特開 2024-114626 プライミングデバイス、プライミング方法及びプライミングステーション

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024114626

(43)【公開日】2024-08-23

(54)【発明の名称】プライミングデバイス、プライミング方法及びプライミングステーション

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/10 20060101AFI20240816BHJP

【ＦＩ】

G01N35/10 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024008603

(22)【出願日】2024-01-24

(31)【優先権主張番号】18/168,122

(32)【優先日】2023-02-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】723005698

【氏名又は名称】船井電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100148460

【弁理士】

【氏名又は名称】小俣 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100168125

【弁理士】

【氏名又は名称】三藤 誠司

(72)【発明者】

【氏名】キャリザーズ・アダム ディー．

【テーマコード（参考）】

2G058

【Ｆターム（参考）】

2G058ED17

2G058ED21

2G058FB06

2G058FB12

2G058FB14

(57)【要約】

【課題】流体噴射ヘッドのためのプライミングデバイス、流体噴射ヘッドをプライミングするための方法およびプライミングステーションを提供する。
【解決手段】プライミングデバイスは、動力流体入口、吸引入口と流体出口を有するベンチュリ管と、ベンチュリ管の流体入口に加圧流体を提供し、ベンチュリ管の吸引入口で減圧を提供するように構成された動力流体源と、流体カートリッジの噴射ヘッドおよびベンチュリ管の吸引入口と流体流通した噴射ヘッドシーリングデバイスと、を含む。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体噴射ヘッドのためのプライミングデバイスであって、
動力流体入口、吸引入口と流体出口を有するベンチュリ管と、
前記ベンチュリ管の前記動力流体入口に加圧流体を提供し、前記ベンチュリ管の前記吸引入口で減圧を提供するように構成された動力流体源と、
流体カートリッジの噴射ヘッドおよび前記ベンチュリ管の前記吸引入口と流体流通した噴射ヘッドシーリングデバイスと、
を含むプライミングデバイス。

【請求項2】

前記動力流体源が、圧縮空気源を含む請求項１に記載のプライミングデバイス。

【請求項3】

前記ベンチュリ管の前記動力流体入口と流体流通した圧力調整器をさらに含む請求項１に記載のプライミングデバイス。

【請求項4】

前記噴射ヘッド上のノズルのアレイ内の１つまたはそれ以上のノズルに関連した流体センサをさらに含み、
前記１つまたはそれ以上のノズルの各ノズルが、それぞれの流体チャンバーおよびそれぞれの流体チャネルを有し、
前記流体センサが、前記噴射ヘッド上の流体供給ビアから前記流体チャネルを通過し、前記１つまたはそれ以上のノズルの前記流体チャンバーに流れる液体流を感知し、それにより、前記噴射ヘッドのプライミングを表示するように構成された請求項３に記載のプライミングデバイス。

【請求項5】

前記流体センサおよび前記圧力調整器と電気的に通信するコントローラをさらに含み、
前記コントローラが、前記圧力調整器を調整して、前記動力流体源からの前記加圧流体を調節するように構成された請求項４に記載のプライミングデバイス。

【請求項6】

前記ベンチュリ管の出口と流体流通した液体収集タンクをさらに含む請求項１に記載のプライミングデバイス。

【請求項7】

前記ベンチュリ管の前記吸引入口が、前記流体カートリッジの前記噴射ヘッドのための個別のキャッピングデバイスと流体流通している請求項１に記載のプライミングデバイス。

【請求項8】

前記ベンチュリ管の前記吸引入口と前記噴射ヘッドの間に配置され、前記噴射ヘッド上の複数のノズルアレイのプライミングを制御するように構成されたマルチポートソレノイドバルブをさらに含む請求項１に記載のプライミングデバイス。

【請求項9】

流体カートリッジのプライミング方法であって、
動力流体入口、吸引入口と流体出口を有するベンチュリ管と、
前記ベンチュリ管の前記動力流体入口に加圧流体を提供し、前記ベンチュリ管の前記吸引入口で減圧を提供するように構成された動力流体源と、
前記流体カートリッジの噴射ヘッドおよび前記ベンチュリ管の前記吸引入口と流体流通した噴射ヘッドシーリングデバイスと、
を含む流体噴射ヘッドのためのプライミングデバイスを提供することと、
前記流体カートリッジの前記噴射ヘッドに前記噴射ヘッドシーリングデバイスを取り付けることと、
前記ベンチュリ管の前記吸引入口で減圧を提供するのに十分な圧力および量で、前記ベンチュリ管を介して前記ベンチュリ管の前記動力流体入口から前記流体出口に前記加圧流体を流し、それにより、前記噴射ヘッドをプライミングすることと、
を含む方法。

【請求項10】

前記加圧流体が、約０．１ＭＰａ～約０．６ＭＰａの範囲の流体入口圧力を有する請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記加圧流体が、約３Ｌ／分～約１０Ｌ／分の範囲の前記ベンチュリ管を通る流量を有する請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記ベンチュリ管の前記吸引入口における前記減圧が、約－１８ｋＰａ～約－８８ｋＰａの範囲である請求項９に記載の方法。

【請求項13】

前記ベンチュリ管の前記流体出口と流体流通した収集タンク内で、前記噴射ヘッドから吸引された流体を収集することをさらに含む請求項９に記載の方法。

【請求項14】

前記流体カートリッジが、ピペット充填可能カートリッジを含み、
前記流体カートリッジの前記噴射ヘッドに前記噴射ヘッドシーリングデバイスを取り付ける前に、前記ピペット充填可能カートリッジ内に流体を挿入することをさらに含む請求項９に記載の方法。

【請求項15】

流体カートリッジのためのプライミングステーションであって、
前記流体カートリッジの噴射ヘッドの周囲の周りを密封するように構成されたシールを備えた流体出口を有する流体カートリッジホルダーと、
前記流体カートリッジホルダーと流体流通したベンチュリ管と、
を含み、
前記ベンチュリ管が、
前記流体カートリッジホルダーの前記流体出口と流体流通した吸引入口と、
前記ベンチュリ管を介して動力流体を提供し、前記ベンチュリ管の前記吸引入口で減圧を生じさせるように構成された前記ベンチュリ管の動力流体入口と、
前記流体カートリッジホルダーから前記ベンチュリ管に流体を流すように構成されたベンチュリ管出口と、
を含むプライミングステーション。

【請求項16】

前記ベンチュリ管の前記動力流体入口と流体流通した圧力調整器をさらに含む請求項１５に記載のプライミングステーション。

【請求項17】

前記流体カートリッジホルダーの前記流体出口に隣接する流体センサをさらに含み、
前記流体センサが、前記流体カートリッジホルダーの前記流体出口を通過して前記噴射ヘッドから流れる液体流を感知するように構成された請求項１６に記載のプライミングステーション。

【請求項18】

前記流体センサおよび前記圧力調整器と電気的に通信するコントローラーをさらに含み、
前記コントローラーが、前記圧力調整器を調整して、前記ベンチュリ管の前記動力流体入口に印加された前記動力流体の圧力を調節するように構成された請求項１７に記載のプライミングステーション。

【請求項19】

前記ベンチュリ管出口と流体流通した液体収集タンクをさらに含む請求項１５に記載のプライミングステーション。

【請求項20】

前記ベンチュリ管の前記吸引入口と前記流体カートリッジホルダーの前記流体出口の間に配置されたマルチポートソレノイドバルブをさらに含み、
前記マルチポートソレノイドバルブが、前記噴射ヘッド上の複数のノズルアレイのプライミングを制御するように構成された請求項１５に記載のプライミングステーション。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体噴射デバイスに関するものであり、特に、ピペット充填可能な流体カートリッジのための噴射ヘッド上で噴射ノズルアレイをプライミングする方法および装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特に、医療分野では、自動化されたサンプル作製および分析を必要とする。分析は、色素測定分析であってもよく、顕微鏡下でサンプルをよりよく観察するためにサンプルの染色を必要とする場合もある。このような分析は、薬物サンプルの分析、血液サンプルの分析などを含むことができる。例えば、血液のアッセイ分析は、個人の健康を判断するために使用される多くの異なる要素を提供する。多数の患者が血液サンプルの分析を必要とするとき、その手続きに長い時間がかかることがある。薬物スクリーニングなどのアッセイ分析では、サンプルに対する影響および性能を評価するために、微量のターゲット試薬を基板に沈着させることが望ましい。従来は、ピペット（手動または電気機械的に作動させる）を使用して、これらのアッセイサンプルに微量の物質を沈着させた。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

分析の速度を上げ、より多くのサンプルを処理するために、自動化された流体分注システムが開発されている。自動化システムでは、しばしば噴射ヘッドを用いて複数の流体を少量ずつ分注する必要がある。したがって、大量の分析対象サンプルを迅速に処理することのできる流体分注システムは、非常に複雑で、高価である。

【0004】

流体分注システムのコストを削減する試みとして、従来のインクジェットプリンタデバイスの構成を使用してガラススライド上またはマイクロウェルプレートのウェル内でサンプルを処理することのできる流体噴射デバイスが開発された。高度に個別化された分析に対し、開口部（または、ヒンジ付きカバー）を有するピペット充填可能な流体カートリッジ１０（図１）を使用することによって、使用者は、１つまたはそれ以上の分析流体を充填することができる。ピペット充填可能な流体カートリッジ１０は、２つまたはそれ以上の異なる流体用に分離壁１６によって互いに分離された２つまたはそれ以上の流体貯蔵室１４ａおよび１４ｂを含むことのできるカートリッジ本体１２を含む。各流体貯蔵室１４ａおよび１４ｂには、それぞれ噴射ヘッド２０に流体を流すための流体供給スロット１８ａおよび１８ｂが設けられる。噴射ヘッド２０は、流体を噴射するために、対応する数のノズルアレイ２２ａおよび２２ｂを含む。噴射ヘッドは、電気的なインパルスを提供するフレキシブル回路２４に取り付けられ、噴射ヘッド２０からの流体噴射を作動させる。

【0005】

図３において、２つのノズルのアレイを有する噴射ヘッド２０の一部の断面図が示されている。噴射ヘッド２０は、流体カートリッジ１０の流体供給スロット１８ａ、１８ｂから、流体供給ビア２８ａ、２８ｂおよび流体チャネル３０ａ～３０ｄを通過して、流体噴射室３２ａ～３２ｄに流れる流体流のためにエッチングされた流体供給ビア２８（２８ａおよび２８ｂ）を含む半導体基板２６によって提供される。１つまたはそれ以上の流体噴射器３４ａ～３４ｄが作動すると、流体は、ノズル孔３６ａ～３６ｄを介して噴射ヘッド２０から放出される。

【0006】

従来の予め充填された流体カートリッジは、しばしばバルブや吸収材（例えば、泡またはフェルト）のようなバックプレッシャーデバイスを含むため、カートリッジに取り付けられた噴射ヘッドから流体が滴下または滴落することなく、大量の流体をカートリッジ内に貯蔵することができる。バックプレッシャーデバイスの性質により、ノズル孔内の流体は、噴射ヘッドの外部表面に対して凹面メニスカス（concave meniscus）を保持する。したがって、負圧を使用して流体中の気泡を取り除き、流体供給ビア、流体チャネルを通過して、噴射ヘッド内の流体チャンバーに流体を流すことによって、噴射ヘッドをプライミングする方法が一般的である。

【0007】

上述したピペット充填可能な流体カートリッジ１０は、少量の様々な危険または高価な分析試薬を末端使用者によって充填することができる。分析目的で使用される噴射ヘッド２０は、従来の予め充填された流体カートリッジでは使用されない多種多様な流体を収容する必要がある。また、そのような分析目的で使用される流体の非常に精密な投与量または液滴を分注するためには、噴射ヘッド２０を確実にプライミングする必要もある。しかしながら、噴射ヘッド２０を通過する流体の流れは、粘度や表面張力などの特定の流体パラメータに大きく依存する。予め充填されたカートリッジを製造するときに真空で噴射ヘッドをプライミングすることは些細なことであるが、生化学および分析の用途では、末端使用者がカートリッジ１０にカスタム流体を充填することが望ましい。圧縮空気は、ほとんどすべての研究室で手に入れることができるが、真空源は、常に利用できるわけではないことが認識されているため、一部の噴射流体に対しては、噴射ヘッド２０をプライミングすることが特に困難となる。したがって、そのような分析目的で使用されるピペット充填可能な流体カートリッジ１０に対し、信頼性のあるプライミングメカニズムが必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以上を考慮に入れて、本発明の実施形態は、流体噴射ヘッドのためのプライミングデバイス（priming device）を提供する。このプライミングデバイスは、動力流体入口（motive fluid inlet）、吸引入口と流体出口を有するベンチュリ管（Venturi tube）と、ベンチュリ管の動力流体入口に加圧流体を提供し、ベンチュリ管の吸引入口で減圧を提供するように構成された動力流体源と、流体カートリッジの噴射ヘッドおよびベンチュリ管の吸引入口と流体連通した噴射ヘッドシーリングデバイスと、を有する。

【0009】

別の実施形態において、流体カートリッジのプライミング方法を提供する。この方法は、流体噴射ヘッドのためのプライミングデバイスを提供することを含む。プライミングデバイスは、動力流体入口、吸引入口と流体出口を有するベンチュリ管と、ベンチュリ管の動力流体入口に加圧流体を提供し、ベンチュリ管の吸引入口で減圧を提供するように構成された動力流体源と、流体カートリッジの噴射ヘッドおよびベンチュリ管の吸引入口と流体連通した噴射ヘッドシーリングデバイスを有する。流体カートリッジの噴射ヘッドに隣接して噴射ヘッドシーリングデバイスを取り付ける。ベンチュリ管の吸引入口で減圧を提供するのに十分な圧力および量で、ベンチュリ管を介して動力流体入口から流体出口に加圧流体を流し、それにより、噴射ヘッドをプライミングする。

【0010】

別の実施形態において、流体カートリッジのためのプライミングステーションを提供する。このプライミングステーションは、流体カートリッジの噴射ヘッドの周囲の周りを密封するように構成されたシールを備えた流体出口を有する流体カートリッジホルダーを含む。ベンチュリ管は、流体カートリッジホルダーと流体連通して提供される。ベンチュリ管は、流体カートリッジホルダーの流体出口と流体連通した吸引入口、ベンチュリ管を介して動力流体を提供し、ベンチュリ管の吸引入口で減圧を生じさせるように構成されたベンチュリ管への動力流体入口、および流体カートリッジホルダーからベンチュリ管に流体を流すように構成されたベンチュリ管出口を有する。

【0011】

いくつかの実施形態において、動力流体源は、圧縮空気源である。

【0012】

いくつかの実施形態において、デバイスは、ベンチュリ管の動力流体入口と流体連通した圧力調整器を含む。

【0013】

いくつかの実施形態において、流体センサは、噴射ヘッド上のノズルのアレイ内の１つまたはそれ以上のノズルに関連し、前記１つまたはそれ以上のノズルの各ノズルは、それぞれの流体チャンバーおよびそれぞれの流体チャネルを有する。流体センサが、噴射ヘッド上の流体供給ビアから流体チャネルを通過し、１つまたはそれ以上のノズルの流体チャンバーに流れる液体流を感知し、それにより、噴射ヘッドのプライミングを表示するように構成される。

【0014】

別の実施形態において、流体センサは、ベンチュリ管の吸引入口に隣接して配置され、流体センサは、噴射ヘッドからベンチュリ管に流れる液体流を感知するように構成される。

【0015】

いくつかの実施形態において、コントローラーは、流体センサおよび圧力調整器と電気的に通信して提供され、コントローラーは、圧力調整器を調整して、動力流体源からの加圧流体を調節するように構成される。

【0016】

いくつかの実施形態において、液体収集タンクは、ベンチュリ管の出口と流体連通して提供される。

【0017】

いくつかの実施形態において、ベンチュリ管の吸引入口は、流体カートリッジの噴射ヘッドに用いる個別のキャッピングデバイスと流体連通している。

【0018】

いくつかの実施形態において、マルチポートソレノイドバルブ（multi-port solenoid valve）は、ベンチュリ管の吸引入口と噴射ヘッドの間に配置され、噴射ヘッド上の複数のノズルアレイのプライミングを制御するように構成される。

【0019】

いくつかの実施形態において、加圧流体は、約０．１ＭＰａ～約０．６ＭＰａの範囲の流体入口圧力を有する。

【0020】

いくつかの実施形態において、加圧流体は、ベンチュリ管を通る流量が約３１０Ｌ／分～約１０Ｌ／分の範囲である。

【0021】

いくつかの実施形態において、ベンチュリ管の吸引入口における減圧は、約－１８ｋＰａ～約－８８ｋＰａの範囲である。

【0022】

本発明の実施形態の利点は、ここで説明されているプライミングメカニズムが、特に、流体カートリッジを最小量の流体で充填するときに、多種多様な流体用の流体カートリッジの噴射ヘッドをプライミングするための効果的かつ効率的な手段を提供することである。この装置および方法により、オープントップカートリッジおよび／またはバックプレッシャーデバイスのないカートリッジを使用することが可能となるため、それにより、予め充填された流体カートリッジの使用ではなく、使用者によって選択された流体の使用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明のプライミングデバイスのためのピペット充填可能なカートリッジの斜視図である。

【図2】図１のピペット充填可能なカートリッジの平面図である。

【図3】２つのノズルアレイを示す噴射ヘッドの一部の正確な縮尺ではない断面図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係るプライミングデバイスの斜視図である。

【図5】図４のプライミングデバイスの概略図である。

【図6】図４のプライミングデバイスのためのカートリッジ保持構造の部分的斜視図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係る液体収集タンクを含む図４のプライミングデバイスの斜視図である。

【図8】本発明の第３実施形態に係るプライミングデバイスの斜視図である。

【図9】図８のプライミングデバイスの概略図である。

【図10】本発明の第４実施形態に係るプライミングデバイスの断面図である。

【図11】図１０のプライミングデバイスを使用した噴射ヘッド上のノズルのアレイのためのプライミングシーケンスの正確な縮尺ではない平面図である。

【図12】本発明の第５実施形態に係るプライミング検出センサの概略図である

【図13】本発明の第５実施形態に係るプライミング検出センサの概略図である。

【図14】本発明の第６実施形態に係るプライミングデバイスの斜視図である。

【図15】図１４のプライミングデバイスのためのガスケットの正確な縮尺ではない平面図である。

【図16】図１４のプライミングデバイスのためのカートリッジ保持構造の平面図である。

【図17】図１６のカートリッジ保持構造の底部断面図である。

【図18】本発明の第７実施形態に係るプライミングデバイスの概略図である。

【図19】本発明の第８実施形態に係るプライミングデバイスの斜視図である。

【図20】本発明の第９実施形態に係るプライミングデバイスの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図４を参照すると、本発明の第１実施形態に係るプライミングデバイス４０の斜視図が示されている。図５には、プライミングデバイス４０およびベンチュリ管４６のやや概略的な図が示されている。プライミングデバイス４０は、ピペット充填可能なカートリッジ１０のためのカートリッジ保持構造４２を含む。ベンチュリ管４６の吸引入口４４は、構造体４２に取り付けられる。ベンチュリ管４６は、また、動力流体入口４８および排気流体出口５０を含む。圧縮空気または不活性ガスなどの加圧された動力流体は、ベンチュリ管４６を介して矢印５２および５４の方向において入口４８から出口５０に向かって流れ、矢印５６の方向においてベンチュリ管の吸引入口４４で減圧を生じさせる。この減圧により、カートリッジ１０の噴射ヘッド２０からの流体がベンチュリ管を介してその出口５０に流れる。いくつかの実施形態において、動力流体は、約０．１ＭＰａ～約０．６ＭＰａの範囲の入口圧力を有し、ベンチュリ管を通る流量は、約３Ｌ／分～約１０Ｌ／分の範囲である。したがって、上記の条件下での動力流体は、ベンチュリ管の吸引入口で約－１８ｋＰａ～約－８８ｋＰａの範囲の減圧を提供することができる。

【0025】

いくつかの実施形態において、例えば、図６に示すように、ベンチュリ管４６から噴射ヘッド２０への吸引の損失を防ぐために、Ｏリングまたはガスケットなどのシーリングデバイス５８を使用して、構造体４２内の噴射ヘッド２０の周りを密封する。ガスケット５８は、天然または合成ゴムなどの弾性材料で作られ、流体カートリッジ１０がカートリッジ保持構造４２に取り付けられたときに噴射ヘッド２０の周囲を囲むように構成される。適切なシーリングデバイスのより詳しい説明については、図１５を参照しながら後述する。

【0026】

ここに示した様々な実施形態において、図４および図６に示すように、フレキシブルチューブ（flexible tubing）６０を使用して、ベンチュリ管４６の吸引入口４４と構造体４２の間を接続する。また、入口フレキシブルチューブ６２を入口４８に接続し、出口フレキシブルチューブ６４をベンチュリ管４６の出口５０に接続してもよい。いくつかの実施形態において、コントローラ（図示せず）によるプライミング手順の間に噴射ヘッド２０上で流体噴射器３４を作動させるために、ポゴピン（pogo pin）６６を介してフレキシブル回路２４をプライミングデバイス４０に電気接続してもよい。

【0027】

ピペット充填可能なカートリッジ１０が予め充填されていて、プライミングデバイス４０を最終ステップとして使用して噴射ヘッド２０をプライミングしてもよく、またはカートリッジ１０が空になっていて、プライミングデバイス４０が使用中のときに使用者によって充填してもよい。噴射ヘッド２０の自発的なプライミングが理想的であるが、分析目的で使用される多くの流体の表面張力は、カートリッジ１０の流体貯蔵室１４から噴射ヘッドの流れ特性２８、３０、３２を通過する毛細管運動を開始させるには大きすぎる可能性がある。ノズルアレイ２２ａおよび２２ｂを通過する流体の毛細管作用に影響を及ぼす可能性のある他の流体特性は、粘度、極性、密度などを含むが、本発明はこれに限定されない。したがって、ベンチュリ管４６によって提供される吸引は、流体供給ビア２８を通過して流体貯蔵室１４から流体を引き出し、流体チャネル３０を通過して噴射ヘッド２０の流体チャンバー３２に流体を引き入れるため、それにより、噴射ヘッド２０を効果的にプライミングして、流体を分注することができる。流体が流体チャンバー３２に入ると、流体噴射器３４が作動し、ノズル孔３６を介して流体を分注することができる。

【0028】

いくつかの実施形態において、図７に示すように、ベンチュリ管４６の出口５０と流体連通した液体収集タンク６８を使用して、噴射ヘッド２０から誤って引き出される可能性のある過剰な流体を収集することができる。液体収集タンク６８は、動力流体を排気するためのベント７０を含むことができ、フィルター７２、溶媒トラップ、または噴射ヘッド２０から引き出された流体が液体収集タンク６８から排出されるのを防ぐ他の必要な手段を特徴とすることができる。

【0029】

いくつかの実施形態において、図８に示すように、プライミングデバイス４０は、入口フレキシブルチューブ６２上に電子制御ソレノイドバルブなどの圧力調整器７４を含んでもよく、それにより、流体カートリッジ１０がカートリッジ保持構造４２に適切に取り付けられると、動力流体入口４８に対して動機空気源を自動的にオンにし、プライミングがプライミングデバイス４０によって検出されたときに、動機空気源を自動的にオフにすることができる。

【0030】

別の実施形態によると、図９～図１０に示すように、プライミング検出センサ７６を使用して、コントローラー７８でソレノイドバルブ７４を制御することができる。センサ７６が噴射ヘッド２０からの流体を感知したとき、噴射ヘッドへの吸引を停止させるために、コントローラー７８内のソフトウェアが作動して、ソレノイドバルブ７４を閉じることができる。いくつかの実施形態において、センサ７６は、カートリッジ１０の下方にあるカートリッジ保持構造８７内に拡大レンズ８２が取り付けられたカメラ８０であるため、噴射ヘッド２０は、視覚ポート８４を通して見ることができる。

【0031】

噴射ヘッド２０は、噴射ヘッド２０が視覚ポート８４を通して見えるように、下からライト８６で照射してもよい。拡大レンズ８２は、ノズル３６がカメラ８０にはっきり見えるようにするのに十分な倍率を有する。コンピュータソフトウェアを使用してノズルの位置を特定し、プライミングしたいノズル３６を監視してもよい。ノズル３６の適切なプライミングは、顔料または染料を含むどの流体に対しても、ノズル３６の色の変化によって表示される。流体は、フィードスロット１８を通過して流体カートリッジ１０内の貯蔵室１４から、ここで説明したプライミングデバイスによって噴射ヘッド２０に流れる。その後、流体は、流体供給ビア２８を通過して流体チャンネル３０に流れる。透明な流体の場合、コンピュータソフトウェアは、図１１に示すように、流体が流体チャンネル３０ａ～３０ｅを通過して流体チャンバー３２ｅに移動するときに、流体のメニスカス（meniscus）８８ｂ～８８ｄの先端を追跡して分析する。メニスカスが流体チャンバー３２ｅに入ると、ノズル３６ｅは、コンピュータソフトウェアによってプライミングされたものとしてマークされる。全てのノズル３６がプライミングされると、ソフトウェアは、使用者に聴覚的または視覚的な信号を提供して動力流体供給をオフにしてもよく、またはソフトウェアは、上述したソレノイドバルブ７４を使用して動力流体の供給を自動的に終了してもよい。

【0032】

図１２～図１３に示した代替の実施形態において、ここで参照により組み込まれた米国特許第９，４９３，００２Ｂ２号、米国特許第１０，０９９，４７７Ｂ２号、および米国特許第１０，７１７，２７９Ｂ２号に記載されているように、噴射室３２内に配置された第１電極９２および流体チャンネル３０内またはその上に配置された第２電極９４の少なくとも一部によって、ノズルのアレイ内の１つまたはそれ以上のノズル３６に対し、プライミング検出センサ９０を提供してもよい。本実施形態によれば、第１電極９２は、ステップ電圧を受け取るように構成される。感知回路は、第１電極９２へのステップ電圧の印加に基づいて出力を生成する第２電極９４に電気接続される。連続した図１２～図１３に示すように、流体９６が流体チャンネルから流体チャンバー３２に上手く流れ込んだとき、流体９６の導電性は、第１電極９２と第２電極９４の間の電気接続を確立し、それにより、流体チャンバー３２に関連するノズル３６の良好なプライミングが表示される。カートリッジ１０は、各流体供給ビアに対して単一のノズル３６に関連するプライミング検出センサ９０を有してもよく、またはノズルのアレイ２２内の複数のノズル３６にわたって複数のプライミング検出センサ９０を有してもよい。特定のノズルアレイに対してすべてのノズル３６のプライミングが検出されると、上述したように、検出センサ９０と電気的に通信するロジックボードがコントローラー７８に信号を送り、ソレノイドバルブ７４を使用して動力流体の供給を自動的に終了させることができる。上述した実施形態の利点は、プライミング検出センサ９０を置いて、流体が噴射ヘッド２０内に留まっている間にノズル３６のプライミングを決定することである。これは、廃棄物や汚染を減らすために、噴射ヘッド２０によって分注される高価な、または汚い流体に対して特に有用である。

【0033】

図１４～図１７に示した実施形態において、マルチポートソレノイドバルブ（multi-port solenoid valve, MPSV）１００を使用して、ノズルアレイ間を密封するために使用されるカートリッジ保持構造１０４上のガスケット１０２を使用することにより、噴射ヘッド上の複数のノズルアレイを選択的にプライミングすることができる。ガスケット１０２（図１５）は、噴射ヘッド２０全体を密封するのに十分な周囲部１０６と、噴射ヘッド上の隣接するノズルアレイ間を密封するセパレータ１０８ａおよび１０８ｂとを含む。ガスケット１０２内の開口部１１０ａ、１１０ｂ、および１１０ｃは、噴射ヘッド２０からベンチュリ管４６への流体の流れを可能にする。本実施形態において、ＭＰＳＶ１００は、ベンチュリ管４６の吸引入口４４に接続された出口側１１２を有する。ＭＰＳＶ１００の反対側は、カートリッジ保持構造１０４に接続され、複数のノズルアレイをプライミングするための流体経路を提供する複数の吸引入口１１４、１１６、および１１８を有する。各吸引入口１１４、１１６、および１１８は、開口部１１０ａ、１１０ｂ、および１１０ｃと流体連通したカートリッジ保持構造１０４内の関連する通路１２０、１２２、および１２４に対応する。

【0034】

したがって、ＭＰＳＶ１００を操作またはプログラムしてガスケット１０２内の開口部１１０ａ、１１０ｂ、または１１０ｃのうちのいずれか１つに吸引を提供してもよく、または開口部１１０ａ、１１０ｂ、または１１０ｃのうちの２つまたはそれ以上に吸引を提供してもよい。例えば、噴射ヘッドが単一のノズルアレイを有する場合、ＭＰＳＶ１００は、通路１２２および吸引入口１１６（図１６）を介してガスケット１０２の領域１１０ｂにのみ吸引を提供することができる。噴射ヘッドが２つのノズルアレイを有する場合、ＭＰＳＶ１００を使用して、通路１２０、１２４および吸引入口１１４、１１８（図１７）を介してガスケットの領域１１０ａおよび１１０ｃに吸引を提供することができる。２つのノズルアレイは、任意の順序で、同時に、または順番にプライミングすることができる。同様にして、噴射ヘッドが３つのノズルアレイを有する場合、ＭＰＳＶ１００を使用して、ガスケット１０２の開口部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよびカートリッジ保持構造１０４内の通路１２０、１２２、１２４を使用することにより、ノズルアレイを任意の順序で、２つのノズルアレイの組み合わせで、または３つのノズルアレイをすべて同時に、順番にプライミングすることができる。

【0035】

図１８に示した別の実施形態において、流体検出センサ１２５は、安価な流体に使用してもよい。本実施形態において、感知電極を有する流体検出センサ９０（上述した）に似た流体検出センサ１２５をカートリッジ保持構造４２または１０４に追加してもよい。ベンチュリ管４６の動作によって噴射ヘッド２０から流れる流体は、ガスケット１０２の１つまたはそれ以上の開口部１１０ａ～１１０ｃを充填し、感知電極間の回路を完成させることができる。１つまたはそれ以上のノズルアレイがプライミングされているかどうかを判断し、プライミングが検出されたときに動力流体を停止するために、ガスケット１０２の各開口部１１０ａ～１１０ｃを一組の電極と関連させることができる。

【0036】

プライミングシーケンスの間に噴射ヘッドから引き出された流体によってＭＰＳＶが汚染されるのを防ぐために、図１９に示すように、マルチポートソレノイドバルブ（ＭＰＳＶ）１２６を使用して、動力流体をベンチュリ管１２８、１３０および１３２に個別に、または組み合わせて提供することができる。本実施形態において、動力流体は、入口チューブ１３４を介してＭＰＳＶ１２６に提供される。上述したように、複数のノズルアレイをプライミングするために、ＭＰＳＶ１２６をプラグラムしてベンチュリ管１２８、１３０、および１３２の入口１３６、１３８、および１４０に動力流体を提供し、それにより、フレキシブルチューブ１４２、１４４および１４６を介してカートリッジ保持構造１０４内の通路１２０、１２２、および１２４に吸引を提供することができる。プライミングが検出されると、ＭＰＳＶ１２６は、ロジックボード９８で電子的に制御することができる。ノズルアレイを通過して噴射ヘッドから流れるいかなる流体も、ベンチュリ管１２８、１３０、および１３２にそれぞれ接続されたフレキシブルチューブ１５０、１５２、および１５４を介して液体収集タンク１４８に移動させることができる。

【0037】

図２０に示した別の実施形態において、単一のベンチュリ管４６を使用した簡易プライミングデバイス１６０を使用して、流体カートリッジの噴射ヘッドをプライミングしてもよい。ベンチュリ管４６は、吸引入口４４を含み、吸引入口４４は、流体カートリッジ１６８の噴射ヘッド１６６を密封するように構成されたキャッピングデバイス１６４で終了するフレキシブルチューブ１６２に接続される。キャッピングデバイス１６４は、上述したシーリング材（図示せず）を含み、噴射ヘッド１６６の周囲を密封する成形プラスチックまたは金属構造であってもよい。動力流体は、フレキシブルチューブ１７０を介してベンチュリ管４６の入口４８に提供される。動力流体は、噴射ヘッド１６６から引き出された任意の流体とともにベンチュリ管を通過し、出口５０およびフレキシブルチューブ１７２を介して廃棄エリアに、または上述した収集タンクに流れ出る。

【0038】

上述した実施形態のすべては、真空源が利用できないときに噴射ヘッドをプライミングするための効率的で有用な方法を提供する。これらのデバイスは、特に、予め充填された流体カートリッジを使用することができない様々なアプリケーションに使用されるピペット充填可能なカートリッジなどの使用者充填用カートリッジ上で噴射ヘッドをプライミングするために特に有用である。上述した様々な実施形態では、カートリッジ保持構造の外にベンチュリ管があることを想定しているが、図４～図５、図７～図８、および図１８に示した実施形態では、ベンチュリ管を少なくともカートリッジ保持構造に組み込んでもよいことが理解されるだろう。

【0039】

本明細書および添付の特許請求の範囲において、他に示さない限り、本明細書および特許請求の範囲で使用される量、パーセンテージ、または割合、および他の数値を表わす全ての数字は、全ての場合において用語「約（about）」によって修飾されると理解されるべきである。したがって、特にそうではないことが示されない限り、前述の明細書および添付の実施形態の一覧に記載される数値パラメータは、本開示の教示を利用して当業者により得ることが求められる所望の特性に応じて変動し得る。最低限でも、また特許請求される実施形態の範囲への均等物の原則の適用を限定する試行としてではなく、各数値パラメータは少なくとも、報告された有効数字の数を考慮して、および通常の概算方法を適用することによって、解釈されるべきである。

【0040】

特定の実施形態を記述してきたが、現在予期しないか、または予期することができない代替、修飾形、変形、改良物、および実質的な相当物が、本出願者または他の当業者に思い浮かぶ可能性がある。したがって、出願した、および補正を行うことが可能な添付の特許請求の範囲にそのような代替、修飾形、変形、改良物、および実質的な相当物の全部を包含させることを意図する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】