JP3418727B2 - マイクロバルブ装置及びその製作方法 - Google Patents
マイクロバルブ装置及びその製作方法Info
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- JP3418727B2 JP3418727B2 JP2000127429A JP2000127429A JP3418727B2 JP 3418727 B2 JP3418727 B2 JP 3418727B2 JP 2000127429 A JP2000127429 A JP 2000127429A JP 2000127429 A JP2000127429 A JP 2000127429A JP 3418727 B2 JP3418727 B2 JP 3418727B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体微細加工技術を応
用して製作したマイクロバルブ装置とその製造工程に関
するものである。このマイクロバルブ装置は遺伝子解析
などの化学分析、合成に応用できる。
用して製作したマイクロバルブ装置とその製造工程に関
するものである。このマイクロバルブ装置は遺伝子解析
などの化学分析、合成に応用できる。
【０００２】
【従来の技術】最近マイクロバルブ装置のようなマイク
ロ流体デバイスが注目されて来ている。マイクロ化学分
析システム（μＴＡＳ）を含む（バイオ）ケミカル技術
においては特に顕著である。典型的な設計では、マイク
ロバルブ装置には微細な流体通路（流路）が形成されて
いて、この流体通路の途中に設けた弁座に可動のメンブ
レンが離接して開閉される。メンブレンの駆動の方法に
は種々のものがある。
ロ流体デバイスが注目されて来ている。マイクロ化学分
析システム（μＴＡＳ）を含む（バイオ）ケミカル技術
においては特に顕著である。典型的な設計では、マイク
ロバルブ装置には微細な流体通路（流路）が形成されて
いて、この流体通路の途中に設けた弁座に可動のメンブ
レンが離接して開閉される。メンブレンの駆動の方法に
は種々のものがある。
【０００３】マイクロバルブユニット設計のポイント
は、メンブレンの材料にある。流路の寸法に匹敵するほ
どのメンブレンの大きな撓みが弁座との離着すなわち流
体スイッチングに必要である。多くの場合はその撓みは
数十ミクロンである。スイッチングはバイオケミカル技
術には必須である。
は、メンブレンの材料にある。流路の寸法に匹敵するほ
どのメンブレンの大きな撓みが弁座との離着すなわち流
体スイッチングに必要である。多くの場合はその撓みは
数十ミクロンである。スイッチングはバイオケミカル技
術には必須である。
【０００４】シリコーンゴムはヤング率が低いこととシ
ール特性が優れていることから、マイクロバルブユニッ
トメンブレンの主要な材料の１つと目されている。シリ
コーンゴムのメンブレンを空気圧で駆動するタイプのマ
イクロバルブユニットとしては[1] Ohori T, Shioji S,
Miura K and Yotumoto A 1997 Three-way microvalvefo
r blood flow contorl in medical micro total analys
is systems (μTAS)proc IEEE Micro Electro Mechanic
al Systems, Nagoya333-7、 [2]Bousse L, Dijkstra E a
nd Guenat O 1996 High-density arrays of valves and
interconnects for liquid switching Proc. Solid-St
ate Sensor and Actuator Workshop,Hilton Head 272-5
がある。
ール特性が優れていることから、マイクロバルブユニッ
トメンブレンの主要な材料の１つと目されている。シリ
コーンゴムのメンブレンを空気圧で駆動するタイプのマ
イクロバルブユニットとしては[1] Ohori T, Shioji S,
Miura K and Yotumoto A 1997 Three-way microvalvefo
r blood flow contorl in medical micro total analys
is systems (μTAS)proc IEEE Micro Electro Mechanic
al Systems, Nagoya333-7、 [2]Bousse L, Dijkstra E a
nd Guenat O 1996 High-density arrays of valves and
interconnects for liquid switching Proc. Solid-St
ate Sensor and Actuator Workshop,Hilton Head 272-5
がある。
【０００５】
【解決すべき課題】一方、シリコーンゴムは駆動方法に
制約があるという短点もある。その駆動方法としては、
空気圧法と熱空気圧法との２つの方法だけがこれまでに
報告されている。しかし、これらの２つの方法はマイク
ロバルブユニットの高密度アレイを製作する場合には問
題となる。熱空気圧駆動の場合、高密度アレイにおける
隣接するバルブとの熱絶縁が困難である。空気圧駆動の
場合、メンブレンに空気圧を導入するためのマイクロ流
路が要求されるが、このことは、スイッチングされる流
体のマイクロ流路層の他にもう一層、駆動用空気のマイ
クロ流路の層が余計に必要となることを意味する。しか
るにこのような多層のマイクロ流路の部材の製作には複
雑な製作プロセスが必要となる。
制約があるという短点もある。その駆動方法としては、
空気圧法と熱空気圧法との２つの方法だけがこれまでに
報告されている。しかし、これらの２つの方法はマイク
ロバルブユニットの高密度アレイを製作する場合には問
題となる。熱空気圧駆動の場合、高密度アレイにおける
隣接するバルブとの熱絶縁が困難である。空気圧駆動の
場合、メンブレンに空気圧を導入するためのマイクロ流
路が要求されるが、このことは、スイッチングされる流
体のマイクロ流路層の他にもう一層、駆動用空気のマイ
クロ流路の層が余計に必要となることを意味する。しか
るにこのような多層のマイクロ流路の部材の製作には複
雑な製作プロセスが必要となる。
【０００６】空気圧駆動の三方弁または四方弁マイクロ
バルブユニットについては報告されている。それらは独
立した一方弁バルブユニットの３個または４個で構成さ
れている。しかしそれらは空気マイクロ流路を備えてい
ない。したがって、バルブユニット間の間隔はマイクロ
加工で製作されていない空気コネクターの大きさによっ
て制約されることとなる。これらのシステムでは間隔は
２．５ｍｍより大きくなり、このことは四角格子状に配
置した場合に、バルブ配置の理論的密度は１６個／ｃｍ
2より低くなることを意味する。
バルブユニットについては報告されている。それらは独
立した一方弁バルブユニットの３個または４個で構成さ
れている。しかしそれらは空気マイクロ流路を備えてい
ない。したがって、バルブユニット間の間隔はマイクロ
加工で製作されていない空気コネクターの大きさによっ
て制約されることとなる。これらのシステムでは間隔は
２．５ｍｍより大きくなり、このことは四角格子状に配
置した場合に、バルブ配置の理論的密度は１６個／ｃｍ
2より低くなることを意味する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、一例として
三つの一方弁マイクロバルブユニットからなる三方弁マ
イクロバルブ装置に関するものである。一方弁マイクロ
バルブユニットはシリコーンゴムメンブレンを備えてい
る。このメンブレンは外部から導入される負の空気圧に
よって駆動される。一方弁マイクロバルブユニット間の
間隔は７８０μｍよりも小さく、これによって四角格子
配列にした場合の理論配列密度が１６４個／ｃｍ2以上
になることを意味する。この小さな間隔は空気用のマイ
クロ流路を備えたシステムを採用することによって実現
する。
三つの一方弁マイクロバルブユニットからなる三方弁マ
イクロバルブ装置に関するものである。一方弁マイクロ
バルブユニットはシリコーンゴムメンブレンを備えてい
る。このメンブレンは外部から導入される負の空気圧に
よって駆動される。一方弁マイクロバルブユニット間の
間隔は７８０μｍよりも小さく、これによって四角格子
配列にした場合の理論配列密度が１６４個／ｃｍ2以上
になることを意味する。この小さな間隔は空気用のマイ
クロ流路を備えたシステムを採用することによって実現
する。
【０００８】この多層マイクロ流路をもつ比較的構造の
複雑な装置を製作する過程を簡単にするために、装置の
材料として透明シリコーンゴムの一種であるポリジメチ
ルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａ
ｎｅ）（ＰＤＭＳ この明細書において同じ）を採用し
た。
複雑な装置を製作する過程を簡単にするために、装置の
材料として透明シリコーンゴムの一種であるポリジメチ
ルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａ
ｎｅ）（ＰＤＭＳ この明細書において同じ）を採用し
た。
【０００９】最近、マイクロ流体装置の製作を簡単化す
るために、ＰＤＭＳの型成形技術が広く使用されてい
る。
るために、ＰＤＭＳの型成形技術が広く使用されてい
る。
【００１０】普通に使われている過程は
（１）表面に溝が形成されているＰＤＭＳチップをマイ
クロ加工で製作された型を用いて成形する。 （２）溝を平基板でふたをしてマイクロ流路を形成す
る。
クロ加工で製作された型を用いて成形する。 （２）溝を平基板でふたをしてマイクロ流路を形成す
る。
【００１１】製作過程はＰＤＭＳの２つの特徴によって
単純化されている。その１つはサブミクロンのレプリカ
忠実再現性である。この忠実再現性はほとんどの応用例
で充分な性能を有する。その２つは自己接着性である。
溝を閉じる（シールする）ためには、ＰＤＭＳの表面は
手のかかる接着技術がなくても、ガラス、シリコーンＰ
ＤＭＳなど種々の材料の表面に可逆的に接着することが
できる。さらにもし必要ならば、接着表面を接触前に酸
素プラズマで表面処理して不可逆的に接着することがで
きる。ここで述べた、マイクロバルブユニットは２つの
ＰＤＭＳマイクロ流路チップと１枚のメンブレンから成
っている。それらの部材は可逆的及び不可逆的な接合技
術とを使用して組立てられている。後者の不可逆的接合
技術はＰＤＭＳメンブレンを基板からＰＤＭＳチップに
移転するときに使用される。基板上のメンブレンはスピ
ンコートによって形成されるものである。
単純化されている。その１つはサブミクロンのレプリカ
忠実再現性である。この忠実再現性はほとんどの応用例
で充分な性能を有する。その２つは自己接着性である。
溝を閉じる（シールする）ためには、ＰＤＭＳの表面は
手のかかる接着技術がなくても、ガラス、シリコーンＰ
ＤＭＳなど種々の材料の表面に可逆的に接着することが
できる。さらにもし必要ならば、接着表面を接触前に酸
素プラズマで表面処理して不可逆的に接着することがで
きる。ここで述べた、マイクロバルブユニットは２つの
ＰＤＭＳマイクロ流路チップと１枚のメンブレンから成
っている。それらの部材は可逆的及び不可逆的な接合技
術とを使用して組立てられている。後者の不可逆的接合
技術はＰＤＭＳメンブレンを基板からＰＤＭＳチップに
移転するときに使用される。基板上のメンブレンはスピ
ンコートによって形成されるものである。
【００１２】したがって、この発明のマイクロバルブ装
置は、一個または複数の一方弁マイクロバルブユニット
によって構成したことを特徴としている。また、この発
明の他のマイクロバルブ装置は、複数の前記一方弁マイ
クロバルブユニットを有し、それぞれの前記一方弁マイ
クロバルブユニット毎にバルブ領域において変位するメ
ンブレンが弁座に離着して作動流体通路を開閉する弁機
構を有し、かつ、複数の制御ポートをもつ駆動流体素子
チップと複数のアクセスポートをもつ作動流体素子チッ
プと及び前記両素子チップに挟まれた前記メンブレンと
が協働して前記複数の一方弁マイクロバルブユニットを
構成しており、前記駆動流体素子チップは１つの制御ポ
ートと連通し１つのバルブ領域において駆動流体の圧力
が作用する１つの圧力室を有する駆動流体通路を前記メ
ンブレンに接着して複数個形成し、前記作動流体素子チ
ップは一つのアクセスポートに連通し前記バルブ領域を
通る作動流体通路を前記メンブレンに接着して複数個形
成し、前記複数の作動流体通路は互いに連通しており、
前記バルブ領域において前記圧力室と前記作動流体通路
とは前記メンブレンを挟んで隣接しており、前記圧力室
に前記駆動流体の圧力を給排することによって前記メン
ブレンを変位させて前記弁座と離着させて前記一方弁マ
イクロバルブユニットを開閉する様にして複数方弁を構
成したことを特徴としている。さらにこの発明の他のマ
イクロバルブ装置は一個の前記一方弁マイクロバルブユ
ニットを有し、バルブ領域において変位するメンブレン
が弁座に離着して作動流体通路を開閉する弁機構を有す
る一方弁マイクロバルブユニットを有する一方弁マイク
ロバルブ装置であって、１つの制御ポートをもつ駆動流
体素子チップと２つのアクセスポートをもつ作動流体素
子チップと及び前記両素子チップに挟まれた前記メンブ
レンとを有し、前記駆動流体素子チップは制御ポートと
連通し前記バルブ領域において駆動流体の圧力が作用す
る圧力室を有する駆動流体通路を前記メンブレンに前記
接着して形成し、前記作動流体素子チップはアクセスポ
ートに連通し前記バルブ領域を通る作動流体通路を前記
メンブレンに接着して形成し、前記バルブ領域において
前記圧力室と前記作動流体通路とは前記メンブレンを挟
んで隣接しており、前記圧力室に前記駆動流体の圧力を
給排することによって前記メンブレンを変位させて前記
弁座と離着させて前記一方弁マイクロバルブユニットを
開閉する様にして一方弁を構成したことを特徴としてい
る。またこの発明のマイクロバルブ装置の製作方法は、
バルブ領域において変位するメンブレンが弁座に離着し
て作動流体通路を開閉する弁機構を有する一個または複
数の一方弁マイクロバルブを有するマイクロバルブ装置
であって、前記一方弁マイクロバルブユニットは制御ポ
ートをもつ駆動流体素子チップとアクセスポートをもつ
作動流体素子チップと及び前記両素子チップに挟まれた
前記メンブレンとを有し、前記駆動流体素子チップは制
御ポートと連通し前記バルブ領域において駆動流体の圧
力が作用する圧力室を有する駆動流体通路を前記メンブ
レンに接着して形成し、前記作動流体素子チップはアク
セスポートに連通し前記バルブ領域を通る作動流体通路
を前記メンブレンに前記接着して形成し、前記バルブ領
域において前記圧力室と前記作動流体通路とは前記メン
ブレンを挟んで隣接しており、前記圧力室に前記駆動流
体の圧力を給排することによって前記メンブレンを変位
させて前記弁座と離着させて前記一方弁マイクロバルブ
ユニットを開閉する様に構成したマイクロバルブ装置の
製作方法であって、基板にホトレジストを塗布して前記
圧力室または前記作動流体流路のパターンを露光、現像
して前記基板上に反転パターンを形成し、次に前記基板
上に駆動流体素子チップまたは作動流体素子チップの材
料樹脂を供給し前記反転パターンを転写して、その後基
板から材料樹脂を剥離し、こうして駆動流体素子及び作
動流体素子チップを得て、一方他の基板上にメンブレン
の材料樹脂を供給して、基板上にメンブレンを形成し、
次に駆動流体素子チップの前記圧力室が形成されている
側の面を前記バルブ領域の前記メンブレンの表面に不可
逆的に接着して前記メンブレンを前記基板から剥離さ
せ、次に作動流体素子チップの前記作動流体通路が形成
されている側の面を前記メンブレンの裏面に可逆的に接
着することを特徴としている。
置は、一個または複数の一方弁マイクロバルブユニット
によって構成したことを特徴としている。また、この発
明の他のマイクロバルブ装置は、複数の前記一方弁マイ
クロバルブユニットを有し、それぞれの前記一方弁マイ
クロバルブユニット毎にバルブ領域において変位するメ
ンブレンが弁座に離着して作動流体通路を開閉する弁機
構を有し、かつ、複数の制御ポートをもつ駆動流体素子
チップと複数のアクセスポートをもつ作動流体素子チッ
プと及び前記両素子チップに挟まれた前記メンブレンと
が協働して前記複数の一方弁マイクロバルブユニットを
構成しており、前記駆動流体素子チップは１つの制御ポ
ートと連通し１つのバルブ領域において駆動流体の圧力
が作用する１つの圧力室を有する駆動流体通路を前記メ
ンブレンに接着して複数個形成し、前記作動流体素子チ
ップは一つのアクセスポートに連通し前記バルブ領域を
通る作動流体通路を前記メンブレンに接着して複数個形
成し、前記複数の作動流体通路は互いに連通しており、
前記バルブ領域において前記圧力室と前記作動流体通路
とは前記メンブレンを挟んで隣接しており、前記圧力室
に前記駆動流体の圧力を給排することによって前記メン
ブレンを変位させて前記弁座と離着させて前記一方弁マ
イクロバルブユニットを開閉する様にして複数方弁を構
成したことを特徴としている。さらにこの発明の他のマ
イクロバルブ装置は一個の前記一方弁マイクロバルブユ
ニットを有し、バルブ領域において変位するメンブレン
が弁座に離着して作動流体通路を開閉する弁機構を有す
る一方弁マイクロバルブユニットを有する一方弁マイク
ロバルブ装置であって、１つの制御ポートをもつ駆動流
体素子チップと２つのアクセスポートをもつ作動流体素
子チップと及び前記両素子チップに挟まれた前記メンブ
レンとを有し、前記駆動流体素子チップは制御ポートと
連通し前記バルブ領域において駆動流体の圧力が作用す
る圧力室を有する駆動流体通路を前記メンブレンに前記
接着して形成し、前記作動流体素子チップはアクセスポ
ートに連通し前記バルブ領域を通る作動流体通路を前記
メンブレンに接着して形成し、前記バルブ領域において
前記圧力室と前記作動流体通路とは前記メンブレンを挟
んで隣接しており、前記圧力室に前記駆動流体の圧力を
給排することによって前記メンブレンを変位させて前記
弁座と離着させて前記一方弁マイクロバルブユニットを
開閉する様にして一方弁を構成したことを特徴としてい
る。またこの発明のマイクロバルブ装置の製作方法は、
バルブ領域において変位するメンブレンが弁座に離着し
て作動流体通路を開閉する弁機構を有する一個または複
数の一方弁マイクロバルブを有するマイクロバルブ装置
であって、前記一方弁マイクロバルブユニットは制御ポ
ートをもつ駆動流体素子チップとアクセスポートをもつ
作動流体素子チップと及び前記両素子チップに挟まれた
前記メンブレンとを有し、前記駆動流体素子チップは制
御ポートと連通し前記バルブ領域において駆動流体の圧
力が作用する圧力室を有する駆動流体通路を前記メンブ
レンに接着して形成し、前記作動流体素子チップはアク
セスポートに連通し前記バルブ領域を通る作動流体通路
を前記メンブレンに前記接着して形成し、前記バルブ領
域において前記圧力室と前記作動流体通路とは前記メン
ブレンを挟んで隣接しており、前記圧力室に前記駆動流
体の圧力を給排することによって前記メンブレンを変位
させて前記弁座と離着させて前記一方弁マイクロバルブ
ユニットを開閉する様に構成したマイクロバルブ装置の
製作方法であって、基板にホトレジストを塗布して前記
圧力室または前記作動流体流路のパターンを露光、現像
して前記基板上に反転パターンを形成し、次に前記基板
上に駆動流体素子チップまたは作動流体素子チップの材
料樹脂を供給し前記反転パターンを転写して、その後基
板から材料樹脂を剥離し、こうして駆動流体素子及び作
動流体素子チップを得て、一方他の基板上にメンブレン
の材料樹脂を供給して、基板上にメンブレンを形成し、
次に駆動流体素子チップの前記圧力室が形成されている
側の面を前記バルブ領域の前記メンブレンの表面に不可
逆的に接着して前記メンブレンを前記基板から剥離さ
せ、次に作動流体素子チップの前記作動流体通路が形成
されている側の面を前記メンブレンの裏面に可逆的に接
着することを特徴としている。
【００１３】
【実施例】以上この発明の詳細を実施例を示す図面につ
いて説明する。図１において１は複数方弁マイクロバル
ブ装置の一例としての三方弁マイクロバルブ装置であ
る。
いて説明する。図１において１は複数方弁マイクロバル
ブ装置の一例としての三方弁マイクロバルブ装置であ
る。
【００１４】この三方弁マイクロバルブ装置１は１個ま
たは複数個の三方弁マイクロバルブ２を有しており、こ
の発明の三方弁マイクロバルブ２は複数の一方弁マイク
ロバルブユニット３を有するものである。すなわち一方
弁マイクロバルブユニット３は三方弁マイクロバルブ２
乃至三方弁マイクロバルブ装置１のバルブユニットであ
る。この発明の一方弁マイクロバルブユニット３は前記
のように三方弁マイクロバルブ装置１の構成要素である
とともに、単独で一方向だけの流路をもつこの発明の一
方弁マイクロバルブ装置を構成することも可能である。
以下に示す実施例では複数方弁マイクロバルブ装置１と
して三方弁マイクロバルブ装置１を例示として説明して
おり、複数方弁マイクロバルブユニットとして三方弁マ
イクロバルブ２を例示として説明している。
たは複数個の三方弁マイクロバルブ２を有しており、こ
の発明の三方弁マイクロバルブ２は複数の一方弁マイク
ロバルブユニット３を有するものである。すなわち一方
弁マイクロバルブユニット３は三方弁マイクロバルブ２
乃至三方弁マイクロバルブ装置１のバルブユニットであ
る。この発明の一方弁マイクロバルブユニット３は前記
のように三方弁マイクロバルブ装置１の構成要素である
とともに、単独で一方向だけの流路をもつこの発明の一
方弁マイクロバルブ装置を構成することも可能である。
以下に示す実施例では複数方弁マイクロバルブ装置１と
して三方弁マイクロバルブ装置１を例示として説明して
おり、複数方弁マイクロバルブユニットとして三方弁マ
イクロバルブ２を例示として説明している。
【００１５】図１は独立した３つの一方弁マイクロバル
ブユニット３をもつ三方弁マイクロバルブ２を有する三
方弁マイクロバルブ装置１を示している。三方弁マイク
ロバルブ装置１は２つのＰＤＭＳ製のチップ、すなわち
作動流体素子チップ５と駆動流体素子チップ６、とこの
２つのチップに挟まれているＰＤＭＳ製のメンブレン７
とからなる。三方弁マイクロバルブ装置１は特定の流れ
の方向をもたないけれども、作動流体素子チップ５中の
３つのアクセスポートは、便宜上、入口ポート（Ｉｎ１
−２）及び出口ポート（Ｏｕｔ）と呼ばれる。一方、駆
動流体素子チップ６には３つの制御ポート（Ｃ１−３）
がある。作動流体素子チップ５及び駆動流体素子チップ
６は、マイクロ加工で製作された深さ２５μｍ及び７０
μｍの溝８、１１が形成されている。溝８、１１はメン
ブレン７の両面とシールしていてマイクロ流路である作
動流体流路１２と圧力室１３の２つの層を形成する。作
動流体流路１２は作動流体を通す流路であり、圧力室１
３は駆動流体の圧力が作用する室である。この実施例で
は、駆動流体は空気である。作動流体素子チップ５は可
逆的にメンブレン７に接着し、駆動流体素子チップ６は
不可逆的にメンブレン７に接着する。
ブユニット３をもつ三方弁マイクロバルブ２を有する三
方弁マイクロバルブ装置１を示している。三方弁マイク
ロバルブ装置１は２つのＰＤＭＳ製のチップ、すなわち
作動流体素子チップ５と駆動流体素子チップ６、とこの
２つのチップに挟まれているＰＤＭＳ製のメンブレン７
とからなる。三方弁マイクロバルブ装置１は特定の流れ
の方向をもたないけれども、作動流体素子チップ５中の
３つのアクセスポートは、便宜上、入口ポート（Ｉｎ１
−２）及び出口ポート（Ｏｕｔ）と呼ばれる。一方、駆
動流体素子チップ６には３つの制御ポート（Ｃ１−３）
がある。作動流体素子チップ５及び駆動流体素子チップ
６は、マイクロ加工で製作された深さ２５μｍ及び７０
μｍの溝８、１１が形成されている。溝８、１１はメン
ブレン７の両面とシールしていてマイクロ流路である作
動流体流路１２と圧力室１３の２つの層を形成する。作
動流体流路１２は作動流体を通す流路であり、圧力室１
３は駆動流体の圧力が作用する室である。この実施例で
は、駆動流体は空気である。作動流体素子チップ５は可
逆的にメンブレン７に接着し、駆動流体素子チップ６は
不可逆的にメンブレン７に接着する。
【００１６】図１ＡのＡ部が三方弁マイクロバルブ２を
示しており、その拡大図が図２に示されている。幅１０
０μｍの作動流体流路１２が入口ポート及び出口ポート
から来てチップの中央で合する。それぞれの流路１２は
一方弁マイクロバルブユニット３を有していて、これら
の流路は実質上は等価である。一方弁マイクロバルブユ
ニット３の断面図は図３に示されている。
示しており、その拡大図が図２に示されている。幅１０
０μｍの作動流体流路１２が入口ポート及び出口ポート
から来てチップの中央で合する。それぞれの流路１２は
一方弁マイクロバルブユニット３を有していて、これら
の流路は実質上は等価である。一方弁マイクロバルブユ
ニット３の断面図は図３に示されている。
【００１７】作動流体素子流路１２を中断する５０μｍ
のギャップが弁座１４として機能する。一方弁マイクロ
バルブユニット３は通常はメンブレン７と弁座１４がシ
ーリングして閉じている。外部の駆動流体空気負圧が制
御ポート及び２００μｍ幅の圧力室１３を介して供給さ
れ、メンブレン７を一方弁マイクロバルブユニット３を
開く方向に変位させる。例えばＩｎ１からＯｕｔに至る
作動流体通路１２は制御ポートＣ１及びＣ３に同時に空
気負圧を供給することによって開かれる。
のギャップが弁座１４として機能する。一方弁マイクロ
バルブユニット３は通常はメンブレン７と弁座１４がシ
ーリングして閉じている。外部の駆動流体空気負圧が制
御ポート及び２００μｍ幅の圧力室１３を介して供給さ
れ、メンブレン７を一方弁マイクロバルブユニット３を
開く方向に変位させる。例えばＩｎ１からＯｕｔに至る
作動流体通路１２は制御ポートＣ１及びＣ３に同時に空
気負圧を供給することによって開かれる。
【００１８】次に以上のように構成された三方弁マイク
ロバルブ装置１及び一方弁マイクロバルブ装置の製作方
法について説明する。三方弁マイクロバルブ装置１及び
一方弁マイクロバルブ装置の製作過程はおおよそ図４に
示されている。駆動流体素子チップ６は以下のような型
成型技術によって製作される。高さ７０μｍの圧力室１
３を形成するための反転パターンを形成するために、超
厚膜フォトレジスト１５（ＳＵ−８：Ｍｉｃｒｏｃｈｅ
ｍ社製、アメリカ）が基板１６の上にスピンコートさ
れ、製造者メーカーの指示にしたがって処理される。そ
の後、反転パターンを露光し、現像する（図４Ａ）。現
像の後、接着を強化するために、炉中で４分間１５０℃
で焼かれ、それから１〜２時間かけて室温まで徐冷され
る。型離れをよくするために、基板は反応性イオンエン
ッチング（ＲＩＥ）機械（ＳｙｓｔｅｍＶＩＩ ＳＬＲ
７ ３０／７４０：Ｐｌａｓｍａ−ｔｈｅｒｍ社製，Ｕ
ＳＡ）中で２分間、ＣＨＦ3プラズマにより 重合化され
たフロロカーボン層が成膜される。その時の条件は以下
の通りである。ＣＨＦ3ガス流量５０ｓｃｃｍ、圧力１
６０ｍＴｏｒｒ，電力２００ｗ。
ロバルブ装置１及び一方弁マイクロバルブ装置の製作方
法について説明する。三方弁マイクロバルブ装置１及び
一方弁マイクロバルブ装置の製作過程はおおよそ図４に
示されている。駆動流体素子チップ６は以下のような型
成型技術によって製作される。高さ７０μｍの圧力室１
３を形成するための反転パターンを形成するために、超
厚膜フォトレジスト１５（ＳＵ−８：Ｍｉｃｒｏｃｈｅ
ｍ社製、アメリカ）が基板１６の上にスピンコートさ
れ、製造者メーカーの指示にしたがって処理される。そ
の後、反転パターンを露光し、現像する（図４Ａ）。現
像の後、接着を強化するために、炉中で４分間１５０℃
で焼かれ、それから１〜２時間かけて室温まで徐冷され
る。型離れをよくするために、基板は反応性イオンエン
ッチング（ＲＩＥ）機械（ＳｙｓｔｅｍＶＩＩ ＳＬＲ
７ ３０／７４０：Ｐｌａｓｍａ−ｔｈｅｒｍ社製，Ｕ
ＳＡ）中で２分間、ＣＨＦ3プラズマにより 重合化され
たフロロカーボン層が成膜される。その時の条件は以下
の通りである。ＣＨＦ3ガス流量５０ｓｃｃｍ、圧力１
６０ｍＴｏｒｒ，電力２００ｗ。
【００１９】ＰＤＭＳ（Ｓｙｌｇａｒｄ １８４； Ｄ
ｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ社製、ＵＳＡ）の未重合溶液を溶
液を保持する型枠を使用して基板上に注ぐ（図４Ｂ）。
これに対して６５℃で１時間の第１キュアと、１００℃
で１時間の第２キュアを与える。キュアされたＰＤＭＳ
チップは基板から剥離され、次に１．５ｍｍのアクセス
ホールが３本、金属パイプを使用してチップにパンチし
て形成する（図４Ｃ）。次に、ＰＤＭＳメンブレン７は
他の基板上に形成され（図４Ｄ）、ついで以下に示す新
技術によって、駆動流体素子チップ６上に移転させる
（図４Ｅ）。前もって、ＣＨＦ3プラズマによって重合
されたフロロカーボン層を前述のプロセスを使用して基
板上に成膜しておく。
ｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ社製、ＵＳＡ）の未重合溶液を溶
液を保持する型枠を使用して基板上に注ぐ（図４Ｂ）。
これに対して６５℃で１時間の第１キュアと、１００℃
で１時間の第２キュアを与える。キュアされたＰＤＭＳ
チップは基板から剥離され、次に１．５ｍｍのアクセス
ホールが３本、金属パイプを使用してチップにパンチし
て形成する（図４Ｃ）。次に、ＰＤＭＳメンブレン７は
他の基板上に形成され（図４Ｄ）、ついで以下に示す新
技術によって、駆動流体素子チップ６上に移転させる
（図４Ｅ）。前もって、ＣＨＦ3プラズマによって重合
されたフロロカーボン層を前述のプロセスを使用して基
板上に成膜しておく。
【００２０】ＰＤＭＳの未重合溶液は基板上に３０秒
間、３０００ｒｐｍでスピンコートされており、かつオ
ーブンで１００℃、１時間のキュアーがほどこされてい
る。その結果として、２５μｍ厚のメンブレン７が得ら
れた。駆動流体素子チップ６とメンブレン７との間では
不可逆的接着を実現するために両表面はＲＩＥ機械中で
以下のような条件で１時間、は酸素プラズマで処理す
る。酸素ガス流量１００ｓｃｃｍ、圧力３００ｍＴｏｒ
ｒ及び電力２００Ｗ。
間、３０００ｒｐｍでスピンコートされており、かつオ
ーブンで１００℃、１時間のキュアーがほどこされてい
る。その結果として、２５μｍ厚のメンブレン７が得ら
れた。駆動流体素子チップ６とメンブレン７との間では
不可逆的接着を実現するために両表面はＲＩＥ機械中で
以下のような条件で１時間、は酸素プラズマで処理す
る。酸素ガス流量１００ｓｃｃｍ、圧力３００ｍＴｏｒ
ｒ及び電力２００Ｗ。
【００２１】プラズマチャンバーから取り出した後、た
だちに、２つの表面を接触させ、オーブン中で１００℃
で２時間焼く（図４Ｄ）。２つの部材は不可逆的に接着
されたので、それらは一緒にメンブレン７の形状を保っ
たまま基板から剥離することができる（図４Ｅ）。最後
に、すべての部材は組立てられる。作動流体素子チップ
５はＳＵ−８フォトレジストの厚みが２５μｍである点
を除けば、駆動流体素子チップ６と同じ方法で製作され
る。作動流体素子チップ５は駆動流体素子チップ６とメ
ンブレン７との合成体の表面に単に接触させるだけで可
逆的接着する。
だちに、２つの表面を接触させ、オーブン中で１００℃
で２時間焼く（図４Ｄ）。２つの部材は不可逆的に接着
されたので、それらは一緒にメンブレン７の形状を保っ
たまま基板から剥離することができる（図４Ｅ）。最後
に、すべての部材は組立てられる。作動流体素子チップ
５はＳＵ−８フォトレジストの厚みが２５μｍである点
を除けば、駆動流体素子チップ６と同じ方法で製作され
る。作動流体素子チップ５は駆動流体素子チップ６とメ
ンブレン７との合成体の表面に単に接触させるだけで可
逆的接着する。
【００２２】ＰＤＭＳは透明だから位置合わせはビデオ
顕微鏡（ＶＨ−６３００；ＫＥＹＥ社製、日本）とＸ−
Ｙ−Ｚステージを利用した手製の道具を用いて行うこと
ができる。６本のガラスパイプがアクセス孔に挿入さ
れ、ＰＤＭＳに接着される（図４Ｆ）。
顕微鏡（ＶＨ−６３００；ＫＥＹＥ社製、日本）とＸ−
Ｙ−Ｚステージを利用した手製の道具を用いて行うこと
ができる。６本のガラスパイプがアクセス孔に挿入さ
れ、ＰＤＭＳに接着される（図４Ｆ）。
【００２３】
【実験】以上説明したように構成された複数方弁マイク
ロバルブ装置１の流れ特性について実験した。
ロバルブ装置１の流れ特性について実験した。
【００２４】実験装置及び実験方法
水に対する三方弁マイクロバルブ装置の流量特性を図５
に示す装置を使用して評価した。図５において、（ａ）
真空ポンプ、（ｂ，ｃ）真空レギュレータ、（ｄ−ｇ）
手動三方弁、（ｎ）水捕捉トラップ、（ｉ）三方弁マイ
クロバルブ、（ｊ，ｋ）純水を充填したシリコーンチュ
ーブを示す。
に示す装置を使用して評価した。図５において、（ａ）
真空ポンプ、（ｂ，ｃ）真空レギュレータ、（ｄ−ｇ）
手動三方弁、（ｎ）水捕捉トラップ、（ｉ）三方弁マイ
クロバルブ、（ｊ，ｋ）純水を充填したシリコーンチュ
ーブを示す。
【００２５】水を吸い込むためとバルブメンブレンを制
御するために、負圧が利用される。負圧は真空ポンプ
（ＤＡ−５Ｄ；ＵＬＶＡＣ真空機工社、日本）によって
供給され、水の吸い込みとバルブの制御のために２つの
真空レギュレータ（ＶＲ２００−Ｇ；コガネイ社製、日
本）を使用して別々に独立して調節された。ポート内の
真空−大気圧間の圧力の切り替えは４つの三方弁を使用
することによって行う。各ポート内の圧力はＰＸＸ（ポ
ート名）で表示する。出口ポートから汲み上げられた水
はレギュレータへの吸い込みを避けるために瓶に一旦溜
められる。入口ポートは純水を満たしたシリコーンチュ
ーブ（長さ１ｍ，内径１ｍｍ）に接続される。チューブ
の他端は大気圧に開放される。装置と卓上に置かれたチ
ューブとの間の数ｃｍの高さの差を無視して圧力ＰＩｎ
１，ＰＩｎ２を大気圧とみなした。Ｉｎ１とＩｎ２の体
積流量ｑ1，ｑ2を計算するためにチューブ内の水の移動
速度を計測した。
御するために、負圧が利用される。負圧は真空ポンプ
（ＤＡ−５Ｄ；ＵＬＶＡＣ真空機工社、日本）によって
供給され、水の吸い込みとバルブの制御のために２つの
真空レギュレータ（ＶＲ２００−Ｇ；コガネイ社製、日
本）を使用して別々に独立して調節された。ポート内の
真空−大気圧間の圧力の切り替えは４つの三方弁を使用
することによって行う。各ポート内の圧力はＰＸＸ（ポ
ート名）で表示する。出口ポートから汲み上げられた水
はレギュレータへの吸い込みを避けるために瓶に一旦溜
められる。入口ポートは純水を満たしたシリコーンチュ
ーブ（長さ１ｍ，内径１ｍｍ）に接続される。チューブ
の他端は大気圧に開放される。装置と卓上に置かれたチ
ューブとの間の数ｃｍの高さの差を無視して圧力ＰＩｎ
１，ＰＩｎ２を大気圧とみなした。Ｉｎ１とＩｎ２の体
積流量ｑ1，ｑ2を計算するためにチューブ内の水の移動
速度を計測した。
【００２６】実験結果及び検討
図６Ａにおいて、流量ｑ1を０〜７０ＫＰａで変化する
制御圧力ＰＣ１，ＰＣ３に対してプロットしている。
（Ａ）流体ルートＩｎ１−Ｏｕｔの開閉挙動、Ｉｎ２−
Ｏｕｔの流体ルートは閉じられている。（Ｂ）流体ルー
トが開状態における吸い込み圧力に対する流量を示す。
他方の流体ルートＩｎ２−Ｏｕｔは閉じられている。
（Ｃ）両方の流体ルートが開状態であるときの吸い込み
圧力に対する流量を示す。
制御圧力ＰＣ１，ＰＣ３に対してプロットしている。
（Ａ）流体ルートＩｎ１−Ｏｕｔの開閉挙動、Ｉｎ２−
Ｏｕｔの流体ルートは閉じられている。（Ｂ）流体ルー
トが開状態における吸い込み圧力に対する流量を示す。
他方の流体ルートＩｎ２−Ｏｕｔは閉じられている。
（Ｃ）両方の流体ルートが開状態であるときの吸い込み
圧力に対する流量を示す。
【００２７】圧力ＰＣ２及びＰＯＵＴは図に示されるよ
うに一定に保たれる。この曲線は流体ルートＩｎ２−Ｏ
ｕｔが閉じているときの流体ルートＩｎ１−Ｏｕｔの開
閉の挙動を示している。この曲線にはほとんど線形成は
みられない。換言すれば、Ｃ１及びＣ３で制御される２
つのバルブユニットからなる装置はひとつのＯｎ−Ｏｆ
ｆバルブとして機能する。
うに一定に保たれる。この曲線は流体ルートＩｎ２−Ｏ
ｕｔが閉じているときの流体ルートＩｎ１−Ｏｕｔの開
閉の挙動を示している。この曲線にはほとんど線形成は
みられない。換言すれば、Ｃ１及びＣ３で制御される２
つのバルブユニットからなる装置はひとつのＯｎ−Ｏｆ
ｆバルブとして機能する。
【００２８】３つのバルブユニットは等価とみなせるか
ら、Ｃ２−Ｃ３，Ｃ１−Ｃ２の組み合わせも図６Ａに示
すＯｎ−Ｏｆｆ特性と同じ特性を持つ。開放圧力と閉鎖
圧力との間のヒステリシスはメンブレンと弁座との間の
スティッキング（凝着）によって起こされるものと考え
られる。閉状態での漏洩は検出されない。
ら、Ｃ２−Ｃ３，Ｃ１−Ｃ２の組み合わせも図６Ａに示
すＯｎ−Ｏｆｆ特性と同じ特性を持つ。開放圧力と閉鎖
圧力との間のヒステリシスはメンブレンと弁座との間の
スティッキング（凝着）によって起こされるものと考え
られる。閉状態での漏洩は検出されない。
【００２９】図６Ｂにおいて、圧力変化が０〜３０ＫＰ
の吸い込み圧力に対する流量ｑ1がプロットされてい
る。制御圧力は
の吸い込み圧力に対する流量ｑ1がプロットされてい
る。制御圧力は
【数１】
ＰＣ１＝ＰＣ３＝−６０ＫＰａ、ＰＣ２＝０ＫＰａ
の一定に保持される。この圧力は流体流路Ｉｎ１−０ｕ
ｔとを“開”にし、流体流路Ｉｎ２−Ｏｕｔを“閉”に
する。図６Ｂに示すように、流量は吸い込み圧力に比例
する。したがって、その比例定数を流路抵抗（圧力降
下）と定義することができる。
ｔとを“開”にし、流体流路Ｉｎ２−Ｏｕｔを“閉”に
する。図６Ｂに示すように、流量は吸い込み圧力に比例
する。したがって、その比例定数を流路抵抗（圧力降
下）と定義することができる。
【００３０】曲線を図６Ｃから計算すると、流体抵抗Ｒ
Aは
Aは
【数２】ＲA＝１．６５ＫＰａ／（μＬ／ｍｉｎ）
となる。図６Ｃは上記と同じ実験結果を示している。す
べての制御ポートに圧力（−６０Ｐａ）をかけることに
より、すべての流体流路は開状態に保たれる。図６Ｃに
示す流量ｑ1，ｑ2は見込み通り互いにバランスして吸い
込み圧力に比例している。流体ルートＩｎ１−Ｏｕｔの
流路抵抗ＲBと流体ルートＩｎ２−Ｏｕｔの流路抵抗ＲC
は
べての制御ポートに圧力（−６０Ｐａ）をかけることに
より、すべての流体流路は開状態に保たれる。図６Ｃに
示す流量ｑ1，ｑ2は見込み通り互いにバランスして吸い
込み圧力に比例している。流体ルートＩｎ１−Ｏｕｔの
流路抵抗ＲBと流体ルートＩｎ２−Ｏｕｔの流路抵抗ＲC
は
【数３】ＲB＝２．２４ＫＰａ／（μＬ／ｍｉｎ）
ＲC＝２．２９ＫＰａ／（μＬ／ｍｉｎ）
と計算される。
【００３１】結論
一方弁マイクロバルブユニットを三つ備えた空気圧駆動
の三方弁マイクロバルブ装置が製作された。一方弁バル
ブユニット間の間隔は７８０μｍよりも小さく、このこ
とは高密度マイクロバルブアレイの実現可能性を開くも
のである。現在、この間隔は位置合せの精度からの制約
を受けるが、近い将来には改善されるであろう。多層マ
イクロ流路を含んだ装置を比較的簡単なプロセスで製作
した。これはＰＤＭＳを使用することによって可能とな
ったものである。特に、ＰＤＭＳメンブレンのウエハレ
ベル移転の新技術が有効であることが証明された。ＰＤ
ＭＳはガラス、シリコーンその他の種々の材料に不可逆
的に接着することができるので、この技術は多層マイク
ロ流路システムに広く適用することができる。
の三方弁マイクロバルブ装置が製作された。一方弁バル
ブユニット間の間隔は７８０μｍよりも小さく、このこ
とは高密度マイクロバルブアレイの実現可能性を開くも
のである。現在、この間隔は位置合せの精度からの制約
を受けるが、近い将来には改善されるであろう。多層マ
イクロ流路を含んだ装置を比較的簡単なプロセスで製作
した。これはＰＤＭＳを使用することによって可能とな
ったものである。特に、ＰＤＭＳメンブレンのウエハレ
ベル移転の新技術が有効であることが証明された。ＰＤ
ＭＳはガラス、シリコーンその他の種々の材料に不可逆
的に接着することができるので、この技術は多層マイク
ロ流路システムに広く適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】従来のマイクロバルブユニットを製造す
るには両面露光、基板貫通エッチング、犠牲層エッチン
グなど複雑で時間のかかる工程が必要だったが、この発
明では超厚膜フォトレジスト膜の形成とパターンの露
光、現像、型成形、及び可逆的−不可逆的接着の選択に
よって、工程を簡単化することができる。
るには両面露光、基板貫通エッチング、犠牲層エッチン
グなど複雑で時間のかかる工程が必要だったが、この発
明では超厚膜フォトレジスト膜の形成とパターンの露
光、現像、型成形、及び可逆的−不可逆的接着の選択に
よって、工程を簡単化することができる。
【００３３】また、高密度のマイクロバルブユニットア
レイを作るためには流体回路と空気圧回路の精密な位置
合わせが不可欠である。しかし、従来のマイクロバルブ
ユニットでは主要な構造体に不透明なシリコーン基板を
用いているため、これは困難であったが、この発明では
両チップ及びメンブレンにＰＤＭＳを使用することで部
材の位置合わせを容易にし、部材の縮小化と合わせてマ
イクロバルブシステムの高密度化が可能となる。マイク
ロバルブに限らず、多層流体回路一般に適用できる。
レイを作るためには流体回路と空気圧回路の精密な位置
合わせが不可欠である。しかし、従来のマイクロバルブ
ユニットでは主要な構造体に不透明なシリコーン基板を
用いているため、これは困難であったが、この発明では
両チップ及びメンブレンにＰＤＭＳを使用することで部
材の位置合わせを容易にし、部材の縮小化と合わせてマ
イクロバルブシステムの高密度化が可能となる。マイク
ロバルブに限らず、多層流体回路一般に適用できる。
【００３４】
【図１】３つの一方弁ユニットで構成される三方弁マイ
クロバルブ装置を示す説明図。
クロバルブ装置を示す説明図。
【図２】図１ＡにおけるＡ部拡大図。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ部断面図。
【図４】三方マイクロバルブユニットの製作過程を示す
説明図。
説明図。
【図５】水を使用して三方弁マイクロバルブの流量特性
を評価するための実験装置を示す説明図。
を評価するための実験装置を示す説明図。
【図６】水を取り扱った三方弁マイクロバルブの特性を
示すグラフ。
示すグラフ。
１ 三方弁マイクロバルブ装置
２ 三方弁マイクロバルブ
３ 一方弁マイクロバルブユニット
５ 作動流体チップ
６ 駆動流体チップ
７ メンブレン
８ 溝
１１ 溝
１２ 作動流体流路
１３ 圧力室
１４ 弁座
１５ 超厚膜フォトレジスト
１６ 基板
Ｉｎ１ 入口ポート
Ｉｎ２ 入口ポート
Ｏｕｔ 出口ポート
Ｃ１ 制御ポート
Ｃ２ 制御ポート
Ｃ３ 制御ポート
Claims (8)
- 【請求項１】 一個または複数の一方弁マイクロバルブ
ユニットによって構成したマイクロバルブ装置におい
て、複数の前記一方弁マイクロバルブユニットを有し、
それぞれの前記一方弁マイクロバルブユニット毎にバル
ブ領域において変位するメンブレンが弁座に離着して作
動流体通路を開閉する弁機構を有し、かつ、複数の制御
ポートをもつ駆動流体素子チップと複数のアクセスポー
トをもつ作動流体素子チップと及び前記両素子チップに
挟まれた前記メンブレンとが協働して前記複数の一方弁
マイクロバルブユニットを構成しており、前記駆動流体
素子チップは1つの制御ポートと連通し1つのバルブ領域
において駆動流体の圧力が作用する1つの圧力室を有す
る駆動流体通路を前記メンブレンに接着して複数個形成
し、前記作動流体素子チップは一つのアクセスポートに
連通し前記バルブ領域を通る作動流体通路を前記メンブ
レンに接着して複数個形成し、前記複数の作動流体通路
は互いに連通しており、前記バルブ領域において前記圧
力室と前記作動流体通路とは前記メンブレンを挟んで隣
接しており、前記圧力室に前記駆動流体の圧力を給排す
ることによって前記メンブレンを変位させて前記弁座と
離着させて前記一方弁マイクロバルブユニットを開閉す
る様にして複数方弁を構成したことを特徴とするマイク
ロバルブ装置。 - 【請求項２】 一個または複数の一方弁マイクロバルブ
ユニットによって構成したマイクロバルブ装置におい
て、一個の前記一方弁マイクロバルブユニットを有し、
バルブ領域において変位するメンブレンが弁座に離着し
て作動流体通路を開閉する弁機構を有する一方弁マイク
ロバルブユニットを有する一方弁マイクロバルブ装置で
あって、1つの制御ポートをもつ駆動流体素子チップと2
つのアクセスポートをもつ作動流体素子チップと及び前
記両素子チップに挟まれた前記メンブレンとを有し、前
記駆動流体素子チップは制御ポートと連通し前記バルブ
領域において駆動流体の圧力が作用する圧力室を有する
駆動流体通路を前記メンブレンに前記接着して形成し、
前記作動流体素子チップはアクセスポートに連通し前記
バルブ領域を通る作動流体通路を前記メンブレンに接着
して形成し、前記バルブ領域において前記圧力室と前記
作動流体通路とは前記メンブレンを挟んで隣接してお
り、前記圧力室に前記駆動流体の圧力を給排することに
よって前記メンブレンを変位させて前記弁座と離着させ
て前記一方弁マイクロバルブユニットを開閉する様にし
て一方弁を構成したことを特徴とするマイクロバルブ装
置。 - 【請求項３】 前記駆動流体素子チップと前記メンブレ
ンは不可逆的に接着し、前記作動流体素子チップと前記
メンブレンは可逆的に接着していることを特徴とする請
求項１または２記載のマイクロバルブ装置。 - 【請求項４】 前記駆動流体素子チップ、前記作動流体
素子チップ及び前記メンブレンは透明または半透明な合
成樹脂製であることを特徴とする請求項１または２記載
のマイクロバルブ装置。 - 【請求項５】 前記駆動流体素子チップ、前記作動流体
素子チップ及び前記メンプレンはPDMS製であることを特
徴とする請求項１または２記載のマイクロバルブ装置。 - 【請求項６】 前記駆動流体は空気であることを特徴と
する請求項１または２記載のマイクロバルブ装置。 - 【請求項７】 バルブ領域において変位するメンブレン
が弁座に離着して作動流体通路を開閉する弁機構を有す
る一個または複数の一方弁マイクロバルブユニットを有
するマイクロバルブ装置あって、前記一方弁マイクロバ
ルブユニットは制御ポートをもつ駆動流体素子チップと
アクセスポートをもつ作動流体素子チップと及び前記両
素子チップに挟まれた前記メンブレンとを有し、前記駆
動流体素子チップは制御ポートと連通し前記バルブ領域
において駆動流体の圧力が作用する圧力室を有する駆動
流体通路を前記メンブレンに接着して形成し、前記作動
流体素子チップはアクセスポートに連通し前記バルブ領
域を通る作動流体通路を前記メンブレンに前記接着して
形成し、前記バルブ領域において前記圧力室と前記作動
流体通路とは前記メンブレンを挟んで隣接しており、前
記圧力室に前記駆動流体の圧力を給排することによって
前記メンブレンを変位させて前記弁座と離着させて前記
一方弁マイクロバルブユニットを開閉する様に構成した
マイクロバルブ装置の製作方法であって、基板にホトレ
ジストを塗布して前記圧力室または前記作動流体流路の
パターンを露光、現像して前記基板上に反転パターンを
形成し、次に前記基板上に駆動流体素子チップまたは作
動流体素子チップの材料樹脂を供給し前記反転パターン
を転写して、その後基板から材料樹脂を剥離し、こうし
て駆動流体素子及び作動流体素子チップを得て、一方他
の基板上にメンブレンの材料樹脂を供給して、基板上に
メンブレンを形成し、次に駆動流体素子チップの前記圧
力室が形成されている側の面を前記バルブ領域の前記メ
ンブレンの表面に不可逆的に接着して前記メンブレンを
前記基板から剥離させ、次に作動流体素子チップの前記
作動流体通路が形成されている側の面を前記メンブレン
の裏面に可逆的に接着することを特徴とするマイクロバ
ルブ装置の製作方法。 - 【請求項８】 前記不可逆的接着は接着面の一方または
両方を接着に先立って酸素プラズマで表面処理すること
によって行うことを特徴とする請求項７記載のマイクロ
バルブ装置の製作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000127429A JP3418727B2 (ja) | 2000-04-27 | 2000-04-27 | マイクロバルブ装置及びその製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000127429A JP3418727B2 (ja) | 2000-04-27 | 2000-04-27 | マイクロバルブ装置及びその製作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001304440A JP2001304440A (ja) | 2001-10-31 |
| JP3418727B2 true JP3418727B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=18637024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000127429A Expired - Lifetime JP3418727B2 (ja) | 2000-04-27 | 2000-04-27 | マイクロバルブ装置及びその製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3418727B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011030522A (ja) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Aida Engineering Ltd | マイクロ流体デバイス |
| WO2013014905A1 (ja) * | 2011-07-25 | 2013-01-31 | 株式会社エンプラス | 流体取扱装置および流体取扱方法 |
| CN105570531A (zh) * | 2016-03-08 | 2016-05-11 | 清华大学深圳研究生院 | 一种微流控芯片流量调节系统和方法 |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7223371B2 (en) * | 2002-03-14 | 2007-05-29 | Micronics, Inc. | Microfluidic channel network device |
| AU2003235968A1 (en) | 2002-04-30 | 2003-11-17 | Arkray, Inc. | Analytical instrument |
| SE524730C2 (sv) * | 2002-11-20 | 2004-09-21 | Boule Medical Ab | Blodprovsapparat |
| JP3714338B2 (ja) * | 2003-04-23 | 2005-11-09 | ウシオ電機株式会社 | 接合方法 |
| CN1867831A (zh) | 2003-09-12 | 2006-11-22 | 日本电气株式会社 | 芯片、使用该芯片的设备、以及使用该设备的方法 |
| JP4934205B2 (ja) * | 2003-10-31 | 2012-05-16 | セイコーインスツル株式会社 | マイクロバルブ機構 |
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