイクロ流体システムは、マイクロ流体弁１０２と、マイクロ流体弁１０２によって起動されるように構成された流体駆動式機構１０４と、マイクロ流体弁１０２を駆動するための駆動流体源１０６と、流体駆動式機構１０４を起動するために主要流体を流すための主要流体源１０８とを含む。主要流体の流れは、マイクロ流体弁１０２のゲートによって制御されてもよい。ゲートポート１１０は、駆動流体源１０６とマイクロ流体弁１０２との間の流体連通を提供してもよい。入口ポート１１２は、主要流体源１０８とマイクロ流体弁１０２との間の流体連通を提供してもよい。出口ポート１１４は、マイクロ流体弁１０２と流体駆動式機構１０４との間の流体連通を提供してもよい。マイクロ流体弁１０２は、プランジャ１１６を含んでもよく、プランジャは、主要流体の流れを制御するためにマイクロ流体弁１０２を開閉するために、空洞１１８内で移動可能であってもよい。

マイクロ流体システム１００は、基板１２０を含んでもよく、基板内または基板上には、マイクロ流体システム１００の構成要素の少なくとも一部が配設される。たとえば、基板１２０の少なくとも一部は、マイクロ流体弁１０２の弁体１２２、駆動流体源１０６、主要流体源１０８、ゲートポート１１０、入口ポート１１２、出口ポート１１４、空洞１１８および／または流体駆動式機構１０４のうちの１つまたは複数を画定してもよい。いくつかの実施形態では、基板１２０は、駆動本体部分、少なくとも１つの可撓性材料（たとえば弾性材料）、ゲート本体部分、および／または流体チャネル本体部分などの材料のスタックを含んでもよい。いくつかの例では、用語「可撓性」は、恒久的な損傷無しに元の状態に撓むおよび／または戻ることができることを意味し得る。可撓性材料はまた、伸張可能であってもよい。いくつかの例では、基板１２０は、ケイ素、二酸化ケイ素、ガラス、および／または剛性ポリマー（たとえばポリカーボネート材料、アクリル材料、ウレタン材料、フッ素系エラストマー材料、ポリシロキサン材料など）の少なくとも１つを含んでもよい。

流体駆動式機構１０４は、マイクロ流体スケールで主要流体を流すおよび／または加圧することによって駆動または制御されてもよい任意の機構であってもよい。例として、そして非限定的には、流体駆動式機構１０４は、マイクロ電気機械デバイス（たとえば、いわゆるＭＥＭＳデバイス）、伸縮性空洞、ピストンシステムおよび／または触覚フィードバックデバイスの少なくとも１つを含んでもよい。

駆動流体源１０６および主要流体源１０８のそれぞれは、加圧された流体（たとえばガス（たとえば空気、窒素など）または液体（たとえば水、油など））をマイクロ流体弁１０２に提供することができる任意の供給源または機構であってもよい。例として、そして非限定的には、駆動流体源１０６および主要流体源１０８はそれぞれ、加圧されたリザーバ、ファン、ポンプ、またはピストンシステムなどであってもよく、またはこれを含んでもよい。

任意選択により、いくつかの実施形態では、（図２に点線で示す）排気出口１２４が、マイクロ流体弁１０２と流体連通してもよい。排気出口１２４は、以下でより詳細に説明するように、マイクロ流体弁１０２を開閉するために、プランジャ１１６が行き来するように移動されるときにマイクロ流体弁１０２内の１つまたは複数のチャンバが拡張および／または収縮することを可能にしてもよい。

いくつかの実施形態では、マイクロ流体システム１００は、人工現実（たとえば、仮想現実、拡張現実、複合現実、またはハイブリッド現実）システムで使用するなどのために、触覚フィードバックデバイス内に組み込まれてもよい。マイクロ流体システム１００は、ユーザに触覚フィードバック（たとえば振動、圧力など）を提供するように構成されたウェアラブルデバイス（たとえばヘッドバンド、ヘッドマウントディスプレイ、手袋、アームバンドなど）上にまたはその内部に位置決めされてもよい。たとえば、マイクロ流体システム１００の流体駆動式機構１０４は、マイクロ流体弁１０２の開放時に主要流体によって充填し拡張するように構成された伸縮性空洞であってもよい。拡張する空洞はユーザを押し付けてもよく、ユーザは、拡張する空洞から、人工現実においてユーザがとるアクションの結果生じるものなどの圧力を感じてもよい。例として、マイクロ流体システム１００は、手袋の指内に組み込まれてもよく、ユーザは空間内で自身の指を使用して、人工現実環境内で選択を行ってもよい。マイクロ流体システム１００の伸縮性空洞は、ユーザによって行われる選択を確認するために、ユーザの指に圧力点を提供するために主要流体によって充填され拡張されてもよい。圧力点は、ユーザが実際の物体に接触している感覚を提供してもよい。あるいは、流体駆動式機構１０４は、偏心回転要素を含んでもよく、この偏心回転要素は、マイクロ流体弁１０２が開状態にあるときに主要流体を流すことによって回転されて、その結果ユーザに対して触覚フィードバックとして振動感覚を生じさせてもよい。

マイクロ流体弁１０２に使用されてもよいアーキテクチャの例は、図３Ａ～５、４０、および４１に関連して以下で説明される。

図３Ａ～５は、本開示の少なくとも１つの実施形態によるマイクロ流体弁２００のさまざまな図を示す。図３Ａ～５に示すマイクロ流体弁２００は、たとえば、図２に示すマイクロ流体システム１００のマイクロ流体弁１０２として使用されてもよい。

マイクロ流体弁２００は、ゲート２１１を制御するためのゲートポート２１０を含んでもよい。ゲート２１１は、入口ポート２１２から出口ポート２１４への流体チャネルを通る主要流体の流れを制御してもよい。ゲートポート２１０、入口ポート２１２、および出口ポート２１４はそれぞれ、弁体２２２を通過し、弁体２２２内に形成された空洞２１８内に入ってもよい。空洞２１８は、可撓性膜２３４によって分離された入力ゲート末端２３０および出力ゲート末端２３２に分割されてもよい。ゲートポート２１０は、入力ゲート末端２３０と流体連通してもよい。プランジャ２１６が、空洞２１８内に配設されてもよく、マイクロ流体弁２００を開閉するために行き来して（たとえば図３Ａ、４、および５の斜視図からは上下に）移動するように構成されてもよい。プランジャ２１６は、可撓性膜２３４に結合され（たとえば接着され、化学的に接合され、締結され）てもよい。プランジャ２１６および可撓性膜２３４は一緒になって、マイクロ流体弁２００のゲート伝送要素を画定してもよい。可撓性膜２３４は、ポリマー（たとえばポリシロキサン材料などのエラストマー材料）で形成されてもよい。

いくつかの実施形態では、可撓性バブル２３６は、出力ゲート末端２３２内に、入口ポート２１２および出口ポート２１４上を覆って、プランジャと入口ポート２１２および出口ポート２１４との間に位置決めされてもよい。可撓性バブル２３６は、ポリマー（たとえばポリシロキサン材料などのエラストマー材料）で形成されてもよい。可撓性バブル２３６は、可撓性バブル２３６内の（図４および５に特定する）流体チャネルの制限領域２３８、および可撓性バブル２３６の外部と可撓性膜２３４との間の（図４および５に特定する）出力ゲート排気チャンバ２４０から出力ゲート末端２３２を分離してもよい。プランジャ２１６は、出力ゲート排気チャンバ２４０内に位置決めされてもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの排気出口２２４は、出力ゲート排気チャンバ２４０と流体連通してもよく、それによって出力ゲート排気チャンバ２４０が、入力ゲート末端２３０の加圧および減圧時に、自由に（すなわち出力ゲート排気チャンバ２４０内の流体圧力からの抵抗を受けずに）拡張し収縮することを可能にする。

弁体２２２は、入力ゲート末端２３０を少なくとも部分的に画定する駆動本体部分２４４と、プランジャ２１６および／または出力ゲート末端２３２を少なくとも部分的に画定するゲート本体部分２４６と、入口ポート２１２および出口ポート２１４を少なくとも部分的に画定する流体チャネル本体部分２４８とを含んでもよい。駆動本体部分２４４およびゲート本体部分２４６は、互いから分離され、可撓性膜２３４によって互いに結合され（たとえば接着され、化学的に接合され）てもよい。ゲート本体部分２４６および流体チャネル本体部分２４８は、互いから分離され、可撓性バブル２３６を形成する可撓性膜２５０によって互いに結合され（たとえば、接着され、化学的に接合され）てもよい。

駆動流体をゲートポート２１０を通して導入するか、または引き出すことによって入力ゲート末端２３０を十分に加圧し減圧することにより、プランジャ２１６および可撓性膜２３４それぞれを（図３Ａ、４、および５の斜視図から）上下に移動させてもよい。したがって、入力ゲート末端２３０が十分に加圧されると、プランジャ２１６は、下方向に移動されて、入口ポート２１２と出口ポート２１４との間の制限領域２３８を制限しても（たとえば縮めてもまたはブロックしても）よい。いくつかの実施形態では、プランジャ２１６の下方向の移動は、可撓性バブル２３６を押し付け変形させ（たとえば押し下げ）て、制限領域２３８を収縮させてもよい。制限領域２３８をブロックすることにより、入口ポート２１２から出口ポート２１４への主要流体の流れを抑制（たとえば低減または終了）してもよく、こうしてマイクロ流体弁２００を閉じる。

入力ゲート末端２３０の十分な減圧時、プランジャ２１６は、上方向に移動されて、制限領域２３８をブロック解除してもよい。たとえば、プランジャ２１６の上方向の移動により、可撓性バブル２３６上の圧力を緩和して制限領域２３８を拡張させることを可能にしてもよい。制限領域２３８の拡張は、可撓性バブル２３６の弾性特性および／または入口ポート２１２の加圧の一方または両方によって達成されてもよい。制限領域２３８をブロック解除することにより、主要流体が入口ポート２１２から出口ポート２１４に流れることを可能にしてもよく、こうしてマイクロ流体弁２００を開く。

いくつかの例では、排気出口２２４は、制限領域２３８のブロックまたはブロック解除を容易にするために、出力ゲート排気チャンバ２４０を加圧および／または減圧するために使用されてもよい。

非限定的な例として、空洞２１８内の可撓性膜２３４の表面積は、可撓性バブル２３６の表面積より大きくてもよい。入力ゲート末端２３０が加圧されるとき、可撓性バブル２３６に対してプランジャが加える力は、可撓性バブル２３６の表面積に対する可撓性膜２３４の表面積の比に比例してもよい。したがって、可撓性バブル２３６の表面積と比較して可撓性膜２３４の表面積が大きいことは、これらの表面積が等しい場合よりも入力ゲート末端２３０内の駆動流体の圧力を低くしてマイクロ流体弁２００を閉じるという機械的利点を与え得る。いくつかの例では、可撓性膜（すなわち空洞２１８内の可撓性膜２３４の表面積）に平行にとられた空洞２１８の断面積は、約１ｍｍ^２以下などの約２５ｍｍ^２以下であってもよい。

図３Ａおよび３Ｂに示すように、プランジャ２１６および空洞２１８それぞれは、円形断面を有する円筒形状を有してもよい。しかし、本開示は、そのように限定されない。たとえば、さらなる実施形態では、プランジャ２１６および／または空洞２１８の一方または両方は、正方形、長方形、長円、楕円、または不定形である断面形状を有してもよい。プランジャ２１６、空洞２１８、ゲートポート２１０、入口ポート２１２および出口ポート２１４の形状およびサイズは、マイクロ流体弁２００の機械的、流体的、および機能的特性を調整するように選択されてもよい。

図６～４１は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、マイクロ流体弁３００の製造のさまざまな段階の断面図を示す。大まかに言えば、マイクロ流体弁３００は、駆動本体部分３４４、ゲート本体部分３４６、および流体チャネル本体部分３４８を形成し、組み立てることによって形成されてもよい。図６～１５は、駆動本体部分３４４の製造のさまざまな段階の断面図を示す。図１６～２５は、ゲート本体部分３４６の製造のさまざまな段階の断面図を示す。図２６～３９は、流体チャネル本体部分３４８の製造のさまざまな段階の断面図を示す。図４０は、駆動本体部分３４４、ゲート本体部分３４６、および流体チャネル本体部分３４８が一緒に組み立てられた後の、開状態にあるゲートを備えたマイクロ流体弁３００の断面図を示す。図４１は、閉状態にあるゲートを備えた、組み立てられたマイクロ流体弁３００の断面図を示す。

図６を参照すれば、駆動本体基板材料３５２が、（図１５にその完成した状態で示す）駆動本体部分３４４を形成するように処理するために選択されてもよい。例として、そして非限定的には、駆動本体基板材料３５２は、ケイ素材料、二酸化ケイ素材料、ガラス材料、または剛性ポリマー材料であってもよく、またはこれを含んでもよい。いくつかの実施形態では、駆動本体基板材料３５２は、それぞれのマイクロ流体弁３００（図４０）の複数の駆動本体部分３４４を含むように処理されるウエハまたは他のバルク基板であってもよい。

第１のフォトレジスト材料３５４が、図７に示すように、駆動本体基板材料３５２の上面上を覆って配設されてもよい。第１のフォトレジスト材料３５４は、フォトリソグラフィの分野で知られているように、放射（たとえば紫外光、赤外光など）および現像への選択的露出によってパターニングすることができてもよい。たとえば、第１のフォトレジスト材料３５４は、スピンコーティングプロセスまたは別の堆積プロセスによって駆動本体基板材料３５２に加えられてもよい。

図８に示すように、第１のマスク３５６が、第１のフォトレジスト材料３５４上を覆って位置決めされてもよい。第１のマスク３５６は、放射ブロッキング部分および放射透過性部分（たとえば透明部分または空隙）のパターンを有してもよい。第１のフォトレジスト材料３５４は、第１の矢印３５８によって示すように、第１のマスク３５６の放射透過性部分を通って選択的に放射されてもよい。放射は、第１のマスク３５６の放射ブロッキング部分によってブロックされてもよい。第１のフォトレジスト材料３５４の化学構造は、放射への露出によって変えられてもよく、第１のフォトレジスト材料３５４の非放射部分に対して選択的に除去可能（たとえば可溶性）となってもよい。

図９を参照すれば、第１のフォトレジスト材料３５４の放射部分は、除去（たとえば現像）されてもよい。たとえば、第１のフォトレジスト材料３５４は、いわゆる正型フォトレジスト材料であってもよく、正型フォトレジスト材料は、フォトリソグラフィの分野において知られているように、適切な放射によって放射された後に現像溶媒または他の化学物質によって除去可能（たとえば可溶性）となり、放射されないときは現像溶媒または他の化学物質によって除去可能とはならない。現像後、第１のフォトレジスト材料３５４の放射部分の下にあった駆動本体基板材料３５２は、第１のフォトレジスト材料３５４の非放射部分を通して露出されてもよい。駆動本体基板材料３５２の露出された部分は、所定のパターン（たとえば形状、サイズ、数など）にあってもよい。

図１０に示すように、駆動本体基板材料３５２の露出された部分は、駆動本体基板材料３５２内に入力ゲート末端３３０を少なくとも部分的に画定するように除去されてもよい。例として、異方性材料除去プロセス（たとえばエッチングプロセス）が、駆動本体基板材料３５２の露出された部分を除去するように実行されてもよい。材料除去プロセスは、第１のフォトレジスト材料３５４の残りの非放射部分より駆動本体基板材料３５２に選択的であってもよい。

図１１を参照すれば、残りの第１のフォトレジスト材料３５４は、等方性または異方性材料除去プロセス（たとえば、化学エッチングプロセス、イオンエッチングプロセス、研磨プロセス、化学機械平坦化（「ＣＭＰ」）プロセス、溶媒への露出など）などによって、駆動本体基板材料３５２から除去されてもよい。

図１２に示すように、駆動本体キャリア基板３６０が、駆動本体基板材料３５２に、かつその内部に形成された入力ゲート末端３３０上を覆って接着材料３６２などによって取り付けられてもよい。駆動本体基板材料３５２は、図１２～１５では図６～１１に対して逆向きに示される。

さらに図１２を参照すれば、第２のフォトレジスト材料３６４が、入力ゲート末端３３０とは反対側の駆動本体基板材料３５２の表面上を覆って配設されてもよい。第２のマスク３６６が、第２のフォトレジスト材料３６４上を覆って位置決めされてもよく、第２のフォトレジスト材料３６４は、第２の矢印３６８に示すように、第２のマスク３６６を通して選択的に放射されてもよい。

例として、第２のフォトレジスト材料３６４は、第１のフォトレジスト材料３５４を参照して上記で説明したように、正型フォトレジスト材料であってもよい。したがって、図１３に示すように、第２のフォトレジスト材料３６４の放射部分は、選択的に除去（たとえば現像）されてもよく、第２のフォトレジスト材料３６４の非放射部分は、駆動本体基板材料３５２上を覆って残っていてもよい。

図１４を参照すれば、第２のフォトレジスト材料３６４の残りの部分を通して露出された駆動本体基板材料３５２の部分は、第２のフォトレジスト材料３６４より駆動本体基板材料３５２に選択的である異方性材料除去プロセス（たとえばエッチングプロセス）などによって除去されてもよい。この材料除去プロセスは、駆動本体基板材料３５２内にゲートポート３１０を形成してもよく、このゲートポートは、入力ゲート末端３３０と流体連通してもよい。

図１５に示すように、第２のフォトレジスト材料３６４および駆動本体キャリア基板３６０は、駆動本体基板材料３５２から除去（たとえば現像）されてもよく、駆動本体部分３４４は、結果として生じた構造によって画定されてもよい。駆動本体部分３４４は、ゲートポート３１０と、入力ゲート末端３３０とを含んでもよい。複数のそれぞれのマイクロ流体弁３００の複数の駆動本体部分３４４が形成される実施形態では、ウエハまたは他のバルク基板の複数の駆動本体部分３４４は、このときにまたは事後に互いから分離されても（たとえば切り分けられても）よく、これを以下でさらに説明する。

上記で留意したように、図１６～２５は、ゲート本体部分３４６の製造のさまざまな段階を示す。図１６を参照すれば、ゲート本体基板材料３７０は、（図２５にその完成した状態で示す）ゲート本体部分３４６を形成するように処理するために選択されてもよい。例として、そして非限定的には、ゲート本体基板材料３７０は、ケイ素材料、二酸化ケイ素材料、ガラス材料、または剛性ポリマー材料であってもよいか、またはこれを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ゲート本体基板材料３７０は、それぞれのマイクロ流体弁３００（図４０）の複数のゲート本体部分３４６を含むように処理されるウエハまたは他のバルク基板の形態であってもよい。

図１７を参照すれば、二酸化ケイ素などの第１のエッチング阻止材料３７２が、ゲート本体基板材料３７０上を覆って形成されてもよい。例として、そして非限定的には、第１のエッチング阻止材料３７２は、化学蒸着（「ＣＶＤ」）プロセス、プラズマ強化ＣＶＤ（「ＰＥＣＶＤ」）プロセス、拡散プロセスなどによって形成されてもよい。

図１８に示すように、二酸化ケイ素などの第２のエッチング阻止材料３７４が、第１のエッチング阻止材料３７２とは反対側のゲート本体基板材料３７０の表面上に形成されてもよい。例として、そして非限定的には、第２のエッチング阻止材料３７４は、化学蒸着（「ＣＶＤ」）プロセス、プラズマ強化ＣＶＤ（「ＰＥＣＶＤ」）プロセス、拡散プロセスなどによって形成されてもよい。

図１９を参照すれば、第１の可撓性材料３７６が、第１のエッチング阻止材料３７２上を覆って形成されてもよい。第１の可撓性材料３７６は、たとえば、ポリマー材料（たとえばポリシロキサン材料などのエラストマー材料）であってもよい。いくつかの例では、第１の可撓性材料３７６は、第１のエッチング阻止材料３７２に化学的に接合されてもよく、第１のエッチング阻止材料３７２は、さらに、ゲート本体基板材料３７０に化学的に接合されてもよい。いくつかの実施形態では、第１のエッチング阻止材料３７２上を覆って第１の可撓性材料３７６を形成する前に、第１のエッチング阻止材料３７２は、たとえば第１の可撓性材料３７６と第１のエッチング阻止材料３７２との間の接合を改善するなどのためにプラズマ処理されてもよい。

図２０では、ゲート本体基板材料、第１のエッチング阻止材料３７２、第２のエッチング阻止材料３７４、および第１の可撓性材料３７６は、図１９に対して逆向きに示される。第３のフォトレジスト材料３７８が、第２のエッチング阻止材料３７４上を覆って形成されてもよく、第３のマスク３８０が、第３のフォトレジスト材料３７８上を覆って位置決めされてもよい。第３のフォトレジスト材料３７８は、第３の矢印３８２によって示すように、第３のマスク３８０を通して放射されてもよい。

例として、第３のフォトレジスト材料３７８は、いわゆる負型フォトレジスト材料であってもよく、負型フォトレジスト材料は、放射されないときは現像剤中に可溶性であり、放射されたときは現像剤中に不溶性となる。図２１に示すように、放射されなかった第３のフォトレジスト材料３７８の部分は、第２のエッチング阻止材料３７４の下にある部分を露出するために除去（たとえば現像）されてもよい。

図２２を参照すれば、第２のエッチング阻止材料３７４の露出された部分は、ゲート本体基板材料３７０の下にある部分を露出するために除去されてもよい。

図２３に示すように、ゲート本体基板材料３７０の露出された部分は、第３のフォトレジスト材料３７８、第１のエッチング阻止材料３７２、および／または第２のエッチング阻止材料３７４の残りの部分よりゲート本体基板材料３７０に選択的である、異方性材料除去プロセス（たとえば乾式反応性イオンエッチングプロセスなどのエッチングプロセス）などによって除去されてもよい。この材料除去プロセスは、ゲート本体基板材料３７０内に溝を形成してもよく、溝の底部において第１のエッチング阻止材料３７２の一部を露出させてもよい。

いくつかの実施形態では、任意選択の排気出口３２４（図４１に示す）が、図２１～２３を参照して説明した材料除去プロセスと併せて形成されてもよい。たとえば、第３のフォトレジスト材料３７８は、第３のマスク３８０を通して放射に露出されてもよく、排気出口３２４を含むパターンを形成するように現像されてもよい。第３のフォトレジスト材料３７８内のパターンは、溝と排気出口３２４の両方を形成するために、第２のエッチング阻止材料３７４およびゲート本体基板材料３７０に、上記で説明した材料除去プロセスによって移されてもよい。

図２４に示すように、第１のエッチング阻止材料３７２の露出された部分は、次いで、第１の可撓性材料３７６より第１のエッチング阻止材料３７２に選択的である材料除去プロセスなどによって溝の底部から除去されてもよい。図２１～２４を参照して説明した材料除去プロセスは、出力ゲート末端３３２と出力ゲート末端３３２内のプランジャ３１６とを画定してもよい。

図２５を参照すれば、第３のフォトレジスト材料３７８が除去されてもよく、結果として生じる構造は、ゲート本体部分３４６およびプランジャ３１６を含んでもよい。プランジャ３１６は、出力ゲート末端３３２によって、近傍のゲート本体部分３４６から物理的に分離されてもよい。しかし、プランジャ３１６は、第１の可撓性材料３７６を介してゲート本体部分３４６に結合されてもよく、第１の可撓性材料は、出力ゲート末端３３２に広がる可撓性膜３３４を画定してもよい。第１の可撓性材料３７６は、ゲート本体部分３４６およびプランジャ３１６に化学的に接合されてもよい。プランジャ３１６および可撓性膜３３４は、一緒になってゲート伝送要素を画定してもよい。複数のそれぞれのマイクロ流体弁３００の複数のゲート本体部分３４６が形成される実施形態では、ウエハまたは他のバルク基板の複数のゲート本体部分３４６は、このときにまたは事後に互いから分離されても（たとえば切り分けられても）よく、これを以下でさらに説明する。

上記で留意したように、図２６～３９は、流体チャネル本体部分３４８の製造のさまざまな段階を示す。図２６を参照すれば、流体チャネル本体基板材料３８６は、（図３９にその完成した状態で示す）流体チャネル本体部分３４８を形成するように処理するために選択されてもよい。例として、そして非限定的には、流体チャネル本体基板材料３８６は、ケイ素材料、二酸化ケイ素材料、ガラス材料、または剛性ポリマー材料であってもよいか、またはこれを含んでもよい。いくつかの実施形態では、流体チャネル本体基板材料３８６は、それぞれのマイクロ流体弁３００（図４０）の複数の流体チャネル本体部分３４８を含むように処理されるウエハまたは他のバルク基板の形態であってもよい。

図２７に示すように、第４のフォトレジスト材料３８８が、流体チャネル本体基板材料３８６の表面上を覆って配設されてもよい。例として、第４のフォトレジスト材料３８８は、第３のフォトレジスト材料３７８を参照して上記で説明したような負型フォトレジスト材料であってもよい。

図２８を参照すれば、第４のマスク３９０が、第４のフォトレジスト材料３８８上を覆って位置決めされてもよく、放射が、図２８に第４の矢印３９２によって示すように、第４のマスク３９０を通して第４のフォトレジスト材料３８８の露出された部分に向けられてもよい。

図２９では、放射されなかった第４のフォトレジスト材料３８８の部分は、下にある流体チャネル本体基板材料３８６の一部を選択的に露出させるために、現像剤によって除去されてもよい。金属材料３９４が、残っている第４のフォトレジスト材料３８８および流体チャネル本体基板材料３８６の露出された部分上を覆って堆積されてもよい。例として、金属材料３９４は、スパッタリングプロセスなどの物理蒸着（「ＰＶＤ」）プロセスによって堆積されてもよい。金属材料３９４は、たとえばアルミニウム材料であってもよく、またはこれを含んでもよい。

図３０を参照すれば、第４のフォトレジスト材料３８８およびその上の金属材料３９４の部分は、金属材料３９４のパターンを流体チャネル本体基板材料３８６上に残して除去されてもよい。残りの金属材料３９４は、流体チャネル内の制限領域をブロックする際に可撓性バブルが押し付けられる着地パッドを形成してもよい。

図３１を参照すれば、第５のフォトレジスト材料３９６が、流体チャネル本体基板材料３８６および金属材料３９４上を覆って配設されてもよい。第５のフォトレジスト材料３９６は、第１のフォトレジスト材料３５４を参照して上記で説明したような、正型フォトレジスト材料であってもよい。第５のマスク３９８が、第５のフォトレジスト材料３９６上を覆って位置決めされてもよく、このアセンブリは、第５の矢印４００によって示すように、第５のフォトレジスト材料３９６の一部を選択的に露出させるように放射されてもよい。

図３３に示すように、第５のフォトレジスト材料３９６の放射部分は、金属材料３９４および流体チャネル本体基板材料３８６の隣接する部分上を覆う第５のフォトレジスト材料３９６のブロック４０２を残して除去されてもよい。

図３４を参照すれば、第５のフォトレジスト材料３９６は、第５のフォトレジスト材料３９６のブロック４０２の上側コーナを丸くするように熱処理されてもよく、それによって丸みのあるブロック４０４を形成する。熱処理の温度および時間は、ブロック４０２を構成する材料のタイプ、熱に対するその物理的反応（たとえばコーナの平坦丸み度（ｌｅｖｅｌ ｒｏｕｎｄｉｎｇ））、熱処理後の結果として生じる丸みのあるブロック４０４の所望のプロファイルに基づいて選択されてもよい。丸みのあるブロック４０４は基本構造を形成してもよく、この基本構造上を覆って、以下でさらに説明するように可撓性バブルが形成されることになる。したがって、丸みのあるブロック４０４の形状は、結果として生じる可撓性バブルの所望の形状に基づいて選択されてもよい。

図３５を参照すれば、第２の可撓性材料４０６が、流体チャネル本体基板材料３８６上を覆ってかつ丸みのあるブロック４０４上を覆って配設されてもよい。たとえば、第２の可撓性材料４０６は、ポリマー材料（たとえばポリシロキサン材料などのエラストマー材料）であってもよい。丸みのあるブロック４０４上を覆う第２の可撓性材料４０６の部分は、可撓性バブル３３６を画定してもよい。

図３６～３８では、流体チャネル本体基板材料３８６、金属材料３９４、第５のフォトレジスト材料３９６の丸みのあるブロック４０４、および第２の可撓性材料４０６は、図２６～３５に対して逆向きで示される。

図３６を参照すれば、第６のフォトレジスト材料４０８が、第２の可撓性材料４０６とは反対側の流体チャネル本体基板材料３８６の表面上を覆って配設されてもよい。第６のフォトレジスト材料４０８は、第３のフォトレジスト材料３７８を参照して上記で説明したように負型フォトレジスト材料であってもよい。第６のマスク４１０が、第６のフォトレジスト材料４０８上を覆って位置決めされてもよい。第６のフォトレジスト材料４０８は、第６のマスク４１０のパターンを第６のフォトレジスト材料４０８に移すために、第６の矢印４１２によって示すように第６のマスク４１０を通して放射されてもよい。

図３７を参照すれば、放射されなかった第６のフォトレジスト材料４０８の部分は、第６のフォトレジスト材料４０８の残りの部分を通して流体チャネル本体基板材料３８６の一部を露出させるために、除去されてもよい。

図３８に示すように、流体チャネル本体基板材料３８６の露出された部分は、フォトリソグラフィの分野で知られているようなエッチングプロセス（たとえば化学エッチングプロセス、乾式反応性イオンエッチングプロセスなど）などの等方性材料除去プロセスにおいて除去されてもよい。この材料除去プロセスは、流体チャネル本体基板材料３８６内に孔を形成してもよく、この孔は、結果として生じるマイクロ流体弁３００（図４０を参照）内の入口ポート３１２および出口ポート３１４を画定することになる。第２の可撓性材料４０６の下方の丸みのあるブロック４０４の第５のフォトレジスト材料３９６は、入口ポート３１２および出口ポート３１４を通して露出されてもよい。

図３９では、構造は、図３６～３８に示すものに対して逆向きで（すなわち図２６～３５と同じ向きで）示される。図３９に示すように、丸みのあるブロック４０４の第５のフォトレジスト材料３９６は、フォトリソグラフィの分野で知られているような異方性材料除去プロセス（たとえば湿式エッチングプロセス、化学エッチングプロセスなど）などによって、入口ポート３１２および出口ポート３１４を通して除去されてもよい。この時点において、入口ポート３１２から出口ポート３１４の間の流体チャネルの可撓性バブル３３６および制限領域３３８が、形成され画定されてもよい。加えて、流体チャネル本体部分３４８もまた形成され画定されてもよい。複数のそれぞれのマイクロ流体弁３００の複数の流体チャネル本体部分３４８が形成される実施形態では、ウエハまたは他のバルク基板の複数の流体チャネル本体部分３４８は、このときにまたは事後に互いから分離されても（たとえば切り分けられても）よく、これを以下でさらに説明する。

次に、駆動本体部分３４４（図１５）、ゲート本体部分３４６（図２５）、および流体チャネル本体部分３４８（図３９）は、図４０に示すようなマイクロ流体弁３００を形成するように組み立てられ互いに結合されてもよい。いくつかの例では、駆動本体部分３４４、ゲート本体部分３４６、および流体チャネル本体部分３４８の個々のユニット（たとえば切り分け部）が形成され、１つのマイクロ流体弁３００を形成するように個々に組み立てられ互いに結合されてもよい。あるいは駆動本体部分３４４、ゲート本体部分３４６、および流体チャネル本体部分３４８の複数のユニットをそれぞれ含むウエハまたは他のバルク基板が、位置合わせされ、組み立てられ、互いに結合されてもよい。次いで、複数のマイクロ流体弁３００が、互いから分離され（たとえば切断される、切り分けられるなど）、同時に形成されてもよい。

いくつかの例では、駆動本体部分３４４、ゲート本体部分３４６、および流体チャネル本体部分３４８は、組み立てられ、接着材料によって互いに結合されてもよい。さらなる例では、駆動本体部分３４４、ゲート本体部分３４６、および流体チャネル本体部分３４８は、組み立てられ、化学接合によって互いに結合されてもよい。たとえば、駆動本体部分３４４、ゲート本体部分３４６、および流体チャネル本体部分３４８は、化学接合を形成するために、互いに押し付けられおよび／または熱処理されてもよい。１つまたは複数の接合剤が、駆動本体部分３４４、ゲート本体部分３４６、および流体チャネル本体部分３４８間の界接面に加えられて、これらの構成要素間の化学接合の形成を容易にしてもよい。

図４０に示すように、ゲート本体部分３４６を流体チャネル本体部分３４８に組み付ける際、可撓性バブル３３６の構造により、プランジャ３１６を流体チャネル本体部分３４８から離れるように（図４０の斜視図に対して）上方向に強制してもよい。可撓性膜３３４は、プランジャ３１６が図４０に示す位置になるように伸張してもよい。いくつかの実施形態では、可撓性バブル３３６の構造は、いかなる流体力または加圧も加えられない状態でプランジャ３１６をこの上方向に位置に保つのに十分であってよい。さらなる実施形態では、プランジャ３１６は、入口ポート３１２の加圧時、入力ゲート末端３３０の減圧時、および／または出力ゲート排気チャンバ３４０の加圧時に上方向位置（図４０）になるように強制されてもよい。プランジャ３１６が図４０に示す上方向位置にあるとき、制限領域３３８はブロック解除されてもよく、マイクロ流体弁３００は開状態にあってもよく、主要流体は、入口ポート３１２から出口ポート３１４に（最終的には流体駆動式機構に）流れてもよい。

図４１では、マイクロ流体弁３００は閉状態で示され、このときプランジャ３１６は、流体チャネル本体部分３４８に向かって（図４１の斜視図に対して）下方向位置にある。プランジャ３１６は、入口ポート３１２と出口ポート３１４との間の制限領域３３８（図４０）をブロックするために、可撓性バブル３３６を押し付け変形させてもよい。プランジャ３１６は、ゲートポート３１０を通して入力ゲート末端３３０を十分に加圧した際、および／または排気出口３２４を通して出力ゲート排気チャンバ３４０を減圧した際にこの下方向位置まで移動してもよい。

図４１はまた、駆動本体部分３４４、ゲート本体部分３４６、および流体チャネル本体部分３４８の表面上に形成された（点線で示す）任意選択の位置合わせマーク４１４を示す。位置合わせマーク４１４は、任意選択により、それぞれの駆動本体部分３４４、ゲート本体部分３４６、および／または流体チャネル本体部分３４８の製造中に形成されてもよい。たとえば、位置合わせマーク４１４は、印刷（たとえばインクジェット印刷）プロセス、エッチングプロセス、および／またはフォトリソグラフィプロセスによって形成されてもよい。位置合わせマーク４１４は、存在する場合、駆動本体部分３４４、ゲート本体部分３４６、および流体チャネル本体部分３４８を適切に組み立てるために位置合わせすることを容易にし得る。あるいは、入力ゲート末端３３０の縁、出力ゲート末端３３２の縁、入口ポート３１２および／または出口ポート３１４など、駆動本体部分３４４、ゲート本体部分３４６、および流体チャネル本体部分３４８内に形成された他の特徴が、組み立て中にこれらの構造の位置合わせを容易にするために使用されてもよい。

図４２は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、マイクロ流体システム内の主要流体の流れを制御する方法５００を示す流れ図である。工程５１０において、主要流体は、流体チャネルの制限領域を通って入口ポートから出口ポートに運ばれてもよい。たとえば、制限領域は、上記で説明したように、出力ゲート末端内にあってもよく、可撓性バブルの内部によって画定されてもよい。いくつかの例では、出口ポート内に運ばれた流体は、流体駆動式機構を起動させるために流体駆動式機構まで流されてもよい。非限定的な例として、流体駆動式機構は、人工現実システムの触覚フィードバックデバイスであってもよい。

工程５２０において、駆動流体が、ゲート伝送要素（たとえばプランジャに結合された可撓性膜）によって出力ゲート末端から分離された入力ゲート末端内に流されてもよい。たとえば、駆動流体は、上記で説明したように、ゲートポートを介して駆動流体源から入力ゲート末端内に導入されてもよい。

工程５３０において、ゲート伝送要素は、出力ゲート末端内に位置決めされた可撓性バブルを押し付け変形させるように移動されてもよい。出力ゲート末端は、可撓性バブルによって制限領域から分離されてもよい。たとえば、ゲート伝送要素は、駆動流体が入力ゲート末端内に流れることに応答して移動されてもよい。

工程５４０において、入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れは、変形された可撓性バブルによって制限領域をブロックすることによって抑制されてもよい。たとえば、制限領域は、上記で説明したように、可撓性バブルの変形によって収縮されてもよい。このようにして、マイクロ流体弁は、閉状態に動作されてもよい。マイクロ流体弁が閉状態から開状態に動作されることが望まれる場合、方法５００はまた、可撓性バブルに対する圧力を緩和し、制限領域をブロック解除するために、ゲート伝送要素を移動させるために駆動流体を入力ゲート末端からゲートポートを通して引き出すことを含んでもよい。

図４３および４４は、それぞれ本開示の少なくとも１つの実施形態による、マイクロ流体システムを製造する方法６００および７００を示す流れ図である。

図４３を参照すれば、方法６００は、マイクロ流体弁体内に空洞を形成する工程６１０を含んでもよく、マイクロ流体弁体は、ケイ素材料、二酸化ケイ素材料、ガラス材料、または剛性ポリマー材料の少なくとも１つであってもよいか、またはこれを含んでもよい。たとえば、上記で説明したように、入力ゲート末端は、マイクロ流体弁体の駆動本体部分内に形成されてもよく、出力ゲート末端は、マイクロ流体弁体のゲート本体部分内に形成されてもよい。少なくとも１つのフォトリソグラフィ工程が、マイクロ流体弁体内に空洞を形成するために実行されてもよい。空洞は、約１ｍｍ^２以下などの約２５ｍｍ^２以下の断面積を有するように形成されてもよい。

工程６２０において、ゲート伝送要素は、可撓性膜をゲート本体部分の表面上に配設し、プランジャを可撓性膜に結合させるなどによって、入力ゲート末端を出力ゲート末端から分離するために空洞内に位置決めされてもよい。ゲート本体部分および駆動本体部分は、互いに結合されてもよい。

いくつかの実施形態では、流体チャネル本体部分は、ゲート本体部分の駆動本体部分とは反対側のゲート本体部分に結合されてもよい。

工程６３０において、流体チャネルは、入口ポートと、制限領域と、出口ポートとをマイクロ流体弁体内に含むように形成されてもよい。ゲート伝送要素は、入力ゲート末端の加圧時に入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れを抑制するために制限領域を制限するために、入力ゲート末端の加圧および減圧時に行き来して移動するように位置決めされ構成されてもよい。同様にゲート伝送要素は、入力ゲート末端の減圧時に入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れを可能にするか、または増大させるために、行き来して移動するように構成されてもよい。可撓性バブルは、出力ゲート末端の出力ゲート排気チャンバから制限領域を分離してもよい。したがって、可撓性バブルは、制限領域上を覆って形成され、出力ゲート末端内に位置決めされてもよい。排気出口が、出力ゲート排気チャンバと流体連通してマイクロ流体弁体内に形成されてもよい。

図４４を参照すれば、マイクロ流体システムを製造する方法７００は、工程７１０に示すようにマイクロ流体弁を形成することを含んでもよい。マイクロ流体弁は、上記で説明したように形成されてもよい。たとえば、入力ゲート末端および入力ゲート末端内に至るゲートポートを形成するために、マイクロ流体弁体の駆動本体部分から（たとえば少なくとも１つのフォトリソグラフィ工程を実行することによって）材料が除去されてもよい。可撓性膜が、マイクロ流体弁体のゲート本体部分上に形成されてもよい。たとえば、可撓性膜は、ポリマー材料（たとえばポリシロキサン材料などのエラストマー材料）であってもよく、またはこれを含んでもよい。出力ゲート末端を形成し、出力ゲート末端内にプランジャを画定するために、ゲート本体部分から（たとえば少なくとも１つのフォトリソグラフィ工程を実行することによって）材料が除去されてもよい。プランジャは、可撓性膜に接合されてもよいが、別の形でゲート本体部分から分離されてもよい。可撓性バブルが、マイクロ流体弁体の流体チャネル本体部分上に形成されてもよく、入口ポートおよび出口ポートを形成するために、流体チャネル本体部分から（たとえば少なくとも１つのフォトリソグラフィ工程を実行することによって）材料が除去されてもよい。入口ポートおよび出口ポートは、可撓性バブルの内部と流体連通してもよい。駆動本体部分は、ゲート本体部分に結合されてもよい。入力ゲート末端は、可撓性膜によって出力ゲート末端から分離されてもよい。ゲート本体部分は、流体チャネル本体部分に結合されてもよい。

いくつかの例では、マイクロ流体弁を形成することは、複数のマイクロ流体弁を同時に形成することを含んでもよい。駆動本体部分をゲート本体部分に結合することは、複数の駆動本体部分を含む駆動本体基板材料を、複数のゲート本体部分を含むゲート本体基板材料に接合することを含んでもよい。ゲート本体部分を流体チャネル本体部分に結合させることは、複数のゲート本体部分を含むゲート本体基板材料を、複数の流体チャネル本体部分を含む流体チャネル本体基板材料に接合することを含んでもよい。プランジャは、ゲート本体部分が流体チャネル本体部分に結合された後、可撓性バブルに当接されてもよい。

いくつかの例では、流体チャネル本体上に可撓性バブルを形成することは、流体チャネル本体部分上にブロックを形成することを含んでもよい。ブロックは、ブロックを熱処理することなどによって丸みが付けられてもよい。可撓性材料（たとえばポリシロキサン材料などのエラストマー材料）が、ブロックおよび流体チャネル本体部分上を覆って形成されてもよい。ブロックは、可撓性材料を流体チャネル本体部分上に残したままで除去されてもよい。たとえば、ブロックは、選択的材料除去プロセスを使用して、入口ポートまたは出口ポートの少なくとも１つを通してブロックの材料を除去することによって除去されてもよい。可撓性バブルは、マイクロ流体弁を動作させるための機械的利点を提供するなどのために、可撓性膜の表面積より小さい表面積を有するように形成されてもよい。

工程７２０において、駆動流体源が、マイクロ流体弁のゲートポートに動作可能に結合されてもよい。たとえば、駆動流体源は、ゲートポートと流体連通して置かれてもよい、加圧されたリザーバ、ファン、ポンプ、またはピストンシステムなどであってもよいか、またはこれを含んでもよい。

工程７３０において、主要流体源が、（たとえば流体チャネルの）マイクロ流体弁の入口ポートに動作可能に結合されてもよい。たとえば、主要流体源は、入口ポートと流体連通して置かれてもよい、加圧されたリザーバ、ファン、ポンプ、またはピストンシステムなどであってもよいか、またはこれを含んでもよい。

工程７４０において、流体駆動式機構が、（たとえば流体チャネルの）マイクロ流体弁の出口ポートに動作可能に結合されてもよい。流体駆動式機構は、マイクロ流体弁が開状態にあるときに主要流体によって動作されてもよい。たとえば、流体駆動式機構は、ＭＥＭＳデバイス、伸縮性空洞、ピストンシステムおよび／または触覚フィードバックデバイスの少なくとも１つを含んでもよい。

したがって、流体の流れを制御するためのマイクロ流体弁および関連するシステムならびに方法が、開示される。マイクロ流体弁は、内部の少なくとも１つの空洞と、空洞を入力ゲート末端と出力ゲート末端とに分割するゲート伝送要素とを有する弁体を含んでもよい。ゲート伝送要素は、可撓性膜に結合されたプランジャを含んでもよい。ゲート伝送要素は、入力ゲート末端の加圧時に流体チャネルの入口ポートから出口ポートへの主要流体の流れを抑制するために、また入力ゲート末端の減圧時に主要流体の流れを可能にするために、空洞内で移動するように構成されてもよい。開示する概念は、流体の流れをマクロ流体スケールで制御することを可能にし、容易にする、改良されたアーキテクチャおよび方法を提供してもよい。

本開示の実施形態は、さまざまなタイプの人工現実システムを含んでもよく、またはこれらと併せて実施されてもよい。人工現実は、ユーザへの提示前に何らかの方法で調整された現実の形態であり、たとえば仮想現実（ＶＲ）、拡張現実、複合現実（ＭＲ）、ハイブリッド現実、またはこれらの何らかの組合せおよび／または派生物を含んでもよい。人工現実コンテンツは、完全に生成されたコンテンツ、または取り込まれた（たとえば現実世界）のコンテンツと組み合わせられた、生成されたコンテンツを含んでもよい。人工現実コンテンツは、動画、音声、触覚フィードバック、またはこれらの何らかの組合せを含んでもよく、これらのいずれも、単一チャンネルまたは複数チャンネルで提示されてもよい（たとえば三次元効果を視聴者に向けて生み出すステレオ動画）。さらに、いくつかの実施形態では、人工現実はまた、たとえば人工現実においてコンテンツを作り出すために使用され、および／または人工現実において（たとえば活動を実行するために）別の形で使用される、アプリケーション、製品、アクセサリ、サービス、またはこれらの何らかの組合せに関連付けられてもよい。

人工現実システムは、さまざまな異なる形態のファクタおよび構成において実施されてもよい。いくつかの人工現実システムは、ニアアイディスプレイ（ＮＥＤ）無しで作用するように設計されてもよく、その一例は、図４５の人工現実システム８００である。他の人工現実システムは、ＮＥＤを含んでもよく、このＮＥＤは、現実世界への可視性も提供し（たとえば図４６の人工現実システム９００）、またはユーザを人工現実に視覚的に没入させる（たとえば図４７のＶＲシステム１０００）。いくつかの人工現実デバイスは、自己完結型システムであってもよいが、他の人工現実デバイスは、ユーザに人工現実の体験を提供するために外部デバイスと通信および／または連携してもよい。そのような外部デバイスの例は、手持ち式コントローラ、モバイルデバイス、デスクトップコンピュータ、ユーザによって着用されるデバイス、１人または複数の他のユーザによって着用されるデバイス、および／または任意の他の適切な外部システムを含む。

図４５に移れば、人工現実システム８００は、ユーザの体の部分（たとえば頭部）周りにフィットするように寸法設定されたウェアラブルデバイスを全体的に表す。図４５に示すように、人工現実システム８００は、フレーム８０２と、フレーム８０２に結合され、局所環境を観察することによって局所環境についての情報を集めるように構成されたカメラアセンブリ８０４とを含んでもよい。人工現実システム８００はまた、出力音声変換器８０８（Ａ）および８０８（Ｂ）ならびに入力音声変換器８１０などの１つまたは複数の音声デバイスを含んでもよい。出力音声変換器８０８（Ａ）および８０８（Ｂ）は、音声フィードバックおよび／またはコンテンツをユーザに提供してもよく、入力音声変換器８１０は、ユーザの環境内の音声を取り込んでもよい。

図示するように、人工現実システム８００は、必ずしもユーザの眼の前方に位置決めされたＮＥＤを含まなくてもよい。ＮＥＤ無しの人工現実システムは、ヘッドバンド、帽子、ヘアバンド、ベルト、時計、リストバンド、アンクルバンド、リング、ネックバンド、ネックレス、チェストバンド、アイウェアフレーム、および／または任意の他の適切なタイプまたは形態の装置などのさまざまな形態をとってもよい。人工現実システム８００はＮＥＤを含まなくてもよいが、人工現実システム８００は、他のタイプのスクリーンまたは視覚フィードバックデバイス（たとえばフレーム８０２の側部に一体化されたディスプレイスクリーン）を含んでもよい。人工現実システム８００は、１つまたは複数の触覚フィードバックデバイス８１２を含んでもよく、この触覚フィードバックデバイスは、図１の流体システム１０および／または図２のマイクロ流体システム１００であってもよく、またはこれを含んでもよい。

本開示で論じる実施形態はまた、１つまたは複数のＮＥＤを含む人工現実システムに実装されてもよい。たとえば、図４６に示すように、人工現実システム９００は、ユーザの眼の前方に左ディスプレイデバイス９１５（Ａ）および右ディスプレイデバイス９１５（Ｂ）を保持するように構成されたフレーム９１０を備えたアイウェアデバイス９０２を含んでもよい。ディスプレイデバイス９１５（Ａ）および９１５（Ｂ）は、画像または一連の画像をユーザに提示するために、一緒になってまたは独立的に作用してもよい。人工現実システム９００は、２つのディスプレイを含むものとして示されているが、本開示の実施形態は、単一のＮＥＤまたは３つ以上のＮＥＤを備えた人工現実システム内に実装されてもよい。

いくつかの実施形態では、人工現実システム９００は、センサ９４０などの１つまたは複数のセンサを含んでもよい。センサ９４０は、人工現実システム９００の運動に応答して測定信号を生成してもよく、フレーム９１０の実質的に任意の部分に位置してもよい。センサ９４０は、位置センサ、慣性計測装置（ＩＭＵ）、深度カメラアセンブリ、またはこれらの任意の組合せを含んでもよい。いくつかの実施形態では、人工現実システム９００は、センサ９４０を含んでも含まなくてもよく、または２つ以上のセンサを含んでもよい。センサ９４０がＩＭＵを含む実施形態では、ＩＭＵは、センサ９４０からの測定信号に基づいて較正データを生成してもよい。センサ９４０の例は、限定的ではないが、加速度計、ジャイロスコープ、磁気センサ、運動を検出する他の適切なタイプのセンサ、ＩＭＵの誤差補正に使用されるセンサ、またはこれらの何らかの組合せを含んでもよい。

人工現実システム９００はまた、集約的に音響センサ９２０と称される、複数の音響センサ９２０（Ａ）～９２０（Ｊ）を備えたマイクロホンアレイを含んでもよい。音響センサ９２０は、音波によって誘発された空気圧力の変動を検出する変換器であってもよい。各音響センサ９２０は、音を検出し、検出された音を電子フォーマット（たとえばアナログまたはデジタルフォーマット）に変換するように構成されてもよい。図４６のマイクロホンアレイは、たとえば、１０個の音響センサ、すなわちユーザの対応する耳の内側に置かれるように設計されてもよい９２０（Ａ）および９２０（Ｂ）、フレーム９１０上のさまざまな場所に位置決めされてもよい音響センサ９２０（Ｃ）、９２０（Ｄ）、９２０（Ｅ）、９２０（Ｆ）、９２０（Ｇ）、および９２０（Ｈ）、ならびに／または対応するネックバンド９０５上に位置決めされてもよい音響センサ９２０（Ｉ）および９２０（Ｊ）を含んでもよい。

マイクロホンアレイの音響センサ９２０の構成は、さまざまであってもよい。人工現実システム９００は、１０個の音響センサ９２０を有するものとして図４６に示されているが、音響センサ９２０の数は、１０個より多くても少なくてもよい。いくつかの実施形態では、より多くの数の音響センサ９２０を使用することで、収集される音声情報の量、および／または音声情報の感度および／または精度を増大させてもよい。その反対に、より少ない数の音響センサ９２０を使用することで、収集される音声情報を処理するためにコントローラ９５０によって必要とされる計算能力を低下させてもよい。加えて、マイクロホンアレイの各音響センサ９２０の位置は、さまざまであってもよい。たとえば、音響センサ９２０の位置は、ユーザにおける規定された位置、フレーム９１０上の規定された座標、各音響センサに関連付けられた向き、またはこれらの何らかの組合せを含んでもよい。

音響センサ９２０（Ａ）および９２０（Ｂ）は、耳介の後方または外耳もしくは窩内などのユーザの耳の異なる部分上に位置決めされてもよい。または、外耳道内側の音響センサ９２０に加えて、耳上にまたは耳を取り囲んで追加の音響センサが存在してもよい。ユーザの外耳道の隣に位置決めされた音響センサを有することで、マイクロホンアレイが、外耳道に音がどのように到達するかについての情報を収集することを可能にしてもよい。ユーザの頭部の両側に音響センサ９２０の少なくとも２つを位置決めすることにより（たとえば両耳用のマイクロホン）、人工現実デバイス９００は、両耳の聴覚をシミュレートし、ユーザの頭部周りの３Ｄステレオ音場を取り込んでもよい。いくつかの実施形態では、音響センサ９２０（Ａ）および９２０（Ｂ）は、有線接続によって人工現実システム９００に接続されてもよく、他の実施形態では、音響センサ９２０（Ａ）および９２０（Ｂ）は、無線接続（たとえばブルートゥース接続）を介して人工現実システム９００に接続されてもよい。さらに他の実施形態では、音響センサ９２０（Ａ）および９２０（Ｂ）は、人工現実システム９００と併せて全く使用されなくてもよい。

フレーム９１０上の音響センサ９２０は、テンプルの長さに沿って、ブリッジを渡して、ディスプレイデバイス９１５（Ａ）および９１５（Ｂ）の上方または下方、またはこれらの何らかの組合せで位置決めされてもよい。音響センサ９２０は、人工現実システム９００を着用しているユーザを取り囲む広範囲の方向の音をマイクロホンアレイが検出することができるように向けられてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロホンアレイ内の各音響センサ９２０の相対的位置決めを決定するために、最適化プロセスが、人工現実システム９００の製造中に実行されてもよい。

人工現実システム９００は、ネックバンド９０５などの外部デバイス（たとえばペアにされるデバイス）をさらに含んでもよく、またはこれに連結されてもよい。図示するように、ネックバンド９０５は、１つまたは複数のコネクタ９３０によってアイウェアデバイス９０２に結合されてもよい。コネクタ９３０は、有線または無線コネクタであってもよく、電気および／または非電気の（たとえば構造的）構成要素を含んでもよい。いくつかの場合、アイウェアデバイス９０２およびネックバンド９０５は、これらの間にいかなる有線または無線の接続を有することなく独立的に動作してもよい。図４６は、アイウェアデバイス９０２およびネックバンド９０５の構成要素をアイウェアデバイス９０２およびネックバンド９０５上の例示的な場所で示しているが、構成要素は他所に位置してもよく、ならびに／またはアイウェアデバイス９０２および／またはネックバンド９０５上に異なって分散されてもよい。いくつかの実施形態では、アイウェアデバイス９０２およびネックバンド９０５の構成要素は、アイウェアデバイス９０２、ネックバンド９０５、またはこれらの何らかの組合せとペアにされる１つまたは複数の追加の周辺デバイス上に位置してもよい。さらに、ネックバンド９０５は、任意のタイプまたは形態のペアにされるデバイスを全体的に表す。したがって、ネックバンド９０５の以下の論議は、スマートウォッチ、スマートホン、リストバンド、他のウェアラブルデバイス、手持ち式コントローラ、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータなどのさまざまな他のペアにされるデバイスに適用してもよい。

ネックバンド９０５などの外部デバイスを人工現実アイウェアデバイスとペアにすることにより、アイウェアデバイスが、拡張された能力のための十分なバッテリおよび計算能力を提供しながらも、めがねのフォームファクタを達成することを可能にしてもよい。人工現実システム９００のバッテリパワー、計算リソース、および／または追加の特徴のいくらかまたはすべては、ペアにされるデバイスによって提供されてもよく、またはペアにされるデバイスとアイウェアデバイスとの間で共有されてもよく、したがって、所望の機能性を保持しながらも、アイウェアデバイス全体の重量、熱プロファイル、およびフォームファクタを低減する。たとえば、ネックバンド９０５は、ユーザが自身の頭部または顔において耐える以上の重さの重量を自身の肩において耐え得るため、アイウェアデバイス上にそうではない場合に含まれる構成要素がネックバンド９０５内に含まれることを可能にしてもよい。ネックバンド９０５はまた、周囲環境にこれを介して熱を拡散し分散させるためのより大きな表面積を有してもよい。したがって、ネックバンド９０５は、そうでない場合に単独のアイウェアデバイス上で可能であり得たものより大きなバッテリおよび計算能力を可能にしてもよい。ネックバンド９０５において担持される重量は、アイウェアデバイス９０２において担持される重量よりもユーザにとって低侵襲的となり得るため、ユーザは、重い単独型のアイウェアデバイスを着用することをユーザが耐えるよりも長い時間の間、より軽いアイウェアデバイスを着用し、ペアにされるデバイスを担持または着用することに耐えることができ、それによって人工現実環境をユーザの日常の活動により完全に組み込むことが可能になる。

ネックバンド９０５は、アイウェアデバイス９０２および／または他のデバイスと通信式に結合されてもよい。他のデバイスは、特定の機能（たとえば、追跡、局所化、深度マッピング、処理、記憶、触覚フィードバックなど）を人工現実システム９００に提供してもよい。図４６の実施形態では、ネックバンド９０５は、マイクロホンアレイの一部である（またはそれ自体のマイクロホンサブアレイを潜在的に形成する）２つの音響センサ（たとえば９２０（Ｉ）および９２０（Ｊ））を含んでもよい。ネックバンド９０５はまた、コントローラ９２５と、パワー源９３５とを含んでもよい。

ネックバンド９０５の音響センサ９２０（Ｉ）および９２０（Ｊ）は、音を検出し、検出された音を電子フォーマット（アナログまたはデジタル）に変換するように構成されてもよい。図４６の実施形態では、音響センサ９２０（Ｉ）および９２０（Ｊ）は、ネックバンド９０５上またはその内部に位置決めされてもよく、それによってネックバンドの音響センサ９２０（Ｉ）および９２０（Ｊ）と、アイウェアデバイス９０２上に位置決めされた他の音響センサ９２０との間の距離を増大させる。いくつかの場合、マイクロホンアレイの音響センサ９２０間の距離を増大させることにより、マイクロホンアレイによって実行されるビーム形成の精度を改良してもよい。たとえば、音響センサ９２０（Ｃ）および９２０（Ｄ）によって音が検出され、音響センサ９２０（Ｃ）と９２０（Ｄ）との間の距離が、たとえば、音響センサ９２０（Ｄ）と９２０（Ｅ）との間の距離より長い場合、検出された音の決定された音源の場所は、音響センサ９２０（Ｄ）および９２０（Ｅ）によって音が検出された場合よりも精度が高くなり得る。

ネックバンド９０５のコントローラ９２５は、ネックバンド９０５および／または人工現実システム９００上のセンサによって生成された情報を処理してもよい。たとえば、コントローラ９２５は、マイクロホンアレイによって検出された音を説明する、マイクロホンアレイからの情報を処理してもよい。検出された音ごとに、コントローラ９２５はＤｏＡ推定を実行して、検出された音がどの方向からマイクロホンアレイに到達したかを推定してもよい。マイクロホンアレイが音を検出するとき、コントローラ９２５は、音声データセットに情報を投入してもよい。人工現実システム９００が慣性計測装置を含む実施形態では、コントローラ９２５は、アイウェアデバイス９０２上に位置するＩＭＵからのすべての慣性および空間算出を計算してもよい。コネクタ９３０は、人工現実システム９００とネックバンド９０５との間、および人工現実システム９００とコントローラ９２５との間で情報を伝えてもよい。情報は、光データ、電子データ、無線データ、または任意の他の送信可能なデータ形態の形態であってもよい。人工現実システム９００によって生成された情報の処理をネックバンド９０５に移動させることにより、アイウェアデバイス９０２における重量および熱を低減させて、アイウェアデバイスをユーザにとってより快適なものとしてもよい。

ネックバンド９０５内のパワー源９３５は、アイウェアデバイス９０２および／またはネックバンド９０５にパワーを提供してもよい。パワー源９３５は、限定的ではないが、リチウムイオンバッテリ、リチウムポリマーバッテリ、リチウム一次バッテリ、アルカリバッテリ、または任意の他の形態のパワー貯蔵装置を含んでもよい。いくつかの場合、パワー源９３５は、有線パワー源であってもよい。パワー源９３５をアイウェアデバイス９０２上ではなくネックバンド９０５上に含むことにより、パワー源９３５によって生成される重量および熱のより良好な分散を助けてもよい。

人工現実システム９００は、１つまたは複数の触覚フィードバックデバイス９４５を含んでもよく、触覚フィードバックデバイスは、図１の流体システム１０および／または図２のマイクロ流体システム１００であってもよく、またはこれを含んでもよい。触覚フィードバックデバイス９４５は、ユーザの頭部または顔に触覚フィードバックを提供するためにアイウェアデバイス９０２内に組み込まれてもよく、および／またはユーザの首または別の体部分に触覚フィードバックを提供するためにネックバンド９０５または別のウェアラブルデバイス（たとえば、手袋、ヘッドバンド、アームバンドなど）内に組み込まれてもよい。

留意したように、いくつかの人工現実システムは、人工現実を実際の現実と混ぜ合わせる代わりに、現実世界のユーザの感覚性知覚の１つまたは複数を仮想体験で実質的に置き換えてもよい。このタイプのシステムの１つの例は、ユーザの視野のほとんどをまたは完全にカバーする、図４７のＶＲシステム１０００などのヘッドマウントディスプレイシステムである。ＶＲシステム１０００は、前部剛性本体１００２と、ユーザの頭部周りにフィットするように成形されたバンド１００４とを含んでもよい。ＶＲシステム１０００はまた、出力音声変換器１００６（Ａ）および１００６（Ｂ）を含んでもよい。図１の流体システム１０および／または図２のマイクロ流体システム１００であってもよいか、またはこれを含んでもよい１つまたは複数の触覚フィードバックデバイス１００８もまた、（それだけに限定されないが）バンド１００４内またはそれ上など、ＶＲシステム１０００内に含まれてもよい。さらに、図４７に示していないが、前部剛性本体１００２は、１つまたは複数の電子ディスプレイ、１つまたは複数の慣性測定装置（ＩＭＵ）、１つまたは複数の追跡エミッタもしくは検出器、および／または人工現実体験を作り出すための任意の他の適切なデバイスもしくはシステムを含む、１つまたは複数の電子要素を含んでもよい。

人工現実システムは、さまざまなタイプの視覚フィードバック機構を含んでもよい。たとえば、人工現実システム９００内および／またはＶＲシステム１０００内のディスプレイデバイスは、１つまたは複数の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、および／または任意の他の適切なタイプのディスプレイスクリーンを含んでもよい。人工現実システムは、両眼用に単一のディスプレイスクリーンを含んでもよく、または各眼に対してディスプレイスクリーンを提供してもよく、それによって可変焦点調整のためまたはユーザの屈折異常を補正するための追加の柔軟性を可能にしてもよい。いくつかの人工現実システムはまた、ユーザがそれを通してディスプレイスクリーンを見てもよい１つまたは複数のレンズ（たとえば従来の凹レンズまたは凸レンズ、フレネルレンズ、調整可能な液体レンズなど）を有する光学サブシステムを含んでもよい。

ディスプレイスクリーンを使用することに加えて、またはその代わりに、いくつかの人工現実システムは、１つまたは複数の投影システムを含んでもよい。たとえば、人工現実システム９００および／またはＶＲシステム１０００におけるディスプレイデバイスは、周辺光を通過させることを可能にするクリアコンバイナーレンズなどの、光を（たとえば導波管を使用して）ディスプレイデバイス内に投影するマイクロＬＥＤプロジェクタを含んでもよい。ディスプレイデバイスは、投影された光をユーザの瞳孔に向けて屈折させてもよく、ユーザが人工現実コンテンツと現実世界の両方を同時に見ることを可能にしてもよい。人工現実システムはまた、任意の他の適切なタイプまたは形態の画像投影システムを備えて構成されてもよい。

人工現実システムはまた、さまざまなタイプのコンピュータビジョン構成要素およびサブシステムを含んでもよい。たとえば、人工現実システム８００、人工現実システム９００、および／またはＶＲシステム１０００は、二次元（２Ｄ）または三次元（３Ｄ）カメラ、タイムオブフライト深度カメラ、単一ビームまたは掃引レーザレンジファインダ、３Ｄ ＬｉＤＡＲセンサおよび／または任意の他の適切なタイプまたは形態の光学センサなどの１つまたは複数の光学センサを含んでもよい。人工現実システムは、これらのセンサの１つまたは複数からのデータを処理して、ユーザの場所を特定し、現実世界をマッピングし、現実世界の周囲についてのコンテキストをユーザに提供し、および／またはさまざまな他の機能を実行してもよい。

人工現実システムはまた、１つまたは複数の入力および／または出力音声変換器を含んでもよい。図４５および４７に示す例では、出力音声変換器８０８（Ａ）、８０８（Ｂ）、１００６（Ａ）、および１００６（Ｂ）は、ボイスコイルスピーカ、リボンスピーカ、静電スピーカ、圧電スピーカ、骨伝導変換器、軟骨伝導変換器、および／または任意の他の適切なタイプまたは形態の音声変換器を含んでもよい。同様に、入力音声変換器８１０は、コンデンサマイクロホン、ダイナミックマイクロホン、リボンマイクロホン、および／または任意の他のタイプまたは形態の入力変換器を含んでもよい。いくつかの実施形態では、単一の変換器が、音声入力と音声出力の両方に使用されてもよい。

図４５～４７には示さないが、人工現実システムは、触知性（すなわち触覚）フィードバックシステムを含んでもよく、このフィードバックシステムは、ヘッドウェア、手袋、ボディスーツ、手持ち式コントローラ、環境デバイス（たとえば椅子、フロアマットなど）および／または任意の他のタイプのデバイスまたはシステム内に組み込まれてもよい。触覚フィードバックシステムは、振動、力、けん引力、手触りおよび／または温度を含む、さまざまなタイプの皮膚に関するフィードバックを提供してもよい。触覚フィードバックはまた、運動および伸展などのさまざまなタイプの運動感覚フィードバックを提供してもよい。触覚フィードバックは、モータ、圧電アクチュエータ、流体システム、および／またはさまざまな他のタイプのフィードバック機構を使用して実施されてもよい。触覚フィードバックシステムは、他の人工現実デバイスから独立して、他の人工現実デバイス内で、および／または他の人工現実デバイスと併せて実施されてもよい。

触覚感覚、音声コンテンツ、および／または視覚コンテンツを提供することにより、人工現実システムは、完全な仮想体験を作り出してもよく、またはユーザの現実世界の体験をさまざまなコンテキストおよび環境において強化してもよい。たとえば、人工現実システムは、特定の環境内のユーザの知覚、記憶、または認識力を支援または拡大してもよい。いくつかのシステムは、ユーザと現実世界における他人との相互作用を強化してもよく、または仮想世界における他人とのより没入感のある相互作用を可能にしてもよい。人工現実システムはまた、教育目的（たとえば、学校、病院、政府機関、軍事機関、企業における授業または訓練など）、エンタテインメント目的（たとえば動画ゲームで遊ぶ、音楽を聴く、動画コンテンツを観るなど）、および／またはユーザ補助目的（たとえば補聴器、視覚補助具など）に使用されてもよい。本明細書に開示する実施形態は、ユーザの人工現実体験をこれらのコンテキストおよび環境の１つまたは複数においておよび／または他のコンテキストおよび環境において可能にしてもよく、または強化してもよい。

留意したように、人工現実システム８００、９００、および１０００は、より引き込まれる（ｃｏｍｐｅｌｌｉｎｇ）人工現実体験を提供するために、さまざまな他のタイプのデバイスと共に使用されてもよい。これらのデバイスは、触覚フィードバックを提供し、および／またはユーザと環境との相互作用についての触覚情報を収集する変換器との触覚インターフェースであってもよい。本明細書に開示する人工現実システムは、触知性フィードバック（たとえば、皮膚に関するフィードと称されてもよい、ユーザが皮膚の神経を介して検出するフィードバック）および／または運動感覚フィードバック（たとえば、ユーザが、筋肉、関節、および／または腱に位置するレセプタを介して検出するフィードバック）を含む、さまざまなタイプの触覚情報を検出するか、または伝えるさまざまなタイプの触覚インターフェースを含んでもよい。

触覚フィードバックは、ユーザの環境（たとえば椅子、テーブル、フロアなど）内に位置決めされたインターフェースおよび／またはユーザによって着用または担持されてもよい（たとえば手袋、リストバンドなど）物品上のインターフェースによって提供されてもよい。例として、図４８は、ウェアラブルの手袋（触覚デバイス４８１０）およびリストバンド（触覚デバイス４８２０）の形態の振動触覚システム４８００を示す。触覚デバイス４８１０および触覚デバイス４８２０は、ユーザの手および手首それぞれに押し付けて位置決めするように成形され構成された可撓性のウェアラブル繊維材料４８３０を含む、ウェアラブルデバイスの例として示されている。本開示はまた、指、腕、頭部、胴体、足、または脚などの人体の他の部分に押し付けて位置決めするように成形され構成されてもよい振動触覚システムを含む。例として、そして非限定的には、本開示のさまざまな実施形態による振動触覚システムはまた、他の可能性の中でも、手袋、ヘッドバンド、アームバンド、スリーブ、頭部カバー、ソックス、シャツ、またはパンツの形態であってもよい。いくつかの例では、用語「繊維」は、織布、不織布、皮、布、可撓性ポリマー材料、複合材料などを含む、任意の可撓性のウェアラブル材料を含んでもよい。

１つまたは複数の振動触覚デバイス４８４０は、振動触覚システム４８００の繊維材料４８３０内に形成された１つまたは複数の対応するポケット内に少なくとも部分的に位置決めされてもよい。振動触覚デバイス４８４０は、振動感覚（たとえば触覚フィードバック）を振動触覚システム４８００のユーザに提供するための場所に位置決めされてもよい。たとえば、振動触覚デバイス４８４０は、図４８に示すようにユーザの指、親指、または手首に押し付けるように位置決めされてもよい。振動触覚デバイス４８４０は、いくつかの例では、ユーザの対応する体の部分に適合するか、または体の部分と共に曲がるのに十分な可撓性のものであってもよい。

振動触覚デバイス４８４０を起動させるためにこれに電圧を加えるためのパワー源４８５０（たとえばバッテリ）が、導電配線４８５２を介するなどして、振動触覚デバイス４８４０に電気的に結合されてもよい。いくつかの例では、振動触覚デバイス４８４０のそれぞれは、個々の起動のためにパワー源４８５０に独立的に電気的に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ４８６０が、パワー源４８５０に動作可能に結合され、振動触覚デバイス４８４０の起動を制御するように構成（たとえばプログラム）されてもよい。

振動触覚システム４８００は、さまざまな方法で実施されてもよい。いくつかの例では、振動触覚システム４８００は、他のデバイスおよびシステムから独立した動作のための一体型のサブシステムおよび構成要素を備えた単独システムであってもよい。別の例として、振動触覚システム４８００は、別のデバイスまたはシステム４８７０と相互作用するように構成されてもよい。たとえば、振動触覚システム４８００は、いくつかの例では、他のデバイスまたはシステム４８７０と信号を送受信するための通信インターフェース４８８０を含んでもよい。他のデバイスまたはシステム４８７０は、モバイルデバイス、ゲーミングコンソール、人工現実（たとえば仮想現実、拡張現実、複合現実）デバイス、パーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ、ネットワークデバイス（たとえばモデム、ルータなど）、手持ち式コントローラなどであってもよい。通信インターフェース４８８０は、振動触覚システム４８００と他のデバイスまたはシステム４８７０との間の無線（たとえばＷｉ－Ｆｉ、ブルートゥース、セルラー、無線装置など）リンクまたは有線リンクによる通信を可能にしてもよい。存在する場合、通信インターフェース４８８０は、振動触覚デバイス４８４０の１つまたは複数を起動または停止させるために信号をプロセッサ４８６０に提供するなどのために、プロセッサ４８６０と通信していてもよい。

振動触覚システム４８００は、任意選択により、接触感知式パッド４８９０、圧力センサ、運動センサ、位置センサ、発光要素、および／またはユーザインターフェース要素（たとえばオン／オフボタン、振動制御要素など）などの他のサブシステムおよび構成要素を含んでもよい。使用中、振動触覚デバイス４８４０は、ユーザとユーザインターフェース要素との相互作用、運動または位置センサからの信号、接触感知式パッド４８９０からの信号、圧力センサからの信号、他のデバイスまたはシステム４８７０からの信号などに応答するなどのさまざまな異なる理由で起動するように構成されてもよい。

パワー源４８５０、プロセッサ４８６０、および通信インターフェース４８８０は、触覚デバイス４８２０内に位置決めされるように図４８では示されているが、本開示はそのように限定されない。たとえば、パワー源４８５０、プロセッサ４８６０、または通信インターフェース４８８０の１つまたは複数は、触覚デバイス４８１０内または別のウェアラブル繊維内に位置決めされてもよい。

図４８に示し、関連して説明するものなどの触覚ウェアラブル品は、さまざまなタイプの人工現実システムおよび環境において実装されてもよい。図４９は、１つのヘッドマウント仮想現実ディスプレイおよび２つの触覚デバイス（すなわち手袋）を含む例示的な人工現実環境４９００を示し、他の実施形態では、任意の数および／または組合せのこれらの構成要素および他の構成要素が、人工現実システム内に含まれてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、関連する触覚デバイスをそれぞれが有する複数のヘッドマウントディスプレイが存在してもよく、この場合各ヘッドマウントディスプレイおよび各触覚デバイスは、同じコンソール、携帯用コンピューティングデバイス、または他のコンピューティングデバイスと通信する。

ヘッドマウントディスプレイ４９０２は、図４７の仮想現実システム４７００などの任意のタイプまたは形態の仮想現実システムを全体的に表す。触覚デバイス４９０４は、ユーザが仮想物体を物理的につかんでいる（ｅｎｇａｇｅ）知覚をユーザに与えるためにユーザに触覚フィードバックを提供する、人工現実システムのユーザによって着用される任意のタイプまたは形態のウェアラブルデバイスを全体的に表す。いくつかの実施形態では、触覚デバイス４９０４は、振動、運動、および／または力をユーザに加えることによって触覚フィードバックを提供してもよい。たとえば、触覚デバイス４９０４は、ユーザの動きを限定または増強してもよい。特有の例を与えるために、触覚デバイス４９０４は、ユーザの手が仮想壁に物理的に接触する知覚をユーザが有するように、ユーザの手が前方に動くのを限定してもよい。この特有の例では、触覚デバイス内の１つまたは複数のアクチュエータは、触覚デバイスの膨張可能なブラダ内に流体を圧送することによって物理的な動きの制限を達成してもよい。いくつかの例では、ユーザはまた、触覚デバイス４９０４を使用してコンソールにアクションリクエストを送信してもよい。アクションリクエストの例は、限定的ではないが、アプリケーションを開始するおよび／もしくはアプリケーションを終了するリクエスト、ならびに／またはアプリケーション内で特有のアクションを実行するリクエストを含む。

触覚インターフェースは、図４９に示すように仮想現実システムと共に使用されてもよいが、触覚インターフェースはまた、図５０に示すように拡張現実システムと共に使用されてもよい。図５０は、拡張現実システム５０００と相互作用するユーザ５０１０の斜視図である。この例では、ユーザ５０１０は、拡張現実めがね５０２０を着用してもよく、この拡張現実めがねは、１つまたは複数のディスプレイ５０２２を有し、触覚デバイス５０３０とペアにされる。触覚デバイス５０３０は、複数のバンド要素５０３２と、バンド要素５０３２を互いに連結する張力機構５０３４とを含むリストバンドであってもよい。

バンド要素５０３２の１つまたは複数は、触覚フィードバックを提供するのに適した任意のタイプまたは形態のアクチュエータを含んでもよい。たとえば、バンド要素５０３２の１つまたは複数は、振動、力、けん引力、手触り、および／または温度を含む、さまざまなタイプの皮膚に関するフィードバックの１つまたは複数を提供するように構成されてもよい。そのようなフィードバックを提供するために、バンド要素５０３２は、さまざまなタイプのアクチュエータの１つまたは複数を含んでもよい。１つの例では、バンド要素５０３２のそれぞれは、さまざまなタイプの触覚感覚の１つまたは複数をユーザに提供するために一緒にまたは独立的に振動するように構成された、振動触覚装置（たとえば振動触覚アクチュエータ）を含んでもよい。あるいは、単一のバンド要素のみ、またはバンド要素のサブセットが、振動触覚装置を含んでもよい。

触覚デバイス４８１０、４８２０、４９０４、および５０３０は、任意の適切な数および／またはタイプの触覚変換器、センサ、および／またはフィードバック機構を含んでもよい。たとえば、触覚デバイス４８１０、４８２０、４９０４、および５０３０は、１つまたは複数の機械変換器、圧電変換器、および／または流体変換器を含んでもよい。触覚デバイス４８１０、４８２０、４９０４、および５０３０はまた、異なるタイプおよび形態の変換器のさまざまな組合せを含んでもよく、これらの組合せは、ユーザの人工現実体験を強化するために一緒になってまたは独立的に作用する。１つの例では、触覚デバイス５０３０のバンド要素５０３２のそれぞれは、さまざまなタイプの触覚感覚の１つまたは複数をユーザに提供するために一緒にまたは独立的に振動するように構成された、振動触覚装置（たとえば振動触覚アクチュエータ）を含んでもよい。

本明細書において説明および／または図示するステップのプロセスパラメータおよび順序は、例としてのみ与えられ、所望に応じて変更することができる。たとえば、本明細書において図示および／または説明するステップは特定の順序で示され論じられ得るが、これらのステップは、図示するか、または論じる順序で必ずしも実行される必要はない。本明細書において説明および／図示するさまざまな例示的な方法はまた、本明細書において説明または図示するステップの１つまたは複数を省略するか、またはこれらの開示に加えて追加のステップを含んでもよい。

前述の説明は、当業者が本明細書において開示する例示的な実施形態のさまざまな態様を最適に利用することができるように提供されている。この例示的な説明は、網羅的であること、または開示するいずれの形態にも厳密に限定されることを意図するものではない。多くの改変形態および変形形態が、本開示の範囲から逸脱することなく可能である。本明細書に開示する実施形態は、あらゆる点において、制限的ではなく例示的に考慮されなければならない。本開示の範囲を決定する上で、添付の特許請求の範囲およびその等価物に参照がなされなければならない。

特記しない限り、本明細書および特許請求の範囲で使用する用語「連結される」および「結合される」（およびその派生語）は、直接的および間接的（すなわち他の要素または構成要素を介した）の両方の連結を可能にすると解釈されるものとする。加えて、本明細書および特許請求の範囲で使用する用語「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」は、「少なくとも１つ」を意味すると解釈されるものとする。最後に、使用を容易にするために、本明細書および特許請求の範囲で使用する用語「含む」および「有する」（ならびにその派生語）は、「備える」という言葉と交換可能であり、これと同じ意味を有する。

Claims (15)

1. マイクロ流体弁を製造する方法であって、
   マイクロ流体弁体内に空洞を形成することと、
   前記空洞内にゲート伝送要素を位置決めすることであって、前記ゲート伝送要素は、前記空洞を入力ゲート末端と出力ゲート末端とに分離する、ゲート伝送要素を位置決めすることと、
   入力ポートと、前記出力ゲート末端内の少なくとも部分的な制限領域と、出口ポートとを含む流体チャネルを前記マイクロ流体弁体内に形成することとを含み、
   前記ゲート伝送要素は、前記入力ゲート末端の加圧時に前記入力ポートから前記出口ポートへの主要流体の流れを抑制するために前記制限領域を制限するために、また前記入力ゲート末端の減圧時に前記入口ポートから前記出口ポートへの主要流体の流れを可能にするか、または増大させるために、前記入力ゲート末端の加圧および減圧時に行き来して移動するように位置決めされ構成される、方法。
2. 前記空洞内に前記ゲート伝送要素を位置決めすることが、主要流体チャンバ内にプランジャを位置決めすることと、前記プランジャを可撓性膜に結合することとを含み、さらに、
   前記出力ゲート末端内かつ前記入口ポートおよび前記出口ポート上を覆って可撓性バブルを位置決めすることであって、前記制限領域が、前記入口ポートと前記出口ポートとの間の前記流体チャネル内かつ前記可撓性バブル内に画定される、可撓性バブルを位置決めすることとを含み、
   前記プランジャは、前記入口ポートから前記出口ポートへの前記主要流体の流れを抑制するために前記制限領域を変形された前記可撓性バブルによってブロックするために、前記入力ゲート末端の加圧時に前記可撓性バブルを変形させるように構成される、請求項１に記載の方法。
3. 前記マイクロ流体弁体内に前記空洞を形成することが、前記可撓性膜に平行にとられた約１ｍｍ^２以下の断面積を有するように前記空洞を形成することを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記マイクロ流体弁体内に排気出口を形成することをさらに含み、前記排気出口は、前記出力ゲート末端と流体連通している、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記マイクロ流体弁体内に前記空洞を形成することが、
   前記マイクロ流体弁体の駆動本体部分内に前記入力ゲート末端を形成することと、
   前記マイクロ流体弁体のゲート本体部分内に前記出力ゲート末端を形成することと、
   前記ゲート本体部分の表面上に前記可撓性膜を形成することとを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記駆動本体部分を前記ゲート本体部分に結合することと、
   流体チャネル本体部分を前記ゲート本体部分に結合することと、
   前記流体チャネル本体部分の表面上に可撓性バブルを形成することとをさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記駆動本体部分、前記ゲート本体部分、または前記流体チャネル本体部分の少なくとも１つ上、またはその内部に少なくとも１つの位置合わせマークを形成することをさらに含み、
   前記駆動本体部分を前記ゲート本体部分に結合することおよび前記流体チャネル本体部分を前記ゲート本体部分に結合することが、前記少なくとも１つの位置合わせマークを使用して前記駆動本体部分、前記ゲート本体部分、および前記流体チャネル本体部分を互いに位置合わせすることを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記マイクロ流体弁体内に前記空洞を形成することが、少なくとも１つのフォトリソグラフィ工程を実行することを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. マイクロ流体システムを製造する方法であって、
   マイクロ流体弁を形成することであって、
   入力ゲート末端および前記入力ゲート末端内に至るゲートポートを形成するために、駆動本体部分から材料を除去することと、
   ゲート本体部分上に可撓性膜を形成することと、
   出力ゲート末端を形成し、前記出力ゲート末端内にプランジャを画定するために、前記ゲート本体部分から材料を除去することであって、前記プランジャは、前記可撓性膜に接合される、材料を除去することと、
   流体チャネル本体部分上に可撓性バブルを形成することと、
   前記可撓性バブルの内部と流体連通する入口ポートおよび出口ポートを形成するために、前記流体チャネル本体部分から材料を除去することと、
   前記駆動本体部分を前記ゲート本体部分に結合し、前記入力ゲート末端を前記可撓性膜によって前記出力ゲート末端から分離することと、
   前記ゲート本体部分を前記流体チャネル本体部分に結合することとを含む、マイクロ流体弁を形成することと、
   駆動流体源を前記ゲートポートに動作可能に結合することと、
   主要流体源を前記入口ポートに動作可能に結合することと、
   流体駆動式機構を、前記マイクロ流体弁が開状態にあるときに主要流体によって動作させるために前記出口ポートに動作可能に結合することとを含む、方法。
10. 前記マイクロ流体弁を形成することが、複数のマイクロ流体弁を同時に形成することを含み、
    前記駆動本体部分を前記ゲート本体部分に結合することが、複数の駆動本体部分を含む駆動本体基板材料を、複数のゲート本体部分を含むゲート本体基板材料に接合することを含み、
    前記ゲート本体部分を前記流体チャネル本体部分に結合することが、前記複数のゲート本体部分を含む前記ゲート本体基板材料を、複数の流体チャネル本体部分を含む流体チャネル本体基板材料に接合することを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記駆動本体部分から材料を除去すること、前記ゲート本体部分から材料を除去すること、および／または前記流体チャネル本体部分から材料を除去することのそれぞれが、前記材料を選択的に除去するためにフォトリソグラフィ工程を実行することを含む、請求項９または１０に記載の方法。
12. 前記流体チャネル本体部分上に前記可撓性バブルを形成することが、
    前記流体チャネル本体部分上にブロックを形成することと、
    前記ブロックおよび前記流体チャネル本体部分上を覆って可撓性材料を形成することと、
    前記可撓性材料を前記流体チャネル本体部分上に残したままで前記ブロックを除去することとを含み、
    前記ブロックを除去することが、選択的材料除去プロセスを使用して、前記入口ポートまたは前記出口ポートの少なくとも１つを通して前記ブロックの材料を除去することを含む、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記流体駆動式機構を前記出口ポートに動作可能に結合することが、前記出口ポートに、
    マイクロ電気機械デバイス、
    伸縮性空洞、
    ピストンシステム、または
    触覚フィードバックデバイスの少なくとも１つを動作可能に結合することを含む、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記流体チャネル本体部分上に前記可撓性バブルを形成することが、前記入力ゲート末端と前記出力ゲート末端とを分離する前記可撓性膜の表面積より小さい表面積を有するように、前記可撓性バブルを形成することを含む、請求項９から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記ゲート本体部分を前記流体チャネル本体部分に結合することが、前記プランジャを前記可撓性バブルに当接させることを含む、請求項９から１４のいずれか一項に記載の方法。

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