JP2021179405A - 液滴分注装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い精度で液体吐出装置から吐出される液滴の量を測定することができる液滴分注装置を提供すること。【解決手段】本実施形態の液滴分注装置は、水晶センサと、振動電圧発生部と、共振周波数測定部と、制御部と、を具備する。振動電圧発生部は、前記水晶センサに振動電圧を印加して振動させる。共振周波数測定部は、前記水晶センサの共振周波数を検出する。制御部は、薬液を液滴として吐出する薬液吐出装置から吐出された前記液滴が前記水晶センサに付着する前後での前記水晶センサの共振周波数の変化量を求め、前記液滴が前記水晶センサに付着した後の前記水晶センサの共振周波数の経時変化傾向に基づいて、前記水晶センサに付着した前記液滴の揮発量を推定し、前記変化量及び前記揮発量に基づいて、前記水晶センサに付着した前記液滴の重量を算出する。【選択図】 図１
Description
本発明の実施形態は、液滴分注装置に関する。
生物学、薬学などの分野の研究開発や医療診断や検査、農業試験において、ピコリットル（ｐＬ）からマイクロリットル（μＬ）オーダーの液体を分注する操作を行うことがある。
これらは一般に用量応答実験と呼ばれ、化合物の有効濃度を決定するため、多くの異なった濃度の化合物をマイクロプレートのウエルなどの容器内に作成する。このような用途等に用いられる装置として、液滴分注装置が知られている。液滴分注装置は、着脱可能な液体滴下装置に装着される液体吐出装置から所定の量の液滴をマイクロプレートへ吐出させる。例えば、用量応答実験においては、多種類の薬液を使用する。また医療、バイオ用途においては、コンタミネーションを防止が求められるため、液滴分注装置は、液体吐出装置を使い捨てとして運用されることもある。
液体吐出装置を装着した後、液体吐出装置から吐出される液滴の量が所望の量であることが求められるため、マイクロプレートの重さを測定し、液体吐出装置から吐出された液滴の重さを測定する液滴分注装置も知られている。
しかしながら、液体吐出装置から吐出される液滴は、ピコリットル（ｐＬ）からマイクロリットル（μＬ）オーダーと極めて微小量であり、マイクロプレートの重さに対する液滴の重さが小さい。このため、より高い精度で液体吐出装置から吐出される液滴の重さを測定することが求められている。
本実施形態の課題は、高い精度で液体吐出装置から吐出される液滴の量を測定することができる液滴分注装置を提供することである。
本実施形態の液滴分注装置は、水晶センサと、振動電圧発生部と、共振周波数測定部と、制御部と、を具備する。振動電圧発生部は、前記水晶センサに振動電圧を印加して振動させる。共振周波数測定部は、前記水晶センサの共振周波数を検出する。制御部は、薬液を液滴として吐出する薬液吐出装置から吐出された前記液滴が前記水晶センサに付着する前後での前記水晶センサの共振周波数の変化量を求め、前記液滴が前記水晶センサに付着した後の前記水晶センサの共振周波数の経時変化傾向に基づいて、前記水晶センサに付着した前記液滴の揮発量を推定し、前記変化量及び前記揮発量に基づいて、前記水晶センサに付着した前記液滴の重量を算出する。
以下第１の実施形態について説明する。第１の実施形態に係る液滴分注装置は、ピエゾジェット方式で所定の液体を吐出する。液体としては、例えば、薬液である。
第１の実施形態の液滴分注装置５００の構成例について図１乃至図１０を参照して説明する。図１は、液滴分注装置５００の概略構成を示す斜視図である。図２は、液滴分注装置５００の構成を示すブロック図、図３は、液滴分注装置５００に用いられるＱＣＭ装置７の保持部７１及び水晶センサ７２の構成を模式的に示す平面図である。図４は、ＱＣＭ装置７の構成を模式的に示す説明図である。図５は、液滴分注装置５００に用いられる薬液吐出装置の上面図である。図６は、薬液吐出装置２の液滴を吐出する面である下面図を示す。図７は、薬液吐出装置２の構成を図５のＦ７−Ｆ７線断面で示す断面図である。図８は、薬液吐出アレイ２７の液滴を吐出する面である下面図を示す。図９は、薬液吐出アレイ２７の構成を図８のＦ９−Ｆ９線断面で示す断面図である。図１０は、薬液吐出アレイ２７の構成を図８のＦ１０−Ｆ１０線断面で示す断面図である。
図１及び図２に示すように、液滴分注装置５００は、液体滴下装置１及び液体吐出装置２等から構成される。本実施形態においては、液滴分注装置５００は、液体としての薬液を分注する例を用いて説明することから、液体滴下装置１を薬液滴下装置１とし、液体吐出装置２を薬液吐出装置２として、以下説明する。また、例えば、液体吐出装置２は、使い捨てで用いられる。
なお、液滴分注装置５００は、図１に示すような構成の他に必要に応じた構成を具備したり、特定の構成を除外したりしてもよい。また、液滴分注装置５００は、図２に示すように、ホストコンピュータ９００に接続される。
ここで、ホストコンピュータ９００は、オペレータからの操作に従って液滴分注装置５００を制御する。ホストコンピュータ９００は、操作部９０１及び表示部９０２などを備える。また、ホストコンピュータ９００は、プロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＮＶＭなどから構成される。
操作部９０１は、オペレータの操作の入力を受け付ける。操作部９０１は、たとえば、キーボード、マウス又はタッチパネルなどである。
表示部９０２は、液滴分注装置５００の後述するプロセッサ１１（コントローラ）の制御により種々の情報を表示する。表示部９０２は、たとえば、液晶モニタから構成される。操作部９０１がタッチパネルなどで構成される場合、表示部９０２は、操作部９０１と一体的に形成されてもよい。
ホストコンピュータ９００は、操作部９０１を通じてオペレータの種々の操作を受け付ける。たとえば、ホストコンピュータ９００は、薬液吐出装置２の後述する薬液保持容器２２に薬液を充填したことを示すオペレータの操作を受け付ける。また、ホストコンピュータ９００は、薬液保持容器２２から薬液を吐出する指示を出すオペレータの操作を受け付ける。
ホストコンピュータ９００は、薬液保持容器２２から薬液を吐出する操作を受け付けると、液滴分注装置５００に薬液を吐出させる信号を送信する。なお、ホストコンピュータ９００は、薬液保持容器２２ごとに指示の操作を受け付けてもよい。例えば、ホストコンピュータ９００は、薬液保持容器２２ごとに薬液を充填したことを示す指示の操作又は薬液を吐出する指示の操作を受け付けてもよい。
薬液滴下装置１は、薬液吐出装置２を制御して薬液吐出装置２に充填された薬液を滴下する。
図１乃至図４に示すように、薬液滴下装置１は、基台３と、装着モジュール５と、移動装置６と、ＱＣＭ(Quartz Crystal Microbalance)装置７と、駆動回路８と、メモリ９と、インターフェース１０と、プロセッサ１１と、を有する。ここでは、基台３の前後方向をＸ方向（第１の方向）、基台３の左右方向をＹ方向（第２の方向）と称する。Ｘ方向とＹ方向とは直交する。
図１乃至図４に示すように、薬液滴下装置１は、基台３と、装着モジュール５と、移動装置６と、ＱＣＭ(Quartz Crystal Microbalance)装置７と、駆動回路８と、メモリ９と、インターフェース１０と、プロセッサ１１と、を有する。ここでは、基台３の前後方向をＸ方向（第１の方向）、基台３の左右方向をＹ方向（第２の方向）と称する。Ｘ方向とＹ方向とは直交する。
基台３は、矩形平板状に形成される。基台３は、マイクロプレート４を着脱可能に取り付ける枠状の取り付け部材３１を有する。
マイクロプレート４は、基台３に固定される。マイクロプレート４は、試料及び試料に供給される薬液吐出装置２から吐出された薬液を受ける受部である。マイクロプレート４は、複数個のウエル開口３００を備える。マイクロプレート４の各ウエル開口３００は、所定の薬液及び試料を保持する。たとえば、薬液は、細胞、血球、細菌、血漿、抗体、ＤＮＡ、核酸又はタンパク質を含有した溶液などである。なお、ウエル開口３００に保持される薬液の構成は、特定の構成に限定されるものではない。
装着モジュール５は、薬液吐出装置２を装着する装着部である。例えば、装着モジュール５は、薬液吐出装置２を固定するスリット５１を含む。スリット５１の前面開口部側から薬液吐出装置２がスリット５１の内部に挿入されることで、薬液吐出装置２が、薬液滴下装置１に保持される。
移動装置６は、一対のＸ方向ガイドレール６１、一対の固定台６２、一対のＸ方向移動台６３、Ｙ方向ガイドレール６４、Ｙ方向移動台６５、Ｘ方向移動台モータ６６、Ｙ方向移動台モータ６７、Ｘ方向移動台制御回路６８及びＹ方向移動台制御回路６９を有する。
一対のＸ方向ガイドレール６１は、基台３の上であって、且つ、マイクロプレート４の両側に、Ｘ方向に延設される。
一対の固定台６２は、基台３上であって、且つ、マイクロプレート４の両側に設置される。固定台６２は、例えば、二つの台６２１を有し、この二つの台６２１により、Ｘ方向ガイドレール６１を基台３に固定し、支持する。二つの台６２１は、例えば、Ｘ方向ガイドレール６１の両端部を支持する。
Ｘ方向移動台６３は、Ｘ方向ガイドレール６１に設けられる。Ｘ方向移動台６３は、Ｘ方向ガイドレール６１に沿って移動する。一対のＸ方向移動台６３は、Ｙ方向ガイドレール６４を固定し、支持する。一対のＸ方向移動台６３は、例えば、Ｙ方向ガイドレール６４の両端部を支持する。
Ｙ方向ガイドレール６４は、一対のＸ方向移動台６３に支持されることで、一対のＸ方向ガイドレール６１の間に架設される。
Ｙ方向移動台６５は、Ｙ方向ガイドレール６４に設けられる。Ｙ方向移動台６５は、Ｙ方向ガイドレール６４に沿って移動する。Ｙ方向移動台６５は、装着モジュール５を固定し、支持する。
Ｘ方向移動台モータ６６は、駆動することで、Ｘ方向移動台６３をＸ方向ガイドレール６１に沿って移動させる。なお、Ｘ方向移動台モータ６６は、一対のＸ方向移動台６３のそれぞれに設けられ、一対のＸ方向移動台６３をそれぞれ移動させる構成であってもよく、また、一方のＸ方向移動台６３に設けられ、一方のＸ方向移動台６３を移動させることで、他方のＸ方向移動台６３を従動させる構成であってもよい。
Ｙ方向移動台モータ６７は、駆動することで、Ｙ方向移動台６５をＹ方向ガイドレール６４に沿って移動させる。
Ｘ方向移動台制御回路６８は、プロセッサ１１からの信号に基づいて、Ｘ方向移動台モータ６６を駆動制御する。Ｘ方向移動台制御回路６８は、Ｘ方向移動台モータ６６に信号又は電力を供給して、Ｘ方向移動台モータ６６を駆動する。
Ｙ方向移動台制御回路６９は、プロセッサ１１からの信号に基づいて、Ｙ方向移動台モータ６７を駆動制御する。Ｙ方向移動台制御回路６９は、Ｙ方向移動台モータ６７に信号又は電力を供給して、Ｙ方向移動台モータ６７を駆動する。
このような移動装置６は、Ｘ方向移動台６３がＸ方向ガイドレール６１に沿ってＸ方向に移動する動作と、Ｙ方向移動台６５がＹ方向ガイドレール６４に沿ってＹ方向に移動する動作との組み合わせにより、装着モジュール５に装着された薬液吐出装置２を、直交するＸＹ方向の任意の位置に移動する。
図１乃至図４に示すように、ＱＣＭ装置７は、保持部７１と、水晶センサ７２と、振動電圧発生部７３と、共振周波数測定部７４と、を有する。ＱＣＭ装置７は、薬液吐出装置２によるマイクロプレート４への薬液の吐出の前に、薬液吐出装置２からの薬液の吐出状態を検出する。
保持部７１は、基台３に設けられる。保持部７１は、基台３の取り付け部材３１に隣接して配置される。例えば、保持部７１は、取り付け部材３１のＹ方向で一方側に隣接する。保持部７１は、水晶センサ７２を支持する。保持部７１は、例えば、台であり、上面に水晶センサ７２を支持する。
水晶センサ７２は、水晶振動子（振動子）７２１と、一対の電極７２２と、を備える。水晶センサ７２は、水晶面に水平な方向にずり振動である厚みすべり振動（Thickness-shear-mode resonator）する。水晶振動子７２１は、例えば、円板状に形成される。具体例として、水晶振動子は、AT-カットという角度で切り出した水晶板薄膜である。
一対の電極７２２は、水晶振動子７２１の両主面にそれぞれ接続される。一対の電極７２２の一方は、振動電圧発生部７３に接続され、他方は共振周波数測定部７４に接続される。
振動電圧発生部７３は、水晶センサ７２の電極７２２に接続される。振動電圧発生部７３は、プロセッサ１１からの信号に基づいて、水晶センサ７２を振動させる振動電圧を水晶センサ７２の電極７２２に出力する。
共振周波数測定部７４は、水晶センサ７２の共振周波数を信号としてプロセッサ１１へ出力する。
このようなＱＣＭ装置７は、水晶振動子７２１の共振周波数が電極７２２上の物質の質量に応じて変化する特性から、物質の質量変化を計測する水晶振動子マイクロバランス法（ＱＣＭ法）を用いて薬液吐出装置２から滴下され、電極７２２上に着弾した薬液の質量を求める。なお、周波数の変化量と付着物質の質量との関係は、Sauerbrey式と呼ばれる以下の数式１で表される。
ここで、ΔＦは、共振周波数の変化量、Δｍは、電極７２２上の物質の質量変化量、Ｆ０は基本周波数、ρ0は、水晶の密度（２６４８ｋｇ／ｍ＾３）、μ0は水晶のせん断応力（２．９４７×１０＾１０ｋｇ・ｍ・ｓ）、Ａが圧電効率能動面積（電極面積）である。
ＱＣＭ法において、電極への付着物質量が増加すると周波数が減少し、付着物質量が減少すると周波数が増加することから、ＱＣＭ装置７は、薬液が電極７２２に着弾する前と後の水晶振動子７２１の周波数変化を共振周波数測定部７４で検出する。ＱＣＭ装置７は、共振周波数測定部７４で検出した水晶振動子７２１の周波数変化をプロセッサ１１に出力し、プロセッサ１１が共振周波数測定部７４で検出した周波数変化から電極７２２上の薬液の質量を測定する。
駆動回路８は、薬液吐出装置２を駆動する。駆動回路８は、薬液吐出装置２から薬液を吐出させるために、駆動信号を薬液吐出装置２へ供給する。駆動回路８は、プロセッサ１１からの信号に基づいて薬液吐出装置２に駆動信号を出力する。
メモリ９は、種々のデータを格納する。例えば、メモリ９は、制御プログラム及び制御データなどを記憶する。制御プログラム及び制御データは、液滴分注装置５００の仕様に応じて予め組み込まれる。制御プログラムは、液滴分注装置５００で実現する機能をサポートするプログラムなどである。
メモリ９は、プロセッサ１１の処理中のデータなどを一時的に格納する。また、メモリ９は、データベースとして、アプリケーションプログラムの実行に必要な設定値を格納する。また、メモリ９は、及びアプリケーションプログラムの実行結果等を格納する。
このようなメモリ９は、例えば、不揮発性メモリである。メモリ９には、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＳＤが含まれる。
インターフェース１０は、ホストコンピュータ９００とデータを送受信する。例えば、インターフェース１０は、有線又は無線回線を介してホストコンピュータ９００と接続する。例えば、インターフェース１０は、ＬＡＮ接続、ＵＳＢ接続又はｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続をサポートするものであってもよい。
プロセッサ１１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含み、メモリ９とともに、制御部の中枢部分に相当する。プロセッサ１１は、制御プログラムや制御データなどに従って、液滴分注装置５００の各種の機能を実現するべく、液滴分注装置５００の各部を制御する。また、プロセッサ１１は、質量算出部１１１と、液量測定制御部１１２と、計時部１１３と、を含む。質量算出部１１１は、プロセッサ１１及びメモリ９に記憶された各種プログラムによって機能を発揮するか、または、処理回路である。
液量測定制御部１１２は、プロセッサ１１及びメモリ９に記憶された各種プログラムによって機能を発揮するか、又は、処理回路である。液量測定制御部１１２は、水晶センサ７２に付着した液体の量を測定する処理において、各構成を制御する。計時部１１３は、プロセッサ１１及びメモリ９に記憶された各種プログラムによって機能を発揮するか、又は、処理回路である。計時部１１３は、液量測定における経過時間を計時する。
このようなＱＣＭ装置７及びプロセッサ１１は、共振周波数の変化を検出する検出部を構成する。
薬液吐出装置２は、薬液滴下装置１の制御に基づいて薬液を吐出する。図１、図２、図５乃至図１０に示すように、薬液吐出装置２は、ベース部材２１と、複数の薬液保持容器２２と、複数の電装基板２３と、複数の薬液吐出アレイ２７と、を備える。
ベース部材２１は、矩形板状の板体である平板状に形成される。例えば、ベース部材２１は、一方向に長い矩形状に形成される。また、図５に示すように、ベース部材２１は、長手方向の両端に、装着モジュール５へ装着固定させるための装着固定用切欠き２８を有する。装着固定用切欠き２８は、装着モジュール５に係合する。ベース部材２１の２つの切欠き２８は、例えば、半長円形の切欠き形状に形成される。なお、装着固定用切欠き２８は、半円形、半楕円形又は三角形の切欠き形状等であってもよい。実施形態では２つの切欠き２８の形状は、互いに異なる。これにより、ベース部材２１の左右の形状が異なり、ベース部材２１の姿勢の確認性が向上する。
図７に示すように、ベース部材２１は、表面側に、各薬液保持容器２２の配置と対応する位置に、薬液保持容器２２と同数の円柱形状の薬液保持容器用凹陥部２１１が形成される。図７に示すように、ベース部材２１は、マイクロプレート４と対向する側である裏面側に、電装基板２３の装着用の矩形状の電装基板用凹陥部２１２と、電装基板用凹陥部２１２と連通する薬液吐出アレイ部開口２１３と、が形成される。電装基板用凹陥部２１２は、ベース部材２１の長手方向（図６中のＹ方向）に直交する方向の端部近傍位置（図７中の右端部近傍位置）から、薬液保持容器２２の一部とベース部材２１の主面方向に直交する方向において重なる位置まで延設される。
また、ベース部材２１には、薬液吐出アレイ部開口２１３が設けられる。図６に示すように、薬液吐出アレイ部開口２１３は、矩形状の開口部で、ベース部材２１の裏面側に薬液保持容器用凹陥部２１１と重なる位置に形成される。
図１及び図５に示すように、複数の薬液保持容器２２は、ベース部材２１の表面側にＹ方向に一列に並設される。実施形態において８個の薬液保持容器２２がベース部材２１に設けられる例を説明するが、薬液保持容器２２の個数は８個に限らない。薬液保持容器２２は、図７に示すように上面が開口された有底円筒形状の容器である。
薬液保持容器２２の底部は、薬液保持容器用凹陥部２１１に接着固定される。さらに、薬液保持容器２２は、下面開口部２２１及び上面開口部２２２を有する。下面開口部２２１は、薬液保持容器２２の底部に形成される。下面開口部２２１は、薬液の排出口である。上面開口部２２２は、薬液保持容器２２の天井部に形成される。上面開口部２２２は、薬液の供給口である。薬液保持容器２２の上面開口部２２２の開口面積は、下面開口部２２１の開口面積よりも大きい。
複数の電装基板２３は、薬液保持容器２２と同数設けられる。図６に示すように、複数の電装基板２３は、ベース部材２１の裏面側にＹ方向に一列に並設される。電装基板２３は、矩形状の平板部材である。電装基板２３は、電装基板用凹陥部２１２に接着固定される。
電装基板２３は、電装基板用凹陥部２１２との接着固定面とは反対側の面にパターニング形成された電装基板配線２４を含む。電装基板配線２４は、配線パターン２４１、２４２及び２４３などから構成される。配線パターン２４１、２４２及び２４３の一端には、配線ワイヤ１２を通じて後述する駆動素子１３０（第１の駆動素子１３０１及び第２の駆動素子１３０２）に接続する電極接続端子２６が形成される。配線パターン２４１、２４２及び２４３は、電極接続端子２６を介して、図１０に示される第１の上部電極１３３（第１の導電線）、下部電極１３１及び第２の上部電極１３４（第２の導電線）にそれぞれ接続される。
電装基板配線２４の一端部には、駆動回路８からの駆動信号を入力するための制御信号入力端子２５が形成される。たとえば、制御信号入力端子２５は、板バネコネクタなどと接続できる形状である。
例えば、各配線パターン２４１、２４２、２４３には、駆動回路８からの駆動信号が入力される。駆動回路８からの駆動信号は、第１の上部電極１３３及び下部電極１３１の間の電位差や、第２の上部電極１３４及び下部電極１３１の間の電位差として入力される。ここでは、下部電極１３１は、一定の電圧に維持されるものとする。
第１の上部電極１３３は、電極部１３３１、配線部１３３２及び端子部１３３３を備える。端子部１３３３は、配線部１３３２の一端と電気的に接続する。配線部１３３２の他端は、電極部１３３１に電気的に接続する。
第２の上部電極１３４は、電極部１３４１、配線部１３４２及び端子部１３４３を備える。端子部１３４３は、配線部１３４２の一端と電気的に接続する。配線部１３４２の他端は、電極部１３４１に電気的に接続する。
第１の上部電極１３３と第２の上部電極１３４は、Ｐｔ薄膜で形成される。他の電極材料として、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、ＳｒＲｕＯ３などを利用することも可能である。他の成膜法として、蒸着、鍍金を用いることも可能である。また、第１の上部電極１３３と第２の上部電極１３４は、各種金属を積層して使用することもできる。
下部電極１３１は、電極部１３１１、配線部１３１２及び端子部１３１３を備える。端子部１３１３は、配線部１３１２の一端と電気的に接続する。配線部１３１２の他端は、電極部１３１１に電気的に接続する。
下部電極１３１は、例えばスパッタリング法によりＴｉ（チタン）とＰｔ（白金）を積層して厚さ０．５μｍに形成する。下部電極１３１の膜厚は、概ね０．０１〜１μｍの範囲となる。下部電極１３１は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、ＳｒＲｕＯ３等の他の材料を使用できる。下部電極１３１は、各種金属を積層して使用することもできる。
複数の薬液吐出アレイ２７は、薬液保持容器２２と同数設けられる。図７に示すように、薬液吐出アレイ２７は、薬液保持容器２２の下面に、薬液保持容器２２の下面開口部２２１を覆う状態で接着固定される。薬液吐出アレイ２７は、ベース部材２１の薬液吐出アレイ部開口２１３と対応する位置に配置される。
図８に示すように、薬液吐出アレイ２７には、格子状に複数の第１の圧力室２１０１及び複数の第２の圧力室２１０２が形成される。ここでは、第１の圧力室２１０１と第２の圧力室２１０２とは、４×４列に配置される。
複数の第１の圧力室２１０１は、所定の間隔で形成される。また、複数の第１の圧力室２１０１は、互いに斜向かいの位置に形成される。
第２の圧力室２１０２は、第１の圧力室２１０１に隣接する。図８に示すように、第２の圧力室２１０２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において第１の圧力室２１０１に隣接する。
即ち、第１の圧力室２１０１と第２の圧力室２１０２とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において交互に形成される。
即ち、第１の圧力室２１０１と第２の圧力室２１０２とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において交互に形成される。
図９に示すように薬液吐出アレイ２７は、ノズルプレート１００と、圧力室構造体２００とが積層されて形成される。ノズルプレート１００は、薬液を吐出するノズル１１０（第１のノズル１１０１及び第２のノズル１１０２）と、振動板１２０と、駆動部である駆動素子１３０（第１の駆動素子１３０１及び第２の駆動素子１３０２）と、下部電極１３１と第１の上部電極１３３の配線部１３３２及び第２の上部電極１３４の配線部１３４２を絶縁する絶縁膜１４０と、保護層である保護膜１５０と、撥液膜１６０とを備える。振動板１２０と駆動素子１３０とによってアクチュエータ１７０が構成される。実施形態の複数のノズル１１０は、薬液保持容器２２の薬液出口の下面開口部２２１の内側に位置する。
振動板１２０は、面状の駆動素子１３０の動作により厚み方向に変形する。薬液吐出装置２は、振動板１２０の変形により圧力室構造体２００の圧力室２１０の容積の変化によって発生する圧力室２１０内の薬液の圧力変化により、ノズル１１０に供給された薬液を吐出する。
第１の圧力室２１０１の容積は、第１の駆動素子１３０１が駆動することによって変化する。また、薬液吐出アレイ２７には、第１の圧力室２１０１に連通する第１のノズル１１０１が形成される。第１の圧力室２１０１内の薬液は、第１のノズル１１０１を通じて吐出される。第１の駆動素子１３０１は、電極部１３３１及び電極部１３１１に電気的に接続する。
第２の圧力室２１０２の容積は、第２の駆動素子１３０２が駆動することによって変化する。また、薬液吐出アレイ２７には、第２の圧力室２１０２に連通する第２のノズル１１０２が形成される。第２の圧力室２１０２内の薬液は、第２のノズル１１０２を通じて吐出される。第２の駆動素子１３０２は、電極部１３４１及び電極部１３１１に電気的に接続する。
即ち、第１の駆動素子１３０１は、第１の上部電極１３３及び下部電極１３１により、駆動回路８と電気的に接続する。また、第２の駆動素子１３０２は、第２の上部電極１３４及び下部電極１３１により、駆動回路８と電気的に接続する。
複数のノズル１１０は、１つの１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００に対して、４×４列に配列されている。たとえば、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００の開口サイズは、１辺が約１．７ｍｍの正方形である。４×４列に配列された複数のノズル１１０の中の隣接するノズル１１０の中心間距離は０．２５ｍｍである。ウエル開口３００内に配置された４×４列のノズル１１０の中心のサイズは、Ｘ方向が０．７５ｍｍ、Ｙ方向が０．７５ｍｍであり、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００のサイズより小さい。
振動板１２０は、例えば圧力室構造体２００と一体に形成される。圧力室構造体２００を製造するためのシリコンウエハ２０１を酸素雰囲気で加熱処理すると、シリコンウエハ２０１の表面にＳｉＯ２（酸化シリコン）膜が形成される。振動板１２０は、酸素雰囲気で加熱処理して形成されるシリコンウエハ２０１の表面のＳｉＯ２（酸化シリコン）膜を用いる。振動板１２０は、シリコンウエハ２０１の表面にＣＶＤ法（化学的気相成膜法）でＳｉＯ２（酸化シリコン）膜を成膜して形成しても良い。
振動板１２０の膜厚は、１〜３０μｍの範囲が好ましい。振動板１２０は、ＳｉＯ２（酸化シリコン）膜に代えて、ＳｉＮ（窒化シリコン）等の半導体材料、或いは、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）等を用いることもできる。
駆動素子１３０は、各ノズル１１０に形成される。駆動素子１３０は、ノズル１１０を囲む円環状の形状である。駆動素子１３０の形状は限定されず、例えば円環の一部を切り欠いたＣ字状でも良い。
図１０に示すように、駆動素子１３０は、圧電体である圧電体膜１３２を挟んで電極部１３１１と電極部１３３１又は電極部１３４１とを備える。
図８において、第１の駆動素子１３０１は、圧電体膜１３２が電極部１３１１と電極部１３３１の間に形成される。また、第２の駆動素子１３０２は、圧電体膜１３２が電極部１３１１と電極部１３４１の間に形成される。
電極部１３１１と、圧電体膜１３２と、電極部１３３１又は電極部１３４１とは、ノズル１１０と同軸であり、同じ大きさの円形パターンである。
圧電体膜１３２は、例えば厚さ２μｍの圧電材料である。圧電体膜１３２は、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。圧電体膜１３２は、例えばノズル１１０と同軸であって、電極部１３１１と同一形状の外径が１３３μｍ、内径が４２μｍの円環状の形状である。圧電体膜１３２の膜厚は、概ね１〜５μｍの範囲となる。
圧電体膜１３２は、例えばＰＴＯ（ＰｂＴｉＯ３：チタン酸鉛）、ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）、ＺｎＯ、ＡｌＮ等の圧電材料を用いることもできる。
圧電体膜１３２は、厚み方向に分極を発生する。分極と同じ方向の電界を圧電体膜１３２に印加すると、圧電体膜１３２は、電界方向と直交する方向に伸縮する。言い換えると、圧電体膜１３２は、膜厚に対して直交する方向に収縮し又は伸長する。
ノズルプレート１００は、下部電極１３１と第１の上部電極１３３又は第２の上部電極１３４とを絶縁する絶縁膜１４０を備える。絶縁膜１４０は、第１の駆動素子１３０１の形成領域においては、電極部１３１１、圧電体膜１３２及び電極部１３３１の周縁を覆う。また、絶縁膜１４０は、第２の駆動素子１３０２の形成領域においては、電極部１３１１、圧電体膜１３２及び電極部１３４１の周縁を覆う。
また、絶縁膜１４０は、下部電極１３１の配線部１３１２を覆う。絶縁膜１４０は、第１の上部電極１３３の配線部１３３２と第２の上部電極１３４の配線部１３４２との一部の領域で振動板１２０を覆う。また、絶縁膜１４０は、第１の上部電極１３３の電極部１３３１と配線部１３３２と、又は、第２の上部電極１３４の電極部１３４１と配線部１３４２とを電気的に接続する開口部であるコンタクト部１４０１を備える。
保護膜１５０は、振動板１２０のノズル１１０に連通する円筒状の薬液通過部１４１を備える。
ノズルプレート１００は、保護膜１５０を覆う撥液膜１６０を備える。撥液膜１６０は、薬液をはじく特性のある例えばシリコン系樹脂をスピンコーティングして形成される。撥液膜１６０は、フッ素含有樹脂等の薬液をはじく特性を有する材料で形成することもできる。
圧力室構造体２００は、振動板１２０と反対側の面に、反り低減層である反り低減膜２２０を備える。圧力室構造体２００は、反り低減膜２２０を貫通して振動板１２０の位置に達し、ノズル１１０と連通する圧力室２１０を備える。圧力室２１０は、例えばノズル１１０と同軸上に位置する円形に形成される。
圧力室２１０は、薬液保持容器２２の下面開口部２２１に連通する開口部（薬液供給口）を備える。圧力室２１０の開口部の幅方向のサイズＤより、深さ方向のサイズＬを大きくすることが好ましい。深さ方向のサイズＬ＞幅方向のサイズＤとすることにより、ノズルプレート１００の振動板１２０の振動により、圧力室２１０内の薬液に加わる圧力が、薬液保持容器２２へ逃げるのを遅らせる。
圧力室２１０の振動板１２０が配置される側を第１の面２００１とし、反り低減膜２２０が配置される側を第２の面２００２とする。圧力室構造体２００の反り低減膜２２０側には例えばエポキシ系接着剤により薬液保持容器２２が接着される。圧力室構造体２００の圧力室２１０は、反り低減膜２２０側の開口部で、薬液保持容器２２の下面開口部２２１に連通する。
次に、液滴分注装置５００が薬液を吐出する動作例について説明する。
液滴分注装置５００の薬液吐出装置２は、薬液滴下装置１の装着モジュール５に固定して使用される。たとえば、オペレータは、薬液吐出装置２を装着モジュール５に取り付けるため、装着モジュール５のスリット５１の前面開口部側から薬液吐出装置２を挿入する。
液滴分注装置５００の薬液吐出装置２は、薬液滴下装置１の装着モジュール５に固定して使用される。たとえば、オペレータは、薬液吐出装置２を装着モジュール５に取り付けるため、装着モジュール５のスリット５１の前面開口部側から薬液吐出装置２を挿入する。
オペレータは、薬液吐出装置２をスリット５１に挿入すると、薬液保持容器２２の上面開口部２２２から図示しないピペッターなどにより、薬液を所定量、薬液保持容器２２に供給する。薬液は、薬液保持容器２２の内面で保持される。薬液保持容器２２の底部の下面開口部２２１は、薬液吐出アレイ２７と連通している。そのため、薬液保持容器２２に保持された薬液は、薬液保持容器２２の底面の下面開口部２２１を介して薬液吐出アレイ２７の各圧力室２１０へ充填される。
薬液吐出装置２に保持される薬液は、例えば低分子化合物、蛍光試薬、タンパク質、抗体、核酸、血漿、細菌、血球、細胞のいずれかを含有している。薬液の主溶媒（もっとも重量比、又は体積比が高い物質）は、一般的に、水、グリセリン、ジメチルスルホキシドである。なお、薬液吐出装置２に保持される薬液の構成は、特定の構成に限定されるものではない。
オペレータは、薬液を薬液保持容器２２に供給すると、薬液の吐出を開始する操作を薬液滴下装置１に入力する。なお、オペレータは、薬液滴下装置１を制御するためのホストコンピュータ９００などに薬液の吐出を開始する操作を入力してもよい。また、オペレータは、薬液滴下装置１又はホストコンピュータ９００に、薬液吐出装置２から吐出する薬液の重量等の量を入力する。
薬液滴下装置１のプロセッサ１１は、当該操作の入力を受け付けると、薬液吐出装置２の薬液の吐出の条件に基づいて、各種信号等の値を設定する。次に、プロセッサ１１は、後述する薬液吐出装置２の薬液の吐出状態の検出及び補正を行う。補正終了後、プロセッサ１１は、移動装置６を制御して、薬液を吐出する位置に薬液吐出装置２を移動させる。薬液吐出装置２の移動後、プロセッサ１１は、薬液吐出装置２に薬液を吐出させるための駆動信号を供給する。即ち、駆動回路８は、駆動信号を薬液吐出装置２の第１の駆動素子１３０１及び第２の駆動素子１３０２にそれぞれ供給する。
駆動信号は、電装基板配線２４の電極接続端子２６から下部電極１３１、第１の上部電極１３３及び第２の上部電極１３４へそれぞれ供給される。駆動素子１３０への駆動信号の印加に対応して、アクチュエータ１７０の振動板１２０は、変形し圧力室２１０の容積を変化させる。圧力室２１０内の薬液の圧力の変化によって、薬液吐出アレイ２７のノズル１１０から薬液が薬液滴として吐出される。その結果、薬液吐出装置２は、ノズル１１０から、マイクロプレート４の各ウエル開口３００に所定量の液体を滴下する。
たとえば、薬液吐出装置２のノズル１１０から吐出される１滴の液量は、２から５ｐＬである。そのため、薬液滴下装置１は、滴下回数を制御することにより、マイクロプレート４の各ウエル開口３００にｐＬからμＬのオーダーの液体を滴下制御することが可能となる。
次に、液滴分注装置５００が、薬液吐出装置２から吐出される薬液（液滴）の液量を検出し、補正する動作例について図１１及び図１２を用いて説明する。このような、薬液吐出装置２から吐出される薬液の吐出状体の検出及び補正は、例えば、薬液の吐出を開始する操作を薬液滴下装置１に入力した後であって、且つ、マイクロプレート４へ薬液を滴下する前に行われる。
先ず、プロセッサ１１は、移動装置６を制御し、薬液吐出装置２を測定位置に移動させる（ＡＣＴ１１）。ここで、測定位置とは、例えば、薬液吐出装置２のノズル１１０が水晶センサ７２の電極７２２の略中央に対向する位置である。なお、本実施形態の薬液吐出装置２のように、ノズル１１０を複数有する場合においては、薬液の吐出状態は、例えばウエル開口３００に対して液体を吐出する単数のノズル１１０又は複数のノズル１１０の組毎に検出され、補正される。このようにノズル１１０毎又は複数のノズル１１０の組毎に薬液の吐出状態を検出する場合には、測定対象のノズル１１０を該測定位置に順次移動させる。
次に、プロセッサ１１は、薬液吐出装置２から薬液を吐出する前に、振動電圧発生部７３を制御して、水晶センサ７２を振動させて、共振周波数測定部７４で周波数を測定する（ＡＣＴ１２）。なお、プロセッサ１１は、測定した周波数を、薬液吐出装置２から吐出された薬液を測定するための基準となる周波数として、メモリ９に記憶する。このとき、プロセッサ１１は、例えば、対応するノズルと周波数をメモリ９に紐付けて記憶する。また、基準となる周波数の測定時から、プロセッサ１１は、計時部１１３により経過時間の計測を開始する（ＡＣＴ１３）。
次に、プロセッサ１１は、液体吐出装置２を制御し、薬液を水晶センサ７２に吐出する（ＡＣＴ１４）。次に、プロセッサ１１は、振動電圧発生部７３を制御して、水晶センサ７２を振動させて、共振周波数測定部７４で周波数を測定する（ＡＣＴ１５）。このとき、図１２に示すように、プロセッサ１１は、少なくとも水晶センサ７２へ液滴を滴下したとき（ｔｂ）から、水晶センサ７２を振動させて、測定値が不安定となる期間ｔｃ経過後、測定値が安定する期間ｔｄにおいて所定の時間経過するまで、水晶センサ７２の振動を継続する。また、プロセッサ１１は、例えば、時間に紐付けて周波数をメモリ９に記憶する。プロセッサ１１は、測定した共振周波数の経時的変化の測定データのうち、期間ｔｄにおける共振周波数の経時変化量（経時変化傾向）ｆｘを算出する（ＡＣＴ１６）。なお、加えて、プロセッサ１１は、メモリ９に少なくとも経時変化量ｆｘを記憶する。ここで、期間ｔｃは、例えば、予め設定され、メモリ９に記憶される。同様に、期間ｔｄは、予め設定され、メモリ９に記憶される。
次に、プロセッサ１１は、ＡＣＴ１２で測定した基準となる周波数と期間ｔｄにおける共振周波数の経時変化量ｆｘから、薬液吐出装置２から薬液を吐出した直後の共振周波数を算出する（ＡＣＴ１７）。即ち、期間ｔｄにおいて、薬液の共振周波数を測定することで、共振周波数の経時変化量ｆｘとして、図１２に実線で示すように、期間ｔｄにおける共振周波数の時間当たりの変化量を算出できる。そして、基準となる周波数測定と、共振周波数の経時変化量ｆｘから、図１２に破線で示すように、期間ｔｃにおける共振周波数の経時変化量を推定できる。この推定した期間ｔｃにおける共振周波数の経時変化量から、薬液を水晶センサ７２に吐出した直後の共振周波数を推定することができる。
次に、プロセッサ１１は、ＡＣＴ１２で求めた基準となる周波数とＡＣＴ１７で求めた周波数との共振周波数の変化ΔＦから、質量算出部１１１を制御して水晶センサ７２に付着した薬液の重量を算出する（ＡＣＴ１８）。
次に、プロセッサ１１は、算出した薬液の重量が所定量であるか否かを判定する（ＡＣＴ１９）。なお、ここで、所定量は、予めオペレータによって、液体滴下装置１又はホストコンピュータ９００に入力され、設定された値であり、例えば、メモリ９に記憶される。
算出した薬液の重量が所定量でない場合（ＡＣＴ１９のＮＯ）には、プロセッサ１１は、薬液吐出装置２の薬液の吐出条件である各種設定値を変更し（ＡＣＴ２０）、再びＡＣＴ１２に戻り、以下同じ制御を行う。
算出した薬液の重量が所定量である場合（ＡＣＴ１９のＹＥＳ）には、プロセッサ１１は、薬液吐出装置２で吐出された薬液の重量の測定を終了する。そして、プロセッサ１１は、上述したように、マイクロプレート４に薬液を吐出する動作を行う。
このように構成された液滴分注装置５００のＱＣＭ装置７は、水晶センサ７２上に液滴を付着させて、液体吐出装置２から滴下され、水晶センサ７２に付着した液体（薬液）の重量を測定することができる。また、ＱＣＭ装置７は、測定値が安定する期間ｔｄにおいて、共振周波数の経時変化量ｆｘを算出処理し、算出した経時変化量ｆｘから液滴吐出直後の共振周波数を算出処理する。特に、ＱＣＭ法において、水晶センサ７２上に液体が付着したあと、所定の期間（ｔｃ）においては、測定した周波数が不安定であり、測定毎に周波数の測定結果にばらつきが生じる。よって、ＱＣＭ装置７は、液滴が水晶センサ７２に着弾した直後の、共振周波数が安定しない期間の周波数の実測値を用いずに、水晶センサ７２上に付着した液滴の重量を求めることができる。この結果、ＱＣＭ装置７は、液体吐出装置２から吐出される液体の重量を高い精度で測定することができる。
また、ＱＣＭ装置７は、共振周波数の経時変化量ｆｘを算出する構成である。これは、水晶センサ７２上に吐出される液体は、ピコリットル（ｐＬ）からナノリットル（ｎＬ）オーダーであることから、水晶センサ７２に付着した液体は比表面積が高いため溶媒が気化しやすく、気化が進むと重量が低減し、水晶センサ７２の共振周波数が変化する特性に基づく。よって、時間当たりの気化量が異なる液体においても、該液体毎の特性に準じて、水晶センサ７２上に付着した液滴の重量を求めることができる。例えば、図１２においては、異なる溶液Ａ、Ｂ、Ｃにおいての共振周波数の経時変化量ｆｘから、液滴吐出直後の共振周波数ｆを求めた例を示す。なお、図１２中、ｆａが溶液Ａの液滴吐出直後の共振周波数ｆ、ｆｂが溶液Ｂの液滴吐出直後の共振周波数ｆ、ｆｃが溶液Ｃの液滴吐出直後の共振周波数ｆの例である。
上述したように本実施形態に係る液滴分注装置５００は、周波数の測定値が安定する期間ｔｄにおける共振周波数の経時変化傾向を用いることで、高い精度で液体吐出装置２から吐出される液滴の量を測定することができる。
なお、本実施形態は、上述した例に限定されない。上述した例では、質量算出部１１１、液量測定制御部１１２及び計時部１１３は、プロセッサ１１に含まれる構成を説明したがこれに限定されない。例えば、ＱＣＭ装置７が質量算出部１１１、液量測定制御部１１２及び計時部１１３としての処理回路を含むプロセッサを有し、液量測定制御部１１２及び計時部１１３がプロセッサ１１と接続される構成であってもよい。
また、上述した例では、液体吐出装置２を装着する装着モジュール５をＹ方向移動台６５に設け、Ｘ方向移動台モータ６６及びＹ方向移動台モータ６７を制御して、液体吐出装置２を移動させる構成を説明したがこれに限定されない。例えば、図１３及び図１４に示す第２の実施形態のように、装着モジュール５を固定し、マイクロプレート４及びＱＣＭ装置７を移動する構成としてもよい。このような第２の実施形態に係る液滴分注装置５００の構成を、図１３及び図１４を用いて説明する。なお、第２の実施形態に係る液滴分注装置５００の構成のうち、上述した第１の実施形態に係る液滴分注装置５００と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施形態では、マイクロプレート４とＱＣＭ装置７の保持部７１及び水晶センサ７２は、平板状のＹ方向移動台６５に固定されている。Ｙ方向移動台６５には、マイクロプレート４を着脱可能に取り付ける枠状の取り付け部材４１が設けられている。取り付け部材４１は、第１の実施形態に係る液滴分注装置５００の取り付け部材３１と同一の構成でよい。
基台３の上には、両側部に、Ｘ方向に延設された左右一対のＸ方向ガイドレール６１を有する。各Ｘ方向ガイドレール６１の両端部は、基台３上に突設された、一対の固定台６２に固定される。
一対のＸ方向ガイドレール６１間には、Ｙ方向に延設された２本のＹ方向ガイドレール６４が架設される。２本のＹ方向ガイドレール６４は、Ｘ方向に間隔を存して平行に配置されている。２本のＹ方向ガイドレール６４の両端は、それぞれＸ方向ガイドレール６１に沿ってＸ方向に摺動可能な一対のＸ方向移動台６３にそれぞれ固定される。この４個のＸ方向移動台６３は、同時に摺動する。即ち、本実施形態においては、移動対象であるＹ方向移動台６５が、マイクロプレート４及びＱＣＭ装置７を固定可能な面積が求められることから、Ｙ方向ガイドレール６４が複数設けられる。
２本のＹ方向ガイドレール６４には、Ｙ方向移動台６５が固定されている。これにより、Ｙ方向移動台６５が２本のＹ方向ガイドレール６４に沿ってＹ方向に移動する動作と、Ｘ方向移動台６３がＸ方向ガイドレール６１に沿ってＸ方向に移動する動作との組み合わせにより、マイクロプレート４とＱＣＭ装置７は、直交するＸＹ方向の任意の位置に移動可能に支持される。
また、基台３の上には、Ｙ方向移動台６５の移動範囲と干渉しない位置に液体吐出装置２を装着する装着モジュール５が設けられている。この装着モジュール５は、図１３及び図１４に示すように、２本の支柱５２と、Ｙ方向に延設された１つの横フレーム５３と、を有する。２本の支柱５２は、基台３のＹ方向の両端部に鉛直方向に立設される。横フレーム５３は、２本の支柱５２の上端部間に架設されている。そして、横フレーム５３のほぼ中央位置には、装着モジュール５が固定される。この装着モジュール５には、液体吐出装置２が固定される。
このような第２の実施形態に係る液滴分注装置５００は、Ｙ方向移動台６５が移動することで、マイクロプレート４並びにＱＣＭ装置７の保持部７１及び水晶センサ７２が移動する点で第１の実施形態に係る液滴分注装置５００と異なるが、他の効果については同様の効果を奏する。なお、振動電圧発生部７３及び共振周波数測定部７４は、基台３に設ける構成であっても、Ｙ方向移動台６５に設ける構成であってもよく、また、これら以外に設置する構成であってもよい。
また、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態に係る液滴分注装置５００は、さらに、水晶センサ７２に付着した液体の気化を管理するために、少なくとも水晶センサ７２の周囲の湿度を管理する湿度調整装置６００を備える構成としてもよい。図１５に示す液滴分注装置５００のように、湿度調整装置６００は、例えば、薬液滴下装置１及び薬液吐出装置２を覆う筐体６０１と、筐体６０１に設けられたダクト６０２と、ダクト６０２に接続された空調機６０３と、を含む。そして、湿度調整装置６００は、空調機６０３によって所定の湿度の空気を送風することで、筐体６０１内の湿度を管理する。より好ましくは、空調機６０３は、湿度に加えて温度を管理する。このような湿度調整装置６００を備える液滴分注装置５００によれば、同じ湿度条件下において、期間ｔｄにおける共振周波数の経時変化量（経時変化傾向）ｆｘを求めることができる。これにより、季節による湿度の変化や、天候変化による湿度の変化等によって、測定時における液体の気化条件が同一となり、安定して、液体吐出装置２から滴下される液滴の量を測定することができる。温度を加えて管理する湿度調整装置６００においては、さらに、温度の変化が抑制され、測定時における液体の気化条件を同一条件とすることができる。
以上のように構成された液滴分注装置は、高い精度で液体吐出装置から吐出される液滴の量を測定することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１…液体滴下装置（薬液滴下装置）、２…液体吐出装置（薬液吐出装置）、３…基台、４…マイクロプレート、５…装着モジュール（装着部）、６…移動装置、７…ＱＣＭ装置、８…駆動回路、９…メモリ、１０…インターフェース、１１…プロセッサ、１２…配線ワイヤ、２１…ベース部材、２２…薬液保持容器、２３…電装基板、２４…電装基板配線、２５…制御信号入力端子、２６…電極接続端子、２７…薬液吐出アレイ、３１、４１…取り付け部材、５１…スリット、５２…支柱、５３…横フレーム、６１…Ｘ方向ガイドレール、６２…固定台、６３…Ｘ方向移動台、６４…Ｙ方向ガイドレール、６５…Ｙ方向移動台、６６…Ｘ方向移動台モータ、６７…Ｙ方向移動台モータ、６８…Ｘ方向移動台制御回路、６９…Ｙ方向移動台制御回路、７１…保持部、７２…水晶センサ、７３…振動電圧発生部、７４…共振周波数測定部、１００…ノズルプレート、１１０…ノズル、１１１…質量算出部、１１２…液量測定制御部、１１３…計時部、１２０…振動板、１３０…駆動素子、１３１…下部電極、１３２…圧電体膜、１３３…第１の上部電極、１３４…第２の上部電極、１４０…絶縁膜、１４１…薬液通過部、１５０…保護膜、１６０…撥液膜、１７０…アクチュエータ、２００…圧力室構造体、２０１…シリコンウエハ、２１０…圧力室、２１１…薬液保持容器用凹陥部、２１２…電装基板用凹陥部、２１３…薬液吐出アレイ部開口、２２０…反り低減膜、２２１…下面開口部、２２２…上面開口部、２４１…配線パターン、２４２…配線パターン、２４３…配線パターン、３００…ウエル開口、５００…液滴分注装置、６００…湿度調整装置、６０１…筐体、６０２…ダクト、６０３…空調機、６２１…台、７２１…水晶振動子（振動子）、７２２…電極、９００…ホストコンピュータ、９０１…操作部、９０２…表示部、１１０１…第１のノズル、１１０２…第２のノズル、１３０１…第１の駆動素子、１３０２…第２の駆動素子、１３１１…電極部、１３１２…配線部、１３１３…端子部、１３３１…電極部、１３３２…配線部、１３３３…端子部、１３４１…電極部、１３４２…配線部、１３４３…端子部、１４０１…コンタクト部、２００１…第１の面、２００２…第２の面、２１０１…第１の圧力室、２１０２…第２の圧力室。
Claims (5)
- 水晶センサと、
前記水晶センサに振動電圧を印加して振動させる振動電圧発生部と、
前記水晶センサの共振周波数を検出する共振周波数測定部と、
薬液を液滴として吐出する薬液吐出装置から吐出された前記液滴が前記水晶センサに付着する前後での前記水晶センサの共振周波数の変化量を求め、前記液滴が前記水晶センサに付着した後の前記水晶センサの共振周波数の経時変化傾向に基づいて、前記水晶センサに付着した前記液滴の揮発量を推定し、前記変化量及び前記揮発量に基づいて、前記水晶センサに付着した前記液滴の重量を算出する制御部と、
を具備する液滴分注装置。 - 前記薬液吐出装置が装着される装着部を具備することを特徴とする請求項１に記載の液滴分注装置。
- 前記薬液吐出装置から吐出される前記薬液を受ける受部が固定される基台と、
前記基台に設けられ、前記水晶センサを保持する保持部と、を備え、
前記受部及び前記保持部は、異なる位置に配置される、請求項１又は請求項２に記載の液滴分注装置。 - 前記制御部は、前記水晶センサの共振周波数を、前記液滴が前記水晶センサに付着する前から、付着した後所定時間以上経過するまでの前記共振周波数の経時変化及び時間を測定し、記憶部に記録する請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液滴分注装置。
- 少なくとも前記水晶センサ周囲の湿度を一定に制御するための湿度制御装置を備える、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の液滴分注装置。
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