KR20090051030A - Particle sensitive/radiation sensitive devices - Google Patents

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KR20090051030A
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스티븐 존 쏘어비
조지 보우트 피터슨
머레이 프레드릭 브룸
마틴 데이비드 존스
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오스트랄로 리미티드
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Abstract

핀(405)을 매개로 시트(sheet)(402)를 개구 제조 장치에 부착하기 위한 아일릿(404)을 함유하는 4개의 아암(403)을 갖는, 사출 성형된 십자형 폴리우레탄 시트(402)에 변형가능한 개구를 제조하기 위한 장치(401)가 제공된다. 상기 장치(401)는 기계적 액츄에이터(408)와 연결된 예리한 프로브(407) 및 기계적 액츄에이터(410)와 연결되고 상기 시트(402)의 반대편 상에 상기 예리한 프로브(407)와 정반대에 위치한 엘라스토머 지지 성분(409)을 포함한다. 상기 엘라스토머 지지 성분(409)은 전해질 유체(413)로 채워진 공동(411)을 갖는 스테인리스강 금속 막대를 포함한다. 상기 기계적 액츄에이터(408)는 시트(402) 면에 수직으로 왕복하여(to and fro) 예리한 프로브(407)의 정확한 기계적 작동이 가능하도록 설정되어 있다. 유사하게, 상기 기계적 액츄에이터(410)는 시트(402) 면에 수직으로 왕복하여 엘라스토머 지지 성분(409)의 정확한 기계적 작동이 가능하도록 설정되어 있다. 각각의 액츄에이터(408 및 410)에 차례로 컴퓨터(15)에 연결되어 제어되는 액츄에이터 제어기(414)가 연결된다. 상기 예리한 프로브(407) 및 상기 엘라스토머 지지 성분(409)은 둘 다 전압 클램핑 전류 신호 탐지기(416)에 연결된다. 개구를 제조하는 동안, 상기 엘라스토머 지지 성분(409)은 시트(402)의 탄성 반동(elastic recoil)의 정도(degree)를 조절하는 데에 사용되고, 1회 이상 1개 이상의 미리 정해진 위치로 조절되어 개구의 제조 이전, 도중 또는 이후에 기계적 상태조절을 달성할 수 있다.Modifications to the injection molded cruciform polyurethane sheet 402 having four arms 403 containing eyelets 404 for attaching the sheet 402 to the aperture making device via a pin 405. An apparatus 401 is provided for manufacturing possible openings. The device 401 is a sharp probe 407 connected to the mechanical actuator 408 and an elastomeric support component connected to the mechanical actuator 410 and opposite the sharp probe 407 on the opposite side of the sheet 402. 409). The elastomer support component 409 comprises a stainless steel metal rod having a cavity 411 filled with electrolyte fluid 413. The mechanical actuator 408 is set to allow precise mechanical operation of the sharp probe 407 to and fro perpendicular to the face of the seat 402. Similarly, the mechanical actuator 410 is set to allow a precise mechanical actuation of the elastomeric support component 409 by reciprocating perpendicular to the face of the seat 402. To each actuator 408 and 410 is connected an actuator controller 414 which in turn is connected to and controlled by the computer 15. Both the sharp probe 407 and the elastomer support component 409 are connected to a voltage clamping current signal detector 416. During manufacture of the openings, the elastomeric support component 409 is used to adjust the degree of elastic recoil of the sheet 402 and is adjusted to one or more predetermined positions one or more times. Mechanical conditioning can be achieved before, during or after the preparation of the resin.

Description

입자 민감성/방사선 민감성 장치{Particle sensitive/radiation sensitive devices}Particle sensitive / radiation sensitive devices

본 발명은 일반적으로, 조절가능한 엘라스토머 개구(apertures)를 함유하는 조절가능한 엘라스토머 재료를 포함하는 입자 민감성 또는 방사선 민감성 장치, 및 이러한 조절가능한 엘라스토머 개구의 제조방법 및 입자 및/또는 방사선을 탐지, 측정 또는 제어하기 위한 이러한 조절가능한 엘라스토머 개구의 사용방법에 관한 것이다.The present invention generally relates to particle sensitive or radiation sensitive devices comprising an adjustable elastomeric material containing adjustable elastomeric apertures, and to methods of making such adjustable elastomeric apertures and to detecting, measuring or A method of using such an adjustable elastomeric opening for controlling.

물질(matter) 및/또는 방사선을 탐지, 측정 또는 제어하는 것은 자연 세상 및 발명 세계에서 본질적인 테마이다. 그러나, 물질 및 방사선은 열역학적으로 소산될 수 밖에 없어 용기(vessels), 멤브레인 및 도관(conduits)의 경계는 재료 및/또는 방사선을 구속하고 함유하는 수단을 제공한다. 물질 및/또는 방사선의 소산을 제한하는 경계를 실질적으로 불침투성(impervious), 불투과성(impermeable) 또는 불투명성(opaque)이라고 한다. 개구는 경계의 한쪽으로부터 다른쪽으로의 물질 및/또는 방사선의 통로를 가능하게 하는 불침투성, 불투과성 또는 불투명성 매체를 통과하는 통로이다. 따라서 개구들은 물질 및/또는 방사선의 통로가 생성되는 초점을 제공하기 때문에 물질 및/또는 방사선을 탐지, 측정 또는 제어하는 데에 사용될 수 있고 이것들을 관찰하는 메커니즘은 잘 알려져 있다.The detection, measurement or control of matter and / or radiation is an essential theme in the natural world and the invention world. However, materials and radiation can only be dissipated thermodynamically so that the boundaries of vessels, membranes and conduits provide a means of confining and containing material and / or radiation. The boundary that limits the dissipation of a substance and / or radiation is referred to as substantially impervious, impermeable or opaque. An opening is a passage through an impermeable, opaque or opaque medium that enables passage of material and / or radiation from one side of the boundary to the other. Thus, the openings can be used to detect, measure or control the substance and / or radiation because the path of passage of the substance and / or radiation is created and the mechanism for observing them is well known.

전하를 가지는 이동하는 입자들은 전류를 형성할 수 있고 전하를 띤 입자를 측정 또는 제어하는 데에 개구가 사용될 수 있다. 전해질로 채워진 개구를 통과하는 이온의 전기적 경로의 전기적 관찰은 코울터 계수기(Coulter counter)라고 불리는 입자 감지 장치로서 사용할 목적으로 US2656508에 최초로 개시되었는데, 이것은 2개의 실질적으로 분리된 전기전도성 이온 유체 저장조를 포함한다. 2개의 저장조는 실질적으로 전기절연성인 장벽(barrier)에 의해 서로 분리되어 있고 그 장벽에는 대략적인 크기의 입자들이 통과하여 상기 저장조 사이를 이동할 수 있는 개구가 존재한다. 각각의 저장조에 위치한 전극은 전극 사이에 전압차 또는 전압을 가하여 개구를 통한 이온의 전류를 생성하는 수단을 제공한다. 따라서 개구에 일시적으로 흡장되는 입자는 저항 펄스 감지(resistive pulse sensing)라고 지칭되는 기술에서 전기적 신호의 모니터링에 의해 탐지될 수 있다. 대략적인 크기의 입자에 의한 개구의 일시적이고 부분적인 흡장은 전류 진폭의 변화 및 봉쇄 발생의 지속 시간의 측정으로 특징지어질 수 있는 이온 흐름의 봉쇄(blockades)를 초래한다. 이러한 파라미터는 개구 및 흡장 입자의 유체역학적 기하구조 및 물리적 특성과 관련될 수 있고, 봉쇄 진동수와 함께 정량적 분석에 사용될 수 있다(Bayley et al., “Resistive Pulse Sensing - From Microbes to Molecules” Chem. Rev., 100, 2575-2594, 2000). 개구에 맞지 않는 입자는 봉쇄를 일으키는 경향이 있는 반면에, 개구 부피의 2%보다 작은 입자는 이온 전류 흐름의 주변 전기적 노이즈(background electrical noise)와 차별되기에 너무 작은 봉쇄 신호를 발생시킨다. 코울터 계수 기는 직경 20㎛ 내지 2㎜ 범위의 이산 개수(discrete number)의 고체상태 개구를 사용하여 400㎚ 내지 1㎜ 범위의 다양한 입자 직경을 탐지한다(Bayley et al., “Resistive Pulse Sensing - From Microbes to Molecules” Chem. Rev., 100, 2575-2594, 2000). 분자 스케일 입자의 코울터 유형 분석은 생물학적 기원의 분자 스케일 개구를 사용하여 달성된다. 이러한 개구의 예는 분자를 지질막의 한 쪽으로부터 다른 쪽으로 이동시키기 위하여 생체 세포(living cell)에 의해 사용되는 이온 채널 및 멤브레인 기공(pore)이다(Bayley et al., “Resistive Pulse Sensing - From Microbes to Molecules” Chem. Rev., 100, 2575-2594, 2000). 하나의 예는 박테리아 Staphylococcus aureus에 의해 분비되는 알파-헤몰리신(alpha-hemolysin)이라고 불리우는 독소 기공으로서, 이것은 수용성 단량체로부터 멤브레인 경계 7량체(membrane bound heptamer)로 회합하여 지질막 내에 ~2.0㎚ 직경 개구를 형성한다. 코울터 유형 핵산 입자 분석에 알파-헤몰리신 기공을 적용하는 것은 공표되었고(Kasianowicz et al., “Characterization of individual polynucleotide molecules using a membrane channel” PNAS, 93, 13770-13773, 1996), 상기 문헌은 개구를 가로질러 가해진 전기장이, 지질막에 임베딩되면서, 하나씩 알파-헤몰리신 개구를 통하여 단일 가닥의 핵산 분자들을 촉진시킬 수 있다는 것을 보여 주었다. 개구의 직경은 단일 가닥의 핵산 거대분자(macromolecule)만을 수용할 수 있기 때문에, 거대분자는 선형 사슬로서 개별적으로 개구를 가로질러야 한다. 각각의 거대분자의 탐지된 저항 펄스는 거대분자의 길이와 비례해서 핵산 단편 길이를 측정하는 데에 사용될 수 있다.Charged moving particles can form currents and openings can be used to measure or control the charged particles. Electrical observation of the electrical path of ions through an opening filled with electrolyte was first disclosed in US 2656508 for use as a particle detection device called a Coulter counter, which described two substantially separate electrically conductive ionic fluid reservoirs. Include. The two reservoirs are separated from each other by a substantially electrically insulating barrier and there is an opening through which the particles of approximately size can pass and move between the reservoirs. The electrodes located in each reservoir provide a means for applying a voltage difference or voltage between the electrodes to generate a current of ions through the opening. Thus, particles that are temporarily occluded in the opening can be detected by monitoring electrical signals in a technique called resistive pulse sensing. Temporary and partial occlusion of the opening by particles of approximate size results in blockades of ion flow that can be characterized by a change in the current amplitude and the measurement of the duration of blockage occurrence. These parameters can be related to the hydrodynamic geometry and physical properties of the openings and occluded particles and can be used for quantitative analysis together with containment frequencies (Bayley et al., “Resistive Pulse Sensing-From Microbes to Molecules” Chem. Rev. , 100, 2575-2594, 2000). Particles that do not fit in the opening tend to cause blockage, while particles smaller than 2% of the opening volume generate a blockage signal that is too small to be differentiated from the background electrical noise of the ion current flow. The coulter counter detects various particle diameters ranging from 400 nm to 1 mm using discrete numbers of solid state openings ranging from 20 μm to 2 mm in diameter (Bayley et al., “Resistive Pulse Sensing-From Microbes to Molecules ”Chem. Rev., 100, 2575-2594, 2000). Coulter type analysis of molecular scale particles is accomplished using molecular scale openings of biological origin. Examples of such openings are ion channels and membrane pores used by living cells to move molecules from one side of the lipid membrane to another (Bayley et al., “Resistive Pulse Sensing-From Microbes to Molecules ”Chem. Rev., 100, 2575-2594, 2000). One example is a toxin pore called alpha-hemolysin secreted by the bacterium Staphylococcus aureus , which associates from a water soluble monomer to a membrane bound heptamer, opening a ˜2.0 nm diameter opening in a lipid membrane. To form. The application of alpha-hemolysin pores to coulter type nucleic acid particle analysis has been published (Kasianowicz et al., “Characterization of individual polynucleotide molecules using a membrane channel” PNAS, 93, 13770-13773, 1996). It has been shown that an electric field applied across the aperture can promote single-stranded nucleic acid molecules through the alpha-hemolysin opening, one by one, embedded in the lipid membrane. Since the diameter of the opening can only accept a single strand of nucleic acid macromolecules (macromolecule), the macromolecules must cross the opening individually as linear chains. The detected resistance pulse of each macromolecule can be used to measure the nucleic acid fragment length in proportion to the length of the macromolecule.

나노미터 스케일 개구는 자연적으로 발생된 생물학적 나노기공(nanopores)으로부터 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 무기 나노튜브(Fan et al. “DNA translocation in inorganic nanotubes”, Nano Letters, 5, 1633-1637, 2005) 및 트랙-에칭된(track-etched) 중합체 필름(Mara et al., “An asymmetric polymer nanopore for single molecule detection”, Nano Letters, 4, 497-501, 2004) 같은 고체 상태 재료로부터 또는 고체 상태 재료에서, 박벽 석영 세관(thin-walled quartz capillaries)(Karhanek et al., “Single DNA molecule detection using nanopipettes and nanoparticles”, Nano Letters, 5, 403-407, 2005)으로부터 끌어낸 나노피펫(nanopipettes)으로부터, 실리콘계 멤브레인에 석판술로 조각된(lithographically sculpted) 기공(Li et al., “DNA molecules and configurations in a solid-state nanopore microscope”, Nature Materials, 2 , 611-615, 2003)으로부터, 및 탄소 나노튜브(Ito et al., “Simultaneous determination of the size and surface charge of individual nanoparticles using a carbon nanotube-based Coulter counter”, Analytical Chemistry, 75. 2399-2406, 2003)로부터 제조될 수 있다. 고정된 또는 정적인 기하의 개구 및 이들을 관찰하는 메커니즘이 알려져 있지만, 불과 소수의 것들만이 조절가능한 기하이다.Nanometer scale openings can be made from naturally occurring biological nanopores, as well as inorganic nanotubes (Fan et al. “DNA translocation in inorganic nanotubes”, Nano Letters, 5, 1633-1637, 2005). And from solid state materials such as track-etched polymer films (Mara et al., “An asymmetric polymer nanopore for single molecule detection”, Nano Letters, 4, 497-501, 2004) or in solid state materials. From silicon pipettes derived from thin-walled quartz capillaries (Karhanek et al., “Single DNA molecule detection using nanopipettes and nanoparticles”, Nano Letters, 5, 403-407, 2005). From lithographically sculpted pores (Li et al., “DNA molecules and configurations in a solid-state nanopore microscope”, Nature Materials, 2, 611-615, 2003), and carbon nanotubes Ito et al., “Si multaneous determination of the size and surface charge of individual nanoparticles using a carbon nanotube-based Coulter counter ”, Analytical Chemistry, 75. 2399-2406, 2003). Fixed or static geometric openings and mechanisms for observing them are known, but only a few are adjustable geometries.

고정된 기하의 물체들 사이의 레지스트리(registry) 정도를 제어함으로써 효과적인 개구 기하를 규제하는 방법이 개시되었다. GB2208611은 2개의 평행한 중합체 필름 시트에서 제조된 개구의 사용을 개시하는데, 여기서 효과적인 개구 크기의 조절은 평행한 시트에서 개구 사이의 레지스트리 정도를 제어함으로써 만들어진다. US6706203 및 US2003/0080042는 겹쳐져서 단일의 작은 개구를 생성하는 2개의 슬라이딩 고체 상태 결정 또는 세라믹 윈도우 개구를 포함하는 조절가능한 나노기공, 나노토움(nanotome) 및 나노트위저(nanotweezer)를 개시하는데, 여기서 효과적인 개구 기하의 조절은 윈도우들 사이의 레지스트리 정도를 제어함으로써 만들어진다. 1 내지 10 나노미터의 치수로 작동하는 나노미터 스케일의 기계적 작동을 달성하기 위하여 압전(piezoelectric) 작동이 사용된다. US4853618에서, 다양한 크기의 개구를 가지는 코울터 유형 입자 분석 장치가 개시되었는데, 여기서 개구 기하는 정적인 개구로 삽입되는 삽입물의 정확하게 제어되는 삽입, 이에 따른 정적인 개구 기하의 부분적 흡장 및 효과적인 개구 기하의 조절에 의해 조절된다.A method of regulating an effective opening geometry by controlling the degree of registry between fixed geometric objects has been disclosed. GB2208611 discloses the use of openings made in two parallel polymeric film sheets, where effective adjustment of the opening size is made by controlling the degree of registry between the openings in the parallel sheet. US6706203 and US2003 / 0080042 disclose adjustable nanopores, nanotomes and nanonotweezers comprising two sliding solid state crystals or ceramic window openings that overlap to create a single small opening, wherein the effective Adjustment of the opening geometry is made by controlling the degree of registry between the windows. Piezoelectric operation is used to achieve mechanical operation on the nanometer scale, operating in dimensions of 1 to 10 nanometers. In US4853618, a coulter type particle analysis device having openings of various sizes is disclosed, wherein the opening geometry is a precisely controlled insertion of an insert inserted into a static opening, thus partial occlusion of the static opening geometry and an effective opening geometry. Controlled by regulation.

개구 기하 자체의 변형에 의한 효과적인 개구 기하의 규제 방법이 개시되었다. GB2337597은 압전 재료 또는 이러한 다른 유연한 재료 내에서 제조한 테이퍼형 오리피스(tapered orifice)를 개시하는데, 이에 의하면 압전 효과에 의한 오리피스의 조절이 동시에 행해지는 상기 개구 기하의 조절에 의하여 봉쇄물의 제거를 가능하게 한다. 이것은 원뿔형 테이퍼에 압전 효과를 통한 초음파 진동을 적용함으로써 코울터 유형 입자 센서로부터 봉쇄물을 제거하는 방법을 제공한다. US3395344는 유연한 재료(탄성 및 고무같은 재료 포함)를 포함하는 변형가능한 개구를 개시하는데, 이러한 유연한 재료는 가열된 철필(stylus)로 성형된 다이어프램을 펀칭하여 제조되는 개구를 사용하는 코울터 유형 장치에서 봉쇄물 또는 부분적 봉쇄물의 제거를 가능하게 하기 위하여 정수압(hydrostatic pressure) 또는 진공하에서 변형할 수 있는 능력을 사용한다. 정수압 또는 진공은 천공 멤브레인의 면에 수직으로(즉 루멘 개구의 축에 평행하게, 그러나 멤브레인 평면 상의 다른 모든 점에 수직으로) 변형 압력을 발휘하여 상기 멤브레인이 변형되면서 부풀게 하여 개구 기하를 조절하여 봉쇄물의 제거를 가능하게 한다. US3395344의 변형가능한 개구는 코울터 계수기의 고정된 기하 개구 대비 몇 가지 이점을 제공하나 입자 및/또는 방사선을 탐지, 측정 또는 제어하기 위하여 특정된 레벨까지 정확하게 열려지는 능력이 부족하다.An effective method of regulating opening geometry by deformation of the opening geometry itself has been disclosed. GB2337597 discloses a tapered orifice made from a piezoelectric material or such other flexible material, thereby enabling the removal of containment by adjustment of the opening geometry in which the adjustment of the orifice by the piezoelectric effect is simultaneously performed. do. This provides a method of removing blockages from coulter type particle sensors by applying ultrasonic vibrations through piezoelectric effects to the conical taper. US3395344 discloses a deformable opening comprising a flexible material (including materials such as elastic and rubber) which is used in a coulter type device using an opening made by punching a diaphragm formed from a heated stylus. The ability to deform under hydrostatic pressure or vacuum is used to enable removal of the containment or partial containment. Hydrostatic pressure or vacuum exerts a strain pressure perpendicular to the face of the perforated membrane (ie parallel to the axis of the lumen opening, but perpendicular to all other points on the membrane plane) to inflate the membrane as it deforms, thereby controlling the opening geometry to blockade. It allows the removal of water. The deformable aperture of US3395344 offers several advantages over the fixed geometric aperture of the coulter counter but lacks the ability to open precisely to a specified level to detect, measure or control particles and / or radiation.

PCT/EP2005/053366은 입자 및/또는 전자기 방사선을 탐지, 측정 또는 제어하기 위하여 조절될 수 있는 조절가능한 엘라스토머 개구를 개시한다. 개시된 장치는 가장 전형적으로는 십자형 기하로 예비 절단된 엘라스토머 재료 시트의 관통에 의해 제조된다.PCT / EP2005 / 053366 discloses adjustable elastomeric apertures that can be adjusted to detect, measure or control particles and / or electromagnetic radiation. The disclosed device is most typically produced by penetration of a sheet of elastomeric material precut into a cross-shaped geometry.

PCT/EP2005053366에 개시된 변형가능한 개구는 몇 가지 불리한 점 및 한계로 문제가 있다.The deformable opening disclosed in PCT / EP2005053366 suffers from several disadvantages and limitations.

한 가지 불리한 점은, 균일한 단면의 변형가능한 재료에서 제조되는 조절가능한 엘라스토머 개구는 조절가능한 엘라스토머 개구의 나노미터 스케일 조절을 달성하기 위하여 비싼 높은 정확도의 조절 장치 사용을 요구한다는 것이다.One disadvantage is that the adjustable elastomeric openings made from deformable material of uniform cross section require the use of expensive, high accuracy adjustment devices to achieve nanometer scale adjustment of the adjustable elastomeric openings.

다른 불리한 점은 (ⅰ) 배치하기에 적당한 형상으로 절단되어야 하는 변형가능한 재료 시트의 사용은 여분의 잘라지는 재료 형태의 낭비 성분을 제공하고, (ⅱ) 시트 재료는 가장 전형적으로는 이방성 인장 응력(line tension)을 제공하는 롤러로 제조되고, 및 (ⅲ) 변형가능한 재료의 시트는, 다양한 두께의 구조물을 생 성하기 위하여 채택되는 복잡한 회합 과정이 요구되므로, 어느 정도의 공차(tolerance) 범위 내에서 특정한 두께를 가지도록 제조된다는 점이다.Another disadvantage is that (i) the use of a deformable sheet of material that must be cut into a shape suitable for placement provides waste components in the form of extra cut material, and (ii) the sheet material is most typically anisotropic tensile stress ( and (iii) sheets of deformable material require a complex assembly process to be employed to create structures of varying thickness, and therefore within a certain tolerance range. It is manufactured to have a specific thickness.

예리한 프로브의 관통에 의한 개구의 제조는 한계를 가지는데, 프로브가 엘라스토머 재료를 관통하고 뒤이어 변형된 엘라스토머가 탄성적으로 반동되므로 변형가능한 재료의 엘라스토머 성질이 개구를 제어불가능하게 제조되게 하기 때문이다.The manufacture of openings by the penetration of sharp probes is limited because the elastomeric properties of the deformable material make the openings uncontrollable because the probe penetrates the elastomeric material and subsequently the modified elastomer recoils.

다른 불리한 점은 엘라스토머 재료의 변형 특성이 변형 시에 Mullins 효과(Myllins effect)(Mullins L. “Softening of rubber by deformation”Rubber Chem. Tech. 42, 339-362, 1969)라고 알려진 현상에서 심각한 구조 변화를 겪어 이것이 조절가능한 엘라스토머 개구에서 Mullins 효과를 수용, 완화 및 이용하는 장치 및 방법이 채택되도록 요구한다는 점이다.Another disadvantage is that the deformation properties of the elastomeric material are severe structural changes in a phenomenon known as the Mullins effect (Mullins L. “Softening of rubber by deformation” Rubber Chem. Tech. 42, 339-362, 1969). This requires that devices and methods of receiving, mitigating and utilizing the Mullins effect in the adjustable elastomer openings be adopted.

다른 불리한 점은 조절가능한 엘라스토머 개구의 경우 유체에 현탁되는 입자를 분석하기 위한 유체 핸들링 능력이 개발되지 않았고, 유체상 입자 분석을 수월하게 하기 위하여 이러한 유체 핸들링 능력이 요구된다는 점이다.Another disadvantage is that in the case of adjustable elastomeric openings, no fluid handling capability has been developed for analyzing particles suspended in the fluid, and such fluid handling capability is required to facilitate fluid phase particle analysis.

따라서, 복수의 스케일에 걸쳐 입자 및/또는 방사선을 탐지, 측정 또는 제어할 목적으로 기계적으로 단순하고 조절가능한 엘라스토머 개구가 쉽게 제조되고 특정지어지는 새로운 유형의 개선된 조절가능한 엘라스토머 개구를 개발하는 것이 바람직하다.Accordingly, it is desirable to develop new types of improved adjustable elastomeric apertures in which mechanically simple and adjustable elastomeric apertures are readily manufactured and specified for the purpose of detecting, measuring or controlling particles and / or radiation across multiple scales. Do.

비싸지 않은 재료로부터 쉽게 제조되는 조절가능한 엘라스토머 개구를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 본 발명은 일반적으로, 조절가능한 엘라스토머 개 구를 함유하는 조절가능한 엘라스토머 재료를 혼입하는 입자 민감성 또는 방사선 민감성 장치 및 이러한 조절가능한 엘라스토머 개구의 제조방법, 및 입자 및/또는 방사선을 탐지, 측정 또는 제어하기 위한 이러한 조절가능한 엘라스토머 개구의 사용방법과 관련된다.It is an object of the present invention to provide an adjustable elastomeric opening that is readily manufactured from inexpensive materials. The present invention generally relates to particle sensitive or radiation sensitive devices incorporating an adjustable elastomeric material containing an adjustable elastomeric opening and to a method of making such adjustable elastomeric openings, and to detecting, measuring or controlling particles and / or radiation. It relates to the use of such adjustable elastomeric openings for the purpose.

본 발명의 일 태양에 따라, 관통되어 입자 및/또는 방사선에 경로를 제공하는 개구를 형성하기에 적합한 엘라스토머 격벽부를 함유하는 조절가능한 엘라스토머 재료, 및 상기 격벽부를 조절하여 상기 개구에 의하여 제공되는 상기 경로의 하나 이상의 파라미터를 변화시키기 위한 조절 수단을 포함하는 입자 민감성 및/또는 방사선 민감성 장치가 제공된다.According to one aspect of the invention, an adjustable elastomeric material containing an elastomeric partition wall suitable for forming an opening that penetrates to provide a path to particles and / or radiation, and the path provided by the opening by adjusting the partition wall portion A particle sensitive and / or radiation sensitive device is provided that includes adjusting means for changing one or more parameters of the.

본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 격벽부는 상기 재료의 주위부(surrounding portion)보다 크거나 작은 두께를 가지는 상기 재료의 멤브레인부(membrane portion)를 포함하고, 상기 재료의 주위부는 유리하게는 웰(well)을 형성하기 위하여 상기 멤브레인부를 밀봉하는(enclosing) 상승된 림(rim) 형태이다. In one preferred embodiment of the invention, the partition comprises a membrane portion of the material having a thickness greater than or less than the surrounding portion of the material, wherein the perimeter of the material is advantageously a well It is in the form of an elevated rim enclosing the membrane portion to form a well.

하나 이상의 구멍(hole)은 상기 격벽부의 관통에 앞서 상기 재료를 통하는 유체 경로를 제공하기 위하여 상기 격벽부를 함유하지 않는 상기 재료의 부분을 통하여 확장되는 것이 또한 바람직하다. 상기 구멍 또는 각각의 구멍이 상기 구멍을 둘러싸는(surrounding) 웰을 형성하기 위하여 상기 구멍을 밀봉하는 상승된 림에 의하여 둘러싸일 수 있다.It is also preferred that one or more holes extend through the portion of the material that does not contain the partition wall to provide a fluid path through the material prior to penetration of the partition wall. The hole or each hole may be surrounded by an elevated rim that seals the hole to form a well surrounding the hole.

유리하게는 상기 조절 수단은 탈착가능하게 상기 조절가능한 엘라스토머 재료에 부착될 수 있어 상기 격벽부를 조절하여 상기 개구에 의하여 제공되는 상기 경로의 하나 이상의 파라미터를 변화시킨다.Advantageously the adjusting means can be detachably attached to the adjustable elastomeric material to adjust the partition wall to change one or more parameters of the path provided by the opening.

본 발명의 다른 태양에 따라, 변형가능한 재료에 변형가능한 개구를 제조하기 위한 장치로서, 상기 장치가 변형가능한 재료를 강제로 관통시켜 상기 변형가능한 재료에 공간(vacancy)을 형성시키고 이것을 통해 상기 변형가능한 재료의 한 쪽 면으로부터 다른 면까지 연속적인 경로가 연장되게 하는 프로브, 및 상기 변형가능한 재료를 지지하여 상기 변형가능한 재료의 관통에 상기 프로브에 의해 발휘되는 힘의 반대 방향으로 기계적 저항을 제공하는 엘라스토머 지지 성분을 포함하는 장치가 제공된다.According to another aspect of the invention, an apparatus for producing a deformable opening in a deformable material, the device forcibly penetrating the deformable material to form a space in the deformable material through which the deformable A probe that allows a continuous path to extend from one side of the material to the other, and an elastomer that supports the deformable material to provide mechanical resistance in the opposite direction of the force exerted by the probe to penetrate the deformable material An apparatus is provided that includes a support component.

조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막(blank membrane)은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는 엘라스토머 재료로부터 형성된다: 중합체; 천연 및 합성 고무; 엘라스토머 재료; 천연 중합체, 단백질, 폴리펩티드, 다당류; 플라스틱; 도핑된 전도성 플라스틱(doped conducting plastics); 탄화수소 플라스틱; 퍼플루오로카본 플라스틱; 라텍스 재료; 열가소성 변형가능한 재료; 열가소성 폴리우레탄(에테르 및 에스테르) 변형가능한 재료; 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 시클릭 올레핀을 포함하는 올레핀계 변형가능한 재료; 스티렌계 변형가능한 재료; 폴리아미드계 변형가능한 재료; 폴리에스테르계 변형가능한 재료; 니트릴계 변형가능한 재료; 에틸렌 클로라이드 공중합체 가교 결합된 합금; 실리콘 변형가능한 재료; 반도체계 재료; 실리케이트; 실리콘; 도핑된 실리콘; 금속; 또는 금속 합금; 압전 재료, 및 압전 세라믹. 상기 변형가능한 개구는 또한 하나 이상의 이러한 재료들의 조합으로부터 만들어지는 복합 변형가능한 재료에 의해 정의될 수 있다.The non-penetrating blank membrane of the adjustable elastomeric material is formed from an elastomeric material selected from, but not limited to, the following groups: polymers; Natural and synthetic rubbers; Elastomeric materials; Natural polymers, proteins, polypeptides, polysaccharides; plastic; Doped conducting plastics; Hydrocarbon plastics; Perfluorocarbon plastics; Latex materials; Thermoplastic deformable materials; Thermoplastic polyurethane (ether and ester) deformable materials; Olefinic deformable materials including polypropylene, polyethylene, cyclic olefins; Styrenic deformable materials; Polyamide-based deformable materials; Polyester-based deformable materials; Nitrile-based deformable materials; Ethylene chloride copolymer crosslinked alloys; Silicone deformable materials; Semiconductor materials; Silicates; silicon; Doped silicon; metal; Or metal alloys; Piezoelectric materials, and piezoelectric ceramics. The deformable opening can also be defined by a composite deformable material made from a combination of one or more such materials.

조절가능한 엘라스토머 재료의 상기 비관통된 공막은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는 공정에 의해 3차원 기하로 형성된다: 성형(moulding), 사출 성형; 블로우 성형; 압축 성형; 압출 사출 성형; 엠보싱; 핫 엠보싱; 스탬핑; 캐스팅; 에칭; 리소그래피(lithography); 포토리소그래피(photolithography); 카빙(carving); 커팅; 밀링; 이온 밀링; 중합(polymerising); 애피택셜 성장(epitaxial growth); 또는 상기 설명된 공정들의 임의의 조합.The non-penetrating sclera of the adjustable elastomeric material is formed in three dimensions by a process selected from, but not limited to, the following groups: molding, injection molding; Blow molding; Compression molding; Extrusion injection molding; Embossing; Hot embossing; Stamping; casting; etching; Lithography; Photolithography; Carving; Cutting; milling; Ion milling; Polymerization; Epitaxial growth; Or any combination of the processes described above.

조절가능한 재료의 상기 비관통된 공막은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는 임의의 일반적인 3차원 기하일 수 있다: 입방형(cubic) 기하; 사방형(rhombic) 기하; 직사방형(orthorhombic) 기하; 평면형(planar) 기하; 비대칭 평면형 기하; 대칭 평면형 기하; 2개의 대칭축을 가진 평면형 기하; 3개의 대칭축을 가진 평면형 기하; 4개의 대칭축을 가진 대칭 평면형 기하; 5개의 대칭축을 가진 대칭 평면형 기하; 다양한 단면 두께의 기하; 다양한 단면 두께의 평면 기하.The non-penetrating sclera of tunable material can be any general three-dimensional geometry selected from, but not limited to, the following: cubic geometry; Rhombic geometry; Orthorhombic geometry; Planar geometry; Asymmetric planar geometry; Symmetric planar geometry; Planar geometry with two axes of symmetry; Planar geometry with three axes of symmetry; Symmetric planar geometry with four axes of symmetry; Symmetric planar geometry with five axes of symmetry; Geometry of various cross-sectional thicknesses; Planar geometry of varying cross-sectional thickness.

조절가능한 재료의 상기 비관통된 공막은 임의의 일반적인 크기일 수 있는데, 여기서 조절가능한 엘라스토머 재료의 상기 비관통된 공막의 3차원 공간 치수 중 하나 이상은 100㎜ 미만, 또는 선택적으로 10㎜ 미만, 또는 선택적으로 1㎜ 미만, 또는 선택적으로 0.1㎜ 미만이다.The non-penetrating sclera of the adjustable material can be of any general size, wherein at least one of the three-dimensional spatial dimensions of the non-penetrating sclera of the adjustable elastomeric material is less than 100 mm, or optionally less than 10 mm, or Optionally less than 1 mm, or alternatively less than 0.1 mm.

조절가능한 재료의 상기 비관통된 공막은 수월하게 기기(instrumentaion)에 부착할 수 있는 구조적 특징을 가진다. 상기 구조적 특징은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 구멍(holes); 아일릿(eyelets); 후크(hookes); 러그(lugs); 릿지(ridges); 또는 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는 엘라스토머 재료에 임베딩된 물품들: 링; 후크; 핀; 막대, 또는 상기 설명된 특징들의 임의의 조합.The non-penetrating sclera of adjustable material has a structural feature that makes it easy to attach to the instrumentation. The structural feature is selected from, but is not limited to, the following: holes; Eyelets; Hookes; Lugs; Ridges; Or articles embedded in an elastomeric material selected from, but not limited to: a ring; hook; pin; Rod, or any combination of the features described above.

조절가능한 재료의 상기 비관통된 공막은 조절가능한 엘라스토머 재료의 제어된 조절을 수월하게 할 수 있는 구조적 특징을 가진다. 상기 구조적 특징은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 구멍(holes); 릿지; 림(rims); 링; 벽; 튜브; 웰; 저장조; 정해진 단면 영역; 층 영역, 또는 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는 엘라스토머 재료에 임베딩된 물품들: 섬유(fibres); 세라믹; 복합체 또는 상기 설명된 특징들의 임의의 조합.The non-penetrating sclera of the adjustable material has a structural feature that can facilitate controlled control of the adjustable elastomeric material. The structural feature is selected from, but is not limited to, the following: holes; Ridge; Rims; ring; wall; tube; Wells; Reservoir; Defined cross-sectional area; Articles embedded in an elastomeric material selected from, but not limited to, the layer region, or the following group: fibers; ceramic; Complex or any combination of the features described above.

조절가능한 재료의 상기 비관통된 공막은 유체 핸들링을 수월하게 할 수 있는 구조적 특징을 가진다. 상기 구조적 특징은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 구멍(holes); 림; 벽; 튜브; 웰; 저장조; 또는 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는 엘라스토머 재료에 임베딩된 물품들: 튜브; 커넥터; 웰; 저장조; 릿지, 또는 상기 설명된 특징들의 임의의 조합.The non-penetrating sclera of adjustable material has a structural feature that can facilitate fluid handling. The structural feature is selected from, but is not limited to, the following: holes; Rim; wall; tube; Wells; Reservoir; Or articles embedded in an elastomeric material selected from, but not limited to, the following groups: tubes; connector; Wells; Reservoir; Ridge, or any combination of the features described above.

조절가능한 재료의 상기 비관통된 공막은 외부의 하드웨어 유체 핸들링 장치와 도킹(dock)하는데 기여하는 유체 핸들링을 수월하게 할 수 있는 구조적 특징을 가진다. 상기 구조적 특징은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 구멍(holes); 림; 벽; 튜브; 웰; 저장조; 또는 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는 엘라스토머 재료에 임베딩된 물품들: 튜브; 커넥터; 웰; 저장조; 릿지, 또는 상기 설명된 특징들의 임의의 조합.The non-penetrating sclera of adjustable material has a structural feature that can facilitate fluid handling that contributes to docking with an external hardware fluid handling device. The structural feature is selected from, but is not limited to, the following: holes; Rim; wall; tube; Wells; Reservoir; Or articles embedded in an elastomeric material selected from, but not limited to, the following groups: tubes; connector; Wells; Reservoir; Ridge, or any combination of the features described above.

조절가능한 재료의 상기 비관통된 공막은 유체 핸들링을 수월하게 할 수 있는 표면 특징을 가진다. 상기 표면 특징은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 조절가능한 엘라스토머 재료를 소수성으로 만드는 표면 처리; 조절가능한 엘라스토머 재료를 친수성으로 만드는 표면 처리; 조절가능한 엘라스토머 재료를 친유성(oleophilic)으로 만드는 표면 처리; 조절가능한 엘라스토머 재료를 정전기적으로 하전되게 만드는 표면 처리; 조절가능한 엘라스토머 재료를 정전기적으로 중성으로 만드는 표면 처리, 또는 상기 설명된 특징들의 임의의 조합.The non-penetrating sclera of adjustable material has surface features that can facilitate fluid handling. The surface feature is selected from, but is not limited to, the following groups: surface treatment to make the adjustable elastomeric material hydrophobic; Surface treatments that make the adjustable elastomeric material hydrophilic; Surface treatments that make the adjustable elastomeric material oleophilic; Surface treatment that makes the adjustable elastomeric material electrostatically charged; Surface treatments that make the adjustable elastomeric material electrostatically neutral, or any combination of the features described above.

본 발명의 다른 태양에 따라, 예리한 프로브로 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막을 관통시키는 메커니즘 및 관통 공정의 하나 이상의 파라미터를 측정하는 수단을 포함하는, 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막에 하나 이상의 개구를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막의 관통은 하나 이상의 뾰족하고 예리한 프로브를 사용한다. 예리한 프로브는 연삭(grinding) 및 연마(polishing) 공정, 성형(moulding) 공정, 압출 공정, 전기화학적 에칭 공정 또는 리소그래프(lithographic) 공정에 의해 제조될 수 있다. 상기 프로브는 예리한 끝 또는 정해진 형상의 절단 도구를 가지는 유형 또는 주사형 프로브 현미경 프로브 또는 주사형 터널링 현미경 프로브 또는 원자력 현미경 프로브일 수 있다. 상기 프로브는 변형가능한 재료의 관점에서 가열 또는 냉각될 수 있고, 변형가능한 재료를 통과하여 밀리게 됨으로써 상기 변형가능한 재료의 조직(fabric)을 절단 또는 분리 또는 용융시키거나, 또는 회전하거나 이동하여 구멍을 뚫거나(drill out) 또는 다르게는 상기 설명된 방법들의 조합에 의하여 변형가능한 재료에 개구를 생성할 수 있다.According to another aspect of the invention, one in the non-penetrating sclera of the adjustable elastomeric material, comprising a mechanism for penetrating the non-penetrating sclera of the adjustable elastomeric material with a sharp probe and means for measuring one or more parameters of the penetration process. A method for producing the above opening is provided. Penetration of the non-penetrating sclera of the adjustable elastomeric material uses one or more pointed and sharp probes. Sharp probes can be manufactured by grinding and polishing processes, molding processes, extrusion processes, electrochemical etching processes or lithographic processes. The probe may be a type or scanning probe microscope probe or a scanning tunneling microscope probe or an atomic force microscope probe with a sharp tip or defined shape cutting tool. The probe may be heated or cooled in view of the deformable material and is pushed through the deformable material to cut or separate or melt the fabric of the deformable material, or rotate or move the hole to It is possible to create openings in the deformable material by drilling out or otherwise by a combination of the methods described above.

프로브는 조절가능한 재료의 반대 표면으로부터 나타나는 즉시 프로브 탐지 메커니즘에 의해 탐지된다. 프로브 탐지 메커니즘은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 광학적 탐지; 전기적 탐지; 측정된 용량 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 터널링 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 전기 저항 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 기계적 저항에 의한 탐지; 탄성 반동 탐지, 또는 상기 메커니즘들의 임의의 조합.The probe is detected by a probe detection mechanism as soon as it emerges from the opposite surface of the adjustable material. Probe detection mechanisms are selected from, but are not limited to, the following groups: optical detection; Electrical detection; Electrical detection by measured capacity change; Electrical detection by measured current changes; Electrical detection by measured tunneling current changes; Electrical detection by measured electrical resistance change; Detection by measured mechanical resistance; Elastic recoil detection, or any combination of the above mechanisms.

본 발명의 다른 태양에 따라, 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막을 조절하는 메커니즘 및 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막의 하나 이상의 파라미터를 측정하는 수단를 포함하는, 기계적 조절 방법에 의하여 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막을 예비상태조절하기 위한 장치가 제공된다. 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막의 측정된 파라미터는 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 광학적 탐지; 편광 방법에 의한 광학적 탐지; 전기적 탐지; 측정된 용량 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 터널링 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 이온 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 전기 저항 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 기계적 저항 변화에 의한 탐지; 측정된 기계적 응력의 변화에 의한 탐지; 측정된 기계적 변형률에 의한 탐지, 또는 상기 설명된 파라미터들의 임의의 조합.According to another aspect of the present invention, an elastomer adjustable by a mechanical control method comprising a mechanism for adjusting the non-penetrating sclera of the adjustable elastomeric material and means for measuring one or more parameters of the non-penetrating sclera of the adjustable elastomeric material A device is provided for preconditioning unpenetrated sclera of material. The measured parameters of the non-penetrating sclera of the adjustable elastomeric material are selected from, but are not limited to, the following groups: optical detection; Optical detection by polarization method; Electrical detection; Electrical detection by measured capacity change; Electrical detection by measured current changes; Electrical detection by measured tunneling current changes; Electrical detection by measured ion current changes; Electrical detection by measured electrical resistance change; Detection by measured mechanical resistance change; Detection by changes in measured mechanical stress; Detection by measured mechanical strain, or any combination of the parameters described above.

조절가능한 엘라스토머 재료의 반대 표면으로부터의 예리한 프로브의 출현에 뒤이은 조절가능한 엘라스토머 재료의 탄성 반동은, 상기 조절가능한 엘라스토머 재료에 기계적 엘라스토머 지지 성분을 제공하여 조절가능한 엘라스토머 재료의 반대 표면으로부터의 예리한 프로브의 출현의 이전, 도중 및 이후에 예리한 프로브에 의하여 발휘되는 힘의 반대 방향으로 기계적 저항을 제공함으로써, 실질적으로 완화된다. 기계적 엘라스토머 지지 성분은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 유체; 전해질 유체; 고체; 금속 고체; 금속 전극; 공동(cavity)을 함유하는 금속 전극; 유체로 채워진 공동을 함유하는 금속 전극; 전해질 유체로 채워진 공동을 함유하는 금속 전극; 전해질 유체로 채워진 공동을 함유하는 금 전극; 겔 매트릭스; 전해질을 함유하는 겔 매트릭스, 또는 상기 설명된 특징들의 임의의 조합.The elastic recoil of the adjustable elastomeric material following the emergence of a sharp probe from the opposite surface of the adjustable elastomeric material provides a mechanical elastomeric support component to the adjustable elastomeric material to provide a sharp probe from the opposite surface of the adjustable elastomeric material. By providing mechanical resistance in the opposite direction of the force exerted by the sharp probe before, during and after emergence, it is substantially mitigated. The mechanical elastomer support component is selected from, but is not limited to, fluids; Electrolyte fluids; solid; Metal solids; Metal electrodes; A metal electrode containing a cavity; A metal electrode containing a cavity filled with a fluid; A metal electrode containing a cavity filled with an electrolyte fluid; A gold electrode containing a cavity filled with an electrolyte fluid; Gel matrix; Gel matrix containing the electrolyte, or any combination of the features described above.

기계적 엘라스토머 지지 성분의 상기 공동은 임의의 크기이나, 조절가능한 엘라스토머 재료의 반대 표면으로부터의 예리한 프로브의 출현의 이전, 도중 및 이후에 예리한 프로브에 의하여 발휘되는 힘에 의한 엘라스토머 재료의 변형의 정도를 실제로 가능한한 완화시키기 위하여 예리한 프로브와 동일한 대략적인 치수인 것이 바람직하다. 공동의 3차원 공간 치수 중 하나 이상은 1000㎛ 미만, 또는 선택적으로 100㎛ 미만, 또는 선택적으로 10㎛ 미만, 또는 선택적으로 1㎛ 미만, 또는 선택적으로 0.1㎛ 미만이다.The cavity of the mechanical elastomeric support component may be of any size, but in fact the degree of deformation of the elastomeric material by the force exerted by the sharp probe before, during and after the emergence of the sharp probe from the opposing surface of the adjustable elastomeric material. In order to mitigate as much as possible, it is preferred to have approximately the same dimensions as the sharp probe. At least one of the three-dimensional spatial dimensions of the cavity is less than 1000 μm, or optionally less than 100 μm, or optionally less than 10 μm, or optionally less than 1 μm, or optionally less than 0.1 μm.

기계적 엘라스토머 지지 성분의 상기 공동은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는 임의의 형상이다: 노치; 단일 노치; 교차(intersecting) 노치; 함몰(depressions); 터널 또는 구멍(holes). 기계적 엘라스토머 지지 성분의 공동은 방전 머시닝; 밀링; 이온 밀링; 드릴링, 관통(penetration); 인덴팅(indenting); 예리한 프로브로의 인덴팅: 예리한 프로브로 골드 빌렛(gold billet)의 인덴팅, 또는 상기 설명된 방법들의 임의의 조합에 의해 제조된다.The cavity of the mechanical elastomer support component is any shape selected from, but not limited to, the following groups: notches; Single notch; Intersecting notches; Depressions; Tunnels or holes. The cavities of the mechanical elastomer support component may include discharge machining; milling; Ion milling; Drilling, penetration; Indenting; Indentation with Sharp Probes: Indentation of gold billets with sharp probes, or any combination of the methods described above.

상기 기계적 엘라스토머 지지 성분은 조절가능한 엘라스토머 재료를 가열 또는 냉각하기 위하여 가열 또는 냉각될 수 있다. 가열 또는 냉각은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는 방법에 의하여 달성될 수 있다: 전도성 가열 및/또는 냉각; 대류성 가열 및/또는 냉각; 펠티에 장치(Peltier devices)에 의한 가열 및/또는 냉각, 또는 상기 설명된 방법들의 임의의 조합.The mechanical elastomer support component may be heated or cooled to heat or cool the adjustable elastomeric material. Heating or cooling may be accomplished by a method selected from, but not limited to, conductive heating and / or cooling; Convective heating and / or cooling; Heating and / or cooling by Peltier devices, or any combination of the methods described above.

상기 기계적 엘라스토머 지지 성분은, 예리한 프로브에 의한 조절가능한 엘라스토머 재료의 관통 중에 조절가능한 엘라스토머 재료의 실질적인 변형을 방지하기 위하여 예리한 프로브 쪽으로부터 조절가능한 엘라스토머 재료의 반대편 상에 개구 제조 장치 내에 위치한다. 기계적 엘라스토머 지지 성분의 위치는 바람직하게는 조절가능하고 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는 임의의 일반적인 위치에 있을 수 있다: 1㎜ 미만, 또는 선택적으로 100㎛ 미만, 또는 선택적으로 10㎛ 미만, 또는 선택적으로 1㎛ 미만, 또는 선택적으로 0.1㎛ 미만; 또는 선택적으로 접촉하여 가해진 변형으로 0.1㎛ 미만; 또는 접촉하여 가해진 변형으로 1㎛ 미만; 또는 선택적으로 접촉하여 가해진 변형으로 10㎛ 미만; 또는 선택적으로 접촉하여 가해진 변형으로 100㎛ 미만; 또는 선택적으로 접촉하여 가해진 변형으로 1㎜ 미만; 또는 선택적으로 접촉하여 가해진 변형으로 10㎜ 미만.The mechanical elastomer support component is located in the opening manufacturing device on the opposite side of the adjustable elastomeric material from the sharp probe side to prevent substantial deformation of the adjustable elastomeric material during penetration of the adjustable elastomeric material by the sharp probe. The position of the mechanical elastomeric support component may be at any general position that is preferably adjustable and is selected from, but not limited to: less than 1 mm, or optionally less than 100 μm, or optionally less than 10 μm, Or optionally less than 1 μm, or optionally less than 0.1 μm; Or less than 0.1 μm with strain applied by selective contact; Or less than 1 μm in strain applied in contact; Or less than 10 μm in strain applied by selective contact; Or less than 100 μm in strain applied by selective contact; Or less than 1 mm in a strain applied in selective contact; Or less than 10 mm in strain applied by selective contact.

본 발명의 다른 태양에 따라, 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막을 제조하는 단계; 예리한 프로브로 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막을 관통하는 장치 및 관통 공정의 하나 이상의 파라미터를 측정하는 수단을 제공하는 단계를 포함하는, 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막에 하나 이상의 개구를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 관통 공정의 측정된 파라미터는 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 광학적 탐지; 편광에 의한 광학적 탐지; 전기적 탐지; 측정된 용량 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 전류에 의한 전기적 탐지; 측정된 터널링 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 이온 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 전기 저항 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 기계적 저항 변화에 의한 탐지; 측정된 기계적 응력의 변화에 의한 탐지; 측정된 기계적 변형률에 의한 탐지, 또는 상기 설명된 파라미터들의 임의의 조합.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for preparing a non-penetrating sclera of an adjustable elastomeric material; Providing one or more openings in the non-penetrating sclera of the adjustable elastomeric material, comprising providing a device for penetrating the non-penetrating sclera of the adjustable elastomeric material with a sharp probe and means for measuring one or more parameters of the penetration process. A method is provided for doing this. The measured parameters of the penetrating process are selected from, but not limited to, the following groups: optical detection; Optical detection by polarization; Electrical detection; Electrical detection by measured capacity change; Electrical detection by measured current; Electrical detection by measured tunneling current changes; Electrical detection by measured ion current changes; Electrical detection by measured electrical resistance change; Detection by measured mechanical resistance change; Detection by changes in measured mechanical stress; Detection by measured mechanical strain, or any combination of the parameters described above.

본 발명의 다른 태양에 따라, 상기 형성된 개구의 품질 및 이에 의한 유용성을 결정하기 위하여 개구 제조 공정 중에 기록된 하나 이상의 측정된 관통 파라미터를 사용하는 방법이 제공된다. 측정된 관통 파라미터는 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 광학적 탐지; 편광에 의한 광학적 탐지; 전기적 탐지; 측정된 용량 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 전류에 의한 전기적 탐지; 측정된 터널링 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 이온 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 전기 저항 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 기계적 저항 변화에 의한 탐지; 측정된 기계적 응력의 변화에 의한 탐지; 측정된 기계적 변형률에 의한 탐지, 또는 상기 설명된 파라미터들의 임의의 조합.In accordance with another aspect of the present invention, a method is provided that uses one or more measured through parameters recorded during an opening manufacturing process to determine the quality of the openings formed thereby and their usefulness. The measured penetration parameters are selected from, but are not limited to, the following groups: optical detection; Optical detection by polarization; Electrical detection; Electrical detection by measured capacity change; Electrical detection by measured current; Electrical detection by measured tunneling current changes; Electrical detection by measured ion current changes; Electrical detection by measured electrical resistance change; Detection by measured mechanical resistance change; Detection by changes in measured mechanical stress; Detection by measured mechanical strain, or any combination of the parameters described above.

본 발명의 다른 태양에 따라, 상기 형성된 개구의 품질 및 이에 의한 유용성을 결정하기 위하여 조절가능한 엘라스토머 개구의 하나 이상의 측정된 파라미터를 사용하는 방법이 제공된다. 측정된 파라미터는 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 광학적 파라미터; 광학적 편광 파라미터; 광학적 회절 파라미터; 전기적 파라미터; 전기 용량; 전류; 터널링 전류; 이온 전류; 전기 전도도; 전기 저항; 전기막 저항(electrical membrane resistance); 전기적 접근 저항(electrical access resistance); 전류 정류; 기계적 저항; 기계적 응력; 기계적 변형률, 또는 상기 설명된 파라미터들의 임의의 조합.In accordance with another aspect of the present invention, a method of using one or more measured parameters of an adjustable elastomeric opening is provided to determine the quality of the formed opening and thereby its usefulness. The measured parameters are selected from, but are not limited to, the following groups: optical parameters; Optical polarization parameters; Optical diffraction parameters; Electrical parameters; Electric capacity; electric current; Tunneling current; Ion current; Electrical conductivity; Electrical resistance; Electrical membrane resistance; Electrical access resistance; Current rectification; Mechanical resistance; Mechanical stress; Mechanical strain, or any combination of the parameters described above.

본 발명의 다른 태양에 따라, 상기 형성된 개구의 품질 및 이에 의한 유용성을 결정하기 위하여 조절가능한 엘라스토머 개구의 현미경 조사(microscopic examination) 방법이 제공된다. 현미 조사 방법은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 광학 현미경; 편광 현미경; 공초점 현미경; 주사 공초점 현미경(scanning confocal microscopy); 프로브 현미경; 주사 프로브 현미경; 원자력 현미경(atomic force microscopy); 주사 전기화학 현미경(scanning electrochemical microscopy), 전자 현미경, 주사 전자 현미경 또는 투과 전자 현미경.According to another aspect of the present invention, a method of microscopic examination of an adjustable elastomeric opening is provided to determine the quality of the formed opening and thereby its usefulness. Microscopic irradiation methods are selected from, but are not limited to, the following groups: optical microscopes; Polarizing microscope; Confocal microscopy; Scanning confocal microscopy; Probe microscope; Scanning probe microscope; Atomic force microscopy; Scanning electrochemical microscopy, electron microscopy, scanning electron microscopy or transmission electron microscopy.

본 발명의 다른 태양에 따라, 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막을 제공하는 단계, 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막을 조절하는 장치 및 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막의 하나 이상의 파라미터를 측정하는 수단를 제공하는 단계를 포함하는, 개구 제조 이전에 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막을 예비상태조절하기 위한 방법이 제공된다. 예비상태조절은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 경화에 의한 예비상태조절; 화학적 경화에 의한 예비상태조절; 열경화에 의한 예비상태조절; 전자기 방사선으로의 경화에 의한 예비상태조절; 압축; 인장; 신장; 굽힘 또는 비틀림의 군(이에 한정되지는 않음)으로부터 선택되는 기계적 조절에 의한 예비상태조절; 0 이상 사이클의 기계적 조절에 의한 예비상태조절; 기계적 평형이 도달될 때까지 1 이상 사이클의 기계적 조절에 의한 예비상태조절; 또는 상기 설명된 특징들의 임의의 조합. 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 공막의 측정된 파라미터는 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 광학적 탐지; 편광에 의한 광학적 탐지; 전기적 탐지; 측정된 용량 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 전류에 의한 전기적 탐지; 측정된 터널링 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 이온 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 전기 저항 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 기계적 저항 변화에 의한 탐지; 측정된 기계적 응력의 변화에 의한 탐지; 측정된 기계적 변형률에 의한 탐지, 또는 상기 설명된 파라미터들의 임의의 조합.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for providing a non-penetrating sclera of an adjustable elastomeric material, a device for adjusting a non-penetrating sclera of an adjustable elastomeric material and one or more parameters of the non-penetrating sclera of the adjustable elastomeric material. A method is provided for preconditioning a non-penetrating sclera of adjustable elastomeric material prior to opening manufacture, including providing a means for measuring. Preconditioning is selected from, but is not limited to: preconditioning by curing; Preconditioning by chemical curing; Preconditioning by thermal curing; Preconditioning by curing with electromagnetic radiation; compression; Seal; kidney; Preconditioning by mechanical control selected from, but not limited to, groups of bending or twisting; Preconditioning by mechanical control of zero or more cycles; Preconditioning by mechanical adjustment of at least one cycle until mechanical equilibrium is reached; Or any combination of the features described above. The measured parameters of the non-penetrating sclera of the adjustable elastomeric material are selected from, but are not limited to, the following groups: optical detection; Optical detection by polarization; Electrical detection; Electrical detection by measured capacity change; Electrical detection by measured current; Electrical detection by measured tunneling current changes; Electrical detection by measured ion current changes; Electrical detection by measured electrical resistance change; Detection by measured mechanical resistance change; Detection by changes in measured mechanical stress; Detection by measured mechanical strain, or any combination of the parameters described above.

본 발명의 다른 태양에 따라, 조절가능한 엘라스토머 개구를 조절하는 장치 및 조절가능한 엘라스토머 개구 및/또는 상기 개구가 제조되는 조절가능한 엘라스토머 재료의 하나 이상의 파라미터를 측정하는 수단을 포함하는, 기계적 조절에 의하여 조절가능한 엘라스토머 재료의 조절가능한 엘라스토머 개구를 상태조절하는 장치가 제공된다. 조절가능한 엘라스토머 개구 및/또는 상기 개구가 제조되는 조절가능한 엘라스토머 재료의 측정된 파라미터는 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 광학적 탐지; 편광에 의한 광학적 탐지; 전기적 탐지; 측정된 용량 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 전류에 의한 전기적 탐지; 측정된 터널링 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 이온 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 전기 저항 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 기계적 저항 변화에 의한 탐지; 측정된 기계적 응력의 변화에 의한 탐지; 측정된 기계적 변형률에 의한 탐지, 또는 상기 설명된 파라미터들의 임의의 조합.According to another aspect of the invention, an adjustment is made by mechanical adjustment, comprising a device for adjusting the adjustable elastomeric opening and means for measuring the adjustable elastomeric opening and / or one or more parameters of the adjustable elastomeric material from which the opening is made. An apparatus is provided for conditioning an adjustable elastomer opening of a possible elastomeric material. The adjustable elastomeric openings and / or the measured parameters of the adjustable elastomeric material from which the openings are made are selected from the following groups: optical detection; Optical detection by polarization; Electrical detection; Electrical detection by measured capacity change; Electrical detection by measured current; Electrical detection by measured tunneling current changes; Electrical detection by measured ion current changes; Electrical detection by measured electrical resistance change; Detection by measured mechanical resistance change; Detection by changes in measured mechanical stress; Detection by measured mechanical strain, or any combination of the parameters described above.

본 발명의 다른 태양에 따라, 조절가능한 엘라스토머 개구를 제공하는 단계; 조절가능한 엘라스토머 개구를 조절하는 장치 및 조절가능한 엘라스토머 개구의 하나 이상의 파라미터를 측정하는 수단을 포함하는, 조절가능한 엘라스토머 재료의 조절가능한 엘라스토머 개구를 상태조절하는 방법이 제공된다. 상태조절은 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 경화에 의한 상태조절; 화학적 경화에 의한 상태조절; 열경화에 의한 상태조절; 전자기 방사선으로의 경화에 의한 상태조절; 압축; 인장; 신장; 굽힘 또는 비틀림의 군(이에 한정되지는 않음)으로부터 선택되는 기계적 조절에 의한 상태조절; 0 이상 사이클의 기계적 조절에 의한 상태조절; 기계적 평형이 도달될 때까지 1 이상 사이클의 기계적 조절에 의한 상태조절; 또는 상기 설명된 특징들의 임의의 조합. 조절가능한 엘라스토머 재료의 조절가능한 엘라스토머 개구의 측정된 파라미터는 다음 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 광학적 탐지; 편광에 의한 광학적 탐지; 전기적 탐지; 측정된 용량 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 전류에 의한 전기적 탐지; 측정된 터널링 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 이온 전류 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 전기 저항 변화에 의한 전기적 탐지; 측정된 기계적 저항 변화에 의한 탐지; 측정된 기계적 응력의 변화에 의한 탐지; 측정된 기계적 변형률에 의한 탐지, 또는 상기 설명된 파라미터들의 임의의 조합.According to another aspect of the invention, there is provided a method of providing an adjustable elastomer opening; A method is provided for conditioning an adjustable elastomeric opening of an adjustable elastomeric material, comprising an apparatus for adjusting the adjustable elastomeric opening and a means for measuring one or more parameters of the adjustable elastomeric opening. Conditioning is selected from, but is not limited to, the following groups: Conditioning by curing; Conditioning by chemical curing; Conditioning by heat cure; Conditioning by curing with electromagnetic radiation; compression; Seal; kidney; Conditioning by mechanical control selected from, but not limited to, groups of bending or twisting; Conditioning by mechanical control of zero or more cycles; Conditioning by mechanical control of one or more cycles until mechanical equilibrium is reached; Or any combination of the features described above. The measured parameter of the adjustable elastomeric opening of the adjustable elastomeric material is selected from, but is not limited to, the following groups: optical detection; Optical detection by polarization; Electrical detection; Electrical detection by measured capacity change; Electrical detection by measured current; Electrical detection by measured tunneling current changes; Electrical detection by measured ion current changes; Electrical detection by measured electrical resistance change; Detection by measured mechanical resistance change; Detection by changes in measured mechanical stress; Detection by measured mechanical strain, or any combination of the parameters described above.

본 발명의 다른 태양에 따라, 조절가능한 엘라스토머 재료에 제조된 조절가능한 엘라스토머 개구; 상기 개구가 제조되는 조절가능한 엘라스토머 재료의 기계적 조절 방법에 의하여 조절가능한 엘라스토머 개구를 조절하는 장치 및 조절가능한 엘라스토머 개구 및/또는 상기 개구가 제조되는 조절가능한 엘라스토머 재료의 하나 이상의 파라미터를 측정하는 수단을 포함하는, 입자 및/또는 방사선을 탐지, 측정 또는 제어하는 장치가 제공된다.According to another aspect of the invention, an adjustable elastomeric opening made in an adjustable elastomeric material; A device for adjusting the adjustable elastomeric opening by a mechanical control method of the adjustable elastomeric material from which the opening is made and means for measuring the adjustable elastomeric opening and / or one or more parameters of the adjustable elastomeric material from which the opening is made. A device is provided for detecting, measuring or controlling particles and / or radiation.

본 발명의 다른 태양에 따라, 입자 및/또는 방사선을 위한 경로를 정하는 조절가능한 엘라스토머 개구를 함유하는 조절가능한 엘라스토머 재료를 제공하는 단계; 조절가능한 엘라스토머 재료를 조절하여 조절가능한 엘라스토머 개구에 의하여 정해진 경로의 하나 이상의 파라미터를 변화시킴으로써 조절가능한 엘라스토머 개구를 미리 정해진 기하 및/또는 크기로 조절하는 단계; 및 탐지, 측정 또는 제어된 입자 또는 방사선을 조절가능한 엘라스토머 개구로 들어가게 하는 단계를 포함하는, 입자 및/또는 방사선을 탐지, 측정 또는 제어하는 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling an elastomeric material comprising an adjustable elastomeric opening that routes for particles and / or radiation; Adjusting the adjustable elastomeric material to adjust the adjustable elastomeric opening to a predetermined geometry and / or size by varying one or more parameters of the path defined by the adjustable elastomeric opening; And causing the detected, measured or controlled particles or radiation to enter the adjustable elastomer openings. A method of detecting, measuring or controlling particles and / or radiation is provided.

본 발명에 따르는 물질 및/또는 방사선의 유동(flux)의 탐지 및/또는 측정 및/또는 제어에 사용되는 장치 및 방법의 작업에서, 조절가능한 엘라스토머 개구의 조절의 제어는 다음을 포함하나 이에 한정되지는 않는 군으로부터 선택되는 파라미터에 기초하여 이루어질 수 있다: 조절가능한 엘라스토머 개구를 가로지르는 입자의 유동, 조절가능한 엘라스토머 개구를 가로지르는 원자 입자의 유동; 조절가능한 엘라스토머 개구를 가로지르는 분자 입자의 유동; 조절가능한 엘라스토머 개구를 가로지르는 이온 입자의 유동; 조절가능한 엘라스토머 개구를 가로지르는 용액에서 이온 입자의 유동; 조절가능한 엘라스토머 개구를 가로지르는 전류의 유동, 조절가능한 엘라스토머 개구를 가로지르는 터널링 전류의 유동; 및 조절가능한 엘라스토머 개구를 가로지르는 전자기 방사선의 유동. 조절가능한 엘라스토머 개구가 제조되는 조절가능한 엘라스토머 재료의 측정가능한 파라미터는 다음을 포함하나 이에 한정되지는 않는 군으로부터 선택될 수 있다: 용량; 저항; 전도도; 불투명도(opacity); 투명도; 길이; 폭; 높이; 부피; 열전도도; 및 유전 특성(dielectric properties). 조절가능한 엘라스토머 개구가 조절되는 작동 메커니즘과 연결된 조절가능한 파라미터는 다음을 포함하나 이에 한정되지는 않는 군으로부터 선택될 수 있다: 용량; 전도도; 액츄에이터 변위; 액츄에이터 위치; 스테퍼 모터(stepper motor) 위치; 인덕턴스; 모터 코일 인덕턴스; 저항 및 모터 코일 저항.In the operation of the apparatus and method used for the detection and / or measurement and / or control of the flux of the substance and / or radiation according to the invention, the control of the adjustment of the adjustable elastomer opening includes, but is not limited to: Can be made based on a parameter selected from the group: a flow of particles across the adjustable elastomeric opening, flow of atomic particles across the adjustable elastomeric opening; Flow of molecular particles across the adjustable elastomeric opening; Flow of ionic particles across the adjustable elastomeric opening; Flow of ionic particles in solution across the adjustable elastomeric opening; Flow of current across the adjustable elastomeric opening, flow of tunneling current across the adjustable elastomeric opening; And flow of electromagnetic radiation across the adjustable elastomeric opening. The measurable parameters of the adjustable elastomeric material from which the adjustable elastomeric opening is made may be selected from the group including, but not limited to: dose; resistance; conductivity; Opacity; transparency; Length; width; Height; volume; Thermal conductivity; And dielectric properties. The adjustable parameter associated with the actuation mechanism through which the adjustable elastomeric opening is adjusted can be selected from the group including, but not limited to: dose; conductivity; Actuator displacement; Actuator position; Stepper motor position; inductance; Motor coil inductance; Resistance and motor coil resistance.

본 발명이 보다 완전히 이해되도록 하기 위하여, 이제 본 발명의 바람직한 구현예가, 예시의 방법으로, 수반되는 도면을 참조로 설명될 것이며, 여기에는:In order that the present invention may be more fully understood, preferred embodiments of the present invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:

도 1a 및 1b는 바람직한 구현예에 사용되는 조절가능한 다이어프램을 보여 준다;1A and 1B show the adjustable diaphragm used in the preferred embodiment;

도 2a 및 2b는 바람직한 구현예에서 액츄에이터가 부착된 다이어프램을 보여 주고, 도 3a 및 3b는 다른 위치에서 상기 액츄에이터를 보여 준다;2a and 2b show a diaphragm with an actuator in a preferred embodiment, and FIGS. 3a and 3b show the actuator in different positions;

도 4a는 바람직한 개구 제조 장치를 도식적으로 보여 주고, 도 4b는 기록된 개구 제조 경우의 그래프이다;FIG. 4A shows diagrammatically a preferred opening manufacturing apparatus, and FIG. 4B is a graph of the recorded opening manufacturing case;

도 5는 이러한 장치에 의하여 생성된 조절가능한 개구의 주사 공초점 현미경 이미지이다;5 is a scanning confocal microscope image of the adjustable aperture produced by this device;

도 6은 바람직한 구현예에서의 개구 조절 장치(arrangement)를 도식적으로 보여 준다;6 shows diagrammatically an opening arrangement in a preferred embodiment;

도 7 내지 10은 바람직한 구현예에서 조절가능한 개구의 성능을 특정짓는 데에 사용될 수 있는 그래프이다; 및7-10 are graphs that can be used to characterize the performance of the adjustable aperture in a preferred embodiment; And

도 11은 도 2a & 2b, 도 3a & 3b, 도 4a 및 도 6의 바람직한 구현예의 하나의 가능한 작동 모드를 그린 플로우 챠트이다.FIG. 11 is a green flow chart illustrating one possible mode of operation of the preferred embodiment of FIGS. 2A & 2B, 3A & 3B, 4A and 6.

하기 설명은 폴리우레탄을 조절가능한 엘라스토머 재료로서 사용하는 본 발명의 바람직한 구현예를 참조로 예시의 방법으로 제공된다. 폴리우레탄의 바람직한 일 예는 BASF Corporation, Wyandotte Michigan, USA의 폴리에테르 유형 Elastollan® 1100 series이다. 그러나, 본 발명의 다른 구현예에서 조절가능한 엘라스토머 재료로 사용될 수 있는 재료는 다음을 포함하나 이에 한정되지는 않는다: 중합체; 천연 및 합성 고무; 엘라스토머 재료; 천연 중합체, 단백질, 폴리펩티드, 다당류; 플라스틱; 도핑된 전도성 플라스틱(doped conducting plastics); 탄화수소 플라스틱; 퍼플루오로카본 플라스틱; 라텍스 재료; 열가소성 변형가능한 재료; 열가소성 폴리우레탄(에테르 및 에스테르) 변형가능한 재료; 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 시클릭 올레핀을 포함하는 올레핀계 변형가능한 재료; 스티렌계 변형가능한 재 료; 폴리아미드계 변형가능한 재료; 폴리에스테르계 변형가능한 재료; 니트릴계 변형가능한 재료; 에틸렌 클로라이드 공중합체 가교 결합된 합금; 실리콘 변형가능한 재료; 반도체계 재료; 실리케이트; 실리콘; 도핑된 실리콘; 금속; 또는 금속 합금; 압전 재료, 및 압전 세라믹. 상기 변형가능한 개구는 또한 하나 이상의 이러한 재료들의 조합으로부터 만들어지는 복합 변형가능한 재료에 의해 정의될 수 있다.The following description is provided by way of example with reference to a preferred embodiment of the invention using polyurethane as the adjustable elastomeric material. One preferred example of polyurethane is the polyether type Elastollan® 1100 series from BASF Corporation, Wyandotte Michigan, USA. However, materials that can be used as the adjustable elastomeric material in other embodiments of the present invention include, but are not limited to: polymers; Natural and synthetic rubbers; Elastomeric materials; Natural polymers, proteins, polypeptides, polysaccharides; plastic; Doped conducting plastics; Hydrocarbon plastics; Perfluorocarbon plastics; Latex materials; Thermoplastic deformable materials; Thermoplastic polyurethane (ether and ester) deformable materials; Olefinic deformable materials including polypropylene, polyethylene, cyclic olefins; Styrenic deformable materials; Polyamide-based deformable materials; Polyester-based deformable materials; Nitrile-based deformable materials; Ethylene chloride copolymer crosslinked alloys; Silicone deformable materials; Semiconductor materials; Silicates; silicon; Doped silicon; metal; Or metal alloys; Piezoelectric materials, and piezoelectric ceramics. The deformable opening can also be defined by a composite deformable material made from a combination of one or more such materials.

또한, 조절가능한 엘라스토머 개구는 조절가능한 엘라스토머 재료의 표면 처리에 의해 개질(modifications)될 수 있다. 표면 처리는 다음을 포함하나 이에 한정되지는 않는 군으로부터 선택될 수 있다: 조절가능한 엘라스토머 재료를 소수성으로 만드는 표면 처리, 조절가능한 엘라스토머 재료를 친수성으로 만드는 표면 처리, 조절가능한 엘라스토머 재료를 친유성으로 만드는 표면 처리; 조절가능한 엘라스토머 재료를 정전기적으로 하전되게 만드는 표면 처리, 조절가능한 엘라스토머 재료를 정전기적으로 중성으로 만드는 표면 처리, 및 상기 설명된 표면처리들의 임의의 조합.In addition, the adjustable elastomer openings can be modified by surface treatment of the adjustable elastomeric material. The surface treatment can be selected from the group including, but not limited to: surface treatment to make the adjustable elastomeric material hydrophobic, surface treatment to make the adjustable elastomeric material hydrophilic, and to make the adjustable elastomeric material lipophilic. Surface treatment; A surface treatment that makes the adjustable elastomeric material electrostatically charged, a surface treatment that makes the adjustable elastomeric material electrostatically neutral, and any combination of the surface treatments described above.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 바람직한 구현예에서 사용하는 시트에 관통에 의하여 제조된 하나 이상의 조절가능한 개구를 포함하는 폴리우레탄으로 만들어진 십자형의 사출 성형된 엘라스토머 시트(101) 형태의 조절가능한 다이어프램(100)을 보여 준다. 예시되지 않은 변형 구현예에서, 도 1a는 도식적으로 같은 크기의 평면 십자형 기하를 가지는 다이어프램(100)의 평면도를 보여 준다. 폴리우레탄 시트(101)는 적당한 형상의 공동에서 사출 성형되어 형상을 가지는 폴리우레탄으로부터 형성된다. 폴리우레탄 시트(101)의 십자 형상은 4개의 동일한 아암(102)을 포함 한다. 각각의 4개의 아암(102)의 끝에 폴리우레탄 시트(101)를 관통하는 아일릿(1023)이 형성된다. 폴리우레탄 시트(101)의 중앙에 상승된 원형 림(104)이 형성되고, 상승된 림(104)의 중심 안에 평면 단면의 디스크인 격벽(105)이 형성된다. 격벽(105)은 다양한 단면의 테이퍼링 구역(106)에 의해 상승된 림(104)과 연결된다. 각각의 아암(102)의 중앙 영역에 폴리우레탄 시트(101)를 관통하는 형성된 포트홀(108)을 둘러싸는 상승된 림(107)이 있다. 이런 관점에서, 폴리우레탄 시트(101)의 각각의 아암(102)에 대한 상기 설명된 특징은 동일하여 각각의 아암(102)은 동일하게 배치된 아일릿(103), 상승된 림(107) 및 포트홀(108)을 가진다. 액츄에이터(204)는, 도 2a 및 2b를 참조로 하기에 보다 상세히 설명되듯이, 다이어프램(100)의 변형을 이루기 위하여 제공된다. 액츄에이터(204)는 독립적으로 동일 또는 반대 방향으로 또는 함께 동일 또는 반대 방향으로 이동할 수 있다. 도 1b는 도 1a의 파선(A-A)(109)을 따라 다이어프램(100)을 관통하는 횡단면을 보여 준다.1A and 1B illustrate an adjustable diaphragm in the form of a cross-shaped injection molded elastomer sheet 101 made of polyurethane comprising one or more adjustable openings made by penetration into a sheet for use in a preferred embodiment of the present invention. 100). In a non-illustrated variant embodiment, FIG. 1A shows a plan view of a diaphragm 100 having a planar cross-shaped geometry of the same size. The polyurethane sheet 101 is formed from a polyurethane having a shape by injection molding in a cavity of a suitable shape. The cross shape of the polyurethane sheet 101 comprises four identical arms 102. Eyelets 1023 penetrating the polyurethane sheet 101 are formed at the ends of each of the four arms 102. A raised circular rim 104 is formed in the center of the polyurethane sheet 101, and a partition 105, a disk of planar cross section, is formed in the center of the raised rim 104. The partition 105 is connected with the raised rim 104 by the tapering zone 106 of various cross sections. In the central region of each arm 102 is a raised rim 107 that surrounds the formed porthole 108 through the polyurethane sheet 101. In this regard, the above-described features for each arm 102 of the polyurethane sheet 101 are the same so that each arm 102 is identically arranged eyelet 103, raised rim 107 and porthole. Have 108. Actuator 204 is provided to effect deformation of diaphragm 100, as described in more detail below with reference to FIGS. 2A and 2B. The actuators 204 can move independently in the same or opposite directions or together in the same or opposite directions. FIG. 1B shows a cross section through the diaphragm 100 along the broken line A-A 109 of FIG. 1A.

도 2a는 폴리우레탄 시트(201)의 각각의 4개의 아암이 개별적으로 액츄에이터(204)에 부착된 도 1a의 다이어프램(200)을 도식적으로 보여 준다. 폴리우레탄 시트(201)의 아일릿(203)은 폴리우레탄 시트(201)에 형성된 아이릿(203)의 크기 및 위치와 맞는 핀(205)을 함유하는 액츄에이터(204)와의 부착을 수월하게 한다. 핀(205)은 아일릿(203)을 관통한다. 도 2b는 도 2a의 파선(A-A)(209)을 따라 다이어프램(200)을 관통하는 횡단면을 보여 준다. 2A diagrammatically shows the diaphragm 200 of FIG. 1A with each of the four arms of the polyurethane sheet 201 individually attached to the actuator 204. Eyelets 203 of polyurethane sheet 201 facilitate attachment with actuator 204 containing pins 205 that match the size and position of eyelets 203 formed in polyurethane sheet 201. The pin 205 penetrates the eyelet 203. FIG. 2B shows a cross section through the diaphragm 200 along dashed line (A-A) 209 of FIG. 2A.

도 3a 및 3b는, 조절 장치(302) 상에 위치하고 액츄에이터 핀(305)에 의해 아일릿(303)을 통하여 액츄에이터(304)에 부착된 사출 성형된 폴리우레탄 시트의 사진을 보여 준다. 도 3a는 비조절된 구성(configuration)의 폴리우레탄 시트(301)를 보여 준다. 도 3b는 핀(305)에 의하여 4개의 십자형 아암과 연결된 반대편의 액츄에이터(304)의 동일한 반대 변위에 의하여 야기된 등방성 이축 신장이 가해진 폴리우레탄 시트(301)을 보여 준다. 룰러(ruler)(306)는 도 3a의 위치 및 도 3b의 위치 사이에 약 5 밀리미터(㎜)의 거리 차로써 한 세트의 액츄에이터 핀(305)의 변위를 나타낸다. 따라서 등방성 이축 변위의 총합은 축당 10㎜이고 기호 표시 ΔX로 제공된다. 3A and 3B show photos of an injection molded polyurethane sheet located on the adjusting device 302 and attached to the actuator 304 through the eyelet 303 by the actuator pin 305. 3A shows the polyurethane sheet 301 in an unregulated configuration. 3B shows an isotropic biaxially stretched polyurethane sheet 301 caused by the same opposite displacement of the actuator 304 on the opposite side connected by the four cross arms by the pin 305. The ruler 306 represents the displacement of the set of actuator pins 305 as a distance difference of about 5 millimeters (mm) between the position of FIG. 3A and the position of FIG. 3B. The sum of the isotropic biaxial displacements is therefore 10 mm per axis and is given by the symbolic representation ΔX.

도 4a는 폴리우레탄 시트(402)에 하나 이상의 조절가능한 엘라스토머 개구를 제조하는 바람직한 개구 제조 장치(401)의 단순한 도식도이다. 도 4a에서 개구 제조 장치(401)는 사출 성형된 폴리우레탄 시트(402)(단면으로 보여짐)를 포함한다. 아일릿(404)을 함유하는 폴리우레탄 시트(402)의 아암(403)은 핀(401)을 매개로 시트(402)를 개구 제조 장치(401)에 수월하게 부착시킨다. 예리한 프로브(407)는 개구 제조 장치(401) 내에 들어있는 기계적 액츄에이터(408)에 부착된다. 엘라스토머 지지 성분(409)은 개구 제조 장치(401)의 기계적 액츄에이터(410)에 연결되고 십자형 격벽(412) 자리에서 폴리우레탄 시트(402)의 반대편 상에 예리한 프로브(407)와 정반대에 위치한다. 엘라스토머 지지 성분(409)은 전해질 유체(413)로 채워진 공동(411)을 가지는 스테인리스강 금속 막대를 포함한다. 기계적 액츄에이터(408)는 십자형 격막(412)의 자리에서 폴리우레탄 시트(402) 면에 수직으로 왕복하여(to and fro) 예리한 프로브(407)의 정확한 기계적 작동이 가능하도록 설정되어 있다. 유사하게, 상기 기계적 액츄에이터(410)는 십자형 격막(412)의 자리에서 폴리우레탄 시트(402) 면에 수직으로 왕복하여 엘라스토머 지지 성분(409)의 정확한 기계적 작동이 가능하도록 설정되어 있다. 각각의 액츄에이터(408 및 410)에 액츄에이터 제어기(414)가 연결되고 제어기는 차례로 컴퓨터(15)에 연결되어 제어된다. 액츄에이터(408, 410)는 독립적으로 부착된 예리한 프로브(407) 및/또는 엘라스토머 지지 성분(409)을 폴리우레탄 시트(402) 면에 수직으로 왕복시켜 양쪽머리 화살로 표시된 방향으로 이동시킬 수 있다. 예리한 프로브(407) 및 상기 엘라스토머 지지 성분(409)은 둘 다 전압 클램핑 전류 신호 탐지기(416)에 연결된다. 이러한 유형의 한 가지 전압 클램프 전류 신호 탐지기(416)는, 도 4a에서 보이는 바와 같이, 차폐된 증폭기를 통하여 전극(407, 409)에 연결된 전압 클램핑 증폭기(Molecular Devices Corporation, Sunnyvale CA, USA의 CV203BU 전치 증폭기를 구비한 Axopatch 200B)이다. 아날로그 전류 신호는, Digidata 1322A(Molecular Devices Corporation에서 입수)로 디지털화된 10 ㎑ 저 통과 베젤 필터(low pass Bessel filter)를 가지는 저항 피드백 모드(resistive feedback mode)에서 증폭기를 사용하여 얻어지고 증폭기와 함께 공급되는 pCLAMP version 9 프로그램을 사용하여 컴퓨터 하드 디스크에 기록된다.4A is a simplified schematic diagram of a preferred opening making device 401 for making one or more adjustable elastomeric openings in a polyurethane sheet 402. The opening manufacturing apparatus 401 in FIG. 4A includes an injection molded polyurethane sheet 402 (shown in cross section). The arm 403 of the polyurethane sheet 402 containing the eyelet 404 easily attaches the sheet 402 to the opening manufacturing apparatus 401 via the pin 401. The sharp probe 407 is attached to the mechanical actuator 408 contained in the opening manufacturing device 401. The elastomeric support component 409 is connected to the mechanical actuator 410 of the aperture making device 401 and is positioned opposite the sharp probe 407 on the opposite side of the polyurethane sheet 402 in place of the cross partition 412. The elastomer support component 409 comprises a stainless steel metal rod having a cavity 411 filled with electrolyte fluid 413. The mechanical actuator 408 is set to allow precise mechanical operation of the sharp probe 407 by to and fro perpendicular to the polyurethane sheet 402 face in place of the cross diaphragm 412. Similarly, the mechanical actuator 410 is set to reciprocate perpendicular to the polyurethane sheet 402 plane in place of the cross diaphragm 412 to enable accurate mechanical operation of the elastomeric support component 409. An actuator controller 414 is connected to each of the actuators 408 and 410, which in turn are connected to and controlled by the computer 15. Actuators 408 and 410 may move the independently attached sharp probe 407 and / or elastomer support component 409 vertically to the polyurethane sheet 402 face and move in the direction indicated by the double arrow. The sharp probe 407 and the elastomer support component 409 are both connected to a voltage clamping current signal detector 416. One type of voltage clamp current signal detector 416 of this type is a voltage clamping amplifier (CV203BU predetermined by Molecular Devices Corporation, Sunnyvale CA, USA) connected to electrodes 407, 409 via a shielded amplifier, as shown in FIG. 4A. Axopatch 200B with amplifier). Analog current signals are obtained using an amplifier in resistive feedback mode with a 10 ㎑ low pass bessel filter digitized with Digidata 1322A (obtained from Molecular Devices Corporation) and supplied with the amplifier. The pCLAMP version 9 program is written to the computer hard disk.

상기 설명된 개구의 제조에서 엘라스토머 지지 성분(409)의 조절은 십자형 격벽(412) 자리에서 폴리우레탄 시트(402)의 탄성 반동의 정도를 조절하는 데에 사용된다. 엘라스토머 지지 성분(409)은 조절되어 다음을 포함하나 이에 한정되지는 않는 군으로부터 선택되는 임의의 일반적인 위치에 있을 수 있다: 1㎜ 미만, 또는 선택적으로 100㎛ 미만, 또는 선택적으로 10㎛ 미만, 또는 선택적으로 1㎛ 미만, 또는 선택적으로 0.1㎛ 미만, 또는 선택적으로 접촉하여 가해진 변형으로 0.1㎛ 미만, 또는 선택적으로 접촉하여 가해진 변형으로 1㎛ 미만, 또는 선택적으로 접촉하여 가해진 변형으로 10㎛ 미만, 또는 선택적으로 접촉하여 가해진 변형으로 100㎛ 미만, 또는 선택적으로 접촉하여 가해진 변형으로 1㎜ 미만, 또는 선택적으로 접촉하여 가해진 변형으로 10㎜ 미만. 엘라스토머 지지 성분(409)의 위치는 1회 이상 1개 이상의 미리 정해진 위치로 조절되어 개구의 제조 이전, 도중 또는 이후에 기계적 상태조절을 달성할 수 있다. 개구 제조 방법은 또한 프로브(407)가 십자형 격벽의 뒷면으로부터 상기 십자형 격벽(412)을 관통하도록 전환될 수 있다.The adjustment of the elastomeric support component 409 in the manufacture of the openings described above is used to control the degree of elastic recoil of the polyurethane sheet 402 in place of the cross partition 412. Elastomer support component 409 may be adjusted to any general position selected from the group including, but not limited to: less than 1 mm, or optionally less than 100 μm, or optionally less than 10 μm, or Optionally less than 1 μm, or alternatively less than 0.1 μm, or optionally less than 0.1 μm with strain applied, or less than 1 μm with strain selectively contacted, or less than 10 μm with strain selectively contacted, or Less than 100 μm with strain applied by selective contact, or less than 1 mm with strain applied by selective contact, or less than 10 mm by strain applied by selective contact. The position of the elastomeric support component 409 may be adjusted to one or more predetermined positions one or more times to achieve mechanical conditioning prior to, during or after the manufacture of the opening. The opening manufacturing method may also be switched such that the probe 407 penetrates the cross partition 412 from the back side of the cross partition.

엘라스토머 지지 성분(409) 및/또는 예리한 프로브(407)은 또한 온도 조절될 수 있다. Elastomer support component 409 and / or sharp probe 407 may also be temperature controlled.

상기 설명한 바와 같은 개구의 제조에서 엘라스토머 지지 성분(409)의 공동(411)을 채우는 전해질 유체(413)는 0.22㎛ Millipore 필터를 통하여 필터 살균된 1M KCL, 10mM Tris-HCL pH 8.0, 1mM EDTA, 0.1%, Triton X-100이었고 냉동된 일분취량(aliquots)으로 저장되었다. 모든 시약들은 AR 등급이었다.The electrolyte fluid 413 filling the cavity 411 of the elastomer support component 409 in the manufacture of the openings as described above was filtered sterilized through a 0.22 μm Millipore filter, 1 M KCL, 10 mM Tris-HCL pH 8.0, 1 mM EDTA, 0.1 %, Triton X-100 and stored as frozen aliquots. All reagents were AR grade.

상기 설명한 바와 같은 개구의 제조에서 예리한 프로브(407)는 4M NaOH에서 다결정 텅스텐 막대(Midwest Tungsten Service Inc., Willowbrook IL, USA의 0.51㎜ 직경)의 AC 전기화학적 에칭에 의하여 제조되는 원뿔형 프로브이다. The sharp probe 407 in the manufacture of openings as described above is a conical probe made by AC electrochemical etching of polycrystalline tungsten rods (0.51 mm diameter of Midwest Tungsten Service Inc., Willowbrook IL, USA) at 4 M NaOH.

도 4b는 상기 설명한 개구 제조 경우의 기록되는 전류 추적(418)의 그래프(417)를 보여 준다. y축(419)은 전류 레벨을 피코 암페어(pA) 단위로 보여 준다. x축(420)은 초(들) 단위로 시간을 보여 준다. 전류 추적(418)의 외형은 개구 제조를 나타낸다. 이 외형은 기록된 0 pA(421)의 전류값에 의한 관통 이전의 개회로 상태를 나타내는 주기를 포함한다. 관통의 개시에 뒤이어 단주기의 상승된 전류 응답(422)이 기록되고 이어서 전기 회로의 완성을 가리키는 급속한 상승(423)이 나타난다. 상기 회로는 예리한 프로브(407)와 엘라스토머 지지 성분(409)의 공동(411) 안에 담겨진 전해질 유체(413) 사이의 전기 도통(electric continuity)의 성립에 의해 완성된다. 프로브(407)가 조절가능한 엘라스토머 격벽을 통과하여 전진함에 따라 기록되는 전류 추적(418)은 증가하여 설정점 값(424)에 도달하고, 이 점에서 프로브(407)는 방향을 바꾸고 기록되는 전류 추적(418)은 급속히 감소하는 것으로 관찰된다(425). 기록되는 전류의 0 pA(427)로의 감소에 의하여 보여지는 프로브(407)와 전해질 유체(413) 사이의 전기 도통의 파괴에 앞서, 프로브(407)가 새롭게 형성된 개구(미도시)로부터 후퇴하면서 제2차 스파이크(spike)(426)가 전류 추적에 기록된다.4B shows a graph 417 of the current tracking 418 that is recorded for the aperture manufacturing case described above. The y-axis 419 shows the current level in pico amps (pA). X-axis 420 shows time in seconds (s). The appearance of the current trace 418 represents opening manufacture. This outline includes a period indicating the open circuit state before penetration by the recorded current value of 0 pA 421. Following the onset of penetration, a short period of raised current response 422 is recorded followed by a rapid rise 423 indicating completion of the electrical circuit. The circuit is completed by the establishment of an electrical continuity between the sharp probe 407 and the electrolyte fluid 413 contained in the cavity 411 of the elastomeric support component 409. As the probe 407 advances through the adjustable elastomeric bulkhead, the recorded current trace 418 increases to reach the set point value 424, at which point the probe 407 turns and records the recorded current trace. 418 is observed to decrease rapidly (425). Prior to the breakdown of electrical conduction between the probe 407 and the electrolyte fluid 413 shown by the reduction of the recorded current to 0 pA 427, the probe 407 retracts from the newly formed opening (not shown). Secondary spike 426 is recorded in the current trace.

추적 외형(421-427)은 예리한 프로브(407), 십자형 격벽(412)과 엘라스토머 지지 성분(409)의 공동(411) 안에 담겨진 전해질 유체(413) 사이의 상호작용에 의하여 일어나는 개구 제조 공정을 나타낸다. 예리한 프로브(407), 십자형 격벽(412), 엘라스토머 지지 성분(409)의 공동(411) 안에 담겨진 전해질 유체(413), 엘라스토머 지지 성분(409)의 위치, 프로브(407)의 온도, 엘라스토머 지지 성분(409)의 온도, 십자형 격벽(412)의 온도, 또는 개구 제조 공정의 임의의 다른 파라미터의 변화는 기록된 추적 외형(421-427)의 변화로 나타날 것이다. 본 발명의 제조된 개구의 변화는 조절가능한 엘라스토머 개구의 성능과 서로 관련될 수 있다. 따라서 추적 외형(421-427)은 조절가능한 엘라스토머 개구의 성능을 특정짓는 데에 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 프로브(407)가 초기에 격벽(412)를 관통하기 시작할 때 사전 터널링 전류에 의하여 생성되는 잘 정의된 계단 외형(422)의 존재는 본 발명의 바람직한 구현예에서 적합한 개구를 나타내는 경향이 있고, 쇼울더 외형(426)의 존재는 또한 프로브가 격벽(412)의 반대편으로부터 나타나기 시작한 후 전해질 유체의(413)의 개구로의 초기 유출을 나타내는 경향이 있으며, 특정 외형(418)과 실질적으로 동일한 레벨의 외형(427)의 존재는 격벽(412)으로부터 프로브(407)의 후퇴 시에 개구가 실질적으로 완전히 재밀봉되었다는 것을 나타낸다.Trace geometry 421-427 represents the opening manufacturing process caused by the interaction between the sharp probe 407, the cruciform bulkhead 412 and the electrolyte fluid 413 contained within the cavity 411 of the elastomer support component 409. . Sharp probe 407, cross partition 412, electrolyte fluid 413 contained within cavity 411 of elastomer support component 409, location of elastomer support component 409, temperature of probe 407, elastomer support component Changes in the temperature of 409, the temperature of the cross-shaped bulkhead 412, or any other parameter of the opening manufacturing process will appear as a change in the recorded tracking geometry 421-427. Changes in the manufactured apertures of the present invention may be correlated with the performance of the adjustable elastomeric apertures. Accordingly, tracking contour 421-427 can be used to specify the performance of the adjustable elastomeric opening. Thus, for example, the presence of a well defined stair contour 422 created by the pre-tunneling current when the probe 407 initially begins to penetrate the septum 412 may result in an opening suitable for a preferred embodiment of the present invention. The presence of shoulder contour 426 also tends to indicate an initial outflow of the electrolyte fluid 413 into the opening after the probe begins to appear from the opposite side of the septum 412, and with a particular contour 418 The presence of substantially the same level of contour 427 indicates that the opening was substantially completely resealed upon retraction of the probe 407 from the partition 412.

도 5는 500㎛를 나타내는 스케일 막대(scale bar)(501)를 가지는 주사 공초점 현미경 이미지(500)을 보여 준다. 이미지(500)에서, 예리한 텅스텐 프로브의 제어된 관통에 의한 사출 성형된 폴리우레탄 물품의 격벽에 개구의 제조에 의해 생성된 부위(502)는 상승된 마운드(mound)(504)에 의하여 둘러싸이는 공동(503)을 포함한다. 따라서 현미경(micrographic) 이미지에서 관찰되는 외형(502-504)은 조절가능한 엘라스토머 개구의 성능을 특징짓는 데에 사용될 수 있다.5 shows a scanning confocal microscope image 500 having a scale bar 501 representing 500 μm. In image 500, a portion 502 produced by the manufacture of an opening in a septum of an injection molded polyurethane article by controlled penetration of a sharp tungsten probe is surrounded by a raised mound 504. 503. Thus, the appearances 502-504 seen in the micrographic images can be used to characterize the performance of the adjustable elastomeric aperture.

도 6은 폴리우레탄 시트(602)에 조절가능한 엘라스토머 개구를 사용하기 위한 바람직한 개구 조절 장치(600)의 단순화된 개략도이다. 도 6에서, 개구 조절 장치(600)는 단일의 조절가능한 엘라스토머 개구(603)를 함유하는 폴리우레탄 시트(602)(단면으로 보임)를 포함한다. 아일릿(605)를 함유하는 십자형 아암(604)은 폴리우레탄 시트(602)를 개구 조절 장치(601)에 수월하게 부착시킨다. 격벽을 전기 적으로 측정하기 위하여, 개구 조절 장치(601)는 격벽의 표면과 접촉하는 전해질 저장조(607)를 구비한다. 제2 전해질 저장조(608)는 폴리우레탄 시트(602)의 반대편 시스(cis) 평면 상에 성형된 림(609)에 의하여 형성된다. 폴리우레탄 시트(602)의 포트홀(610)은 전해질 저장조(607) 중의 전해질(611)을 제1 Ag/AgCl 전극(612)에 접근가능하게 한다. 제2 Ag/AgCl 전극(613)은 제2 전해질 저장조(608) 중의 전해질(611)에 침지되어 있다. 전압 클램핑 전류 신호 탐지기(614)에 의해 2개의 전극(612 및 613)을 가로질러 가해지는 전압 바이어스(voltage bias)는 발생된 이온 전류를 폴리우레탄 시트(602)의 개구(603)를 통해 흐르게 하여 전압 클램핑 전류 신호 탐지기(614)에 의하여 측정되게 한다.6 is a simplified schematic diagram of a preferred aperture adjustment device 600 for using an adjustable elastomeric aperture in polyurethane sheet 602. In FIG. 6, the aperture adjustment device 600 includes a polyurethane sheet 602 (shown in cross section) containing a single adjustable elastomeric opening 603. The cross arm 604 containing the eyelet 605 easily attaches the polyurethane sheet 602 to the opening adjustment device 601. In order to measure the partition electrically, the opening adjustment device 601 includes an electrolyte reservoir 607 in contact with the surface of the partition. The second electrolyte reservoir 608 is formed by a rim 609 formed on the sheath plane opposite the polyurethane sheet 602. The porthole 610 of the polyurethane sheet 602 makes the electrolyte 611 in the electrolyte reservoir 607 accessible to the first Ag / AgCl electrode 612. The second Ag / AgCl electrode 613 is immersed in the electrolyte 611 in the second electrolyte reservoir 608. A voltage bias applied across the two electrodes 612 and 613 by the voltage clamping current signal detector 614 causes the generated ion current to flow through the opening 603 of the polyurethane sheet 602. Voltage clamping current signal detector 614 to be measured.

개구 조절 장치(601)는, 폴리우레탄 시트(602)의 아일릿(605)의 크기 및 위치와 맞는 핀(617)에 의하여 폴리우레탄 시트(602)의 아일릿(605)에 연결된 액츄에이터(615)에 의한 작동에서 조절가능한 엘라스토머 개구를 조절하는 데에 기여한다. 액츄에이터(615)는 컴퓨터(618)에 연결된 하나 이상의 액츄에이터 제어기(616)에 의해 작동되거나 선택적으로 수동으로 작동될 수 있다.The opening adjustment device 601 is provided by an actuator 615 connected to the eyelet 605 of the polyurethane sheet 602 by a pin 617 that matches the size and position of the eyelet 605 of the polyurethane sheet 602. Contributes to adjusting the adjustable elastomer opening in operation. Actuator 615 may be actuated by one or more actuator controllers 616 connected to computer 618 or optionally manually actuated.

조절가능한 엘라스토머 개구의 조절을 달성하는 작업에서, 컴퓨터(618)는 전압 클램핑 전류 신호 탐지기(614)로부터 수용되는 피드백에 의존하여 개구 조절 장치(601)를 제어한다. 컴퓨터(618)는 개구 조절 알고리즘이 프로그램되어 기록되고 사용되게 하며, 데이터 수득 알고리즘이 프로그램되어 기록되고 사용되게 하여 조절가능한 엘라스토머 개구의 완전히 자동화된 정확한 작동을 가능하게 한다.In the task of achieving adjustment of the adjustable elastomeric opening, the computer 618 controls the opening adjustment device 601 in dependence on the feedback received from the voltage clamping current signal detector 614. Computer 618 allows aperture adjustment algorithms to be programmed and recorded and used, and data acquisition algorithms to be programmed and recorded and used to allow fully automated and accurate operation of the adjustable elastomeric aperture.

도 7은 상기 설명된 바와 같은 사출 성형된 폴리우레탄 시트 폴리우레탄 물 품에 제조된 조절가능한 엘라스토머 개구의 1차 습윤(primary wetting)의 복합 그래프(700)이다. 하부의 추적(701)은 상기 설명된 바와 같은 사출 성형된 폴리우레탄 시트 폴리우레탄 물품에 가해진 등방성 이축 조절의 양을 도시한다. y축(702)은 조절 후에 측정치로부터 추출된 비조절된 폴리우레탄 물품(41.5㎜)의 내부의 아일릿 바깥면으로부터 측정된 아일릿과 아일릿 사이의 거리의 밀리미터(㎜) 단위의 조절(ΔX)이다. x축(703)은 초(들) 단위의 시간이다. 상부의 추적(704)은 사출 성형된 십자형 격벽(Im)의 반대편과 접촉하는 전해질에 침지된 2개의 전극 사이의 전류 흐름을 도시한다. y축(705)은 나노 암페어(㎁) 단위로 측정된 전류이다. x축(706)은 초(들) 단위의 시간이다. 전압 바이어스는 기록하는 동안에 걸쳐 50 ㎷로 유지되고 데이터는 50μs 샘플링 간격으로 얻어진다. 그래프(700)로부터 하부의 x축(703) 시간 및 상부의 x축(706) 시간은 동일한 시간 과정을 나타내고 하부의 ΔX 추적(701)은 상부의 Im 추적(704)과 관련된다는 것을 알 수 있다. ΔX이 0으로부터 5㎜까지 증가하고 그 레벨에서 유지되었을 때, 그래프(700)는 관통된 십자형 격벽의 초기 전류 레벨(Im= 0 ㎀) 및 Im의 관측된 변화의 부족함을 보여 준다. 624s에서 전류 추적은 갑자기 증가하여 급속히 정상 상태(Im~ 4 ㎁)에 도달하였다. 후속하여 ΔX가 1.8㎜로 감소하는 즉시, Im은 초기의 개회로 값(Im= 0 ㎀)으로 돌아왔다. 전기적 활동의 발생은 오로지 624s의 동시적인 전해질에의 노출 및 이축 등방성 신장(ΔX= 5㎜) 후에 탐지될 수 있었다. 일단 시작되면, 트랜스(trans)-격벽 이온 전 류는 급속하게 ~4 ㎁까지 증가하였다. ΔX가 ≤1.5㎜까지 완화되면, Im은 탐지불가능한 레벨로 떨어졌다. 이러한 일련의 사건은 이러한 성질의 개구는 효과적으로 자기 밀봉성이라는 것을 보여 준다. 따라서 추적(701 및 704)는 조절가능한 엘라스토머 개구의 성능을 특정짓는 데에 사용될 수 있다.FIG. 7 is a composite graph 700 of primary wetting of an adjustable elastomeric opening made in an injection molded polyurethane sheet polyurethane article as described above. The bottom trace 701 shows the amount of isotropic biaxial control applied to the injection molded polyurethane sheet polyurethane article as described above. The y-axis 702 is the adjustment (ΔX) in millimeters (mm) of the distance between the eyelet and the eyelet measured from the eyelet outer surface of the inside of the unregulated polyurethane article (41.5 mm) extracted from the measurement after adjustment. The x axis 703 is time in seconds (s). The upper trace 704 shows the current flow between two electrodes immersed in an electrolyte in contact with the opposite side of the injection molded cruciate partition I m . The y axis 705 is a current measured in nano amps. x-axis 706 is time in seconds (s). The voltage bias is held at 50 Hz throughout the write and data is obtained at 50 μs sampling intervals. It can be seen from the graph 700 that the lower x-axis 703 time and the upper x-axis 706 time represent the same time course and the lower ΔX trace 701 is associated with the upper I m trace 704. have. When ΔX increased from 0 to 5 mm and maintained at that level, graph 700 shows the lack of the observed current change in the initial current level (I m = 0 mA) and I m of the penetrating cross partition. At 624 s, the current trace increased abruptly and rapidly reached steady state (I m to 4 mA). As soon as ΔX subsequently decreased to 1.8 mm, I m returned to the initial open loop value (I m = 0 Hz). The occurrence of electrical activity could only be detected after 624 s simultaneous exposure to electrolyte and biaxial isotropic elongation (ΔX = 5 mm). Once started, the trans-barrier ion current rapidly increased to ˜4 mA. When ΔX relaxed to ≦ 1.5 mm , I m fell to undetectable levels. This series of events shows that openings of this nature are effectively self-sealing. Accordingly, the traces 701 and 704 can be used to specify the performance of the adjustable elastomeric openings.

도 8은 1차 습윤에 뒤이어 사출 성형된 폴리우레탄 시트에 제조된 조절가능한 엘라스토머 개구의 열림 및 닫힘의 복합 그래프(800)이다. 하부의 추적(801)은 사출 성형된 폴리우레탄 시트에 가해진 등방성 이축 조절의 양을 도시한다. y축(802)은 조절 후에 측정치로부터 추출된 비조절된 성형 폴리우레탄 시트(41.5㎜)의 내부의 아일릿 바깥면으로부터 측정된 아일릿과 아일릿 사이의 거리의 밀리미터(㎜) 단위의 조절(ΔX)이다. x축(803)은 초(들) 단위의 시간이다. 상부의 추적(804)은 사출 성형된 십자형 격벽(Im)의 반대편과 접촉하는 전해질에 침지된 2개의 전극 사이의 전류 흐름을 도시한다. y축(805)은 나노 암페어(㎁) 단위로 측정된 전류이다. x축(806)은 초(들) 단위의 시간이다. 그래프(800)로부터 하부의 x축(803) 시간 및 상부의 x축(806) 시간은 동일한 시간 과정을 나타내고 하부의 ΔX 추적(801)은 상부의 Im 추적(804)과 관련된다는 것을 알 수 있다. 전압 바이어스는 기록하는 동안에 걸쳐 50 ㎷로 유지되고 데이터는 1000μs 샘플링 간격으로 얻어진다. 그래프(800)는 ΔX를 신중하게 조절하여 전기 도통의 발생 및 파괴의 반복된 관찰을 가능하게 하는 전이 구역(transition zone)과 마주칠 수 있다. ΔX의 연속적인 계단식 증가는 초기에 Im의 상당한 변화를 가져오지 못한다. 전이 구역의 끝쪽 에서(ΔX~ 0.8㎜) Im의 갑작스런 증가(~40 ㎀까지)가 관찰된다. 대조적으로, 조절의 역방향에서, Im은 전기적 단선으로 인하여 탐지되지 못할 때까지 점진적으로 감소할 수 있고 조절가능한 엘라스토머 개구가 완화하는 즉시 반복하여 자기 밀봉할 수 있다는 것을 보여 준다. 따라서 추적(801 및 804)은 조절가능한 엘라스토머 개구의 성능을 특성짓는 데에 사용될 수 있다.FIG. 8 is a composite graph 800 of opening and closing of adjustable elastomeric openings made in injection molded polyurethane sheets following primary wetting. The bottom trace 801 shows the amount of isotropic biaxial control applied to the injection molded polyurethane sheet. The y-axis 802 is the adjustment (ΔX) in millimeters (mm) of the distance between the eyelet and the eyelet measured from the eyelet outer surface inside the unregulated molded polyurethane sheet (41.5 mm) extracted from the measurement after adjustment. . x-axis 803 is time in seconds (s). The upper trace 804 shows the current flow between two electrodes immersed in an electrolyte in contact with the opposite side of the injection molded cruciate partition I m . The y-axis 805 is a current measured in nano amps. x-axis 806 is time in seconds (s). It can be seen from the graph 800 that the bottom x-axis 803 time and the top x-axis 806 time represent the same time course and the bottom ΔX trace 801 is associated with the top I m trace 804. have. The voltage bias is kept at 50 Hz during recording and data is obtained at 1000 μs sampling intervals. Graph 800 may encounter a transition zone that carefully adjusts ΔX to allow repeated observation of the occurrence and destruction of electrical conduction. Continuous stepwise increase of ΔX does not lead to a significant change in I m initially. At the end of the transition zone (ΔX to 0.8 mm) a sudden increase in I m (up to ˜40 mm) is observed. In contrast, in the reverse direction of regulation, I m can gradually decrease until it can not be detected due to electrical disconnection and shows that the adjustable elastomer opening can repeatedly self-seal as soon as it relaxes. Accordingly, the traces 801 and 804 can be used to characterize the performance of the adjustable elastomeric opening.

도 9a는 1차 습윤에 뒤이어 사출 성형된 폴리우레탄 시트에 제조된 조절가능한 엘라스토머 개구의 열림 및 닫힘의 복합 그래프(900)이다. 하부의 추적(901)은 사출 성형된 폴리우레탄 시트에 가해진 등방성 이축 조절의 양을 도시한다. y축(902)은 조절 후에 측정치로부터 추출된 비조절된 성형 십자형(41.5㎜)의 내부의 아일릿 바깥면으로부터 측정된 아일릿과 아일릿 사이의 거리의 밀리미터(㎜) 단위의 조절(ΔX)이다. x축(903)은 초(들) 단위의 시간이다. 상부의 추적(904)은 사출 성형된 십자형 격벽(Im)의 반대편과 접촉하는 전해질에 침지된 2개의 전극 사이의 전류 흐름을 도시한다. y축(905)은 나노 암페어(㎁) 단위로 측정된 전류이다. x축(906)은 초(들) 단위의 시간이다. 그래프(900)로부터 하부의 x축(903) 시간 및 상부의 x축(906) 시간은 동일한 시간 과정을 나타내고 하부의 ΔX 추적(901)은 상부의 Im 추적(904)과 관련된다는 것을 알 수 있다. 전압 바이어스는 기록하는 동안에 걸쳐 50 ㎷로 유지되고 데이터는 1000μs 샘플링 간격으로 얻어진다. 그래프(900)는 전류 증폭기의 실용적인 Im 전류 측정 범위(0 내지 10 ㎁) 내에서 하나의 완전한 사이클의 개구 열림 및 닫힘 동안 ΔX의 계단 조절 및 상응하는 Im 응답을 보여 준다. 이 조건하의 개구의 동적인 범위는 ΔX ~0.8㎜(5.3 GΩ) 내지 ΔX ~3.2㎜(30.5 ㏁)에 상응하였다. 추적(901 및 904)은 1회 이상 얻어져서 엘라스토머 연화(softening) Mullins 효과를 설명하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 추적(901 및 904)은 1회 이상 얻어져서 개구를 상태조절하는 데에 사용될 수 있다. 따라서 추적(901 및 904)은 조절가능한 엘라스토머 개구의 성능을 특징짓는 데에 사용될 수 있다.9A is a composite graph 900 of opening and closing of adjustable elastomeric openings made in an injection molded polyurethane sheet following primary wetting. The bottom trace 901 shows the amount of isotropic biaxial control applied to the injection molded polyurethane sheet. The y-axis 902 is the adjustment (ΔX) in millimeters (mm) of the distance between the eyelet and the eyelet measured from the eyelet outer surface of the inside of the unregulated molded crosshair (41.5 mm) extracted from the measurement after adjustment. x-axis 903 is time in seconds (s). The upper trace 904 shows the current flow between the two electrodes immersed in the electrolyte in contact with the opposite side of the injection molded cruciate partition I m . The y-axis 905 is the current measured in nanoamps. x-axis 906 is time in seconds (s). It can be seen from the graph 900 that the bottom x-axis 903 time and the top x-axis 906 time represent the same time course and the bottom ΔX trace 901 is associated with the top I m trace 904. have. The voltage bias is kept at 50 Hz during recording and data is obtained at 1000 μs sampling intervals. Graph 900 shows the step adjustment of ΔX and the corresponding I m response during one complete cycle of opening and closing of the opening within the practical I m current measurement range (0 to 10 mA) of the current amplifier. The dynamic range of the openings under these conditions corresponded to ΔX ˜0.8 mm (5.3 GΩ) to ΔX ˜3.2 mm (30.5 mm). Traces 901 and 904 may be obtained one or more times and used to account for the elastomer softening Mullins effect. Such traces 901 and 904 may be obtained one or more times and used to condition the opening. Accordingly, the traces 901 and 904 can be used to characterize the performance of the adjustable elastomeric opening.

도 9b는 ΔX와 Im 사이의 관계를 설명하는 그래프(907)이다. 추적(908)은 전류 증폭기의 실용적인 Im 전류 측정 범위(0 내지 10 ㎁) 내에서 하나의 완전한 사이클의 개구 열림 및 닫힘 동안 ΔX의 계단 조절을 뒤잇는 Im 응답을 도시한다. x축(909)은 조절 후에 측정치로부터 추출된 비조절된 성형 폴리우레탄 시트(41.5㎜)의 내부의 아일릿 바깥면으로부터 측정된 아일릿과 아일릿 사이의 거리의 밀리미터(㎜) 단위의 변화 조절(ΔX)이다. y축(910)은 나노 암페어(㎁) 단위로 측정된 전류이다. 따라서 추적(908)은 조절가능한 엘라스토머 개구의 성능을 특징짓는 데에 사용될 수 있다.9B is a graph 907 illustrating the relationship between ΔX and I m . Tracking 908 shows the I m response following step adjustment of ΔX during one complete cycle of opening and closing of the opening within the practical I m current measurement range (0 to 10 mA) of the current amplifier. The x-axis 909 controls the change in millimeters (mm) of the distance between the eyelet and the eyelet measured from the eyelet outer surface inside the unregulated molded polyurethane sheet (41.5 mm) extracted from the measurement after adjustment (ΔX). to be. The y axis 910 is a current measured in nano amps. Accordingly, tracking 908 can be used to characterize the performance of the adjustable elastomeric opening.

도 10은 1차 습윤에 뒤이어 사출 성형된 폴리우레탄 시트에 제조된 조절가능한 엘라스토머 개구의 복합 그래프(1000)이다. DNA 분자는 전해질에 포함된다. 하부의 추적(1001)은 사출 성형된 폴리우레탄 시트에 가해진 등방성 이축 조절의 양을 도시한다. y축(1002)은 조절 후에 측정치로부터 추출된 비조절된 성형 폴리우레 탄 시트(41.5㎜)의 내부의 아일릿 바깥면으로부터 측정된 아일릿과 아일릿 사이의 거리의 밀리미터(㎜) 단위의 조절(ΔX)이다. x축(1003)은 초(들) 단위의 시간이다. 상부의 추적(1004)은 사출 성형된 폴리우레탄 시트(Im)의 반대편과 접촉하는 전해질에 침지된 2개의 전극 사이의 전류 흐름을 도시한다. y축(1005)은 나노 암페어(㎁) 단위로 측정된 전류이다. x축(1006)은 초(들) 단위의 시간이다. 그래프(1000)로부터 하부의 x축(1003) 시간 및 상부의 x축(1006) 시간은 동일한 시간 과정을 나타내고 하부의 ΔX 추적(1001)은 상부의 Im 추적(1004)과 관련된다는 것을 알 수 있다. 전압 바이어스는 기록하는 동안에 걸쳐 200 ㎷로 유지되고 데이터는 10μs 샘플링 간격으로 얻어진다. 그래프(1000)는 ΔX의 계단 조절 및 상응하는 Im을 보여 준다. 격벽의 시스 측 상의 전해질 저장조는 2 ng/㎕에서 pUC DNA를 함유하였다. 전류 추적 상에 표시된 구역 Ι-Ⅴ는 ΔX가 조절되었을 때 갑작스런 기준선 전환(shift)으로 묘사된다. 전류 추적(1004)은 구역 Ι, Ⅲ 및 Ⅴ에서 DNA의 첨가 이전에는 나타나지 않았던 아래로 향하는 뾰족한 일시적인 선들을 보여 준다. 일시적인 선들은 DNA 전류 봉쇄의 전형이고(Mara et al., “An asymmetric polymer nanopore for single molecule detection”, Nano Letters, 4, 497-501, 2004; Karhanek et al., “Single DNA molecule detection using nanopipettes and nanoparticles”, Nano Letters, 403-407, 2005; Li et al., “DNA molecules and configurations in a solid-state nanopore microscope”, Nature Materials, 2, 611-615, 2003; Ito et al., “Simultaneous determination of the size and surface charge of individual nanoparticles using a carbon nanotube-based Coulter counter” Analytical Chemistry, 75. 2399-2406, 2003 참조), 여기서 각각의 고립된 것들은 개구의 단일 분자 흡장에 의해 야기된다. 감소된 ΔX(1.92-1.95㎜)의 영역 Ⅱ 및 Ⅳ 및 보다 낮아진 기준선 Im(2.1-2.3 ㎁)은 이러한 일시적인 선을 보이지 않고, 개구의 감소가 DNA 전좌(translocation)에 엔트로피 장벽을 제공한다는 것을 나타낸다. 그래프(1000)는 일시적인 선들의 출현 및 사라짐은 ΔX의 증가 및 감소와 일치하는 것으로 관찰되기 때문에 효과가 가역적이었다는 것을 보여 준다. 따라서 개구의 조절은 DNA 분자의 제어된 통문(gating)에 메커니즘을 제공하고 추적(1001 및 1004)은 조절가능한 엘라스토머 개구의 성능을 특징짓는 데에 사용될 수 있다. 전해질은 0.22㎛ Millipore 필터를 통하여 필터 살균된 1M KCL, 10mM Tris-HCL pH 8.0, 1mM EDTA, 0.1%, Triton X-100이었고 냉동된 일분취량으로 저장되었다. 모든 시약들은 AR 등급이었다. DNA 샘플은, Sma 1로 선형화되고 CIP(calf intestinal phosphatase)로 탈인산화되고(dephosphorylated) QIAquik 스핀 컬럼을 사용하여 정제된 2686 염기쌍 플라스미드 pUC 19(Sigma-Aldrich, St Louis, MO, USA에서 입수)이었고 2 ng/㎕의 농도로 사용되었다.10 is a composite graph 1000 of adjustable elastomeric openings made in injection molded polyurethane sheets following primary wetting. DNA molecules are contained in the electrolyte. Bottom trace 1001 shows the amount of isotropic biaxial control applied to the injection molded polyurethane sheet. The y-axis 1002 is the adjustment (ΔX) in millimeters (mm) of the distance between the eyelet and the eyelet measured from the eyelet outer surface of the inside of the unregulated molded polyurethane sheet (41.5 mm) extracted from the measurement after adjustment. to be. x-axis 1003 is time in seconds (s). Tracking of the top 1004 shows the flow of current between two electrodes immersed in an electrolyte injection in contact with the other side of the molded polyurethane sheet (I m). The y-axis 1005 is the current measured in nanoamps. x-axis 1006 is time in seconds (s). It can be seen from the graph 1000 that the bottom x-axis 1003 time and the top x-axis 1006 time represent the same time course and the bottom ΔX trace 1001 is associated with the top I m trace 1004. have. The voltage bias is kept at 200 Hz during writing and data is obtained at 10 μs sampling intervals. Graph 1000 shows the step adjustment of ΔX and the corresponding I m . The electrolyte reservoir on the sheath side of the septum contained pUC DNA at 2 ng / μl. Zone Ι-V marked on the current trace is depicted as a sudden baseline shift when ΔX is adjusted. Current tracking 1004 shows downward, pointed, temporary lines that did not appear prior to the addition of DNA in zones Ι, III, and V. FIG. Transient lines are typical of DNA current blockade (Mara et al., “An asymmetric polymer nanopore for single molecule detection”, Nano Letters, 4, 497-501, 2004; Karhanek et al., “Single DNA molecule detection using nanopipettes and nanoparticles ”, Nano Letters, 403-407, 2005; Li et al.,“ DNA molecules and configurations in a solid-state nanopore microscope ”, Nature Materials, 2, 611-615, 2003; Ito et al.,“ Simultaneous determination of the size and surface charge of individual nanoparticles using a carbon nanotube-based Coulter counter ”Analytical Chemistry, 75. 2399-2406, 2003), where each isolated is caused by single molecular occlusion of the opening. Areas II and IV of reduced ΔX (1.92-1.95 mm) and lower baseline I m (2.1-2.3 mm 3) do not show this transient line, indicating that the reduction of the opening provides an entropy barrier to DNA translocation. Indicates. Graph 1000 shows that the effect was reversible because the appearance and disappearance of transient lines was observed to coincide with the increase and decrease of ΔX. Thus, regulation of the aperture provides a mechanism for controlled gating of the DNA molecule and tracking 1001 and 1004 can be used to characterize the performance of the adjustable elastomeric aperture. The electrolyte was 1M KCL, 10 mM Tris-HCL pH 8.0, 1 mM EDTA, 0.1%, Triton X-100, filter sterilized through a 0.22 μm Millipore filter and stored in a frozen aliquot. All reagents were AR grade. DNA samples were 2686 base pair plasmid pUC 19 (available from Sigma-Aldrich, St Louis, MO, USA), linearized with Sma 1 and dephosphorylated with cal intestinal phosphatase (CIP) and purified using a QIAquik spin column. Used at a concentration of 2 ng / μl.

도 11은 도 2a & 2b, 도 3a & 3b, 도 4a 및 도 6에서 설명된 본 발명의 구현예의 하나의 예시적인 일반적인 작동 모드를 도시하는 플로우 챠트이다. 도 2a & 2b, 도 3a & 3b, 도 4a 및 도 6에서 설명된 각각의 구현예의 경우, 예시적인 작동 모드는 기계적 조절의 이전 및 이후에 측정된 파라미터를 비교함으로써 엘라스토머 재료의 기계적 평형을 달성하려는 것이다. 기계적 평형은 개구의 제조 이전에 또는 개구의 제조 이후에 격벽의 엘라스토머 재료에서 Mullins 효과의 완화를 가리키고, 측정된 파라미터의 변화가 특정된 공차 범위 내에 있을 때 달성된다.FIG. 11 is a flow chart illustrating one exemplary general mode of operation of an embodiment of the invention described in FIGS. 2A & 2B, 3A & 3B, 4A, and 6. For each of the embodiments described in FIGS. 2A & 2B, 3A & 3B, 4A and 6, the exemplary mode of operation is to achieve mechanical equilibrium of the elastomeric material by comparing the measured parameters before and after mechanical adjustment. will be. Mechanical equilibrium indicates relaxation of the Mullins effect in the elastomeric material of the partition prior to or after the manufacture of the opening, and is achieved when the change in the measured parameter is within the specified tolerance range.

비관통된 공막 또는 관통된 멤브레인의 측정된 파라미터는 다음을 포함하는 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는다: 광학적 탐지, 편광에 의한 광학적 탐지, 전기적 탐지, 측정된 용량 변화에 의한 전기적 탐지, 측정된 전류 변화에 의한 전기적 탐지, 측정된 전기 저항 변화에 의한 전기적 탐지, 측정된 기계적 저항 변화에 의한 탐지, 측정된 기계적 응력의 변화에 의한 탐지, 측정된 기계적 변형률의 변화에 의한 탐지, 또는 상기 설명된 파라미터들의 임의의 조합.The measured parameters of the non-penetrating sclera or the pierced membrane are selected from the group including, but not limited to: optical detection, optical detection by polarization, electrical detection, electrical detection by measured capacitance change, measured Electrical detection by current change, electrical detection by measured electrical resistance change, detection by measured mechanical resistance change, detection by measured mechanical stress change, detection by measured mechanical strain change, or as described above Any combination of parameters.

Claims (37)

변형가능한 재료에 변형가능한 개구를 제조하기 위한 장치로서,An apparatus for producing a deformable opening in a deformable material, the apparatus comprising: 상기 장치가 변형가능한 재료를 강제로 관통시켜 상기 변형가능한 재료에 공간(vacancy)을 형성시키고 이것을 통해 상기 변형가능한 재료의 한 쪽 면으로부터 변형가능한 재료의 다른 면까지 연속적인 경로가 연장되게 하는 프로브, 및 상기 변형가능한 재료를 지지하여 상기 변형가능한 재료의 관통에 상기 프로브에 의해 발휘되는 힘의 반대 방향으로 기계적 저항을 제공하는 엘라스토머 지지 성분을 포함하는 장치.A probe forcing the device through the deformable material to create a vacancy in the deformable material through which a continuous path extends from one side of the deformable material to the other side of the deformable material, And an elastomeric support component that supports the deformable material and provides mechanical resistance in penetration of the deformable material in a direction opposite to the force exerted by the probe. 제1항에 있어서, 상기 프로브에 의한 상기 변형 가능한 재료의 관통에 관한 하나 이상의 파라미터를 모니터링하기 위한 모니터링 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.The apparatus of claim 1, wherein monitoring means are provided for monitoring one or more parameters relating to the penetration of the deformable material by the probe. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프로브에 의한 상기 변형가능한 재료의 관통 정도(extent)를 모니터링하고 이러한 모니터링에 대응하여 상기 프로브에 의한 상기 변형가능한 재료의 관통 정도의 조절을 제어하기 위한 제어 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.The control according to claim 1 or 2, for monitoring the extent of penetration of the deformable material by the probe and in response to such monitoring controlling the adjustment of the degree of penetration of the deformable material by the probe. Means are provided. 제3항에 있어서, 상기 제어 수단이 상기 프로브와 상기 변형가능한 재료의 다른 면 상의 전기전도성 매체 사이의 상기 변형 가능한 재료를 통과하는 전류 및/또는 터널링 전류(electrical tunnelling current)를 모니터링함으로써 상기 프로브에 의한 상기 변형가능한 재료의 관통 정도를 모니터링하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.4. The probe of claim 3 wherein said control means monitors an electrical tunneling current and / or electrical current passing through said deformable material between said probe and an electrically conductive medium on the other side of said deformable material. And monitor the extent of penetration of the deformable material by means of the device. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로브에 대한 상기 지지 성분의 위치를 조절하기 위한 조절 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.The device according to claim 1, wherein adjustment means for adjusting the position of the support component with respect to the probe is provided. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 성분이 상기 프로브에 의한 상기 변형가능한 재료의 관통 시에 상기 프로브의 끝(tip)을 수용하기 위한 유체로 채워진 공동(cavity)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.6. The cavity of claim 1, wherein the support component comprises a cavity filled with a fluid to receive a tip of the probe upon penetration of the deformable material by the probe. 7. Device characterized in that. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 성분이 상기 프로브에 의한 상기 변형가능한 재료의 관통 시에 상기 프로브 끝을 수용하기 위한 전해질 유체로 채워진 공동을 포함하는 금속 전극 형태인 것을 특징으로 하는 장치7. The method of claim 1, wherein the support component is in the form of a metal electrode comprising a cavity filled with an electrolyte fluid for receiving the probe tip upon penetration of the deformable material by the probe. Featuring device 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 성분을 가열 또는 냉각하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.8. An apparatus according to any one of the preceding claims, wherein means for heating or cooling the support component are provided. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로브를 가열 또는 냉각하 기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.The device of claim 1, wherein means are provided for heating or cooling the probe. 관통되어 입자 및/또는 방사선에 경로를 제공하는 개구를 형성하기에 적합한 엘라스토머 격벽부(elastomeric septum portion)를 함유하는 조절가능한 엘라스토머 재료의 상태조절(conditioning) 장치로서,A conditioning device for an adjustable elastomeric material containing an elastomeric septum portion suitable for forming an opening that penetrates and provides a path to particles and / or radiation, the apparatus comprising: 상기 격벽부의 파라미터를 모니터링하기 위한 모니터링 수단, 및 상기 격벽부를 조절하여 상기 개구에 의하여 제공되는 상기 경로의 하나 이상의 파라미터를 변화시키기 위한 조절 수단을 포함하는 장치.Monitoring means for monitoring a parameter of the partition wall, and adjusting means for adjusting the partition wall to change one or more parameters of the path provided by the opening. 제10항에 있어서, 상기 조절 수단이 강제로 상기 변형가능한 재료를 관통하여 상기 재료에 공간을 형성하기 위한 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.The apparatus of claim 10 wherein said adjusting means comprises a probe for forcing through said deformable material to form a space in said material. 제11항에 있어서, 상기 모니터링 수단이 상기 프로브에 의한 상기 재료의 관통 중에 상기 관통 공정의 하나 이상의 파라미터를 측정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.12. The apparatus of claim 11, wherein said monitoring means comprises means for measuring one or more parameters of said penetrating process during penetration of said material by said probe. 제10항, 제11항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 수단이 광학적 탐지 수단, 전기적 탐지 수단, 및/또는 기계적 응력 또는 변형률 탐지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.13. An apparatus according to any of claims 10, 11 or 12, wherein said monitoring means comprises optical detection means, electrical detection means and / or mechanical stress or strain detection means. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 수단이 상기 재료의 용량(capacitance) 변화를 측정하기 위한 전기적 탐지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.14. An apparatus according to any one of claims 10 to 13, wherein said monitoring means comprises electrical detection means for measuring a change in capacity of said material. 관통되어 입자 및/또는 방사선에 경로를 제공하는 개구를 형성하는 격벽부 앞에 엘라스토머 격벽부를 함유하는 조절가능한 엘라스토머 재료의 예비상태조절(preconditioning) 방법으로서,A method of preconditioning an elastomeric material containing an elastomeric partition in front of a partition that penetrates to form an opening that provides a path for particles and / or radiation. 상기 방법이 조절가능한 엘라스토머 재료의 비관통된 멤브레인을 제공하는 단계, 상기 비관통된 멤브레인을 조절하는 단계, 및 상기 비관통된 멤브레인의 하나 이상의 파라미터를 모니터하는 단계를 포함하는 방법.Wherein the method comprises providing a non-penetrating membrane of adjustable elastomeric material, adjusting the non-penetrating membrane, and monitoring one or more parameters of the non-penetrating membrane. 제15항에 있어서, 상기 예비상태조절이 화학적, 열적 또는 방사선 경화의 방법에 의한 예비상태조절 또는 기계적 조절에 의한 예비상태조절을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.16. The method of claim 15, wherein said preconditioning comprises preconditioning by chemical, thermal or radiation curing, or preconditioning by mechanical control. 제16항에 있어서, 상기 기계적 조절에 의한 예비상태조절이 압축(compression), 인장(tensioning), 신장(stretching), 굽힘(bending), 비틀림(twisting)의 방법에 의한 예비상태조절을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.17. The method of claim 16, wherein said preconditioning by mechanical control comprises preconditioning by a method of compression, tensioning, stretching, bending, twisting. How to feature. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 기계적 조절에 의한 예비상태조절이 기계적 평형이 이루어질 때까지 하나 이상의 기계적 조절 사이클에 의한 예비상태조절을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.18. The method of claim 16 or 17, wherein the preconditioning by mechanical adjustment comprises preconditioning by one or more mechanical conditioning cycles until mechanical equilibrium is achieved. 입자 및/또는 방사선에 경로를 제공하는 격벽부에 개구를 형성하는 엘라스토머 격벽부를 함유하는 조절가능한 엘라스토머 재료의 적합성 결정 방법으로서,A method of determining the suitability of an adjustable elastomeric material containing an elastomeric partition wall that forms an opening in the partition wall that provides a path to particles and / or radiation, the method comprising: 상기 방법이 관통 중에 상기 개구 제조 공정의 하나 이상의 관통 파라미터를 모니터링하는 단계, 및 이러한 모니터링 결과를 사용하여 상기 형성된 개구의 품질 및 유용성을 특징짓는 단계를 포함하는 방법.Said method comprising monitoring one or more through parameters of said opening manufacturing process during penetration, and using said monitoring results to characterize the quality and usefulness of said formed aperture. 제19항에 있어서, 이러한 모니터링 결과가 수용가능한 범위 안에 있는 경우 입자 및/또는 방사선에 경로를 제공하는 개구를 형성하기 위한 사용을 위하여 엘라스토머 재료를 승인하는 단계, 및 이러한 목적을 위하여 이러한 모니터링 결과가 상기 수용가능한 범위 밖에 있는 경우 상기 사용을 위하여 엘라스토머 재료를 거부하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.20. The method of claim 19, wherein if the monitoring result is within an acceptable range, the step of authorizing the elastomeric material for use in forming an opening that provides a path to the particles and / or radiation, and for this purpose the monitoring result is Rejecting the elastomeric material for use when out of the acceptable range. 제19항 또는 제20항에 있어서, 기록 매체를 사용하여 이러한 모니터링 결과를 기록하는 단계, 및 입자 및/또는 방사선에 경로를 제공하는 개구를 형성할 수 있는 상기 엘라스토머 재료의 적합성의 지표로서 상기 기록 매체 상에 기록된 결과를 상기 기록 매체에 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.21. The method of claim 19 or 20, wherein the recording of such monitoring results using a recording medium and the recording as an indication of the suitability of the elastomeric material capable of forming an opening providing a path to particles and / or radiation. Providing the results recorded on the medium to the recording medium. 입자 및/또는 방사선에 조절가능한 경로를 제공하는 조절가능한 엘라스토머 재료에서 개구의 적합성 결정 방법으로서,A method of determining the suitability of an opening in an adjustable elastomeric material that provides an adjustable path to particles and / or radiation, 상기 방법이 상기 개구의 하나 이상의 파라미터를 모니터링하는 단계, 및 이러한 모니터링 결과를 사용하여 상기 개구의 품질 및 유용성을 특징짓는 단계를 포함하는 방법.The method comprising monitoring one or more parameters of the opening, and using the monitoring results to characterize the quality and usefulness of the opening. 제22항에 있어서, 이러한 모니터링 결과가 수용가능한 범위 안에 있는 경우 입자 및/또는 방사선에 경로를 제공하기 위한 사용을 위하여 개구를 승인하는 단계, 및 이러한 모니터링 결과가 상기 수용가능한 범위 밖에 있는 경우 상기 사용을 위하여 개구를 거부하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.23. The method of claim 22, further comprising: approving the opening for use to provide a path to particles and / or radiation if such monitoring results are within an acceptable range, and wherein said monitoring results are outside said acceptable range. Rejecting the opening for the purpose of further comprising. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 모니터링이 광학 현미경, 편광 현미경, 공초점 현미경, 주사 공초점 현미경(scanning confocal microscopy), 프로브 현미경, 주사 프로브 현미경, 원자력 현미경(atomic force microscopy), 주사 전기화학 현미경(scanning electrochemical microscopy), 전자 현미경, 주사 전자 현미경 또는 투과 전자 현미경에 의한 상기 개구의 현미경 검사를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.24. The method of claim 22 or 23, wherein the monitoring is performed by an optical microscope, a polarizing microscope, a confocal microscope, a scanning confocal microscopy, a probe microscope, a scanning probe microscope, an atomic force microscopy, scanning electrons. Microscopic examination of said opening by scanning electrochemical microscopy, electron microscopy, scanning electron microscopy or transmission electron microscopy. 입자 및/또는 방사선에 경로를 제공하는 개구를 격벽부에 형성하기 위하여 엘라스토머 격벽부를 함유하는 조절가능한 엘라스토머 재료의 적합성 결정에 사용하기 위한 기록 매체로서, 상기 기록 매체가 입자 및/또는 방사선에 경로를 제공하는 개구를 형성할 수 있는 상기 엘라스토머 재료의 적합성을 나타내는 상기 기록 매체 상에 기록된 결과를 가지는 기록 매체.A recording medium for use in determining suitability of an adjustable elastomeric material containing an elastomeric partition to form openings in the partition that provide paths to particles and / or radiation, the recording medium having a path to the particles and / or radiation. A recording medium having a result recorded on the recording medium indicating suitability of the elastomeric material capable of forming an opening to provide. 관통되어 입자 및/또는 방사선에 경로를 제공하는 개구를 형성하기에 적합한 엘라스토머 격벽부를 함유하는 조절가능한 엘라스토머 재료, 및 상기 격벽부를 조절하여 상기 개구에 의하여 제공되는 상기 경로의 하나 이상의 파라미터를 변화시키기 위한 조절 수단을 포함하는 입자 민감성 및/또는 방사선 민감성 장치.An adjustable elastomeric material containing an elastomeric partition wall suitable for forming an opening that penetrates to provide a path to particles and / or radiation, and for adjusting the partition wall to change one or more parameters of the path provided by the opening Particle sensitive and / or radiation sensitive device comprising control means. 제26항에 있어서, 상기 조절 수단이 상기 개구의 기하(geometry) 및/또는 크기를 변화시켜 상기 개구의 직경 및/또는 경로 길이를 증가 및/또는 감소시키기에 적합한 것을 특징으로 하는 장치.27. An apparatus according to claim 26, wherein said adjusting means is suitable for changing the geometry and / or size of said opening to increase and / or decrease the diameter and / or path length of said opening. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 격벽부가 상기 재료의 주위부(surrounding portion)보다 작은 두께를 가지는 상기 재료의 멤브레인부(membrane portion)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.28. An apparatus as claimed in claim 26 or 27 wherein the partition comprises a membrane portion of the material having a thickness less than a surrounding portion of the material. 제28항에 있어서, 상기 재료의 주위부가 웰(well)을 형성하기 위하여 상기 멤브레인부를 밀봉하는(enclosing) 상승된 림(rim) 형태인 것을 특징으로 하는 장 치.29. The device of claim 28, wherein the periphery of the material is in the form of an elevated rim enclosing the membrane portion to form a well. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 구멍(hole)이 상기 격벽부의 관통에 앞서 상기 재료를 통하는 유체 경로를 제공하기 위하여 상기 격벽부를 함유하지 않는 상기 재료의 부분을 통하여 확장되는 것을 특징으로 하는 장치.30. The method of any one of claims 26-29, wherein at least one hole extends through the portion of material that does not contain the partition wall to provide a fluid path through the material prior to penetration of the partition wall. Apparatus characterized in that the. 제30항에 있어서, 상기 구멍 또는 각각의 구멍이 상기 구멍을 둘러싸는(surrounding) 웰을 형성하기 위하여 상기 구멍을 밀봉하는 상승된 림에 의하여 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 장치.31. The device of claim 30, wherein the hole or each hole is surrounded by an elevated rim that seals the hole to form a well surrounding the hole. 제26항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절 수단이 탈착가능하게 상기 조절가능한 엘라스토머 재료에 부착될 수 있어 상기 격벽부를 조절하여 상기 개구에 의하여 제공되는 상기 경로의 하나 이상의 파라미터를 변화시키는 것을 특징으로 하는 장치.32. The apparatus of any one of claims 26 to 31, wherein the adjusting means can be detachably attached to the adjustable elastomeric material to adjust the partition wall to change one or more parameters of the path provided by the opening. Apparatus characterized in that the. 제26항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절 수단이 상기 재료를 통하여 확장되는 하나 이상의 아일릿(eyelet)에 의하여 탈착가능하게 상기 조절가능한 엘라스토머 재료에 부착될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.33. A device according to any of claims 26 to 32, wherein said adjusting means is attachable to said adjustable elastomeric material detachably by one or more eyelets extending through said material. . 제26항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절가능한 엘라스토머 재료가 십자형 형상의 시트 형태인 것을 특징으로 하는 장치.34. The device of any of claims 26 to 33, wherein the adjustable elastomeric material is in the form of a cross-shaped sheet. 제26항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구에 의해 제공되는 상기 경로의 하나 이상의 파라미터를 모니터링하고, 상기 모니터된 파라미터를 나타내는 피드백을 상기 조절 수단에 제공하는 모니터링 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.35. The method according to any one of claims 26 to 34, wherein monitoring means for monitoring one or more parameters of the path provided by the opening and providing feedback to the adjustment means indicative of the monitored parameters are provided. Characterized in that the device. 제26항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절가능한 엘라스토머 재료가 중합체; 천연 및 합성 고무; 엘라스토머 재료; 천연 중합체, 단백질, 폴리펩티드, 다당류; 플라스틱; 도핑된 전도성 플라스틱(doped conducting plastics); 탄화수소 플라스틱; 퍼플루오로카본 플라스틱; 라텍스 재료; 열가소성 변형가능한 재료; 열가소성 폴리우레탄(에테르 및 에스테르) 변형가능한 재료; 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 시클릭 올레핀을 포함하는 올레핀계 변형가능한 재료; 스티렌계 변형가능한 재료; 폴리아미드계 변형가능한 재료; 폴리에스테르계 변형가능한 재료; 니트릴계 변형가능한 재료; 에틸렌 클로라이드 공중합체 가교 결합된 합금; 실리콘 변형가능한 재료; 반도체계 재료; 실리케이트; 실리콘; 도핑된 실리콘; 금속 또는 금속 합금; 압전 재료; 및 압전 세라믹을 포함하는 군으로부터 선택되나 이에 한정되지는 않는 것을 특징으로 하는 장치.36. The method of claim 26, wherein the adjustable elastomeric material is selected from the group consisting of a polymer; Natural and synthetic rubbers; Elastomeric materials; Natural polymers, proteins, polypeptides, polysaccharides; plastic; Doped conducting plastics; Hydrocarbon plastics; Perfluorocarbon plastics; Latex materials; Thermoplastic deformable materials; Thermoplastic polyurethane (ether and ester) deformable materials; Olefinic deformable materials including polypropylene, polyethylene, cyclic olefins; Styrenic deformable materials; Polyamide-based deformable materials; Polyester-based deformable materials; Nitrile-based deformable materials; Ethylene chloride copolymer crosslinked alloys; Silicone deformable materials; Semiconductor materials; Silicates; silicon; Doped silicon; Metal or metal alloy; Piezoelectric materials; And piezoelectric ceramics. 제26항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절가능한 엘라스토머 재료가 표면처리되어 소수성, 친수성, 친유성, 정전기적으로 하전된, 및/또는 정전기적으로 중성인 되는 것을 특징으로 하는 장치.37. The device of any one of claims 26 to 36, wherein the adjustable elastomeric material is surface treated to be hydrophobic, hydrophilic, lipophilic, electrostatically charged, and / or electrostatically neutral. .
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