(57)【要約】本発明の技術分野は、集積回路などのマイクロエレクトロニクスの用途、又は、マイクロ流体を組み込んでいるカードなどの生医学的な用途のための、マイクロシステムの機械的、化学的、電気的又は熱的機能のために設計されたマイクロアクチュエータの技術分野である。本発明は、強固な支持部材（３）内で機械加工されかつ火薬（６）を収納しているチャンバ（２、６３）を備えたマイクロアクチュエータ（１、６０）に関する。このマイクロアクチュエータ（１、６０）は、チャンバ（２、６３）が変形可能な膜部材（４、６２）によって部分的に区画されており、火薬（６）の燃焼で生成される気体によって、膜部材（４、６２）を変形させてチャンバ（２、６３）の体積を増加させることができ、その一方で、チャンバ（２、６３）の強固な壁を無損傷に維持しているということを本質的に特徴としている。
2004534184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強固な支持部材（３）内で作られておりかつ火薬（６）を収納しているチャンバ（２、６３）を備えたマイクロアクチュエータ（１、６０）において、
前記チャンバ（２、６３）の強固な壁を無損傷のままにしつつ、同時に、前記火薬（６）の燃焼で生成される気体によって膜部材（４、６２）を変形させて前記チャンバ（２、６３）の体積を増加させることができるように、前記チャンバ（２、６３）は、変形可能な膜部材（４、６２）によって部分的に区画されていることを特徴とするマイクロアクチュエータ（１、６０）。
【請求項２】
前記チャンバ（２、６３）が一旦膨張すると、前記チャンバ（２、６３）が密閉空間部を形成することを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項３】
前記火薬（６）は、ニトロセルロースを主成分とした組成物で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項４】
前記チャンバ（２、６３）の体積は１ｃｍ3未満であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項５】
前記火薬（６）の質量と前記チャンバ（２、６３）の体積の比である、充填密度は、０．０１μｇ／ｍｍ3〜０．１ｍｇ／ｍｍ3であることを特徴とする請求項１又は４に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項６】
加熱伝導トラックが、前記火薬（６）上に堆積させられ、かつ前記火薬（６）のみと接触することを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項７】
前記チャンバは前記支持部材内でくり抜かれたキャビティを有し、前記火薬（６）は前記キャビティを覆うフィルムの形態であることを特徴とする請求項１又は６に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項８】
前記火薬（６）は、前記チャンバ（２）を通過する加熱伝導ワイヤ（６）を覆い、前記ワイヤ（５）の直径は１０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項９】
前記チャンバ（２）は、前記火薬（６）によって放出された気体の作用を受けて膨張しうる柔軟な膜部材（４）によって部分的に区画されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項１０】
前記チャンバ（６３）は、前記チャンバ（６３）内の折られた柔軟な膜部材（６２）によって部分的に区画されており、前記膜部材（６３）は、前記火薬（６）で放出された気体の作用を受けて展開しうることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項１１】
前記膜部材（４、６２）はポリテトラフルオルエチレンで作られていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項１２】
前記膜部材（４、６２）の変形によって強固部分（１５、２１、６４）が移動することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のマイクロアクチュエータを有するマイクロシステム。
【請求項１３】
前記強固部分（１５）は前記燃焼の気体の作用を受けて回動して流体ダクト（１２）を閉塞することを特徴とする請求項１２に記載のマイクロシステム。
【請求項１４】
ｉ）  柔軟な膜部材（６２）が、例えば溝部としうる環状空間部（６３）内に位置し、
ｉｉ）  前記火薬は、前記柔軟な膜部材（６２）がそれに関して中心に位置する溝部よりも小さな、例えば溝部としうる環状空間部内に位置し、前記二つの溝部は少なくとも一つの開口を介して互いに連通しており、
ｉｉｉ）  平坦な強固部分（６４）は前記支持部材（６１）に当接し、かつ前記柔軟な膜部材（６２）がその中に位置する前記環状空間部（６３）を覆い、前記強固部分（６４）自体が弾性膜部材（６７）によって覆われておりかつ流体ダクト（６８）を閉塞しており、
前記火薬の燃焼で放出された気体により、前記環状空間部（６３）内に位置する前記柔軟な膜部材（６２）を展開し、前記平坦な部分（６４）を移動させ、前記弾性膜部材（６７）が移動して前記支持部材（６１）から離れる時に前記弾性膜部材（６７）が形成する空間部内に流体が引き寄せられることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、１０又は１１のいずれか１項に記載のマイクロアクチュエータ（６０）を有するマイクロシステム。
【請求項１５】
前記膜部材（４）は、前記燃焼気体の作用を受けて変形して流体ダクトを閉塞することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１のいずれか１項に記載のマイクロアクチュエータ（６０）を有するマイクロシステム。
【請求項１６】
最初に凹状である前記膜部材（３３）が前記火薬（３７）で放出される気体の作用を受けて凸状になるように、前記チャンバ（３１）は、双安定性の膜部材（３３）によって部分的に区画されていることを特徴とする請求項１５に記載のマイクロシステム。
【請求項１７】
前記流体ダクト（１２、３８）を閉塞する前記要素（１５、３１）には、前記流体ダクト（１２、３８）の閉塞した部分における良好なシールを保証するように、柔軟な突出部（１６、３４）が載っていることを特徴とする請求項１３又は１５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】
本発明の技術分野は、集積回路などのマイクロエレクトロニクスの用途や、マイクロ流体技術を組み込んでいる分析カードなどの生医学的用途や、マイクロリアクタなどの化学合成の用途などのために、マイクロシステム内において、機械的、化学的、電気的、熱的又は流体的な機能を実施することが意図されているマイクロアクチュエータの技術分野である。
【背景技術】
【０００２】
マイクロアクチュエータは、例えば、流体マイクロ回路内のマイクロバルブ又はマイクロポンプ、又は電子マイクロ回路内のマイクロスイッチなどのマイクロシステムを形成するために、半導体又は絶縁体としうる強固な支持部材内に機械加工された、小型化された物体である。
【０００３】
静電作用、圧電作用、電磁作用、及びバイメタリック作用を用いたマイクロアクチュエータは、これまで実在してきた。新世代のマイクロアクチュエータとしては、火工作用を採用したものが現れてきている。これについては、国際公開公報第９８／２４７１９号に、経皮的投与器具のリザーバを充填するための小型弁が記載されている。この弁の操作の原理は、火薬の燃焼気体によって生じる基板の破片化に依存し、この基板は、空のタンクと流体のリザーバを最初に分離している。このマイクロバルブは、この発明の別の実施例によれば、膨張可能なエンベロープを用いて使用しうる。最初に、燃焼気体が基板を破り、次いで、流体を外に駆動するためにエンベロープを膨張させる。これらのマイクロバルブは、基板の破片がマイクロ回路内に入るということと、燃焼気体と流体を混合してこれら破片が解放される可能性があるということの二重の不利益を持っている。
【０００４】
一般に、マイクロ回路内で使用されるマイクロアクチュエータは、マイクロアクチュエータが組み込まれているマイクロ回路の中に粒子を放出するのを避けるために破片に破壊する可能性なく、また、燃焼ガスがマイクロ回路を汚染する可能性なく、小さな寸法を維持し、かつマイクロアクチュエータの操作中に完全で独立した構成要素を維持するように、マイクロアクチュエータが伝える力の点において、良好な性能を提供する必要がある。流体マイクロ回路の場合、火工技術を追加することによって、圧電又は静電の電源で操作するマイクロアクチュエータによって生成される圧力の１００〜１０００倍の圧力を生成させることができる。さらに、火薬の燃焼で放出される気体は、流体又はマイクロメカニズムの一部分をそれと混合することなく加熱する機能もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明のマイクロアクチュエータはこれら三つの要求を満たす。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の主題は、強固な支持部材内で作られておりかつ火薬を収納しているチャンバを備えたマイクロアクチュエータにおいて、チャンバの強固な壁を無損傷のままにしつつ、同時に、火薬の燃焼で生成される気体によって膜部材を変形させてチャンバの体積を増加させることができるように、チャンバは、変形可能な膜部材によって部分的に区画されていることを特徴とするマイクロアクチュエータである。
【０００７】
換言すると、火薬の燃焼で放出される気体は、壁を変形させる点又は壁を破片にする点において、幾何形状のチャンバの強固部分に影響を与えない。
【０００８】
これらのマイクロアクチュエータは、例えば、流体を除去するために流体を移動させるのを助けるべく流体に圧力をかける、又は、膜部材を変形させることによって流体ダクトを閉鎖するなど、マイクロ回路内の機能を自身で実施するが、これらマイクロアクチュエータは、マイクロシステム内に収納されることが比較的に通常に意図されている。
【０００９】
マイクロシステムは小型化された多機能装置であり、その最大寸法は数ｍｍ以下である。流体マイクロ回路の場合には、マイクロシステムは、例えば、マイクロバルブ又はマイクロポンプとすることができ、電子マイクロ回路の中における、マイクロスイッチ又はマイクロブレーカーとしうる。マイクロアクチュエータは、例えばマイクロエレクトロニクスの用途において、シリコン製などの半導体製の支持部材内に作られている。これら支持部材は、特に生医学の分野などの他の用途においてポリカーボネートなどの他の材料で形成されうる。チャンバの構成は、火薬の燃焼で放出される気体の作用を受けてチャンバの体積が増す構成である。チャンバは、複数の火薬を同時に点火することによってこのチャンバ内の内圧を増す目的でなく、特にマイクロポンプの場合に、ありうるチャンバの早まった弛緩に対して保護するために、時間を通して著しく一定である圧力レベルを保持するために、いくつかの火薬を収納している。この場合、これら火薬が予め定めた時間の間隔で続けて開始される。好適には、このチャンバは、一旦それが膨張すると、密閉空間部を形成する。換言すると、一旦、燃焼が終わると、チャンバは最大膨張の状態に対応する構成のままである。
【００１０】
有利的には、火薬は、ニトロセルロースを主成分とした組成物からなる。実際には、使用する火薬が非常に小さい寸法でありかつその質量は数ミリグラム以下であるので、同種の組成を使用するのが特に望ましい。
【００１１】
本発明の別の好適な実施例によれば、火薬はグリシジルポリアジドからなる。
【００１２】
好適には、チャンバの体積は１ｃｍ3未満である。有利的には、火薬の質量とチャンバの体積の比は、０．０１μｇ／ｍｍ3〜０．１ｍｇ／ｍｍ3である。所定のチャンバ体積において、質量と幾何形状と組成の点で、所定量のエネルギを生成しうる火薬を形成することが完全に可能である。
【００１３】
本発明の第一の好適な実施例によれば、火薬が、加熱伝導トラック上に堆積されており、有利的には、２００μｍ未満の堆積厚さを有する。
【００１４】
本発明の第二の好適な実施例によれば、火薬はチャンバを通過する加熱伝導ワイヤを被覆している。このワイヤの直径は１０μｍ〜１００μｍである。大抵の場合では、これら二つの態様の開始によって火薬を点火することができるが、特定の構成では、加熱伝導要素が支持部材と接触するようになることにより、伝導による熱損失に付随する問題があり、これらの熱損失により、火薬を点火することができるようにさらなるエネルギが要求され、これは一般にマイクロアクチュエータの著しい加熱によって実現され、必ずしも望ましくはないということが見出されている。したがって、本発明の第三の好適な実施例において、加熱伝導トラックと基板の間にいかなる直接的な接触も避けるために、例えば、スクリーン印刷又はインクジェット式印刷による、塗料の堆積又はインクの伝導などの、マイクロ回路の分野において広く示されてきた技術を用いて、加熱伝導トラックが火薬上に堆積している。本発明の第四の好適な実施例において、チャンバは、支持部材内でくり抜かれたキャビティを有し、任意の熱伝導する固定支持部材から火薬を絶縁させることによって、伝導による熱損失を低減又はなくすために、火薬は、キャビティを覆うフィルムの形態である。この最後の構成については、例えばコロジオンなどのフィルム形成能力を持つ高エネルギ材料が用いられてもよい。
【００１５】
しかしながら、伝導による熱損失に付随した問題を最良に解決するための最適な構成は、支持部材のキャビティを覆って、フィルムの形態の火薬を堆積し、火薬上に自身が堆積された加熱伝導トラックを用いて火薬に点火することである。この際、加熱トラックと支持部材の直接的な接触がなく、火薬と支持部材の直接的な接触がほとんどない。
【００１６】
火薬を小型化するために、火薬の点火システムは、自身が小さくなければならず、その一方で、同時に、高度に信頼性がなければならない。より一般には、点火システムが小型化及び信頼性の二つの要求を満たすならば、特に圧電水晶又はストライカーを含む他の手段を用いて、又は、レーザービームを用いて、導波管又は光ファイバを介した火薬エネルギを用いて、火薬を点火することもできる。
【００１７】
好適には、チャンバは、火薬で放出される気体の作用を受けて膨張することができる柔軟な膜部材によって部分的に区画されている。膜部材の拡張性は、アクチュエータの使用に付随した要求に応じて異ならせることができる。
【００１８】
本発明の別の好適な実施例によれば、チャンバは、チャンバ内で折られている柔軟な膜部材によって部分的に区画されており、この膜部材は、火薬によって放出される気体の作用を受けて展開されうる。構成に依って、膜部材は、それ自身へ折られているか、又は、チャンバ内で折られている。有利的には、一旦、膜部材が気体の作用を受けて展開させられると、チャンバの最終的な体積は最初の体積よりも大きい。好適には、膜部材はポリテトラフルオルエチレンで作られる。有利的には、マイクロエレクトロニクスの用途では、膜部材は、全体的に又は部分的に伝導材料で覆われてもよい。
【００１９】
本発明は、膜部材を変形させることによって強固部分を移動させることを特徴とする、本発明のマイクロアクチュエータを有するマイクロシステムにも関する。実際、火薬の燃焼で放出された気体によってチャンバ内の圧力が上昇し、この圧力上昇は、膜部材の変形によって膨張するのに役立つ。次いで、膜部材がマイクロアクチュエータ近傍に配置されている部分と接触するようになり、圧力が閾値に到達する時、膜部材がこの部分を移動させる。
【００２０】
本発明の第一の好適な実施例のマイクロシステムによれば、強固部分は、燃焼気体の作用を受けて強固部分を回動させた後、強固部分が流体ダクトを閉塞することができる。マイクロアクチュエータが流体マイクロ回路の中で使用されている構成では、マイクロシステムは、例えば閉鎖マイクロバルブとしうる。
【００２１】
本発明の第二の好適な実施例によれば、強固部分は流体ダクトを閉鎖し、回動による強固部分の移動によって、ダクトを開放させる。この構成では、マイクロシステムは、例えば開放マイクロバルブとしうる。
【００２２】
本発明の第三実施例によれば、
ｉ）  柔軟な膜部材が、例えば溝部としうる環状空間部内に位置し、
ｉｉ）  火薬は、柔軟な膜部材がそれに関して中心に位置する溝部よりも小さな、例えば溝部としうる環状空間部内に位置し、二つの溝部は、少なくとも一つの開口を介して互いに連通しており、
ｉｉｉ）  平坦な強固部分は、支持部材に当接し、かつ柔軟な膜部材がその中に位置する環状空間部を覆い、この強固部分自体が、弾性膜部材によって覆われておりかつ流体ダクトを閉塞しており、火薬の燃焼で放出される気体により、環状空間部内に位置する柔軟な膜部材を展開し、平坦な部分を移動させ、膜部材が移動して支持部材から離れる時に弾性膜部材が形成する空間部内に流体が引き寄せられる。
【００２３】
この構成では、マイクロシステムは例えば真空マイクロポンプとすることができ、いくつかの火薬を連続的に使用することは、特定の長さの時間だけ、最小の閾値圧力レベルを維持し、流体の早まった自然な逆流を避けるのに特に適切である。
【００２４】
本発明の第四の好適な実施例によれば、膜部材は、燃焼気体の作用を受けて変形して流体ダクトを閉塞する。有利的には、最初に凹状である膜部材が、火薬によって放出された気体の作用を受けて凸状となるように、チャンバは、双安定性の膜部材によって部分的に区画されている。この構成では、閉鎖マイクロバルブのように作用するマイクロシステムは、どの部分も動かさず、マイクロアクチュエータと同期する。有利的には、流体ダクトを閉塞する要素には、平坦な強固部分であるにせよ、双安定性のある膜部材であるにせよ、ダクトの閉鎖部において良好なシールを保証するように、柔軟な突出部に載っており、この突出部は例えばプラグとしうる。
【００２５】
本発明のマイクロアクチュエータは、マイクロスイッチ又はマイクロブレーカーなどのマイクロシステムの保護に寄与することによって、電子マイクロ回路内で使用することができる。実際、チャンバを部分的に区画しかつ伝導材料で全体的又は部分的に覆われている膜部材は、電気マイクロ回路を閉鎖又は開放するように膨張又は展開しうる。同様に、伝導しない柔軟な膜部材を備えている、本発明のマイクロアクチュエータは、電気マイクロ回路を閉鎖又は開放するように、又は、最初に電気マイクロ回路を開放して次にもう一つを閉鎖する二つの機能を実施するように、伝導強固部分を移動させることができる。
【００２６】
本発明の火工式マイクロアクチュエータは、同時に清潔なままでありつつ良好な性能及び良好な確実性を有する。これら火工式マイクロアクチュエータは、二つの点で清潔である。第一に、マイクロアクチュエータは、破片にされる危険なく操作の段階を通して無損傷のままであり、厄介な固体粒子をマイクロ回路へ解放するのを避け、第二に、火薬によって放出されている気体は、マイクロ回路に侵入する可能性がなく、チャンバ内に閉じ込められている。さらに、本発明の火工式マイクロアクチュエータは簡単である。膜部材を有するチャンバ、火薬、点火システムは、単なる構成要素であり、マイクロアクチュエータが発生させる物理化学的な現象は基本的なままである。
【００２７】
最後に、所定のチャンバ体積について、本発明のマイクロアクチュエータに組み込むことができる火薬組成物における大きく変化させることにより、多くの構成に適合させられる、非常に広い範囲の、火薬を開始する構成を得ることができる。
【００２８】
本発明の好適な実施例のマイクロアクチュエータ及び本発明の三つの好適な実施例のマイクロアクチュエータを採用したマイクロシステムについて図１〜７を参照して以下に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１を参照すると、本発明のマイクロアクチュエータ１は、ポリカーボネート製の支持部材３内に作られておりかつ筒状であるチャンバ２を備えている。この支持部材３は、共に接合された積層したポリカーボネートシートの製造物である。支持部材３によって区画されたチャンバ２は、この支持部材３内で固定されている柔軟なポリテトラフルオルエチレン製の膜部材４によって閉じられている円形面を有する。このチャンバ２は、それを通過する、ニトロセルロースを主成分とした一層の火工組成物６で被覆された加熱ワイヤ５を有する。
【００３０】
このアクチュエータ１の操作の態様は以下の通りである。電流が加熱ワイヤ５へ搬送され、加熱ワイヤ５の温度が火工組成物６の点火温度に到達するまで上昇する。この火工組成物６の燃焼により、チャンバ２内の圧力が上昇する。このように力を加えられた膜部材４は、膨張することによって反応する。
【００３１】
図２を参照すると、閉鎖マイクロバルブ１０は、ポリカーボネート製支持部材内で作られており、以前の段落に記載したのと同様なマイクロアクチュエータ１を備えている。このマイクロアクチュエータ１は流体マイクロ回路１１近傍に位置している。この流体マイクロ回路１１は、マイクロアクチュエータ１の筒状チャンバ２の延長に位置しかつチャンバ２とほぼ同じ直径を有する筒状チャンバ１４を通過している直線状ダクト１２によって特徴付けられており、二つのチャンバ２、１４は、マイクロアクチュエータ１の膜部材４によって互いに分離している。ダクト１２が通過するチャンバ１４は、流体で満たされ、かつ閉鎖シャッタ１５を収納している。図３を参照すると、シャッタ１５は、流体がその間を流れる四つのポリカーボネート製支柱１８によって支持されている丸い部分１６で構成されている。ゴム等の柔軟な材料で作られている部分１６は、膜部材４と直接的に接触しない。チャンバ２の容積は０．３ｃｍ3であり、火薬６の質量は０．５μｇである。
【００３２】
この閉鎖マイクロバルブ１０の操作の態様は以下の通りである。火薬６の点火により、チャンバ２内の圧力が上昇し、それにより、流体の充填されたチャンバ１４内でシャッタ５を平行移動させる。柔軟な部分１６がダクト１２に着座して流体が循環するのを防ぐまで、この平行移動は続く。柔軟な部分１６を着座させることを意図するダクトの部分は、ダクトをシールするようにわずかに拡開している。チャンバ２がガス漏れしない空間部を形成しているので、一旦、火薬６の燃焼が終わると、シャッタ１５は最初の位置に戻らない。
【００３３】
図４を参照すると、開放マイクロバルブ２０は、ポリカーボネート製支持部材で作られており、かつ、図１に関連する段落で記載されたものと同様でありかつ流体マイクロ回路近傍に位置するマイクロアクチュエータ１を備えている。マイクロアクチュエータ１の近傍において、特に、その膜部材４の極めて近傍において、ポリカーボネート製の支持部材に留められたポリカーボネート製の柔軟なリーフ２１がある。図５を参照すると、柔軟なリーフ２１は、丸い端部を持つ比較的に狭い部分２３が延びている丸い本体２２を有する、一定厚さの平坦な部分である。リーフ２１は、比較的に薄いタブ２４を介して支持部材に留められており、リーフ２１を延ばす比較的に狭い部分２３の丸い端部から最も遠いリーフ２１の丸い本体２２の端部にこの支持部材を接続している。狭い部分２３の丸い端部は、ほぼ半球形状の柔軟な突出部２５を支持している。この突出部２５はダクト２６を閉塞する。ダクト２６内の流体による背圧が発生した時ですら、シールを維持するのに必要な力はリーフ２１の最初の曲げによって得られる。
【００３４】
この開放マイクロバルブ２０の操作の態様は以下の通りである。火薬６の点火により、チャンバ２内の圧力が上昇し、これにより、膜部材４が膨張して柔軟なリーフ２１に対して押圧するようになる。このリーフ２１にかかる圧力により、リーフ２１と支持部材を接続しているタブ２４回りでリーフ２１を回動させ、このリーフ２１の突出部２５によって最初に閉塞されていたダクト２６を開けうる。リーフ２１が移動する時、リーフ２１は、変形することなく強固なままであり、それゆえ、回動するシャッタとして機能する。
【００３５】
図６を参照すると、一つのタイプの閉鎖マイクロバルブ３０は、ポリカーボネート製支持部材３２で機械加工されかつ筒状部分を有するチャンバ３１を備えている。それゆえ支持部材３２によって区画されているチャンバ３１は、凹状の双安定性の膜部材３３によって閉塞され、かつチャンバ３１に関して中央において柔軟な半球状突出部３４をチャンバ３１の外面上に有する円形面を有する。チャンバ３１の膜部材３３で区画されている面と反対の面は、中央の筒状の凹所３５を有し、この面は伝導トラック３６で覆われている。厚さが小さくかつ長さが凹所３５の直径よりも短い火薬３７が、トラック３６の凹所３５とは反対側に位置してトラック３６の表面上に堆積している。膜部材３３は、流体循環通路を部分的に区画している。
【００３６】
このタイプの閉鎖マイクロバルブ３０の操作の態様は以下の通りである。
【００３７】
火薬３７の点火により、チャンバ３１内の圧力が上昇し、これにより、膜部材３３が逆になり、すぐに凹状となり、チャンバ３１の体積が著しく増す。突出部３４は流体ダクト３８に着座し、流体の循環を防ぐ。新しい凸状の膜部材３３が安定しているので、ダクト３８は永久に塞がれたままである。
【００３８】
図７を参照すると、真空マイクロポンプ４０は、ポリカーボネート製支持部材６１内で機械加工されかつ例えば溝部としうる環状空間部６３内に位置する柔軟な膜部材６２を備えた本発明のマイクロアクチュエータ６０を備えている。とりわけ、この膜部材６２は、溝部６３の底部を内張りしかつその上部で溝部６３に固定されている。火薬は、溝部６３よりも小さな寸法の例えば溝部としうる環状空間部内に位置する。膜部材６２は、溝部６３の中で溝部６３に関して中心に位置して位置決めされており、二つの溝部は、二つの溝部を分離する円形壁上の一様に離間した四つの開口を介して互いに連通している。火薬を収納する溝部は、支持部材６１内に埋められており、その一方で、柔軟な膜部材６２で内張りされている溝部６３は、その上部において開放している。ポリカーボネート製支持部材６１のシート６４はこの溝部６３を覆っている。図８を参照すると、このシート６４は、Ｓ字形状の変形可能な四つのストランド８２によって平坦な中央ディスク８１に接続される平坦な周縁環状バンド８０で構成されるように切断されている。中央ディスク８１は環状溝部６３を完全に覆っている。平坦な中央ディスク８１と周縁環状バンド８０の間において、空の環状空間部８３がある。空の筒状空間部６５が、シート６４の他方側において支持部材６１内に形成されており、空間部６５の直径は、シート６４の直径よりも大きく、空間部６５は二つのベント６６を有する。シート６４には、シート６４を越えて位置する空の空間部６５の直径よりも大きな直径をもつ円形の弾性膜部材６７で覆われている。この弾性膜部材６７は、シート６４に最も近い部分において空の空間部６５内で固定されている。火薬を収納している溝部の中央部において支持部材６１内にくり抜かれている流体ダクト６８は、支持部材６１の空の空間部６５に通じている。
【００３９】
このタイプの真空マイクロポンプの操作の態様は以下の通りである。図７、８及び９を参照すると、火薬の燃焼で気体が発生し、この気体は、四つの開口を介して、柔軟な膜部材６２で内張りされた外側溝部６３に侵入し、膜部材６２は、すぐに反転段階を開始して溝部６３から出てくるのを終わらせ、膜部材６２は、膨張したソーセージの形態となる。このソーセージ部６９の構成により、シート６４のディスク８１を移動させる。このディスク８１の移動は、環状バンド８０との接続を維持するように破断なく伸びるＳ字形状の変形可能な四つのストランド８２によって可能となる。この移動により、膜部材６７が移動して支持部材６１から離れる時に、弾性膜部材６７が形成する空間部内に流体が注がれる。この弾性膜部材６７により、流体が注がれる空間部の良好なシールが保証される。弾性膜部材６７の背後の空間部内の空気は空の空間部６５の二つのベント６６を通して放出され、空間部６５の体積は減り続ける。
【００４０】
図１０を参照すると、本発明のマイクロアクチュエータを用いた第二の別の実施例のマイクロポンプ１００は、シート１０２とそれを覆う膜部材１０１のみが前述に記載のマイクロポンプと異なっている。特に、シート１０２は、広げられた平坦なディスク１０３の形態であり、このディスク１０３の直径は、図７中の参照番号６５で示す空の空間部に対応しかつシート１０２の他方側に位置する筒状の空の空間部の直径とほぼ等しい。このディスク１０３は、Ｓ字形状の変形可能な四つのストランド１０５によって支持部材１０４に接続されている。このように、シート１０２を覆っている膜部材１０１は、それが完全にこの空間部、すなわち、底面と内側壁の両方を内張りするように、空の筒状空間部内に固定されている。この膜部材１０１は、シート１０２から最も遠い部分でその内側壁において空間部内に固定されている。このようなマイクロポンプ１００の操作の原理は、第一の別の形態について記載した原理と同様である。この構成で与えられる技術的な利点は、空間部が、大体、マイクロアクチュエータの操作前のシート１０２を越える空間部であるので、流体が注がれる空間部の体積が増加することである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のマイクロアクチュエータの長手軸線断面図である。
【図２】本発明の火工式マイクロアクチュエータを用いて操作する閉鎖マイクロバルブの長手軸線断面図である。
【図３】図２のマイクロバルブの閉鎖シャッタの上から見た図である。
【図４】本発明の火工式マイクロアクチュエータを用いて操作する開放マイクロバルブの長手軸線断面図である。
【図５】図４のマイクロバルブの開口の線Ｖ−Ｖ断面図である。
【図６】双安定性の膜部材を備えた本発明の火工式マイクロアクチュエータを用いた閉鎖マイクロバルブの長手軸線断面図である。
【図７】まだ操作されていない本発明の火工式マイクロアクチュエータを用いたマイクロポンプの長手軸線断面図である。
【図８】移動させるべきかつ図７に示すマイクロポンプに属する平坦な強固部分の上から見た図である。
【図９】マイクロアクチュエータが操作している、図７のマイクロポンプの長手軸線断面図である。
【図１０】マイクロアクチュエータが操作している、本発明のマイクロアクチュエータを用いた第二の別の実施例のマイクロポンプの長手軸線断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年1月15日(2003.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強固な支持部材（３）内でキャビティの形態で作られておりかつ火薬（６）を収納しているチャンバ（２、６３）を備え、前記チャンバ（２、６３）の強固な壁を無損傷のままにしつつ、同時に、前記火薬（６）の燃焼で生成される気体によって膜部材（４、６２）を変形させて前記チャンバ（２、６３）の体積を増加させることができるように、前記チャンバ（２、６３）は、変形可能な膜部材（４、６２）によって部分的に区画されているマイクロアクチュエータ（１、６０）において、
前記火薬（６）は、加熱導体上に堆積し、かつ２００μｍ未満の堆積厚さを有することを特徴とするマイクロアクチュエータ（１、６０）。
【請求項２】
前記チャンバ（２、６３）は前記支持部材内でくり抜かれたキャビティを有し、前記火薬（６）は前記キャビティを覆うフィルムの形態であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項３】
前記チャンバ（２、６３）が一旦膨張すると、前記チャンバ（２、６３）が密閉空間部を形成することを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項４】
前記火薬（６）は、ニトロセルロースを主成分とした組成物で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項５】
前記チャンバ（２、６３）の体積は１ｃｍ3未満であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項６】
前記火薬（６）の質量と前記チャンバ（２、６３）の体積の比である、充填密度は、０．０１μｇ／ｍｍ3〜０．１ｍｇ／ｍｍ3であることを特徴とする請求項１又は５に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項７】
前記チャンバ（２）は、前記火薬（６）によって放出された気体の作用を受けて膨張しうる柔軟な膜部材（４）によって部分的に区画されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項８】
前記チャンバ（６３）は、前記チャンバ（６３）内の折られた柔軟な膜部材（６２）によって部分的に区画されており、前記膜部材（６３）は、前記火薬（６）で放出された気体の作用を受けて展開しうることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項９】
前記膜部材（４、６２）はポリテトラフルオルエチレンで作られていることを特徴とする請求項７又は８に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項１０】
前記火薬（６）は、前記チャンバ（２）を通過する加熱伝導ワイヤ（６）を覆い、前記ワイヤ（５）の直径は１０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項１１】
前記膜部材（４、６２）の変形によって強固部分（１５、２１、６４）が移動す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アクチュエータを有するマイクロシステム。
【請求項１２】
前記強固部分（１５）は前記燃焼の気体の作用を受けて回動して流体ダクト（１２）を閉塞す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】
ｉ）  柔軟な膜部材（６２）が、例えば溝部としうる環状空間部（６３）内に位置し、
ｉｉ）  前記火薬は、前記柔軟な膜部材（６２）がそれに関して中心に位置する溝部よりも小さな、例えば溝部としうる環状空間部内に位置し、前記二つの溝部は少なくとも一つの開口を介して互いに連通しており、
ｉｉｉ）  平坦な強固部分（６４）は前記支持部材（６１）に当接し、かつ前記柔軟な膜部材（６２）がその中に位置する前記環状空間部（６３）を覆い、前記強固部分（６４）自体が弾性膜部材（６７）によって覆われておりかつ流体ダクト（６８）を閉塞しており、
前記火薬の燃焼で放出された気体により、前記環状空間部（６３）内に位置する前記柔軟な膜部材（６２）を展開し、前記平坦な部分（６４）を移動させ、前記弾性膜部材（６７）が移動して前記支持部材（６１）から離れる時に前記弾性膜部材（６７）が形成する空間部内に流体が引き寄せられることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、８、９又は１０のいずれか１項に記載のマイクロアクチュエータ（６０）を有するマイクロシステム。
【請求項１４】
前記膜部材（４）は、前記燃焼気体の作用を受けて変形して流体ダクトを閉塞す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アクチュエータ（６０）を有するマイクロシステム。
【請求項１５】
最初に凹状である前記膜部材（３３）が前記火薬（３７）で放出される気体の作用を受けて凸状になるように、前記チャンバ（３１）は、双安定性の膜部材（３３）によって部分的に区画されていることを特徴とする請求項１４に記載のマイクロシステム。
【請求項１６】
前記流体ダクト（１２、３８）を閉塞する前記要素（１５、３１）には、前記流体ダクト（１２、３８）の閉塞した部分における良好なシールを保証するように、柔軟な突出部（１６、３４）が載っていることを特徴とする請求項１２又は１４に記載のマイクロシステム。
【国際調査報告】
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