(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流入ポートと流体排出ポートとを備える流体ガイド構造と、
該流体ガイド構造内に形成され、前記流体流入ポートと前記流体排出ポートとを連通する連通チャンネルと、
該連通チャンネル内に形成され、前記流体流入ポートを前記流体排出ポートに流体的に結合させるように介在する中間ポートと、
前記連通チャンネル内で前記中間ポートに隣接するように可動に配置されたバルブ要素と、
加熱要素に連結された壁を備える第１の部分と、前記バルブ要素に連結されたフレキシブル膜によって形成される壁を備える第２の部分と、を有するシールキャビティと、
前記シールキャビティ内に収容され前記加熱要素により加熱されると温度の増加に対応して膨張して前記フレキシブル膜及び前記バルブ要素を運動させて前記流入ポートと前記排出ポートとの間の連通を制御する作動流体と、
を備え、
前記フレキシブル膜は、該フレキシブル膜の運動に応じて前記バルブ要素を運動させるために一端が前記バルブ要素に機械的に連結されたペデスタルを有し、
前記ペデスタルの他端は、前記第２の部分で前記フレキシブル膜と連結し、
前記ペデスタルは、前記フレキシブル膜の変形により前記バルブ要素を押圧する
ことを特徴とする電気的に駆動される一体型マイクロバルブ。
【請求項２】
前記シールキャビティは、温度の増加に対応して膨張するとともに温度の低下に対応して収縮して前記フレキシブル膜を運動させる材料を含んでなる流体材料を含有していることを特徴とする請求項１記載の電気的に駆動される一体型マイクロバルブ。
【請求項３】
前記マイクロバルブは、前記中間ポートを中心とした周辺領域に形成された変形可能バルブシート領域を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の電気的に駆動される一体型マイクロバルブ。
【請求項４】
前記マイクロバルブは、前記バルブ要素に形成され、前記変形可能バルブシートに沿った突条様構造を備えており、前記バルブ要素が前記変形可能バルブシートに配置される場合には、ヘリウムに対するリーク速度が１×１０-6ｃｃ−Ａｔｍ／ｓｅｃ以下とされることを特徴とする請求項３記載の電気的に駆動される一体型マイクロバルブ。
【請求項５】
前記マイクロバルブは、前記バルブ要素に形成され前記中間ポートを中心とした周辺領域に沿って配置された変形可能バルブシートを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気的に駆動される一体型マイクロバルブ。
【請求項６】
前記マイクロバルブは、前記変形可能バルブシートに沿って前記中間ポートを中心とした前記周辺領域に形成された突条様構造を備えており、前記バルブ要素が前記変形可能バルブシートに配置される場合には、ヘリウムに対するリーク速度が１×１０-6ｃｃ−Ａｔｍ／ｓｅｃ以下とされることを特徴とする請求項５記載の電気的に駆動される一体型マイクロバルブ。
【請求項７】
前記変形可能バルブシートは、前記バルブ要素に収容されるｏ−リングを備えていることを特徴とする請求項６記載の電気的に駆動される一体型マイクロバルブ。
【請求項８】
前記変形可能バルブシートは、前記バルブ要素に収容され前記バルブポートを中心とした前記周辺領域に沿った隆起部分を備える変形可能成形バルブシートとされていることを特徴とする請求項６記載の電気的に駆動される一体型マイクロバルブ。
【請求項９】
前記流体ガイド構造は、ウルトラクリーン及び／又は浸食性材料の処理に適用可能な材料からなる濡れ領域を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気的に駆動される一体型マイクロバルブ。
【請求項１０】
前記フレキシブル膜は、シリコンを含有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気的に駆動される一体型マイクロバルブ。
【請求項１１】
前記マイクロバルブは、前記バルブ要素に連結され該バルブ要素に力を加える付勢デバイス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項に記載の電気的に駆動される一体型マイクロバルブ。
【請求項１２】
前記力は、電気的に駆動される前記一体型マイクロバルブが駆動されていない場合には、前記バルブシートを前記バルブ要素に配置させて前記中間ポートを閉じるように前記バルブ要素へと加えられることを特徴とする請求項１１記載の電気的に駆動される一体型マイクロバルブ。
【請求項１３】
前記力は、電気的に駆動される前記一体型マイクロバルブが駆動されていない場合には、前記バルブシートを前記バルブ要素に配置させないことで前記中間ポートが閉じないように前記バルブ要素に加えられることを特徴とする請求項１１記載の電気的に駆動される一体型マイクロバルブ。
【請求項１４】
前記バルブ要素は、本質的に球状とされていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電気的に駆動される一体型マイクロバルブ。
【請求項１５】
電気的に駆動される請求項１〜１４のいずれか１項の一体型マイクロバルブと、
連通チャンネル内の前記バルブ位置を可変に位置決めするためエネルギー変換デバイスに動的フィードバックを行う流速決定装置を備えることを特徴とする流れ制御装置。
【請求項１６】
電気的に駆動される請求項１〜１４のいずれか１項の一体型マイクロバルブと、
連通チャンネル内の前記バルブ位置を可変に位置決めするためエネルギー変換デバイスに動的フィードバックを行う圧力決定装置を備えることを特徴とする圧力制御装置。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
本発明は、電気的に駆動される一体型マイクロバルブに関し、より詳細には、腐食性で超純度工業的用途のための低リーク速度の一体型マイクロバルブに関する。
関連分野の説明
当業界においては、微細加工された一体型バルブが知られている。このような常開のバルブの種々の実施例は、例えばスタンフォード大学に譲渡されたマーク・ズデブリック（Mark Zdeblick）による米国特許第４，８２１，９９７号、米国特許第４，８２４，０７３号、米国特許第４，９４３，０３２号、４，９６６，６４６号を挙げることができ、以後、上述の特許を「ズデブリック」特許とする。これらの特許における開示は、本発明の一部を構成するものである。上述のバルブは、概ね３つの層構造を有しており、この構造は、上側の２つの層が低沸点及び／又は高い膨張係数の流体を内部に収容するシールキャビティを形成する。このキャビティの一方の壁は、薄いフレキシブル膜（フレキシブルメンブレン）を備えている。上述した２つの層には、シリコン、水晶又はガラス支持体、又はこれら以外のいかなる別の適正な材料を用いることができる。典型的には、少なくとも１つの層すなわち、支持体はシリコンとされていて、シリコンの微細加工技術を利用してキャビティ及びフレキシブル膜が形成される。ズデブリック特許のバルブはまた、シールキャビティの内側面に形成された抵抗要素を有している。この要素は、電源への電気的な連結を有していて電流を抵抗へと供給し、その結果抵抗加熱を行うようにされている。底部層は、典型的にはバルブシートとその内側に形成されたポートとを備えている。このような方法により、流体流は、バルブポートを閉鎖することによって阻害されてバルブシート及びポートを横切った流れが停止される。上述のズデブリック特許においては、電流が抵抗に流される場合には、トラップされた流体が加熱されてフレキシブル膜を下側部分に形成されたバルブシートに充分に接触するまで変形させる。このため、流体流は、ポートを通じた流入チャンネルと排出チャンネルの間において遮断されることになる。
常開のバルブは、いくつかの用途に対して好適であるが、別の用途においては常閉のバルブが必要とされる。このような常閉のバルブは、駆動されていない場合は、流入側チャンネルから排出側チャンネルへのいかなる流れも生じさせないようになっている。このような常閉のバルブの例としては、レッドウッドマイクロシステムズ社（Redwood Microsystems,Inc.）によって製造される、フルイスタ（登録商標）（FluistorTM）（レッドウッドマイクロシステム社、メンロパーク（Menlo Park）、カリフォルニア州）マイクロバルブ（NC-105）を挙げることができる。図１を参照すると駆動されていない状態のこのバルブが示されている。フルイスタ（登録商標）バルブにおいては、フレキシブル膜２０は、中間層、すなわち支持体１４から形成されている。フレキシブル膜２０はまた、中間層支持体１４と上側層、すなわち支持体１６の間におけるキャビティ２６の壁となっている。キャビティ２６は、内部に形成される抵抗要素、すなわちヒータ３０を備えていて、キャビティ２６内にシールされる流体２８（波線により示されている）を加熱するようにされている。流体２８は、加熱されて膨張することでフレキシブル膜２０を変形、すなわち運動させるように選択されている。このような運動は、機械的なカップリング、すなわちペデスタル２２を介して下側層、すなわち支持体１２へと連結される。フルイスタ（登録商標）NC-105のように支持体１２が固定されている場合には、フレキシブル膜２０の運動は、ペデスタル２２に連結され、それぞれ中間支持体１４と上側支持体１６とを下側支持体１２から遠ざけるようにして運動させる。このようにして、支持体１２は、中間支持体１４から分離され、バルブシート領域４０において支持体１２に挿通された排出ポート４４がブロックされなくなることで開かれるようにされている。このようにして、排出ポート４４が開いて流入ポート４２と連通される。
フルイスタ（登録商標）バルブは、非浸食性流体の流れ及び／又はリーク速度がヘリウムに対して１×１０-4ｃｃ−ＡＴＭ／ｓｅｃ（ヘリウムを用いた校正において立方センチメートル−大気圧／ｓｅｃ）以上が要求される流れを制御するためには好適である。しかしながら、浸食性流体及び／又はヘリウムに対して１×１０-6ｃｃ−ＡＴＭ／ｓｅｃのリーク速度が必要な用途に対して設計されたものではない。これに加えて、ズデブリック特許のようにフルイスタ（登録商標）バルブは、フレキシブル膜２０材料が隣接するまで延ばされることでポート４４を直接シールしている。このように膜２０を直接的に利用することは、バルブ５の設計の可能性に対し制限を加えてしまうことになる。
したがって、浸食性流体を制御するために用いられる一体型マイクロバルブが必要とされている。また、１×１０-6ｃｃ−ＡＴＭ／ｓｅｃのヘリウムリーク速度を達成することができる一体型マイクロバルブが必要とされている。これに加えて、ヘリウムのリーク速度を１×１０-6ｃｃ−ＡＴＭ／ｓｅｃ以下としつつ、浸食性流体の制御が可能な一体型マイクロバルブが必要とされている。さらに、バルブボートに対して本質的に直接シールを行うデバイスとしてフレキシブル膜を用いることなく、上述した要求を満たす常開、常閉のマイクロバルブが必要とされている。このような構成とすることにより、マイクロバルブの設計選択性及び応用範囲を広げることが可能となる。
発明の要約
一体型マイクロバルブはまた、通常ではマイクロミニチュアバルブとして参照されており、バルブ要素を運動させるための薄いフレキシブル膜を用いている。この薄い膜は、エネルギー変換ブロックへと入力されるエネルギーに応答して運動する。したがって、いくつかの実施例においては、エネルギー変換ユニットに対する電気エネルギーは、抵抗ヒータへと入力される。このヒータによって発生した熱エネルギーは、シールキャビティ内にトラップされた流体を膨張させる。この膨張した流体は、フレキシブルな壁、すなわち膜を変形させる。いくつかの実施例においては、エネルギー変換ユニットは、加熱に加えて冷却する構成とされている。
このフレキシブル膜は、アクチュエータを介してバルブ要素に連結されているとともに、１つ以上の中間ポートに隣接して配置されている。したがって、膜の運動は、バルブ要素を駆動して、各ポートを開閉させる。各ポートは、バルブの流入チャンネル及び排出チャンネルとなる複数の通路に連通されているとともに、バルブシートに延びている。いくつかの実施例においては、バルブシートは、バルブ要素の一部として形成されており、別の実施例においてはバルブポートの一部として形成されている。いくつかの実施例においては、バルブシートには、変形可能なシール面が設けられていて、シール性を向上させるようにされている。いくつかの実施例においては、変形可能な対向するシール面又は複数の対向するシール面に突条が形成されていて、ポートを閉塞する際に変形シール面を圧迫して比較的狭いエッジを形成するようにさせている。このようにすることで、各実施例におけるこの変形シール面は、このような面が無い実施例よりも、より低いリーク速度を与えることが可能となる。いくつかの実施例においては、スプリング又は別の付勢デバイスを用いてバルブ手段を付勢しても良い。本発明のいくつかの実施例では、バルブは、常閉のバルブとして構成され、また別の実施例では、このバルブは、常開のバルブとして構成される。本発明のいくつかの実施例においては、バルブによって制御される流体材料に接触する面が不活性材料によりコートされている。このようにして浸食性及び／又は超純粋流体の流速を制御するためのバルブが製造される。
本発明のいくつかの実施例では、バルブには検出手段が一体化される。いくつかの実施例においては、これらの検出デバイスは、流れセンサとされているが、別の実施例では、これらの検出デバイスは、圧力センサとされている。したがって、本発明の実施例によるバルブには、一体とされた検出デバイスを付加することができ、エネルギー変換ブロックへのエネルギー入力源へと動的にフィードバックを与えるようにされ、これらのバルブが流速又は圧力を動的制御するように構成される。
【図面の簡単な説明】
本発明の数多くの目的、特徴、効果については、添付する図面を参照することによって当業者によればより良く理解されよう。理解を容易にするため及び簡略化のため、図面の要素にはこれらの要素が同一である場合には図面を通して共通の符号を付している。
図１は、当業界で既知のフルイスタ（登録商標）マイクロバルブを簡略化して示した断面図である。
図２は、本発明の実施例である常閉とされる電気的に駆動される一体型バルブを示した簡略化した断面図である。
図２Ａは、図２に示したバルブの一部拡大図である。
図３は、本発明のキャビティ及びヒータ構成の断面図である。
図４は、本発明に関連するキャビティ及びヒータ構成の断面図である。
図５Ａは、本発明に関連するヒータ構成の一部を示した平面図である。
図５Ｂは、本発明に関連する図５Ａのヒータ構成を用いたさらに別のキャビティ及びヒータ構造の断面図である。
図６は、図２の実施例の平面図である。
図７は、本発明のバルブ要素の別実施例の図である。
図８Ａ，Ｂは、本発明の別の中間ポート構成の断面図である。
図９は、本発明のさらに別の中間ポートの断面図である。
図１０は、本発明のさらに別の中間ポートの断面図である。
図１１は、任意の付勢手段を備える本発明の常閉バルブの実施例の断面図である。
発明の詳細な説明
本発明の実施例を上述した図面を用いて説明する。これらの図面は、本発明の理解を容易にするとともに説明のためにのみ、簡略化してある。当業者によれば、本発明の実施例の特定の方法及び／又は構造に対し、種々の変形又は変更を説明する実施例のようにして行うことができることは明白であろう。本発明の教示による上述した変形、適合化、また変更及び本発明の教示によりなされる効果は、当業界においては本発明の趣旨及び範囲内のものである。例えば、本発明のいくつかの実施例においては、単一のバルブポートを備えるバルブを用いているが、別の実施例においては多重となったバルブポートを用いることもできる。
本発明の一体化バルブ構造の各部分を製造するために用いられるプロセスの詳細については、概ね当業者に知られている。これに加えてズデブリック特許（米国特許第４，８２１，９９７号、米国特許第４，８２４，０７３号、米国特許第４，９４３，０３２号、米国特許第４，９６６，６４６号は、すべて本発明の一部を構成し、製造方法を開示するものである。したがって、本発明においては、明らかには明白ではないものと考えられるいくつかのプロセスの詳細についてのみ説明する。
図２を参照すると、本発明による電気的に駆動される常閉の一体化バルブ５０の一部の簡略化された断面図が示されている。図１のフルイスタ（登録商標）バルブにおいて説明したように、バルブ５０は、上側層と、中間層と、下側層すなわちダイ、１６，１４，１２とを用いて形成されている。本質的に平坦な上側層１６は、シールキャビティ１００の一方の壁を形成するために用いられている。抵抗加熱要素１２０は、層１６に固定されているとともに、キャビティ１００内に配置されている。キャビティ１００の別の壁は、中間層１４の部分にフレキシブル膜部分２００を形成することによって製造されている。シールキャビティ１００には、作動流体１３０（波打ったラインによって示されている）が充填されており、この流体は、例えば加熱されると膨張し、冷却されると収縮するフロロカーボンといった典型的には誘電体材料とされている。したがって、加熱要素１２０に電気的エネルギーが加えられると、作動流体１３０は加熱されて膨張し、膜２００を外側へと曲げて変形させる。
フレキシブル膜２００はまた、キャビティ１００の壁を形成する他、バルブ要素、すなわちバルブ部材３００に隣接して配設されている。膜２００は、バルブ要素３００へと連結点３１０においてペデスタル２１０を介して機械的に連結されている。フレキシブル膜２００のバルブ部材３００へのこの連結により、膜２００の運動がバルブ部材３００へと効果的に伝達される。
中間バルブポート、すなわちバルブポート４００は、フレキシブル膜２００のバルブエンド部分２２０と、中間層１４のバルブポート部分２３０とから形成されている。部分２２０、２３０は、ポート４００の寸法と形状とを規定する他、図２に示したポート４００と、膜２００と、要素３００の図２Ａに示される拡大図のようにポート４００の周辺シール領域４５０を与えている。バルブポート４００を中心とする部分のいくつかの実施例においては、バルブ要素３００内に形成されたバルブシート部分４１０を備えている。別の実施例においては、バルブシート領域（図示せず）は、周辺シール領域４５０に形成されている。図２及び図２Ａの実施例においては、バルブ５０が駆動されていない場合には、周辺シール領域４５０とバルブ要素３００とは、緊密に接触する。したがってポート４００は、閉鎖、すなわち閉じられる。このタイプのバルブ５０は、常閉のバルブとして参照される。別の実施例では、バルブ５０が駆動されていない場合には、周辺シール領域４５０とバルブ要素３００とは、互いに離間されており（図示せず）、従ってポート４００は、開かれている。このタイプのバルブは、常開のバルブとして参照される。
排出ポート５１０とインレットポート５２０とは、下側層１２に形成されている。排出ポート５１０は、排出チャンネル２４０を介してバルブポート４００に連通されている。インレットポート５２０は、流入ポート５４０，２５０を通してポート４００に連通されている。したがって、ポート４００が閉じられると流入ポート５２０は、排出ポート５１０から分離される。しかしながら、流体１３０が加熱されると膨張して、フレキシブル膜２００が変形・運動される。この運動は、ペデスタル２１０を介して膜２００が要素３００を押圧し、バルブ要素３００は、バルブシート領域４１０から離れるように回転又は運動する。したがって、バルブポート４００が開かれる。このような方法において、排出ポート５１０は、チャンネル２４０，２５０，５４０を通して流入ポート５２０と連通される。
バルブ５０の説明した種々の部分は、いくつかの異なった機能を備えたブロックから製造することができる。したがって、エネルギー変換ブロックは、電気的エネルギーを作動流体１３０を加熱して膜２００を変形させる機械的なエネルギーに変換させる。中間バルブブロックは、アクチュエータを介してこの機械的エネルギーが伝達されてバルブポートを開閉させる際に用いられる運動を生じさせる。最後に、連通及びガイドブロックは、中間ポートへと連結されていて、構造体内における連通を与えるようにされている。図２に示される実施例においては、上側層１６部分と中間層１４部分にわたったエネルギー変換ブロックが備えられている。同様な方法で連通ブロックは、これら３層の部分にわたって延ばされている。
図２に戻ると、フレキシブル膜２００は、充分に柔軟となるように薄く、かつ充分な強度を有するだけ厚くして、バルブ５０の動作中に晒される通常の力によっては破断しないようにする必要がある。これに加えて、フレキシブル膜２００は、シールキャビティ１００及びチャンネル２５０の双方の部分を形成する。したがって、膜２００は、作動流体１３０及びバルブ５０が制御するいかなる流体材料の双方とも接触する。制御される流体材料と接触する膜２００のこれらの部分を、共通して「濡れ面」として参照する。図２の実施例では、膜２００は、中間層１４から形成され、中間層１４の種々の別の部分が層１２，１６の双方の各部分と連結されているのが示されている。したがって、中間層１４の材料の選択は、上述したことの他にも、強度、柔軟性、膜２００の適合性に加え、層１２，１６として選択される材料への中間層１４のカップリング又は接合を考慮して行われる。本発明のいくつかの実施例においては、中間層１４としてシリコン材料を選択することが効果的であることが見出されたが、これ以外の材料を選択することもできる。
バルブ要素３００は、典型的には層１４，１６から形成されるバルブ部分の製造とは別に製造されるとともに取り付けられ、バルブポート４００に隣接したペデスタル２１０に機械的に連結される。中間層１４において説明したように、要素３００は、「濡れ面」を備えているとともに、バルブポート４００を閉じるための充分な強度が必要とされる。これに加えて、本発明のいくつかの実施例では、バルブ部材３００はまた、フレキシブル膜２００によって引き起こされる運動に対抗する復元力の一部又は全部を与えている。したがって、示されているように要素３００の材料は、このような復元力を与えることができるようにする必要がある。バルブ要素３００の形状は、図２に示した本質的に平坦な形状から変えることができるものの、要素３００は、中間層１４との適合性及びシリコン微細加工技術を用いることができることから、シリコン材料から形成することが有効であることが見出された。
図２に示した実施例においては、下側層１２は、それぞれ流入ポート５１０，５２０，チャンネル５４０を形成するために用いられる。したがって、層１４，層１２が、「濡れ面」を備えていると説明したように、層１２の材料は、バルブ５０が制御する流体材料と適合性のあることが必要である。層１２はまた、バルブ５０の別の部分の取付構造体となっている他、バルブ５０が用いられるシステムへとバルブ５０の連結させている。従って、層１２は、この取付機能のため、充分に強度を有し、かつ耐久性を有している必要がある。これに加えて、本発明のいくつかの実施例においては、補助付勢デバイス（図示せず）がバルブ要素３００に力を加えるために用いられる。このような付勢デバイスを用いる場合には、これらのデバイスは、しばしば層１２を用いて取り付けられる。シリコン材料は、効果的に層１２に要求される特性を与えることが見出されたが、また別の適切な材料を選択することができる。例えば、いくつかの実施例では、アルミナといった種々のセラミックス材料を用いることもでき、別の実施例においては、ホウケイ酸ガラス又は水晶材料を用いることができる。
図２の実施例においては、層１６は、加熱要素１２０の支持体とされているとともに、加熱要素１２０を位置決めして、シールキャビティ１００を形成している。これに加えて、層１６は、チャンネル２４０の一部を形成しており、したがっていくつかの「濡れ面」を有している。要素１２０が作動流体１３０を加熱するのみである場合には、流体１３０の大部分が冷却されると層１６に接触しているので冷却される。したがって、本発明のいくつかの実施例では、良好な熱伝導性を有する材料が層１６として選択される。しかしながら、加熱要素１２０が電気抵抗要素である場合には、層１６の材料は、典型的には誘電体材料とされて電気的要素１２０の短絡を防止している。いくつかの実施例では、作動流体は、離間した熱源から供給される輻射エネルギーを用いて加熱される。このような実施例では、このような輻射エネルギーを伝達するための材料が層１６として選択される。層１６は、したがって水晶、ホウケイ酸ガラス、セラミック、サファイア、シリコン、又はプラスチックといった種々の材料から選択できるがこれらのものに制限されるわけではない。したがって、本発明の実施例は、バルブ材料要素３００，層１２，１４，１６のそれぞれについて種々の材料から選択することができ、要素３００の特定の層又は特定材料の選択は、本発明で説明する数多くの要因を考慮した設計事項であることが理解されよう。さらには、上述したような設計上の選択は、本発明の範囲とされることが理解されよう。
上述したように、膜２００は、柔軟性と強度との双方を有している。しかしながら、特定膜２００の柔軟性と強度とのバランスは、それぞれ特定の用途に応じて変動する。したがって、本発明のいくつかの実施例では、柔軟性が主に考慮され、その他の場合には強度が柔軟性よりも重要となることがある。層１４として選択される材料は、膜２００の強度及び柔軟性において重要な要因であるが、これらの２つの特性をバランスさせることはまた、フレキシブル膜２００の厚さと形状とを変化させることによって達成される。したがって、層１４が［100］シリコンである場合には、膜２００の典型的な厚さは、約５０μｍ（ミクロン）とされる。しかしながら、膜２００は、より厚くとも、より薄くとも良く、約１０μｍ〜１００μｍの範囲の厚さで有効であることが見出された。これに加えて、膜２００の形状を変化させ、またその断面形状を変化させることにより、膜２００の柔軟性と強度の間のバランスに影響を与えることができることが見出された。したがって、本発明のいくつかの実施例においては、フレキシブル膜２００は、本質的に均一な厚さを有しているが、別の態様においては、膜２００は、均一な厚さとされていない。例えば、いくつかの実施例においては、膜２００は、その厚さが変化した段付の断面形状を有している。別の実施例においては、膜２００は、厚さが端部から中心部にかけて徐々に減少して変化するように形成される。したがって、特定の用途の要求に適合させるように設計されるいかなる断面形状であっても、バルブ５０の特定の用途のための柔軟性及び強度の間のバランスを調節するために用いることができる。
図２に示すようなバルブ５０を形成するいくつかの構造部を製造するため種々の方法が知られている。しかしながら、これらの方法は、本発明の範囲を超えているのでこのような方法の例について説明する。したがって、すでに本発明の一部とされたズデブリック特許に開示の製造方法をバルブ５０の構造を形成するために用いることができる。これに加えて、製造のため別の方法、例えばＥＤＭ（放電加工）、電気化学的エッチング、サンドブラスト、成形、鋳造、ＬＩＧＡ、ダイアモンド加工もまた用いることができる。本発明の効果は、用いる製造方法に依存するものではないことは理解されよう。したがって、上述のいかなる１つまたすべての方法又はズデブリック特許は、本発明の構造体を形成するために用いることができる。
さらに図２を参照すると、キャビティ１００が作動流体１３０によって充填されているのが示されている。作動流体１３０を選択するための１つの基準としては、熱膨張係数を挙げることができる。したがって、作動流体１３０が、大きな係数を有していれば、どのような目的の運転温度範囲においても膜２００に誘起される運動の範囲を大きくすることが可能とされる。上述したように、流体１３０は、キャビティ１００の材料に対して化学的に不活性とされている。互いに化学的に不活性な材料とは、互いに化学反応を本質的に生じさせない材料を言う。これに加えて、流体１３０として選択される典型的な材料は、いかなるバルブ５０であってもその晒される温度範囲にわたって液状を保っていることが必要であるが、いくつかの実施例では流体１３０の一部が、気体とされる。これらの要求に対して種々の材料が適合することが見出されており、水、エタノール、又はこれ以外のアルコール、及び数多くのフロロカーボン属、例えば登録商標フロリナート（Fluorinert▲Ｒ▼）といった材料を、いくつかの実施例において作動流体１３０として用いることができる。
図２には図示されていないが、キャビティ１００は、典型的には充填用オリフィスを介して充填され、この後にオリフィスシール要素で密封シールされる。いくつかの実施例においては、キャビティ１００は、バルブ５０の動作の間に晒される最も高い温度で流体１３０が充填・密封される。そして、いくつかの実施例においては、キャビティ１００は、バルブ５０の動作の間に晒される最も高い圧力で充填・密封される。また、いくつかの実施例においては、特定温度及び圧力が用いられる。このようにしてフレキシブル膜２００の最大の運動性を得ることができる。
いくつかの実施例においては、バルブ５０は、例えば半導体又は医薬工業に見られるウルトラクリーンプロセスのために製造される。上述したように、図２に示した実施例では、バルブ要素３００部分と、上側層１６と、中間層１４と、底部層１２とは、「濡れ面」を有しており、この「濡れ面」は、バルブ５０によって制御される流体材料に接触する。上述のようなウルトラクリーンプロセスへの適合性を保証するために、バルブ５０の特定の実施例では、これらが特定のプロセスに適合するような「濡れ面」モードを有する様に、すなわち１つ以上の材料でコートして製造することが有効である。したがって、医薬品工業における用途に対しては、「濡れ面」をテフロン▲Ｒ▼材料でコーティングすることが適切である。いくつかの半導体工業用途ではまた、上述したテフロンコート表面を用いることもできるが、バルブ５０は、また、「濡れ面」をクロム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ダイアモンドといった炭素でコートして、テフロン▲Ｒ▼が好適ではない環境に耐えるようにすることができる。したがって、構造が互いに似たバルブの類は、特定の用途に適合させるために異なった材料で「濡れ面」をコートすることで製造することができる。これに加えてバルブ５０は、１つ以上の層又はダイから製造されているので、「濡れ面」のためのこれらの材料は、これらの層を互いに連結させるために用いるいかなる接合プロセスに対しても適合する必要がある。例えば、アノード接合プロセスがシリコン層１４をクロムバリヤ層（図示せず）でコートした「濡れ面」を有するホウケイ酸層１６に結合させるために用いられる場合には、クロムが層１６の接合面から除去されて接合され、効果的に連結が行われる。しかしながらまた、別の接合プロセス、例えばイオン含有量の低いエポキシ、溶融ガラス等を用いることもできる。
抵抗ヒータ１２０は、選択される特定の接合プロセスに適合するように通常抵抗材料として用いられている材料から製造することができる。例えば、アノードプロセスをホウケイ酸ガラスの上側、すなわちダイ１６をシリコン中間ダイ１４へと接合するために用いる場合には、第１の層としてチタン層をダイ１６へと接合させるために用い、それに続いて抵抗要素であるプラチナ層を設けることで抵抗要素１２０を形成することが望ましいことが見出された。別のタイプの抵抗要素もまた用いることができる。したがって、いくつかの実施例においては、正の温度係数（Positive Temperature Coefficient: PTC）を有する抵抗材料を用いることができる。このようなPTC材料の既知の抵抗は、作動流体１３０の温度が増加するにつれて増加し、したがって電力消費を有効に低減させ、かつ要素１２０の過熱を制限することができる。このようなPTC材料の例としては、BaTiO2（チタン酸バリウム）を挙げることができる。本発明のいくつかの実施例においては、多重となった別々に制御可能な加熱要素１２０を用いることができる。例えば、第１のヒータを用いて一定のバックグラウンド温度を与えておき、第２のヒータによって温度変化を行わせて作動流体１３０を膨張させることが有効であることが見出された。いくつかの用途においては、第１のヒータと第２のヒータとを同一のタイプ、例えばPTC要素とするが、別の実施例においては、加熱デバイスと、後述する冷却デバイスとを組み合わせて用いることができる。
上述したように、加熱要素１２０は、エネルギー変換ブロックの一部分とされており、図２に示した実施例においては、電気エネルギーを熱へと変換し、この熱が機械的運動へと変換される。ここで図３を参照すると、本発明に係る一体型マイクロバルブのエネルギー変換ブロックの実施例が示されている。理解を容易にするために、上側層１６と中間層１４のうち、図３の実施例を説明するために必要な部分のみが示されている。キャビティ１００は、第１の部分１０４とフレキシブル膜２０５に隣接した第２の部分とを備えているのが示されている。図示されているように、第１の部分１０４が第２の部分１０６よりも小さくされ、かつ挿入自在な熱要素１４０がポート１５０を通して挿入されている。ポート１５０は、シール要素１６０によってシールされていて、加熱要素１４０を位置決め・保持させているとともに、キャビティ１００に密封されている。
図３に示す実施例では、キャビティ１００が２つの部分を有しているのが示されているが、別の実施例ではキャビティ１００は、図２に示されるような単一の部分を有するようにされていても良い。しかしながら、挿入可能な加熱要素１４０が用いられる場合には、２つの部分からなるキャビティ１００を用いて、第１の部分１０４を小さな加熱部分１０４とすることが効果的であることが見出された。この方法においては、部分１０４内での流体１３０は、極めて高速で加熱されて流体１３０を迅速に膨張させる。加熱部分１０４から膨張した流体１３０は、その後チャンネルｌ０８を通過して部分１０６へと脈動してゆき、部分１０６における流体の体積を増加させ、フレキシブル膜２０５を変形させる。この必要な流体力学的動作は、したがって迅速で制御された膜２０５の運動を得るために有効である。
加熱要素１４０は、２つの導電体１４２を備えているのが示されており、これらの導電体は、シールポート１５０を通して部分１０４で何回かループ１４４を形成している。加熱要素１４０としては、多くの構成が可能であり、図示された構成は、例示のためのみであることが理解されよう。要素１４０の部分としては、多くの異なった材料を用いることができることが理解されよう。例えば、導電体１４２は、低抵抗の第１の材料とされ、ループ１４４は、高抵抗の材料とされているか、又は双方とも同一の材料を用いることもできる。導電体１４２は、支持構造体（図示せず）に取付られているか、又は図示されているようにシール要素１６０が支持構造体として用いられていても良い。これに加えて、異なった加熱特性又は熱容量を有する種々の材料をループ１４４を形成するために用いることができる。これに加えて、ループ１４４以外の構成を用いて部分１０４内の流体１３０を加熱するための特定量の表面積を与えるようにすることができる。従って、本発明のいくつかの実施例においては、用いられる特定の流体１３０の沸点よりも高い温度を与えることができる挿入可能な加熱要素１４０を用いることもできる。このような方法においては、流体がスポット的に蒸発して、気泡を形成させる。いくつかの用途においては、このような気泡の形成は、特定のフレキシブル膜２０５又は２００（図２）の変形の制御を向上させる効果を有することが見出された。したがって、ともに製造されるどのような同一のバルブ５０であってもそれぞれのバルブ５０に対して異なった挿入可能要素１４０により異なった多くの用途に対し好適なバルブが提供できる。
図４を参照すると、さらに別のヒータとキャビティ構成とが示されている。図２の実施例とは異なり、図４の実施例では上側層１６は、加熱要素を備えた延長部１７０を備えているか、又はそれぞれの延長部１７０の端部１７６に形成されたエンハンスメント１７４を備えるように形成されているのが示されている。この方法においては、要素１７４による加熱効果を、キャビティ１００の中心部においてフレキシブル膜２００の近くへと移動させることができ、流体１３０のより均一な加熱が実現できる。したがって、流体１３０を加熱するために用いられる熱を膜２００の運動へと効率よく変換することができる。これに加えて、延長部１７０は、作動流体１３０に接触する層１６の表面積を増加させる。したがって、流体１３０の層１６を通して拡散による冷却が向上する。層１６は、延長部１７０を有しており、典型的にはシリコン材料が層１６として選択され延長部１７０は、例えばシリコン微細加工法を用いて形成することができる。しかしながら、延長部１７０に対して別の適切な材料及び製造方法を用いることができ、例えば延長部１７０を独立して形成し、キャビティ１００に取り付けることも可能である。加熱要素、すなわちエンハンスメント１７４は、構造的に上述した加熱要素１２０（図２）とすることもできる。これとは別に、要素１７４は、当業界においてなじみ深い拡散又はイオン注入法を用いて形成されるドープされたシリコン領域とすることもできる。これに加えて、延長部１７０の長さ及び形状は、要素１７４を適切な位置に配置できるか又は流体１３０を冷却するために用いることができる面積を変化させるように変更することができる。
図５Ａには、別のエネルギー変換ブロックの別の実施例の部分の平面図が示されている。加熱層１８０は、３つの加熱部材１８２を有しているのが示されている。いくつかの実施例では、加熱層１８０は、［111］シリコン材料であり、結晶面に沿って好適にエッチングができるという利点を有している。従って、加熱部材１８２は、対向する両側から層１８０をエッチングして、領域１８４内部のシリコンをすべて除去し、機械的、電気的な連結のためにシリコン連結領域１８６を残すことで形成される本質的に六角形の形状とされた要素とされているのが示されている。しかしながら、加熱部材１８２を別の形状とすることも可能であり、これらの別の形状を形成するため、バルブ５０の別の部分を形成する際に説明した別の方法を用いることができる。
図５Ｂを参照すると、ラインＢ−Ｂ’に沿った層１８０にわたるキャビティ及びヒータ構成の断面図が示されている。キャビティ１００は、上側層１６と中間層１４の間に加熱層１８０を備えて形成されている。このようにして加熱層１８０を用いることにより、加熱部材１８２がキャビティ１００内に配置でき、キャビティ１００の本質的に全体にわたって著しく加熱面積を増加させることができる。この方法において、作動流体１３０は、迅速に加熱され、流体１３０の膨張の間にフレキシブル膜２００が変形される。
図２〜図５Ｂの実施例は、本発明の種々のタイプの加熱要素を例示的に示したにすぎないことは理解されよう。したがって、図示した加熱要素について、既知の加熱要素の別のタイプ又は構成に置換することは、本発明の範囲において設計的な変更として選択できる。例えば、本発明のいくつかの実施例においては、加熱は、流体１３０に直接接触せず、例えば上述のキャビティ１００の上側の層１６の表面１１０（図２）のように、キャビティ１００の外側に取り付けられた要素（図示せず）により行われても良い。これに加えて、図２〜図５Ｂの例示的な実施例は、加熱要素を単に例示したのみにすぎず、別の構成も可能である。したがって、本発明のいくつかの実施例においては、流体１３０の能動的な加熱と能動的な冷却の双方を有効に行うことができる構成とすることができる。例えば、能動的な加熱と能動的な冷却能力を有する実施例は、ペルチェ（Peltier）ヒートポンプをキャビティ１００の上側の面１１０に取り付けることによって構成することができる。このようにして、冷却性が向上できる。
バルブ要素３００は、中間バルブブロックの一部とされており、本発明の図２に示す実施例では、バルブポート４００をシールしている。ここで図６を参照すると、要素３００の下側層１２から層１４に向かって見た平面図が示されている。切断線Ｃ−Ｃ’は、図２に示される位置を与える部分である。下側になっているバルブ３００と、層１２の部分と、中間層１４の図示されていない部分と、層１４を用いて形成された構造体等の隠れている構造は、図示されているように破線を用いて示されている。バルブ要素３００は、本質的に矩形の形状を有しているとともに、フレキシブル膜２００の部分に被さるように配置されている。随意に複数のポート２０４を形成することができるとともに、要素３００における層１４と層１２の間に配置させることができ、要素３００と層１４の間の平面性を向上させることができる。フレキシブル膜２００の小部分は、インレットポート５２０を通っているのが示されており、これが実線で示されている。排出ポート５１０は、層１２に形成されて、チャンネル２４０によって中間ポート４００に連通されている。要素３００には、ペデスタル２１０が取り付けられていて、膜２００の変形によりペデスタル２１０が要素３００を押圧し、ポート４００を開くか、又は要素３００から離間させてポート４００を閉ざす様にされている。
本発明の別の実施例においては、バルブ要素３００の別の構成は、特定の用途へとバルブ５０の特性を適合化させるのを容易にするために用いることができる。図７においては、バルブ要素３００（図２）の別実施例が示されており、バルブ閉鎖力が付加されるようにバルブ要素が変更されている。したがって、バルブ要素３４０は、対向する両側部に形成されたビーム３４４を有しているのが示されている。それぞれのビーム３４４は、自由端３４６を有しており、この自由端は、バルブ５０の運動しない部分に固定されて取り付けられている。例えば、取付は、フレキシブル膜２００に隣接して層１４に対して行うか又は層１２（図２）の部分に対して行われる。したがって、要素３４０がその休止位置から変形するにつれ、復元力が各ビーム３４４により発生する。この力の大きさは要素３４０の変形が大きくなるにつれて大きくなり、用いることができる力の大きさは、ビーム３４４の長さ、幅、位置、形状を制御することによって制御することができる。
バルブ要素３００のさらに別の構成が、図８Ａに示されている。理解を容易にするために、ポート４００を中心とする領域のみを示している。バルブシート領域４１０は、変形可能な材料４２０を用いてバルブ部材３００に形成されている。選択される特定の変形しうる材料４２０は、それぞれ特定の用途に応じて変更することができる。したがって、いくつかの用途においては材料４２０は、プラスチック材料とされ、別の用途ではフロロカーボンとされ、さらに別の場合には、金属材料を用いることができる。材料４２０は、図示されているように１つ以上の隆起部分４２５を有する成形材料とすることもできるし、突条（図示せず）を部分２２０，２３０のシール面上に形成することもできる。いくつかの実施例においては、突条及び隆起部分４２５の双方が用いられる。ここで、図８Ｂを参照すると、ｏ−リング４３０が本発明の別の実施例において効果的に用いられているのが示されている。図示されているように、ｏ−リング４３０が、要素３００に収容されていて、バルブシート領域４１０を形成しており、例えば図８Ａに図示されているのと同様にされた上側部分３０２と本質的に平坦な下側部分３０４をと備えた２つの部分となった形状のバルブ要素３００とされていても良い。別の実施例においては、図示されていないがｏ−リングは、部分２２０，２３０に形成された溝に収容されていて別のバルブシート領域４１０を形成していても良い。したがって、バルブポート４００が変形可能な材料４２０（図８Ａ）又は変形可能なｏ−リング４３０（図８Ｂ）のいずれかに対して閉鎖される場合には、ポート４００のシール性が向上する。このように向上したシール性は、低リーク速度が必要な用途に用いられる。図８Ｂに示されるようなｏ−リング４３０を使用するか又は図８Ａに示すような隆起部分４２５を備えた変形可能な材料４２０又はこのような適切な構造体でバルブシート領域４１０を形成させることによって、Ｈｅに対して１×１０-6から、１×１０-9ｃｃ−Ａｔｍ／ｓｅｃといった低リーク速度を達成することができる。
図９を参照すると、本発明のバルブ要素の別の実施例が示されている。図示されているように、フレキシブル膜２００は、膜延長部２２０を有しており、この延長部は、一部分がポート４００を通して延ばされていて球状のバルブ要素３３０に接触している。球状要素３３０は、スプリング状膜５００に重なるようにして配置されている。したがって、膜２００が変形すると、球状要素３３０が押圧されて延長部２２０によってバルブシート４１０との接触が切り離され、ポート４００を通して連通が行われる。シート４１０から球状要素３３０が運動するにつれ、スプリング状膜５００が変形され、ポート閉鎖力が発生する。このポート閉鎖力は、膜５００によって与えられるとともに、例えば図７のビーム３４４によるバルブ３４０の上述の閉鎖力と等価である。球状要素３３０は、固く、本質的に非圧縮性の材料から形成されているか、又は要素３３０は、ある程度の変形性を有していても良い。同様の方法により、バルブシート４１０は、変形性とされていても変形性でなくとも良い。図９の実施例の種々の構成（図示せず）が可能であり、これらについても本発明の範囲に含まれるものである。したがって、バルブ要素３３０は、例えば円錐形といった非球状又はポート４００をシールするために用いることができる別の適切な形状を有していても良い。これに加えて、固い材料及び変形可能な材料は、要素３３０及びバルブシート４１０をシールするために用いることができるとともに、このようにすることで低リーク速度を得ることができる。
ここで、図１０を参照すると、本発明のバルブ要素の別実施例及び本発明の実施例のバルブシートの実施例が示されている。ポペットタイプのバルブ要素３６０は、中間ポート４００をシールするために用いられる。バルブ要素３６０は、溝３６２を有しており、この溝は、ポート４００をシールするためのｏ−リング又は別の変形可能な材料を収容している。ポート４００は、図示するようにｏ−リング３６４をポート４００の周辺の周りに形成されたバルブシート領域４１４に接触させることでシールする。ポペットバルブ要素３６０の運動は、図９に図示した球状要素３３０の運動に類似するように行われる。したがって、フレキシブル膜２００は、ポペットバルブ要素３６０の上側部分３６８に接触する膜延長部２２４を備えている。図示されている特定の構成は、例示のためにだけであり、ポペットタイプのバルブ要素の別の構成も用いることができることが理解されよう。これに加えて、ｏ−リング３６４が要素３６０内に収容されているのが示されているが、いくつかの実施例では、ｏ−リング３６４は、バルブシート領域４１４に収容されているのが示されている。ポペットバルブ要素３６０の形状はまた、復元力デバイスを備えるように形成することもでき、例えば、図９に示されているようなデバイス５００のように形成することもできる。これに加えて、固い材料及び変形可能な材料を組み合わせた材料が、ポペット要素３６０と、バルブシート４１４とに用いられる場合には、低リーク速度をまた得ることができる。
当業者によれば理解されるように、本発明の実施例に加えて、バルブシート及びバルブ要素について多くの変形例が知られている。したがって、各構成を説明するのは不可能である。これに加えて、本発明で説明した方法は、ズデブリック特許から参照して本発明の一部とした方法の他にも別の方法とともに、これらのバルブ要素及びバルブシートの構成を製造するために用いることができる。したがって、変形可能及び／又は非変形のバルブシート及びバルブ要素の種々の形状の種々の組合せについては、本発明の範囲となるものである。
示されるように、圧縮される変形可能材料の使用は、ポート４００のシールを向上させ、かつより低いリーク速度を与えることが見出された。しかしながら、この向上したシール能力はまた、圧縮可能な材料を圧縮するために加えられる復元力又は閉鎖力を必要とする。図９の実施例においては、スプリング状膜５００が、この力を与えるために用いられる。しかしながら、別の実施例においては、別の付勢デバイスが可能である。いくつかの実施例では、これらの別の付勢デバイスは、中間ポートを閉鎖するのを容易にさせているとともに、別の実施例の付勢デバイスは、中間ポートを開くのを容易にさせる構成とされている。
ここで、図１１を参照すると、本発明の別の実施例が示されており、付勢手段５１０が本発明によるバルブの閉鎖力を増加させている。図示されているように、図１１の実施例は、本質的に図２に示されたものであり、バルブ部材３００と下側層１２部分の間に配置された付勢デバイス５１０が追加されている。このようにしてペデスタル２１０がバルブ部材３００を押圧して中間ポート４００を開くにつれ、付勢デバイス５１０が圧縮され、この圧縮によりバルブ閉鎖力が与えられる。デバイス５１０がコイルスプリング状に形成されているのが示されているが、別の形状も可能であることが理解できよう。例えば、付勢デバイス５１０は、リーフスプリング、トーションバー、又は別の適切なデバイスとして形成することが可能である。加えて、図９の実施例について説明したように、デバイス５００（図９）又はデバイス５１０といった別体となった付勢デバイスを用いることにより、特定の用途に適合するようにバルブ設計に対してより大きな柔軟性を与えることができる。
上述したように、付勢デバイス５１０の圧縮によるバルブ閉鎖力を与えることに加え、バルブを開くための力を、加えることもできる。チャンネル５４０内の圧力がチャンネル２４０の圧力よりもずっと大きくなる場合には、膜２００によって加えられる力は、それ自体では中間バルブ４００を開くためには充分ではない。したがって、本発明のいくつかの実施例では、付勢手段５１０は、ポート４００が閉鎖される場合には張力が加えられる構成とされる。このようにして、デバイス５１０は、膜２００の運動によって制御されるバルブ開のための力を与える。
これまで、電気駆動される一体型マイクロバルブの種々の実施例を説明してきた。これらの種々の実施例は、説明したマイクロバルブの要素の別実施例の組み合わせを含むことは明白であろう。したがって、浸食性流体を制御する能力に加え、低リーク速度とする必要がある場合には、変形可能なバルブシート材料、突条様形状、及び／又は付勢デバイスの種々の組合せを用いることができ、このようにすることによって多様な本発明のマイクロバルブが提供される。これに加えて、特定用途に対するマイクロバルブの特定実施例を設計する柔軟性を与える本発明の機能ブロック設計を可能とする機能を与えることが理解されよう。したがって、ズデブリック特許に開示される従来技術によるバルブとは異なり、本発明のマイクロバルブは、例えばフレキシブル膜を直接バルブポートを直接シールするために用いないようにするので、フレキシブル膜の変更を必要とせずに、例えば低リーク速度の実施例を提供できる。他方では、このような機能ブロック設計は、挿入可能な加熱要素１４０（図３）といったエネルギー変換ブロックを組み込むことを可能とする。したがって、本発明のマイクロバルブは、用いるヒータ要素１４０のタイプを変更することにより特定用途に対して構成及び適合させるようにして製造することができる。このようにして、製造コストが低下できるとともに、用途の広い範囲を提供できるといった著しい柔軟性を維持させることが可能である。
本発明の特定の実施例についてこれまで常閉のバルブ５０を用いて説明してきたが、常開の構成に対する実施例は、当業者によれば明らかであろう。例えば、図２に示すバルブは、バルブの動作範囲の温度よりも低い温度においてキャビティ１００をシールすることによってほとんどの部分における常開のバルブとして製造できる。この方法において、バルブが動作温度にまで加熱されると、フレキシブル膜２００は、変形し、中間ポート４００を開く。したがって、このようなバルブを閉じるため、例えば作動流体１３０を冷却するには、冷却のため例えば上述したペルチェヒートポンプを用いることができる。
本発明により製造されるバルブについてはまた、スタンドアローンバルブとすることができるし、又は当業界で知られているいかなる種々の流れセンサデバイスの１つを組み合わせたバルブとすることができる。これに加えて、本発明のマイクロバルブは、角度を変えて開閉させることが可能となることが明白である。したがって、本発明により製造されるバルブは、流体を流す又は停止するばかりではなく、流速の連続的な領域にわたって流体の流量を制御することが可能である。流体流速を制御することは、例えばエネルギー変換ブロックにより機械的エネルギーへと変換されるエネルギーの量を変化させることによって行われる。この方法においては、バルブ要素の位置は、駆動されていない状態からの変形量に比例して変化する。したがって、本発明の実施例は、バルブへと動的にフィードバックを行うことができるように、流量又は圧力検出装置と一体化させて、流量又は圧力の動的な制御を与えることが可能となる。流速を検出するために検出装置を用いる場合には、マイクロバルブは、共通して流れ制御装置として参照され、装置が圧力を判断する場合にはマイクロバルブが共通して圧力制御装置として参照される。例えば、本発明の流れ制御装置は、第１の圧力センサと、流れ制限装置と、上述の流れ制限装置を横切る圧力低下を測定するための第２の圧力センサとを備えた流れ面出装置へと拡張することができる。知られているように、所定の流れ制限装置については、圧力低下は特定の流体についての流速に対して正確に校正されることが知られている。したがって、これまで説明した流れ検出装置は、選択した特定流体に対する流速の動的制御を与えることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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