(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のリザーバと、  第２のリザーバと、  前記第１のリザーバを前記第２のリザーバに接続するチャネルであって、前記第２のリザーバは、圧力勾配下で前記第１のリザーバから該チャネルを通して流体を受け取る、チャネルと、  前記チャネル内で前記第２のリザーバの近位かつ前記第１のリザーバの遠位にある慣性ポンプと、を備える、マイクロ流体バルブであって、 前記バルブは、前記慣性ポンプを形成する、独立して作動可能な一列の始動する抵抗器を備え、該一列の抵抗器は、前記第２のリザーバから等しい間隔を置いており、前記バルブは、前記抵抗器を選択的に始動させて、圧送力を変更するように作動される前記抵抗器の数を変更するコントローラを備えるマイクロ流体バルブ。
【請求項２】
前記ポンプはバブルジェットポンプを含む、請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記慣性ポンプの前記第２のリザーバからの間隔を選択的に変更するアクチュエータを更に備える、請求項１に記載のバルブ。
【請求項４】
前記第２のリザーバの近位かつ前記第１のリザーバの遠位にある第２の慣性ポンプと、  前記慣性ポンプ及び前記第２の慣性ポンプを選択的に作動させるアクチュエータと、を更に備える、請求項１に記載のバルブ。
【請求項５】
前記バルブは、前記慣性ポンプ及び前記第２の慣性ポンプを形成する、独立して作動可能な一列の始動する抵抗器を備え、該一列の始動する抵抗器は、前記第２のリザーバから異なる間隔を置いている、請求項４に記載のバルブ。
【請求項６】
所与の場所において、前記慣性ポンプの圧送力を選択的に変更するアクチュエータを更に備える、請求項１に記載のバルブ。
【請求項７】
前記チャネルは、  第１の枝路と、  前記第１の枝路との交差部から延びる第２の枝路と、  前記交差部から延びるとともに、第３のリザーバに接続される第３の枝路と、を含む、請求項１に記載のバルブ。
【請求項８】
所与の場所及び前記慣性ポンプの場所において、前記慣性ポンプの圧送力のうちの１つを選択的に変更するアクチュエータを更に備える、請求項７に記載のバルブ。
【請求項９】
前記第３の枝路内で前記第３のリザーバの近位かつ前記交差部の遠位にある第２の慣性ポンプと、  前記第１の慣性ポンプ及び前記第２の慣性ポンプの圧送を独立して変更するアクチュエータと、を更に備える、請求項７に記載のバルブ。
【請求項１０】
前記第１の枝路内に第３の慣性ポンプを更に備え、前記アクチュエータは、前記第１の慣性ポンプ、前記第２の慣性ポンプ、及び前記第３の慣性ポンプの圧送を独立して変更する、請求項９に記載のバルブ。
【請求項１１】
前記第２のリザーバは、前記第２のリザーバ及び前記チャネルの接合部における断面積が、前記接合部における前記チャネルの断面積の少なくとも１０倍である、請求項１に記載のバルブ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
バルブは、特定の方向における流体の流れを最小限にするか又は排除するのに用いられる。マイクロ流体システムにおけるバルブには、高価で製造が困難となり得るか又は材料適合性が限られた特定の材料が必要となることが多い。マイクロ流体システムにおけるバルブは、可動部（moving parts）を備えることが多いため、信頼性が落ちる。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
【図１】一例のマイクロ流体バルブの概略図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｆ）は、供給源リザーバからの圧力勾配が存在しない、図１のマイクロ流体バルブの慣性ポンプ（inertial pump）の動作例を示す概略図である。図２（ｇ）は、供給源リザーバからの圧力勾配流に対向してバルブとして機能する、図２（ａ）〜図２（ｆ）の慣性ポンプの動作によって生じる抵抗流を示す概略図である。
【図３】図１のマイクロ流体バルブによって実施することができる方法例のフロー図である。
【図４】別の例のマイクロ流体バルブの概略図である。
【図５】別の例のマイクロ流体バルブの概略図である。
【図６】別の例のマイクロ流体バルブの概略図である。
【図７】別のマイクロ流体バルブの概略図である。
【図８】異なる動作状態例における別の例のマイクロ流体バルブの概略図である。
【図９】異なる動作状態例における別の例のマイクロ流体バルブの概略図である。
【図１０】異なる動作状態例における別の例のマイクロ流体バルブの概略図である。
【図１１】異なる動作状態例における別の例のマイクロ流体バルブの概略図である。
【図１２】異なる動作状態例における別の例のマイクロ流体バルブの概略図である。
【図１３】異なる動作状態例における別の例のマイクロ流体バルブの概略図である。
【図１４】異なる動作状態例における別の例のマイクロ流体バルブの概略図である。
【図１５】異なる動作状態例における別の例のマイクロ流体バルブの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００３】
図１は、一例のマイクロ流体バルブ２０を概略的に示している。以下に記載するように、マイクロ流体バルブは、慣性ポンプを使用して、リザーバ間の圧力勾配下で流体の流れを制御する。多くの実施態様において、マイクロ流体バルブ２０は、可動部が低減又は省略されており、より低コストであるとともに信頼性の向上をもたらすことができる。
【０００４】
マイクロ流体バルブ２０は、リザーバ２２と、リザーバ２４と、チャネル３２と、慣性ポンプ３４とを備える。チャネル３２は、リザーバ２２とリザーバ２４とを流体接続する。図示の例では、圧力勾配により、リザーバ２２内の流体がチャネル３２を通ってリザーバ２４に向かって付勢される。１つの実施態様において、圧力勾配は追加のポンプ（図示せず）によってもたらされ、このポンプが作動すると、流体をリザーバ２２からリザーバ２４に向かって移動させる力が印加される。別の実施態様では、圧力勾配は重力によってもたらすことができる。
【０００５】
慣性ポンプ３４は、チャネル３２に沿ってリザーバ２４の近位かつリザーバ２２の遠位に配置されるポンプ装置を備える。換言すると、慣性ポンプ３４は、リザーバ２２及び２４間の流路の全長の半分未満の距離だけリザーバ２４から離間している。慣性ポンプ３４は、流体流をもたらすために接続している２つのリザーバと比べて比較的狭いチャネル内の慣性及び運動量を利用する。本開示では、「慣性ポンプ」という用語は、接続しているリザーバに対して比較的狭いチャネル内の双方向に流体をまず駆動するが、ポンプ装置はリザーバ間に非対称に位置付けられているため、最終的な結果として、流体は２つのリザーバの最も遠くに向かう方向に駆動される、ポンプ装置を指す。
【０００６】
システム２０において、慣性ポンプ３４を選択的に作動させることで、圧力勾配によって生じる流体流に対向する方向に流体流をもたらし、リザーバ２２からリザーバ２４への流体の流れを制御するようになっている。１つの実施態様において、慣性ポンプ３４は、リザーバ２２からリザーバ２４への流体の流れを妨げる程度に作動させることができる。別の実施態様において、慣性ポンプ３４は、流体が圧力勾配下でリザーバ２２からリザーバ２４へ流れる速度を制御及び低減するように選択的に作動させることができる。
【０００７】
１つの実施態様において、慣性ポンプ３４は、バブルジェット（登録商標）ポンプ（bubble jet pump）を含む。バブルジェットポンプとは、初めに膨張する気泡を生成し、隣接する流体を気泡から遠ざけるように移動又は駆動するポンプである。バブルジェットポンプの１つの例は、サーマルインクジェット（ＴＩＪ：thermal inkjet）ポンプ等のマイクロヒータを含む。ＴＩＪポンプは、電流が通過する１つ又は複数の電気抵抗器を使用する。電流が１つ又は複数の抵抗器を通過する際に１つ又は複数の抵抗器によって生じる熱は、抵抗器の近位の流体を気化させて気泡を生成する。この気泡が初めに生成されて膨張するにつれて、気泡はまず隣接する流体を気泡から遠ざけるように駆動する。
【０００８】
図２（ａ）〜図２（ｆ）は、システム２０の一実施態様例の動作を示している。ここでは、慣性ポンプ３４は、バブルジェットポンプを含む。図２（ａ）〜図２（ｆ）は、慣性ポンプ３４として機能するバブルジェットポンプの１回の作動による膨張崩壊サイクルを示している。１回の膨張崩壊サイクルにより、流体には、慣性ポンプ３４に最も近いリザーバ２４から遠ざかる方向に力が印加され、圧力勾配下でリザーバ２２からの流体流に対向し、この流体流を制御するようになっている。
【０００９】
図２（ａ）は、チャネル３２内の流体が静止している開始状態におけるシステム２０を示している。図２（ｂ）は、慣性ポンプ３４として機能するバブルジェットポンプの１回の作動の際のシステム２０を示している。図２（ｂ）によって示されているように、バブルジェットポンプは高圧の蒸気泡３６を発生させる。この気泡は、流体を気泡３６から遠ざけるように双方向に押す正の圧力差をもたらす。図２（ｃ）によって示されているように、気泡３６の蒸気圧はすぐに大気圧を下回り、流体は負の圧力差の下で減速するが、慣性によって移動を続ける。図２（ｄ）によって示されているように、チャネル３２の短いアーム３８内の流体は、リザーバ２４のより大きい境界面に達すると、反対方向になる、すなわち転回する。同時に、チャネル３２のより長いアーム４０内の流体は、リザーバ２２に向かって移動を続ける。図２（ｅ）によって示されているように、リザーバ２２に向かって移動している長いアーム４０内の流体は、リザーバ２２に達すると、転回する、すなわち方向を反転させる。それにより、２つの流体柱が、最初の膨張の開始点、すなわち慣性ポンプ３４から、慣性ポンプ３４とは最も遠いリザーバ２２の方にずれた衝突点において衝突する。図２（ｆ）によって示されているように、より短いアーム３８から流れる流体は、衝突点においてより大きい運動量を有するため、衝突後の総運動量はゼロでなく、最終的に、流体は、リザーバ２２に向かう方向に駆動され、圧力勾配下で駆動される流体に対向して、リザーバ２２からリザーバ２４への流れを制御する（妨げる又は低減する）。
【００１０】
流体が慣性ポンプ３４によって駆動される速度は、慣性ポンプ３４の出力及び速さ又は「反発力（kick）」、慣性ポンプ３４が最も近いリザーバから離間している距離、チャネル３２の断面積又は幅に対するリザーバの断面積又は幅、及び圧送される流体の粘度に左右される。慣性ポンプによる慣性に起因する流体の移動は、摩擦に起因するこのような移動に対する抵抗よりも大きい。１つの実施態様において、慣性ポンプ３４の初速度は、少なくとも１ｍ／秒〜１０ｍ／秒であり、公称としては２０ｍ／秒程度である。１つの実施態様において、慣性ポンプ３２は、サーマルインクジェット抵抗器を備え、このサーマルインクジェット抵抗器は、隣接する流体を少なくとも１ｍ／秒〜１０ｍ／秒の初速度で推進する蒸気泡を生成する。１つの実施態様において、慣性ポンプ３４の近位のリザーバ、すなわちリザーバ２４は、チャネル３２の断面積又は幅の少なくとも５倍、公称としては少なくとも１０倍の断面積又は幅を有する。１つの実施態様において、チャネル３２の幅は２００μｍであり、一方、リザーバ２４の幅（リザーバ２４の境界面においてチャネル３２の軸方向に対して垂直に測定した場合）は１ｍｍである。更に他の実施態様において、チャネル３２の幅とリザーバ２４の幅との差は他の値を有することができる。
【００１１】
図２は、慣性ポンプ３４がバブルジェットポンプを含むシステム２０の一実施態様を示しているが、他の実施態様では、慣性ポンプ３４は、接続しているリザーバに対して比較的狭いチャネル内の双方向に流体をまず駆動するが、ポンプ装置はリザーバ間に非対称に位置付けられているため、最終的な結果として、流体は２つのリザーバの最も遠くに向かう方向に駆動される、他のポンプ機構又はポンプ装置を含むことができる。例えば、他の実施態様において、慣性ポンプ３４は、チャネル３２の片側に沿ってリザーバ２４の近位かつリザーバ２２の遠位に可撓性すなわち偏向可能な膜を備えることができる。この膜は、電気により、磁気により、機械的に、又は他の力により偏向可能であり、比較的狭いチャネル内の双方向に流体をまず駆動する。１つの実施態様において、慣性ポンプ３４は、ピエゾ素子（ＰＺＴ）の偏向可能な膜を含むことができる。
【００１２】
図３は、圧力勾配下で第１のリザーバから第２のリザーバへの流体の流れを制御するマイクロ流体バルブを提供する一例の方法１００を示すフロー図である。ステップ１０２によって示されているように、流体に圧力勾配を印加し、流体流を第１のリザーバからチャネルを通して第２のリザーバに付勢する。１つの実施態様において、圧力勾配による付勢は、ポンプを使用して達成することができるか、又は重力若しくは他の力の供給源を利用して達成することができる。ステップ１０４によって示されているように、慣性ポンプを第２のリザーバの近位で選択的に作動させて、圧力勾配に逆らう流体流を選択的に印加することにより、流体が圧力勾配下で第２のリザーバに流れる速度を制御する。１つの実施態様において、慣性ポンプによってもたらされる流体流は、圧力勾配に完全に逆らい、第２のリザーバへの流体流を妨げるのに十分な大きさである。別の実施態様において、慣性ポンプによってもたらされる流体流は、圧力勾配のアクセス下で、流体が第２のリザーバに流れる速度を制御可能に低減する流体流よりも小さい。
【００１３】
図４は、マイクロ流体バルブ１２０、すなわちマイクロ流体バルブ２０の一実施態様例を概略的に示している。マイクロ流体バルブ１２０は、マイクロ流体バルブ１２０が慣性ポンプ１３４及びアクチュエータ１３８を更に備えることを除いて、マイクロ流体バルブ２０と同様である。マイクロ流体バルブ２０の構成要素に対応するマイクロ流体バルブ１２０の残りの構成要素には、同様の符号が付されている。
【００１４】
慣性ポンプ１３４は、慣性ポンプ１３４がチャネル３２に沿ってリザーバ２４の近位かつリザーバ２２の遠位に配置されている点では、慣性ポンプ３４と同様である。慣性ポンプ１３４は、アクチュエータ３４に対して独立して作動可能である。アクチュエータ１３８は、慣性ポンプ３４、１３４のいずれかを選択的に作動させるか、慣性ポンプ３４、１３４のいずれも選択的に作動させないか、又は慣性ポンプ３４、１３４の双方を選択的に作動させて、圧力勾配下でリザーバ２２からリザーバ２４への流体流を制御又はバルブ駆動する（valve）、装置を含む。１つの実施態様において、アクチュエータ１３８は集積回路を備える。別の実施態様において、アクチュエータ１３８は処理ユニットを備え、この処理ユニットは、非一時的コンピュータ可読媒体に含まれるコンピュータ可読命令の指示又は制御下で動作する。慣性ポンプ３４、１３４を選択的に独立して作動させることにより、アクチュエータ１３８は、圧力勾配下でリザーバ２２からチャネル３２を通って流れる流体に対向する流体流の力を制御する。
【００１５】
本願では、「処理ユニット」という用語は、非一時的メモリに含まれる命令シーケンスを実行する、現在開発されているか又は将来的に開発される処理ユニットを意味するものとする。命令シーケンスを実行することで、処理ユニットに制御信号の生成等のステップを行わせる。これらの命令は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、大容量記憶装置、又は何らかの他の永続性記憶装置から、処理ユニットによって実行するためにランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）にロードすることができる。他の実施形態において、ハードワイヤード回路を、ソフトウェア命令の代わりに又はソフトウェア命令と組み合わせて用いて、記載されている機能を実施することができる。例えば、コントローラアクチュエータ１３８は、１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の一部として実施することができる。別途具体的に明記されない限り、コントローラ又はアクチュエータは、ハードウェア回路及びソフトウェアのいかなる特定の組合せにも限定されず、処理ユニットによって実行される命令のいかなる特定のソースにも限定されない。
【００１６】
１つの実施態様において、慣性ポンプ３４及び１３４は、ポンプ３４、１３４のうちの一方が、ポンプ３４、１３４のうちの他方よりもリザーバ２４に対して近くなるように、チャネル３２に沿った様々な位置に配置される。その結果、同じ圧送力を仮定すると、リザーバ２４に最も近い慣性ポンプの方が、リザーバ２４からより遠く離れた慣性ポンプと比べて、圧力勾配に対向するより大きい流体流をもたらす。リザーバ２４に最も近いポンプ又は慣性ポンプ２４からより遠く離れた慣性ポンプのいずれかを選択的に作動させることにより、アクチュエータ１３８は、圧力勾配に対向する流体流を制御して、慣性ポンプ３４、１３４によって提供されるバルブ機構を制御する。
【００１７】
別の実施態様において、慣性ポンプ３４及び１３４はリザーバ２４から等距離で離間しているが、異なる圧送力を有する。例えば、慣性ポンプ３４は、第１の力又は第１の速度でチャネル３２内の双方向に流体をまず駆動することができ、一方、慣性ポンプ１３４は、第１の力又は第１の速度よりも大きい第２の力又は第２の速度でチャネル３２内の双方向に流体をまず駆動することができる。ポンプ３４、１３４のいずれかを選択的に作動させることにより、アクチュエータ１３８は、圧力勾配に対向する流体流を制御して、慣性ポンプ３４、１３４によって提供されるバルブ機構を制御する。
【００１８】
１つの実施態様において、ポンプ３４、１３４の双方は、チャネル３２に沿ってリザーバ２４（及びリザーバ２２）に対して別様に配置することができ、また双方が、流体流の制御を高めるように異なる圧送力を有することができる。システム１２０は、独立して作動可能な２つの慣性ポンプ３４、１３４を備えるものとして示されているが、他の実施態様において、システム１２０は、独立して作動可能又は制御可能な３つ以上の慣性ポンプを備え、流体が圧力勾配下でリザーバ２２からリザーバ２４へ流れる度合いについてより大きい制御度合いを提供することができる。１つの実施態様において、慣性ポンプ３４、１３４の一方又は双方は、バブルジェットポンプを含む。他の実施態様において、慣性ポンプ３４、１３４の一方又は双方は、他のタイプの慣性ポンプを含む。
【００１９】
図５は、マイクロ流体バルブ２２０、すなわちマイクロ流体バルブ２０の一実施態様例を概略的に示している。マイクロ流体バルブ２２０は、マイクロ流体バルブ２２０が慣性ポンプ２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃ、及び２３４Ｄ（慣性ポンプ２３４と総称する）を備えるように特に示されていることを除いて、マイクロ流体バルブ１２０と同様である。図示の例では、慣性ポンプ２３４は、チャネル３２内に一列のバブルジェットポンプ又はＴＩＪ熱抵抗器として設けられている。慣性ポンプ２３４のそれぞれは、リザーバ２２よりもリザーバ２４の方に近い。慣性ポンプ２３４のそれぞれは、リザーバ２４から等しい間隔を置いている。
【００２０】
慣性ポンプ２３４のそれぞれは、アクチュエータ１３８によって選択的に作動可能である。その結果、アクチュエータ１３８はバルブとして機能するが、これは、ポンプ２３４のうちの１つ又は複数を同時に選択的に作動させることでチャネル３２を通る流体流を制御し、圧送力を変更するために同時に始動される（fired）慣性ポンプ２３４の数（ＴＩＪ抵抗器の数）を変更することによる。例えば、圧力勾配下でリザーバ２４への流体の流れを低減するには、アクチュエータ１３８は慣性ポンプ２３４Ａを始動させることができる。圧力勾配下でリザーバ２４への流体流をより一層大きく低減するには、アクチュエータ１３８は、代替的に、慣性ポンプ２３４Ａ及び２３４Ｂを同時に始動させることができる。圧力勾配下でリザーバ２４への流体流を更により一層大きく低減するには、アクチュエータ２３８は、代替的に、慣性ポンプ２３４Ａ、２３４Ｂ、及び２３４Ｄを同時に作動させる等によって、更に多数の慣性ポンプを同時に作動させることができる。一列の慣性ポンプ２３４は、圧力勾配下でリザーバ２２からリザーバ２４への流体流が制限又は低減される度合いを漸次調整するために、アクチュエータ１３８に複数の組合せをもたらす。
【００２１】
図６は、マイクロ流体バルブ３２０、すなわちマイクロ流体バルブ２０の別の実施態様例を示している。マイクロ流体バルブ３２０は、マイクロ流体バルブ３２０が慣性ポンプ３３４Ａ、３３４Ｂ、３３４Ｃ、及び３３４Ｄ（慣性ポンプ３３４と総称する）を備えるように特に示されていることを除いて、マイクロ流体バルブ１２０と同様である。図示の例では、慣性ポンプ３３４は、チャネル３２に沿って一列のバブルジェットポンプ又はＴＩＪ熱抵抗器として設けられている。慣性ポンプ３３４のそれぞれは、リザーバ２２よりもリザーバ２４の方に近い。しかし、慣性ポンプ３３４のそれぞれは、リザーバ２４から異なる間隔を置いている。慣性ポンプ３３４のそれぞれは、アクチュエータ１３８によって選択的に作動可能である。その結果、アクチュエータ１３８は、ポンプ３３４のうちの１つを選択的に作動させることによってチャネル３２を通る流体流を制御する。圧力勾配下でリザーバ２４への流体流を低減するには、アクチュエータ１３８は、慣性ポンプ３３４ＡのＴＩＪ抵抗素子を始動させることができる。圧力勾配下でリザーバ２４への流体の流れをより大きく低減するには、アクチュエータ１３８は、代替的に、リザーバ２４により近い慣性ポンプ３３４Ｂを始動させることができる。圧力勾配下でリザーバ２４への流体流をより一層大きく低減するには、アクチュエータ１３８は、代替的に、リザーバ２４により一層近い慣性ポンプ３３４Ｃ又は慣性ポンプ３３４Ｄを始動させることができる。その結果、アクチュエータ１３８は、リザーバ２４から異なる間隔を置いた慣性ポンプを選択的に作動させることにより、流体が圧力勾配下でリザーバ２２からリザーバ２４に流れる度合いを制御及び調整する。
【００２２】
図示の例では、慣性ポンプ３３４は、同時に作動又は始動されるように更に構成されている。その結果、選択的に始動されるポンプのリザーバ２４からの間隔に基づいてバルブ駆動を制御するために、どの慣性ポンプ３３４を始動させるかを選択的に制御することに加えて、アクチュエータ１３８は、ポンプ３３４のうちの２つ以上を同時に選択的に作動させ、また一列の慣性ポンプ３３４の圧送力を変更することによって、チャネル３２内の流体流を制御することができる。例えば、圧力勾配下でリザーバ２４への流体流を低減するには、アクチュエータ１３８は、慣性ポンプ３３４Ｄを始動させることができる。圧力勾配下でリザーバ２４への流体流をより一層大きく低減するには、アクチュエータ１３８は、代替的に、ポンプ３３４Ｄ及び３３４Ａを同時に始動させることができる。圧力勾配下でリザーバ２４への流体流をより一層大きく低減するには、アクチュエータ１３８は、代替的に、ポンプ３３４Ｄ及び３３４Ｂを同時に始動させることができる。リザーバ２４への流体流の低減が高まるのは、慣性ポンプ３３４Ｂが慣性ポンプ３３４Ａと比べてリザーバ２２のより近くにある結果である。圧力勾配下でリザーバ２４への流体流を更により一層大きく低減するには、アクチュエータ２３８は、代替的に、慣性ポンプ３３４Ｄ、３３４Ａ、及び３３４Ｂを同時に作動させる等によって、更に多数の慣性ポンプを同時に作動させることができる。一列の慣性ポンプ３３４は、圧力勾配下でリザーバ２２からリザーバ２４への流体流が制限又は低減される度合いを漸次調整するために、アクチュエータ１３８に複数の組合せをもたらす。
【００２３】
図７は、マイクロ流体バルブ４２０、すなわちマイクロ流体バルブ２０の別の実施態様を概略的に示している。マイクロ流体バルブ４２０は、圧力勾配下で１つ又は複数の流体源から２つ以上の異なる受取りリザーバへの流体流を調節又は制御するバルブシステムを含む。マイクロ流体バルブ４２０は、供給源リザーバ４２２と、受取りリザーバ４２４Ａ、４２４Ｂ（受取りリザーバ４２４と総称する）と、チャネル４３２と、慣性ポンプ４３４Ａ、４３４Ｂ（慣性ポンプ４３４と総称する）と、アクチュエータ４３８とを備える。供給源リザーバ４２２は、システム４２０の供給源リザーバ４２２が圧力勾配下で流体の供給元又は供給源を提供し、それにより、抵抗が存在しなければ、受取りリザーバ４２４の一方又は双方に向かって流れるという点で、システム２０の供給源リザーバ４２２と同様である。１つの実施態様において、リザーバ４２から流体が流れる圧力勾配は、リザーバ４２２と連係するポンプによってもたらすことができる。
【００２４】
受取りリザーバ４２４は受取りリザーバ２４と同様である。受取りリザーバ４２４は、慣性ポンプ４３４及びアクチュエータ４３８の制御下で供給源リザーバ４２２からチャネル４３２を通る流体を選択的に受け取る。
【００２５】
チャネル４３２は、チャネル４３２がリザーバ４２２とリザーバ４２４とを流体接続するという点でチャネル３２と同様である。図示の例では、圧力勾配により、リザーバ４２２内の流体がチャネル４３２を通ってリザーバ４２４に向かって付勢される。チャネル４３２は、枝路４４０、枝路４４２Ａ及び４４２Ｂ（枝路４４２と総称する）を含む。枝路４４０は、リザーバ４２２に直接又は間接的に流体接続し、圧力勾配下で枝路４４２との接合部又は交差部４４４の方に流体を向ける。枝路４４２Ａは、交差部４４４から受取りリザーバ４２４Ａに延びる。枝路４４２Ｂは、交差部４４４から受取りリザーバ４２４Ｂに延びる。枝路４４２は、交差部４４４から枝路４４０に対して図示の等距離の角度で延びるように示されているが、他の実施態様では、枝路４４２は、交差部４４４から互いに対して他の角度で延びることができる。この角度は等しくすることも等しくしないこともできる。
【００２６】
慣性ポンプ４３４は慣性ポンプ３４と同様である。慣性ポンプ４３４Ａは、枝路４４２Ａに沿ってリザーバ４２４Ａの近位かつリザーバ４２２及びリザーバ４２４Ｂの遠位に配置される。慣性ポンプ４３４Ｂは、枝路４４２Ｂに沿ってリザーバ４２４Ｂの近位かつリザーバ４２４Ａの遠位に配置される。換言すると、慣性ポンプ４３４Ａ及び４３４Ｂは、リザーバ４２２又は他の受取りリザーバに対するよりも、それぞれ連係する受取りリザーバ４２４Ａ及び４２４Ｂに対する方が近い。１つの実施態様において、慣性ポンプ４３４の一方又は双方はバブルジェットポンプを含む。更に他の実施態様において、慣性ポンプ４３４の一方又は双方は、ＰＺＴポンプ等の偏向可能な膜を有する他のタイプの慣性ポンプを含むことができる。
【００２７】
アクチュエータ４３８は、アクチュエータ４３８が、慣性ポンプ４３４Ａ、４３４Ｂのいずれかを選択的に作動させるか、慣性ポンプ４３４Ａ、４３４Ｂのいずれも選択的に作動させないか、又は慣性ポンプ４３４Ａ、４３４の双方を選択的に作動させて、圧力勾配下でリザーバ４２２からリザーバ４２４の一方又は双方への流体の流れを制御する装置を含むという点で、上述したアクチュエータ１３８と同様である。１つの実施態様において、アクチュエータ４３８は集積回路を備える。別の実施態様において、アクチュエータ４３８は、非一時的コンピュータ可読媒体に含まれるコンピュータ可読命令の指示又は制御下で動作する処理ユニットを備える。慣性ポンプ４３４を選択的に独立して作動させることにより、アクチュエータ４３８は、圧力勾配下でリザーバ４２２からチャネル４３２を通って流れる流体に対向する流体流の力を制御する。
【００２８】
１つの実施態様において、アクチュエータ４３８は、慣性ポンプ４３４を選択的に作動させて、リザーバ４２２から到来する流体を、リザーバ４２４のうちの選択された１つに向けることができる。例えば、ポンプ５３４Ｂ及び５３４Ｃが作動していない場合、枝路４４０を通って流れる流体が枝路４４２に等しく分かれる１つの実施態様では、アクチュエータ４３８は、慣性ポンプ４３４Ａを作動させて、圧力勾配下で供給源リザーバ４２２からの流体流の速度の１／２である、枝路４４２Ａに沿って交差部４４４に向かう流体流の速度をもたらすことができる。このような一実施態様において、供給源リザーバ４２２からの流体は受取りリザーバ４２４Ｂに流れる。対照的に、ポンプ４３４が作動していない場合、枝路４４０を通って流れる流体が、枝路４４２に等しく分かれる別の実施態様では、アクチュエータ４３８は、慣性ポンプ４３４Ｂを作動させて、圧力勾配下で供給源リザーバ４２２からの流体流の速度の１／２である、枝路４４２Ｂに沿って交差部４４４に向かう流体流の速度においてもたらすことができる。このような一実施態様において、供給源リザーバ４２２からの流体は受取りリザーバ４２４Ａに流れる。いくつかの実施態様において、いずれかのポンプ４３４が動作していない場合、枝路４４０を通って流れる流体は、チャネル４４２が異なるサイズである場合及び／又は交差部４４４における角度が等しくない場合等では、チャネル４４２間で等しく分かれることができない。このような状況では、慣性ポンプ４３４は、作動時、枝路４４０からのこのような不均等な流れ特性に応じて、供給源リザーバ４２２からの流体流の速度の半分よりも大きいか又は小さい、交差部４４４に向かう流体流の速度をもたらすことができる。更に別の実施態様において、アクチュエータ４３８は、双方のポンプ４３４を作動させて、リザーバ４２４Ａ、４２４Ｂのいずれかへの流体流を妨げるか又は阻止することができる。
【００２９】
１つの実施態様において、システム４２０は、システム２２０又はシステム３２０に関して上述したように、枝路４４２の一方又は双方に沿って追加の慣性ポンプを備えることができる。このような一実施態様において、異なる組合せの複数の慣性ポンプを選択的に作動させることにより、アクチュエータ４３８は、リザーバ４２４のそれぞれに流れるリザーバ４２２からの流体流の割合を選択的に漸次制御する。例えば、枝路４４２がそれぞれ、システム２２０に関して図示及び上述した一列の慣性ポンプ２３４Ａ〜２３４Ｄのような一列の慣性ポンプを含む実施態様では、アクチュエータ４３８は、異なる数の慣性ポンプを選択的に作動させて圧送力を変更し、リザーバ４２４のそれぞれに流れる、圧力勾配下でリザーバ４２２から流れる流体流の割合部分を漸次調整することができる。枝路４４２がそれぞれ、システム３２０に関して図示及び上述した一列の慣性ポンプ３３４Ａ〜３３４Ｄのような一列の慣性ポンプを備える実施態様において、アクチュエータ４３８は、異なる慣性ポンプ３３４を連係する受取りリザーバ４２４から異なる間隔（spacing's）で、また、このような慣性ポンプ３３４の異なる数及び／又は組合せで選択的に作動させ、このような慣性ポンプからの流体流の速度を変更し、圧力勾配下でリザーバ４２２からリザーバ４２４Ａ及びリザーバ４２４Ｂに流れる流体の割合又は部分を漸次調整することができる。
【００３０】
図７によって示されているように、１つの実施態様において、マイクロ流体バルブ４２０は、マイクロ流体バルブ４２０の性能に関してアクチュエータ４３８にフィードバックを提供する１つ又は複数の補足的な流量計又は流量センサ４４９を更に備えることができる。１つの実施態様において、非一時的コンピュータ可読媒体において提供される命令に従い、アクチュエータ４３８は、このようなフィードバックを分析し、慣性ポンプ４３４の動作パラメータを調整して、慣性ポンプ４３４をよりよく較正し、流体流の所望の制御を達成する。例えば、１つの実施態様において、センサ４４９からのフィードバックに基づいて、アクチュエータ４３８は、１つの慣性ポンプ４３４が圧力勾配下でリザーバ４２２からの流体の後続の圧送を作動又は始動させる８回のタイミングを調整することができる。更に他の実施態様では、流量計又は流量センサ４４９は省略することができる。
【００３１】
図８〜図１３は、マイクロ流体バルブ５２０、すなわちマイクロ流体バルブ２０の一実施態様例を、異なる動作状態において示している。マイクロ流体バルブ５２０は、マイクロ流体バルブ５２０が、チャネル５３２によって接続される３つのリザーバ５２２Ａ、５２２Ｂ、及び５２２Ｃ（リザーバ５２２と総称する）を備え、複数の慣性ポンプ５３４がリザーバ５２２のそれぞれと連係して、マイクロ流体バルブ５２０の動作状態に応じて供給源リザーバ又は受取りリザーバとして機能することを除いて、マイクロ流体バルブ４２０と同様である。複数の慣性ポンプ５３は、アクチュエータ４３８（システム４２０に関して図示及び上述した）によって選択的に作動可能であり、リザーバ５２２のうちの１つからの流体の流れをリザーバ５２２のうちの選択された他のリザーバに対して選択的に制御する。
【００３２】
チャネル５３２はチャネル４３２と同様である。チャネル５３２はリザーバ５２２を接続し、交差部５４４において互いに接続している枝路５４２Ａ、５４２Ｂ、及び５４２Ｃ（枝路５４２と総称する）を含む。枝路５４０は互いに平行又は垂直であるように示されているが、枝路５４０は互いから他の角度で延びる。
【００３３】
図示の例では、システム５２０は、連係するか又は割り当てられたリザーバ５２２の近位かつ残りのリザーバ５２２の遠位に、選択的に作動可能な２つの慣性ポンプ５３４を備える。図示の例では、システム５２０は、リザーバ５２２Ａの近位に慣性ポンプ５３４Ａ１、５３４Ａ２を備え、リザーバ５２２Ｂの近位に慣性ポンプ５３４Ｂ１、５３４Ｂ２を備え、リザーバ５２２Ｃの近位に慣性ポンプ５３４Ｃ１、５３４Ｃ２を備える。慣性ポンプ５３４のそれぞれは、アクチュエータ４３８によって独立して作動可能であり、慣性ポンプ５３４の各対のうちの１つを作動させることができるか、１対の慣性ポンプの双方を作動させることができるか、又は１対の慣性ポンプのうちのいずれも作動させないようになっている。図示の例では、慣性ポンプ５３４のそれぞれは、始動すると、他の慣性ポンプ５３４が始動した場合の速度と等しい速度の流体流をもたらす略同じ圧送力をもたらす。１つの実施態様において、慣性ポンプ５３４のそれぞれは、ＴＩＪ熱抵抗素子等のマイクロヒータを備えるバブルジェットポンプを備える。他の実施態様では、慣性ポンプ５３４は、ＰＺＴポンプ等の偏向可能な膜を有する慣性ポンプ等の他のタイプの慣性ポンプを備えることができる。
【００３４】
図８は、第１の動作状態におけるマイクロ流体バルブ５２０を示しており、この第１の動作状態では、流体がリザーバ５２２Ａから圧送され、リザーバ５２２Ｂに向けられる。図示の例では、アクチュエータ４３８（図７に示されている）は、慣性ポンプ５３４Ａ１及び５３４Ａ２の双方を作動又は始動させ、リザーバ５２２Ａから流体を圧送する。ポンプ５３４Ａ１及び５３４Ａ２の作動又は始動後の所定の時間の後、チャネル５３２の長さ寸法、流体の粘度、及びポンプ５３４の特性に応じて、アクチュエータ４３８は慣性ポンプ５３４Ｃ１を作動又は始動させるが、ポンプ５３４Ｃ２及び５３４Ｂ１、５３４Ｂ２は作動しない、すなわちオフのままである。ポンプ５３４Ｂ及び５３４Ｃが作動していない場合、枝路５４２Ａを通って流れる流体が、枝路５４２Ｂ及び５４２Ｃに等しく分かれる１つの実施態様では、慣性ポンプ５３４Ｃ１の始動により、慣性ポンプ５３４Ａ１及び５３４Ａ２を組み合わせた始動による流体流の１／２がもたらされる。その結果、枝路５４２Ｃを通るリザーバ５２２Ｃへの流体流は、実質的に妨げられるか又は遮断され（「Ｘ」によって表す）、それにより、リザーバ５２２Ａからの流体が枝路５４２Ｂを通ってリザーバ５２２Ｂに流れる。
【００３５】
図９は、第２の動作状態におけるマイクロ流体バルブ５２０を示しており、この第２の動作状態では、流体がリザーバ５２２Ａから圧送され、リザーバ５２２Ｃに向けられる。図示の例では、アクチュエータ４３８（図７に示されている）は、慣性ポンプ５３４Ａ１及び５３４Ａ２の双方を作動又は始動させ、リザーバ５２２Ａから流体を圧送する。ポンプ５３４Ａ１及び５３４Ａ２の作動又は始動後の所定の時間の後、チャネル５３２の長さ寸法、流体の粘度、及びポンプ５３４の特性に応じて、アクチュエータ４３８は慣性ポンプ５３４Ｂ１を作動又は始動させるが、ポンプ５３４Ｂ２及び５３４Ｃ１、５３４Ｃ２は作動しない、すなわちオフのままである。ポンプ５３４Ｂ及び５３４Ｃが作動していない場合、枝路５４２Ａを通って流れる流体が、枝路５４２Ｂ及び５４２Ｃに等しく分かれる１つの実施態様では、慣性ポンプ５３４Ｂ１の始動により、慣性ポンプ５３４Ａ１及び５３４Ａ２を組み合わせた始動による流体流の１／２がもたらされる。その結果、枝路５４２Ｂを通るリザーバ５２２Ｂへの流体流は、実質的に妨げられるか又は遮断され（「Ｘ」によって表す）、それにより、リザーバ５２２Ａからの流体が枝路５４２Ｃを通ってリザーバ５２２Ｃに流れる。
【００３６】
図１０は、第３の動作状態におけるマイクロ流体バルブ５２０を示しており、この第３の動作状態では、流体がリザーバ５２２Ｃから圧送され、リザーバ５２２Ａに向けられる。図示の例では、アクチュエータ４３８（図７に示されている）は、慣性ポンプ５３４Ｃ１及び５３４Ｃ２の双方を作動又は始動させ、リザーバ５２２Ｃから流体を圧送する。ポンプ５３４Ｃ１及び５３４Ｃ２の作動又は始動後の所定の時間の後、チャネル５３２の長さ寸法、流体の粘度、及びポンプ５３４の特性に応じて、アクチュエータ４３８は慣性ポンプ５３４Ｂ１を作動又は始動させるが、ポンプ５３４Ｂ２及び５３４Ａ１、５３４Ａ２は作動しない、すなわちオフのままである。ポンプ５３４Ａ及び５３４Ｂが作動していない場合、枝路５４２Ｂを通って流れる流体が、枝路５４２Ａ及び５４２Ｂに等しく分かれる１つの実施態様では、慣性ポンプ５３４Ｂ１の始動により、慣性ポンプ５３４Ｃ１及び５３４Ｃ２を組み合わせた始動による流体流の１／２がもたらされる。その結果、枝路５４２Ｂを通るリザーバ５２２Ｂへの流体流は、実質的に妨げられるか又は遮断され（「Ｘ」によって表す）、それにより、リザーバ５２２Ｃからの流体が枝路５４２Ａを通ってリザーバ５２２Ａに流れる。
【００３７】
図１１は、第４の動作状態におけるマイクロ流体バルブ５２０を示しており、この第４の動作状態では、流体がリザーバ５２２Ｂから圧送され、リザーバ５２２Ａに向けられる。図示の例では、アクチュエータ４３８（図７に示されている）は、慣性ポンプ５３４Ｂ１及び５３４Ｂ２の双方を作動又は始動させ、リザーバ５２２Ｂから流体を圧送する。ポンプ５３４Ｂ１及び５３４Ｂ２の作動又は始動後の所定の時間の後、チャネル５３２の長さ寸法、流体の粘度、及びポンプ５３４の特性に応じて、アクチュエータ４３８は慣性ポンプ５３４Ｃ１を作動又は始動させるが、ポンプ５３４Ｃ２及び５３４Ａ１、５３４Ａ２は作動しない、すなわちオフのままである。ポンプ５３４Ａ及び５３４Ｃが作動していない場合、枝路５４２Ｂを通って流れる流体が、枝路５４２Ａ及び５４２Ｃに等しく分かれる１つの実施態様では、慣性ポンプ５３４Ｃ１の始動により、慣性ポンプ５３４Ｂ１及び５３４Ｂ２を組み合わせた始動による流体流の略１／２がもたらされる。その結果、枝路５４２Ｃを通るリザーバ５２２Ｃへの流体流は、実質的に妨げられるか又は遮断され（「Ｘ」によって表す）、それにより、リザーバ５２２Ｂからの流体が枝路５４２Ａを通ってリザーバ５２２Ａに流れる。
【００３８】
図１２は、第５の動作状態におけるマイクロ流体バルブ５２０を示しており、この第５の動作状態では、流体がリザーバ５２２Ｂから圧送され、リザーバ５２２Ｃに向けられる。図示の例では、アクチュエータ４３８（図７に示されている）は、慣性ポンプ５３４Ｂ１及び５３４Ｂ２の双方を作動又は始動させ、リザーバ５２２Ｂから流体を圧送する。ポンプ５３４Ｂ１及び５３４Ｂ２の作動又は始動後の所定の時間の後、チャネル５３２の長さ寸法、流体の粘度、及びポンプ５３４の特性に応じて、アクチュエータ４３８は慣性ポンプ５３４Ａ１を作動又は始動させるが、ポンプ５３４Ａ２及び５３４Ｃ１、５３４Ｃ２は作動しない、すなわちオフのままである。ポンプ５３４Ａ及び５３４Ｃが作動していない場合、枝路５４２Ｂを通って流れる流体が、枝路５４２Ａ及び５４２Ｃに等しく分かれる１つの実施態様では、慣性ポンプ５３４Ａ１の始動により、慣性ポンプ５３４Ｂ１及び５３４Ｂ２を組み合わせた始動による流体流の略１／２がもたらされる。その結果、枝路５４２Ａを通るリザーバ５２２Ａへの流体流は、実質的に妨げられるか又は遮断され（「Ｘ」によって表す）、それにより、リザーバ５２２Ｂからの流体が枝路５４２Ｃを通ってリザーバ５２２Ｃに流れる。
【００３９】
図１３は、第６の動作状態におけるマイクロ流体バルブ５２０を示しており、この第６の動作状態では、流体がリザーバ５２２Ｃから圧送され、リザーバ５２２Ｂに向けられる。図示の例では、アクチュエータ４３８（図７に示されている）は、慣性ポンプ５３４Ｃ１及び５３４Ｃ２の双方を作動又は始動させ、リザーバ５２２Ｃから流体を圧送する。ポンプ５３４Ｃ１及び５３４Ｃ２の作動又は始動後の所定の時間の後、チャネル５３２の長さ寸法、流体の粘度、及びポンプ５３４の特性に応じて、アクチュエータ４３８は慣性ポンプ５３４Ａ１を作動又は始動させるが、ポンプ５３４Ａ２及び５３４Ｂ１、５３４Ｂ２は作動しない、すなわちオフのままである。ポンプ５３４Ａ及び５３４Ｂが作動していない場合、枝路５４２Ｃを通って流れる流体が、枝路５４２Ａ及び５４２Ｂに等しく分かれる１つの実施態様では、慣性ポンプ５３４Ａ１の始動により、慣性ポンプ５３４Ｃ１及び５３４Ｃ２を組み合わせた始動による流体流の略１／２がもたらされる。その結果、枝路５４２Ａを通るリザーバ５２２Ａへの流体流は、実質的に妨げられるか又は遮断され（「Ｘ」によって表す）、それにより、リザーバ５２２Ｃからの流体が枝路５４２Ｂを通ってリザーバ５２２Ｂに流れる。
【００４０】
マイクロ流体バルブ５２０は、各リザーバ５２２と連係する１対の慣性ポンプ５３４を備えるものとして示されているが、他の実施態様では、マイクロ流体バルブ５２０は、各リザーバ５２２と連係するこのような慣性ポンプをより多数備えることができる。マイクロ流体バルブ５２０は、枝路５４２に対して直交する方向に重なっている慣性ポンプ５３４を備え、圧送される流体の速度は、始動される各対のポンプ５３４の数を調整することによって調整されるものとして示されているが、他の実施態様では、ポンプ５３４は、（システム３２０のポンプ３３４と同様に）ポンプが配置される枝路５４２に対して平行な方向に重なっていることができ、それにより、流体がこのようなポンプによって圧送される速度は、連係するリザーバ５２２から異なる距離だけ離間している慣性ポンプ５３４を選択的に始動させることによって更に調整することができる。
【００４１】
図８〜図１３に示されている例のそれぞれにおいて、受取りリザーバに通じる枝路に慣性ポンプからの抵抗流が存在しない場合、枝路の互いに対する相対角度及びこのような枝路の相対的に等しいサイズにより、供給源リザーバから流れる流体が交差部５４４において２つの受取りリザーバ間に等しく分かれることになる。受取りリザーバのうちの１つに対する流体流を妨げるには、流体流を妨げる枝路内の慣性ポンプにより、流体の供給源として機能するリザーバからの流体流の速度の半分である流体流の速度をもたらす。いくつかの実施態様において、受取りリザーバに通じる枝路に慣性ポンプからの抵抗流が存在しない場合、枝路が異なるサイズの受取りリザーバに通じる場合及び／又は交差部５４４における角度が等しくない場合等では、供給源リザーバから流れる流体は交差部５４４において等しく分かれることができない。このような状況では、妨げられる枝路における慣性ポンプは、供給源リザーバ５２２からの流体流の速度の半分よりも大きいか又は小さい、交差部５４４に向かう流体流の速度をもたらし、このような流体流を妨げることを達成することができる。いくつかの実施態様において、枝路における慣性ポンプの抵抗流は、連係するリザーバへの流体流を妨げるか又は完全に阻止するのではなく、このような流体流を低減するように、代替的なサイズとすることができる。
【００４２】
図１４及び図１５は、マイクロ流体バルブ６２０、すなわちマイクロ流体バルブ２０の一実施態様例を、異なる動作状態において示している。マイクロ流体バルブ６２０は、マイクロ流体バルブ６２０が、チャネル６３２によって接続される４つのリザーバ６２２Ａ、６２２Ｂ、６２２Ｃ、及び６２２Ｃ（リザーバ６２２と総称する）を備え、複数の慣性ポンプ６３４がリザーバ６２２のそれぞれと連係して、マイクロ流体バルブ６２０の動作状態に応じて供給源リザーバ又は受取りリザーバとして機能することを除いて、マイクロ流体バルブ６２０と同様である。複数の慣性ポンプ６３４は、アクチュエータ４３８（システム４２０に関して図示及び上述した）によって選択的に作動可能であり、リザーバ６２２のうちの１つからの流体の流れを１つ又は複数の他のリザーバ６２２に対して選択的に制御する。
【００４３】
チャネル６３２はチャネル５３２と同様である。チャネル６３２はリザーバ６２２を接続し、交差部６４４において互いに接続している枝路６４０Ａ、６４０Ｂ、６４０Ｃ、及び６４０Ｄ（枝路６４０と総称する）を含む。枝路６４０は互いに平行又は垂直であるように示されているが、枝路６４０は互いから他の角度で延びることができる。
【００４４】
図示の例では、システム６２０は、連係するか又は割り当てられたリザーバ６２２の近位かつ残りのリザーバ６２２の遠位に、選択的に作動可能な３つの慣性ポンプ６３４を備える。図示の例では、システム６２０は、リザーバ６２２Ａの近位に慣性ポンプ６３４Ａ１、６３４Ａ２を備え、リザーバ６２２Ｂの近位に慣性ポンプ６３４Ｂ１、６３４Ｂ２を備え、リザーバ６２２Ｃの近位に慣性ポンプ６３４Ｃ１、６３４Ｃ２を備え、リザーバ６２２Ｄの近位に慣性ポンプ６３４Ｄ１、６３４Ｄ２を備える。慣性ポンプ６３４のそれぞれは、アクチュエータ４３８によって独立して作動可能であり、慣性ポンプ６３４の各組の１つ又は複数の慣性ポンプを作動させることができるか、１対のアクチュエータの双方を作動させることができるか、又は１対のアクチュエータのうちのいずれも作動させないようになっている。図示の例では、慣性ポンプ６３４のそれぞれは、始動すると、他の慣性ポンプ６３４が始動した場合の速度と等しい速度の流体流をもたらす略同じ圧送力をもたらす。１つの実施態様において、慣性ポンプ６３４のそれぞれは、ＴＩＪ熱抵抗素子等のマイクロヒータを備えるバブルジェットポンプを備える。他の実施態様では、慣性ポンプ６３４は、ＰＺＴポンプ等の偏向可能な膜を有する慣性ポンプ等の他のタイプの慣性ポンプを備えることができる。
【００４５】
図１４は、第１の動作状態におけるマイクロ流体バルブ６２０を示しており、この第１の動作状態では、流体がリザーバ６２２Ａから圧送され、リザーバ６２２Ｂに向けられる。図示の例では、アクチュエータ４３８（図７に示されている）は、慣性ポンプ６３４Ａ１、６３４Ａ２、及び６３４Ａ３のそれぞれを作動又は始動させ、リザーバ６２２Ａから流体を圧送する。ポンプ６３４Ａ１〜６３４Ａ３の作動又は始動後の所定の時間の後、チャネル６３２の長さ寸法、流体の粘度、及びポンプ６３４の特性に応じて、アクチュエータ４３８は、慣性ポンプ６３４Ｃ１及び６３４Ｄ１を作動又は始動させるが、ポンプ６３４Ｃ２、６３４Ｃ３、及び慣性ポンプ６３４Ｂ１〜６３４Ｂ３のそれぞれは作動しない、すなわちオフのままである。ポンプ６３４Ｂ、６３４Ｃ、及び６３４Ｄが作動していない場合、枝路６４２Ａを通って流れる流体が枝路６４２Ｂ、６４２Ｃ、及び６４２Ｄに等しく分かれる１つの実施態様では、慣性ポンプ６３４Ｃ１の始動により、慣性ポンプ６３４Ａ１〜５３４Ａ３を組み合わせた始動による流体流の１／３がもたらされる。その結果、枝路６４２Ｃを通るリザーバ６２２Ｃへの流体流は、実質的に妨げられるか又は遮断される（「Ｘ」によって表す）。慣性ポンプ６３４Ｄ１の始動により、慣性ポンプ６３４Ａ１〜６３４Ａ３を組み合わせた始動による流体流の１／３がもたらされる。その結果、枝路６４２Ｄを通るリザーバ６２２Ｄへの流体流は、実質的に妨げられるか又は遮断される（「Ｘ」によって表す）。その結果、リザーバ６２２Ａからの流体は、枝路５４２Ｂを通ってリザーバ６２２Ｂ内に流れる。
【００４６】
図１５は、第２の動作状態におけるマイクロ流体バルブ６２０を示しており、この第２の動作状態では、流体がリザーバ６２２Ａから圧送され、リザーバ６２２Ｄに向けられる。図示の例では、アクチュエータ４３８（図７に示されている）は、慣性ポンプ６３４Ａ１、６３４Ａ２、及び６３４Ａ３のそれぞれを作動又は始動させ、リザーバ６２２Ａから流体を圧送する。ポンプ６３４Ａ１〜６３４Ａ３の作動又は始動後の所定の時間の後、チャネル６３２の長さ寸法、流体の粘度、及びポンプ６３４の特性に応じて、アクチュエータ４３８は、慣性ポンプ６３４Ｂ１及び６３４Ｃ１を作動又は始動させるが、ポンプ６３４Ｂ２、６３４Ｂ３、ポンプ６３４Ｃ２、６３４Ｃ３、及び慣性ポンプ６３４Ｄ１〜６３４Ｄ３のそれぞれは作動しない、すなわちオフのままである。ポンプ６３４Ｂ、６３４Ｃ、及び６３４Ｄが作動していない場合、枝路６４２Ａを通って流れる流体が枝路６４２Ｂ、６４２Ｃ、及び６４２Ｄに等しく分かれる１つの実施態様では、慣性ポンプ６３４Ｂ１の始動により、慣性ポンプ６３４Ａ１〜６３４Ａ３を組み合わせた始動による流体流の１／３がもたらされる。その結果、枝路６４２Ｂを通るリザーバ６２２Ｂへの流体流は、実質的に妨げられるか又は遮断される（「Ｘ」によって表す）。慣性ポンプ６３４Ｃ１の始動により、慣性ポンプ６３４Ａ１〜６３４Ａ３を組み合わせた始動による流体流の１／３がもたらされる。その結果、枝路６４２Ｃを通るリザーバ６２２Ｃへの流体流は、実質的に妨げられるか又は遮断される（「Ｘ」によって表す）。その結果、リザーバ６２２Ａからの流体は、枝路６４２Ｄを通ってリザーバ６２２Ｄ内に流れる。マイクロ流体バルブ６２０は、同様に、リザーバ６２２のうちの選択された１つから、リザーバ６２２のうちの選択された別のリザーバに流体を選択的に向けるように動作することができる。同様に、マイクロ流体バルブ６２０は、慣性ポンプ６３４を選択的に始動又は作動させて、リザーバ６２２のうちの選択された１つから、リザーバ６２２の他のリザーバのそれぞれ又はリザーバ６２２のうちの選択された１対に流体を向けるように動作することができる。いくつかの実施態様において、マイクロ流体バルブ６２０は、慣性ポンプ６３４を選択的に作動させることによって、１対のリザーバ又はこのようなリザーバのうちの３つから、選択された１つ又は２つのリザーバ内に流体を向けるように動作することができる。
【００４７】
図１４及び図１５に示されている例のそれぞれにおいて、受取りリザーバに通じる枝路に慣性ポンプからの抵抗流が存在しない場合、枝路の互いに対する相対角度及びこのような枝路の相対的に等しいサイズにより、供給源リザーバから流れる流体が交差部６４４において３つの受取りリザーバ間に等しく分かれることになる。受取りリザーバのうちの２
つに対する流体流を妨げるには、流体流を妨げる枝路内の慣性ポンプにより、流体の供給源として機能するリザーバからの流体流の速度の１／３である流体流の速度をもたらす。供給源リザーバから流体を受け取るｎ個の受取りリザーバが存在し得る他の実施態様、及び、抵抗流が存在しない場合、供給源リザーバからの流体流が交差部において異なる枝路間に等しく分かれる他の実施態様では、受取りリザーバに通じる個々の枝路における慣性ポンプを作動させることによって、存在し得る受取りリザーバのうちの特定の１つに流体流が向けられ、供給源リザーバからの流体流の速度の１／ｎである抵抗流がもたらされるようになっている。
【００４８】
いくつかの実施態様において、受取りリザーバに通じる枝路に慣性ポンプからの抵抗流が存在しない場合、供給源リザーバから流れる流体は、交差部６４４等の交差部において等しく分かれることができない。交差部において流体流がこうして不均等に分かれるのは、受取りリザーバに通じる枝路が異なるサイズを有する場合及び／又は交差部６４４における角度が等しくない場合に生じることができる。このような状況では、妨げられる枝路における慣性ポンプは、供給源リザーバからの流体流の速度の１／ｎよりも大きいか又は小さい、交差部６４４に向かう流体流の速度をもたらし、このような流体流を妨げることを達成することができる。いくつかの実施態様において、枝路における慣性ポンプの抵抗流は、連係するリザーバへの流体流を妨げるか又は完全に阻止するのではなく、このような流体流を低減するように、代替的なサイズとすることができる。
【００４９】
マイクロ流体バルブ６２０は、各リザーバ６２２と連係する３つの慣性ポンプ６３４の組を備えるものとして示されているが、他の実施態様では、マイクロ流体バルブ６２０は、各リザーバ６２２と連係するこのような慣性ポンプをより多数備えることができる。マイクロ流体バルブ６２０は、枝路６４２に対して直交する方向に重なっている慣性ポンプ６３４を備え、流体が圧送される速度が、始動される各ファセットのポンプ６３４の数を調整することによって調整されるものとして示されているが、他の実施態様では、ポンプ６３４は、（システム３２０のポンプ３３４と同様に）ポンプが配置される枝路６４２に対して平行な方向に重なっていることができ、流体がそのようなポンプによって圧送される速度は、連係するリザーバ６２２から異なる距離だけ離間した慣性ポンプ６３４を選択的に始動させることによって更に調整することができるようになっている。
【００５０】  本開示は実施形態例を参照して記載しているが、当業者には、特許請求されている主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細について変更を行うことができることがわかる。例えば、種々の実施形態例が、１つ又は複数の利益を提供する１つ又は複数の特徴を備えるものとして記載されている場合があるが、記載されている特徴は、記載の実施形態例又は他の代替的な実施形態において、互いに入れ替えるか又は代替的には互いに組み合わせることができることが想定される。本開示の技術は比較的複雑であるため、全ての技術の変更は予期されない。実施形態例を参照して記載され、添付の特許請求の範囲において記載される本開示は、可能な限り広範に意図されることが明白である。例えば、別途具体的に明記されない限り、単一の特定の要素を挙げている請求項は、複数のそのような特定の要素も包含する。  なお、出願当初の特許請求の範囲は、以下のとおりである。〔請求項１〕  第１のリザーバと、  第２のリザーバと、  前記第１のリザーバを前記第２のリザーバに接続するチャネルであって、前記第２のリザーバは、圧力勾配下で前記第１のリザーバから該チャネルを通して流体を受け取る、チャネルと、  前記チャネル内で前記第２のリザーバの近位かつ前記第１のリザーバの遠位にある慣性ポンプと、を備える、マイクロ流体バルブ。〔請求項２〕  前記ポンプはバブルジェットポンプを含む、請求項１に記載のバルブ。〔請求項３〕  前記慣性ポンプの前記第２のリザーバからの間隔を選択的に変更するアクチュエータを更に備える、請求項１に記載のバルブ。〔請求項４〕  前記第２のリザーバの近位かつ前記第１のリザーバの遠位にある第２の慣性ポンプと、  前記慣性ポンプ及び前記第２の慣性ポンプを選択的に作動させるアクチュエータと、を更に備える、請求項１に記載のバルブ。〔請求項５〕  前記バルブは、前記慣性ポンプ及び前記第２の慣性ポンプを形成する、独立して作動可能な一列の始動する抵抗器を備え、該一列の始動する抵抗器は、前記第２のリザーバから異なる間隔を置いている、請求項４に記載のバルブ。〔請求項６〕  前記バルブは、前記慣性ポンプを形成する、独立して作動可能な一列の始動する抵抗器を備え、該一列の抵抗器は、前記第２のリザーバから等しい間隔を置いており、前記アクチュエータは、前記抵抗器を選択的に始動させて、圧送力を変更するように作動される前記抵抗器の数を変更するコントローラを備える、請求項１に記載のバルブ。〔請求項７〕  所与の場所において、前記慣性ポンプの圧送力を選択的に変更するアクチュエータを更に備える、請求項１に記載のバルブ。〔請求項８〕  前記チャネルは、  第１の枝路と、  前記第１の枝路との交差部から延びる第２の枝路と、  前記交差部から延びるとともに、第３のリザーバに接続される第３の枝路と、を含む、請求項１に記載のバルブ。〔請求項９〕  所与の場所及び前記慣性ポンプの場所において、前記慣性ポンプの圧送力のうちの１つを選択的に変更するアクチュエータを更に備える、請求項８に記載のバルブ。〔請求項１０〕  前記第３の枝路内で前記第３のリザーバの近位かつ前記交差部の遠位にある第２の慣性ポンプと、  前記第１の慣性ポンプ及び前記第２の慣��ポンプの圧送を独立して変更するアクチュエータと、を更に備える、請求項８に記載のバルブ。〔請求項１１〕  前記第１の枝路内に第３の慣性ポンプを更に備え、前記アクチュエータは、前記第１の慣性ポンプ、前記第２の慣性ポンプ、及び前記第３の慣性ポンプの圧送を独立して変更する、請求項１０に記載のバルブ。〔請求項１２〕  前記第２のリザーバは、前記第２のリザーバ及び前記チャネルの接合部における断面積が、前記接合部における前記チャネルの断面積の少なくとも１０倍である、請求項１に記載のバルブ。〔請求項１３〕  第１のリザーバと第２のリザーバとの間に圧力勾配を印加し、前記第１のリザーバからチャネルを通して前記第２のリザーバに流体流を付勢することと、  前記チャネル内で前記第２のリザーバの近位かつ前記第１のリザーバの遠位にある慣性ポンプを選択的に作動させて、前記流体流を制御することと、を含む、マイクロ流体をバルブ駆動する方法。〔請求項１４〕  所与の場所及び前記慣性ポンプの場所において、前記慣性ポンプの圧送力のうちの１つを選択的に変更し、前記流体流を制御することを含む、請求項１３に記載の方法。〔請求項１５〕  第１のリザーバと、  第２のリザーバと、  第３のリザーバと、  前記第１のリザーバから延びる第１の枝路と、該第１の枝路との交差部から前記第２のリザーバに延びる第２の枝路と、前記交差部から前記第３のリザーバに延びる第３の枝路とを含むチャネルであって、前記第２のリザーバ及び前記第３のリザーバは、圧力勾配下で該チャネルを通る前記第１のリザーバからの流体を選択的に受け取るようになっている、チャネルと、  前記第２の枝路内で前記第２のリザーバの近位かつ前記交差部の遠位にある第１のバブルジェットポンプと、  前記第３の枝路内で第３のリザーバの近位かつ前記交差部の遠位にある第２のバブルジェットポンプと、  前記第１のバブルジェットポンプ及び前記第２のバブルジェットポンプの圧送を独立して変更して、前記第２のリザーバ及び前記第３のリザーバへの流体流を制御するアクチュエータと、を備える、マイクロ流体バルブ。
【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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