(57)【要約】  薄膜バルブ装置の本体のホールまたはチャンネルを、熱発生装置から発生する熱及び遠心力によって開閉する薄膜バルブ装置及び薄膜バルブ制御装置が提供される。該薄膜バルブ装置及び薄膜バルブ制御装置は、例えば、流体中の微量の物質を検出できる診断ラボオンチップと、蛋白質チップ及びＤＮＡチップのようなバイオチップが集積されている回転可能なバイオディスクなどに適用可能である。
2011505548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物学的または生化学的分析に必要な流体を貯蔵し、生物学的または生化学的反応が行われる少なくとも一つのチャンバと、
試料を注入するための試料注入要素と、
少なくとも一つのチャンバを連結し、流体が通過して移動するチャンネルと、
チャンネルの中間に位置し、チャンネルの上部と下部とを連結するホールと、
前記ホールを閉鎖し、接着剤がコーティングされている薄膜バルブと、
前記チャンネル、ホール及び少なくとも一つのチャンバを含む少なくとも一つの基板と、
少なくとも一つの基板を共に接合する薄膜接着テープと、
薄膜接着テープを使用する少なくとも一つの基板を接合して形成され、前記チャンネル、ホール、少なくとも一つのチャンバ、試料注入要素及び薄膜バルブが集積されている本体と、
薄膜バルブに熱を放射する熱発生装置と、
を含むことを特徴とする薄膜バルブ装置。
【請求項２】
前記ホールは、
薄膜バルブがホールから分離されるように本体が回転することによって発生する遠心力及び熱発生装置から発生する熱を用いて接着剤の接着強度を弱化させることによって、
薄膜バルブがホールから分離されるように熱発生装置から発生する熱及び本体が回転することによって発生する遠心力を用いて接着剤の接着強度を弱化させることによって、
薄膜バルブがホールから分離されるように熱発生装置から発生する熱及び磁力を用いて接着剤の接着強度を弱化させることによって、
熱発生装置から発生する熱を用いて接着剤の接着強度を弱化させることによってそして磁力を用いてホールから薄膜バルブを分離させることによって、または、
本体が回転することによって発生する遠心力及び熱発生装置から発生する熱を弱化させることによってそして磁力を用いてホールから薄膜バルブを分離させることによって、
開放されることを特徴とする、請求項１に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項３】
前記少なくとも一つのチャンバは、
分析する分析材料（生体適合物質）から試料を前処理するための工程用の前処理チャンバと、
試料を増幅し、試料を希釈または混合し、または試料をラベリングするための工程用の緩衝チャンバと、
生物学的または生化学的反応用であり、緩衝チャンバ内の試料を分析するための捕獲探針が基板に付着されたり固定要素により固定される分析サイトであるチャンバと、
洗浄工程で発生する廃棄物を捕集するための廃棄物チャンバと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項４】
前記捕獲探針は、単一分析材料または試料から多重分析物質を検出するためのアレイ形態で付着または固定されることを特徴とする、請求項３に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項５】
ＤＮＡチップ及び蛋白質チップを含むバイオチップ、多孔性メンブレインまたはウェルプレートが前記分析サイトに集積されていることを特徴とする、請求項３に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項６】
前記少なくとも一つのチャンネルは、薄膜接着テープにより形成される薄膜チャンネルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項７】
前記少なくとも一つの基板は、上下に積層される上部基板、中間基板、そして下部基板を含み、
前記本体は、少なくとも一つの基板の表面に薄膜接着テープをコーティングするように、少なくとも一つの基板に薄膜接着テープを付着したり、ディスペンサー、スプレーまたはシルクスクリーンを用いて薄膜接着テープを印刷し、前記少なくとも一つの基板を上下に積層して共に接合することによって組み立てられることを特徴とする、請求項１に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項８】
前記薄膜接着テープは、ホール閉鎖膜を含むことを特徴とする、請求項７に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項９】
前記薄膜接着テープは、少なくとも一つの基板が一緒に接合されて本体として組み立てられる場合、ホールの周りにホール閉鎖膜を形成することを特徴とする、請求項１に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項１０】
前記薄膜接着テープは、ホール閉鎖膜と基板接合部を含み、前記ホール閉鎖膜は、熱可塑性接着剤で形成され、前記基板接合部は、熱硬化性接着膜で形成されることを特徴とする、請求項９に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項１１】
前記薄膜接着テープは、ホール閉鎖膜及び基板接合部を含み、前記ホール閉鎖膜は、熱融解接着剤で形成され、前記基板接合部は、アクリル接着剤で形成されることを特徴とする、請求項９に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項１２】
前記ホール閉鎖膜を形成する接着剤の軟化点は、基板接合部を形成する接着剤の軟化点よりも低いことを特徴とする、請求項９に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項１３】
前記薄膜接着テープは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）膜の上下面上に熱硬化性接着剤をコーティングして形成され、前記ホール閉鎖膜は、ホールの周りにさらに熱可塑性接着剤をコーティングして形成されることを特徴とする、請求項９に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項１４】
前記ホール閉鎖膜は、該ホール閉鎖膜を形成する領域のみを露出させる開口を有するマスクパターンによるシルクスクリーンプリンティング、ディスペンサー工程、またはスプレープリンティングを用いて薄膜接着テープ上に熱可塑性接着剤をコーティングして形成されることを特徴とする、請求項９に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項１５】
前記薄膜バルブは、ビーズ（ボール）栓、熱収縮性栓、非磁性栓、磁性栓及び薄膜接着テープで形成されたホール閉鎖膜からなるグループより選択されることを特徴とする、請求項１に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項１６】
前記非磁性栓は、円筒形の薄膜またはドーナッツ状の薄膜形態の金属材料で形成されることを特徴とする、請求項１５に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項１７】
前記磁性栓は、円筒形の薄膜またはドーナッツ状の薄膜形態の磁性材料または永久磁性材料で形成されることを特徴とする、請求項１５に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項１８】
前記磁性材料は、接着剤の軟化点よりも高いキュリー点（キュリー温度）を有することを特徴とする、請求項１７に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項１９】
前記本体は、薄膜バルブがホールから遠ざかる方向に自由に移動することを防止するように閉じ込め溝または閉じ込めチャンネルをさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項２０】
前記閉じ込め溝は、収縮後には熱収縮性栓の直径よりも大きく、収縮前には熱収縮性栓の元の直径よりも小さい直径を有する圧力段部をさらに含むことを特徴とする、請求項１９に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項２１】
熱発生装置から発生する熱を用いて磁性栓の接着強度を弱化させることによって、且つ本体下部に配置された永久磁石をホールの中心に向けて移動させることによって発生する磁性を用いて、磁性栓により閉鎖されたホールを開放する機能と、
熱発生装置から発生する熱を用いて磁性栓の接着強度を復旧させることによって、且つホールの上部に配置された永久磁石の磁力が磁性栓に加えられてホールを閉鎖するように、ホール下部に配置された永久磁石をホールの中心から遠ざかる方向に移動させることによって、ホールを再び閉鎖する機能と、
を含む可逆開閉機能を有することを特徴とする、請求項１５に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項２２】
熱発生装置から発生する熱を用いて磁性栓の接着強度を弱化させることによって、且つ本体下部に配置された永久磁石をホールの中心に向けて移動させることによって発生する磁力を用いて、磁性栓により閉鎖されたホールを初めて開放する機能、
本体上部に配置された永久磁石の磁力が磁性栓に加えられるように、ホール下部に配置された永久磁石をホールの中心から遠ざかる方向に移動させることによって、磁性栓を用いてホールを閉鎖する機能と、
磁力が磁性栓に加えられてホールを開放するように、本体下部に配置された永久磁石をホールの中心に向けて移動させることによって、ホールを再び開放する機能と、
を含む可逆開閉機能を有することを特徴とする、請求項１５に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項２３】
前記本体は、ホールから分離されているビーズ（ボール）栓を移動またはホールドするための補助チャンネルまたはビーズ（ボール）チャンネルをさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項２４】
前記薄膜バルブ上にコーティングされた接着剤は、熱可塑性接着剤を含み、前記少なくとも一つの基板を接合する薄膜接着テープは、熱硬化性接着剤を含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項２５】
前記熱可塑性接着剤は、熱融解接着剤を含み、前記熱硬化性接着剤は、アクリル接着剤を含むことを特徴とする、請求項２４に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項２６】
前記熱硬化性接着剤の軟化温度は、約１２０℃以上であり、熱可塑性接着剤の軟化温度は、約６０℃〜約８０℃であることを特徴とする、請求項１０または２４に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項２７】
前記本体は、無線方式の無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）または無線方式の無線周波数集積回路に動力を供給するための太陽電池をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項２８】
前記薄膜バルブは、接着剤の接着強度及びホール上部に配置された永久磁石の磁力によって循環周期の間に閉鎖されることを特徴とする、請求項１に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項２９】
前記薄膜バルブは、接着剤の接着強度によって循環周期の間に閉鎖されることを特徴とする、請求項１に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項３０】
前記接着剤は、熱融解接着剤、シリコン接着剤、ゴム系接着剤、変性シリコン系接着剤、アクリル接着剤、ポリアミド接着剤、ポリオレフィン接着剤、テフロン（登録商標）系接着剤、エポキシ接着剤、ＵＶ硬化可能な接着剤、ＵＶ接着剤、熱可塑性接着剤、ゲル（ｇｅｌ）、ワックス、熱硬化性テープ、熱可塑性テープからなるグループより選択されることを特徴とする、請求項１に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項３１】
前記ゲルは、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及びポリビニルアミドからなるグループより選択される材料を含むことを特徴とする、請求項３０に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項３２】
前記熱可塑性樹脂は、ＣＯＣ、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ＰＳ、ＰＯＭ、ＰＦＡ、ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＥＥＫ、ＰＡ、ＰＳＵ及びＰＶＤＦからなるグループより選択される材料を含むことを特徴とする、請求項３０に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項３３】
前記ワックスは、パラフィンワックス、合成ワックス及び微晶質ワックスからなるグループより選択される材料を含むことを特徴とする、請求項３０に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項３４】
前記接着剤は、熱発生装置から発生するエネルギーを吸収して熱を発生させる複数個のマイクロサイズの熱発生粒子をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項３５】
前記熱収縮性栓は、テフロン（登録商標）系材料、シリコン系材料及びポリオレフィン系材料からなるグループより選択される材料を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項３６】
前記本体は、シリコン、プラスチック、エアロゲル、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ガラス、ポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）、そしてポリカーボネートからなるグループより選択される材料で形成されることを特徴とする、請求項１に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項３７】
前記本体の表面は、少なくとも一つのチャンバに貯蔵された流体の蒸発を防止するように、アルミニウムまたはアルミニウムシートでコーティングされることを特徴とする、請求項１に記載の薄膜バルブ装置。
【請求項３８】
請求項１乃至請求項３７のいずれか１項に記載の薄膜バルブ装置と、
前記薄膜バルブ装置を回転させるスピンドルモーターと、
熱発生装置及び永久磁石が装着され、これら熱発生装置と永久磁石を移動させるスライダーと、
半径方向のスライダーの移動を制御するスライドモーターと、
熱発生装置と、スライドモーター及びスピンドルモーターの作動を制御し、薄膜バルブ装置のホールを選択的に開閉する薄膜バルブに対する空間的アドレッシングを行う中央制御ユニットと、
を含むことを特徴とする薄膜バルブ制御装置。
【請求項３９】
前記熱発生装置は、レーザービーム発生装置、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、紫外線（ＵＶ）光源からなるグループより選択されることを特徴とする、請求項３８に記載の薄膜バルブ制御装置。
【請求項４０】
前記空間的アドレッシングは、薄膜バルブに対する半径方向及び方位アドレッシングを含むことを特徴とする、請求項３８に記載の薄膜バルブ制御装置。
【請求項４１】
前記スライダーに装着されたレーザービーム発生装置は、薄膜バルブに対する半径方向アドレッシング後に接着剤の接着強度を弱化させるようにパルスビームまたは連続ビームを発生させることを特徴とする、請求項３９に記載の薄膜バルブ制御装置。
【請求項４２】
半径方向アドレッシングが完了すると、レーザービーム発生装置から発生するパルスビームまたは連続ビームが回転本体に照射される間に薄膜バルブに対する方位アドレッシングが行われることを特徴とする、請求項４０に記載の薄膜バルブ制御装置。
【請求項４３】
レーザービーム発生装置が薄膜バルブの方位位置で周期的にオンされることによってパルスビームが生成される方位角検出器をさらに含み、前記方位位置は、方位角検出器により獲得される基準トリガー信号によって計算されることを特徴とする、請求項４２に記載の薄膜バルブ制御装置。
【請求項４４】
無線方式の無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）に動力を供給する無線周波数発生ユニット、または
太陽電池に光エネルギーを供給する照明ユニットをさらに含むことを特徴とする、請求項３８に記載の薄膜バルブ制御装置。
【請求項４５】
前記中央制御ユニットは、薄膜バルブ装置が薄膜バルブ制御装置に装填される場合、無線ＲＦＩＣから伝送される薄膜バルブ装置のＩＤを無線方式で受信して、現在装填されたディスクを薄膜バルブ装置と認識することを特徴とする、請求項３８に記載の薄膜バルブ制御装置。
【請求項４６】
汎用直列バス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４、ＡＴＡＰＩ、ＳＣＳＩ、ＩＤＥまたは有無線インターネット連結部の通信標準にしたがう入出力装置をさらに含むことを特徴とする、請求項３８に記載の薄膜バルブ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体中の微量の物質を検出できる診断分析装置内の流体の流動及び流量の制御に関するものである。
【０００２】
本発明は、流体の流動及び流量を制御するための薄膜バルブ装置及び薄膜バルブ制御装置に係り、特に、ホール（ｈｏｌｅ）とバルブが、熱発生装置から発生する熱及び遠心力により開閉される薄膜バルブ装置及び薄膜バルブ制御装置に関するものである。
【０００３】
本発明の一実施例による薄膜バルブ装置及び薄膜バルブ制御装置は、流体中の微量の物質を検出できる診断ラボオンチップ（ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ）用の、そして蛋白質チップ及びＤＮＡチップのようなバイオチップが集積されている回転可能なバイオディスク（ｂｉｏ−ｄｉｓｃ）用のバルブ及びその制御装置の製造に適用可能である。例えば、本発明の一実施例による薄膜バルブ装置及び薄膜バルブ制御装置は、薄膜形態で形成された本体に設けられたチャンネル及びホールを開閉するように使用される、ＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤのような一般ディスク装置を変形させることによってマイクロバルブ装置の製造に適用可能である。
【背景技術】
【０００４】
いままで、流体中の少量の分析物質（ａｎａｌｙｔｅ）の検出のための大部分の診断分析装置と関連して、多数の試料を同時に識別するための多重試料前処理（ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ）及び自動試薬添加装置、または多重試料分析装置が効率改善及び費用減少を目的として互いに並行してまたは順次に設計されてきた。このような自動試薬前処理装置及び自動分析装置は総じて単一薄膜型装置に統合される。この薄膜型診断分析装置は、微量の試料及び試薬を使用して時間当り数百個の分析物質を自動的にまたは半自動的に正確に分析することができる。薄膜型分析装置は、試料または試薬（酵素及び緩衝剤）を自動的に供給するためのバルブを必要とする。しかし、薄膜型分析装置用のこのようなバルブは設計が複雑であり、よって、薄膜型分析装置に適当な簡単な薄膜バルブを設計する必要がある。
【０００５】
薄膜基板形態のＣＤ及びＤＶＤと関連して、標準ＣＤは、例えば、１２ｃｍのポリカーボネート基板、反射金属層そして保護ラッカー（ｌａｃｑｕｅｒ）コーティングで形成されている。ＤＶＤ、ＣＤ及びＣＤ−ＲＯＭのフォーマット（ｆｏｒｍａｔ）はＩＳＯ９６６０に説明されている。このポリカーボネート基板は、光学性能を備えた透明ポリカーボネート基板である。ＤＶＤ及びＣＤのデータ層がポリカーボネート基板の一部に設けられることができ、データは射出成形工程でスタンパー（ｓｔａｍｐｅｒ）により一連のピット（ｐｉｔ）形態で刻まれることができる。スタンピングマスターは主にガラスである。このようなポリカーボネート基板は、流体中の微量の物質を検出するバイオディスクのような薄膜型診断分析装置に変形されることもできる。この場合、射出成形工程では、ピットの代わりに、流体流路形態のチャンネルと緩衝剤貯蔵所形態のチャンバがディスクの表面に形成されることもできる。また、薄膜型ディスクに形成されたチャンネルを通過する流体の流動及び流量を円滑に制御できる薄膜型バルブが要求される。
【０００６】
以下では、流体中の微量の物質を検出する診断ラボオンチップ、薄膜バルブが蛋白質チップ及びＤＮＡチップのようなバイオチップと共に集積されているディスク、そして薄膜バルブが集積されているとともに流体中の微量の物質を検出するために生物学的工程及び化学的工程が行われる診断ディスクを“バイオディスク”または“薄膜バルブ装置”と総称し、これらの装置は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなどのような一般ディスクを変形させて製造する。
【０００７】
ディスクの注入ホール内に注入される流体試料を遠心力を用いてディスクの表面内で流動させるための装置、そしてディスクの注入ホール内に注入される流体試料を遠心力を用いてチャンネル及びチャンバ内に流動させて試料を分離するための装置が広く知られている。しかし、これらの装置は、薄膜型構造体の製造上の難題を克服することができず、よって、正確な流量制御を保障しない。
【０００８】
電磁石を使用する一般のバルブは、磁力により移動するシリンダーまたはプランジャーを用いてチャンネルを開閉する。シリンダーまたはプランジャーを移動させるように磁力を増大させるためには、適切な大きさの強誘電性コアそしてコアの周りに巻き取られる多数のワイヤーが必要である。また、バルブをオン・オフさせ、シリンダーまたはプランジャーを移動させるためには多量の電気が必要である。電磁石を使用するバルブは、電磁石の大きさによって薄膜型バルブとすることができない他、多量の電気を消費することから過量の熱を発生させる。したがって、このようなバルブは薄膜バルブとしては適当でない。
【０００９】
上記の問題点を解消するために、本発明の一実施例で、バルブは、熱発生装置から発生する熱を用いる他、薄膜バルブ装置の回転によって発生する遠心力を用いて開放される。その結果、外部磁石の体積が減少し、バルブの開放信頼性が保障される。また、チャンネルの代わりにホールが開放されるから、流体はバルブと接触しない。これにより、熱の発生によって流体の特性が変更される可能性が減少する。
【００１０】
全体循環周期の間に液状物質をチャンバ内に安定的に貯蔵するにはバイオディスクが要求される。しかし、バイオディスクの本体は、温度のような環境的な要因により長期間の循環周期の間に収縮及び膨脹し、これにより、バルブに間隙を誘発することもできる。その結果、チャンバ内に貯蔵された流体がバルブの間隙から蒸発し、バルブの密封信頼性が低下する。このような問題を解決するために、本発明の一実施例は、後述するように、ホールを開閉する薄膜バルブ装置を提供する。接着剤（ａｄｈｅｓｉｖｅ）（粘着剤（ｇｌｕｉｎｇ  ａｇｅｎｔ））のコーティングされている、ビーズ（ｂｅａｄ）（ボール（ｂａｌｌ））栓（ｓｔｏｐｐｌｅ）、非磁性栓、磁性栓、または熱収縮性栓、または薄膜接着テープが循環周期の間にホールを緊密に閉鎖するようにホールに付着される。また、ホールを開放する場合、熱発生装置から発生する熱により接着剤の接着強度（拘束力）が低下し、その後、ビーズ（ボール）栓、非磁性栓、磁性栓、熱収縮性栓、または薄膜接着テープが遠心力により発生する流体の油圧によりホールから分離される。
【００１１】
以下、ホールを開閉するように使用される、ビーズ（ボール）栓、非磁性栓、磁性栓、熱収縮性栓、そして薄膜接着テープにより形成されるホール閉鎖膜を‘薄膜バルブ’と総称する。
【００１２】
薄膜バルブは薄膜形態で形成される。また、薄膜バルブ用コーティング剤として使われる接着剤は、温度のような環境的な要因によって薄膜バルブ装置の本体の膨脹及び収縮に応じてたわむことができ、循環周期の間に本体の膨脹及び収縮により生じる密封問題を防止する。
【００１３】
本発明の一実施例による薄膜バルブ装置は、薄膜形態のバルブを含む。また、単位面積当たり多数のバルブが集積されることもできる。これにより、薄膜バルブ装置は、流体中の微量の物質を検出できるラボオンチップまたはＤＮＡチップのような薄膜診断装置用バルブの製造に適用可能である。例えば、薄膜バルブ装置は、薄膜バルブ装置本体のチャンネル及びホールを開閉するようにまたは流体の流量を制御するようにＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなどのような一般ディスク装置を変形させる方式でバルブ装置の製造に適用可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の一実施例による薄膜バルブ装置及び薄膜バルブ制御装置は、流体中の微量の物質を検出できる診断ラボオンチップ用の、そして蛋白質チップ及びＤＮＡチップのようにバイオチップが集積されている回転可能なバイオディスク用のバルブ及びその制御装置の製造に適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一実施例は、熱発生装置から発生する熱及び遠心力を用いてビーズ（ボール）栓、熱収縮性栓、非磁性栓、または磁性栓により閉鎖されたホールを開放する薄膜バルブ装置を含む。
【００１６】
本発明の他の実施例は、熱発生装置から発生する熱、遠心力及び／または磁力を用いて磁性栓により閉鎖されたホールを開放する薄膜バルブ装置を含む。
【００１７】
本発明の他の実施例は、熱発生装置から発生する熱を用いて磁性栓の接着強度を弱化させることによって且つ本体下部に配置された移動可能な永久磁石を用いることによって、磁性栓により閉鎖されたホールを開放する機能；そして、熱発生装置から発生する熱を用いて磁性栓の接着強度を復旧させることによって且つ同時にホール上部に配置された永久磁石と磁性栓間のけん引力を用いることによってホールを再び閉鎖する機能を含む可逆開閉機能を有する薄膜バルブ装置を含む。
【００１８】
本発明の他の実施例は、熱発生装置から発生する熱を用いて熱収縮性栓により閉鎖されたホールまたはチャンネルを開放する薄膜バルブ装置を含む。
【００１９】
本発明の他の実施例によれば、ビーズ（ボール）栓、熱収縮性栓、磁性栓及び非磁性栓の表面は、接着剤でコーティングされることができる。
【００２０】
以下では、本発明の明細書全体にわたって、接着剤、薄膜接着テープ及びテープが相互交換可能に使われている。
【００２１】
本発明の他の実施例は、ホールが、薄膜接着テープで形成されたホール閉鎖膜により閉鎖され、また、熱発生装置からの熱及び遠心力により発生する流体そのものの作動力（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｆｏｒｃｅ）（または、油圧（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ））によりホール閉鎖膜が破裂して開放される薄膜バルブ装置を含む。
【００２２】
熱発生装置は、局所ＵＶ照明ユニット、ＵＶ光源及びレーザービーム発生装置を含むこともできる。
【００２３】
ビーズ（ボール）栓は、強磁性ビーズ、常磁性ビーズ、反磁性ビーズ、金属ボール、金属コートプラスチックビーズ及びガラスビーズからなるグループより選択することができる。ビーズ栓の直径は、１μｍ乃至１ｍｍにすることができる。ビーズ栓及び熱収縮性栓は、球形粒子または非球形粒子を含むこともできる。球形粒子の例には、薄膜円筒形粒子、円筒形粒子または薄膜四辺形粒子を含む。
【００２４】
薄膜接着テープは、単面テープ、両面テープなどのような接着テープに使われる接着剤を含むことができる。接着剤は、熱融解接着剤、シリコン接着剤、ゴム系接着剤、変性シリコン系接着剤、アクリル接着剤、ポリアミド接着剤、ポリオレフィン接着剤、テフロン（登録商標）系接着剤、エポキシ接着剤、ＵＶ硬化可能な接着剤、ＵＶ接着剤、熱可塑性接着剤、ゲル（ｇｅｌ）、ワックスなどの材料とすることもできる。
【００２５】
例えば、接着剤は、熱融解テープ、熱硬化性テープ、または熱可塑性テープとすることができる。ゲルは、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とすることができる。熱可塑性樹脂は、ＣＯＣ、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ＰＳ、ＰＯＭ、ＰＦＡ、ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＥＥＫ、ＰＡ、ＰＳＵまたはＰＶＤＦとすることができる。ワックスは、パラフィンワックス、合成ワックスまたは微晶質ワックスとすることができる。接着剤は、熱発生装置から発生する熱により融解されたり接着強度を失うこともできる。熱融解テープ、熱可塑性テープまたはＵＶ硬化可能な接着剤が、熱発生装置から発生する熱により融解されて接着強度を失うこともできる。接着剤は、熱発生装置から発生するエネルギーを吸収することによって熱を発生させる複数個のマイクロサイズの熱発生粒子をさらに含むことができる。熱発生装置からの照射作用により熱を発生させる複数個のマイクロサイズの熱発生粒子は、接着剤の融解及び膨脹（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）を促進して接着剤の接着強度を弱化させることができる。マイクロサイズの熱発生粒子は、強磁性材料と金属酸化物との間で選択された少なくとも一つの粒子でありうる。強磁性材料は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ及びこれら成分の酸化物からなるグループより選択された少なくとも一つとすることができる。金属酸化物は、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２０３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４及びＨｆＯ２からなるグループより選択されることができる。単面テープまたは両面テープは、紙、ビニル、ポリエステルフィルム、ポリオレフィンフィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、または合成バッキング（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｂａｃｋｉｎｇ）の一面または両面に特殊接着剤（粘着剤）をコーティングして形成することができる。高い密封及び緩衝能力と、振動緩和効果、耐衝撃性、耐熱性、吸着能力、接着強度などを備えた接着材料が必要に応じて使用されるように選択されることができる。熱収縮性栓は、テフロン（登録商標）系材料、シリコン系材料及びポリオレフィン系材料の中から選択された材料にすることができる。熱収縮性材料は、５０％〜３５０％の弾性を有することができる。
【００２６】
本発明の他の実施例は、生物学的、化学的または生化学的分析に必要な流体を貯蔵し、生物学的、化学的または生化学的反応が行われる少なくとも一つのチャンバと；少なくとも一つのチャンバを連結するチャンネルと；試料の生物学的、化学的または生化学的反応が行われる分析サイトまたは生化学的反応チャンバと；チャンネルの中間に位置してチャンネルを相互連結するホールと；前記ホールを開閉する薄膜バルブと；前記チャンネル、少なくとも一つのチャンバ、分析サイト、生化学的反応チャンバ、ホール及び薄膜バルブが集積されている本体と；を含む。
【００２７】
前記生物学的、化学的または生化学的反応は、特定接合反応、リガンド−受容体（ｌｉｇａｎｄ−ｒｅｃｅｐｔｏｒ）反応、抗原−抗体反応、免疫反応、交配反応または二つの生体適合物質間の生化学的反応、または反応による３次元構造の変更を含むことができる。生化学的反応は、血液中のＧＯＴ、ＧＰＴ、ＡＬＰ、ＬＤＨ、ＧＧＴ、ＣＰＫ、アミラーゼ、Ｔ−蛋白質、アルブミン、ブドウ糖、Ｔ−コレステロール、トリグリセリド（ｔｒｉｇｌｙｃｅｒｉｄｅｓ）、Ｔ−ビリルビン（ｂｉｌｉｒｕｂｉｎ）、Ｄ−ビリルビン、ＢＵＮ、クレアチニン（ｃｒｅａｔｉｎｉｎｅ）、Ｉ−燐、カルシウム、尿酸などを分析するための反応を含むこともできる。
【００２８】
本発明の本実施例による薄膜バルブ装置は、流体中の微量の生物学的または化学的材料を検出するための診断分析装置、例えば、ＥＬＩＳＡ／ＣＬＩＳＡ分析方法が適用されるラボオンチップ、急速検査方法が適用されるラボオンチップ、または食中毒菌、残留抗生物質、残留農薬、汚染水中の重金属、遺伝子組み換え食品、食物アレルギー、汚染物質、大腸菌及びサルモネラ菌のようなバクテリア、実子確認、肉類の種類及び原産地識別試験に関するラボオンチップに適用することもできる。
【００２９】
細菌学的試験は、大腸菌、緑膿菌、葡萄状球菌、ビブリオ及びサルモネラ菌の試験を含む。残留農薬試験は、野菜及び果物用の農薬のうち、最も広範囲に使われる有機りん酸及びカルバメート殺虫剤の試験を含むことができる。生体適合物質（試料）は、ＤＮＡ、オリゴヌクレオシド（ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ）、ＲＮＡ、ＰＮＡ、リガンド、受容体、抗原、抗体、牛乳、小便、唾液、毛髪、農作物及び野菜試料、肉類試料、魚類試料、鳥類試料、汚染水、家畜試料、食物材料、食品試料、口腔細胞、組織細胞、精液、蛋白質及びその生体適合物質の中から選択された一つ以上を含むことができる。食物材料は、食べ物の用意に使用される材料を含むことができ、例えば、シチュー材料、そば材料、キムチ材料、スープ材料及び液体含有食べ物材料を含むことができる。小便の試験時に、薄膜バルブ装置は、白血球、血液、蛋白質、窒酸塩、ｐＨ、比重、ブドウ糖、ケトン、アスコルビン酸（ａｓｃｏｒｂｉｃ  ａｃｉｄ）、ウロビリノーゲン（ｕｒｏｂｉｌｉｎｏｇｅｎ）、ビリルビンを分析することができる。毛髪の試験時に、ミネラルを含む身体の営養素及び毒性物質の蓄積による履歴を、血液または小便分析に比べてより正確に測定することができる。また、長期にわたる無機材料の過剰及び欠乏が正確にわかり、毒性重金属の量を確認するための試料として使用することができる。
【００３０】
薄膜バルブ装置の本体は、１２０ｍｍ、８０ｍｍ、６０ｍｍまたは３２ｍｍの直径を有する円形ディスクを含むことができる。
【００３１】
本発明の他の実施例によれば、薄膜バルブ装置の本体は、二つまたは三つの基板を上下に積層し、共に接合して形成することができる。
【００３２】
本発明の他の実施例によれば、本体は、上部基板、中間基板そして下部基板を上下に積層し、共に接合して形成することができ、チャンネル、ホール及びチャンバが本体に形成されることができる。例えば、一つのチャンバ及び該チャンバとホールとを連結する上部チャンネルが上部基板に深さをもって凹入形成されることができ、他のチャンバ及び該チャンバとホールとを連結する下部チャンネルが下部基板に深さをもって凹入形成されることができる。ホールは、中間基板に形成されることができる。
【００３３】
本発明の他の実施例によれば、チャンネルは、薄膜チャンネルとすることができる。薄膜チャンネルは、凹入形成される代わりに、薄膜接着テープにより形成されることもできる。
【００３４】
本発明の他の実施例によれば、薄膜チャンネルは、チャンネルパターンを有する薄膜接着テープにより基板層間に形成されることもできる。基板は、薄膜接着テープを用いて単一本体内に共に接合される。この場合、薄膜接着テープが付着されない基板間の領域に薄膜チャンネルが形成されることができる。薄膜チャンネルは狭く形成することができ、これにより、流体のより容易な流動を可能にする毛細管現象を引き起こすことができる。
【００３５】
本発明の他の実施例によれば、本体は、流体が円滑に流動できるように、空気が通じるように形成された通風口をさらに含むことができる。この場合、通風口は、流体が流動したり遠心力が加えられる方向と反対方向に形成されることができる。
【００３６】
本発明の他の実施例によれば、本体は、ビーズ栓、熱収縮性栓、非磁性栓または磁性栓がホールから遠ざかる方向に自由に移動することを防止するように閉じ込め（ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ）溝または閉じ込めチャンネルをさらに含むことができる。
【００３７】
本発明の他の実施例によれば、本体は、シリコン、プラスチック、エアロゲル、ポリメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ガラス、ポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）、そしてポリカーボネートからなるグループより選択される材料で形成されることができる。
【００３８】
本発明の他の実施例によれば、本体は、シリコン、ポリプロピレン、ＣＯＣまたはポリカーボネートで形成されることができる。また、本体の表面は、チャンバに貯蔵された流体の蒸発を防止するようにアルミニウムまたはアルミニウムシートでコーティングされることもできる。
【００３９】
本発明の他の実施例によれば、チャンネル及びホールは、本体の隣接チャンバの間に形成されることができる。ホールは、薄膜バルブにより閉鎖されることができ、熱発生装置から発生する熱を用いて薄膜バルブの接着強度を弱化させることによって且つ本体が回転することによって発生する遠心力を用いて開放されることができる。
【００４０】
本発明の他の実施例によれば、チャンネル及びホールは、本体の隣接チャンバの間に形成されることができる。ホールは、薄膜バルブにより閉鎖することもでき、熱発生装置から発生する熱及び本体が回転するにつれて発生する遠心力を用いて薄膜バルブの接着強度を弱化させることによって開放することもできる。
【００４１】
本発明の他の実施例によれば、チャンネル及びホールは、本体の隣接チャンバの間に形成されることができる。ホールは、薄膜バルブにより閉鎖されることもでき、熱発生装置から発生する熱を用いてまたは熱発生装置から発生する熱及び遠心力を用いて薄膜バルブの接着強度を弱化させることによって、また、磁性栓と本体下部に配置された移動可能な永久磁石とのけん引力を用いて開放することができる。磁性栓は、永久磁石にすることができる。
【００４２】
本発明の他の実施例によれば、薄膜接着テープは、基板の表面に単面テープ（または両面テープ）を付着し、保護ストリップを除去することによって、薄膜接着剤として基板の表面上にコーティングされることができる。選択的に、薄膜接着剤は、ディスペンサー、スプレーまたはシルクスクリーンを用いて接着剤をプリンティングすることによって基板の表面にコーティングされることができる。換言すると、薄膜接着テープは、接着剤（粘着剤）そのものであり、基板に接着剤がコーティングされることもできる。薄膜接着テープは、ホール閉鎖膜を含み、保護ストリップの除去後にホール閉鎖膜がホールの周りに残されることができる。ホール閉鎖膜がホールの周りに形成されて、基板が単一本体として一緒に接合される場合にホールを閉鎖する。
【００４３】
本発明の他の実施例によれば、接着剤が薄膜形態でコーティングされた複数個の基板が単一本体として一緒に接合されることができる。
【００４４】
本発明の他の実施例によれば、それぞれの薄膜バルブに対応するように複数個の熱発生装置が本体に設置されることができる。本体ホール付近に設置された熱発生装置は、材料の抵抗特性に応じて製造される熱線または金属熱発生構成要素でありうる。
【００４５】
本発明の他の実施例によれば、熱収縮性材料は円筒形に形成されることができる。熱収縮性材料は、ホールまたはチャンネルが開放されるように熱発生装置から発生する熱によって収縮することができる。
【００４６】
本発明の他の実施例は、遠心力及び熱発生装置から発生する熱を用いて薄膜バルブ装置のバルブを開閉する薄膜バルブ制御装置を提供する。薄膜バルブ制御装置は、薄膜バルブ装置を回転させるスピンドルモーターと；スライダーに装着された熱発生装置を空間的に移動させるスライダーと；スライダーの移動を制御するスライダーモーターと；を含む。
【００４７】
スライダーに装着された熱発生装置は、レーザービーム発生装置または発光ダイオード（ＬＥＤ）光源にすることができる。熱発生装置はスライダーに装着される。薄膜バルブに対する半径方向への熱発生装置の移動が、他の方向への移動に先行することができる。磁性栓とのけん引力が及ぶ永久磁石がさらにスライダーに装着されることができる。スライダーに装着されたレーザービーム発生装置は、半径方向に空間的に移動することができ、接着剤の接着強度を弱化させるようにパルスビームまたは連続ビームを発生させることができる。スライダーに装着されたレーザービーム発生装置は、半径方向に空間的に移動することができ、熱収縮性栓を収縮させるようにパルスビームまたは連続ビームを発生させることもできる。スライダーに装着されたレーザービーム発生装置は、半径方向に空間的に移動することができ、パルスビームの効率（ｄｕｔｙ）、連続レーザービームの強度、またはレーザービームの放射時における薄膜バルブ装置の回転速度を制御することによって、接着剤の接着強度を弱化させることができる。薄膜バルブ装置が回転するにつれてスライダーに装着されたレーザービーム発生装置が特定薄膜バルブに対応するようになると、レーザービームが薄膜バルブに照射される。薄膜バルブに照射されたレーザービームの量は、薄膜バルブ装置の回転速度及びレーザービームの強度の関数である。以下では、薄膜バルブ装置の回転時に薄膜バルブにレーザービームを周期的に放射する作動は“パルスビーム”作動という。パルスビーム作動は、薄膜バルブ装置が回転するにつれて発生する遠心力によりチャンバ内に高粘性流体を移動させる場合に適用可能である。血液プラズマのような高粘性流体は、薄膜バルブが開放される場合にもほとんど流動しない傾向がある。この場合、薄膜バルブ装置の回転中にホールが開放されると、流体が遠心力により容易に移動することができる。薄膜バルブ装置の停止状態で、スライダーに装着されたレーザービーム発生装置が薄膜バルブに対面するように整列された後に薄膜にレーザービームを放射する場合、薄膜バルブに照射されたレーザービームの量は、レーザービームの強度及び照射期間の関数である。この場合、レーザービームの強度は、レーザービームのローカルポイント（ｌｏｃａｌ  ｐｏｉｎｔ）、レーザービーム発生装置及び薄膜バルブ間の距離、レーザービーム発生装置の電流量、またはレーザービームのオン・オフ動作率を制御することによって変更されることができる。以下では、レーザービーム発生装置と薄膜バルブを整列させ、薄膜バルブ装置の回転停止状態で薄膜バルブの接着強度（接合力）を弱化させるようにレーザービームを照射する作動を“スキャニングビーム（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｂｅａｍ）”作動という。熱発生装置から発生する熱は“パルスビーム”または“スキャニングビーム”作動により薄膜バルブに供給されることができる。
【発明の効果】
【００４８】
前述したように、本発明の一つ以上の実施例は、流体の流動または流量を制御するように接着剤、熱収縮性材料、または薄膜接着テープがコーティングされた栓（ｓｔｏｐｐｌｅ）を使用する薄膜バルブ装置及びこの薄膜バルブ装置を制御するための薄膜バルブ制御装置を提供する。薄膜バルブ装置で、薄膜バルブ装置の本体のホール及びチャンネルは、熱発生装置から発生する熱及び遠心力により開閉されることができる。例えば、薄膜バルブ装置は、流体中の微量の物質を検出するための診断ラボオンチップ、蛋白質チップまたはＤＮＡチップのようなバイオチップが集積されている回転可能なバイオディスクに適用可能である。例えば、本発明の一実施例による薄膜バルブ装置及び薄膜バルブ制御装置は、チャンネル及びホールを開閉するように使われる、ＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤのような一般ディスク装置を変形して製造されるマイクロバルブ装置及び制御装置でありうる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】薄膜接着テープを使用する薄膜バルブ装置の一実施例を示す図である。
【図２】薄膜接着テープを使用する薄膜バルブ装置の一実施例を示す図である。
【図３】薄膜接着テープを使用する薄膜バルブ装置の一実施例を示す図である。
【図４】熱収縮性栓を使用する本発明の実施例による薄膜バルブ装置の作動状態を示す図である。
【図５】熱収縮性栓を使用する本発明の実施例による薄膜バルブ装置の作動状態を示す図である。
【図６】非磁性栓を使用する本発明の実施例による薄膜バルブ装置を示す図である。
【図７】非磁性栓を使用する本発明の実施例による薄膜バルブ装置を示す図である。
【図８】非磁性栓を使用する本発明の実施例による薄膜バルブ装置を示す図である。
【図９】磁性栓を使用する本発明の実施例による薄膜バルブ装置を示す図である。
【図１０】磁性栓を使用する本発明の実施例による薄膜バルブ装置を示す図である。
【図１１】磁性栓を使用する本発明の実施例による薄膜バルブ装置を示す図である。
【図１２】ビーズ（ボール）栓を使用する本発明の実施例による薄膜バルブ装置を示す図である。
【図１３】ビーズ（ボール）栓を使用する本発明の実施例による薄膜バルブ装置を示す図である。
【図１４】ビーズ（ボール）栓を使用する本発明の実施例による薄膜バルブ装置を示す図である。
【図１５】ビーズ（ボール）栓を使用する本発明の実施例による薄膜バルブ装置を示す図である。
【図１６】ビーズ（ボール）栓を使用する本発明の実施例による薄膜バルブ装置を示す図である。
【図１７】薄膜バルブ装置の作動を制御するための薄膜バルブ制御装置の実施例を示す図である。
【図１８】薄膜バルブ装置の作動を制御するための薄膜バルブ制御装置の実施例を示す図である。
【図１９】薄膜バルブ装置の作動を制御するための薄膜バルブ制御装置の実施例を示す図である。
【図２０】薄膜バルブ装置の作動を制御するための薄膜バルブ制御装置の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、本発明について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００５１】
図１乃至図３は、薄膜接着テープを使用する薄膜バルブ装置の一実施例を示す図である。
【００５２】
図１は、薄膜バルブ装置の本体１００内の薄膜バルブを示す、線ａ−ｂに沿って切断した分解断面図であり、この薄膜バルブは、薄膜接着テープにより形成されている。本体１００は、上部基板１、中間基板２、そして下部基板３で構成することができる。上部基板１、中間基板２及び下部基板３が射出成形により形成される場合、流路を形成するチャンネル２２、緩衝剤貯蔵所を形成するチャンバ２０，２１、及びチャンネル２２を互いに連結するホール１０を形成することができる。上部基板１、中間基板２、そして下部基板３は、単一本体１００を形成するように、薄膜接着テープ層を使って共に接合することができる。例えば、下部基板３と中間基板２はチャンバ２０，２１を形成する。チャンバ２０，２１を互いに連結するチャンネル２２は、下部基板３に深さをもって凹んで形成される。チャンバ２０，２１を互いに連結するホール１０は、チャンネル２２の端部に形成することができる。ホール１０は、ホール閉鎖膜１３ａにより閉鎖することができる。上部基板１、中間基板２そして下部基板３が組立工程で一緒に接合される場合、ホール閉鎖膜１３ａが薄膜接着テープ１０によりホール１０の周りに形成されることができる。
【００５３】
本発明の本実施例による薄膜バルブ装置において、ホール閉鎖膜１３ａは、熱可塑性接着剤にすることができ、ホール閉鎖膜１３ａ以外のそれぞれの基板の基板接合部は、熱硬化性接着剤を用いて薄膜接着テープ層として形成することができる。
【００５４】
本発明の本実施例による薄膜バルブ装置において、ホール閉鎖膜１３ａは、熱融解（ｈｏｔ  ｍｅｌｔ）接着剤で形成された薄膜接着テープ層にすることもでき、それぞれの基板の基板接合部は、アクリル接着剤を用いて薄膜接着テープ層として形成することもできる。
【００５５】
本発明の本実施例による薄膜バルブ装置において、熱硬化性接着剤の軟化温度は１２０℃以上にし、熱可塑性接着剤の軟化温度は６０℃〜８０℃にすることができる。
【００５６】
本発明の本実施例による薄膜バルブ装置において、ホール閉鎖膜１３ａを形成する接着剤の軟化点を、それぞれの基板の残りの基板接合部を形成する接着剤の軟化点よりも低くすることができる。ホール閉鎖膜１３ａは熱可塑性テープにすることもでき、それぞれの基板の残りの基板接合部は、熱硬化性テープ材料を使って薄膜接着テープ層として形成することもできる。これにより、上部基板１、中間基板２そして下部基板３を共に接合する場合、これら３つの基板は全体的に熱可塑性テープの軟化温度より高いまたは等しい温度に加熱または予熱することができる。この場合、熱硬化性テープの軟化点が熱可塑性テープの軟化点よりも相当高いため、熱硬化性テープを用いた基板接合部の接合が加熱にかかわらずに行われることができる。ホール閉鎖膜１３ａは、熱発生装置から発生する熱によって容易に軟化してその接着強度が弱まる傾向がある反面、それと隣り合う部分及び残りの基板接合部は熱硬化性テープにより接合されるため、その接着強度が熱発生装置から発生する熱によって弱まることを防止することができる。ホール１０がホール閉鎖膜１３ａにより閉鎖されているので、ホール１０は循環周期全体にわたって完璧に閉鎖されていることができる。このような薄膜バルブ装置の使用時に、ホール閉鎖膜１３ａが、熱発生装置から発生する熱、本体１００が高速で回転することによって発生する遠心力、そしてチャンバ２０に貯蔵された流体の油圧により破裂されることによって、ホール１０が開放され、流体がチャンバ２１内に移動することができる。なお、このホール閉鎖膜１３ｂは可撓性であるため、温度のような環境的な要因に反応して膨脹及び収縮することができる。したがって、密封問題に起因する流体の蒸発のような問題が循環周期の間に発生することを防止することができる。
【００５７】
本発明の本実施例による薄膜バルブ装置において、上部基板１、中間基板２そして下部基板３が組立工程で薄膜接着テープ層１ａ，２ａを介して接合されることによってホール閉鎖膜１３ｂがホール１０の周りに形成されることができる。
【００５８】
図２には、図１における薄膜接着テープ層１ａ，１ｂの例を示す。
【００５９】
図２の例で、薄膜接着テープ層１ａ，１ｂは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）膜またはバッキング２００ｂの上下部面をそれぞれ熱硬化性接着層２００ａ，２００ｃでコーティングして形成することができる。図面符号２００ａは、ＰＥＴ膜２００ｂの上部面にコーティングされた熱硬化性接着層を表し、図面符号２００ｃは、ＰＥＴ膜２００ｂの下部面にコーティングされた熱硬化性接着層を表す。ホール閉鎖膜１３ａは、ＰＥＴ膜２００ｂの上部面に形成された熱硬化性接着層２００ｄ上に熱可塑性接着層２００ｄをさらにコーティングして形成することができる。
【００６０】
本発明の本実施例による薄膜バルブ装置において、ホール閉鎖膜１３ａ用の熱可塑性接着層２００ｄは、ホール閉鎖膜１３ａを形成すべき部分を露出させるマスクパターンを用いたシルクスクリーンプリンティング、拡散機（ｄｉｓｐｅｒｓｅｒ）工程、スプレープリンティングを通じて形成することができる。マスクパターンは、ホール閉鎖膜１３ａを形成する部分のみを露出させる開口を備えることができる。図面符号６３は、薄膜接着テープにより形成される薄膜チャンネルを表す。
【００６１】
図３には、本体１００が回転することによって発生する遠心力、流体（図示せず）そのものの油圧、そして熱発生装置から発生する熱によってホール閉鎖膜１３ａが破裂されることでホール１０が開放され、チャンバ２０に貯蔵された流体がチャンバ２１内に移動する状態を示す。図４及び図５は、本発明の本実施例による薄膜バルブ装置の作動状態を示す断面図である。図面符号１，２，３は、本体１００を構成する基板を表す。本体１００は、上部基板１、中間基板２そして下部基板３で構成することができる。上部基板１、中間基板２そして下部基板３が射出成形により形成される場合、流路を形成するチャンネル２２、緩衝剤貯蔵所を形成するチャンバ２０，２２、そしてチャンネル２２を互いに連結するホール１０が形成されることができる。上部基板１、中間基板２そして下部基板３は単一本体１００を形成するように一緒に接合される。
【００６２】
図４には、ホール１０が熱収縮性栓７０ａで塞がれてチャンネル２２が閉鎖されている状態を示す。図５には、熱収縮性栓７０ａが熱発生装置から発生する熱によって収縮してホール１０が開放されている状態を示す。この場合、隣接チャンバ２０，２１は、チャンネル２２を通じて相互連結されることができる。また、本発明の本実施例による薄膜バルブ装置において、本体１００に形成されたチャンネル２２が狭いから、流体が抵抗無しでチャンネル２２を通して円滑に流動できるように、上部基板１に通風口１２が形成されている。また、ホール１０の開放時に押されて下部基板３と接触する熱収縮性栓７０ａを閉じ込めるように閉じ込め溝１０１ａが形成される。このような閉じ込め溝１０１ａは、開放されているホール１０が熱収縮性栓７０ａにより閉鎖されることを防止するように、熱収縮性栓７０ａに移動可能な空間を提供することができる。
【００６３】
本発明の本実施例による薄膜バルブ装置において、閉じ込め溝１０１ａの直径を、収縮する熱収縮性栓７０ａの直径よりも２０％〜７０％大きくすることができる。
【００６４】
本発明の本実施例による薄膜バルブ装置において、閉じ込め溝１０１ａは、閉じ込め溝１０１ａの周縁に沿って加圧段部１０２ａをさらに含むことができる。この加圧段部１０２ａの直径は、収縮されていない状態の熱収縮性栓７０ａの元の直径より小さい。本体１００の組立時に、熱収縮性栓７０ａが下部基板３に形成された加圧段部１０２ａにより外側ホール１０ａ内に押し込まれることによって、熱収縮性栓７０ａによりホール１０ａが閉鎖される。図面符号１０は、熱収縮性栓７０ａと中間基板２とが接触する領域を表す。このような接触領域は、ホール１０が閉鎖される場合に流体の漏れを防止するように、熱収縮性栓７０ａの形状に対応する形状に形成される。これにより、薄膜バルブ装置の製造工程において外部圧力が印加されることによって加圧段部１０２によりホール１０が閉鎖されることができる。
【００６５】
図面符号１０ａは、熱収縮性栓７０ａと中間基板２との接触領域の外周縁（“外側ホール”）を表し、図面符号１０ｂは、接触領域の内周縁（“内側ホール”）を表す。外側ホール１０ｂと熱収縮性栓７０ａとの接触領域が大きいほど流体の漏れをより確実に防止することができる。外側ホール１０ｂと内側ホール１０ａとの直径差が大きいほど、熱収縮性栓７０ａと中間基板２との接触面積が大きくなり、流体の漏れを防止することができる。
【００６６】
本発明の他の実施例において、熱収縮性栓７０ａの直径は０．１ｍｍ〜５ｍｍとし、厚さは０．５ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。また、熱収縮性栓７０ａがホール１０を閉鎖する場合、熱収縮性栓７０ａの密封能力を増大させるために、熱収縮性栓７０ａを接着剤でコーティングすることもできる。
【００６７】
図６乃至図８には、非磁性栓７０ｂを使用する本発明の一実施例による薄膜バルブ装置を示す。図面符号１，２，３はそれぞれ、本体１００を形成する上部基板、中間基板及び下部基板を表す。図８は、非磁性栓７０ｂまたは磁性栓７０ｃの詳細図である。図８に示す栓は、図面符号８１で表した構成要素の材料によって非磁性栓７０ｂまたは磁性栓７０ｃになりうる。非磁性栓７０ｂまたは磁性栓７０ｃの表面は、接着剤８０でコーティングすることができる。接着剤８０のコーティングされた表面は、中間基板２０のホール１０と接触してホール１０を閉鎖することができる。接着剤８０は、熱可塑性接着剤とすることができる。図６には、ホール１０が非磁性栓７０ｂにより閉鎖されることによってチャンネル２２が閉鎖される状態を示す。図７には、非磁性栓７０ｂが、熱発生装置から発生する熱及び本体１００が回転することによって発生する遠心力によりホール１０から分離され、ホール１０が開放される状態を示す。この場合、隣接チャンバ２０，２１は、チャンネル２２を介して相互連結されることができる。また、ホール１０が開放される場合、下部基板３の非磁性栓７０ｂを安定的に閉じ込めるように、下部基板３に閉じ込め溝１０１ｂを形成することができる。このような閉じ込め溝１０１ｂは、ホール１０から分離された非磁性栓７０ｂが、ホールから自由に遠ざかることを防止することができる。本発明の本実施例において、閉じ込め溝１０１ｂの直径は、非磁性栓７０ｂの直径よりも２０％〜７０％大きくすることができる。非磁性または磁性要素８１は、円筒形の薄膜またはドーナッツ状の薄膜形態の金属材料にすることができる。
【００６８】
図８は、非磁性栓７０ｂまたは磁性栓７０ｃの詳細図である。図８には、ドーナッツ状の薄膜形態の金属要素を含む非磁性栓７０ｂまたは磁性栓７０ｃの一実施例を示す。ドーナッツ状の薄膜形態の金属要素を含む磁性栓７０ｃの場合、金属要素のドーナッツホール８２を貫通してレーザービームを照射することができ、磁性栓７０ｃの磁性がレーザービームにより失われることを防止することができる。
【００６９】
本発明の本実施例による薄膜バルブ装置において、磁性要素８１は、接着剤８０の軟化点よりも相当高いキュリー点（Ｃｕｒｉｅ  ｐｏｉｎｔ）（キュリー温度）を有する磁性材料からなることができる。
【００７０】
図９乃至図１１は、磁性栓７０ｃを使用する本発明の一実施例による薄膜バルブ装置を示す図である。図面符号１，２，３はそれぞれ、本体１００を形成する上部基板、中間基板及び下部基板を表す。磁性栓７０ｃは、図８に詳細に示されている。磁性要素８１は、円筒形の薄膜またはドーナッツ状の薄膜形態の永久磁石または金属材料にすることができる。
【００７１】
図９には、薄膜バルブ装置の本体１００内の隣接チャンバ２０，２１の間にチャンネル２２及びホール１０が形成されている本発明の一実施例による薄膜バルブ装置を示す。さらに、図９には、磁性栓７０ｃによりホール１０が閉鎖されている状態と、熱発生装置１０７から発生した熱によって且つ本体１００の下部に配置された永久磁石５ａによって磁性栓７０の接着強度が弱まることによってホール２０が開放され、隣接チャンバ２０，２２が相互連通している状態と、を示す。図９の上図は、ホール１０が磁性栓７０ｃにより閉鎖されてチャンネル２２が塞がれている状態を示す。図９の下図は、（ｉ）熱発生装置から発生する熱そして遠心力により、（ｉｉ）熱発生装置１０７から発生する熱そして永久磁石５ａと磁性栓７０ｃとのけん引力により、または、（ｉｉｉ）熱発生装置１０７から発生する熱、遠心力そして永久磁石５ａと磁性栓７０ｃとのけん引力により磁性栓７０ｃがホール１０から分離されてホール１０が開放される状態を示す。この場合、隣接チャンバ２０，２１はチャンネル２２を介して相互連結されることができる。
【００７２】
本発明の本実施例による薄膜バルブ装置において、永久磁石５ａと熱発生装置１０７を移動可能なスライダー２１１上に装着することができ、永久磁石５ａ及び熱発生装置１０７がホール１０に対して空間的に移動することができる。
【００７３】
図１０には、可逆開閉機能を備えた本発明の一実施例による薄膜バルブ装置を示す。
【００７４】
図１０の薄膜バルブ装置において、薄膜バルブ装置の本体１００内の隣接チャンバ２０，２１の間に、チャンネル２２及びホール１０が形成されている。図１０の薄膜バルブ装置の可逆開閉機能は、磁性栓７０ｃを用いてホール１０を閉鎖する機能と、隣接チャンバ２０，２２がチャンネル２２を介して相互連結されるように、熱発生装置１０７から発生する熱を用いて且つ本体１００の下部に配置された永久磁石５ａを用いて磁性栓７０ｃの接着強度を弱化させてホール１０を開放する機能と、熱発生装置１０７から発生する熱を用いて磁性栓７０ｃの接着強度を復旧させ、かつ、本体１００の上部に配置された永久磁石４ａ（以下、上部永久磁石４ａという。）が磁性栓７０ｃを引き寄せるようにホール１０の中心から遠ざかる方向に永久磁石５ｃを移動させることによって、磁性栓７０ｃによりホール１０を再び閉鎖する機能と、が含まれる。
【００７５】
図１０の上側から１番目の図には、ホール１０が磁性栓７０ｃにより閉鎖されることによってチャンネル２２が塞がれている状態を示す。図１０の上側から２番目の図には、（ｉ）熱発生装置から発生する熱そして遠心力により、（ｉｉ）熱発生装置１０７から発生する熱そして永久磁石５ａと磁性栓７０ｃとのけん引力により、または（ｉｉｉ）熱発生装置１０７から発生する熱、遠心力そして永久磁石５ａと磁性栓７０ｃとのけん引力により磁性栓７０ｃがホール１０から分離され、ホール１０が開放される状態を示す。この場合、隣接チャンバ２０，２１はチャンネル２２を通じて相互連結されることができる。図１０の上側から３番目の図には、熱発生装置１０７から発生する熱、そして上部永久磁石４ａと磁性栓７０ｃとのけん引力により、ホール１０が磁性栓７０ｃにより再び閉鎖される状態を示す。換言すると、一応、接着剤８０の接着強度が、熱発生装置１０７から発生する熱によって回復すると、スライダー２１１がホール１０の中心から遠ざかる方向に移動する間に熱発生装置１０７はオフされ、上部永久磁石４ａと磁性栓７０ｃとのけん引力により上部永久磁石４ａが磁性栓７０ｃを引き寄せ、ホール１０を閉鎖することができる。その後、接着剤８０が硬化することによって、磁性栓７０ｃによりホール１０が緊密に閉鎖される。
【００７６】
図１１には、可逆開閉機能を備えた本発明の他の実施例による薄膜バルブ装置を示す。図１１の薄膜バルブ装置において、薄膜バルブ装置の本体１００内の隣接チャンバ２０，２１の間にチャンネル２２及びホール１０が形成されている。ホール１０は、循環周期の間に磁性栓７０ｃにより閉鎖されることができる。このような薄膜バルブ装置の使用時に、ホール１０は、熱発生装置１０７から発生する熱によってかつ本体１００の下部に配置された永久磁石５ａによって磁性栓７０の接着強度が弱化して開放されることができ、隣接チャンバ２０，２２のチャンネル２２が相互連通することができる。また、本体１００の上部に配置された上部永久磁石４ａが磁性栓７０ｃを引き寄せるように、ホール１０の中心から遠ざかる方向に永久磁石５ｃを移動させることによって、磁性栓７０ｃによりホール１０が再び閉鎖されることができる。ホール１０は、上部永久磁石４ａと磁性栓７０ｃとのけん引力により再び閉鎖されることができる。また、本体１００の下部に配置された永久磁石５ａをホール１０の中心に向けて移動させることによってホール１０を再び開放することができる。薄膜バルブ装置の可逆開閉機能は、前述した通りである。すなわち、循環周期以降、第１時間の間にホール１０を開放する場合、熱発生装置１０７から発生する熱そして磁性栓７０ｃと下部永久磁石５ａとのけん引力が用いられる。しかし、一応、ホール１０が第１時間開放された後には、熱発生装置１０７の助け無しで、単に磁性栓７０ｃと上部永久磁石４ａまたは下部永久磁石５ａ間のけん引力を用いてホール１０を再び開放することができる。ホール１０は、循環周期の間にチャンバ２０に貯蔵された流体の蒸発を防止するために、接着剤により緊密に密封される必要がある。ホール１０が第１時間の間に緊密に密封された状態の薄膜バルブ装置を開放するためには、熱発生装置１０７から発生する熱を必要とすることがある。
【００７７】
図１１の上側から１番目の図には、循環周期の間にホール１０が磁性栓７０ｃにより閉鎖されることによってチャンネル２２が塞がれている状態を示す。図１０の上側から２番目の図には、（ｉ）熱発生装置１０７から発生する熱そして遠心力により、（ｉｉ）熱発生装置１０７から発生する熱、遠心力、そして永久磁石５ａと磁性栓７０ｃとのけん引力により、または（ｉｉｉ）熱発生装置１０７から発生する熱、遠心力そして永久磁石５ａと磁性栓７０ｃとのけん引力により磁性栓７０ｃがホール１０から分離され、ホール１０が第１時間の間に開放される状態を示す。この場合、隣接チャンバ２０，２１はチャンネル２２を通じて相互連結されることができる。図１１の上側から３番目の図には、上部永久磁石４ａと磁性栓７０ｃとのけん引力により、ホール１０が磁性栓７０ｃにより再び閉鎖される状態を示す。図１１の上側から４番目の図には、下部永久磁石５ａと磁性栓７０ｃとのけん引力により磁性栓７０ｃがホール１０から分離され、ホール１０が再び開放される状態を示す。以降の薄膜バルブ装置の可逆開閉作動は、図１１の３番目及び４番目の図に示す通りになる。
【００７８】
ホール１０を閉鎖してチャンネル２２を塞ぐために、図１１の３番目の図に示すように、磁性栓７０ｃが上部永久磁石４ａの磁力により上側に引き付けられてホール１０を閉鎖できるように、下部永久磁石５ａがホール１０の中心から遠ざかる方向に移動する。換言すると、上部永久磁石４ａと磁性栓７０ｃとのけん引力によりホール１０を閉鎖することができる。一方、ホール１０を開放するために、図１１の２番目及び４番目の図に示すように、磁性栓７０ｃが永久磁石５ａにより下側に引き付けられるように、下部永久磁石５ａがホール１０の中心に向けて移動する。換言すると、下部永久磁石５ａと磁性栓７０ｃとのけん引力が上部永久磁石４ａと磁性栓７０ｃとのけん引力よりも強くなることによってホール１０が開放されることができる。このような作動は、下部永久磁石５ａを上部永久磁石４ａに比べて強い磁力を有するように設計することによって、または、下部永久磁石５ａを上部永久磁石４ａに比べて磁性栓７０ｃに近く配置することによってなされることができる。
【００７９】
図９乃至図１１を参照すると、ホール１０が開放される場合、下部基板３に磁性栓７０ｃを安定的に閉じ込めるように、下部基板３に閉じ込め溝１０１ｃを形成することができる。このような閉じ込め溝１０１ｃは、ホール１０から分離された磁性栓７０ｃがホールから遠ざかる方向に自由に移動することを防止することができる。本発明の本実施例において、閉じ込め溝１０１ｃの直径を磁性栓７０ｃの直径よりも２０％〜２００％大きくすることができる。
【００８０】
図１２及び図１６は、ビーズ（ボール）栓を使用する本発明の各実施例による薄膜バルブ装置を示す図である。
【００８１】
特に、図１２及び図１３には、円筒形のビーズ（ボール）栓を使用する薄膜バルブ装置を示し、図１４乃至図１６には、球状のビーズ（ボール）栓を使用する薄膜バルブ装置を示す。本体１００は、上部基板１、中間基板２、そして下部基板３で構成されることができる。上部基板１、中間基板２及び下部基板３が射出成形により形成される場合、流路を形成するチャンネル２２、緩衝剤貯蔵所を形成するチャンバ２０，２２、そしてチャンネル２２を互いに連結するホール１０が形成されることができる。上部基板１、中間基板２、そして下部基板３は、薄膜バルブ装置の単一本体１００を形成するように一緒に接合されている。ホール１０は、循環周期の間にホール１０付近に挿入されているビーズ（ボール）栓６０により完璧に閉鎖される。一方、薄膜バルブ装置の使用時に、ビーズ（ボール）栓６０は、熱発生装置から発生する熱及び遠心力により補助チャンネル２３に向けて移動してホール１０を開放する。
【００８２】
図１３には、図１２の薄膜バルブ装置の作動を示す。
【００８３】
図１３の左図には、ビーズ（ボール）栓６０によりホール１０が閉鎖されることによってチャンネル２２が塞がれている状態を示す。図１３の右図には、本体１００が回転することによって発生する遠心力及び熱発生装置から発生する熱によってビーズ（ボール）栓６０がホール１０から分離されることによってホール１０が開放される状態を示す。
【００８４】
図１４及び図１５には、球状のビーズ（ボール）栓６０を使用する本発明の各実施例による薄膜バルブ装置を示す。ホール１０がビーズ（ボール）栓６０により閉鎖されている状態で、熱発生装置から発生する熱及び遠心力によりビーズ（ボール）栓６０がホール１０から分離された後に、補助チャンネル２３に向けて移動する。この場合、ビーズ（ボール）栓６０がホール１０からより容易に分離されるように、ビーズ（ボール）栓６０の曲率に合わせたビーズ（ボール）チャンネル１０ｃが補助チャンネル２３内に形成されることもできる。補助チャンネル２３及びビーズ（ボール）チャンネル１０ｃは、ホール１０から分離されたビーズ（ボール）栓６０をホールドまたは移動させる役割を果たすことができる。図１４及び図１５の左図には、ビーズ（ボール）栓６０によりホール１０が閉鎖されることによってチャンネル２２が塞がれている状態を示す。図１４及び図１５の右図には、本体１００が回転することによって発生する遠心力及び熱発生装置から発生する熱によってビーズ（ボール）栓６０がホール１０から分離されることによってホール１０が開放される状態を示す。
【００８５】
図１６には、ビーズ（ボール）チャンネル１０ｃが示されている。図面符号１０ａは、ビーズ（ボール）栓６０と中間基板２との接触領域の外周縁“外側ホール”を表し、図面符号１０ｂは、この接触領域の内周縁“内側ホール”を表す。外側ホール１０ｂと内側ホール１０ａとの直径差が大きくほど、ビーズ（ボール）栓６０と中間基板２との接触面積が増加し、流体の漏れを防止することができる。図面符号６１ａは、ビーズ（ボール）６１ｂにコーティングされた接着剤を表す。
【００８６】
本発明の本実施例による薄膜バルブ装置において、薄膜バルブ用接着剤は、熱可塑性接着剤とし、基板を接合するための薄膜接着テープ層は、熱硬化性接着剤とすることができる。この場合、薄膜バルブ上の熱可塑性接着剤は、熱発生装置から発生する熱により容易に軟化してその接着強度が弱まる傾向がある反面、その隣接部分及び残りの基板接合部は熱硬化性接着剤により接合され、その接着強度が熱発生装置から発生する熱によって弱まらない傾向がある。
【００８７】
本発明の本実施例による薄膜バルブ装置において、熱可塑性接着剤テープは、熱融解接着剤とし、熱硬化性接着剤テープはアクリル接着剤とすることができる。
【００８８】
本発明の本実施例による薄膜バルブ装置において、熱硬化性テープ接着剤の軟化温度は１２０℃以上とし、熱可塑性テープ接着剤の軟化温度は６０℃〜８０℃とすることができる。薄膜バルブ上の接着剤は熱可塑性接着剤であり、基板の基板接合部は熱硬化性接着剤を含む薄膜接着テープ層とする。これにより、薄膜バルブは、熱可塑性接着剤の軟化温度より高いまたは等しい温度に予熱されて中間基板２のホール１０と接触することとなる。その後、上部基板１と下部基板３が共に接合される。熱硬化性テープの軟化点が熱可塑性テープの軟化点よりも高いため、熱硬化性テープで形成された基板部分の接合を加熱にかかわらずに行うことができる。
【００８９】
図１７乃至図２０は、以上の本発明の実施例のいずれかによる薄膜バルブ装置の作動を制御するための薄膜バルブ制御装置の実施例を示す図である。
【００９０】
図１７には、熱発生装置をレーザービーム発生装置とした本発明の一実施例を示す。
【００９１】
図１７には、チャンバ、チャンネル及び薄膜バルブが集積されている薄膜バルブ装置１００を制御するための薄膜バルブ制御装置１００ａの一実施例を示す。このチャンバは、各種分析用緩衝液を貯蔵しており、各種化学反応のための空間とされる。チャンネルは、流体及び緩衝液の流路である。薄膜バルブは、チャンネル及びホールを開閉する。薄膜バルブ制御装置１００ａは、複数個の薄膜バルブを選択的に開閉するように薄膜バルブ装置１００の回転、そして永久磁石５ａ及びレーザービーム発生装置１０７の空間的移動を制御する。図面符号１００は、上部基板１、中間基板２及び下部基板３が上下に積層されてなる薄膜バルブ装置の本体を表す。上部基板１、中間基板２そして下部基板３が射出成形により形成される場合、流路を形成するチャンネル、緩衝剤貯蔵所を形成するチャンバ、そしてチャンネルを互いに連結する複数個のホールが形成される。上部基板１、中間基板２そして下部基板３は単一本体１００を形成するように一緒に接合される。チャンバ１３０，１３１，１３２，１３３，１４０，１４１，１４２，１４３に対するバルブ作動は、薄膜バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７により行うことができ、このような薄膜バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７は前述のその他類型の薄膜バルブのうち、図１１の磁性栓７０ｃを使用する。薄膜バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７は、上部永久磁石４ａ，４ｂ，４ｃ及び移動可能な永久磁石５ａの磁力により開閉されるように別々に制御することができる。図面符号１２０は、ディスペンサー、ピペット（ｐｉｐｅｔｔｅ）、注射器またはランセット（ｌａｎｃｅｔ）のような試料注入要素を表す。図面符号１２１は、試料注入ホールを表し、図面符号１７０は、ディスク開口を表す。図面符号１３０は、分析する分析材料（生体適合物質）（ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ）の試料を前処理するための前処理チャンバを表し、図面符号１３１は、試料の増幅、試料の希釈または混合、または試料のラベリング（ｌａｂｅｌｉｎｇ）のための緩衝チャンバを表し、図面符号１３２は、生物学的、化学的または生化学的反応に使われ、緩衝チャンバ内部の試料を分析するための捕獲探針が基板に付着されたり固定（ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｉｎｇ）要素により基板に固定されている分析サイト（ｓｉｔｅ）となるチャンバを表し、図面符号１３３は、洗浄工程で発生する廃棄物を捕集するための廃棄物チャンバを表す。この捕獲探針は、単一分析材料または試料から多重分析物質を検出するためのアレイ（ａｒｒａｙ）の形態で付着または固定されることができる。ＤＮＡチップ、蛋白質チップ、バイオチップ、多孔性メンブレインまたは９６−ウェルプレート（９６−ｗｅｌｌ  ｐｌａｔｅ）が分析サイト１３２に集積されることができる。多孔性メンブレインの例には、試料の拡散を引き起こすニトロセルロース（ＮＣ）メンブレイン、ナイロンメンブレインまたはナノチューブが含まれる。９６−ウェルプレート、３８４−ウェルプレートまたは１５３６−ウェルプレートは、新規薬剤または材料を選別処理するために、生化学的及び分子生物学的分析に使われることができる。前処理チャンバ１３０は、血液からＤＮＡを抽���するために、本体１００が高速で回転することによる遠心分離により血液から血清または血液プラズマを抽出するために、または、農作物から農薬、バクテリアまたは重金属成分を抽出するために使用することができる。増幅工程は、ＤＮＡ増幅のためのポリメラーゼ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ）連鎖反応（ＰＣＲ）工程または増菌バッチでバクテリアを増殖させるための工程を含むことができる。図面符号１４０，１４１，１４２，１４３は、分析材料から試料を抽出するための抽出液と、増幅工程用ポリメラーゼ及びプライマー（ｐｒｉｍｅｒ）を含む各種酵素と、交配用酵素と、試料を希釈するための希釈液と、ラベリング材料と、生化学的反応のための生化学材料と、洗浄液などを貯蔵することができる。図面符号１０２は、薄膜バルブ装置１００を回転させるためのスピンドルモーターを表す。図面符号２１１は、移動可能な永久磁石とレーザービーム発生装置１０７が装着され、スライダーモーター１０９及びウォームギヤ連結ユニット１０９ａ，１０９ｂにより作動が制御されうるスライダーを表す。それぞれの工程（前処理工程、増幅工程、混合工程、希釈工程、ラベリング工程、生物学的、化学的または生化学的反応工程または洗浄工程）の開始及び終了時点に、薄膜バルブの開閉は、薄膜バルブに対する、スライダー２１１に装着された永久磁石５ａ及びレーザービーム発生装置１０７の空間的な移動によって且つ本体１００が回転することによって発生する遠心力によって制御されることができる。
【００９２】
本発明の他の実施例によれば、薄膜バルブの開放または閉鎖時に、半径方向及び方位方向の薄膜バルブに対する空間的な移動（空間的アドレッシング（ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ））を先行することができる。空間的アドレッシングは、薄膜バルブに対する半径方向及び方位アドレッシングを含む。
【００９３】
半径方向にスライダーを逆方向移動させうるスライダーモーター１０９によって薄膜バルブに対する半径方向の空間的移動を行うことができる。スライダー２１１は、スライダーモーター１０９によって半径方向に本体１００の中心から外側にまたは外側から本体１００の中心に移動することができる。
【００９４】
本発明の他の実施例によれば、半径方向の空間的移動が完了すると、レーザービーム発生装置１０７から出力されるパルスビームまたは連続ビームを回転本体１００上に放射することによって薄膜バルブに対する方位方向の空間的移動を行うことができる。パルスビームは、レーザービーム発生装置１０７が、方位角検出器９９により獲得される基準トリガー（ｔｒｉｇｇｅｒ）信号によって計算される対応薄膜バルブの方位位置で周期的にオンされることによって発生することができる。基準トリガー信号は、本体１００の基準方位角を表す。
【００９５】
本発明の他の実施例によれば、パルスビームまたは連続ビームの温度は、熱可塑性接着剤の軟化温度と略同様にすることができる。パルスビームまたは連続ビームは、ホール周りの接着剤の他に、基板の接合に使用される接着剤を加熱して、これらの接着剤の接着強度を弱化させることができる。しかし、実際には、熱硬化性接着剤の軟化温度がホール周りの熱可塑性接着剤の軟化温度よりも高いので、基板を接合する熱硬化性接着剤の接着強度はパルスビームまたは連続ビームによって弱化されない。
【００９６】
本発明の他の実施例によれば、方位角検出器９９は、フォトカプラーとすることができる。
【００９７】
本発明の他の実施例によれば、方位角検出器９９は、光反射性または光透過性の光検出器とすることができる。
【００９８】
本発明の他の実施例によれば、薄膜バルブを開閉するためのレーザービーム発生装置１０７及び永久磁石５ａがスライダー２１１に装着されている間、スライダー２１１は、複数個の薄膜バルブの開閉を選択的に（個別的に）または独立的に制御するように半径方向及び方位方向に空間的に移動する。
【００９９】
本発明の他の実施例によれば、本体１００と永久磁石５ａ間の間隙が制御されるように、永久磁石５ａが上下運動制御要素１０３により上方及び下方に移動することができる。上下運動制御要素１０３は、電磁石を通して流れる電流の量及びギアの回転を制御することによって、上方及び下方に移動するように永久磁石５ａを制御することができる。図面符号１１０ｂは、スライダー２１１に装着されたレーザービーム発生装置１０７及び上下運動制御要素１０３に必要な各種制御信号を伝送するための可撓性ケーブルを表す。可撓性ケーブル１１０ｂは、ウエハーまたはハーネス１１０ａを介して中央制御ユニット１０１に連結されることができる。図面符号１８１は、薄膜バルブ装置１００が配置される回転台を表す。薄膜バルブ装置１００は、ディスク開口１７０を通して回転台１８１に前方または上側から装填することができる。図面符号１８８は、薄膜バルブ装置１００用プロトコル、分析アルゴリズム、基準制御値、分析サイトの位置情報、バイオインフォマティクス情報及び自家診断関連情報を含むことができる内蔵メモリを備えた無線方式の無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）を表す。また、不正使用を防止するように、薄膜バルブ装置のＩＤ情報及び個人暗号化情報を記憶することができる。この無線方式のＲＦＩＣ  １８８は、スマートＩＣカードとすることもできる。無線方式のＲＦＩＣ  １８８に記憶された情報は、無線方式で中央制御ユニット１０１に提供することができ、個人データの暗号化に使用することもできる。図面符号１１０は、無線方式のＲＦＩＣ  １８８に動力を供給するための無線周波数発生ユニットを表す。無線方式のＲＦＩＣ  １８８内の誘導コイルがフレミングの法則によって無線周波数発生ユニット１１０により発生するウェーブに応答して十分な量の電力が発生して、無線方式のＲＦＩＣ  １８８に供給されることができる。
【０１００】
本発明の他の実施例によれば、薄膜バルブ制御装置は、無線方式のＲＦＩＣ  １８８に動力を供給するための太陽電池１８９をさらに含むことができる。
【０１０１】
本発明の他の実施例によれば、薄膜バルブ制御装置は、薄膜バルブ装置１００の太陽電池１８９に光エネルギーを供給するための照明ユニット１０８をさらに含むことができる。照明装置１０８は、多重高輝度の発光ダイオード（ＬＥＤ）が集積されている高輝度発光ダイオードモジュールまたはランプを含むことができる。
【０１０２】
本発明の他の実施例によれば、薄膜バルブ装置１００が薄膜バルブ制御装置１００ａ上に装填されると、薄膜バルブ装置１００のＩＤが無線ＲＦＩＣ  １８８を通じて中央制御ユニット１０１に無線方式で伝送されることができ、中央制御ユニット１０１は、現在装填されたディスクを薄膜バルブ装置と認識することができる。
【０１０３】
本発明の他の実施例によれば、薄膜バルブ制御装置は、入出力ユニット１１１をさらに含むことができる。
【０１０４】
本発明の他の実施例によれば、入出力装置１１１は、汎用直列バス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４、ＡＴＡＰＩ、ＳＣＳＩ、ＩＤＥまたは有無線インターネット連結部の通信標準にしたがうことができる。
【０１０５】
図１８には、光検出器９９の一実施例を示す。光検出器９９を透過性光検出器とした場合、光検出器９９は、回転本体１００の基準ホール９８ａがフォトカプラー９９ａ，９９ｂの間を通過する度に基準トリガー信号を発生させ、この基準トリガー信号を中央制御ユニット１０１に提供することができる。光検出器９９を反射性光検出器とした場合、光検出器９９は、回転本体１００の基準リフレクター９８ｂがフォトカプラー９９ａ，９９ｂを通過する度に基準トリガー信号を発生させ、この基準トリガー信号を中央制御ユニット１０１に提供することができる。特定薄膜バルブがレーザービーム発生装置１００に対応するように配置されて、本体１００の回転時に単独で選択的に加熱される場合、中央制御ユニット１０１は、基準トリガー信号と同期してレーザービーム発生装置１０７をオンさせることができる。
【０１０６】
図１９には、レーザービーム発生装置１０７、永久磁石５ａ及び上下運動制御要素１０３が装着されるスライダー２１１の一実施例を示す。スライダー２１１の移動は、スライダーモーター１０９のシャフトに連結されたウォームギヤ連結ユニット１０９ａ，１０９ｂにより制御されることができる。スライダー２１１は、ガイドとしてのスライドアーム１０８ａ，１０８ｂを用いて円滑に移動することができる。スライドアーム１０８ａ，１０８ｂは、スクリュー１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄにより薄膜バルブ制御装置１００ａの本体に結合することができる。図面符号１００ｂは、ウエハーまたはハーネス１１０ａを介して中央制御ユニット１０１に連結されうる可撓性ケーブルを表す。図面符号１８１は、スピンドルモーター１０２によって回転する回転台を表す。
【０１０７】
図２０には、以上の本発明の実施例のいずれかによる薄膜バルブ装置の薄膜バルブ開閉を制御するための薄膜バルブ制御装置１００ａの一実施例を示す。図面符号３００は、薄膜バルブ制御装置１００ａを支持するための本体を表す。薄膜バルブ制御装置１００ａの底部を形成する回路ボード１４０が、薄膜バルブ制御装置１００ａの本体３００に接合される。薄膜バルブ制御装置１００１、無線周波数発生ユニット１１０、照明ユニット１０８及び入出力ユニット１１１を制御するための中央制御ユニット１０１が回路ボード１４０に配列されることができる。中央制御ユニット１０１は、薄膜バルブ装置１００を回転または停止させるようにスピンドルモーター１０２を制御することができ、レーザービーム発生装置１０７を空間的に移動させるようにスライドモーター１０９を制御することができ、方位角検出器９９により獲得された基準トリガー信号によって計算される方位角位置に薄膜バルブが位置する場合に周期的にパルスビームを出力するようにレーザービーム発生装置１０７を制御することができる。
【０１０８】
本発明の他の実施例によれば、中央制御ユニット１０１は、使用者に、使用者ガイド及び薄膜バルブ制御装置１００ａに装填された薄膜バルブ装置の種類によるそれぞれの工程の追加説明を提供するための音声合成要素をさらに含むことができる。図面符号１０４は、ディスク開口の周りに装填された薄膜バルブ装置１００を圧縮する圧縮要素を表す。薄膜バルブ装置１００が磁性けん引力により圧縮されうるように圧縮要素１０４は回転台１８１に磁性けん引力を加えるとともに、薄膜バルブ装置１００の垂直移動及び空回転を許容するアイドル（ｉｄｌｅ）回転台の形態で設計されることができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１：上部基板
１ａ，１ｂ，２ａ：薄膜接着テープ層
２：中間基板
２ａ：薄膜接着テープ層
３：下部基板
４ａ，４ｂ，４ｃ，５ａ：永久磁石
１０，１０ａ，１０ｂ：ホール
１０ｃ：ビーズ（ボール）チャンネル
１２：通風口
１３ａ，１３ｂ：ホール閉鎖膜
２０，２１：チャンバ
２２：チャンネル
２３：補助チャンネル
６０：ビーズ（ボール）栓
６１ｂ：ビーズ（ボール）
７０ａ：熱収縮性栓
７０ｂ：非磁性栓
７０ｃ：磁性栓
８０：接着剤
８１：非磁性または磁性材料
８２：ドーナッツホール
９８ａ：基準ホール
９８ｂ：基準リフレクター
９９：光検出器または方位角検出器
９９ａ，９９ｂ：フォトカプラー
１００：薄膜バルブ装置の本体
１００ａ：薄膜バルブ制御装置
１０１：中央制御ユニット
１０２：スピンドルモーター
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ：閉じ込め溝
１０２ａ：加圧段部
１０３：上下運動制御ユニット
１０４：圧縮要素
１０７：熱発生装置またはレーザービーム発生装置
１０８：照明ユニット
１０８ａ，１０８ｂ：スライドアーム
１０９：スライダーモーター
１０９ａ，１０９ｂ：ウォームギヤ連結ユニット
１１０：無線周波数発生ユニット
１１０ａ：ウエハーまたはハーネス（ｈａｒｎｅｓｓ）
１１０ｂ：可撓性ケーブル
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ：スクリュー
１１１：入力／出力ユニット
１２１：試料注入ホール
１４０：回路ボード
１７０：開口
１８１：回転台（ｔｕｒｎｔａｂｌｅ）
１３０，１３１，１３２，１３３，１４０，１４１，１４２，１４３：チャンバ
１８８：内蔵メモリを備えた無線ＲＦＩＣ
１８９：太陽電池
２００ａ，２００ｃ：熱硬化性接着層
２００ｄ：熱可塑性接着層
２００ｂ：ＰＥＴバッキング
２１１：スライダー
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７：バルブ
３００：薄膜バルブ制御装置の本体
【図２】
2011505548.tif 000003
【図４】
2011505548.tif 000004
【図５】
2011505548.tif 000005
【図６】
2011505548.tif 000006
【図７】
2011505548.tif 000007
【図８】
2011505548.tif 000008
【図１６】
2011505548.tif 000009
【図１７】
2011505548.tif 000010
【図１８】
2011505548.tif 000011
【図１９】
2011505548.tif 000012
【図２０】
2011505548.tif 000013
【図１】
2011505548.tif 000014
【図３】
2011505548.tif 000015
【図９】
2011505548.tif 000016
【図１０】
2011505548.tif 000017
【図１１】
2011505548.tif 000018
【図１２】
2011505548.tif 000019
【図１３】
2011505548.tif 000020
【図１４】
2011505548.tif 000021
【図１５】
2011505548.tif 000022
【国際調査報告】
2011505548.tif 000023
2011505548.tif 000024