JP4903156B2 - プラスチック膜デバイスの製造方法及びこの方法によって得られるデバイス - Google Patents
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Description
・基体(担体)を準備する工程
・前記基体に液体を供給する工程
・前記液体及び前記液体を支持する前記基体の少なくとも一部分を、プラスチック材料で構成され低圧析出法で膜を形成する均一な連続薄層フィルムによって、覆う工程
・基体(担体)を準備する工程
・前記基体に液体を供給する工程
・前記液体を、プラスチック材料で構成され低圧析出法で膜を形成する均一な連続薄層フィルムによって、覆う工程、及び、
・前記膜を前記液体から引き離す工程
約100μmから数mmの直径を有し、栓14で閉塞された下部排出管12を備えた容器10が「液体」16で満たされている。
容器10の縁と「液体」16とがパリレンからなる薄層フィルム18で覆われている。この薄層フィルム18は前記容器のみに接着している。
前記栓14を取り外して液体16を容器10から排出する。薄層フィルム18は所定の位置に留まり、その結果、容器10の壁間に張ったフィルム20が形成される。
このフィルム20は、レーザアブレーションによって、微小孔22が貫通した選択膜を構成する。フィルム20は、「リアクティブイオンエッチング(RIE)」の物理化学的エッチングを制御して、多孔性にされてもよい。このようにして具現化されたデバイスは、気体又は他の流体用のフィルタを形成し、製造が簡単で安価である。
図2aには、構成され得る材料からなる層26で被覆されたプレート24で構成された基体の断面が示されている。層26に使用可能な材料の一例として、感光性樹脂又はシリコンチップを切断するのに通常用いられる「ブルーテープ」が挙げられる。流路28は、当業者に利用可能なエッチング手段によって層26に開口しており、「液体」16が満たされている。この液体及び層26を形成する材料は、「液体」16と材料との接触角が20°又は20°よりも大きくなるように、選択されている。例えば、「液体」16がオイルであるときは、層26はオレオフォビック材料から形成される。オレオフォビック材料はオイルをはじく特性を有する材料を意味する。このようにして、「液体」16は、層26を形成する材料に対する接触面積が最小になり、流路28内に存在するときには、その表面が凸状になる。この特性は、後述するように、流路28から「液体」16を除去するのにも有効である。
パリレンからなる薄層フィルム18は、基体−「液体」16上のすべてに析出され、その結果、「液体」16が満たされている流路28を閉塞する。
「液体」16は、その端部の一方に位置する開口を経て流路28から排出される。非常に簡単な方法によって、具現化されたデバイスは、パリレン膜で閉塞された流体流路28となる。この流路28は、使用された材料に対して相溶性のあるいかなる流体をも移送するのに使用されることができる。
図2dに図示したデバイスは、層26を析出する前に、析出されて構成された圧電性物質からなる層30を流路28の下部にさらに備えている点で、図2cに示すデバイスとは異なる。さらに、この層30は、電極32と層26とが接続するように、層26の形成中にも形成可能である。この電極32で伝達される電気的刺激は、材料の特性によって、物理的刺激に変換され、この物理的刺激によって衝撃波が流路28で移送される流体内に発生する。
この図に上面が示された流体流路28は圧電性物質の層を備えている。この層は、前記流路28に沿って配置された複数の、長方形からなる要素34として構成されている。各要素34は移送された流体内に部分的に衝撃波を発生させ、隣接する要素に対してわずかに同期化しない各要素それぞれの作用によって、流路28内に存在する流体を伝播することが可能になる。このようにして蠕動マイクロポンプが製造される。
蠕動マイクロポンプを製造可能なその他の方法は、圧電性層30の代わりに、ITO(インジウムスズ酸化物)等の、可能であれば透明な、導電性層36を析出させる工程と、前記導電性層36を前記のような長方形の要素34に構成する工程から成る。第2の導電性層38は、パリレン膜上に析出され、第1の導電性層36に一致する、長方形の要素34に構成される。一対の要素34間に加わる電位差によって、流路28を縮小させる働きをするパリレンフィルム18に部分的な変形が生じる。この縮小による伝播によって、流路28内に存在する流体を移送することができる。
流体流路の製造については、感光性樹脂又は「ブルーテープ」等の構成され得る材料からなる層26を覆うプレート24で構成された基体の断面が図3aに示されている。1μmから数mmの直径を有する円形穴40は、層26に開口し、「液体」16で満たされている。「液体」16の液滴に、「液体」16の表面張力及び層26における表面の自由エネルギーに完全に依存して、凸面が形成される。したがって、「液体」16の液滴の形状は、層26を形成している材料と同じ材料、及び、「液体」16と同じ液体で、完全に再現される。一方、この液滴の形状は、生産されるレンズの要求に応じて調整することもできる。
パリレンからなる薄層フィルム18は、基体−「液体」16からなる組立体上に析出されるから、「液体」16が満たされている円形穴40を閉塞する。この形態においては、「液体」16はパリレン膜で保持され、基体−「液体」16−パリレンからなる組立体は、使用された材料によって決定される焦点を持つレンズとなる。
マイクロレンズの非常に興味深い変形例においては、透明導電性材料からなる抵抗路で構成される抵抗加熱器42が「液体」16の下部に配置されている。この抵抗路は析出によって形成され、透明導電性材料の層を構成している。なお、抵抗路の析出は、層26の析出よりも前に行われる。抵抗加熱器42が「液体」16の温度を上昇させると、「液体」16は膨張し、その結果、レンズの形状とその光学的特性が変化する。このようにして焦点可変レンズが製造される。
基体44は、剛性であっても可撓性であってもよく、また、基体44を貫通する複数の円形穴45を有している。そして、この基体44は容器10に収容された「液体」16に浸漬される。「液体」16は、前述の「液体」16に関する選択基準に従って、選択され、一方、基体44は、その表面が「液体」16を強力にはじくように、選択されている。「液体」16がオイルである場合には、基体44に使用される材料は、オレオフォビック性の高い材料が選択される必要がある。オイルと併用される「ブルーテープ」は、この特性に適合する材料である。
基体44が容器10から取り出されると、選択された材料の特性によって、液滴46は円形穴45内に保持される一方、「液体」16は基体の残りの表面には保持されない。この方法自体の原理原則によれば、レンズの凸面は重要であるが、必要に応じて調整することもできる。
パリレンからなる薄層フィルム18は、基体44の両表面に析出され、その結果、基体44の穴46に保持された液滴46が包囲される。次いで、基体44−液滴46−パリレンレン膜の組立体は、簡単で安価な技術によって製造された、マイクロレンズのネットワーク(網状構造)となる。
基体24の表面全体が、空洞50の存在によって、「液体」16で覆われている。パリレンからなる薄層フィルム18は、この組立体に析出され、基体24の突出物及び「液体」16の平面に完全に密着している。
例えば、基体24と「液体」16との境界でフィルム18を切断して、薄層フィルム18を基体24及び「液体」16から分離する。この薄層フィルム18は、「液体」16に接着してないから、容易に「液体」16から分離されることに注目すべきである。これまで「液体」16に接触していた、薄層フィルム18の下面は、「液体」16の表面形態に対応する表面形態を有している。きわめて平坦な表面を有するフィルムは、例えば、原子間力顕微鏡のレファレンスとして、使用されることができる。
基体24は「液体」16で覆われている。
パリレンがまず析出して、「液体」16上に薄層フィルム18が形成される。
「液体」16の液滴が薄層フィルム18上に滴下される。この「液体」16はその光学的特性及び機械的特性に応じて選択される。液滴の表面張力は、液滴がパリレンフィルム18に対して特別な角度となるように、調整される必要がある。
パリレンからなる第2の層52が組立体上に析出され、第1のパリレンフィルム18と第2のパリレンフィルム52との間に「液体」16の液滴が封じ込められる。
薄層フィルム18はそれ自身が覆っている「液体」16から引き離され、パリレン膜−液滴16−パリレン膜の全体が非常に簡単な構造のコンタクトレンズとなる。
Claims (23)
- 膜デバイスの製造方法であって、
基体(10、24、26)を準備する工程と、
前記基体に液体(16)を供給する工程と、
前記液体(16)及び前記液体(16)を支持する前記基体の少なくとも一部分を、プラスチック材料で構成され低圧堆積法で膜を形成する均一な連続薄層フィルム(18)によって、覆う工程であって、前記液体(16)は堆積圧力より低い飽和蒸気圧を有し、かつ前記プラスチック材料に対して化学的に非反応性である、工程と、
から成ることを特徴とする方法。 - 前記プラスチック材料は、パリレンとも称されるポリパラキシリレンであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記基体(10、24、26)は、前記液体(16)が満たされる空洞(28、40、45、48、50)を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記空洞(45)は、貫通していることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記空洞(28、40、48、50)は、有底の空洞であることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記液体(16)は、前記基体(10、24、26)の所望の位置に直接滴下されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記液体(16)は、インクジェットプリント技術によって、前記基体(10、24、26)上に滴下されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記液体(16)は、オイルであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記基体(10、24、26)は、疎油性材料であることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記基体(10、24、26)は、前記オイルを受け入れる構造を形成する疎油性層で部分的に被覆されることを特徴とする請求項6又は9に記載の方法。
- 前記液体(16)は、堆積後もその状態が維持されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記液体(16)は、堆積後に除去されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法で得られることを特徴とする膜デバイス。
- 前記基体(24、26)は、前記液体(16)及び前記膜(18)と共に、光学レンズを形成することを特徴とする請求項13に記載の膜デバイス。
- 前記基体(24)は、前記液体(16)及び前記膜(18)と共に、導波路を形成することを特徴とする請求項13に記載の膜デバイス。
- 前記基体(24)は、前記液体(16)及び前記膜(18)と共に、アクチュエーターを形成することを特徴とする請求項13に記載の膜デバイス。
- 前記基体(24、26)は、前記膜(18)と共に、流体流路を形成することを特徴とする請求項13に記載の膜デバイス。
- 液体(16)を含んだ2つの膜(18、52)で形成されてなることを特徴とする請求項13に記載の膜デバイス。
- 膜の製造方法であって、
基体(24)を準備する工程と、
前記基体に液体(16)を供給する工程と、
前記液体(16)を、プラスチック材料で構成され低圧堆積法で前記膜を形成する均一な連続薄層フィルム(18)によって、覆う工程であって、前記液体(16)は堆積圧力より低い飽和蒸気圧を有し、かつ前記プラスチック材料に対して化学的に非反応性である、工程と、
前記膜を前記液体から引き離す工程と、
から成ることを特徴とする方法。 - 前記プラスチック材料は、パリレンとも称されるポリパラキシリレンであることを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 前記液体(16)は、堆積圧力に近接した飽和蒸気圧を有することを特徴とする請求項19又は20に記載の方法。
- 自己支持型フィルム(18)を構成するように、前記膜が前記液体(16)から引き離して分離されることを特徴とする請求項19〜21のいずれか1項に記載の方法。
- 前記薄層フィルム(18)は、異なる物理的特性の2つの表面を有することを特徴とする請求項21又は22に記載の方法。
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