JP2001304440A - Microvalve device and manufacturing method of the same - Google Patents
Microvalve device and manufacturing method of the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体微細加工技術を応
用して製作したマイクロバルブ装置とその製造工程に関
するものである。このマイクロバルブ装置は遺伝子解析
などの化学分析、合成に応用できる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microvalve device manufactured by applying semiconductor fine processing technology and a manufacturing process thereof. This microvalve device can be applied to chemical analysis such as gene analysis and synthesis.
【0002】[0002]
【従来の技術】最近マイクロバルブ装置のようなマイク
ロ流体デバイスが注目されて来ている。マイクロ化学分
析システム(μTAS)を含む(バイオ)ケミカル技術
においては特に顕著である。典型的な設計では、マイク
ロバルブ装置には微細な流体通路(流路)が形成されて
いて、この流体通路の途中に設けた弁座に可動のメンブ
レンが離接して開閉される。メンブレンの駆動の方法に
は種々のものがある。2. Description of the Related Art Recently, a microfluidic device such as a microvalve device has been receiving attention. This is especially true in (bio) chemical technologies, including microchemical analysis systems (μTAS). In a typical design, a fine fluid passage (flow passage) is formed in a microvalve device, and a movable membrane is separated from and opened to a valve seat provided in the middle of the fluid passage. There are various methods for driving the membrane.
【0003】マイクロバルブユニット設計のポイント
は、メンブレンの材料にある。流路の寸法に匹敵するほ
どのメンブレンの大きな撓みが弁座との離着すなわち流
体スイッチングに必要である。多くの場合はその撓みは
数十ミクロンである。スイッチングはバイオケミカル技
術には必須である。[0003] The point of micro valve unit design lies in the material of the membrane. Large deflections of the membrane, comparable to the dimensions of the flow path, are required for detachment from the valve seat or for fluid switching. In most cases, the deflection is tens of microns. Switching is essential for biochemical technology.
【0004】シリコーンゴムはヤング率が低いこととシ
ール特性が優れていることから、マイクロバルブユニッ
トメンブレンの主要な材料の1つと目されている。シリ
コーンゴムのメンブレンを空気圧で駆動するタイプのマ
イクロバルブユニットとしては[1] Ohori T, Shioji S,
Miura K and Yotumoto A 1997 Three-way microvalvefo
r blood flow contorl in medical micro total analys
is systems (μTAS)proc IEEE Micro Electro Mechanic
al Systems, Nagoya333-7、 [2]Bousse L, Dijkstra E a
nd Guenat O 1996 High-density arrays of valves and
interconnects for liquid switching Proc. Solid-St
ate Sensor and Actuator Workshop,Hilton Head 272-5
がある。[0004] Silicone rubber is regarded as one of the main materials for microvalve unit membranes because of its low Young's modulus and excellent sealing properties. Ohori T, Shioji S, [1] are micro valve units of the type that pneumatically drive silicone rubber membranes.
Miura K and Yotumoto A 1997 Three-way microvalvefo
r blood flow contorl in medical micro total analys
is systems (μTAS) proc IEEE Micro Electro Mechanic
al Systems, Nagoya333-7, [2] Bousse L, Dijkstra E a
nd Guenat O 1996 High-density arrays of valves and
interconnects for liquid switching Proc.Solid-St
ate Sensor and Actuator Workshop, Hilton Head 272-5
There is.
【0005】[0005]
【解決すべき課題】一方、シリコーンゴムは駆動方法に
制約があるという短点もある。その駆動方法としては、
空気圧法と熱空気圧法との2つの方法だけがこれまでに
報告されている。しかし、これらの2つの方法はマイク
ロバルブユニットの高密度アレイを製作する場合には問
題となる。熱空気圧駆動の場合、高密度アレイにおける
隣接するバルブとの熱絶縁が困難である。空気圧駆動の
場合、メンブレンに空気圧を導入するためのマイクロ流
路が要求されるが、このことは、スイッチングされる流
体のマイクロ流路層の他にもう一層、駆動用空気のマイ
クロ流路の層が余計に必要となることを意味する。しか
るにこのような多層のマイクロ流路の部材の製作には複
雑な製作プロセスが必要となる。On the other hand, silicone rubber has a drawback that the driving method is restricted. As the driving method,
Only two methods, pneumatic and thermopneumatic, have been reported to date. However, these two methods are problematic when fabricating high density arrays of microvalve units. In the case of hot air pressure driving, it is difficult to thermally insulate adjacent valves in a high-density array. In the case of the pneumatic drive, a microchannel for introducing air pressure to the membrane is required.This is because, in addition to the microchannel layer of the fluid to be switched, another layer of the microchannel of the driving air is required. Means that extra is required. However, the fabrication of such multi-layer microchannel members requires a complicated fabrication process.
【0006】空気圧駆動の三方弁または四方弁マイクロ
バルブユニットについては報告されている。それらは独
立した一方弁バルブユニットの3個または4個で構成さ
れている。しかしそれらは空気マイクロ流路を備えてい
ない。したがって、バルブユニット間の間隔はマイクロ
加工で製作されていない空気コネクターの大きさによっ
て制約されることとなる。これらのシステムでは間隔は
2.5mmより大きくなり、このことは四角格子状に配
置した場合に、バルブ配置の理論的密度は16個/cm
2より低くなることを意味する。[0006] Pneumatically driven three-way or four-way valve microvalve units have been reported. They consist of three or four independent one-valve valve units. However, they do not have air microchannels. Therefore, the distance between the valve units is limited by the size of the air connector that is not manufactured by micromachining. In these systems, the spacing is greater than 2.5 mm, which means that when arranged in a square grid, the theoretical density of the valve arrangement is 16 / cm.
Means lower than 2 .
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明は、一例として
三つの一方弁マイクロバルブユニットからなる三方弁マ
イクロバルブ装置に関するものである。一方弁マイクロ
バルブユニットはシリコーンゴムメンブレンを備えてい
る。このメンブレンは外部から導入される負の空気圧に
よって駆動される。一方弁マイクロバルブユニット間の
間隔は780μmよりも小さく、これによって四角格子
配列にした場合の理論配列密度が164個/cm2以上
になることを意味する。この小さな間隔は空気用のマイ
クロ流路を備えたシステムを採用することによって実現
する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a three-way valve microvalve apparatus comprising three one-valve microvalve units as an example. On the other hand, the valve microvalve unit has a silicone rubber membrane. This membrane is driven by negative air pressure introduced from the outside. On the other hand, the interval between the valve microvalve units is smaller than 780 μm, which means that the theoretical arrangement density in the case of a square lattice arrangement is 164 / cm 2 or more. This small spacing is achieved by employing a system with microchannels for air.
【0008】この多層マイクロ流路をもつ比較的構造の
複雑な装置を製作する過程を簡単にするために、装置の
材料として透明シリコーンゴムの一種であるポリジメチ
ルシロキサン(polydimethylsiloxa
ne)(PDMS この明細書において同じ)を採用し
た。In order to simplify the process of fabricating a device having a relatively complicated structure having the multilayer microchannel, polydimethylsiloxane (polydimethylsiloxane), which is a kind of transparent silicone rubber, is used as a material of the device.
ne) (PDMS same in this specification) was employed.
【0009】最近、マイクロ流体装置の製作を簡単化す
るために、PDMSの型成形技術が広く使用されてい
る。Recently, PDMS molding techniques have been widely used to simplify the fabrication of microfluidic devices.
【0010】普通に使われている過程は (1)表面に溝が形成されているPDMSチップをマイ
クロ加工で製作された型を用いて成形する。 (2)溝を平基板でふたをしてマイクロ流路を形成す
る。[0010] A commonly used process is as follows: (1) A PDMS chip having a groove formed on its surface is molded using a mold manufactured by micromachining. (2) Cover the groove with a flat substrate to form a microchannel.
【0011】製作過程はPDMSの2つの特徴によって
単純化されている。その1つはサブミクロンのレプリカ
忠実再現性である。この忠実再現性はほとんどの応用例
で充分な性能を有する。その2つは自己接着性である。
溝を閉じる(シールする)ためには、PDMSの表面は
手のかかる接着技術がなくても、ガラス、シリコーンP
DMSなど種々の材料の表面に可逆的に接着することが
できる。さらにもし必要ならば、接着表面を接触前に酸
素プラズマで表面処理して不可逆的に接着することがで
きる。ここで述べた、マイクロバルブユニットは2つの
PDMSマイクロ流路チップと1枚のメンブレンから成
っている。それらの部材は可逆的及び不可逆的な接合技
術とを使用して組立てられている。後者の不可逆的接合
技術はPDMSメンブレンを基板からPDMSチップに
移転するときに使用される。基板上のメンブレンはスピ
ンコートによって形成されるものである。The fabrication process is simplified by two features of PDMS. One is sub-micron replica fidelity. This fidelity is sufficient for most applications. The two are self-adhesive.
In order to close (seal) the groove, the surface of PDMS must be made of glass, silicone P
It can reversibly adhere to the surface of various materials such as DMS. Furthermore, if necessary, the bonding surface can be irreversibly bonded by surface treatment with oxygen plasma before contacting. The microvalve unit described here is composed of two PDMS microchannel chips and one membrane. The components are assembled using reversible and irreversible joining techniques. The latter irreversible bonding technique is used when transferring a PDMS membrane from a substrate to a PDMS chip. The membrane on the substrate is formed by spin coating.
【0012】したがって、この発明のマイクロバルブ装
置は、一個または複数の一方弁マイクロバルブユニット
によって構成したことを特徴としている。また、この発
明の他のマイクロバルブ装置は、複数の前記一方弁マイ
クロバルブユニットを有し、それぞれの前記一方弁マイ
クロバルブユニット毎にバルブ領域において変位するメ
ンブレンが弁座に離着して作動流体通路を開閉する弁機
構を有し、かつ、複数の制御ポートをもつ駆動流体素子
チップと複数のアクセスポートをもつ作動流体素子チッ
プと及び前記両素子チップに挟まれた前記メンブレンと
が協働して前記複数の一方弁マイクロバルブユニットを
構成しており、前記駆動流体素子チップは1つの制御ポ
ートと連通し1つのバルブ領域において駆動流体の圧力
が作用する1つの圧力室を有する駆動流体通路を前記メ
ンブレンに接着して複数個形成し、前記作動流体素子チ
ップは一つのアクセスポートに連通し前記バルブ領域を
通る作動流体通路を前記メンブレンに接着して複数個形
成し、前記複数の作動流体通路は互いに連通しており、
前記バルブ領域において前記圧力室と前記作動流体通路
とは前記メンブレンを挟んで隣接しており、前記圧力室
に前記駆動流体の圧力を給排することによって前記メン
ブレンを変位させて前記弁座と離着させて前記一方弁マ
イクロバルブユニットを開閉する様にして複数方弁を構
成したことを特徴としている。さらにこの発明の他のマ
イクロバルブ装置は一個の前記一方弁マイクロバルブユ
ニットを有し、バルブ領域において変位するメンブレン
が弁座に離着して作動流体通路を開閉する弁機構を有す
る一方弁マイクロバルブユニットを有する一方弁マイク
ロバルブ装置であって、1つの制御ポートをもつ駆動流
体素子チップと2つのアクセスポートをもつ作動流体素
子チップと及び前記両素子チップに挟まれた前記メンブ
レンとを有し、前記駆動流体素子チップは制御ポートと
連通し前記バルブ領域において駆動流体の圧力が作用す
る圧力室を有する駆動流体通路を前記メンブレンに前記
接着して形成し、前記作動流体素子チップはアクセスポ
ートに連通し前記バルブ領域を通る作動流体通路を前記
メンブレンに接着して形成し、前記バルブ領域において
前記圧力室と前記作動流体通路とは前記メンブレンを挟
んで隣接しており、前記圧力室に前記駆動流体の圧力を
給排することによって前記メンブレンを変位させて前記
弁座と離着させて前記一方弁マイクロバルブユニットを
開閉する様にして一方弁を構成したことを特徴としてい
る。またこの発明のマイクロバルブ装置の製作方法は、
バルブ領域において変位するメンブレンが弁座に離着し
て作動流体通路を開閉する弁機構を有する一個または複
数の一方弁マイクロバルブを有するマイクロバルブ装置
であって、前記一方弁マイクロバルブユニットは制御ポ
ートをもつ駆動流体素子チップとアクセスポートをもつ
作動流体素子チップと及び前記両素子チップに挟まれた
前記メンブレンとを有し、前記駆動流体素子チップは制
御ポートと連通し前記バルブ領域において駆動流体の圧
力が作用する圧力室を有する駆動流体通路を前記メンブ
レンに接着して形成し、前記作動流体素子チップはアク
セスポートに連通し前記バルブ領域を通る作動流体通路
を前記メンブレンに前記接着して形成し、前記バルブ領
域において前記圧力室と前記作動流体通路とは前記メン
ブレンを挟んで隣接しており、前記圧力室に前記駆動流
体の圧力を給排することによって前記メンブレンを変位
させて前記弁座と離着させて前記一方弁マイクロバルブ
ユニットを開閉する様に構成したマイクロバルブ装置の
製作方法であって、基板にホトレジストを塗布して前記
圧力室または前記作動流体流路のパターンを露光、現像
して前記基板上に反転パターンを形成し、次に前記基板
上に駆動流体素子チップまたは作動流体素子チップの材
料樹脂を供給し前記反転パターンを転写して、その後基
板から材料樹脂を剥離し、こうして駆動流体素子及び作
動流体素子チップを得て、一方他の基板上にメンブレン
の材料樹脂を供給して、基板上にメンブレンを形成し、
次に駆動流体素子チップの前記圧力室が形成されている
側の面を前記バルブ領域の前記メンブレンの表面に不可
逆的に接着して前記メンブレンを前記基板から剥離さ
せ、次に作動流体素子チップの前記作動流体通路が形成
されている側の面を前記メンブレンの裏面に可逆的に接
着することを特徴としている。Therefore, the microvalve device of the present invention is characterized by comprising one or a plurality of one-valve microvalve units. Further, another microvalve device of the present invention has a plurality of the one-valve microvalve units, and a membrane that is displaced in a valve area for each of the one-valve microvalve units is attached to and detached from a valve seat and the working fluid A drive fluid element chip having a valve mechanism for opening and closing the passage, and a working fluid element chip having a plurality of control ports, a working fluid element chip having a plurality of access ports, and the membrane interposed between the two element chips cooperate with each other. The plurality of one-valve micro valve units, wherein the driving fluid element chip communicates with one control port and has a driving fluid passage having one pressure chamber in which pressure of the driving fluid acts in one valve region. A plurality of the working fluid element chips are formed by bonding to the membrane, and the working fluid element chips communicate with one access port and pass through the valve area. By bonding a dynamic fluid passage to said membrane plurality formation, said plurality of working fluid passages are communicated with each other,
In the valve region, the pressure chamber and the working fluid passage are adjacent to each other with the membrane interposed therebetween. By supplying and discharging the pressure of the driving fluid to and from the pressure chamber, the membrane is displaced to separate from the valve seat. The one-way micro valve unit is opened and closed to form a multi-way valve. Further, another microvalve device of the present invention has one one-valve microvalve unit, and a one-valve microvalve having a valve mechanism in which a membrane displaced in a valve area is detached from a valve seat to open and close a working fluid passage. A one-valve microvalve device having a unit, comprising: a driving fluidic device chip having one control port, a working fluidic device chip having two access ports, and the membrane sandwiched between the two device chips; The driving fluid element chip communicates with a control port, and a driving fluid passage having a pressure chamber in which a pressure of a driving fluid acts in the valve area is formed by adhering to the membrane, and the working fluid element chip communicates with an access port. A working fluid passage passing through the valve area is formed by bonding to the membrane, and the working fluid path is formed in the valve area. The pressure chamber and the working fluid passage are adjacent to each other with the membrane interposed therebetween, and by supplying and discharging the pressure of the driving fluid to and from the pressure chamber, the membrane is displaced to be separated from and attached to the valve seat. The one-valve micro valve unit is opened and closed to form a one-way valve. In addition, the method for manufacturing the microvalve device of the present invention includes:
A microvalve device comprising one or more one-valve microvalves having a valve mechanism for opening and closing a working fluid passage by a membrane displaced in a valve area to and from a valve seat, wherein the one-valve microvalve unit comprises a control port A working fluid element chip having an access port, and a membrane sandwiched between the two element chips, wherein the driving fluid element chip communicates with a control port to supply a driving fluid in the valve region. A driving fluid passage having a pressure chamber in which a pressure acts is formed by bonding to the membrane, and the working fluid element chip is formed by bonding the working fluid passage that passes through the valve region to the access port through the valve region. The pressure chamber and the working fluid passage are adjacent to each other across the membrane in the valve region. A microvalve device configured to supply and discharge the pressure of the driving fluid to the pressure chamber to displace the membrane so as to be detached from the valve seat to open and close the one-valve microvalve unit. A manufacturing method, wherein a photoresist is applied to a substrate, and the pattern of the pressure chamber or the working fluid flow path is exposed and developed to form an inverted pattern on the substrate, and then a driving fluid element chip is formed on the substrate. Alternatively, the material resin of the working fluid element chip is supplied to transfer the inverted pattern, and then the material resin is peeled off from the substrate, thus obtaining the driving fluid element and the working fluid element chip, while the material of the membrane is placed on another substrate. Supply resin, form a membrane on the substrate,
Next, the surface of the driving fluid element chip on the side where the pressure chamber is formed is irreversibly bonded to the surface of the membrane in the valve area to peel off the membrane from the substrate. The surface on which the working fluid passage is formed is reversibly bonded to the back surface of the membrane.
【0013】[0013]
【実施例】以上この発明の詳細を実施例を示す図面につ
いて説明する。図1において1は複数方弁マイクロバル
ブ装置の一例としての三方弁マイクロバルブ装置であ
る。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a three-way valve microvalve device as an example of a multi-way valve microvalve device.
【0014】この三方弁マイクロバルブ装置1は1個ま
たは複数個の三方弁マイクロバルブ2を有しており、こ
の発明の三方弁マイクロバルブ2は複数の一方弁マイク
ロバルブユニット3を有するものである。すなわち一方
弁マイクロバルブユニット3は三方弁マイクロバルブ2
乃至三方弁マイクロバルブ装置1のバルブユニットであ
る。この発明の一方弁マイクロバルブユニット3は前記
のように三方弁マイクロバルブ装置1の構成要素である
とともに、単独で一方向だけの流路をもつこの発明の一
方弁マイクロバルブ装置を構成することも可能である。
以下に示す実施例では複数方弁マイクロバルブ装置1と
して三方弁マイクロバルブ装置1を例示として説明して
おり、複数方弁マイクロバルブユニットとして三方弁マ
イクロバルブ2を例示として説明している。The three-way valve microvalve device 1 has one or more three-way valve microvalves 2. The three-way valve microvalve 2 of the present invention has a plurality of one-way valve microvalve units 3. . That is, the one-way valve micro valve unit 3 is a three-way valve micro valve 2
To a valve unit of the three-way valve microvalve device 1. The one-way valve microvalve unit 3 of the present invention is a component of the three-way valve microvalve apparatus 1 as described above, and may constitute the one-way valve microvalve apparatus of the present invention having a single-way flow path alone. It is possible.
In the embodiments described below, the three-way valve microvalve device 1 is described as an example of the multi-way valve microvalve device 1, and the three-way valve microvalve 2 is described as an example of the multi-way valve microvalve unit.
【0015】図1は独立した3つの一方弁マイクロバル
ブユニット3をもつ三方弁マイクロバルブ2を有する三
方弁マイクロバルブ装置1を示している。三方弁マイク
ロバルブ装置1は2つのPDMS製のチップ、すなわち
作動流体素子チップ5と駆動流体素子チップ6、とこの
2つのチップに挟まれているPDMS製のメンブレン7
とからなる。三方弁マイクロバルブ装置1は特定の流れ
の方向をもたないけれども、作動流体素子チップ5中の
3つのアクセスポートは、便宜上、入口ポート(In1
−2)及び出口ポート(Out)と呼ばれる。一方、駆
動流体素子チップ6には3つの制御ポート(C1−3)
がある。作動流体素子チップ5及び駆動流体素子チップ
6は、マイクロ加工で製作された深さ25μm及び70
μmの溝8、11が形成されている。溝8、11はメン
ブレン7の両面とシールしていてマイクロ流路である作
動流体流路12と圧力室13の2つの層を形成する。作
動流体流路12は作動流体を通す流路であり、圧力室1
3は駆動流体の圧力が作用する室である。この実施例で
は、駆動流体は空気である。作動流体素子チップ5は可
逆的にメンブレン7に接着し、駆動流体素子チップ6は
不可逆的にメンブレン7に接着する。FIG. 1 shows a three-way valve microvalve apparatus 1 having a three-way valve microvalve 2 having three independent one-valve microvalve units 3. The three-way valve microvalve device 1 includes two PDMS chips, that is, a working fluid element chip 5 and a driving fluid element chip 6, and a PDMS membrane 7 sandwiched between the two chips.
Consists of Although the three-way valve microvalve device 1 does not have a specific flow direction, the three access ports in the working fluidic device chip 5 are conveniently provided with an inlet port (In1).
-2) and the exit port (Out). On the other hand, the driving fluid element chip 6 has three control ports (C1-3).
There is. The working fluid element chip 5 and the driving fluid element chip 6 have a depth of 25 μm and 70 μm manufactured by micromachining.
μm grooves 8 and 11 are formed. The grooves 8 and 11 seal with both surfaces of the membrane 7 to form two layers of a working fluid flow path 12 and a pressure chamber 13 which are micro flow paths. The working fluid passage 12 is a passage through which the working fluid passes, and
Reference numeral 3 denotes a chamber where the pressure of the driving fluid acts. In this embodiment, the driving fluid is air. The working fluid element chip 5 reversibly adheres to the membrane 7, and the driving fluid element chip 6 irreversibly adheres to the membrane 7.
【0016】図1AのA部が三方弁マイクロバルブ2を
示しており、その拡大図が図2に示されている。幅10
0μmの作動流体流路12が入口ポート及び出口ポート
から来てチップの中央で合する。それぞれの流路12は
一方弁マイクロバルブユニット3を有していて、これら
の流路は実質上は等価である。一方弁マイクロバルブユ
ニット3の断面図は図3に示されている。Part A of FIG. 1A shows the three-way valve microvalve 2, and its enlarged view is shown in FIG. Width 10
A 0 μm working fluid flow path 12 comes from the inlet and outlet ports and meets at the center of the chip. Each flow path 12 has a one-valve microvalve unit 3 and these flow paths are substantially equivalent. On the other hand, a cross-sectional view of the valve microvalve unit 3 is shown in FIG.
【0017】作動流体素子流路12を中断する50μm
のギャップが弁座14として機能する。一方弁マイクロ
バルブユニット3は通常はメンブレン7と弁座14がシ
ーリングして閉じている。外部の駆動流体空気負圧が制
御ポート及び200μm幅の圧力室13を介して供給さ
れ、メンブレン7を一方弁マイクロバルブユニット3を
開く方向に変位させる。例えばIn1からOutに至る
作動流体通路12は制御ポートC1及びC3に同時に空
気負圧を供給することによって開かれる。50 μm for interrupting the working fluid element flow path 12
Functions as the valve seat 14. On the other hand, the valve microvalve unit 3 is normally closed with the membrane 7 and the valve seat 14 sealed. External driving fluid air negative pressure is supplied through the control port and the pressure chamber 13 having a width of 200 μm, and displaces the membrane 7 in a direction to open the one-valve microvalve unit 3. For example, the working fluid passage 12 from In1 to Out is opened by supplying a negative air pressure to the control ports C1 and C3 at the same time.
【0018】次に以上のように構成された三方弁マイク
ロバルブ装置1及び一方弁マイクロバルブ装置の製作方
法について説明する。三方弁マイクロバルブ装置1及び
一方弁マイクロバルブ装置の製作過程はおおよそ図4に
示されている。駆動流体素子チップ6は以下のような型
成型技術によって製作される。高さ70μmの圧力室1
3を形成するための反転パターンを形成するために、超
厚膜フォトレジスト15(SU−8:Microche
m社製、アメリカ)が基板16の上にスピンコートさ
れ、製造者メーカーの指示にしたがって処理される。そ
の後、反転パターンを露光し、現像する(図4A)。現
像の後、接着を強化するために、炉中で4分間150℃
で焼かれ、それから1〜2時間かけて室温まで徐冷され
る。型離れをよくするために、基板は反応性イオンエン
ッチング(RIE)機械(SystemVII SLR
7 30/740:Plasma−therm社製,U
SA)中で2分間、CHF3プラズマにより 重合化され
たフロロカーボン層が成膜される。その時の条件は以下
の通りである。CHF3ガス流量50sccm、圧力1
60mTorr,電力200w。Next, a method of manufacturing the three-way valve microvalve device 1 and the one-way valve microvalve device configured as described above will be described. The manufacturing process of the three-way valve microvalve device 1 and the one-way valve microvalve device is roughly shown in FIG. The driving fluid element chip 6 is manufactured by the following molding technique. 70μm high pressure chamber 1
In order to form an inverted pattern for forming the third photoresist pattern 3, an ultra-thick film photoresist 15 (SU-8: Microchee)
m, USA) is spin-coated on the substrate 16 and processed according to the manufacturer's instructions. Thereafter, the reverse pattern is exposed and developed (FIG. 4A). After development, 150 ° C. for 4 minutes in an oven to enhance adhesion
And then slowly cooled to room temperature over 1-2 hours. To improve mold release, the substrate is a reactive ion etching (RIE) machine (SystemVII SLR).
730/740: manufactured by Plasma-therm, U
In SA), a fluorocarbon layer polymerized by CHF 3 plasma for 2 minutes is formed. The conditions at that time are as follows. CHF 3 gas flow rate 50 sccm, pressure 1
60mTorr, power 200w.
【0019】PDMS(Sylgard 184; D
ow Corning社製、USA)の未重合溶液を溶
液を保持する型枠を使用して基板上に注ぐ(図4B)。
これに対して65℃で1時間の第1キュアと、100℃
で1時間の第2キュアを与える。キュアされたPDMS
チップは基板から剥離され、次に1.5mmのアクセス
ホールが3本、金属パイプを使用してチップにパンチし
て形成する(図4C)。次に、PDMSメンブレン7は
他の基板上に形成され(図4D)、ついで以下に示す新
技術によって、駆動流体素子チップ6上に移転させる
(図4E)。前もって、CHF3プラズマによって重合
されたフロロカーボン層を前述のプロセスを使用して基
板上に成膜しておく。PDMS (Sylgard 184; D
An unpolymerized solution of ow Corning (USA) is poured onto the substrate using a mold holding the solution (FIG. 4B).
On the other hand, the first cure at 65 ° C. for 1 hour and 100 ° C.
Gives a second cure for 1 hour. Cure PDMS
The chip is peeled from the substrate, and then three 1.5 mm access holes are punched into the chip using a metal pipe (FIG. 4C). Next, the PDMS membrane 7 is formed on another substrate (FIG. 4D), and then transferred onto the driving fluid element chip 6 by the following new technology (FIG. 4E). In advance, a fluorocarbon layer polymerized by CHF 3 plasma is formed on a substrate using the above-described process.
【0020】PDMSの未重合溶液は基板上に30秒
間、3000rpmでスピンコートされており、かつオ
ーブンで100℃、1時間のキュアーがほどこされてい
る。その結果として、25μm厚のメンブレン7が得ら
れた。駆動流体素子チップ6とメンブレン7との間では
不可逆的接着を実現するために両表面はRIE機械中で
以下のような条件で1時間、は酸素プラズマで処理す
る。酸素ガス流量100sccm、圧力300mTor
r及び電力200W。The unpolymerized solution of PDMS is spin-coated on the substrate at 3000 rpm for 30 seconds, and cured in an oven at 100 ° C. for 1 hour. As a result, a membrane 7 having a thickness of 25 μm was obtained. In order to realize irreversible adhesion between the driving fluid element chip 6 and the membrane 7, both surfaces are treated with oxygen plasma for one hour in an RIE machine under the following conditions. Oxygen gas flow rate 100sccm, pressure 300mTorr
r and power 200W.
【0021】プラズマチャンバーから取り出した後、た
だちに、2つの表面を接触させ、オーブン中で100℃
で2時間焼く(図4D)。2つの部材は不可逆的に接着
されたので、それらは一緒にメンブレン7の形状を保っ
たまま基板から剥離することができる(図4E)。最後
に、すべての部材は組立てられる。作動流体素子チップ
5はSU−8フォトレジストの厚みが25μmである点
を除けば、駆動流体素子チップ6と同じ方法で製作され
る。作動流体素子チップ5は駆動流体素子チップ6とメ
ンブレン7との合成体の表面に単に接触させるだけで可
逆的接着する。Immediately after being removed from the plasma chamber, the two surfaces were brought into contact and placed in an oven at 100 ° C.
And bake for 2 hours (FIG. 4D). Since the two members are irreversibly bonded, they can be peeled from the substrate together while maintaining the shape of the membrane 7 (FIG. 4E). Finally, all components are assembled. The working fluid element chip 5 is manufactured in the same manner as the driving fluid element chip 6, except that the thickness of the SU-8 photoresist is 25 μm. The working fluid element chip 5 reversibly adheres to the composite body of the driving fluid element chip 6 and the membrane 7 simply by contacting the surface.
【0022】PDMSは透明だから位置合わせはビデオ
顕微鏡(VH−6300;KEYE社製、日本)とX−
Y−Zステージを利用した手製の道具を用いて行うこと
ができる。6本のガラスパイプがアクセス孔に挿入さ
れ、PDMSに接着される(図4F)。Since the PDMS is transparent, the alignment is performed using a video microscope (VH-6300; manufactured by KEYE, Japan) and an X-ray microscope.
It can be performed using a handmade tool using a YZ stage. Six glass pipes are inserted into the access holes and bonded to PDMS (FIG. 4F).
【0023】[0023]
【実験】以上説明したように構成された複数方弁マイク
ロバルブ装置1の流れ特性について実験した。[Experiment] An experiment was conducted on the flow characteristics of the multi-way valve microvalve device 1 configured as described above.
【0024】実験装置及び実験方法 水に対する三方弁マイクロバルブ装置の流量特性を図5
に示す装置を使用して評価した。図5において、(a)
真空ポンプ、(b,c)真空レギュレータ、(d−g)
手動三方弁、(n)水捕捉トラップ、(i)三方弁マイ
クロバルブ、(j,k)純水を充填したシリコーンチュ
ーブを示す。Experimental Apparatus and Method FIG. 5 shows the flow characteristics of the three-way valve microvalve apparatus for water.
The evaluation was carried out using the device shown in FIG. In FIG. 5, (a)
Vacuum pump, (b, c) vacuum regulator, (dg)
Shown are a manual three-way valve, (n) a water trap, (i) a three-way valve microvalve, and (j, k) a silicone tube filled with pure water.
【0025】水を吸い込むためとバルブメンブレンを制
御するために、負圧が利用される。負圧は真空ポンプ
(DA−5D;ULVAC真空機工社、日本)によって
供給され、水の吸い込みとバルブの制御のために2つの
真空レギュレータ(VR200−G;コガネイ社製、日
本)を使用して別々に独立して調節された。ポート内の
真空−大気圧間の圧力の切り替えは4つの三方弁を使用
することによって行う。各ポート内の圧力はPXX(ポ
ート名)で表示する。出口ポートから汲み上げられた水
はレギュレータへの吸い込みを避けるために瓶に一旦溜
められる。入口ポートは純水を満たしたシリコーンチュ
ーブ(長さ1m,内径1mm)に接続される。チューブ
の他端は大気圧に開放される。装置と卓上に置かれたチ
ューブとの間の数cmの高さの差を無視して圧力PIn
1,PIn2を大気圧とみなした。In1とIn2の体
積流量q1,q2を計算するためにチューブ内の水の移動
速度を計測した。Negative pressure is used to draw in water and control the valve membrane. Negative pressure is supplied by a vacuum pump (DA-5D; ULVAC Vacuum Co., Japan) using two vacuum regulators (VR200-G; Koganei, Japan) for water suction and valve control. Adjusted separately and independently. Switching between vacuum and atmospheric pressure in the port is accomplished by using four three-way valves. The pressure in each port is indicated by P XX (port name). Water pumped from the outlet port is temporarily stored in a bottle to avoid drawing into the regulator. The inlet port is connected to a silicone tube (length 1 m, inner diameter 1 mm) filled with pure water. The other end of the tube is open to atmospheric pressure. Neglecting the height difference of several cm between the device and the tube placed on the table, the pressure PIN
1, PIn2 was considered atmospheric pressure. The moving speed of the water in the tube was measured to calculate the In1 and volumetric flow rate q 1, q 2 of In2.
【0026】実験結果及び検討 図6Aにおいて、流量q1を0〜70KPaで変化する
制御圧力PC1,PC3に対してプロットしている。
(A)流体ルートIn1−Outの開閉挙動、In2−
Outの流体ルートは閉じられている。(B)流体ルー
トが開状態における吸い込み圧力に対する流量を示す。
他方の流体ルートIn2−Outは閉じられている。
(C)両方の流体ルートが開状態であるときの吸い込み
圧力に対する流量を示す。[0026] In Experimental Results and Discussion Figure 6A, is plotted against the control pressure PC1, PC3 varying the flow rate q 1 with 0~70KPa.
(A) Opening and closing behavior of fluid route In1-Out, In2-Out
Out's fluid route is closed. (B) The flow rate with respect to the suction pressure when the fluid route is open.
The other fluid route In2-Out is closed.
(C) Flow rate versus suction pressure when both fluid routes are open.
【0027】圧力PC2及びPOUTは図に示されるよ
うに一定に保たれる。この曲線は流体ルートIn2−O
utが閉じているときの流体ルートIn1−Outの開
閉の挙動を示している。この曲線にはほとんど線形成は
みられない。換言すれば、C1及びC3で制御される2
つのバルブユニットからなる装置はひとつのOn−Of
fバルブとして機能する。The pressures PC2 and POUT are kept constant as shown. This curve corresponds to the fluid route In2-O
The opening and closing behavior of the fluid route In1-Out when ut is closed is shown. The curve shows little line formation. In other words, 2 controlled by C1 and C3
The device consisting of two valve units is one On-Of
Functions as an f-valve.
【0028】3つのバルブユニットは等価とみなせるか
ら、C2−C3,C1−C2の組み合わせも図6Aに示
すOn−Off特性と同じ特性を持つ。開放圧力と閉鎖
圧力との間のヒステリシスはメンブレンと弁座との間の
スティッキング(凝着)によって起こされるものと考え
られる。閉状態での漏洩は検出されない。Since the three valve units can be regarded as equivalent, the combination of C2-C3 and C1-C2 has the same characteristics as the On-Off characteristics shown in FIG. 6A. It is believed that the hysteresis between the opening and closing pressures is caused by sticking between the membrane and the valve seat. No leakage in the closed state is detected.
【0029】図6Bにおいて、圧力変化が0〜30KP
の吸い込み圧力に対する流量q1がプロットされてい
る。制御圧力はIn FIG. 6B, the pressure change is 0 to 30 KP.
Flow rate q 1 is a plot of relative suction pressure. Control pressure is
【数1】 PC1=PC3=−60KPa、PC2=0KPa の一定に保持される。この圧力は流体流路In1−0u
tとを“開”にし、流体流路In2−Outを“閉”に
する。図6Bに示すように、流量は吸い込み圧力に比例
する。したがって、その比例定数を流路抵抗(圧力降
下)と定義することができる。## EQU00001 ## PC1 = PC3 = -60 KPa and PC2 = 0 KPa are kept constant. This pressure is applied to the fluid flow path In1-0u.
t is set to “open”, and the fluid channel In2-Out is set to “closed”. As shown in FIG. 6B, the flow rate is proportional to the suction pressure. Therefore, the proportional constant can be defined as a flow path resistance (pressure drop).
【0030】曲線を図6Cから計算すると、流体抵抗R
AはWhen the curve is calculated from FIG. 6C, the fluid resistance R
A is
【数2】RA=1.65KPa/(μL/min) となる。図6Cは上記と同じ実験結果を示している。す
べての制御ポートに圧力(−60Pa)をかけることに
より、すべての流体流路は開状態に保たれる。図6Cに
示す流量q1,q2は見込み通り互いにバランスして吸い
込み圧力に比例している。流体ルートIn1−Outの
流路抵抗RBと流体ルートIn2−Outの流路抵抗RC
はR A = 1.65 KPa / (μL / min) FIG. 6C shows the same experimental result as above. By applying pressure (-60 Pa) to all control ports, all fluid flow paths are kept open. The flow rates q 1 and q 2 shown in FIG. 6C are, as expected, balanced and proportional to the suction pressure. Flow path resistance R C of the flow path resistance R B and a fluid route In2-Out fluid route In1-Out
Is
【数3】RB=2.24KPa/(μL/min) RC=2.29KPa/(μL/min) と計算される。Calculated as: R B = 2.24 KPa / (μL / min) R C = 2.29 KPa / (μL / min)
【0031】結論 一方弁マイクロバルブユニットを三つ備えた空気圧駆動
の三方弁マイクロバルブ装置が製作された。一方弁バル
ブユニット間の間隔は780μmよりも小さく、このこ
とは高密度マイクロバルブアレイの実現可能性を開くも
のである。現在、この間隔は位置合せの精度からの制約
を受けるが、近い将来には改善されるであろう。多層マ
イクロ流路を含んだ装置を比較的簡単なプロセスで製作
した。これはPDMSを使用することによって可能とな
ったものである。特に、PDMSメンブレンのウエハレ
ベル移転の新技術が有効であることが証明された。PD
MSはガラス、シリコーンその他の種々の材料に不可逆
的に接着することができるので、この技術は多層マイク
ロ流路システムに広く適用することができる。Conclusion On the other hand, a pneumatically driven three-way valve microvalve device having three valve microvalve units was manufactured. On the other hand, the spacing between valve valve units is smaller than 780 μm, which opens up the feasibility of high density microvalve arrays. Currently, this spacing is constrained by the accuracy of the alignment, but will be improved in the near future. A device including a multilayer microchannel was fabricated by a relatively simple process. This is made possible by using PDMS. In particular, new techniques for wafer level transfer of PDMS membranes have proven effective. PD
Since MS can be irreversibly bonded to glass, silicone and various other materials, this technique can be widely applied to multilayer microchannel systems.
【0032】[0032]
【発明の効果】従来のマイクロバルブユニットを製造す
るには両面露光、基板貫通エッチング、犠牲層エッチン
グなど複雑で時間のかかる工程が必要だったが、この発
明では超厚膜フォトレジスト膜の形成とパターンの露
光、現像、型成形、及び可逆的−不可逆的接着の選択に
よって、工程を簡単化することができる。According to the present invention, a complicated and time-consuming process such as double-sided exposure, through-substrate etching, and sacrificial layer etching was required to manufacture a conventional microvalve unit. The process can be simplified by the choice of pattern exposure, development, molding, and reversible-irreversible bonding.
【0033】また、高密度のマイクロバルブユニットア
レイを作るためには流体回路と空気圧回路の精密な位置
合わせが不可欠である。しかし、従来のマイクロバルブ
ユニットでは主要な構造体に不透明なシリコーン基板を
用いているため、これは困難であったが、この発明では
両チップ及びメンブレンにPDMSを使用することで部
材の位置合わせを容易にし、部材の縮小化と合わせてマ
イクロバルブシステムの高密度化が可能となる。マイク
ロバルブに限らず、多層流体回路一般に適用できる。In order to produce a high-density microvalve unit array, precise alignment of the fluid circuit and the pneumatic circuit is indispensable. However, in the conventional micro valve unit, this was difficult because an opaque silicone substrate was used for a main structure, but in the present invention, the positioning of the members was achieved by using PDMS for both chips and the membrane. This facilitates the increase in the density of the microvalve system as well as the reduction in the size of the members. The present invention is applicable not only to the microvalve but also to a multilayer fluid circuit in general.
【0034】[0034]
【図1】3つの一方弁ユニットで構成される三方弁マイ
クロバルブ装置を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory view showing a three-way valve microvalve device composed of three one-valve units.
【図2】図1AにおけるA部拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. 1A.
【図3】図2におけるB−B部断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB in FIG. 2;
【図4】三方マイクロバルブユニットの製作過程を示す
説明図。FIG. 4 is an explanatory view showing a manufacturing process of the three-way micro valve unit.
【図5】水を使用して三方弁マイクロバルブの流量特性
を評価するための実験装置を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an experimental apparatus for evaluating flow characteristics of a three-way valve micro valve using water.
【図6】水を取り扱った三方弁マイクロバルブの特性を
示すグラフ。FIG. 6 is a graph showing characteristics of a three-way valve microvalve handling water.
1 三方弁マイクロバルブ装置 2 三方弁マイクロバルブ 3 一方弁マイクロバルブユニット 5 作動流体チップ 6 駆動流体チップ 7 メンブレン 8 溝 11 溝 12 作動流体流路 13 圧力室 14 弁座 15 超厚膜フォトレジスト 16 基板 In1 入口ポート In2 入口ポート Out 出口ポート C1 制御ポート C2 制御ポート C3 制御ポート DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Three-way valve micro valve apparatus 2 Three-way valve micro valve 3 One-way valve micro valve unit 5 Working fluid chip 6 Driving fluid chip 7 Membrane 8 Groove 11 Groove 12 Working fluid flow path 13 Pressure chamber 14 Valve seat 15 Super thick film photoresist 16 Substrate In1 entrance port In2 entrance port Out exit port C1 control port C2 control port C3 control port
フロントページの続き Fターム(参考) 3H056 AA01 AA07 AA08 BB32 CA08 CB03 CD04 DD08 EE01 FF10 GG03 GG14 3H067 AA01 AA28 AA32 BB08 BB14 CC32 DD05 DD33 EA28 EB28 EC14 EC17 FF12 GG02 GG21Continued on the front page F term (reference) 3H056 AA01 AA07 AA08 BB32 CA08 CB03 CD04 DD08 EE01 FF10 GG03 GG14 3H067 AA01 AA28 AA32 BB08 BB14 CC32 DD05 DD33 EA28 EB28 EC14 EC17 FF12 GG02 GG21
Claims (9)
ユニットによって構成したことを特徴とするマイクロバ
ルブ装置。1. A microvalve device comprising one or a plurality of one-valve microvalve units.
トを有し、それぞれの前記一方弁マイクロバルブユニッ
ト毎にバルブ領域において変位するメンブレンが弁座に
離着して作動流体通路を開閉する弁機構を有し、かつ、
複数の制御ポートをもつ駆動流体素子チップと複数のア
クセスポートをもつ作動流体素子チップと及び前記両素
子チップに挟まれた前記メンブレンとが協働して前記複
数の一方弁マイクロバルブユニットを構成しており、前
記駆動流体素子チップは1つの制御ポートと連通し1つ
のバルブ領域において駆動流体の圧力が作用する1つの
圧力室を有する駆動流体通路を前記メンブレンに接着し
て複数個形成し、前記作動流体素子チップは一つのアク
セスポートに連通し前記バルブ領域を通る作動流体通路
を前記メンブレンに接着して複数個形成し、前記複数の
作動流体通路は互いに連通しており、前記バルブ領域に
おいて前記圧力室と前記作動流体通路とは前記メンブレ
ンを挟んで隣接しており、前記圧力室に前記駆動流体の
圧力を給排することによって前記メンブレンを変位させ
て前記弁座と離着させて前記一方弁マイクロバルブユニ
ットを開閉する様にして複数方弁を構成したことを特徴
とする請求項1記載のマイクロバルブ装置。2. A valve mechanism having a plurality of said one-valve micro valve units, wherein a membrane displaced in a valve area for each of said one-valve micro valve units is attached to and detached from a valve seat to open and close a working fluid passage. Have, and
A driving fluid element chip having a plurality of control ports, a working fluid element chip having a plurality of access ports, and the membrane sandwiched between the two element chips cooperate to constitute the plurality of one-valve microvalve units. Wherein the driving fluid element chip is formed by bonding a plurality of driving fluid passages to the membrane, the driving fluid passage having one pressure chamber in communication with one control port and in which a pressure of the driving fluid acts in one valve region. The working fluid element chip is connected to one access port, and a plurality of working fluid passages that pass through the valve region are adhered to the membrane to form a plurality of working fluid passages, and the plurality of working fluid passages communicate with each other. The pressure chamber and the working fluid passage are adjacent to each other across the membrane, and supply and discharge the pressure of the driving fluid to and from the pressure chamber. Microvalve device according to claim 1, characterized by being configured multiple lateral valves in the manner to open and close the one-way valve microvalve unit by Hanaregi and the valve seat by displacing the membrane by.
トを有し、バルブ領域において変位するメンブレンが弁
座に離着して作動流体通路を開閉する弁機構を有する一
方弁マイクロバルブユニットを有する一方弁マイクロバ
ルブ装置であって、1つの制御ポートをもつ駆動流体素
子チップと2つのアクセスポートをもつ作動流体素子チ
ップと及び前記両素子チップに挟まれた前記メンブレン
とを有し、前記駆動流体素子チップは制御ポートと連通
し前記バルブ領域において駆動流体の圧力が作用する圧
力室を有する駆動流体通路を前記メンブレンに前記接着
して形成し、前記作動流体素子チップはアクセスポート
に連通し前記バルブ領域を通る作動流体通路を前記メン
ブレンに接着して形成し、前記バルブ領域において前記
圧力室と前記作動流体通路とは前記メンブレンを挟んで
隣接しており、前記圧力室に前記駆動流体の圧力を給排
することによって前記メンブレンを変位させて前記弁座
と離着させて前記一方弁マイクロバルブユニットを開閉
する様にして一方弁を構成したことを特徴とする請求項
1記載のマイクロバルブ装置。3. A one-way valve having a one-way microvalve unit having one one-valve microvalve unit, and having a valve mechanism for opening and closing a working fluid passage by a membrane displaced in a valve area being attached to and detached from a valve seat. A microvalve device, comprising: a driving fluid element chip having one control port, a working fluid element chip having two access ports, and the membrane interposed between the two element chips, wherein the driving fluid element chip is provided. A drive fluid passage having a pressure chamber in communication with a control port and in which pressure of a drive fluid acts in the valve area is formed by bonding the membrane to the membrane, and the working fluid element chip communicates with an access port to form the valve area. A working fluid passage which passes is formed by adhering to the membrane, and the pressure chamber and the working flow are formed in the valve region. The body passage is adjacent to the membrane across the membrane, the membrane is displaced by supplying and discharging the pressure of the drive fluid to and from the pressure chamber, the membrane is displaced and separated from the valve seat, the one-valve micro valve unit 2. The microvalve device according to claim 1, wherein the one-way valve is configured to open and close.
ンは不可逆的に接着し、前記作動流体素子チップと前記
メンブレンは可逆的に接着していることを特徴とする請
求項2または3記載のマイクロバルブ装置。4. The microvalve according to claim 2, wherein the driving fluid device chip and the membrane are irreversibly bonded, and the working fluid device chip and the membrane are reversibly bonded. apparatus.
素子チップ及び前記メンブレンは透明または半透明な合
成樹脂製であることを特徴とする請求項2または3記載
のマイクロバルブ装置。5. The microvalve device according to claim 2, wherein the driving fluid element chip, the working fluid element chip, and the membrane are made of a transparent or translucent synthetic resin.
素子チップ及び前記メンブレンはPDMS製であること
を特徴とする請求項2または3記載のマイクロバルブ装
置。6. The microvalve device according to claim 2, wherein the driving fluid element chip, the working fluid element chip, and the membrane are made of PDMS.
する請求項2または3記載のマイクロバルブ装置。7. The microvalve device according to claim 2, wherein the driving fluid is air.
が弁座に離着して作動流体通路を開閉する弁機構を有す
る一個または複数の一方弁マイクロバルブユニットを有
するマイクロバルブ装置あって、前記一方弁マイクロバ
ルブユニットは制御ポートをもつ駆動流体素子チップと
アクセスポートをもつ作動流体素子チップと及び前記両
素子チップに挟まれた前記メンブレンとを有し、前記駆
動流体素子チップは制御ポートと連通し前記バルブ領域
において駆動流体の圧力が作用する圧力室を有する駆動
流体通路を前記メンブレンに接着して形成し、前記作動
流体素子チップはアクセスポートに連通し前記バルブ領
域を通る作動流体通路を前記メンブレンに前記接着して
形成し、前記バルブ領域において前記圧力室と前記作動
流体通路とは前記メンブレンを挟んで隣接しており、前
記圧力室に前記駆動流体の圧力を給排することによって
前記メンブレンを変位させて前記弁座と離着させて前記
一方弁マイクロバルブユニットを開閉する様に構成した
マイクロバルブ装置の製作方法であって、基板にホトレ
ジストを塗布して前記圧力室または前記作動流体流路の
パターンを露光、現像して前記基板上に反転パターンを
形成し、次に前記基板上に駆動流体素子チップまたは作
動流体素子チップの材料樹脂を供給し前記反転パターン
を転写して、その後基板から材料樹脂を剥離し、こうし
て駆動流体素子及び作動流体素子チップを得て、一方他
の基板上にメンブレンの材料樹脂を供給して、基板上に
メンブレンを形成し、次に駆動流体素子チップの前記圧
力室が形成されている側の面を前記バルブ領域の前記メ
ンブレンの表面に不可逆的に接着して前記メンブレンを
前記基板から剥離させ、次に作動流体素子チップの前記
作動流体通路が形成されている側の面を前記メンブレン
の裏面に可逆的に接着することを特徴とするマイクロバ
ルブ装置の製作方法。8. A microvalve device having one or more one-valve microvalve units having a valve mechanism for opening and closing a working fluid passage by allowing a membrane displaced in a valve area to be attached to and detached from a valve seat. The valve unit includes a driving fluid element chip having a control port, a working fluid element chip having an access port, and the membrane sandwiched between the both element chips, wherein the driving fluid element chip communicates with a control port and communicates with the control port. A driving fluid passage having a pressure chamber in which a pressure of a driving fluid acts in a region is formed by bonding to the membrane, and the working fluid element chip communicates with an access port and a working fluid passage passing through the valve region is formed in the membrane. The pressure chamber and the working fluid passage in the valve area are bonded to each other. A structure in which the membrane is displaced by supplying and discharging the pressure of the driving fluid to and from the pressure chamber to detach and attach to the valve seat to open and close the one-valve microvalve unit. A method of manufacturing a microvalve device, comprising applying a photoresist to a substrate, exposing and developing a pattern of the pressure chamber or the working fluid flow path to form a reverse pattern on the substrate, and then forming a reverse pattern on the substrate. The material resin of the driving fluid element chip or the working fluid element chip is supplied to the substrate, the inverted pattern is transferred, and then the material resin is peeled off from the substrate. Thus, the driving fluid element and the working fluid element chip are obtained. The material resin of the membrane is supplied thereon to form the membrane on the substrate, and then the surface of the driving fluid element chip on the side where the pressure chambers are formed is covered with the bag. Irreversibly adheres to the surface of the membrane in the membrane region to release the membrane from the substrate, and then the surface of the working fluid element chip on which the working fluid passage is formed is reversibly attached to the back surface of the membrane. A method for manufacturing a microvalve device, characterized in that the device is bonded to a substrate.
両方を接着に先立って酸素プラズマで表面処理すること
によって行うことを特徴とする請求項8記載のマイクロ
バルブ装置の製作方法。9. The method according to claim 8, wherein the irreversible bonding is performed by surface-treating one or both of the bonding surfaces with oxygen plasma prior to bonding.
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