JP6876795B2 - 粒状物質モニタのための微細加工分別装置 - Google Patents
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- G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke
Description
本出願は、2016年11月9日に出願された米国仮特許出願第62/419,705号に対する優先権を主張するものであり、この出願の内容は全体が引用により本明細書に組み入れられる。
102 空気入口
104 第1のチャネル
106 マイクロ流体回路
108 第2のチャネル
110 空気ポンプ
112 空気出口
114 質量検知素子
116 回路
10 外部装置
Claims (29)
- 粒状物質(PM)モニタと共に使用される分別装置であって、
様々なサイズの粒子を含む空気流を外部から受け取る垂直空気入口を定める本体と、
前記粒子を内部慣性力によってサイズ毎に分離する、前記本体内の複数のマイクロ流体チャネルと、
前記複数のマイクロ流体チャネルのうちの1つと流体連通する、閾値サイズを下回るサイズを有する粒子のための水平空気出口と、
前記複数のマイクロ流体チャネルのうちの1つと流体連通する、閾値サイズを上回るサイズを有する粒子のための垂直空気出口と、
を備え、
前記分別装置は、共に接合された2つのウェハを備え、各ウェハは、素子層と、埋め込み酸化物(BOX)層と、ハンドル層とを含むことを特徴とする分別装置。 - 前記垂直空気入口全体に広がって10μmよりも大きな空気動力学的粒径を有する粒子が前記垂直空気入口に侵入するのを防ぐフィルタをさらに備える、
請求項1に記載の分別装置。 - 前記垂直空気入口は、前記PMモニタに対する面外に存在する、
請求項1に記載の分別装置。 - 前記複数のマイクロ流体チャネルは、
前記入口と流体連通し、前記入口から前記分別装置を出る出口まで実質的に直線的な経路で延びる一次チャネルと、
前記一次チャネルから角度を成して延びる1又は2以上の二次チャネルと、
をさらに含む、請求項1に記載の分別装置。 - 前記1又は2以上の二次チャネルは、前記一次チャネルから90度の角度で延びる、
請求項4に記載の分別装置。 - 前記垂直空気入口は、第1の直径の開口部と、前記入口から前記一次チャネルに延びる角度付きの壁部を有する加速領域とを含み、前記一次チャネルは、実質的に平行な壁部と、前記第1の直径よりも小さな第2の直径とを有する、
請求項4に記載の分別装置。 - 前記素子層は、前記BOX層の第1の面に付着し、前記ハンドル層は、前記第1の面の反対側に存在する前記BOX層の第2の面に付着する、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の分別装置。 - 前記垂直空気入口は、前記ハンドル層を貫いて形成される、
請求項7に記載の分別装置。 - 前記素子層に形成されて前記1又は2以上の二次チャネルへの開口部を提供する収集プローブをさらに備える、
請求項8に記載の分別装置。 - 大気試料中の成分を分離する方法であって、
分別装置の入口と、PMモニタに対する面外に存在する一次経路とを通じて空気流を導くステップと、
慣性力を付与して、閾値サイズを下回る粒子を、前記一次経路から角度を成して延びる1又は2以上の二次経路に向けるステップと、
を含み、
前記閾値サイズを上回る粒子は、前記一次経路を通って前記分別装置の出口に流れ続け、
前記分別装置は、共に接合された2つのウェハを備え、各ウェハは、素子層と、埋め込み酸化物(BOX)層と、ハンドル層とを含むことを特徴とする方法。 - 粗粒子フィルタの適用を通じて、前記空気流中の10μmよりも大きな平均空気動力学的粒径を有する粒子を前記入口の手前で濾過するステップをさらに含む、
請求項10に記載の方法。 - 前記1又は2以上の二次経路を辿って進む前記空気流の部分は主流である、
請求項10に記載の方法。 - 前記一次経路を辿って前記出口に進む前記空気流の部分は副流である、
請求項10に記載の方法。 - 微細加工垂直分別装置の加工方法であって、
ハンドル層に付着する埋め込み酸化物(BOX)層に付着する素子層から成る3層スタックをそれぞれが含む第1のウェハ及び第2のウェハをエッチングするステップと、
前記第1のウェハの前記素子層が前記第2のウェハの前記素子層に面するように前記第1のウェハを回転させるステップと、
前記第1のウェハの前記素子層を前記第2のウェハの前記素子層に接合するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記エッチングするステップは、
前記第1のウェハの前記素子層及び前記第2のウェハの前記素子層にマスクを施し、前記マスクの周囲で前記素子層をエッチングして、前記マスクの下方の前記素子層の部分が収集プローブを形成するようにするステップと、
前記第1のウェハの前記ハンドル層、BOX層及び素子層を貫いてエッチングして一次チャネルの第1の部分を形成するステップと、
前記第2のウェハの前記ハンドル層、BOX層及び素子層を貫いてエッチングして前記一次チャネルの第2の部分を形成するステップと、
を含み、
前記第1のウェハの前記ハンドル層及び前記第2のウェハの前記ハンドル層は、それぞれが第1の表面と、前記BOX層に付着した第2の表面とを含み、
前記第1のウェハの前記ハンドル層の前記第1の表面において前記一次チャネルの前記第1の部分を形成する開口部は、前記第2のウェハの前記ハンドル層の前記第1の表面において前記一次チャネルの前記第2の部分を形成する開口部よりも大きな直径を有する、
請求項14に記載の方法。 - 前記第1のウェハ及び前記第2のウェハの前記素子層は、深掘り反応性イオンエッチング(DRIE)を用いてエッチングされる、
請求項15に記載の方法。 - 前記第2のウェハの前記ハンドル層、BOX層及び素子層は、DRIEと、等方性及び異方性エッチングの一方又は両方との組み合わせを用いてエッチングされて前記一次チャネルの第2の部分を形成する、
請求項15に記載の方法。 - 請求項1に記載の微細加工装置を有する粒状物質(PM)モニタのためのポンプであって、
チャンバを形成する本体と、
各チャンバ内に配置された膜と、
各膜に結合されたアクチュエータと、
前記チャンバと流体連通する入口弁と、
前記チャンバと流体連通する出口弁と、
を備え、
前記アクチュエータは、前記チャンバ内の前記膜を変位させて、前記入口弁を介して前記チャンバ内に空気を引き込む負圧を生成するとともに、前記出口弁を介して前記チャンバから前記空気を排出し、
前記膜は、1又は2以上の膨張/圧縮可能な折り畳み部分を含むことを特徴とするポンプ。 - 前記アクチュエータは、静電アクチュエータ、圧電アクチュエータ又は熱アクチュエータである、
請求項18に記載のポンプ。 - 前記本体は、それぞれの膜と、それぞれの入口弁と、それぞれの出口弁とを含む1又は2以上のさらなるチャンバを含み、前記それぞれの膜は、前記対応するチャンバ内で変位して、前記それぞれの入口弁を介して前記対応するチャンバ内に空気を引き込むそれぞれの負圧を生成するとともに、前記それぞれの出口弁を介して前記対応するチャンバから前記空気を押し出すことができる、
請求項18に記載のポンプ。 - 前記チャンバ内における前記膜の作動は、前記ポンプ内で実質的に一定の空気流を供給するように同期する、
請求項20に記載のポンプ。 - 前記チャンバは、並列又は直列に接続される、
請求項20に記載のポンプ。 - 前記チャンバは並列に接続され、前記膜は同じ周波数で、ただし位相オフセットして作動する、
請求項20に記載のポンプ。 - 前記チャンバ間にバランスの取れた流れをもたらすように構成された、前記チャンバに通じる入口チャネルをさらに備える、
請求項20に記載のポンプ。 - 前記チャンバの上流又は下流に配置されて前記ポンプ内に層流をもたらす1又は2以上のリザーバをさらに備える、
請求項20に記載のポンプ。 - 前記1又は2以上のリザーバは、能動的又は受動的コンプライアンスをもたらすそれぞれのリザーバ膜を含む、
請求項25に記載のポンプ。 - 粒状物質(PM)モニタのための仮想サイクロンであって、
請求項4に記載の前記微細加工垂直分別装置の一次チャネルを通る流路に位置する屈曲部と、
前記屈曲部に位置する収集チャンバと、
を備え、前記流路内の空気が前記屈曲部を通過し、前記空気中の閾値サイズよりも大きなPMが前記収集チャンバに入り込む、
ことを特徴とする仮想サイクロン。 - 前記屈曲部は約90°である、
請求項27に記載の仮想サイクロン。 - 前記収集チャンバは、前記閾値サイズよりも大きな前記PMを受け取るように構成された取り外し可能な収集面を含む、
請求項27に記載の仮想サイクロン。
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