(57)【要約】  流体内の圧力差を機械的変位に変換するマイクロシステムであって、少なくとも１つの補強部材（７０〜７３）を備え、補強部材（７０〜７３）の一方の側は、少なくとも１つの平面に固着され、他方の側は、可動部分（１２、１４）の遠位部分（１６、１７）に固着、または摺接し、可動部分（１２、１４）の変位の長手方向と直角な横方向への可動部分（１２、１４）の変形を抑止している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張弁の原理に従って、流体内の圧力差を機械的変位に変換するマイクロシステムであって、
−  圧縮流体の入力ノズル（６）、および膨張流体の出力ノズル（８）と、
−  少なくとも２つの部分（１２、１４）であって、その中の少なくとも１つは可動であり、部分（１２、１４）を互いに相対的に変位させることにより、前記２つの部分の間を前記流体が流れ、前記入力ノズルから前記出力ノズルへと通過し、これらの部分（１２、１４）は、同じ形状をしており、片方が他方の間に入るインターリーブ構造で配置され、これにより、前記部分が変位する間に、前記部分は、前記入力ノズルから遠ざかって前記出力ノズルに、体積が増加しながら到達する流体の、少なくとも１つのポケットを画定している、少なくとも２つの部分（１２、１４）と、
−  頂面および底面（２２）であって、これらの面の間に可動部分（１２、１４）が挿入され、これらの部分（１２、１４）の間に流れている前記流体を含んでいる、頂面および底面（２２）と、
−  前記頂面および底面のそれぞれに対して相対的に変位可能に取り付けられているそれぞれの可動部分（１２、１４）であって、
・前記流体が沿って流れる、張り出した形状の遠位部分（１６、１７）であって、前記可動部分の形状に合致した形状の一部を形成している遠位部分と、
・近位部分（２０、２１）であって、連結部を介して底面（２２）または前記頂面と機械的に連結し、これにより、近位部分（２０、２１）の長手方向における並進変位だけが可能となる近位部分（２０、２１）とを備えている可動部分（１２、１４）と、
−  少なくとも１つの補強部材（７０〜７３）であって、一方の側は、前記面の少なくとも１つに固着され、他方の側は、前記可動部分の前記遠位部分に、固着または摺接し、これにより、長手方向に直角な横方向における前記可動部分の変形を抑制する、少なくとも１つの補強部材（７０〜７３）とを備えていることを特徴とするマイクロシステム。
【請求項２】
前記可動部分の前記変位によって生成される前記機械エネルギーを別のエネルギー変換するようになっている、少なくとも１つのトランスデューサ（３０、３１）を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロシステム。
【請求項３】
流体を圧縮するマイクロシステムであって、
−  膨張流体の入力ノズル（８）、および圧縮流体の出力ノズルと（６）、
−  少なくとも２つの部分（１２、１４）であって、その中の少なくとも１つは可動であり、部分（１２、１４）を互いに相対的に変位させることにより、前記２つの部分の間を前記流体が流れ、前記入力ノズルから前記出力ノズルへと通過し、これらの部分（１２、１４）は、同じ形状をしており、片方が他方の間に入るインターリーブ構造で配置され、これにより、前記部分が変位する間に、前記部分は、前記入力ノズルから遠ざかって前記出力ノズルに、体積が減少しながら到達する流体の、少なくとも１つのポケットを画定している、少なくとも２つの部分（１２、１４）と、
−  頂面および底面（２２）であって、これらの面の間に可動部分（１２、１４）が挿入され、これらの部分（１２、１４）の間に流れている前記流体を含んでいる、頂面および底面（２２）と、
−  前記頂面および底面のそれぞれに対して相対的に変位可能に取り付けられている可動部分（１２、１４）であって、
・前記流体が沿って流れる、張り出した形状の遠位部分（１６、１７）であって、前記可動部分の形状に合致した形状の一部を形成している遠位部分と、
・近位部分（２０、２１）であって、連結部を介して底面（２２）または前記頂面と機械的に連結し、これにより、近位部分（２０、２１）の長手方向における並進変位だけが可能となる近位部分（２０、２１）とを備えている可動部分（１２、１４）と、
−  少なくとも１つの補強部材（７０〜７３）であって、一方の側は、前記面の少なくとも１つに固着され、他方の側は、前記可動部分の前記遠位部分に、固着または摺接し、これにより、長手方向に直角な横方向における前記可動部分の変形を抑制する、少なくとも１つの補強部材（７０〜７３）とを備えていることを特徴とするマイクロシステム。
【請求項４】
前記マイクロシステムの外部エネルギーを機械エネルギーに変換し、これにより、前記可動部分の前記変位を可能にするようになっている少なくとも１つのトランスデューサを備えていることを特徴とする、請求項３に記載のマイクロシステム。
【請求項５】
前記可動部分の遠位部分（１６、１７）は、ハウジング（７８、２１４、２３０）を有し、ハウジング（７８、２１４、２３０）の内部に前記補強部材が収容されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロシステム。
【請求項６】
補強部材（７０〜７３、２００、２１０、２１２、２２０）は、主として横方向に延びている少なくとも１つの可撓性ブレード（７４、２０４）を備え、補強部材（７０〜７３、２００、２１０、２１２、２２０）の近位端部（７５、２０６）は、前記頂面または底面（２２）の中の少なくとも１つに、自由度がない状態で固着され、遠位端部（７６、２０２）は、前記可動部分の前記遠位部分に、自由度がない状態で固着されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロシステム。
【請求項７】
補強部材（２２０）は、少なくとも２つの可撓性ブレードを備え、前記少なくとも２つの可撓性ブレードは、長手方向に平行な軸に関して対称であり、長手方向の横方向に平行な軸の同じ側に傾斜し、前記可動部分の変位の間に、引きモードだけで動作することを特徴とする、請求項６に記載のマイクロシステム。
【請求項８】
前記補強部材は、少なくとも１つのガイド（２３６、２３８、２４０、２５０〜２５２、２６０、２６２）を備え、前記少なくとも１つのガイド（２３６、２３８、２４０、２５０〜２５２、２６０、２６２）は、前記頂面または底面（２２）の中の少なくとも１つに、自由度がない状態で固着され、前記面に対して直角の方向に延び、前記遠位部分は、前記横方向に対して直角な平坦な面（２３２、２３４）を有し、前記ガイドに摺接していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロシステム。
【請求項９】
２つの部分（１２、１４）は、それぞれ、同一線上にない長手方向に、前記頂面および底面に対して相対的に可動であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のマイクロシステム。
【請求項１０】
２つの可動部分（１２、１４）の間に挿入された機械的移相器（４０）を備え、前記２つの可動部分の往復変位の間に位相シフトを導入することを特徴とする、請求項９に記載のマイクロシステム。
【請求項１１】
２つの可動部分（１２、１４）の間に置かれ、前記部分を使用して、共振周波数で共振する系を構成する少なくとも１つの連結部（４１）と、
各可動部分の前記往復運動の周波数を、前記共振周波数に固定するようにプログラムされ、これにより、各可動部分の前記変位を制御するユニット（３６）とを備えていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のマイクロシステム。
【請求項１２】
連結部（４１）は、ばねであり、前記ばねの各端部は、前記可動部分の中の１つに機械的に接続されていることを特徴とする、請求項１１に記載のマイクロシステム。
【請求項１３】
各遠位部分（１６、１７）は、渦巻き、または円形の形状をしていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のマイクロシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を圧縮するためのマイクロシステム、および流体内の圧力差を機械的変位に変換するためのマイクロシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロシステムの例は、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）である。このようなマイクロシステムは、その製造方法において、巨視的機械システムとは異なっている。このようなマイクロシステムは、マイクロ電子チップの製造時におけるバッチ製造方法と同じバッチ製造方法により製造される。例えば、マイクロシステムは、フォトリソグラフィ、およびエッチング（例えば、ＤＲＩＥ（深堀り反応性イオンエッチング））によって加工され、および／または、金属材料のエピタキシャル成長および堆積によって構成された、単結晶シリコンまたはガラスのスライスから製造される。
【０００３】
これらの製造方法を実施した場合には、マイクロシステムは、小さく、少なくとも１つの寸法が、マイクロメートル程度の大きさを有する加工部、または加工部の一部を有している。マイクロメートルの寸法は、一般的に、２００μｍ未満であり、例えば、１〜２００μｍである。
【０００４】
例えば、ＯＮＥＲＡは、流体の流れを機械的変位に変換するマイクロタービンを開発している。同じ機能を実行する別のマイクロシステムが、例えば、特許文献１、２に開示されている。
【０００５】
これらの文献に開示されているマイクロシステムは、圧力差を機械的変位に変換することができる。しかしながら、これらのマイクロシステムは、いくつかの欠点を有している。
【０００６】
これらのマイクロシステムのいくつかは、回転可能に取り付けられた部材（一般的に、回転子と呼ばれる）を必要とする。回転子は、別の不動部分（一般的に、固定子と呼ばれる）に対して、相対的に回転する。この回転子は、例えば、マイクロタービンである。回転子のこの回転運動は、摩擦損失を引き起こす。この摩擦損失は、相当に大であり、マイクロシステムのエネルギー効率を低下させる可能性がある。エネルギー効率は、生成される機械エネルギーと、流体流量または圧力差の形でマイクロシステムに供給されるエネルギーとの比を意味している。
【０００７】
また、回転部分を備えるマイクロシステムの製造方法は、複雑であり、その製造のためには、多くの場合、多数の半導体ウェハの積層を必要とする。
【０００８】
最後に、公知のマイクロシステムは、流体の流量が高い場合だけに、良いエネルギー効率を発揮することができる。反対に、低いか、または非常に低い流体流量に対しては、効率は低下する。
【０００９】
従来技術として、特許文献３〜８を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際特許出願第ＷＯ０３０５６６９１号明細書
【特許文献２】国際特許出願第ＷＯ２００６／０９５０３９号明細書
【特許文献３】米国特許第ＵＳ５９３２９４０Ａ号明細書
【特許文献４】米国特許第ＵＳ６３６８０６５Ｂ１号明細書
【特許文献５】米国特許第ＵＳ２００４１２６２５４Ａ１号明細書
【特許文献６】米国特許第ＵＳ２００６／０５７００４Ａ１号明細書
【特許文献７】国際特許出願第ＷＯ９６４１０８０Ａ１号明細書
【特許文献８】米国特許第ＵＳ２００６／０１０８７１Ａ１号明細書
【特許文献９】国際特許出願第ＷＯ２００７０８２８９４号明細書
【特許文献１０】フランス国特許第ＦＲ２８９７４８６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
これらの欠点を改善するために、本出願人は、膨張弁の原理に従って、流体内の圧力差を機械的変位に変換するマイクロシステム、または流体を圧縮するマイクロシステムを開発した。このマイクロシステムは、次に示すものを備えている。
−  流体の入力ノズル、および流体の出力ノズル。
−  少なくとも２つの部分であって、その中の少なくとも１つは可動であり、前記部分を互いに相対的に変位させることにより、これら２つの部分の間を流体が流れ、入力ノズルから出力ノズルへ通過し、これら２つの部分は、例えば、渦巻き状、または円形状に形成され、一方が他方の間に入るインターリーブ構造とされ、これにより、前記部分が変位する間に、前記部分は、入力ノズルから遠ざかって、出力ノズルに到達する可変体積の流体の、少なくとも１つのポケットを画定している、少なくとも２つの部分。
−  互いの間に前記部分が挿入され、該部分の間に流れている流体を含んでいる、頂面および底面。
−  頂面および底面のそれぞれに対して相対的に変位可能に取り付けられている可動部分であって、
・流体が沿って流れる、張り出した形状の遠位部分であって、可動部分の形状に合致した形状の一部分を形成している遠位部分と、
・連結部を介して底面または頂面と機械的に連結し、これにより、長手方向における並進変位だけが可能となる近位部分とを備えている可動部分と、
−  少なくとも１つの補強部材であって、一方の側は、前記面の少なくとも１つに固着され、他方の側は、可動部分の遠位部分に固着または摺接し、これにより、長手方向に直角な横方向における、可動部分の変形を抑制するようになっている、少なくとも一つの補強部材。
【００１２】
更に具体的には、本発明の主題は、圧力差を機械的変位に変換するマイクロシステムである。このマイクロシステムは、次のものを備えている。
−  圧縮流体の入力ノズル、および膨張流体の出力ノズルと、
−  少なくとも２つの部分であって、その中の少なくとも１つは可動であり、前記部分を互いに相対的に変位させることにより、該２つの部分の間を流体が流れ、入力ノズルから出力ノズルへ通過し、該２つの部分は、同じ形状をしており、一方が他方の間に入るインターリーブ構造とされ、これにより、前記部分が変位する間に、前記部分は、入力ノズルから遠ざかって出力ノズルに、体積が増加しながら到達する流体の、少なくとも１つのポケットを画定している、少なくとも２つの部分と、
−  頂面および底面であって、これらの面の間に前記部分が挿入され、該部分の間に流れている流体を含んでいる、頂面および底面と、
−  頂面および底面のそれぞれに対して相対的に変位可能に取り付けられているそれぞれの可動部分であって、
・流体が沿って流れる、張り出した形状の遠位部分であって、可動部分の形状に合致した形状の一部分を形成している遠位部分と、
・近位部分であって、連結部を介して底面または頂面と機械的に連結し、これにより、長手方向における並進変位だけが可能となる近位部分とを備えているそれぞれの可動部分と、
−  少なくとも１つの補強部材であって、一方の側は、前記面の少なくとも１つに固着され、他方の側は、可動部分の遠位部分に固着または摺接され、これにより、長手方向に直角な横方向における、可動部分の変形を抑制するようになっている、少なくとも１つの補強部材。
【００１３】
この変換マイクロシステムの実施形態は、次に示す特徴を備えることができる。
・マイクロシステムは、可動部分の変位によって生成される機械エネルギーを、別のエネルギーに変換するようになっている少なくとも１つのトランスデューサを備えている。
【００１４】
また、本発明の主題は、流体を圧縮するマイクロシステムである。このマイクロシステムは、次に示すものを備えている。
−  膨張流体の入力ノズル、および圧縮流体の出力ノズルと、
−  少なくとも２つの部分であって、その中の少なくとも１つは可動であり、前記部分を互いに相対的に変位させることにより、これらの部分の間を流体が流れ、入力ノズルから出力ノズルへ通過し、これら２つの部分は、同じ形状をしており、片方が他方の間に入るインターリーブ構造とされ、これにより、前記部分が変位する間に、前記部分は、入力ノズルから遠ざかって、出力ノズルに、体積が減少しながら到達する流体の、少なくとも１つのポケットを画定している、少なくとも２つの部分と、
−  頂面および底面であって、これらの面の間に前記部分が挿入され、これらの部分の間に流れている流体を含んでいる、頂面および底面と、
−  頂面および底面のそれぞれに対して相対的に変位可能に取り付けられている可動部分であって、
・流体が沿って流れる、張り出した形状を有し、可動部分の形状と合致した形状の部分を形成している遠位部分と、
・連結部を介して、底面または頂面と機械的に連結し、これにより、長手方向における並進変位だけが可能となる近位部分とを備えているそれぞれの可動部分と、
−  これらの可動部分を変位させるようになっている少なくとも１つの作動装置と、
−  一方の側面は、前記面の少なくとも１つに固着され、他方の側面は、可動部分の遠位部分に固着または摺接され、これにより、長手方向と直角な横方向における、可動部分の変形を抑制する、少なくとも１つの補強部材。
【００１５】
この圧縮マイクロシステムの実施形態は、次に示す特徴を備えることができる。
・マイクロシステムの外部エネルギーを機械エネルギーに変換するようになっている少なくとも１つのトランスデューサを備え、これにより、可動部分の変位が可能となるようにしている。
【００１６】
このマイクロシステムは、非常に低い流体流量に対しても、良好なエネルギー効率を示す。
【００１７】
更に、可動部分は、流体のポケットを画定し、そのポケットは、入力ノズルから移動して変位して行くので、入力ノズルに対する逆止弁を設ける必要はない。
【００１８】
また、可動部分は、初期には出力ノズルから離れている流体のポケットを画定するので、出力ノズルにおいても、逆止弁を設ける必要はない。
【００１９】
各可動部分は、底面および頂面に対して相対的に変位可能なように取り付けられているため、片方が他方の間に入るインターリーブ構造の、２つの可動部分を同時に製造することができる。従って、２つの可動部分を別々に製造した後に、一方を他方の中に嵌め込むという作業の必要はなくなる。
【００２０】
最後に、補強部材により、これら遠位部分の間を流れる流体によって加えられる圧力の影響で生ずる遠位部分の変形を抑制することができる。その理由は、マイクロシステムにおいては、遠位部分の厚さは薄いからである。この薄い厚さは、１ｍｍ未満であり、典型的には、０.５ｍｍ未満、または２５０μｍ未満である。遠位部分のこの薄い厚さのために、遠位部分は、流れている流体によって加えられる圧力の影響で、大きく変形する可能性がある。横方向への変形が過大であれば、遠位部分の中の１つは、他の遠位部分と機械的に接触し、それにより、他の遠位部分の変位を阻止する可能性がある。補強部材は、この横方向への変形を抑制し、従って、高圧の場合におけるマイクロシステムの機能停止を防止することができる。
【００２１】
このマイクロシステムの実施形態では、次に示す特徴の１つ以上を備えることができる。
・可動部分の遠位部分は、ハウジングを有し、ハウジングの内部に補強部材が収容される。
・補強部材は、主として横方向に延びている少なくとも１つの可撓性ブレードを備え、可撓性ブレードの近位端部は、頂面または底面の少なくとも一方に、自由度がない状態で固着され、遠位端部は、可動部分の遠位部分に自由度がない状態で固着されている。
・補強部材は、少なくとも２つの可撓性ブレードを備え、これらの可撓性ブレードは、長手方向に平行な軸に関して対称であり、横方向に平行な軸の同じ側に傾斜し、可動部分の変位時に、引きモードだけで動作する。
・補強部材は、少なくとも１つのガイドを備え、このガイドは、頂面または底面の少なくとも一方に、自由度がない状態で固着され、この固着された面に対して直角に延び、遠位部分は、横方向に対して直角な平坦な表面を有し、ガイドに摺接している。
・前記２つの部分は、それぞれ、同一直線上にない長手方向に、頂面および底面に対して相対的に変位することができる。
・このマイクロシステムは、２つの可動部分の間に挿入された機械的移相器を備え、これら２つの可動部分の往復変位の間に位相シフトを導入することができる。
・このマイクロシステムは、２つの可動部分の間における少なくとも１つの連結部と、１つの制御ユニットとを備えている。連結部は、該部分を使用して、共振周波数で共振するシステムを形成し、制御ユニットは、プログラムによって、各可動部分の変位を制御し、各可動部分の往復運動の周波数を、共振周波数に固定している。
・この連結部はばねであり、ばねの各端部は、可動部分の１つに機械的に接続されている。
【００２２】
このマイクロシステムの実施形態はまた、次に示す利点を有している。
−  補強部材を可動部分の内部に収容することにより、マイクロシステムの大きさを抑えることができる。
−  可撓性ブレードを使用して補強部材を形成することにより、マイクロシステムの製造を容易にすることができる。その理由は、これらのブレードは、可動部分と同時に製造することができるからである。
−  互いに対称な２つの可撓性ブレードを使用することにより、遠位部分のガイドを改善することができ、これらの可撓性ブレードを有利に引きモードで動作させることにより、座屈の可能性を回避することができる。
−  機械的移相器を使用することにより、電気機械トランスデューサの制御だけで位相シフトを得ると考えた場合に比べて、マイクロシステムのエネルギー消費を抑制することができる。
−  共振周波数で動作させることにより、エネルギー消費を低減することができる。
【００２３】
単に非限定的な例として示す以下の説明を読み、添付の図面を参照することにより、本発明をより明確に理解することができると思う。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】流体内の圧力差を機械的変位に変換するマイクロシステムを示す図である。
【図２】図１に示すマイクロシステムの可動部分の変位を時間の関数として示すグラフである。
【図３】図１に示すマイクロシステムの動作を示す図である。
【図４】図１に示すマイクロシステムの１つの可能な実施形態を示す図である。
【図５】図４に示すマイクロシステムの可動部分の１つだけを示す図である。
【図６】図１に示すマイクロシステムを製造する方法のフローチャートである。
【図７】図１に示すマイクロシステムを製造する方法の異なるステップにおける断面図である。
【図８】図１に示すマイクロシステムを製造する方法の異なるステップにおける断面図である。
【図９】図１に示すマイクロシステムを製造する方法の異なるステップにおける断面図である。
【図１０】図１に示すマイクロシステムを組み込んだ圧力差センサを示す図である
【図１１】図１０に示すセンサを組み込んだホイールの一部破断斜視図である。
【図１２】図１１に示すホイールにおける弁の断面図である。
【図１３】図１に示すマイクロシステムを使用したマイクロモータを組み込んだ燃料電池を示す断面図である。
【図１４】図１に示すマイクロシステムと同様の圧縮マイクロシステムを組み込んだ電子チップの断面図である。
【図１５】図４に示すマイクロシステムの補強部材の、異なる実施形態を示す図である。
【図１６】図４に示すマイクロシステムの補強部材の、異なる実施形態を示す図である。
【図１７】図４に示すマイクロシステムの補強部材の、異なる実施形態を示す図である。
【図１８】図４に示すマイクロシステムの補強部材の、異なる実施形態を示す図である。
【図１９】図４に示すマイクロシステムの補強部材の、異なる実施形態を示す図である。
【図２０】図４に示すマイクロシステムの補強部材の、異なる実施形態を示す図である。
【図２１】図４に示すマイクロシステムの補強部材の、異なる実施形態を示す図である。
【図２２】マイクロシステムの可動部分に対する別の可能な実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
これらの図において、同一の要素には、同一の符号を付してある。
【００２６】
本明細書の以下の説明において、当業者に公知の特徴および機能に関しては、詳細な説明は行わない。
【００２７】
図１は、流体の圧力差を機械的変位に変換するマイクロシステム２を示す。この流体は圧縮性流体である。流体は例えば気体である。
【００２８】
マイクロシステム２は、流体的に閉じたチャンバ４を備え、この流体的に閉じたチャンバ４は、入力ノズル６を介して圧縮流体に接続され、出力ノズル８を介して、膨張流体に流体接続されている。チャンバ４は気密封止され、このチャンバ内の膨張流体が、ノズル８以外の出口を通して外に漏れるのを防いでいる。
【００２９】
チャンバ４の内部では、ノズル６は、渦巻き体を用いた膨張弁１０に流体接続されている。渦巻き体を用いた膨張弁はまた、スクロール膨張弁としても公知である。
【００３０】
膨張弁１０は、互いに相対的に可動な２つの部分１２および１４を備えている。可動部分１２および１４は、同一形状をしており、かみ合っており、ノズル６を通して受け入れた流体の影響で、可動部分１２および１４が変位する間に、体積を増加させながら、ノズル６から離れてノズル８に向かって移動する流体の、少なくとも１つのポケットを画定している。例えば、各可動部分１２、１４は、張り出した形状の遠位部分（それぞれ、１６、１７）、および近位部分（それぞれ、２０、２１）を備えている。
【００３１】
遠位部分１６、１７は、渦巻き状に形成されており、一方が他方の間に入るインターリーブ構造とされている。各渦巻きは、少なくとも１回の巻き数、あるいは複数の巻き数を備え、流体の複数のポケットを画定している。複数のポケットは、ノズル６からノズル８へ、同時に変位して行く。この実施形態においては、各渦巻きの巻き数は、３以上である。この例では、近位部分は、矩形のビームを形成している。
【００３２】
可動部分１２、１４は、水平の底面２２と頂面９６（図９）との間に収容されている。これらの面は、図１に示す直交するＸ方向とＹ方向に平行に延びている。これらの頂面と底面は、可動部分１２、１４の間のポケット内部に流体を保持している。この例では、可動部分１２、１４のそれぞれは、これらの底面および頂面のそれぞれに相対的に変位する。この目的のために、可動部分１２、１４は、底面と頂面に同時に面接触している。従って、底面、および頂面、および可動部分１２、１４の間には、間隙が存在している。この間隙は、十分に狭く、間隙を通しての流体の漏れを抑えている。典型的に、この間隙は、１０μｍ未満であり、１μｍ未満、または０.１μｍ未満であることが望ましい。
【００３３】
各近位部分２０、２１は、アーティキュレーションまたは機械連結部（それぞれ、２４および２５）を介して、同一の底面２２に直接機械的に接続されている。ここでは、「アーティキュレーション」という用語は、しっかりと取り付けられた２つの部分が、互いに相対的に移動する一定の能力を保持することができる機械的な連結部であることを意味している。従って、ピボット連結部は、必要ではない。これに対して、本実施形態では、連結部２４および２５によって、近位部分２０、２１は、それぞれ、Ｘ方向およびＹ方向への並進変位だけが可能になる。
【００３４】
連結部２４および２５は、弾性を有し、外部応力のない状態では、対応する遠位部分を、休止位置に自動的に戻すことができることが望ましい。
【００３５】
連結部２４は、同じ摺動軸２７を共有する２つの摺動連結部２６Ａおよび２６Ｂを備えている。軸２７は、Ｘ方向と平行である。
【００３６】
摺動連結部２６Ａおよび２６Ｂは、同一のものである。従って、連結部２６Ａだけについて、更に詳細に説明する。
【００３７】
この例では、摺動連結部２６Ａは、軸２７に関して対称に配置された２つの可撓性ブレード２８Ａおよび２８Ｂによって形成されている。更に、これらは、本質的に軸２７に対して直角に延びている。可撓性ブレード２８Ａおよび２８Ｂのそれぞれの遠位端部は、近位部分２０に自由度がない状態で固着されている。これらの可撓性ブレードの近位端部２９Ａと２９Ｂとは、平面２２の上に自由のない状態で固着されている。これらの近位端部２９Ａおよび２９Ｂは、アンカーポイントを形成している。
【００３８】
軸２７に沿っての近位部分２０の変位は、可撓性ブレード２８Ａおよび２８Ｂの弾性変形によって可能になる。この目的のために、Ｙ方向への可撓性ブレード２９Ａ、２９Ｂの剛性Ｋｙは、Ｘ方向へのこれらの可撓性ブレードの剛性Ｋｘと比較して、少なくとも１０倍、更には１０００倍より大きいことが望ましい。
【００３９】
軸２７に沿っての近位部分２０の変位を妨げないように、この近位部分の慣性モーメントは、典型的に、各可撓性ブレード２８Ａ、２８Ｂの慣性モーメントの、少なくとも１０００倍である。例えば、これは、Ｘ方向への可撓性ブレード２８Ａ、２８Ｂの厚さｅｌが、Ｙ方向への近位部分２０の厚さｅｐｐの、１／１０以下であるように選定することにより得られる。例えば、厚さｅｐｐは、５００μｍより厚いのに対し、厚さｅｌは、５０μｍ以下であり、更には、２０μｍ以下であることが望ましい。近位部分２０の長さは、典型的には、５００μｍより長く、更には１ｍｍより長いことが望ましい。
【００４０】
摺動連結部２６Ａと２６Ｂとの組み合わせは、「二重平行四辺形」として公知の形状を形成している。
【００４１】
軸２７に沿っての近位部分２０の変位の長さは、２０〜１００μｍである。この例では、４０μｍ程度である。
【００４２】
例えば、連結部２４および２５は、連結部２５の摺動連結部の摺動軸がＹ方向に平行であることを除いて、両者は同一である。従って、ここでは、連結部２５の詳細な説明は行わない。
【００４３】
各可動部分１２、１４はまた、それぞれの電気機械トランスデューサ３０、３１に機械的に接続されている。各電気機械トランスデューサは、可動部分の機械的な運動を電気エネルギーに変換するようになっている。
【００４４】
これらの電気機械トランスデューサ３０、３１のそれぞれは、その出力のところで、電気エネルギー蓄積装置３４に接続されている。例えば、電気エネルギー蓄積装置３４はキャパシタである。
【００４５】
この例では、トランスデューサ３０および３１は、電気エネルギーに変換される機械エネルギーの量を設定するように制御されることができる電気機械トランスデューサである。従って、これらはまた、制御可能な制動装置の機能を果たす。
【００４６】
これらのトランスデューサ３０および３１は、制御ユニット３６によって制御される。制御ユニット３６は、それぞれ、トランスデューサ３０および３１によって生成される電力を表す物理量のセンサ３８および３９に接続されている。センサ３８および３９は、生成される電力の位相を測定することもできる。
【００４７】
機械的移相器４０は、可動部分１２および１４の近位部分２０と２１との間に機械的に接続されている。この移相器４０の機能は、可動部分１２および１４の振動（往復）運動の間に、π／２ラジアンの位相シフトを生成するのを機械的に支援することである。この例では、この移相器４０は、近位部分２０、２１に機械的に接続されたばね４１によって形成されている。例えば、このばね４１は、ばねブレードである。このばね４１は、２つの可動部分１２および１４と共に、共振周波数を生成する共振系を形成している。可動部分１２、１４の振動運動の間の位相シフトがπ／２ラジアンであるときに、共振が得られる。この共振周波数のところで、マイクロシステム２のエネルギー効率が最大となる。
【００４８】
制御ユニット３６は、共振周波数で動作させるべく、トランスデューサ３０および３１を制御するようなっている。例えば、センサ３８および３９によって測定された情報に基づいて、制御ユニット３６は、可動部分１２、１４の振動運動の間の位相シフトを算出し、この位相シフトを値π／２に固定する。
【００４９】
動作時におけるマイクロシステム２によって消費されるエネルギーを制限するために、制御ユニット３６は、トランスデューサ３０および３１によって生成される電気エネルギーから給電される。この目的のために、例えば、制御ユニット３６は、電気エネルギー蓄積装置３４に電気的に接続されている。
【００５０】
図２は、それぞれ、可動部分１２、１４の、Ｘ方向とＹ方向における変位の時間的変化を示す。更に具体的には、曲線４４および４６は、それぞれ、可動部分の１４および１２の変位を表している。これらの変位は、正弦波であり、互いに相対的にπ／２ラジアンだけ位相シフトしている。
【００５１】
図２においては、各可動部分は、定常動作では、２つの極限位置の間で振動または往復運動を行うように描かれている、これらの極限位置は、可動部分１２に対しては、ＸｍａｘおよびＸｍｉｎであり、可動部分１４に対しては、ＹｍａｘおよびＹｍｉｎである。
【００５２】
可動部分１２、１４の変位は、体積を増加させながら、ノズル６からノズル８へ円周方向に変位する流体の複数のポケットを画定している。更に具体的には、流体の各ポケットは、ノズル６の周囲を回転しながら、また同時にノズル６から離れるように変位して行く。
【００５３】
図３は、ノズル６からノズル８へ変位して行く流体のポケット５０を詳細に示している。
【００５４】
初期（状態Ｉ）には、ポケット５０は、ノズル６と流体連通している。従って、このポケット５０は、圧縮流体で充填されている。その後（状態ＩＩ）、可動部分１２および１４は、互いに相対的に変位し、このポケット５０をノズル６から流体分離する。
【００５５】
次に、連続する状態（状態ＩＩＩから状態ＶＩ）が示すように、ポケット５０は、ノズル６の周囲に渦巻きを描くことにより、ノズル６からノズル８へ変位して行く。更に具体的には、可動部分１２および１４が、それぞれ、１回の往復運動を完了した後には、ポケット５０は、状態Ｉに示されているポケット５０の位置から、状態Ｉに示されている位置５２に移動する。従って、ノズル６の周りに完全な１回の回転が実行される。
【００５６】
この例では、渦巻き形状をした遠位部分１６、１７は、ノズル６の周囲に複数回巻かれているので、可動部分１２および１４の振動の次のサイクルの間に、ポケット５０は、ノズル６の周りに新たに完全な周回を行う。しかし、ノズル６から少し遠くに移動するだけである。更に具体的には、ポケット５０は、新たな完全な周回の後に、位置５４（状態Ｉ）を占有する。最終的に、ポケット５０は、その最後の周回で、位置５６（状態Ｉ）を占有する。位置５６では、ポケットはノズル８と流体連通し、これにより、膨張した流体は解放される。
【００５７】
この例では、可動部分１２および１４は、少なくとも２つ（少なくとも６つであることが望ましい）のポケットを、同時に画定するように形成されており、これらのポケットは、体積を増加させながら、ノズル６からノズル８に同時に変位して行く。図３に示す特定の場合には、可動部分１２および１４は、流体の６つのポケットを画定するように形成されており、これらのポケットは、ノズル６からノズル８へ同時に変位する。
【００５８】
従って、流体が膨張弁１０の中で膨張したときには、この膨張によるエネルギーは、可動部分１２および１４の機械的変位に変換される。図１に示す特定の場合には、この機械的変位は、トランスデューサ３０および３１によって、電気エネルギーに変換される。
【００５９】
図４は、マイクロシステム２の典型的な実施形態を示す。この例では、移相器４０は省略され、またエネルギー蓄積装置３４、制御ユニット３６、およびセンサ３８、３９は、示していない。図を理解し易くするために、可動部分１２、１４は、異なる方向に網掛けされている。
【００６０】
この実施形態においては、トランスデューサ３０、３１は、可変容量キャパシタの形で実現されており、可動部分１２、１４の変位によって生成された機械エネルギーを、電気エネルギーに変換する。可変容量キャパシタを使用して機械エネルギーを電気エネルギーに変換する方法は、公知である。例えば、特許文献９、１０の中で使用されている。従って、この変換機構に関しては、詳細な説明は行わない。
【００６１】
例えば、トランスデューサ３０および３１は、異なる場所に配置されているが、同一のものである。従って、トランスデューサ３０だけについて、詳細に説明することにする。この例では、トランスデューサ３０は、インターディジタルコム（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｍｂ）を使用して製造されたキャパシタを備えている。更に具体的には、このキャパシタの一方の電極板６６は、自由度がない状態で近位部分２０に固着されている。このキャパシタの他方の電極板６８は、自由度がない状態で面２２に固着されている。従って、近位部分２０が変位すると、この変位は、キャパシタの容量を変化させ、この変化を利用して、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する。キャパシタの電極板の少なくとも１つはエレクトレットを備えていることが望ましい。実際の動作では、これにより、トランスデューサ３０は、外部の電気エネルギー源から電気エネルギーを事前に供給されることなく、電気エネルギーの生成を開始することができる。
【００６２】
マイクロシステム２はまた、各遠位部分１６、１７の変位をその長手方向に導くための補強部材を備えている。可動部分１２、１４の長手方向は、それぞれ、Ｘ方向とＹ方向とに対応している。更に具体的には、これらの補強部材のそれぞれは、この遠位部分の並進における自由度を抑止することなく、長手方向に直交した方向における遠位部分の変形を制限する。実際、遠位部分の厚さが薄いので、遠位部分１６、１７は、遠位部分１６と１７との間に流れる流体によって加えられる圧力の影響で、変形する可能性がある。更に具体的には、ここで説明している場合では、遠位部分１６と１７との間の流体の圧力は、渦巻きの巻きを解く方向に作用する。この圧力が非常に大きい場合には、遠位部分のこの変形によって、可動部分１２および１４が機械的にブロックされる結果になることがある。このようなブロッキングは、遠位部分１６および１７が、この変形の影響で互いに機械的に接触したときに発生する。
【００６３】
この例では、マイクロシステム２は、４つの補強部材７０〜７３を備えている。補強部材７０、７２、および７１、７３は、それぞれ、遠位部分１６および１７の横方向の変形を抑制する。
【００６４】
更に具体的には、補強部材７０は、Ｙ方向と反対方向における、遠位部分１６の変形を抑制し、補強部材部材７２は、Ｙ方向におけるこの変形を抑制する。
【００６５】
この実施形態においては、補強部材７０および７２は、開口部６の両側に配置されている。
【００６６】
補強部材７０および７２の構造は同一であり、従って、ここでは、補強部材７０の構造だけについて、詳細に説明する。
【００６７】
補強部材７０は、可撓性ブレード７４（図中で太線で示されている）を使用して生成される。可撓性ブレード７４の近位端部７５は、自由度がない状態で底面２２に直接に固着されている。近位端部７５の反対にある遠位端部７６は、自由度がない状態で遠位部分１６に固着されている。
【００６８】
ブレード７４は、本質的にＹ方向に延びている。このブレード７４は、本質的に、弾性変形可能である。「弾性変形可能」という表現は、ここでは、このブレード７４は、マイクロシステム２の正規な動作では、いずれの塑性変形を被らないということを意味している。この目的のために、Ｙ方向への可撓性ブレード７４の剛性Ｋｙは、Ｘ方向への可撓性ブレードの剛性Ｋｘの、少なくとも１０倍であり、更には、少なくとも１０００倍であることが望ましい。剛性Ｋｙは、Ｘ方向における可撓性ブレード７４の厚さと、この可撓性ブレード７４を製造するために使用された材料のヤング率とに比例する。例えば、この場合には、Ｘ方向における可撓性ブレード７４の厚さは、１００μｍ未満であり、更に、５０μｍ未満、または２５μｍ未満であることが望ましい。この例では、可撓性ブレード７４の厚さは、２０μｍである。可撓性ブレード７４を製造するために使用された材料のヤング率は、１０ＧＰａ、または５０ＧＰａより大きいことが望ましい。使用される材料は、典型的にはシリコンであるが、他の材料にも明らかに好適なものがありうる。
【００６９】
可撓性ブレード７４のＹ方向における長さは、その厚さの、数１０倍、更には、数１００倍であることが望ましい。例えば、可撓性ブレード７４の長さは、２００μｍ、または３００μｍよりも長い。
【００７０】
更に、可撓性ブレード７４の慣性モーメントは、可動部分１２の並進変位を妨げないようにするために、可動部分１２の慣性モーメントの１／１００であり、更には、１／１０００より小さいことが望ましい。可撓性ブレード７４の慣性モーメントと可動部分１２の慣性モーメントとの間の、上記した差異もまた、可撓性ブレード７４の厚さを、遠位部分１６の平均厚さの１／１０より小さい値に選定することによって得られる。遠位部分１６の厚さは、渦巻きの中心に対して半径方向に測定される。この中心は、この例では、開口部分６の中心と一致している。
【００７１】
この実施形態では、可撓性ブレード７４は、遠位部分１６の厚さの範囲内にくり抜かれたハウジング７８の内部に収容されている。典型的には、このハウジング７８は、貫通ハウジングであり、可撓性ブレード７４は、底面２２の上に直接に固着されている。
【００７２】
補強部材７１および７３は、それらの角度が９０°異なっていること、および遠位部分１７にくり抜かれたハウジングの中に収容されていることを除けば、それぞれ、補強部材７０および７２と同一である。
【００７３】
次に、図５により、補強部材の動作を詳細に説明する。図５は、可動部分１２の平面図を示す。図を簡略化するために、遠位部分１６は、矩形の棒の形で表してある。矢印Ｐ１、Ｐ２は、この遠位部分１６に沿って流れる流体によって加えられる力を表している。これらの力Ｐ１およびＰ２は、渦巻きの巻きを解く方向に作用する。従って、これらの力は、遠位部分を横方向に変形させるように作用する。補強部材７０および７２は、遠位部分１６の内側に配置され、これらの横方向の変形を抑止している。
【００７４】
更に具体的には、可撓性ブレード７４は、Ｙ方向には、殆ど延びることはない。従って、各可撓性ブレード７４の遠位端部７６は、可動部分１２がＸ方向に並進変位したときに、近位端部７５を中心とした円弧を描く。しかし、補強部材７０、７２による遠位部分１６の移動は、直線的である。実際、可動部分１２がＸ方向に変位したときに、Ｙ方向における、遠位端部７６の変位の振幅が、Ｘ方向における、端部７６の変位の振幅の、１／１００より小さければ（更に、１／１０００より小さいことが望ましい）、遠位部分１６の移動は、Ｘ方向に直線であると考えることができる。
【００７５】
次に、マイクロシステム２を製造する典型的な方法を、図６を参照して、また図７〜図９を使用して説明する。
【００７６】
まず、ステップ８０において、中間に犠牲層８２を有するプレートを、エッチングによって形成する。典型的には、このプレートは、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）プレートである。従って、このプレートは、犠牲層８２を挟んで、一方の側にシリコン層８４、および他方の側に絶縁体層８６を有している。ステップ８０において、可動部分１２、１４、連結部２４、２５、トランスデューサ３０、３１の可動電極板６６、および補強部材７０〜７３が、エッチングによって、同一の層８４の中に同時に形成される。図７においはて、このようにエッチングによって形成された可動部分１２、１４、および電極板６６は、ブロック９０の形で示されている。ブロック９０は、犠牲層８２の上に位置している。
【００７７】
次に、ステップ９２において、犠牲層８２の、ブロック９０の下に位置している部分は除去される。例えば、化学的浸食によって、犠牲層は除去される。この時点から、可動部分１２、１４、および電極板６６は、絶縁体層８６の頂面（図８参照）によって形成される面２２に対して、相対的に並進変位することができる。
【００７８】
次に、ステップ９４において、キャップ９６が形成され、このキャップは、シリコン層８４の頂部に取り付けられる。このキャップ９６は、可動部分１２、１４の間に液体を含むようになっている頂面を形成している。例えば、キャップ９６は、ガラスで形成されている。ノズル６および８は、このキャップ９６の中に形成される。図９には、ノズル６だけが示されている。
【００７９】
シリコン層８４にアクセスするための孔もまた、キャップ９６の中に生成され、トランスデューサ３０および３１を、制御ユニット３６およびエネルギー蓄積装置３４に接続する。図９には、層８４にアクセスするためのひとつの孔９８だけが示されている。
【００８０】
可動部分１２、１４と、それぞれ、底面または頂面との間に存在する間隙を示すために、犠牲層８２の厚さ、およびキャップ９６とブロック９０との間の空間は、図７〜図９では誇張されていることに注意されたい。実際には、犠牲層８２の厚さ、およびキャップ９６とブロック９０との間の空間は、十分に小さく、膨張弁１０の中で膨張する流体は、可動部分１２と１４の間に存在しているままである。
【００８１】
マイクロシステム２は、多くの応用が可能である。
【００８２】
例えば、図１０は、マイクロシステム２から構成された圧力差センサ１００を示す。この圧力差センサ１００は、可動部分１２および１４の変位によって生ずる機械エネルギーに依存する、ノズル６とノズル８との間の圧力差を感知しやすい寸法になっている。更に、トランスデューサ３０および３１によって生成される電気エネルギーは、加えられた機械エネルギーに比例するので、この電気エネルギーはまた、ノズル６とノズル８との間の圧力差に依存する。センサ１００を製造するために使用されるのは、マイクロシステム２のこの特性である。
【００８３】
センサ１００は、エネルギー蓄積装置３４、制御ユニット３６、およびマイクロシステム２を備えている。センサ１００はまた、装置３４の充電と放電とを管理する回路１０２、および、ノズル６とノズル８との間の圧力差を表す情報を、遠隔無線受信機に伝えるようになっている無線送信機１０４を備えている。
【００８４】
例えば、センサ１００は、エネルギー蓄積装置３４の充電レベルが所定の閾値Ｆ１を超過するとすぐに、送信機１０４を駆動して、特性信号を送信させる。従って、２つの送信の間の経過時間は、測定された圧力差に比例する。従って、ノズル６とノズル８との間の圧力差は、受信したデータから導出することができる。
【００８５】
この例では、閾値Ｆ１は、送信機が特性パルスを送信できるまで給電するように設定される。従って、この実施形態においては、センサ１００は、作動するためにいずれの外部電源も必要としない。実際、センサ１００が使用する唯一のエネルギー源は、ノズル６とノズル８との間に存在する圧力差である。
【００８６】
図１１は、センサ１００を装備したホイール１１０を示す。ホイール１１０は、内部に圧縮空気を含んでいるタイヤ１１２を備えている。このタイヤ１１２は、リム１１４の上に装着されている。センサ１００は、タイヤ１１２の内部に配置され、タイヤ１１２は、センサに対する保護被覆として機能する。
【００８７】
動作させるためには、ノズル８を、タイヤ１１２の外部に流体接続する必要がある。
【００８８】
図１２は、このことを行うために、タイヤ１１２の内部にセンサ１００を取り付けるための可能な例を示す。具体的には、タイヤ１１２は、弁１１６を有し、弁１１６を通してホイール１１０に空気を注入することができる。従来、この弁は、自由度のない状態でタイヤ１１２に固着されている管状体１１８と、可動弁１２０とで構成されていた。この可動弁１２０は、タイヤを気密封止する休止位置と、タイヤ１１２の中に圧縮空気を注入することができる活性位置との間を変位することができる。
【００８９】
この例では、弁１２０を通して孔１２４が開けられており、ノズル８は、この弁１２０を貫通することができる。これにより、ノズル８を外気に接続することができる。
【００９０】
この実施形態においては、センサ１００は、自由度がない状態で弁１２０に固着されている。
【００９１】
このように、弁１２０がその休止位置にあるときには、圧縮空気は、センサ１００および孔１２４を通して漏れる。空気漏れの流量は、非常に低く、すなわち、１ｍＬ／ｓ未満である。例えばこの例では、孔１２４は、空気漏れとして１００μＬ／ｓ未満、更に望ましくは、１０μＬ／ｓ以下を許容する寸法になっている。
【００９２】
１００μＬ／ｓの流量の場合には、弁１２０を通しての漏れは、空気の量が３.９４×１０−２ｍ３に等しいタイヤに対しては、６ヶ月後の圧力降下として、８ミリバールであり、これは無視できる量である。従って、車両の所有者は、６ヶ月以上に亘って、タイヤ１１０に空気を再注入することなく、センサ１００を作動させることができる。
【００９３】
図１３は、マイクロシステム２を組み込んだマイクロモータを装備した燃料電池１３０を示す。マイクロモータには、圧縮マイクロシステム１３２を組み込んである。例えば、この圧縮マイクロシステム１３２は、ノズル１３３を通して受け入れた膨張流体を圧縮するように制御されることを除いて、マイクロシステム２と同様のものである。実際には、マイクロシステム２の動作は、可逆的である。特に、この動作モードでは、トランスデューサ３０および３１を使用して、例えば、装置３４から供給された電気エネルギーを、可動部分１２および１４の機械的変位に変換することができる。この条件では、可動部分１２および１４の往復変位に対して、π／２だけの位相シフトを確保しなければならない。その後、膨張流体が、ノズル１３３（ノズル８に対応する）を通して注入され、圧縮流体はノズル６を通して排出される。
【００９４】
マイクロシステム１３２により圧縮された流体は、マイクロモータの燃焼チャンバ１３４の中に排出される。この例では、圧縮された流体は、燃料と酸化剤の可燃性混合物である。チャンバ１３４の中で、この可燃性の混合物は爆発し、更に圧縮された排気ガスが生成される。そして排気ガスは、ノズル６を通してマイクロシステム２の内部に導入され、マイクロシステム２は、このように生成された圧力差を、機械運動に、そして電気エネルギーに変換する。この電気エネルギーは、燃料電池の端子に接続された負荷に給電される。この負荷は、図示されていない。膨張した排気ガスは、ノズル８を通して排出される。
【００９５】
図１４は、マイクロチャネル１４２を装備した電子チップ１４０を示す。このマイクロチャネル１４２は、トランジスタ等の電子素子１４４を支持する基板の内部に生成されている。マイクロチャネル１４２は、入力口１４６と出力口１４８とを有する。熱伝達流体は、入力口１４６から出力口１４８に循環する。
【００９６】
この実施形態においては、熱伝達流体を圧縮するマイクロシステム１５０は、入力口１４６と出力口１４８との間に接続されている。このマイクロシステム１５０は、例えば、マイクロシステム１３２と同様のものである。
【００９７】
マイクロチャンネル１４２は、膨張容器または膨張弁を形成し、マイクロシステム１５０によって入力口１４６の中に排出された圧縮された熱伝達流体は、マイクロチャネルの中で膨張する。これにより、電子素子を冷却することができる。その後、この熱伝達流体は、出力口１４８を通してマイクロシステム１５０に戻り、再圧縮される。
【００９８】
このようにして、効率よく、かつ簡単に電子チップ１４０を冷却することができる。
【００９９】
図１５〜図２１は、遠位部分１６、１７に対する補強部材の異なる実施形態を示す。これらの図を簡略化するために、図５における図面と同じ図面を使用している。
【０１００】
図１５では、補強部材７０および７２は、単一の補強部材２００に置き換えられている。補強部材７０および７２とは異なり、この補強部材２００は、遠位部分１６の中にくり抜かれたハウジングの内部に収容されてはいない。逆にこの例では、この補強部材２００は、遠位部分１６の外周に直接機械的に接続されている。この実施形態においては、補強部材２００は、ブレード２０４により形成され、ブレード２０４の遠位端部２０２は、自由度がない状態で遠位部分１６に機械的に接続され、ブレード２０４の近位端部２０６は、自由度がない状態で、面２２に機械的に接続されている。
【０１０１】
図１６に示す実施形態においては、補強部材７０および７２は、遠位部分１６の中にくり抜かれた、１つかつ同一のハウジング２１４の中に収容された、２つの補強部材２１０と２１２とに置き換えられている。例えば、補強部材２１０および２１２は、それらが互いにヘッドトゥーテールに配置されていることを除いて、互いに同一である。例えば、これら補強部材２１０および２１２の構造は、補強部材７０の構造と同一である。この実施形態においては、これらの補強部材２１０および２１２は、片側が面２２に固着され、他方の側が遠位部分１６に固着されている可撓性ブレードからなっている。この実施形態では、Ｘ方向における遠位部分１６の変位の直線性を増加させることができる。
【０１０２】
図１７に示す実施形態は、補強部材２２０が摺動軸２７に関して、ブレード２０４と対称的なブレード２２２を備えていることを除いて、図１５に示す実施形態と同一である。ブレード２０４および２２２は、Ｙ方向に対して、同じ側に傾斜している。これにより、これらのブレードは、正規の動作時には、常に引きモードで動作する。ブレード２２２は、ブレード２０４と同様に、面２２および遠位部分１６に固着されている。ブレード２２２を加えることにより、Ｘ方向における遠位部分１６の変位を増加させることができる。
【０１０３】
図１８に示す実施形態においては、ハウジング７８は、本質的に、摺動軸２７に沿って延びている長円ハウジング２３０と置き換えられている。このハウジング２３０は、２つの平行な表面２３２および２３４を有している。表面２３２および２３４は、面２２と直角であり、摺動軸２７と平行である。表面２３２および２３４は、互いに対向している。ガイドが、このハウジング２３０の内側に収容され、自由度がない状態で面２２に固着されている。この実施形態においては、ガイドは、２つのガイドピン２３６、２３８によって形成されている。これらのガイドピン２３６、２３８は、ハウジング２３０の内部で、面２２から垂直に突出している。これらの各ガイドピンは、表面２３２および２３４の両側に摺接している。従って、各ガイドピンは、表面２３２および２３４のそれぞれとスポット連結部を形成し、接触点におけるスポット連結部の法線は、軸２７に対して直交している。
【０１０４】
図１９に示す実施形態は、ガイドがガイドピン２３６、２３８によって形成されているのではなく、ガイドは、ガイド板２４０によって形成されているということを除いて、図１８に示す実施形態と同じである。ガイド板２４０は、ハウジング２３０の中に突出している。このガイド板２４０は、実質的に、摺動軸２７と平行に延びている。更に具体的には、このガイド板２４０は、摺動軸２７と平行で面２２と直角な２つの対向した表面２４２、２４４を有している。これらの表面は、ハウジング２３０の表面２３２および２３４に摺接し、遠位部分１６をＸ方向に案内している。この図では、図を理解し易くするために、表面２３２、２３４、２４２、および２４４の間に存在する間隙は、誇張されている。
【０１０５】
図２０は、１つの実施形態を示し、この実施形態においては、ガイドは、遠位部分の中にくり抜かれたハウジングの内部に収容されているのではなく、この遠位部分１６の外側に配置されている。この実施形態においては、ガイドは、３つのガイドピン２５０〜２５２で構成されている。これらのガイドピン２５０〜２５２のそれぞれは、遠位部分１６の外部表面に摺接している。これらの外部表面は、面２２に対して直角である。従って、各ガイドピンは、少なくとも１つのスポット連結部を形成し、接触点におけるスポット連結部の法線は、摺動軸２７に対して直角である。
【０１０６】
ガイドピン２５０〜２５２は、垂直軸を中心に遠位部分１６が回転する自由度を、互いに抑止するように配置されている。
【０１０７】
図２１に示す実施形態においては、補強部材は、ガイドピン２５０〜２５２が、ガイド板２６０および２６２によって置き換えられていることを除いて、図２０を参照して説明した場合と同様の様式で構成される。ガイド板２６０、２６２は、遠位部分１６の両側に配置され、この遠位部分１６の外部表面に摺接している。
【０１０８】
図２２は、流体内の圧力差を機械的変位に変換するマイクロシステム３００を示す。この目的のために、このマイクロシステム３００は、可動部分１２および１４が、それぞれ、可動部分３０２および３０４で置き換えられていることを除いて、例えば、マイクロシステム２と同一である。可動部分３０２、３０４においては、それらの張り出した形状の遠位部分３０６および３０８は、それぞれ、渦巻き状ではなくて、円形状に形成されているということだけが、可動部分１２、１４とは異なっている。更に具体的には、遠位部分３０６は、この例においては、中央がくり抜かれた円である。遠位部分３０８は、中央がくり抜かれた円であり、垂直なスロット３１０を有する。従って、遠位部分３０８の水平断面は、「Ｃ」の形状をしている。遠位部分３０６は、遠位部分３０８の中央の空間内に収容されている。可動部分３０２の近位部分２０は、スロット３１０の内部に収容されている。
【０１０９】
流体入力ノズル６および流体出力ノズル８は、それぞれ、近位部分２０の右側および左側で、また遠位部分３０６の外周と遠位部分３０８の内周との間に形成されている空間の内部に配置されている。
【０１１０】
可動部分３０２および３０４は、頂面および底面に対して相対的に変位する。この変位は、それぞれ、Ｘ方向およびＹ方向に、並進するだけである。この目的のために、連結部２４および２５が使用される。
【０１１１】
遠位部分３０６、３０８の垂直壁の厚さは薄い。従って、遠位部分３０８は、補強部材３１２および３１４を必要とする。補強部材３１２および３１４は、Ｙ方向における遠位部分３０８の並進を可能にしながら、可動部分３０２と３０４との間を流れる流体の影響で生ずるＸ方向への遠位部分３０８の変形を抑制している。例えば、これらの補強部材は、近位部分２０の両側に配置されている。この例では、これらの補強部材は、遠位部分３０８の中央の空間の外側に配置されている。これらは、前述した場合と同様な様式で生成される。この例では、補強部材は、補強部材７０と同様の様式で生成される。各補強部材３１２および３１４のブレードの端部は、近位部分２１よりもスロット３１０に近い位置に置かれることが望ましい。
【０１１２】
オプションとして、遠位部分３０６にもまた、補強部材３１６を加えることができる。補強部材３１６は、Ｘ方向における遠位部分３０６の並進を可能にしながら、可動部分３０２と３０４との間を流れる流体の影響で生ずるＹ方向への遠位部分３０６の変形を抑制している。例えば、補強部材３１６もまた、補強部材７０と同様の様式で生成される。この例では、補強部材３１６は、遠位部分３０６の中央の空間内に収容されている。
【０１１３】
例えば、マイクロシステム３００の動作に必要な他の要素は、マイクロシステム２に関して既に説明したものと同一である。図２２では、簡略化するために、それらは図示されていない。
【０１１４】
マイクロシステム３００が動作しているときには、遠位部分３０６の外周は、接触３２０の垂直線に沿って、遠位部分３０８の内周に接触している。可動部分３０２および３０４は、ノズル６からノズル８へと流れる流体によって変位する。この変位では、接触３２０の線は、遠位部分３０８の内周を掃引する。この例では、掃引は、反時計方向に行われる。この円運動は、ノズル６からノズル８に向かって、体積を増加させながら、ノズル６から遠ざかる流体のポケットを画定している。
【０１１５】
図２２においては、理解し易くするために、遠位部分３０６と遠位部分３０８のとの間の空間の寸法は、誇張されている。しかし、実際には、この空間はずっと狭く、スロット３１０のＸ方向への幅は、非常に狭くなっている。スロット３１０の幅を減少させることによって、このスロットを通る流体が漏れる可能性が抑制される。
【０１１６】
マイクロシステム３００は、流体を圧縮するために使用することもできる。この場合には、マイクロシステム３００は、可動部分３０２および３０４を変位させる作動装置を備えていなければならない。
【０１１７】
他の多くの実施形態も可能である。例えば、可動部分には、事前に機械応力を与えておくことができ、これにより、これらの可動部分の位置に拘わらず、弾性を有する少なくとも１つの連結部２４または２５が、常に存在するようにすることができる。この連結部２４または２５は、ゼロでない延びを有し、すなわち、休止位置にはない連結部である。
【０１１８】
可動部分の遠位部分として、他の多くの形状が可能である。例えば、渦巻きは、異なる形状で形成することができる。それらは、立体、アルキメデスの渦巻き、方形渦巻き、あるいは反転部分を有する渦巻きであってもよい。各可動部分は、１つ以上の渦巻きを備えることができる。また、遠位部分３０６および３０８は、必ずしも円である必要はない。例えば、それらの水平横断面は楕円であってもよい。
【０１１９】
１つの変形例として、可動部分の１つを、基板上に自由度がない状態で固着し、他の部分だけを可動とし、これら他の部分を変位させることにより、図３または図２２に関して説明した様式と同じ様式で、流体の１つ以上のポケットを変位させることもできる。この実施形態においては、可動部分は、ＸおよびＹの両方向への並進変位を行うことができる。例えば、固着部分は、可動部分の場合における犠牲層上に堆積された層のエッチングによってではなく、基板上に堆積された層のエッチングによって生成される。この場合には、補強部材を使用して可動部分をガイドするとすれば、これらの補強部材によって、Ｘ方向およびＹ方向への遠位部分の並進を同時に行うことが可能になる。
【０１２０】
連結部２４および２５に対する他の実施形態も可能である。例えば、連結部２４および２５は、可撓性ブレード、ボールジョイント、滑り軸受、または類似のもの、およびそれらの組み合わせを用いて実現することができる。
【０１２１】
圧縮流体は、燃焼によって、または燃焼を使用しない手段によって得ることができる。後者の場合には、圧縮流体は、圧縮流体のタンクから得ることができる。例えば、図１３に示す実施形態においては、マイクロシステム１３２、および燃焼チャンバ１３４は、圧縮流体のタンクと置き換えることができる。これにより、タンク内に格納された圧縮流体の膨張によって電気を発生させる電池が得られる。本明細書において説明している電池の構成要素の全ては、１つかつ同一の箱の中に収容され、箱からは、外部電気回路に電気的に接続するための端子が出ていることが望ましい。外部の電気回路内の電池と簡単に交換できるように、この箱は、取り外し可能である。従って、これらの端子は、外部の電気回路に電気的に接続するか、あるいはこの回路から切断することができるように、外部の電気回路の電気端子に対応するようになっている。
【０１２２】
可動部分は、直交する２つの軸のそれぞれに沿って並進するように取り付けられている必要はない。実際、可動部分が沿って変位する軸は、互いに平行でないというだけで十分である。これらの軸の間の角度が、π／２ラジアンと異なる場合には、可動部分の２つの振動運動の間の位相シフトは、その角度に適合させればよい。
【０１２３】
また、可動部分は、共振周波数で動作する必要もない。
【０１２４】
簡略化した実施形態においては、機械的移相器３６を、省略することができる。この場合には、電気作動装置（例えば、電気機械トランスデューサ等）によって、可動部分の動きの間の所定の位相シフトを確保することができる。
【０１２５】
機械的移相器は、ばねを使用しないものとすることができる。例えば、機械的移相器を、結合ロッド、およびクランクの機構を使用して構成することができる。
【０１２６】
圧力差を機械的変位に変換することに関しては、このように生成された機械エネルギーの電気エネルギーへの変換は、１つのオプションである。実際、マイクロシステム２を作動させるためには、制御可能な制動装置を有するだけで十分であり、これにより、可動部分の変位を固定して、適切な位相シフトを維持することができる。
【０１２７】
制御ユニット３６、または他の関連する電子素子（センサ１００の構成要素等）の給電に対して、必ずしも、可動部分の変位により生成される電気エネルギーを使用する必要はない。
【０１２８】
マイクロシステム２を製造するための他の多くの方法が可能である。具体的には、エッチングのステップは、堆積のステップで置き換えることができる。同様に、犠牲層の使用を省略することができる。この場合には、一方が他方の間に入るように構成されたインターリーブ構造の２つの可動部分を同時に製造することができるステップであれば、他のステップでもよい。例えば、２つの可動部分は、これらの可動部分と可動部分の間の空間とを画定している貫通スロットの基板と同じ基板をくり抜いて、その中に作ることができる。各可動部分の一端は、基板に固着されたままに保持される。次いで、基板のそれぞれの面の上に、板を気密に接合して空洞を密封する。この空洞の内部で、流体が可動部分の間で膨張、または圧縮される。
【０１２９】
マイクロシステム２の中に存在する補強部材の数は、状況に応じて変化させることができる。例えば、各遠位部分に対する補強部材の数は、１つまたは厳密に２以上とすることができる。この数は、各遠位部分に対して同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１３０】
補強部材は、面２２と頂面の両方に固着することができる。
【０１３１】
補強部材が、可撓性ブレードで構成されている場合には、この可撓性ブレードの近位端部は、底面２２または頂面のどちらにも固着することができる。
【０１３２】
遠位部分に加えられる圧力が十分に低く、マイクロシステム２の機械的ブロッキングを発生させる可能性がある、この遠位部分の変形を誘発しない場合には、補強部材を省略することができる。
【０１３３】
最後に、センサ、電子チップ、マイクロモータ、および電池に関して上述した実施形態においては、流体内の圧力差を機械的変位に（またはその逆に）変換するためには、マイクロシステム２は、別のマイクロシステムで置き換えることができる。例えば、マイクロシステム２を、マイクロシステム３００、または圧力差を機械的変位に変換するためのタービンを備えるマイクロシステムと置き換えることができる。
【符号の説明】
【０１３４】
２  マイクロシステム
４  流体的に閉じたチャンバ
６  入力ノズル
８  出力ノズル
１０  膨張弁
１２、１４  可動部分
１６、１７  遠位部分
２０、２１  近位部分
２２  底面
２４  アーティキュレーション
２５  機械連結部
２６Ａ、２６Ｂ  摺動連結部
２７  摺動軸
２８Ａ、２８Ｂ  可撓性ブレード
２９Ａ、２９Ｂ  近位端部
３０、３１  電気機械トランスデューサ
３４  電気エネルギー蓄積装置
３６  制御ユニット
３８、３９  センサ
４０  機械的移相器
４１  ばね
４４、４６  曲線
５０  ポケット
５２、５４、５６  位置
６６、６８  電極板
７０、７１、７２、７３  補強部材
７４  可撓性ブレード
７５  近位端部
７６  遠位端部
７８  ハウジング
８０  最初のステップ
８２  犠牲層
８４  シリコン層
８６  絶縁体層
９０  可動部分１２、１４、および電極板６６を含むブロック
９２  犠牲層８２を除去するステップ
９４  キャップ９６を生成するステップ
９６  キャップ、頂面
９８  孔
１００  圧力差センサ
１０２  回路
１０４  無線送信機
１１０  ホイール
１１２  タイヤ
１１４  リム
１１６  弁
１１８  管状体
１２０  可動弁
１２４  孔
１３０  燃料電池
１３２  圧縮マイクロシステム
１３３  ノズル
１３４  燃焼チャンバ
１４０  電子チップ
１４２  マイクロチャネル
１４４  電子素子
１４６  入力口
１４８  出力口
１５０  マイクロシステム
２００  補強部材
２０２  遠位端部
２０４、２２２  ブレード
２０６  近位端部
２１０、２１２、２２０  補強部材
２１４  ハウジング
２３０  長円ハウジング
２３２、２３４  平行な表面
２３６、２３８、２５０、２５１、２５２  ガイドピン
２４０、２６０、２６２  ガイド板
２４２、２４４  対向した表面
３００  マイクロシステム
３０２、３０４  可動部分
３０６、３０８  遠位部分
３１０  スロット
３１２、３１４、３１６  補強部材
３２０  接触
Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ  ポケットの状態
Ｐ１、Ｐ２  力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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2014503731.tif 000026
2014503731.tif 000027
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