弁ユニット、これを備えた微細流動装置、及び該弁ユニットの製造方法
【課題】コストアップを回避でき、かつ弁の誤動作を防止できる弁ユニットと、この弁ユニットを備えた微細流動装置と、この弁ユニットの製造方法を提供する。
【解決手段】下部基板１５に形成された第１領域と、下部基板１５に第１領域よりさらに深く形成され、第１領域の一側に接した第２領域と、下部基板１５に付着する上部基板２０に形成された、第１領域の一部分である重畳部とは重なり、第１領域の残りの部分である非重畳部とは重ならないように位置する弁物質チャンバと、弁物質チャンバに配さ、加熱されることで、弁物質チャンバから非重畳部に流れて第１領域を閉鎖する弁物質と、を備える弁ユニット１００，１５０である。
【解決手段】下部基板１５に形成された第１領域と、下部基板１５に第１領域よりさらに深く形成され、第１領域の一側に接した第２領域と、下部基板１５に付着する上部基板２０に形成された、第１領域の一部分である重畳部とは重なり、第１領域の残りの部分である非重畳部とは重ならないように位置する弁物質チャンバと、弁物質チャンバに配さ、加熱されることで、弁物質チャンバから非重畳部に流れて第１領域を閉鎖する弁物質と、を備える弁ユニット１００，１５０である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細流体工学に係り、より詳細には、流体の流れを制御する弁ユニットと、これを備えた微細流動装置と、該弁ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、少量の流体を操作して生物学的または化学的な反応を行うのに使われる装置を微細流動装置という。微細流動装置は、チップ、ディスクなど多様な形状のプラットホーム内に配された微細流動構造物を備える。前記微細流動構造物は、流体を収容できるチャンバ、流体が流れるチャンネル、または流体のフローを調節できる弁を備える。前記チャンバ、チャンネル、または弁は、プラットホーム内で多様な組み合わせで配される。
【０００３】
小型のチップ上で生化学的反応を含む試験を行えるように、チップ形態のプラットホームにこれらの微細流動構造物を配したものを称してバイオチップといい、特にいろいろな工程の処理及び操作を一つのチップで行えるように製作された装置をラボチップ（ｌａｂ−ｏｎ−ａ ｃｈｉｐ）という。
【０００４】
微細流動構造物内で流体を移送するためには駆動圧力が必要であるが、駆動圧力として毛細管圧が利用されることもあり、別途のポンプによる圧力が利用されることもある。最近では、コンパクトディスク形状のプラットホームに微細流動構造物を配して遠心力を利用する遠心力基盤の微細流動装置が提案されている。これを称してラボＣＤ（Ｌａｂ ＣＤまたは、Ｌａｂ−ｏｎ ａ ＣＤ）とすることもある。
【０００５】
微細流動装置に備えられた弁の一例として、本出願人により出願された特許文献１に開示された弁ユニットがある。ところが、この弁ユニットは微細流動装置の内部に相転移物質を注入するための注入口を備える。射出物である微細流動装置に注入口を形成するために、金型に前記注入口に対応する突起を形成せねばならないが、金型に注入された樹脂が前記突起に分離されてから再び合わさることで、射出物にいわゆる‘ウエルドライン（ｗｅｌｄ−ｌｉｎｅ）’が形成される。前記ウエルドラインは、微細流動装置の剛性を弱化させて欠陥を引き起こしうる。また、金型に形成された前記突起によって金型をスムーズに研磨できずに射出物の表面が粗くなり、平坦度が悪化し、弁の形成後に前記注入口を閉鎖する工程がさらに要求されるのでコストアップになる。また、射出物を金型から容易に分離するために前記突起に形成された引き出し勾配によって、前記注入口の内周面にも傾斜が形成されて弁の作動が妨害される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願第１１／７７０，７６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、コストアップを回避でき、かつ弁の誤動作を防止できる、流体の流れを制御する弁ユニットと、これを備えた微細流動装置と、該弁ユニットの製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態による弁ユニットは、下部基板に形成された第１領域と、前記下部基板に前記第１領域よりさらに深く形成され、前記第１領域の一側に接した第２領域と、前記下部基板に付着する上部基板に形成された、前記第１領域の一部分である重畳部とは重なり、前記第１領域の残りの部分である非重畳部とは重ならないように位置する弁物質チャンバと、前記弁物質チャンバに配され、加熱されることで、前記弁物質チャンバから前記非重畳部に流れて前記第１領域を閉鎖する弁物質と、を備える。
【０００９】
本発明の実施形態による弁ユニットは、前記下部基板に前記第１領域よりさらに深く形成され、前記第１領域の他側に接した第３領域をさらに備える。
【００１０】
本発明の実施形態によれば、前記第１領域の非重畳部は前記第３領域に隣接し、前記第１領域の重複部は前記第２領域に隣接する。
【００１１】
本発明の実施形態によれば、前記下部基板及び上部基板は、熱可塑性樹脂からなる。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、前記弁物質は、常温で固体状態であり、加熱されることで溶融される相転移物質を含む。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、前記弁物質は前記相転移物質内に分散された、電磁波エネルギーを吸収することで発熱する複数の微細発熱粒子を含む。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、前記微細発熱粒子は金属酸化物粒子である。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、前記相転移物質は、ワックス、ゲルまたは熱可塑性樹脂である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施形態による弁ユニットは、弁物質を内部に注入するための注入口を供えていない。したがって、注入口形成過程の追加によるコストアップを回避できる。また、注入口による弁の誤動作の可能性がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による微細流動装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による弁ユニットを示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態による弁ユニットを示す斜視図である。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態による弁ユニットの作動過程を順次に示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第１実施形態による弁ユニットの作動過程を順次に示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の第１実施形態による弁ユニットの製造方法を順次に示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の第１実施形態による弁ユニットの製造方法を順次に示す断面図である。
【図５Ｃ】本発明の第１実施形態による弁ユニットの製造方法を順次に示す断面図である。
【図５Ｄ】本発明の第１実施形態による弁ユニットの製造方法を順次に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態による弁ユニットと、これを備えた微細流動装置と、該弁ユニットの製造方法を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態による微細流動装置を示す斜視図である。図１を参照すれば、前記微細流動装置１０は、回転自在のディスク型のプラットホーム１１を備える。前記プラットホーム１１は、下部基板１５と、前記下部基板１５に付着された上部基板２０とで形成される。前記下部基板１５及び上部基板２０は熱可塑性樹脂からなる。
【００２０】
前記微細流動装置１０は、その内部に流体を収容するためのチャンバ３５と、前記チャンバ３５と連結されて流体が流れる通路を提供するチャンネル３１と、前記チャンネル３１を通じての流体の流れを制御するための弁ユニット１００、１５０と、を備える。また、前記微細流動装置１０は、スピンドルモータ（図示せず）に装着されて高速回転できる。前記微細流動装置１０の中央部には、前記スピンドルモータに装着されるように、装着通孔３９が形成されている。前記スピンドルモータの回転により、前記微細流動装置１０のチャンバ３５またはチャンネル３１に残された流体は、プラットホーム１１の外周部に向かう方向に加圧される。
【００２１】
前記微細流動装置１０は、例えば、流体試料の遠心分離、免疫血清反応、遺伝子分析など生化学分野の特定用途に適するように、前記チャンバ３５、チャンネル３１及び弁ユニット１００、１５０の配置が決定される。すなわち、本発明の微細流動装置１０は、図１に示したチャンバ３５、チャンネル３１及び弁ユニット１００、１５０の配置形態に限定されず、その用途によって多様な形態で設計されうる。
【００２２】
図２は、本発明の第１実施形態による弁ユニットを示す斜視図であり、図３は、本発明の第２実施形態による弁ユニットを示す斜視図である。前記第１実施形態による弁ユニットは、前記微細流動装置１０のチャンネル３１の中間に設けられた弁ユニット１００であり、前記第２実施形態による弁ユニットは、前記微細流動装置１０のチャンバ３５に隣接した弁ユニット１５０でありうる。
【００２３】
図２を参照すれば、前記第１実施形態による弁ユニット１００は、下部基板１５の上側面から下方に陰刻形成された第１領域１０１と、前記第１領域１０１よりさらに深く陰刻形成されて、前記第１領域１０１の一側に段差があるように接した第３領域１０５と、前記第１領域１０１よりさらに深く陰刻形成されて、前記第１領域１０１の他側に段差があるように接した第２領域１０７とを備える。図４Ａを参照すれば、前記第３領域１０５及び第２領域１０７の深さＤ２は相等しく、第１領域１０１の深さＤ１はそれより浅い。前記第１領域１０１、第３領域１０５及び第２領域１０７はチャンネル３１に設けられる。
【００２４】
また、前記弁ユニット１００は、前記上部基板２０の下側面から上方に陰刻形成された弁物質チャンバ１０９を備える。前記弁物質チャンバ１０９は、前記第１領域１０１の一部分と重なる。前記弁物質チャンバ１０９と重なる第１領域１０１の一部分は重複部１０２と称し、前記弁物質チャンバ１０９と重ならない第１領域１０１の残りの部分は非重畳部１０３と称する。前記弁物質チャンバ１０９には、弁物質Ｖが硬化された状態で収容される。前記弁物質Ｖは、前記弁物質チャンバ１０９に収容された後に溶融されて、前記第１領域１０１の非重畳部１０３に流れ込んで再硬化されることによって、前記第１領域１０１を閉鎖する。前記非重畳部１０３は、前記重複部１０２より第３領域１０５の近くに位置する。
【００２５】
前記弁物質Ｖは、電磁波エネルギーにより溶融される相転移物質と、前記相転移物質内に分散され、電磁波エネルギーを吸収して発熱する複数の微細発熱粒子Ｐ（図４Ａ参照）とを含む。前記相転移物質はワックスでありうる。前記ワックスは、加熱されれば溶融して液体状態に変わり、体積膨脹する。前記ワックスには、例えば、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、合成ワックス、または天然ワックスなどが採用される。
【００２６】
一方、前記相転移物質は、ゲルまたは熱可塑性樹脂でもありうる。前記ゲルには、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレートまたはポリビニルアミドなどが採用される。また、前記熱可塑性樹脂には、ＣＯＣ（ｃｙｃｌｉｃ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＰＳ（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ＰＯＭ（ｐｏｌｙｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＦＡ（ｐｅｒｆｌｕｏｒａｌｋｏｘｙ）、ＰＶＣ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）、ＰＡ（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ＰＳＵ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）、及びＰＶＤＦ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅ）などが採用される。
【００２７】
前記微細発熱粒子Ｐは、微細なチャンネル３１を自由に通過できるように１ｎｍないし１００μｍの直径を持つ。前記微細発熱粒子Ｐは、例えば、レーザーＬの照射のような方法で電磁波エネルギーが供給されれば、温度が急激に上昇して発熱する性質を持ち、ワックスに均一に分散される性質を持つ。このような性質を持つように前記微細発熱粒子Ｐは、金属成分を含むコアと、疎水性の表面構造とを持つことができる。例えば、前記微細発熱粒子ＰはＦｅからなるコアと、前記Ｆｅに結合されてＦｅを包む複数の界面活性成分とを含む分子構造を持つことができる。
【００２８】
通例的に、前記微細発熱粒子Ｐは、キャリアオイルに分散された状態で保管される。疎水性表面構造を持つ前記微細発熱粒子Ｐが均一に分散されるように、キャリアオイルも疎水性であることが望ましい。溶融された相転移物質に前記微細発熱粒子Ｐが分散されたキャリアオイルを注いで混合することによって、弁物質Ｖを製造できる。
【００２９】
前記微細発熱粒子Ｐは、前記例として挙げた重合体粒子に限定されるものではなく、クァンタムドットまたは磁性ビードの形態も可能である。また、前記微細発熱粒子Ｐは、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４またはＨｆＯ２のような金属酸化物粒子でありうる。一方、弁物質Ｖは微細発熱粒子を必ずしも含むものではなく、微細発熱粒子Ｐなしに相転移物質のみからなることもある。
【００３０】
前記弁ユニット１００は、通常はチャンネル３１を閉鎖していて、前記弁物質Ｖに電磁波エネルギーを照射することによりチャンネル３１が開放される、ノーマルクローズ弁（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｃｌｏｓｅｄ ｖａｌｅ）である。レーザー光源５は、弁物質Ｖに電磁波を照射するためのエネルギー源の一例であって、電磁波の一種であるレーザーＬを前記弁物質Ｖに向けて照射することによって、前記弁物質Ｖにエネルギーを供給する。前記レーザー光源５はレーザーダイオード（ＬＤ：ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ）を含むことができる。
【００３１】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の第１実施形態による弁ユニット１００（図２参照）の作動過程を順次に示す断面図である。図４Ａを参照すれば、前記チャンネル３１を通じて流体Ｆが第３領域１０５から第２領域１０７に向かって流れるようになっているが、前記非重畳部１０３で硬化された弁物質Ｖが第１領域１０１を閉鎖して流体Ｆが流れることができない。この時、レーザー光源５を利用して暫くレーザーＬを前記弁物質Ｖに照射すれば、前記弁物質Ｖに含まれた微細発熱粒子Ｐが急速に発熱して相転移物質が急速に加熱される。したがって、弁物質Ｖが急速に溶融されて第１領域１０１が開放され、図４Ｂに示したように、流体Ｆが第３領域１０５から第２領域１０７に流れることができる。
【００３２】
一方、図３を参照すれば、前記第２実施形態による弁ユニット１５０は、下部基板１５の上側面から下方に陰刻形成された第１領域１５１と、前記第１領域１５１より深く陰刻形成されて、前記第１領域１５１の一側に段差があるように接した第３領域１５５と、前記第１領域１５１より深く陰刻形成されて、前記第１領域１５１の他側に段差があるように接した第２領域１５７と、を備える。前記第１領域１５１と第２領域１５７とはチャンネル３１に設けられるが、前記第３領域１５５はチャンバ３５に設けられる。
【００３３】
また、前記弁ユニット１５０は、前記上部基板２０の下側面から上方に陰刻形成された弁物質チャンバ１５９を備える。前記弁物質チャンバ１５９も、第１実施形態による弁ユニット１００（図２参照）の弁物質チャンバ１０９（図２参照）と同じく、第１領域１５１の重複部１５２とは重なって非重畳部１５３とは重ならないように位置し、前記非重畳部１５３が前記重複部１５２より第３領域１５５の近くに位置する。弁物質Ｖは、前記弁物質チャンバ１５９に収容された後に溶融されて、前記第１領域１５１の非重畳部１５３に流れ込んで再硬化されることによって、前記第１領域１５１を閉鎖する。
【００３４】
前記弁ユニット１５０も、第１実施形態による弁ユニット１００（図２参照）と同様に、通常はチャンネル３１を閉鎖していて、前記弁物質Ｖにレーザー光源５を利用してレーザーＬを照射することによりチャンネル３１が開放される、ノーマルクローズ弁である。前記弁物質Ｖは、第１実施形態による弁ユニット１００（図２参照）に適用される弁物質Ｖと同一であるので、重複説明は省略する。
【００３５】
図５Ａないし図５Ｄは、本発明の第１実施形態による弁ユニット１００（図２参照）の製造方法を順次に示す断面図である。
【００３６】
図５Ａを参照すれば、前記弁ユニット１００（図２参照）の製造のために、まず、下部基板１５を準備する。前記下部基板１５は、第１深さＤ１に陰刻形成された第１領域１０１と、前記第１深さＤ１よりさらに深い第２深さＤ２に陰刻形成されて、前記第１領域１０１の一側に段差があるように接した第３領域１０５と、前記第２深さＤ２に陰刻形成されて前記第１領域１０１の他側に段差があるように接した第２領域１０７と、を備える。前記下部基板１５は、熱可塑性樹脂を射出成形して製造できる。
【００３７】
また図５Ｂを参照すれば、前記弁ユニット１００の製造のために、上部基板２０を準備する。前記上部基板２０は下部基板１５より薄く、陰刻形成された弁物質チャンバ１０９を備える。前記上部基板２０も熱可塑性樹脂を射出成形して製造できる。前記上部基板２０は、弁物質を微細流動装置１０の内部に注入するための注入口を備えないため、射出成形過程でいわゆるウエルドラインが形成されない。したがって、上部基板２０の剛性不良可能性が低下する。また、前記注入口を閉鎖する工程が不要になってコストダウンもできる。
【００３８】
前記弁物質チャンバ１０９には、例えば、ディスペンサー３のようなツールを利用して溶融された弁物質Ｖを注入し、これを硬化させる。前述したように、前記弁物質Ｖは相転移物質に複数の微細発熱粒子Ｐを混合して製造され、硬化されれば、前記弁物質チャンバ１０９に付着する。
【００３９】
図５Ｃを参照すれば、前記第１ないし第３領域１０１、１０５、１０７が形成された下部基板１５の一面上に、前記弁物質チャンバ１０９が形成された上部基板２０の一面を付着する。上部基板２０と下部基板１５との付着方法は、例えば、ＵＶ接着剤を使用する方法または超音波融着方法などが可能である。上部基板２０と下部基板１５とを付着する時、弁物質チャンバ１０９が第１領域１０１の一部分と重なるように配置される。また、前記第１領域１０１のうち、弁物質チャンバ１０９と重なる重複部１０２より、前記弁物質チャンバ１０９と重ならない非重畳部１０３を前記第３領域１０５の近くに位置するように配置して、上部基板２０と下部基板１５とを付着する。
【００４０】
次いで、前記下部基板１５及び上部基板２０を加熱するか、レーザーを照射する方法で前記弁物質ＶにエネルギーＥを供給して前記弁物質Ｖを溶融させる。図５Ｄを参照すれば、溶融された弁物質Ｖの一部は、毛細管現象により第１領域１０１の非重畳部１０３に流れ込んで残存する。前記非重畳部１０３に残された弁物質Ｖが常温で再硬化されて第１領域１０１を閉鎖することによって、弁ユニット１００（図２参照）が完成される。
【００４１】
弁物質Ｖの正確な定量が難しいため、弁物質Ｖを弁物質チャンバ１０９に注入する時に少量の弁物質Ｖが弁物質チャンバ１０９の境界を超える可能性がある。このような場合には、下部基板１５に上部基板２０を付着する際に、弁物質チャンバ１０９の周辺部では上部基板２０と下部基板１５とが堅く付着されない可能性がある。しかし、弁物質Ｖにより閉鎖される非重畳部１０３が流体Ｆのフロー方向に沿って前記弁物質チャンバ１０９より上流地点に形成されているため、流体Ｆの漏れが防止される。実際にプラットホームに複数の第１実施形態による弁ユニット１００（図２参照）を形成し、４０００ｒｐｍで５分間プラットホームを回転させる実験を通じて、あらゆる弁ユニットで流体の漏れが見つからなかった。
【００４２】
本発明は図面に示した実施形態を参考に説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということを理解できるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲のみにより定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、例えば、生化学分野での分析関連の技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００４４】
５ レーザー光源、
１０ 微細流動装置、
１１ プラットホーム、
１５ 下部基板、
２０ 上部基板、
３１ チャンネル、
３５ チャンバ、
３９ 装着通孔、
１００、１５０ 弁ユニット、
１０１、１５１ 第１領域、
１０２、１５２ 重複部、
１０３、１５３ 非重畳部、
１０５、１５５ 第３領域、
１０７、１５７ 第２領域、
１０９ 弁物質チャンバ、
Ｌ レーザー、
Ｐ 微細発熱粒子、
Ｖ 弁物質。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細流体工学に係り、より詳細には、流体の流れを制御する弁ユニットと、これを備えた微細流動装置と、該弁ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、少量の流体を操作して生物学的または化学的な反応を行うのに使われる装置を微細流動装置という。微細流動装置は、チップ、ディスクなど多様な形状のプラットホーム内に配された微細流動構造物を備える。前記微細流動構造物は、流体を収容できるチャンバ、流体が流れるチャンネル、または流体のフローを調節できる弁を備える。前記チャンバ、チャンネル、または弁は、プラットホーム内で多様な組み合わせで配される。
【０００３】
小型のチップ上で生化学的反応を含む試験を行えるように、チップ形態のプラットホームにこれらの微細流動構造物を配したものを称してバイオチップといい、特にいろいろな工程の処理及び操作を一つのチップで行えるように製作された装置をラボチップ（ｌａｂ−ｏｎ−ａ ｃｈｉｐ）という。
【０００４】
微細流動構造物内で流体を移送するためには駆動圧力が必要であるが、駆動圧力として毛細管圧が利用されることもあり、別途のポンプによる圧力が利用されることもある。最近では、コンパクトディスク形状のプラットホームに微細流動構造物を配して遠心力を利用する遠心力基盤の微細流動装置が提案されている。これを称してラボＣＤ（Ｌａｂ ＣＤまたは、Ｌａｂ−ｏｎ ａ ＣＤ）とすることもある。
【０００５】
微細流動装置に備えられた弁の一例として、本出願人により出願された特許文献１に開示された弁ユニットがある。ところが、この弁ユニットは微細流動装置の内部に相転移物質を注入するための注入口を備える。射出物である微細流動装置に注入口を形成するために、金型に前記注入口に対応する突起を形成せねばならないが、金型に注入された樹脂が前記突起に分離されてから再び合わさることで、射出物にいわゆる‘ウエルドライン（ｗｅｌｄ−ｌｉｎｅ）’が形成される。前記ウエルドラインは、微細流動装置の剛性を弱化させて欠陥を引き起こしうる。また、金型に形成された前記突起によって金型をスムーズに研磨できずに射出物の表面が粗くなり、平坦度が悪化し、弁の形成後に前記注入口を閉鎖する工程がさらに要求されるのでコストアップになる。また、射出物を金型から容易に分離するために前記突起に形成された引き出し勾配によって、前記注入口の内周面にも傾斜が形成されて弁の作動が妨害される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願第１１／７７０，７６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、コストアップを回避でき、かつ弁の誤動作を防止できる、流体の流れを制御する弁ユニットと、これを備えた微細流動装置と、該弁ユニットの製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態による弁ユニットは、下部基板に形成された第１領域と、前記下部基板に前記第１領域よりさらに深く形成され、前記第１領域の一側に接した第２領域と、前記下部基板に付着する上部基板に形成された、前記第１領域の一部分である重畳部とは重なり、前記第１領域の残りの部分である非重畳部とは重ならないように位置する弁物質チャンバと、前記弁物質チャンバに配され、加熱されることで、前記弁物質チャンバから前記非重畳部に流れて前記第１領域を閉鎖する弁物質と、を備える。
【０００９】
本発明の実施形態による弁ユニットは、前記下部基板に前記第１領域よりさらに深く形成され、前記第１領域の他側に接した第３領域をさらに備える。
【００１０】
本発明の実施形態によれば、前記第１領域の非重畳部は前記第３領域に隣接し、前記第１領域の重複部は前記第２領域に隣接する。
【００１１】
本発明の実施形態によれば、前記下部基板及び上部基板は、熱可塑性樹脂からなる。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、前記弁物質は、常温で固体状態であり、加熱されることで溶融される相転移物質を含む。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、前記弁物質は前記相転移物質内に分散された、電磁波エネルギーを吸収することで発熱する複数の微細発熱粒子を含む。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、前記微細発熱粒子は金属酸化物粒子である。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、前記相転移物質は、ワックス、ゲルまたは熱可塑性樹脂である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施形態による弁ユニットは、弁物質を内部に注入するための注入口を供えていない。したがって、注入口形成過程の追加によるコストアップを回避できる。また、注入口による弁の誤動作の可能性がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による微細流動装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による弁ユニットを示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態による弁ユニットを示す斜視図である。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態による弁ユニットの作動過程を順次に示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第１実施形態による弁ユニットの作動過程を順次に示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の第１実施形態による弁ユニットの製造方法を順次に示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の第１実施形態による弁ユニットの製造方法を順次に示す断面図である。
【図５Ｃ】本発明の第１実施形態による弁ユニットの製造方法を順次に示す断面図である。
【図５Ｄ】本発明の第１実施形態による弁ユニットの製造方法を順次に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態による弁ユニットと、これを備えた微細流動装置と、該弁ユニットの製造方法を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態による微細流動装置を示す斜視図である。図１を参照すれば、前記微細流動装置１０は、回転自在のディスク型のプラットホーム１１を備える。前記プラットホーム１１は、下部基板１５と、前記下部基板１５に付着された上部基板２０とで形成される。前記下部基板１５及び上部基板２０は熱可塑性樹脂からなる。
【００２０】
前記微細流動装置１０は、その内部に流体を収容するためのチャンバ３５と、前記チャンバ３５と連結されて流体が流れる通路を提供するチャンネル３１と、前記チャンネル３１を通じての流体の流れを制御するための弁ユニット１００、１５０と、を備える。また、前記微細流動装置１０は、スピンドルモータ（図示せず）に装着されて高速回転できる。前記微細流動装置１０の中央部には、前記スピンドルモータに装着されるように、装着通孔３９が形成されている。前記スピンドルモータの回転により、前記微細流動装置１０のチャンバ３５またはチャンネル３１に残された流体は、プラットホーム１１の外周部に向かう方向に加圧される。
【００２１】
前記微細流動装置１０は、例えば、流体試料の遠心分離、免疫血清反応、遺伝子分析など生化学分野の特定用途に適するように、前記チャンバ３５、チャンネル３１及び弁ユニット１００、１５０の配置が決定される。すなわち、本発明の微細流動装置１０は、図１に示したチャンバ３５、チャンネル３１及び弁ユニット１００、１５０の配置形態に限定されず、その用途によって多様な形態で設計されうる。
【００２２】
図２は、本発明の第１実施形態による弁ユニットを示す斜視図であり、図３は、本発明の第２実施形態による弁ユニットを示す斜視図である。前記第１実施形態による弁ユニットは、前記微細流動装置１０のチャンネル３１の中間に設けられた弁ユニット１００であり、前記第２実施形態による弁ユニットは、前記微細流動装置１０のチャンバ３５に隣接した弁ユニット１５０でありうる。
【００２３】
図２を参照すれば、前記第１実施形態による弁ユニット１００は、下部基板１５の上側面から下方に陰刻形成された第１領域１０１と、前記第１領域１０１よりさらに深く陰刻形成されて、前記第１領域１０１の一側に段差があるように接した第３領域１０５と、前記第１領域１０１よりさらに深く陰刻形成されて、前記第１領域１０１の他側に段差があるように接した第２領域１０７とを備える。図４Ａを参照すれば、前記第３領域１０５及び第２領域１０７の深さＤ２は相等しく、第１領域１０１の深さＤ１はそれより浅い。前記第１領域１０１、第３領域１０５及び第２領域１０７はチャンネル３１に設けられる。
【００２４】
また、前記弁ユニット１００は、前記上部基板２０の下側面から上方に陰刻形成された弁物質チャンバ１０９を備える。前記弁物質チャンバ１０９は、前記第１領域１０１の一部分と重なる。前記弁物質チャンバ１０９と重なる第１領域１０１の一部分は重複部１０２と称し、前記弁物質チャンバ１０９と重ならない第１領域１０１の残りの部分は非重畳部１０３と称する。前記弁物質チャンバ１０９には、弁物質Ｖが硬化された状態で収容される。前記弁物質Ｖは、前記弁物質チャンバ１０９に収容された後に溶融されて、前記第１領域１０１の非重畳部１０３に流れ込んで再硬化されることによって、前記第１領域１０１を閉鎖する。前記非重畳部１０３は、前記重複部１０２より第３領域１０５の近くに位置する。
【００２５】
前記弁物質Ｖは、電磁波エネルギーにより溶融される相転移物質と、前記相転移物質内に分散され、電磁波エネルギーを吸収して発熱する複数の微細発熱粒子Ｐ（図４Ａ参照）とを含む。前記相転移物質はワックスでありうる。前記ワックスは、加熱されれば溶融して液体状態に変わり、体積膨脹する。前記ワックスには、例えば、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、合成ワックス、または天然ワックスなどが採用される。
【００２６】
一方、前記相転移物質は、ゲルまたは熱可塑性樹脂でもありうる。前記ゲルには、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレートまたはポリビニルアミドなどが採用される。また、前記熱可塑性樹脂には、ＣＯＣ（ｃｙｃｌｉｃ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＰＳ（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ＰＯＭ（ｐｏｌｙｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＦＡ（ｐｅｒｆｌｕｏｒａｌｋｏｘｙ）、ＰＶＣ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）、ＰＡ（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ＰＳＵ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）、及びＰＶＤＦ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅ）などが採用される。
【００２７】
前記微細発熱粒子Ｐは、微細なチャンネル３１を自由に通過できるように１ｎｍないし１００μｍの直径を持つ。前記微細発熱粒子Ｐは、例えば、レーザーＬの照射のような方法で電磁波エネルギーが供給されれば、温度が急激に上昇して発熱する性質を持ち、ワックスに均一に分散される性質を持つ。このような性質を持つように前記微細発熱粒子Ｐは、金属成分を含むコアと、疎水性の表面構造とを持つことができる。例えば、前記微細発熱粒子ＰはＦｅからなるコアと、前記Ｆｅに結合されてＦｅを包む複数の界面活性成分とを含む分子構造を持つことができる。
【００２８】
通例的に、前記微細発熱粒子Ｐは、キャリアオイルに分散された状態で保管される。疎水性表面構造を持つ前記微細発熱粒子Ｐが均一に分散されるように、キャリアオイルも疎水性であることが望ましい。溶融された相転移物質に前記微細発熱粒子Ｐが分散されたキャリアオイルを注いで混合することによって、弁物質Ｖを製造できる。
【００２９】
前記微細発熱粒子Ｐは、前記例として挙げた重合体粒子に限定されるものではなく、クァンタムドットまたは磁性ビードの形態も可能である。また、前記微細発熱粒子Ｐは、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４またはＨｆＯ２のような金属酸化物粒子でありうる。一方、弁物質Ｖは微細発熱粒子を必ずしも含むものではなく、微細発熱粒子Ｐなしに相転移物質のみからなることもある。
【００３０】
前記弁ユニット１００は、通常はチャンネル３１を閉鎖していて、前記弁物質Ｖに電磁波エネルギーを照射することによりチャンネル３１が開放される、ノーマルクローズ弁（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｃｌｏｓｅｄ ｖａｌｅ）である。レーザー光源５は、弁物質Ｖに電磁波を照射するためのエネルギー源の一例であって、電磁波の一種であるレーザーＬを前記弁物質Ｖに向けて照射することによって、前記弁物質Ｖにエネルギーを供給する。前記レーザー光源５はレーザーダイオード（ＬＤ：ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ）を含むことができる。
【００３１】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の第１実施形態による弁ユニット１００（図２参照）の作動過程を順次に示す断面図である。図４Ａを参照すれば、前記チャンネル３１を通じて流体Ｆが第３領域１０５から第２領域１０７に向かって流れるようになっているが、前記非重畳部１０３で硬化された弁物質Ｖが第１領域１０１を閉鎖して流体Ｆが流れることができない。この時、レーザー光源５を利用して暫くレーザーＬを前記弁物質Ｖに照射すれば、前記弁物質Ｖに含まれた微細発熱粒子Ｐが急速に発熱して相転移物質が急速に加熱される。したがって、弁物質Ｖが急速に溶融されて第１領域１０１が開放され、図４Ｂに示したように、流体Ｆが第３領域１０５から第２領域１０７に流れることができる。
【００３２】
一方、図３を参照すれば、前記第２実施形態による弁ユニット１５０は、下部基板１５の上側面から下方に陰刻形成された第１領域１５１と、前記第１領域１５１より深く陰刻形成されて、前記第１領域１５１の一側に段差があるように接した第３領域１５５と、前記第１領域１５１より深く陰刻形成されて、前記第１領域１５１の他側に段差があるように接した第２領域１５７と、を備える。前記第１領域１５１と第２領域１５７とはチャンネル３１に設けられるが、前記第３領域１５５はチャンバ３５に設けられる。
【００３３】
また、前記弁ユニット１５０は、前記上部基板２０の下側面から上方に陰刻形成された弁物質チャンバ１５９を備える。前記弁物質チャンバ１５９も、第１実施形態による弁ユニット１００（図２参照）の弁物質チャンバ１０９（図２参照）と同じく、第１領域１５１の重複部１５２とは重なって非重畳部１５３とは重ならないように位置し、前記非重畳部１５３が前記重複部１５２より第３領域１５５の近くに位置する。弁物質Ｖは、前記弁物質チャンバ１５９に収容された後に溶融されて、前記第１領域１５１の非重畳部１５３に流れ込んで再硬化されることによって、前記第１領域１５１を閉鎖する。
【００３４】
前記弁ユニット１５０も、第１実施形態による弁ユニット１００（図２参照）と同様に、通常はチャンネル３１を閉鎖していて、前記弁物質Ｖにレーザー光源５を利用してレーザーＬを照射することによりチャンネル３１が開放される、ノーマルクローズ弁である。前記弁物質Ｖは、第１実施形態による弁ユニット１００（図２参照）に適用される弁物質Ｖと同一であるので、重複説明は省略する。
【００３５】
図５Ａないし図５Ｄは、本発明の第１実施形態による弁ユニット１００（図２参照）の製造方法を順次に示す断面図である。
【００３６】
図５Ａを参照すれば、前記弁ユニット１００（図２参照）の製造のために、まず、下部基板１５を準備する。前記下部基板１５は、第１深さＤ１に陰刻形成された第１領域１０１と、前記第１深さＤ１よりさらに深い第２深さＤ２に陰刻形成されて、前記第１領域１０１の一側に段差があるように接した第３領域１０５と、前記第２深さＤ２に陰刻形成されて前記第１領域１０１の他側に段差があるように接した第２領域１０７と、を備える。前記下部基板１５は、熱可塑性樹脂を射出成形して製造できる。
【００３７】
また図５Ｂを参照すれば、前記弁ユニット１００の製造のために、上部基板２０を準備する。前記上部基板２０は下部基板１５より薄く、陰刻形成された弁物質チャンバ１０９を備える。前記上部基板２０も熱可塑性樹脂を射出成形して製造できる。前記上部基板２０は、弁物質を微細流動装置１０の内部に注入するための注入口を備えないため、射出成形過程でいわゆるウエルドラインが形成されない。したがって、上部基板２０の剛性不良可能性が低下する。また、前記注入口を閉鎖する工程が不要になってコストダウンもできる。
【００３８】
前記弁物質チャンバ１０９には、例えば、ディスペンサー３のようなツールを利用して溶融された弁物質Ｖを注入し、これを硬化させる。前述したように、前記弁物質Ｖは相転移物質に複数の微細発熱粒子Ｐを混合して製造され、硬化されれば、前記弁物質チャンバ１０９に付着する。
【００３９】
図５Ｃを参照すれば、前記第１ないし第３領域１０１、１０５、１０７が形成された下部基板１５の一面上に、前記弁物質チャンバ１０９が形成された上部基板２０の一面を付着する。上部基板２０と下部基板１５との付着方法は、例えば、ＵＶ接着剤を使用する方法または超音波融着方法などが可能である。上部基板２０と下部基板１５とを付着する時、弁物質チャンバ１０９が第１領域１０１の一部分と重なるように配置される。また、前記第１領域１０１のうち、弁物質チャンバ１０９と重なる重複部１０２より、前記弁物質チャンバ１０９と重ならない非重畳部１０３を前記第３領域１０５の近くに位置するように配置して、上部基板２０と下部基板１５とを付着する。
【００４０】
次いで、前記下部基板１５及び上部基板２０を加熱するか、レーザーを照射する方法で前記弁物質ＶにエネルギーＥを供給して前記弁物質Ｖを溶融させる。図５Ｄを参照すれば、溶融された弁物質Ｖの一部は、毛細管現象により第１領域１０１の非重畳部１０３に流れ込んで残存する。前記非重畳部１０３に残された弁物質Ｖが常温で再硬化されて第１領域１０１を閉鎖することによって、弁ユニット１００（図２参照）が完成される。
【００４１】
弁物質Ｖの正確な定量が難しいため、弁物質Ｖを弁物質チャンバ１０９に注入する時に少量の弁物質Ｖが弁物質チャンバ１０９の境界を超える可能性がある。このような場合には、下部基板１５に上部基板２０を付着する際に、弁物質チャンバ１０９の周辺部では上部基板２０と下部基板１５とが堅く付着されない可能性がある。しかし、弁物質Ｖにより閉鎖される非重畳部１０３が流体Ｆのフロー方向に沿って前記弁物質チャンバ１０９より上流地点に形成されているため、流体Ｆの漏れが防止される。実際にプラットホームに複数の第１実施形態による弁ユニット１００（図２参照）を形成し、４０００ｒｐｍで５分間プラットホームを回転させる実験を通じて、あらゆる弁ユニットで流体の漏れが見つからなかった。
【００４２】
本発明は図面に示した実施形態を参考に説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということを理解できるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲のみにより定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、例えば、生化学分野での分析関連の技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００４４】
５ レーザー光源、
１０ 微細流動装置、
１１ プラットホーム、
１５ 下部基板、
２０ 上部基板、
３１ チャンネル、
３５ チャンバ、
３９ 装着通孔、
１００、１５０ 弁ユニット、
１０１、１５１ 第１領域、
１０２、１５２ 重複部、
１０３、１５３ 非重畳部、
１０５、１５５ 第３領域、
１０７、１５７ 第２領域、
１０９ 弁物質チャンバ、
Ｌ レーザー、
Ｐ 微細発熱粒子、
Ｖ 弁物質。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部基板に形成された第１領域と、
前記下部基板に前記第１領域よりさらに深く形成され、前記第１領域の一側に接した第２領域と、
前記下部基板に付着する上部基板に形成された、前記第１領域の一部分である重畳部とは重なり、前記第１領域の残りの部分である非重畳部とは重ならないように位置する弁物質チャンバと、
前記弁物質チャンバに配され、加熱されることで、前記弁物質チャンバから前記非重畳部に流れて前記第１領域を閉鎖する弁物質と、を備える弁ユニット。
【請求項２】
前記下部基板に前記第１領域よりさらに深く形成され、前記第１領域の他側に接した第３領域をさらに備えた請求項１に記載の請求弁ユニット。
【請求項３】
前記第１領域の非重畳部は前記第３領域に隣接し、前記第１領域の重複部は前記第２領域に隣接する請求項２に記載の弁ユニット。
【請求項４】
前記下部基板及び上部基板は、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の弁ユニット。
【請求項５】
前記弁物質は、常温で固体状態であり、加熱されることで溶融される相転移物質を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の弁ユニット。
【請求項６】
前記弁物質は、前記相転移物質内に分散された、電磁波エネルギーを吸収することで発熱する複数の微細発熱粒子を含むことを特徴とする請求項５に記載の弁ユニット。
【請求項７】
前記微細発熱粒子は、金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項６に記載の弁ユニット。
【請求項８】
前記相転移物質は、ワックス、ゲルまたは熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の弁ユニット。
【請求項９】
下部基板と前記下部基板の上側面に付着された上部基板とを備えるプラットホームと、前記プラットホームの内部に形成された、流体が流れる通路を提供するチャンネルと、前記チャンネルを通じての流体の流れを制御するための弁ユニットと、を備え、
前記弁ユニットは、前記下部基板に形成され、前記チャンネルに設けられた第１領域と、前記下部基板に前記第１領域よりさらに深く形成されて前記第１領域の一側に接した第２領域と、前記下部基板に前記第１領域よりさらに深く形成され、かつ前記第１領域の他側に接した第３領域と、前記上部基板に形成された、前記第１領域の一部分の重畳部とは重なって、前記第１領域の残りの部分である非重畳部とは重ならないように位置する弁物質チャンバと、前記弁物質チャンバに配され、加熱されることで前記弁物質チャンバから前記非重畳部に流れて前記第１領域を閉鎖する弁物質と、を備える微細流動装置。
【請求項１０】
前記弁ユニットは、前記下部基板に前記第１領域よりさらに深く形成され、前記第１領域の他側に接した第３領域をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の微細流動装置。
【請求項１１】
前記第１領域の非重畳部は前記第３領域に隣接し、前記第１領域の重複部は、前記第２領域に隣接することを特徴とする請求項１０に記載の微細流動装置。
【請求項１２】
前記第２領域及び第３領域は、前記チャンネルに設けられたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の微細流動装置。
【請求項１３】
前記下部基板及び上部基板は、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の微細流動装置。
【請求項１４】
前記弁物質は、常温で固体状態であり、エネルギーを吸収することで溶融される相転移物質を含むことを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の微細流動装置。
【請求項１５】
前記弁物質は前記相転移物質内に分散された、電磁波エネルギーを吸収することで発熱する複数の微細発熱粒子を含むことを特徴とする請求項１４に記載の微細流動装置。
【請求項１６】
前記微細発熱粒子は、金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項１５に記載の微細流動装置。
【請求項１７】
前記相転移物質は、ワックス、ゲル、または熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の微細流動装置。
【請求項１８】
前記チャンネルの一側に連結された、流体を収容するためのチャンバをさらに備え、前記第２領域または第３領域が前記チャンバに設けられたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の微細流動装置。
【請求項１９】
前記プラットホームは、モータにより回転自在に構成されたことを特徴とする請求項９〜１８のいずれか１項に記載の微細流動装置。
【請求項２０】
第１領域と、前記第１領域よりさらに深く形成され、前記第１領域の一側に接した第２領域とを備えた下部基板を形成する工程と、
弁物質チャンバを備えた上部基板を形成する工程と、
前記弁物質チャンバに弁物質を注入して硬化させる工程と、
前記第１及び第２領域が形成された下部基板の一面上に、前記弁物質チャンバが形成された上部基板の一面を付着するものの、前記弁物質チャンバが前記第１領域の一部分の重畳部とは重なり、前記第１領域の残りの部分である非重畳部とは重ならないように前記２枚の基板を付着する工程と、
前記弁物質チャンバに収容された弁物質を溶融させて、前記第１領域の非重畳部に流入させる工程と、
前記非重畳部に流入された弁物質を硬化させて、前記第１領域を閉鎖する工程と、を含むことを特徴とする弁ユニットの製造方法。
【請求項２１】
前記下部基板は、前記第１領域よりさらに深く形成され、前記第１領域の他側に接した第３領域をさらに備える請求項２０に記載の弁ユニットの製造方法。
【請求項２２】
前記２枚の基板を付着する工程は、前記第１領域の非重畳部が前記第３領域に隣接し、前記第１領域の重複部が前記第２領域に隣接するように前記下部基板と上部基板とを付着する工程を含むことを特徴とする請求項２０または２１に記載の弁ユニットの製造方法。
【請求項２３】
前記下部基板または上部基板は、熱可塑性樹脂の成形により形成することを特徴とする請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の弁ユニットの製造方法。
【請求項２４】
前記弁物質は常温で固体状態であり、エネルギーを吸収することで溶融される相転移物質を含むことを特徴とする請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の弁ユニットの製造方法。
【請求項２５】
前記弁物質は前記相転移物質内に分散された、電磁波エネルギーを吸収することで発熱する複数の微細発熱粒子を含むことを特徴とする請求項２４に記載の弁ユニットの製造方法。
【請求項２６】
前記微細発熱粒子は、金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項２５に記載の弁ユニットの製造方法。
【請求項２７】
前記相転移物質は、ワックス、ゲルまたは熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項２４〜２６のいずれか１項に記載の弁ユニットの製造方法。
【請求項１】
下部基板に形成された第１領域と、
前記下部基板に前記第１領域よりさらに深く形成され、前記第１領域の一側に接した第２領域と、
前記下部基板に付着する上部基板に形成された、前記第１領域の一部分である重畳部とは重なり、前記第１領域の残りの部分である非重畳部とは重ならないように位置する弁物質チャンバと、
前記弁物質チャンバに配され、加熱されることで、前記弁物質チャンバから前記非重畳部に流れて前記第１領域を閉鎖する弁物質と、を備える弁ユニット。
【請求項２】
前記下部基板に前記第１領域よりさらに深く形成され、前記第１領域の他側に接した第３領域をさらに備えた請求項１に記載の請求弁ユニット。
【請求項３】
前記第１領域の非重畳部は前記第３領域に隣接し、前記第１領域の重複部は前記第２領域に隣接する請求項２に記載の弁ユニット。
【請求項４】
前記下部基板及び上部基板は、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の弁ユニット。
【請求項５】
前記弁物質は、常温で固体状態であり、加熱されることで溶融される相転移物質を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の弁ユニット。
【請求項６】
前記弁物質は、前記相転移物質内に分散された、電磁波エネルギーを吸収することで発熱する複数の微細発熱粒子を含むことを特徴とする請求項５に記載の弁ユニット。
【請求項７】
前記微細発熱粒子は、金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項６に記載の弁ユニット。
【請求項８】
前記相転移物質は、ワックス、ゲルまたは熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の弁ユニット。
【請求項９】
下部基板と前記下部基板の上側面に付着された上部基板とを備えるプラットホームと、前記プラットホームの内部に形成された、流体が流れる通路を提供するチャンネルと、前記チャンネルを通じての流体の流れを制御するための弁ユニットと、を備え、
前記弁ユニットは、前記下部基板に形成され、前記チャンネルに設けられた第１領域と、前記下部基板に前記第１領域よりさらに深く形成されて前記第１領域の一側に接した第２領域と、前記下部基板に前記第１領域よりさらに深く形成され、かつ前記第１領域の他側に接した第３領域と、前記上部基板に形成された、前記第１領域の一部分の重畳部とは重なって、前記第１領域の残りの部分である非重畳部とは重ならないように位置する弁物質チャンバと、前記弁物質チャンバに配され、加熱されることで前記弁物質チャンバから前記非重畳部に流れて前記第１領域を閉鎖する弁物質と、を備える微細流動装置。
【請求項１０】
前記弁ユニットは、前記下部基板に前記第１領域よりさらに深く形成され、前記第１領域の他側に接した第３領域をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の微細流動装置。
【請求項１１】
前記第１領域の非重畳部は前記第３領域に隣接し、前記第１領域の重複部は、前記第２領域に隣接することを特徴とする請求項１０に記載の微細流動装置。
【請求項１２】
前記第２領域及び第３領域は、前記チャンネルに設けられたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の微細流動装置。
【請求項１３】
前記下部基板及び上部基板は、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の微細流動装置。
【請求項１４】
前記弁物質は、常温で固体状態であり、エネルギーを吸収することで溶融される相転移物質を含むことを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の微細流動装置。
【請求項１５】
前記弁物質は前記相転移物質内に分散された、電磁波エネルギーを吸収することで発熱する複数の微細発熱粒子を含むことを特徴とする請求項１４に記載の微細流動装置。
【請求項１６】
前記微細発熱粒子は、金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項１５に記載の微細流動装置。
【請求項１７】
前記相転移物質は、ワックス、ゲル、または熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の微細流動装置。
【請求項１８】
前記チャンネルの一側に連結された、流体を収容するためのチャンバをさらに備え、前記第２領域または第３領域が前記チャンバに設けられたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の微細流動装置。
【請求項１９】
前記プラットホームは、モータにより回転自在に構成されたことを特徴とする請求項９〜１８のいずれか１項に記載の微細流動装置。
【請求項２０】
第１領域と、前記第１領域よりさらに深く形成され、前記第１領域の一側に接した第２領域とを備えた下部基板を形成する工程と、
弁物質チャンバを備えた上部基板を形成する工程と、
前記弁物質チャンバに弁物質を注入して硬化させる工程と、
前記第１及び第２領域が形成された下部基板の一面上に、前記弁物質チャンバが形成された上部基板の一面を付着するものの、前記弁物質チャンバが前記第１領域の一部分の重畳部とは重なり、前記第１領域の残りの部分である非重畳部とは重ならないように前記２枚の基板を付着する工程と、
前記弁物質チャンバに収容された弁物質を溶融させて、前記第１領域の非重畳部に流入させる工程と、
前記非重畳部に流入された弁物質を硬化させて、前記第１領域を閉鎖する工程と、を含むことを特徴とする弁ユニットの製造方法。
【請求項２１】
前記下部基板は、前記第１領域よりさらに深く形成され、前記第１領域の他側に接した第３領域をさらに備える請求項２０に記載の弁ユニットの製造方法。
【請求項２２】
前記２枚の基板を付着する工程は、前記第１領域の非重畳部が前記第３領域に隣接し、前記第１領域の重複部が前記第２領域に隣接するように前記下部基板と上部基板とを付着する工程を含むことを特徴とする請求項２０または２１に記載の弁ユニットの製造方法。
【請求項２３】
前記下部基板または上部基板は、熱可塑性樹脂の成形により形成することを特徴とする請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の弁ユニットの製造方法。
【請求項２４】
前記弁物質は常温で固体状態であり、エネルギーを吸収することで溶融される相転移物質を含むことを特徴とする請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の弁ユニットの製造方法。
【請求項２５】
前記弁物質は前記相転移物質内に分散された、電磁波エネルギーを吸収することで発熱する複数の微細発熱粒子を含むことを特徴とする請求項２４に記載の弁ユニットの製造方法。
【請求項２６】
前記微細発熱粒子は、金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項２５に記載の弁ユニットの製造方法。
【請求項２７】
前記相転移物質は、ワックス、ゲルまたは熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項２４〜２６のいずれか１項に記載の弁ユニットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【公開番号】特開２００９−２７４０６７（Ｐ２００９−２７４０６７Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１６９８１（Ｐ２００９−１１６９８１）
【出願日】平成２１年５月１３日（２００９．５．１３）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１３日（２００９．５．１３）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
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