JP2003149020A - Minute flow rate-measuring apparatus and method, computer program, and record medium - Google Patents

Minute flow rate-measuring apparatus and method, computer program, and record medium

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JP2003149020A
JP2003149020A JP2001348700A JP2001348700A JP2003149020A JP 2003149020 A JP2003149020 A JP 2003149020A JP 2001348700 A JP2001348700 A JP 2001348700A JP 2001348700 A JP2001348700 A JP 2001348700A JP 2003149020 A JP2003149020 A JP 2003149020A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for accurately measuring a minute flow rate, especially the flow velocity, namely the flow rate of droplets in real time. SOLUTION: The minute flow rate-measuring apparatus comprises a nozzle apparatus that is a nozzle apparatus (1) having a fixed aperture and ejects a fixed number of droplets per unit time, pieces of supply apparatus (2, 3) for supplying liquid to the nozzle apparatus (1), and pieces of detection apparatus (6, 7, and 8) for detecting the interval among a plurality of droplets (111) that are ejected from the nozzle apparatus (1). The detection apparatus advantageously has a mechanism (6) for giving strobe lighting in synchronization with the ejection of droplets, a camera (7) for imaging the images of a plurality of droplets that are synchronized and stopped by strobe lighting, and a processor (8) for measuring the interval among droplets by extracting the amount of feature from droplet images.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液滴の性状を同定
する装置、特に微小流量を形成する液滴の性状を同定す
る装置、および関連する微小流量を測定し、制御する装
置に関するものである。また、この方法、コンピュータ
プログラム、およびこれを記憶した記憶媒体に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for identifying a property of a droplet, and more particularly to a device for identifying a property of a droplet forming a minute flow rate, and an apparatus for measuring and controlling a related minute flow rate. is there. The present invention also relates to this method, a computer program, and a storage medium storing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】薬品の研究、開発および製造過程におい
て、例えばニトロセルロース膜等のストリップに試薬液
を再現可能な方法で印刷・添加することが行われてき
た。この例としては、公知文献、例えば、特公平7−6
975「試薬液の調合及びプリントのための装置及び方
法」がある。
2. Description of the Related Art In the process of research, development and manufacturing of chemicals, it has been practiced to print and add a reagent solution to strips such as nitrocellulose membrane in a reproducible manner. Examples of this include publicly known documents such as Japanese Patent Publication No. 7-6.
975, "Apparatus and Method for Reagent Solution Preparation and Printing".

【0003】印刷・添加には、従来から圧力下で供給さ
れる液体を液滴化するノズル装置によって試薬の液滴を
ニトロセルロース膜に向けて射出するという手段がとら
れてきた。しかし、この試薬の液量やその他の性状が濃
縮などにより変化したり、ノズル内その他の経路への固
形化したものの堆積により流量が変化したりすることが
あったため、試薬の流量などの変化を同定し、さらには
流量を調節する必要があった。
For printing and adding, conventionally, a means has been used in which a droplet of a reagent is ejected toward a nitrocellulose membrane by a nozzle device which transforms a liquid supplied under pressure into droplets. However, since the liquid volume and other properties of this reagent may change due to concentration, etc., and the flow rate may change due to the accumulation of solidified substances in the nozzle and other paths, the flow rate of the reagent may change. It was necessary to identify and even adjust the flow rate.

【0004】また、インクジェットプリンタにおけるイ
ンク供給機構などにおいても同様の現象がおこり、液の
流路等において微小流量の調節を行う必要があった。
The same phenomenon occurs in the ink supply mechanism of the ink jet printer, and it is necessary to adjust the minute flow rate in the liquid flow path.

【0005】これらの調節をおこなうための現在流量の
検出は、従来、ノズルからの射出量の視認、一定数射出
された液滴の重量の検出などによって行われていた。
Conventionally, the detection of the current flow rate for making these adjustments has been performed by visually observing the ejection amount from the nozzle, detecting the weight of a certain number of ejected droplets, and the like.

【0006】しかし、試薬の添加やインクジェットプリ
ンタのインクの使用においては、そもそも高精度の流量
調節が必要であり、また液によって濃縮やノズルその他
の流路への堆積が頻繁にあるいはランダムに生じるなど
の理由から上記微小流量の調節をリアルタイムに行う必
要もあり、上記従来の視認や蓄積速度検出によっては所
望の効果を十分に達せられないという欠点があった。
However, when adding reagents or using ink for ink jet printers, it is necessary to adjust the flow rate with high precision in the first place, and concentration or deposition on nozzles or other channels frequently or randomly occurs due to the liquid. For this reason, it is necessary to adjust the minute flow rate in real time, and there is a drawback in that the desired effect cannot be sufficiently achieved by the conventional visual recognition and accumulation speed detection.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、微小流量の液体の流量を、高精度かつリアルタイム
で測定し制御する装置を提供することを主な目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the main object of the present invention is to provide a device for measuring and controlling the flow rate of a liquid having a minute flow rate with high accuracy and in real time.

【0008】また、同時に、射出される液滴の容積、粘
性、比重、表面張力等を同様に測定し、同定し、さらに
は流量や性状の制御を行う装置を提供することを目的と
する。
Another object of the present invention is to provide a device for simultaneously measuring and identifying the volume, viscosity, specific gravity, surface tension, etc. of the ejected droplet, and controlling the flow rate and properties.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的に鑑
みてなされた微小流量測定装置であって、一定の口径を
有するノズル装置であって単位時間あたり一定数の液滴
を射出するノズル装置と、液体をノズル装置に供給する
供給装置と、ノズル装置により射出された複数の液滴間
の間隔を検出する検出装置とを備えることを最も主要な
特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a minute flow rate measuring device made in view of the above object, which is a nozzle device having a constant diameter and ejecting a constant number of droplets per unit time. The most main feature is that the apparatus includes a device, a supply device that supplies liquid to a nozzle device, and a detection device that detects a gap between a plurality of droplets ejected by the nozzle device.

【0010】一定の口径を有するノズル装置は、流量と
相関する速度で液滴を射出することができ、しかも単位
時間あたり一定数の液滴を射出するという前提により、
液滴間隔が流量に直結したものになる。
A nozzle device having a constant diameter is capable of ejecting droplets at a velocity that correlates with the flow rate, and on the premise that a constant number of droplets are ejected per unit time.
The droplet spacing is directly related to the flow rate.

【0011】しかも、液滴間隔がその時点での流量をリ
アルタイムに反映したものとなっており、さらに間隔と
いうより高精度検出が可能な物理量を検出することによ
り、本発明の第1の目的の実現を可能にしている。
In addition, the droplet interval reflects the flow rate at that point in real time, and by detecting the interval, which is a physical quantity that can be detected with higher accuracy, the first object of the present invention can be achieved. It is possible.

【0012】本発明はまた、液体性状測定装置を提供
し、この装置は、一定の口径を有するノズル装置であっ
て単位時間あたり一定数の液滴を射出するノズル装置
と、液体をノズル装置に供給する供給装置と、ノズル装
置により射出された複数の液滴間の間隔を検出する検出
装置とを備える。
The present invention also provides a liquid property measuring device, which is a nozzle device having a constant diameter and ejecting a fixed number of liquid droplets per unit time, and a liquid for the nozzle device. A supply device for supplying and a detection device for detecting an interval between the plurality of droplets ejected by the nozzle device are provided.

【0013】この測定する液体性状は、射出液滴の容
積、粘性、比重、表面張力、のいずれか一つであること
ができる。
The liquid property to be measured can be any one of the volume, viscosity, specific gravity and surface tension of the ejected droplet.

【0014】基本的な原理は上記流量測定装置と同様で
ある。射出液滴の容積は、流量をそのまま反映したもの
となっている。また、液自体の粘性、比重、表面張力な
どは、流量したがって射出速度とも相関し、流量と同様
の方法で検出することができる。
The basic principle is the same as that of the above flow rate measuring device. The volume of the ejected droplet reflects the flow rate as it is. Further, the viscosity, specific gravity, surface tension, etc. of the liquid itself correlate with the flow rate and hence the injection speed, and can be detected by the same method as the flow rate.

【0015】検出装置は、有利には、液滴射出と同期し
たストロボ照明を与える機構と、ストロボ照明によって
同期・静止した複数の液滴の像を撮像するカメラと、液
滴像から特徴量を抽出して液滴間隔を測定するプロセッ
サーとを備える。
The detection device is preferably a mechanism for providing stroboscopic illumination synchronized with the droplet ejection, a camera for capturing images of a plurality of droplets which are synchronized and stationary by the stroboscopic illumination, and a feature amount from the droplet image. A processor for extracting and measuring the droplet spacing.

【0016】液滴射出と同期したストロボ照明は、高い
頻度、すなわち高周波数で射出され移動する一連の液滴
を、ビデオ映像上で静止したままの複数の液滴として捉
えることを可能にする。これにより、通常のビデオカメ
ラ、例えば工業用、検査用のビデオカメラによる液滴間
隔の検出が容易になる。
Strobe illumination synchronized with droplet ejection allows a series of droplets that are ejected and moved at a high frequency, that is, at a high frequency, to be viewed as a plurality of still stationary droplets on a video image. This facilitates the detection of drop spacing with a conventional video camera, such as an industrial or inspection video camera.

【0017】特徴量は、有利には、液滴像から液滴の重
心を画像処理で抽出し、重心間の距離を数ヶ所測定して
平均化することにより求められる。
The feature amount is preferably obtained by extracting the centroid of the droplet from the droplet image by image processing, measuring the distances between the centroids at several points, and averaging the distances.

【0018】これにより外乱や微小なゆらぎに対してよ
り頑強な液滴間隔検出が可能となる。
As a result, it becomes possible to detect the liquid droplet interval more robustly against disturbances and minute fluctuations.

【0019】ノズル装置は、歪電素子を含むことができ
る。
The nozzle device can include a strained element.

【0020】歪電素子を用いたノズルは、口径が一定で
あり流量と射出速度とが相関し、かつ単位時間あたり一
定数の液滴を作成するという機能を容易に実現すること
ができる。
The nozzle using the strained element has a constant bore diameter, the flow rate and the ejection speed are correlated with each other, and the function of producing a fixed number of droplets per unit time can be easily realized.

【0021】本発明はまた、これらの装置から得られる
液滴間隔の測定値をもとに、液滴を形成する液体のノズ
ル装置への供給を液滴間隔が一定になるようフィードバ
ック制御することができる。
According to the present invention, the supply of the liquid forming the droplets to the nozzle device is feedback-controlled so that the droplet intervals are constant, based on the measured values of the droplet intervals obtained from these devices. You can

【0022】この制御は、液滴を形成する液体のノズル
装置への圧力の増減によって行うことができる。これ
は、例えば液滴間隔が基準値よりも大きいときは圧力を
弱くし、液滴間隔が基準値よりも小さいときは圧力を強
くするように制御する。基準値の許容範囲が広いときは
この制御に一定のヒステリシスを設けてもよい。
This control can be performed by increasing / decreasing the pressure of the liquid forming the droplets on the nozzle device. This is controlled so that, for example, the pressure is weakened when the droplet spacing is larger than the reference value, and the pressure is strengthened when the droplet spacing is smaller than the reference value. When the allowable range of the reference value is wide, this control may be provided with a certain hysteresis.

【0023】また、液滴を形成する二種類以上の液体の
ノズル装置への配合を変更することによって行うことが
できる。ある現在液滴間隔が得られたときに、配合、た
とえば各液種の押し出し圧力の、どういう変化が液滴間
隔を初期値に戻すかというデータをあらかじめ統計的に
もとめておき、コンピュータのメモリに蓄積しておき、
このメモリを参照しながら各押し出し圧力の制御を行う
ことによりこのような機構が実現できる。
Further, it can be carried out by changing the composition of two or more kinds of liquids forming droplets in the nozzle device. When a certain current drop interval is obtained, data such as the change in the composition, for example, the extrusion pressure of each liquid type, that returns the drop interval to the initial value is statistically obtained in advance and stored in a computer memory. Accumulate,
Such a mechanism can be realized by controlling each extrusion pressure while referring to this memory.

【0024】これらによりさまざまな態様で供給される
液体の流量の制御、したがって射出される液滴の容積、
速度などの制御が可能となる。
These control the flow rate of the liquid supplied in various ways, and thus the volume of the ejected droplet,
It is possible to control the speed.

【0025】本発明はまた、液体性状測定装置からの液
滴間隔測定値に事前定義された液滴間隔と性状値との対
応を適用して性状値を出力する液体性状同定装置を提供
する。
The present invention also provides a liquid property identification device which outputs a property value by applying a correspondence between a predefined liquid drop interval and a property value to a liquid drop measurement value from the liquid property measuring device.

【0026】これにより、液滴間隔に対応する性状、例
えば液滴の容積の具体的な値を人間がすぐに把握できる
単位でリアルタイムかつ高精度に表示することができ
る。
This makes it possible to display in real time and with high accuracy a property corresponding to the droplet interval, for example, a specific value of the volume of the droplet in a unit that can be immediately grasped by a person.

【0027】このような対応は、コンピュータプログラ
ムにより関数として実現してもよく、事前に測定して得
た、液滴間隔と容積などとの対応をメモリに参照テーブ
ル形式で蓄積しておくことにより、現在の液滴間隔に対
応するレコードの液滴容積値をピックアップして表示す
ることにより実現してもよい。
Such correspondence may be realized as a function by a computer program, and by storing the correspondence between the droplet interval and the volume obtained in advance in a memory in a look-up table format. , May be realized by picking up and displaying the droplet volume value of the record corresponding to the current droplet interval.

【0028】液滴の容積のほか、粘性、比重、表面張力
なども液滴間隔に反映され、事前の、逆算プログラミン
グあるいは対応測定により、あるときの液滴間隔からそ
のときの液滴の粘性などを同様に逆算あるいはピックア
ップすることができる。
In addition to the volume of the liquid droplet, viscosity, specific gravity, surface tension, etc. are reflected in the liquid droplet interval, and the viscosity of the liquid droplet at a certain time can be changed from the certain interval of the droplet by performing backward programming or corresponding measurement. Can be backcalculated or picked up as well.

【0029】本発明はまた、流量を測定する方法を提供
し、この方法は、一定の口径を有するノズル装置であっ
て単位時間あたり一定数の液滴を射出するノズル装置か
ら液滴を射出するステップと、ノズル装置により射出さ
れた複数の液滴間の間隔を検出するステップとを含む。
The present invention also provides a method for measuring a flow rate, which method comprises ejecting droplets from a nozzle device having a constant diameter and ejecting a constant number of droplets per unit time. And a step of detecting an interval between the plurality of droplets ejected by the nozzle device.

【0030】この方法により、ノズルに関する流路自体
の流量を測定することも可能になる。液滴間隔という、
画像処理に適した態様を得ることにより、流量の高精度
な検出を可能にしている。
This method also makes it possible to measure the flow rate of the flow path itself with respect to the nozzle. Droplet spacing,
By obtaining a mode suitable for image processing, it is possible to detect the flow rate with high accuracy.

【0031】本発明はまた、液体性状を測定する方法を
提供し、この方法は、一定の口径を有するノズル装置で
あって単位時間あたり一定数の液滴を射出するノズル装
置から液滴を射出するステップと、ノズル装置により射
出された複数の液滴間の間隔を検出するステップとを含
む。
The present invention also provides a method for measuring liquid properties, which method comprises ejecting liquid droplets from a nozzle device having a constant diameter and ejecting a constant number of liquid droplets per unit time. And a step of detecting an interval between the plurality of liquid droplets ejected by the nozzle device.

【0032】この液体性状は、射出液滴の容積、粘性、
比重、表面張力のいずれか一つであることができる。
The liquid properties are the volume, viscosity, and
It may be one of specific gravity and surface tension.

【0033】この検出ステップは、有利には、液滴射出
と同期したストロボ照明を与えるステップと、ストロボ
照明によって同期・静止した複数の液滴の像を撮像する
ステップと、液滴像から特徴量を抽出して液滴間隔を測
定するステップとを備える。
This detection step is preferably a step of providing stroboscopic illumination synchronized with droplet ejection, a step of capturing images of a plurality of droplets which are synchronized and stationary by stroboscopic illumination, and a feature amount from the droplet image. And measuring the droplet spacing.

【0034】これらの方法において、特徴量は、有利に
は、液滴像から液滴の重心を画像処理で抽出し、重心間
の距離を数ヶ所測定して平均化することにより求められ
る。
In these methods, the characteristic amount is advantageously obtained by extracting the centroid of the droplet from the droplet image by image processing, measuring the distances between the centroids at several points, and averaging the distances.

【0035】またこれらの方法において、ノズル装置が
歪電素子を含むことができる。
Also in these methods, the nozzle device may include a strained element.

【0036】また、これらの方法により得られる液滴間
隔をもとに、液滴を形成する液体のノズル装置への供給
を液滴間隔が一定になるようフィードバック制御する方
法を提供する。
Further, there is provided a method of feedback-controlling the supply of the liquid forming the droplets to the nozzle device based on the droplet intervals obtained by these methods so that the droplet intervals become constant.

【0037】これは、有利には、液滴を形成する液体の
ノズル装置への圧力を制御するものである。
This advantageously controls the pressure of the liquid forming the droplets on the nozzle device.

【0038】また、液滴を形成する二種類以上の液体の
ノズル装置への配合を、液滴間隔が一定になるようフィ
ードバック制御するものであってもよい。
Further, the mixture of two or more kinds of liquids forming droplets to the nozzle device may be feedback-controlled so that the distance between the droplets becomes constant.

【0039】本発明はまた、液体性状測定方法から得ら
れる液滴間隔(の測定値)に、事前定義された液滴間隔
と性状値との対応を適用し、性状値を出力する液体性状
同定方法を提供する。
The present invention also applies a predefined correspondence between the droplet spacing and the property value to the liquid droplet spacing (measured value) obtained from the liquid property measuring method, and outputs the liquid property identification. Provide a way.

【0040】本発明はさらに、少なくとも物理量を検出
する手段と記憶手段とを備えた計算機システムに、射出
された複数の液滴を含む像を記憶手段に取り込むステッ
プと、記憶手段に取り込まれた像から液滴間隔を計算す
るステップと、液滴間隔に関する値を出力するステップ
とを実行させるためのプログラムを提供する。
According to the present invention, a computer system having at least a means for detecting a physical quantity and a storage means stores an image containing a plurality of ejected droplets in the storage means, and an image stored in the storage means. A program is provided for executing a step of calculating a droplet interval from the above and a step of outputting a value related to the droplet interval.

【0041】液滴間隔を計算するステップは、有利に
は、記憶手段に取り込まれた像から特徴量を抽出して液
滴間隔を計算することができる。
The step of calculating the drop spacing can advantageously calculate the drop spacing by extracting a feature from the image captured in the storage means.

【0042】この特徴量は、有利には、液滴像から液滴
の重心を画像処理で抽出し、重心間の距離を数ヶ所測定
して平均化することにより求めることができる。
This feature amount can be advantageously obtained by extracting the centroid of the droplet from the droplet image by image processing, measuring the distances between the centroids at several points, and averaging them.

【0043】このようなプログラムが、計算機を介した
デジタル処理により上記のような高精度の検出を可能に
する。
Such a program enables the highly accurate detection as described above by digital processing via a computer.

【0044】本発明はまた、これらのプログラムを記憶
したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。
The present invention also provides a computer-readable storage medium storing these programs.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態において、各
構成要素は、公知文献、例えば、特公平7−6975
「試薬液の調合及びプリントのための装置及び方法」、
特開平9−1792「インクジェットシステム」、米国
特許4216483「LINEAR ARRAY IN
K JET ASSEMBLY」、米国特許43832
64「DEMAND DROP FORMING DE
VICE WITH INTERACTING TRA
NSDUCER AND ORIFICE COMBI
NATION」、米国特許4905503「METHO
D AND DEVICEFOR MEASURING
THE VISCOSITY OF A FLUI
D」の技術内容を参照あるいは応用したものとすること
ができ、公知となっている各構成要素の詳細については
これらを参照されたい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the embodiments of the present invention, each component is described in a known document, for example, Japanese Patent Publication No. 7-6975.
"Apparatus and method for preparation and printing of reagent solution",
Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-1792 “Inkjet System”, US Pat. No. 4,216,483 “LINEAR ARRAY IN
K JET ASSEMBLY, "U.S. Pat.
64 "DEMAND DROP FORMING DE
VICE WITH INTERACTING TRA
NSDUCER AND ORIFICE COMBI
"NATION", U.S. Pat. No. 4,905,503 "METHO"
D AND DEVICE FOR MEASURING
THE VISCOSITY OF A FLUI
The technical contents of “D” can be referred to or applied, and for details of publicly known constituent elements, refer to these.

【0046】図1に本願発明の一実施形態の全体構造を
示す。
FIG. 1 shows the overall structure of an embodiment of the present invention.

【0047】1は微小液滴111を射出するためのノズ
ル装置である。特に歪電素子を用いて構成されており、
射出流量に比例した初速度で液滴を射出することができ
る。2は、このノズル装置に液体を搬送する流路であ
り、液体のリザーバタンク(溶液入れ)21がこの流路
の主な部分を形成する。流量はこのリザーバタンクから
ノズル装置を介して射出される液体の単位時間当たりの
量とみなすことができる。3は、この流量を発生させる
ための加圧装置である。4は、この加圧装置を制御する
ための加圧装置コントローラーであり、加圧対象に関す
る現在の圧力を測定する機能と加圧量を制御する機能を
もつ。5は、液滴の射出周波数を規定し、撮像系特に後
述のストロボ6との同期をとり、さらに液滴を射出する
物理的条件、ここでは、射出タイミング、液滴に加える
電荷量、射出後の液滴が被る電場の影響を動的に調節す
るための、各制御用同期信号を生成するコントローラー
・ユニットである。液滴間隔の検出装置としては、複数
の液滴の間隔を撮像しデジタル静止画として出力可能な
高周波ストロボ6およびドロップモニター・カメラ7
と、このカメラに接続されカメラからのビデオ信号をデ
ジタル静止画(例えば非圧縮BMP形式またはPNG等
の可逆・非可逆圧縮形式)の時系列として順次取り込み
それぞれの静止画像につき平均液滴間隔を計算するプロ
セッサー8とを備えている。別の実施形態では図示され
ない信号線がコントローラー・ユニット5からカメラ7
に対して設けられ、カメラのシャッターについても同期
制御するようにすることができる。プロセッサー8は平
均液滴間隔から流量を計算し、その値をコントロール・
コンピュータ(PC)10に接続されたアナログRGB
モニターである表示装置9に表示する。
Reference numeral 1 is a nozzle device for ejecting the microdroplets 111. In particular, it is configured using a strained element,
Droplets can be ejected at an initial velocity proportional to the ejection flow rate. Reference numeral 2 is a flow path for conveying a liquid to the nozzle device, and a liquid reservoir tank (solution container) 21 forms a main part of the flow path. The flow rate can be regarded as the amount of liquid ejected from this reservoir tank through the nozzle device per unit time. Reference numeral 3 is a pressurizing device for generating this flow rate. Reference numeral 4 denotes a pressurizing device controller for controlling the pressurizing device, which has a function of measuring the current pressure of the pressurizing target and a function of controlling the pressurizing amount. Reference numeral 5 designates the ejection frequency of the liquid droplet, and is in synchronization with the imaging system, particularly a strobe 6 described later, and is a physical condition for further ejecting the liquid droplet, here, the ejection timing, the amount of charge applied to the liquid droplet, and after ejection. Is a controller unit that generates each control synchronization signal for dynamically adjusting the influence of the electric field that the liquid droplets of. As a droplet interval detection device, a high-frequency strobe 6 and a drop monitor camera 7 capable of imaging the intervals of a plurality of droplets and outputting as a digital still image.
Then, the video signal from the camera connected to this camera is sequentially taken in as a time series of a digital still image (for example, a non-compressed BMP format or a reversible / irreversible compression format such as PNG), and an average droplet interval is calculated for each still image. And a processor 8 that operates. In another embodiment, the signal line not shown is from the controller unit 5 to the camera 7
The shutter of the camera can be synchronously controlled. The processor 8 calculates the flow rate from the average droplet interval and controls the value.
Analog RGB connected to computer (PC) 10
It is displayed on the display device 9 which is a monitor.

【0048】なお、これらの動作周期例としては、射出
およびストロボが同期して47000Hz、カメラの撮
像が60Hz程度とすることができる。
As an example of these operation cycles, it is possible to synchronize the emission and strobe light at 47,000 Hz and the image pickup by the camera at about 60 Hz.

【0049】加圧装置コントローラー4、コントローラ
ー・ユニット5、プロセッサー8を、1台のPC10に
収容し、それぞれGP−IBインターフェース、別の形
態ではRS−232C等のインタフェース、を通じて外
部の装置、加圧装置3、ストロボ6、カメラ7、表示装
置9と信号のやりとりを行うとともに、PC10内の内
部バスを通じて装置固有のデータや制御信号のやりとり
を行うことができるようになっている。PC10内の図
示されないメモリに事前に記憶されたプログラムおよび
事前に定義された統計データなどにより、流量の測定だ
けでなく、流量が一定になるよう制御したり、ある時点
の液滴間隔の情報をもとにその時点の液滴すなわち液体
の粘性、比重、表面張力などの性状の同定を行うことも
できるようになっている。PC10は、インターネット
用の通信インターフェースや、可搬媒体の読み取り装置
を備えており、上記のコンピュータプログラムや統計デ
ータを外部の各種媒体からインストールすることができ
る。
Pressurizing device The controller 4, the controller unit 5, and the processor 8 are housed in a single PC 10, and each of them is connected to an external device or a pressurizing device through a GP-IB interface, or an interface such as RS-232C in another form. In addition to exchanging signals with the device 3, the strobe 6, the camera 7, and the display device 9, it is possible to exchange device-specific data and control signals through an internal bus in the PC 10. With a program stored in advance in a memory (not shown) in the PC 10 and predefined statistical data, not only the flow rate is measured but also the flow rate is controlled to be constant, and information on a droplet interval at a certain time is displayed. It is also possible to identify properties such as viscosity, specific gravity, and surface tension of the liquid droplet at that time, that is, liquid. The PC 10 includes a communication interface for the Internet and a reading device for a portable medium, and the computer program and the statistical data described above can be installed from various external mediums.

【0050】以下、添付の図をもとに本実施形態の各態
様を説明する。なお、上記および下記の実施形態および
実施態様は例としてのものであり、本発明の範囲は頭記
の特許請求の範囲によってのみ制限され、当業者にはこ
の範囲内で各種変形形態の実施が可能である。
Each aspect of this embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the above and below embodiments and implementations are merely examples, and the scope of the present invention is limited only by the appended claims, and those skilled in the art can implement various modifications within the scope. It is possible.

【0051】図2は、液体から微小液滴を射出する態様
を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a mode of ejecting minute droplets from a liquid.

【0052】加圧装置3は、図示しない空気供給装置か
らの加圧空気31を、流路2としてのリザーバタンク2
1に送り込んでいる。送り込まれる空気の量は、加圧装
置3内圧力センサーからの信号をもとに、あるいは別の
実施形態ではその信号を用いずに手調整などで、加圧装
置内3内レギュレータ32により調節される。
The pressurizing device 3 supplies pressurized air 31 from an air supply device (not shown) to the reservoir tank 2 as the flow path 2.
I am sending it to 1. The amount of air sent in is regulated by the regulator 32 in the pressurizing device 3 based on a signal from the pressure sensor in the pressurizing device 3 or by manual adjustment without using the signal in another embodiment. It

【0053】信号は、いったん外部の加圧装置コントロ
ーラー4の圧力測定部に送られ、加圧装置コントローラ
ー4による判断、あるいはこれをさらに制御するPC1
0内のプログラム、データ、および/または関係各装置
5、8による判断が信号として加圧装置内レギュレータ
ーに送られる。また、別の実施形態では、センサーから
の信号が加圧装置内の制御回路のみを介してレギュレー
ターに送られる(図示せず)ことができる。
The signal is sent to the pressure measuring unit of the external pressurizing device controller 4 once, and the PC1 for making a judgment by the pressurizing device controller 4 or for further controlling it.
The program, data in 0, and / or the judgment by the relevant devices 5, 8 are sent as signals to the regulator in the pressurizing device. In another embodiment, the signal from the sensor can be sent to the regulator (not shown) only via the control circuit in the pressurizer.

【0054】流路2の特にリザーバタンク21が、加圧
装置3により圧力が加えられノズル装置1に対し流路内
の液体を押し出すことになる。
A pressure is applied by the pressurization device 3 to the reservoir tank 21 of the flow path 2, and the liquid in the flow path is pushed out to the nozzle device 1.

【0055】ノズル装置1は、歪電素子を用いた、電気
信号に対して変位を発生する素子で構成され、後述のコ
ントローラーユニットからの制御信号で一定の周期で振
動することにより、常に単位時間あたり一定の液滴数を
射出する。流量が大きい場合、液滴一滴あたりの重量が
大きくなるが、ノズルの射出口の大きさは変わらないた
め射出される液滴の初速は速くなる。逆に流量が小さい
場合は液滴の初速は遅くなる。射出後の液滴は空気抵抗
と釣り合うところで速度が安定し一定の間隔で飛翔する
が、間隔は初速に比例するので流量が大きい場合は広い
液滴間隔を、流量が小さい場合は狭い液滴間隔を形成す
る。
The nozzle device 1 is composed of an element that uses a distorted electric element to generate a displacement with respect to an electric signal. The nozzle apparatus 1 vibrates at a constant cycle by a control signal from a controller unit, which will be described later, so that a unit time is constantly maintained. A fixed number of droplets are ejected per unit. When the flow rate is large, the weight per droplet becomes large, but the initial speed of the ejected droplet becomes faster because the size of the nozzle outlet does not change. On the contrary, when the flow rate is small, the initial velocity of the droplet becomes slow. The droplets after ejection have a stable velocity and fly at a constant interval where they balance air resistance, but since the interval is proportional to the initial velocity, a wide droplet interval is used when the flow rate is high, and a narrow droplet interval is used when the flow rate is low. To form.

【0056】回収容器22は、飛翔した液滴を回収し、
回収ポンプ23は回収容器中の液体をチェックバルブ2
4を介してリザーバタンク2に戻すことになる。
The recovery container 22 collects the flying droplets,
The recovery pump 23 checks the liquid in the recovery container with the check valve 2
It will be returned to the reservoir tank 2 via 4.

【0057】チェックバルブ24は、逆流を防止し正確
な流量測定を可能にしている。
The check valve 24 prevents backflow and enables accurate flow rate measurement.

【0058】図3は、液滴の射出と撮像との同期をとり
かつ射出液滴に関する物理的条件を調節するためコント
ローラー・ユニット5の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the controller unit 5 for synchronizing the ejection of the droplet and the imaging and adjusting the physical condition regarding the ejected droplet.

【0059】入力信号I/F501は、照明(ストロ
ボ)6、ノズル1、および液滴偏向装置101のための
各制御信号を生成する図中の各回路についての同期的な
制御を行うための、特に分配器からの、内部信号のイン
ターフェースを形成する。
The input signal I / F 501 is for performing synchronous control for each circuit in the drawing which generates each control signal for the illumination (strobe) 6, the nozzle 1, and the droplet deflecting device 101. It forms the interface for internal signals, especially from the distributor.

【0060】分配器11は、専用の分岐回路やマルチプ
レクサ回路で構成してもよく、あるいはPC10の内部
バスを用いた論理チャネルを介して実現してもよい。
The distributor 11 may be composed of a dedicated branch circuit or a multiplexer circuit, or may be realized via a logical channel using the internal bus of the PC 10.

【0061】図4は、本発明による液滴間隔の検出装置
を構成する要素とその各機能との対応を示す概略図であ
る。ノズル装置1を制御するノズル制御信号と、LED
型ストロボ照明6を制御する光源制御信号とを用いて、
同期をとった制御をすることにより、液滴の静止画像の
生成を容易にしている。
FIG. 4 is a schematic view showing the correspondence between the elements constituting the droplet interval detecting device according to the present invention and their respective functions. Nozzle control signal for controlling the nozzle device 1 and LED
And a light source control signal for controlling the type strobe lighting 6,
The synchronized control facilitates the generation of a still image of the droplet.

【0062】カメラ7は、ストロボにより高精度で露出
時間が制限された液滴像を撮像し、これを例えばNTS
Cなどのアナログビデオ形式でプロセッサ8に送信す
る。
The camera 7 picks up a droplet image of which exposure time is limited with high accuracy by a strobe, and this is taken as, for example, NTS.
It is transmitted to the processor 8 in an analog video format such as C.

【0063】プロセッサ8では、アナログビデオ形式の
液滴像動画、ただし、同期し見かけ上静止しているよう
に見える、を公知の方式でまずはデジタル静止画の時系
列に置き換え(81)、さらに各デジタル静止画につき
特徴抽出などのデジタル画像処理(82)を行った上
で、最後に液滴間隔の測定(83)を行うことになる。
In the processor 8, a droplet image moving image in analog video format, but synchronized and appearing to be stationary still, is first replaced by a time series of digital still images by a known method (81), and each After the digital image processing (82) such as feature extraction is performed on the digital still image, the droplet interval is finally measured (83).

【0064】測定結果は、RGBモニターなどの適当な
表示装置9に表示されるように制御され、さらに必要に
応じて、加圧装置を制御するためのフィードバック信号
として転送されたり、メモリに蓄積されたりする。
The measurement result is controlled so as to be displayed on an appropriate display device 9 such as an RGB monitor, and further, if necessary, transferred as a feedback signal for controlling the pressurizing device or stored in a memory. Or

【0065】静止画の特徴抽出としては、2値化、クラ
スタリング、クラスタの重心決定といった一般的な手法
を用いることができる。
As the feature extraction of the still image, general methods such as binarization, clustering, and cluster centroid determination can be used.

【0066】液滴間隔の測定83は、同一画像における
複数の液滴重心の間隔の平均化などを用いて行うことが
でき、上記のデジタル化をベースとした公知のその他の
様々な統計的手法を用いて精度を上げることができる。
The droplet interval measurement 83 can be performed by averaging the intervals of a plurality of droplet centroids in the same image, and various other known statistical methods based on the above digitization. Can be used to improve accuracy.

【0067】図5は、ノズル装置とその同期制御機構と
の関係を表す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the nozzle device and its synchronous control mechanism.

【0068】ここでは、特に、試薬のニトロセルロース
膜への印刷をおこなうため、ユーザ(右上)が、ユーザ
I/Fを通じて手作業で同期条件を設定する例について
説明している。
Here, in particular, an example in which the user (upper right) manually sets the synchronization condition through the user I / F in order to print the reagent on the nitrocellulose membrane will be described.

【0069】ユーザI/Fの入力装置12から指令を受
けたコントロールコンピュータは内部クロックにより適
当なタイミングで各装置、すなわち波形生成器53、圧
電ドライバ52、および高圧電源装置54に制御信号を
送ることができる。この例では圧電ドライバはトリガを
外部の発生器524から得ているが、コントロール・コ
ンピュータからの制御信号にトリガを含めることもでき
る。
The control computer, which receives a command from the input device 12 of the user I / F, sends a control signal to each device, that is, the waveform generator 53, the piezoelectric driver 52, and the high voltage power supply device 54, at an appropriate timing by the internal clock. You can In this example, the piezoelectric driver derives the trigger from an external generator 524, but the trigger could be included in the control signal from the control computer.

【0070】波形生成器53は、ノズルから射出された
液滴111に適当な電荷を持たせるためのチャージピン
535の出力波形を生成する。
The waveform generator 53 generates an output waveform of the charge pin 535 for giving the droplet 111 ejected from the nozzle an appropriate electric charge.

【0071】圧電ドライバ52は、ノズルの射出タイミ
ングを制御する。本発明では、有利には射出タイミング
が一定周期となるように制御される。
The piezoelectric driver 52 controls the nozzle ejection timing. In the present invention, the injection timing is advantageously controlled to have a constant cycle.

【0072】高圧電源54は、ノズル射出後の液滴の進
行方向に影響を与えるための高電場を形成する高圧プレ
ート536を制御する。
The high-voltage power supply 54 controls the high-voltage plate 536 that forms a high electric field for influencing the traveling direction of the liquid droplets after the nozzle is ejected.

【0073】射出される液滴111は、チャージピン5
35により電荷のチャージを受けた度合いにより偏向の
度合いが決定され、たとえばニトロセルロース膜の所定
の位置に落下することになる。本発明により、例えば液
滴の容積が高精度で規定される結果、偏向の度合いにつ
いても高精度で制御でき、結局、適量を適当な位置に高
精度で印刷・添加することが可能となる。
The ejected droplet 111 is the charge pin 5
The degree of deflection is determined by the degree to which the electric charge is received by 35, and for example, it falls to a predetermined position on the nitrocellulose membrane. According to the present invention, for example, the volume of a droplet is defined with high accuracy, and as a result, the degree of deflection can be controlled with high accuracy, and in the end, an appropriate amount can be printed / added to an appropriate position with high accuracy.

【0074】図6は、本発明の装置によりノズルから射
出された液滴の撮像例とその特徴量の一つである複数の
液滴間隔との対応を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a correspondence between an image pickup example of droplets ejected from the nozzle by the apparatus of the present invention and a plurality of droplet intervals which is one of the characteristic amounts thereof.

【0075】水玉模様の各楕円が射出された各液滴を表
し、太枠が、ストロボの1フラッシュに対応する1静止
画の範囲を表している。太枠内の縦細線141は、液滴
の水平方向の重心座標を表し、横細線142は、液滴の
垂直方向の重心座標を表している。各両方向矢印は、各
液滴間隔を表している。
Each ellipse having a polka dot pattern represents each ejected droplet, and the thick frame represents the range of one still image corresponding to one flash of the strobe. The vertical thin line 141 in the thick frame represents the horizontal center of gravity coordinates of the droplet, and the horizontal thin line 142 represents the vertical center of gravity coordinates of the droplet. Each double-headed arrow represents each droplet interval.

【0076】図6において、d1は最初の液滴重心間隔
であり、d2は次の液滴重心間隔であり、dnは最後の
液滴重心間隔である。平均液滴間隔はd1、d
2、...dnを足し合わせてnで割る計算をプロセッ
サー8により行うことで高速かつ容易に行うことができ
る。
In FIG. 6, d1 is the initial drop center of gravity interval, d2 is the next drop center of gravity interval, and dn is the last drop center of gravity interval. Average droplet spacing is d1, d
2 ,. . . It is possible to perform the calculation by adding up dn and dividing by n by the processor 8 at high speed and easily.

【0077】このような、撮像処理結果に補助線を付し
たデジタルイメージは、そのまま表示装置9にデジタル
表示することができ、その他の情報、例えば平均液滴間
隔の計算結果と併せて表示することにしてもよい。この
際、各時点での撮像処理結果をリアルタイムで表示する
ことが可能である。
Such a digital image in which an auxiliary line is added to the image pickup processing result can be digitally displayed on the display device 9 as it is, and it can be displayed together with other information, for example, the calculation result of the average droplet interval. You may At this time, it is possible to display the imaging processing result at each time point in real time.

【0078】図7は、本発明による、複数の独立した装
置において各流路における流量の変化割合と、それぞれ
対応する各ノズルから射出された液滴の液滴間隔変化割
合との相関を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the correlation between the rate of change in the flow rate in each flow path and the rate of change in the droplet spacing of the droplets ejected from the corresponding nozzles in a plurality of independent devices according to the present invention. Is.

【0079】具体的には、5基の流量測定装置(Hea
d#1〜Head#5に対応)を用い、加圧装置の圧力
を人為的に変化させて流量を変化させ、本装置により測
定した液滴間隔のデータと比較した。なお、各条件で一
定数の液滴を採取し重量を測定している。この7図から
わかるように、流量変化割合と液滴間隔変化割合とが高
精度で良好な相関を示しており、以下の計算式が成り立
つ。すなわち、Δf0:初期流量(ある基準時点0での
測定値を100%とする)、Δd0:初期平均液滴間隔
(同じ基準時点0での測定値)、Δfcurrent:現在流
量(現在時点currentでの推定流量x%)、Δd
current:現在平均液滴間隔(現在時点current
での測定値)として、流量変化率Δf(%)=Δf
current/Δf0=Δdcurrent/Δd0、また、流量まで
求める場合は、現在流量Δfcurrent=Δf0・(Δd
current/Δd0)。
Specifically, five flow rate measuring devices (Hea)
(corresponding to d # 1 to Head # 5), the pressure of the pressurizing device was artificially changed to change the flow rate, and the data was compared with the data of the droplet interval measured by this device. In addition, a certain number of droplets were collected under each condition and the weight was measured. As can be seen from FIG. 7, the flow rate change rate and the droplet interval change rate show a good correlation with high accuracy, and the following calculation formula is established. That is, Δf 0 : initial flow rate (measurement value at a certain reference time point 0 is 100%), Δd 0 : initial average droplet interval (measurement value at the same reference time point 0), Δf current : current flow rate (current time point) Estimated flow rate at current x%), Δd
current : current average droplet interval (current point current)
Flow rate change rate Δf (%) = Δf
current / Δf 0 = Δd current / Δd 0 , or when the flow rate is to be obtained, the current flow rate Δf current = Δf 0 · (Δd
current / Δd 0 ).

【0080】図8は、これまでの撮像処理、画像処理、
および上記の計算式を用いて、液滴間隔をもとに流量を
制御する機構の動作を示す流れ図である。
FIG. 8 shows the image pickup processing, the image processing,
9 is a flow chart showing the operation of a mechanism for controlling the flow rate based on the droplet interval, using the above calculation formula.

【0081】まず、プログラムが開始すると(S15
0)、基準となる初期値としての液滴間の距離Δd0
測定する(S151)。これは、基準となる初期点での
現在の液滴間隔Δdcurrentを、図左側の液滴間隔測定
(サブ)ルーチン(S155)により求め、Δd
currentをΔd0に代入する(S152)ことで達成され
る。
First, when the program starts (S15
0), the distance Δd 0 between the droplets as an initial reference value is measured (S151). This is the current droplet spacing Δd current at the initial point serving as the reference, and is determined by the droplet spacing measurement (sub) routine (S155) on the left side of the figure, and Δd
This is achieved by substituting current for Δd 0 (S152).

【0082】基準となる初期点とは、ノズル等の系の状
態が整備された直後の時点と考えることができる。
The reference initial point can be considered to be a time point immediately after the state of the system such as the nozzle has been maintained.

【0083】また、液滴間隔測定(サブ)ルーチン(S
152)は、便宜上サブルーチンとして表示している
が、マルチプロセッサによる平行処理、シングルプロセ
ッサにおける割り込み処理などにより、プログラム本流
のフローすなわち制御コンテクストとは独立して常に実
行されるように構成することもできる。この場合には、
静的大域変数などを用いてメモリの所定の位置にその時
点での測定結果Δdcurr entを書き込む(S158)よ
うにプログラムを構成する。
Further, the droplet interval measurement (sub) routine (S
Although 152) is shown as a subroutine for convenience, it can be configured to be always executed independently of the flow of the mainstream of the program, that is, the control context, by parallel processing by a multiprocessor, interrupt processing by a single processor, or the like. . In this case,
The program is configured to write the measurement result Δd curr ent at that time in a predetermined position in the memory using a static global variable (S158).

【0084】現在液滴間隔測定ルーチン(S152)
は、前述したとおり現在の液滴間隔Δdcurrentを計算
し、この値とともに(S158)、(サブルーチンとし
て構成されている場合は)制御を本流のフローに戻す
(S159)。
Present Droplet Interval Measurement Routine (S152)
Calculates the current droplet interval Δd current as described above, and returns the control to the main flow (when configured as a subroutine) together with this value (S158) (S159).

【0085】本流のフローでは得られたΔdcurrent
Δd0に代入して(S152)、このΔd0を初期値の液
滴間隔、すなわち100%と定義する。
In the mainstream flow, the obtained Δd current is substituted for Δd 0 (S152), and this Δd 0 is defined as the initial value of the droplet interval, that is, 100%.

【0086】このように初期値の設定が終了すると、次
に液滴間隔の経時変化を測定する無限ループ(繰り返
し)フェーズ(S153、S154)に移る。なお、無
限ループフェーズは、コンピュータの図示しない入力装
置からのコマンド入力により適当な時点で中断、あるい
は終了することができる。
When the setting of the initial value is completed in this way, the process then shifts to an infinite loop (repetition) phase (S153, S154) for measuring the change with time of the droplet interval. The infinite loop phase can be interrupted or terminated at an appropriate point by inputting a command from an input device (not shown) of the computer.

【0087】無限ループフェーズでは、一定時間間隔で
そのときの液滴間距離が測定される(S153、S15
5〜S159)。測定は、やはり液滴間距離想定ルーチ
ンを、サブルーチン呼び出しにより直接利用したり、大
域変数などを用いて間接的に利用したりして行われる。
In the infinite loop phase, the distance between droplets at that time is measured at regular time intervals (S153, S15).
5 to S159). The measurement is also performed by directly using the inter-droplet distance estimation routine by calling a subroutine or indirectly using a global variable or the like.

【0088】こうしてその時点で得られたΔdcurrent
と既に得られているΔd0とをもとに、計算式Δd
current/Δd0×100(%)により液滴間隔の変化割
合を求め(S154)、これを、初期点からの「流量
の」変化割合として、表示装置9などに表示する。
The Δd current thus obtained at that time
And the already obtained Δd 0 , the calculation formula Δd
The change rate of the droplet interval is obtained from current / Δd 0 × 100 (%) (S154), and this is displayed on the display device 9 or the like as the “flow rate” change rate from the initial point.

【0089】こうした無限ループは、やはり割り込み制
御により制御されてもよく、プログラムの無条件分岐命
令により制御されてもよい。割り込み制御の場合には、
タイマーにより一定時間間隔で、測定および対応する表
示が、自動的に繰り返されるようにすることができる。
Such an endless loop may be controlled by the interrupt control as well, or may be controlled by the unconditional branch instruction of the program. In case of interrupt control,
The timer allows the measurement and corresponding display to be repeated automatically at regular intervals.

【0090】ΔdcurrentとΔd0の組み合わせ、あるい
はその二者の比率は、加圧装置等へのフィードバック制
御信号のソースとして用いることができる。こういった
デジタル値が、コントロール・コンピュータ10の制御
等によって直接・間接に加圧装置コントローラー4に内
部共用バスあるいは専用チャネルを介して送信され、加
圧装置コントローラー4のD/A変換器等を介してアナ
ログ値となり、加圧装置のレギュレーターへの制御信号
となる。
The combination of Δd current and Δd 0 or the ratio of the two can be used as the source of the feedback control signal to the pressurizing device or the like. These digital values are directly or indirectly transmitted to the pressurizing device controller 4 through an internal shared bus or a dedicated channel by the control of the control computer 10 or the like, and the D / A converter of the pressurizing device controller 4 or the like is transmitted. It becomes an analog value via and becomes a control signal to the regulator of the pressurizing device.

【0091】具体的には、液滴間隔を反映するアナログ
値が一定の基準値よりも大きい場合には、加圧量を減ら
すようにレギュレータが制御を行い、小さい場合には加
圧量を大きくするように制御を行う。この制御には、一
定のヒステリシスを設けられる。これは、有利には、コ
ントロールコンピュータ10によるプログラムで設けら
れる。別の実施形態では、レギュレータのレベルで物理
的に設けられる。
Specifically, when the analog value reflecting the droplet interval is larger than a fixed reference value, the regulator controls so as to reduce the pressurizing amount, and when it is smaller, the pressurizing amount is increased. Control to do so. A constant hysteresis is provided for this control. This is preferably provided by a program by the control computer 10. In another embodiment, it is physically provided at the level of the regulator.

【0092】上述の一連の機構が、微小流量を精度よく
かつリアルタイムで検出し制御することを実質的に可能
にしている。
The series of mechanisms described above substantially enable the minute flow rate to be detected and controlled accurately and in real time.

【0093】[0093]

【発明の効果】本発明により、微小流量の液体の特に液
滴の流量を高精度かつリアルタイムで測定することが可
能になり、またこれをもとに、微小流量の液体の特に液
滴の流量を高精度かつリアルタイムで特に一定制御する
ことも可能になる。また射出液滴の容積、粘性、比重、
表面張力など、液体の性状の測定、同定を行うことも可
能になり、この測定にもとづく微小流量の制御も可能と
なる。
According to the present invention, it becomes possible to measure the flow rate of a liquid having a very small flow rate, particularly the flow rate of a liquid droplet, with high accuracy and in real time. It is also possible to perform high precision and real-time constant control. In addition, the volume, viscosity, specific gravity of the ejected droplet,
It is also possible to measure and identify the properties of the liquid such as surface tension, and it is also possible to control the minute flow rate based on this measurement.

【0094】また本発明により、流量の検出に関して、
間隔というより高精度検出が可能な物理量の検出を可能
にする。
Further, according to the present invention, regarding flow rate detection,
This makes it possible to detect physical quantities that can be detected with higher precision than intervals.

【0095】また、外乱や微小なゆらぎに対してより頑
強な液滴間隔検出が可能となっている。
Further, it is possible to more robustly detect the droplet interval with respect to disturbance and minute fluctuations.

【0096】また本発明は、流量と射出速度とが相関
し、かつ単位時間あたり一定数の液滴を作成するという
機能を容易に実現することができる。
Further, the present invention can easily realize the function of correlating the flow rate with the ejection speed and creating a fixed number of droplets per unit time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示す全体図である。FIG. 1 is an overall view showing an embodiment of the present invention.

【図2】液体から微小液滴を射出する構成を示す概略図
である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration for ejecting minute droplets from a liquid.

【図3】液滴の射出と撮像との同期をとりかつ液滴に関
する物理的条件を調節するためコントローラーの構成を
示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a controller for synchronizing the ejection of a droplet and the imaging and adjusting the physical conditions relating to the droplet.

【図4】本発明による液滴間隔の検出装置を構成する要
素とその各機能との対応を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the correspondence between the elements constituting the droplet spacing detection device according to the present invention and their respective functions.

【図5】図5は、ノズル装置とその同期制御機構との関
係を表す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a nozzle device and its synchronous control mechanism.

【図6】本発明の装置によりノズルから射出された液滴
の撮像例とその特徴量の一つである複数の液滴間隔との
対応を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a correspondence between an image pickup example of a droplet ejected from a nozzle by the apparatus of the present invention and a plurality of droplet intervals which is one of its characteristic amounts.

【図7】本発明による、複数の独立した装置において各
流路における流量の変化割合と、対応する各ノズルから
射出された液滴の液滴間隔変化割合との相関を示す図で
ある。
FIG. 7 is a diagram showing a correlation between a change rate of a flow rate in each flow path and a change rate of a droplet interval of a droplet ejected from each corresponding nozzle in a plurality of independent devices according to the present invention.

【図8】液滴間隔をもとに流量を制御する機構の動作を
示す流れ図である。
FIG. 8 is a flow chart showing an operation of a mechanism for controlling a flow rate based on a droplet interval.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ノズル 2 流路(の大部分) 3 加圧装置 4 加圧装置コントローラー 5 ノズル−ストロボ同期コントローラー・ユニット 6 ストロボ 7 カメラ 8 液滴間隔測定プロセッサ 9 表示装置 10 コントロール・コンピューター 11 分配器 21 試薬又はインクのリザーバータンク 22 回収容器 23 回収ポンプ 24 チェックバルブ 31 加圧空気 32 レギュレーター 101 液滴偏向装置 111 液滴 1 nozzle 2 channels (most of) 3 Pressurizing device 4 Pressure device controller 5 nozzle-strobe synchronous controller unit 6 Strobe 7 camera 8 Drop Interval Measurement Processor 9 Display device 10 control computer 11 distributor 21 Reagent or ink reservoir tank 22 Collection container 23 Recovery pump 24 check valves 31 Pressurized air 32 regulator 101 Droplet deflecting device 111 droplets

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一定の口径を有するノズル装置であって
単位時間あたり一定数の液滴を射出するノズル装置
(1)と、液体をノズル装置(1)に供給する供給装置
と、ノズル装置(1)により射出された複数の液滴間の
間隔を検出する検出装置(6、7、8)とを備えること
を特徴とする微小流量測定装置。
1. A nozzle device (1) having a constant diameter, which ejects a fixed number of droplets per unit time, a supply device for supplying a liquid to the nozzle device (1), and a nozzle device ( A minute flow rate measuring device, comprising: a detecting device (6, 7, 8) for detecting an interval between a plurality of droplets ejected by 1).
【請求項2】 一定の口径を有するノズル装置であって
単位時間あたり一定数の液滴を射出するノズル装置
(1)と、液体をノズル装置(1)に供給する供給装置
と、ノズル装置(1)により射出された複数の液滴間の
間隔を検出する検出装置(6、7、8)とを備えること
を特徴とする液体性状測定装置。
2. A nozzle device (1) having a constant diameter for ejecting a constant number of droplets per unit time, a supply device for supplying a liquid to the nozzle device (1), and a nozzle device ( 1) A liquid property measuring device, comprising: a detection device (6, 7, 8) for detecting a space between a plurality of liquid droplets ejected by 1).
【請求項3】 前記液体性状が、射出液滴の容積、粘
性、比重、表面張力、のいずれか一つであることを特徴
とする請求項2に記載の液体性状測定装置。
3. The liquid property measuring apparatus according to claim 2, wherein the liquid property is any one of volume, viscosity, specific gravity and surface tension of the ejected droplet.
【請求項4】 前記検出装置(6、7、8)が、液滴射
出と同期したストロボ照明を与える機構(5、6)と、
ストロボ照明によって同期・静止した複数の液滴の像を
撮像するカメラ(7)と、液滴像から特徴量を抽出して
液滴間隔を測定するプロセッサー(8)とを備えること
を特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の
装置。
4. A mechanism (5, 6) in which the detection device (6, 7, 8) provides stroboscopic illumination synchronized with droplet ejection,
It is characterized by comprising a camera (7) for picking up images of a plurality of liquid droplets that are synchronized and stationary by strobe illumination, and a processor (8) for extracting a feature amount from the liquid droplet image and measuring a liquid droplet interval. An apparatus according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 前記特徴量が、液滴像から液滴の重心を
画像処理で抽出し、重心間の距離を数ヶ所測定して平均
化することにより求められることを特徴とする請求項4
に記載の装置。
5. The feature quantity is obtained by extracting the center of gravity of the droplet from the droplet image by image processing, measuring the distances between the centers of gravity at several points, and averaging the distances.
The device according to.
【請求項6】 ノズル装置(1)が歪電素子を含むこと
を特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の
装置。
6. Device according to claim 1, characterized in that the nozzle device (1) comprises an electrostrictive element.
【請求項7】 液滴間隔の前記測定値をもとに、液滴間
隔が一定になるよう、前記供給装置をフィードバック制
御する請求項1から6のいずれか一項に記載の装置。
7. The apparatus according to claim 1, wherein the supply device is feedback-controlled so that the droplet interval becomes constant based on the measured value of the droplet interval.
【請求項8】 液滴間隔の前記測定値をもとに、液滴間
隔が一定になるよう、前記供給装置のノズルへの供給圧
力をフィードバック制御する請求項1から6のいずれか
一項に記載の装置。
8. The feed pressure to the nozzle of the supply device is feedback-controlled so that the droplet interval becomes constant based on the measured value of the droplet interval. The described device.
【請求項9】 液滴間隔の前記測定値をもとに、液滴間
隔が一定になるよう、前記供給装置において液滴を形成
する二種類以上の液体のノズル装置(1)への配合をフ
ィードバック制御する請求項1から6のいずれか一項に
記載の装置。
9. Based on the measured value of the liquid droplet spacing, the nozzle device (1) is blended with two or more kinds of liquid forming liquid droplets in the supply device so that the liquid droplet spacing becomes constant. The device according to any one of claims 1 to 6, which is feedback-controlled.
【請求項10】 液滴間隔の前記測定値に、事前定義さ
れた液滴間隔と性状値との対応を適用し、性状値を出力
する請求項2または3のいずれか一項に記載の装置。
10. The apparatus according to claim 2, wherein a predetermined correspondence between the droplet interval and the property value is applied to the measured value of the droplet interval, and the property value is output. .
【請求項11】 流量を測定する方法であって、一定の
口径を有するノズル装置であって単位時間あたり一定数
の液滴を射出するノズル装置から液滴を射出するステッ
プと、ノズル装置(1)により射出された複数の液滴間
の間隔を検出するステップとを含むことを特徴とする微
小流量測定方法。
11. A method for measuring a flow rate, the method comprising: ejecting liquid droplets from a nozzle device having a constant diameter and ejecting a constant number of liquid droplets per unit time; ), The step of detecting the interval between the plurality of droplets ejected by the above method.
【請求項12】 液体性状を測定する方法であって、一
定の口径を有するノズル装置であって単位時間あたり一
定数の液滴を射出するノズル装置から液滴を射出するス
テップと、ノズル装置(1)により射出された複数の液
滴間の間隔を検出するステップとを含むことを特徴とす
る液体性状測定方法。
12. A method for measuring a liquid property, the method comprising: ejecting liquid droplets from a nozzle device having a constant diameter and ejecting a constant number of liquid droplets per unit time; 1) The step of detecting the intervals between the plurality of liquid droplets ejected according to 1).
【請求項13】 前記液体性状が、射出液滴の容積、粘
性、比重、表面張力のいずれか一つであることを特徴と
する請求項12に記載の液体性状測定方法。
13. The liquid property measuring method according to claim 12, wherein the liquid property is any one of volume, viscosity, specific gravity and surface tension of the ejected droplet.
【請求項14】 前記検出ステップが、液滴射出と同期
したストロボ照明を与えるステップと、ストロボ照明に
よって同期・静止した複数の液滴の像を撮像するステッ
プと、液滴像から特徴量を抽出して液滴間隔を測定する
ステップとを備えることを特徴とする、請求項11から
13のいずれか一項に記載の方法。
14. The detecting step includes a step of applying stroboscopic illumination synchronized with droplet ejection, a step of capturing images of a plurality of droplets which are synchronized and stationary by stroboscopic illumination, and a feature amount is extracted from the droplet image. Measuring the drop spacing. 14. A method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the method comprises:
【請求項15】 前記特徴量が、液滴像から液滴の重心
を画像処理で抽出し、重心間の距離を数ヶ所測定して平
均化することにより求められることを特徴とする請求項
14に記載の方法。
15. The feature quantity is obtained by extracting the center of gravity of a droplet from a droplet image by image processing, measuring the distances between the centers of gravity at several points, and averaging the distances. The method described in.
【請求項16】 ノズル装置(1)が歪電素子を含むこ
とを特徴とする、請求項11から15のいずれか一項に
記載の方法。
16. Method according to any one of claims 11 to 15, characterized in that the nozzle device (1) comprises an electrostrictive element.
【請求項17】 得られる液滴間隔をもとに、液滴を形
成する液体のノズル装置(1)への供給を液滴間隔が一
定になるようフィードバック制御するステップをさらに
含む、請求項11から16のいずれか一項に記載の方
法。
17. The method according to claim 11, further comprising the step of feedback-controlling the supply of the liquid forming the droplets to the nozzle device (1) based on the obtained droplet spacing so that the droplet spacing becomes constant. 17. The method according to any one of 1 to 16.
【請求項18】 得られる液滴間隔をもとに、液滴を形
成する液体のノズル装置(1)への圧力を、液滴間隔が
一定になるようフィードバック制御するステップをさら
に含む、請求項11から16のいずれか一項に記載の方
法。
18. The method further comprising the step of feedback-controlling the pressure of the liquid forming the droplets to the nozzle device (1) based on the obtained droplet intervals so that the droplet intervals become constant. 17. The method according to any one of 11 to 16.
【請求項19】 得られる液滴間隔をもとに、液滴を形
成する二種類以上の液体のノズル装置(1)への配合
を、液滴間隔が一定になるようフィードバック制御する
ステップをさらに含む、請求項11から16のいずれか
一項に記載の方法。
19. The method further comprising the step of feedback-controlling the composition of two or more kinds of liquids forming a droplet into the nozzle device (1) based on the obtained droplet interval so that the droplet interval becomes constant. 17. A method according to any one of claims 11 to 16 including.
【請求項20】 得られる液滴間隔に、事前定義された
液滴間隔と性状値との対応を適用し、性状値を出力する
ステップをさらに含む、請求項12または13のいずれ
か一項に記載の方法。
20. The method according to claim 12, further comprising the step of applying a predefined correspondence between the droplet interval and the property value to the obtained droplet interval and outputting the property value. The method described.
【請求項21】 少なくとも物理量を検出する手段と記
憶手段とを備えた計算機システム(10)に、射出され
た複数の液滴を含む像を記憶手段に取り込むステップ
と、記憶手段に取り込まれた像から液滴間隔を計算する
ステップと、液滴間隔に関する値を出力するステップと
を実行させるためのプログラム。
21. A computer system (10) having at least a means for detecting a physical quantity and a storage means, a step of loading an image containing a plurality of ejected droplets in the storage means, and an image loaded in the storage means. A program for executing a step of calculating a droplet interval from the output and a step of outputting a value related to the droplet interval.
【請求項22】 前記液滴間隔を計算するステップが、
記憶手段に取り込まれた像から特徴量を抽出して液滴間
隔を計算することを特徴とする、請求項21に記載のプ
ログラム。
22. The step of calculating the drop spacing comprises:
22. The program according to claim 21, wherein a feature amount is extracted from the image captured in the storage unit to calculate the droplet interval.
【請求項23】 前記特徴量は、液滴像から液滴の重心
を画像処理で抽出し、重心間の距離を数ヶ所測定して平
均化することにより求めることを特徴とする請求項22
に記載のプログラム。
23. The feature amount is obtained by extracting the center of gravity of the droplet from the droplet image by image processing, measuring the distances between the centers of gravity at several points, and averaging the distances.
The program described in.
【請求項24】 請求項21から23のいずれか一項に
記載のプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能
な記憶媒体。
24. A computer-readable storage medium storing the program according to any one of claims 21 to 23.
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