JP2000516526A

JP2000516526A - ダイナミックレンジを改良した供給装置

Info

Publication number: JP2000516526A
Application number: JP10509096A
Authority: JP
Inventors: シー．ティソーン，トーマス
Original assignee: バイオ―ドット，インコーポレイティド
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 2000-12-12
Also published as: AU4145997A; DE69720459T2; DE69720459D1; WO1998004358A1; CA2260840A1; EP0912253A1; ATE235966T1; CN1093782C; CN1231621A; EP0912253B1

Abstract

(57)【要約】正確な量の液体試薬（１４）を供給するための方法および装置が開示され、方法および装置は供給器（１２）と直列に配置された容量型シリンジポンプ（２２）、例えばエアロゾル式供給器（１２ａ）またはソレノイド弁式供給器（１２ｂ）、を含む。ポンプ（２２）はステップモータ（２６）などにより制御されて供給器（１２）への試薬（１４）の増量分または連続流れを提供する。ポンプ（２２）および供給器（１２）は互いに協働して作動せしめられ、それにより、供給器（１２）により供給される液体試薬（１４）の量および／または流量を供給器（１２）の特定の作動パラメータから実質的に独立して正確に計量して目標の流量、液滴寸法、またはミストの品質、液滴の周波数および／または液滴速度が得られるようにすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】ダイナミックレンジを改良した供給装置発明の背景１．発明の分野本発明は概して、化学試薬および他の液体を基板上に供給する改良型の方法および装置に関し、特に本発明は例えば診断用検査片を形成するために化学試薬を受理性メンブレン上に正確な量だけ供給するように特になっている、作動ダイナミックレンジが改良された様々な方法および装置に関する。２．従来技術の説明医療部門により行われる様々な体液の医療検査は医療診断と、様々な疾患および医学的状態の処置とのために非常に確立されている。医療の進歩により疾患を診断しかつ処置する多くの新しい方法が見出されているために、このような検査は高度に複雑化してきている。疾患または医学的状態の早期のスクリーニングおよび診断のための医療検査を定期的に行うことにより、このような医療検査について高度の熟練を必要としない簡単な手順、または当面の生理学的状態に対する情報を得るために被検査者が自分自身で行いうる手順に関する大きな興味が生じている。このような検査は健康に関する専門家の診察と共にまたは診察なしに行うことができる。この形式の最近の手順は血液グルコース検査、排卵検査、血液コレステロール検査、および尿中における絨毛性腺刺激ホルモンの存在検査、現代の家庭妊娠検査の基礎が含まれる。医療化学において最も頻繁に用いられる装置の一つは検査片または計量棒である。これらの装置はコストが低く、簡単に用いることができることを特徴としている。本質的に、検査片は検査されるべき体液のサンプルと接触するよう配置される。検査片に組み入れられる様々な試薬がサンプル中の一つまたはそれ以上の分析物と反応して検出可能な信号を提供する。ほとんどの検査片は発色性を有し、それによりサンプルの予め定められた可溶性成分が特定の試薬と相互反応して成分の存在または不存在を質的に表示するものとして独特に着色した合成物を形成するか、あるいは存在する成分の量を量的に表示するものとして様々な色の強度の着色した合成物を形成する。これらの信号は視覚的にまたは特別な校正機を介して測定されまたは検出される。例えば、尿サンプル中における白血球細胞、エステラーゼ、またはプロテアーゼの存在または濃度を判断するための検査片はエステラーゼまたはプロテアーゼによる加水分解の結果としてアルコール製品を製造する発色性エステルを用いる。完全な発色性エステルはアルコールの加水分解生成物と異なる色を呈する。発色性エステルの加水分解により生ずる色の変化はしたがって、エステラーゼまたはプロテアーゼの存在または濃度を検出する方法を提供し、エステラーゼまたはプロテアーゼの存在または濃度は白血球細胞の存在または濃度に相関している。色の変化度合いおよび強度は尿中で検出される白血球エステラーゼまたはＨＬＥの量に比例する。米国特許第５４６４７３９号明細書参照。一般的な医療検査および健康維持の要素としてこのような診断用検査片が出現しかつ認可されることにより、多くの高品質の診断用検査片製品が発展してきている。さらに、このような製品の範囲および利用可能性は将来、実質的に増大する傾向にある。検査片は量的および質的測定を提供するために用いられるので、検査片基板上に試薬を均一に分散することは極めて重要である。化学は時として極めて敏感であり、医学実務は検査システムが極めて正確であることを要求する。自動化されたシステムが用いられると、検査片の信頼性が高いことと、行われる検査が量的に正確であることとを確保するのが特に重要である。一つまたはそれ以上の試薬を検査片に適用することは極めて困難である。粘性、および試薬の他の流れ特性、基板または他の試薬との反応性は試薬毎に異なり、さらには同一の試薬でもロット毎に異なる。また、検査片上に予め定められた試薬濃度の正確な試薬のパターンを提供するのが必要でありまたは好ましいときもある。例えば、並べて配置された複数の検査領域を提供して単一の検査片を用い複数の検査を行うようにできる検査片もある。例えば米国特許第５４６４７３９号明細書には、体液のサンプルに対し様々な検査を同時に行うために、並べて配置された複数の検出領域を備えた検査片が開示されている。例えばグルコース、タンパク質、単一の血液サンプルのｐＨのレベルを判断するのにこのような検査片を用いてもよい。しかしながら、試薬濃度を均一にしつつ鋭い線または他の幾何学的形状を形成するのは時として困難である。数年に亙り、産業はエアブラシ供給器またはソレノイド弁式供給器を用いることを基礎として供給方法を発展させてきている。エアブラシはニードル弁開口を横切って流れる加圧空気を用いて試薬をミストまで霧化し、このミストは次いで検査片基板上に堆積される。ミストの品質、試薬分散パターン、および基板上への試薬流れの量はニードル弁開口および／または霧化用空気流の圧力を調節することにより制御される。ソレノイド弁式供給器は概して、小さなソレノイド駆動式の弁を具備し、この弁を電子的に高速度で開閉弁させることができる。ソレノイド弁は供給されるべき液体を収容した加圧容器に接続される。作動時、ソレノイドは電流パルスにより付勢され、これにより予め定められたデューティサイクルまたは開弁時間だけ弁が開弁せしめられる。これにより、少量の液体をノズルを介し流動せしめて液滴を形成し、次いでこの液滴を弁から目標基板上に噴出せしめることが可能となる。液滴の寸法および周波数、ならびに基板上への試薬流れの量は典型的には、ソレノイド弁に付与される付勢電流の周波数およびパルス幅を調節することにより、かつ／または容器の圧力を調節することにより制御される。しかしながら現在、利用できる供給方法は柔軟性の点で制限され、これら方法では液滴寸法またはミストの品質、液滴速度、および供給される試薬の流量に関し供給器の出力を独立して調節しなければならない。試薬の温度または粘性の変化により流速がしばしば変動しうる。これはロット間に試薬被覆濃度または被覆パターンの好ましくないばらつきを生じさせうる。液滴が一緒になって流れる前に大きな液滴がメンブレン表面上の初期接触点に痕跡を形成して目標パターンを形成することができるように、診断用検査に用いられる多くの試薬は受理性メンブレンまたは基板に対し反応性を有する。その結果、試薬の細かいミストまたは非常に小さい液滴を基板上に供給するのが時として好ましい。しかしながら、目標の液滴寸法またはミスト品質は目標製造流量において簡単には達成されない場合もある。したがって、適当な最終製品を確保するために検査片の製造作業を最適な速度よりも低い速度で行う必要が時としてある。これにより製造コストが大幅に増大しうる。ソレノイド弁のような特定の供給器は弁それ自体において、または試薬もしくは他の液体を供給器に供給するラインもしくは導管において、空気またはガスの小さな気泡により目詰まりしやすい。これが多くの従来のソレノイド弁式供給器の重要な信頼性の問題である。界面活性剤または様々な他の化学添加物を添加して液滴の表面張力または他の流れ特性を改質することにより、これらの問題のうちのいくつかを制御しまたは緩和することができるが、両立できる化学は全ての試薬に対し利用することはできない。また、界面活性剤および他の化学品を用いることにより、時として検査片自体に、または供給装置もしくは製造プロセスに他の問題が生ずる。発明の概要本発明による試薬を供給する方法および装置は有利にも液滴寸法またはミストの品質、単位時間当たりまたは単位距離当たりに関する液滴速度および試薬流量を独立して正確に調節する能力を提供しつつ、目標量の化学試薬または他の液体を、受理性メンブレンのような基板上に供給することができる。したがって、本発明は作用の性能およびダイナミックレンジが改良された、正確な量の液体を供給する新しい装置および方法を提供する。一実施態様によれば本発明は正確な量の液体を基板上に供給する改良型の装置を具備する。装置は入口および出口を有すると共に、基板上に供給される予め定められた寸法および／または量の液体の液滴を形成するようになっている供給器を具備する。液滴は供給器により噴射されて受理性基板上に堆積するようになっている。容量型ポンプは供給器の入口と直列に配置されて供給器に提供される液体の予め定められた量を計量する。このようにして、供給器により供給される液体の量および／または流量を、供給器の特定の作動パラメータから実質的に独立して正確に計量することができる。他の好ましい実施態様によれば本発明は試薬を基板上に供給する方法または装置を具備する。容量型シリンジポンプは試薬供給器と直列に配置される。ポンプはステップモータまたは同等物により制御されて試薬の正確な増量分または連続流れを供給器に提供する。供給器は予め定められた液滴寸法および／または品質の液滴または液滴のミストを形成するよう選択的に作動せしめられ、これらはついで目標の基板上に堆積せしめられる。有利には、供給器の特定のシステム作動パラメータから独立して、試薬の液滴寸法、ミストの品質、液滴速度および／または流量を正確に制御することができる。他の好ましい実施態様によれば本発明は液体を基板上に供給する装置であって、入口と、出口と、予め定められた周波数およびデューティサイクルで開閉弁されて基板上に供給される液滴を形成するようになっている弁とを有する供給器を具備した装置を具備する。ステップモータ作動式のシリンジポンプのような容量型ポンプは供給器の入口と直列に流体的に配置されて供給器への液体の予め定められた量を計量する。供給器により供給される液体の量および／または流量を、供給器の特定の作動パラメータから実質的に独立して正確に計量することができるようにポンプおよび供給器は互いに協働して作動せしめられる。このようにして、供給器により供給される液滴の寸法、周波数、および速度を、供給される液体の量および／または流量から実質的に独立してそれぞれ調節することができる。他の好ましい実施態様によれば本発明は供給器に対しＸ，Ｘ−Ｙ，またはＸ− Ｙ−Ｚ動作するようになっている台車と組み合わされた上述の装置を具備する。供給器および台車は整合されつつ配置および制御されて予め定められた目標のマトリックスまたはパターンに従って試薬、インク、液体トナー、または他の液体の液滴を供給する。必要であれば、供給器および関連する容量型ポンプを配列体を設けて供給器の出口を目標の印刷マトリックスまたはドットパターンを得るのに適した目標のパターンに配置してもよい。これらおよび他の実施態様ならびに本発明の実施の形態は添付図面を参照した以下の好ましい形態の詳細な説明から容易に確認される。本発明は特定の好ましい実施態様に限定されない。図面の簡単な説明図１Ａは本発明による特徴を備えた精密計量式供給装置の概略図であり、図１Ｂは本発明による特徴を備え、特に連続ウェブ製造作用に適用されるようになっている精密計量式供給装置の変更態様の概略図であり、図２Ａおよび２Ｂは本発明による特徴を備えたエアブラシ式供給器の詳細断面図であり、図２Ｃは供給された試薬の表面濃度と、吸収された試薬の結果としての濃度勾配とを示す図２Ｂの検査片基板の線図であり、図３は本発明による特徴を備えたソレノイド弁式供給器の断面図であり、図４は本発明による特徴を備えた電歪式供給器の断面図であり、図５は図１のシリンジポンプの詳細断面図であり、図６は本発明に従って構成されかつ作動される正確計量エアロゾル供給装置により達成できる流量の範囲を比較して示す線図であり、図７は本発明に従って構成されるソレノイド弁式供給器の二つの作動モードを示す概略図であり、図８は本発明の一実施態様に従って使用される静電プリンタの概略図であり、図９は本発明の一実施態様に従って使用される選択任意の供給器プラットホームおよび多ヘッド供給器の前面図である。好ましい実施態様の詳細な説明図１Ａは本発明による特徴を備えた精密計量式供給装置１０の概略図である。供給装置１０は概して、容器１６から試薬１４を供給するための供給器１２と、容器１６と供給器１２間に配置されて供給される試薬の体積および／または流量を精密に計量するための容量型シリンジポンプ２２とを具備する。供給器１２は予め定められた増量分または計量された流量でもって、必要に応じ試薬を液滴またはスプレーの形で供給するように選択的に作動せしめられる。図１Ｂは本発明による特徴を備えた精密計量式供給装置１０’であって、特に連続ウェブ製造作用に適用されるようになっている精密計量式供給装置１０’の概略図である。記載を簡素化しかつ理解を容易にするために、上述しかつ図１Ａに示す構成要素と同様のものは同様の符号により参照される。供給装置１０’は概して、容器１６’から試薬１４’を供給するための供給器１２’を具備する。上述したように、予め定められた増量分または計量された流量でもって、必要に応じ試薬を液滴またはスプレーの形で供給するように供給器１２’を選択的に作動せしめることができる。しかしながらこの場合、供給される試薬の体積および／または流量を連続的に精密に計量するために、タンデム式の容量型シリンジポンプ２２ａ，２２ｂが容器１６’と供給器１２’間に配置される。ポンプ２２ａ，２２ｂは好ましくは図示されるように互いに平行に接続されると共に、適当なチェック弁２４’により互いに隔離されて各シリンジポンプ２２ａ，２２ｂが独立して供給されるべき試薬の体積および／または流量を計量できるようになっている。この特別な供給装置の形状は連続ウェブ製造プロセスに対し大きな利点を有する。というのは、供給していない方のポンプが容器１６’から追加の試薬１４’を取り出すのを許容しつつシリンジポンプ２２ａ，２２ｂを交互に連続的に作動させることができるからである。このようにして連続ウェブ製造作用が中断することなく簡易化せしめられる。当然、必要であれば例えば洗浄液または他の適当な試薬または液体を供給するために一つまたはそれ以上の追加のシリンジポンプ用いることもできる。あるいは、必要であれば連続ウェブ製造作用のために、一つまたはそれ以上の連続容量型ポンプ、例えば蠕動ポンプを用いることもできる。上述の供給器１２，１２’は液体を供給するために、当該技術分野において周知である多くの適当な供給器、例えばエアブラシ式供給器、ソレノイド弁式供給器、電歪式供給器、のうちのいずれか一つを具備することができる。特に好ましいいくつかの例を例示のために以下に説明する。本明細書中に示唆される利益および利点を達成するために多くの他の適当な供給器を用いてもよいことは当業者であれば容易に理解するであろう。エアブラシ式供給器図２Ａおよび図２Ｂは本発明の一実施態様により用いられるエアブラシ式供給器１２ａの詳細断面図である。供給器１２ａは概して、ノズル部分３２とマニホルド部分３４とを具備する。マニホルド３４は圧縮空気が第１の環状室３６内に流入するのを許容すると共に、ニードル弁４０と対応するオリフィス間に形成された第２の環状室３８内に試薬が流入するのを許容する。図示されるようにニードル弁４０はオリフィス４２内に挿着されると共にオリフィス４２内を延びる。ニードル弁は好ましくは、周知のニードル弁調節技術により軸線方向に調節可能である。オリフィス４２に対するニードル弁４０の位置は結果としてのニードル弁開口４３の有効寸法を定め、したがって所定の差圧に対する試薬の量を定める。加圧空気はニードル弁開口４３上を流れてベンチュリ効果を形成し、それにより試薬がオリフィス４２を介しニードル弁４０の先端まで吸引される。加圧空気はオリフィス４２およびニードル弁４０の先端上のニードル弁開口４３を通過すると加速する。結果として高速の空気は試薬１４を霧化してニードル弁４０から下方に流動せしめる。これにより、過剰の空気流に沿いつつノズル３２から流出せしめられるエアロゾルミスト４５が形成される。一般的なエアブラシ式供給器では、ノズル３２により供給される試薬の体積は大気圧に対する圧縮空気源の差圧と、ニードル弁開口４３の寸法と、試薬の粘度および他の特性とにより定められる。しかしながら本発明の一実施態様によれば、図１に示されるように容量型ポンプ２２は容器１６とエアブラシ１２ａ間に直列に設けられる。オリフィス４２は容量型ポンプ２２のみにより定められただけ試薬が流れるのを許容する。試薬はオリフィス開口４２から流出せしめられ、加圧空気と混合しながらノズル３２から流出する。有利には、本発明によれば、絶対体積または流量は試行錯誤調整法により校正されなければならない出力パラメータというよりもむしろ、計量ポンプにより制御される入力パラメータである。したがって、エアブラシを用いて正確な量および流量の試薬を検査片基板上に移送することができる。この基板は好ましくは、診断用検査片を形成すべく試薬が結合されるようになっている受理性メンブレンである。しかしながら、基板３０は供給された試薬または他の液体を受け止めることができる紙、セルロース、プラスチック、または濡れたもしくは乾いた表面でもよい。さらに詳細に説明すると、エアブラシ式供給器と計量ポンプとの組み合わせを用いた試薬供給装置および方法は制御の新しい範囲を提供し、これは従来のエアブラシ式供給器では達成することができない追加の製造の可能性を提供する。所定の入口空気圧およびニードル弁開口に対し単一の安定した作動点を典型的に提供するようになっている従来のエアブラシ式供給器の作動方法とは異なり、本発明の方法および装置は安定した分散パターンを達成するために、計量された流量が広範に及んでいる。この範囲の限界は実験により定めることができる。図６に示されかつ後述するように、単一の圧力設定および一連の調節可能なオリフィス開口を用いて、製造の流量をさらに広範にすることができる。図２Ｃは供給されたものの表面濃度４６と、メンブレン３０内に吸収された試薬の結果としての濃度勾配４８とを示す図２Ｂの検査片メンブレン３０の線図である。安定した分散パターンのために表面試薬濃度４６は図示されるように標準ガウス分布が仮定される。分布パターンの幅または標準偏差はノズル３２（図２Ｂ）により形成される分散パターン形状に依存する。これは主に、出口ノズル３２の形状、ニードル弁４０、および入口空気圧に依存する。入口圧が高くなると概して、分散パターンが広くなる。ソレノイド弁式供給器図３は本発明の別の実施態様により用いられるソレノイド弁式供給器１２ｂの断面図である。この形式のソレノイド弁式供給器はインクジェット式印刷に一般的に用いられており、例えばコネティカット州のウエストウッドのリー社（ＴｈｅＬｅｅＣｏｍｐａｎｙ）から入手できる。供給器１２ｂは概して、ソレノイド部分３２と弁部分３４とを具備する。ソレノイド部分３２は電磁コイル３６と、静電コア３８と、可動プランジャ４０とを具備する。静電コア３８および可動プランジャ４０は中空円筒状スリーブ４１内に配置され、好ましくはスリーブ４１の内壁から少なくともわずかばかり離間されて供給されるべき試薬または他の液体が流れうる環状通路４２が形成される。静電コア３８および可動プランジャ４０は好ましくは例えば鉄のような鉄系または磁性材料から形成されると共に、わずかばかりの間隙４４により互いに離間される。ソレノイドコイル３６が付勢されるとプランジャ４０を静電コア３８に向け吸引する磁界が形成され、間隙４４が小さくされると共に弁３４が開弁されることは当業者であれば理解するであろう。弁部分３４はオリフィス開口５４を有する弁座５２と、弁座５２に対しシールするようになっている弁面５８を有するストッパ５６とを具備する。ストッパ５６はプランジャ４０と機械的に結合されると共に、コイルばね６０により弁座５２に向けてばね付勢されている。上述したように、プランジャ４０が上下動すると弁３４が開閉弁することは当業者であれば容易に理解するであろう。さらに、弁３４が開閉弁する毎に液体の体積部分が弁オリフィス５４を介し流動せしめられて液滴をノズル先端５９の出口オリフィス５９から流出せしめるパルスまたは圧力波が形成される。従来では、弁３４が開弁している時間間隔の間に液体試薬または他の液体を弁オリフィス５４を介し流動せしめるのに予め定められた一定圧の加圧容器（図示しない）が用いられている。制御された状況において、このような供給器は約３０から３５ナノリットルの最小液滴寸法に対し±２％の再現性を呈しうる。液滴の寸法は例えば容器圧力、開弁時間またはデューティサイクル、および供給される特定の試薬または他の液体の粘度および他の流れ特性のようなシステム作動パラメータにより定められる。当然、例えばノズル５９の寸法および形状のような特定の固定パラメータもまた、液滴寸法および再現性に関する弁の作動特性に対し重要な役割を果たす。しかしながら一般的にいうと、容器圧力および開弁時間が大きくなるにつれて液滴寸法は増大する。しかしながら本発明によれば、図１に示されるように容量型ポンプ２２は供給用容器１６とソレノイド弁式供給器１２ｂ間に直列に配置される。所定の範囲の流量に対し、弁オリフィス（図３）は容量型ポンプ２２のみにより定められた量および／または流量の試薬を許容する。例えば、試薬を毎秒１マイクロリットルだけ移送するよう流量を定めることができる。次いでポンプ２２は試薬の安定した流れをプログラムされた流量でもってソレノイド弁式供給器１２ｂまで移送する。ソレノイド弁が開閉弁すると一連の液滴が目標体積流量でもって形成されてターゲット基板３０上に流出せしめられる。この基板は好ましくは診断用検査片を形成すべく試薬が結合されるようになっている受理性メンブレンである。しかしながら、基板３０は供給された試薬または他の液体を受け止めることができる紙、セルロース、プラスチック、または濡れたもしくは乾いた表面でもよい。有利には、特定の作動範囲内において、ソレノイド弁式供給器１２ｂに供給される付勢パルス１３の周波数を単に変更することにより試薬の流量に影響を与えることなく液滴の寸法を調節することができる。当然、開弁時間またはデューティサイクルには安定な液滴形成作用を達成するのに必要な物理的制限がある。計量ポンプ２２により定められる流量に対し開弁時間が短すぎると圧力が上昇して弁が開弁しなくなるまたは正常に作動しなくなる恐れがある。流量に対し開弁時間が長すぎると液滴形成作用が各開弁／閉弁サイクルにおいて均一でなくなる恐れがある。にもかかわらず、ポンプ２２により与えられる所定の流量の試薬に対し、両立する周波数および／または開弁時間もしくはデューティサイクルには、目標流量および液滴寸法において安定した供給作用が達成されうる範囲がある。所定の製造設備に対しこの範囲を実験により定めることができる。本発明の他の重要な利点は試薬の流量または液滴寸法に影響を与えることなく個々の液滴の速度を独立して制御することができることにある。これは例えばソレノイド弁供給器１２ｂに与えられる付勢パルス１３のデューティサイクルを変更することにより達成される。例えば８３．３ｎＬの液滴体積に対し、２４０００ステップの分解能を有する１００μＬのシリンジを用い、一つの開弁動作でもって２０シリンジステップを用いることにより液滴を形成することができる。５％の開弁時間を用いることにより７％の開弁時間を用いたときよりも液滴の速度が高くなる。これは開弁時間が短くなると油圧ラインにおける圧力上昇作用が７％のときよりも増大するからである。上述したように、上述したようにデューティサイクルの長さには安定な液滴形成作用を達成するのに必要な物理的制限がある。にもかかわらず、所定の流量および液滴寸法に対し、両立するデューティサイクルには、目標の流量、液滴寸法、および速度において安定した供給作用が達成されうる範囲がある。上述したように、所定の製造設備に対しこの範囲を実験により定めることができる。以下に詳細に説明するようにソレノイド弁式供給器および計量ポンプの組み合わせは用いた試薬供給作用は制御の新しい範囲を提供し、これは従来のソレノイド弁式供給器では達成することができない追加の製造の可能性を提供する。所定の組のシステム作動用パラメータ（例えば容器圧力、弁周波数およびデューティサイクル）に対し流量または作動点が典型的に一つしかない従来のソレノイド弁式供給器とは異なり、本発明は安定した供給作用を達成するために、計量された流量、液滴寸法、液滴周波数、および液滴速度の広範なダイナミックレンジを提供する。さらに、ソレノイド弁式供給器１２ｂは正確な量および／または流量の試薬を移送するよう駆動せしめられるので、ソレノイド弁式供給器は空気または気泡による目詰まりが生じにくい。むしろ、あらゆる空気または気泡は容量型ポンプ２２の作用により再凝縮またはソレノイド弁式供給器１２ｂの外部に流出せしめられる傾向にある。電歪式供給器図４は本発明により有利に使用されうる選択任意の電歪式供給器１２ｃの断面図である。図示されるように電歪式供給器は概して、ガラスまたは他の適当な材料からなるキャピラリ管８４と、キャピラリ管８４周りに配置された電歪式収縮体８６とを具備する。キャピラリ管８４は直径が小さくされたノズル部分８８を有する。キャピラリ管８４が電歪式収縮体８６により収縮せしめられるとノズル部分８８の出口オリフィス８９に液滴９０が形成される。有利には、電歪式供給器１２ｃの動力学は典型的なソレノイド弁式供給器と比べて高周波数および短いデューティサイクルにおいて作動することができ、その結果さらに小さな液滴が形成されるようになっている。液滴寸法、周波数、速度、および流量の調節に関する電歪式供給器の作用は図３のソレノイド弁式供給器１２に関連して上述したものとほぼ同じであるので説明を省略する。シリンジポンプ本発明の一実施態様により用いられる容量型ポンプ２２は液体の量を正確に計量するためのポンプであって市場で入手可能な様々なポンプのうちのいずれか一つとすることができる。便利さおよび市場での入手可能性のために、図１Ａおよび図１Ｂに示されるようなシリンジ型ポンプ２２が好ましい。しかしながら、本明細書に開示される利益および利点を得るために他の様々なポンプを用いてもよい。これらにはロータリポンプ、蠕動ポンプ、押しつぶし板式ポンプなどを制限なく含みうる。図５に詳細に示されるようにシリンジポンプ２２は概して、予め定められた容量のシリンジハウジング６２と、Ｏリングなどによりシリンジハウジングに対しシールされたプランジャ６４とを具備する。プランジャ６４はベース支持部（図示しない）に螺合せしめられるようになっている親ネジ部分６８を有するプランジャシャフト６６と機械的に係合する。プランジャシャフト６６の親ネジ部分６８が回転せしめられるとプランジャ６４が軸線方向に変位せしめられ、それにより試薬がシリンジハウジング６２から流出管７０内に移動せしめられることは当業者であれば容易に理解するであろう。親ネジ６８を駆動するためにあらゆる数の適当な原動機または機械的アクチュエータを用いることができる。好ましくは、ステップモータ２６（図１）または他の増分または連続アクチュエータ装置を用いて試薬の量および／または流量を正確に調節できるようにする。適当なシリンジポンプは例えばカリフォルニア州アーバインのバイオドット社（Ｂｉｏ−Ｄｏｔ，Ｉｎｃ．）から入手可能なＢｉｏ−ＤｏｔＣＶ１０００シリンジポンプ式供給器のように市場で入手可能である。様々な寸法のシリンジを用いて正確な液体取り扱い作用を提供するために、この特別なシリンジポンプは電気制御されるステップモータと組み合わされる。ＣＶ１０００は単一の２４ＤＣボルトにより電力供給されると共に、産業界で標準的なＲＳ２３２またはＲＳ４８５インターフェースバスを介し制御される。本明細書に開示される利益および利点を得るために４８０００またはそれ以上のステップの高分解能のポンプを用いてもよいが、概ね３０００から２４０００ステップのシリンジポンプを用いることができる。例えば電歪式ポンプのような分解能が高いポンプを必要に応じ用いてさらに細かい分解能を提供するのに用いることもできる。選択可能には親ネジ６８を、光学エンコーダまたは他の類似の装置に取り付けてあらゆる失われたステップを検出するようにしてもよい。変更可能には、計量ポンプの親ネジを、電歪式スライドに置換して体積増分を小さくしかつ加速／減速特性を速くするようにすることもできる。試薬および／または他の液体の変化する濃度を供給器に移送するために、または二つまたはそれ以上の試薬の間で供給作用を変更するために複数のシリンジポンプを例えば平行にして用いることもできる。これは例えば一つまたはそれ以上のカラーインキまたは液体トナーを用いたインクジェット印刷に適応できる。プランジャ６４の変位は好ましくは約６０ｍｍである。プランジャの速度は低分解能ポンプ作用に対する最小の１０ステップにおいて１ストローク当たり０．８秒から、高分解能ポンプ作用に対する最小の２０ステップにおいて１ストローク当たり１．５秒の範囲にありうる。ストローク速度は用いられるシリンジの寸法および管材に依存して変更しうる。シリンジは５０マイクロリットルよりも少ないものから２５ミリリットルまでまたは必要に応じそれ以上の範囲で変更しうる。ほとんどの試薬供給適用に対し、約５００マイクロリットルから約２５ミリリットルの体積のシリンジを提供するのが適当であるべきである。ポンプの最小増分変位容積はポンプの分解能とシリンジの容積とに依存する。例えば容積５００ｍｌのシリンジハウジングおよび１２０００ステップの分解能のポンプに対し、最小増分変位容積は約４２ナノリットルである。２．１ナノリットルから２．１ミリリットルまでの最小増分変位容積が好ましいが、本発明の利益を享受しつつこれよりも高いまたは低い増分変位容積を用いることもできる。シリンジハウジング６２を、例えばガラス、テフロン（登録商標）またはＫｅｌ−Ｆのような適当な生物学的な両立できる多くの材料のうちのいずれか一つから形成することができる。プランジャ６４は好ましくは無充填テフロン（登録商標）から形成される。図１を参照すると、シリンジは例えばシリンジおよび供給器との接続のためにルア（ｌｕｅｒ）型継手を備えた外径１／４インチ（６．４ｍｍ）の管のようなテフロン管２３を用いて容器１６および供給器１２に接続される。試薬の流れを容器１６、シリンジポンプ２２、および供給器１２ｃへ指向せしめ、および容器１６、シリンジポンプ２２、および供給器１２ｃから指向せしめるために複数のチェック弁２４および遮断弁２５もまた、必要に応じ用いられる。試薬容器試薬容器１６は液体試薬１４をポンプ２２まで吸い上げることが可能である多くの適当な容器のうちのいずれか一つから形成されうる。容器は必要に応じ加圧されうるが、好ましくは図示されるように通気口１５を介し大気に連通される。容器１６の特別な寸法および形状は比較的重要でない。吸い上げ管１７は容器１６内を下方に目標深さまで延びて試薬を吸い上げることができるようにする。好ましくは吸い上げ管１７は管１７の下方入口部が遮断されないようにしつつできるだけ深く延びている。選択任意には、管１７の下方入口部を角度を付けて切断しまたは必要に応じ他の形状にして矛盾がなくかつ信頼性ある試薬１４の吸い上げ作用を提供するのに好ましくなるようにしてもよい。作用上述したように、本発明により達成される重要な作用上の利点は特定のダイナミックレンジに亙り、試薬の流れ、液滴寸法、ミストの品質、液滴の周波数、および／または液滴速度が互いに、かつ試薬の特定の流れ特性および供給器１２の作動パラメータから実質的に独立して制御されうるということである。例えば、ポンプにより計量される試薬の流量に影響されることなく、作動周波数を変更することにより（ソレノイド弁式または電歪式供給器に対し）、または出口オリフィス寸法を調節することにより（エアブラシ式供給器に対し）、供給器により形成される液滴の寸法を調節することができる。供給される試薬の量または流量は容量型ポンプ２２により正確に制御されるので、実質的に影響を受けない。例えば非常に小さな液滴を供給する必要がある適用において、または高粘度の試薬を供給する適用に対しこれは特別の利点を有する。というのは、システム作動パラメータ、さもなければ安定な供給作用を達成するために必要なものを実質的に考慮することなく、試薬の流れを正確に制御することができるからである。図６は所定のオリフィス開口に対し、エアブラシ式供給器を用いて本発明により達成できる流量および作動条件の範囲を、エアブラシ式供給器を用いた従来の供給方法と比較して示している。同様に、従来型のソレノイド弁式供給器において、非常に小さい液滴を得るために弁の開弁時間またはデューティサイクルを短縮する試みをしなければならない。しかしながら開弁時間が短縮されるにつれて試薬の流量が減少し、弁のサイクル周波数を補償すべく増大しなければならない。特定の点において、試薬の流れ特性は開弁時間が非常に短くなると均一な液滴形成作用を達成する可能性を制限する。さらに、安定した供給作用は容器圧力を高めることにより達成でき、このように高められた圧力は液滴寸法および試薬の流量を増大させ、目標流量および液滴寸法において安定した供給作用を達成するためにさらなる調節を必要とする傾向にある。しかしながら本発明は試薬の量および／または流量を正確に計量することにより従来技術のこれらおよび他の問題点を克服する。有利には、供給器の特定の作動パラメータに実質的に影響されることなく、広範なダイナミックレンジに亙り試薬の量を正確に調節することができる。この特徴により、液滴寸法、液滴周波数、液滴速度、および他のシステムパラメータを所定の流量において或る範囲から他の範囲まで劇的に変更させることが可能となる。したがって、本発明は試薬を正確に計量する方法を提供するだけでなく、従来では不可能であった供給器に新しい重要性を与える。他の重要な作用上の利点は本発明により得られる液滴寸法の範囲が従来のソレノイド弁式供給器により得られるものよりもかなり広いということである。例えばソレノイド弁式供給器を用いた本発明の方法および装置は１から４ナノリットルの範囲の安定した液滴の最小寸法を得ることができ、これに対しほとんどの従来のソレノイド弁式供給器では３０から３５ナノリットルである。原則として、さらに小さな液滴寸法（０．５４ナノリットルまたはそれ以下のオーダ）は分解能が４８０００ステップでありかつシリンジ容積が２５マイクロリットルであるシリンジポンプを用いる本発明により達成可能であるべきである。液滴形成実験によれば、直径約１７５マイクロメートルの出口オリフィス６１を有するノズル５９（図３）を用いて４．１６ナノリットルの液滴を非常に良好な再現性で供給できることが確認されている。直径が７５から１２５マイクロメートルの範囲にある小さい出口オリフィス６１は本発明によればさらに小さな液滴の安定した形成作用および供給作用を提供すべきである。一方、同じ設備において、開弁毎にシリンジに多数のパルスを与えると共に開弁時間を増大することにより、液滴寸法または移送される量を１μＬの範囲になるようにプログラムして多量の体積部分が開弁した弁を介し流れることができるようにすることができる。例えば４．１６ｎＬの液滴寸法に対し、好ましい設定は１シリンジステップ、１開弁動作であり、開弁時間は２％または約２ミリ秒である。１０００ｎＬまたは１μＬの液滴に対し、好ましい設定は２４０シリンジステップ、１開弁動作であり、開弁時間は２５から３０％または２．５から３．５ミリ秒の範囲にある。また、小さな液滴および高周波数で多量の体積部分を移送することもできる。例えば、４．１６ μＬを４１．６７ｎＬの１００滴として、それぞれを１００Ｈｚおよび６％または０．６ミリ秒の開弁時間を用いて移送することができる。したがって、安定した供給作用を得ることができる液滴寸法の範囲は約２５０またはそれ以上の要素により変動しうる。本発明のこの特徴は診断用検査片の高い製品製造およびプロセスに対し有利である。例えば特定の製造適用において、最適なコーティング特性を提供するために、試薬の非常に小さい液滴または細かいミストを供給するのが好ましい。同時に、高い製造レベルに対し高い試薬の流量を提供するのが好ましい。例えば従来のソレノイド弁式供給器では、出力流量を高めるために弁周波数または開弁時間の長さを増大しなければならない。しかしながら、開弁時間が長くなると、液滴が大きくなる。また、所定の弁および出口オリフィスについて、安定した作動を得つつ開弁時間をどれだけ短くできるか、および作動周波数をどれだけ高くできるかに対して作動上の制限がある。しかしながら、本発明は試薬を弁開口部を介し積極的に供給することにより、高い流量においてさらに短い開弁時間を用いて安定した作動を得ることを許容する。言い換えると、試薬の流れは弁の特定の作動周波数または開弁時間の長さの影響をほとんど受けない。これはシリンジポンプの変位のみに依存し、これは全システムに対し強制機能として作用する。上述したように当然、所定の作動周波数および開弁時間においてソレノイド弁式供給器の作用の最大範囲がある。上限は所定の作動周波数および開弁時間に対し、構成の最大圧力において弁を介し流動せしめられうる試薬の最大量である。下限は液滴形成作用の安定性により定められる。所定の流量に対し開弁時間および／または作動周波数が小さすぎると供給器内の圧力が大きくなりすぎ、それによりシステムの破裂または不具合が生ずる。所定の流量に対し開弁時間および／または作動周波数が大きすぎると各開閉弁サイクルに対し液滴形成作用が均一でなくなりうる。にもかかわらず、ポンプ２２により与えられる試薬の所定の流量に対し、安定した作用が得られうる両立できる周波数および／または開弁時間の範囲がある。この範囲は安定した液滴形成作用を得るために作動周波数および開弁時間を調節することにより実験により定められうる。エアブラシ式供給器または他の形式の供給器でも同様な利点が得られる。Ｘ−Ｙ−Ｚ供給プラットホーム特に好ましい作動形態において、供給器をＸ，Ｘ−Ｙ，Ｘ−Ｙ−Ｚプラットホームに組み込み、供給される試薬の周波数および液滴寸法を独立して制御する可能性を備えつつ、プログラムされた移動制御が計量ポンプと協働して単位長さ当たりの目標体積を移送することができるようにしてもよい。例えば、液滴寸法が４と１００ナノリットルとの間の範囲にある試薬を１センチメートル当たり１マイクロリットルの速度で一定のテーブル速度で移送することができる。ソレノイド弁の作動周波数を調節することにより、所定の供給器流量に対する液滴寸法を制御することができる。これに関し、特に好ましい作動モードがいくつかある、すなわち（１）線または連続供給、（２）場所または「ドット」供給、（３）吸引、（４）ドットマトリックス印刷。これらの好ましい作動モードを以下に説明する。連続供給連続供給において、計量ポンプは上述の流量に設定されて計量された体積の試薬が単位時間当たりの体積の形で移送される。例えば、毎秒１マイクロリットルだけ移送されるように流量をプログラムすることができる。次いで、シリンジは予め定められた流量で試薬をソレノイド弁１２に吐出する。この流れの間弁が開閉することにより、開弁時間および弁の作動周波数に応じた液滴が形成される。したがって、連続供給モードにおいて、システムは正確に計量された流量の試薬を移送することができるだけでなく、これを、テーブル速度、単位長さ当たりの試薬濃度、および液滴寸法を独立に制御しつつ行うことができる。図７（左側）に示されるように、ソレノイド弁式供給器を基板に対し非常に近くに配置すると試薬が基板上に直接的に流れ、連続線が提供される。連続作動のこのモードは非常に鋭い線を備えた試薬パターンが必要であるかまたは好ましい場合に特に利点を提供しうる。必要であれば、連続駆動式の試薬ポンプを用いてソレノイド弁式供給器への安定した流れを確保するようにしてもよい。しかしながら一般的には、ソレノイド弁式供給器は図７（右側）に示されるように、基板から少なくともわずかばかり離間せしめられる。このモードにおいて、目立たない液滴が形成され、これら液滴は基板上に流出せしめられて目標のパターンを形成する。各液滴の寸法は基板上に形成される結果としてのパターンの有効分解能を定める。この分解能を１インチ当たりのドット数または「ｄｐｉ」でもって表すのが好都合である。本発明は３００から６００ｄｐｉまたはそれ以上の範囲の供給分解能を達成することができるべきである。ドット供給ドット供給モードでは、個々の液滴を予めプログラムされた位置に供給することができる。これはソレノイド弁と容量型ポンプとをＸ，Ｘ−Ｙ，Ｘ−Ｙ−Ｚプラットホームにおいて同期させることにより達成される。計量ポンプは油圧波を形成すべく増量される。ソレノイド弁は予め定められた時間においてポンプ増分に対し開閉するよう協働せしめられる。ポンプが増量される前か或いはポンプが増量された後に弁をまず開弁するようにすることができる。開弁時、圧力波は液体の体積部分をノズル下方に押し付けて圧力振幅のピーク時に出口オリフィスにおいて液滴を形成する。液滴の寸法は計量ポンプにより与えられる増量分によって定められる。例えば、分解能が１２０００ステップの５０マイクロリットルのシリンジポンプは４．１６ナノリットルの増分変位容積を提供する。目標液滴寸法を備えた安定した供給作用を達成するために、ポンプにより形成される油圧波に対する各弁サイクルの時期および持続期間を実験により定めることができる。油圧波の波長が開弁時間に対し長すぎると圧力波は実際に弁を閉弁せしめる。波長が開弁時間とほぼ同じかあるいは開弁時間よりも短いと液体のパルスが液滴を形成するよう変位する。上述したように、液滴の寸法または体積は主に、シリンジポンプの増分変位容積により定められる。開弁時間が圧力波の波長に対し長いと開弁時に複数のパルスまたは変位分が弁を介し移動しうる。或る適用、例えば液滴の破裂がプログラムされた弁周波数において好ましい場合には、これが容認されあるいは好ましい。例えば、１００Ｈｚにおいて１０の液滴を形成して複合材液滴寸法が約４１．６ナノリットルとなるように供給装置をプログラムすることができる。この作動モードは適当なノズル構成でもって液滴寸法を１ナノリットルよりも小さくして供給する可能性を提供する。これは計量ポンプの分解能と、弁の最小開閉弁時間と、出口オリフィスの寸法とに依存する。しかしながら、弁が長く開弁し続けられると、システムが液滴を噴出するために十分な圧力を維持できない恐れがある。最も安定した供給作用を得るために、開弁時間を供給される液滴体積または複合材液滴体積と概ね調和させるべきである。当該技術分野において周知の多くの制御装置のいずれか一つにより、シリンジポンプおよび可動台車／プラットホームに対するソレノイド弁の時期、周波数、およびデューティサイクルを協働または同期させることができる。典型的な制御装置はマイクロプロセッサを基とし、予め定められた相、パルス幅、および／または周波数の多くの出力制御パルスまたは電気信号のうちのいずれか一つを提供する。例えばシリンジポンプ、可動台車／プラットホーム、およびソレノイド弁式供給器を本発明によって制御しかつ協働せしめるためにこれらの信号を用いてもよい。また、ソレノイド弁の開閉弁時間に対する圧カパルス最適な相がいくつかある。例えば、弁の開閉弁時間が結果としての圧力波と共に相内になるよう同期されつつ、開弁時間をポンプ増分のパルス幅の偶数倍になるように調節したときに安定した作動が確認されている。例えば、１２０００ステップの分解能で作動する５０マイクロリットルのシリンジポンプにおいて、増分変位容積は約４．１６ナノリットルである。したがって、４．１６ナノリットルの数倍の液滴寸法において安定した作動が可能であるべきである。したがって安定した作動のための最小液滴寸法はポンプの分解能を調節しまたはシリンジの寸法を増大することにより増減されうる。さらに均一な線および安定した作動を得るために、例えば８×４．１６ナノリットル＝３３．２８ナノリットルのように大きな液滴に対しては、小さい液滴に対するよりも開弁時間を長くするのが好ましい。上述したように、各目標の作動モードに対し、安定した作動の範囲は実験により容易に定めることができる。吸引他の好ましい作動モードは正確な量の試薬または他の液体をサンプルまたは容器から吸引する（「吸い込む」）ことである。このモードは例えば「吸い込みおよび吐出」作用において用いることができ、それによりサンプル液体を収容した水薬ビンから正確な量の液体が吸引され、次いで他の水薬ビン内に、または検査用の診断用検査片上に、または次のプロセスに供給される。供給器／吸引器は簡単なノズルまたはニードル（「吸引管」）としてもよく、あるいは好ましくはソレノイド弁式供給器としてもよい。計量ポンプおよび供給器／吸引器は好ましくはＸ，Ｘ−Ｙ，Ｘ−Ｙ−Ｚ可動プラットホームと共に同期されまたは協働せしめられる。作動時、計量ポンプは蒸留水のような洗浄液により満たされる。供給器または吸引管の先端は吸引されるべき液体内に配置され、計量ポンプは供給器または吸引管の先端内に正確な量の液体を吸い上げるために減圧せしめられる。一般的に、弁内まで移動することなくソレノイド弁式供給器の先端内に少量の試薬だけを吸引するのが好ましい。計量ポンプは次いで液体の正確な部分を容器または基板上に供給するために昇圧せしめられる。残りの液体は予め定められた量の洗浄液と共に廃物／洗浄液容器に供給される。これにより、液体サンプルが洗浄液により希釈されず、吸引および供給サイクルが終わる毎に多量のサンプルが流れるのが確保される。この作動モードは高粘性試薬の供給に対し特に利点を有する。従来のソレノイド弁式供給器は典型的に約５センチポアズよりも高い粘性の溶液に対し良好に作動しない。しかしながら、高粘性試薬を供給するのが好ましい適用が多くある。有利には、吸引／供給モードを用いたときに、本発明はこの問題点に対する解決策を提供する。上述したように、吸引／供給モードにおいて、システムは例えば水または水を基とする溶液のような低粘性の洗浄液により満たされる。試薬はまず吸引され、次いで供給され、過剰の洗浄液を供給することにより弁が洗浄される。粘性試薬の場合、本発明は吸引速度を低下することにより、このような試薬を非常に効果的に吸引しかつ供給することができる。これにより、さらに粘性の高い液体が何回も、ソレノイド弁式供給器または吸引管の先端に流入することが可能となる。粘性流体は次いで洗浄液と水和結合するので、システムが容量型により駆動されると共に流体が非圧縮性であるために粘性液体をノズルから効果的に供給することができる。このモードを用いることにより、本発明は典型的には直接的に供給することができなかった粘性の試薬を供給することができる。印刷他の好ましい作動モードは静電、ドットマトリックス、または他の印刷技術と共に本発明の液滴供給能力を用いて印刷されたパターン、線、および他の形状を基板上に形成することでありうる。この場合、計量ポンプを内部強制機能として用いてマトリックスパターンの各ドットの液滴寸法を量的に制御するようにすることができる。プログラムされた供給周波数機能と選択的な液滴の帯電および偏向作用とを重ね合わせることにより、本発明は必要に応じた液滴による印刷を提供することができ、この印刷は細かいドット寸法および印刷分解能に対し拡張された能力を有している。例えば、図８に示されるように本発明の特徴を有する供給装置１０’’を、静電印刷ヘッド２００と共に用いて基板上にドットマトリックスを形成するようにしてもよい。予め定められた寸法及び周波数パターンの液滴を供給するように供給装置をプログラムすることができる。これらの液滴が一対の偏向板２１０間に形成される電界により偏向されうるようにこれら液滴を電気的に帯電させることができる。液滴に付与される電荷量は変更可能であり、したがって偏向量もまた変更可能である。電子部品を配置して液滴があらゆる数の予め定められた位置に配置されうるように調節するようにしてもよい。図示されるように所望のドットマトリックスパターンを形成するために、個々の液滴の選択的な帯電および偏向作用を用いてもよい。あるいは、簡単なドットマトリックス印刷作用のための必要に応じた液滴の供給器の整列体を形成するために、複数の供給器およびポンプを配置してもよい。供給プラットホーム上述したように、本発明による供給装置を、複数のメンブレン配列体および取り扱いモジュールのいずれか一つに取り付けることもできる。例えば、図９に示されるように単一のプラットホーム１００を用いて複数の供給器を取り付け、一つまたはそれ以上の試薬を取り扱うようにしてもよい。このような供給プラットホームはマイクロプロセッサを基とし、好ましくはＲＳ２３２インターフェースのような産業界で標準の入出力ＩＯ制御装置（図示しない）を介し制御されうる。また、必要に応じ遠隔のプログラム可能な制御装置１１０を用いて複数の供給設備およびプラットホームを制御し、または中央ＩＯ制御装置をプログラムするようにしてもよい。本発明は個々のメンブレン片取り扱いモジュール、および連続リール式取り扱いモジュールと共に用いるのに特に適している。個々のメンブレン片モジュールは供給のためのＸ−Ｙテーブル動作を組み込んでもよい。リール式プラットホームは一つまたはそれ以上の供給器の動作のために取り付けられる取り付け具と共に定速メンブレン移動作用を組み込んでもよい。乾燥用オーブン（図示しない）を用いて必要に応じ単位時間当たりの製品量を増大するようにしてもよい。本発明により開示される方法および装置を用いて様々な液体、試薬、および他の物質、および様々な基板を供給することができることは当業者であれば容易に理解されるであろう。本発明は特定の好ましい実施態様に関連して開示されているが、本発明が特定の開示された実施態様を越えて本発明の変更態様まで拡張されることは当業者であれば容易に理解されるであろう。したがって、本発明の範囲は上述の特定の開示された実施態様により制限されるないべきであり、請求の範囲の公平な解釈のみにより定められるべきであることが意図される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０５Ｂ 12/06 Ｂ０５Ｂ 12/06 Ｂ０５Ｃ 5/00 １０１Ｂ０５Ｃ 5/00 １０１ 11/10 11/10 Ｂ０５Ｄ 1/02 Ｂ０５Ｄ 1/02 ＺＧ０１Ｎ 35/10 Ｂ０５Ｂ 17/06 // Ｂ０５Ｂ 17/06 Ｇ０１Ｎ 35/06 Ａ (31)優先権主張番号０８／６８７，７１２ (32)優先日平成８年７月26日(1996．7．26) (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．予め定められた量の液体を基板上に供給する装置であって、入口および出口を有すると共に、基板上に供給される予め定められた寸法および／または量の液体の液滴を形成するようになっている供給器と、供給器の入口と直列に流体的に配置されて供給器への液体の予め定められた量を計量する容量型ポンプとを具備し、それにより供給器により供給される液体の量および／または流量を、供給器の特定の作動パラメータから実質的に独立して正確に計量することができるようにした装置。２．供給器が出口および入口を有するエアロゾル供給器を具備し、エアロゾル供給器の出口がノズルで終端する空気通路を具備し、エアロゾル供給器の入口が液体を空気の流れと混合せしめて基板の近くでエアロゾルミストを形成するためのベンチュリオリフィスで終端する液体通路を具備した請求項１に記載の装置。３．供給器が予め定められた周波数およびデューティサイクルで開閉弁されて基板上に噴出される液体の液滴を形成するようになっている弁を具備した請求項１に記載の装置。４．弁が電気ソレノイドにより駆動される請求項５に記載の装置。５．弁が電歪式収縮体装置により駆動される請求項５に記載の装置。６．液体の所定の量または流量に対し目標の寸法、周波数、および／または出口速度の液滴を形成するために、弁の周波数およびデューティサイクルを実質的に独立にそれぞれ調節することができる請求項５に記載の装置。７．基板を可動に輸送すべく供給器に対しＸ，Ｘ−Ｙ，またはＸ−Ｙ−Ｚ動作するようになっている台車と組み合わされた請求項１に記載の装置であって、供給器が台車と並列配置される装置。８．容量型ポンプおよび台車に接続されてポンプの出力を台車の動作と協働せしめ、それにより液体が単位長さあたり正確な量の流れでもって供給されうるようにし、かつ供給器の特定の作動パラメータにより実質的に影響されることなく該流れを正確に計量することができるようにする制御装置をさらに具備した請求項７に記載の組み合わせ。９．供給器および容量型ポンプの配列体をさらに具備し、供給器の出口を、目標印刷マトリックスまたはドットパターンを得るのに適した目標パターンに配置した請求項８に記載の組み合わせ。１０．容量型ポンプがシリンジポンプを具備した請求項１に記載の装置。１１．シリンジポンプがシリンジハウジングと、シリンジハウジング内を軸線方向に変位可能なプランジャと、プランジャシャフトとを具備し、プランジャシャフト上に親ネジが形成されている請求項１０に記載の装置。１２．親ネジが回転せしめられたときにプランジャが軸線方向に変位し、それにより予め定められた量の液体が供給器の出口から移送されるように親ネジの寸法および位置が定められている請求項１１に記載の装置。１３．容量型ポンプがステップモータをさらに具備し、ステップモータは供給器に、予め定められた増分の量または流量の液体をポンプまで供給させるようになっている請求項１２に記載の装置。１４．連続ウェブ製造を可能にするために、第１の容量型ポンプと流体的に接続された第２の容量型ポンプをさらに具備した請求項１に記載の装置。１５．安定した作動のために得ることができかつ約２５０よりも多い要素により変更される選択可能な液滴寸法の範囲を提供するように供給器および容量型ポンプが構成されかつ調節される請求項１に記載の装置。１６．約４．２ナノリットルよりも小さいものから約１マイクロリットルよりも大きいものまでの範囲の選択可能な液滴寸法を提供するように供給器および容量型ポンプが構成されかつ調節される請求項１５に記載の装置。１７．液体を基板上に供給する装置であって、入口と、出口と、予め定められた周波数およびデューティサイクルで開閉弁されて基板上に供給される液滴を形成するようになっている弁とを有する供給器と、供給器の入口と直列に流体的に配置されて供給器への液体の予め定められた量を計量する容量型ポンプとを具備し、それにより供給器により供給される液体の量および／または流量を、供給器の特定の作動パラメータから実質的に独立して正確に計量することができるようにした装置。１８．供給器により供給される液滴の寸法、周波数、および速度を、供給される液体の量および／または流量から実質的に独立してそれぞれ調節することができる請求項１７に記載の装置。１９．弁が電気ソレノイドにより駆動される請求項１７に記載の装置。２０．弁が電歪式収縮体装置により駆動される請求項１７に記載の装置。２１．液体の所定の量または流量に対し目標の寸法、周波数、および／または出口速度の液滴を形成するために、弁の周波数およびデューティサイクルを実質的に独立にそれぞれ調節することができる請求項１７に記載の装置。２２．容量型ポンプがシリンジポンプを具備した請求項１７に記載の装置。２３．容量型ポンプがステップモータをさらに具備し、ステップモータは供給器に、予め定められた増分の量または流量の液体をシリンジポンプまで供給させるようになっている請求項２２に記載の装置。２４．安定した作動のために得ることができかつ約２５０よりも多い要素により変更される選択可能な液滴寸法の範囲を提供するように供給器および容量型ポンプが構成されかつ調節される請求項２３に記載の装置。２５．液体を基板上に供給する方法であって、基板を可動に輸送し、容量手段を用いて液体を予め定められた量または流量だけ計量し、計量された量または流量の液体を供給器に供給して基板上に堆積される予め定められた寸法および／または量の液滴を形成し、液体の予め定められた量または流量の計量作用と、基板の輸送作用とを調節して基板上に堆積される液体の密度が基板の単位長さあたりの体積に関して独立して制御されるようにする各ステップを具備した方法。２６．液滴が約４ナノリットルから約１マイクロリットルまでの範囲内にある請求項２５に記載の方法。２７．得ることができる液滴寸法の範囲が寸法に関し約２５０よりも多い要素により定められる請求項２５に記載の方法。