JP6868036B2 - 毛細管室を有するマイクロ流体デバイス - Google Patents
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Description
Claims (14)
- マイクロ流体チャネルと、
入口及び出口を有する毛細管室であって、前記毛細管室の前記入口が、前記マイクロ流体チャネルと連通しており、前記毛細管室が、前記マイクロ流体チャネルと前記毛細管室との間の接続部に形成された流体のメニスカスの表面張力によって、前記毛細管室を通る流体の流れを制限する、毛細管室と、
前記毛細管室の前記出口に連通している制限部と、
前記毛細管室に近接して前記マイクロ流体チャネルに配置された流体アクチュエータであって、前記流体アクチュエータを作動させることにより、前記メニスカスの前記表面張力に打ち勝って、前記毛細管室及び前記制限部を通る流体の流れが開始される、流体アクチュエータと
を含み、
前記毛細管室の前記入口は、前記マイクロ流体チャネルの下流端の対応する寸法よりも大きい少なくとも1つの寸法を有し、前記毛細管室は、前記マイクロ流体チャネルによって引き起こされる毛細管力を破壊することにより、前記毛細管室を通る流体の流れを制限し、
前記制限部の入口は、前記毛細管室の下流端の対応する寸法よりも小さい少なくとも1つの寸法を有している、マイクロ流体デバイス。 - (i)前記マイクロ流体チャネル、前記毛細管室、及び前記制限部の各々は、円形の断面領域を有し;前記毛細管室の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記毛細管室の前記入口の直径であり;前記制限部の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記制限部の前記入口の直径であり、または
(ii)前記マイクロ流体チャネル、前記毛細管室、及び前記制限部の各々は、長方形の断面領域を有し;前記毛細管室の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記毛細管室の前記入口の高さであり;前記制限部の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記制限部の前記入口の高さであり、または
(iii)前記マイクロ流体チャネル、前記毛細管室、及び前記制限部の各々は、台形の断面領域を有し;前記毛細管室の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記毛細管室の前記入口の高さであり;前記制限部の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記制限部の前記入口の高さである、請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。 - 前記流体アクチュエータは、熱抵抗アクチュエータ、圧電膜アクチュエータ、又はそれらの組み合わせを含む、請求項1または請求項2に記載のマイクロ流体デバイス。
- 前記制限部は、前記毛細管室及び前記制限部を通って所定量の流体が流れた後、前記流体アクチュエータにより開始された前記流体の流れを制限する、請求項1〜3の何れか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
- 前記流体アクチュエータにより開始された前記流体の流れは、前記制限部の入口に形成されたメニスカスの表面張力によって制限される、請求項4に記載のマイクロ流体デバイス。
- 内部にノズルオリフィスが形成されたノズル層をさらに含み、前記ノズルオリフィスが、前記毛細管室と連通しており、
前記流体アクチュエータを作動させることにより、さらに、前記ノズルオリフィスを介して流体の液滴が噴射される、請求項4または請求項5に記載のマイクロ流体デバイス。 - 前記マイクロ流体チャネル及び前記毛細管室の流体は、前記流体の液滴が噴射される方向とは反対の方向の背圧を受けている、請求項4〜6の何れか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
- 第1のマイクロ流体チャネルと、
入口及び出口を有する第1の毛細管室であって、前記第1の毛細管室の前記入口が、前記第1のマイクロ流体チャネルと連通している、第1の毛細管室と、
前記第1の毛細管室の前記出口に連通している第2のマイクロ流体チャネルと、
前記第1の毛細管室に近接して前記第1のマイクロ流体チャネルに配置された第1の流体アクチュエータと
を含み、
前記第1の毛細管室は、前記第1のマイクロ流体チャネルと前記第1の毛細管室との間の接続部に形成された流体のメニスカスの表面張力によって、前記第1の毛細管室を通る前記第2のマイクロ流体チャネルへの流体の流れを制限し、
前記第1の流体アクチュエータの作動は、前記メニスカスの前記表面張力に打ち勝って、前記第1の毛細管室を通る前記第2のマイクロ流体チャネルへの流体の流れを引き起し、
前記第1の毛細管室の前記入口は、前記第1のマイクロ流体チャネルの下流端の対応する寸法よりも大きい少なくとも1つの寸法を有し、前記第1の毛細管室は、前記第1のマイクロ流体チャネルによって引き起こされる毛細管力を破壊することにより、前記第1の毛細管室を通る流体の流れを制限し、
前記第2のマイクロ流体チャネルの入口は、前記第1の毛細管室の下流端の対応する寸法よりも小さい少なくとも1つの寸法を有している、マイクロ流体デバイス。 - (i)前記第1のマイクロ流体チャネル、前記第1の毛細管室、及び前記第2のマイクロ流体チャネルの各々は、円形の断面領域を有し;前記第1の毛細管室の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記第1の毛細管室の前記入口の直径であり;前記第2のマイクロ流体チャネルの前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記第2のマイクロ流体チャネルの前記入口の直径であり、または
(ii)前記第1のマイクロ流体チャネル、前記第1の毛細管室、及び前記第2のマイクロ流体チャネルの各々は、長方形の断面領域を有し;前記第1の毛細管室の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記第1の毛細管室の前記入口の高さであり;前記第2のマイクロ流体チャネルの前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記第2のマイクロ流体チャネルの前記入口の高さであり、または
(iii)前記第1のマイクロ流体チャネル、前記第1の毛細管室、及び前記第2のマイクロ流体チャネルの各々は、台形の断面領域を有し;前記第1の毛細管室の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記第1の毛細管室の前記入口の高さであり;前記第2のマイクロ流体チャネルの前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記第2のマイクロ流体チャネルの前記入口の高さである、請求項8に記載のマイクロ流体デバイス。 - 前記マイクロ流体デバイスは、
第3のマイクロ流体チャネルと、
入口及び出口を有する第2の毛細管室であって、前記第2の毛細管室の入口が、前記第2のマイクロ流体チャネルと連通しており、前記第2の毛細管室の前記出口が、前記第3のマイクロ流体チャネルと連通しており、前記第2の毛細管室が、前記第2の毛細管室を通る前記第3のマイクロ流体チャネルへの流れを制限する、第2の毛細管室と、
前記第2の毛細管室に近接して前記第2のマイクロ流体チャネルに配置された第2の流体アクチュエータであって、前記第2の流体アクチュエータを作動させることにより、前記第2の毛細管室を通る前記第3のマイクロ流体チャネルへの流体の流れが開始される、第2の流体アクチュエータと
をさらに含む、請求項8または請求項9に記載のマイクロ流体デバイス。 - マイクロ流体デバイスについての方法であって、
リザーバから毛細管室へ、それらの間を連通するマイクロ流体チャネルを介して流体を受動的にポンプ輸送し、
前記マイクロ流体チャネルと前記毛細管室との間の接続部に形成された流体のメニスカスの表面張力によって、前記毛細管室を通る前記流体の流れを制限し、
前記毛細管室に近接して前記マイクロ流体チャネルに配置された流体アクチュエータを作動させることにより、前記メニスカスの前記表面張力に打ち勝って、前記毛細管室及び制限部を通る前記流体の流れを開始すること
を含み、前記制限部が、前記毛細管室の出口に連通しており、
前記毛細管室の前記入口は、前記マイクロ流体チャネルの下流端の対応する寸法よりも大きい少なくとも1つの寸法を有し、前記毛細管室は、前記マイクロ流体チャネルによって引き起こされる毛細管力を破壊することにより、前記毛細管室を通る流体の流れを制限し、
前記制限部の入口は、前記毛細管室の下流端の対応する寸法よりも小さい少なくとも1つの寸法を有している、方法。 - (i)前記マイクロ流体チャネル、前記毛細管室、及び前記制限部の各々は、円形の断面領域を有し;前記毛細管室の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記毛細管室の前記入口の直径であり;前記制限部の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記制限部の前記入口の直径であり、または
(ii)前記マイクロ流体チャネル、前記毛細管室、及び前記制限部の各々は、長方形の断面領域を有し;前記毛細管室の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記毛細管室の前記入口の高さであり;前記制限部の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記制限部の前記入口の高さであり、または
(iii)前記マイクロ流体チャネル、前記毛細管室、及び前記制限部の各々は、台形の断面領域を有し;前記毛細管室の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記毛細管室の前記入口の高さであり;前記制限部の前記入口の前記少なくとも1つの寸法は、前記制限部の前記入口の高さである、請求項11記載の方法。 - 所定量の流体が流れた後、前記制限部により、流体の流れをさらに制限すること
をさらに含む、請求項11または請求項12に記載の方法。 - 前記流体アクチュエータにより開始された前記流体の流れは、前記制限部の入口に形成されたメニスカスの表面張力によって制限される、請求項13に記載の方法。
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