CN109420572B - 药液滴下装置及药液滴下系统 - Google Patents

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Abstract

一种药液滴下装置及药液滴下系统,能够防止利用使用过一次的药液喷出装置来进行喷出工作。按照实施方式,药液滴下装置包括:安装部、驱动电路、测量部和控制部。安装部供通过压电材料的工作而喷出药液的药液喷出装置安装。驱动电路向所述压电材料提供驱动电力。测量部测量所述压电材料的电容。控制部基于所述电容来判断所述药液喷出装置是否已使用,并且在判断为所述药液喷出装置未使用时,使所述药液喷出装置喷出所述药液。

Description

药液滴下装置及药液滴下系统
技术领域
本发明的实施方式涉及一种药液滴下装置及药液滴下系统。
背景技术
在药液滴下装置中,具有组装药液喷出装置而将药液喷出装置中填充的药液喷出的药液滴下装置。药液喷出装置能够从药液滴下装置拆下。为了防止污染,药液喷出装置喷出一次药液就被丢弃。
但是,在现有技术中存在如下技术问题:即使在组装由喷出过一次药液的药液喷出装置的情况下,药液滴下装置也进行药液的喷出工作。
发明内容
为了解决上述技术问题,提供能够防止使用已使用过一次的药液喷出装置来进行喷出工作的药液滴下装置。
根据实施方式,药液滴下装置具备:安装部,供通过压电材料的工作而喷出药液的药液喷出装置安装;驱动电路,向所述压电材料提供驱动电力;测量部,测量所述压电材料的电容;以及控制部,基于所述电容来判断所述药液喷出装置是否已使用,并且在判断为所述药液喷出装置未使用时,使所述药液喷出装置喷出所述药液。
根据实施方式,药液滴下系统包括药液滴下装置、通过致动器的工作而喷出药液的药液喷出装置以及主机,所述药液滴下装置具备:安装部,供通过压电材料的工作而喷出药液的药液喷出装置安装;驱动电路,向所述压电材料提供驱动电力;测量部,测量所述压电材料的电容;以及控制部,基于所述电容来判断所述药液喷出装置是否已使用,并且在判断为所述药液喷出装置未使用时,使所述药液喷出装置喷出所述药液,所述主机具备:操作部,接受与药液喷出相关的操作;以及显示部。
附图说明
图1是示出第一实施方式的喷出系统的简要结构的立体图。
图2是示出第一实施方式的药液喷出装置的上表面(药液保持容器侧)的俯视图。
图3是示出第一实施方式的药液喷出装置的下表面(药液喷出侧)的仰视图。
图4是图2中的F4-F4线剖面图。
图5是图4中的F5-F5线剖面图。
图6是示出第一实施方式的喷出系统的控制系统的框图。
图7是示出第一实施方式的驱动电路的连接例的图。
图8是示出第一实施方式的驱动电路的连接例的图。
图9是示出第一实施方式的药液滴下装置的工作例的流程图。
图10是示出第二实施方式的驱动电路的连接例的图。
图11是示出第二实施方式的驱动电路的连接例的图。
图12是示出第二实施方式的驱动电路的连接例的图。
图13是示出第二实施方式的药液滴下装置的工作例的流程图。
附图标记说明:
1、1’…药液滴下装置;2…药液喷出装置;4…微孔板;5…安装模块;11、11’…驱动电路;15…处理器;17…接口;18…主机;130…驱动元件;170…致动器;200…压力室结构体;300…孔开口;500、500’…喷出系统。
具体实施方式
下面,边参照附图边对实施方式进行说明。此外,各图是实施方式及用于促进其理解的示意图,其中存在形状、尺寸、比例等与实际不同的地方,但这些能够适当地设计改变。
(第一实施方式)
首先,对第一实施方式进行说明。
实施方式的喷出系统以压电喷射方式喷出预定药液。例如,喷出系统按照操作者的操作,向微孔板(microplate)等喷出几皮升(pL)至几微升(μL)的药液。例如,喷出系统用在生物学、化学或者药学等领域的研究所等中。
参考图1至图5对实施方式的喷出系统的物理上的结构例进行说明。图1是示出喷出系统500的简要结构的立体图。图2是药液喷出装置2的俯视图。图3示出药液喷出装置2的喷出液滴的面即仰视图。图4示出图2中的F4-F4线剖面图。图5是图4中的F5-F5线剖面图。
如图1所示,喷出系统500由药液滴下装置1、药液喷出装置2以及后述的主机18(外部装置)等构成。此外,喷出系统500除图1所示的结构之外可以具备对应于需要的结构,或可以除去特定的结构。
药液滴下装置1对药液喷出装置2进行控制而滴下药液喷出装置2中所填充的药液。
药液滴下装置1具有矩形平板状的基座3和安装药液喷出装置2的安装模块5(安装部)。在实施方式中,药液滴下装置1向1536孔的微孔板4滴下药液。在此,将基座3的前后方向称为X方向,将基座3的左右方向称为Y方向。X方向与Y方向正交。
微孔板4固定于基座3。微孔板4具备多个孔开口300。微孔板4的各孔开口300保持预定的药液。例如,药液是含有细胞、血细胞、细菌、血浆、抗体、DNA、核酸或者蛋白质的溶液等。
药液滴下装置1在基座3上于微孔板4的两侧,具有沿X方向延伸设置的左右一对X方向导轨6a和6b。各X方向导轨6a和6b的两端部被固定于在基座3上突出设置的固定台7a和7b。
在X方向导轨6a和6b之间架设有沿Y方向延伸设置的Y方向导轨8。Y方向导轨8的两端分别被固定于能够沿着X方向导轨6a和6b而在X方向上移动的X方向移动台9。
在Y方向导轨8上设置有Y方向移动台10,该Y方向移动台10使安装模块5能够沿着Y方向导轨8而在Y方向上移动移动台。安装模块5安装于Y方向移动台10。实施方式的药液喷出装置2被固定于安装模块5。
通过组合Y方向移动台10沿着Y方向导轨8而在Y方向上移动的动作以及X方向移动台9沿着X方向导轨6a和6b而在X方向上移动的动作,药液喷出装置2被支承为能够移动至正交的XY方向上的任意位置。
在安装模块5形成有固定药液喷出装置2的狭缝32。当药液喷出装置2从狭缝32的前面开口部侧插入狭缝32的内部时,药液喷出装置2被固定于药液滴下装置1。
安装模块5具备驱动电路11和电容测量部40等。关于驱动电路11和电容测量部40,在后文进行说明。
药液喷出装置2基于药液滴下装置1的控制而喷出药液。
药液喷出装置2具有作为矩形板状的板体的平板状的基底部件21。如图2所示,在该基底部件21的表面侧沿Y方向呈一列地排列设置有多个药液保持容器22。在实施方式中以八个药液保持容器22进行了说明,但个数不限定于八个。如图4所示,药液保持容器22是上表面开口的有底圆筒状的容器。在基底部件21的表面侧,在与各药液保持容器22对应的位置形成有圆筒状的药液保持容器用凹陷部21a。
药液保持容器22的底部被粘接固定于药液保持容器用凹陷部21a。进一步地,在药液保持容器22的底部,在中心位置形成成为药液出口的下表面开口部22a。药液保持容器22的上表面开口部22b的开口面积比药液出口的下表面开口部22a的开口面积大。
另外,在基底部件21的两端分别形成有用于安装固定于安装模块5的安装固定用切口28。安装固定用切口28与安装模块5卡合。基底部件21的两个切口28形成为半长圆形的切口形状。此外,安装固定用切口28也可以是半圆形、半椭圆形或者三角形的切口形状等。在实施方式中,两个切口28的形状彼此不同。由此,基底部件21的左右形状不同,容易确认基底部件21的姿势。
如图3所示,在基底部件21的背面侧,沿Y方向呈一列地并列设置有与药液保持容器22相同数量的电装基板23。电装基板23是矩形状的平板部件。如图4所示,在基底部件21的背面侧形成有用于安装电装基板23的矩形状的电装基板用凹陷部21b以及与电装基板用凹陷部21b连通的药液喷出阵列部开口21d。电装基板用凹陷部21b的基端部延伸至基底部件21在图3中的上端部附近位置(在图4中右端部附近位置)。如图4所示,电装基板用凹陷部21b的前端部延伸至与药液保持容器22的一部分重叠的位置。电装基板23被粘接固定于电装基板用凹陷部21b。
在电装基板23上,在与电装基板用凹陷部21b的粘接固定面相反一侧的表面上图案形成有电装基板布线24。在电装基板布线24形成有分别连接于驱动元件130的布线图案24a及24b。
在电装基板布线24的一端部形成有用于输入来自驱动电路11的电信号(也可称为驱动信号)的控制信号输入端子25。在电装基板布线24的另一端部具备电极端子连接部26。
另外,在基底部件21设置有药液喷出阵列部开口21d。如图3所示,药液喷出阵列部开口21d是矩形状的开口部,且在基底部件21的背面侧形成于与药液保持容器用凹陷部21a重合的位置。
药液喷出阵列27以覆盖药液保持容器22的下表面开口部22a的状态被粘接固定于药液保持容器22的下表面。药液喷出阵列27配置在基底部件21的与药液喷出阵列部开口21d对应的位置。
如图5所示,药液喷出阵列27由喷嘴板100和压力室结构体200层叠而形成。喷嘴板100具备喷出药液的喷嘴110、振动板120、作为驱动部的驱动元件130、将驱动元件130绝缘的绝缘膜140、作为保护层的保护膜150以及斥液膜160。由振动板120和驱动元件130构成致动器170。多个喷嘴110例如呈3×3列地排列。实施方式的多个喷嘴110位于药液保持容器22的药液出口的下表面开口部22a的内侧。药液保持容器22、压力室结构体200以及致动器170等形成喷出药液的喷出部。
振动板120例如与压力室结构体200一体地形成。若在氧氛围下对用于制造压力室结构体200的硅晶片201进行加热处理,则在硅晶片201的表面形成SiO2(氧化硅)膜。振动板120使用在氧氛围中通过加热处理而形成的硅晶片201的表面的SiO2(氧化硅)膜。振动板120可以在硅晶片201的表面,通过CVD法(化学气相成膜法)对SiO2(氧化硅)膜成膜而形成。
振动板120的膜厚优选为1~30μm的范围。振动板120也能够使用SiN(氮化硅)等半导体材料、或Al2O3(氧化铝)等来代替SiO2(氧化硅)膜。
驱动元件130针对各喷嘴110而形成。驱动元件130是包围喷嘴110的圆环状的形状。驱动元件130的形状不受限定,例如也可以是切掉圆环的一部分而成的C字状。
驱动元件130与电极端子连接部26电连接。即,驱动元件130的一面与布线图案24a电连接。另外,驱动元件130的另一面与布线图案24b电连接。
驱动元件130被施加对布线图案24a施加的电压与对布线图案24b施加的电压的差分电压。驱动元件130通过差分电压进行驱动。
驱动元件130具备作为压电材料的压电膜,使用了PZT(Pb(Zr,Ti)O3:锆钛酸铅)。驱动元件130具备的压电膜例如也能够使用PTO(PbTiO3:钛酸铅)、PMNT(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3)、PZNT(Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3)、KNN(KNbO3和NaNbO3的化合物)、ZnO、AlN等压电材料。
驱动元件130所具备的压电膜在厚度方向上产生极化。若对驱动元件130施加与极化相同方向的电场,则驱动元件130在与电场方向正交的方向上伸缩。即,驱动元件130在与膜厚正交的方向上收缩或伸长。
喷嘴板100具备保护膜150。保护膜150具备连通于振动板120的喷嘴110的圆筒状的药液通过部141。
喷嘴板100具备覆盖保护膜150的斥液膜160。斥液膜160通过旋转涂布具有排斥药液的特性的例如硅系树脂而形成。斥液膜160也能够由含氟树脂等具有排斥药液的特性的材料形成。
压力室结构体200在与振动板120相反侧的表面上具备作为翘曲减弱层的翘曲减弱膜220。压力室结构体200具备压力室210,该压力室210贯穿翘曲减弱膜220而到达振动板120的位置,与喷嘴110连通。压力室210形成为例如与喷嘴110同轴的圆形。
压力室210具备连通于药液保持容器22的下表面开口部22a的开口部。优选为将压力室210的开口部的在深度方向上的尺寸L设为比在宽度方向上的尺寸D大。通过使深度方向上的尺寸L﹥宽度方向上的尺寸D,可减缓因喷嘴板100的振动板120的振动而对压力室210内的药液施加的压力向药液保持容器22转移。
在压力室结构体200中,将配置压力室210的振动板120一侧作为第一表面200a,将配置翘曲减弱膜220一侧作为第二表面200b。在压力室结构体200的翘曲减弱膜220一侧例如通过环氧树脂系粘接剂粘接药液保持容器22。压力室结构体200的压力室210在翘曲减弱膜220一侧的开口部连通于药液保持容器22的下表面开口部22a。
振动板120通过面状的驱动元件130的工作而在厚度方向上变形。药液喷出装置2通过因振动板120的变形而在压力室结构体200的压力室210内产生的压力变化,喷出被供给至喷嘴110的药液。
驱动电路11基于来自后述的处理器15(控制部)的信号驱动药液喷出装置2。例如,为了从药液喷出装置2喷出药液,驱动电路11向药液喷出装置2提供信号和电力等。即,驱动电路11对与药液喷出装置2的驱动元件130连接的布线图案24a、24b施加电压。
为了使药液喷出,驱动电路11向与驱动元件130的极化方向相同的方向施加预定电压(喷出电压)。即,驱动电路11向促进驱动元件130极化的方向施加电压。例如,驱动电路11使驱动元件130的正的极化侧与GND连接,并且向驱动元件130的负的极化侧施加负电压。另外,驱动电路11也可以使驱动元件130的负的极化侧与GND连接,并且向驱动元件130的正的极化侧施加正电压。
另外,驱动电路11基于来自处理器15的信号,将布线图案24a、24b与电容测量部40连接。即,驱动电路11以电容测量部40能够测量驱动元件130的电容的方式将驱动元件130与电容测量部40连接。
电容测量部40测量所连接的结构的电容。电容测量部40通过驱动电路11与药液喷出装置2的驱动元件130连接。电容测量部40测量驱动元件130的电容。
电容测量部40将所测量的电容向处理器15发送。
例如,电容测量部40测量所连接的结构的电阻来测量电容。另外,电容测量部40也可以将所测量的电阻向处理器15发送。电容测量部40测量电容的方法并不限定于特定的方法。
接着,对喷出系统500的控制系统进行说明。
如上所述,喷出系统500具备药液滴下装置1、药液喷出装置2以及主机18等。
主机18按照来自操作者的操作控制药液滴下装置1。主机18具备操作部18a以及显示部18b等。另外,主机18由处理器、RAM、ROM以及NVM等构成。
操作部18a接受操作者操作的输入。操作部18a例如是键盘、鼠标或触摸面板等。
显示部18b在处理器15的控制下显示各种信息。显示部18b例如由液晶显示器构成。在操作部18a由触摸面板等构成的情况下,显示部18b可以与操作部18a一体地形成。
主机18通过操作部18a接受各种操作。例如,主机18接受表示在药液保持容器22中填充有药液的操作。另外,主机18接受从药液保持容器22喷出药液的操作。
主机18在接受到从药液保持容器22喷出药液的操作时,发送使药液滴下装置1喷出药液的喷出信号。
此外,主机18可以针对每个药液保持容器22接受操作。例如,主机18可以接受表示在每个药液保持容器22中填充有药液的操作或者喷出药液的操作。
如图6所示,药液滴下装置1具备;X方向移动台控制电路9a、X方向移动台电机9b、Y方向移动台控制电路10a、Y方向移动台电机10b、驱动电路11、处理器15、存储器16、接口17、电容测量部40以及接口41等。各部分通过数据总线相互连接。此外,药液滴下装置1除图6所示的结构之外可以具备对应于需要的结构,或可以除去特定的结构。
处理器15具有控制药液滴下装置1整体工作的功能。处理器15可以具备内部高速缓存以及各种接口等。处理器15通过执行内部高速缓存、存储器16等预先存储的程序来实现各种处理。
此外,处理器15通过执行程序而实现的各种功能中的一部分也可以通过硬件电路来实现。此时,处理器15对由硬件电路执行的功能进行控制。
存储器16存储各种数据。例如,存储器16存储控制程序及控制数据等。控制程序及控制数据根据药液滴下装置1的状况而被预先编入。控制程序是支持在药液滴下装置1实现的功能的程序等。
另外,存储器16临时存储处理器15在处理中的数据等。另外,存储器16也可以存储在应用程序的执行中所需的数据以及应用程序的执行结果等。
接口17(通信部)是用于与主机18发送接收数据的接口。例如,接口17经由有线或无线线路与主机18连接。例如,接口17可以支持LAN连接、USB连接或蓝牙(注册商标)连接。
X方向移动台控制电路9a基于来自处理器15的信号驱动X方向移动台电机9b。X方向移动台控制电路9a向X方向移动台电机9b提供信号或电力,从而驱动X方向移动台电机9b。
X方向移动台电机9b使X方向移动台9在X方向上移动。例如,X方向移动台电机9b经由齿轮等连接于X方向移动台9,使X方向移动台9在X方向上移动。
Y方向移动台控制电路10a根据来自处理器15的信号,驱动Y方向移动台电机10b。Y方向移动台控制电路10a向Y方向移动台电机10b提供信号或电力,从而驱动Y方向移动台电机10b。
Y方向移动台电机10b使Y方向移动台10在Y方向上移动。例如,Y方向移动台电机10b经由齿轮等连接于Y方向移动台10,使Y方向移动台10在Y方向上移动。
接口41是用于连接电容测量部40和驱动电路11的接口。例如,接口41是连接端子等。此外,接口41也可以是连接电容测量部40和处理器15的接口。
关于药液喷出装置2、驱动电路11和电容测量部40则如上所述。
接着,对药液滴下装置1的处理器15实现的功能进行说明。以下的功能可通过由处理器15执行存储于存储器16等中的程序来实现。
首先,处理器15具有获取药液喷出装置2的驱动元件130的电容的功能。
处理器15判断药液喷出装置2是否已组装于安装模块5。例如,处理器15根据来自未图示的传感器的信号,判断药液喷出装置2是否已组装于安装模块5。
当判断为药液喷出装置2已组装于安装模块5时,处理器15使电容测量部40测量驱动元件130的电容。
例如,处理器15向驱动电路11发送信号来连接驱动元件130和电容测量部40。处理器15获取电容测量部40所测量的电容。
处理器15获取与各药液保持容器22对应的各驱动元件130的电容。
图7示出电容测量部40测量驱动元件130的电容时的连接关系的例子。
如图7所示,电容测量部40通过接口41及驱动电路11而连接于驱动元件130。电容测量部40与布线图案24a、24b电连接。电容测量部40测量在布线图案24a和布线图案24b之间产生的电容(驱动元件130的电容)。
另外,处理器15具基于所获取的电容判断药液喷出装置2是否已使用的功能。
处理器15基于电容来判断驱动元件130是否已工作(工作状况)。
如上所述,为了使药液喷出,驱动电路11向与驱动元件130的极化方向相同的方向施加电压。其结果,促进驱动元件130的极化,驱动元件130的电容上升。因此,驱动元件130的电容因喷出工作而上升。
因此,当所获取的电容比预定阈值大时,处理器15判断为驱动元件130已工作。预定阈值是指,例如频率10kHz的状态下的电容为240pF。此外,阈值能够适当设定。
另外,当所获取的电容在预定阈值以下时,处理器15判断为驱动元件130未工作。
处理器15对各驱动元件130判断工作状况。
另外,处理器15基于各驱动元件130的工作状况,判断药液喷出装置2是否已使用。
例如,当至少一个驱动元件130已工作时,处理器15判断为药液喷出装置2已使用。另外,当驱动元件130均未工作时,处理器15判断为药液喷出装置2未使用(没有使用过)。
另外,处理器15具有基于药液喷出装置2是否已使用的判断结果使药液从药液喷出装置2喷出的功能。
当药液喷出装置2未使用时,处理器15使药液从药液喷出装置2喷出。
例如,操作者利用吸液管等从药液保持容器22的上表面开口部22b向药液保持容器22供给预定量的药液。药液被保持在药液保持容器22的里面。药液保持容器22的底部的下表面开口部22a与药液喷出阵列27连通。药液保持容器22中保持的药液经由药液保持容器22的底面的下表面开口部22a而填充至药液喷出阵列27的各压力室210。
药液喷出装置2内所保持的药液含有例如低分子化合物、荧光试剂、蛋白质、抗体、核酸、血浆、细菌、血细胞或细胞中的任一者。药液的主溶剂(重量比或体积比更高的物质)通常为水、甘油、二甲基亚砜。
操作者在填充药液后,向主机18的操作部18a输入喷出药液的操作。操作者可以输入从特定的药液保持容器22喷出药液的操作。
主机18在接受喷出药液的操作后,对药液滴下装置1发送指示喷出药液的喷出信号。此外,喷出信号还可以指示从特定的药液保持容器22喷出药液。
处理器15通过接口17接收喷出信号。当药液喷出装置2未使用时,处理器15基于喷出信号使药液从药液喷出装置2喷出。
处理器15控制X方向移动台电机9b和Y方向移动台电机10b,使组装于安装模块5的药液喷出装置2移动到预定位置。例如,处理器15使药液喷出装置2移动至多个喷嘴110容纳于孔开口300内的位置。此外,处理器15可以按照喷出信号使药液喷出装置2移动到预定位置。
在使药液喷出装置2移动到预定位置后,处理器15使用驱动电路11对驱动元件130施加用于喷出药液的电压(极化方向的电压)。
处理器15向驱动电路11发送信号,从驱动电路11向驱动元件130输入电压控制信号作为驱动电力。驱动元件130根据所施加的电压控制信号,使振动板120变形而改变压力室210的容积。因此,从药液喷出阵列27的喷嘴110将药液作为药液滴喷出。其结果,药液喷出装置2从喷嘴110向微孔板4的孔开口300滴下预定量的液体。
为了向微孔板4的各孔开口300滴下预定量的液体,处理器15重复向X方向移动台控制电路9a、Y方向移动台控制电路10a和驱动电路11发送信号的工作。
此外,处理器15喷出药液的次数和位置并不限定于特定结构。
另外,当药液喷出装置2未使用时,处理器15可以将表示药液喷出装置2未使用的信号发送给主机18。主机18可以基于该信号,在显示部18b等显示药液喷出装置2为未使用的信息。
图8示出处理器15使用驱动电路11进行喷出工作时的连接关系的例子。
如图8所示,驱动电路11连接于驱动元件130。驱动电路11与布线图案24a、24b电连接。在此,布线图案24a连接于GND。另外,布线图案24b连接于驱动电路11的电力输出部。
驱动电路11基于来自处理器15的信号,对布线图案24b施加预定电压,对驱动元件130施加喷出电压。
另外,当药液喷出装置2已使用时,处理器15不使药液从药液喷出装置2喷出。
例如,当药液喷出装置2已使用时,处理器15即使接收到喷出信号,也不使药液喷出。另外,处理器15通过接口17向主机18发送表示药液喷出装置2已使用的信号。
主机18在接收到该信号后,在显示部18b等显示表示药液喷出装置2已使用的警告等。
接着,对药液滴下装置1的处理器15的工作例进行说明。
图9是用于说明药液滴下装置1的处理器15的工作例的流程图。
首先,处理器15判断在安装模块5是否组装有药液喷出装置2(ACT11)。当判断为在安装模块5未组装药液喷出装置2时(ACT11,否),处理器15返回ACT11。
当判断为在安装模块5组装有药液喷出装置2时(ACT11,是),处理器15获取各驱动元件130的电容(ACT12)。在获取各驱动元件130的电容后,处理器15基于各驱动元件130的电容,判断药液喷出装置2是否已使用(ACT13)。
当判断为药液喷出装置2未使用(没有使用过)时(ACT13,否),处理器15判断是否通过接口17接收到喷出信号(ACT14)。当判断为未通过接口17接收到喷出信号时(ACT14,否),处理器15返回ACT14。
当判断为已通过接口17接收到喷出信号时(ACT14,是),处理器15按照喷出信号使药液喷出装置2喷出药液(ACT15)。
当判断为药液喷出装置2已使用时(ACT13,是),处理器15通过接口17向主机18发送表示药液喷出装置2已使用的信号(错误)(ACT16)。
在按照喷出信号使药液喷出装置2喷出药液后(ACT15)、或向主机18发送了表示药液喷出装置2已使用的信号后(ACT16),处理器15结束工作。
此外,处理器15可以对药液喷出装置2的每个药液保持容器22判断是否已使用。例如,处理器15将与已工作的驱动元件130连接的药液保持容器22判断为已使用。
在对每个药液保持容器22判断是否已使用后,处理器15在预定定时从主机18接收喷出信号。在此,喷出信号指示从预定药液保持容器22喷出药液。当要喷出药液的药液保持容器22未使用时,处理器15根据喷出信号使药液从该药液保持容器22喷出。
另外,当要喷出药液的药液保持容器22已使用时,处理器15即使接收到喷出信号也不进行喷出工作。另外,在这种情况下,处理器15可以向主机18发送表示该药液保持容器22已使用的信号。
以以上方式构成的喷出系统测量药液喷出装置的压电元件的电容。喷出系统基于电容判断驱动元件130是否已工作。喷出系统基于驱动元件130的工作状况来检查药液喷出装置是否已使用。当药液喷出装置已使用时,喷出系统不使药液从药液喷出装置喷出。
其结果,喷出系统能够防止使用过一次的药液喷出装置被再次使用而喷出药液。
(第二实施方式)
接着,对第二实施方式进行说明。
第二实施方式的喷出系统500’与第一实施方式的不同点在于,在使药液喷出装置2喷出药液之后,对驱动元件130施加与喷出电压相反方向的电压。因此,对于其他点标注相同附图标记并省略其详细说明。
第二实施方式的喷出系统500’具备药液滴下装置1’。
药液滴下装置1’具备驱动电路11’以代替驱动电路11。
驱动电路11’除了驱动电路11的功能之外还具有以下功能。
驱动电路11’向与喷出电压相反方向施加电压(反向电压)。即,驱动电路11’向抑制驱动元件130极化的方向施加电压。例如,驱动电路11’使驱动元件130的正的极化侧与GND连接,并且向驱动元件130的负的极化侧施加正电压。另外,驱动电路11’可以使驱动元件130的负的极化侧与GND连接,并且向驱动元件130的正的极化侧施加负电压。
另外,反向电压的大小既可以与喷出电压的大小相同,也可以不同。
接着,对药液滴下装置1’的处理器15实现的功能进行说明。以下功能通过由处理器15执行存储于存储器16等中的程序来实现。
首先,处理器15具有获取药液喷出装置2的驱动元件130的电容的功能。
由于处理器15获取驱动元件130的电容的方法与第一实施方式相同,因此省略其说明。
图10示出电容测量部40测量驱动元件130的电容时的连接关系的例子。
如图10所示,电容测量部40通过接口41和驱动电路11’而连接于驱动元件130。电容测量部40与布线图案24a、24b电连接。电容测量部40测量在布线图案24a和布线图案24b之间产生的电容(驱动元件130的电容)。
另外,处理器15具有基于所获取的电容来判断药液喷出装置2是否已使用的功能。
处理器15基于电容来判断驱动元件130是否已工作(工作状况)。
如后所述,在使药液喷出后,驱动电路11’对驱动元件130施加与驱动元件130的极化方向相反方向的反向电压。即,驱动元件130进行反向极化处理。其结果,抑制驱动元件130的极化,驱动元件130的电容下降。
因此,当所获取的电容比预定阈值小时,处理器15判断为驱动元件130已工作。
另外,当所获取的电容在预定阈值以上时,处理器15判断为驱动元件130未工作。
处理器15对各驱动元件130判断工作状况。
另外,处理器15基于各驱动元件130的工作状况,判断药液喷出装置2是否已使用。
例如,当至少一个驱动元件130已工作时,处理器15判断为药液喷出装置2已使用。另外,当驱动元件130均未工作时,处理器15判断为药液喷出装置2未使用(没有使用过)。
另外,处理器15具有基于药液喷出装置2是否已使用的判断结果使药液从药液喷出装置2喷出的功能。
当药液喷出装置2未使用时,处理器15使药液从药液喷出装置2喷出。由于处理器15使药液喷出装置2喷出药液的工作与第一实施方式相同,因此省略其说明。
图11示出处理器15使用驱动电路11’进行喷出工作时的连接关系的例子。
如图11所示,驱动电路11’与驱动元件130连接。驱动电路11’与布线图案24a、24b电连接。其中,布线图案24a与GND连接。另外,布线图案24b与驱动电路11’的电力输出部连接。
驱动电路11’基于来自处理器15的信号,对布线图案24b施加预定电压,对驱动元件130施加喷出电压。
另外,当药液喷出装置2已使用时,处理器15不使药液从药液喷出装置2喷出。
例如,当药液喷出装置2已使用时,即使处理器15接收到喷出信号也不使药液喷出。另外,处理器15通过接口17向主机18发送表示药液喷出装置2已使用的信号。
主机18在接收到该信号后,在显示部18b等显示表示药液喷出装置2已使用的警告等。
另外,处理器15具有在使药液喷出后使用驱动电路11’对驱动元件130施加反向电压。
在药液的喷出结束后,处理器15将驱动电路11’与布线图案24a、24b连接。处理器15使驱动电路11’施加反向电压。其结果,对驱动元件130施加反向电压。驱动元件130因反向电压而进行反向极化处理。
图12示出处理器15使用驱动电路11’对驱动元件130施加反向电压时的连接关系的例子。
如图12所示,驱动电路11与驱动元件130连接。即,驱动电路11与布线图案24a、24b电连接。在此,布线图案24a与驱动电路11’的电力输出部连接。另外,布线图案24b与GND连接。即,与喷出工作时相反,布线图案24a、24b与驱动电路11’连接。
驱动电路11’基于来自处理器15的信号,对布线图案24a施加预定电压,对驱动元件130施加反向电压。
接着,对药液滴下装置1’的处理器15的工作例进行说明。
图13是用于说明药液滴下装置1’的处理器15的工作例的流程图。
由于ACT11、12、14至16与第一实施方式相同,因此省略其说明。
在获取各驱动元件130的电容(ACT12)后,处理器15基于各驱动元件130的电容,判断药液喷出装置2是否已使用(ACT21)。
当判断为药液喷出装置2未使用(没有使用过)时(ACT21,否),处理器15判断是否通过接口17接收到喷出信号(ACT14)。
当判断为药液喷出装置2已使用时(ACT21,时),处理器15通过接口17向主机18发送表示药液喷出装置2已使用的信号(错误)(ACT16)。
在按照喷出信号使药液喷出装置2喷出药液(ACT15)后,处理器15使用驱动电路11’对驱动元件130施加反向电压(ACT22)。在使用驱动电路11’对驱动元件130施加反向电压后,处理器15结束工作。
以以上方式构成的喷出系统在使药液喷出装置喷出药液后,对药液喷出装置的驱动元件施加反向电压而使驱动元件的电容下降。因此,喷出系统能够使驱动元件的电容较为显著地变化。其结果,喷出系统能够更准确地判断驱动元件是否已工作。
并且,当药液喷出装置已使用时,喷出系统不使药液从药液喷出装置喷出。
其结果,喷出系统能够防止使用过一次的药液喷出装置被再次使用而喷出药液。
在以上说明的实施方式中,将作为驱动部的驱动元件130设为圆形,但驱动部的形状不受限定。驱动部的形状例如可以是棱形或椭圆等。另外,压力室210的形状也不限定于圆形,也可以是棱形或椭圆形,进一步地也可以是矩形等。
另外,在实施方式中,在驱动元件130的中心配置喷嘴110,但只要能够喷出压力室210的药液,则喷嘴110的位置不受限定。例如,喷嘴110不仅可以形成于驱动元件130的区域内,也可以形成于驱动元件130的外侧。
虽然说明了几个实施方式,但这些实施方式只是作为示例而提出的,并非旨在限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式进行实施,能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形被包括在发明的范围和宗旨中,同样地被包括在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

Claims (6)

1.一种药液滴下装置,具备:
安装部,供通过压电材料的工作而喷出药液的药液喷出装置安装;
驱动电路,向所述压电材料提供驱动电力;
测量部,测量所述压电材料的电容;以及
控制部,基于所述电容来判断所述药液喷出装置是否已使用,在判断为所述药液喷出装置未使用时,使所述药液喷出装置喷出所述药液,
所述控制部通过使所述驱动电路以与所述压电材料的极化方向相同的方向施加喷出电压从而使所述药液喷出,当所述电容比预定阈值大时,所述控制部判断为所述压电材料已工作,所述控制部基于所述压电材料是否已工作来判断所述药液喷出装置是否已使用,
或者所述控制部在使所述药液喷出后,使所述驱动电路以与所述压电材料的极化方向相反的方向施加电压,当所述电容比预定阈值小时,所述控制部判断为所述压电材料已工作,所述控制部基于所述压电材料是否已工作来判断所述药液喷出装置是否已使用。
2.根据权利要求1所述的药液滴下装置,其中,
所述驱动电路以与所述压电材料的极化方向相同的方向施加喷出电压而使所述药液喷出,并且在使所述药液喷出后,以与所述压电材料的极化方向相反的方向施加与所述喷出电压大小相同的电压。
3.根据权利要求1或2所述的药液滴下装置,其中,
所述药液滴下装置还具备与外部装置进行发送接收数据的通信部,
所述控制部在判断为所述药液喷出装置已使用时,通过所述通信部向所述外部装置发送表示所述药液喷出装置已使用的信号。
4.一种药液滴下系统,包括药液滴下装置、通过致动器的工作而喷出药液的药液喷出装置以及主机,
所述药液滴下装置具备:
安装部,供通过压电材料的工作而喷出药液的药液喷出装置安装;
驱动电路,向所述压电材料提供驱动电力;
测量部,测量所述压电材料的电容;以及
控制部,基于所述电容来判断所述药液喷出装置是否已使用,在判断为所述药液喷出装置未使用时,使所述药液喷出装置喷出所述药液,
所述主机具备:
操作部,接受与药液喷出相关的操作;以及
显示部,
所述控制部通过使所述驱动电路以与所述压电材料的极化方向相同的方向施加喷出电压从而使所述药液喷出,当所述电容比预定阈值大时,所述控制部判断为所述压电材料已工作,所述控制部基于所述压电材料是否已工作来判断所述药液喷出装置是否已使用,
或者所述控制部在使所述药液喷出后,使所述驱动电路以与所述压电材料的极化方向相反的方向施加电压,当所述电容比预定阈值小时,所述控制部判断为所述压电材料已工作,所述控制部基于所述压电材料是否已工作来判断所述药液喷出装置是否已使用。
5.根据权利要求4所述的药液滴下系统,其中,
所述驱动电路以与所述压电材料的极化方向相同的方向施加喷出电压而使所述药液喷出,并且在使所述药液喷出后,以与所述压电材料的极化方向相反的方向施加与所述喷出电压大小相同的电压。
6.根据权利要求4或5所述的药液滴下系统,其中,
所述药液滴下装置还具备与所述主机进行发送接收数据的通信部,
所述控制部在判断为所述药液喷出装置已使用时,通过所述通信部向所述主机发送表示所述药液喷出装置已使用的信号。
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