(57)【要約】【課題】珪素または金属のパーツの必要性を減少させるかまたはそれらを全く要しない、複合エラストマーのユニークな特徴を利用して適合性を有ししかも堅牢な材料を要する応用を可能にするデバイスの提供。【解決手段】第１のポリマー材料から形成された基体；該基体と集積化し第２のポリマー材料からパターン化された少なくとも１つの活性域からなり、第２のポリマー材料が改変されて該少なくとも１つの活性域内で少なくとも１つの機能を行うマイクロスケールのポリマーに基づく部材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のポリマー材料から形成された基板；
該基板に集積化し第２のポリマー材料からパターン化された少なくとも１つの活性域からなり、第２のポリマー材料が改変されて該少なくとも１つの活性域内で少なくとも１つの機能を行うことを特徴とするマイクロスケールのポリマーに基づく部材。
【請求項２】
第２のポリマー材料が、第１のポリマー材料および少なくとも１つの添加物を含む複合ポリマー材料からなる請求項１の部材。
【請求項３】
第１のポリマー材料が実質的に不伝導性であり、第２のポリマー材料が伝導性に改変されている請求項１の部材。
【請求項４】
該少なくとも１つの活性域が該基板内に埋め込まれた請求項３の部材。
【請求項５】
該少なくとも１つの活性域が、電極、埋め込まれた歪みゲージ、伝導性センサーおよびヒーターの少なくとも１つからなる請求項４の部材。
【請求項６】
該基板が不伝導性シートからなり、そして該少なくとも１つの活性域が少なくとも１つの埋め込まれた歪みゲージからなる請求項４の部材。
【請求項７】
該基板が、そのなかに形成されたマイクロフルイディックチャネルを含み、そして該少なくとも１つの活性域が少なくとも１つの伝導性流速センサーを含む請求項４の部材。
【請求項８】
該基板が、そのなかに形成されたマイクロフルイディックチャンネルを含み、そして該少なくとも１つの活性域が少なくとも１つの抵抗性ヒーターからなる請求項４の部材。
【請求項９】
該基板が複数の不伝導性層を含み、そして該少なくとも１つの活性域が複数の活性域からなり、該複数の不伝導性層のそれぞれが複数の活性域を含む請求項４の部材。
【請求項１０】
該基板が複数の不伝導性層を含み、該少なくとも１つの活性域が複数の埋め込まれた電極からなり、該複数の不伝導性層のそれぞれが複数の埋め込まれた電極を含み、埋め込まれた電極が、隣接する不伝導性層に関して直角に配置されて容量性の配列を形成する請求項４の部材。
【請求項１１】
複数の活性域のそれぞれが該基板の一部により互いに分離されるように、該少なくとも１つの活性域が該基板内に埋め込まれた複数の活性域からなる請求項４の部材。
【請求項１２】
該少なくとも１つの活性域へ電気的に結合された少なくとも１つの電気的接点をさらに含む請求項３の部材。
【請求項１３】
第１のポリマー材料がエラストマーからなり、そして第２のポリマー材料が伝導性になるように改変されたエラストマーからなる請求項２の部材。
【請求項１４】
第１のポリマー材料がポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなり、そして第２のポリマー材料が伝導性になるように改変されたＰＤＭＳからなる請求項２の部材。
【請求項１５】
第２のポリマー材料が、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）と組み合わされたＰＤＭＳからなる請求項１４の部材。
【請求項１６】
基板上にフォトレジストをパターン化してフォトレジストモールドを形成し；
改変されたポリマーをフォトレジストモールドへ適用して少なくとも１つの改変されたポリマー構造体を形成し；
該パターン化フォトレジストを取り除き；
非改変ポリマーを少なくとも１つの改変されたポリマー構造体の周りに形成して非改変ポリマー構造体を形成し、そして少なくとも１つの改変されたポリマー構造体を非改変ポリマー構造体内に捉え；そして
少なくとも１つの改変されたポリマー構造体および非改変ポリマー構造体を基板から離すことを特徴とするマイクロスケールのポリマーに基づくデバイスを形成する方法。
【請求項１７】
改変されたポリマーが非改変ポリマーおよび添加物からなって、改変ポリマーを伝導性にする請求項１６の方法。
【請求項１８】
非改変ポリマーがポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなり、そして改変されたポリマーが多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）と組み合わされたＰＤＭＳからなる請求項１７の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの改変されたポリマー構造体が、電極、流れセンサー、ヒーター、歪みゲージ、コンデンサープレート、化学センサー、バイオセンサーおよび多孔質の域の少なくとも１つを含む請求項１６の方法。
【請求項２０】
改変されたポリマーに基づく手段；
該改変されたポリマーに基づく手段と集積化した非改変ポリマーに基づく手段からなり、該改変されたポリマーに基づく手段が、該非改変ポリマーに基づく手段中またはその上にパターン化されて１つ以上の活性域を形成することを特徴とする集積化したポリマーに基づく構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にマイクロスケールデバイス、特にＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
活性のデバイスの機能を行うためにマイクロスケールデバイスにおいて、非ポリマー材料例えば金属に依存する一方、ポリマー材料例えばエラストマーをマイクロスケールデバイス中に構造的な目的で組み入れることは、良く知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、いくつかの応用面では、金属部品の使用は、例えば使用されるデバイスの堅牢さまたは適合性を欠くために、問題を起こすことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の例示の態様によれば、マイクロスケールのポリマーに基づく部材が提供される。その部材は、基板と集積化した第１のポリマー材料および少なくとも１つの活性域から形成される基板からなる。少なくとも１つの活性域は、第２のポリマー材料からパターン化され、後者は、改変されて少なくとも１つの活性域内で少なくとも１つの機能を行う。
【０００５】
本発明の他の態様によれは、マイクロスケールのポリマーに基づくデバイスを形成する方法が提供される。例示の方法では、フォトレジストは基板上にパターン化されてフォトレジストモールドを形成する。改変されたポリマーは、フォトレジストモールドへ適用されて少なくとも１つの改変されたポリマー構造体を形成する。パターン化されたフォトレジストを取り除き、そして非改変ポリマーが少なくとも１つの改変されたポリマー構造体の周りに形成されて非改変ポリマー構造体が構成され、そして非改変ポリマー構造体内に少なくとも１つの改変ポリマー構造体を捉える。少なくとも１つの改変されたポリマー構造体および非改変ポリマー構造体は、基板から離される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】Ａ−Ｆは、本発明の態様による改変および非改変のポリマーを集積したデバイスの単一層を構築する例示の方法における段階を示す。
【図２】本発明の態様によるポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）触覚センサーシートの写真である。
【図３】本発明の態様によるチャンネルを直交する埋め込まれた伝導性エラストマーデバイスを備えたＰＤＭＳマイクロフルイディックチャンネルの顕微鏡写真である。
【図４】本発明の態様による埋め込まれた歪みゲージを備えたＰＤＭＳシートの写真である。
【図５】図４のＰＤＭＳシートの概略図である。
【図６】大きな（〜２５％）歪みをうけた多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）歪みゲージに関するサンプルデータを示すグラフである。
【図７】本発明の態様による染料を満たしたマイクロフルイディックチャンネルにおける埋め込まれた流れセンサーの顕微鏡写真である。
【図８】図７で示された埋め込み流れセンサーの概略図であり、外部の参照抵抗器Ｒｒｅｆは直列でＰＤＭＳセンサーＲ０と接続しそして電流はセンサーを周囲温度よりも高く加熱する。
【図９】流体が図７−８で示されるチャンネル中に流れるとき、出力電圧（６Ｖ、励振）における変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の態様による、容量性圧力センサーの配列を形成する直交した埋め込みＰＤＭＳ電極層の写真である。
【図１１】図１０の容量性デバイスの概略図である。
【図１２】３ｍｍの球状インデンターにより負荷されたときの図１０−１１で示される配列に関する静電容量の変化を示すグラフであり、Ｘ軸およびＹ軸は容量性配列の行および列である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
直接取り扱うことができ、複合エラストマーのユニークな特徴を利用し、そして適合できしかも堅牢な材料を要する応用を可能にするデバイスをつくることが望まれる。本発明の好ましい態様は、好ましくは、埋め込まれたセンサーまたは他の活性部品を備えたすべてポリマーのデバイスを提供する。このようなデバイスは、改良された堅牢性をもたらし、そして特定のセンサーにおいて珪素または金属のパーツを要することを減少させるかまたはその必要がなくなる。
【０００８】
一般に、好ましい構造体は、少なくとも１つの性質が異なる少なくとも２つのポリマーに基づく材料のモノリス集積化を含む。ポリマー材料の２つのタイプは、例えば、改変したポリマー（例えばポリマー複合物）および改変のない同じポリマーである。例示の態様では、ポリマーは、他の材料と混合されるか、またはそうでなければ組み合わされるかまたは処理されて、新しい性質を備えた改変したポリマー（例えば、ポリマー複合体）を提供し、そのため、改変されたポリマーを機能的にする。これらの性質は、例として、ポリマーを伝導性または検出性（例えば、シグナル発生）にするが、これらに限定されない。ポリマーと混合されて追加の性質をもたらす材料の例は、伝導性を増すための金属粉末（例えば、ニッケル）、伝導性のための多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）、カーボンブラック、熱感度のための硝酸アルミニウム、ポリマーを多孔性にする二酸化珪素、組み合わされて膨潤または電荷を誘導する分子、生物学的剤、酵素、化学マーカーおよび他のものを含むが、これらに限定されない。
【０００９】
構造体を形成する好ましい方法では、ポリマーは１つ以上の材料と組み合わされて（例えば混合されて）、改変されたポリマーについて新しい性質をもたらし、そして改変されたポリマーの１つ以上の異なる域が集積され、例えば他のポリマー（例えば非改変ポリマー）中またはその上に形成されて活性域を用意する。例えば、ポリマー複合体がマイクロパターン化できる。一般に、追加の性質を有するポリマー（例えば改変されたポリマー）を含む域は、他の非改変または非機能性のポリマーによりカプセル化または分離される。
【００１０】
単一層の形成方法において域を形成する例示の方法は、基板上にフォトレジストモールドをパターン化し、複合体または改変したポリマーをモールドに適用し、過剰の複合体または改変したポリマーを取り除き、モールドを取り出して、後にパターン化した改変ポリマーを残し、非改変ポリマーをスピン注型しそして基板から構造体を剥がすことを含む。しかし、他のエラストマーパターン化技術例えばマイクロフルイディックまたはニュウマチックのチャンネルの画成も使用できる。さらに、多層が組み合わされて、より複雑なデバイスをつくる。
【００１１】
形成された活性域間の電気接点は、例えば活性域と外側のデバイスとの間に改変された（例えば、複合）材料を使用して伝導性の経路を形成することによって設けられる。別の方法では、液体金属例えばガリウム、インジウム、錫、水銀など（しかしこれらに限定されない）がデバイスに適用されて、活性域の局所性を改善する。
【００１２】
種々のタイプの構造体が本発明の態様に従って形成でき、そして本明細書の例に記載された特定の構造体、ポリマーの改変、ポリマーのパターンなどは、このような例に本発明の範囲を限定することを目的としていないことは、当業者により理解されるだろう。活性域を形成することは、例として、基板上またはそのなかの自立したおよび／または埋め込まれたワイヤ、ガスケット、弁、ヒーター、センサーまたは任意の種々の層および／または構造体を含むが、これらに限定されない。改変されたポリマーは、集積したポリマーに基づく構造体で使用されて、容量性プレート、触覚センサー、歪みゲージなどを含むがこれらに限定されない種々の応用の任意のものを形成する。
【００１３】
これらの集積は、例えば、機能化または活性化されたポリマーの細片または他のパターン化した部分を生ずる。例えば、金属のように機能するがポリマーから作られる細片を有する透明なポリマーのシートが提供される。使用される１つ以上の材料、組み合わせまたは処理のための比など、および非改変ポリマーに対する改変ポリマーから形成されるパターンまたは域を含む特殊な改変は、望まれる応用に応じて変化できる。
【００１４】
本発明による特定の例示のデバイスは、改変および非改変のＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）エラストマーを用いる。ＰＤＭＳは、ＭＥＭＳに広く使用される。しかし、ＰＤＭＳは不伝導性であり、その結果、エラストマー例えばＰＤＭＳは、ＭＥＭＳにおいて構造に大きいかつ主要な役割を演じ、保護層、カプセル材、弁隔膜、フルイディックチャンネル構造体などとして働く。
【００１５】
多数の「活性」デバイスは、改変したエラストマーを使用して製造されており、有機蒸気センサー、液体センサー、ＦＳＲ（ｆｏｒｃｅ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｒｅｓｉｓｔｏｒ）および超音波エミッターを含む。このようなデバイスは、固体充填材例えばカーボンブラック、ＭＷＮＴまたは金属性粉末と混合されたエラストマーを使用して、得られる複合材料に所望の性質を与える。研究者は、またＰＤＭＳ層中に金属フィルムを付着させてエラストマー触覚センサーを得ている。さらに最近では、ＰＤＭＳ中にその場で成長したＭＷＮＴを捉えて歪みゲージおよび電界放出型デバイスを得る。
【００１６】
本発明の態様によれば、埋め込まれたエラストマーワイヤ、電極、ヒーター、センサーなどを備えそして全体をポリマーに基づくデバイスは、改変された（例えば、伝導性）ＰＤＭＳおよび非改変（例えば、不伝導性）ＰＤＭＳのモノリス集積化により実現できる。このような集積化を用いて、集積化ヒーターおよびセンサーおよび種々の他のデバイスを備えた、エラストマー歪みゲージ、容量性圧力センサー、マイクロフルイディックチャンネルが可能になり、ソフトデバイスにおいてＭＥＭＳを可能にする。本発明の態様による例示のデバイスの構築方法は、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）と混合することにより作られた伝導性ＰＤＭＳの特徴を備えた一連のＰＤＭＳのパターン化、マイクロモールディングおよび結合の技術を用いる。
【００１７】
本発明の例示の態様は、直接処理でき、複合エラストマーのユニークな特徴を利用できそして適合可能な堅牢な材料を要する応用を可能にできるデバイスを提供する。スピン注型および成型を組み合わすことにより、埋め込まれた伝導体およびセンサーを備えしかもエラストマーが全体を占める多数のデバイスを提供できる。
【００１８】
例示のデバイスでは、伝導性ＰＤＭＳは、絶縁性ＰＤＭＳ基板の構造体内に組み込まれて伝導性ＰＤＭＳの機能性域を有するデバイスを実現する。例示の構築方法は、本発明の態様によるこのような組み込みに用いられる。図面に関連して、例示の方法は、最終のエラストマーアセンブリを離すことを助けるための基板１２上のクロロトリメチルシロキサン（ＣＴＭＳ）の蒸気コーティングで始まる（図１Ａ）。次に、フォトレジスト（ＰＲ）１４は、スピンされパターン化されて、伝導性ＰＤＭＳについてモールドを画成する（図１Ｂ）。
【００１９】
ＰＤＭＳを次に多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）と混合して伝導性複合体を作る。ＭＷＮＴ対ＰＤＭＳエラストマーの比は、デバイスの望ましい応用および性能に応じて選ばれる。定量性センサーまたは抵抗ヒーターのための簡単な伝導体を有する例示のデバイスでは、多量のＭＷＮＴが、複合体の伝導性を増加させるために添加できる。歪みまたは力の検出デバイスの場合、感度を上げるために少量のＭＷＮＴが望まれる。ＰＤＭＳおよびＭＷＮＴの複合体の伝導性に関する詳細は、Ｊ．Ｍ．Ｅｎｇｅｌら「Ｍｕｌｔｉ−Ｗａｌｌｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ  Ｆｉｌｌｅｄ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ：Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ    Ｍｉｃｒｏ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ」ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  ＭＥＭＳ、２００６に見いだされる。例示のデバイスでは、１０重量％のＭＷＮＴがＳｙｌｇａｒｄ−１８４  ＰＤＭＳと混合されて伝導性ＰＤＭＳを形成する。
【００２０】
一度ＭＷＮＴおよびＰＤＭＳが混合されると、伝導性ＰＤＭＳ１６がＰＲモールドへ適用されそしてパターン化されて（図１Ｃ）、１つ以上の伝導性ＰＤＭＳ構造体１８を形成する。例示のパターン化方法は、Ｋ．Ｒｙｕら「Ａ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  ｏｆ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｅｌａｓｔｏｍｅｒ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」１３巻、５６８−５７５ページ、２００４に記載されている。適用後の過剰の伝導性ＰＤＭＳ１６は、例えば刃を使用して取り除くことができる。パターン化エラストマーは、１０分間９０℃で硬化され、そしてＰＲモールド１４を例えばアセトンで取り除く（図１Ｄ）。伝導性ＰＤＭＳ構造体１８を、次にそれらの周りでスピン成形または注型成形の何れかの未改変ＰＤＭＳ２０により捉える（図１Ｅ）。得られたアセンブリ２４は、例えば基板から剥がして取り除く前に、平らなオーブン中で３０分間９０℃で硬化される。
【００２１】
この例示の方法は、他の従来のエラストマーパターン化技術、例えばマイクロフルイディックチャンネルまたはニュウマチックチャンネルを画成するのに使用される技術と組み合わすことができる。多層は、また組み合わされて、コンプレックスデバイス例えば容量性圧力センサー（これに限定されない）を得る。
【００２２】
例えば、図２は、ＰＤＭＳ触覚センサーシートを示す。センサーシートは、伝導性ＰＤＭＳから製造されそして透明な不伝導性のＰＤＭＳの薄膜に埋め込まれた電極（黒色で示される）の配列を含む。個々の電極の数、特定のパターンなどが変化できることは理解されるだろう。デバイスは、例えばソフト容量性触覚センサーシートを提供する。
【００２３】
図３は、伝導性および不伝導性のＰＤＭＳを含む他のデバイスを示す。不伝導性ＰＤＭＳセンサー薄膜内に、マイクロフルイディックチャンネルが形成され、デバイスの長さ方向に沿って延在する。マイクロフルイディックチャンネルが埋め込まれた伝導性エラストマーデバイスを二分するように、埋め込まれた伝導性エラストマーデバイスの配列がマイクロフルイディックチャンネルと交差する。これらの伝導性エラストマーデバイスは、例えば、ヒーター、伝導体、センサー（例えば、流速センサー）などを含むことができる。
【００２４】
デバイスの他の例は、エラストマー歪みゲージを含むが、これに限定されない。図４は、伝導性ＰＤＭＳの埋め込まれた歪みゲージを備えた未改変の透明なＰＤＭＳのシートを示す。歪みゲージは、白色の点線によりその周辺が示され、未改変ＰＤＭＳの長さ方向にほぼ沿って延在する。図５で示される歪みゲージの例示の操作では、適用された歪みが、未改変の透明なＰＤＭＳ３４内の伝導性ＰＤＭＳ３２における伝導性粒子３０間の平均の間隔を変え、それにより抵抗の読み取りを変える。従って、歪みは、抵抗における変化として変換される。一般に、引張り歪みは、抵抗の増大を生じ、一方圧縮歪みは平均の粒子の間隔を縮め抵抗を減らす。現存のセミコンダクターおよび金属歪みゲージとは対照的に、図４で示される全エラストマー歪みゲージは、繰り返して大きな歪み（例えば＞１％）を測定できる。絶縁性エラストマー中に埋め込まれて、歪みゲージは、バルクＰＤＭＳと同じ歪みに耐えることができ、エラストマーに特有の大きな変型でも破壊されることがない。図６は、図４に示されたそれのようなエラストマー歪みゲージからＡｇｉｌｅｎｔ  ３４４０１Ａマルチメーターにより集められたサンプルデータを示し、手で引っ張られている間、大きな（〜２５％）の歪みに耐える。
【００２５】
図７に示される伝導性および不伝導性のＰＤＭＳを用いる他の例示のデバイスは、伝導性流れセンサーを埋め込まれた不伝導性ＰＤＭＳシートを含む。従来では、ヒーターまたはセンサーをマイクロフルイディックチャンネルおよび反応室に近く設置するのに、剛い基板が必要とされている。耐久性が要求される実験室に設置または使用されることを必要とするような要求に応ずる全分析システムは、このやり方では容易に要求を満たすことができない。これらの制限を克服するために、図７に示されるデバイスは、マイクロフルイディックチャンネルに沿って伝導性エラストマーセンサーを埋め込み、液体、流れ、有機溶媒および局所熱の検出を可能にする。
【００２６】
１つまたはいくつかの機能のできる図７で示されるデバイスでは、伝導性ＰＤＭＳから形成される埋め込まれたセンサー配列（図７で黒色で示されている）は、不伝導性ＰＤＭＳから形成されるマイクロフルイディックチャンネル（横線で示される）に沿って配置される。伝導性部分は、ヒーターおよびセンサーの両者として働く。
【００２７】
例示の操作の原理は、一般に、図８で概略的に示される、加熱された流量計４０のそれである。流量計４０は、基板４５内で不伝導性ＰＤＭＳから形成されるフルイディックチャンネル４４をほぼ囲む伝導性ＰＤＭＳ（コネクター４３を備えた）から形成される複数のセンサー４２を含む。センサー４２が周囲温度より高く加熱されそして抵抗がモニターされるとき、出力における変化は、環境へ失われた熱の変化を知らせる。６Ｖの励振電圧そしてわずか１μＷの入力電力により、出力電圧における大きな（例えば、〜１０％）変化は、水のような流体４６がチャンネル４４中に導入されるとき、測定される（図９）。この変化は、流体４６への熱の損失による。測定は、Ａｇｉｌｅｎｔ  ３４４０１Ａマルチメーターを使用して行われる。この例示のセンサー４０は、マイクロ全分析システムに通常使用される流体フロントまたは分析物プラグを検出するのに使用できる。
【００２８】
多層を使用することにより、より複雑なデバイスも提供できる。例えば、図２に示される触覚センサーシートにおけるように、２層のエラストマーを埋め込まれた電極と組み合わせ、そしてそれらを互いに直交させることにより、容量性圧力センサー５２のマトリックスを有する折り畳める容量性ポリマーデバイス５０が製造でき、その例は図１０−１１に示される。平らなプレートコンデンサーの静電容量は電極の面積と比例し、そして電極のギャップとは逆比例する。従って、大きな面積および小さいギャップが望ましいが、ＰＤＭＳのようなソフトな材料を使用することは、小さい電極のギャップを維持するのに大胆な試みとなる。折り畳みのできる容量性ＰＤＭＳデバイスを作る従来のやり方は、より大きなギャップを必要とし、また多数の結合工程が必要となりその結果大きな面積を要した。
【００２９】
例示の折り畳みのできる容量性ポリマーデバイス５０は、４μｍのＰＤＭＳで満たされた容量性ギャップ４４を使用し、それはエアギャップ容量性デバイスに比べて一層硬くなる。しかし、満たされたギャップ５４は、静止摩擦、粒子および機械的過負荷への堅牢さの増大並びにセンサーの基線静電容量の増加を生ずる。エアギャップコンデンサーは、図７に示されるマイクロフルイディックチャンネルを製造するのに使用されるものに類似した技術を使用して、製造できる。
【００３０】
テストは、センサー５２の配列の行および列の静電容量の問い合わせが他の対象物との接触の画像化を可能にすることを明らかにする。例えば、５００ｇの負荷の下３ｍｍの球状のインデンターにより負荷されそして静電容量がＡｇｉｌｅｎｔ  ４２６３Ｂ  ＬＣＲメーターにより測定されるとき、配列５２は、図１２に示されるように、静電容量を変化する。さらに、図１２において観察される負の値のアーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）は、例えばマルチプレックス容量性配列を問い合わすようにデザインされたエレクトロニックスを使用することにより排除できる。これらの回路は、非問い合わせ行および列を接地にスイッチして寄生の並列静電容量を最低にする。
【００３１】
従って、本発明の態様による例示の構築技術は、全エラストマーＭＥＭＳデバイス（ソフトＭＥＭＳ）の実現化を可能にする。いくつかの例示の態様では、これは、改変された（例えば伝導性）エラストマーのマイクロパターン化を非改変（例えば絶縁性）エラストマーの従来のスピン注型および成形と組み合わせることにより達成される。伝導性エラストマーは、多層カーボンナノチューブとの混合（ただし、これに限定されない）を含む方法によって機能的になる。この方法で、本発明の例示の態様は、全エラストマー歪みゲージ、埋め込まれたエラストマーセンサーおよびヒーターを備えたマイクロフルイディックシステム、および堅牢な引張り可能な容量性エラストマー触覚センサーを含むがこれらに限定されない種々の新しいデバイスを提供できる。例示の構築方法の他の応用は、ソフトバイオメディカル応用例えば眼圧の測定、スマート人工器官およびロボットに関する大きな歪みの測定および耐久性開発のための適合可能な病原体検出システムを含む。
【００３２】
本発明の種々の態様が示され記述されたが、他の改変、置換および交代が当業者に明らかであることを理解すべきである。このような改変、置換および交代は、請求の範囲により決定されるべき本発明の趣旨および範囲から離れることなく、行うことができる。
本発明の種々の特徴は、請求の範囲に示される。
【符号の説明】
【００３３】
１０    ＣＴＭＳのコーティング
１２    基板
１４    フォトレジストモールド
１６    伝導性ＰＤＭＳ
１８    ＰＤＭＳ構造体
２０    未改変ＰＤＭＳ
２４    アセンブリ
３０    伝導性粒子
３２    伝導性ＰＤＭＳ
３４    未改変ＰＤＭＳ
４０    流れメーター
４２    センサー
４３    コネクター
４４    フルイディックチャンネル
４５    基板
４６    流体
５０    折り畳める定量性ポリマーデバイス
５２    定量性圧力センサー
５４    ギャップ
５８    インデンター
【図１】
2009539625.tif 000003
【図２】
2009539625.tif 000004
【図３】
2009539625.tif 000005
【図４】
2009539625.tif 000006
【図５】
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【図６】
2009539625.tif 000008
【図７】
2009539625.tif 000009
【図８】
2009539625.tif 000010
【図９】
2009539625.tif 000011
【図１０】
2009539625.tif 000012
【図１１】
2009539625.tif 000013
【図１２】
2009539625.tif 000014
【国際調査報告】
2009539625.tif 000015