JP5700102B2 - Liquid ejecting head driving method and liquid ejecting head - Google Patents

Liquid ejecting head driving method and liquid ejecting head Download PDF

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Description

本発明は、液体噴射ヘッドの駆動方法及び液体噴射ヘッドの駆動信号生成装置に関する。   The present invention relates to a liquid ejecting head driving method and a liquid ejecting head drive signal generation apparatus.

被噴射液体に向けて液体を噴射して、ゲルを製造する方法が知られている。そして、このような方法で製造されたゲルに薬剤を含有させ、このゲルを血管に注入することにより、体内の患部に薬剤を到達させるドラッグデリバリーが考えられている。体内に注入することから、より小さなゲルを製造することが望ましい。よって、液体噴射ヘッドからより微少な液体を噴射することができるようにすることが求められている。   A method for producing a gel by jetting a liquid toward a liquid to be jetted is known. And the drug delivery which makes a gel manufactured by such a method contain a chemical | medical agent and inject | pour this gel into the blood vessel and makes a chemical | medical agent reach | attain the affected part in the body is considered. It is desirable to produce smaller gels for injection into the body. Therefore, it is required to eject a finer liquid from the liquid ejecting head.

特許文献1には、小さな液体を吐出するために、駆動波形のうち、圧力発生室の体積を収縮させるための第1電圧変化プロセスと、圧力発生室の体積を膨張させる第2電圧変化プロセスの変化時間を、それぞれ電気機械変換機の固有振動の固有周期以下(アクチュエータの固有周期)に設定して、微少化を図ることが示されている。   Patent Document 1 discloses a first voltage change process for contracting the volume of the pressure generation chamber and a second voltage change process for expanding the volume of the pressure generation chamber in the drive waveform in order to discharge a small liquid. It is shown that the change time is set to be equal to or less than the natural period of the natural vibration of the electromechanical converter (the natural period of the actuator), thereby minimizing.

特開2000−218778号公報JP 2000-218778 A

しかしながら、上述のように、プロセスの変化時間をアクチュエータの固有周期以下にしても、高分子を含有する液体を微少化して噴射することが困難であるという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高分子を含有する液体を噴射するに際し噴射される液体を微少化することを目的とする。
However, as described above, there is a problem that even when the process change time is set to be equal to or less than the natural period of the actuator, it is difficult to make the liquid containing the polymer minute and to inject it.
This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at miniaturizing the liquid injected when injecting the liquid containing a polymer | macromolecule.

上記目的を達成するための主たる発明は、
液体が供給され、かつ容積が変化する容積変更部を含み、前記液体を噴射させる液体噴射ヘッドの駆動方法であって、
前記容積を第1容積から第2容積に拡大させることと
前記容積を前記第1容積から前記第2容積に拡大させた場合容積変化率よりも大きさが大きな容積変化率で前記第2容積から第3容積に拡大させ、前記第3容積に保持すること
前記容積を前記第3容積から第4容積に縮小させ、該第4容積に保持することと、
前記容積を前記第4容積から第5容積に拡大させ、該第5容積に保持することと、
前記容積を前記第5容積から第6電圧に縮小させ、該第6容積に保持することと、
前記容積を前記第6容積から第7容積に拡大させることと、
を含む液体噴射ヘッドの駆動方法である。
The main invention for achieving the above object is:
A method of driving a liquid ejecting head that includes a volume changing unit that is supplied with liquid and that changes in volume , and that ejects the liquid,
And Rukoto to expand the volume from the first volume to the second volume,
The volume is enlarged to a third volume from the second volume size than the volume change rate with a large volume change rate when allowed to expand from said first volume to said second volume, and held in the third volume And
Reducing the volume from the third volume to a fourth volume and holding in the fourth volume;
Expanding the volume from the fourth volume to a fifth volume and holding in the fifth volume;
Reducing the volume from the fifth volume to a sixth voltage and holding at the sixth volume;
Expanding the volume from the sixth volume to a seventh volume;
And a method of driving the liquid ejecting head.

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。   Other features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

ゲル製造装置を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows a gel manufacturing apparatus. ゲル製造装置を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows a gel manufacturing apparatus. 噴射ヘッド12の構造を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the structure of an ejection head 12. 本実施形態における噴射機構1のブロック図である。It is a block diagram of the injection mechanism 1 in this embodiment. 駆動信号生成回路70の構成を説明するブロック図である。3 is a block diagram illustrating a configuration of a drive signal generation circuit 70. FIG. 波形生成回路71の構成を説明するためのブロック図である。3 is a block diagram for explaining a configuration of a waveform generation circuit 71. FIG. 電流増幅回路72の出力電圧を、電圧E1から電圧E4まで降下させる動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement which drops the output voltage of the current amplifier circuit 72 from the voltage E1 to the voltage E4. 電流増幅回路72の構成を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a current amplifier circuit 72. 本実施形態における駆動信号の説明図である。It is explanatory drawing of the drive signal in this embodiment. 本実施形態におけるメニスカスの動きを説明する図である。It is a figure explaining the movement of the meniscus in this embodiment.

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。   At least the following matters will become clear from the description of the present specification and the accompanying drawings.

電圧を液体n噴射ヘッドに印加して、高分子を含有する液体を噴射させる液体噴射ヘッドの駆動方法であって、
前記電圧を第1電圧から第2電圧に上昇させることと、
前記電圧を前記第1電圧から前記第2電圧に上昇させたときよりも大きな傾きで前記第2電圧から第3電圧に上昇させ、該第3電圧に保持することと、
前記電圧を前記第3電圧から第4電圧に降下させ、該第4電圧に保持することと、
前記電圧を前記第4電圧から第5電圧に上昇させ、該第5電圧に保持することと、
前記電圧を前記第5電圧から第6電圧に降下させ、該第6電圧に保持することと、
前記電圧を前記第6電圧から第7電圧に上昇させることと、
を含む液体噴射ヘッドの駆動方法。
このようにすることで、高分子を含有する液体を噴射するに際し噴射される液体を微少化することができる。
A method of driving a liquid ejecting head in which a voltage is applied to a liquid n ejecting head to eject a liquid containing a polymer,
Increasing the voltage from a first voltage to a second voltage;
Raising the voltage from the second voltage to the third voltage with a greater slope than when raising the voltage from the first voltage to the second voltage, and holding the third voltage;
Dropping the voltage from the third voltage to a fourth voltage and holding the fourth voltage;
Raising the voltage from the fourth voltage to a fifth voltage and holding at the fifth voltage;
Dropping the voltage from the fifth voltage to a sixth voltage and holding at the sixth voltage;
Increasing the voltage from the sixth voltage to a seventh voltage;
A method of driving a liquid jet head including:
By doing in this way, the liquid injected when injecting the liquid containing a polymer can be made minute.

かかるヘッドの駆動方法であって、前記第2電圧は前記第3電圧の50%以上の電圧を有することが望ましい。
このようにすることで、メニスカスに窪み部を形成して、より微少化した液体を噴射することができるよういなる。
In this head driving method, it is preferable that the second voltage has a voltage of 50% or more of the third voltage.
By doing in this way, a hollow part can be formed in a meniscus and it can eject the more minute liquid.

また、前記電圧を前記第5電圧から前記第6電圧に降下させたときの傾きは、前記電圧を前記第3電圧から前記第4電圧に降下させたときの傾きよりも緩やかであることが望ましい。
このようにすることで、メニスカスから突出した尾を適切に吸収することができる。
In addition, it is preferable that a slope when the voltage is dropped from the fifth voltage to the sixth voltage is gentler than a slope when the voltage is dropped from the third voltage to the fourth voltage. .
By doing in this way, the tail which protruded from the meniscus can be absorbed appropriately.

また、前記第1電圧は前記第7電圧と等しいことが望ましい。
このようにすることで、第1電圧と第7電圧とを中間電圧とすることができる。
The first voltage is preferably equal to the seventh voltage.
By doing in this way, a 1st voltage and a 7th voltage can be made into an intermediate voltage.

また、前記第4電圧は前記第1電圧よりも高いことが望ましい。
このようにすることで、大きな液滴を噴射しない程度にメニスカスを外側に押し出すことができる。
The fourth voltage is preferably higher than the first voltage.
In this way, the meniscus can be pushed out to the extent that large droplets are not ejected.

また、前記高分子を含有する液体の粘度は5cps以上であることが望ましい。
このようにすることで、粘度の高い高分子の液体でも微少化して噴射することができる。
The viscosity of the liquid containing the polymer is preferably 5 cps or more.
By doing in this way, even a high-viscosity polymer liquid can be atomized and ejected.

また、前記高分子を含有する液体は、アルギン酸ナトリウムを含むことが望ましい。
このようにすることで、アルギン酸ナトリウムを微少化して噴射することができる。
The liquid containing the polymer preferably contains sodium alginate.
By doing in this way, sodium alginate can be atomized and injected.

電圧を液体噴射ヘッドに印加して高分子を含有する液体を噴射させるための駆動信号を生成する液体噴射ヘッドの駆動信号生成装置であって、
前記ヘッドに印加する電圧を、
第1電圧に保持し、
前記第1電圧から上昇させて第2電圧にし、
前記第1電圧から前記第2電圧に上昇したときよりも大きな傾きで前記第2電圧から上昇させて第3電圧にし、該第3電圧に保持し、
前記第3電圧から降下させて第4電圧にし、該第4電圧に保持し、
前記第4電圧から上昇させて第5電圧にし、該第5電圧に保持し、
前記第5電圧から降下させて第6電圧にし、該第6電圧に保持し、
前記第6電圧から上昇させて第7電圧にする、液体噴射ヘッドの駆動信号生成装置。

このようにすることで、高分子を含有する液体を噴射するに際し噴射される液体を微少化することができる。
A drive signal generator for a liquid jet head that generates a drive signal for jetting a liquid containing a polymer by applying a voltage to the liquid jet head,
The voltage applied to the head is
Held at the first voltage,
The second voltage is raised from the first voltage,
Increasing from the second voltage to a third voltage with a greater slope than when rising from the first voltage to the second voltage, holding at the third voltage;
Drop from the third voltage to a fourth voltage, and hold at the fourth voltage;
Increase from the fourth voltage to the fifth voltage, hold at the fifth voltage,
Decreasing from the fifth voltage to the sixth voltage, holding at the sixth voltage,
A drive signal generation device for a liquid jet head, which is raised from the sixth voltage to a seventh voltage.

By doing in this way, the liquid injected when injecting the liquid containing a polymer can be made minute.

===実施形態===
図1は、ゲル製造装置を示す概略側面図であり、図2は、ゲル製造装置を示す概略平面図である。ゲル製造装置10は、噴射機構1と、流動機構2と、ゲル回収機構3と、噴射計測機構4と、ゲル計量機構5と、観察機構6とを備えている。
=== Embodiment ===
FIG. 1 is a schematic side view showing a gel production apparatus, and FIG. 2 is a schematic plan view showing the gel production apparatus. The gel manufacturing apparatus 10 includes an injection mechanism 1, a flow mechanism 2, a gel recovery mechanism 3, an injection measurement mechanism 4, a gel metering mechanism 5, and an observation mechanism 6.

ゲル製造装置10は、流動機構2を流動する第2溶剤L2に向けて、噴射機構1から第1溶剤L1を噴射させることで、排出部22において、第1溶剤L1と第2溶剤L2とが化学反応して生成されたゲルGを得る。本実施形態では、第1溶剤L1としてアルギン酸ナトリウム水溶液を用い、第2溶剤L2として塩化カルシウム水溶液を用いる。アルギン酸ナトリウムと塩化カルシウムとが化学反応し、アルギン酸カルシウムゲルが生成される。   The gel manufacturing apparatus 10 injects the first solvent L1 from the injection mechanism 1 toward the second solvent L2 flowing through the flow mechanism 2, so that the first solvent L1 and the second solvent L2 are discharged at the discharge unit 22. A gel G produced by chemical reaction is obtained. In the present embodiment, a sodium alginate aqueous solution is used as the first solvent L1, and a calcium chloride aqueous solution is used as the second solvent L2. Sodium alginate and calcium chloride react chemically to produce a calcium alginate gel.

噴射機構1は、第1溶剤L1を収納する第1タンク11と、噴射ヘッド12と、第1タンク11から噴射ヘッド12へ第1溶剤L1を供給する供給配管14と、ギャッププレート16と、補強プレート19と、固定柱15と、固定治具15aとを備えている。   The injection mechanism 1 includes a first tank 11 that stores the first solvent L1, an injection head 12, a supply pipe 14 that supplies the first solvent L1 from the first tank 11 to the injection head 12, a gap plate 16, and a reinforcement. A plate 19, a fixing column 15, and a fixing jig 15 a are provided.

噴射ヘッド12には、ノズル13が形成されたノズルプレート13aを備えている。ノズル13は、例えば直径20μmであり、噴射周波数10Hz以上で第1溶剤L1はノズル13から噴射される。ノズル13は、噴射ヘッド12に1つ形成されている様子を図示したが、これに限られず、複数形成されていてもよい。また、噴射ヘッド12は、噴射機構1に1個配置していると図示したが、これに限るものではなく、噴射機構1に複数配置している構成としてもよい。   The ejection head 12 includes a nozzle plate 13a on which nozzles 13 are formed. The nozzle 13 has a diameter of 20 μm, for example, and the first solvent L1 is ejected from the nozzle 13 at an ejection frequency of 10 Hz or more. Although one nozzle 13 is illustrated as being formed in the ejection head 12, the present invention is not limited to this, and a plurality of nozzles 13 may be formed. In addition, although it is illustrated that one ejection head 12 is disposed in the ejection mechanism 1, the present invention is not limited thereto, and a plurality of ejection heads 12 may be disposed in the ejection mechanism 1.

ギャッププレート16は、貫通孔17と溝18とを備えている。ギャッププレート16は、たとえば透明なアクリルからなる。透明なギャッププレート16を用いることにより、顕微鏡などを用いて、目視により確認してノズル13と貫通孔17との位置合わせを容易にする。貫通孔17とノズル13とは連通されるように配置されている。これにより、ノズル13から噴射される第1溶剤L1が、貫通孔17を通り抜ける構成となっている。貫通孔17には、フッ素系やシリコン系などの撥水コーティングが施されている。同様に、ギャッププレート16には、フッ素系やシリコン系などの撥水コーティングが施されている。ノズル13と面する側の貫通孔17の直径は、ノズル13の直径と同等またはそれ以上とする。そして、貫通孔17のもう一方側の直径は、ノズル13と面する側の貫通孔17の直径と同等またはそれ以上とする。つまり、貫通孔17は、同一直径または、ノズル13と面する側からもう一方側へ大きくなるテーパー形状である。このテーパー形状の角度は、90度から180度の範囲で適宜決定される。そして、貫通孔17の流動部21側は、R形状に加工されている。   The gap plate 16 includes a through hole 17 and a groove 18. The gap plate 16 is made of, for example, transparent acrylic. By using the transparent gap plate 16, the alignment between the nozzle 13 and the through hole 17 is facilitated by visual confirmation using a microscope or the like. The through hole 17 and the nozzle 13 are disposed so as to communicate with each other. Thus, the first solvent L1 sprayed from the nozzle 13 is configured to pass through the through hole 17. The through-hole 17 is provided with a water-repellent coating such as fluorine or silicon. Similarly, the gap plate 16 is provided with a water-repellent coating such as fluorine or silicon. The diameter of the through hole 17 on the side facing the nozzle 13 is equal to or larger than the diameter of the nozzle 13. The diameter of the other side of the through hole 17 is equal to or larger than the diameter of the through hole 17 on the side facing the nozzle 13. That is, the through holes 17 have the same diameter or a tapered shape that increases from the side facing the nozzle 13 to the other side. The angle of the taper shape is appropriately determined in the range of 90 degrees to 180 degrees. And the flow part 21 side of the through-hole 17 is processed into R shape.

ギャッププレート16は、枠状に形成された補強プレート19に、接着剤などにより固定されている。補強プレート19により、ギャッププレート16の機械的強度を補強させる。ギャッププレート16及び補強プレート19の外径は、補強プレート19からギャッププレート16にかけて、細く形成されている。   The gap plate 16 is fixed to a reinforcing plate 19 formed in a frame shape by an adhesive or the like. The mechanical strength of the gap plate 16 is reinforced by the reinforcing plate 19. The outer diameters of the gap plate 16 and the reinforcing plate 19 are formed narrowly from the reinforcing plate 19 to the gap plate 16.

流動機構2は、第2溶剤L2を収納する第2タンク20と、第2溶剤L2が流動される流動部21および排出部22と、溶剤循環部23とを備えている。第2タンク20は、フィルター25および流動部21に連通されている。排出部22は、流動部21と連通されている。第2タンク20に収納された第2溶剤L2は、フィルター25で濾過され、流動部21及び排出部22へ流動される。そして、排出部22は、流動部21を流動した第2溶剤L2及び生成されたゲルGを通過させる。溶剤循環部23は、例えば、ポンプ24を備えている。排出部22を通過した第2溶剤L2は、溶剤循環部23により回収され、ポンプ24により第2タンク20へ循環される。   The flow mechanism 2 includes a second tank 20 that stores the second solvent L2, a flow section 21 and a discharge section 22 through which the second solvent L2 flows, and a solvent circulation section 23. The second tank 20 is in communication with the filter 25 and the fluidizing part 21. The discharge part 22 is in communication with the fluid part 21. The second solvent L2 stored in the second tank 20 is filtered by the filter 25 and flows to the fluidizing part 21 and the discharging part 22. And the discharge part 22 allows the 2nd solvent L2 which flowed through the fluidized part 21, and the produced | generated gel G to pass through. The solvent circulation unit 23 includes a pump 24, for example. The second solvent L2 that has passed through the discharge unit 22 is collected by the solvent circulation unit 23 and circulated to the second tank 20 by the pump 24.

第2タンク20は、例えば透明又は半透明なポリエチレンなどからなる。流動部21及び排出部22は、例えば透明なアクリルなどからなり、管状に形成されている。排出部22は、L字形に形成されており、流動部21から流動した第2溶剤L2が、排出部22から飛散しないようにされている。   The second tank 20 is made of, for example, transparent or translucent polyethylene. The flow part 21 and the discharge part 22 are made of, for example, transparent acrylic and are formed in a tubular shape. The discharge part 22 is formed in an L shape so that the second solvent L2 flowing from the flow part 21 does not scatter from the discharge part 22.

流動部21とギャッププレート16との間に、第2溶剤L2を流動させることにより、ギャッププレート16の貫通孔17内部は負圧になるため、これを生かして、溝18から貫通孔17へ空気(気体)の流れを生じさせる。これにより、第2溶剤L2が、流動機構2からギャッププレート16の貫通孔17へ流入することを防止することができる。さらには、噴射ヘッド12のノズル13から噴射される第1溶剤L1の噴射速度を維持又は補助させることができる。   By causing the second solvent L2 to flow between the flow portion 21 and the gap plate 16, the inside of the through hole 17 of the gap plate 16 becomes negative pressure, and this is utilized to air from the groove 18 to the through hole 17. Create a (gas) flow. Thereby, it is possible to prevent the second solvent L2 from flowing into the through hole 17 of the gap plate 16 from the flow mechanism 2. Furthermore, the spraying speed of the first solvent L1 sprayed from the nozzle 13 of the spraying head 12 can be maintained or assisted.

また、噴射機構1において、貫通孔17の流動部12側は、R形状に加工されているので、第2溶剤L2が、ギャッププレート16の貫通孔17から、噴射ヘッド12のノズル13へ入り込んでしまうことを抑制し、第2溶剤L2によりノズル13が塞がれることを防ぐ。   Further, in the ejection mechanism 1, the flow portion 12 side of the through hole 17 is processed into an R shape, so that the second solvent L 2 enters the nozzle 13 of the ejection head 12 from the through hole 17 of the gap plate 16. This prevents the nozzle 13 from being blocked by the second solvent L2.

溶剤循環部23は、流動部21、排出部22、及び後述するゲル回収機構3を流動した第2溶剤L2を回収し、第2タンク20へ循環させる。   The solvent circulation unit 23 collects the second solvent L2 that has flowed through the flow unit 21, the discharge unit 22, and the gel collection mechanism 3 described later, and circulates it to the second tank 20.

ゲル回収機構3は、流動された第2溶剤L2に第1溶剤L1を噴射させることにより生成されるゲルGを回収する。   The gel collection | recovery mechanism 3 collect | recovers the gel G produced | generated by spraying the 1st solvent L1 to the 2nd solvent L2 which flowed.

噴射測定機構4は、噴射機構1の第1タンク11の重量を計測する。第1溶剤L1を収納する第1タンク11の重量を計測することにより、噴射される前後の重量差から、ノズル13から噴射される第1溶剤L1の重さを計測する。   The injection measurement mechanism 4 measures the weight of the first tank 11 of the injection mechanism 1. By measuring the weight of the first tank 11 containing the first solvent L1, the weight of the first solvent L1 ejected from the nozzle 13 is measured from the weight difference before and after the ejection.

ゲル計量機構5は、レーザー光源51と光電検出器52とを備えている。レーザー光源51から投射された投射光を、第2溶剤L2及びゲルGが流動される流動部21に照射する。そして、流動部21において、投射光が反射された反射光を光電検出器52により受光することにより、生成されたゲルGの数量、形状、及び大きさを計量する。   The gel weighing mechanism 5 includes a laser light source 51 and a photoelectric detector 52. The projection light projected from the laser light source 51 is irradiated to the fluidized part 21 in which the second solvent L2 and the gel G are fluidized. Then, the quantity, shape, and size of the generated gel G are measured by receiving the reflected light from which the projection light is reflected by the photoelectric detector 52 in the flow portion 21.

観察機構6は、ゲル回収機構3で回収されたゲルGの状態、例えば形状及び大きさなどを観察する、又は計測する。観察機構6は、カメラ61を備えている。カメラ61を用いて、回収ネット31でとらえられたゲルGを撮像することにより、生成されたゲルGの状態、例えば形状及び大きさなどを観察する、または計測する。   The observation mechanism 6 observes or measures the state of the gel G recovered by the gel recovery mechanism 3, such as the shape and size. The observation mechanism 6 includes a camera 61. By imaging the gel G captured by the collection net 31 using the camera 61, the state, for example, the shape and size of the generated gel G is observed or measured.

図3は、噴射ヘッド12の構造を説明する図である。図には、ノズル13、ピエゾ素子PZT、液体供給路402、ノズル連通路404、及び、弾性板406が示されている。   FIG. 3 is a diagram illustrating the structure of the ejection head 12. In the figure, the nozzle 13, the piezo element PZT, the liquid supply path 402, the nozzle communication path 404, and the elastic plate 406 are shown.

液体供給路402には、第1タンクから高粘度の液体が供給される。そして、これらの液体等は、ノズル連通路404に供給される。ピエゾ素子PZTには、後述する駆動信号が印加される。駆動信号が印加されると、駆動信号に従ってピエゾ素子PZTが伸縮し、弾性板406を振動させる。そして、駆動信号の振幅に対応するように液体を移動させる。   The liquid supply path 402 is supplied with a highly viscous liquid from the first tank. These liquids and the like are supplied to the nozzle communication path 404. A drive signal described later is applied to the piezo element PZT. When the drive signal is applied, the piezo element PZT expands and contracts in accordance with the drive signal, causing the elastic plate 406 to vibrate. Then, the liquid is moved so as to correspond to the amplitude of the drive signal.

上記の液体の移動を具体的に説明する。本願実施形態のピエゾ素子PZTは、電圧を印加すると図3の上下方向に収縮する特性を有する。駆動信号としてある電圧からより大きい電圧を印加した場合、ピエゾ素子PZTは図3の上下方向に収縮してノズル連通路404の容積を拡大する方向に弾性板406を変形させる。このとき、ノズル13における液体表面(後述のメニスカス)はノズル13の内側(図3の上側)方向に移動する。逆に、ある電圧からより小さい電圧を印加した場合、ピエゾ素子PZTは図3の上下方向に伸長し、ノズル連通路404の容積を縮小する方向に弾性板406を変形させる。このとき、ノズル13の液体表面はノズル13の外側(図3の下側)方向に移動する。   The movement of the liquid will be specifically described. The piezo element PZT of the present embodiment has a characteristic of contracting in the vertical direction in FIG. 3 when a voltage is applied. When a voltage larger than a certain voltage is applied as a drive signal, the piezo element PZT contracts in the vertical direction in FIG. 3 and deforms the elastic plate 406 in a direction to expand the volume of the nozzle communication path 404. At this time, the liquid surface (a meniscus described later) in the nozzle 13 moves in the direction toward the inside of the nozzle 13 (upper side in FIG. 3). Conversely, when a smaller voltage is applied from a certain voltage, the piezo element PZT expands in the vertical direction in FIG. 3 and deforms the elastic plate 406 in a direction to reduce the volume of the nozzle communication path 404. At this time, the liquid surface of the nozzle 13 moves in the direction of the outside of the nozzle 13 (the lower side in FIG. 3).

図4は、本実施形態における噴射機構1のブロック図である。噴射機構1は、噴射機構1及びゲル製造装置10を制御するためのコントローラー60と、駆動信号を生成する駆動信号生成回路70と、噴射ヘッド12とを備える。コントローラー60は、駆動信号生成回路70に対して、形成するべき駆動信号の波形のデータを送る。駆動信号生成回路70は、送られた波形のデータに基づいて駆動信号を生成する。生成された駆動信号は、噴射ヘッド12のピエゾ素子PZTに印加され、液滴が噴射ヘッド12から噴射される。   FIG. 4 is a block diagram of the injection mechanism 1 in the present embodiment. The ejection mechanism 1 includes a controller 60 for controlling the ejection mechanism 1 and the gel manufacturing apparatus 10, a drive signal generation circuit 70 that generates a drive signal, and an ejection head 12. The controller 60 sends the drive signal waveform data to be formed to the drive signal generation circuit 70. The drive signal generation circuit 70 generates a drive signal based on the transmitted waveform data. The generated drive signal is applied to the piezo element PZT of the ejection head 12 and droplets are ejected from the ejection head 12.

図5は、駆動信号生成回路70の構成を説明するブロック図である。本実施形態の駆動信号生成回路70は、波形生成回路71と電流増幅回路72を有している。   FIG. 5 is a block diagram illustrating the configuration of the drive signal generation circuit 70. The drive signal generation circuit 70 of this embodiment has a waveform generation circuit 71 and a current amplification circuit 72.

図6は、波形生成回路71の構成を説明するためのブロック図である。波形生成回路71は、D/A変換器711と、電圧増幅回路712とを有する。D/A変換器711は、DAC値に応じた電圧信号を出力する電気回路である。このDAC値は、電圧増幅回路712から出力させる電圧(以下、出力電圧ともいう。)を指示するための情報であり、記憶された波形データに基づいてコントローラー60から送られる。   FIG. 6 is a block diagram for explaining the configuration of the waveform generation circuit 71. The waveform generation circuit 71 includes a D / A converter 711 and a voltage amplification circuit 712. The D / A converter 711 is an electric circuit that outputs a voltage signal corresponding to the DAC value. The DAC value is information for instructing a voltage to be output from the voltage amplification circuit 712 (hereinafter also referred to as an output voltage), and is sent from the controller 60 based on the stored waveform data.

電圧増幅回路712は、D/A変換器711からの出力電圧を、ピエゾ素子PZTの動作に適した電圧まで増幅する。本実施形態の電圧増幅回路712では、D/A変換器711からの出力電圧を、最大40数Vまで増幅する。そして、増幅後の出力電圧は、制御信号S_Q1及び制御信号S_Q2として電流増幅回路72に出力される。   The voltage amplification circuit 712 amplifies the output voltage from the D / A converter 711 to a voltage suitable for the operation of the piezo element PZT. In the voltage amplification circuit 712 of the present embodiment, the output voltage from the D / A converter 711 is amplified to a maximum of 40 tens V. The amplified output voltage is output to the current amplifier circuit 72 as the control signal S_Q1 and the control signal S_Q2.

図7は、電流増幅回路72の出力電圧を、電圧E1から電圧E4まで降下させる動作を
説明するための図である。
駆動信号COMを生成する場合には、コントローラー60は、所定の更新周期τ毎のDAC値を、D/A変換器711へ順次出力する。図7の例では、クロックCLKで規定されるタイミングt(n)で電圧V1に対応するDAC値が出力される。これにより、周期τ(n)にて、電圧増幅回路712からは電圧E1が出力される。そして、更新周期τ(n+4)までは、電圧E1に対応するDAC値がコントローラー60からD/A変換器711に順次入力され、電圧増幅回路712からは電圧E1が出力され続ける。また、タイミングt(n+5)では、電圧E2に対応するDAC値がコントローラー60からD/A変換器711に入力される。これにより、周期τ(n+5)にて、電圧増幅回路712の出力は、電圧E1から電圧E2へ降下する。同様に、タイミングt(n+6)では、電圧V3に対応するDAC値がコントローラー60からD/A変換器711に入力され、電圧増幅回路712の出力が電圧E2から電圧E3へ降下する。以下同様に、DAC値がD/A変換器711に順次入力されるため、電圧増幅回路712から出力される電圧は、次第に降下する。そして、周期τ(n+10)にて、電圧増幅回路712の出力は電圧E4まで降下する。このようにして、駆動信号が、波形生成回路71から出力される。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of dropping the output voltage of the current amplifier circuit 72 from the voltage E1 to the voltage E4.
When generating the drive signal COM, the controller 60 sequentially outputs the DAC value for each predetermined update period τ to the D / A converter 711. In the example of FIG. 7, the DAC value corresponding to the voltage V1 is output at the timing t (n) defined by the clock CLK. As a result, the voltage E1 is output from the voltage amplification circuit 712 in the cycle τ (n). Until the update period τ (n + 4), the DAC value corresponding to the voltage E1 is sequentially input from the controller 60 to the D / A converter 711, and the voltage E1 is continuously output from the voltage amplification circuit 712. At a timing t (n + 5), a DAC value corresponding to the voltage E2 is input from the controller 60 to the D / A converter 711. As a result, the output of the voltage amplification circuit 712 drops from the voltage E1 to the voltage E2 in the cycle τ (n + 5). Similarly, at the timing t (n + 6), the DAC value corresponding to the voltage V3 is input from the controller 60 to the D / A converter 711, and the output of the voltage amplification circuit 712 drops from the voltage E2 to the voltage E3. Similarly, since the DAC value is sequentially input to the D / A converter 711, the voltage output from the voltage amplification circuit 712 gradually decreases. Then, at the period τ (n + 10), the output of the voltage amplification circuit 712 drops to the voltage E4. In this way, the drive signal is output from the waveform generation circuit 71.

図8は、電流増幅回路72の構成を説明する図である。電流増幅回路72は、駆動信号COMを電力増幅するトランジスタ対721を有する。トランジスタ対721は、互いのエミッタ端子同士が接続されたNPN型のトランジスタQ1とPNP型のトランジスタQ2を有する。NPN型のトランジスタQ1は、駆動信号COMの電圧上昇時に動作するトランジスタである。このNPN型のトランジスタQ1は、コレクタが電源に、エミッタが駆動信号COMの出力信号線に、それぞれ接続されている。PNP型のトランジスタQ2は、電圧降下時に動作するトランジスタである。PNP型のトランジスタQ2は、コレクタが接地(アース)に、エミッタが駆動信号COMの出力信号線に、それぞれ接続されている。なお、NPN型のトランジスタQ1とPNP型のトランジスタQ2のエミッタ同士が接続されている部分の電圧(駆動信号COMの電圧)は、符号FBで示すように、電圧増幅回路712Aへフィードバックされている。   FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the current amplifier circuit 72. The current amplifier circuit 72 includes a transistor pair 721 that amplifies the power of the drive signal COM. The transistor pair 721 includes an NPN transistor Q1 and a PNP transistor Q2 whose emitter terminals are connected to each other. The NPN transistor Q1 is a transistor that operates when the voltage of the drive signal COM rises. The NPN transistor Q1 has a collector connected to the power supply and an emitter connected to the output signal line of the drive signal COM. The PNP transistor Q2 is a transistor that operates when the voltage drops. The PNP transistor Q2 has a collector connected to the ground (earth) and an emitter connected to the output signal line of the drive signal COM. Note that the voltage at the portion where the emitters of the NPN transistor Q1 and the PNP transistor Q2 are connected to each other (the voltage of the drive signal COM) is fed back to the voltage amplification circuit 712A, as indicated by the symbol FB.

電流増幅回路72は、波形生成回路71からの出力電圧によって動作が制御される。例えば、出力電圧が上昇状態にあると、制御信号S_Q1によってNPN型のトランジスタQ1がオン状態となる。これに伴い、駆動信号COMの電圧も上昇する。一方、出力電圧が降下状態にあると、制御信号S_Q2によってPNP型のトランジスタQ2がオン状態となる。これに伴い、駆動信号COMの電圧も降下する。なお、出力電圧が一定である場合、NPN型のトランジスタQ1もPNP型のトランジスタQ2もオフ状態となる。その結果、第1駆動信号COMは一定電圧となる。   The operation of the current amplifier circuit 72 is controlled by the output voltage from the waveform generation circuit 71. For example, when the output voltage is in the rising state, the NPN transistor Q1 is turned on by the control signal S_Q1. Along with this, the voltage of the drive signal COM also rises. On the other hand, when the output voltage is in a drop state, the PNP transistor Q2 is turned on by the control signal S_Q2. Along with this, the voltage of the drive signal COM also drops. Note that when the output voltage is constant, both the NPN transistor Q1 and the PNP transistor Q2 are turned off. As a result, the first drive signal COM becomes a constant voltage.

このようにすることによって、所望の形状の駆動信号を生成することができる。   In this way, a drive signal having a desired shape can be generated.

図9は、本実施形態における駆動信号の説明図である。図には、時間tに対する駆動信号の電圧の変化が示されている。図10は、本実施形態におけるメニスカスの動きを説明する図である。ここで、「メニスカス」は、ノズルにおける液体表面である。両図には、円で囲われた成分番号が示されている。そして、図9には、成分番号に対応する電圧が示され、図10には、成分番号に対応するノズル部の状態が示されている。図において、黒色で塗りつぶされているのが液体の部分である。尚、図における「N.P部」は、ノズルプレートの部分であることを示している。このようにして、電圧変化に応じたメニスカスの様子がわかるようになっている。   FIG. 9 is an explanatory diagram of drive signals in the present embodiment. In the figure, the change of the voltage of the drive signal with respect to time t is shown. FIG. 10 is a diagram for explaining the movement of the meniscus in the present embodiment. Here, the “meniscus” is the liquid surface in the nozzle. In both figures, component numbers surrounded by circles are shown. FIG. 9 shows the voltage corresponding to the component number, and FIG. 10 shows the state of the nozzle portion corresponding to the component number. In the figure, the liquid portion is filled with black. In the figure, “NP part” indicates a nozzle plate part. In this way, the state of the meniscus corresponding to the voltage change can be understood.

成分番号1において、電圧はV1(第1電圧に相当)の中間電圧に維持されている。中間電圧とは、メニスカスに特段の変化を与えないときにおいて、ピエゾ素子PZTに印加する定電圧である。このとき、メニスカスは変化しないので、ノズルプレートとほぼ同じ面で平面を形成する。   In component number 1, the voltage is maintained at an intermediate voltage of V1 (corresponding to the first voltage). The intermediate voltage is a constant voltage applied to the piezo element PZT when no special change is given to the meniscus. At this time, since the meniscus does not change, a plane is formed on substantially the same surface as the nozzle plate.

成分番号2において、電圧は中間電圧V1から電圧V2(第2電圧に相当)に上昇させられる。ピエゾ素子PZTに印加される電圧が上昇することで、メニスカスは噴射ヘッド内部側に引き込まれる。この電圧変化は比較的緩やかなものであるので、メニスカスは緩やかな弧を描くような形状となる。   In the component number 2, the voltage is raised from the intermediate voltage V1 to the voltage V2 (corresponding to the second voltage). As the voltage applied to the piezo element PZT rises, the meniscus is drawn to the inside of the ejection head. Since this voltage change is relatively gradual, the meniscus is shaped like a gentle arc.

成分番号3において、電圧は電圧V2から電圧V3(第3電圧に相当)へと上昇させられる。成分番号3において、電圧の上昇は成分番号2のときよりも急峻である。換言すると、成分番号3における電圧の上昇率は成分番号2のときにおける電圧の上昇率よりも大きい。このように、より急峻に電圧上昇させることにより、メニスカスはより急激にヘッド側に引き込まれることから、メニスカスの中央部には図に示されるような小さな窪みが形成させる。尚、電圧V2は電圧V3の50%以上の電圧であることが望ましい。   In the component number 3, the voltage is raised from the voltage V2 to the voltage V3 (corresponding to the third voltage). In component number 3, the voltage rise is steeper than in component number 2. In other words, the increase rate of the voltage in the component number 3 is larger than the increase rate of the voltage in the case of the component number 2. In this way, by increasing the voltage more steeply, the meniscus is drawn more rapidly toward the head side, so that a small depression as shown in the figure is formed at the center of the meniscus. The voltage V2 is preferably 50% or more of the voltage V3.

成分番号4において、電圧は電圧V3に維持される。このように電圧が電圧V3で維持される期間が存在することで、成分番号3において形成された小さな窪みは表面張力のバランスが崩され、窪みが元に戻ろうと図の下向きに動く。このように、元に戻ろうとする力により、下向きの方向に液滴が膨らんで、微少液滴を形成する。   In the component number 4, the voltage is maintained at the voltage V3. Since there is a period in which the voltage is maintained at the voltage V3 in this way, the small depression formed in the component number 3 is unbalanced in the surface tension, and moves downward in the figure so that the depression returns. In this way, the droplets swell in the downward direction due to the force of returning to the original, and form a minute droplet.

成分番号5において、電圧は電圧V3から電圧V4(第4電圧に相当)へ降下させられる。このとき、電圧V4は電圧V2よりも低く設定されている。前述の成分番号4の状態でも微少液滴はノズルから飛び出すと考えられるが、液滴の噴射促進のため、成分番号5において電圧が降下させられている。電圧の降下により、液体全体がノズルから押し出されるようにされる。尚、電圧V4は、前述の電圧V1よりも高いことが望ましい。   In the component number 5, the voltage is dropped from the voltage V3 to the voltage V4 (corresponding to the fourth voltage). At this time, the voltage V4 is set lower than the voltage V2. Even in the state of the component number 4 described above, it is considered that the minute droplets are ejected from the nozzle, but the voltage is lowered in the component number 5 in order to promote the ejection of the droplets. The drop in voltage causes the entire liquid to be pushed out of the nozzle. The voltage V4 is preferably higher than the voltage V1 described above.

成分番号6において、電圧は電圧V4に維持される。ここで、電圧の一定電圧V4での維持は、次の成分において逆方向の電圧変化を与える前における緩衝の役割を果たす。   In component number 6, the voltage is maintained at voltage V4. Here, the maintenance of the voltage at the constant voltage V4 serves as a buffer before applying a reverse voltage change in the next component.

成分番号7において、電圧は電圧V4から電圧V5(第5電圧に相当)へと上昇させられる。このように、電圧を電圧V4から電圧V5へと上昇させ、メニスカスをヘッド内部の方向に引き込むようにすることで、微少液滴とメニスカスとを切り離す。   In the component number 7, the voltage is raised from the voltage V4 to the voltage V5 (corresponding to the fifth voltage). In this way, by raising the voltage from the voltage V4 to the voltage V5 and drawing the meniscus in the direction of the inside of the head, the fine droplet and the meniscus are separated.

成分番号8において、電圧は電圧V5に維持される。これにより、メニスカスの動きが整えられる。なお、電圧V5は、電圧V3よりも小さく、電圧V2よりも大きく設定されている。ここでは、メニスカスの動きを整えてはいるが、微少液滴とメニスカスとの間に尾が生じていることが観察できる。   In component number 8, the voltage is maintained at voltage V5. Thereby, the movement of the meniscus is adjusted. The voltage V5 is set smaller than the voltage V3 and larger than the voltage V2. Here, although the movement of the meniscus is adjusted, it can be observed that a tail is generated between the minute droplet and the meniscus.

成分番号9において、電圧が電圧V5から電圧V6(0V:第6電圧に相当)に降下させられる。このように、電圧を降下させることで、成分番号8において観察された尾をノズルプレートよりも外側(図3または図10における下側)へメニスカスを突出させて回収する。尚、電圧V5から電圧V6へと降下させたときの傾きは、電圧V3から電圧V4へと降下させたときの傾きより緩やかである。換言すると、電圧V5から電圧V6への電圧の変化率は、電圧V3から電圧V4へと降下させたときの変化率よりも小さい。   In the component number 9, the voltage is lowered from the voltage V5 to the voltage V6 (0 V: corresponding to the sixth voltage). Thus, by dropping the voltage, the tail observed in the component number 8 is recovered by causing the meniscus to protrude outward (lower side in FIG. 3 or FIG. 10) from the nozzle plate. The slope when the voltage V5 is lowered from the voltage V6 is gentler than the slope when the voltage V3 is lowered from the voltage V4. In other words, the rate of change of the voltage from the voltage V5 to the voltage V6 is smaller than the rate of change when the voltage is dropped from the voltage V3 to the voltage V4.

成分番号10において、電圧は電圧V6に維持される。これにより、メニスカスの動きが整えられる。   In component number 10, the voltage is maintained at voltage V6. Thereby, the movement of the meniscus is adjusted.

成分番号11において、電圧は電圧V6から中間電圧V7(第7電圧に相当)へと上昇させられる。そして、成分番号12において、中間電圧V7の状態が維持され、次の液滴の噴射に備えられる。   In the component number 11, the voltage is raised from the voltage V6 to the intermediate voltage V7 (corresponding to the seventh voltage). And in the component number 12, the state of the intermediate voltage V7 is maintained, and it prepares for ejection of the next droplet.

このようにすることで、メニスカスの表面に小さな窪みを形成して、この窪みを利用して、より微少な液滴を噴射することができる。特に、本実施形態では、粘度が5cps以上の高粘度の液体を噴射することができる。例えば、本実施形態で噴射されるアルギン酸ナトリウムの粘度は、5〜20cps程度である。また、アルギン酸ナトリウムの表面張力は、70mN/m程度となっている。   By doing in this way, a small hollow can be formed in the surface of a meniscus, and a finer droplet can be ejected using this hollow. In particular, in the present embodiment, a highly viscous liquid having a viscosity of 5 cps or more can be ejected. For example, the viscosity of sodium alginate injected in the present embodiment is about 5 to 20 cps. The surface tension of sodium alginate is about 70 mN / m.

尚、本実施形態ではアルギン酸ナトリウムを噴射することとしたが、これに限られず、高分子を含む液体であって高粘度の液体を噴射することができる。ここで、高分子とは、原子が1000個以上であって分子量が1万以上のものをいう。   In this embodiment, sodium alginate is jetted. However, the present invention is not limited to this, and a liquid containing a polymer and having a high viscosity can be jetted. Here, the polymer means a polymer having 1000 or more atoms and a molecular weight of 10,000 or more.

また、本実施形態では電圧を印加した場合に図3の上下方向に収縮するピエゾ素子を用いたが、電圧の印加によって図3の上下方向に伸長するピエゾ素子を用いても良い。この場合の駆動信号波形は、本実施例に示した駆動信号における電圧値の大小関係が逆転したものとなる。   In this embodiment, the piezoelectric element that contracts in the vertical direction in FIG. 3 when a voltage is applied is used. However, a piezoelectric element that extends in the vertical direction in FIG. 3 when a voltage is applied may be used. The drive signal waveform in this case is the reverse of the magnitude relationship of the voltage values in the drive signal shown in this embodiment.

本実施形態において製造されるゲルの内部には、所望の物質を封入することができる。ゲルの内部に封入する所望の物質としては、各種細胞及び各種薬剤等を例示することができるがこれらに限定されるおのではない。より具体的には、細胞としては、血管内皮細胞、線維芽細胞、平滑筋細胞、赤血球、白血球、血小板、がん細胞、さらには、大腸菌、乳酸菌などの最近(単細胞)等を例示することができ、これらの細胞を封入したゲルは、乳酸菌などの細菌(単細胞)等を例示することができ、これらの細胞を封入したゲルは、乾燥などの細胞の各種障害刺激からの保護、細胞・細菌のキャリアーとして、細胞移植用ゲル等の治療用機材やバイオチップ等の診断用機材等に利用することができる。また、ゲルに封入する薬剤としては、抗生物質、抗真菌剤、血管内皮細胞増殖因子、塩基性線維芽細胞増殖因子、肝細胞増殖因子、各種血管作動性物質、抗アレルギー剤、抗ヒスタミン剤、インスリンなどのホルモン剤、その他、タンパク質、酵素、核酸、糖類、アミノ酸、乳化した脂質、保湿剤、香料、染料等をれいじすることができ、これらの薬剤を封入したゲルは、これらの薬剤のDDSとして利用することができる。なお、薬剤をゲルに封入することにより、薬剤を直接投与する場合に比べて作用時間を長期に保つ、作用時間を制御する、環境の薬剤に対する影響を緩衝する、多種薬剤を反応させずに混合できるなどという利点が得られる。さらに小さい微粒子としては、金属や無機材料、有機材料によるナノ粒子なども含めることができる。顔料や蛍光性粒子、リポゾーム、ナノミセルなど、それら自身特殊な機能を持つので、それらを含めることにより、マイクロゲルビーズはさらに複雑な除放制御機能を持つDDSとして利用することができる。また、マイクロゲルビーズ中に触媒や酵素を封入すれば、ミクロのサイズの酵素・触媒の反応場となる。微少流路での反応場においてのマイクロかラムに利用できる。   A desired substance can be enclosed in the gel manufactured in the present embodiment. Examples of the desired substance to be enclosed in the gel include various cells and various drugs, but are not limited thereto. More specifically, examples of the cells include vascular endothelial cells, fibroblasts, smooth muscle cells, erythrocytes, leukocytes, platelets, cancer cells, and recent (single cells) such as Escherichia coli and lactic acid bacteria. The gel in which these cells are encapsulated can exemplify bacteria (single cells) such as lactic acid bacteria, and the gel in which these cells are encapsulated protects cells from various damage stimuli such as drying. As a carrier, it can be used for therapeutic equipment such as a cell transplantation gel and diagnostic equipment such as a biochip. Drugs to be encapsulated in the gel include antibiotics, antifungal agents, vascular endothelial growth factor, basic fibroblast growth factor, hepatocyte growth factor, various vasoactive substances, antiallergic agents, antihistamines, insulin, etc. Hormonal agents, other proteins, enzymes, nucleic acids, saccharides, amino acids, emulsified lipids, moisturizers, fragrances, dyes, etc., and gels encapsulating these agents can be used as DDS for these agents. Can be used. In addition, by encapsulating the drug in the gel, the action time is kept longer than when the drug is directly administered, the action time is controlled, the influence on the environmental drug is buffered, and various drugs are mixed without reacting The advantage that it can be obtained. Smaller fine particles can also include nanoparticles of metals, inorganic materials, and organic materials. Since pigments, fluorescent particles, liposomes, nano micelles and the like have their own special functions, by including them, the microgel beads can be used as a DDS having a more complicated controlled release function. In addition, if a catalyst or an enzyme is encapsulated in the microgel beads, a reaction field for a micro-sized enzyme / catalyst is obtained. It can be used for micro or ram in a reaction field with a minute flow path.

ここでは、第1溶剤L1としてアルギン酸ナトリウム水溶液とし、第2溶剤として塩化カルシウム水溶液として説明を行ったが、これには限られない。これらは、アルギン酸塩水溶液とアルカリ土類金属塩水溶液の組み合わせの一例として挙げたものであるが、アルカリ土類金属塩としては、塩化バリウムを例示することもできる。   Here, the first solvent L1 is an aqueous sodium alginate solution and the second solvent is an aqueous calcium chloride solution, but the present invention is not limited to this. These are listed as an example of a combination of an alginate aqueous solution and an alkaline earth metal salt aqueous solution. As the alkaline earth metal salt, barium chloride can also be exemplified.

また、例えば、第1溶剤L1と第2溶剤L2の組み合わせとして、(1)ホウ酸水溶液とポリビニルアルコール水溶液、(2)ペプチドハイドロゲル形成性ペプチド水溶液と塩化ナトリウム水溶液、(3)昇温時ゲル化型熱可逆ハイドロゲル形成性親水性高分子水溶液と温水、の組み合わせを挙げることができる。また、(4)トロンビン水溶液、フィブリノーゲン水溶液、及び、カルシウム塩水溶液のうちいずれか2成分を含む水溶液と、残りの1成分を含む水溶液の組み合わせでもよい。   Further, for example, as a combination of the first solvent L1 and the second solvent L2, (1) an aqueous boric acid solution and an aqueous polyvinyl alcohol solution, (2) an aqueous peptide hydrogel-forming peptide solution and an aqueous sodium chloride solution, and (3) an elevated temperature gel A combination of an aqueous thermoreversible hydrogel-forming hydrophilic polymer solution and warm water can be mentioned. Further, (4) a combination of an aqueous solution containing any two components of an aqueous thrombin solution, an aqueous fibrinogen solution, and an aqueous calcium salt solution and an aqueous solution containing the remaining one component may be used.

上記(2)のペプチドハイドロゲル形成性ペプチドとしては、中性アミノ酸、酸性アミノ酸及び/又は塩基性アミノ酸を交互に配置したアミノ酸数12〜20、好ましくは16程度のペプチドである。   The peptide hydrogel-forming peptide of the above (2) is a peptide having 12 to 20 amino acids, preferably about 16, in which neutral amino acids, acidic amino acids and / or basic amino acids are alternately arranged.

上記(3)の昇温時ゲル化型熱可逆ハイドロゲル形成性親水性高分子は、ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)やポリプロピレンオキサイドのような温度感受性ポリマーセグメントと、ポリエチレンオキサイドのような親水性ポリマーセグメントからなるブロックコポリマーであり、例えば、メビオール株式会社からメビオールジェルという商品名で市販されているものである。メビオールジェル(商品名)は、低温時にはゾルであり、37℃以上でゲル化するので、第1溶剤L1として、36℃以下のメビオールジェル(商品名)水溶液を用い、第2溶剤L2として37℃以上の温水を用いることにより、第1溶剤L1を第2溶剤L2に噴射すれば第1溶剤L1が第2溶剤L2内でゲル化する。なお、メビオールジェル(商品名)水溶液は、比較的粘度が高いものであるが、本実施形態における駆動信号を用いた場合には適切に当該水溶液を噴射することができる。   The above-mentioned (3) gelling type thermoreversible hydrogel-forming hydrophilic polymer at elevated temperature includes a temperature-sensitive polymer segment such as poly (N-isopropylacrylamide) and polypropylene oxide, and a hydrophilic polymer such as polyethylene oxide. A block copolymer composed of segments, for example, commercially available from Meviol Co., Ltd. under the trade name Meviol Gel. Meviol gel (trade name) is a sol at low temperatures and gels at 37 ° C. or higher. Therefore, an aqueous meviol gel (trade name) solution of 36 ° C. or lower is used as the first solvent L1, and the second solvent L2 is used. By using warm water of 37 ° C. or higher, if the first solvent L1 is sprayed onto the second solvent L2, the first solvent L1 gels in the second solvent L2. In addition, although the meviol gel (trade name) aqueous solution has a relatively high viscosity, the aqueous solution can be appropriately jetted when the drive signal in the present embodiment is used.

===その他の実施の形態===
上述の実施形態では、液体噴射装置としてゲル製造装置10が説明されていたが、これに限られるものではなく他の流体(液体や、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルのような流状体)を噴射したり吐出したりする液体吐出装置に具現化することもできる。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、気体気化装置、有機EL製造装置(特に高分子EL製造装置)、ディスプレイ製造装置、成膜装置、DNAチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の装置に、上述の実施形態と同様の技術を適用してもよい。また、これらの方法や製造方法も応用範囲の範疇である。
=== Other Embodiments ===
In the above-described embodiment, the gel manufacturing apparatus 10 has been described as the liquid ejecting apparatus. However, the present invention is not limited to this, and other fluids (such as liquids and liquids in which particles of functional materials are dispersed, gels, and the like) are used. It is also possible to embody the present invention in a liquid ejecting apparatus that ejects or ejects a fluid. For example, color filter manufacturing apparatus, dyeing apparatus, fine processing apparatus, semiconductor manufacturing apparatus, surface processing apparatus, three-dimensional modeling machine, gas vaporizer, organic EL manufacturing apparatus (especially polymer EL manufacturing apparatus), display manufacturing apparatus, film formation You may apply the technique similar to the above-mentioned embodiment to the various apparatuses which applied inkjet technology, such as an apparatus and a DNA chip manufacturing apparatus. These methods and manufacturing methods are also within the scope of application.

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。   The above-described embodiments are for facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.

1 噴射機構、2 流動機構、3 ゲル回収機構、
4 噴射計測機構、5 ゲル計量機構、6 観察機構、
10 ゲル製造装置、11 第1タンク、12 噴射ヘッド、
13 ノズル、14 供給配管、16 ギャッププレート、
17 貫通孔、18 溝、19 補強プレート、
20 第2タンク、21 流動部、22 排出部、
23 溶剤循環部、24 ポンプ、25 フィルター、
31 回収ネット、60 コントローラー、61 カメラ、
70 駆動信号生成回路、71 波形生成回路、72 電流増幅回路、
402 液体供給路、404 ノズル連通路、406 弾性板、
711 D/A変換器、712 電圧増幅回路、
G ゲル、L1 第1溶剤、L2 第2溶剤、
PZT ピエゾ素子
1 injection mechanism, 2 flow mechanism, 3 gel recovery mechanism,
4 injection measurement mechanism, 5 gel metering mechanism, 6 observation mechanism,
10 gel production apparatus, 11 first tank, 12 jetting head,
13 nozzles, 14 supply pipes, 16 gap plates,
17 through hole, 18 groove, 19 reinforcing plate,
20 second tank, 21 fluidization section, 22 discharge section,
23 Solvent circulation part, 24 pump, 25 filter,
31 collection net, 60 controller, 61 camera,
70 drive signal generation circuit, 71 waveform generation circuit, 72 current amplification circuit,
402 liquid supply path, 404 nozzle communication path, 406 elastic plate,
711 D / A converter, 712 voltage amplification circuit,
G gel, L1 first solvent, L2 second solvent,
PZT Piezo element

Claims (8)

液体が供給され、かつ容積が変化する容積変更部を含み、前記液体を噴射させる液体噴射ヘッドの駆動方法であって、
前記容積を第1容積から第2容積に拡大させることと
前記容積を前記第1容積から前記第2容積に拡大させた場合容積変化率よりも大きさが大きな容積変化率で前記第2容積から第3容積に拡大させ、前記第3容積に保持すること
前記容積を前記第3容積から第4容積に縮小させ、該第4容積に保持することと、
前記容積を前記第4容積から第5容積に拡大させ、該第5容積に保持することと、
前記容積を前記第5容積から第6電圧に縮小させ、該第6容積に保持することと、
前記容積を前記第6容積から第7容積に拡大させることと、
を含む液体噴射ヘッドの駆動方法。
A method of driving a liquid ejecting head that includes a volume changing unit that is supplied with liquid and that changes in volume , and that ejects the liquid,
And Rukoto to expand the volume from the first volume to the second volume,
The volume is enlarged to a third volume from the second volume size than the volume change rate with a large volume change rate when allowed to expand from said first volume to said second volume, and held in the third volume And
Reducing the volume from the third volume to a fourth volume and holding in the fourth volume;
Expanding the volume from the fourth volume to a fifth volume and holding in the fifth volume;
Reducing the volume from the fifth volume to a sixth voltage and holding at the sixth volume;
Expanding the volume from the sixth volume to a seventh volume;
A method of driving a liquid jet head including:
前記液体は、高分子を含有する液体である、請求項1に記載の液体噴射ヘッドの駆動方法。   The liquid ejecting head driving method according to claim 1, wherein the liquid is a liquid containing a polymer. 前記液体の粘度は5cps以上である、請求項1〜2のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの駆動方法。   The method of driving a liquid jet head according to claim 1, wherein the liquid has a viscosity of 5 cps or more. 前記液体は、アルギン酸ナトリウムを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの駆動方法。   The method of driving a liquid ejecting head according to claim 1, wherein the liquid includes sodium alginate. 液体が供給され、かつ容積が変化する容積変更部を含み、前記液体を噴射させる液体噴射ヘッドであって、
前記容積が第1容積から第2容積に拡大され、
前記容積が前記第1容積から前記第2容積に拡大されたときの容積変化率よりも大きさが大きな容積変化率で前記第2容積から第3容積に拡大され、前記第3容積に保持され、
前記容積が前記第3容積から第4容積に縮小され、該第4容積に保持され、
前記容積が前記第4容積から第5容積に拡大され、該第5容積に保持され、
前記容積が前記第5容積から第6電圧に縮小され、該第6容積に保持され、
前記容積が前記第6容積から第7容積に拡大される、
液体噴射ヘッド。
A liquid ejecting head that ejects the liquid, including a volume changing unit that is supplied with liquid and whose volume changes,
The volume is expanded from a first volume to a second volume;
The volume is expanded in the third volume from the second volume with a large volume change rate in size than the volume rate of change when expanded from the first volume to the second volume, it is held in the third volume ,
The volume is reduced from the third volume to a fourth volume and held in the fourth volume;
The volume is expanded from the fourth volume to the fifth volume and held in the fifth volume;
The volume is reduced from the fifth volume to a sixth voltage and held in the sixth volume;
The volume is expanded from the sixth volume to a seventh volume;
Liquid jet head.
前記液体は、高分子を含有する液体である、請求項5に記載の液体噴射ヘッド。   The liquid ejecting head according to claim 5, wherein the liquid is a liquid containing a polymer. 前記液体の粘度は5cps以上である、請求項5〜6のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。   The liquid jet head according to claim 5, wherein the liquid has a viscosity of 5 cps or more. 前記液体は、アルギン酸ナトリウムを含む、請求項5〜7のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。   The liquid ejecting head according to claim 5, wherein the liquid includes sodium alginate.
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