JP2007152165A - Gas pulse ejection apparatus and microdroplet generation apparatus - Google Patents

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JP2007152165A JP2005347495A JP2005347495A JP2007152165A JP 2007152165 A JP2007152165 A JP 2007152165A JP 2005347495 A JP2005347495 A JP 2005347495A JP 2005347495 A JP2005347495 A JP 2005347495A JP 2007152165 A JP2007152165 A JP 2007152165A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas pulse ejection apparatus capable of ejecting gas pulses precisely controlled in peak pressure and pulse width. <P>SOLUTION: The gas pulse ejection apparatus 10 has a gas supply source 11, an ejection port 12, and a peak pressure generation section 13 connected to the gas supply source 11 and the ejection port 12, wherein the peak pressure generation section 13 includes a first pressure adjusting means 13a and a first stop valve 13b connected to the ejection port 12 of the first pressure adjusting means 13a, and releases the gas on the first pressure adjusting means 13a side to the ejection port 12 when the first pressure adjusting means 13a is opened. The first pressure adjusting means 13a is equipped with a first pressure reducing mechanism and a first pressure opening mechanism which is connected to the ejection port 12 side of the first pressure reducing mechanism and releases the gas on the ejection port 12 side of the first pressure reducing mechanism to the atmosphere when the pressure on the ejection port 12 side of the first pressure reducing mechanism exceeds the pressure P<SB>1</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、気体パルスを吐出する気体パルス吐出装置に関する。また、微小な液滴を生成する微小液滴生成装置に関する。   The present invention relates to a gas pulse ejection device that ejects gas pulses. The present invention also relates to a micro droplet generator that generates micro droplets.

近年の科学技術の発達により、印刷物や各種デバイスの高精細化が進み、微小の液滴を取り扱う技術が増えている。そのような技術としては、例えば、銀塩写真に匹敵する高精細写真を印画するプリンター、エッチングを適用しない電子回路作製プロセス、3次元樹脂造形システムなどが知られ、実用化されている。
上記のような微小の液滴を取り扱う技術においては、より一層の性能向上が求められている。
With the recent development of science and technology, high-definition printing materials and various devices have progressed, and techniques for handling minute droplets are increasing. As such techniques, for example, a printer that prints a high-definition photograph comparable to a silver salt photograph, an electronic circuit manufacturing process that does not apply etching, a three-dimensional resin modeling system, and the like are known and put into practical use.
In the technology for handling such fine droplets as described above, further improvement in performance is required.

微小液滴を取り扱う技術の性能向上を図るためには、微小な液滴の挙動を調べる必要があり、そのためには微小液滴を生成させることが求められる。
微小液滴を生成する方法としては、ピエゾ素子の変形によって生じる圧力や、液体流路の加熱により生じた気泡によって、微小液滴を吐出させるいわゆるインクジェット法が知られている。このインクジェット法では、微小液滴を連続して吐出させることができる。
また、シリンジ等に充填した液体に空気の圧力を短時間印加することにより一定量の液体を吐出させる装置も考案されている(例えば、特許文献1,2参照)。特許文献1,2に記載の装置では、液体を充填したシリンジ内の圧力変化を検出し、その圧力変化に基づいて開閉弁をフィードバック制御して微小液滴を生成させている。この方法によれば、液体の粘度や残存量に依存せずに液体を一定量吐出することができる。
特開昭63−97259号公報 特公平8−32315号公報
In order to improve the performance of the technology for handling microdroplets, it is necessary to investigate the behavior of the microdroplets, and for that purpose it is required to generate microdroplets.
As a method for generating micro droplets, a so-called inkjet method is known in which micro droplets are ejected by pressure generated by deformation of a piezo element or bubbles generated by heating a liquid flow path. In this ink jet method, micro droplets can be continuously discharged.
In addition, an apparatus has been devised that discharges a certain amount of liquid by applying air pressure to the liquid filled in a syringe or the like for a short time (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In the apparatuses described in Patent Documents 1 and 2, a pressure change in a syringe filled with a liquid is detected, and an on-off valve is feedback-controlled based on the pressure change to generate micro droplets. According to this method, it is possible to discharge a certain amount of liquid without depending on the viscosity or remaining amount of the liquid.
JP-A-63-97259 Japanese Patent Publication No. 8-32315

しかしながら、インクジェット法では、吐出される液量が微小であるのに対して吐出部の機構(ヘッド)が大型になる傾向にあるため、垂直方向や水平方向からの視野が限られ、微小液滴が被着体に着地するところを観察できないという問題があった。また、インクジェット法では、吐出部の機構における高速吐出の安定性が重視されているため、吐出エネルギーが高めに設定されている。その結果、一回の吐出で主液滴の前後にサテライトと呼ばれる小さな液滴を生じることが多く、厳密に単一の液滴を生じさせて、それを観察することが目的の場合にはインクジェット法は適していなかった。   However, in the ink jet method, the amount of liquid ejected is very small, but the mechanism (head) of the ejection unit tends to be large, so the field of view from the vertical direction and the horizontal direction is limited, and micro droplets There was a problem that it was not possible to observe where the lands on the adherend. Further, in the inkjet method, since the importance of high-speed ejection in the mechanism of the ejection unit is emphasized, the ejection energy is set higher. As a result, small droplets called satellites are often generated before and after the main droplet in a single discharge, and if it is intended to observe a single droplet exactly, it is inkjet. The law was not suitable.

これに対して、特許文献1,2に記載の装置では、吐出部を細くできるため、吐出された液体を容易に観察できる。しかしながら、特許文献1,2に記載の装置は、液体を数マイクロリットル(以下、「マイクロリットル」を「μL」と表記する。)吐出させることを目的に開発されているため、液体に気体を印加する時間をより短くして、液体の吐出量を極微量、例えば、50ナノリットル(以下、「ナノリットル」を「nL」と表記する。)以下にした場合には、安定な吐出を実現できなかった。   On the other hand, in the apparatuses described in Patent Documents 1 and 2, since the discharge portion can be made thin, the discharged liquid can be easily observed. However, the devices described in Patent Documents 1 and 2 have been developed for the purpose of discharging a few microliters of liquid (hereinafter, “microliter” is expressed as “μL”). When the application time is shortened and the liquid discharge amount is extremely small, for example, 50 nanoliters (hereinafter “nanoliter” is expressed as “nL”) or less, stable discharge is realized. could not.

微小な液滴を生成させるためは、液体に印加する気体のエネルギーと液滴生成に必要なエネルギーとを略同等にする必要があり、そのためには、気体パルスのピーク圧力とピーク圧力が継続するパルス幅とを精密に制御して気体パルスのエネルギーを正確に制御する必要がある。しかしながら、特許文献1,2では、ピーク圧力とパルス幅とが精密に制御された気体パルスを吐出できないと考えられる。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、ピーク圧力とパルス幅とが精密に制御された気体パルスを吐出することができる気体パルス吐出装置を提供することを目的とする。また、単一の微小液滴を安定に形成できる微小液滴生成装置を提供することを目的とする。
In order to generate minute droplets, it is necessary to make the gas energy applied to the liquid substantially equal to the energy required for droplet generation. For this purpose, the peak pressure and peak pressure of the gas pulse continue. It is necessary to precisely control the energy of the gas pulse by precisely controlling the pulse width. However, in Patent Documents 1 and 2, it is considered that gas pulses whose peak pressure and pulse width are precisely controlled cannot be discharged.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a gas pulse ejection device capable of ejecting a gas pulse whose peak pressure and pulse width are precisely controlled. It is another object of the present invention to provide a micro droplet generator that can stably form a single micro droplet.

本発明は、以下の構成を含むものである。
(1) 圧力Pの気体を供給する気体供給源と、吐出口と、気体供給源および吐出口に接続されたピーク圧力生成部とを有する気体パルス吐出装置であって、
ピーク圧力生成部は、第1の圧力調整手段と第1の圧力調整手段の吐出口側に接続された第1の開閉弁とを具備し、第1の開閉弁を開放したときに第1の圧力調整手段側の気体を吐出口に放出するものであり、
第1の圧力調整手段が、気体供給源から供給された気体の圧力Pを圧力Pに減少させる第1の減圧機構と、第1の減圧機構の吐出口側に接続され、第1の減圧機構の吐出口側における圧力が圧力Pを上回った際に第1の減圧機構の吐出口側の気体を大気に放出する第1の圧力開放機構とを備えることを特徴とする気体パルス吐出装置。
(2)ピーク圧力生成部と並列に、気体供給源および吐出口に接続されたベース圧力生成部をさらに有し、
ベース圧力生成部が、第2の圧力調整手段を具備し、第2の圧力調整手段が、気体供給源から供給された気体の圧力Pを圧力P(P<P)に減少させる第2の減圧機構と、第2の減圧機構の吐出口側に接続され、第2の減圧機構の吐出口側における圧力が圧力Pを上回った際に第2の減圧機構の吐出口側の気体を大気に放出する第2の圧力開放機構とを備える(1)に記載の気体パルス吐出装置。
(3)ピーク圧力生成部の吐出口側に接続され、出口側が大気または減圧雰囲気に連通する第2の開閉弁を具備する排気部をさらに有する(1)または(2)に記載の気体パルス吐出装置。
(4)液体に気体パルスを印加して微小液滴を生成させる微小液滴生成装置であって、
(1)〜(3)のいずれかに記載の気体パルス吐出装置と、気体パルス吐出装置の吐出口に接続され、先端側の口径が0.5〜100μmである液体充填用細管とを備えた微小液滴生成装置。
The present invention includes the following configurations.
(1) A gas pulse discharge device having a gas supply source for supplying a gas having a pressure P 0 , a discharge port, and a peak pressure generation unit connected to the gas supply source and the discharge port,
The peak pressure generating unit includes a first pressure adjusting unit and a first on-off valve connected to the discharge port side of the first pressure adjusting unit, and the first pressure on-off valve is opened when the first on-off valve is opened. The gas on the pressure adjusting means side is discharged to the discharge port,
The first pressure adjusting means is connected to the first pressure reducing mechanism for reducing the pressure P 0 of the gas supplied from the gas supply source to the pressure P 1 , and the discharge port side of the first pressure reducing mechanism. gas pulse discharge the pressure, characterized in that it comprises a first pressure relief mechanism for releasing the gas in the discharge port side of the first pressure reducing mechanism to the atmosphere when it exceeds the pressure P 1 at the discharge port side of the pressure reducing mechanism apparatus.
(2) In parallel with the peak pressure generating unit, further includes a base pressure generating unit connected to the gas supply source and the discharge port,
The base pressure generating unit includes a second pressure adjusting unit, and the second pressure adjusting unit reduces the pressure P 0 of the gas supplied from the gas supply source to a pressure P 2 (P 2 <P 1 ). a second pressure reducing mechanism connected to the discharge port side of the second pressure reducing mechanism, the pressure at the discharge port side of the second pressure reducing mechanism of the discharge port side of the second pressure reducing mechanism when exceeds the pressure P 2 The gas pulse ejection device according to (1), further comprising a second pressure release mechanism that releases the gas to the atmosphere.
(3) The gas pulse discharge according to (1) or (2), further including an exhaust unit that is connected to the discharge port side of the peak pressure generation unit and includes a second on-off valve whose outlet side communicates with the atmosphere or a reduced-pressure atmosphere. apparatus.
(4) A microdroplet generating device that generates a microdroplet by applying a gas pulse to a liquid,
The gas pulse ejection device according to any one of (1) to (3) and a liquid-filling thin tube connected to the ejection port of the gas pulse ejection device and having a diameter on the tip side of 0.5 to 100 μm are provided. Micro droplet generator.

本発明の気体パルス吐出装置は、ピーク圧力とパルス幅とが精密に制御された気体パルスを吐出することができる。
本発明の微小液滴生成装置は、単一の微小液滴を安定に形成できる。
The gas pulse discharge device of the present invention can discharge a gas pulse whose peak pressure and pulse width are precisely controlled.
The micro droplet generator of the present invention can stably form a single micro droplet.

(気体パルス吐出装置)
本発明の気体パルス吐出装置の一実施形態について説明する。
図1に、本実施形態の気体パルス吐出装置を示す。この気体パルス吐出装置10は、気体供給源11と、吐出口12と、気体供給源11および吐出口12に接続されたピーク圧力生成部13およびベース圧力生成部14とを有するものである。気体供給源11からピーク圧力生成部13までは第1の配管15aにより接続され、ピーク圧力生成部13から吐出口12までは第2の配管15bにより接続されている。また、ベース圧力生成部14は、第1の配管15aから分岐した第3の配管15cによって気体供給源11に接続され、第2の配管15bに合流する第4の配管15dによって吐出口12に接続されている。これにより、ピーク圧力生成部13とベース圧力生成部14とは並列に気体供給源11と吐出口12に接続されている。
また、第2の配管15bの第4の配管15dが合流している箇所の下流側には、排気部16が接続されている。
さらに、第1の配管15aの第3の配管15cが分岐している箇所より上流側には、気体を浄化するためのミストセパレーター17およびフィルタ18が、気体供給源11側から順に設置されている。
(Gas pulse discharge device)
An embodiment of the gas pulse ejection device of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a gas pulse ejection device of this embodiment. The gas pulse ejection device 10 includes a gas supply source 11, an ejection port 12, a peak pressure generation unit 13 and a base pressure generation unit 14 connected to the gas supply source 11 and the ejection port 12. The gas supply source 11 to the peak pressure generation unit 13 are connected by a first pipe 15a, and the peak pressure generation unit 13 to the discharge port 12 are connected by a second pipe 15b. The base pressure generating unit 14 is connected to the gas supply source 11 by a third pipe 15c branched from the first pipe 15a, and connected to the discharge port 12 by a fourth pipe 15d that joins the second pipe 15b. Has been. Thereby, the peak pressure generator 13 and the base pressure generator 14 are connected to the gas supply source 11 and the discharge port 12 in parallel.
Moreover, the exhaust part 16 is connected to the downstream of the location where the 4th piping 15d of the 2nd piping 15b joins.
Furthermore, a mist separator 17 and a filter 18 for purifying gas are installed in order from the gas supply source 11 side on the upstream side of the portion where the third pipe 15c of the first pipe 15a is branched. .

気体供給源11は、大気圧より高い圧力Pの気体を供給するものであり、例えば、コンプレッサ、ボンベなどが挙げられる。
吐出口12は第2の配管15bと気体パルス吐出装置10の外部とを連通するものである。吐出口12としては特に制限されないが、他の配管と接続可能になっていることが好ましい。
The gas supply source 11 supplies a gas having a pressure P 0 higher than atmospheric pressure, and examples thereof include a compressor and a cylinder.
The discharge port 12 communicates the second pipe 15 b and the outside of the gas pulse discharge device 10. Although it does not restrict | limit especially as the discharge port 12, It is preferable that it can connect with other piping.

ピーク圧力生成部13は、第1の圧力調整手段である第1の圧力調整弁13aと、第1の圧力調整弁13aの吐出口12側に設けられた第1の開閉弁13bと、第1の圧力調整弁13aおよび第1の開閉弁13bの間の第5の配管15eに接続された第1の圧力計13cを具備し、気体パルスのピーク圧力Pを生成するものである。
第1の圧力調整弁13aは、気体供給源11から供給された気体の圧力PをP(P<P)に減じる第1の減圧機構と、第1の減圧機構の吐出口側に接続された第1の圧力開放機構とを、一つの筐体内に備えたものである。ここで、第1の圧力開放機構は、第1の減圧機構の吐出口12側における圧力が圧力P(P>大気圧)を上回った際に第1の減圧機構の吐出口12側の気体を大気に放出するものである。
このような第1の圧力調整弁13aとしては、例えば、特開平10−198433号公報に記載されているようなノズルフラッパ型圧力調整弁が挙げられる。ノズルフラッパ型圧力調整弁は、周知の減圧弁と同じ機能を有する上に、ノズルフラッパによって圧力開放機能も有している。
The peak pressure generating unit 13 includes a first pressure adjusting valve 13a as a first pressure adjusting unit, a first on-off valve 13b provided on the discharge port 12 side of the first pressure adjusting valve 13a, comprising a first pressure gauge 13c which is connected to a fifth piping 15e between the pressure regulating valve 13a and the first on-off valve 13b of, and generates a peak pressure P 1 of the gas pulse.
The first pressure regulating valve 13a includes a first pressure reducing mechanism that reduces the pressure P 0 of the gas supplied from the gas supply source 11 to P 1 (P 1 <P 0 ), and a discharge port side of the first pressure reducing mechanism. And a first pressure release mechanism connected to the inside of one housing. Here, the first pressure release mechanism is configured so that the pressure on the discharge port 12 side of the first pressure reduction mechanism is increased when the pressure on the discharge port 12 side of the first pressure reduction mechanism exceeds the pressure P 1 (P 1 > atmospheric pressure). It releases gas to the atmosphere.
An example of such a first pressure regulating valve 13a is a nozzle flapper type pressure regulating valve as described in JP-A-10-198433. The nozzle flapper type pressure regulating valve has the same function as a known pressure reducing valve, and also has a pressure releasing function by the nozzle flapper.

第1の圧力調整弁13aの調整圧力感度は0.0001〜0.01MPaであることが好ましい。気体パルスのピーク圧力Pは0.01MPa程度とすることが多いため、第1の圧力調整弁の調整圧力感度が0.01MPaを超える(感度が悪い)と気体パルスのピーク圧力Pの変動幅が大きくなる傾向にある。第1の圧力調整弁13aの調整圧力感度が0.0001MPa未満であると、使用圧力/感度比が大きくなりすぎるため、作製が困難になる傾向にある。
ここで、調整圧力感度とは、減圧機構が作動する所定の圧力と、吐出口側の実際の圧力との差の最小値のことであり、圧力制御精度の指標となる値である。
The adjustment pressure sensitivity of the first pressure adjustment valve 13a is preferably 0.0001 to 0.01 MPa. The peak pressure P 1 of the gas pulse is often on the order of 0.01 MPa, adjusting the pressure sensitivity of the first pressure regulating valve is greater than 0.01 MPa (insensitive) and variation of the peak pressure P 1 of the gas pulse The width tends to increase. If the adjustment pressure sensitivity of the first pressure adjustment valve 13a is less than 0.0001 MPa, the working pressure / sensitivity ratio becomes too large, and the production tends to be difficult.
Here, the adjusted pressure sensitivity is the minimum value of the difference between the predetermined pressure at which the pressure reducing mechanism operates and the actual pressure on the discharge port side, and is a value that serves as an index of pressure control accuracy.

第1の圧力調整弁13aの圧力定格(フルスケール圧力)としては、供給される気体の圧力P以上であって、所望の気体パルスのピーク圧力Pに対して0.01〜1MPa高いことが好ましい。第1の圧力調整弁13aの圧力定格が所望の気体パルスのピーク圧力Pに対して0.01MPa未満であると、気体パルスの発生が困難になり、1MPaを超えると、前記調整圧力感度を満たすのが困難になる。 The pressure rating (full scale pressure) of the first pressure regulating valve 13a is not less than the pressure P 0 of the gas to be supplied and is 0.01 to 1 MPa higher than the peak pressure P 1 of the desired gas pulse. Is preferred. When the pressure rating of the first pressure regulating valve 13a is less than 0.01MPa respect to the peak pressure P 1 of the desired gas pulse, the generation of gas pulses becomes difficult, and when it exceeds 1 MPa, the regulated pressure sensitivity It becomes difficult to meet.

ピーク圧力生成部13に具備される第1の開閉弁13bは、電気信号に応じて開閉する電磁弁である。第1の開閉弁13bの中でも、気体パルスのパルス幅を短くできることから、応答時間がそれぞれ15ミリ秒以下である電磁弁が好ましく、10ミリ秒以下である電磁弁がより好ましい。ただし、1ミリ秒未満の応答時間を実現するには非常に高速に弁体を駆動しなければならず、弁の耐久性に問題が生じることから、第1の開閉弁13bの応答時間は、1ミリ秒以上であることが好ましい。
ここで、応答時間とは、電気信号を受けてから弁が全開または全閉するまでの時間のことである。なお、全開に要する応答時間と全閉に要する応答時間とは必ずしも同じである必要はない。
上記応答時間を満たす電磁弁の形式としては、例えば、直動式小型電磁弁が挙げられ、その弁体構造としては、例えば、スプール弁、ポペット弁等を採用できるが、漏洩が少ないことや、応答が速いことからポペット弁が好ましい。
The first on-off valve 13b included in the peak pressure generation unit 13 is an electromagnetic valve that opens and closes in response to an electrical signal. Among the first on-off valves 13b, since the pulse width of the gas pulse can be shortened, an electromagnetic valve having a response time of 15 milliseconds or less is preferable, and an electromagnetic valve having a response time of 10 milliseconds or less is more preferable. However, in order to realize a response time of less than 1 millisecond, the valve body must be driven at a very high speed, which causes a problem in the durability of the valve. Therefore, the response time of the first on-off valve 13b is: It is preferable that it is 1 millisecond or more.
Here, the response time is the time from when an electric signal is received until the valve is fully opened or fully closed. The response time required for full opening and the response time required for full closing are not necessarily the same.
Examples of the type of solenoid valve that satisfies the response time include a direct-acting small solenoid valve.As the valve body structure, for example, a spool valve, a poppet valve, etc. can be adopted, but there is little leakage, A poppet valve is preferred because of its fast response.

第1の開閉弁13bとしては2方弁が好ましいが、3方弁等に盲栓をして2方弁の代用としても支障ない。
第1の開閉弁13bは常時閉弁(NC)でも、常時開弁(NO)でも気体パルスを発生させることができるが、消費電力の点から常時閉弁が好ましい。
第1の開閉弁13bの定格圧力としては、発生させる気体パルスのピーク圧力P以上であることが好ましい。
第1の開閉弁13bの気体に接する部分の材質としては特に限定されず通常の電磁弁に使われる材料を用いることができる。
The first on-off valve 13b is preferably a two-way valve, but there is no problem even if a three-way valve or the like is blind-plugged to replace the two-way valve.
Although the first on-off valve 13b can generate a gas pulse even when it is normally closed (NC) or normally opened (NO), it is preferably closed from the viewpoint of power consumption.
The rated pressure of the first on-off valve 13b, it is preferable for the gas pulses to be generated is the peak pressure P 1 or more.
The material of the portion of the first on-off valve 13b that is in contact with the gas is not particularly limited, and a material used for a normal electromagnetic valve can be used.

第1の開閉弁13bの最大流量(サイズ)としては特に限定されないが、小さすぎると電磁弁の圧力損失により、気体パルスの圧力の立ち上がりが急激ではなくなる傾向にあり、大きすぎると電磁弁の応答時間が長くなり、やはり圧力の立ち上がりが急激ではなくなる傾向にある。したがって、気体パルスの発生に適した流量のものを選択することが好ましい。   The maximum flow rate (size) of the first on-off valve 13b is not particularly limited, but if it is too small, the pressure rise of the gas pulse tends not to be sudden due to the pressure loss of the solenoid valve, and if it is too large, the response of the solenoid valve. There is a tendency that the time is increased and the pressure rise is not rapid. Therefore, it is preferable to select a flow rate suitable for generating a gas pulse.

第1の開閉弁13bには、第1の開閉弁13bの開閉時に発生する電気的なノイズによる障害を防止するために、サージキラー等を設置することが好ましい。   It is preferable to install a surge killer or the like on the first on-off valve 13b in order to prevent a failure due to electrical noise generated when the first on-off valve 13b is opened / closed.

本実施形態における第1の開閉弁13bは、駆動制御装置19によって開閉が制御される。駆動制御装置19としては、第1の開閉弁13bの定格電圧、電流を制御できれば特に制限されず、第1の開閉弁13bの開放時間や駆動タイミング等を制御する装置を備えた公知の駆動回路を適用できる。例えば、電子リレー、トランジスタ、ソリッドステートリレー(SSR)、トライアック等の電子素子、リレー等の機械式デバイスを適用できる。
駆動制御装置19にはノイズによる誤作動と電源側へのノイズの流出を防ぐためにラインフィルターが挿入されていることが好ましい。
The opening / closing of the first on-off valve 13b in the present embodiment is controlled by the drive control device 19. The drive control device 19 is not particularly limited as long as the rated voltage and current of the first on-off valve 13b can be controlled, and is a known drive circuit including a device for controlling the opening time, the drive timing, and the like of the first on-off valve 13b. Can be applied. For example, an electronic relay, a transistor, a solid state relay (SSR), an electronic element such as a triac, or a mechanical device such as a relay can be applied.
It is preferable that a line filter is inserted in the drive control device 19 in order to prevent malfunction due to noise and outflow of noise to the power supply side.

開放時間や駆動タイミング等を制御する装置としては、例えば、各種電子タイマー、タイマーリレー、プログラマブルロジックコントローラ(PLC:通称シーケンサー)、パルス発生装置、発振器、ファンクションジェネレーター、タイマーICを用いた半導体回路、パーソナルコンピューターの入出力端子等が挙げられる。ただし、第1の開閉弁13bを正確なタイミングで制御するためには、10ミリ秒単位の精度を有する装置が好ましく、1ミリ秒単位の精度を有する装置が好ましく、サブミリ秒単位の精度を有する装置が好ましい。   Devices that control the opening time, drive timing, etc. include, for example, various electronic timers, timer relays, programmable logic controllers (PLCs: commonly called sequencers), pulse generators, oscillators, function generators, semiconductor circuits using timer ICs, personal Examples include computer input / output terminals. However, in order to control the first on-off valve 13b at an accurate timing, a device having an accuracy of 10 milliseconds is preferable, and a device having an accuracy of 1 millisecond is preferable, and an accuracy of sub-millisecond is provided. An apparatus is preferred.

第1の開閉弁13bは、上記開放時間や駆動タイミング等を制御する装置によって直接駆動してもよいし、トランジスタやリレー等を介して間接的に駆動してもよい。
なお、第1の開閉弁13bと開放時間や駆動タイミング等を制御する装置とは電気的に接続されていてもよいし、リレー等で電気的に絶縁されていてもよい。
The first on-off valve 13b may be directly driven by a device that controls the opening time, drive timing, or the like, or may be indirectly driven via a transistor, a relay, or the like.
The first on-off valve 13b may be electrically connected to the device that controls the opening time, drive timing, and the like, or may be electrically insulated by a relay or the like.

第1の開閉弁13bの駆動電圧は、低すぎると高速応答に必要な駆動トルクが得られにくく、高すぎると駆動時にノイズを発生したり、制御回路に負担を生じたりするため、6〜60Vであることが好ましい。
駆動電流は、直流でも交流でもよいが、通常のトランジスタ式回路で制御できることから直流が好ましい。電磁弁の定格駆動電力は、必要な応答時間を満たす限りにおいて小さい方が消費電力の点で好ましい。
If the driving voltage of the first on-off valve 13b is too low, it is difficult to obtain a driving torque necessary for high-speed response, and if it is too high, noise is generated during driving or a load is imposed on the control circuit. It is preferable that
The drive current may be direct current or alternating current, but direct current is preferable because it can be controlled by a normal transistor circuit. The smaller rated drive power of the solenoid valve is preferable in terms of power consumption as long as the required response time is satisfied.

ピーク圧力生成部13に具備される第1の圧力計13cとしては、気体パルス吐出装置10の使用圧力に対応した圧力範囲のものを使用すればよいが、応答の速さと内部体積が少ないことから電子式の圧力計が好ましい。   As the first pressure gauge 13c provided in the peak pressure generator 13, a pressure range corresponding to the working pressure of the gas pulse discharge device 10 may be used, but the response speed and the internal volume are small. An electronic pressure gauge is preferred.

ベース圧力生成部14は、第2の圧力調整手段である第2の圧力調整弁14aと、第2の圧力調整弁14aの吐出口12側に設けられた逆流防止弁14bと、第2の圧力調整弁14aおよび逆流防止弁14bとの間の第6の配管15fに接続された第2の圧力計14cとを具備して、気体パルスのベース圧力Pを生成するものである。
第2の圧力調整弁14aは、気体供給源11から供給された気体の圧力PをP(大気圧<P<P<P)に減じる第1の第2の減圧機構と、第2の減圧機構の吐出口側に接続された第2の圧力開放機構とを、一つの筐体内に備えている。ここで、第2の圧力開放機構は、第2の減圧機構の吐出口12側における圧力が圧力Pを上回った際に第2の減圧機構の吐出口12側の気体を大気に放出するものである。
第2の圧力調整弁14aとしては、第1の圧力調整弁13aと同じものを使用することができる。
The base pressure generating unit 14 includes a second pressure adjusting valve 14a that is a second pressure adjusting unit, a backflow prevention valve 14b provided on the discharge port 12 side of the second pressure adjusting valve 14a, and a second pressure. and and a second pressure gauge 14c which is connected to the sixth pipe 15f between the control valve 14a and the check valve 14b, and generates a base pressure P 2 of the gas pulses.
The second pressure regulating valve 14a includes a first second pressure reducing mechanism that reduces the pressure P 0 of the gas supplied from the gas supply source 11 to P 2 (atmospheric pressure <P 2 <P 1 <P 0 ), A second pressure release mechanism connected to the discharge port side of the second decompression mechanism is provided in one housing. Here, the second pressure relief mechanism, which the gas discharge port 12 side of the second pressure reducing mechanism when the pressure at the discharge port 12 side of the second pressure reducing mechanism exceeds the pressure P 2 is released into the atmosphere It is.
As the second pressure regulating valve 14a, the same one as the first pressure regulating valve 13a can be used.

気体パルス吐出装置10で使用される配管15a〜15fとしては特に限定されず、通常の空圧機器と同様のものを使用することができる。具体的には、ステンレス管、銅管等の金属配管、プラスチックチューブなどを使用することができる。中でも、簡便であることから、ナイロンやポリウレタン製の可撓性配管をクイックコネクタ(継手)で接続する方法が好ましい。   The pipes 15a to 15f used in the gas pulse discharge device 10 are not particularly limited, and the same pipes as those of ordinary pneumatic equipment can be used. Specifically, metal pipes such as stainless steel pipes and copper pipes, plastic tubes, and the like can be used. Especially, since it is simple, the method of connecting the flexible piping made from nylon or polyurethane with a quick connector (joint) is preferable.

配管15a〜15fの内径としては特に限定されないが、太すぎると配管内体積が大きくなって圧力変化が伝播しにくくなり、細すぎると圧力損失が大きくなって圧力の伝播にロスが生じる。これらのことから、配管15a〜15fの内径としては、0.5〜6mmが好ましい。
配管15a〜15fの肉厚としては気体パルスのピーク圧力Pに耐える厚さであればよいが、厚すぎると所望の形状に折曲することができず、薄すぎると気体パルス発生時に振動を生じるおそれがある。
Although it does not specifically limit as the internal diameter of piping 15a-15f, if too thick, the volume in a piping will become large and it will become difficult to propagate a pressure change, and if too thin, pressure loss will become large and a loss will arise in propagation of pressure. For these reasons, the inner diameters of the pipes 15a to 15f are preferably 0.5 to 6 mm.
As the wall thickness of the pipe 15a~15f it may be any thickness to withstand the peak pressure P 1 of the gas pulses, but can not be bent into a desired shape too thick, too thin vibration during gas pulse generator May occur.

排気部16は、第2の配管15b内の圧力Pをより速やかに下げて第2の配管15b内に圧力が蓄積することをより防止するものである。本実施形態の排気部16は、出口側が大気または減圧雰囲気に連通する第2の開閉弁16aを具備するものである。第2の開閉弁16aの出口側は、通常、大気に連通させるが、高速に排気する場合には減圧雰囲気に連通することが好ましい。
排気部16に具備される第2の開閉弁16aを駆動する駆動制御装置19としては、ピーク圧力生成部13と同様のものを使用できる。ただし、排気部16に具備される第2の開閉弁16aは、全開に要する応答時間が15ミリ秒以下であればよく、全閉に要する応答時間は特に限定されない。
排気部16には、排気の際の排気音を低減させるために排気部16出口にサイレンサー(消音器)等を設置してもよい。
Exhaust unit 16 is to pressure in the second pipe 15b by lowering the pressure P 1 in the second pipe 15b more quickly is further prevented from accumulating. The exhaust part 16 of the present embodiment includes a second on-off valve 16a whose outlet side communicates with the atmosphere or a reduced pressure atmosphere. The outlet side of the second on-off valve 16a normally communicates with the atmosphere, but preferably communicates with a reduced-pressure atmosphere when exhausting at high speed.
As the drive control device 19 for driving the second on-off valve 16a provided in the exhaust part 16, the same one as the peak pressure generating part 13 can be used. However, the second open / close valve 16a provided in the exhaust unit 16 may have a response time required for full opening of 15 milliseconds or less, and the response time required for full closure is not particularly limited.
In the exhaust part 16, a silencer (silencer) or the like may be installed at the outlet of the exhaust part 16 in order to reduce the exhaust sound during exhaust.

気体パルス吐出装置10に適用される気体の種類としては特に限定されず、例えば、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム等などが挙げられる。また、腐食性気体、可燃性気体、助燃性気体を使用することもできるが、その場合には、それらの気体の種類に応じて気体パルス吐出装置10の各流路の材質および器材を選択することが好ましい。   The kind of gas applied to the gas pulse ejection device 10 is not particularly limited, and examples thereof include air, nitrogen, argon, helium and the like. Moreover, although corrosive gas, combustible gas, and auxiliary combustion gas can also be used, in that case, the material and equipment of each flow path of the gas pulse discharge apparatus 10 are selected according to the kind of those gases. It is preferable.

上記気体パルス吐出装置10を用いた気体パルス吐出方法の一例について説明する。なお、この例は、気体パルスを一定周期で吐出する例である。また、この例における第1の開閉弁13bおよび第2の開閉弁16aとしては、電気信号を受けたときのみに弁が開放する常時閉弁が用いられている。   An example of a gas pulse ejection method using the gas pulse ejection device 10 will be described. In addition, this example is an example which discharges a gas pulse with a fixed period. In addition, as the first on-off valve 13b and the second on-off valve 16a in this example, a normally closed valve that opens only when an electrical signal is received is used.

この気体パルス吐出方法では、まず、駆動制御装置19においてピーク圧力Pを継続させる時間(ピーク幅)とパルス周期(ピーク圧力Pとベース圧力Pの各継続時間の合計)を設定する。その設定に基づき、まず、第1の開閉弁13bおよび第2の開閉弁16aに電気信号を送らずに、ピーク圧力生成部13の第1の開閉弁13bを閉止し、かつ、排気部16の第2の開閉弁16aを閉止する。これにより、気体供給源11から圧力Pの気体をベース圧力生成部14に供給し、ベース圧力生成部14の第2の圧力調整弁14aにて気体の圧力をPに減少させてベース圧力Pを生成し、ベース圧力Pの気体を吐出口12に供給する。これを一定時間(ベース圧力Pの継続時間)継続する。
その後、駆動制御装置19から第1の開閉弁13bにパルス電気信号を送って、第1の開閉弁13bを所定の時間(ピーク圧力Pの継続時間)だけ開放する。これにより、第1の圧力調整弁13aにより圧力をピーク圧力Pに調整した気体を、第1の開閉弁13bの吐出口12側に放出する。そして、ピーク圧力Pの気体を第2の配管15bを介して吐出口12に向けて伝播し、吐出口12から吐出する。このようにして、急激な圧力変化を生じさせ、ピーク圧力Pの気体パルスを発生させる。
次いで、第1の開閉弁13bが閉止したと同時に、駆動制御装置19から第2の開閉弁16aにパルス電気信号を送って、第2の開閉弁16aを所定の時間だけ開放して、第2の配管15b内の気体を大気に放出して圧力を速やかに下げる。その後、再び、第1の開閉弁13bおよび第2の開閉弁16aを閉じて、ベース圧力生成部14を介して気体を吐出口12に供給する。この操作を繰り返すことにより、気体パルスを一定周期で繰り返し吐出する。
In the gas pulse discharge method, first, set the time to continue the peak pressure P 1 in the drive control device 19 (the sum of the peak pressure P 1 and the duration of the base pressure P 2) (peak width) and pulse period. Based on the setting, first, the first on-off valve 13b of the peak pressure generating unit 13 is closed without sending an electrical signal to the first on-off valve 13b and the second on-off valve 16a, and the exhaust unit 16 The second on-off valve 16a is closed. Accordingly, the gas pressure P 0 from the gas supply source 11 supplies a base pressure generating unit 14, the pressure of the gas at the second pressure regulating valve 14a of the base pressure generating unit 14 is decreased to P 2 base pressure P 2 is generated, and a gas having a base pressure P 2 is supplied to the discharge port 12. This predetermined time (duration of the base pressure P 2) is continued.
Thereafter, by sending a pulse electric signal to the first on-off valve 13b from the drive control unit 19, it opens the first on-off valve 13b for a predetermined time (duration of the peak pressure P 1). Accordingly, the gas pressure was adjusted to the peak pressure P 1 by the first pressure regulating valve 13a, to release the discharge opening 12 side of the first on-off valve 13b. Then, the gas in the peak pressure P 1 propagates toward the discharge port 12 via the second pipe 15b, and discharges from the discharge port 12. In this way, it causes sudden pressure change, generating a gas pulse of the peak pressure P 1.
Next, at the same time as the first on-off valve 13b is closed, a pulse electric signal is sent from the drive control device 19 to the second on-off valve 16a to open the second on-off valve 16a for a predetermined time, and the second The gas in the pipe 15b is released into the atmosphere to quickly reduce the pressure. Thereafter, the first on-off valve 13b and the second on-off valve 16a are closed again, and gas is supplied to the discharge port 12 via the base pressure generation unit 14. By repeating this operation, gas pulses are repeatedly discharged at a constant period.

気体パルス吐出方法において、気体供給源11から供給する気体の圧力Pは、安定した圧力制御を実現させるために、発生させる気体パルスのピーク圧力Pに対して0.01〜1MPaの範囲で高いことが好ましい。気体供給源11から供給する気体の圧力Pが0.01MPa未満であると、第1の圧力調整弁13aが作動するのに充分な背圧が得られないことがあり、1MPaを超えると、第1の圧力調整弁13aが作動したときの圧力変動が大きくなり、第1の圧力調整弁13aから吐出口12までの圧力が不安定になる傾向にある。 In the gas pulse discharge method, the pressure P 0 of the gas supplied from the gas supply source 11 is within a range of 0.01 to 1 MPa with respect to the peak pressure P 1 of the generated gas pulse in order to realize stable pressure control. High is preferred. When the pressure P 0 of the gas supplied from the gas supply source 11 is less than 0.01 MPa, a sufficient back pressure for operating the first pressure regulating valve 13a may not be obtained. The pressure fluctuation when the first pressure regulating valve 13a is activated increases, and the pressure from the first pressure regulating valve 13a to the discharge port 12 tends to become unstable.

気体パルス吐出装置10により発生させる気体パルスのパルス幅としては、1〜100ミリ秒であることが好ましい。気体パルスのパルス幅は、ピーク圧力生成部13の第1の開閉弁13bの開放時間と応答時間によって適宜決めることができる。   The pulse width of the gas pulse generated by the gas pulse discharge device 10 is preferably 1 to 100 milliseconds. The pulse width of the gas pulse can be appropriately determined depending on the opening time and the response time of the first on-off valve 13b of the peak pressure generating unit 13.

また、第2の開閉弁16aの開放時間は、第2の配管15b内の圧力を充分に下げるために、1〜200ミリ秒程度であることが好ましい。第2の開閉弁16aの開放時間が1ミリ秒未満であると、第2の配管15b内の圧力を充分に下げることができず、200ミリ秒を超えると、吐出口12から気体が逆流することがあり、また、気体の消費量が増える傾向にある。   The opening time of the second on-off valve 16a is preferably about 1 to 200 milliseconds in order to sufficiently reduce the pressure in the second pipe 15b. If the opening time of the second on-off valve 16a is less than 1 millisecond, the pressure in the second pipe 15b cannot be lowered sufficiently, and if it exceeds 200 milliseconds, the gas flows backward from the discharge port 12. In addition, gas consumption tends to increase.

なお、上記の例では、排気部16の第2の開閉弁16aが、ピーク圧力生成部13の第1の開閉弁13bが閉じるのと同時に開放されたが、ピーク圧力生成後に、より速やかに圧力を下げる必要がある場合には、第1の開閉弁13bが閉じ始める前に開放し始めてもよい。逆に、気体パルスの圧力の降下を緩やかにしたい場合は、第2の開閉弁16aの開放のタイミングを遅らせてもよい。   In the above example, the second on-off valve 16a of the exhaust unit 16 is opened at the same time as the first on-off valve 13b of the peak pressure generating unit 13 is closed. May need to be lowered before the first on-off valve 13b begins to close. On the other hand, when it is desired to moderate the pressure drop of the gas pulse, the opening timing of the second on-off valve 16a may be delayed.

上述した気体パルス吐出装置10では、ピーク圧力生成部13の第1の圧力調整弁13aが第1の圧力開放機構を備えているため、第1の減圧機構より吐出口12側が所定圧力Pを超えたときに第1の減圧機構より吐出口12側の気体を大気に放出して、第2の配管15b内の圧力を速やかに低下させることができる。その結果、第2の配管15b内の圧力が安定して、ピーク圧力とパルス幅とが精密に制御された気体パルスを吐出することができる。
また、気体パルス吐出装置10がベース圧力生成部14を有しているため、ピーク圧力Pを印加する前にベース圧力Pを印加しておくことができ、気体パルスを発生させた際の圧力変化量を小さくすることができる。さらに、ベース圧力生成部14が逆流防止弁14bを備えるため、ピーク圧力生成部13にて発生した気体パルスがベース圧力生成部14の第2の圧力調整弁14aに流入することを抑制し、第2の圧力調整弁14aの誤作動を防止できる。
In the gas pulse discharge device 10 described above, because the first pressure regulating valve 13a of peak pressure generator 13 comprises a first pressure relief mechanism, the discharge port 12 side than the first pressure reducing mechanism a predetermined pressure P 1 When it exceeds, the gas on the discharge port 12 side can be discharged to the atmosphere from the first pressure reducing mechanism, and the pressure in the second pipe 15b can be quickly reduced. As a result, it is possible to discharge a gas pulse in which the pressure in the second pipe 15b is stabilized and the peak pressure and the pulse width are precisely controlled.
Further, since the gas pulse discharge device 10 has a base pressure generation unit 14, it is possible to keep applying a base pressure P 2 before applying the peak pressure P 1, when caused the gas pulse The amount of pressure change can be reduced. Furthermore, since the base pressure generation unit 14 includes the backflow prevention valve 14b, the gas pulse generated in the peak pressure generation unit 13 is suppressed from flowing into the second pressure regulating valve 14a of the base pressure generation unit 14, It is possible to prevent malfunction of the second pressure regulating valve 14a.

上記気体パルス吐出装置10は、後述する微小液滴を発生する装置に適用できるだけでなく、微小部を冷却したり、微小な異物を吹き飛ばしたり、半導体チップを裏返したりする用途にも好適である。   The gas pulse ejection device 10 can be applied not only to a device that generates minute droplets, which will be described later, but also suitable for applications such as cooling a minute part, blowing minute foreign matter, or turning over a semiconductor chip.

なお、本発明の気体パルス吐出装置は、上述した実施形態に限定されない。
例えば、上述した実施形態では、第1の圧力調整手段および第2の圧力調整手段が、減圧機構と圧力開放機構とを共に筐体内に備えたものであったが、減圧弁と、安全弁のような所定の圧力になった際に開放する弁とを別々に備えたものであってもよい。
上述した実施形態では、ベース圧力生成部14が逆流防止弁14bを備えていたが、逆流防止弁14bの代わりに、2方電磁弁あるいは3方電磁弁を備えて、ピーク圧力印加時にベース圧力生成部14の第2の圧力調整弁14aをピーク圧力生成部13から切り離してもよい。
また、気体パルス吐出装置10が、ベース圧力生成部14および/または排気部16を有していなくてもよい。
上述した実施形態では、気体パルスを一定周期で吐出したが、一定でない周期で吐出してもよい。また、気体パルスを繰り返し吐出せずに、一発の気体パルスを吐出するものであってもよい。
In addition, the gas pulse discharge apparatus of this invention is not limited to embodiment mentioned above.
For example, in the above-described embodiment, the first pressure adjusting means and the second pressure adjusting means are both provided with the pressure reducing mechanism and the pressure releasing mechanism in the housing. However, like the pressure reducing valve and the safety valve, A valve that opens when the predetermined pressure is reached may be provided separately.
In the embodiment described above, the base pressure generation unit 14 includes the backflow prevention valve 14b. However, instead of the backflow prevention valve 14b, the base pressure generation unit 14 includes a two-way solenoid valve or a three-way solenoid valve, and generates a base pressure when a peak pressure is applied. The second pressure regulating valve 14 a of the unit 14 may be disconnected from the peak pressure generating unit 13.
Further, the gas pulse ejection device 10 may not include the base pressure generation unit 14 and / or the exhaust unit 16.
In the above-described embodiment, the gas pulses are ejected at a constant cycle, but may be ejected at a non-constant cycle. Alternatively, a single gas pulse may be discharged without repeatedly discharging the gas pulse.

(微小液滴生成装置)
本発明の微小液滴装置の一実施形態について説明する。
図2に、本実施形態の微小液滴装置を示す。本実施形態の微小液滴装置1は、上述した気体パルス吐出装置10と、気体パルス吐出装置10の吐出口12(図1参照)に、接続管21を介して接続された液体充填用細管20(以下、細管20と略す。)とを備えるものである。
(Micro droplet generator)
One embodiment of the microdroplet device of the present invention will be described.
FIG. 2 shows the microdroplet device of this embodiment. The microdroplet device 1 according to the present embodiment includes the gas pulse ejection device 10 described above, and a liquid filling capillary 20 connected to the ejection port 12 (see FIG. 1) of the gas pulse ejection device 10 via a connection tube 21. (Hereinafter abbreviated as a narrow tube 20).

細管20は、液体22が充填され、先端23側の口径が0.5〜100μmの管である。ここで、細管20の先端とは、液体22が吐出する側の端部のことである。細管20の先端23側の口径が100μmを超えると、50nL以下の微小液滴を生成できない上に、ピーク圧力を印加していない時にも液体22が吐出されてしまう。細管20の先端23側の口径が0.5μm未満であると、液体22を吐出させるために気体パルスのピーク圧力Pを高くしなければならない。ピーク圧力Pの高い気体パルスで液体22を吐出させた場合には、液滴の生成が不安定になり、液量が安定しないばかりか、液体22が飛び散るように吐出し、単一の液滴を形成できない。
また、細管20の先端23側の口径は、使用液体22の粘度、表面張力によっても異なるが、生成させる液滴の直径の1/5〜1/2が好ましい。細管20の先端23側の口径が生成させる液滴の直径の1/5未満であると、所望の液滴径に到達する前に液滴が落下してしまうことがあり、1/2を超えると、所望の液滴径が得られないことがある。
細管20の長さは特に限定されないが、取り扱いのしやすさから1〜10cmが好ましい。
The thin tube 20 is a tube filled with the liquid 22 and having a diameter of 0.5 to 100 μm on the tip 23 side. Here, the tip of the thin tube 20 is an end on the side from which the liquid 22 is discharged. If the diameter of the capillary tube 20 on the distal end 23 side exceeds 100 μm, fine droplets of 50 nL or less cannot be generated, and the liquid 22 is ejected even when no peak pressure is applied. If the diameter of the narrow tube 20 on the tip 23 side is less than 0.5 μm, the peak pressure P 1 of the gas pulse must be increased in order to discharge the liquid 22. When discharging the liquid 22 in the high gas pulse peak pressure P 1 is generation of the droplets becomes unstable, not only is not stable liquid volume is ejected as liquid 22 scatters, single liquid Drops cannot be formed.
The diameter of the narrow tube 20 on the tip 23 side is preferably 1/5 to 1/2 of the diameter of the droplet to be generated, although it varies depending on the viscosity and surface tension of the liquid 22 to be used. If the diameter on the tip 23 side of the thin tube 20 is less than 1/5 of the diameter of the droplet to be generated, the droplet may drop before reaching the desired droplet diameter, exceeding 1/2. In this case, a desired droplet diameter may not be obtained.
Although the length of the thin tube 20 is not specifically limited, 1-10 cm is preferable from the ease of handling.

細管20の材質としては、充填する液体22に適したものが好ましいが、堅牢性や取り扱いやすさからは金属であることが好ましい。液体22の視認性の点からは、ガラスであることが好ましい。また、ポリ四フッ化エチレン、ポリエチレン、アクリル樹脂、ポリスチレン等のプラスチック、アルミナ、ジルコニア等のセラミックであってもよい。   The material of the thin tube 20 is preferably a material suitable for the liquid 22 to be filled, but is preferably metal from the standpoint of robustness and ease of handling. From the viewpoint of the visibility of the liquid 22, glass is preferable. Further, it may be a plastic such as polytetrafluoroethylene, polyethylene, acrylic resin, polystyrene, or a ceramic such as alumina or zirconia.

細管20の形状としては、先端23側の口径が上記範囲であれば特に限定されないが、細管20全体が内径100μm以下であると流路抵抗が大きくなりすぎて、微小液滴の吐出に高い圧力が必要になるため、細管20の先端23は、テーパー状に細くなっていることが好ましい。また、細管20は図示例のように直管であってもよいし、途中で屈曲した屈曲管であってもよい。
テーパー部分以外の細管20の外径としては特に限定されないが、0.3〜5mmであることが好ましく、内径としては外径の5〜90%であることが好ましい。
The shape of the thin tube 20 is not particularly limited as long as the diameter on the tip 23 side is in the above range, but if the entire thin tube 20 has an inner diameter of 100 μm or less, the flow path resistance becomes too large, and a high pressure is applied to the discharge of microdroplets. Therefore, it is preferable that the tip 23 of the thin tube 20 is tapered. Further, the thin tube 20 may be a straight tube as shown in the drawing, or may be a bent tube bent in the middle.
The outer diameter of the thin tube 20 other than the tapered portion is not particularly limited, but is preferably 0.3 to 5 mm, and the inner diameter is preferably 5 to 90% of the outer diameter.

細管20の先端23側の開口面は、液滴が容易に生成することから、先端23側の細管20の中心軸に対して垂直であることが好ましい。細管20の先端23側の開口面が先端23側の細管20の中心軸に対して垂直でない場合には、液滴が生成しにくくなる傾向にある。
また、細管20の先端23側の開口部に細かい傷や凹凸があると液滴生成を阻害するおそれがあるため、正確に切断あるいは研磨してあることが好ましい。また、熱処理あるいは薬品処理により滑らかに加工されていてもよいし、充填する液体22に応じた耐蝕処理、耐磨耗処理、撥水処理、撥油処理等が施されていてもよい。さらに、静電気防止処理あるいは液滴に電荷を与えるために導電処理が施されていてもよい。
The opening surface on the tip 23 side of the capillary tube 20 is preferably perpendicular to the central axis of the capillary tube 20 on the tip 23 side, because droplets are easily generated. When the opening surface on the distal end 23 side of the narrow tube 20 is not perpendicular to the central axis of the narrow tube 20 on the distal end 23 side, it tends to be difficult to generate droplets.
Further, if there are fine scratches or irregularities in the opening on the distal end 23 side of the thin tube 20, there is a possibility that droplet generation may be hindered. Further, it may be processed smoothly by heat treatment or chemical treatment, or may be subjected to corrosion resistance treatment, wear resistance treatment, water repellency treatment, oil repellency treatment, etc. according to the liquid 22 to be filled. Furthermore, an antistatic treatment or a conductive treatment may be applied to give a charge to the droplet.

接続管21は、できるだけ短いほうが好ましい。接続管21が長くなると、気体パルスの伝達に時間がかかるだけでなく、圧力の上昇、降下に鈍感になる傾向にある。
接続管21の内径は0.2〜5mmであることが好ましい。接続管21の内径が0.2mm未満であると、圧力損失が増大する傾向にあり、5mmを超えると、気体パルスの伝達に時間がかかるだけでなく、圧力の上昇、降下に鈍感になる傾向にある。
接続管21の材質としては、例えば、金属、プラスチック類、ゴム類等を用いることができる。
The connecting pipe 21 is preferably as short as possible. When the connecting pipe 21 becomes long, not only does it take time to transmit the gas pulse, but it tends to be insensitive to pressure rise and fall.
The inner diameter of the connecting tube 21 is preferably 0.2 to 5 mm. If the inner diameter of the connecting pipe 21 is less than 0.2 mm, the pressure loss tends to increase. If the inner diameter exceeds 5 mm, not only does it take time to transmit the gas pulse, but the pressure rises and falls. It is in.
As a material of the connection pipe 21, for example, metal, plastics, rubbers, and the like can be used.

細管20と接続管21とは、フェラルやOリング、パッキング等を用いて接続してもよいし、接着、溶接、半田付け等で直接固定して接続してもよい。接続管21がシリコーンゴム等の柔軟性を有するチューブである場合には、細管20をチューブに差し込むことにより接続できる。   The thin tube 20 and the connection tube 21 may be connected using a ferrule, an O-ring, packing, or the like, or may be directly fixed and connected by adhesion, welding, soldering, or the like. When the connecting tube 21 is a flexible tube such as silicone rubber, the thin tube 20 can be connected by being inserted into the tube.

上記微小液滴生成装置を用いた微小液滴の生成方法の一例について説明する。
まず、細管20内に液体22を充填する。細管20内への液体22の充填方法としては特に限定されず、例えば、細管20をシリンジに接続し、液体を圧入する方法、細管20への配管の途中に3方弁を設け、その3方弁の一方から液体22を圧入して充填する方法などが挙げられる。細管20への配管の途中に3方弁を設けた場合には、細管20を気体パルス吐出装置10に接続したまま液体22を圧入できる。
An example of a method for generating microdroplets using the microdroplet generating apparatus will be described.
First, the liquid 22 is filled into the thin tube 20. The method of filling the liquid 22 into the thin tube 20 is not particularly limited. For example, a method of connecting the thin tube 20 to a syringe and press-fitting the liquid, a three-way valve is provided in the middle of the pipe to the thin tube 20, and the three For example, a method of filling the liquid 22 by press-fitting from one of the valves may be used. When a three-way valve is provided in the middle of piping to the thin tube 20, the liquid 22 can be press-fitted while the thin tube 20 is connected to the gas pulse discharge device 10.

次いで、気体パルス吐出装置10に細管20を、接続管21を介して接続し、また、細管20の先端23の延長上に、液滴を受容する物体(シート等)を配置する。そして、気体パルス吐出装置10から気体パルスを吐出させ、その気体パルスを接続管21を介して細管20に供給して、細管20内に充填された液体22を押し出して、細管20の先端23側より吐出させる。ここで、気体パルスのパルス幅は短時間であるから、吐出する液滴の量は微量(例えば、50nL以下)である。
そして、細管20の先端に生成した液滴を、液滴を受容する物体に接触させたり、静電気、圧縮空気、振動等により細管20から分離して、液滴を受容する物体の表面に移行させたりする。
Next, the narrow tube 20 is connected to the gas pulse ejection device 10 via the connection tube 21, and an object (such as a sheet) that receives the droplet is disposed on the extension of the tip 23 of the narrow tube 20. Then, a gas pulse is ejected from the gas pulse ejection device 10, the gas pulse is supplied to the narrow tube 20 through the connection tube 21, the liquid 22 filled in the narrow tube 20 is pushed out, and the tip 23 side of the narrow tube 20 Discharge more. Here, since the pulse width of the gas pulse is short, the amount of liquid droplets to be ejected is very small (for example, 50 nL or less).
Then, the droplet generated at the tip of the thin tube 20 is brought into contact with an object that receives the droplet, or separated from the thin tube 20 by static electricity, compressed air, vibration, or the like, and transferred to the surface of the object that receives the droplet. Or

この微小液滴生成装置1において、所望の液滴を生成させるための、細管20に供給する気体パルスのピーク圧力Pおよびパルス幅は、細管20の形状、流路損失、周囲温度などによって異なるため、一義的に決めることは困難である。また、液滴生成に必要なエネルギーは小さく、その必要エネルギー量は流路抵抗、液体22の粘度や温度の影響を受けやすいため、理論的に求めるのは困難であるから、細管20に供給する気体パルスのピーク圧力Pおよびパルス幅は実験的に決定することが好ましい。
気体パルスのピーク圧力Pおよびパルス幅の一例としては、「JIS粘度標準液2.5cps(日本グリース社製)」を用いて、開口径5μmの細管20から、10pLの液滴を生成させる場合には、気体パルスのピーク圧力Pが0.03MPa、パルス幅が30ミリ秒程度である。
In the minute droplet generating apparatus 1, for producing a desired droplet, the peak pressure P 1 and the pulse width of the gas pulses supplied to the capillary 20, the different shapes of the capillary tube 20, the flow path loss, such as by ambient temperature Therefore, it is difficult to decide uniquely. Further, since the energy required for droplet generation is small and the amount of energy required is easily influenced by the flow path resistance and the viscosity and temperature of the liquid 22, it is difficult to obtain theoretically, and therefore, the energy is supplied to the narrow tube 20. peak pressure P 1 and the pulse width of the gas pulses is preferably determined empirically.
As an example of the peak pressure P 1 and the pulse width of the gas pulses, using a "JIS viscosity standard solution 2.5 cps (manufactured by Nippon Grease Co.)", from the capillary tube 20 having an opening size of 5 [mu] m, when to produce droplets of 10pL the peak pressure P 1 of the gas pulse is 0.03 MPa, the pulse width is about 30 milliseconds.

上述した微小液滴生成装置1では、上記気体パルス吐出装置10を用いているから、気体パルスのピーク圧力Pおよびパルス幅が精密に制御された気体パルスを細管20に送ることができる。その結果、液滴生成に必要なエネルギーと略同等のエネルギーを持つ気体を細管20に送ることができ、微小の液滴を安定に生成させることができる。
また、この微小液滴生成装置1では、細管20から液滴を吐出できるため、顕微鏡等の任意の方法で液滴を観察することができる。しかも、屈曲した細管を使用すれば、鉛直水平両方向から液滴を観察することができる。
また、上述した微小液滴生成装置1では、気体パルス吐出装置10がベース圧力生成部14を有しているため、細管20内の液体22にピーク圧力Pを印加させていないときにベース圧力Pを印加することができる。そのため、微小液滴に印加する気体パルスの圧力が小さくても、微小液滴を生成することができる。しかも気体パルス発生の際の圧力変動を小さくすることができるため、安定に液滴を吐出させることができる。
In the microdroplet generation apparatus 1 described above, since the gas pulse ejection apparatus 10 is used, a gas pulse in which the peak pressure P 1 and the pulse width of the gas pulse are precisely controlled can be sent to the capillary tube 20. As a result, a gas having substantially the same energy as that required for droplet generation can be sent to the capillary tube 20, and minute droplets can be generated stably.
Moreover, in this micro droplet production | generation apparatus 1, since a droplet can be discharged from the thin tube 20, a droplet can be observed by arbitrary methods, such as a microscope. In addition, if bent tubules are used, droplets can be observed from both vertical and horizontal directions.
Further, the fine droplet generating device 1 described above, since the gas pulse discharge device 10 has a base pressure generation unit 14, the base pressure when the liquid 22 in the capillary tube 20 not to apply the peak pressure P 1 it can be applied to P 2. Therefore, even if the pressure of the gas pulse applied to the fine droplet is small, the fine droplet can be generated. In addition, since the pressure fluctuation during the generation of the gas pulse can be reduced, it is possible to discharge the droplets stably.

以下に、本発明の実施例を示す。
(実施例1)
本実施例の微小液滴生成装置は、図2に示すものであり、図1に示す気体パルス吐出装置10に、接続管21を介して細管20が接続されたものである。
また、気体パルス吐出装置10のピーク圧力生成部13の第1の圧力調整弁13aは、圧力感度が0.001MPaであり、減圧機構と圧力開放機構とを備えるノズルフラッパ型圧力調整弁である。第1の開閉弁13bは、開閉応答時間がそれぞれ10ミリ秒の電磁弁(NC型直動ミニチュアポペット弁、定格24V)である。
ベース圧力生成部14の第2の圧力調整弁14a、圧力感度が0.001MPaであり、減圧機構と圧力開放機構とを備えるノズルフラッパ型圧力調整弁である。
配管15a〜15fは、内径2mm、外径4mmの硬質ポリウレタンチューブであり、各弁や部材にクイックコネクタを用いて接続されている。
排気部16の第2の開閉弁16aは、開閉応答時間がそれぞれ10ミリ秒の電磁弁(NC型直動ミニチュアポペット弁、定格24V)である。
第1の開閉弁13bおよび第2の開閉弁16aは、プログラムタイミング装置により電子リレーを介して直流24Vで駆動されている。プログラムタイミング装置にはヒューレットパッカード社製マルチファンクションジェネレーター8116Aを使用した。
Examples of the present invention are shown below.
Example 1
The microdroplet generating apparatus of the present embodiment is shown in FIG. 2, in which a thin tube 20 is connected to a gas pulse ejection device 10 shown in FIG.
The first pressure regulating valve 13a of the peak pressure generating unit 13 of the gas pulse discharge device 10 is a nozzle flapper type pressure regulating valve having a pressure sensitivity of 0.001 MPa and having a pressure reducing mechanism and a pressure releasing mechanism. The first on-off valve 13b is an electromagnetic valve (NC-type direct acting miniature poppet valve, rated 24V) having an open / close response time of 10 milliseconds.
The second pressure regulating valve 14a of the base pressure generating unit 14 has a pressure sensitivity of 0.001 MPa, and is a nozzle flapper type pressure regulating valve including a pressure reducing mechanism and a pressure releasing mechanism.
The pipes 15a to 15f are hard polyurethane tubes having an inner diameter of 2 mm and an outer diameter of 4 mm, and are connected to each valve and member using a quick connector.
The second on-off valve 16a of the exhaust unit 16 is an electromagnetic valve (NC type direct acting miniature poppet valve, rated 24V) with an open / close response time of 10 milliseconds each.
The first on-off valve 13b and the second on-off valve 16a are driven by DC 24V through an electronic relay by a program timing device. A multi-function generator 8116A manufactured by Hewlett-Packard Company was used as the program timing device.

細管20は、先端23側がテーパー状に細くなって外径7μm、内径5μm、長さ1mmの毛細管が形成された、外径1mm、内径0.5mm、長さ4cmのガラス製のものである。細管の先端23は鉛直方向の下方に向けて固定した。また、細管20の先端部は水平方向から顕微鏡で観察できるようになっている。
接続管21は、外径1mm、内径0.5mm、長さ40cmのポリプロピレンチューブである。
細管20と接続管21とは、ポリプロピレン製継ぎ手を用いて接続した。
The capillary tube 20 is made of glass having an outer diameter of 1 mm, an inner diameter of 0.5 mm, and a length of 4 cm, in which a capillary tube having an outer diameter of 7 μm, an inner diameter of 5 μm, and a length of 1 mm is formed by tapering the tip 23 side. The tip 23 of the thin tube was fixed downward in the vertical direction. The tip of the thin tube 20 can be observed with a microscope from the horizontal direction.
The connecting tube 21 is a polypropylene tube having an outer diameter of 1 mm, an inner diameter of 0.5 mm, and a length of 40 cm.
The thin tube 20 and the connecting tube 21 were connected using a polypropylene joint.

まず、細管20内に「JIS粘度標準液2.5cps(日本グリース社製)」を注射器から圧入した。また、気体パルス吐出装置10の第1の圧力調整弁13aにより、気体供給源11より供給された気体の圧力を0.3MPaから0.050MPaに減少させ、その0.050MPaの気体を第1の開閉弁13bに供給した。
それと共に、第2の圧力調整弁14aにより、気体供給源11より供給された気体の圧力を0.3MPaから0.020MPaに減少させ、そのベース圧力0.020MPaの気体を吐出口12に向けて流通させた。これを500ミリ秒間継続した。
その後、第1の開閉弁13bに直流24Vのパルス電気信号を送って(図3(a)参照)、第1の開閉弁13bを30ミリ秒間開放した。第1の開閉弁13bを開放することにより、ピーク圧力Pの気体を吐出口12から接続管21を通って細管20に伝播させた。次いで、第1の開閉弁13bが閉止するのと同時に、排気部16の第2の開閉弁16aに直流24Vのパルス電気信号を送って(図3(b)参照)、第2の開閉弁16aを開放して、第2の配管15b内の圧力を速やかに降下させた。このように操作し、気体パルス吐出装置の吐出口の圧力変化を測定した結果、図3(c)に示すように、ベース圧力Pとピーク圧力Pとの圧力差が0.03MPa、パルス幅30ミリ秒の気体パルスが高精度に発生したことを確認した。
上記の気体パルスによって、細管20の先端23側の開口部から10pLの液滴が生成した。発生した液滴を圧縮空気で吹き飛ばしたところ、500ミリ秒後に10pLの液滴が再度生成し、再現性を有していた。
First, “JIS viscosity standard solution 2.5 cps (manufactured by Nippon Grease Co., Ltd.)” was pressed into the narrow tube 20 from a syringe. Further, the pressure of the gas supplied from the gas supply source 11 is reduced from 0.3 MPa to 0.050 MPa by the first pressure regulating valve 13a of the gas pulse discharge device 10, and the 0.050 MPa gas is reduced to the first pressure. This was supplied to the on-off valve 13b.
At the same time, the pressure of the gas supplied from the gas supply source 11 is reduced from 0.3 MPa to 0.020 MPa by the second pressure regulating valve 14 a, and the gas having the base pressure of 0.020 MPa is directed toward the discharge port 12. Circulated. This was continued for 500 milliseconds.
Thereafter, a pulse electric signal of DC 24V was sent to the first on-off valve 13b (see FIG. 3A), and the first on-off valve 13b was opened for 30 milliseconds. By opening the first on-off valve 13b, and is propagated to the capillary tube 20 through a connecting pipe 21 a gas peak pressure P 1 from the discharge port 12. Next, at the same time as the first on-off valve 13b is closed, a 24 V DC electric pulse signal is sent to the second on-off valve 16a of the exhaust section 16 (see FIG. 3B), and the second on-off valve 16a. And the pressure in the second pipe 15b was quickly lowered. As a result of the operation and measurement of the change in pressure at the discharge port of the gas pulse discharge device, the pressure difference between the base pressure P 2 and the peak pressure P 1 is 0.03 MPa, as shown in FIG. It was confirmed that a gas pulse with a width of 30 milliseconds was generated with high accuracy.
A 10 pL droplet was generated from the opening on the tip 23 side of the thin tube 20 by the gas pulse. When the generated droplet was blown off with compressed air, a droplet of 10 pL was generated again after 500 milliseconds and had reproducibility.

(比較例1)
第1の開閉弁13bおよび第2の開閉弁16aとして、圧力調整感度0.001MPaのノズルフラッパ型圧力調整弁に代えて、圧力開放機構を備えない圧力調整感度0.02MPaのダイヤフラム型圧力調整弁を用いた以外は実施例1と同様にして気体パルス吐出装置および微小液滴生成装置を作製した。そして、実施例1と同様にして気体パルスを吐出させた。この例の気体パルス吐出装置出口における圧力変化を測定したところ、ピーク圧力生成直後および第2の開閉弁開放直後に圧力変動(ハンチング)を生じた上に、ベース圧力生成時にも圧力の変動を生じた(図4参照)。
また、例1と同様にして、液体を充填した細管に気体パルスを印加したところ、ピーク圧力Pを印加していない時にも液滴を生じ、しかもピーク圧力印加時に生じた液滴の液量が一定しなかった。
(Comparative Example 1)
As the first on-off valve 13b and the second on-off valve 16a, instead of a nozzle flapper type pressure adjusting valve having a pressure adjusting sensitivity of 0.001 MPa, a diaphragm type pressure adjusting valve having a pressure adjusting sensitivity of 0.02 MPa without a pressure release mechanism is used. A gas pulse ejection device and a microdroplet production device were produced in the same manner as in Example 1 except that they were used. And the gas pulse was discharged like Example 1. FIG. When the pressure change at the outlet of the gas pulse discharge device in this example was measured, pressure fluctuation (hunting) occurred immediately after the peak pressure generation and immediately after the opening of the second on-off valve, and pressure fluctuation also occurred when the base pressure was generated. (See FIG. 4).
Further, in the same manner as in Example 1, it was applied to a gas pulse to the capillary filled with liquid, resulting droplets even when not applied peak pressure P 1, yet the amount of liquid droplets generated during peak pressure is applied Was not constant.

本発明の気体パルス吐出装置により、ピーク圧力とパルス幅が精密に制御され、かつ、00ミリ秒以下の極めて短時間のパルス幅の気体パルスを安定に吐出することができるため、精密工業分野に幅広く応用できる。
また、本発明の微小液滴生成装置は、各種液体の特性解析、各種素材の液体吸収挙動の解析、微小部位の接触角測定、精密印刷、電子回路作製、微小化学反応、微小生化学反応、酵素反応、エッチング、微小成形等に利用することができる。
Since the gas pressure discharge device of the present invention can precisely control the peak pressure and the pulse width and can stably discharge a gas pulse having an extremely short pulse width of 00 milliseconds or less, it can be used in the precision industrial field. Widely applicable.
In addition, the microdroplet generation apparatus of the present invention is a characteristic analysis of various liquids, an analysis of liquid absorption behavior of various materials, a contact angle measurement of a minute part, precision printing, electronic circuit fabrication, a microchemical reaction, a microbiochemical reaction, It can be used for enzyme reaction, etching, micro-molding and the like.

本発明の気体パルス吐出装置の一実施形態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically one Embodiment of the gas pulse discharge apparatus of this invention. 本発明の微小液滴生成装置の一実施形態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically one Embodiment of the micro droplet production | generation apparatus of this invention. (a)は、実施例1における第1の開閉弁を駆動させる信号のタイミングチャート図であり、(b)は、実施例1における第2の開閉弁を駆動させる信号のタイミングチャート図であり、(c)は、実施例1における気体パルス吐出装置の吐出口での圧力変化図である。(A) is a timing chart diagram of a signal for driving the first on-off valve in the first embodiment, (b) is a timing chart diagram of a signal for driving the second on-off valve in the first embodiment, (C) is a pressure change figure in the discharge outlet of the gas pulse discharge device in Example 1. FIG. 実施例1における気体パルス吐出装置の吐出口での圧力変化図である。It is a pressure change figure in the discharge outlet of the gas pulse discharge device in Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

1 微小液滴生成装置
10 気体パルス吐出装置
11 気体供給源
12 吐出口
13 ピーク圧力生成部
13a 第1の圧力調整弁
13b 第1の開閉弁
13c 圧力計
14 ベース圧力生成部
14a 第2の圧力調整弁
14b 逆流防止弁
14c 圧力計
15a 第1の配管
15b 第2の配管
15c 第3の配管
15d 第4の配管
15e 第5の配管
15f 第6の配管
16 排気部
16a 第2の開閉弁
17 ミストセパレーター
18 フィルタ
19 駆動制御装置
20 細管
21 接続管
22 液体
23 先端
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Minute droplet production | generation apparatus 10 Gas pulse discharge apparatus 11 Gas supply source 12 Discharge port 13 Peak pressure generation part 13a 1st pressure adjustment valve 13b 1st on-off valve 13c Pressure gauge 14 Base pressure generation part 14a 2nd pressure adjustment Valve 14b Backflow prevention valve 14c Pressure gauge 15a 1st piping 15b 2nd piping 15c 3rd piping 15d 4th piping 15e 5th piping 15f 6th piping 16 Exhaust part 16a 2nd on-off valve 17 Mist separator 18 Filter 19 Drive control device 20 Narrow tube 21 Connecting tube 22 Liquid 23 Tip

Claims (4)

圧力Pの気体を供給する気体供給源と、吐出口と、気体供給源および吐出口に接続されたピーク圧力生成部とを有する気体パルス吐出装置であって、
ピーク圧力生成部は、第1の圧力調整手段と第1の圧力調整手段の吐出口側に接続された第1の開閉弁とを具備し、第1の開閉弁を開放したときに第1の圧力調整手段側の気体を吐出口に放出するものであり、
第1の圧力調整手段が、気体供給源から供給された気体の圧力Pを圧力Pに減少させる第1の減圧機構と、第1の減圧機構の吐出口側に接続され、第1の減圧機構の吐出口側における圧力が圧力Pを上回った際に第1の減圧機構の吐出口側の気体を大気に放出する第1の圧力開放機構とを備えることを特徴とする気体パルス吐出装置。
A gas pulse discharge device comprising a gas source for supplying gas pressure P 0, and the discharge port, and a peak pressure generator connected to the gas source and the discharge port,
The peak pressure generating unit includes a first pressure adjusting unit and a first on-off valve connected to the discharge port side of the first pressure adjusting unit, and the first pressure on-off valve is opened when the first on-off valve is opened. The gas on the pressure adjusting means side is discharged to the discharge port,
The first pressure adjusting means is connected to the first pressure reducing mechanism for reducing the pressure P 0 of the gas supplied from the gas supply source to the pressure P 1 , and the discharge port side of the first pressure reducing mechanism. gas pulse discharge the pressure, characterized in that it comprises a first pressure relief mechanism for releasing the gas in the discharge port side of the first pressure reducing mechanism to the atmosphere when it exceeds the pressure P 1 at the discharge port side of the pressure reducing mechanism apparatus.
ピーク圧力生成部と並列に、気体供給源および吐出口に接続されたベース圧力生成部をさらに有し、
ベース圧力生成部が、第2の圧力調整手段を具備し、第2の圧力調整手段が、気体供給源から供給された気体の圧力Pを圧力P(P<P)に減少させる第2の減圧機構と、第2の減圧機構の吐出口側に接続され、第2の減圧機構の吐出口側における圧力が圧力Pを上回った際に第2の減圧機構の吐出口側の気体を大気に放出する第2の圧力開放機構とを備える請求項1に記載の気体パルス吐出装置。
In parallel with the peak pressure generating unit, further comprising a base pressure generating unit connected to the gas supply source and the discharge port,
The base pressure generating unit includes a second pressure adjusting unit, and the second pressure adjusting unit reduces the pressure P 0 of the gas supplied from the gas supply source to a pressure P 2 (P 2 <P 1 ). a second pressure reducing mechanism connected to the discharge port side of the second pressure reducing mechanism, the pressure at the discharge port side of the second pressure reducing mechanism of the discharge port side of the second pressure reducing mechanism when exceeds the pressure P 2 The gas pulse discharge device according to claim 1, further comprising a second pressure release mechanism that releases the gas to the atmosphere.
ピーク圧力生成部の吐出口側に接続され、出口側が大気または減圧雰囲気に連通する第2の開閉弁を具備する排気部をさらに有する請求項1または2に記載の気体パルス吐出装置。   3. The gas pulse discharge device according to claim 1, further comprising an exhaust unit that is connected to the discharge port side of the peak pressure generation unit and includes a second on-off valve having an outlet side communicating with the atmosphere or a reduced pressure atmosphere. 液体に気体パルスを印加して微小液滴を生成させる微小液滴生成装置であって、
請求項1〜3のいずれかに記載の気体パルス吐出装置と、気体パルス吐出装置の吐出口に接続され、先端側の口径が0.5〜100μmである液体充填用細管とを備えた微小液滴生成装置。
A microdroplet generation device that generates a microdroplet by applying a gas pulse to a liquid,
A microfluid comprising the gas pulse ejection device according to any one of claims 1 to 3 and a liquid-filling capillary tube connected to the ejection port of the gas pulse ejection device and having a tip-side diameter of 0.5 to 100 µm. Drop generator.
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