JP6369682B2 - 液滴振動装置及び液滴振動方法 - Google Patents

Description

本発明は、液滴振動装置及び液滴振動方法に関する。

電極間に印加する電圧を変動させて電極間の電界を変動させることによって、クーロン
力により基板上の液滴を振動させる装置がある。特許文献１、２では、クーロン力により
液滴を振動させることによって、微少量の試料（液滴）を攪拌することが提案されている
。

特開２０１０−１１９３８８号公報 特開２０１２−１３５９８号公報

試料の攪拌を促進させるには、液滴の振幅を大きくさせることが望ましい。但し、液滴
の振動は、様々な要因（液滴の粘度、液適量、表面張力、温度、液滴の大きさ等）で変化
するため、液滴の振幅を大きくさせる最適条件を予め得ることが難しい。このため、作業
者は、狭い電極間に配置された液滴を目視しながら、印加電圧の周波数などの条件を調整
していた。

しかし、作業者が目視によって条件を調整すると、作業者によって調整結果にばらつき
が生じるおそれがある。

本発明は、液滴の振幅を大きくさせる条件を装置が自動で取得可能にすることを目的と
する。

上記目的を達成するための主たる発明は、上電極と、基板を載置可能な下電極と、お互
いに対向する前記上電極と前記下電極との距離を変更する変更機構と、前記基板の、前記
上電極に対向する側に形成される液滴を検出可能なセンサーと、前記上電極と前記下電極
との間に印加される印加電圧を変動させて前記液滴を振動させ、前記液滴が前記センサー
で検出されるか否かを判別するコントローラーと、を備え、前記コントローラーは、前記
印加電圧の周波数又は前記距離の異なる複数の条件で、前記液滴が前記センサーで検出さ
れるか否かをそれぞれ判別し、前記複数の条件のうち、前記液滴が前記センサーで検出さ
れ、且つ前記距離の最も大きい条件の前記周波数及び前記距離にて、前記液滴を振動させ
ることを特徴とする液滴振動装置である。

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。

図１Ａは、液滴振動装置１の全体斜視図である。図１Ｂは、液滴振動装置１のカバー１Ｂを開いたときの様子の斜視図である。 図２Ａ及び図２Ｂは、液滴振動装置１のブロック図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、エリアセンサー３０の説明図である。図３Ｃは、参考例のセンサーの説明図である。 図４Ａ〜図４Ｃは、基板Ｗ上に液滴Ｓを形成する様子の説明図である。図４Ａは、所定の直径の撥水円を基板Ｗに描くためのテンプレートの説明図である。図４Ｂは、基板Ｗに撥水円を描く様子の説明図である。図４Ｃは、基板Ｗ上に液滴Ｓを形成する様子の説明図である。 図５Ａ〜図５Ｃは、液滴振動装置１の動作説明図である。 図６Ａ〜図６Ｃは、液滴Ｓの振動の説明図である。図６Ａは、電極間に電圧を印加する前（電極間の電界の発生前）の液滴Ｓの状態の説明図である。図６Ｂは、電極間に高電圧を印加した時（電極間に強電界が生じている時）の液滴Ｓの状態の説明図である。図６Ｃは、高電圧の印加を解除した時（若しくは印加電圧を急激に減少させた時）の液滴Ｓの状態の説明図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、振幅の大きい条件を探索する方法の概要説明図である。 図８は、第１実施形態の条件探索処理のフロー図である。 図９は、第１実施形態の条件探索処理の変形例のフロー図である。 図１０は、第２実施形態の条件探索処理のフロー図である。 図１１は、第３実施形態の液滴振動処理のフロー図である。 図１２は、第３実施形態の液滴振動処理の変形例のフロー図である。 図１３Ａ及び図１３Ｂは、第４実施形態の反応装置３のブロック図である。

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。

上電極と、基板を載置可能な下電極と、お互いに対向する前記上電極と前記下電極との
距離を変更する変更機構と、前記基板の、前記上電極に対向する側に形成される液滴を検
出可能なセンサーと、前記上電極と前記下電極との間に印加される印加電圧を変動させて
前記液滴を振動させ、前記液滴が前記センサーで検出されるか否かを判別するコントロー
ラーと、を備え、前記コントローラーは、前記印加電圧の周波数又は前記距離の異なる複
数の条件で、前記液滴が前記センサーで検出されるか否かをそれぞれ判別し、前記複数の
条件のうち、前記液滴が前記センサーで検出され、且つ前記距離の最も大きい条件の前記
周波数及び前記距離にて、前記液滴を振動させることを特徴とする液滴振動装置が明らか
となる。
このような液滴振動装置によれば、液滴の振幅を大きくさせる条件を装置が自動で取得
可能である。

前記コントローラーは、前記印加電圧の周波数を第１の周波数に保ちながら前記距離を
徐々に変化させて、前記液滴が前記センサーで検出されるか否かをそれぞれ判別し、前記
印加電圧の周波数を前記第１の周波数から第２の周波数に変更し、前記第２の周波数に保
ちながら前記距離を徐々に変化させて、前記液滴が前記センサーで検出されるか否かをそ
れぞれ判別することが望ましい。これにより、印加電圧の周波数の変更回数を減らすこと
ができる。

前記コントローラーは、前記距離を徐々に変化させて、前記液滴が前記センサーで検出
された状態から検出されない状態になったとき、若しくは、前記液滴が前記センサーで検
出されない状態から検出された状態になったとき、前記印加電圧の周波数を前記第１の周
波数から前記第２の周波数に変更することが望ましい。これにより、液滴が検出領域に達
するか否かを判別する条件の数を減らすことができる。

前記コントローラーは、前記距離を第１の距離に保ちながら前記周波数を徐々に変化さ
せて、前記液滴が前記センサーで検出されるか否かをそれぞれ判別し、前記第１の距離か
ら第２の距離に変更し、前記第２の距離を保ちながら前記周波数を徐々に変化させて、前
記液滴が前記センサーで検出されるか否かをそれぞれ判別することが望ましい。これによ
り、電極間距離の変更回数を減らすことができる。

前記センサーは、前記基板が載置される前記下電極の面に平行な方向に幅を持った検出
領域を有するエリアセンサーであることが望ましい。これにより、液滴の位置が多少ずれ
ても、液滴が検出領域に達したか否かを検出可能になる。

前記液滴が前記センサーで検出され、且つ前記距離の最も大きい条件の前記周波数及び
前記距離にて、前記液滴を振動させているときに、前記液滴が前記センサーで検出されな
くなった場合、前記距離を狭めて前記液滴を振動させることが望ましい。これにより、液
滴の水分の蒸発などによって液滴の振動が変化しても、適切に液滴を振動させることがで
きる。

また、前記下電極に載置される前記基板に液体を液滴として吐出可能な吐出ヘッドをさ
らに備えるとしてもよい。これによれば、下電極に載置された基板に例えば試薬や洗浄液
などの液体を吐出ヘッドから自動で吐出することができる液滴振動装置が明らかとなる。

互いに対向して配置される、上電極と、基板を載置可能な下電極と、を用い、前記上電
極と前記下電極との間に印加される印加電圧を変動させて前記基板上の液滴を振動させる
液滴振動方法であって、前記印加電圧の周波数又は前記上電極と前記下電極との間の距離
の異なる複数の条件で、前記液滴を検出可能なセンサーで前記液滴が検出されるか否かを
それぞれ判別するステップと、前記複数の条件のうち、前記液滴が前記センサーに検出さ
れ、且つ前記距離の最も大きい条件の前記周波数及び前記距離にて、前記液滴を振動させ
るステップと、を含むことを特徴とする液滴振動方法が明らかとなる。
このような液滴振動方法によれば、振幅を大きくさせる条件を装置が自動で取得可能で
ある。

前記液滴を振動させる所定の時間内において、前記センサーで前記液滴が検出されなく
なった場合、前記センサーで前記液滴が検出されるまで前記上電極と前記下電極との間の
距離を所定量ずつ狭めることが望ましい。これによれば、液滴を振動させる最適条件をよ
り正確に取得可能である。

前記液滴を振動させる所定の時間内において、前記センサーで前記液滴が検出されなく
なった場合、前記印加電圧の周波数又は前記距離の異なる複数の条件で前記液滴を振動さ
せ、前記センサーで前記液滴が検出されるか否かをそれぞれ判別するステップを繰り返す
ことが望ましい。これによれば、所定の時間内に例えば液滴の量が変動するなどの変化が
生じても最適条件を自動的に探索して液滴を確実に振動させることができる。

前記液滴を振動させる所定の時間内において、前記センサーで前記液滴が検出されなく
なった場合、前記センサーで前記液滴が検出されるまで前記上電極と前記下電極との間の
距離を所定量ずつ狭め、前記距離が所定値以下となっても前記センサーで前記液滴が検出
されない場合は、エラーとして報知することが望ましい。これによれば、基板上において
液滴が所定の範囲からはみ出してしまったなどの異常事態を察知して、液滴を振動させる
ステップをやり直させることができる。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜液滴振動装置＞
図１Ａは、液滴振動装置１の全体斜視図である。図１Ｂは、液滴振動装置１のカバー１
Ｂを開いたときの様子の斜視図である。図２Ａ及び図２Ｂは、液滴振動装置１のブロック
図である。

以下の説明では、図１Ａに示すように上下方向、前後方向、左右方向を定義する。すな
わち、液滴振動装置１の設置面に垂直な方向を「上下方向」とし、重力が作用する方向を
「下」とし、重力が作用する方向の逆方向を「上」とする。液滴振動装置１のカバー１Ｂ
の開く側（液滴振動装置１から見て作業者の側）を「前」とし、逆側を「後」とし、これ
により「前後方向」を定義する。また、液滴振動装置１を操作する作業者から見た方向に
従って「左右方向」、「右」及び「左」を定義する。

液滴振動装置１は、電極間の印加電圧を変動させて電極間の電界を変動させることによ
って、クーロン力により基板Ｗ上の液滴Ｓを振動させる装置である。液滴振動装置１は、
上電極１１と、下電極１２と、昇降機構２１と、エリアセンサー３０と、コントローラー
４０とを有する。また、液滴振動装置１は、電極に電圧を印加する電源装置２２と、上電
極１１を前後方向に移動させる移動機構２３とを有する。液滴振動装置１のこれらの構成
要素は、筐体１Ａに格納されている。筐体１Ａの前面には、コントロールパネル２４が設
けられている。

上電極１１及び下電極１２は、お互いに対向して配置される電極である。上電極１１は
、下電極１２よりも上側に配置される板状の電極である。上電極１１の下面は下側を向い
ている（下面が前後方向及び左右方向に平行である）。上電極１１は、移動機構２３によ
って前後方向に移動する。図１Ｂに示すように、カバー１Ｂを開いたときには上電極１１
は後側に位置しており、この位置から上電極１１が移動機構２３によって前側に移動して
、下電極１２と対向する。

下電極１２は、その上面に基板Ｗ（ガラス板又はプラスチック板）を載置可能である。
ここでは６枚の基板Ｗを載置可能である。下電極１２の上面には、前後方向に沿った溝１
２Ａが６本形成されており、それぞれの溝１２Ａに沿って基板Ｗが載置される。このため
、下電極１２に載置される基板Ｗの長手方向は前後方向に平行になる。後述するように、
下電極１２に載置される基板Ｗ上には液滴Ｓが形成される。

電源装置２２は、電極に電圧を印加する装置である。ここでは、上電極１１を基準電位
とし、電源装置２２が下電極１２に電位差が４ｋＶ程度の矩形波を所定の周波数で印加す
る。電源装置２２が電極に所定の周波数の矩形波を印加すると、上電極１１と下電極１２
との間の電界が変動し、基板Ｗ上の液滴Ｓがクーロン力により振動することになる。なお
、電源装置２２は、高圧アンプを備えるとともに、後述するようにコントローラー４０か
らの指令に応じて矩形波の周波数を変更可能である。

昇降機構２１は、対向する上電極１１と下電極１２との間の距離を変更する機構である
。ここでは、昇降機構２１は下電極１２を昇降させることによって、上電極１１と下電極
１２との間の距離（電極間距離）を変更する。但し、下電極１２ではなく上電極１１を昇
降させることによって、電極間距離を変更しても良い。以下、上電極１１と下電極１２と
の間の距離を「電極間距離」と記載する。

エリアセンサー３０は、検出領域における障害物（ここでは液滴Ｓ）を検出可能なセン
サーである。図３Ａ及び図３Ｂは、エリアセンサー３０の説明図である。各図の上図は液
滴振動装置１を上から見たときのエリアセンサー３０及び液滴Ｓの様子を示しており、下
図は液滴振動装置１を左側から見たときのエリアセンサー３０及び液滴Ｓの様子を示して
いる。エリアセンサー３０は、発光部３１と受光部３２とを有し、発光部３１が受光部３
２に向かって検出光３４を照射し、受光部３２が受光量に応じた検出信号を出力する。発
光部３１と受光部３２は、ここでは前後方向に対向して配置されており、前後方向に沿っ
て検出光３４が照射される。検出光３４を遮る障害物が検出領域にあると、受光部３２の
受光量が減少し、エリアセンサー３０が液滴Ｓを検出することになる。この際、受光部３
２は、減少した受光量に応じた検出信号を出力する。この結果、エリアセンサー３０の検
出信号は、検出領域における障害物の大きさを示す信号になる。
ここで、検出光３４とは、発光部３１から照射され受光部３２に受光可能な光を指し、
受光部３２から外れる方向の光は含まれない。発光部３１が照射する光は、受光部３２が
受光可能な光だけでなく、受光部３２から外れる方向の光が含まれていても良い。検出光
３４は、赤外光でも良いし、可視光でも良い。また、検出領域とは、発光部３１と受光部
３２との間で検出光３４が照射される領域を指す。

図２に示すように、エリアセンサー３０は上電極１１の下側に固定されており、エリア
センサー３０の検出領域は、上電極１１の下面から下方に一定距離（例えば２ｍｍ〜３ｍ
ｍ）だけ離れている。これにより、液滴Ｓの頂部が上電極１１の下面に触れる前に、エリ
アセンサー３０が液滴Ｓを検出することが可能である。エリアセンサー３０の検出領域と
上電極１１との間の距離は一定である。

エリアセンサー３０は、上電極１１の下側に６個取り付けられている。下電極１２には
６枚の基板Ｗが載置可能であるため、各基板Ｗ上の液滴Ｓをそれぞれ検出するように各エ
リアセンサー３０が取り付けられている。このため、６個のエリアセンサー３０は、左右
方向に並ぶように配置されている。

エリアセンサー３０は、後述するように、液滴Ｓの振幅の大きさの判別に用いられる。
振幅の大きさを検出する方法として、カメラで撮影された画像を解析する方法もあるが、
この方法では、カメラや画像解析用の高価な演算回路等が必要になってしまう。これに対
し、本実施形態では、安価なエリアセンサー３０を採用し、後述するように昇降機構２１
の動作と組み合わせることによって液滴Ｓの振幅の大小を判別可能にしている。

図３Ａ及び図３Ｂは、エリアセンサー３０の説明図である。各図の上図は上から見た様
子を示しており、下図は左側から見た様子を示している。図３Ｂの上図の斜線のハッチン
グの領域は、上下方向においてエリアセンサー３０の検出領域より高い液滴Ｓの領域（検
出領域に達している液滴Ｓの領域）を示しており、ここでは検出光３４を遮っている液滴
Ｓの領域を示している。本実施形態では、エリアセンサー３０を採用しており、検出領域
が左右方向に幅を持っている。これにより、液滴Ｓの位置が左右方向に多少ずれても、液
滴Ｓが検出領域に達したことをエリアセンサー３０が検出可能である。
図３Ｃは、参考例のセンサーの説明図である。参考例では、センサーの検出領域が、左
右方向の幅を持っていない。このため、参考例では、液滴Ｓの位置が左右方向にずれると
、液滴Ｓの頂部がセンサーの検出光３４より高い位置になっても、センサーが液滴Ｓを検
出できないことがある。

図２において、コントローラー４０は、液滴振動装置１の制御を司る制御部である。コ
ントローラー４０は、演算回路４１とメモリー４２とを有する。演算回路４１は、例えば
ＣＰＵやＭＰＵ等の小型演算回路である。メモリー４２は、ＲＯＭやＲＡＭ等から構成さ
れた記憶手段であり、制御プログラムやデータテーブルを記憶したり、制御プログラムを
展開するための領域を提供したりする。コントローラー４０は、メモリー４２に記憶され
た制御プログラムを演算回路４１が実行することによって、液滴振動装置１の各構成要素
（例えば昇降機構２１、電源装置２２、移動機構２３など）を制御し、各種処理（例えば
、後述する条件探索処理）を実現する。

図４Ａ〜図４Ｃは、基板Ｗ上に液滴Ｓを形成する様子の説明図である。図４Ａは、所定
の直径の撥水円を基板Ｗに描くためのテンプレートの説明図である。テンプレートは、基
板Ｗを挿入可能な筒状の部材である。テンプレートの上面には、所定の直径の円形状の穴
が形成されている。

図４Ｂは、基板Ｗに撥水円を描く様子の説明図である。基板Ｗの上面には親水性コーテ
ィングが施されていても良い。作業者は、基板Ｗをテンプレートに挿入した後、テンプレ
ートの上面の穴に従って撥水ペンで基板Ｗの上面に撥水円を描く。撥水円の大きさは、液
滴Ｓの量によって適宜設定される。本実施形態における液滴Ｓの最小量は１５０μＬであ
り、最大量は６００μＬである。例えば、１５０μＬ又は２００μＬの液滴Ｓを形成する
場合には直径１２ｍｍの撥水円を描き、４００μＬ又は６００μＬの液滴Ｓを形成する場
合には直径２０ｍｍの撥水円を描く。

テンプレートを用いるため、所望の直径の撥水円を描くことができる。また、テンプレ
ートを用いるため、基板Ｗ上の所定の位置に撥水円を描くことができるので、液滴Ｓを形
成した基板Ｗを下電極１２に載置したときに、基板Ｗ上の液滴Ｓの左右方向の位置とエリ
アセンサー３０の検出領域の左右方向の位置とを合わせることができる。なお、エリアセ
ンサー３０の検出光３４は前後方向に沿って照射されるので、テンプレートの挿入方向（
基板Ｗの長手方向：下電極１２に載置したときの前後方向）に撥水円がずれて描かれるこ
とは許容される。

図４Ｃは、基板Ｗ上に液滴Ｓを形成する様子の説明図である。作業者は、基板Ｗ上に描
いた撥水円の上に、所定量の液滴Ｓ（例えば試薬）を滴下する。撥水円の上に液滴Ｓを滴
下することによって、基板Ｗ上の液滴Ｓの頂部が盛り上がり、液滴Ｓがドーム形状になる
（図６Ａ参照）。この結果、液滴Ｓの頂部にクーロン力が作用しやすくなり、電極間の電
界を変動させたときに液滴Ｓの振幅を大きくさせやすくなる。

図５Ａ〜図５Ｃは、液滴振動装置１の動作説明図である。
作業者は、図５Ａに示すように、液滴Ｓを形成した基板Ｗを下電極１２に載置する。カ
バー１Ｂを開いたときには上電極１１は後側に位置しており、下電極１２の上方が開放さ
れているので、作業者は、上電極１１に邪魔されること無く、基板Ｗを下電極１２に載置
できる。
基板Ｗが下電極１２に載置され、作業者がコントロールパネル２４に所定の指示を与え
ると、図５Ｂに示すように、コントローラー４０は、移動機構２３を制御して上電極１１
を前側に移動させ、上電極１１と下電極１２とを対向させる。その後、図５Ｃに示すよう
に、コントローラー４０は、昇降機構２１を制御して下電極１２を上側に上昇させる。こ
れにより、上電極１１と下電極１２との間の距離が短くなり、電極間により強い電界を発
生させることができる。その後、コントローラー４０は、電源装置２２を制御して、上電
極１１を基準電位として所定の周波数の矩形波を下電極１２に印加して、電極間の電界を
変動させて、基板Ｗ上の液滴Ｓを振動させる。

図６Ａ〜図６Ｃは、液滴Ｓの振動の説明図である。
図６Ａは、電極間に電圧を印加する前（電極間の電界の発生前）の液滴Ｓの状態の説明
図である。基板Ｗ上の液滴Ｓはドーム形状になっており、液滴Ｓの頂部が盛り上がってい
る。
図６Ｂは、電極間に高電圧を印加した時（電極間に強電界が生じている時）の液滴Ｓの
状態の説明図である。図６Ｂに示すように、液滴Ｓの頂部にクーロン力が作用するため、
液滴Ｓは、頂部が上電極１１側に吸引された形状になる。このため、図６Ａの液滴Ｓと比
べると、図６Ｂの液滴Ｓの頂部が上側に位置しており、液滴Ｓの上下方向の長さは長くな
る（液滴Ｓが高くなる）。

図６Ｃは、高電圧の印加を解除した時（若しくは印加電圧を急激に減少させた時）の液
滴Ｓの状態の説明図である。このとき、上側に吸引された部分（図６Ｂ参照）が重力によ
って落下するため、液滴Ｓは、頂部が沈み込んだ形状になる。このため、図６Ａの液滴Ｓ
と比べると、図６Ｃの液滴Ｓの頂部が下側に位置しており、液滴Ｓの上下方向の長さは短
くなる（液滴Ｓが低くなる）。

電極間に高電圧が印加されているときには、液滴Ｓは図６Ｂに示すような形状になり、
高電圧の印加が解除されたときには、液滴Ｓは図６Ｃに示すような形状になる。このため
、所定の周波数の矩形波が下電極１２に印加されると、液滴Ｓは、図６Ｂの形状と図６Ｃ
の形状に交互に変形し、振動する。

液滴Ｓを振動させることによって、液滴Ｓが攪拌される。これにより、液滴Ｓを静置し
た場合と比べて、反応を促進させることができる。このように、液滴振動装置１は、攪拌
装置として利用することができる。

なお、液滴振動装置１及びこれを用いた液滴振動方法において、液滴Ｓが抗体を含む試
薬である場合は、下電極１２に印加される電位の極性がマイナスであることが好ましい。
具体的には、抗体は電荷を持っているが、その極性は液滴Ｓにおける溶媒のｐＨに依存す
る。抗体の極性が変わる溶媒のｐＨの値を等電点といい、溶媒のｐＨが等電点より小さけ
れば、抗体はプラス（正極性）に帯電する。溶媒のｐＨが等電点よりも大きければ、抗体
はマイナスに帯電する。免疫組織染色やＥＬＩＳＡの工程で用いられる溶媒のｐＨの値は
、一般的に６．８〜８．０程度であることから、抗体はマイナス（負極性）に帯電するこ
とになる。

免疫組織染色における染色の濃さ、ＥＬＩＳＡにおける発色強度は、抗原抗体反応の量
に依存するが、反応にはネガティブコントロール（抗原もしくは抗体を持たない試料を入
れておくこと）が望ましい。その理由は、試験後に得られた結果が抗原抗体反応に由来す
るものなのか、あるいは、抗原抗体反応以外の非特異的な反応に由来するものなのか判断
するためである。一方で、ネガティブコントロールを導入した場合、下電極１２に与えら
れる電位の極性がプラス（正極性）であると、下電極１２と抗体との引力によって、上記
非特異的な反応が増えてしまうおそれがある。下電極１２に与えられる電位の極性をマイ
ナス（負極性）とすれば、下電極１２と抗体との間には斥力が働くため上記非特異的な反
応が起こり難くなると考えられる。つまり、ネガティブコントロールが導入された免疫組
織染色やＥＬＩＳＡにおいて、非特異的な反応が抑制され、より適正な試験結果が得られ
ることとなる。

＜条件探索処理＞
液滴Ｓ（例えば試薬）の攪拌を促進させるには、液滴Ｓの振幅を大きくさせることが望
ましい。但し、液滴Ｓの振動は、様々な要因（液滴Ｓの粘度、液適量、表面張力、温度、
液滴Ｓの大きさ等）で変化するため、液滴Ｓの振幅を大きくさせる最適条件（矩形波の周
波数や電極間距離）を得る必要がある。

図７Ａ及び図７Ｂは、液滴Ｓの振幅の大きい条件を探索する方法の概要説明図である。
図中の液滴Ｓの頂部の矢印の長さは、液滴Ｓの振幅を示している。図７Ａに示す液滴Ｓの
振幅の方が、図７Ｂの液滴Ｓの振幅よりも大きい。

液滴Ｓの振幅が大きい場合、図７Ａに示すように、電極間距離Ｄ１（若しくはエリアセ
ンサー３０の検出領域と下電極１２との間の距離）が大きくても、液滴Ｓが検出領域に達
することになる。一方、液滴Ｓの振幅が小さい場合、電極間距離Ｄ２を電極間距離Ｄ１に
比べて小さくしなければ、液滴Ｓが検出領域に達しないことになる。このことを利用して
、以下の条件探索処理では、基板Ｗ上の液滴Ｓを振動させながら、液滴Ｓが検出領域に達
することが可能な電極間距離Ｄを探索し、その電極間距離Ｄの最も大きい条件を得ること
によって、液滴Ｓの振幅を大きくさせる最適条件を得ている。

図８は、第１実施形態の条件探索処理のフロー図である。コントローラー４０は、液滴
振動装置１の各構成要素（例えば昇降機構２１、電源装置２２など）を制御し、この条件
探索処理を実現する。

まず、コントローラー４０は、コントロールパネル２４から作業者の入力した液量に基
づいて、矩形波の周波数Ｈの初期値である初期周波数Ｈ０と、電極間距離Ｄの初期値であ
る初期距離Ｄ０を決定する（Ｓ００１）。ここでは、例えば初期周波数Ｈ０が２０Ｈｚ、
初期距離Ｄ０は６．０ｍｍとする。
なお、液量と初期周波数Ｈ０及び初期距離Ｄ０とを対応づけたテーブルは、予めコント
ローラー４０のメモリー４２に記憶されていても良い。このテーブルには、液量が多いほ
ど、初期周波数Ｈ０が低く設定されている。その理由は、液量が多いほど、液滴Ｓの固有
振動数が低くなるからである。また、液量が多いほど、初期距離Ｄ０が長く設定されてい
る。その理由は、液量が多いほど、基板Ｗ上に形成される液滴Ｓの高さが高くなり、液滴
Ｓが上電極１１に接しないように初期距離Ｄ０を長くする必要があるからである。

次に、コントローラー４０は、最大距離Ｄｍａｘを初期化する（Ｓ００２）。後述する
ように、最大距離Ｄｍａｘは、条件探索処理中に液滴Ｓがエリアセンサー３０の検出領域
に達したときの最大の電極間距離Ｄに更新されていく。この場合、初期化された最大距離
Ｄｍａｘの値は「０」である。なお、初期化の値は「０」に限定されず、例えば、液量が
最も少ない液滴Ｓが滴下された基板Ｗを下電極１２に載置して、下電極１２と上電極１１
とを対向配置したときに、当該液滴Ｓの頂部が上電極１１に接しない最小の電極間距離Ｄ
を初期化の値としてもよい。

次に、コントローラー４０は、電源装置２２の印加電圧（矩形波）の周波数Ｈを初期周
波数Ｈ０に設定し（Ｓ００３）、電極間距離Ｄが初期距離Ｄ０になるように昇降機構２１
を制御して電極間距離Ｄを設定する（Ｓ００４）。

次に、コントローラー４０は、初期設定条件（初期周波数Ｈ０、初期距離Ｄ０）で液滴
Ｓを振動させる（Ｓ００５）。具体的には、コントローラー４０は、印加電圧の周波数Ｈ
を２０Ｈｚ（＝Ｈ０）にし、電極間距離Ｄを６．０ｍｍ（＝Ｄ０）にして、液滴Ｓを振動
させる。次に、コントローラー４０は、エリアセンサー３０の出力が変化しているか否か
を判断する（Ｓ００６）。液滴Ｓが振動して、液滴Ｓの頂部がエリアセンサー３０の検出
領域に達した状態と達しない状態とを繰り返すと、エリアセンサー３０の出力は変化する
。これに対して、液滴Ｓを振動させても頂部がエリアセンサー３０の検出領域に達しなく
なれば、エリアセンサー３０の出力は変化しない。初期設定条件では、エリアセンサー３
０の出力が変化するように、テーブルの初期設定条件が予め設定されている。このため、
最初のＳ００６の判断はＹＥＳになる。
次に、コントローラー４０は、電極間距離Ｄが、これまでの最大距離Ｄｍａｘよりも大
きいか否かを判断する（Ｓ００７）。最初のＳ００７の判断は、最大距離ＤｍａｘがＳ０
０２で初期化されたままなので、ＹＥＳになる。
Ｓ００７でＹＥＳの場合、コントローラー４０は、最大距離Ｄｍａｘを現在の電極間距
離Ｄに更新するとともに、現在の設定条件（周波数Ｈ、電極間距離Ｄ）を最適条件として
記憶し（Ｓ００８）、次のＳ００９に進む。なお、Ｓ００７でＮＯの場合には、Ｓ００８
の処理は行われずに、Ｓ００９に進む。そして、Ｓ００９において、コントローラー４０
は、昇降機構２１を制御して、下電極１２を所定量αだけ下げる。ここでは、αは０．２
ｍｍに設定されており、コントローラー４０は、電極間距離Ｄを６．０ｍｍから６．２ｍ
ｍにする。
そして、コントローラー４０は、印加電圧の周波数Ｈを初期周波数２０Ｈｚ（＝Ｈ０）
に保ちながら、エリアセンサー３０の出力が変化しなくなるまで、電極間距離Ｄを０．２
ｍｍ（＝α）ずつ広げていき、最大距離Ｄｍａｘが更新されたときの設定条件を記憶する
ことを繰り返す（Ｓ００５〜Ｓ００９）。

電極間距離Ｄを広げていくと、液滴Ｓの頂部がエリアセンサー３０の検出領域に達しな
くなる（Ｓ００６でＮＯ）。この場合、コントローラー４０は、電源装置２２の印加電圧
（矩形波）の周波数Ｈを所定値βだけ下げる（Ｓ０１０）。ここでは、βは１Ｈｚに設定
されており、コントローラー４０は、電源装置２２の印加電圧の周波数Ｈを２０Ｈｚから
１９Ｈｚに設定する。なお、最初のＳ０１１の判断はＮＯになり、コントローラー４０は
、電極間距離Ｄを初期距離Ｄ０の６．０ｍｍに戻す（Ｓ００４）。

次に、コントローラー４０は、印加電圧の周波数Ｈを１９Ｈｚに保ちながら、エリアセ
ンサー３０の出力が変化しなくなるまで、電極間距離Ｄを６．０ｍｍから０．２ｍｍずつ
広げていき、最大距離Ｄｍａｘが更新されたときの設定条件を記憶することを繰り返す（
Ｓ００５〜Ｓ００９）。そして、コントローラー４０は、Ｓ００６でＮＯになる毎に、電
源装置２２の印加電圧の周波数Ｈを１Ｈｚずつ下げていき、周波数Ｈが所定の周波数Ｈli
mitに達するまで、Ｓ００４〜Ｓ００９の処理を繰り返す。周波数Ｈが所定の周波数Ｈlim
itよりも下がったら（Ｓ０１１でＹＥＳ）、Ｓ００８で最後に記憶された設定条件（周波
数Ｈ、電極間距離Ｄ）を最適条件として、条件探索処理を終了する。
なお、所定の周波数Ｈlimitは、少なくとも１Ｈｚ以上の値であって、例えば基板Ｗ上
に滴下された液滴Ｓに電界が与えられ、液滴Ｓが振動し始める最少の周波数Ｈの値である
。

上記の第１実施形態の条件探索処理によって、コントローラー４０は、印加電圧の周波
数Ｈ及び電極間距離Ｄの異なる複数の条件で、液滴Ｓが検出領域に達するか否かを判別す
ることになる（Ｓ００５、Ｓ００６）。そして、条件探索処理で得られる最適条件（周波
数Ｈ、電極間距離Ｄ）は、液滴Ｓがエリアセンサー３０の検出領域に達した条件のうち、
電極間距離Ｄが最も大きいときの条件となる。

また、第１実施形態の条件探索処理によれば、印加電圧の周波数Ｈを保ちながら徐々に
電極間距離Ｄを変更することによって、複数の条件で液滴Ｓが検出領域に達するか否かを
判別している。このため、印加電圧の周波数Ｈの変更回数を減らすことができる。印加電
圧の周波数Ｈを変更した直後に液滴Ｓが検出領域に達するか否かを精度良く判別するため
には、直前の周波数Ｈで振動している液滴Ｓの残留振動が収まるまで待機時間が必要にな
るので、印加電圧の周波数Ｈの変更回数を減らせば、この待機時間を削減できる。

また、第１実施形態の条件探索処理によれば、液滴Ｓがエリアセンサー３０の検出領域
に達した状態から達しない状態になったとき（Ｓ００６でＮＯになったとき）、コントロ
ーラー４０が印加電圧の周波数Ｈを変更している（Ｓ０１０）。このため、後述する第２
実施形態のように所定の距離の範囲の全ての条件で液滴Ｓを振動させる場合と比べて、条
件の数を減らすことができ、条件探索処理の時間を短縮できる。

なお、上記の条件探索処理の後、コントローラー４０は、最適条件の周波数Ｈと電極間
距離Ｄにて、液滴Ｓを振動させる。これにより、液滴振動装置１は、振幅が最も大きい条
件で液滴Ｓを振動させることができる。

＝＝＝第１実施形態の変形例＝＝＝
図９は、第１実施形態の条件探索処理の変形例のフロー図である。この変形例では、前
述の図８の条件探索処理のＳ００１、Ｓ００４〜Ｓ００９の処理が変更されている。前述
の図８の条件探索処理では、印加電圧の周波数Ｈを保ちながら徐々に電極間距離Ｄを広げ
ていたが、この変形例では、徐々に電極間距離Ｄを狭くする。

まず、コントローラー４０は、コントロールパネル２４から作業者の入力した液量に基
づいて、矩形波の周波数Ｈの初期値である初期周波数Ｈ０と、電極間距離Ｄの初期値であ
る初期距離Ｄ０’を決定する（Ｓ００１’）。なお、変形例の初期設定条件では、液滴Ｓ
を振動させても液滴Ｓがエリアセンサー３０の検出領域に達しないように、テーブルの初
期設定条件が予め設定されている（これに対し、前述の図８の条件探索処理では、初期設
定条件ではエリアセンサー３０の出力が変化するように、テーブルの初期設定条件が予め
設定されている）。

次に、コントローラー４０は、最大距離Ｄｍａｘを初期化し（Ｓ００２）、電源装置２
２の印加電圧（矩形波）の周波数Ｈを初期周波数Ｈ０に設定し（Ｓ００３）、電極間距離
Ｄが初期距離Ｄ０’になるように昇降機構２１を制御して電極間距離Ｄを設定する（Ｓ０
０４’）。これらの処理は、前述の図８の条件探索処理とほぼ同様である。初期化された
最大距離Ｄｍａｘの値は「０」である。

次に、コントローラー４０は、初期設定条件で液滴Ｓを振動させ（Ｓ００５）、エリア
センサー３０の出力が変化しているか否かを判断する（Ｓ００６’）。初期設定条件では
、エリアセンサー３０の出力が変化しないように、テーブルの初期設定条件（初期距離Ｄ
０’）が予め設定されているため、最初のＳ００６’の判断はＮＯになり、コントローラ
ー４０は、昇降機構２１を制御して、下電極１２を所定量αだけ上げて、電極間距離Ｄを
狭める（Ｓ００９’）。そして、コントローラー４０は、エリアセンサー３０の出力が変
化するまで（振動する液滴Ｓの頂部が検出領域に達するまで）、下電極１２を徐々に上げ
ていく。下電極１２を徐々に上げていくと、振動する液滴Ｓの頂部が検出領域に達し、エ
リアセンサー３０の出力が変化する（Ｓ００６’でＹＥＳ）。
次に、コントローラー４０は、電極間距離Ｄが、これまでの最大距離Ｄｍａｘよりも大
きいか否かを判断する（Ｓ００７’）。最初のＳ００７’の判断は、最大距離Ｄｍａｘが
Ｓ００２で初期化されたままなので、ＹＥＳになる。

Ｓ００７’でＹＥＳの場合、コントローラー４０は、最大距離Ｄｍａｘを現在の電極間
距離Ｄに更新するとともに、現在の設定条件（周波数Ｈ、電極間距離Ｄ）を最適条件とし
て記憶し（Ｓ００８’）、次のＳ０１０に進む。なお、Ｓ００７’でＮＯの場合には、Ｓ
００８’の処理は行われずに、Ｓ０１０に進む。そして、コントローラー４０は、電源装
置２２の印加電圧（矩形波）の周波数Ｈを所定値βだけ下げる（Ｓ０１０）。

次に、コントローラー４０は、電極間距離Ｄを初期距離Ｄ０に戻し（Ｓ００４’）、Ｓ
０１０で変更された後の周波数Ｈを保ちながら、エリアセンサー３０の出力が変化するま
で（振動する液滴Ｓの頂部が検出領域に達するまで）、下電極１２を徐々に上げて電極間
距離Ｄを徐々に狭めていき、エリアセンサー３０の出力が変化する毎に（Ｓ００６’でＹ
ＥＳ）、最大距離Ｄｍａｘが更新されていれば設定条件を記憶することを繰り返す（Ｓ０
０５〜Ｓ００９’）。そして、コントローラー４０は、エリアセンサー３０の出力が変化
する毎に（Ｓ００６’でＹＥＳ）、電源装置２２の印加電圧の周波数Ｈを徐々に下げてい
き、周波数Ｈが所定の周波数Ｈlimitに達するまで、Ｓ００４’〜Ｓ００９’の処理を繰
り返す。周波数Ｈが所定の周波数Ｈlimitよりも下がったら（Ｓ０１１でＹＥＳ）、Ｓ０
０８’で最後に記憶された設定条件（周波数Ｈ、電極間距離Ｄ）を最適条件として、条件
探索処理を終了する。

この変形例においても、コントローラー４０は、印加電圧の周波数Ｈ及び電極間距離Ｄ
の異なる複数の条件で、液滴Ｓが検出領域に達するか否かを判別することになる（Ｓ００
５、Ｓ００６’）。そして、条件探索処理で得られる最適条件（周波数Ｈ、電極間距離Ｄ
）は、液滴Ｓがエリアセンサー３０の検出領域に達した条件のうち、電極間距離Ｄが最も
大きいときの条件となる。前述の図８の条件探索処理では、印加電圧の周波数Ｈを保ちな
がら徐々に電極間距離Ｄを広げていたが、この変形例のように、徐々に電極間距離Ｄを狭
くしても良い。

また、この変形例においても、コントローラー４０は、印加電圧の周波数Ｈを保ちなが
ら徐々に電極間距離Ｄを変更することによって、複数の条件で液滴Ｓが検出領域に達する
か否かを判別している。このため、印加電圧の周波数Ｈの変更回数を減らすことができる
ので、液滴Ｓの残留振動が収まるまでの待機時間を削減できる。

また、変形例では、液滴Ｓがエリアセンサー３０の検出領域に達しない状態から達した
状態になったとき（Ｓ００６’でＹＥＳになったとき）、コントローラー４０が印加電圧
の周波数Ｈを変更している（Ｓ０１０）。このため、後述する第２実施形態のように所定
の距離の範囲の全ての条件で液滴Ｓを振動させる場合と比べて、条件の数を減らすことが
でき、条件探索処理の時間を短縮できる。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
図１０は、第２実施形態の条件探索処理のフロー図である。前述の第１実施形態では、
印加電圧の周波数Ｈを保ちながら徐々に電極間距離Ｄを変更していたが、第２実施形態で
は、電極間距離Ｄを保ちながら、徐々に周波数Ｈを変更する。

まず、コントローラー４０は、コントロールパネル２４から作業者の入力した液量に基
づいて、矩形波の周波数Ｈの初期値である初期周波数Ｈ０と、電極間距離Ｄの初期値であ
る初期距離Ｄ０を決定し（Ｓ１０１）、最大距離Ｄｍａｘを初期化する（Ｓ１０２）。こ
れらの処理は、第１実施形態の条件探索処理と同様である。初期化された最大距離Ｄｍａ
ｘの値は「０」である。

次に、コントローラー４０は、電極間距離Ｄが初期距離Ｄ０になるように昇降機構２１
を制御して電極間距離Ｄを設定する（Ｓ１０３）。このＳ１０３の処理は、第１実施形態
のＳ００４と同様である。次に、コントローラー４０は、電源装置２２の印加電圧（矩形
波）の周波数Ｈを初期周波数Ｈ０に設定する（Ｓ１０４）。このＳ１０４の処理は、第１
実施形態のＳ００３と同様である。

次に、コントローラー４０は、初期設定条件（初期周波数Ｈ０、初期距離Ｄ０）で液滴
Ｓを振動させ（Ｓ１０５）、エリアセンサー３０の出力が変化しているか否かを判断する
（Ｓ１０６）。エリアセンサー３０の出力が変化していれば（Ｓ１０６でＹＥＳ）、コン
トローラー４０は、電極間距離Ｄが、これまでの最大距離Ｄｍａｘよりも大きいか否かを
判断する（Ｓ１０７）。最初のＳ１０７の判断は、最大距離ＤｍａｘがＳ１０２で初期化
されたままなので、ＹＥＳになる。Ｓ１０７でＹＥＳの場合、コントローラー４０は、最
大距離Ｄｍａｘを現在の電極間距離Ｄに更新するとともに、現在の設定条件（周波数Ｈ、
電極間距離Ｄ）を最適条件として記憶し（Ｓ１０８）、次のＳ１０９に進む。なお、Ｓ１
０６でＮＯの場合、又は、Ｓ１０７でＮＯの場合には、Ｓ１０８の処理は行われずに、Ｓ
１０９に進む。そして、Ｓ１０９において、コントローラー４０は、電源装置２２の印加
電圧（矩形波）の周波数Ｈを所定値βだけ下げる（Ｓ１０９）。そして、コントローラー
４０は、周波数Ｈが所定の周波数Ｈlimitになるまでの間、電極間距離Ｄを保ちながら周
波数Ｈを徐々に下げていき、最大距離Ｄｍａｘが更新されたときの設定条件を記憶するこ
とを繰り返す（Ｓ１０５〜Ｓ１１０）。

周波数Ｈが所定の周波数Ｈlimitよりも下がったら（Ｓ１１０でＹＥＳ）、コントロー
ラー４０は、昇降機構２１を制御して、下電極１２を所定量αだけ下げて、電極間距離Ｄ
を変更する。そして、コントローラー４０は、電源装置２２の印加電圧（矩形波）の周波
数Ｈを再び初期周波数Ｈ０に戻す（Ｓ１０４）。そして、変更後の電極間距離Ｄを保ちな
がら、再び周波数Ｈを徐々に下げていき、最大距離Ｄｍａｘが更新されたときの設定条件
を記憶することを繰り返す（Ｓ１０５〜Ｓ１１０）。コントローラー４０は、Ｓ１１０で
ＹＥＳになる毎に、下電極１２を所定量αだけ下げていき、電極間距離Ｄが所定距離Ｄli
mitに達するまで、Ｓ１０４〜Ｓ１１２の処理を繰り返す。電極間距離Ｄが所定距離Ｄlim
itよりも下がったら（Ｓ１１２でＹＥＳ）、Ｓ１０８で最後に記憶された設定条件（周波
数Ｈ、電極間距離Ｄ）を最適条件として、条件探索処理を終了する。
なお、電極間距離Ｄの所定距離Ｄlimitは、例えば最大の液量の液滴Ｓに十分な振動を
与えることができなくなる電極間距離Ｄの値である。

第２実施形態においても、コントローラー４０は、印加電圧の周波数Ｈ及び電極間距離
Ｄの異なる複数の条件で、液滴Ｓが検出領域に達するか否かを判別することになる（Ｓ１
０５、Ｓ１０６）。そして、条件探索処理で得られる最適条件（周波数Ｈ、電極間距離Ｄ
）は、液滴Ｓがエリアセンサー３０の検出領域に達した条件のうち、電極間距離Ｄが最も
大きいときの条件となる。

ところで、第２実施形態では、電極間距離Ｄを保ちながら徐々に印加電圧の周波数Ｈを
変更することによって、複数の条件で液滴Ｓが検出領域に達するか否かを判別している。
このため、第２実施形態では、電極間距離Ｄの変更回数を減らすことができる。昇降機構
２１の動作が遅く、電極間距離Ｄの変更に時間がかかる場合には、第２実施形態の方が第
１実施形態よりも有利である。

なお、第２実施形態の条件探索処理においても、第１実施形態の変形例のように、徐々
に電極間距離Ｄを広げる代わりに、徐々に電極間距離Ｄを狭くしても良い。

＝＝＝第３実施形態＝＝＝
図１１は、第３実施形態の液滴振動処理のフロー図である。前述の実施形態では、条件
探索処理の後、液滴振動装置１は、最適条件で液滴Ｓを振動させていた。但し、液滴Ｓを
振動させている間に、水分の蒸発や液滴Ｓと基板Ｗとの接触面積が変化すること等によっ
て、液滴Ｓの振動が変化する。そこで、第３実施形態では、条件探索処理で得られた最適
条件で液滴Ｓを振動させている間に、液滴Ｓの振動の変化を検出する。

まず、コントローラー４０は、前述の条件探索処理（図８〜図１０のいずれか）を実行
して最適条件を取得し（Ｓ２０１）、その最適条件の周波数Ｈと電極間距離Ｄにて、液滴
Ｓを振動させる（Ｓ２０２）。そして、コントローラー４０は、所定時間が経過したとき
には（Ｓ２０３でＹＥＳ）、液滴振動処理を終了する。

一方、所定時間が経過する前に（Ｓ２０３でＮＯ）、液滴Ｓの水分が蒸発したり、液滴
Ｓと基板Ｗとの接触面積が広がったりすることがある。この場合、液滴Ｓが小さくなった
り、液滴Ｓの振幅が小さくなったりして、液滴Ｓを振動させても液滴Ｓの頂部がエリアセ
ンサー３０の検出領域に達しなくなる。

そこで、コントローラー４０は、所定時間が経過するまでの間、エリアセンサー３０の
出力が変化しているか否かを判断する（Ｓ２０４）。そして、エリアセンサー３０の出力
が変化していない場合（Ｓ２０４でＮＯ）、コントローラー４０は、電極間距離Ｄが所定
値以下でなければ（Ｓ２０５でＮＯ）、下電極１２を所定量上げて電極間距離Ｄを狭めて
（Ｓ２０６）、所定時間が経過するまで液滴振動処理を継続する。

なお、エリアセンサー３０の出力が変化していない場合（Ｓ２０４でＮＯ）に、既に電
極間距離Ｄが所定値以下であれば、コントローラー４０は、液滴Ｓの振動の変化に異常が
あると判断して、エラーを報知する（Ｓ２０７）。
なお、この場合の電極間距離Ｄの所定値は、例えば液滴Ｓの振動によって液滴Ｓが上電
極１１に接するおそれがあると予測される電極間距離Ｄの値である。

＝＝＝第３実施形態の変形例＝＝＝
図１２は、第３実施形態の液滴振動処理の変形例のフロー図である。前述の図１１の液
滴振動処理では、条件探索処理で得られた最適条件で液滴Ｓを振動させている間に、エリ
アセンサー３０の出力が変化しなければ、電極間距離Ｄを狭めて液滴振動処理を継続して
いた。これに対し、この変形例では、条件探索処理で得られた最適条件で液滴Ｓを振動さ
せている間に、エリアセンサー３０の出力が変化しなければ（Ｓ２０４でＮＯ）、メモリ
ー４２に記憶されているテーブルの初期周波数Ｈ０や初期距離Ｄ０を変更した上で（Ｓ２
１０）、再び条件探索処理を行う（Ｓ２０１）。この変形例によれば、液滴Ｓの固有振動
数が変化しても、できる限り液滴Ｓの振幅を大きくさせることが可能である。
液滴Ｓを最適条件で振動させてもエリアセンサー３０が液滴Ｓを検出しなくなるのは、
例えば液滴Ｓから溶媒が蒸発して液量が少なくなることが考えられる。液滴Ｓを振動させ
る電界の周波数Ｈは液量が少なくなるほど固有振動数の関係から高く（大きく）する必要
がある。一方で、液滴Ｓの液量が少なくなれば電極間距離Ｄを小さくする必要がある。す
なわち、液滴Ｓを振動させている間にエリアセンサー３０の出力が変化しなければ、初期
周波数Ｈ０の値を高く（大きく）し、初期距離Ｄ０の値を小さくするように変更する。

なお、変形例においても、前述の図１１の液滴振動処理のように、エラー報知処理（Ｓ
２０５、Ｓ２０７）を行っても良い。

＝＝＝第４実施形態＝＝＝
図１３Ａ及び図１３Ｂは、第４実施形態の反応装置３のブロック図である。この反応装
置３は、前述の液滴振動装置１と同様に、上電極１１と、下電極１２と、昇降機構２１と
、エリアセンサー３０と、コントローラー４０とを有し、液滴振動装置１としての機能も
有する。

反応装置３は、ここでは抗原抗体反応を自動的に行う装置である。但し、液滴Ｓの攪拌
によって反応が促進するものであれば、他の反応を自動的に行う装置であっても良い。

反応装置３は、液滴振動装置１としての構成要素の他に、移動可能な吐出ヘッド５１と
、ファン５２と、廃液タンク５３とを備えている。
吐出ヘッド５１は、液体を滴下するノズルを有する。吐出ヘッド５１は、左右方向に移
動可能である。上電極１１が後側に位置しているときに、吐出ヘッド５１は、下電極１２
に載置された基板Ｗに対向する位置まで移動し、基板Ｗに向かって液体を滴下する。ここ
では、吐出ヘッド５１は、一次抗体溶液、二次抗体溶液及び洗浄液等を吐出可能である。
ファン５２は、基板Ｗに向かって後側から前側に風を吹き付ける送風装置である。基板
Ｗ上の液滴Ｓは、ファン５２の風によって吹き飛ばされて、廃液タンク５３に排出される
ことになる。

作業者は、基板Ｗには切片化した組織標本を固定し、基板Ｗを反応装置３の下電極１２
に載置して、コントロールパネル２４に所定の指示を与える。コントロールパネル２４か
らの作業者の指示に応じて、反応装置３のコントローラー４０は、基板Ｗに対向する位置
まで吐出ヘッド５１を移動して、吐出ヘッド５１から基板Ｗに所定量の一次抗体溶液を滴
下し、基板Ｗ上に液滴Ｓを形成する。その後、コントローラー４０は、吐出ヘッド５１を
待避させて、上電極１１を前側に移動させ、上電極１１と下電極１２と対向させる。

次に、コントローラー４０は、前述の条件探索処理を実行し、最適条件となる周波数Ｈ
と電極間距離Ｄとを決定する。そして、コントローラー４０は、最適条件の周波数Ｈと電
極間距離Ｄにて、液滴Ｓを振動させる。これにより、液滴Ｓが攪拌されて、一次抗体反応
が促進される。

次に、コントローラー４０は、上電極１１を後側に移動させた後、ファン５２を駆動し
て、基板Ｗ上の液滴Ｓ（一次抗体溶液）を廃液タンク５３に排出する。そして、コントロ
ーラー４０は、基板Ｗに対向する位置まで吐出ヘッド５１を移動して、吐出ヘッド５１か
ら基板Ｗに洗浄液を滴下することと、ファン５２を駆動して基板Ｗ上の液滴Ｓ（洗浄液）
を排出することとを繰り返し行い、一次抗体溶液を除去する洗浄処理を行う。

なお、コントローラー４０は、基板Ｗに所定量の洗浄液を滴下し、基板Ｗ上に液滴Ｓを
形成し、この液滴Ｓを上電極１１と下電極１２との間で電界を変動させて振動させること
によって、洗浄処理を行っても良い。これにより、洗浄液の量を減らすことができ、廃液
タンク５３の小型化を図ることができる。

基板Ｗ上の洗浄液を排出した後、コントローラー４０は、基板Ｗに対向する位置まで吐
出ヘッド５１を移動して、吐出ヘッド５１から基板Ｗに所定量の二次抗体溶液を滴下し、
基板Ｗ上に液滴Ｓを形成する。その後、コントローラー４０は、吐出ヘッド５１を待避さ
せて、上電極１１を前側に移動させ、上電極１１と下電極１２と対向させる。

次に、コントローラー４０は、前述の条件探索処理を再度実行し、最適条件となる周波
数Ｈと電極間距離Ｄとを決定する。そして、コントローラー４０は、最適条件の周波数Ｈ
と電極間距離Ｄにて、液滴Ｓを振動させる。これにより、液滴Ｓが攪拌されて、二次抗体
反応が促進される。

その後、コントローラー４０は、上電極１１を後側に移動させた後、ファン５２を駆動
して、基板Ｗ上の液滴Ｓ（二次抗体溶液）を廃液タンク５３に排出する。そして、コント
ローラー４０は、基板Ｗに対向する位置まで吐出ヘッド５１を移動して、吐出ヘッド５１
から基板Ｗに洗浄液を滴下することと、ファン５２を駆動して基板Ｗ上の液滴Ｓ（洗浄液
）を排出することとを繰り返し行い、二次抗体溶液を除去する洗浄処理を行う。

洗浄後、コントローラー４０は、反応終了を作業者に報知する。作業者は、反応装置３
から基板Ｗを取り出し、基板Ｗに発色液を滴下して、基板Ｗ上で発色させた切片を顕微鏡
にて観察することになる。

本実施形態の反応装置３によれば、静置しただけでは６０分以上かかる一次抗体反応や
二次抗体反応を、液滴Ｓを振動させて反応を促進させることによって５分〜１０分程度に
短縮できる。また、一次抗体反応や二次抗体反応のたびに前述の条件探索処理が実行され
るので、様々な要因（液滴Ｓの粘度、液適量、表面張力、温度、液滴Ｓの大きさ等）が変
化しても、液滴Ｓの振幅を大きくさせる最適条件を得ることができる。

＝＝＝その他＝＝＝
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。

＜印加電圧について＞
前述の実施形態では、印加電圧を矩形波としていた。但し、印加電圧は、矩形波に限ら
れるものではない。例えば、印加電圧をサイン波や三角波にしても良い。なお、図６Ｂの
ように上側に吸引された部分を図６Ｃのように重力によって落下させて液滴Ｓの振幅を大
きくさせるためには、印加電圧を急激に減少させるような波形（例えばノコギリ波）の印
加電圧が望ましい。また、印加電圧は波形の電位差により規定されるものであって、例え
ば４ｋＶの印加電圧を電極間に与える場合、一方の電極の電位を０ｋＶとして、他方の電
極の電位が最大４ｋＶになる波形や、一方の電極の電位を−１ｋＶとして、他方の電極の
電位が最大３ｋＶになる波形としてもよい。
また、前述の実施形態では、印加電圧の周波数Ｈを変更する場合、周波数Ｈを下げてい
く形態を示したが、印加電圧の周波数Ｈを上げていっても良い。

＜電極間距離を変更する変更機構について＞
前述の実施形態では、対向する上電極１１と下電極１２との間の電極間距離Ｄを変更す
る機構として、下電極１２を昇降させる昇降機構２１が採用されていた。但し、電極間距
離Ｄを変更する変更機構は、これに限られるものではない。例えば、上電極１１を昇降さ
せることによって、電極間距離Ｄを変更しても良い。この場合、移動機構２３は、上電極
１１ではなく、下電極１２を前後方向に移動させると良い。

＜センサーについて＞
前述の実施形態では、上電極１１の下側に設けられたエリアセンサー３０によって、基
板Ｗ上の液滴Ｓが検出領域に達したか否かを検出していた。但し、基板Ｗ上の液滴Ｓが検
出領域に達したか否かを検出するセンサーは、エリアセンサー３０に限られるものではな
い。例えば、図３Ｃの参考例に示したセンサーを用いても、基板Ｗ上の液滴Ｓが検出領域
に達したか否かを検出することは可能である。
また、前述の実施形態では、センサーを上電極１１の下側に設けた例を示したが、液滴
を検出できるセンサーであれば、装置本体に設けても良い。

＜基板について＞
前述の実施形態では、基板Ｗに撥水円を描き、撥水円の上に液滴Ｓを形成していた。但
し、基板Ｗ上に撥水円を描かずに液滴Ｓを形成しても良い。

１…液滴振動装置、１Ａ…筐体、１Ｂ…カバー、３…反応装置、１１…上電極、１２…
下電極、１２Ａ…溝、２１…昇降機構、２２…電源装置、２３…移動機構、２４…コント
ロールパネル、３０…エリアセンサー、３１…発光部、３２…受光部、３４…検出光、４
０…コントローラー、４１…演算回路、４２…メモリー、５１…吐出ヘッド、５２…ファ
ン、５３…廃液タンク、Ｗ…基板、Ｓ…液滴。

Claims (11)

1. 上電極と、
   基板を載置可能な下電極と、
   お互いに対向する前記上電極と前記下電極との距離を変更する変更機構と、
   前記基板の、前記上電極に対向する側に形成される液滴を検出可能なセンサーと、
   前記上電極と前記下電極との間に印加される印加電圧を変動させて前記液滴を振動させ
   、前記液滴が前記センサーで検出されるか否かを判別するコントローラーと、を備え、
   前記コントローラーは、前記印加電圧の周波数又は前記距離の異なる複数の条件で、前
   記液滴が前記センサーで検出されるか否かをそれぞれ判別し、前記複数の条件のうち、前
   記液滴が前記センサーで検出され、且つ前記距離の最も大きい条件の前記周波数及び前記
   距離にて、前記液滴を振動させることを特徴とする液滴振動装置。
2. 請求項１に記載の液滴振動装置であって、
   前記コントローラーは、前記印加電圧の周波数を第１の周波数に保ちながら前記距離を
   徐々に変化させて、前記液滴が前記センサーで検出されるか否かをそれぞれ判別し、前記
   印加電圧の周波数を前記第１の周波数から第２の周波数に変更し、前記第２の周波数に保
   ちながら前記距離を徐々に変化させて、前記液滴が前記センサーで検出されるか否かをそ
   れぞれ判別することを特徴とする液滴振動装置。
3. 請求項２に記載の液滴振動装置であって、
   前記コントローラーは、前記距離を徐々に変化させて、前記液滴が前記センサーで検出
   された状態から検出されない状態になったとき、若しくは、前記液滴が前記センサーで検
   出されない状態から検出された状態になったとき、前記印加電圧の周波数を前記第１の周
   波数から前記第２の周波数に変更することを特徴とする液滴振動装置。
4. 請求項１に記載の液滴振動装置であって、
   前記コントローラーは、前記距離を第１の距離に保ちながら前記周波数を徐々に変化さ
   せて、前記液滴が前記センサーで検出されるか否かをそれぞれ判別し、前記第１の距離か
   ら第２の距離に変更し、前記第２の距離を保ちながら前記周波数を徐々に変化させて、前
   記液滴が前記センサーで検出されるか否かをそれぞれ判別することを特徴とする液滴振動
   装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の液滴振動装置であって、
   前記センサーは、前記基板が載置される前記下電極の面に平行な方向に幅を持った検出
   領域を有するエリアセンサーであることを特徴とする液滴振動装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の液滴振動装置であって、
   前記液滴が前記センサーで検出され、且つ前記距離の最も大きい条件の前記周波数及び
   前記距離にて、前記液滴を振動させているときに、前記液滴が前記センサーで検出されな
   くなった場合、前記距離を狭めて前記液滴を振動させることを特徴とする液滴振動装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の液滴振動装置であって、
   前記下電極に載置される前記基板に液体を液滴として吐出可能な吐出ヘッドをさらに備
   えたことを特徴とする液滴振動装置。
8. 互いに対向して配置される、上電極と、基板を載置可能な下電極とを用い、前記上電極
   と前記下電極との間に印加される印加電圧を変動させて前記基板上の液滴を振動させる液
   滴振動方法であって、
   前記印加電圧の周波数又は前記上電極と前記下電極との間の距離の異なる複数の条件で
   、前記液滴を検出可能なセンサーで前記液滴が検出されるか否かをそれぞれ判別するステ
   ップと、
   前記複数の条件のうち、前記液滴が前記センサーに検出され、且つ前記距離の最も大き
   い条件の前記周波数及び前記距離にて、前記液滴を振動させるステップと、を含むことを
   特徴とする液滴振動方法。
9. 請求項８に記載の液滴振動方法であって、
   前記液滴を振動させる所定の時間内において、
   前記センサーで前記液滴が検出されなくなった場合、前記センサーで前記液滴が検出さ
   れるまで前記上電極と前記下電極との間の距離を所定量ずつ狭めることを特徴とする液滴
   振動方法。
10. 請求項８に記載の液滴振動方法であって、
    前記液滴を振動させる所定の時間内において、
    前記センサーで前記液滴が検出されなくなった場合、前記印加電圧の周波数又は前記距
    離の異なる複数の条件で前記液滴を振動させ、前記センサーで前記液滴が検出されるか否
    かをそれぞれ判別するステップを繰り返すことを特徴とする液滴振動方法。
11. 請求項８に記載の液滴振動方法であって、
    前記液滴を振動させる所定の時間内において、
    前記センサーで前記液滴が検出されなくなった場合、前記センサーで前記液滴が検出さ
    れるまで前記上電極と前記下電極との間の距離を所定量ずつ狭め、前記距離が所定値以下
    となっても前記センサーで前記液滴が検出されない場合は、エラーとして報知することを
    特徴とする液滴振動方法。

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