JP2020515319A - 流体組成物を空気中に上方向に向けて分注するためのマイクロ流体送達装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
A.電源と電気的に接続可能なハウジングと、ハウジングと解放可能に接続可能なカートリッジであって、上面と、上面に対向する底面と、上面及び底面を接合する側壁とを備える、流体組成物を収容するためのリザーバと、リザーバと流体連通し、重力方向に対して垂直である水平方向に向かって又は水平方向に対して下方向に向けて、流体組成物の実質的に全てを分注するように構成されているマイクロ流体ダイとを備えるカートリッジと、ハウジングに接続されたファンであって、マイクロ流体ダイから分注された流体組成物と合流し、流体組成物を水平方向に対して上向きに再方向付けする空気流を生成するように構成されているファンと、を備えるマイクロ流体送達装置。
B.マイクロ流体ダイが、リザーバの底面又は側壁上に配設される、段落Aに記載のマイクロ流体送達装置。
C.ファンからハウジングの空気出口まで延在する空気流チャネルを更に備え、
空気流チャネルが、ファンに隣接して配設された第1の領域と、空気出口に隣接して配設された第2の領域と、第1及び第2の領域を接合する第3の領域と、を備え、少なくとも第2の領域は、空気出口に向かって水平方向に対して上方向に向けて角度付けされている、段落A又はBに記載のマイクロ流体送達装置。
D.マイクロ流体ダイを出る流体組成物が、空気出口を出る空気流と合流する、段落Cに記載のマイクロ流体送達装置。
E.マイクロ流体ダイが、リザーバの底面上に配設され、マイクロ流体ダイを出る流体組成物が、空気流チャネル内に分注される、段落Cに記載のマイクロ流体送達装置。
F.空気流チャネルが、上面と下面とを備え、上面が、バッフルと、バッフルに隣接して配設された流体組成物出口と、を備え、バッフルは、流体組成物出口の上流に配設されかつ、空気流チャネル内に突き出している、段落C又はEに記載のマイクロ流体送達装置。
G.空気流チャネルがスクリーンを備える、段落C〜Fのいずれか一段落に記載のマイクロ流体送達装置。
H.カートリッジがスポンジを備える、段落A〜Gのいずれか一段落に記載のマイクロ流体送達装置。
I.流体組成物が香料を含む、段落A〜Hのいずれか一段落に記載のマイクロ流体送達装置。
J.マイクロ流体ダイが、圧電結晶又はヒーターを備える、段落A〜Iのいずれか一段落に記載のマイクロ流体送達装置。
K.マイクロ流体装置によって流体組成物を分注する方法であって、流体組成物をマイクロ流体送達装置から、水平方向に向けて、又は水平方向に対して下方向に向けて空気中に分注することと、ファンから流体組成物に向けて空気流を方向付けることと、空気流を噴射された流体組成物と合流させて、流体組成物を水平方向に対して上方向に向けて再方向付けすることと、を含み、空気流及び流体組成物が合流する点では、空気流が、流体組成物よりも大きな運動量で移動している、方法。
L.流体組成物が香料を含む、段落Kに記載の方法。
M.マイクロ流体送達装置が、圧電結晶又はヒーターを備えるマイクロ流体ダイを備える、段落K又はLに記載の方法。
N.マイクロ流体送達装置が、ハウジングと、ハウジングと解放可能に接続可能なカートリッジと、ファンと、を備える、段落K〜Mのいずれか一段落に記載の方法。
O.マイクロ流体送達装置が、ファンからハウジングの空気出口まで延在する空気流チャネルを更に備え、空気流チャネルが、ファンに隣接して配設された第1の領域と、空気出口に隣接して配設された第2の領域と、第1及び第2の領域を接合する第3の領域と、を備え、少なくとも第2の領域は、空気出口に向かって水平方向に対して上向きに角度付けされている、段落K〜Nのいずれか一段落に記載の方法。
図1〜図8を参照すると、マイクロ流体送達装置10は、ハウジング12と、ハウジング12と解放可能に接続可能であり得るカートリッジ26と、ファン32とを含んでよい。マイクロ流体送達装置10は、上側部分14、下側部分16、及び上側部分14と下側部分16との間に延在してこれらを接続する本体部分18からなり得る。
p=mv,
式中、vは、物体の移動速度をそれぞれの方向に与える3次元速度ベクトルであり、mは物体の質量である。運動量は、流体組成物の液滴の方向及び大きさを与えるベクトル
Fd=6πμuasin(θ)ad,
式中、adは液滴の半径であり、θは、水平方向に対する出口での空気流の角度であり、μは、引き揚げ力を生み出す空気の粘度であり、uaは、空気流の速度の大きさである。また、ρdは、流体組成物の密度であり、ρaは、空気の密度である。垂直下方向に向けて分注する場合には、空気の引き揚げ力は、以下の式によって定義される。
Fd=6πμ(uasin(θ)−ud)ad、
式中、udは、液滴の下方向速度である。
流体組成物が垂直下方向から任意の角度φで分注される場合には、空気の引き揚げ力は、以下の式によって定義される。
Fd=6πμ(uasin(θ)−udcos(φ))ad
液滴の重力は、以下の式によって定義される。
上述のように、カートリッジ26は、様々な異なる方法で構成されてもよい。図1、図7、及び図8を参照すると、カートリッジ26は垂直軸線Y及び水平軸線Xを有してもよく、流体組成物52を収容するためのリザーバ50を備えてもよい。
図10及び図11を参照すると、また上述のように、マイクロ流体送達装置10の空気流チャネル34は、カートリッジ26と接続され、カートリッジ26の一部を形成してもよい。空気流チャネル34は、リザーバ50の底面53に隣接してもよい。空気流チャネル34は、リザーバ50と恒久的に取り付けられた独立した構成要素であってもよく、又は空気流チャネル34は、リザーバ50と共に単一の構成要素として成形されてもよい。例えば、空気流チャネル34を形成する上面38は、リザーバ50の底面53の一部であってもよく、下面39は、リザーバの側壁の一部分に沿ってそこに接続される別個の壁として構成されてもよい。
図7及び図8を参照すると、カートリッジ26は、リザーバ50内に配設されたスポンジ80を含む。スポンジは、ダイ92が発射されて流体組成物を排出するまで、リザーバ内に流体組成物を保持することができる。スポンジは、ダイが発射されていないときに流体組成物がダイ92から漏出するのを防ぐために、背圧を生成するのに役立ち得る。流体組成物は、流体に作用する重力及び毛管力の組み合わせによって、スポンジを通り、ダイへと移動し得る。
図12〜図23を参照すると、マイクロ流体送達装置10は、インクジェットプリントヘッドシステムの態様、より具体的には熱又は圧電インクジェットプリントヘッドの態様を用いる、マイクロ流体送達部材64を備え得る。マイクロ流体送達部材64は、カートリッジ26の底面53及び/又は側壁61と接続され得る。
マイクロ流体送達装置は、空気中の光、騒音、動き、及び/又は臭気レベルなどの環境的刺激に応答する市販のセンサを含み得る。例えば、マイクロ流体送達装置は、光を検知したときに電源が入り、及び/又は光を検知しないときに電源が切れるようにプログラムされ得る。別の例では、マイクロ流体送達装置は、センサがセンサの近くに移動する人を感知したときに電源を入れることができる。センサはまた、空気中の臭気レベルを監視するために使用され得る。臭気センサを使用して、必要なときに、マイクロ流体送達装置の電源を入れる、熱若しくはファンの速度を増加させる、及び/又はマイクロ流体送達装置からの流体組成物の送達を増大させることができる。
カートリッジ26は、最適な動作条件をマイクロ流体送達デバイスに送信するためのメモリを含んでもよい。
マイクロ流体送達装置内で十分に動作するように、流体組成物の多くの特性が考慮される。いくつかの要因としては、マイクロ流体送達部材から放出するのに最適な粘度を有する流体組成物を配合すること、マイクロ流体送達部材を詰まらせる懸濁固体を制限された量有する、又は全く有しない流体組成物を配合すること、乾燥してマイクロ流体送達部材を詰まらせないように、十分に安定した流体組成物を配合すること、引火性でない流体組成物を配合することなどが挙げられる。マイクロ流体ダイから適切な分注を行うために、空気を清涼化する又は悪臭を低減する組成物の適切な霧化及び効果的な分注が、流体組成物の設計において考慮され得る。
設定:
温度25℃
持続時間60.0秒
ひずみ率 2%
角周波数10rad/秒
ジオメトリ:40mm平行プレート(ペルチエプレートスチール)
実行手順情報:
コンディショニング
温度25℃
予備剪断なし
平衡化2分
定常流量
ランプ1〜100 1/s
モード−log
5点/桁
サンプル期間10秒
許容誤差内で3回連続する許容誤差5%
流体組成物は、流体組成物の重量基準で約50%超、代替的に約60%超、代替的に約70%超、代替的に約75%超、代替的に約80%超、代替的に約50〜約100%、代替的に約60〜約100%、代替的に約70〜約100%、代替的に約80〜約100%、代替的に約90〜約100%の量で存在する香料混合物を含有し得る。流体組成物は、全て香料混合物(すなわち100重量%)からなってもよい。
流体組成物は水を含んでよい。流体組成物は、流体組成物の重量基準で約0.25重量%〜約9.5重量%の量の水、代替的に約0.25重量%〜約7.0重量%の水、代替的に約1%〜約5%の水、代替的に約1%〜約3%の水、代替的に約1%〜約2%の量の水を含み得る。理論に束縛されるものではないが、約2.5未満のモル加重平均ClogPを有するように香料混合物を配合することによって、組成物全体の重量基準で約0.25重量%〜約9.5重量%、代替的に約0.25重量%〜約7.0重量%のレベルで、水を流体組成物内に取り入れ得ることが見出された。
流体組成物は、ポリオール(2つ以上のヒドロキシル官能基を含む構成成分)、グリコールエーテル、又はポリエーテルなどの1つ以上の酸素化溶媒を含有し得る。
流体組成物は、機能性香料成分(「FPC」)を含んでもよい。FPCは、従来の有機溶媒又は揮発性有機化合物(「VOC」)に類似する蒸発特性を有する香料原料の種類である。本明細書で使用するとき、「VOC」は、20℃で測定される蒸気圧が0.2mm Hg超であり、香料の蒸発を助ける揮発性有機化合物を意味する。例示的なVOCとしては、以下の有機溶媒、すなわち、ジプロピレングリコールメチルエーテル(「DPM」)、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール(「MMB」)、揮発性シリコーン油、及びジプロピレングリコールのメチル、エチル、プロピル、ブチル、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、又は商標名Dowanol(商標)のグリコールエーテルの任意のVOCが挙げられる。VOCは、通常、香料の蒸発を補助するために流体組成物中で20%超の濃度で使用される。
GC:FID検出器を備える5890シリーズ(Agilent Technologies,Ind.,Palo Alto,California,USA);
7673オートサンプラー(Agilent Technologies,Ind.,Palo Alto,California,USA);
カラム:DB−1(Agilent Technologies,Ind.,Palo Alto,California,USA)長さ30メートル、ID 0.25mm、フィルム厚1マイクロメートル(分離させるための選択的分割を提供する毛細管の内壁上のポリマー層)。
スプリット注入:17/1スプリット比
オートサンプラー:1.13マイクロリットル/注入
カラム流量:1.10mL/分
空気流:345mL/分
入口温度:245℃
検出器温度:285℃
初期温度:50℃
速度:5℃/分
最終温度:280℃
最終時間:6分
有力な仮定:(i)臭い嗅ぎ1回当たり12秒
(ii)GCの空気が試料の希釈に加わる。
マイクロ流体送達装置10は、流体組成物を空気中に送達するために用いられ得る。マイクロ流体送達装置10はまた、流体組成物を空気中に送達して、空間内の1つ以上の表面上に最終的に堆積させるために使用されてもよい。例示的な表面としては、カウンター、各種機器、床等の硬質表面が挙げられる。例示的な表面としては、カーペット、家具、衣類、寝具、リネン、カーテンなども挙げられる。マイクロ流体送達装置は、家庭、オフィス、ビジネス、オープンスペース、自動車、一時空間などに使用されてもよい。マイクロ流体送達装置は、フレッシュニング、悪臭除去、防虫剤などのために使用されてもよい。
Claims (15)
- 電源と電気的に接続可能なハウジングと、
前記ハウジングと解放可能に接続可能なカートリッジであって、
上面と、前記上面に対向する底面と、前記上面及び前記底面を接合する側壁と、を備える、流体組成物を収容するためのリザーバと、
前記リザーバと流体連通し、重力方向に対して垂直である水平方向に向かって又は水平方向に対して下方向に向けて、前記流体組成物の実質的に全てを分注するように構成されているマイクロ流体ダイと、を備えるカートリッジと、
前記ハウジングに接続されたファンであって、前記マイクロ流体ダイから分注された前記流体組成物と合流し、前記流体組成物を水平方向に対して上向きに再方向付けする空気流を生成するように構成されているファンと、
を備えるマイクロ流体送達装置。 - 前記マイクロ流体ダイが、前記リザーバの前記底面又は前記側壁上に配設される、請求項1に記載のマイクロ流体送達装置。
- 前記ファンから前記ハウジングの空気出口まで延在する空気流チャネルを更に備え、
前記空気流チャネルが、
前記ファンに隣接して配設された第1の領域と、
前記空気出口に隣接して配設された第2の領域と、
前記第1及び第2の領域を接合する第3の領域と、を備え、
少なくとも前記第2の領域は、前記空気出口に向かって水平方向に対して上方向に向けて角度付けされている、請求項1又は2に記載のマイクロ流体送達装置。 - 前記マイクロ流体ダイを出る前記流体組成物が、前記空気出口を出る空気流と合流する、請求項3に記載のマイクロ流体送達装置。
- 前記マイクロ流体ダイが、前記リザーバの前記底面上に配設され、
前記マイクロ流体ダイを出る前記流体組成物が、前記空気流チャネル内に分注される、請求項3に記載のマイクロ流体送達装置。 - 前記空気流チャネルが、上面と下面とを備え、
前記上面が、
バッフルと、
前記バッフルに隣接して配設された流体組成物出口と、を備え、
前記バッフルは、前記流体組成物出口の上流に配設されかつ、前記空気流チャネル内に突き出している、請求項3又は5に記載のマイクロ流体送達装置。 - 前記空気流チャネルがスクリーンを備える、請求項3〜6のいずれか一項に記載のマイクロ流体送達装置。
- 前記カートリッジがスポンジを備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載のマイクロ流体送達装置。
- 前記流体組成物が香料を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載のマイクロ流体送達装置。
- 前記マイクロ流体ダイが、圧電結晶又はヒーターを備える、請求項1〜9のいずれか一項に記載のマイクロ流体送達装置。
- マイクロ流体装置によって流体組成物を分注する方法であって、
流体組成物をマイクロ流体送達装置から、水平方向に向けて、又は水平方向に対して下方向に向けて空気中に分注することと、
ファンから前記流体組成物に向けて空気流を方向付けることと、前記空気流を噴射された前記流体組成物と合流させて、前記流体組成物を水平方向に対して上方向に向けて再方向付けすることと、を含み、
前記空気流及び前記流体組成物が合流する点では、前記空気流が、前記流体組成物よりも大きな運動量で移動している、方法。 - 前記流体組成物が香料を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記マイクロ流体送達装置が、圧電結晶又はヒーターを備えるマイクロ流体ダイを備える、請求項11又は12に記載の方法。
- 前記マイクロ流体送達装置が、
ハウジングと、
前記ハウジングと解放可能に接続可能なカートリッジと、
ファンと、を備える、請求項11〜13のいずれか一項に記載の方法。 - 前記マイクロ流体送達装置が、前記ファンから前記ハウジングの空気出口まで延在する空気流チャネルを更に備え、
前記空気流チャネルが、
前記ファンに隣接して配設された第1の領域と、
前記空気出口に隣接して配設された第2の領域と、
前記第1及び第2の領域を接合する第3の領域と、を備え、
少なくとも前記第2の領域は、前記空気出口に向かって水平方向に対して上向きに角度付けされている、請求項11〜14のいずれか一項に記載の方法。
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