JP2022519978A - マイクロ流体バルブ、システム、および関係する方法 - Google Patents

Abstract

開示されるマイクロ流体バルブは、少なくとも１つのキャビティをその中に有している、バルブボディと、キャビティを入力ゲートターミナルと出力ゲートターミナルとに分離するゲート伝達要素と、入力ゲートターミナル中に駆動流体を搬送するように構成されたゲートポートと、流体チャネルとを含み得る。ゲート伝達要素は、フレキシブル膜と、フレキシブル膜に結合されたプランジャーとを含み得る。ゲート伝達要素は、入力ゲートターミナルの加圧時に、流体チャネルの、入口ポートから出口ポートへの対象流体の流れを抑制するために、および入力ゲートターミナルの減圧時に、入口ポートから出口ポートへの対象流体の流れを可能にするために、キャビティ内で移動するように構成され得る。様々な他の関係するシステムおよび方法も開示される。【選択図】図４０、図４１

Description

関連出願の相互参照

本出願は、すべての目的のために本明細書にその内容全体が参照により組み込まれる、２０１９年２月１９日に出願された、米国特許出願第１６／２７９，１５８号の優先権を主張する。

マイクロ流体システムは、流体の流れを伴う小さい機械的システムである。マイクロ流体システムは、バイオメディカル、化学、遺伝子、生化学、薬剤、触覚学、および他の分野など、多くの異なる分野で使用され得る。マイクロ流体バルブは、マイクロ流体システムの基本構成要素であり、マイクロ流体システムにおける流体の流れを停止、開始、またはさもなければ制御するために使用され得る。従来のマイクロ流体バルブは、たとえば、圧電材料またはばね式機構を用いて流体圧力を介して作動させられ得る。

マイクロ流体システムの規模における再利用可能で信頼できるバルブの製造は、難しいことがある。たとえば、（たとえば、バルブシートにおける、バルブの構成要素の間のなど）信頼できるシールが、バルブを用いて作られ得るという様式で、そのような小規模においてバルブを形成することは困難であることがある。追加として、マイクロ流体バルブのような小さい機構中の可動部品は、もろく、損傷を引き起こすことなしに制御することが困難であることがある。

したがって、本開示は、改善されたマイクロ流体バルブおよびシステム、マイクロ流体システムにおける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バルブ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、ソリューションを提供する。

本発明によれば、少なくとも１つのキャビティをその中に有している、バルブボディと、キャビティ内に配設され、キャビティを入力ゲートターミナルと出力ゲートターミナルとに分離するゲート伝達要素であって、フレキシブル膜と、フレキシブル膜に結合されたプランジャーとを備える、ゲート伝達要素と、入力ゲートターミナルを加圧するために、入力ゲートターミナル中に駆動流体を搬送するように構成されたゲートポートと、入口ポートと、制限領域と、出口ポートとを備える流体チャネルであって、入口ポートから、制限領域を通して、出口ポートに対象流体を搬送するように構成された、流体チャネルとを備え、ゲート伝達要素は、入力ゲートターミナルの加圧時に、入口ポートから出口ポートへの対象流体の流れを抑制するように制限領域を制限するために、および入力ゲートターミナルの減圧時に、入口ポートから出口ポートへの対象流体の流れを可能にするかまたは増加させるように制限領域を拡張するために、キャビティ内で移動するように構成された、マイクロ流体バルブが提供される。

随意に、プランジャーは、流体チャネルを通る対象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る。

随意に、制限領域は、出力ゲートターミナル内に、入口ポートおよび出口ポートの上に、ならびにプランジャーと入口ポートおよび出口ポートとの間に配置されたフレキシブルバブルによって少なくとも部分的に画定され得る。フレキシブルバブルは、随意に、出力ゲートターミナルを、フレキシブルバブル内の制限領域と、フレキシブルバブルの外側とゲート伝達要素との間の出力ゲート排出チャンバとに分離し得る。プランジャーは、入力ゲートターミナルの加圧時に、制限領域を収縮させるために、フレキシブルバブルを押圧するように構成され得る。バルブボディは、出力ゲート排出チャンバへおよび出力ゲート排出チャンバから流体を導くように構成された排出出口も含み得る。出力ゲート排出チャンバは、排出出口を通して加圧および減圧されるように構成され得る。バルブボディは、いくつかの例では、フレキシブル膜と、フレキシブルバブルを形成するフレキシブル材料との間に配設されたゲートボディ部分と、フレキシブル膜の、ゲートボディ部分とは反対側に配設され、ゲートポートを備える駆動ボディ部分と、フレキシブルバブルを形成するフレキシブル材料の、ゲートボディ部分とは反対側に配設され、入口ポートと出口ポートとを備える流体チャネルボディ部分とを含み得る。

フレキシブル膜に対して平行に取られたキャビティの断面積は、約１平方ミリメートル以下など、約２５平方ミリメートル以下であり得る。プランジャーは、フレキシブル膜に化学的に接合され得る。バルブボディは、シリコン、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つを含み得る。フレキシブル膜は、ポリシロキサン材料など、ポリマー材料を含み得る。

随意に、１つまたは複数のマイクロ流体バルブが、１つまたは複数のマイクロ流体システム内に含まれ得る。マイクロ流体システムは、駆動流体源と、対象流体源と、流体被駆動機構とをさらに含み得る。入口ポートは、流体チャネルの制限領域中に対象流体を搬送するように構成され得る。出口ポートは、流体チャネルの制限領域の中から対象流体を搬送するように構成され得る。フレキシブルバブルが、入口ポートと出口ポートとの間の流体チャネル内に配置され得る。フレキシブルバブルは、入力ゲートターミナルの加圧時に、入口ポートから出口ポートへの対象流体の流れを抑制するように、入口ポートと出口ポートとの間の流体チャネルを遮断するために、および入力ゲートターミナルの減圧時に、入口ポートから出口ポートへの対象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得る、流体チャネル中の制限領域を画定し得る。駆動流体源は、ゲートポートを通して入力ゲートターミナル中にまたは入力ゲートターミナルの中から駆動流体を搬送するように構成され得る。対象流体源は、入口ポートに対象流体を搬送するように構成され得る。流体被駆動機構は、出口ポートから対象流体を受け取るように構成され得る。

随意に、ゲート伝達要素は、フレキシブル膜と、キャビティ内に配設され、フレキシブル膜に結合されたプランジャーとを含み得る。プランジャーは、入口ポートと出口ポートとの間の制限領域を遮断するために、入力ゲートターミナルの加圧時に、フレキシブルバブルを押圧するように構成され得る。流体被駆動機構は、マイクロ電気機械デバイス、拡張可能なキャビティ、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うちの少なくとも１つを含み得る。キャビティ内のフレキシブル膜の表面積は、いくつかの実施形態では、フレキシブルバブルの表面積よりも大きいことがある。

本発明によれば、マイクロ流体システムにおける対象流体の流れを制御する方法であって、入口ポートから出口ポートに流体チャネルの制限領域を通して対象流体を搬送することと、マイクロ流体バルブボディ中のキャビティ内の入力ゲートターミナル中にゲートポートから駆動流体を流すことであって、入力ゲートターミナルは、フレキシブル膜と、フレキシブル膜に結合されたプランジャーとを備えるゲート伝達要素によって出力ゲートターミナルから分離されている、流すことと、入力ゲートターミナル中に流れる駆動流体に応答して、出力ゲートターミナル内に配置されたフレキシブルバブルを押圧および変形するために、ゲート伝達要素を移動することであって、フレキシブルバブルは、制限領域から出力ゲートターミナルを分離する、移動することと、変形されたフレキシブルバブルを用いて制限領域を遮断することによって、入口ポートから出口ポートへの対象流体の流れを抑制することとを含む、方法が提供される。

対象流体の流れを制御する方法は、流体被駆動機構をアクティブにするために、流体被駆動機構中に出口ポートから対象流体を流すことを含み得る。流体被駆動機構をアクティブにすることは、人工現実システムの触覚フィードバックデバイスをアクティブにすることを含み得る。駆動流体は、フレキシブルバブルに対する圧力を軽減するように、および制限領域の遮断を解くようにゲート伝達要素を移動するために、ゲートポートを通って入力ゲートターミナルから引き出され得る。

随意に、本開示は、マイクロ流体バルブを作製する方法を含み得る。そのような方法によれば、キャビティは、マイクロ流体バルブボディ内に形成され得る。ゲート伝達要素が、キャビティ内に配置され得る。ゲート伝達要素は、キャビティを入力ゲートターミナルと出力ゲートターミナルとに分離し得る。流体チャネルが、マイクロ流体バルブボディ内で、入口ポートと、制限領域と、出口ポートとを含むように形成され得る。ゲート伝達要素は、入力ゲートターミナルの加圧時に、入口ポートから出口ポートへの対象流体の流れを抑制するように制限領域を制限するために、および入力ゲートターミナルの減圧時に、入口ポートから出口ポートへの対象流体の流れを可能にするかまたは増加させるように制限領域を拡張するために、入力ゲートターミナルの加圧および減圧時に、前後に移動するように配置および構成され得る。

キャビティ内にゲート伝達要素を配置することは、出力ゲートターミナル内にプランジャーを配置することと、プランジャーをフレキシブル膜に結合することとを含み得る。フレキシブルバブルが、出力ゲートターミナル内に、ならびに入口ポートおよび出口ポートの上に配置され得る。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中に、およびフレキシブルバブル内に画定され得る。プランジャーは、入口ポートから出口ポートへの対象流体の流れを抑制するように、変形されたフレキシブルバブルを用いて制限領域を遮断するために、入力ゲートターミナルの加圧時に、フレキシブルバブルを変形するように構成され得る。マイクロ流体バルブボディ内にキャビティを形成することは、約１平方ミリメートル以下の、フレキシブル膜に対して平行に取られた断面積を有するように、キャビティを形成することを含み得る。排出出口が、マイクロ流体バルブボディ中に形成され得る。排出出口は、出力ゲートターミナルと流体連通し得る。

マイクロ流体バルブボディ内にキャビティを形成することは、マイクロ流体バルブボディの駆動ボディ部分内に入力ゲートターミナルを形成することと、マイクロ流体バルブボディのゲートボディ部分内に出力ゲートターミナルを形成することとを含み得る。フレキシブル膜は、ゲートボディ部分の表面上に形成され得る。駆動ボディ部分は、ゲートボディ部分に結合され得、流体チャネルボディ部分は、ゲートボディ部分に結合され得る。フレキシブルバブルが、流体チャネルボディ部分の表面上に形成され得る。少なくとも１つの整合マークが、駆動ボディ部分、ゲートボディ部分、または流体チャネルボディ部分のうちの少なくとも１つ上にまたは中に形成され得る。ゲートボディ部分に駆動ボディ部分を結合すること、およびゲートボディ部分に流体チャネルボディ部分を結合することは、駆動ボディ部分、ゲートボディ部分、および流体チャネルボディ部分を互いに整合させるために、少なくとも１つの整合マークを使用することを含み得る。

マイクロ流体バルブボディ内にキャビティを形成することは、少なくとも１つのフォトリソグラフィ動作を実行することを含み得る。マイクロ流体バルブボディ内にキャビティを形成することは、シリコン材料、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うちの少なくとも１つ内にキャビティを形成することを含み得る。

随意に、本開示は、マイクロ流体システムを作製する方法を含む。そのような方法によれば、マイクロ流体バルブが形成され得る。たとえば、材料は、入力ゲートターミナルと、入力ゲートターミナル中へのゲートポートを形成するために、駆動ボディ部分から除去され得る。フレキシブル膜が、ゲートボディ部分の上に形成され得る。ゲートボディ部分からの材料が、出力ゲートターミナルを形成するために、および出力ゲートターミナル内にプランジャーを画定するために除去され、プランジャーは、フレキシブル膜に接合され得る。フレキシブルバブルが、流体チャネルボディ部分上に形成され得る。材料が、フレキシブルバブルの内側と流体連通している入口ポートおよび出口ポートを形成するために、流体チャネルボディ部分から除去され得る。駆動ボディ部分は、ゲートボディ部分に結合され得、入力ゲートターミナルは、フレキシブル膜を用いて出力ゲートターミナルから分離され得る。ゲートボディ部分は、流体チャネルボディ部分に結合され得る。駆動流体源が、ゲートポートに動作可能に結合され得る。対象流体源が、入口ポートに動作可能に結合され得る。マイクロ流体バルブが開状態にあるときに対象流体によって動作させられるように、流体被駆動機構が、出口ポートに動作可能に結合され得る。

マイクロ流体バルブを形成することは、複数のマイクロ流体バルブを同時に形成することを含み得る。ゲートボディ部分に駆動ボディ部分を結合することは、複数のゲートボディ部分を含むゲートボディ基板材料に、複数の駆動ボディ部分を含む駆動ボディ基板材料を接合することを含み得る。流体チャネルボディ部分にゲートボディ部分を結合することは、複数の流体チャネルボディ部分を含む流体チャネルボディ基板材料に、複数のゲートボディ部分を含むゲートボディ基板材料を接合することを含み得る。

駆動ボディ部分から材料を除去すること、ゲートボディ部分から材料を除去すること、および流体チャネルボディ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動作を実行することを含み得る。流体チャネルボディ部分上にフレキシブルバブルを形成することは、流体チャネルボディ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ボディ部分の上にフレキシブル材料を形成することと、流体チャネルボディ部分上に残留するようにフレキシブル材料を残しながらブロックを除去することとを含み得る。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うちの少なくとも１つを通してブロックの材料を除去することを含み得る。ブロックおよび流体チャネルボディ部分の上にフレキシブル材料を形成することと、ゲートボディ部分上にフレキシブル膜を形成することは各々、エラストマー材料を形成することを含み得る。出口ポートに流体被駆動機構を動作可能に結合することは、マイクロ電気機械デバイス、拡張可能なキャビティ、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うちの少なくとも１つを出口ポートに動作可能に結合することを含み得る。流体チャネルボディ部分上にフレキシブルバブルを形成することは、いくつかの実施形態では、入力ゲートターミナルと出力ゲートターミナルとを分離するフレキシブル膜の表面積よりも小さい表面積を有するように、フレキシブルバブルを形成することを含み得る。流体チャネルボディ部分にゲートボディ部分を結合することは、フレキシブルバブルにプランジャーを当接することを含み得る。

本明細書で説明される実施形態のいずれかからの特徴は、本明細書で説明される一般的な原理に従って、互いと組み合わせて使用され得る。これらおよび他の実施形態、特徴、ならびに利点は、添付の図面および特許請求の範囲とともに以下の発明を実施するための形態を読むと、より十分に理解されるであろう。

添付の図面は、いくつかの例示的な実施形態を図示しており、明細書の一部である。以下の説明とともに、これらの図面は、本開示の様々な原理を明示および解説する。

本発明に関連して使用され得る、例示的な流体制御システムの図示である。 マイクロ流体システムの概略上面図である。 マイクロ流体バルブの透視斜視図である。 図３Ａのマイクロ流体バルブの部分透視上面図である。 図３Ａのマイクロ流体バルブの断面斜視図である。 図３Ａのマイクロ流体バルブの断面側面図である。 マイクロ流体バルブの駆動ボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの駆動ボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの駆動ボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの駆動ボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの駆動ボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの駆動ボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの駆動ボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの駆動ボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの駆動ボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの駆動ボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブのゲートボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブのゲートボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブのゲートボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブのゲートボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブのゲートボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブのゲートボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブのゲートボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブのゲートボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブのゲートボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブのゲートボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの流体チャネルボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの流体チャネルボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの流体チャネルボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの流体チャネルボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの流体チャネルボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの流体チャネルボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの流体チャネルボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの流体チャネルボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの流体チャネルボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの流体チャネルボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの流体チャネルボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの流体チャネルボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの流体チャネルボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 マイクロ流体バルブの流体チャネルボディ部分の製造の様々な段階の断面図を図示する図である。 開状態にあるアセンブルされたマイクロ流体バルブの断面図を図示する図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、閉状態にある図４０のアセンブルされたマイクロ流体バルブの断面図を図示する図である。 マイクロ流体システムにおいて対象流体の流れを制御する方法を図示する流れ図である。 マイクロ流体システムを作製する方法を図示する流れ図である。 マイクロ流体システムを作製する方法を図示する流れ図である。 本発明に関連して使用され得る、例示的な人工現実ヘッドバンドの図示である。 本発明に関連して使用され得る、例示的な拡張現実眼鏡の図示である。 本発明に関連して使用され得る、例示的な仮想現実ヘッドセットの図示である。 本発明に関連して使用され得る、例示的な触覚デバイスの図示である。 例示的な仮想現実環境の図示である。 例示的な拡張現実環境の図示である。

図面全体にわたって、同等の参照符号および説明は、必ずしも同等とは限らないが、同様の要素を指し示す。本明細書で説明される例示的な実施形態は、様々な変更形態および代替の形態が可能であるが、特定の実施形態が、図面中で例として示されており、本明細書で詳細に説明される。しかしながら、本明細書で説明される例示的な実施形態は、開示される特定の形態に限定されることを意図しない。むしろ、本開示は、添付の特許請求の範囲内に入るすべての変更形態、等価物、および代替形態を包含する。

本開示は、概して、マイクロ流体バルブ、システム、および関係する方法を対象とする。以下でより詳細に解説されるように、本開示の実施形態は、バルブボディ中のキャビティ内に配設されたフレキシブル膜を有するマイクロ流体バルブを含み得る。フレキシブル膜は、キャビティを入力ゲートターミナルと出力ゲートターミナルとに分離し得る。入口ポートは、制限領域中に対象流体を導くように構成され得、出口ポートは、マイクロ流体バルブが開状態にあるとき、制限領域の中から対象流体を導くように構成され得る。プランジャーが、キャビティ内に配設され、フレキシブル膜に結合され得る。フレキシブル膜およびプランジャーは、入力ゲートターミナルの加圧時に、入口ポートから出口ポートへの対象流体の流れを抑制するために、および入力ゲートターミナルの減圧時に、対象流体の流れを可能にするために、キャビティ内で移動するように構成され得る。いくつかの実施形態では、フレキシブルバブルは、出力ゲートターミナル内におよび制限領域の上に配置され得る。マイクロ流体システムは、そのようなマイクロ流体バルブを組み込み得る。流体の流れを制御する、およびマイクロ流体システムを作製する、関係する方法も開示される。

以下は、図１～図５を参照しながら、例示的な流体システムおよびバルブ（たとえば、マイクロ流体システムおよびマイクロ流体バルブ）の詳細な説明を提供する。図６～図３９を参照しながら、マイクロ流体バルブの製造の様々な段階の詳細な説明が提供される。図４０および図４１を参照しながら、それぞれ、開状態および閉状態にある例示的なマイクロ流体バルブの詳細な説明が提供される。図４２を参照しながら、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および図４４を参照しながら、マイクロ流体システムを作製する例示的な方法の詳細な説明が提供される。様々な人工現実システムの詳細な説明が、図４５～図４７を参照しながら提供される。図４８～図５０を参照しながら、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の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、増加など）を伴う触覚流体システムを含み得る。流体の流れの制御は、流体バルブを用いて達成され得る。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バルブ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）からの流体が、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に流れ得、たとえば、流体被駆動機構、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得る。

流体バルブ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を含み得る。ゲート１８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、入力された力、圧力、または変位を制限領域２２に伝達するように構成された可動構成要素であり得る、ゲート伝達要素２０を含み得る。逆に、いくつかの例では、ゲート伝達要素２０への力、圧力、または変位の印加は、流体チャネル１２を通る流れを可能にするかまたは増加させるように制限領域２２を開くことを生じ得る。ゲート伝達要素２０に印加された力、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呼ばれることがある。ゲート伝達要素２０は、フレキシブル要素（たとえば、エラストマー膜、ダイヤフラムなど）、剛性要素（たとえば、可動ピストン、レバーなど）、またはそれらの組合せ（たとえば、エラストマー膜またはダイヤフラムに結合された可動ピストンまたはレバー）であり得る。

図１中に図示されているように、流体バルブ１０のゲート１８は、ゲート伝達要素２０の対向する側にある、入力ゲートターミナル２４Ａおよび出力ゲートターミナル２４Ｂ（本明細書ではまとめて「ゲートターミナル２４」と呼ばれる）など、１つまたは複数のゲートターミナルを含み得る。ゲートターミナル２４は、ゲート伝達要素２０に力（たとえば、圧力）を印加するための要素であり得る。例として、ゲートターミナル２４は、各々、ゲート伝達要素２０に隣接する流体チャンバであるかまたはそれを含み得る。代替または追加として、ゲートターミナル２４のうちの１つまたは複数は、ゲート伝達要素２０に力を印加するように構成された、レバー、ねじ、またはピストンなど、固体構成要素を含み得る。

いくつかの例では、ゲートポート２６は、入力ゲートターミナル２４Ａ内で正または負の流体圧力を印加するための入力ゲートターミナル２４Ａと流体連通し得る。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、入力ゲートターミナル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と流体連通し得る。追加の実施形態では、力または圧力は、圧電要素または電気機械アクチュエータの場合など、他のやり方で入力ゲートターミナル２４Ａにおいて印加され得る。

図１中に図示されている実施形態では、入力ゲートターミナル２４Ａの加圧は、ゲート伝達要素２０が制限領域２２に向かって変位させられることを引き起こし、出力ゲートターミナル２４Ｂの対応する加圧を生じ得る。出力ゲートターミナル２４Ｂの加圧は、制限領域２２が、流体チャネル１２を通る流体の流れを低減または停止するために、部分的にまたは完全に制限することを引き起こし得る。入力ゲートターミナル２４Ａの減圧は、ゲート伝達要素２０が制限領域２２から離れるように変位させられることを引き起こし、出力ゲートターミナル２４Ｂの対応する減圧を生じ得る。出力ゲートターミナル２４Ｂの減圧は、制限領域２２が、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加させるために、部分的にまたは完全に拡張することを引き起こし得る。これにより、流体バルブ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得る。

図２は、マイクロ流体バルブ１０２と、マイクロ流体バルブ１０２によってアクティブにされるように構成された流体被駆動機構１０４と、マイクロ流体バルブ１０２を駆動するための駆動流体源１０６と、流体被駆動機構１０４をアクティブにするために対象流体を流すための対象流体源１０８とを含むマイクロ流体システム１００の概略上面図である。対象流体の流れは、ゲート マイクロ流体バルブ１０２によって制御され得る。ゲートポート１１０が、駆動流体源１０６とマイクロ流体バルブ１０２との間の流体連通を提供し得る。入口ポート１１２が、対象流体源１０８とマイクロ流体バルブ１０２との間の流体連通を提供し得る。出口ポート１１４が、マイクロ流体バルブ１０２と流体被駆動機構１０４との間の流体連通を提供し得る。マイクロ流体バルブ１０２は、対象流体の流れを制御するためのマイクロ流体バルブ１０２を開閉するためにキャビティ１１８内で可動であり得る、プランジャー１１６を含み得る。

マイクロ流体システム１００は、基板１２０を含み得、基板１２０内にまたは上に、マイクロ流体システム１００の構成要素のうちの少なくともいくつかが配設される。たとえば、基板１２０の少なくとも一部分は、マイクロ流体バルブ１０２のバルブボディ１２２、駆動流体源１０６、対象流体源１０８、ゲートポート１１０、入口ポート１１２、出口ポート１１４、キャビティ１１８、および／または流体被駆動機構１０４のうちの１つまたは複数を画定し得る。いくつかの実施形態では、基板１２０は、駆動ボディ部分、少なくとも１つのフレキシブル材料（たとえば、弾性材料）、ゲートボディ部分、および／または流体チャネルボディ部分など、たくさんの材料を含み得る。いくつかの例では、「フレキシブル」という用語は、永続的な損傷なしに、曲がるおよび／または元の状態に戻ることが可能なことを意味し得る。フレキシブル材料はまた、伸張可能であり得る。いくつかの例では、基板１２０は、シリコン、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、フッ素化弾性材料、ポリシロキサン材料など）のうちの少なくとも１つを含み得る。

流体被駆動機構１０４は、マイクロ流体の規模における対象流体の流れおよび／または加圧よって駆動または制御され得る、任意の機構であり得る。限定ではなく例として、流体被駆動機構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）、拡張可能なキャビティ、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うちの少なくとも１つを含み得る。

駆動流体源１０６および対象流体源１０８の各々は、マイクロ流体バルブ１０２に、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）を提供することができる、任意の源または機構であり得る。限定ではなく例として、駆動流体源１０６および対象流体源１０８は、各々、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るかまたはそれを含み得る

随意に、いくつかの実施形態では、（破線で図２中に示されている）排出出口１２４は、マイクロ流体バルブ１０２と流体連通し得る。排出出口１２４は、以下でさらに詳細に解説されるように、プランジャー１１６が、マイクロ流体バルブ１０２を開くまたは閉じるために、前後に移動されるにつれて、マイクロ流体バルブ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得る。

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）システムとともに使用するためになど、触覚フィードバックデバイス中に組み込まれ得る。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、グローブ、アームバンドなど）上にまたは中に配置され得る。たとえば、マイクロ流体システム１００の流体被駆動機構１０４は、マイクロ流体バルブ１０２の開口時に、対象流体を充填され、拡張するように構成された拡張可能なキャビティであり得る。拡張するキャビティはユーザを押圧し得、ユーザは、人工現実においてユーザによって取られた行為から生じるなど、拡張するキャビティからの圧力を検知し得る。例として、マイクロ流体システム１００は、グローブの指中に組み込まれ得、ユーザは、人工現実環境において選択を行うために、空間中で彼または彼女の指を使用し得る。マイクロ流体システム１００の拡張可能なキャビティは、ユーザによって行われた選択を確認するようにユーザの指上に圧力ポイントを提供するために、対象流体が充填され、拡張され得る。圧力ポイントは、ユーザが現実オブジェクトに触れている感覚を提供し得る。代替的に、流体被駆動機構１０４は、マイクロ流体バルブ１０２が開状態にあるとき、流れている対象流体によって回転され得る偏心回転要素を含み、ユーザのための触覚フィードバックとして、振動している感覚を生じ得る。

マイクロ流体バルブ１０２のために使用され得るアーキテクチャの例が、図３Ａ～図５、図４０、および図４１に関連して以下で説明される。

図３Ａ～図５は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、マイクロ流体バルブ２００の様々な図を図示する。たとえば、図３Ａ～図５中に示されているマイクロ流体バルブ２００は、図２中に示されているマイクロ流体システム１００のマイクロ流体バルブ１０２として使用され得る。

マイクロ流体バルブ２００は、ゲート２１１を制御するためのゲートポート２１０を含み得る。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対象流体の流れを制御し得る。ゲートポート２１０、入口ポート２１２、および出口ポート２１４は、各々、バルブボディ２２２を通して、およびバルブボディ２２２中に形成されたキャビティ２１８中に渡り得る。キャビティ２１８は、フレキシブル膜２３４によって分離された、入力ゲートターミナル２３０と出力ゲートターミナル２３２とに分割され得る。ゲートポート２１０は、入力ゲートターミナル２３０と流体連通し得る。プランジャー２１６が、キャビティ２１８内に配設され得、マイクロ流体バルブ２００を開閉するために、前後に（たとえば、図３Ａ、図４、および図５の観点からすると上下に）移動するように構成され得る。プランジャー２１６は、フレキシブル膜２３４に結合され（たとえば、接着され、化学的に接合され、固定され）得る。プランジャー２１６およびフレキシブル膜２３４は、ともに、マイクロ流体バルブ２００のゲート伝達要素を画定し得る。フレキシブル膜２３４は、ポリマー（たとえば、ポリシロキサン材料など、エラストマー材料）から形成され得る。

いくつかの実施形態では、フレキシブルバブル２３６は、出力ゲートターミナル２３２内に、入口ポート２１２および出口ポート２１４の上に、ならびにプランジャーと入口ポート２１２および出口ポート２１４との間に配置され得る。フレキシブルバブル２３６は、ポリマー（たとえば、ポリシロキサン材料など、エラストマー材料）から形成され得る。フレキシブルバブル２３６は、フレキシブルバブル２３６内の流体チャネルの（図４および図５中で識別されている）制限領域２３８、およびフレキシブルバブル２３６の外側とフレキシブル膜２３４との間の（図４および図５中で識別されている）出力ゲート排出チャンバ２４０から出力ゲートターミナル２３２を分離し得る。プランジャー２１６は、出力ゲート排出チャンバ２４０内に配置され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの排出出口２２４が、出力ゲート排出チャンバ２４０と流体連通しており、出力ゲート排出チャンバ２４０が、入力ゲートターミナル２３０の加圧および減圧時に、自由に（すなわち、出力ゲート排出チャンバ２４０内の流体圧力からの抵抗なしに）拡張および収縮することを可能にし得る。

バルブボディ２２２は、入力ゲートターミナル２３０を少なくとも部分的に画定する駆動ボディ部分２４４と、プランジャー２１６および／または出力ゲートターミナル２３２を少なくとも部分的に画定するゲートボディ部分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ボディ部分２４８とを含み得る。駆動ボディ部分２４４およびゲートボディ部分２４６は、互いから分離され、フレキシブル膜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）得る。ゲートボディ部分２４６および流体チャネルボディ部分２４８は、互いから分離され、フレキシブルバブル２３６を形成するフレキシブル材料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）得る。

ゲートポート２１０を通して駆動流体を導入または引き出すことによる入力ゲートターミナル２３０の十分な加圧および減圧は、（図３Ａ、図４、および図５の観点からすると）下および上にそれぞれプランジャー２１６およびフレキシブル膜２３４を移動し得る。これにより、入力ゲートターミナル２３０が十分に加圧されたとき、プランジャー２１６は、入口ポート２１２と出口ポート２１４との間で制限領域２３８を制限する（たとえば、縮小する、遮断する）ように、下方へ移動され得る。いくつかの実施形態では、プランジャー２１６の下方移動は、制限領域２３８を収縮させるために、フレキシブルバブル２３６を押圧および変形（たとえば、押下）し得る。制限領域２３８を遮断することは、入口ポート２１２から出口ポート２１４への対象流体の流れを抑制（たとえば、低減または終了）し、これにより、マイクロ流体バルブ２００を閉じ得る。

入力ゲートターミナル２３０の十分な減圧時に、プランジャー２１６は、制限領域２３８の遮断を解くように上方へ移動され得る。たとえば、プランジャー２１６の上方移動は、制限領域２３８が拡張することを可能にするように、フレキシブルバブル２３６上の圧力を軽減し得る。制限領域２３８の拡張は、フレキシブルバブル２３６の弾性性質および／または入口ポート２１２の加圧のうちの一方または両方によって達成され得る。制限領域２３８の遮断を解くことは、対象流体が入口ポート２１２から出口ポート２１４に流れることを可能にし、これにより、マイクロ流体バルブ２００を開き得る。

いくつかの例では、排出出口２２４は、制限領域２３８の遮断または遮断解除を容易にするためになど、出力ゲート排出チャンバ２４０を加圧および／または減圧するために使用され得る。

非限定的な例として、キャビティ２１８内のフレキシブル膜２３４の表面積は、フレキシブルバブル２３６の表面積よりも大きいことがある。入力ゲートターミナル２３０が加圧されたとき、フレキシブルバブル２３６に対してプランジャー２１６によって印加された力は、フレキシブル膜２３４の表面積とフレキシブルバブル２３６の表面積との比に比例し得る。それゆえ、フレキシブルバブル２３６の表面積と比較してフレキシブル膜２３４のより大きい表面積は、表面積が等しい場合よりも入力ゲートターミナル２３０における駆動流体の低い圧力を用いてマイクロ流体バルブ２００を閉じるという機械的利点を提供し得る。いくつかの例では、フレキシブル膜に対して平行に取られたキャビティ２１８の断面積（すなわち、キャビティ２１８内のフレキシブル膜２３４の表面積）は、約１平方ミリメートル以下など、約２５平方ミリメートル以下であり得る。

図３Ａおよび図３Ｂ中に示されているように、プランジャー２１６およびキャビティ２１８は、各々、円形断面をもつ円筒形状を有し得る。しかしながら、本開示はそのように限定されない。たとえば、追加の実施形態では、プランジャー２１６および／またはキャビティ２１８のうちの一方または両方は、正方形、矩形、卵形、楕円形、または不規則である断面形状を有し得る。プランジャー２１６、キャビティ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、マイクロ流体バルブ２００の機械的、流体的、および機能的性質を調整するように選択され得る。

図６～図４１は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、マイクロ流体バルブ３００の製造の様々な段階の断面図を図示する。大まかに言って、マイクロ流体バルブ３００は、駆動ボディ部分３４４、ゲートボディ部分３４６、および流体チャネルボディ部分３４８を形成およびアセンブルすることによって形成され得る。図６～図１５は、駆動ボディ部分３４４の製造の様々な段階の断面図を図示する。図１６～図２５は、ゲートボディ部分３４６の製造の様々な段階の断面図を図示する。図２６～図３９は、流体チャネルボディ部分３４８の製造の様々な段階の断面図を図示する。図４０は、駆動ボディ部分３４４、ゲートボディ部分３４６、および流体チャネルボディ部分３４８がともにアセンブルされた後の、マイクロ流体バルブ３００のゲートが開状態にあるマイクロ流体バルブ３００の断面図を図示する。図４１は、ゲートが閉状態にある、アセンブルされたマイクロ流体バルブ３００の断面図を図示する。

図６を参照すると、駆動ボディ基板材料３５２が、（図１５中に完成された状態で示されている）駆動ボディ部分３４４を形成するための処理のために選択され得る。限定ではなく例として、駆動ボディ基板材料３５２は、シリコン材料、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るかまたはそれを含み得る。いくつかの実施形態では、駆動ボディ基板材料３５２は、それぞれのマイクロ流体バルブ３００（図４０）の複数の駆動ボディ部分３４４を含むように処理されるべきウエハまたは他のバルク基板であり得る。

第１のフォトレジスト材料３５４が、図７中に示されているように、駆動ボディ基板材料３５２の上側表面の上に配設され得る。第１のフォトレジスト材料３５４は、フォトリソグラフィの技術分野で知られているように、放射線（たとえば、紫外光、赤外光など）への選択的露光および現像を介してパターニングすることが可能であり得る。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ボディ基板材料３５２に塗布され得る。

図８中に示されているように、第１のマスク３５６が、第１のフォトレジスト材料３５４の上に配置され得る。第１のマスク３５６は、放射線遮断部分および放射線透過部分（たとえば、透明部分またはギャップ）のパターンを有し得る。第１のフォトレジスト材料３５４は、第１の矢印３５８によって示されているように、第１のマスク３５６の放射線透過部分を通して選択的に放射され得る。放射線は、第１のマスク３５６の放射線遮断部分によって遮断され得る。第１のフォトレジスト材料３５４の化学構造は、放射線への露光によって改変され得、第１のフォトレジスト材料３５４の非放射部分に関して選択的に除去可能（たとえば、可溶性）になり得る。

図９を参照すると、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）され得る。たとえば、第１のフォトレジスト材料３５４は、フォトリソグラフィの技術分野で知られているように、好適な放射線によって放射された後に現像剤溶剤または他の化学物質によって除去可能（たとえば、可溶性）になり、放射されないときに現像剤溶剤または他の化学物質によって除去可能でない、いわゆるポジ型フォトレジスト材料であり得る。現像の後、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ボディ基板材料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得る。駆動ボディ基板材料３５２の露出部分は、所定のパターン（たとえば、形状、サイズ、数など）にあり得る。

図１０中に示されているように、駆動ボディ基板材料３５２の露出部分は、駆動ボディ基板材料３５２において入力ゲートターミナル３３０を少なくとも部分的に画定するために除去され得る。例として、駆動ボディ基板材料３５２の露出部分を除去するために、異方性材料除去プロセス（たとえば、エッチングプロセス）が実行され得る。材料除去プロセスは、第１のフォトレジスト材料３５４の残留している非放射部分に関して駆動ボディ基板材料３５２に対して選択的であり得る。

図１１を参照すると、残留している第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、研削プロセス、化学機械平坦化（「ＣＭＰ」）プロセス、溶剤への曝露など）によってなど、駆動ボディ基板材料３５２から除去され得る。

図１２中に示されているように、駆動ボディキャリア基板３６０が、接着材料３６２を介してなど、駆動ボディ基板材料３５２に、および駆動ボディ基板材料３５２中に形成された入力ゲートターミナル３３０の上に取り付けられ得る。駆動ボディ基板材料３５２は、図６～図１１に関して上下逆さまの向きで図１２～図１５中に示されている。

さらに図１２を参照すると、第２のフォトレジスト材料３６４が、入力ゲートターミナル３３０の反対側の駆動ボディ基板材料３５２の表面の上に配設され得る。第２のマスク３６６が、第２のフォトレジスト材料３６４の上に配置され得、第２のフォトレジスト材料３６４は、第２の矢印３６８によって示されているように、第２のマスク３６６を通して選択的に放射され得る。

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に関して上記で解説されたように、ポジ型フォトレジスト材料であり得る。これにより、図１３中に示されているように、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）され得、第２のフォトレジスト材料３６４の非放射部分は、駆動ボディ基板材料３５２の上に残留し得る。

図１４を参照すると、第２のフォトレジスト材料３６４の残留している部分を通して露出された駆動ボディ基板材料３５２の部分が、第２のフォトレジスト材料３６４に関して駆動ボディ基板材料３５２に対して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）を用いてなど、除去され得る。この材料除去プロセスは、入力ゲートターミナル３３０と流体連通し得る、駆動ボディ基板材料３５２中のゲートポート３１０を形成し得る。

図１５中に示されているように、第２のフォトレジスト材料３６４および駆動ボディキャリア基板３６０は、駆動ボディ基板材料３５２から除去（たとえば、現像）され得、駆動ボディ部分３４４は、得られた構造によって画定され得る。駆動ボディ部分３４４は、ゲートポート３１０および入力ゲートターミナル３３０を含み得る。複数のそれぞれのマイクロ流体バルブ３００の複数の駆動ボディ部分３４４が形成されるべきである実施形態では、ウエハまたは他のバルク基板の複数の駆動ボディ部分３４４は、以下でさらに説明されるように、この時点でまたは後で、互いから分離（たとえば、ダイシング）され得る。

上述のように、図１６～図２５は、ゲートボディ部分３４６の製造の様々な段階を図示する。図１６を参照すると、ゲートボディ基板材料３７０が、（図２５中に完成された状態で示されている）ゲートボディ部分３４６を形成するための処理のために選択され得る。限定ではなく例として、ゲートボディ基板材料３７０は、シリコン材料、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るかまたはそれを含み得る。いくつかの実施形態では、ゲートボディ基板材料３７０は、それぞれのマイクロ流体バルブ３００（図４０）の複数のゲートボディ部分３４６を含むように処理されるべきウエハまたは他のバルク基板の形態にあり得る。

図１７を参照すると、二酸化ケイ素など、第１のエッチ停止材料３７２が、ゲートボディ基板材料３７０の上に形成され得る。限定ではなく例として、第１のエッチ停止材料３７２は、化学気相堆積（「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得る。

図１８中に示されているように、二酸化ケイ素など、第２のエッチ停止材料３７４が、第１のエッチ停止材料３７２の反対側のゲートボディ基板材料３７０の表面上に形成され得る。限定ではなく例として、第２のエッチ停止材料３７４は、化学気相堆積（「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得る。

図１９を参照すると、第１のフレキシブル材料３７６が、第１のエッチ停止材料３７２の上に形成され得る。第１のフレキシブル材料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、エラストマー材料）であり得る。いくつかの例では、第１のフレキシブル材料３７６は、第１のエッチ停止材料３７２に化学的に接合され得、第１のエッチ停止材料３７２は、ゲートボディ基板材料３７０に化学的に接合され得る。いくつかの実施形態では、第１のエッチ停止材料３７２の上に第１のフレキシブル材料３７６を形成するより前に、第１のエッチ停止材料３７２は、第１のフレキシブル材料３７６と第１のエッチ停止材料３７２との間の改善された接合のためになど、プラズマ処理され得る。

図２０中で、ゲートボディ基板材料、第１のエッチ停止材料３７２、第２のエッチ停止材料３７４、および第１のフレキシブル材料３７６は、図１９に関して上下逆さまの向きで示されている。第３のフォトレジスト材料３７８が、第２のエッチ停止材料３７４の上に形成され得、第３のマスク３８０が、第３のフォトレジスト材料３７８の上に配置され得る。第３のフォトレジスト材料３７８は、第３の矢印３８２によって示されているように、第３のマスク３８０を通して放射され得る。

例として、第３のフォトレジスト材料３７８は、放射されないときに現像剤中で可溶性であり、放射されたときに現像剤中で不溶性になる、いわゆるネガ型フォトレジスト材料であり得る。図２１中に示されているように、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のエッチ停止材料３７４の、下にある部分を露出するために、除去（たとえば、現像）され得る。

図２２を参照すると、第２のエッチ停止材料３７４の露出部分は、ゲートボディ基板材料３７０の、下にある部分を露出するために除去され得る。

図２３中に示されているように、ゲートボディ基板材料３７０の露出部分は、第３のフォトレジスト材料３７８の残留している部分、第１のエッチ停止材料３７２、および／または第２のエッチ停止材料３７４に関してゲートボディ基板材料３７０に対して選択的である、異方性材料除去プロセス（たとえば、ドライ反応性イオンエッチングプロセスなど、エッチングプロセス）を用いてなど、除去され得る。この材料除去プロセスは、ゲートボディ基板材料３７０中にトレンチを形成し得、トレンチの下部にある第１のエッチ停止材料３７２の部分を露出し得る。

いくつかの実施形態では、（図４１中に示されている）随意の排出出口３２４が、図２１～図２３を参照しながら説明された材料除去プロセスとともに形成され得る。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を通して放射線に露光され得、排出出口３２４を含むパターンを形成するために現像され得る。第３のフォトレジスト材料３７８におけるパターンは、トレンチおよび排出出口３２４の両方を形成するための上記で説明された材料除去プロセスによって、第２のエッチ停止材料３７４に、およびゲートボディ基板材料３７０に転写され得る。

図２４中に示されているように、次いで、第１のエッチ停止材料３７２の露出部分は、第１のフレキシブル材料３７６に関して第１のエッチ停止材料３７２に対して選択的である材料除去プロセスによってなど、トレンチの下部から除去され得る。図２１～図２４を参照しながら説明された材料除去プロセスは、出力ゲートターミナル３３２、および出力ゲートターミナル３３２内のプランジャー３１６を画定し得る。

図２５を参照すると、第３のフォトレジスト材料３７８は除去され得、得られた構造は、ゲートボディ部分３４６とプランジャー３１６とを含み得る。プランジャー３１６は、出力ゲートターミナル３３２によって、隣接する隣接ゲートボディ部分３４６から物理的に分離され得る。しかしながら、プランジャー３１６は、出力ゲートターミナル３３２にまたがるフレキシブル膜３３４を画定し得る、第１のフレキシブル材料３７６を介してゲートボディ部分３４６に結合され得る。第１のフレキシブル材料３７６は、ゲートボディ部分３４６に、およびプランジャー３１６に化学的に接合され得る。プランジャー３１６およびフレキシブル膜３３４は、ともに、ゲート伝達要素を画定し得る。複数のそれぞれのマイクロ流体バルブ３００の複数のゲートボディ部分３４６が形成されるべきである実施形態では、ウエハまたは他のバルク基板の複数のゲートボディ部分３４６は、以下でさらに説明されるように、この時点でまたは後で、互いから分離（たとえば、ダイシング）され得る。

上述のように、図２６～図３９は、流体チャネルボディ部分３４８の製造の様々な段階を図示する。図２６を参照すると、流体チャネルボディ基板材料３８６が、（図３９中に完成された状態で示されている）流体チャネルボディ部分３４８を形成するための処理のために選択され得る。限定ではなく例として、流体チャネルボディ基板材料３８６は、シリコン材料、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るかまたはそれを含み得る。いくつかの実施形態では、流体チャネルボディ基板材料３８６は、それぞれのマイクロ流体バルブ３００（図４０）の複数の流体チャネルボディ部分３４８を含むように処理されるべきウエハまたは他のバルク基板の形態にあり得る。

図２７中に示されているように、第４のフォトレジスト材料３８８が、流体チャネルボディ基板材料３８６の表面の上に配設され得る。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に関して上記で解説されたように、ネガ型フォトレジスト材料であり得る。

図２８を参照すると、第４のマスク３９０が、第４のフォトレジスト材料３８８の上に配置され得、放射線が、図２８中で第４の矢印３９２によって示されているように、第４のフォトレジスト材料３８８の露出部分に第４のマスク３９０を通して導かれ得る。

図２９中で、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ボディ基板材料３８６の部分を選択的に露出するために、現像剤によって除去され得る。金属材料３９４が、残留している第４のフォトレジスト材料３８８と、流体チャネルボディ基板材料３８６の露出部分との上に堆積させられ得る。例として、金属材料３９４は、スパッタリングプロセスなど、物理気相堆積（「ＰＶＤ」）プロセスによって堆積させられ得る。金属材料３９４は、たとえば、アルミニウム材料であるかまたはそれを含み得る。

図３０を参照すると、第４のフォトレジスト材料３８８、および第４のフォトレジスト材料３８８上の金属材料３９４の部分は除去され、流体チャネルボディ基板材料３８６上に金属材料３９４のパターンを残し得る。残留している金属材料３９４は、ランディングパッドを形成し得、流体チャネル中の制限領域を遮断するとき、フレキシブルバブルがランディングパッドに押圧されることになる。

図３１を参照すると、第５のフォトレジスト材料３９６が、流体チャネルボディ基板材料３８６および金属材料３９４の上に配設され得る。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に関して上記で説明されたように、ポジ型フォトレジスト材料であり得る。第５のマスク３９８が、第５のフォトレジスト材料３９６の上に配置され得、アセンブリは、第５の矢印４００によって示されているように、第５のフォトレジスト材料３９６の部分を選択的に露光するために放射され得る。

図３３中に示されているように、第５のフォトレジスト材料３９６の放射部分は除去され、金属材料３９４と、流体チャネルボディ基板材料３８６の隣接する部分との上に第５のフォトレジスト材料３９６のブロック４０２を残し得る。

図３４を参照すると、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の上側角を丸めるために熱処理され、丸められたブロック４０４を形成し得る。熱処理の温度および時間は、ブロック４０２を作成する材料のタイプと、熱に対するブロック４０２の物理的反応（たとえば、コーナーの等位丸め）と、熱処理後の得られた丸められたブロック４０４の所望のプロファイルとに基づいて選択され得る。丸められたブロック４０４は、以下でさらに解説されるように、ベース構造を形成し得、フレキシブルバブルがベース構造の上に形成されることになる。これにより、丸められたブロック４０４の形状は、得られたフレキシブルバブルの所望の形状に基づいて選択され得る。

図３５を参照すると、第２のフレキシブル材料４０６が、流体チャネルボディ基板材料３８６の上に、および丸められたブロック４０４の上に配設され得る。たとえば、第２のフレキシブル材料４０６は、ポリマー材料（たとえば、ポリシロキサン材料など、エラストマー材料）であり得る。丸められたブロック４０４の上の第２のフレキシブル材料４０６の部分は、フレキシブルバブル３３６を画定し得る。

図３６～図３８中で、流体チャネルボディ基板材料３８６、金属材料３９４、第５のフォトレジスト材料３９６の丸められたブロック４０４、および第２のフレキシブル材料４０６は、図２６～図３５に関して上下逆さまの向きで図示されている。

図３６を参照すると、第６のフォトレジスト材料４０８が、第２のフレキシブル材料４０６の反対側の流体チャネルボディ基板材料３８６の表面の上に配設され得る。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に関して上記で解説されたように、ネガ型フォトレジスト材料であり得る。第６のマスク４１０が、第６のフォトレジスト材料４０８の上に配置され得る。第６のフォトレジスト材料４０８は、第６のフォトレジスト材料４０８に第６のマスク４１０のパターンを転写するために、第６の矢印４１２によって示されているように、第６のマスク４１０を通して放射され得る。

図３７を参照すると、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の残留している部分を通して流体チャネルボディ基板材料３８６の部分を露出するために除去され得る。

図３８中に示されているように、流体チャネルボディ基板材料３８６の露出部分は、フォトリソグラフィの技術分野で知られているように、エッチングプロセス（たとえば、化学エッチングプロセス、ドライ反応性イオンエッチングプロセスなど）など、異方性材料除去プロセスで除去され得る。この材料除去プロセスは、得られたマイクロ流体バルブ３００（図４０を参照）中の入口ポート３１２および出口ポート３１４を画定することになる、流体チャネルボディ基板材料３８６中の穴を形成し得る。第２のフレキシブル材料４０６下の丸められたブロック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を通して露出され得る。

図３９中で、構造は、図３６～図３８中に示されているものに関して上下逆さまの向きで（すなわち、図２６～図３５中と同じ向きで）示されている。図３９中に示されているように、丸められたブロック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技術分野で知られているように、等方性材料除去プロセス（たとえば、ウェットエッチングプロセス、化学エッチングプロセスなど）によってなど、入口ポート３１２および出口ポート３１４を通して除去され得る。この時点で、フレキシブルバブル３３６、および入口ポート３１２と出口ポート３１４との間の流体チャネルの制限領域３３８は、形成および画定され得る。加えて、流体チャネルボディ部分３４８も形成および画定され得る。複数のそれぞれのマイクロ流体バルブ３００の複数の流体チャネルボディ部分３４８が形成されるべきである実施形態では、ウエハまたは他のバルク基板の複数の流体チャネルボディ部分３４８は、以下でさらに解説されるように、この時点でまたは後で、互いから分離（たとえば、ダイシング）され得る。

次に、駆動ボディ部分３４４（図１５）、ゲートボディ部分３４６（図２５）、および流体チャネルボディ部分３４８（図３９）は、図４０中に示されているように、マイクロ流体バルブ３００を形成するために、アセンブルされ、互いに結合され得る。いくつかの例では、駆動ボディ部分３４４、ゲートボディ部分３４６、および流体チャネルボディ部分３４８の個々のユニット（たとえば、ダイス）は、形成され、個々にアセンブルされ、１つのマイクロ流体バルブ３００を形成するために互いに結合され得る。代替的に、駆動ボディ部分３４４、ゲートボディ部分３４６、および流体チャネルボディ部分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、整合され、アセンブルされ、互いに結合され得る。次いで、複数のマイクロ流体バルブ３００が、互いから分離（たとえば、切断、ダイシングなど）され、同時に形成され得る。

いくつかの例では、駆動ボディ部分３４４、ゲートボディ部分３４６、および流体チャネルボディ部分３４８は、アセンブルされ、接着材料を用いて互いに結合され得る。追加の例では、駆動ボディ部分３４４、ゲートボディ部分３４６、および流体チャネルボディ部分３４８は、アセンブルされ、化学接合を介して互いに結合され得る。たとえば、駆動ボディ部分３４４、ゲートボディ部分３４６、および流体チャネルボディ部分３４８は、互いに押圧され、および／または化学接合を形成するために熱処理され得る。１つまたは複数の接合剤が、駆動ボディ部分３４４と、ゲートボディ部分３４６と、流体チャネルボディ部分３４８との間の界面において塗布され、これらの構成要素の間の化学接合を形成することを容易にし得る。

図４０中に示されているように、ゲートボディ部分３４６の流体チャネルボディ部分３４８へのアセンブリ時に、プランジャー３１６は、フレキシブルバブル３３６の構造のために、流体チャネルボディ部分３４８から離れるように（図４０の観点に関して）上方へ押しやられ得る。フレキシブル膜３３４は、プランジャー３１６が、図４０中に示されている位置にあることを可能にするために伸張し得る。いくつかの実施形態では、フレキシブルバブル３３６の構造は、印加された流体力または加圧の不在下でこの上方位置においてプランジャー３１６を保持するのに十分であり得る。追加の実施形態では、プランジャー３１６は、入口ポート３１２の加圧、入力ゲートターミナル３３０の減圧、および／または出力ゲート排出チャンバ３４０の加圧時に、上方位置（図４０）中に押しやられ得る。プランジャー３１６が、図４０中に図示されている上方位置にあるとき、制限領域３３８は遮断を解かれ得、マイクロ流体バルブ３００は開状態にあり得、対象流体は、入口ポート３１２から出口ポート３１４に（および最終的に流体被駆動機構に）流れ得る。

図４１中で、マイクロ流体バルブ３００は閉状態で図示されおり、プランジャー３１６は、流体チャネルボディ部分３４８に向かう（図４１の観点に関して）下方位置にある。プランジャー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）を遮断するために、フレキシブルバブル３３６を押圧および変形し得る。プランジャー３１６は、十分に、ゲートポート３１０を通して入力ゲートターミナル３３０を加圧するおよび／または排出出口３２４を通して出力ゲート排出チャンバ３４０を減圧すると、この下方位置に移動し得る。

図４１はまた、駆動ボディ部分３４４、ゲートボディ部分３４６、および流体チャネルボディ部分３４８の表面上に形成された（破線で示されている）随意の整合マーク４１４を図示する。整合マーク４１４は、それぞれの駆動ボディ部分３４４、ゲートボディ部分３４６、および／または流体チャネルボディ部分３４８の製造中に随意に形成され得る。たとえば、整合マーク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得る。整合マーク４１４は、存在する場合、駆動ボディ部分３４４、ゲートボディ部分３４６、および流体チャネルボディ部分３４８を、駆動ボディ部分３４４、ゲートボディ部分３４６、および流体チャネルボディ部分３４８の適切なアセンブリのために整合させることを容易にし得る。代替的に、入力ゲートターミナル３３０のエッジ、出力ゲートターミナル３３２のエッジ、入口ポート３１２および／または出口ポート３１４など、駆動ボディ部分３４４、ゲートボディ部分３４６、および流体チャネルボディ部分３４８中に形成された他の特徴が、アセンブリ中にこれらの構造の整合を容易にするために使用され得る。

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における対象流体の流れを制御する方法５００を図示する流れ図である。動作５１０において、対象流体が、入口ポートから出口ポートへ流体チャネルの制限領域を通って搬送され得る。たとえば、制限領域は、出力ゲートターミナル内にあり得、上記で説明されたように、フレキシブルバブルの内側によって画定され得る。いくつかの例では、出口ポート中に搬送された流体は、流体被駆動機構をアクティブにするために、流体被駆動機構に流され得る。非限定的な例として、流体被駆動機構は、人工現実システムの触覚フィードバックデバイスであり得る。

動作５２０において、駆動流体が、ゲート伝達要素（たとえば、プランジャーに結合されたフレキシブル膜）によって、出力ゲートターミナルから分離された入力ゲートターミナル中に流され得る。たとえば、駆動流体は、上記で説明されたように、ゲートポートを介して駆動流体源から入力ゲートターミナル中に導入され得る。

動作５３０において、ゲート伝達要素は、出力ゲートターミナル内に配置されたフレキシブルバブルを押圧するために、および変形するために、移動され得る。出力ゲートターミナルは、フレキシブルバブルによって制限領域から分離され得る。たとえば、ゲート伝達要素は、入力ゲートターミナル中に流れる駆動流体に応答して移動され得る。

動作５４０において、入口ポートから出口ポートへの対象流体の流れは、変形されたフレキシブルバブルを用いて制限領域を遮断することによって、抑制され得る。たとえば、制限領域は、上記で説明されたように、フレキシブルバブルの変形によって収縮され得る。このようにして、マイクロ流体バルブは、閉状態に動作させられ得る。マイクロ流体バルブが、閉状態から開状態に動作させられることを望まれた場合、方法５００は、フレキシブルバブルに対する圧力を軽減するように、および制限領域の遮断を解くようにゲート伝達要素を移動するために、ゲートポートを通って入力ゲートターミナルから駆動流体を引き出すことも含み得る。

図４３および図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作製する方法６００および７００を図示する流れ図である。

図４３を参照すると、方法６００は、シリコン材料、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うちの少なくとも１つであるかまたはそれを含み得る、マイクロ流体バルブボディ内のキャビティを形成する動作６１０を含み得る。たとえば、上記で説明されたように、入力ゲートターミナルは、マイクロ流体バルブボディの駆動ボディ部分内に形成され得、出力ゲートターミナルは、マイクロ流体バルブボディのゲートボディ部分内に形成され得る。少なくとも１つのフォトリソグラフィ動作が、マイクロ流体バルブボディ内にキャビティを形成するために実行され得る。キャビティは、約１平方ミリメートル以下など、約２５平方ミリメートル以下の断面積を有するように形成され得る。

動作６２０において、ゲート伝達要素が、ゲートボディ部分の表面上にフレキシブル膜を配設し、フレキシブル膜にプランジャーを結合することによってなど、出力ゲートターミナルから入力ゲートターミナルを分離するために、キャビティ内に配置され得る。ゲートボディ部分および駆動ボディ部分は、互いに結合され得る。

いくつかの実施形態では、流体チャネルボディ部分は、ゲートボディ部分の、駆動ボディ部分とは反対側でゲートボディ部分に結合され得る。

動作６３０において、流体チャネルが、マイクロ流体バルブボディ内で、入口ポートと、制限領域と、出口ポートとを含むように形成され得る。ゲート伝達要素は、入力ゲートターミナルの加圧時に、入口ポートから出口ポートへの対象流体の流れを抑制するように制限領域を制限するために、入力ゲートターミナルの加圧および減圧時に、前後に移動するように配置および構成され得る。同様に、ゲート伝達要素は、入力ゲートターミナルの減圧時に、入口ポートから出口ポートへの対象流体の流れを可能にするかまたは増加させるために、前後に移動するように構成され得る。フレキシブルバブルが、出力ゲートターミナルの出力ゲート排出チャンバから制限領域を分離し得る。これにより、フレキシブルバブルは、制限領域の上に形成され、出力ゲートターミナル内に配置され得る。排出出口が、出力ゲート排出チャンバと流体連通しているマイクロ流体バルブボディ中に形成され得る。

図４４を参照すると、マイクロ流体システムを作製する方法７００は、動作７１０に示されているように、マイクロ流体バルブを形成することを含み得る。マイクロ流体バルブは、上記で説明されたように形成され得る。たとえば、材料が、入力ゲートターミナルと、入力ゲートターミナル中へのゲートポートとを形成するために、マイクロ流体バルブボディの駆動ボディ部分から（たとえば、少なくとも１つのフォトリソグラフィ動作を実行することによって）除去され得る。フレキシブル膜が、マイクロ流体バルブボディのゲートボディ部分上に形成され得る。たとえば、フレキシブル膜は、ポリマー材料（たとえば、ポリシロキサン材料など、エラストマー材料）であるかまたはそれを含み得る。材料が、出力ゲートターミナルを形成するために、および出力ゲートターミナル内にプランジャーを画定するために、ゲートボディ部分から（たとえば、少なくとも１つのフォトリソグラフィ動作を実行することによって）除去され得る。プランジャーは、フレキシブル膜に接合され得るが、場合によっては、ゲートボディ部分から分離され得る。フレキシブルバブルが、マイクロ流体バルブボディの流体チャネルボディ部分上に形成され得、材料が、入口ポートおよび出口ポートを形成するために、流体チャネルボディ部分から（たとえば、少なくとも１つのフォトリソグラフィ動作を実行することによって）除去され得る。入口ポートおよび出口ポートは、フレキシブルバブルの内側と流体連通し得る。駆動ボディ部分は、ゲートボディ部分に結合され得る。入力ゲートターミナルは、フレキシブル膜を用いて出力ゲートターミナルから分離され得る。ゲートボディ部分は、流体チャネルボディ部分に結合され得る。

いくつかの例では、マイクロ流体バルブを形成することは、複数のマイクロ流体バルブを同時に形成することを含み得る。ゲートボディ部分に駆動ボディ部分を結合することは、複数のゲートボディ部分を含むゲートボディ基板材料に、複数の駆動ボディ部分を含む駆動ボディ基板材料を接合することを含み得る。流体チャネルボディ部分にゲートボディ部分を結合することは、複数の流体チャネルボディ部分を含む流体チャネルボディ基板材料に、複数のゲートボディ部分を含むゲートボディ基板材料を接合することを含み得る。プランジャーは、ゲートボディ部分が流体チャネルボディ部分に結合された後、フレキシブルバブルに当接され得る。

いくつかの例では、流体チャネルボディ上にフレキシブルバブルを形成することは、流体チャネルボディ部分上にブロックを形成することを含み得る。ブロックは、ブロックを熱処理することによってなど、丸められ得る。フレキシブル材料（たとえば、ポリシロキサン材料など、エラストマー材料）が、ブロックおよび流体チャネルボディ部分の上に形成され得る。ブロックは、流体チャネルボディ部分上に残留するようにフレキシブル材料を残しながら、除去され得る。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うちの少なくとも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得る。フレキシブルバブルは、マイクロ流体バルブを動作させるための機械的利点を提供するためになど、フレキシブル膜の表面積よりも小さい表面積を有するように形成され得る。

動作７２０において、駆動流体源が、マイクロ流体バルブのゲートポートに動作可能に結合され得る。たとえば、駆動流体源は、ゲートポートと流体連通させられ得る、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るかまたはそれを含み得る。

動作７３０において、対象流体源が、マイクロ流体バルブの（たとえば、流体チャネルの）入口ポートに動作可能に結合され得る。たとえば、対象流体源は、入口ポートと流体連通させられ得る、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るかまたはそれを含み得る。

動作７４０において、流体被駆動機構が、マイクロ流体バルブの（たとえば、流体チャネルの）出口ポートに動作可能に結合され得る。流体被駆動機構は、マイクロ流体バルブが開状態にあるとき、対象流体によって動作させられ得る。たとえば、流体被駆動機構は、ＭＥＭＳデバイス、拡張可能なキャビティ、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うちの少なくとも１つを含み得る。

したがって、流体の流れを制御するための、マイクロ流体バルブならびに関係するシステムおよび方法が開示される。マイクロ流体バルブは、少なくとも１つのキャビティをその中に有している、バルブボディと、キャビティを入力ゲートターミナルと出力ゲートターミナルとに分割するゲート伝達要素とを含み得る。ゲート伝達要素は、フレキシブル膜に結合されたプランジャーを含み得る。ゲート伝達要素は、入力ゲートターミナルの加圧時に、流体チャネルの、入口ポートから出口ポートへの対象流体の流れを抑制するために、および入力ゲートターミナルの減圧時に、対象流体の流れを可能にするために、キャビティ内で移動するように構成され得る。開示される概念は、マイクロ流体の規模における流体の流れの制御を可能および容易にする、改善されたアーキテクチャおよび方法を提供し得る。

本開示の実施形態は、様々なタイプの人工現実システムを含むか、または様々なタイプの人工現実システムとともに実装され得る。人工現実は、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、あるいはそれらの何らかの組合せおよび／または派生物を含み得る、ユーザへの提示の前に何らかの様式で調整された現実の形態である。人工現実コンテンツは、すべて生成されたコンテンツ、またはキャプチャされた（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み得る。人工現実コンテンツは、ビデオ、オーディオ、触覚フィードバック、またはそれらの何らかの組合せを含み得、これらのうちのいずれかが、単一チャネルで、または（閲覧者に対して３次元効果をもたらすステレオビデオなど）複数チャネルで提示され得る。追加として、いくつかの実施形態では、人工現実はまた、たとえば、人工現実中のコンテンツを作り出すために使用され、および／または場合によっては、人工現実中で（たとえば、アクティビティを実行するために）使用される、アプリケーション、製品、アクセサリ、サービス、またはそれらの何らかの組合せに関連付けられ得る。

人工現実システムが、様々な異なるフォームファクタおよび構成において実装され得る。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）なしに動くように設計され得、これの一例が、図４５中の人工現実システム８００である。他の人工現実システムは、実世界中への可視性をも提供する（たとえば、図４６中の人工現実システム９００）、または人工現実中にユーザを視覚的に没入させる（たとえば、図４７中のＶＲシステム１０００）、ＮＥＤを含み得る。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り得るが、他の人工現実デバイスは、ユーザに人工現実体感を提供するために、外部デバイスと通信および／または協調し得る。そのような外部デバイスの例は、ハンドヘルドコントローラ、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／または任意の他の好適な外部システムを含む。

図４５に目を向けると、人工現実システム８００は、概して、ユーザの身体部位（たとえば、頭）の周りにフィットするように寸法決定されたウェアラブルデバイスを表す。図４５中に示されているように、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、ローカル環境を観測することによってローカル環境に関する情報を集めるように構成されたカメラアセンブリ８０４とを含み得る。人工現実システム８００は、出力オーディオトランスデューサ８０８（Ａ）および８０８（Ｂ）ならびに入力オーディオトランスデューサ８１０など、１つまたは複数のオーディオデバイスをも含み得る。出力オーディオトランスデューサ８０８（Ａ）および８０８（Ｂ）は、ユーザにオーディオフィードバックおよび／またはコンテンツを提供し得、入力オーディオトランスデューサ８１０は、ユーザの環境中のオーディオをキャプチャし得る。

示されているように、人工現実システム８００は、ユーザの眼の前に配置されるＮＥＤを必ずしも含むとは限らないことがある。ＮＥＤがない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、指輪、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／または任意の他の好適なタイプまたは形態の装置など、様々な形態をとり得る。人工現実システム８００は、ＮＥＤを含まないことがあるが、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の側面に一体化されたディスプレイスクリーン）を含み得る。人工現実システム８００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であるかまたはそれらを含み得る、１つまたは複数の触覚フィードバックデバイス８１２を含み得る。

本開示で考察される実施形態はまた、１つまたは複数のＮＥＤを含む人工現実システム中で実装され得る。たとえば、図４６中に示されているように、人工現実システム９００は、ユーザの眼の前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をもつアイウェアデバイス９０２を含み得る。ディスプレイデバイス９１５（Ａ）および９１５（Ｂ）は、ユーザに画像または一連の画像を提示するために、ともにまたは独立して作用し得る。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図示されているが、本開示の実施形態は、単一のＮＥＤまたは３つ以上のＮＥＤをもつ人工現実システム中で実装され得る。

いくつかの実施形態では、人工現実システム９００は、センサー９４０など、１つまたは複数のセンサーを含み得る。センサー９４０は、人工現実システム９００の動きに応答して測定値信号を生成し得、フレーム９１０の実質的に任意の部分上に位置決めされ得る。センサー９４０は、位置センサー、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）、深度カメラアセンブリ、またはそれらの任意の組合せを含み得る。いくつかの実施形態では、人工現実システム９００は、センサー９４０を含むことも含まないこともあるか、または２つ以上のセンサーを含み得る。センサー９４０がＩＭＵを含む実施形態では、ＩＭＵは、センサー９４０からの測定値信号に基づいて、較正データを生成し得る。センサー９４０の例は、限定はしないが、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、動きを検出する他の好適なタイプのセンサー、ＩＭＵの誤り訂正のために使用されるセンサー、またはそれらの何らかの組合せを含み得る。

人工現実システム９００は、音響センサー９２０とまとめて呼ばれる、複数の音響センサー９２０（Ａ）～９２０（Ｊ）をもつマイクロフォンアレイをも含み得る。音響センサー９２０は、音波によって誘起された空気圧変動を検出するトランスデューサであり得る。各音響センサー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得る。図４６中のマイクロフォンアレイは、たとえば、１０個の音響センサー、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得る９２０（Ａ）および９２０（Ｂ）、フレーム９１０上の様々なロケーションに配置され得る音響センサー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上に配置され得る音響センサー９２０（Ｉ）および９２０（Ｊ）を含み得る。

マイクロフォンアレイの音響センサー９２０の構成は、変動し得る。人工現実システム９００は、１０個の音響センサー９２０を有するものとして図４６中に示されているが、音響センサー９２０の数は、１０よりも大きいまたは小さいことがある。いくつかの実施形態では、より多数の音響センサー９２０を使用することは、収集されるオーディオ情報の量ならびに／またはオーディオ情報の感度および精度を増加させ得る。対照的に、より少数の音響センサー９２０を使用することは、収集されたオーディオ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力を減少させ得る。加えて、マイクロフォンアレイの各音響センサー９２０の位置は、変動し得る。たとえば、音響センサー９２０の位置は、ユーザ上の定義された位置、フレーム９１０上の定義された座標、各音響センサーに関連付けられた向き、またはそれらの何らかの組合せを含み得る。

音響センサー９２０（Ａ）および９２０（Ｂ）は、耳介の後ろに、あるいは外耳または耳窩内になど、ユーザの耳の異なる部位上に配置され得る。または、耳道の内側の音響センサー９２０に加えて、耳上のまたは耳を囲む追加の音響センサーがあり得る。ユーザの耳道の隣に配置される音響センサーを有することは、音が耳道にどのように到着するかに関する情報をマイクロフォンアレイが収集することを可能にし得る。（たとえば、バイノーラルマイクロフォンとして）ユーザの頭の両側に音響センサー９２０のうちの少なくとも２つを配置することによって、人工現実デバイス９００は、バイノーラル聴覚をシミュレートし、ユーザの頭の周りの周囲の３Ｄステレオ音場をキャプチャし得る。いくつかの実施形態では、音響センサー９２０（Ａ）および９２０（Ｂ）は、ワイヤード接続を介して人工現実システム９００に接続され得、他の実施形態では、音響センサー９２０（Ａ）および９２０（Ｂ）は、ワイヤレス接続（たとば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続）を介して人工現実システム９００に接続され得る。さらに他の実施形態では、音響センサー９２０（Ａ）および９２０（Ｂ）は、人工現実システム９００とともにはまったく使用されないことがある。

フレーム９１０上の音響センサー９２０は、テンプルの長さに沿って、ブリッジにわたって、ディスプレイデバイス９１５（Ａ）および９１５（Ｂ）の上または下に、あるいはそれらの何らかの組合せに配置され得る。音響センサー９２０は、マイクロフォンアレイが、人工現実システム９００を着用するユーザを囲む広範囲の方向において音を検出することが可能であるように向けられ得る。いくつかの実施形態では、最適化プロセスが、マイクロフォンアレイ中の各音響センサー９２０の相対位置を決定するために、人工現実システム９００の製造中に実行され得る。

人工現実システム９００は、ネックバンド９０５など、外部デバイス（たとえば、ペアにされたデバイス）をさらに含むかまたは外部デバイスに接続され得る。示されているように、ネックバンド９０５は、１つまたは複数のコネクタ９３０を介してアイウェアデバイス９０２に結合され得る。コネクタ９３０は、ワイヤードまたはワイヤレスコネクタであり得、電気的および／または非電気的（たとえば、構造的）構成要素を含み得る。いくつかの場合には、アイウェアデバイス９０２およびネックバンド９０５は、アイウェアデバイス９０２とネックバンド９０５との間のワイヤードまたはワイヤレス接続なしに独立して動作し得る。図４６は、アイウェアデバイス９０２およびネックバンド９０５上の例示的なロケーションにおけるアイウェアデバイス９０２およびネックバンド９０５の構成要素を図示しているが、構成要素は、他の場所に位置決めされ、ならびに／あるいはアイウェアデバイス９０２および／またはネックバンド９０５上に別様に分散され得る。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、またはそれらの何らかの組合せとペアにされた１つまたは複数の追加の周辺デバイス上に位置決めされ得る。その上、ネックバンド９０５は、概して、任意のタイプまたは形態のペアにされたデバイスを表す。これにより、ネックバンド９０５の以下の考察は、スマートウォッチ、スマートフォン、リストバンド、他のウェアラブルデバイス、ハンドヘルドコントローラ、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、様々な他のペアにされたデバイスにも適用され得る。

人工現実アイウェアデバイスとの、ネックバンド９０５など、ペアリング外部デバイスは、十分なバッテリーと拡張能力のための計算力とを依然として提供しながら、アイウェアデバイスが一対の眼鏡のフォームファクタを実現することを可能にし得る。人工現実システム９００のバッテリー電力、計算リソース、および／または追加の特徴の一部または全部は、ペアにされたデバイスによって提供されるか、またはペアにされたデバイスとアイウェアデバイスとの間で共有され、これにより、所望の機能性を依然として保ちながら、全体的に、アイウェアデバイスの重み、熱プロファイル、およびフォームファクタを低減し得る。たとえば、ユーザは、彼らが自分の頭または顔上で許容するであろうよりも重い重み負荷を自分の肩上で許容し得るので、ネックバンド９０５は、アイウェアデバイス上に場合によっては含まれるであろう構成要素が、ネックバンド９０５中に含まれることを可能にし得る。ネックバンド９０５はまた、周辺の環境に熱を拡散および消散させるためのより大きい表面積を有し得る。これにより、ネックバンド９０５は、スタンドアロンアイウェアデバイス上で場合によっては可能であったかもしれないよりも大きいバッテリーおよび計算キャパシティを可能にし得る。ネックバンド９０５中で運ばれる重みは、アイウェアデバイス９０２中で運ばれる重みよりもユーザに対して侵襲的でないことがあるので、ユーザは、ユーザが、重いスタンドアロンアイウェアデバイスを着用することを許容するであろうよりも、軽いアイウェアデバイスを着用すること、および長い時間の長さの間、ペアにされたデバイスを運ぶまたは着用することを許容し、それにより、人工現実環境が、ユーザの日々のアクティビティ中により十分に組み込まれることを可能にし得る。

ネックバンド９０５は、アイウェアデバイス９０２と、および／または他のデバイスに通信可能に結合され得る。他のデバイスは、人工現実システム９００に、いくらかの機能（たとえば、トラッキング、位置特定、深度マッピング、処理、ストレージ、触覚フィードバックなど）を提供し得る。図４６の実施形態では、ネックバンド９０５は、マイクロフォンアレイの一部である２つの音響センサー（たとえば、９２０（Ｉ）および９２０（Ｊ））を含み得る（または音響センサー自体のマイクロフォンサブアレイを潜在的に形成し得る）。ネックバンド９０５は、コントローラ９２５および電源９３５をも含み得る。

ネックバンド９０５の音響センサー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得る。図４６の実施形態では、音響センサー９２０（Ｉ）および９２０（Ｊ）は、ネックバンド９０５上にまたは中に配置され、それにより、ネックバンド音響センサー９２０（Ｉ）および９２０（Ｊ）と、アイウェアデバイス９０２上に配置された他の音響センサー９２０との間の距離を増加させ得る。いくつかの場合には、マイクロフォンアレイの音響センサー９２０の間の距離を増加させることは、マイクロフォンアレイを介して実行されるビームフォーミングの精度を改善し得る。たとえば、音が、音響センサー９２０（Ｃ）および９２０（Ｄ）によって検出され、音響センサー９２０（Ｃ）および９２０（Ｄ）の間の距離が、たとえば、音響センサー９２０（Ｄ）および９２０（Ｅ）の間の距離よりも長い場合、検出された音の決定されたソースロケーションは、音が音響センサー９２０（Ｄ）および９２０（Ｅ）によって検出された場合よりも正確であることがある。

ネックバンド９０５のコントローラ９２５は、ネックバンド９０５上のセンサーおよび／または人工現実システム９００によって生成された情報を処理し得る。たとえば、コントローラ９２５は、マイクロフォンアレイによって検出された音について説明する、マイクロフォンアレイからの情報を処理し得る。各検出された音について、コントローラ９２５は、検出された音がマイクロフォンアレイにどの方向から到着したかを推定するために、ＤｏＡ推定を実行し得る。マイクロフォンアレイが音を検出すると、コントローラ９２５は、情報を用いてオーディオデータセットをポピュレートし得る。人工現実システム９００が慣性測定ユニット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上に位置決めされたＩＭＵからすべての慣性および空間算出を計算し得る。コネクタ９３０は、人工現実システム９００とネックバンド９０５との間で、および人工現実システム９００とコントローラ９２５との間で情報を搬送し得る。情報は、光データ、電気データ、ワイヤレスデータの形態、または任意の他の送信可能なデータ形態にあり得る。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に移動することは、アイウェアデバイス９０２中の重みおよび熱を低減し、アイウェアデバイス９０２をユーザにとってより快適にし得る。

ネックバンド９０５中の電源９３５は、アイウェアデバイス９０２におよび／またはネックバンド９０５に電力を供給し得る。電源９３５は、限定はしないが、リチウムイオンバッテリー、リチウムポリマーバッテリー、１次リチウムバッテリー、アルカリバッテリー、または任意の他の形態の電力蓄積を含み得る。いくつかの場合には、電源９３５は、ワイヤード電源であり得る。アイウェアデバイス９０２上に代わりにネックバンド９０５上に電源９３５を含むことは、電源９３５によって生成された重みおよび熱をより良く分散させるのを助け得る。

人工現実システム９００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であるかまたはそれらを含み得る、１つまたは複数の触覚フィードバックデバイス９４５を含み得る。触覚フィードバックデバイス９４５は、ユーザの頭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中に組み込まれ得、および／あるいはユーザの首または別の身体部位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、グローブ、ヘッドバンド、アームバンドなど）中に組み込まれ得る。

述べられたように、いくつかの人工現実システムは、人工現実を実現実と混ぜ合わせる代わりに、実質的に、実世界のユーザの知覚認知のうちの１つまたは複数を仮想体感と置き換え得る。このタイプのシステムの一例は、ユーザの視野をほぼまたは完全にカバーする、図４７中のＶＲシステム１０００など、頭部装着型ディスプレイシステムである。ＶＲシステム１０００は、ユーザの頭の周囲にフィットするように整形された前面剛体１００２およびバンド１００４を含み得る。ＶＲシステム１０００は、出力オーディオトランスデューサ１００６（Ａ）および１００６（Ｂ）をも含み得る。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であるかまたはそれらを含み得る、１つまたは複数の触覚フィードバックデバイス１００８も、（限定はしないが）バンド１００４中にまたは上になど、ＶＲシステム１０００中に含まれ得る。その上、図４７中には示されていないが、前面剛体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ユニット（ＩＭＵ）、１つまたは複数のトラッキングエミッタまたは検出器および／あるいは人工現実体感を作り出すための任意の他の好適なデバイスまたはシステムを含む、１つまたは複数の電子要素を含み得る。

人工現実システムは、様々なタイプの視覚フィードバック機構を含み得る。たとえば、人工現実システム９００中のおよび／またはＶＲシステム１０００中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／あるいは任意の他の好適なタイプのディスプレイスクリーンを含み得る。人工現実システムは、両方の眼について単一のディスプレイスクリーンを含み得るか、またはそれぞれの眼についてディスプレイスクリーンを提供し得、これは、可変焦点調整のためのまたはユーザの屈折誤差を補正するための追加の柔軟性を可能にし得る。いくつかの人工現実システムは、１つまたは複数のレンズ（たとえば、従来の凹または凸レンズ、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も含み得、ユーザは、光学サブシステムを通してディスプレイスクリーンを眺め得る。

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ディスプレイスクリーンを使用する代わりに、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み得る。たとえば、人工現実システム９００中のおよび／またはＶＲシステム１０００中のディスプレイデバイスは、周辺の光が通過することを可能にするクリアなコンバイナレンズなど、ディスプレイデバイス中に（たとえば、導波路を使用して）光を投影する、マイクロＬＥＤプロジェクタを含み得る。ディスプレイデバイスは、ユーザの瞳孔に向かって、投影された光を屈折させ得、ユーザが、人工現実コンテンツと実世界の両方を同時に眺めることを可能にし得る。人工現実システムはまた、任意の他の好適なタイプまたは形態の画像投影システムを用いて構成され得る。

人工現実システムは、様々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も含み得る。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、２次元（２Ｄ）または３次元（３Ｄ）カメラ、飛行時間型深度センサー、単一ビームまたは掃引レーザー測距器、３Ｄライダーセンサー、および／あるいは任意の他の好適なタイプまたは形態の光センサーなど、１つまたは複数の光センサーを含み得る。人工現実システムは、ユーザのロケーションを識別するために、実世界をマッピングするために、ユーザに現実世界の周囲状況に関するコンテキストを提供するために、および／または様々な他の機能を実行するために、これらのセンサーのうちの１つまたは複数からのデータを処理し得る。

人工現実システムは、１つまたは複数の入力および／または出力オーディオトランスデューサも含み得る。図４５および図４７中に示されている例では、出力オーディオトランスデューサ８０８（Ａ）、８０８（Ｂ）、１００６（Ａ）、および１００６（Ｂ）は、ボイスコイルスピーカー、リボンスピーカー、静電スピーカー、圧電スピーカー、骨伝導トランスデューサ、軟骨伝導トランスデューサ、および／あるいは任意の他の好適なタイプまたは形態のオーディオトランスデューサを含み得る。同様に、入力オーディオトランスデューサ８１０は、コンデンサマイクロフォン、ダイナミックマイクロフォン、リボンマイクロフォン、および／あるいは任意の他のタイプまたは形態の入力トランスデューサを含み得る。いくつかの実施形態では、単一のトランスデューサが、オーディオ入力とオーディオ出力の両方のために使用され得る。

図４５～図４７中には示されていないが、人工現実システムは、ヘッドウェア、グローブ、ボディスーツ、ハンドヘルドコントローラ、環境デバイス（たとえば、椅子、フロアマットなど）、および／あるいは任意の他のタイプのデバイスまたはシステム中に組み込まれ得る、タクティル（すなわち、触覚）フィードバックシステムを含み得る。触覚フィードバックシステムは、振動、力、牽引、手触り、および／または温度を含む、様々なタイプの皮膚性フィードバックを提供し得る。触覚フィードバックシステムはまた、動きおよびコンプライアンスなど、様々なタイプの運動感覚フィードバックを提供し得る。触覚フィードバックは、モーター、圧電アクチュエータ、流体システム、および／または様々な他のタイプのフィードバック機構を使用して実装され得る。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に、および／または他の人工現実デバイスとともに実装され得る。

触覚感覚、可聴コンテンツ、および／または視覚コンテンツを提供することによって、人工現実システムは、仮想体感全体を作り出すかまたは様々なコンテキストおよび環境中のユーザの現実世界体感を向上させ得る。たとえば、人工現実システムは、特定の環境内のユーザの認知、記憶、または認識を支援または拡大し得る。いくつかのシステムは、実世界中の他の人々とのユーザの相互作用を向上させ得るか、または仮想世界中の他の人々とのより没入できる相互作用を可能にし得る。人工現実システムはまた、教育目的のために（たとえば、学校、病院、政府団体、軍事団体、ビジネス企業などにおける教示またはトレーニングのために）、エンターテインメント目的（たとえば、ビデオゲームをプレイする、音楽を聞く、ビデオコンテンツを見るためになど）、および／またはアクセシビリティ目的のために（たとえば、補聴器、視覚補助としてなど）使用され得る。本明細書で開示される実施形態は、これらのコンテキストおよび環境のうちの１つまたは複数における、ならびに／あるいは他のコンテキストおよび環境におけるユーザの人工現実体感を可能にするかまたは向上させ得る。

述べられたように、人工現実システム８００、９００、および１０００は、より説得力のある人工現実体感を提供するために、様々な他のタイプのデバイスとともに使用され得る。これらのデバイスは、触覚フィードバックを提供する、および／または環境とのユーザの相互作用に関する触覚情報を収集する、トランスデューサとの触覚インターフェースであり得る。本明細書で開示される人工現実感システムは、タクティルフィードバック（たとえば、皮膚性フィードバックと呼ばれることもある、ユーザが皮膚中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／または腱中に位置決めされたレセプタを介して検出するフィードバック）を含む、様々なタイプの触覚情報を検出または搬送する、様々なタイプの触覚インターフェースを含み得る。

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）内に配置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運ばれ得る物品（たとえば、グローブ、リストバンドなど）上のインターフェースによって提供され得る。一例として、図４８は、ウェアラブルグローブ（触覚デバイス４８１０）およびリストバンド（触覚デバイス４８２０）の形態の振動タクティルシステム４８００を図示する。触覚デバイス４８１０および触覚デバイス４８２０は、それぞれ、ユーザの手および手首に対する配置のために整形および構成された、フレキシブルで、ウェアラブルな織物材料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、胴、足、または脚など、他の人間の身体部位に対する配置のために整形および構成され得る、振動タクティルシステムを含む。限定ではなく例として、本開示の様々な実施形態による振動タクティルシステムは、他の可能性の中で、グローブ、ヘッドバンド、アームバンド、そで、ヘッドカバーリング、靴下、シャツ、またはズボンの形態にもあり得る。いくつかの例では、「織物」という用語は、織布、不織布、革、布、可撓性ポリマー材料、複合材料などを含む、任意のフレキシブルで、ウェアラブルな材料を含み得る。

１つまたは複数の振動タクティルデバイス４８４０が、振動タクティルシステム４８００の織物材料４８３０中に形成された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配置され得る。振動タクティルデバイス４８４０は、振動タクティルシステム４８００のユーザに、振動している感覚（たとえば、触覚フィードバック）を提供するためのロケーション中に配置され得る。たとえば、図４８中に示されているように、振動タクティルデバイス４８４０は、ユーザの指、親指、または手首に対するように配置され得る。振動タクティルデバイス４８４０は、いくつかの例では、ユーザの対応する身体部位に適合するかまたはユーザの対応する身体部位とともに曲がるのに十分にフレキシブルであり得る。

振動タクティルデバイス４８４０のアクティブ化のために振動タクティルデバイス４８４０に電圧を印加するための電源４８５０（たとえば、バッテリー）が、導電性配線４８５２を介してなど、振動タクティルデバイス４８４０に電気的に結合され得る。いくつかの例では、振動タクティルデバイス４８４０の各々は、独立して、個々のアクティブ化のために電源４８５０に電気的に結合され得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ４８６０は、電源４８５０に動作可能に結合され、振動タクティルデバイス４８４０のアクティブ化を制御するように構成（たとえば、プログラム）され得る。

振動タクティルシステム４８００は、様々なやり方で実装され得る。いくつかの例では、振動タクティルシステム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、一体型サブシステムおよび構成要素をもつスタンドアロンシステムであり得る。別の例として、振動タクティルシステム４８００は、別のデバイスまたはシステム４８７０との相互作用のために構成され得る。たとえば、振動タクティルシステム４８００は、いくつかの例では、他のデバイスまたはシステム４８７０に対して、信号を受信および送信ための通信インターフェース４８８０を含み得る。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）、ハンドヘルドコントローラなどであり得る。通信インターフェース４８８０は、ワイヤレス（たとえば、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、セルラー、無線など）リンクまたはワイヤードリンクを介して、振動タクティルシステム４８００と他のデバイスまたはシステム４８７０との間の通信を可能にし得る。存在する場合、通信インターフェース４８８０は、振動タクティルデバイス４８４０のうちの１つまたは複数をアクティブまたは非アクティブにするようにプロセッサ４８６０に信号を提供するためになど、プロセッサ４８６０と通信し得る。

振動タクティルシステム４８００は、随意に、タッチセンシティブパッド４８９０、圧力センサー、動きセンサー、位置センサー、照明要素、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、他のサブシステムおよび構成要素を含み得る。使用中に、振動タクティルデバイス４８４０は、ユーザインターフェース要素とのユーザの相互作用、動きまたは位置センサーからの信号、タッチセンシティブパッド４８９０からの信号、圧力センサーからの信号、他のデバイスまたはシステム４８７０からの信号などに応答してなど、様々な異なる理由でアクティブにされるように構成され得る。

電源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中に配置されるものとして図４８中に図示されているが、本開示は、そのように限定されない。たとえば、電源４８５０、プロセッサ４８６０、または通信インターフェース４８８０のうちの１つまたは複数は、触覚デバイス４８１０内に、または別のウェアラブル織物内に配置され得る。

図４８中に示され、図４８に関連して説明されたものなど、触覚ウェアラブルは、様々なタイプの人工現実感システムおよび環境中で実装され得る。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、グローブ）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、これらの構成要素の任意の数および／または組合せならびに他の構成要素が、人工現実システム中に含まれ得る。たとえば、いくつかの実施形態では、各々が、関連付けられた触覚デバイスを有する複数のヘッドマウントディスプレイがあり、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、ポータブル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システムと通信し得る。

ヘッドマウントディスプレイ４９０２は、概して、図４７中の仮想現実システム４７００など、任意のタイプまたは形態の仮想現実システムを表す。触覚デバイス４９０４は、概して、ユーザに、彼または彼女が仮想オブジェクトと物理的に係わっているという認知を与えるために、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使用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表す。いくつかの実施形態では、触覚デバイス４９０４は、ユーザに振動、動き、および／または力を印加することによって、触覚フィードバックを提供し得る。たとえば、触覚デバイス４９０４は、ユーザの移動を限定または増補し得る。特定の例を挙げると、触覚デバイス４９０４は、ユーザが、彼または彼女の手が仮想壁と物理的に接触したという認知を有するように、ユーザの手が前方に移動するのを限定し得る。この特定の例では、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式ブラダー中に流体をポンピングすることによって、物理的移動制限を実現し得る。いくつかの例では、ユーザはまた、コンソールにアクション要求を送るために、触覚デバイス４９０４を使用し得る。アクション要求の例は、限定はしないが、アプリケーションを開始および／またはアプリケーションを終わらせるようにとの要求、ならびに／あるいはアプリケーション内で特定のアクションを実行するようにとの要求を含む。

触覚インターフェースは、図４９中に示されているように、仮想現実システムとともに使用され得るが、触覚インターフェースはまた、図５０中に示されているように、拡張現実システムとともに使用され得る。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、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とペアにされた、一対の拡張現実眼鏡５０２０を着用し得る。触覚デバイス５０３０は、複数のバンド要素５０３２を含むリストバンドと、バンド要素５０３２を互いに接続する張力付与機構５０３４とであり得る。

バンド要素５０３２のうちの１つまたは複数は、触覚フィードバックを提供するのに好適な、任意のタイプまたは形態のアクチュエータを含み得る。たとえば、バンド要素５０３２のうちの１つまたは複数は、振動、力、牽引、手触り、および／または温度を含む、様々なタイプの皮膚性フィードバックのうちの１つまたは複数を提供するように構成され得る。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、様々なタイプのアクチュエータのうちの１つまたは複数を含み得る。一例では、バンド要素５０３２の各々は、ユーザに様々なタイプの触覚感覚のうちの１つまたは複数を提供するために、調和してまたは独立して振動するように構成された振動タクター（たとえば、振動タクティルアクチュエータ）を含み得る。代替的に、単一のバンド要素のみが、またはバンド要素のサブセットが、振動タクターを含み得る。

触覚デバイス４８１０、４８２０、４９０４、および５０３０は、任意の好適な数および／またはタイプの触覚トランスデューサ、センサー、および／またはフィードバック機構を含み得る。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的トランスデューサ、圧電トランスデューサ、および／または流体トランスデューサを含み得る。触覚デバイス４８１０、４８２０、４９０４、および５０３０は、ユーザの人工現実感体感を向上させるためにともにまたは独立して動く、異なるタイプおよび形態のトランスデューサの様々な組合せも含み得る。一例では、触覚デバイス５０３０のバンド要素５０３２の各々は、ユーザに様々なタイプの触覚感覚のうちの１つまたは複数を提供するために、調和してまたは独立して振動するように構成された振動タクター（たとえば、振動タクティルアクチュエータ）を含み得る。

本明細書で説明および／または図示されたステップのプロセスパラメータおよびシーケンスは、単に例として与えられており、必要に応じて変動され得る。たとえば、本明細書で図示および／または説明されたステップは、特定の順序で示されるかまたは考察され得るが、これらのステップは、図示または考察された順序で実行される必要が必ずしもあるとは限らない。本明細書で説明および／または図示された様々な例示的な方法はまた、本明細書で説明または図示されたステップのうちの１つまたは複数を省略するか、または開示されたものに加えて追加のステップを含み得る。

上記の説明は、他の当業者が、本明細書で開示された様々な態様の例示的な実施形態を最も良く利用することを可能にするために提供された。この例示的な説明は、網羅的なものではなく、または開示されたいずれかの厳密な形態に限定されるものではない。多くの変更形態および変形形態が、特許請求の範囲によって定義される本開示の範囲から逸脱することなく可能である。本明細書で開示された実施形態は、あらゆる点で限定的ではなく例示的であると見なされるべきである。本開示の範囲を決定する際に、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物への参照が行われるべきである。

別段に記載されていない限り、明細書および特許請求の範囲で使用される、「に接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」および「に結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」という用語（およびそれらの派生語）は、直接的接続と間接的（すなわち、他の要素または構成要素を介した）接続の両方を容認すると解釈されるべきである。加えて、明細書および特許請求の範囲で使用される、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」という用語は、「のうちの少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ）」を意味すると解釈されるべきである。最後に、使用が容易なように、明細書および特許請求の範囲で使用される、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語（およびそれらの派生語）は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という単語と交換可能であり、「備える」という単語と同じ意味を有する。

Claims (15)

1. 少なくとも１つのキャビティをその中に有している、バルブボディと、
   前記キャビティ内に配設され、前記キャビティを入力ゲートターミナルと出力ゲートターミナルとに分離するゲート伝達要素であって、フレキシブル膜と、前記フレキシブル膜に結合されたプランジャーとを備える、ゲート伝達要素と、
   前記入力ゲートターミナルを加圧するために、前記入力ゲートターミナル中に駆動流体を搬送するように構成されたゲートポートと、
   入口ポートと、制限領域と、出口ポートとを備える流体チャネルであって、前記入口ポートから、前記制限領域を通して、前記出口ポートに対象流体を搬送するように構成された、流体チャネルと
   を備え、
   前記ゲート伝達要素が、前記入力ゲートターミナルの加圧時に、前記入口ポートから前記出口ポートへの対象流体の流れを抑制するように前記制限領域を制限するために、および前記入力ゲートターミナルの減圧時に、前記入口ポートから前記出口ポートへの対象流体の前記流れを可能にするかまたは増加させるように前記制限領域を拡張するために、前記キャビティ内で移動するように構成された、
   マイクロ流体バルブ。
2. 前記制限領域が、前記出力ゲートターミナル内に、前記入口ポートおよび前記出口ポートの上に、ならびに前記プランジャーと前記入口ポートおよび出口ポートとの間に配置されたフレキシブルバブルによって少なくとも部分的に画定された、請求項１に記載のマイクロ流体バルブ。
3. 前記フレキシブルバブルが、前記出力ゲートターミナルを、前記フレキシブルバブル内の前記制限領域と、前記フレキシブルバブルの外側と前記ゲート伝達要素との間の出力ゲート排出チャンバとに分離する、請求項２に記載のマイクロ流体バルブ。
4. 前記プランジャーが、前記入力ゲートターミナルの加圧時に、前記制限領域を収縮させるために、前記フレキシブルバブルを押圧するように構成された、請求項２または３に記載のマイクロ流体バルブ。
5. 前記バルブボディが、前記出力ゲート排出チャンバへおよび前記出力ゲート排出チャンバから流体を導くように構成された排出出口をさらに備え、
   前記出力ゲート排出チャンバが、前記排出出口を通して加圧および減圧されるように構成された、
   請求項３に記載のマイクロ流体バルブ。
6. 前記バルブボディは、
   前記フレキシブル膜と、前記フレキシブルバブルを形成するフレキシブル材料との間に配設されたゲートボディ部分であって、随意に、前記キャビティ内の前記フレキシブル膜の表面積が前記フレキシブルバブルの表面積よりも大きい、ゲートボディ部分と、
   前記フレキシブル膜の、前記ゲートボディ部分とは反対側に配設され、前記ゲートポートを備える駆動ボディ部分と、
   前記フレキシブルバブルを形成する前記フレキシブル材料の、前記ゲートボディ部分とは反対側に配設され、前記入口ポートと前記出口ポートとを備える流体チャネルボディ部分と
   を備える、請求項２から５のいずれか一項に記載のマイクロ流体バルブ。
7. 前記フレキシブル膜に対して平行に取られた前記キャビティの断面積が、約２５平方ミリメートル以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載のマイクロ流体バルブ。
8. 前記プランジャーが、前記フレキシブル膜に化学的に接合された、請求項１から７のいずれか一項に記載のマイクロ流体バルブ。
9. 前記バルブボディが、
   シリコン、
   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つを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のマイクロ流体バルブ。
10. 前記フレキシブル膜が、ポリマー材料を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のマイクロ流体バルブ。
11. 前記入口ポートと前記出口ポートとの間の流体チャネル内に配置されたフレキシブルバブルであって、前記入力ゲートターミナルの加圧時に、前記入口ポートから前記出口ポートへの対象流体の流れを抑制するように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を遮断するために、および前記入力ゲートターミナルの減圧時に、前記入口ポートから前記出口ポートへの対象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た、前記流体チャネル中の前記制限領域を画定する、フレキシブルバブルと、
    前記ゲートポートを通して前記入力ゲートターミナル中にまたは前記入力ゲートターミナルの中から前記駆動流体を搬送するように構成された駆動流体源と、
    前記入口ポートに前記対象流体を搬送するように構成された対象流体源と、
    前記出口ポートから前記対象流体を受け取るように構成された流体被駆動機構と
    をさらに備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のマイクロ流体バルブ。
12. 前記流体被駆動機構が、
    マイクロ電気機械デバイス、
    拡張可能なキャビティ、
    ピストンシステム、または
    触覚フィードバックデバイス
    のうちの少なくとも１つを備える、請求項１１に記載のマイクロ流体バルブ。
13. 前記マイクロ流体バルブが、マイクロ流体システム内に備えられるように適応された、請求項１から１２のいずれか一項に記載のマイクロ流体バルブ。
14. マイクロ流体システムにおける対象流体の流れを制御する方法であって、
    入口ポートから出口ポートに流体チャネルの制限領域を通して対象流体を搬送することと、
    マイクロ流体バルブボディ中のキャビティ内の入力ゲートターミナル中にゲートポートから駆動流体を流すことであって、前記入力ゲートターミナルが、フレキシブル膜と、前記フレキシブル膜に結合されたプランジャーとを備えるゲート伝達要素によって出力ゲートターミナルから分離されている、駆動流体を流すことと、
    前記入力ゲートターミナル中に流れる前記駆動流体に応答して、前記出力ゲートターミナル内に配置されたフレキシブルバブルを押圧および変形するために、前記ゲート伝達要素を移動することであって、前記フレキシブルバブルが、前記制限領域から前記出力ゲートターミナルを分離する、前記ゲート伝達要素を移動することと、
    前記変形されたフレキシブルバブルを用いて前記制限領域を遮断することによって、前記入口ポートから前記出口ポートへの前記対象流体の流れを抑制することと
    を含む、方法。
15. 流体被駆動機構をアクティブにするために、前記流体被駆動機構中に前記出口ポートから前記対象流体を流すことをさらに含み、随意に、前記流体被駆動機構をアクティブにすることが、人工現実システムの触覚フィードバックデバイスをアクティブにすることを含む、請求項１４に記載の方法。
    

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