JP2006058188A - 液滴形成条件決定方法、液滴の体積計測方法、粒子数計測方法、及び液滴形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 液滴形成条件決定方法は、ノズル3に蓄えられたサンプル液21と、ノズル3の先端に対して対向配置された基板5との間にパルス電圧Pを印加し、ノズル3の先端からサンプル液21を吐出させて基板5上にサンプル液21からなる液滴27を形成するとともに、ノズル3内のサンプル液21と基板5との間に流れる電流Iの時間波形を測定する波形測定ステップS1と、電流Iの時間波形に基づいて、基板5上に液滴27を形成する際のパルス電圧Pの印加条件を決定する印加条件決定ステップS2とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
まず、本発明に係る液滴形成条件決定方法、液滴の体積計測方法、及び粒子数計測方法を好適に実施できる液滴形成装置について説明する。図1は、液滴形成装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。図1を参照すると、本実施形態の液滴形成装置1は、サンプル液21といった液体を蓄えるノズル3と、液滴27が形成される基板5を載置するための載置台であるXYZステージ9と、パルス電圧発生装置7とを備える。サンプル液21としては、例えばDNA試料の調製に用いられる緩衝液Saline-Sodium Citrate(SSC)の3×SSC溶液などが用いられる。なお、3×SSC溶液の抵抗率は15Ω・cmであり、純水(18.3MΩ・cm)と比較して極めて高い導電性を有する。また、パルス電圧発生装置7は、図2に示すような時間幅Wt、波高値Tのパルス電圧Pを発生する。XYZステージ9は、ノズル3の先端と基板5とが互いに対向するように基板5を載置する。また、XYZステージ9は、ノズル3の先端と基板5との相対位置を変化させる可動手段を兼ねており、基板5の表面に垂直な方向(Z方向)、及び基板5の表面に平行であり且つ互いに直交する2方向(X方向及びY方向)へ基板5を移動させることができる。
続いて、上記した液滴形成条件決定方法の第1実施例について説明する。本実施例では、サンプル液21として緩衝液SSCを3×SSCの濃度で使用した。先に述べたように、3×SSC溶液は純水と比較して極めて高い導電性を有する。このような高い導電性を有する液体に対しても、本発明による液滴形成条件決定方法の効果が充分に得られることを確認した。
続いて、上記した液滴形成条件決定方法の第2実施例について説明する。本実施例では、複数のノズル3を用いて、該複数のノズル3のそれぞれに蓄えられたサンプル液21からなる一つの液滴を基板5上において形成する場合の、電圧印加条件の決定方法について説明する。サンプル液21としては、上記実施例と同じ3×SSCを使用した。また、基板5としては、上記実施例と同じITO基板を使用した。
続いて、本発明による液滴の体積計測方法の実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態の方法を用いてパルス電圧Pの印加条件を決定した後に、この印加条件下でサンプル液21を分注する際にサンプル液21と基板5との間に流れる電流Iの時間波形を積分することにより、分注された液滴27の体積を計測する。
上記した液滴の体積計測方法の第3実施例について説明する。本実施例では、サンプル液21として、第1実施例と同じ3×SSCを使用した。また、基板5として、ITOが蒸着されたガラス基板の表面にPVA(ポリビニルアルコール)膜がコーティングされた基板(以下、PVAコートITO基板という)を使用した。また、ノズル3として外径が20μm、内径が12μmのものを使用した。
続いて、本発明による粒子数計測方法の実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態の方法を用いてパルス電圧Pの印加条件を決定した後に、微小粒子を混ぜたサンプル液21をこの印加条件下で分注して液滴27を形成し、サンプル液21と基板5との間に流れる電流Iの時間波形に基づいて、液滴27に含まれる微小粒子の個数を計測する。
上記した粒子数計測方法の第4実施例について説明する。本実施例では、サンプル液21として、第1実施例と同じ3×SSCを使用し、微小粒子として、イースト菌を3×SSCに懸濁させた。基板5としては、ITO基板を使用した。ノズル3としては、外径が33μm、内径が19.8μmのものを使用した。
続いて、上記した粒子数計測方法の第5実施例について説明する。本実施例では、サンプル液21として、第1実施例と同じ3×SSCを使用し、微小粒子として、平均粒径900nmのラテックス粒子(ポリマー)を3×SSCに懸濁させた。基板5としては、ITO基板を使用した。ノズル3としては、外径が15μm、内径が9μmのものを使用した。
Claims (12)
- 基板上に液滴を形成するための条件を決定する方法であって、
ノズルに蓄えられた液体と、前記ノズルの先端に対して対向配置された前記基板との間にパルス電圧を印加し、前記ノズルの先端から前記液体を吐出させて前記基板上に液滴を形成するとともに、前記ノズルに蓄えられた前記液体と前記基板との間に流れる電流の時間波形を測定する第1の波形測定ステップと、
前記第1の波形測定ステップにおいて測定された前記電流の時間波形に基づいて、前記基板上に液滴を形成する際の前記パルス電圧の印加条件を決定する印加条件決定ステップと
を備えることを特徴とする、液滴形成条件決定方法。 - 前記印加条件決定ステップにおいて、前記パルス電圧の印加条件として、前記ノズルの先端と前記基板との距離、前記パルス電圧の波高値、及び前記パルス電圧の時間幅のうち少なくとも1つを決定することを特徴とする、請求項1に記載の液滴形成条件決定方法。
- 前記印加条件決定ステップにおいて、前記電流の時間波形に含まれる複数の電流パルス波形の出現頻度に基づいて、前記パルス電圧の印加条件を決定することを特徴とする、請求項1または2に記載の液滴形成条件決定方法。
- 前記印加条件決定ステップにおいて、前記電流の時間波形に含まれる電流パルス波形の波高値に基づいて、前記パルス電圧の印加条件を決定することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液滴形成条件決定方法。
- 基板上に形成された液滴の体積を計測する方法であって、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の液滴形成条件決定方法を用いて前記パルス電圧の印加条件を決定する液滴形成条件決定ステップと、
前記液滴形成条件決定ステップにおいて決定された前記パルス電圧の印加条件に基づいて、前記ノズルに蓄えられた前記液体と前記基板との間に前記パルス電圧を印加し、前記ノズルの先端から前記液体を吐出させて前記基板上に液滴を形成するとともに、前記ノズルに蓄えられた前記液体と前記基板との間に流れる電流の時間波形を測定する第2の波形測定ステップと、
前記第2の波形測定ステップにおいて測定された前記電流の時間波形の積分値に基づいて、前記液滴の体積を計測する体積計測ステップと
を備えることを特徴とする、液滴の体積計測方法。 - 基板上に形成された液滴中の粒子数を計測する方法であって、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の液滴形成条件決定方法を用いて前記パルス電圧の印加条件を決定する液滴形成条件決定ステップと、
前記液体中に前記粒子を含ませて粒子混合液とし、前記液滴形成条件決定ステップにおいて決定された前記パルス電圧の印加条件に基づいて、前記ノズルに蓄えられた前記粒子混合液と前記基板との間に前記パルス電圧を印加し、前記ノズルの先端から前記粒子混合液を吐出させて前記基板上に前記粒子混合液の液滴を形成するとともに、前記ノズルに蓄えられた前記粒子混合液と前記基板との間に流れる電流の時間波形を測定する第3の波形測定ステップと、
前記第3の波形測定ステップにおいて測定された前記電流の時間波形に基づいて、前記液滴に含まれる粒子の個数を計測する粒子数計測ステップと
を備えることを特徴とする、粒子数計測方法。 - 前記粒子数計測ステップにおいて、前記電流の時間波形に含まれる複数の電流パルス波形のうち、パルス幅が所定値よりも長い前記電流パルス波形の個数に基づいて、前記液滴に含まれる粒子の個数を計測することを特徴とする、請求項6に記載の粒子数計測方法。
- 液体を蓄えるノズルと、
前記ノズルの先端に対向するように基板を載置する載置台と、
前記液体と前記基板との間にパルス電圧を印加する電圧印加手段と、
前記パルス電圧に応じて前記液体と前記基板との間に流れる電流の時間波形を測定する電流測定手段と
を備えることを特徴とする、液滴形成装置。 - 前記ノズルの先端と前記基板との相対位置を変化させる可動手段をさらに備えることを特徴とする、請求項8に記載の液滴形成装置。
- 前記電流測定手段によって測定された前記電流の時間波形を解析するための解析手段をさらに備え、
前記解析手段は、前記電流の時間波形に含まれる複数の電流パルス波形の出現頻度を求めることを特徴とする、請求項8または9に記載の液滴形成装置。 - 前記電流測定手段によって測定された前記電流の時間波形を解析するための解析手段をさらに備え、
前記解析手段は、前記電流の時間波形に含まれる電流パルス波形の波高値を求めることを特徴とする、請求項8〜10のいずれか一項に記載の液滴形成装置。 - 前記電流の時間波形に基づいて、前記基板上に液滴を形成する際の前記パルス電圧の印加条件を決定する印加電圧決定手段をさらに備えることを特徴とする、請求項8〜11のいずれか一項に記載の液滴形成装置。
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