(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-29
(45)【発行日】2022-10-07
(54)【発明の名称】薬液吐出装置
(51)【国際特許分類】
B01J 4/00 20060101AFI20220930BHJP
B05C 5/00 20060101ALI20220930BHJP
B05C 11/10 20060101ALI20220930BHJP
G01N 35/10 20060101ALI20220930BHJP
G01N 1/00 20060101ALI20220930BHJP
【ＦＩ】
B01J4/00 103
B05C5/00 101
B05C11/10
G01N35/10 B
G01N1/00 101K
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2018151330
(22)【出願日】2018-08-10
(65)【公開番号】P2020025916
(43)【公開日】2020-02-20
【審査請求日】2021-06-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000003562
【氏名又は名称】東芝テック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100189913
【氏名又は名称】鵜飼 健
(72)【発明者】
【氏名】横山 周平
(72)【発明者】
【氏名】楠 竜太郎
(72)【発明者】
【氏名】ウォン メンフェイ
【審査官】長谷部 智寿
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０９９６５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１４／０５４６５５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－０６９２０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０４８９２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／０２５５２４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／１３７４９７（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｊ ４／００
Ｂ０５Ｃ ５／００
Ｂ０５Ｃ １１／１０
Ｇ０１Ｎ ３５／１０
Ｇ０１Ｎ １／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
薬液を吐出する薬液吐出装置であって、薬液を吐出するノズルに連通し、内部に薬液が充填される複数の第１の圧力室と前記複数の第１の圧力室にそれぞれ隣接する複数の第２の圧力室が形成され、前記複数の第１の圧力室と第２の圧力室へ薬液を供給する薬液供給口を有する基板と、
前記薬液供給口を介して、前記複数の第１の圧力室と第２の圧力室に連通し、薬液を保持する保持容器と、
前記複数の第１の圧力室内の薬液の圧力を変化させ、連通するそれぞれの前記ノズルから薬液を吐出させる複数の第１のアクチュエータと、
前記複数の第２の圧力室内の薬液の圧力を変化させ、連通するそれぞれの前記ノズルから薬液を吐出させる複数の第２のアクチュエータと、
前記複数の第１のアクチュエータに第１の駆動信号を供給する第１の導電線と、
前記複数の第２のアクチュエータに第２の駆動信号を供給する第２の導電線と、
を備え、
前記第１の導電線は、前記第１の駆動信号として、前記複数の第１の圧力室の容積を拡大する減圧パルスと前記第１の圧力室の容積を低減する加圧パルスとから構成される前記第１の圧力室に連通する前記ノズルから薬液を吐出する第１の駆動パルスを供給し、
前記第２の導電線は、前記第２の駆動信号として、前記複数の第２の圧力室の容積を拡大する減圧パルスと前記第２の圧力室の容積を低減する加圧パルスとから構成される前記複数の第２の圧力室に連通する前記ノズルから薬液を吐出する第２の駆動パルスを供給し、
前記第１の導電線から前記第１の駆動パルスの前記加圧パルスが供給されている期間に、前記第２の導電線から前記第２の駆動信号の減圧パルスが供給される、
薬液吐出装置。
【請求項2】
前記複数の第２の圧力室は、第１の方向及び前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記複数の第１の圧力室にそれぞれ隣接する、前記請求項１に記載の薬液吐出装置。
【請求項3】
前記第１の駆動信号を出力する第１の駆動回路と、前記第２の駆動信号を出力する第２の駆動回路と、
を備える、
前記請求項１乃至２の何れか１項に記載の薬液吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、薬液吐出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
生物学、薬学などの分野の研究開発や医療診断や検査、農業試験において、ピコリットル（ｐＬ）からマイクロリットル（μＬ）の液体を分注する操作を行うことがある。
【0003】
これらは一般に用量応答実験と呼ばれ、化合物の有効濃度を決定するため、多くの異なった濃度の化合物をマイクロプレートのウエルなどの容器内に作成する。このような用途で使用される薬液滴下装置がある。この薬液滴下装置は、着脱可能な薬液吐出装置を有している。用量応答実験においては、多種類の薬液を使用する。また医療、バイオ用途においては、コンタミネーションを防止するため、薬液吐出装置は使い捨てとなる。
【0004】
薬液吐出装置には、１つの薬液保持容器に連通する複数の圧力室から薬液を同時に吐出するものがある。そのような薬液吐出装置は、アクチュエータを駆動し圧力室内の圧力を制御することで、圧力室内の薬液をノズルから吐出する。
【0005】
薬液吐出装置で、揮発性の高い薬液を滴下する場合、滴下作業中に、薬液保持容器中の薬液が揮発して薬液の溶質濃度が変化すると、各ウエルに滴下された薬液の濃度が正確に把握できなくなる。そのため、ウエル数の多い１５３６ウエル以上のマイクロプレートへ薬液を滴下する時間を低減する方法として、マイクロプレートのウエル開口内に配置するノズル数を増やすことは有効である。
【0006】
しかし、薬液吐出装置のウエル開口内に配置された複数のノズルから同時に薬液を吐出すると、圧力室の内の薬液に対する圧力振動が、薬液保持容器中の薬液を介して連通する、他の周辺の圧力室内の薬液の圧力を変動させるクロストークが発生する。そのため、外周部に位置するノズルと比べて、隣接するノズル数が多い内側に位置するノズルは、クロストークの影響を受けやすく、薬液の吐出速度が遅くなる。更に、ウエル開口内にノズルを多数配置し、ノズル間の距離が低減する程、クロストークの影響が大きくなり、薬液が吐出できない問題も発生する。そのため、ウエル開口内にノズルを多数すると、正確な量の薬液を滴下することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０１７－０１５４６６号公報
【文献】特開２０１７－０１３０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本実施形態の課題は、簡易な電極配線で、クロストークの影響を低減することが可能な薬液吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
実施形態によれば、薬液を吐出する薬液吐出装置は、基板と、保持容器と、複数の第１のアクチュエータと、複数の第２のアクチュエータと、第１の導電線と、第２の導電線と、を備える。基板は、薬液を吐出するノズルに連通し、内部に薬液が充填される複数の第１の圧力室と前記複数の第１の圧力室にそれぞれ隣接する複数の第２の圧力室が形成され、前記複数の第１の圧力室と第２の圧力室へ薬液を供給する薬液供給口を有する。保持容器は、前記薬液供給口を介して、前記複数の第１の圧力室と第２の圧力室に連通し、薬液を保持する。複数の第１のアクチュエータは、前記複数の第１の圧力室内の薬液の圧力を変化させ、連通するそれぞれの前記ノズルから薬液を吐出させる。複数の第２のアクチュエータは、前記複数の第２の圧力室内の薬液の圧力を変化させ、連通するそれぞれの前記ノズルから薬液を吐出させる。第１の導電線は、前記複数の第１のアクチュエータに第１の駆動信号を供給する。第２の導電線は、前記複数の第２のアクチュエータに第２の駆動信号を供給する。第１の導電線は、前記第１の駆動信号として、前記複数の第１の圧力室の容積を拡大する減圧パルスと前記第１の圧力室の容積を低減する加圧パルスとから構成される前記第１の圧力室に連通する前記ノズルから薬液を吐出する第１の駆動パルスを供給する。第２の導電線は、前記第２の駆動信号として、前記複数の第２の圧力室の容積を拡大する減圧パルスと前記第２の圧力室の容積を低減する加圧パルスとから構成される前記複数の第２の圧力室に連通する前記ノズルから薬液を吐出する第２の駆動パルスを供給する。第１の導電線から前記第１の駆動パルスの前記加圧パルスが供給されている期間に、前記第２の導電線から前記第２の駆動信号の減圧パルスが供給される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。なお、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際のものと異なる個所があるが、これらは適宜、設計変更することができる。
【0012】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。
実施形態に係る吐出システムは、ピエゾジェット方式で所定の薬液を吐出する。
まず、第１の実施形態について説明する。
実施形態に係る吐出システムは、ピエゾジェット方式で所定の薬液を吐出する。
【0013】
実施形態の吐出システムの物理的な構成例について図１乃至図７を参照して説明する。図１は、吐出システム５００の概略構成を示す斜視図である。図２は、薬液吐出装置２の上面図である。図３は、薬液吐出装置２の液滴を吐出する面である下面図を示す。図４は、図２のＦ４－Ｆ４線の薬液吐出アレイ２７の液滴を吐出する側の平面図を示す。図５は、図４のＦ５－Ｆ５線断面図である。図６は、図５のＦ６－Ｆ６線断面図である。図７は、図５のＦ７－Ｆ７線断面図である。
【0014】
図１に示すように、吐出システム５００は、薬液滴下装置１及び薬液吐出装置２などから構成される。なお、吐出システム５００は、図１に示すような構成の他に必要に応じた構成を具備したり、特定の構成を除外したりしてもよい。
【0015】
薬液滴下装置１は、薬液吐出装置２を制御して薬液吐出装置２に充填された薬液を滴下する。
薬液滴下装置１は、矩形平板状の基台３と、薬液吐出装置２を装着する装着モジュール５と、を有する。実施形態では、薬液滴下装置１が１５３６穴のマイクロプレート４へ薬液を滴下するものとする。ここでは、基台３の前後方向をＸ方向（第１の方向）、基台３の左右方向をＹ方向（第２の方向）と称する。Ｘ方向とＹ方向とは直交する。
薬液滴下装置１は、矩形平板状の基台３と、薬液吐出装置２を装着する装着モジュール５と、を有する。実施形態では、薬液滴下装置１が１５３６穴のマイクロプレート４へ薬液を滴下するものとする。ここでは、基台３の前後方向をＸ方向（第１の方向）、基台３の左右方向をＹ方向（第２の方向）と称する。Ｘ方向とＹ方向とは直交する。
【0016】
マイクロプレート４は、基台３に固定される。マイクロプレート４は、複数個のウエル開口３００を備える。マイクロプレート４の各ウエル開口３００は、所定の薬液を保持する。たとえば、薬液は、細胞、血球、細菌、血漿、抗体、ＤＮＡ、核酸又はタンパク質を含有した溶液などである。なお、ウエル開口３００に保持される薬液の構成は、特定の構成に限定されるものではない。
【0017】
薬液滴下装置１は、基台３の上に、マイクロプレート４の両側に、Ｘ方向に延設された左右一対のＸ方向ガイドレール６ａ及び６ｂを有する。各Ｘ方向ガイドレール６ａ及び６ｂの両端部は、基台３上に突設された固定台７ａ及び７ｂに固定される。
【0018】
Ｘ方向ガイドレール６ａ及び６ｂ間には、Ｙ方向に延設されたＹ方向ガイドレール８が架設される。Ｙ方向ガイドレール８の両端は、Ｘ方向ガイドレール６ａ及び６ｂに沿ってＸ方向に摺動可能なＸ方向移動台９にそれぞれ固定される。
【0019】
Ｙ方向ガイドレール８には、装着モジュール５がＹ方向ガイドレール８に沿ってＹ方向に移動可能なＹ方向移動台１０が設けられる。Ｙ方向移動台１０には、装着モジュール５が装着される。装着モジュール５には、薬液吐出装置２が固定される。
【0020】
Ｙ方向移動台１０がＹ方向ガイドレール８に沿ってＹ方向に移動する動作と、Ｘ方向移動台９がＸ方向ガイドレール６ａ及び６ｂに沿ってＸ方向に移動する動作との組み合わせにより、薬液吐出装置２は、直交するＸＹ方向の任意の位置に移動可能に支持される。
【0021】
装着モジュール５には、薬液吐出装置２を固定するスリット３２が形成される。スリット３２の前面開口部側から薬液吐出装置２がスリット３２の内部に挿入されると、薬液吐出装置２は、薬液滴下装置１に固定される。
【0022】
装着モジュール５は、第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂなどを備える。
第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂは、薬液吐出装置２を駆動させる。たとえば、第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂは、薬液吐出装置２から薬液を吐出させるために駆動信号を薬液吐出装置２へ供給する。
第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂは、薬液吐出装置２を駆動させる。たとえば、第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂは、薬液吐出装置２から薬液を吐出させるために駆動信号を薬液吐出装置２へ供給する。
【0023】
第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂは、薬液滴下装置１を制御する制御部などからの信号に基づいて薬液吐出装置２に駆動信号を供給するものであってもよい。たとえば、第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂは、制御部からの信号に基づいて、薬液吐出装置２に駆動信号を出力する。
第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂが出力する駆動信号については後に詳述する。
第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂが出力する駆動信号については後に詳述する。
【0024】
薬液吐出装置２は、薬液滴下装置１の制御に基づいて薬液を吐出する。
薬液吐出装置２は、矩形板状の板体である平板状のベース部材２１を有する。図２に示すようにベース部材２１の表面側には、複数の薬液保持容器２２がＹ方向に一列に並設される。実施形態では８個の薬液保持容器２２で説明しているが、個数は８個に限らない。薬液保持容器２２は、図４に示すように上面が開口された有底円筒形状の容器である。ベース部材２１の表面側には、各薬液保持容器２２と対応する位置に円筒形状の薬液保持容器用凹陥部２１ａが形成される。
薬液吐出装置２は、矩形板状の板体である平板状のベース部材２１を有する。図２に示すようにベース部材２１の表面側には、複数の薬液保持容器２２がＹ方向に一列に並設される。実施形態では８個の薬液保持容器２２で説明しているが、個数は８個に限らない。薬液保持容器２２は、図４に示すように上面が開口された有底円筒形状の容器である。ベース部材２１の表面側には、各薬液保持容器２２と対応する位置に円筒形状の薬液保持容器用凹陥部２１ａが形成される。
【0025】
薬液保持容器２２の底部は、薬液保持容器用凹陥部２１ａに接着固定される。さらに、薬液保持容器２２の底部には、中心位置に薬液出口となる下面開口部２２ａが形成される。薬液保持容器２２の上面開口部２２ｂの開口面積は、薬液出口の下面開口部２２ａの開口面積よりも大きくなっている。
【0026】
また、図２に示すように、ベース部材２１の両端には、装着モジュール５へ装着固定させるための装着固定用切欠き２８がそれぞれ形成される。装着固定用切欠き２８は、装着モジュール５に係合する。ベース部材２１の２つの切欠き２８は、半長円形の切欠き形状に形成される。なお、装着固定用切欠き２８は、半円形、半楕円形又は三角形の切欠き形状等であってもよい。実施形態では２つの切欠き２８の形状は、互いに異なる。これにより、ベース部材２１の左右の形状が異なり、ベース部材２１の姿勢の確認が行いやすくなっている。
【0027】
図３に示すようにベース部材２１の裏面側には、薬液保持容器２２と同数の電装基板２３がＹ方向に一列に並設される。電装基板２３は、矩形状の平板部材である。ベース部材２１の裏面側には、図４に示すように電装基板２３の装着用の矩形状の電装基板用凹陥部２１ｂと、電装基板用凹陥部２１ｂと連通する薬液吐出アレイ部開口２１ｄとが形成される。電装基板用凹陥部２１ｂの基端部は、ベース部材２１の図３中で上端部近傍位置（図４中で右端部近傍位置）まで延設される。電装基板用凹陥部２１ｂの先端部は、図４に示すように薬液保持容器２２の一部と重なる位置まで延設される。電装基板２３は、電装基板用凹陥部２１ｂに接着固定される。
【0028】
電装基板２３には、電装基板用凹陥部２１ｂとの接着固定面とは反対側の面に電装基板配線２４がパターニング形成される。電装基板配線２４は、配線パターン２４ａ、２４ｂ及び２４ｃなどから構成される。配線パターン２４ａ、２４ｂ及び２４ｃの一端には、配線ワイヤ１２を通じて駆動素子１３０（第１の駆動素子１３０ａ及び第２の駆動素子１３０ｂ）に接続する電極接続端子２６が形成される。配線パターン２４ａ、２４ｂ及び２４ｃは、電極接続端子２６を介して、図５に示される第１の上部電極１３３（第１の導電線）、下部電極１３１及び第２の上部電極１３４（第２の導電線）にそれぞれ接続される。
【0029】
電装基板配線２４の一端部には、第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂからの駆動信号を入力するための制御信号入力端子２５が形成される。たとえば、制御信号入力端子２５は、板バネコネクタなどと接続できる形状である。
【0030】
配線パターン２４ａと配線パターン２４ｂとには、第１の駆動回路１１ａからの駆動信号が入力される。即ち、第１の駆動回路１１ａからの駆動信号は、第１の上部電極１３３及び下部電極１３１の間の電位差として入力される。配線パターン２４ｂと配線パターン２４ｃとには、第２の駆動回路１１ｂからの駆動信号が入力される。即ち、第２の駆動回路１１ｂからの駆動信号は、第２の上部電極１３４及び下部電極１３１の間の電位差として入力される。ここでは、下部電極１３１は、一定の電圧に維持されるものとする。
【0031】
第１の上部電極１３３は、電極部１３３ａ、配線部１３３ｂ及び端子部１３３ｃから構成される。端子部１３３ｃは、配線部１３３ｂの一端と電気的に接続する。配線部１３３ｂの他端は、電極部１３３ａに電気的に接続する。
【0032】
第１の上部電極１３３は、Ｐｔ薄膜で形成される。第１の上部電極１３３の他の電極材料として、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｕ（金）、ＳｒＲｕＯ３（ストロンチウムルテニウム酸化物）などを利用することも可能である。他の成膜法として、蒸着、鍍金を用いることも可能である。第１の上部電極１３３は、各種金属を積層して使用することもできる。
【0033】
第２の上部電極１３４は、電極部１３４ａ、配線部１３４ｂ及び端子部１３４ｃから構成される。端子部１３４ｃは、配線部１３４ｂの一端と電気的に接続する。配線部１３４ｂの他端は、電極部１３４ａに電気的に接続する。
第２の上部電極１３４は、Ｐｔ薄膜で形成される。第２の上部電極１３４の他の電極材料として、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、ＳｒＲｕＯ３などを利用することも可能である。他の成膜法として、蒸着、鍍金を用いることも可能である。第２の上部電極１３４は、各種金属を積層して使用することもできる。
第２の上部電極１３４は、Ｐｔ薄膜で形成される。第２の上部電極１３４の他の電極材料として、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、ＳｒＲｕＯ３などを利用することも可能である。他の成膜法として、蒸着、鍍金を用いることも可能である。第２の上部電極１３４は、各種金属を積層して使用することもできる。
【0034】
下部電極１３１は、電極部１３１ａ、配線部１３１ｂ及び端子部１３１ｃから構成される。端子部１３１ｃは、配線部１３１ｂの一端と電気的に接続する。配線部１３１ｂの他端は、電極部１３１ａに電気的に接続する。
下部電極１３１は、例えばスパッタリング法によりＴｉ（チタン）とＰｔ（白金）を積層して厚さ０．５μｍに形成する。下部電極１３１の膜厚は、概ね０．０１～１μｍの範囲となる。下部電極１３１は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、ＳｒＲｕＯ３等の他の材料を使用できる。下部電極１３１は、各種金属を積層して使用することもできる。
下部電極１３１は、例えばスパッタリング法によりＴｉ（チタン）とＰｔ（白金）を積層して厚さ０．５μｍに形成する。下部電極１３１の膜厚は、概ね０．０１～１μｍの範囲となる。下部電極１３１は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、ＳｒＲｕＯ３等の他の材料を使用できる。下部電極１３１は、各種金属を積層して使用することもできる。
【0035】
また、ベース部材２１には、薬液吐出アレイ部開口２１ｄが設けられる。図３に示すように、薬液吐出アレイ部開口２１ｄは、矩形状の開口部で、ベース部材２１の裏面側に薬液保持容器用凹陥部２１ａと重なる位置に形成される。
【0036】
薬液保持容器２２の下面には、薬液保持容器２２の下面開口部２２ａを覆う状態で薬液吐出アレイ２７が接着固定される。薬液吐出アレイ２７は、ベース部材２１の薬液吐出アレイ部開口２１ｄと対応する位置に配置される。
【0037】
図５が示すように、薬液吐出アレイ２７には、格子状に複数の第１の圧力室２１０ａ及び複数の第２の圧力室２１０ｂが形成される。ここでは、第１の圧力室２１０ａと第２の圧力室２１０ｂとは、４×４列に配置される。
【0038】
複数の第１の圧力室２１０ａは、所定の間隔で形成される。また、複数の第１の圧力室２１０ａは、互いに斜向かいの位置に形成される。
【0039】
第２の圧力室２１０ｂは、第１の圧力室２１０ａに隣接する。図５に示すように、第２の圧力室２１０ｂは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において第１の圧力室２１０ａに隣接する。即ち、第１の圧力室２１０ａと第２の圧力室２１０ｂとは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において交互に形成される。
【0040】
図６に示すように薬液吐出アレイ２７は、ノズルプレート１００と、圧力室構造体２００とが積層されて形成される。ノズルプレート１００は、薬液を吐出するノズル１１０（第１のノズル１１０ａ及び第２のノズル１１０ｂ）と、振動板１２０と、駆動部である駆動素子１３０（第１の駆動素子１３０ａ及び第２の駆動素子１３０ｂ）と、下部電極１３１と第１の上部電極１３３の配線部１３３ｂ及び第２の上部電極１３４の配線部１３４ｂを絶縁する絶縁膜１４０と、保護層である保護膜１５０と、撥液膜１６０とを備える。振動板１２０と駆動素子１３０とによってアクチュエータ１７０が構成される。実施形態の複数のノズル１１０は、薬液保持容器２２の薬液出口の下面開口部２２ａの内側に位置する。
【0041】
振動板１２０は、面状の駆動素子１３０の動作により厚み方向に変形する。薬液吐出装置２は、振動板１２０の変形により圧力室構造体２００の圧力室２１０の容積の変化によって発生する圧力室２１０内の薬液の圧力変化により、ノズル１１０に供給された薬液を吐出する。
【0042】
第１の圧力室２１０ａの容積は、第１の駆動素子１３０ａが駆動することによって変化する。また、薬液吐出アレイ２７には、第１の圧力室２１０ａに連通する第１のノズル１１０ａが形成される。第１の圧力室２１０ａ内の薬液は、第１のノズル１１０ａを通じて吐出される。第１の駆動素子１３０ａは、電極部１３３ａ及び電極部１３１ａに電気的に接続する。
【0043】
第２の圧力室２１０ｂの容積は、第２の駆動素子１３０ｂが駆動することによって変化する。また、薬液吐出アレイ２７には、第２の圧力室２１０ｂに連通する第２のノズル１１０ｂが形成される。第２の圧力室２１０ｂ内の薬液は、第２のノズル１１０ｂを通じて吐出される。第２の駆動素子１３０ｂは、電極部１３４ａ及び電極部１３１ａに電気的に接続する。
【0044】
即ち、第１の駆動素子１３０ａは、第１の上部電極１３３及び下部電極１３１により、第１の駆動回路１１ａと電気的に接続する。また、第２の駆動素子１３０ｂは、第１の上部電極１３３及び下部電極１３１により、第２の駆動回路１１ｂと電気的に接続する。
【0045】
複数のノズル１１０は、１つの１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００に対して、４×４列に配列されている。たとえば、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００の開口サイズは、１辺が約１．７ｍｍの正方形である。４×４列に配列された複数のノズル１１０の中の隣接するノズル１１０の中心間距離は０．２５ｍｍである。ウエル開口３００内に配置された４×４列のノズル１１０の中心のサイズは、Ｘ方向が０．７５ｍｍ、Ｙ方向が０．７５ｍｍであり、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００のサイズより小さい。
【0046】
振動板１２０は、例えば圧力室構造体２００と一体に形成される。圧力室構造体２００を製造するためのシリコンウエハ２０１を酸素雰囲気で加熱処理すると、シリコンウエハ２０１の表面にＳｉＯ２（酸化シリコン）膜が形成される。振動板１２０は、酸素雰囲気で加熱処理して形成されるシリコンウエハ２０１の表面のＳｉＯ２（酸化シリコン）膜を用いる。振動板１２０は、シリコンウエハ２０１の表面にＣＶＤ法（化学的気相成膜法）でＳｉＯ２（酸化シリコン）膜を成膜して形成しても良い。
【0047】
振動板１２０の膜厚は、１～３０μｍの範囲が好ましい。振動板１２０は、ＳｉＯ２（酸化シリコン）膜に代えて、ＳｉＮ（窒化シリコン）等の半導体材料、或いは、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）等を用いることもできる。
【0048】
駆動素子１３０は、各ノズル１１０に形成される。駆動素子１３０は、ノズル１１０を囲む円環状の形状である。駆動素子１３０の形状は限定されず、例えば円環の一部を切り欠いたＣ字状でも良い。
【0049】
図７に示すように、駆動素子１３０は、圧電体である圧電体膜１３２を挟んで電極部１３１ａと電極部１３３ａ又は電極部１３４ａとを備える。
【0050】
図５において、第１の駆動素子１３０ａは、圧電体膜１３２が電極部１３１ａと電極部１３３ａの間に形成される。また、第２の駆動素子１３０ｂは、圧電体膜１３２が電極部１３１ａと電極部１３４ａの間に形成される。
【0051】
電極部１３１ａと、圧電体膜１３２と、電極部１３３ａ又は電極部１３４ａとは、ノズル１１０と同軸であり、同じ大きさの円形パターンである。
【0052】
圧電体膜１３２は、例えば厚さ２μｍの圧電材料である。圧電体膜１３２は、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。圧電体膜１３２は、例えばノズル１１０と同軸であって、電極部１３１ａと同一形状の外径が１３３μｍ、内径が４２μｍの円環状の形状である。圧電体膜１３２の膜厚は、概ね１～５μｍの範囲となる。圧電体膜１３２は、例えばＰＴＯ（ＰｂＴｉＯ３：チタン酸鉛）、ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ＰｂＴｉＯ３）、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ＰｂＴｉＯ３）、ＺｎＯ、ＡｌＮ等の圧電材料を用いることもできる。
【0053】
圧電体膜１３２は、厚み方向に分極を発生する。分極と同じ方向の電界を圧電体膜１３２に印加すると、圧電体膜１３２は、電界方向と直交する方向に伸縮する。言い換えると、圧電体膜１３２は、膜厚に対して直交する方向に収縮し又は伸長する。
【0054】
ノズルプレート１００は、下部電極１３１と第１の上部電極１３３又は第２の上部電極１３４とを絶縁する絶縁膜１４０を備える。絶縁膜１４０は、第１の駆動素子１３０ａの形成領域においては、電極部１３１ａ、圧電体膜１３２及び電極部１３３ａの周縁を覆う。また、絶縁膜１４０は、第２の駆動素子１３０ｂの形成領域においては、電極部１３１ａ、圧電体膜１３２及び電極部１３４ａの周縁を覆う。
【0055】
また、絶縁膜１４０は、下部電極１３１の配線部１３１ｂを覆う。絶縁膜１４０は、第１の上部電極１３３の配線部１３３ｂと第２の上部電極１３４の配線部１３４ｂとの一部の領域で振動板１２０を覆う。また、絶縁膜１４０は、第１の上部電極１３３の電極部１３３ａと配線部１３３ｂと、又は、第２の上部電極１３４の電極部１３４ａと配線部１３４ｂとを電気的に接続する開口部であるコンタクト部１４０ａを備える。
【0056】
保護膜１５０は、振動板１２０のノズル１１０に連通する円筒状の薬液通過部１４１を備える。
【0057】
ノズルプレート１００は、保護膜１５０を覆う撥液膜１６０を備える。撥液膜１６０は、薬液をはじく特性のある例えばシリコン系樹脂をスピンコーティングして形成される。撥液膜１６０は、フッ素含有樹脂等の薬液をはじく特性を有する材料で形成することもできる。
【0058】
圧力室構造体２００は、振動板１２０と反対側の面に、反り低減層である反り低減膜２２０を備える。圧力室構造体２００は、反り低減膜２２０を貫通して振動板１２０の位置に達し、ノズル１１０と連通する圧力室２１０を備える。圧力室２１０は、例えばノズル１１０と同軸上に位置する円形に形成される。
【0059】
圧力室２１０は、薬液保持容器２２の下面開口部２２ａに連通する開口部（薬液供給口）を備える。圧力室２１０の開口部の幅方向のサイズＤより、深さ方向のサイズＬを大きくすることが好ましい。深さ方向のサイズＬ＞幅方向のサイズＤとすることにより、ノズルプレート１００の振動板１２０の振動により、圧力室２１０内の薬液にかかる圧力が、薬液保持容器２２へ逃げるのを遅らせる。
【0060】
圧力室２１０の振動板１２０が配置される側を第１の面２００ａとし、反り低減膜２２０が配置される側を第２の面２００ｂとする。圧力室構造体２００の反り低減膜２２０側には例えばエポキシ系接着剤により薬液保持容器２２が接着される。圧力室構造体２００の圧力室２１０は、反り低減膜２２０側の開口部で、薬液保持容器２２の下面開口部２２ａに連通する。
【0061】
次に、吐出システム５００が薬液を吐出する動作例について説明する。
吐出システム５００の薬液吐出装置２は、薬液滴下装置１の装着モジュール５に固定して使用される。たとえば、オペレータは、薬液吐出装置２を装着モジュール５に取り付けるため、モジュール本体１５のスリット３２の前面開口部側から薬液吐出装置２がモジュール本体１５のスリット３２に挿入する。
吐出システム５００の薬液吐出装置２は、薬液滴下装置１の装着モジュール５に固定して使用される。たとえば、オペレータは、薬液吐出装置２を装着モジュール５に取り付けるため、モジュール本体１５のスリット３２の前面開口部側から薬液吐出装置２がモジュール本体１５のスリット３２に挿入する。
【0062】
オペレータは、薬液吐出装置２をスリット３２に挿入すると、薬液保持容器２２の上面開口部２２ｂから図示しないピペッターなどにより、薬液を所定量、薬液保持容器２２に供給する。薬液は、薬液保持容器２２の内面で保持される。薬液保持容器２２の底部の下面開口部２２ａは、薬液吐出アレイ２７と連通している。そのため、薬液保持容器２２に保持された薬液は、薬液保持容器２２の底面の下面開口部２２ａを介して薬液吐出アレイ２７の各圧力室２１０へ充填される。
【0063】
薬液吐出装置２に保持される薬液は、例えば低分子化合物、蛍光試薬、タンパク質、抗体、核酸、血漿、細菌、血球、細胞のいずれかを含有している。薬液の主溶媒（もっとも重量比、又は体積比が高い物質）は、一般的に、水、グリセリン、ジメチルスルホキシドである。なお、薬液吐出装置２に保持される薬液の構成は、特定の構成に限定されるものではない。
【0064】
オペレータは、薬液を薬液保持容器２２に供給すると、薬液の吐出を開始する操作を薬液滴下装置１に入力する。なお、オペレータは、薬液滴下装置１を制御するためのホストコンピュータなどに薬液の吐出を開始する操作を薬液滴下装置１に入力してもよい。
【0065】
薬液滴下装置１は、当該操作の入力を受け付けると、薬液吐出装置２に薬液を吐出させるための駆動信号を供給する。即ち、第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂは、駆動信号を薬液吐出装置２の第１の駆動素子１３０ａ及び第２の駆動素子１３０ｂにそれぞれ供給する。
【0066】
駆動信号は、電装基板配線２４の電極接続端子２６から下部電極１３１、第１の上部電極１３３及び第２の上部電極１３４へそれぞれ供給される。駆動素子１３０への駆動信号の印加に対応して、アクチュエータ１７０の振動板１２０は、変形し圧力室２１０の容積を変化させる。圧力室２１０内の薬液の圧力の変化によって、薬液吐出アレイ２７のノズル１１０から薬液が薬液滴として吐出される。その結果、薬液吐出装置２は、ノズル１１０から、マイクロプレート４の各ウエル開口３００に所定量の液体を滴下する。
【0067】
たとえば、薬液吐出装置２のノズル１１０から吐出される１滴の液量は、２から５ｐＬである。そのため、薬液滴下装置１は、滴下回数を制御することにより、マイクロプレート４の各ウエル開口３００にｐＬからμＬのオーダーの液体を滴下制御することが可能となる。
【0068】
図８は、第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂが出力する駆動信号を示す。図８が示す例では、第１の駆動信号は、第１の駆動回路１１ａが第１の駆動素子１３０ａに供給する駆動信号である。第２の駆動信号は、第２の駆動回路１１ｂが第２の駆動素子１３０ｂに供給する駆動信号である。
【0069】
ここでは、第１の駆動信号は、第１の駆動回路１１ａが第１の上部電極１３３に印加する電圧を示す。また、第２の駆動信号は、第２の駆動回路１１ｂが第２の上部電極１３４に印加する電圧を示す。また、第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂは、下部電極１３１にＶ２を印加するものとする。
【0070】
まず、第１の駆動信号について説明する。
第１の駆動回路１１ａは、Ｖ１、Ｖ２又はＶ３の電圧を第１の上部電極１３３に印加する。ここでは、Ｖ１＜Ｖ３＜Ｖ２である。また、Ｖ１は、０Ｖである。
第１の駆動回路１１ａは、Ｖ１、Ｖ２又はＶ３の電圧を第１の上部電極１３３に印加する。ここでは、Ｖ１＜Ｖ３＜Ｖ２である。また、Ｖ１は、０Ｖである。
【0071】
初期状態（ｔ１までの期間、又は、ｔ３からｔ７までの期間など）において、第１の駆動回路１１ａは、Ｖ１を第１の上部電極１３３に印加する。この場合、下部電極１３１と第１の上部電極１３３との間にＶ２が印加され、第１の駆動素子１３０ａの厚み方向に電界が生じる。その結果、第１の駆動素子１３０ａは、厚みの方向に直交する方向に収縮する。第１の駆動素子１３０ａの収縮により、振動板１２０と保護膜１５０とに収縮する方向に応力が生じる。
【0072】
ここでは、振動板１２０のヤング率が保護膜１５０のヤング率より大きい。そのため、保護膜１５０は、厚み方向に直交する方向において、振動板１２０よりも収縮する。その結果、アクチュエータ１７０は、第１の圧力室２１０ａ内に張り出す方向に湾曲する。従って、第１の圧力室２１０ａの容積は、第１の駆動素子１３０ａの厚み方向に電界が生じていないときよりも小さくなる。
【0073】
第１の駆動回路１１ａは、第１の圧力室２１０ａの第１の駆動素子１３０ａに駆動パルスＰ（第１の駆動パルス）を印加する。駆動パルスＰは、減圧パルスと加圧パルスとから構成される。図８が示す例では、減圧パルスは、ｔ１からｔ２までの期間において印加され、加圧パルスは、ｔ２からｔ３までの期間において印加される。
【0074】
第１の駆動回路１１ａは、減圧パルスを第１の上部電極１３３に印加する。即ち、第１の駆動回路１１は、ｔ１からｔ２までの期間において、Ｖ２を第１の上部電極１３３に印加する。第１の上部電極１３３にＶ２が印加されると、下部電極１３１と第１の上部電極１３３との間に電位差がなくなる。その結果、第１の駆動素子１３０ａの厚み方向に電界が消滅し、第１の駆動素子１３０ａは、元の長さに伸張する。従って、アクチュエータ１７０の湾曲が解消され、第１の圧力室２１０ａの容積は、初期状態よりも拡大する。第１の圧力室２１０ａの容積が拡大すると、第１の圧力室２１０ａ内の薬液の圧力が低下する。そのため、第１のノズル１１０ａ内の薬液のメニスカスの位置は、第１の圧力室２１０ａの内部方向に後退する。その後、薬液保持容器２２から第１の圧力室２１０ａに薬液が供給される。その結果、第１の圧力室２１０ａ内の薬液の圧力は、一旦低下するが、その後上昇する。
【0075】
第１の駆動回路１１ａは、減圧パルスを印加した後に、加圧パルスを第１の上部電極１３３に印加する。即ち、第１の駆動回路１１ａは、ｔ２からｔ３までの期間において、Ｖ３を第１の上部電極１３３に印加する。第１の上部電極１３３にＶ３が印加されると、下部電極１３１と第１の上部電極１３３との間に電圧（Ｖ２－Ｖ３）が印加され、第１の駆動素子１３０ａの厚み方向に電界が生じる。その結果、第１の駆動素子１３０ａは、厚みの方向に直交する方向に収縮し、アクチュエータ１７０は、第１の圧力室２１０ａ内に張り出す方向に湾曲する。従って、第１の圧力室２１０ａの容積は、減少する。なお、この時点での第１の圧力室２１０ａの容積は、初期状態のそれよりも大きい。
【0076】
時刻ｔ２において、第１の圧力室２１０ａの容積が減少するため、第１の圧力室２１０ａ内の薬液の圧力は、さらに上昇する。その結果、第１のノズル１１０ａ内の薬液のメニスカスの位置は、外部方向に前進を始め、第１のノズル１１０ａから薬液が吐出する。加圧パルスが印加されている期間において、薬液は、第１のノズル１１０ａから吐出し続ける。
【0077】
また、加圧パルスが印加されている期間において、第１の圧力室２１０ａ内の薬液の圧力は、ｔ２から低下し続ける。ｔ３において、第１の圧力室２１０ａ内の薬液の圧力は、最低（負圧の状態）となる。その結果、第１のノズル１１０ａ内の薬液のメニスカスは吐出を停止する。しかし、すでにノズル１１０から出た薬液は液滴を形成して飛翔を続ける。
【0078】
このタイミングｔ３において、第１の駆動回路１１ａは、Ｖ１を第１の上部電極１３３に印加する。その結果、第１の圧力室２１０ａの容積は、初期状態の容積と同一となる。その結果、第１の圧力室２１０ａの圧力は、負圧の状態から加圧されて実質的にほぼ０になり、薬液の圧力振動が停止する。即ち、第１の圧力室２１０ａ内の薬液の圧力振動は、ｔ３でアクチュエータ１７０の変位によって打ち消され、停止する。そのため、ｔ３において、第１の圧力室２１０ａ内の圧力は、ほぼ０（ほぼ大気圧）になる。
【0079】
ｔ３を経過した後も、第１のノズル１１０ａから出た薬液滴は、マイクロプレート４のウエル開口３００に向かって飛翔する。薬液滴の飛翔に伴い、薬液滴の尾と第１のノズル１１０ａ内の薬液が自然に切断し、第１のノズル１１０ａ内の薬液のメニスカスは、薬液を充填した際のノズル内の位置付近で再形成される。以上のように、駆動パルスＰによって、第１の圧力室２１０ａの第１のノズル１１０ａから薬液滴は、マイクロプレート４のウエル開口３００内に向って滴下される。
【0080】
第１の駆動回路１１ａは、ｔ３からｔ７までの期間においてＶ１を第１の駆動素子１３０ａに印加する。
【0081】
第１の駆動回路１１ａは、ｔ７からｔ９までの期間において再度、駆動パルスＰを第１の駆動素子１３０ａに印加する。第１の駆動回路１１ａは、駆動パルスＰを印加することで、再度、第１の圧力室２１０ａの第１のノズル１１０ａから薬液滴を吐出させる。第１の駆動回路１１ａは、複数回、駆動パルスＰを印加することで、薬液滴を複数回吐出させる。
【0082】
次に、第２の駆動信号について説明する。
【0083】
第２の駆動回路１１ｂは、第１の駆動回路１１ａが駆動パルスＰを印加する期間と異なる期間において、駆動パルスＰを第２の圧力室２１０ｂの第２の駆動素子１３０ｂに印加する。
【0084】
ここでも、初期状態（ｔ３までの期間、又は、ｔ６からｔ１０までの期間など）において、第２の駆動回路１１ｂは、Ｖ１を第１の上部電極１３３に印加する。その結果、第２の圧力室２１０ｂの容積は、第２の駆動素子１３０ｂに電界が生じていないときよりも小さくなる。
【0085】
第２の駆動回路１１ｂは、ｔ４からｔ６までの期間において、駆動パルスＰ（第２の駆動パルス）を第２の駆動素子１３０ｂに印加する。第２の駆動回路１１ｂが第２のノズル１１０ｂから薬液滴が吐出させる動作は、第１の駆動回路１１ａが薬液を吐出させる動作と同様であるため説明を省略する。
【0086】
第２の駆動回路１１ｂは、ｔ６からｔ１０までの期間においてＶ１を第２の駆動素子１３０ｂに印加する。
【0087】
第２の駆動回路１１ｂは、ｔ１０からｔ１２までの期間において再度、駆動パルスＰを第２の駆動素子１３０ｂに印加する。第２の駆動回路１１ｂは、駆動パルスＰを印加することで、再度、第２の圧力室２１０ｂの第２のノズル１１０ｂから薬液滴を吐出させる。第２の駆動回路１１ｂは、複数回、駆動パルスＰを印加することで、薬液滴を複数回吐出させる。
【0088】
以上のように、薬液吐出装置２は、第１の駆動回路１１ａからの第１の駆動信号及び第２の駆動回路１１ｂからの第２の駆動信号によって、各ノズル１１０から薬液滴をウエル開口３００内に滴下する。
【0089】
また、薬液滴下装置１は、薬液吐出装置２をＸ方向又はＹ方向に移動させる。薬液滴下装置１は、薬液吐出装置２を移動させた後に、再度、ウエル開口３００内に薬液を吐出させる。薬液滴下装置１は、上記の動作を繰り返して、ウエル開口３００内に薬液を吐出させる。
【0090】
なお、薬液吐出装置２は、第１の上部電極１３３に接続する第１の駆動素子１３０ａの第１の圧力室２１０ａと、第２の上部電極１３４に接続する第２の駆動素子１３０ｂの第２の圧力室２１０ｂと、を一列に備えてもよい。この場合、薬液吐出装置２は、第１の圧力室２１０ａの列と第２の圧力室２１０ｂの列とを交互に備える。
【0091】
また、第１の駆動回路１１ａと第２の駆動回路１１ｂとは、１つの駆動回路として形成されてもよい。
【0092】
以上のように構成された吐出システムは、第２の駆動素子に駆動パルスを印加していない期間に、第１の駆動素子に駆動パルスを印加する。また、吐出システムは、第１の駆動素子に駆動パルスを印加していない期間に、第２の駆動素子に駆動パルスを印加する。
【0093】
そのため、第１の駆動素子が駆動する間には、第１の駆動素子に隣接する第２の駆動素子は、駆動しない。その結果、第１の圧力室には、隣接する第２の圧力室からのクロストークの影響がない。同様に、第２の圧力室には、隣接する第１の圧力室からのクロストークの影響がない。従って、薬液吐出装置は、クロストークの影響を軽減することによって、吐出不良を防止することができるため、正確な量の薬液を滴下することが可能となる。
【0094】
また、薬液吐出装置は、複数の第１の駆動素子に接続する第１の上部電極と、複数の第２の駆動素子に接続する第２の上部電極とを備える。そのため、薬液吐出装置は、簡易な接続配線でクロストークの影響を軽減することができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態に係る吐出システム５００は、第１の駆動回路１１ａが加圧パルスを印加する期間において第２の駆動回路１１ｂが減圧パルスを印加する点で第１の実施形態に係るそれと異なる。従って、他の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態に係る吐出システム５００は、第１の駆動回路１１ａが加圧パルスを印加する期間において第２の駆動回路１１ｂが減圧パルスを印加する点で第１の実施形態に係るそれと異なる。従って、他の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0095】
第２の実施形態に係る吐出システム５００の構成は、第１の実施形態に係るそれと同様であるため説明を省略する。
【0096】
次に、第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂが出力する駆動信号について説明する。図９は、第１の駆動回路１１ａ及び第２の駆動回路１１ｂが出力する駆動信号を示す。図９が示す例では、第１の駆動信号は、第１の駆動回路１１ａが第１の駆動素子１３０ａに供給する駆動信号である。第２の駆動信号は、第２の駆動回路１１ｂが第２の駆動素子１３０ｂに供給する駆動信号である。
【0097】
まず、第１の駆動信号について説明する。
【0098】
第１の駆動回路１１ａは、ｔ１からｔ３までの期間において、駆動パルスＰを第１の駆動素子１３０ａに印加する。第１の駆動回路１１ａは、ｔ１からｔ２までの期間において、駆動パルスＰの減圧パルスを印加する。また、第１の駆動回路１１ａは、ｔ２からｔ３までの期間において、駆動パルスＰの加圧パルスを印加する。
【0099】
第１の駆動回路１１ａは、ｔ３からｔ５までの期間においてＶ１を第１の駆動素子１３０ａに印加する。
【0100】
第１の駆動回路１１ａは、ｔ５からｔ７までの期間において、駆動パルスＰを第１の駆動素子１３０ａに印加する。第１の駆動回路１１ａは、ｔ５からｔ６までの期間において、駆動パルスＰの減圧パルスを印加する。また、第１の駆動回路１１ａは、ｔ６からｔ７までの期間において、駆動パルスＰの加圧パルスを印加する。
【0101】
次に、第２の駆動信号について説明する。
【0102】
第２の駆動回路１１ｂは、ｔ２からｔ４までの期間において、駆動パルスＰを第２の駆動素子１３０ｂに印加する。第２の駆動回路１１ｂは、ｔ２からｔ３までの期間において、駆動パルスＰの減圧パルスを印加する。また、第２の駆動回路１１ｂは、ｔ３からｔ４までの期間において、駆動パルスＰの加圧パルスを印加する。
【0103】
第２の駆動回路１１ｂは、ｔ４からｔ６までの期間においてＶ１を第２の駆動素子１３０ｂに印加する。
【0104】
第２の駆動回路１１ｂは、ｔ６からｔ８までの期間において、駆動パルスＰを第２の駆動素子１３０ｂに印加する。第２の駆動回路１１ｂは、ｔ６からｔ７までの期間において、駆動パルスＰの減圧パルスを印加する。また、第２の駆動回路１１ｂは、ｔ７からｔ８までの期間において、駆動パルスＰの加圧パルスを印加する。
【0105】
上記のように、ｔ２からｔ３までの期間において、第１の駆動回路１１ａは、加圧パルスを第１の駆動素子１３０ａに印加し、第２の駆動回路１１ｂは、減圧パルスを第２の駆動素子１３０ｂに印加する。また、ｔ６からｔ７までの期間において、第１の駆動回路１１ａは、加圧パルスを第１の駆動素子１３０ａに印加し、第２の駆動回路１１ｂは、減圧パルスを第２の駆動素子１３０ｂに印加する。即ち、第２の駆動回路１１ｂは、第１の駆動回路１１ａが加圧パルスを印加する期間において、減圧パルスが印加されるように駆動パルスＰを印加する。
【0106】
以上のように構成された吐出システムは、第１の駆動素子に加圧パルスを印加している間に、第２の駆動素子に減圧パルスを印加する。そのため、第１の圧力室内の薬液の圧力が上昇する間に、第２の圧力室内の薬液の圧力は、低下する。その結果、第１の圧力室内の薬液から生じる圧力振動と第２の圧力室内の薬液から生じる圧力振動とは、互いに打ち消しあう。従って、薬液吐出装置は、互いに隣接する圧力室からのクロストークの影響を軽減することによって、吐出不良を防止することができるため、正確な量の薬液を滴下することが可能となる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態に係る吐出システムは、薬液吐出装置が第１の駆動素子１３０ａ及び第２の駆動素子１３０ｂに印加する駆動信号を出力する点で第１の実施形態のそれと異なる。従って、その他の点については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態に係る吐出システムは、薬液吐出装置が第１の駆動素子１３０ａ及び第２の駆動素子１３０ｂに印加する駆動信号を出力する点で第１の実施形態のそれと異なる。従って、その他の点については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0107】
図１０は、第３の実施形態に係る吐出システム５００’の概略構成を示す斜視図である。図１１は、薬液吐出装置２’の液滴を吐出する面である下面図を示す。図１２は、図１１のＦ１２－Ｆ１２線断面図である
図１０が示すように、吐出システム５００’は、薬液吐出装置２’を備える。
図１１が示すように、ベース部材２１の裏面側には、薬液保持容器２２と同数の駆動回路基板５１がＹ方向に一列に並設される。
図１０が示すように、吐出システム５００’は、薬液吐出装置２’を備える。
図１１が示すように、ベース部材２１の裏面側には、薬液保持容器２２と同数の駆動回路基板５１がＹ方向に一列に並設される。
【0108】
駆動回路基板５１は、矩形状の平板部材である。ベース部材２１の裏面側には、図１２に示すように駆動回路基板５１を装着するための矩形状の電装基板用凹陥部２１ｂが形成される。また、ベース部材２１の裏面側には、電装基板用凹陥部２１ｂと連通する薬液吐出アレイ部開口２１ｄとが形成される。
【0109】
駆動回路基板５１には、電装基板用凹陥部２１ｂとの接着固定面とは反対側の面に、駆動回路入力端子５２と駆動回路出力端子５３ａ、５３ｂ及び５３ｃとが形成される。
【0110】
駆動回路入力端子５２は、外部から駆動回路の制御信号や駆動回路の電源電圧を入力するための接続部である。
【0111】
駆動回路出力端子５３ａ、５３ｂ及び５３ｃは、薬液吐出アレイ２７に形成された端子部１３３ｃ、端子部１３１ｃ、端子部１３４ｃと接続するための接続部である。駆動回路出力端子５３ａは、駆動回路基板５１で生成された第１の駆動信号を第１の上部電極１３３の端子部１３３ｃに信号を供給する。駆動回路出力端子５３ｂは、駆動回路基板５１で生成された定電圧（Ｖ２）を下部電極１３１の端子部１３１ｃに供給する。駆動回路出力端子５３ｃは、駆動回路基板５１で生成された第２の駆動信号を第２の上部電極１３４の端子部１３４ｃに供給する。
【0112】
次に、吐出システム５００’が薬液を吐出する動作例について説明する。
【0113】
吐出システム５００’の薬液吐出装置２’は、薬液滴下装置１の装着モジュール５に固定して使用される。たとえば、オペレータは、薬液吐出装置２’を装着モジュール５に取り付けるため、モジュール本体１５のスリット３２の前面開口部側から薬液吐出装置２がモジュール本体１５のスリット３２に挿入する。
【0114】
オペレータは、薬液吐出装置２’をスリット３２に挿入すると、薬液保持容器２２の上面開口部２２ｂから図示しないピペッターなどにより、薬液を所定量、薬液保持容器２２に供給する。薬液は、薬液保持容器２２の内面で保持される。薬液保持容器２２の底部の下面開口部２２ａは、薬液吐出アレイ２７と連通している。そのため、薬液保持容器２２に保持された薬液は、薬液保持容器２２の底面の下面開口部２２ａを介して薬液吐出アレイ２７の各圧力室２１０へ充填される。
【0115】
オペレータは、薬液を薬液保持容器２２に供給すると、薬液の吐出を開始する操作を薬液滴下装置１に入力する。なお、オペレータは、薬液滴下装置１を制御するためのホストコンピュータなどに薬液の吐出を開始する操作を薬液滴下装置１に入力してもよい。
【0116】
薬液滴下装置１は、当該操作の入力を受け付けると、薬液吐出装置２’の駆動回路基板５１に薬液の吐出を開始させる開始信号を供給する。
【0117】
薬液吐出装置２’の駆動回路基板５１は、開始信号を受信すると、駆動信号を第１の駆動素子１３０ａ及び第２の駆動素子１３０ｂに供給する。
【0118】
駆動信号は、駆動回路出力端子５３ａ、５３ｂ及び５３ｃから第１の上部電極１３３の端子部１３３ｃ、下部電極１３１の端子部１３１ｃ及び第２の上部電極１３４の端子部１３４ｃへそれぞれ供給される。
【0119】
駆動回路基板５１は、第１の駆動素子１３０ａに第１の駆動信号を供給する。即ち、駆動回路基板５１は、第１の上部電極１３３に第１の駆動信号を印加する。また、駆動回路基板５１は、第２の駆動素子１３０ｂに第２の駆動信号を供給する。即ち、駆動回路基板５１は、第２の上部電極１３４に第２の駆動信号を印加する。また、駆動回路基板５１は、下部電極１３１にＶ２を印加する。
【0120】
第１の駆動信号及び第２の駆動信号については、第１の実施形態のそれらと同様であるため説明を省略する。
【0121】
薬液吐出装置２’は、駆動回路基板５１からの第１の駆動信号及び第２の駆動信号によって、各ノズル１１０から薬液滴をウエル開口３００内に滴下する。
【0122】
また、薬液滴下装置１は、薬液吐出装置’２をＸ方向又はＹ方向に移動させる。薬液滴下装置１は、薬液吐出装置２’を移動させた後に、再度、ウエル開口３００内に薬液を吐出させる。薬液滴下装置１は、上記の動作を繰り返して、ウエル開口３００内に薬液を吐出させる。
【0123】
なお、駆動回路基板５１は、第１の駆動信号を出力する第１の駆動回路と第２の駆動信号を出力する第２の駆動回路とから構成されてもよい。
【0124】
また、駆動回路基板５１は、第２の実施形態に係る第１の駆動信号及び第２の駆動信号を出力してもよい。
【0125】
以上のように構成された第３の実施形態の薬液吐出装置は、第１の駆動信号及び第２の駆動信号を出力する駆動回路基板を備え、クロストークの影響を軽減することによって、吐出不良を防止することができるため、正確な量の薬液を滴下することが可能となる。
【0126】
以上説明した実施形態では、駆動部である駆動素子１３０を円形としたが、駆動部の形状は限定されない。駆動部の形状は、例えばひし形或いは楕円等であっても良い。また圧力室２１０の形状も円形に限らず、ひし形或いは楕円形、更には矩形等であっても良い。
【0127】
また、実施形態では、駆動素子１３０の中心にノズル１１０を配置したが、圧力室２１０の薬液を吐出可能であれば、ノズル１１０の位置は限定されない。例えばノズル１１０を、駆動素子１３０の領域内ではなく、駆動素子１３０の外側に形成しても良い。
【0128】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、簡易な電極配線で、クロストークの影響を低減することが可能な薬液吐出装置を提供することができる。
【0129】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
薬液を吐出する薬液吐出装置であって、
薬液を吐出するノズルに連通し、内部に薬液が充填される複数の第１の圧力室と前記複数の第１の圧力室にそれぞれ隣接する複数の第２の圧力室が形成され、前記複数の第１の圧力室と第２の圧力室へ薬液を供給する薬液供給口を有する基板と、
前記薬液供給口を介して、前記複数の第１の圧力室と第２の圧力室に連通し、薬液を保持する保持容器と、
前記複数の第１の圧力室内の薬液の圧力を変化させ、連通するそれぞれの前記ノズルから薬液を吐出させる複数の第１のアクチュエータと、
前記複数の第２の圧力室内の薬液の圧力を変化させ、連通するそれぞれの前記ノズルから薬液を吐出させる複数の第２のアクチュエータと、
前記複数の第１のアクチュエータに第１の駆動信号を供給する第１の導電線と、
前記複数の第２のアクチュエータに第２の駆動信号を供給する第２の導電線と、
を備える、
薬液吐出装置。
［Ｃ２］
前記複数の第２の圧力室は、第１の方向及び前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記複数の第１の圧力室にそれぞれ隣接する、
前記Ｃ１に記載の薬液吐出装置。
［Ｃ３］
前記第１の導電線は、前記第１の駆動信号として、前記複数の第１の圧力室に連通する前記ノズルから薬液を吐出する第１の駆動パルスを供給し、
前記第２の導電線は、前記第２の駆動信号として、前記第１の導電線から第１の駆動パルスが供給されている期間と異なる期間において前記複数の第２の圧力室に連通する前記ノズルから薬液を吐出する第２の駆動パルスを供給する、
前記Ｃ１又は２に記載の薬液吐出装置。
［Ｃ４］
前記第１の導電線は、前記第１の駆動信号として、前記複数の第１の圧力室の容積を拡大する減圧パルスと前記第１の圧力室の容積を低減する加圧パルスとから構成される前記第１の圧力室に連通する前記ノズルから薬液を吐出する第１の駆動パルスを供給し、
前記第２の導電線は、前記第２の駆動信号として、前記複数の第２の圧力室の容積を拡大する減圧パルスと前記第２の圧力室の容積を低減する加圧パルスとから構成される前記複数の第２の圧力室に連通する前記ノズルから薬液を吐出する第２の駆動パルスを供給し、
前記第１の導電線から前記第１の駆動パルスの前記加圧パルスが供給されている期間に、前記第２の導電線から前記第２の駆動信号の減圧パルスを供給する、
前記Ｃ１又は２に記載の薬液吐出装置。
［Ｃ５］
前記第１の駆動信号を出力する第１の駆動回路と、
前記第２の駆動信号を出力する第２の駆動回路と、
を備える、
前記Ｃ１乃至４の何れか１項に記載の薬液吐出装置。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
薬液を吐出する薬液吐出装置であって、
薬液を吐出するノズルに連通し、内部に薬液が充填される複数の第１の圧力室と前記複数の第１の圧力室にそれぞれ隣接する複数の第２の圧力室が形成され、前記複数の第１の圧力室と第２の圧力室へ薬液を供給する薬液供給口を有する基板と、
前記薬液供給口を介して、前記複数の第１の圧力室と第２の圧力室に連通し、薬液を保持する保持容器と、
前記複数の第１の圧力室内の薬液の圧力を変化させ、連通するそれぞれの前記ノズルから薬液を吐出させる複数の第１のアクチュエータと、
前記複数の第２の圧力室内の薬液の圧力を変化させ、連通するそれぞれの前記ノズルから薬液を吐出させる複数の第２のアクチュエータと、
前記複数の第１のアクチュエータに第１の駆動信号を供給する第１の導電線と、
前記複数の第２のアクチュエータに第２の駆動信号を供給する第２の導電線と、
を備える、
薬液吐出装置。
［Ｃ２］
前記複数の第２の圧力室は、第１の方向及び前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記複数の第１の圧力室にそれぞれ隣接する、
前記Ｃ１に記載の薬液吐出装置。
［Ｃ３］
前記第１の導電線は、前記第１の駆動信号として、前記複数の第１の圧力室に連通する前記ノズルから薬液を吐出する第１の駆動パルスを供給し、
前記第２の導電線は、前記第２の駆動信号として、前記第１の導電線から第１の駆動パルスが供給されている期間と異なる期間において前記複数の第２の圧力室に連通する前記ノズルから薬液を吐出する第２の駆動パルスを供給する、
前記Ｃ１又は２に記載の薬液吐出装置。
［Ｃ４］
前記第１の導電線は、前記第１の駆動信号として、前記複数の第１の圧力室の容積を拡大する減圧パルスと前記第１の圧力室の容積を低減する加圧パルスとから構成される前記第１の圧力室に連通する前記ノズルから薬液を吐出する第１の駆動パルスを供給し、
前記第２の導電線は、前記第２の駆動信号として、前記複数の第２の圧力室の容積を拡大する減圧パルスと前記第２の圧力室の容積を低減する加圧パルスとから構成される前記複数の第２の圧力室に連通する前記ノズルから薬液を吐出する第２の駆動パルスを供給し、
前記第１の導電線から前記第１の駆動パルスの前記加圧パルスが供給されている期間に、前記第２の導電線から前記第２の駆動信号の減圧パルスを供給する、
前記Ｃ１又は２に記載の薬液吐出装置。
［Ｃ５］
前記第１の駆動信号を出力する第１の駆動回路と、
前記第２の駆動信号を出力する第２の駆動回路と、
を備える、
前記Ｃ１乃至４の何れか１項に記載の薬液吐出装置。
【符号の説明】
【0130】
１…薬液滴下装置、２…薬液吐出装置、２’…薬液吐出装置、４…マイクロプレート、５…装着モジュール、１１ａ…第１の駆動回路、１１ｂ…第２の駆動回路、２１…ベース部材、２１ａ…薬液保持容器用凹陥部、２１ｂ…電装基板用凹陥部、２１ｄ…薬液吐出アレイ部開口、２２…薬液保持容器、２２ａ…下面開口部、２２ｂ…上面開口部、２３…電装基板、２４…電装基板配線、２４ａ…配線パターン、２４ｂ…配線パターン、２４ｃ…配線パターン、２５…制御信号入力端子、２６…電極接続端子、２７…薬液吐出アレイ、５１…駆動回路基板、５２…駆動回路入力端子、５３ａ…駆動回路出力端子、５３ｂ…駆動回路出力端子、５３ｃ…駆動回路出力端子、１００…ノズルプレート、１１０…ノズル、１１０ａ…第１のノズル、１１０ｂ…第２のノズル、１２０…振動板、１３０ａ…第１の駆動素子、１３０ｂ…第２の駆動素子、１３１…下部電極、１３１ａ…電極部、１３１ｂ…配線部、１３１ｃ…端子部、１３３…第１の上部電極、１３３ａ…電極部、１３３ｂ…配線部、１３３ｃ…端子部、１３４…第２の上部電極、１３４ａ…電極部、１３４ｂ…配線部、１３４ｃ…端子部、１４０…絶縁膜、１５０…保護膜、１６０…撥液膜、１７０…アクチュエータ、２００…圧力室構造体、２００ａ…第１の面、２００ｂ…第２の面、２０１…シリコンウエハ、２１０…圧力室、２１０ａ…第１の圧力室、２１０ｂ…第２の圧力室、２２０…反り低減膜、３００…ウエル開口、５００…吐出システム、５００’…吐出システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
