JP6958057B2 - インクジェットプリントヘッド - Google Patents

Description

本発明は、流体分注装置に関するものである。

微小流体分注装置（例えば、インクジェットプリントヘッド等）は、背圧（back pressure）をコントロールするためのフォームやフェルト等の毛細管部材を含むよう設計される。この種のプリントヘッドは、フィルタと吐出装置の間に遊離液体のみが存在する。流体の沈殿や分離が発生した場合、毛状部材に収容された流体を再混合することは、ほぼ不可能である。

別の種類のプリントヘッドは、本分野において、遊離液体型プリントヘッドと称され、バネ式の可動壁を有し、プリントヘッドのノズルにおける背圧を維持する。一種のバネ式可動壁は、撓み変形可能なブラダ（bladder）を使用して、一体成形のバネおよび壁を作成する。ヒューレット・パッカード社（Hewlett-Packard Company）による初期のプリントヘッド設計は、蓋とインクを含む本体の間に配置された指貫形（thimble shaped）のブラダの形状をした円形の変形可能なゴム部分を使用する。指貫形のブラダが撓むと、その上にのしかかる。指貫形のブラダは、プリントヘッドチップにインクを運ぶ時にブラダ材料を変形することによって、背圧を維持する。

流体および微粒子の分離が発生する可能性のある流体タンク内で、流体の混合を提供することが望ましい。例えば、顔料流体内の微粒子は、粒子サイズ、特定の比重差、および流体粘性により沈殿する傾向がある。米国出願公開第２００６／０２６８０８０号は、流体吐出装置から離れて設置されたインクタンクを有するシステムを開示しており、インクタンクは、外部回転板によって回転する磁石ロータ（magnetic rotor）を含み、遠隔インクタンク内にバルク混合（bulk mixing）を提供する。

しかしながら、流体リザーバと内蔵流体吐出チップの両方を含む小型設計の微流体分注装置は、遠隔タンク内の簡単な撹拌が言及しないという特別な難題を提供すると認識されている。例えば、流体吐出チップ付近の領域が沈殿した微粒子で詰まるのを防ぐため、流体リザーバのバルク領域において流体を再混合する必要があるだけでなく、吐出チップ領域において再混合するのが望ましく、時には、そうする必要があると判断されている。

さらに、再混合しても、流体分注装置の流路によどみ領域が生成される可能性があると認識されており、沈殿した微粒子は、流路を流れる流体に影響されない、および／あるいは、流路を流れる流体は、予期せぬ微粒子の堆積をもたらす可能性がある。このようなよどみ領域は、例えば、表面特徴に突然の変化がある流路内の位置、例えば、直交平面表面によって定義される角に生成される。

流体吐出チップの周辺におけるバルク流体の再混合と流体の再混合の両方を提供する可動式撹拌子を有する流体分注装置、あるいは流体吐出チップの周辺におけるバルク流体の再混合と流体の再混合の両方を提供する複数の撹拌子を有する流体分注装置が本分野において必要である。

また、撹拌子フィードバックを含むことにより、流体リザーバ内の流体中の微粒子の効果的な流体再混合および再分布を容易にする撹拌子の操作方法、あるいは吐出チップの周辺の流路内のよどみ領域を減らす特徴を有する流体分注装置が本分野において必要である。

本発明は、流体吐出チップの周辺におけるバルク流体の再混合と流体の再混合の両方を容易にする可動式撹拌子を有する流体分注装置を提供する。本発明は、流体吐出チップの周辺におけるバルク流体の再混合と流体の再混合の両方を容易にする複数の撹拌子を有する流体分注装置を提供する。

本発明は、撹拌子フィードバックを含むことにより、流体リザーバ内の流体中の微粒子の効果的な流体再混合および再分布を容易にする撹拌子の操作方法を提供する。本発明は、吐出チップの周辺の流路内のよどみ領域を減らす特徴を有する流体分注装置を提供する。

本発明は、１つの形態において、筐体および撹拌子を含む流体分注装置を提供する。筐体は、外壁および流体リザーバを有する。外壁は、第１開口を有し、第１開口が流体リザーバと流体連通（fluid communication）する。撹拌子は、流体リザーバ内に移動可能に閉じ込められる。撹拌子は、複数のパドルおよび回転軸を有し、複数のパドルのそれぞれは、第１開口に向かって断続的に（intermittently）面する。

本発明によれば、流体吐出チップの周辺におけるバルク流体の再混合と流体の再混合の両方を容易にすることができる。また、撹拌子フィードバックを含むことにより、流体リザーバ内の流体中の微粒子の効果的な流体再混合および再分布を容易にすることができる。また、吐出チップの周辺の流路内のよどみ領域を減らすことができる。

添付の図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれ、且つその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。
外部磁場発生装置を含む環境において、本発明に係る微小流体分注装置の１つの実施形態の斜視図である。 図１の微小流体分注装置の別の斜視図である。 図１および図２の微小流体分注装置の平面正射図である。 図１および図２の微小流体分注装置の側面正射図である。 図１および図２の微小流体分注装置の端面正射図である。 吐出チップに向かう方向に本体のチャンバを見るために配向された図１および図２の微小流体分注装置の拡大斜視図である。 吐出チップから離れる方向に見るために配向された図１および図２の微小流体分注装置の別の拡大斜視図である。 図５の線８−８に沿った図１の微小流体分注装置の断面図である。 図５の線９−９に沿った図１の微小流体分注装置の断面図である。 本体／ダイアフラムアセンブリを露出するためにエンドキャップおよび蓋を取り除いた図１の微小流体分注装置の斜視図である。 第１および第２平面、および流体吐出方向に関して、本体に含まれるガイド部および撹拌子を露出するためにダイアフラムを取り除いた図１０の図説の斜視図である。 本体のベース壁に向かってチャンバの本体への方向に見た時の図１１の本体／ガイド部／撹拌子の配置の正射図である。 外壁および本体の開口に向かう方向に見た時のガイド部および撹拌子を含む図１１の本体の正射端面図である。 図１３の線１４−１４に沿った図１２および図１３の本体／ガイド部／撹拌子の配置の断面図である。 図１３の線１５−１５に沿った図１２および図１３の本体／ガイド部／撹拌子の配置の拡大断面図である。 本体のチャンバ内に存在する撹拌子を露出するためにガイド部を取り除いた図１２の図説の拡大図である。 本発明に係る微小流体分注装置の別の実施形態の上面図である。 図１７の線１８−１８に沿った図１７の微小流体分注装置の断面図である。 吐出チップに向かう方向に本体のチャンバを見るために配向された図１７の微小流体分注装置の拡大斜視図である。 本体に含まれるガイド部および撹拌子を露出するためにエンドキャップ、蓋、およびダイアフラムを取り除き、第１および第２平面、および流体吐出方向に関して示した図１７の微小流体分注装置の別の斜視図である。 ガイド部および撹拌子を含むチャンバを有する本体を示す図２０の斜視図に対応する正射上面図である。 本体がガイド部と撹拌子を含む図１７の微小流体分注装置の本体の側面正射図である。 図２２の線２３−２３に沿った断面図である。 図１８〜図２１および図２３においてさらに示した図１７の微小流体分注装置の撹拌子の実施形態の斜視図である。 図２４の撹拌子の上面図である。 図２４の撹拌子の側面図である。 図２５の線２７−２７に沿った撹拌子の断面図である。 図１７の微小流体分注装置に使用するのに適した撹拌子の別の実施形態の斜視図である。 図２８の撹拌子の上面図である。 図２８の撹拌子の側面図である。 図２９の線３１−３１に沿った撹拌子の断面図である。 図１７の微小流体分注装置に使用するのに適した撹拌子の別の実施形態の拡大斜視図である。 図３２の撹拌子の上面図である。 図３２の撹拌子の側面図である。 図３３の線３５−３５に沿った撹拌子の断面図である。 図１７の微小流体分注装置に使用するのに適した撹拌子の別の実施形態の拡大斜視図である。 図３６の撹拌子の上面図である。 図３６の撹拌子の側面図である。 図３７の線３９−３９に沿った撹拌子の断面図である。 図１７の微小流体分注装置に使用するのに適した撹拌子の別の実施形態の拡大斜視図である。 図４０の撹拌子の上面図である。 図４０の撹拌子の側面図である。 図４１の線４３−４３に沿った撹拌子の断面図である。 図１７の微小流体分注装置に使用するのに適した撹拌子の別の実施形態の上面図である。 図４４の撹拌子の側面図である。 図４４の線４６−４６に沿った撹拌子の断面図である。 図１７〜図２３に基づいて構成された微小流体分注装置のＸ線画像であり、流体内の適切な微粒子浮遊、例えば、新たに充填された微小流体分注装置、あるいは本発明の方法を実施して流体リザーバ内の流体を再混合した後を示したものである。 垂直軸に沿って配置された筐体の縦方向範囲を有する図１７〜図２３に基づいて構成された微小流体分注装置のＸ線画像であり、流体リザーバの重力低領域における沈殿した微粒子の堆積を示したものである。 垂直軸から軸外に傾斜し、沈殿した微粒子が向きの変化に基づいていかにして流体リザーバの新しい重力低領域に移動するかを示した図４８の微小流体分注装置のＸ線画像である。 吐出チップが垂直下向きに面し、沈殿した微粒子が流体を吐出チップに供給する流路のチャネル入口およびチャネル出口の上に堆積した図１７〜図２３に基づいて構成された微小流体分注装置のＸ線画像である。 Ｘ、Ｙ、およびＺ軸を有する直交座標空間において、筐体の縦方向範囲を正のＺ軸に、筐体の横方向範囲をＸ−Ｙ平面に示した図１７〜図２３の微小流体分注装置の斜視図である。 流体吐出方向が１３５度上方を指す向きにあり、ダイアフラムのドーム部の外観が上向きに面し、ベース壁の外観が下向きに面した図１８の微小流体分注装置を示したものである。 流体吐出方向が４５度にあり、ダイアフラムのドーム部の外観が垂直から４５度下向きに面し、ベース壁の外観が垂直から４５度の角度上向きに面した図１８の微小流体分注装置を示したものである。 本発明の様々な実施形態における撹拌子を回転させるために使用され、センサを有する外部磁場発生装置のブロック図である。 回転中の磁場の角度回転位置に対する撹拌子（磁石を有する）の角度回転位置の概略図である。 撹拌子を回転させるのに必要なトルクが高過ぎて撹拌子を回転できない場合、すなわち、撹拌子が固着して回転が阻止されている場合の概略図およびグラフである。 撹拌子の角度回転位置と回転中の磁場の角度回転位置の間に約４５度の位相遅れがある場合の概略図およびグラフである。 撹拌子の角度回転位置と回転中の磁場の角度回転位置の間に、円弧状の矢印線で示した約９０度の位相遅れがある場合の概略図およびグラフである。 本発明の１つの側面に基づく微小流体分注装置内の撹拌子を操作する方法のフローチャートである。 流路内のよどみ領域の位置を示す図２３の図説の一部をさらに拡大したものである。 入口導流部材および出口導流部材を有する流動制御部を示す図２１のガイド部の一部を拡大した底面図である。 流動制御部および入口導流部材のいくつかの表面を示す向きにある図２１のガイド部の拡大底面斜視図である。 流動制御部および出口導流部材のいくつかの表面を示す向きにある図２１のガイド部の拡大底面斜視図である。 流路内のよどみ領域の出現を減らす特徴を有する微小流体分注装置の別の実施形態の側面正射図である。 図５１の微小流体分注装置の上面正射図である。 図６４の線６６−６６に沿った微小流体分注装置の断面図である。 図６４の線６７−６７に沿った微小流体分注装置の断面図である。 図６７の図説の一部を拡大したものである。 図６５の線６９−６９に沿った微小流体分注装置の断面図である。 図６５の線７０−７０に沿った微小流体分注装置の断面図である。 図７０の図説の一部を拡大したものである。 第１および第２平面、および流体吐出方向に関して、本体／ダイアフラムアセンブリを露出するためにエンドキャップおよび蓋を取り除き、流体リザーバを示すためにダイアフラムの一部を取り壊した図１の微小流体分注装置の斜視図である。 図７２の本体／ダイアフラムアセンブリの上面正射図である。 図７３の線７４−７４に沿って、流体リザーバ内に設置された複数の撹拌子を露出した図７２の本体／ダイアフラムアセンブリの断面図である。 本体に含まれる複数の撹拌子を露出するためにダイアフラムを取り除き、外壁の流体開口を露出するために吐出チップを取り除いた図７２の図説の斜視図である。 流路のチャネル入口およびチャネル出口を示す向きにおける図７５の図説の別の斜視図である。 図７５および図７６の本体／撹拌子構成要素の上面正射図である。 第１撹拌子の第１回転領域と第２撹拌子の第２回転領域の重複を示す図７３〜図７７に示した２つの撹拌子の概略図である。 図１〜図５および図７２〜図７７に示した本体と置き換えられる分離壁を有する別の本体の斜視図である。 分離壁に関して、流路のチャネル入口およびチャネル出口を示す向きにおける図７９の図説の別の斜視図である。 分離壁の対向する側に２つの撹拌子を挿入した図７９および図８０の別の本体の図説に対応する斜視図である。 図８１の別の本体および撹拌子構成要素の上面正射図である。 図８２の線８３−８３に沿った図７９〜図８２の別の本体の断面図である。 図７９〜図８３の別の本体に取り付けられた図７２〜図７４のダイアフラムの断面図を含むよう修正された図８３の断面図である。 第２撹拌子の第２回転領域から第１撹拌子の第１回転領域を分離する分離壁を示す図８２の図説の拡大部分である。 本体に含まれる撹拌子を露出するためにダイアフラムを取り除き、外壁の流体開口を露出するために吐出チップを取り除いた図７２の図説の斜視図である。 流路のチャネル入口およびチャネル出口を示す向きにおける図７２の図説の別の斜視図である。 本体のベース壁に向かってチャンバの本体への方向に見た時の図８６および図８７の本体／撹拌子構成要素の正射図である。 図８８の線８９−８９に沿った図８８の本体／撹拌子配置の断面図である。 本発明に係る微小流体分注装置の別の実施形態の上面図である。 図９０の線９１−９１に沿った図９０の微小流体分注装置の断面図である。 ガイド部に関して、可動式撹拌子の動作範囲を示すためにエンドキャップ、蓋、およびダイアフラムを取り除いた図９０の微小流体分注装置の別の斜視図である。 本体に含まれるガイド部および可動式撹拌子を露出するためにエンドキャップ、蓋、およびダイアフラムを取り除き、第１および第２平面、および流体吐出方向に関して示した図９０の微小流体分注装置の別の斜視図である。 ガイド部および可動式撹拌子を含むチャンバを有する本体を示し、ガイド部に関して、可動式撹拌子の動作範囲を示した図９３の斜視図に対応する正射上面図である。 本体がガイド部および可動式撹拌子を含む図９０の微小流体分注装置の本体の側面正射図である。 図９５の線９６−９６に沿った断面図である。 図９１〜図９４および図９６においてさらに示した図９０の微小流体分注装置の撹拌子の実施形態の斜視図である。 図９７の撹拌子の上面図である。 図９７の撹拌子の側面図である。 図９８の線１００−１００に沿った図９７の撹拌子の断面図である。

いくつかの図にわたり、対応する参照符号は、対応する構成要素を示す。ここに記載されている例証は、本発明の実施形態を示すものであり、このような例証は、いかなる方法によっても本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。

ここで、図面を参照すると、より具体的には、図１〜図１６は、流体分注装置を示したものであり、本実施例においては、本発明の１つの実施形態に係る微小流体分注装置１１０を示したものである。

図１〜図５を参照すると、微小流体分注装置１１０は、通常、筐体１１２と、テープ自動ボンディング（tape automated bonding, TAB）回路１１４とを含む。微小流体分注装置１１０は、流体含有粒子材料等の流体の供給を含むよう構成され、ＴＡＢ回路１１４は、筐体１１２からの流体の吐出を容易にするよう構成される。流体は、例えば、化粧品、潤滑剤、ペンキ、インク等であってもよい。

また、図６および図７を参照すると、ＴＡＢ回路１１４は、吐出チップ１１８が機械的および電気的に接続されたフレックス（flex）回路１１６を含む。フレックス回路１１６は、インクジェットプリンタ等の電気ドライバ装置（図示せず）に電気接続を提供し、吐出チップ１１８を操作して筐体１１２内に収容された流体を吐出するよう構成される。本実施形態において、吐出チップ１１８は、通常、本分野において周知のノズルプレート層およびシリコン層として形成される平面範囲（planar extent）を有する板状構造として構成される。吐出チップ１１８のノズルプレート層は、流体吐出方向１２０−１が吐出チップ１１８の平面範囲に対して実質的に直交するよう配向された複数の吐出ノズル１２０を有する。各吐出ノズル１２０と関連して、吐出チップ１１８のシリコン層において、電気ヒーター（熱）または圧電（電気機械）装置等の吐出機構である。このような吐出チップ１１８およびドライバの操作は、インクジェット印刷等の微小流体吐出分野において周知である。

ここで使用したように、実質的に直交する、および実質的に垂直なという用語は、それぞれ２つの素子間の角度関係が９０度±１０度であることを意味するものと定義される。実質的に平行なという用語は、２つの素子間の角度関係が０度±１０度であることを意味するものと定義される。

図６および図７に最も良く示すように、筐体１１２は、本体１２２と、蓋１２４と、エンドキャップ（end cap）１２６と、注入栓１２８（例えば、ボール）とを含む。筐体１１２内には、ダイアフラム（diaphragm）１３０、撹拌子１３２、およびガイド部１３４が収容される。筐体１１２の構成部品、撹拌子１３２、およびガイド部１３４のそれぞれは、成形工程を使用して、プラスチックで作られる。ダイアフラム１３０は、成形工程を使用して、ゴムで作られる。また、本実施形態において、注入栓１２８は、ステンレス鋼ボールベアリング（ball bearing）の形状であってもよい。

また、図８および図９を参照すると、一般的に、流体（図示せず）は、本体１２２内のフィルホール（fill hole）１２２−１（図６を参照）を介して密封領域、すなわち、本体１２２とダイアフラム１３０の間にある流体リザーバ１３６に運ばれる。流体リザーバ１３６内の背圧を設定した後、注入栓１２８をフィルホール１２２−１に挿入する（例えば、押圧する）ことによって背圧を維持し、空気が流体リザーバ１３６に浸み込む、あるいは流体リザーバ１３６から漏れ出るのを防ぐ。その後、エンドキャップ１２６を吐出チップ１１８の反対側にある本体１２２／蓋１２４の結合部分の端部に配置する。撹拌子１３２は、流体を収容する本体１２２とダイアフラム１３０の間の密封された流体リザーバ１３６内に存在する。撹拌子１３２を回転させて流体リザーバ１３６内に内部流体流動を生成することによって、流体リザーバ１３６の密封領域内に流体混合および微粒子の再配分を提供することができる。

また、図１０〜図１６を参照すると、筐体１１２の本体１２２は、ベース壁１３８、およびベース壁１３８と隣接する外周壁１４０を有する。外周壁１４０は、ベース壁１３８からベース壁１３８に対して実質的に直交する方向に延伸するよう配向される。蓋１２４は、外周壁１４０を係合するよう構成される。そのため、外周壁１４０は、ベース壁１３８と蓋１２４の間に挟まれ、蓋１２４は、溶接、接着、またはスナップフィット（snap fit）やネジユニオン（threaded union）等の他の締結機構により、外周壁１４０の開放自由端に取り付けられる。蓋１２４は、本体１２２内にダイアフラム１３０、撹拌子１３２、およびガイド部１３４を設置した後、本体１２２に取り付けられる。

本体１２２の外周壁１４０は、外周壁１４０の隣接部分である外壁１４０−１を含む。外壁１４０−１は、平面１４２（図１１および図１２を参照）を定義するチップ取り付け面１４０−２を有し、且つ外壁１４０−１の厚さを通過するチップ取り付け面１４０−２に隣接する流体開口１４０−３を有する。吐出チップ１１８は、例えば、粘着シールストリップ１４４（図６および図７を参照）により、チップ取り付け面１４０−２に取り付けられ、外壁１４０−１の流体開口１４０−３（図１３を参照）と流体連通する。そのため、吐出チップ１１８の平面範囲は、平面１４２に沿って配向され、複数の吐出ノズル１２０は、流体吐出方向１２０−１が平面１４２に対して実質的に直交するよう配向される。ベース壁１３８は、外壁１４０−１の平面１４２に対して実質的に直交する平面１４６（図１１を参照）に沿って配向される。図６、図１５、および図１６に最も良く示すように、ベース壁１３８は、撹拌子１３２の所望の位置の周辺に、円形凹部領域１３８−１を含んでもよい。

図１１〜図１６を参照すると、筐体１１２の本体１２２は、また、外周壁１４０により定義される境界内に設置されたチャンバ１４８を含む。チャンバ１４８は、流体リザーバ１３６の一部を形成し、内部空間を定義するよう構成され、具体的には、ベース壁１３８を含み、丸い角を有するよう構成された内周壁１５０を有するため、チャンバ１４８内の流体流動を促進する。チャンバ１４８の内周壁１５０は、近位端１５０−１および遠位端１５０−２により区切られた範囲を有する。近位端１５０−１は、ベース壁１３８と隣接し、且つベース壁１３８と推移径（transition radius）を形成することができる。このような刃半径（edge radius）は、鋭い角の数を減らすことによって、混合効力に役に立つ。遠位端１５０−２は、チャンバ１４８の側面開口１４８−１において周縁端面１５０−３を定義するよう構成される。周縁端面１５０−３は、複数の周縁リブまたはうねり（undulation）を含み、ダイアフラム１３０と係合するための有効な密封面を提供することができる。チャンバ１４８の内周壁１５０の範囲は、ベース壁１３８に対して実質的に直交し、且つ外周壁１４０（図６を参照）の対応する範囲に対して実質的に平行である。

図１５および図１６に最も良く示すように、チャンバ１４８は、流体吸入口１５２および流体排出口１５４を有し、それぞれ内周壁１５０の一部の中に形成される。「入口（inlet）」および「出口（outlet）」という用語は、本実施形態の複数のポート間の区別に使用する場合に便利な用語であり、撹拌子１３２の特定の回転方向と相互に関係がある。しかしながら、理解すべきこととして、特定のポートが吸入口として機能するか、排出口として機能するかを決定するのは、撹拌子１３２の回転方向であり、撹拌子１３２の回転方向を反転し、それゆえにチャンバ１４８内の各ポートの役割が逆になることは、本発明の範囲内である。

流体吸入口１５２は、内周壁１５０の一部に沿って流体排出口１５４からある距離だけ離間する。図１５および図１６に最も良く示すように、合わせて考慮すると、筐体１１２の本体１２２は、チャンバ１４８の内周壁１５０の一部と吐出チップ１１８を運ぶ外周壁１４０の外壁１４０−１の間に挟まれた流路１５６を含む。

流路１５６は、吐出チップ１１８の流域内の微粒子の沈殿を最小化するよう構成される。流路１５６は、例えば、経験的データを用いて、所望の流動率を提供し、同時に、流路１５６を流れる流体混合に対して許容範囲の流量速度（fluid velocity）を維持する大きさに形成される。

本実施形態において、図１５を参照すると、流路１５６は、チャネル入口１５６−１およびチャネル出口１５６−２を有するＵ字型に延長した通路として構成される。流路１５６の大きさ（例えば、高さと幅、および形状）は、流体流動と流量速度の所望の組み合わせを提供して、チャネル内撹拌を容易にするために選択される。

流路１５６は、チャンバ１４８の流体吸入口１５２をチャンバ１４８の流体排出口１５４と流体連通して接続し、且つ外周壁１４０の外壁１４０−１の流体開口１４０−３もチャンバ１４８の流体吸入口１５２および流体排出口１５４の両方と流体連通して接続するよう構成される。具体的には、流路１５６のチャネル入口１５６−１は、チャンバ１４８の流体吸入口１５２に隣接して設置され、流路１５６のチャネル出口１５６−２は、チャンバ１４８の流体排出口１５４に隣接して設置される。本実施形態において、チャンバ１４８の流体吸入口１５２および流体排出口１５４の構造は、対称である。

流路１５６は、チャネル入口１５６−１とチャネル出口１５６−２の間に配置された凸状弓形壁１５６−３を有し、流路１５６は、チャネル中心点１５８に関して対称である。同様に、流路１５６の凸状弓形壁１５６−３は、チャンバ１４８の内部空間から内周壁１５０の反対側にあるチャンバ１４８の流体吸入口１５２と流体排出口１５４の間に配置され、凸状弓形壁１５６−３は、外壁１４０−１の流体開口１４０−３および吐出チップ１１８に面するよう配置される。

凸状弓形壁１５６−３は、吐出チップ１１８に対して実質的に平行な流路１５６を流れる流体流動を生成するよう構成される。本実施形態において、凸状弓形壁１５６−３の縦方向範囲（longitudinal extent）は、流体開口１４０−３に面し、且つ吐出チップ１１８に対して実質的に平行な半径を有し、チャネル入口１５６−１およびチャネル出口１５６−２にそれぞれ隣接して設置された推移径１５６−４、１５６−５を有する。凸状弓形壁１５６−３の半径および推移径１５６−４、１５６−５は、流体流動効率に役に立つ。凸状弓形壁１５６−３と吐出チップ１１８の間の距離は、チャネル中心点１５８において最も狭く、吐出チップ１１８の縦方向範囲の中心点と一致し、同様に、外壁１４０−１の流体開口１４０−３の縦方向範囲の中心点と一致する。

チャンバ１４８の流体吸入口１５２および流体排出口１５４のそれぞれは、流体吸入口１５２および流体排出口１５４のそれぞれが流路１５６に向かうそれぞれの方向に集まるよう構成された傾斜ランプ構造を有する。具体的に説明すると、チャンバ１４８の流体吸入口１５２は、流体吸入口１５２が流路１５６のチャネル入口１５６−１に向かう方向に集まる、すなわち細くなる傾斜入口ランプ１５２−１を有し、チャンバ１４８の流体排出口１５４は、流路１５６のチャネル出口１５６−２から離れる方向に広がる、すなわち広くなる傾斜出口ランプ１５４−１を有する。

図６〜図１０を再度参照すると、ダイアフラム１３０は、蓋１２４とチャンバ１４８の内周壁１５０の周縁端面１５０−３の間に配置される。蓋１２４を本体１２２に取り付けてダイアフラム１３０の周辺を圧縮することにより、ダイアフラム１３０と本体１２２の間に連続シール（continuous seal）を形成する。さらに具体的に説明すると、ダイアフラム１３０は、流体リザーバ１３６を形成する際に、チャンバ１４８の内周壁１５０の周縁端面１５０−３とシール係合するよう構成される。そのため、チャンバ１４８とダイアフラム１３０を組み合わせて、可変容量を有する流体リザーバ１３６を定義する。

特に、図６、図８、および図９を参照すると、ダイアフラム１３０の外表面は、蓋１２４の中に設置された通気口１２４−１を介して大気に放出されるため、制御された負圧を流体リザーバ１３６内で維持することができる。ダイアフラム１３０は、ゴムで作られ、微小流体分注装置１１０から流体を使い果たした時にベース壁１３８に向かってつぶれるよう構成されたドーム部１３０−１を含み、チャンバ１４８内で所望の負圧を維持するため、流体リザーバ１３６の可変容量の有効体積を変化させる。

図８および図９を参照すると、さらなる説明の目的で、以下、流体リザーバ１３６の可変容量（ここでは、バルク領域とも称す）は、近位連続１／３容積部１３６−１、および中心連続１／３容積部１３６−２および遠位連続１／３容積部１３６−３から形成された連続２／３容積部１３６−４を有するとみなされ、中心連続１／３容積部１３６−２は、近位連続１／３容積部１３６−１を遠位連続１／３容積部１３６−３から分離する。近位連続１／３容積部１３６−１は、中心連続１／３容積部１３６−２および遠位連続１／３容積部１３６−３から形成された連続２／３容積部１３６−４よりも吐出チップ１１８の近くに設置される。

図６〜図９、および図１６を参照すると、撹拌子１３２は、流体リザーバ１３６の可変容積およびチャンバ１４８の中に存在し、チャンバ１４８の内周壁１５０によって定義される境界内に設置される。撹拌子１３２は、回転軸１６０、および回転軸１６０から離れる方向に放射状に延伸する複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４を有する。撹拌子１３２は、外部磁場発生装置１６４（図１を参照）との相互作用により撹拌子１３２を駆動して回転軸１６０の周りを回転させるよう構成された磁石１６２（例えば、永久磁石）（図８を参照）を有する。撹拌子１３２の回転原理は、外部磁場発生装置１６４により生成された十分に強い外部磁場に磁石１６２を並べてから、制御された方法で外部磁場発生装置１６４により生成された外部磁場を回転させて、撹拌子１３２を回転するという原理である。外部磁場発生装置１６４により生成された外部磁場は、ステッパモータ（stepper motor）の操作と同様に電子的に回転させてもよく、あるいは回転シャフトを介して回転させてもよい。そのため、撹拌子１３２は、回転軸１６０を回る撹拌子１３２の回転によって、流体リザーバ１３６に流体混合を提供する効力がある。

バルク領域における流体混合は、撹拌子１３２の回転によって生じる流量速度に依存し、微粒子の沈殿した境界層において剪断応力（shear stress）を生成する。剪断応力が臨界剪断応力（経験的に決定される）よりも大きく、粒子移動を開始した時、沈殿した粒子が移動中の流体内に分配されるため、再混合が起こる。剪断応力は、粘度、粒子サイズ、および密度等の流体パラメータと、容器の形状、撹拌子１３２の幾何学的配置、移動面と静止面の間の流体厚、および回転速度等の機械的設計要因の両方に依拠する。

また、流体領域内で、例えば、吐出チップ１１８と関連する近位連続１／３容積部１３６−１および流路１５６内で、撹拌子１３２を回転させて流体流動を生成することにより、混合されたバルク流体が吐出チップ１１８に提供されてノズル吐出を行うことを確実にするとともに、吐出チップ１１８に隣接する流体を流体リザーバ１３６のバルク領域に移動させて、流路１５６を流れるチャネル流体が流体リザーバ１３６のバルク流体と混合することを確実にすることにより、より均一な混合をもたらす。この流動は、主に、天然分布であるが、流量速度が臨界値以上の剪断応力を生成するのに十分である場合は、多少の混合が生じる。

撹拌子１３２は、主に、局部ドーナツ型（partial toroidal）の流動パターンにあるような中央の復路を有するいくつかの軸流動により、撹拌子１３２の回転軸１６０と関連する中心領域を軸にして流体の旋回流を引き起こす。

図１６を参照すると、撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４の各パドルは、各自由端頂点１３２−５を有する。回転抗力を減らすため、各パドルは、上下対称対の面取り面（chamfered surface）を含み、撹拌子１３２の回転方向１６０−１に対して先頭傾斜面１３２−６および後端傾斜面１３２−７を形成してもよい。撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４のそれぞれが錠剤または円筒形状を有することも考慮される。本実施形態において、撹拌子１３２は、２対の正反対向きのパドルを有し、正反対向きのパドルのうちの第１パドルは、第１自由端頂点１３２−５を有し、正反対向きのパドルのうちの第２パドルは、第２自由端頂点１３２−５を有する。

本実施形態において、２対の正反対向きのパドルを形成する４つのパドルは、回転軸１６０の周りを９０度単位で均等に間隔をあける。しかしながら、撹拌子１３２のパドルの実際の数は、２つ、またはそれ以上であり、好ましくは、３つまたは４つであり、さらに好ましくは、４つであり、各隣接する対のパドルは、回転軸１６０の周りに同じ角度間隔を有する。例えば、３つのパドルを有する撹拌子１３２の形状は、１２０度のパドル間隔を有し、４つのパドルを有するものは、９０度のパドル間隔を有する。

本実施形態において、流体リザーバ１３６の可変容積は、上述した近位連続１／３容積部１３６−１と連続２／３容積部１３６−４に分割され、近位連続１／３容積部１３６−１は、連続２／３容積部１３６−４よりも吐出チップ１１８の近くに設置されるため、撹拌子１３２の回転軸１６０は、吐出チップ１１８に近い近位連続１／３容積部１３６−１の中に設置されてもよい。言い換えれば、ガイド部１３４は、流体開口１４０−３に最も近いチャンバ１４８の内部空間の容積の１／３を構成するチャンバ１４８の内部空間の一部に撹拌子１３２の回転軸１６０を配置するよう構成される。

図１１を再度参照すると、撹拌子１３２の回転軸１６０は、流体吐出方向１２０−１に対して、±４５度、垂直の角度範囲内に配向される。言い換えれば、撹拌子１３２の回転軸１６０は、吐出チップ１１８の平面範囲（例えば、平面１４２）に対して、±４５度、平行の角度範囲内に配向される。組み合わせると、撹拌子１３２の回転軸１６０は、流体吐出方向１２０−１に対して、±４５度、垂直の角度範囲と、吐出チップ１１８の平面範囲に対して、±４５度、平行の角度範囲の両方に配向される。

より好ましくは、回転軸１６０は、流体吐出方向１２０−１に対して実質的に垂直な向きを有するため、撹拌子１３２の回転軸１６０は、吐出チップ１１８の平面１４２、すなわち、平面範囲に対して実質的に平行であり、且つベース壁１３８の平面１４６に対して実質的に垂直な向きを有する。また、本実施形態において、撹拌子１３２の回転軸１６０は、回転軸１６０の周りの全ての向きにおいてベース壁１３８の平面１４６に対して実質的に垂直であり、且つ流体吐出方向１２０−１に対して実質的に垂直な向きを有する。

図６〜図９および図１２を参照すると、撹拌子１３２の向きは、上述したように、ガイド部１３４により達成され、ガイド部１３４は、流体リザーバ１３６（図８および図９を参照）の可変容積内のチャンバ１４８内に設置され、より具体的には、チャンバ１４８の内周壁１５０によって定義される境界内に設置される。ガイド部１３４は、チャンバ１４８の内部空間の所定の部分に撹拌子１３２を所定の向きで閉じ込め、同時に、流路１５６のチャネル入口１５６−１に向かって撹拌子１３２から回転流体流動を分裂させ、方向を変える（redirect）よう構成される。返流側において、ガイド部１３４は、流体リザーバ１３６のバルク領域にある流路１５６のチャネル出口１５６−２から受け取った旋回流を再結合するのに役立つ。

例えば、ガイド部１３４は、吐出チップ１１８の平面範囲に対して、±４５度、平行の角度範囲内で撹拌子１３２の回転軸１６０を配置するよう構成される。より好ましくは、ガイド部１３４は、吐出チップ１１８の平面範囲に対して実質的に平行な撹拌子１３２の回転軸１６０を配置するよう構成される。本実施形態において、ガイド部１３４は、撹拌子１３２の回転軸１６０の向きが吐出チップ１１８の平面範囲に対して実質的に平行に、且つ回転軸１６０を回る全ての向きにおいてベース壁１３８の平面１４６に対して実質的に垂直になるように配置および維持するよう構成される。

ガイド部１３４は、環状部材１６６と、複数の位置決め特徴１６８−１、１６８−２と、オフセット部材１７０、１７２と、籠構造１７４とを含む。複数の位置決め特徴１６８−１、１６８−２は、オフセット部材１７０、１７２から環状部材１６６の反対側に配置され、且つダイアフラム１３０によって係合されるよう配置されるため、オフセット部材１７０、１７２をベース壁１３８と接触した状態に保つ。オフセット部材１７０、１７２は、流体リザーバ１３６内にガイド部１３４の軸位置（撹拌子１３２の回転軸１６０に対する）を維持する。オフセット部材１７２は、本体１２２を係合する保持特徴部１７２−１を含み、流体リザーバ１３６内のガイド部１３４の横方向へのずれを防ぐ。

図６および図７を再度参照すると、ガイド部１３４の環状部材１６６は、第１環状面１６６−１と、第２環状面１６６−２と、環状閉じ込め面１６６−４を定義する開口１６６−３とを含む。環状部材１６６の開口１６６−３は、中心軸１７６を有する。環状閉じ込め面１６６−４は、中心軸１７６に対して撹拌子１３２の半径方向運動を制限するよう構成される。第２環状面１６６−２は、第１環状面１６６−１の反対側にあり、第１環状面１６６−１は、環状閉じ込め面１６６−４によって第２環状面１６６−２から分離される。また、図９を参照すると、環状部材１６６の第１環状面１６６−１は、流体入口１５２および流体出口１５４の上とこれらの間において、連続シーリング（continuous ceiling）としても機能する。複数のオフセット部材１７０、１７２は、環状部材１６６に結合され、さらに具体的に説明すると、複数のオフセット部材１７０、１７２は、環状部材１６６の第１環状面１６６−１に結合される。複数のオフセット部材１７０、１７２は、中心軸１７６に対して第１軸方向に向かって環状部材１６６から延伸するよう配置される。複数のオフセット部材１７０、１７２のそれぞれは、チャンバ１４８のベース壁１３８を係合するよう構成された自由端を有し、ベース壁１３８から環状部材１６６のアキシャルオフセット（axial offset）を確立する。オフセット部材１７２は、また、流路１５６の流量バイパスを防ぐ目的で配置および構成される。

複数のオフセット部材１７０、１７２は、環状部材１６６に結合され、さらに具体的に説明すると、複数のオフセット部材１７０、１７２は、環状部材１６６の第２環状面１６６−２に結合される。複数のオフセット部材１７０、１７２は、中心軸１７６に対して第１軸方向とは反対の第２軸方向に向かって環状部材１６６から延伸するよう配置される。

そのため、組み立てた時、複数の位置決め特徴１６８−１、１６８−２のそれぞれは、ダイアフラム１３０の周辺部を係合する自由端を有し、複数のオフセット部材１７０、１７２のそれぞれは、ベース壁１３８を係合する自由端を有する。

ガイド部１３４の籠構造１７４は、複数のオフセット部材１７０、１７２の反対側にある環状部材１６６に結合され、さらに具体的に説明すると、籠構造１７４は、環状部材１６６の第２環状面１６６−２に結合された複数のオフセット脚部１７８を有する。籠構造１７４は、第１軸方向とは反対の第２軸方向に向かって環状部材１６６から複数のオフセット脚部１７８（３つ図示する）により軸方向に配置された軸拘束部１８０を有する。図１２に示すように、軸拘束部１８０は、環状部材１６６内の開口１６６−３の少なくとも一部の上に配置され、第２軸方向における中心軸１７６に対する撹拌子１３２の軸方向運動を制限する。籠構造１７４は、また、流体リザーバ１３６から流体流出中にダイアフラムの位置変化（つぶれる）が生じた時に、ダイアフラム１３０が撹拌子１３２と接触しないようにするためにも使用される。

このように、本実施形態において、撹拌子１３２は、環状部材１６６の開口１６６−３および環状閉じ込め面１６６−４によって定義される領域内、および籠構造１７４の軸拘束部１８０とチャンバ１４８のベース壁１３８の間に閉じ込められる。撹拌子１３２が流体リザーバ１３６内で移動可能な範囲は、径方向の環状閉じ込め面１６６−４と撹拌子１３２の間に提供される半径方向公差（radial tolerance）、およびベース壁１３８と軸拘束部１８０の組み合わせにより提供される撹拌子１３２と軸方向リミット（axial limit）の間の軸方向交差（axial tolerance）により決定される。例えば、ガイド部１３４により提供される半径方向および軸方向の交差が厳しいほど、ベース壁１３８に対する垂線からの撹拌子１３２の回転軸１６０の変動が少なく、且つ流体リザーバ１３６内の撹拌子１３２の左右の動きが少ない。

本実施形態において、ガイド部１３４は、筐体１１２に着脱可能に取り付けられた一体インサート部材（unitary insert member）として構成される。ガイド部１３４は、第１保持特徴部１７２−１を含み、筐体１１２の本体１２２は、第２保持特徴部１８２を含む。第１保持特徴部１７２−１は、第２保持特徴部１８２と係合され、筐体１１２と固定の関係でガイド部１３４を筐体１１２の本体１２２に取り付ける。第１保持特徴部１７２−１／第２保持特徴部１８２はそれぞれ、例えば、タブ／スロット配置、あるいは、スロット／タブ配置の形式であってもよい。

図７および図１５を参照すると、ガイド部１３４は、さらに、流動制御部１８４を含んでもよく、本実施形態では、オフセット１７２としても使用される。図１５を参照すると、流動制御部１８４は、分流特徴部１８４−１と、再結合流特徴部１８４−２と、凹型円弧状表面１８４−３とを含む。凹型円弧状表面１８４−３は、分流特徴部１８４−１および再結合流特徴部１８４−２のそれぞれと同一の範囲を持ち、且つこれらの間に延伸する。分流特徴部１８４−１および再結合流特徴部１８４−２のそれぞれは、角のある、すなわち、傾斜した壁によって定義される。分流特徴部１８４−１は、流体入口１５２に隣接して配置され、再結合流特徴部１８４−２は、流体出口１５４に隣接して配置される。

チャンバ１４８の流体入口１５２に隣接して配置された分流特徴部１８４−１の傾斜壁は、チャンバ１４８の流体入口１５２の傾斜入口ランプ１５２−１と協働して、流路１５６のチャネル入口１５６−１に向かって流体を案内する。分流特徴部１８４−１は、流体の直接バイパスをチャネル出口１５６−２から出る流出口に入れる代わりに、旋回流をチャネル入口１５６−１に向かって導くよう構成される。また、図９および図１４を参照すると、反対側に配置された傾斜入口ランプ１５２−１は、環状部材１６６の第１環状面１６６−１により提供される流体シーリング（fluid ceiling）である。分流特徴部１８４−１は、環状部材１６６の連続シーリングおよびチャンバ１４８の流体入口１５２の傾斜入口ランプ１５２−１によって提供される傾斜ランプ壁と結合して、流体流動を流路１５６のチャネル入口１５６−１に導くのに役立つ。

同様に、図９、図１４、および図１５を参照すると、チャンバ１４８の流体出口１５４に隣接して配置された結合流特徴部１８４−２の傾斜壁は、流体出口１５４の傾斜出口ランプ１５４−２と協働して、流路１５６チャネル出口１５６−２から流体を遠ざけるよう案内する。反対側に配置された傾斜出口ランプ１５４−１は、環状部材１６６の第１環状面１６６−１により提供される流体シーリングである。

本実施形態において、流動制御部１８４は、ガイド部１３４のオフセット部材１７２として形成された一体構造である。あるいは、流動制御部１８４の全てまたは一部を筐体１１２の本体１２２のチャンバ１４８の内周壁１５０に合体させてもよい。

本実施形態において、図１５および図１６に最も良く示すように、撹拌子１３２が回転軸１６０の周りを回転した時、撹拌子１３２は、複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４が流動制御部１８４の凹型円弧状表面１８４−３に周期的に面するように向けられる。撹拌子１３２は、回転軸１６０から各パドルの自由端頂点１３２−５に向かう撹拌子半径を有する。撹拌子半径対自由端頂点１３２−５と流動制御部１８４の間の空間距離の比率は、５：２〜５：０．０２５であってもよい。さらに具体的に説明すると、ガイド部１３４は、チャンバ１４８の内部空間の所定の部分に撹拌子１３２を閉じ込めるよう構成される。本実施例において、各自由端頂点１３２−５が凹型円弧状表面１８４−３に面している時、複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４の各自由端頂点１３２−５と流動制御部１８４の凹型円弧状表面１８４−３の間の距離は、２．０ミリメートル〜０．１ミリメートルの範囲内であり、より好ましくは、１．０ミリメートル〜０．１ミリメートルの範囲内である。また、撹拌子１３２を吐出チップ１１８のできるだけ近くに配置して、流路１５６を流れる流動を最大限度にするのが好ましいこともわかっている。

また、ガイド部１３４は、流体リザーバ１３６の一部に撹拌子１３２の回転軸１６０を配置するよう構成されるため、撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４のそれぞれの自由端頂点１３２−５は、吐出チップ１１８に比較的近い近位連続１／３容積部１３６−１に回転して進入し、退出する。言い換えると、ガイド部１３４は、内部空間の一部に撹拌子１３２の回転軸１６０を配置するよう構成されるため、複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４のそれぞれの自由端頂点１３２−５は、流体入口１５２および流体出口１５４を含むチャンバ１４８の内部空間の近位連続１／３容積部１３６−１に回転して進入し、退出する。

さらに具体的に説明すると、本実施形態において、撹拌子１３２は、４つのパドルを有し、ガイド部１３４は、内部空間の一部に撹拌子１３２の回転軸１６０を配置するよう構成されるため、２対の正反対向きのパドル１３２−１、１３２−３および１３２−２、１３２−４のそれぞれの第１および第２自由端頂点１３２−５は、流体入口１５２および流体出口１５４を含むチャンバ１４８の内部空間の近位連続１／３容積部１３６−１内に、および吐出チップ１１８から最も遠い内部空間の遠位連続１／３容積部１３６−３を有する連続２／３容積部１３６−４内に、交互にそれぞれ配置される。

図１７〜図２７は、本発明の別の実施形態を示したものであり、本実施例では、微小流体分注装置２１０の形態で示したものである。微小流体分注装置１１０と微小流体分注装置２１０の両方に共通の素子は、同じ素子番号を使用して示し、簡潔にするため、詳細については説明を省略する。

微小流体分注装置２１０は、通常、筐体２１２と、ＴＡＢ回路１１４とを含み、微小流体分注装置２１０は、微粒子搬送流体等の流体の供給を含むよう構成され、ＴＡＢ回路１１４は、筐体２１２から流体の吐出を容易にするよう構成される。

図１７〜図１９に最も良く示すように、筐体２１２は、本体２１４と、蓋２１６と、エンドキャップ２１８と、注入栓２２０（例えば、ボール）とを含む。筐体２１２内には、ダイアフラム２２２、撹拌子２２４、およびガイド部２２６が収容される。筐体２１２の構成部品、撹拌子２２４、およびガイド部２２６のそれぞれは、成形工程を使用して、プラスチックで作られる。ダイアフラム２２２は、成形工程を使用して、ゴムで作られる。また、本実施形態において、注入栓２２０は、ステンレス鋼ボールベアリングの形状であってもよい。

図１８を参照すると、一般的に、流体（図示せず）は、本体２１４内のフィルホール２１４−１（図６を参照）を介して密封領域、すなわち、本体２１４とダイアフラム２２２の間の流体リザーバ２２８に運ばれる。流体リザーバ２２８内の背圧を設定した後、注入栓２２０をフィルホール２１４−１に挿入する（例えば、押圧する）ことによって背圧を維持し、空気が流体リザーバ２２８に浸み込む、あるいは流体リザーバ２２８から漏れ出るのを防ぐ。その後、エンドキャップ２１８を吐出チップ１１８の反対側にある本体２１４／蓋２１６の結合部分の端部に配置する。撹拌子２２４は、流体を含む本体２１４とダイアフラム２２２の間の密封された流体リザーバ２２８内に存在する。撹拌子２２４を回転させて流体リザーバ２２８内で内部流体流動を生成することによって、流体リザーバ２２８の密封領域内に流体混合および微粒子の再配分を提供することができる。

また、図２０および図２１を参照すると、筐体２１２の本体２１４は、ベース壁２３０、およびベース壁２３０と隣接する外周壁２３２を有する。外周壁２３２は、ベース壁２３０からベース壁２３０に対して実質的に直交する方向に向かって延伸するよう配向される。図１９を参照すると、蓋２１６は、外周壁２３２を係合するよう構成される。そのため、外周壁２３２は、ベース壁２３０と蓋２１６の間に挟まれ、蓋２１６は、溶接、接着、またはスナップフィットやネジユニオン等の他の締結機構により、外周壁２３２の開放自由端に取り付けられる。

また、図１８、図２２、および図２３を参照すると、本体２１４の外周壁２３２は、外周壁２３２の連続部分である内壁２３２−１を含む。外壁２３２−１は、チップ取り付け面２３２−２、および外壁２３２−１の厚さを通過するチップ取り付け面２３２−２に隣接する流体開口２３２−３を有する。

また、図２０を再度参照すると、チップ取り付け面２３２−２は、平面２３４を定義する。吐出チップ１１８は、チップ取り付け面２３２−２に取り付けられ、外壁２３２−１の流体開口２３２−３と流体連通する。吐出チップ１１８下方に分配された接着剤および導線を保護する封止剤が硬化される間、粘着シールストリップ１４４は、吐出チップ１１８およびＴＡＢ回路１１４を定位置に保持する。硬化サイクルの後、吐出チップ１１８とチップ取り付け面２３２−２の間の液体シールは、ダイボンド（die bond）接着剤である。

吐出チップ１１８の平面範囲は、平面２３４に沿って配向され、複数の吐出ノズル１２０（図１を参照）は、流体吐出方向１２０−１が平面２３４に対して実質的に直交するよう配向される。ベース壁２３０は、外壁２３２−１の平面２３４に対して実質的に直交し、且つ流体吐出方向１２０−１に対して実質的に平行な平面２３６に沿って配向される。

図２０に最も良く示すように、筐体２１２の本体２１４は、外周壁２３２によって定義される境界内に設置されたチャンバ２３８を含む。チャンバ２３８は、流体リザーバ２２８の一部を形成し、内部空間を定義するよう構成され、具体的には、ベース壁２３０を含み、丸い角を有するよう構成された内周壁２４０を有するため、チャンバ１２８内の流体流動を促進する。図１９を参照すると、チャンバ２３８の内周壁２４０は、近位端２４０−１および遠位端２４０−２により区切られた範囲を有する。近位端２４０−１は、ベース壁２３０と隣接し、好ましくは、ベース壁２３０と推移径を形成する。遠位端２４０−２は、チャンバ２３８の側面開口２３８−１において周縁端面２４０−３を定義するよう構成される。周縁端面２４０−３は、複数の周縁リブまたはうねりを含み、ダイアフラム２２２と係合するための有効な密封面を提供してもよい。チャンバ２３８の内周壁２４０の範囲は、ベース壁２３０に対して実質的に直交し、且つ外周壁２３２の対応する範囲に対して実質的に平行である。

図１９に最も良く示すように、チャンバ２３８は、流体吸入口２４２および流体排出口２４４を有し、それぞれ内周壁２４０の一部の中に形成される。流体吸入口２４２は、内周壁２４０の一部に沿って流体排出口２４４から少し離れる。「入口」および「出口」という用語は、本実施形態の複数のポート間の区別に使用する場合に便利な用語であり、撹拌子２２４の特定の回転方向２５０−１と相互に関係がある。しかしながら、理解すべきこととして、特定のポートが吸入口として機能するか、排出口として機能するかを決定するのは、撹拌子２２４の回転方向であり、撹拌子２２４の回転方向を反転し、それゆえにチャンバ２３８内の各ポートの役割が逆になることは、本発明の範囲内である。

図２３に最も良く示すように、筐体２１２の本体２１４は、チャンバ２３８の内周壁２４０の一部と吐出チップ１１８を運ぶ外周壁２３２の外壁２３２−１の間に挟まれた流路２４６を含む。流路２４６は、流体開口２３２−３、次に、吐出チップ１１８の領域に沈殿する微粒子を最小化するよう構成される。

本実施形態において、流路２４６は、チャネル入口２４６−１およびチャネル出口２４６−２を有するＵ字型の細長い通路として構成される。流路２４６の大きさ（例えば、高さと幅、および形状）は、流体流動と流量速度の所望の組み合わせを提供して、チャネル内撹拌を容易にするために選択される。

流路２４６は、チャンバ２３８の流体入口２４２をチャンバ２３８の流体出口２４４と流体連通して接続し、且つ外周壁２３２の外壁２３２−１の流体開口２３２−３もチャンバ２３８の流体入口２４２と流体出口２４４の両方と流体連通して接続するよう構成される。具体的に説明すると、流路２４６のチャネル入口２４６−１は、チャンバ２３８の流体入口２４２に隣接して設置され、流路２４６のチャネル出口２４６−２は、チャンバ２３８の流体出口２４４に隣接して設置される。本実施形態において、チャンバ２３８の流体入口２４２および流体出口２４４の構造は、対称である。

流路２４６は、チャネル入口２４６−１とチャネル出口２４６−２の間に配置された凸状弓形壁２４６−３を有し、流路２４６は、チャネル中心点２４８に対して対称である。同様に、流路２４６の凸状弓形壁２４６−３は、チャンバ２３８の内部空間から内周壁２４０の反対側にあるチャンバ２３８の流体吸入口２４２と流体排出口２４４の間に配置され、凸状弓形壁２４６−３は、外壁２３２−１の流体開口２３２−３および流体吐出チップ１１８に面するよう配置される。

凸状弓形壁２４６−３は、吐出チップ１１８に対して実質的に平行な流体流動を生成するよう構成される。本実施形態において、凸状弓形壁２４６−３の縦方向範囲は、流体開口２３２−３に面するとともに、吐出チップ１１８に対して実質的に平行な半径を有し、且つチャネル入口２４６−１およびチャネル出口２４６−２の平面にそれぞれ隣接して設置された推移径２４６−４、２４６−５を有する。凸状弓形壁２４６−３の半径および推移径は、流体流動効率に役に立つ。凸状弓形壁２４６−３と流体吐出チップ１１８の間の距離は、チャネル中心点２４８において最も狭く、流体吐出チップ１１８の縦方向範囲の中心点と一致し、次に、外壁２３２−１の流体開口２３２−３の縦方向範囲の中心点と一致する。

また、図１９を再度参照すると、チャンバ２３８の流体吸入口２４２および流体排出口２４４のそれぞれは、流体吸入口２４２および流体排出口２４４のそれぞれが流路２４６に向かうそれぞれの方向に集まるよう構成された傾斜ランプ構造を有する。具体的に説明すると、チャンバ２３８の流体吸入口２４２は、流体吸入口２４２が流路２４６のチャネル入口２４６−１に向かう方向に集まる、すなわち細くなる傾斜入口ランプ２４２−１を有し、チャンバ２３８の流体排出口２４４は、流路２４６のチャネル出口２４６−２から離れる方向に広がる、すなわち広くなる傾斜出口ランプ２４４−１を有する。

図１８を再度参照すると、ダイアフラム２２２は、蓋２１６とチャンバ２３８の内周壁２４０の周縁端面２４０−３の間に配置される。蓋２１６を本体２１４に取り付けてダイアフラム２２２の周辺を圧縮することにより、ダイアフラム２２２と本体１２２の間に連続シールを形成する。さらに具体的に説明すると、ダイアフラム２２２は、流体リザーバ２２８を形成する時に、チャンバ２３８の内周壁２４０の周縁端面２４０−３とシール係合するよう構成される。そのため、チャンバ２３８とダイアフラム２２２を組み合わせて、可変容量を有する流体リザーバ２２８を定義する。

特に、図１８および図１９を参照すると、ダイアフラム２２２の外表面は、蓋２１６の中に設置された通気口２１６−１を介して大気に放出されるため、制御された負圧を流体リザーバ２２８内で維持することができる。ダイアフラム２２２は、ゴムで作られ、微小流体分注装置２１０から流体を使い果たした時にベース壁２３０に向かってつぶれるよう構成されたドーム部２２２−１を含み、チャンバ２３８内で所望の負圧を維持するため、流体リザーバ２２８の可変容量の有効体積を変化させる。

図１８を参照すると、さらなる説明の目的で、以下、流体リザーバ２２８の可変容量（ここでは、バルク領域とも称す）は、近位連続１／３容積部２２８−１、中心連続１／３容積部２２８−２、および遠位連続１／３容積部２２８−３を有するとみなされ、中心連続１／３容積部２２８−２は、近位連続１／３容積部２２８−１を遠位連続１／３容積部２２８−３から分離する。近位連続１／３容積部２２８−１は、中心連続１／３容積部２２８−２および遠位連続１／３容積部２２８−３のいずれか１つよりも吐出チップ１１８の近くに設置される。

図１８および図１９を参照すると、撹拌子２２４は、流体リザーバ２２８の可変容積およびチャンバ２３８の中に存在し、チャンバ２３８の内周壁２４０によって定義される境界内に設置される。また、図２４〜図２７を参照すると、撹拌子２２４は、回転軸２５０、および回転軸２５０から離れる方向に放射状に延伸する複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８を有する。撹拌子２２４は、外部磁場発生装置１６４（図１を参照）との相互作用により撹拌子２２４を駆動して回転軸２５０の周りを回転させるよう構成された磁石２６２（例えば、永久磁石）（図１８、図２３、および図２７を参照）を有する。本実施形態において、撹拌子２２４は、回転軸２５０の周りを９０度単位で均等に間隔をあけた２対の正反対向きのパドルを有する。しかしながら、撹拌子２２４のパドルの実際の数は、２つ、またはそれ以上であり、好ましくは、３つまたは４つであり、さらに好ましくは、４つであり、各隣接する対のパドルは、回転軸２５０の周りに同じ角度間隔を有する。例えば、３つのパドルを有する撹拌子２２４の形状は、１２０度のパドル間隔を有し、４つのパドルを有するものは、９０度のパドル間隔を有する。

本実施形態において、図２４〜図２７に示すように、撹拌子２２４は、所望の特性（穏やか、短い、低軸抗力、優れた回転速度移動、および微粒子沈殿物で撹拌子２２４により混合を開始することができる）を提供することのできる面取り面を有する階段状の、すなわち、二層構造の交差パターンに構成される。具体的には、図２６を参照すると、撹拌子２２４の複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８のそれぞれは、第１階層部２６４および第２階層部２６６を有する軸方向範囲（axial extent）２６２を有する。また、図２５を参照すると、第１階層部２６４は、第１遠位端頂点２７０で終わる第１径方向範囲（radial extent）２６８を有する。第２階層部２６６は、第２遠位端頂点２７４で終わる第２径方向範囲２７２を有する。第１径方向範囲２６８は、第２径方向範囲２７２よりも大きいため、第１階層部２６４の第１遠位端頂点２７０の第１回転速度は、第２階層部２６６の第２遠位端頂点２７４の第２回転速度よりも速い。

また、本実施形態において、第１径方向範囲２６８は、前の実施形態のように籠状格納構造（cage containment structure）により制限されないため、第１遠位端頂点２７０は、チャンバ２３８の内周壁２４０の周辺部の近く、具体的には、中心連続１／３容積部２２８−２および遠位連続１／３容積部２２８−３の中に配置されてもよい。第１遠位端頂点２７０とチャンバ２３８の内周壁２４０の間の隙間を減らすことによって、混合効力が向上する。撹拌子２２４は、回転軸２５０から各パドルの第１階層部２６４の第１遠位端頂点２７０に向かう撹拌子半径（第１径方向範囲２６８）を有する。撹拌子半径対第１遠位端頂点２７０と内周壁２４０に最も接近する所の間の空間距離の比率は、５：２〜５：０．０２５であってもよい。本実施例において、最も接近する所の各隙間は、２．０ミリメートル〜０．１ミリメートルの範囲内であってもよく、より好ましくは、１．０ミリメートル〜０．１ミリメートルの範囲内である。

第１階層部２６４は、第１遠位端頂点２７０を含む第１頂点部２７０−１を有する。第１頂点部２７０−１は、回転軸２５０から第１遠位端頂点２７０の方向に向かって細くなってもよい。第１階層部２６４の第１頂点部２７０−１は、対称の上表面と下表面を有し、それぞれ傾斜した、すなわち面取りした先頭面および傾斜した後端面を有する。第１頂点部２７０−１の傾斜先頭面および傾斜後端面は、第１遠位端頂点２７０に集まるよう構成される。

また、本実施形態において、複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８のそれぞれの第１階層部２６４は、まとめて凸面２７６を形成する。図１８に示すように、凸面２７６は、チャンバ２３８のベース壁２３０と接触するよう配置された抗力減少半径（drug-reducing radius）を有する。抗力減少半径は、例えば、複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８のそれぞれの第１階層部２６４の第１径方向範囲２６８よりも少なくとも３倍大きくてもよい。

図２６を再度参照すると、第２階層部２６６は、第２遠位端頂点２７４を含む第２頂点部２７４−１を有する。第２遠位端頂点２７４は、放射状の鈍端面（radial blunt end surface）を有してもよい。複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８のそれぞれの第２階層部２６６は、傾斜した、すなわち面取りした先頭面および傾斜した後端面を有する上表面を有する。

図１９〜図２７を参照すると、撹拌子２２４の回転軸２５０は、流体吐出方向１２０−１に対して、±４５度、垂直の角度範囲内に配向される。言い換えれば、撹拌子２２４の回転軸２５０は、吐出チップ１１８の平面範囲（例えば、平面２３４）に対して、±４５度、平行の角度範囲内に配向される。また、撹拌子２２４の回転軸２５０は、ベース壁２３０の平面範囲に対して、±４５度、垂直の角度範囲内に配向される。組み合わせると、撹拌子２２４の回転軸２５０は、流体吐出方向１２０−１および／またはベース壁２３０の平面範囲に対して、±４５度、垂直の角度範囲と、吐出チップ１１８の平面範囲に対して、±４５度、平行の角度範囲の両方に配向される。

より好ましくは、回転軸２５０は、流体吐出方向１２０−１に対して実質的に垂直な向き、吐出チップ１１８の平面２３４、すなわち、平面範囲に対して実質的に平行な向き、およびベース壁２３０の平面２３６に対して実質的に垂直な向きを有する。本実施形態において、撹拌子２２４の回転軸２５０は、回転軸２５０を回る全ての向きにおいてベース壁２３０の平面２３６に対して実質的に垂直な、および／または回転軸２５０を回る全ての向きにおいて、流体吐出方向１２０−１に対して実質的に垂直な向きを有する。

撹拌子２２４の向きは、上述したように、ガイド部２２６により達成され、ガイド部２２６は、流体リザーバ２２８の可変容積内のチャンバ２３８内に設置されてもよく、より具体的には、チャンバ２３８の内周壁２４０によって定義される境界内に設置される。ガイド部２２６は、上述したように、チャンバ２３８の内部空間の所定の部分に撹拌子２２４を所定の向きのうちの１つで閉じ込め、配置するよう構成される。

図１８〜図２１を参照すると、例えば、ガイド部２２６は、吐出チップ１１８の平面範囲に対して、±４５度、平行の角度範囲内で撹拌子２２４の回転軸２５０を配置するよう構成される。より好ましくは、ガイド部２２６は、吐出チップ１１８の平面範囲に対して実質的に平行な撹拌子２２４の回転軸２５０を配置するよう構成される。本実施形態において、ガイド部２２６は、撹拌子２２４の回転軸２５０の向きが回転軸２５０を回る全ての向きにおいてベース壁２３０の平面２３６に対して実質的に垂直に、且つ回転軸２５０を回る全ての向きにおいて吐出チップ１１８の平面範囲に対して実質的に平行に配置および維持するよう構成される。

図１９〜図２１、および図２３を参照すると、ガイド部２２６は、環状部材２７８と、環状部材２７８に結合された複数の取り付けアーム２８０−１、２８０−２、２８０−３、２８０−４とを含む。環状部材２７８は、環状閉じ込め面２７８−２を定義する開口２７８−１を含む。開口２７８−１は、中心軸２８２を有する。撹拌子２２４の第２階層部２６６は、環状部材２７８の開口２７８−１内で受け取られる。環状閉じ込め面２７８−２は、複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８の第２階層部２６６の径方向範囲と接触し、中心軸２８２に対して撹拌子２２４の半径方向運動を制限するよう構成される。図１８〜図２０、および図２３を参照すると、環状部材２７８は、チャンバ２３８のベース壁２３０から軸方向にオフセットされるよう配置された軸拘束面２７８−３を有し、撹拌子２２４の第１階層部２６４と軸方向係合する。

図２０および図２１を参照すると、複数の取り付けアーム２８０−１、２８０−２、２８０−３、２８０−４は、筐体２１２を係合して、チャンバ２３８のベース壁２３０から分離されたチャンバ２３８の内部空間に環状部材２７８をぶら下げるよう構成され、軸拘束面２７８−３は、チャンバ２３８のベース壁２３０に面し、そこから軸方向にオフセットされるよう配置される。取り付けアーム２８０−１、２８０−２、２８０−３、２８０−４のそれぞれの遠位端は、ダイアフラム２２２の周辺部を係合するための自由端を有する各位置決め特徴２８０−５、２８０−６、２８０−７、２８０−８を含む。

本実施形態において、ベース壁２３０は、第１軸方向において中心軸２８２に対して撹拌子２２４の軸方向運動を制限し、環状部材２７８の軸拘束面２７８−３は、複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８の第１階層部２６４の少なくとも一部を軸方向に係合するよう設置され、第１軸方向とは反対の第２軸方向において中心軸２８２に対して撹拌子２２４の軸方向運動を制限する。

このように、本実施形態において、撹拌子２２４は、環状部材２７８の開口２７８−１および環状閉じ込め面２７８−２によって定義される領域内、および環状部材２７８の軸拘束面２７８−３とチャンバ２３８のベース壁２３０の間に閉じ込められる。撹拌子２２４が流体リザーバ２２８内で移動可能な範囲は、径方向において環状閉じ込め面２７８−２と撹拌子２２４の間に提供される半径方向公差、およびベース壁２３０と環状部材２７８の軸拘束面２３８−３の組み合わせにより提供される撹拌子２２４と軸方向リミットの間の軸方向交差により決定される。例えば、ガイド部２２６により提供される半径方向および軸方向の交差が厳しいほど、ベース壁２３０に対する垂線からの撹拌子２２４の回転軸２５０の変動が少なく、且つ流体リザーバ２２８内の撹拌子２２４の左右の動きが少ない。

本実施形態において、ガイド部２２６は、筐体２１２に着脱可能に取り付けられた一体インサート部材として構成される。図２３を参照すると、ガイド部２２６は、第１保持特徴部２８４を含み、筐体２１２の本体２１４は、第２保持特徴部２１４−２を含む。第１保持特徴部２８４は、第２保持特徴部２１４−２と係合され、筐体２１２と固定の関係でガイド部２２６を筐体２１２の本体２１４に取り付ける。第１保持特徴部２８４／第２保持特徴部２１４−２はそれぞれ、例えば、タブ／スロット配置、あるいは、スロット／タブ配置の形式であってもよい。

図１９に関して、図２３に最も良く示すように、ガイド部２２６は、さらに、分流特徴部２８６−１、再結合流特徴部２８６−２、および凹型円弧状表面２８６−３を有する流動制御部２８６を含んでもよい。流動制御部２８６は、流体入口２４２および流体出口２４４の領域内に軸拘束面２７８−３とベース壁２３０の間の軸方向空間を提供する。凹型円弧状表面２８６−３は、分流特徴部２８６−１および再結合流特徴部２８６−２のそれぞれと同一の範囲を持ち、且つこれらの間に延伸する。分流特徴部２８６−１は、流体入口２４２に隣接して配置され、再結合流特徴部２８６−２は、流体出口２４４に隣接して配置される。分流特徴部２８６−１は、チャンバ２３８の流体入口２４２の傾斜入口ランプ２４２−１（図１９を参照）と共同する傾斜壁を有し、流路２４６のチャネル入口２４６−１に向かって流体を案内する。同様に、再結合流特徴部２８６−２は、流体出口２４４の傾斜出口ランプ２４４−１（図１９を参照）と共同する傾斜壁を有し、流路２４６のチャネル出口２４６−２から離れるよう流体を案内する。

流体制御部２８６の全て、または一部を筐体２１２の本体２１４のチャンバ２３８の内周壁２４０に合体させることも考慮される。

本実施形態において、図２３に最も良く示すように、撹拌子２２４が回転軸２５０の周りを回転した時、撹拌子２２４は、複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８が流動制御部２８６の凹型円弧状表面２８６−３に周期的に面するように配向される。撹拌子半径対各パドルの第１階層部２６４の第１遠位端頂点２７０と流動制御部２８６の間の空間距離の比率は、５：２〜５：０．０２５であってもよい。さらに具体的に説明すると、ガイド部２２６は、チャンバ２３８の内部空間の所定の部分に撹拌子２２４を閉じ込めるよう構成される。本実施例において、第１遠位端頂点２７０と流動制御部２８６の凹型円弧状表面２８６−３の間の距離は、２．０ミリメートル〜０．１ミリメートルの範囲内であり、より好ましくは、１．０ミリメートル〜０．１ミリメートルの範囲内である。

また、図１８を参照すると、ガイド部２２６は、流体リザーバ２２８の一部に撹拌子２２４の回転軸２５０を配置するよう構成されるため、撹拌子２２４の複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８のそれぞれの第１遠位端頂点２７０は、吐出チップ１１８に比較的近い流体リザーバ２２８の近位連続１／３容積部２２８−１に回転して進入し、退出する。言い換えると、ガイド部２２６は、内部空間の一部に撹拌子２２４の回転軸２５０を配置するよう構成されるため、複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８のそれぞれの第１遠位端頂点２７０は、流体入口２４２および流体出口２４４を含むチャンバ２３８の内部空間の近位連続１／３容積部２２８−１に回転して進入し、退出する。

さらに具体的に説明すると、本実施形態において、撹拌子２２４は、４つのパドルを有し、ガイド部２２６は、チャンバ２３８の内部空間の一部に撹拌子２２４の回転軸２５０を配置するよう構成されるため、２対の正反対向きのパドルのそれぞれの第１遠位端頂点２７０は、流体入口２４２および流体出口２４４を含むチャンバ２３８の内部空間の近位連続１／３容積部２２８−１に、および吐出チップ１１８から最も遠い内部空間の遠位連続１／３容積部２２８−３に、それぞれ交互に配置される。さらに具体的に説明すると、本実施形態において、撹拌子２２４は、２組の正反対向きのパドルを有し、ガイド部２２６は、チャンバ２３８の内部空間の一部に撹拌子２２４の回転軸２５０を配置するよう構成されるため、２対の正反対向きのパドル（例えば、２５２、２５６、または２５４、２５８）（図２３に示す）のそれぞれの第１遠位端頂点２７０は、撹拌子２２４が回転した時、近位連続１／３容積部２２８−１および遠位連続１／３容積部２２８−３に交互にそれぞれ配置される。

図２８〜図３１は、撹拌子３００の構成を示したものであり、ガイド部２２６と使用する図１７〜図２７の実施形態に関して上述した微小流体分注装置２１０の撹拌子２２４と置き換えられる。

撹拌子３００は、回転軸３５０、および回転軸３５０から離れる方向に放射状に延伸する複数のパドル３５２、３５４、３５６、３５８を有する。撹拌子３００は、外部磁場発生装置１６４（図１を参照）との相互作用により撹拌子３００を駆動して回転軸３５０の周りを回転させるよう構成された磁石３６０（例えば、永久磁石）（図３１を参照）を有する。本実施形態において、撹拌子３００は、回転軸３５０の周りを９０度単位で均等に間隔をあけた２対の正反対向きのパドルを有する。

本実施形態において、図示のように、撹拌子３００は、面取り面を有する階段状の、すなわち、二層構造の交差パターンに構成される。具体的に説明すると、撹拌子３００の複数のパドル３５２、３５４、３５６、３５８は、第１階層部３６４および第２階層部３６６を有する軸方向範囲３６２を有する。第１階層部３６４は、第１遠位端頂点３７０で終わる第１径方向範囲３６８を有する。第２階層部３６６は、第２遠位端頂点３７４で終わる第２径方向範囲３７２を有する。第１径方向範囲３６８は、第２径方向範囲３７２よりも大きいため、撹拌子３００の第１階層部３６４の第１遠位端頂点３７０の第１回転速度は、撹拌子３００の第２階層部３６６の第２遠位端頂点３７４の第２回転速度よりも速い。

第１階層部３６４は、第１遠位端頂点３７０を含む第１頂点部３７０−１を有する。第１頂点部３７０−１は、回転軸３５０から第１遠位端頂点３７０の方向に向かって細くなってもよい。第１階層部３６４の第１頂点部３７０−１は、対称の上表面と下表面を有し、それぞれ傾斜した、すなわち面取りした先頭面および傾斜した後端面を有する。第１頂点部３７０−１の傾斜先頭面および傾斜後端面は、第１遠位端頂点３７０に集まるよう構成される。また、本実施形態において、複数のパドル３５２、３５４、３５６、３５８のそれぞれの第１階層部３６４は、まとめてベース壁２３０を係合する平面３７６を形成する。

第２階層部３６６は、第２遠位端頂点３７４を含む第２頂点部３７４−１を有する。第２遠位端頂点３７４は、放射状の鈍端面を有してもよい。第２階層部３６６は、正反対の２対の上表面を有し、それぞれ、傾斜した、すなわち面取りした先頭面および傾斜した後端面を有する。しかしながら、本実施形態において、正反対の２対は、異なる構成を有し、正反対の対のパドル３５２、３５６の上傾斜先頭面および上傾斜後端面の面積は、正反対の対のパドル３５４、３５８の上傾斜先頭面および上傾斜後端面の面積よりも大きい。そのため、隣接して角度をなして離間した対の複数のパドル３５２、３５４、３５６、３５８は、それぞれ流体リザーバ２２８内の流体のより少なくより積極的な撹拌を交互に提供する。

図３２〜図３５は、撹拌子４００の構成を示したものであり、ガイド部２２６と使用する図１７〜図２７の実施形態に関して説明した微小流体分注装置２１０の撹拌子２２４と置き換えられる。

撹拌子４００は、回転軸４５０、および回転軸４５０から離れる方向に放射状に延伸する複数のパドル４５２、４５４、４５６、４５８を有する。撹拌子４００は、外部磁場発生装置１６４（図１を参照）との相互作用により撹拌子４００を駆動して回転軸４５０の周りを回転させるよう構成された磁石４６０（例えば、永久磁石）（図３２および図３５を参照）を有する。本実施形態において、撹拌子４００は、回転軸４５０の周りを９０度単位で均等に間隔をあけた２対の正反対向きのパドルを有する。

本実施形態において、示すように、撹拌子４００は、階段状の、すなわち、二層構造の交差パターンに構成される。具体的に説明すると、撹拌子４００の複数のパドル４５２、４５４、４５６、４５８は、第１階層部４６４および第２階層部４６６を有する軸方向範囲４６２を有する。第１階層部４６４は、第１遠位端頂点４７０で終わる第１径方向範囲４６８を有する。第２階層部４６６は、第２遠位端頂点４７４で終わる第２径方向範囲４７２を有する。第１径方向範囲４６８は、第２径方向範囲４７２よりも大きいため、撹拌子４００の第１階層部４６４の第１遠位端頂点４７０の第１回転速度は、撹拌子４００の第２階層部４６６の第２遠位端頂点４７４の第２回転速度よりも速い。

第１階層部４６４は、第１遠位端頂点４７０を含む第１頂点部４７０−１を有する。第１頂点部４７０−１は、回転軸４５０から第１遠位端頂点４７０の方向に向かって細くなってもよい。第１階層部４６４の第１頂点部４７０−１は、対称の上表面と下表面を有し、それぞれ傾斜した、すなわち面取りした先頭面および傾斜した後端面を有する。第１頂点部４７０−１の傾斜先頭面および傾斜後端面は、第１遠位端頂点４７０に集まるよう構成される。また、本実施形態において、複数のパドル４５２、４５４、４５６、４５８のそれぞれの第１階層部４６４は、まとめてベース壁２３０を係合する平面４７６を形成する。

第２階層部４６６は、第２遠位端頂点４７４を含む第２頂点部４７４−１を有する。第２頂点部４７４−１は、放射状の鈍端面を有する。第２階層部４６６は、正反対の２対の上表面を有する。しかしながら、本実施形態において、正反対の２対は異なる構成を有し、正反対の対のパドル４５２、４５６は上傾斜先頭面および上傾斜後端面を有するが、正反対の対のパドル４５４、４５８はこれらを有さない、すなわち、回転軸４５０に対して実質的に平行な鈍横面（blunt lateral surface）を提供する。

図３２〜図３５を参照すると、撹拌子４００は、回転軸４５０を放射状に交差するくぼみ（void）４７８を含み、くぼみ４７８は、正反対の対のパドル４５４、４５８の中に設置される。磁石４６０は、回転軸４５０に対して正反対向きの北極磁石４６０および南極磁石４６０とともに、くぼみ４７８の中に配置される。フィルムシール４８０は、例えば、超音波溶接、熱かしめ（heat staking）、レーザー溶接等により撹拌子４００に取り付けられ、くぼみ４７８の上を覆う。フィルムシール４８０は、撹拌子４００の材料と化学的に相溶性のあるシール層材料を有するのが好ましい。フィルムシール４８０は、正反対の対のパドル４５４、４５８の第２階層部４６６の上表面の形状に一致する形状を有する。インサート成形は、インサート成形プロセス加熱から磁石をわずかに消磁するため、この構成は、磁石の周りに成形される撹拌子挿入以上の利点を有する。

図３６〜図３９は、撹拌子４００−１の構成を示したものであり、図３２〜図３５に関して上述した撹拌子４００と実質的に同じ構成を有し、唯一の違いは、くぼみ４７８を密封するために使用されるフィルムシールの形状である。撹拌子４００−１は、円形のフィルムシール４８０−１を有し、複数のパドル４５２、４５４、４５６、４５８の隣接する対の間のアーチウェブ（arcuate web）を形成する直径を有する。ウェブ特徴は、撹拌子４００−１とダイアフラム２２２の間の領域、および複数のパドル４５２、４５４、４５６、４５８の隣接する対の間の領域のバルク混合流を分離するために使用される。

図４０〜図４３は、撹拌子５００の構成を示したものであり、ガイド部２２６と使用する図１７〜図２７の実施形態に関して上述した微小流体分注装置２１０の撹拌子２２４と置き換えられる。

撹拌子５００は、円筒状ハブ（cylindrical hub）５０２から離れる方向に放射状に延伸する複数のパドル５５２、５５４、５５６、５５８を有する。撹拌子５００は、外部磁場発生装置１６４（図１を参照）との相互作用により撹拌子５００を駆動して回転軸５５０の周りを回転させるよう構成された磁石５６０（例えば、永久磁石）（図４０および図４３を参照）を有する。

本実施形態において、図示のように、撹拌子５００の複数のパドル５５２、５５４、５５６、５５８は、面取り面を有する階段状の、すなわち、二層構造の交差パターンに構成される。具体的に説明すると、撹拌子５００の複数のパドル５５２、５５４、５５６、５５８は、第１階層部５６４および第２階層部５６６を有する軸方向範囲５６２を有する。第１階層部５６４は、第１遠位端頂点５７０で終わる第１径方向範囲５６８を有する。第２階層部５６６は、第２遠位端頂点５７４で終わる第２径方向範囲５７２を有する。

第１階層部５６４は、第１遠位端頂点５７０を含む第１頂点部５７０−１を有する。第１頂点部５７０−１は、回転軸５５０から第１遠位端頂点５７０の方向に向かって細くなってもよい。第１階層部５６４の第１頂点部５７０−１は、対称の上表面と下表面を有し、それぞれ傾斜した、すなわち面取りした先頭面および傾斜した後端面を有する。第１頂点部５７０−１の傾斜先頭面および傾斜後端面は、第１遠位端頂点５７０に集まるよう構成される。複数のパドル５５２、５５４、５５６、５５８のそれぞれの第１階層部５６４および円筒状ハブ５０２は、まとめてベース壁２３０を係合する凸状曲面５７６を形成する。

第２階層部５６６は、第２遠位端頂点５７４を含む第２頂点部５７４−１を有する。第２遠位端頂点５７４は、放射状の鈍端面を有してもよい。第２階層部５６６は、面取り先頭面および面取り後端面を有する上表面を有する。

図４０および図４３を再度参照すると、撹拌子５００は、回転軸５５０を放射状に交差するくぼみ５７８を含み、くぼみ５７８は、円筒状ハブ５０２の中に設置される。磁石５６０は、回転軸５５０に対して正反対向きの北極磁石５６０および南極磁石５６０とともに、くぼみ５７８の中に配置される。フィルムシール５８０は、例えば、超音波溶接、熱かしめ、レーザー溶接等により撹拌子５００の円筒状ハブ５０２の上表面に取り付けられ、くぼみ５７８の上を覆う。フィルムシール５８０は、撹拌子５００の材料と化学的に相溶性のあるシール層材料を有するのが好ましい。

図４４〜図４６は、撹拌子５００−１の構成を示したものであり、図４０〜図４３に関して上述した撹拌子５００と実質的に同じ構成を有し、唯一の違いは、くぼみ５７８を密封するために使用するフィルムシール５８０を永久カバー５８０−１に置き換えたことである。本実施形態において、永久カバー５８０−１は、インサート成形プロセスの間に磁石５６０の周りに形成される撹拌子本体と一体である。

図２４〜図４６の撹拌子の実施形態は、ガイド部２２６を有する微小流体分注装置２１０とともに使用すると説明したが、当業者であれば認識できるように、ガイド部１３４を有する微小流体分注装置１１０に関して上述した撹拌子１３２は、ガイド部１３４と使用する二層構造の撹拌子パドル設計も含むように変更されてもよい。

それぞれの微小流体分注装置（例えば、微小流体分注装置２１０）に流体が最初に導入された時、流体は、混合された粘度を有する所望の微粒子浮遊状態にある。この理想の状態を図４７に示す。詳しく説明すると、図４７は、垂直軸６００に沿って配置された筐体２１２の縦方向範囲を有する図１７〜図２３の微小流体分注装置２１０のＸ線画像である。図４７は、浮遊した微粒子含有量を有する流体６０２を示したものであり、沈殿した微粒子が堆積していない、すなわち、使用上、理想の状態である。

しかしながら、経時的に、流体の微粒子部分は、流体のバルク液体部分から分離する傾向にある。次に、経時的に、微粒子部分は、微粒子の沈殿層として形成された沈殿した微粒子部分として堆積する傾向がある。吐出された流体の被覆均一性を達成するために、流体再混合操作を行うことにより、流体液体において流体を所望の微粒子浮遊状態に維持することが望ましい。

流体のバルク流体液体部分の密度は、沈殿した微粒子部分の密度よりも小さいことが観察されている。また、沈殿した微粒子部分の密集した沈殿層は、所望の混合流体の粘度よりも粘度が大きい。沈殿した微粒子部分の密度が高ければ高いほど、撹拌子の回転運動を抑制する傾向にあるため、分離した流体は、再混合の課題が生じる。

図４８は、垂直軸６００に沿って配置された筐体２１２の縦方向範囲を有する図１７〜図２３の微小流体分注装置２１０のＸ線画像であり、筐体２１２は、吐出チップ１１８が垂直上向きに面するよう配向され、吐出チップ１１８の平面範囲は、垂直軸６００に対して実質的に垂直である。筐体２１２には、磁石５６０を有する撹拌子５００が含まれる。微小流体分注装置２１０の流体リザーバ２２８は、流体リザーバ２２８の重力低領域６０６において沈殿した微粒子６０４を含む流体６０２を収容するために示される。この向きにおいて、吐出チップ１１８は、垂直上向きに面しており、沈殿した微粒子６０４は、吐出チップ１１８に対して筐体２１２の反対端にある流体リザーバ２２８の重力低領域６０６に堆積する。

図４９は、垂直軸６００から約２０〜２５度の角度量６０８で軸外に傾斜した微小流体分注装置２１０の実施例のＸ線画像であり、垂直軸６００に対する筐体２１２の向きの変化に基づいて、沈殿した微粒子６０４がいかにして流体リザーバ２２８の新しい重力低領域６１０に移動するかを示したものである。また、流体リザーバ２２８の壁に隣接する粒子層が微小流体分注装置２１０の向きの変化によって移動しやすい傾向がないこともわかる。

図５０は、好ましくない向きを示す微小流体分注装置２１０（磁石２６０を有する撹拌子２２４を含む；図１８および図２３も参照）の実施例のＸ線画像であり、筐体２１２は、吐出チップ１１８が垂直下向きに面するよう配向され、吐出チップ１１８の平面範囲は、垂直軸６００に対して実質的に垂直である。図示したように、沈殿した微粒子６０４は、筐体２１２の向きの変化に基づいて、流体リザーバ２２８の新しい重力低領域６１２に移動するため、沈殿した微粒子６０４は、流路２４６のチャネル入口２４６−１およびチャネル出口２４６−２に堆積する。そのため、流体６０２を十分に混合しなくても、沈殿した微粒子６０４は、微小流体分注装置２１０を操作不可能にし、流路２４６を完全に遮断することによって、次に、流体が吐出チップ１１８に到達するのを防ぐ。

図５１を参照すると、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸を有する直交座標空間において、筐体２１２の縦方向範囲を正のＺ軸に、筐体２１２の横方向範囲をＸ−Ｙ平面に示した微小流体分注装置２１０を示したものである。Ｘ−Ｚ平面において、正のＸ軸は、０度を示し；Ｚ軸は、垂直を示し、上部Ｚ軸（正）が９０度で表示され、上述した垂直軸６００に対応する；そして、Ｘ軸（負）は、１８０度を示す。微小流体分注装置２１０の筐体２１２の縦方向範囲の向きは、流体吐出方向１２０−１で示され、吐出チップ１１８および流路２４６が面している方向も示す。

混合の準備において、微小流体分注装置２１０は、流体吐出方向１２０−１が下方に面さないように配置される。用語「下方に面さない」とは、流体吐出方向１２０−１の矢印がＸ−Ｙ平面の下に向かない、すなわち、水平よりも小さくならないことを意味する。そのため、本実施例の向きでは、垂直上向きに（９０度でＺ＋）±９０度、すなわち、流体吐出方向１２０−１が下向きにならずに水平に対して垂直上向きの範囲で、微小流体分注装置２１０をＸ−Ｚ平面上でＹ軸を軸にして回転させることができる。

言及すべきこととして、吐出チップ１１８の平面範囲は、実質的に、流体吐出方向１２０−１の周りの全ての向きにおいて流体吐出方向１２０−１に対して垂直であり、微小流体分注装置２１０の筐体２１２の底壁２３０の平面範囲は、実質的に、流体吐出方向１２０−１に対して垂直である。そのため、Ｘ−Ｚ平面（例えば、底壁２３０が上向きに面する、または下向きに面する）における筐体２１２（Ｘ＋またはＸ−）の傾斜方向は、微粒子の沈殿が撹拌子２２４の周りに堆積する範囲を決定することができる。

図５２において、流体吐出方向１２０−１が１３５度上向きに向いた（すなわち、９０度（垂直上向き）から正に４５度ずれた）微小流体分注装置２１０を示したものであり、微小流体分注装置２１０は、ダイアフラム２２２のドーム部２２２−１の外観２２２−２が上向きに面し、底壁２３０の外観２３０−１が下向きに面するよう配向される。ダイアフラム２２２の外観２２２−２および底壁２３０の外観２３０−１のそれぞれが面していると考えられる角度は、撹拌子２２４の回転軸２５０がＺ軸の垂直上向きの部分と交差する角度と一致するが、撹拌子２２４の回転軸２５０がＺ軸に対して平行な時は、例外である。図５３の例において、ダイアフラム２２２のドーム部２２２−１の外観２２２−２は、４５度上向きに面し、底壁２３０の外観２３０−１は、４５度下向きに面している。図５３に示した流体吐出方向１２０−１の１３５度の向きにおいて、底壁２３０に沿って沈殿した、または沈殿している微粒子は、流体リザーバ２２８の重力低点に向かって、および撹拌子２２４から離れるように移動し始める（図４９を参照）。

図５３を参照すると、代わりに、流体吐出方向１２０−１の向きは、４０度〜９０度の範囲内であってもよく、向きが垂直でない時、すなわち、９０度でない時、底壁２３０の外観２３０−１は、上向きに面するよう配置され、ダイアフラム２２２の外観２２２−２は、下向きに面するよう配置される。図５３の具体例において、微小流体分注装置２１０の向きは、吐出チップ１１８のノズルが上向きの利点を有するが、垂直から４５度下向きに面するよう切り替えられたダイアフラム２２２のドーム部２２２−１の外観２２２−２を有するため、底壁２３０の外観２３０−１、およびそれに対応して、底壁２３０に接触する撹拌子２２４の凸面２７６は、この時、垂直から４５度の角度上向きに面する。微小流体分注装置２１０の４５度の向きは、依然として微粒子を吐出チップ１１８および流路２４６から離れるように移動させるだけでなく、微粒子を撹拌子２２４の複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８（図２４を参照）から離れた領域に、且つダイアフラム２２２のドーム部２２２−１に向かって沈殿させる。しかしながら、撹拌子２２４が回転できる場合、すなわち、微粒子沈殿物によって回転が阻止されていない場合、図５２に示した向きでは、撹拌子２２４の先端速度が高くなれば高くなるほど、図５３の向きよりも沈殿した微粒子に近くなるため、図５３に示した向きよりも図５２に示した向きの方が好ましい。

一般的な観察として、図４７に示すように、微小流体分注装置の使用間、または微小流体分注装置内の再混合間の時間が長ければ長いほど、微粒子浮遊の許容量、例えば、好ましくは、微小流体分注装置の初期充填の許容範囲のレベルを達成するために微小流体分注装置内の流体を再混合するのに必要な混合時間が長くなる。

図５４を参照すると、本発明の１つの側面に係る外部磁場発生装置１６４のブロック図を示したものである。外部磁場発生装置１６４は、マイクロコントローラ１６４−１、電磁場回転子１６４−２、電磁場発生装置１６４−３、およびセンサ１６４−４を含む。マイクロコントローラ１６４−１は、本分野において周知のマイクロプロセッサ、オンボード（on-board）の非一時的（non-transitory）電子記憶装置１６４−５、およびインターフェース回路、例えば、入力／出力回路、汎用非同期送受信機（universal asynchronous receiver/transmitter, UART）、アナログ−デジタル（A-to-D）変換器等を含む。マイクロコントローラ１６４−１は、プログラム命令を実行して、外部磁場発生装置１６４によって生成された磁場の回転を制御し、次に、磁石２６０を有する撹拌子（例えば、撹拌子２２４）の回転を制御するよう構成される。

さらに詳しく説明すると、電磁場発生装置１６４−３は、撹拌子２２４の磁石２６０に結合された外部磁場を生成する。マイクロコントローラ１６４−１は、電磁場回転子１６４−２に供給される制御信号を生成するためのプログラム命令を実行して、電磁場発生装置１６４−３によって生成された磁場の回転速度および回転方向を制御し、次に、撹拌子２２４の回転速度および回転方向を制御する。正常な混合操作中、撹拌子２２４の回転速度は、例えば、１００〜１０００回転／分の範囲内であってもよい。上述したように、外部磁場発生装置１６４によって生成された外部磁場は、ステッパモータの操作と同様に、電源を選択的にオンおよびオフにして磁場の仮想回転を生成し、方向を切り替えることのできる不連続に配置された電磁石によって、電子的に回転させてもよく、あるいは、回転可能なモータシャフトに接続された磁気板（例えば、永久磁石）により、物理的に回転させてもよい。

本発明に基づき、センサ１６４−４は、フィードバック信号を提供する電気出力を有し、撹拌子（例えば、撹拌子２２４）が微小流体分注装置（例えば、微小流体分注装置２１０）の流体リザーバ内で適切且つ効率的に回転しているかどうかを判断するために使用される。センサ１６４−４は、例えば、撹拌子２２４の磁石２６０の相対角度回転位置および外部磁場発生装置１６４の電磁場回転子１６４−２および電磁場発生装置１６４−３によって生成された回転中の磁場の位置に基づいて、電気的形状で複合型磁気信号を生成して供給するホール効果センサ（Hall-effect sensor）であってもよい。

本実施形態において、撹拌子２２４の回転の制御は、ステッパモータの駆動と等しい。撹拌子２２４の角度回転速度は、電磁場回転子１６４−２および電磁場発生装置１６４−３によって生成された磁場の平均角度回転速度と一致していなければならず、そうでなければ、撹拌子２２４の回転運動は、電磁場回転子１６４−２および電磁場発生装置１６４−３によって生成された回転中の磁場により「位相を中断する」。ここで使用した「位相を中断する（break phase, breaking phase, broken phase）」という用語は、回転中の磁場の角度回転速度が撹拌子（例えば、磁石２６０を有する撹拌子２２４）の角度回転速度を超えた状況を指す。

本発明に基づき、回転中の磁場は、連続回転の場合はアナログであってもよく、あるいは所定の増分角度位置（incremental angular position）の場合はデジタルであってもよい。

これらの概念を示すため、図５５〜図５８も参照されたい。図５５〜図５８のそれぞれにおいて、外部磁場発生装置１６４の電磁場回転子１６４−２および電磁場発生装置１６４−３によって生成された回転中の磁場７００の回転方向、および撹拌子２２４の磁石２６０の回転方向は、いずれも回転方向２５０−１、すなわち、反時計回りである。磁石２６０は、北極（Ｎ）および南極（Ｓ）を含む。また、電磁場発生装置１６４−３および電磁場回転子１６４−２によって生成された回転中の磁場７００は、北極（Ｎ）および南極（Ｓ）を有する。

図５５は、外部磁場発生装置１６４の電磁場発生装置１６４−３および電磁場回転子１６４−２によって生成された磁場７００の角度回転位置に相対する磁石２６０を有する撹拌子２２４を示したものである。本実施例において、磁場７００は、４つの別々の角度回転位置で示され、それぞれ位置１、位置２、位置３、および位置４として識別される。本実施例では、説明を容易にするため、４つの角度回転位置のみを識別するが、当業者であれば認識できるように、実際に、角度回転位置の数は、必要であれば、増やすことができ、２×ｎまでの数に相当する（ｎは、正の整数）。図５５において、位置１の最初の発生は、位置Ｐ１（Ａ）として識別され、理解すべきこととして、位置Ｐ１（Ａ）および位置Ｐ１の磁場７００の角度回転位置の各Ｎ、Ｓの描写は、同一である。異なる極は引き合い、同じ極は反発し合うため、電磁場回転子１６４−２および電磁場発生装置１６４−３によって生成された磁場７００の角度回転位置が回転するにつれて、撹拌子２２４の磁石２６０の角度回転位置は、後に続こうとする。

図５５を参照すると、位置Ｐ１（Ａ）において、電磁場発生装置１６４−３の磁場７００が静止して、撹拌子２２４の回転が遮断されていない場合、撹拌子２２４の磁石２６０は、電磁場発生装置１６４−３によって生成された磁場７００の角度回転位置に固定する。例えば、撹拌子２２４の磁石２６０の北極（Ｎ）は、外部磁場発生装置１６４の電磁場発生装置１６４−３によって生成された磁場７００の南極（Ｓ）と引き合う。

図５５において、例えば、位置Ｐ１（Ａ）、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、およびＰ１は、不連続のサンプル時間において、電磁場発生装置１６４−３および電磁場回転子１６４−２の磁場７００が静止位置Ｐ１（Ａ）から完全に１回転し、撹拌子２２４が完全に１回転したことを示す。位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、およびＰ４に示すように、撹拌子２２４の磁石２６０の角度回転位置は、外部磁場発生装置１６４の電磁場発生装置１６４−３および電磁場回転子１６４−２によって生成された回転中の磁場７００の角度回転位置から位相が遅れる。いくつかの位相遅れ（phase lag）が予想される。

本実施形態において、正常な位相遅れの範囲（例えば、経験的に決定される）を定義し、位相遅れの量は、撹拌子２２４の回転／撹拌効果に不利に影響しない。本実施例において、正常な位相遅れの範囲は、０度〜１４０度の範囲に定義される。そのため、正常でない位相遅れは、異常な位相遅れとみなされ、本実施例では、１４０度以上の位相遅れを異常な位相遅れとする。異常な位相遅れは、位相を中断する状況を含み、固着した（stuck）撹拌子の位相を中断する特殊な場合も含まれる。

図５５の本実施例において、位相遅れは、約３０度である。ここで使用した用語「約（approximately）」は、表示量±１０％を意味する。磁場７００の回転による撹拌子２２４の連続回転は、一連の位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、およびＰ４の繰り返しによって認識される。

図５６は、例えば、撹拌子２２４の周りに沈殿した粒子が堆積することによって、撹拌子２２４を回転させるのに必要なトルクが高くなり過ぎて回転できない、すなわち、撹拌子２２４が固着して回転が阻止された場合を示したものである。そのため、磁場７００が完全に１回転したことを示す位置Ｐ１〜Ｐ４の順番に示すように、撹拌子２２４が静止している間、外部磁場発生装置１６４の磁場７００は回転している。そのため、図５６は、撹拌子２２４が外部磁場発生装置１６４の電磁場発生装置１６４−３によって生成された磁場７００の回転から位相を中断した一例を示したものである。

撹拌子２２４が回転中の磁場７００から位相を中断する別の可能性例は、電磁場回転子１６４−２および電磁場発生装置１６４−３によって提供された磁場７００の回転の角度回転速度の加速率が撹拌子２２４によって得られる加速率よりも速い時である。このような場合、例えば、磁場７００の現角度回転速度を減らして、許容可能な位相遅れ関係を得なければならない。

図５７は、回転中の磁場７００の複数の位置Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれにおいて、撹拌子２２４の角度回転位置と磁場７００の角度回転位置の間に約４５度の位相遅れがある場合を示したものである。

図５８は、回転中の磁場７００の複数の位置Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれにおいて、撹拌子２２４の角度回転位置と磁場７００の角度回転位置の間に、円弧状の矢印線で示した約９０度の位相遅れがある場合を示したものである。また、図５８は、複数の回転周期を示したものであり、各回転周期は、位置Ｐ１〜Ｐ４の各セットを含む。注意すべきこととして、明確に示す目的で、図５８では、撹拌子２２４の磁石２６０を１つしか表示していないが、図５８のサイズ制限により、磁石２６０の北極（Ｎ）は、太字の点で示してある。

図５６〜図５８を再度参照すると、図５６〜図５８は、図５６〜図５８の様々な状況における磁場７００の４つの角度回転位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、およびＰ４に対する撹拌子磁石強度（グラフ上）、磁場７００の磁場強度（グラフ中間）、および複合磁気強度（グラフ下）を含む３つのグラフを含む。各グラフの垂直軸は、磁気強度振幅を示し、水平軸は、角度回転位置を示す。水平軸の目盛り０〜１は、磁場７００の位置Ｐ１〜Ｐ４に対応する磁場７００の１つの完全な回転（周期）を示す。図５８は、磁場７００の複数の回転（周期）を示したものであり、０〜１、１〜２、２〜３、３〜４の各範囲は、磁場７００の１つの回転を示す。複合磁気強度（グラフ下）は、水平軸に沿った任意の点における撹拌子磁石強度（グラフ上）と磁場７００の磁場強度（グラフ中間）の代数和であり、操作中に撹拌子磁石２６０および磁場７００の両方から磁気貢献を受け取るセンサ１６４−４（ホール効果センサ）の電気出力を示す。

一般的に、注意すべきこととして、図５６〜図５８において、磁場強度（中間）グラフの磁場強度輪郭（曲線）は、方形波（square wave）であり、磁場７００の角度回転速度に関わらず、回転中の磁場７００に対してセンサ１６４−４が固定された位置にあることにより、同じ輪郭形状を有する。このように、図５６〜図５８間のような複合磁気強度（下）グラフの複合磁気強度輪郭の各形状の多様性は、撹拌子２２４の磁石２６０の角度回転位置が磁場７００の角度回転位置を遅らせた量の差によるものである。そのため、現複合磁気強度輪郭を示すセンサ１６４−４の現出力と、複合磁気強度輪郭の前回保存された輪郭データベース、すなわち、電気ライブラリを比較することによって、撹拌子が固着しているかどうか、正常に動作しているかどうか、すなわち、予め定義された範囲内の遅れであるかどうか、あるいは回転中の磁場により撹拌子が位相を中断したかどうかを決定することができる。

上述したように、図５６は、撹拌子２２４、次に、磁石２６０が固着した場合、すなわち、回転が阻止された場合を示したものである。図５６は、磁石２６０の撹拌子磁石強度輪郭７０２、磁場７００の磁場強度輪郭７０４、および複合磁気強度輪郭７０６を含む上述した３つのグラフを含む。必要であれば、固着した撹拌子を示す撹拌子磁石強度輪郭７０２は、例えば、磁場７００がない時に磁気読み取りを行うことによって、例えば、外部磁場発生装置１６４の磁場７００をオフにすることによって、センサ１６４−４のセンサ出力において生成される。また、必要であれば、一定の方形波形状を有する磁場強度輪郭７０４は、例えば、微小流体分注装置２１０がない時に、あるいは回転が阻止された撹拌子２２４を有する微小流体分注装置２１０がある時に、センサ１６４−４のセンサ出力において生成される。

複合磁気強度輪郭７０６は、撹拌子磁石強度輪郭７０２と磁場強度輪郭７０４の代数和である。撹拌子磁石強度輪郭７０２（固着した撹拌子）は、一致して一定であり、撹拌子磁石２６０の非回転を示すため、複合磁気強度輪郭７０６の形状は、垂直軸における一致性の垂直偏移がなければ、磁場７００の磁場強度輪郭７０４の形状と同じである。また、複合磁気強度輪郭７０６は、磁場７００を回転させながら回転し２２４の磁石２６０の回転を阻止することによって、センサ１６４−４のセンサ出力において生成される。

このように、再度、図５４も参照すると、センサ１６４−４によって生成された複合電気強度輪郭７０６は、マイクロコントローラ１６４−１に複合磁気信号として供給され、次順に、例えば、アナログデジタル変換器により複合電気信号を処理し、複合電気強度輪郭７０６（固着した撹拌子）を示すデジタルデータを外部磁場発生装置１６４のマイクロコントローラ１６４−１の電子記憶装置１６４−５に形成された輪郭データベース１６４−６に保存する。そのため、複合電気強度輪郭７０６のデジタル表示は、微小流体分注装置２１０の撹拌子２２４の固着した撹拌子状況を示すものとして、今後の参考用に、電子記憶装置１６４−５の輪郭データベース１６４−６から読み出される。したがって、複合電気強度輪郭７０６は、外部磁場発生装置１６４によって生成された回転中の磁場７００の回転に対する撹拌子２２４の動作状態（例えば、固着、正常、位相中断等）を決定する時に、マイクロコントローラ１６４−１によって使用される。

同様に、磁場強度輪郭７０４を示すセンサ１６４−４によって生成された電気信号は、例えば、アナログデジタル変換器によりマイクロコントローラ１６４−１によって処理され、次に、今後の参考用に、磁場強度輪郭７０４を示すデジタルデータをマイクロコントローラ１６４−１の電子記憶装置１６４−５に形成された輪郭データベース１６４−６に保存する。

上述したように、図５７は、回転中の磁場７００の複数の位置Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれにおいて、撹拌子２２４の磁石２６０の角度回転位置と磁場７００の角度回転位置の間に約４５度の位相遅れがある場合を示したものである。図５７は、磁石２６０の撹拌子磁石強度輪郭７０８、磁場７００の磁場強度輪郭７０４、および複合磁気強度輪郭７１０を含む上述した３種のグラフを含む。

４５度の遅れを示す複合磁気強度輪郭７１０を確立するため、ラボ設定で４５度遅れた状況をシミュレーションした後、センサ１６４−４のセンサ出力の読み出しを行って、複合磁気強度輪郭７１０を示す複合電気信号を得ることができる。詳しく説明すると、図５４も参照すると、センサ１６４−４によって生成された複合磁気強度輪郭７１０は、マイクロコントローラ１６４−１に複合磁気信号として供給され、次に、例えば、アナログデジタル変換器により複合電気信号を処理し、４５度の遅れを有する複合磁気強度輪郭７１０を示すデジタルデータを外部磁場発生装置１６４のマイクロコントローラ１６４−１の電子記憶装置１６４−５に形成された輪郭データベース１６４−６に保存する。そのため、複合磁気強度輪郭７１０のデジタル表示は、回転中の撹拌子７００に対する微小流体分注装置２１０の撹拌子２２４の磁石２６０の４５度の遅れを示すものとして、今後の参考用に、電子記憶装置１６４−５の輪郭データベース１６４−６から読み出すこともできる。次に、複合磁気強度輪郭７１０は、外部磁場発生装置１６４によって生成された回転中の磁場７００の回転に対する撹拌子２２４の動作状態（例えば、固着、正常、位相中断等）を決定する時に、マイクロコントローラ１６４−１によって使用される。

必要であれば、磁石２６０の撹拌子磁石強度輪郭７０８は、一定の方形波形状を有する磁場７００の磁場強度輪郭７０４を複合磁気強度輪郭７１０から差し引くことによって、最も容易に得ることができる。この数学演算は、マイクロコントローラ１６４−１によって実行されるプログラム命令によって実行され、次に、磁石２６０の撹拌子磁石強度輪郭７０８をマイクロコントローラ１６４−１の電子記憶装置１６４−５に形成された輪郭データベース１６４−６に保存してもよい。

上述したように、図５８は、回転中の磁場７００の複数の位置Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれにおいて、撹拌子２２４の角度回転位置と磁場７００の角度回転位置の間に約９０度の位相遅れがある場合を示したものである。図５８は、磁石２６０の撹拌子磁石強度輪郭７１２、磁場７００の磁場強度輪郭７０４、および複合磁気強度輪郭７１４を含む上述した３種のグラフを含む。一般的に観察されるように、撹拌子２２４の角度回転速度が増えるにつれ、撹拌子２２４の角度回転速度および磁場７００の角度回転速度の間の位相遅れの量が増える。

９０度の遅れを示す複合磁気強度輪郭７１４を確立するため、ラボ設定で９０度遅れた状況をシミュレーションした後、センサ１６４−４のセンサ出力の読み出しを行って、複合磁気強度輪郭７１４を示す複合電気信号を得ることができる。詳しく説明すると、図５４も参照すると、センサ１６４−４によって生成された複合磁気強度輪郭７１４は、マイクロコントローラ１６４−１に複合磁気信号として供給され、次に、例えば、アナログデジタル変換器により複合電気信号を処理し、９０度の遅れを有する複合磁気強度輪郭７１４を示すデジタルデータを外部磁場発生装置１６４のマイクロコントローラ１６４−１の電子記憶装置１６４−５に形成された輪郭データベース１６４−６に保存する。

そのため、複合磁気強度輪郭７１４のデジタル表示は、回転中の撹拌子７００に対する微小流体分注装置２１０の撹拌子２２４の磁石２６０の９０度の遅れを示すものとして、今後の参考用に、電子記憶装置１６４−５の輪郭データベース１６４−６から読み出すこともできる。次に、複合磁気強度輪郭７１４は、外部磁場発生装置１６４によって生成された回転中の磁場７００の回転に対する撹拌子２２４の動作状態（例えば、固着、正常、位相中断等）を決定する時に、マイクロコントローラ１６４−１によって使用される。

必要であれば、磁石２６０の撹拌子磁石強度輪郭７１２は、一定の方形波形状を有する磁場７００の磁場強度輪郭７０４を複合磁気強度輪郭７１４から差し引くことによって、最も容易に得ることができる。この数学演算は、マイクロコントローラ１６４−１によって実行されるプログラム命令によって実行され、次に、磁石２６０の撹拌子磁石強度輪郭７１２をマイクロコントローラ１６４−１の電子記憶装置１６４−５に形成された輪郭データベース１６４−６に保存してもよい。

上記説明に基づいて、複合磁気強度輪郭は、電子記憶装置１６４−５の輪郭データベース１６４−６に保存され、正常な状況および固着した撹拌子の状況を示す。固着した撹拌子の状況は、図５６の複合磁気強度輪郭７０６等の単一の複合磁気強度輪郭で示される。正常な状況は、予め確立された正常な位相遅れの範囲（例えば、０度〜１４０度の範囲）内の複数の複合磁気強度輪郭で示される。

図５７および図５８の例において、４５度の位相遅れを示す複合磁気強度輪郭７１０および９０度の位相遅れを示す複合磁気強度輪郭７１４は、正常な位相遅れを示す複数の複合磁気強度輪郭のうちの２つであってもよい。例えば、正常な位相遅れは、指定された正常な遅れ範囲内にある任意の数の複合磁気強度輪郭により示すことができる。例えば、正常な位相遅れを示す複数の複合磁気強度輪郭は、１度増加、５度増加、または１０度増加、あるいはこの種の他の増加等の角度増加において確立され、電子記憶装置１６４−５の輪郭データベース１６４−６に保存することができる。

センサ１６４−４が読み出した既定で正常な位相遅れ範囲に入らない複合磁気強度輪郭は、異常な位相遅れであり、固着した撹拌子は、異常な遅れ状況の特殊な場合である。そのため、正常な位相遅れ範囲（正常な状況を示す）および異常な位相遅れ（異常な状況を示す）は、相互排他的である。

図５９は、撹拌子２２４を含む図１７〜図２７の実施形態をさらに参照し、本発明の１つの側面に基づく微小流体分注装置内の撹拌子を操作する方法のフローチャートである。図５９の方法は、ステップＳ８１０における手動の介入を除き、図５４に示したマイクロコントローラ１６４−１によって実行されるプログラム命令によって行うことができる。

ステップＳ８００において、撹拌子２２４の磁石２６０の角度回転位置と外部磁場発生装置１６４の電磁場回転子１６４−２および電磁場発生装置１６４−３によって生成される磁場７００の角度回転位置の間の現位相遅れが正常な位相遅れの範囲内にあるかどうかを判断する。

詳しく説明すると、実時間で、センサ１６４−４は、磁石２６０および磁場７００の現複合磁気強度を示す電気信号を提供する。マイクロコントローラ１６４−１は、現複合磁気強度を示す電気信号を処理して、現複合磁気強度を得る。マイクロコントローラ１６４−１は、その後、電子記憶装置１６４−５の輪郭データベース１６４−６にアクセスして、現複合磁気強度と保存した複数の複合磁気強度輪郭を比較する。その比較結果が一致した場合、あるいは現複合磁気強度（例えば、曲線）が正常な位相遅れの範囲内にある保存した２つの複合磁気強度輪郭の間に入る場合、撹拌子２２４は、正常な状況で動作しているものとみなし、ＹＥＳの判断を行う。そうでなければ、撹拌子２２４の磁石２６０の角度回転位置と磁場７００の角度回転位置の間の位相遅れが正常な位相遅れの範囲にないため、ＮＯの判断を行い、異常な状況とみなす。

ステップＳ８００の判断がＹＥＳの場合、手順は、ステップＳ８０２に進む。ステップＳ８０２、Ｓ８０４、およびＳ８０６は、位相遅れが正常な位相遅れの範囲内にある場合に、撹拌子２２４の撹拌効果を上げるためのものである。

ステップＳ８０２において、撹拌子２２４の磁石２６０の角度回転位置と磁場７００の角度回転位置の間の位相遅れが経時的に安定しているかどうかを判断する。ここで使用したように、センサ１６４−４からの現複合磁気強度の一群の連続読み出しが所定の偏差値以上（例えば、５％以上）互いに外れていない場合、位相遅れは、「安定している（stable）」。

ステップＳ８０２における判断がＹＥＳである、すなわち、位相遅れが安定している場合、ステップＳ８０４において、回転中の磁場７００の角度回転速度を増やすことによって、撹拌子２２４の角度回転速度を増やす。角度回転速度における正のオーバーシュート（positive overshoot）を回避するためには、この増加を徐々に行い、漸進的に、例えば、１％の速度増加量で行なってもよい。詳しく説明すると、マイクロコントローラ１６４−１は、位相遅れが安定しているかどうかを判断するためのプログラム命令を実行し、安定している場合は、電磁場回転子１６４−２に信号を送信して、磁場７００の角度回転速度を特定の量だけ増やす。そして、手順は、ステップＳ８００に戻る。

ステップＳ８０２における判断がＮＯである、すなわち、位相遅れが安定していない場合、ステップＳ８０６において、回転中の磁場７００の角度回転速度を減らす。角度回転速度における負のオーバーシュート（negative overshoot）を回避するためには、角度回転速度の減少を徐々に行い、漸進的に、例えば、１％の速度減少量で行なってもよい。詳しく説明すると、マイクロコントローラ１６４−１は、位相遅れが安定しているかどうかを判断するためのプログラム命令を実行し、安定していない場合は、電磁場回転子１６４−２に信号を送信して、磁場７００の角度回転速度を特定の量だけ減らす。そして、手順は、ステップＳ８００に戻る。

ステップＳ８００における判断がＮＯである、すなわち、撹拌子２２４の磁石２６０の角度回転位置と磁場７００の角度回転位置の間の位相遅れが正常な位相遅れの範囲内にない場合、すなわち、位相遅れが異常である場合、手順は、ステップＳ８０８に進む。

ステップＳ８０８、Ｓ８１０、およびＳ８１２は、位相遅れが正常な位相遅れの範囲でない場合、すなわち、位相遅れが異常である場合に実施される。

ステップＳ８０８において、撹拌子２２４が固着しているかどうか、すなわち、撹拌子２２４が回転しないかどうかを判断する。

詳しく説明すると、実時間で、センサ１６４−４は、磁石２６０および磁場７００の現複合磁気強度を示す電気信号を提供する。マイクロコントローラ１６４−１は、現複合磁気強度を示す電気信号を処理して、現複合磁気強度を得る。マイクロコントローラ１６４−１は、その後、電子記憶装置１６４−５の輪郭データベース１６４−６から、固着した撹拌子複合磁気強度輪郭（例えば、複合磁気強度輪郭７０６）にアクセスして、現複合磁気強度と保存した固着した撹拌子複合磁気強度輪郭を比較する。

その比較結果が一致した場合、ステップＳ８０８の結果はＹＥＳであり、固着した撹拌子、すなわち、撹拌子２２４の磁石２６０の角度回転位置と磁場７００の角度回転位置の間に異常な位相遅れがある特殊な場合を示す。比較が一致しなかった場合、ステップＳ８０８の結果はＮＯであり、位相遅れは、通常の異常な位相遅れの場合とみなされるため、手順は、ステップＳ８１２に進む。

ステップＳ８０８における判断がＹＥＳである、すなわち、撹拌子２２４が固着している場合、手順は、ステップＳ８１０に進み、ユーザーの介入を行って、固着した撹拌子を引き剥がす。微小流体分注装置の向きを変え、重力を利用して微粒子を移動させ、沈殿した微粒子（例えば、図４８〜図５０の沈殿した微粒子６０４）によって形成された層を壊すことにより、堆積した沈殿した微粒子６０４によって回転できなくなった撹拌子（例えば、撹拌子２２４）を解放できることが観察されている。注意すべきこととして、吐出チップの角度が浅い時、例えば、輸送状態中に、流路を含む吐出チップ領域に堆積した沈殿物が動いている時は、重力を有効利用することができない。

沈殿した微粒子（例えば、図５０に示した沈殿した微粒子６０４）によって形成された層の分解を試みるさらなる選択肢は、微小流体分注装置２１０の振動によって得られる。このような触振動（haptic vibration）は、流路（例えば、図４８〜図５０の流路２４６）を洗浄するのにも役立ち、ステップＳ８０８においてＹＥＳの判断が行われた時に、自動的に励起される。触振動の頻度および強度は、経験的に決定され、少なくとも一部は、流体内の微粒子の量によって決まる。

ステップＳ８１０における介入の後、手順は、ステップＳ８００に戻る。

ステップＳ８０８における判断がＮＯである、すなわち、撹拌子２２４が固着している場合、異常な位相遅れが他の要因である、例えば、撹拌子２２４の磁石２６０が電磁場回転子１６４−２および電磁場発生装置１６４−３によって提供された回転中の磁場７００により位相を中断しているものと仮定され、手順は、ステップＳ８１２に進む。

ステップＳ８１２において、回転中の磁場７００の角度回転速度が減少する。回転中の磁場７００の角度回転速度の補正時における負のオーバーシュートを回避するためには、角度回転速度の減少を徐々に行い、漸進的に、例えば、１％の速度減少量で行なってもよい。詳しく説明すると、マイクロコントローラ１６４−１は、磁場７００の角度回転速度を特定の量だけ減らすためのプログラム命令を実行する。例えば、ステップＳ８００〜Ｓ８０４に関する正常な位相遅れが再び達成されるまで、磁場７００の角度回転速度を減らす。ステップＳ８１２の後、手順は、ステップＳ８００に戻る。

ステップＳ８００における判断を予め定義された数の状況、例えば、正常動作の撹拌子、固着した撹拌子、および回転中の磁場により位相を中断した撹拌子に簡略化できることが考慮され、ステップＳ８００およびステップＳ８０８は、本質的に、３つの起こりうる結果を有する１つのステップに結合してもよい。

また、上記で得られた情報から、撹拌子２２４の位相遅れまたはピーク角度回転速度を様々なレベルの粘度と相互に関連付けることにより、例えば、粘度曲線を経験的に確立して、撹拌子２２４の位相遅れまたはピーク角度回転速度を粘度曲線と比較することにより、混合または非混合流体の粘度を推定することが可能である。デジタル方式で変化している磁場７００に対しては、ステップ応答信号、例えば、磁場７００の角度回転速度を段階的に増やすことによって、微小流体分注装置２１０の流体粘度の推定値を決定することもできる。

さらに、センサ１６４−４等の追加のセンサ（例えば、追加のホール効果センサ）を使用して、信号検出および輪郭作成をさらに向上させることができる。また、注意すべきこととして、比較的アナログの回転している磁場に対しては、デジタルホール効果センサを使用して、複合磁気強度輪郭を生成する際に振幅の代わりに時間周期を調べることができる。

センサ１６４−４のようなホール効果センサを使用する上記の方法の代わりに、センサ１６４−４が振動センサであってもよいことが考慮される。振動センサは、ホール効果センサによって生成された複合磁気強度輪郭から異なる信号標識を生成し、むしろ、振動センサは、上述した方法の複合磁気強度輪郭の代わりに、電気振動輪郭を直接生成する。このような場合、振動センサ（加速度、速度、または位置の）は、撹拌子２２４の磁石２６０と回転中の磁場７００の間の磁力と反発力を変化させることによって生じる差を測定する。

例えば、撹拌子２２４の磁石２６０が正常に回転している場合、撹拌子２２４の磁石２６０と回転中の磁場７００の間の位相遅れがセンサ１６４−４（振動センサ）に生じ、磁力により極めて均一な振動信号を生成するため、回転中の位相遅れは安定している（上述したステップＳ８０２も参照されたい）。

欠相（loss of phase）の異常な位相遅れ状況では、センサ１６４−４（振動センサ）に生じる撹拌子２２４の磁石２６０と磁場７００の周期的な反発があるため、回転軸に平行な、例えば、撹拌子２２４の磁石２６０の極が磁場７００の同極と一致する度に最も強い対応振動パルスを生成する。この状況において、撹拌子は、不規則且つ非効率的に回転している。

撹拌子が固着した状況において、撹拌子２２４の磁石２６０と磁場７００の周期的な反発が回転の度に一度起こり、センサ１６４−４（振動センサ）は、回転軸に対して平行な最も強い信号を生成する。

撹拌子を使用して、流体分注装置内の流体流動を生成し、流体分注装置内に含まれる流体の再混合を起こすが、流体分注装置の流路によどみ領域が生成される可能性があることが認識されており、沈殿した微粒子は、流路を流れる流体に影響されない、および／または流路を流れる流体は、予期せぬ微粒子の堆積をもたらす可能性がある。このようなよどみ領域は、例えば、表面特徴（例えば、直交平面表面によって定義される角）に突然の変化がある流路内の位置に生成される。

図６０は、図２３に示した図面の一部をさらに拡大したものである。図６０に示すように、流路２４６は、チャネル入口２４６−１とチャネル出口２４６−２の間に延伸する破線の矢印で示した通路２４６−６を定義する。撹拌子２２４は、回転した時に、チャネル入口２４６−１に流入し、通路２４６−６を通過し、チャネル出口２４６−２から流出する流体を生成する。

通路２４６−６は、外壁構造２４６−７、および凸状弓形壁２４６−３と推移径２４６−４、２４６−５によって形成された内壁構造２４６−３、２４６−４、２４６−５を有する。外壁構造２４６−７は、内壁構造２４６−３、２４６−４、２４６−５から離間する。

外壁構造２４６−７は、入口側壁６５０と、出口側壁６５２と、遠位壁部６５４とを含む。出口側壁６５２は、入口側壁６５０から離間する。遠位壁部６５４は、入口側壁６５０と出口側壁６５２の間に挟まれる。入口側壁６５０は、遠位壁部６５４に対して実質的に垂直であり、通路２４６−６の第１よどみ領域６５６を形成する第１隅構造２４６−８を定義する。出口側壁６５２は、遠位壁部６５４に対して実質的に垂直であり、通路２４６−６の第２よどみ領域６５８を形成する第２隅構造２４６−９を定義する。また、図１８を参照すると、流体開口２３２−３は、外壁２３２−１を通って、第１隅構造２４６−８、すなわち、第１よどみ領域６５６と第２隅構造２４６−９、すなわち、第２よどみ領域６５８の間の流路２４６の遠位壁部６５４に延伸する。

図６０〜図６３を参照すると、分流特徴部２８６−１、再結合流特徴部２８６−２、および凹型円弧状表面２８６−３を有する単一構成部品である流体制御部２８６は、さらに、チャネル入口２４６−１に隣接して配置された入口導流部材６６０と、チャネル出口２４６−２に隣接して配置された出口導流部材６５２とを含む。入口導流部材６６０は、チャンバ２３８の流体入口２４２の一部であり、出口導流部材６６２は、チャンバ２３８の流体出口２４４の一部である。

さらに詳しく説明すると、チャンバ２３８の流体入口２４２は、分流特徴部２８６−１の吸入口壁部２８６−４および入口導流部材６６０と対向して結合した内周壁２４０の内周壁部２４０−４により定義される。内周壁２４０の内周壁部２４０−４および入口導流部材６６０は、流路２４６のチャネル入口２４６−１に向かう方向に横に集まるよう配向される。反対に、チャンバ２３８の流体出口２４４は、流体制御部２８６の再結合流特徴部２８６−２の排出口壁部２８６−５および出口導流部材６６２と対向して結合した内周壁２４０の内周壁部２４０−５により定義される。内周壁２４０の内周壁部２４０−５および出口導流部材６２は、チャネル出口２４６−２から離れる流体流動方向に横に広がるよう配向される。

また、図６１〜図６３を参照すると、流体制御部２８６の分流特徴部２８６−１の吸入口壁部２８６−４は、近位端６６４−１、遠位端６６４−２、および第１高度６６４−３（図６２）を有する。吸入口壁部２８６−４の近位端６６４−１は、急角度で凹型円弧状表面２８６−３を交差するよう設置され、第１頂点６６４−４（図６１を参照）を形成する。同様に、流体制御部２８６の再結合流特徴部２８６−２の排出口壁部２８６−５は、近位端６６６−１、遠位端６６６−２、および高度６６６−３（図６３）を有する。排出口壁部２８６−５の近位端６６６−１は、第２急角度で凹型円弧状表面２８６−３を交差するよう設置され、第２頂点６６６−４（図６１を参照）を形成する。凹型円弧状表面２８６−３の湾曲全体は、第１頂点６６４−４と第２頂点６６６−４の間に延伸する。

入口導流部材６６０は、通路２４６−６内の第１隅構造２４６−８、すなわち、第１よどみ領域６５６に向かって流体流動の一部を導く入口撓み壁部（inlet deflection wall portion）６６０−１を有する表面構造を有する。入口撓み壁部６６０−１は、近位端６６０−２、遠位端６６０−３、および高度６６０−４を有する。入口撓み壁部６６０−１の近位端６６０−２は、鈍角（obtuse angle）で分流特徴部２８６−１の吸入口壁部２８６−４を交差するよう設置される。

図６２に示すように、分流特徴部２８６−１の吸入口壁部２８６−４の高度６６４−３は、入口偏向壁部６６０−１の高度６６０−４よりも高く、入口導流部材６６０の表面構造をさらに定義して、三角形の形状を有する第１入口シーリング部６６０−５および台形の形状を有する第２入口シーリング部６６０−６を含む。第１入口シーリング部６６０−５は、入口撓み壁部６６０−１から流体制御部２８６の吸入口壁部２８６−４に向かって横に延伸するよう配置される。第２入口シーリング部６６０−６は、入口導流部材６６０の入口撓み壁部６６０−１から流体制御部２８６の吸入口壁部２８６−４に向かって横に延伸するよう配置される。第２入口シーリング部６６０−６は、第１入口シーリング部６６０−５から遠位に延長するよう配置され、第２入口シーリング部６６０−６および第１入口シーリング部６６０−５は、鈍角で交差するよう配置される。

図６１〜図６３を再度参照すると、出口導流部材６６２は、チャネル出口２４６−２付近の第２隅構造２４６−９、すなわち、第２よどみ領域６６８に１つ以上の過電流を生成しやすくする第２表面構造を有する。本実施形態において、出口導流部材６６２の第２表面構造は、チャンバ２３８およびチャネル中心点２４８に対して入口導流部材６６０構造の第１表面構造と対称である。出口導流部材６６２は、近位端６６２−２、遠位端６６２−３、および高度６６２−４を有する第２出口壁部６６２−１を有する。第２出口壁部６６２−１の近位端６６２−２は、第２鈍角で再結合流特徴部２８６−２の排出口壁部２８６−５を交差するよう設置される。

図６３に示すように、分流特徴部２８６−１の排出口壁部２８６−５の高度６６６−３は、第２出口壁部６６２−１の高度６６２−４よりも高く、出口導流部材６６２の表面構造をさらに定義して、三角形の形状を有する第１出口シーリング部６６２−５および台形の形状を有する第２出口シーリング部６６２−６を含む。出口導流部材６６２の第１出口シーリング部６６２−５は、第２出口壁部６６２−１から再結合流特徴部２８６−２の排出口壁部２８６−５に向かって横に延伸するよう配置される。第２出口シーリング部６６２−６は、第２出口壁部６６２−１から排出口壁部２８６−５に向かって横に延伸するよう配置される。第２出口シーリング部６６２−６は、第１出口シーリング部６６２−５から遠位に延長するよう配置され、第２出口シーリング部６６２−６および第１出口シーリング部６６２−５は、鈍角で交差するよう配置される。

図６４〜図７１は、流体分注装置（例えば、微小流体分注装置７５０）の流路内のよどみ領域の可能性を減らすさらに別の実施形態に関するものである。本実施形態は、チャンバの壁構造を変更して表面特徴の突然の変化が生じるのを減らし、および／または流体分注装置の流路領域における直交壁の横の延伸を減らすために利用するものである。

微小流体分注装置７５０は、通常、筐体７５２と、吐出チップ１１８を含むＴＡＢ回路（例えば、上述したＴＡＢ回路１１４）とを含み、簡潔にするため、ここでは繰り返し説明しない。微小流体分注装置７５０は、流体含有粒子材料等の流体の供給を含むよう構成される。流体は、例えば、化粧品、潤滑剤、ペンキ、インク等であってもよい。

図６４および図６５を参照すると、筐体７５２は、本体７５４と、蓋７５６とを含む。また、図６７、図６９、および図７０を参照すると、筐体７５２内には、ダイアフラム７５８および撹拌子７６０（図６６を参照）が収容される。筐体７５２の構成部品（本体７５４および蓋７５６）および撹拌子７６０のそれぞれは、成形工程を使用して、プラスチックで作られる。ダイアフラム７５８は、成形工程を使用して、ゴムで作られる。

一般的に、流体（図示せず）は、密封領域、すなわち、本体７５４とダイアフラム７５８の間の流体リザーバ７６２に含まれる。撹拌子７６０は、流体を含む本体７５４とダイアフラム７５８の間の密封された流体リザーバ７６２内に存在する。撹拌子７６０を回転させて流体リザーバ７６２内で内部流体流動を生成することによって、流体リザーバ７６２の密封領域内に流体混合および微粒子の再配分を提供することができる。

また、図６６〜図７０を参照すると、筐体７５２の本体７５４は、ベース壁７６４、およびベース壁７６４と隣接する外周壁７６６を有する。外周壁７６６は、ベース壁７６４からベース壁７６４に対して実質的に直交する方向に向かって延伸するよう配向される。図６７、図６９、および図７０に最も良く示すように、蓋７５６は、外周壁７６６を係合するよう構成される。そのため、外周壁７６６は、ベース壁７６４と蓋７６６の間に挟まれ、蓋７６６は、溶接、接着、またはスナップフィットやネジユニオン等の他の締結機構により、外周壁７６６の開放自由端に取り付けられる。蓋７５６は、撹拌子７６０およびダイアフラム７５８を設置した後、本体７５４に取り付けられる。

図６９〜図７１を参照すると、本体７５４の外周壁７６６は、外周壁７６６の隣接部分である外壁７６６−１を含む。外壁７６６−１は、平面を定義するチップ取り付け面７６６−２を有し、且つ外壁７６６−１の厚さを通過するチップ取り付け面７６６−２に隣接する流体開口７６６−３を有する。吐出チップ１１８は、チップ取り付け面７６６−２に取り付けられ、外壁７６６−１の流体開口７６６−３と流体連通する。そのため、吐出チップ１１８および関連する吐出ノズルは、流体吐出方向１２０−１がチップ取り付け面７６６−２の平面に対して実質的に直交するよう配向される。ベース壁７６４は、外壁７６６−１のチップ取り付け面７６６−２の平面に対して実質的に直交する平面に沿って配向される。

図６６、図６８、および図７１を参照すると、筐体７５２の本体７５４は、また、外周壁７６６により定義される境界内に設置されたチャンバ７６８を含む。チャンバ７６８は、流体リザーバ７６２の一部を形成し、内部空間を定義するよう構成され、具体的には、ベース壁７６４を含み、丸い角を有するよう構成された内周壁７７０を有するため、チャンバ７６８内の流体流動を促進する。また、図６７を参照すると、チャンバ７６８の内周壁７７０は、近位端７７０−１および遠位端７７０−２により区切られた高度範囲（height extent）を有する。近位端７７０−１は、ベース壁７６４と隣接し、且つベース壁７６４と推移径を形成することができる。このような刃半径は、鋭い角の数を減らすことによって、混合効力において役に立つ。遠位端７７０−２は、周縁端面７７０−３を有し、チャンバ７６８の側面開口を定義するよう構成される。周縁端面７７０−３は、平坦であってもよく、あるいは、複数の周縁リブまたはうねりを含み、ダイアフラム７５８と係合する有効な密封面を提供してもよい。そのため、チャンバ７６８とダイアフラム７５８を組み合わせて、可変容量を有する流体リザーバ７６２を定義する。チャンバ７６８の内周壁７７０の高度範囲は、ベース壁７６４に対して実質的に直交し、且つ外周壁７６６の対応する範囲に対して実質的に平行である。

図６６、図６９、および図７０を参照すると、撹拌子７６０は、流体リザーバ７６２の可変容積内に存在する。さらに具体的に説明すると、図に示した向きにおいて、撹拌子７６０は、チャンバ７６８内に設置され、且つチャンバ７６８の内周壁７７０によって定義される境界内に設置される。撹拌子７６０は、回転軸７７２、および回転軸７７２から離れる方向に放射状に延伸する複数のパドル７６０−１、７６０−２、７６０−３、７６０−４を有する。撹拌子７６０のパドルの実際の数は、２つ、またはそれ以上であり、好ましくは、３つまたは４つであり、さらに好ましくは、４つであり、各隣接する対のパドルは、回転軸７７２の周りに同じ角度間隔を有する。

撹拌子７６０は、上述した駆動原理を用いて、外部磁場発生装置１６４（図１を参照）との相互作用により撹拌子７６０を駆動して回転軸７７２の周りを回転させるよう構成された磁石（例えば、永久磁石）（図示せず）を有する。本実施形態において、撹拌子７６０は、チャンバ７６８と遊動自在であり、外部磁場発生装置１６４により生成される電磁場の適用により、ベース壁７６４と接触するよう引き付けられる。撹拌子７６０は、主に、局部ドーナツ型の流動パターンにあるような中央の復路を有するいくつかの軸流動によって、撹拌子７６０の回転軸７７２と関連する中心領域を軸にして流体の旋回流を引き起こす。

図６６〜図７１に最も良く示すように、チャンバ７６８は、流体入口７７６および流体出口７７８を有し、それぞれ内周壁７７０の一部の中に形成され、流体入口７７６は、内周壁７７０の一部に沿って流体出口７７８から少し離れる。具体的に説明すると、内周壁７７０は、チャンバ７６８の流体入口７７６と流体出口７７８の間に設置された隔壁７７０−４（図６６および図６７を参照）を含む。本実施形態において、チャンバ７６８の流体入口７７６および流体出口７７８の構造は、チャンバ７６８およびチャネル中心点７８２に対して対称である。

「入口」および「出口」という用語は、本実施形態の複数のポート間の区別に使用する場合に便利な用語であり、撹拌子７６０の特定の回転方向と相互に関係がある。しかしながら、理解すべきこととして、特定のポートが吸入口として機能するか、排出口として機能するかを決定するのは、撹拌子７６０の回転方向であり、撹拌子７６０の回転方向を反転し、それゆえにチャンバ７６８内の各ポートの役割が逆になることは、本発明の範囲内である。

図６６および図６９〜図７１に最も良く示すように、筐体７５２の本体７５４は、チャンバ７６８の内周壁７７０の一部（例えば、隔壁７７０−４）と吐出チップ１１８を運ぶ外周壁７６６の外壁７６６−１の間に挟まれた流路７８０を含む。流路７８０は、チャネル入口７８０−１およびチャネル出口７８０−２を有する。流路７８０の大きさ（例えば、高さ、幅、および形状）は、流体流動と流量速度の所望の組み合わせを提供して、チャネル内撹拌を容易にするために選択される。流路７８０は、チャンバ７６８の流体入口７７６、チャンバ７６８の流体出口７７８、および吐出チップ１１８を取り付ける外壁７６６−１の流体開口７６６−３のそれぞれと流体連通する。

流路７８０は、チャネル入口７８０−１とチャネル出口７８０−２の間に延伸する破線の矢印で示した通路７８０−３を定義する。流路７８０は、チャネル入口７８０−１とチャネル出口７８０−２の間に配置された内壁７８０−４を有し、流路７８０は、チャネル中心点７８２に関して対称であり、内壁７８０−４は、外壁７６６−１の流体開口７６６−３および吐出チップ１１８に面するよう配置される。同様に、流路７８０のチャネル入口７８０−１およびチャネル出口７８０−２の構造は、チャネル中心点７８２に対して対称である。通路７８０−３は、外壁７６６−１の流体開口７６６−３と流体連通する。

図６７および図６８を参照すると、流路７８０のチャネル入口７８０−１は、入口移行通路７８４を介してチャンバ７６８の流体入口７７６と流体連通する。入口移行通路７８４は、チャンバ７６８の流体入口７７６から流路７８０のチャネル入口７８０−１に延伸するよう配向される。入口移行通路７８４は、チャンバ７６８から外壁７６６−１の流体開口７６６−３に向かって方向７８６（図６６、図６７、および図７０を参照）に集まる複数の表面７８８、７８９、７９０、７９２、７９４を有するため、入口移行通路７８４の断面積は、流路７８０の方向に向かって減少する。

図６６〜図７１を参照すると、入口移行通路７８４の複数の表面７８８、７８９、７９０、７９２、７９４は、傾斜フロア（ramp floor）７８８と、内壁７８９と、先細りシーリング（tapered ceiling）７９０と、角度付きシーリング部７９２と、傾斜側壁７９４とを含む。傾斜フロア７８８は、内壁７８９と傾斜側壁７９４の間に設置され、チャンバ７６８の流体入口７７６にあるベース壁７６４から流路７８０のチャネル入口７８０−１に向かって延伸するよう設置される。先細りシーリング７９０および傾斜側壁７９４のそれぞれは、チャンバ７６８の流体入口７７６にあり、且つ流路７８０に入る内周壁から、内壁７６６−１の内表面７９５に向かって延伸するよう設置される。角度付きシーリング部７９２は、先細りシーリング７９０から傾斜側壁７９４に移行する。

また、図６６を参照すると、本実施形態において、傾斜フロア７８８は、第１移行ランプ部７８８−１および第２移行ランプ部７８８−２を有する。図７１に最も良く示すように、第２移行ランプ部７８８−２は、第１移行ランプ部７８８−１よりも流路７８０のチャネル入口７８０−１の近くに設置される。第１移行ランプ部７８８−１は、ベース壁７６４に対して第１スロープ（slope）を有し、第２移行ランプ部７８８−２は、ベース壁７６４に対して第２スロープを有する。第２移行ランプ部７８８−２の第２スロープは、第１移行ランプ部７８８−１の第１スロープよりも急勾配である。

図６６および図６７を参照すると、流路７８０のチャネル出口７８０−２は、出口移行通路７９６を介してチャンバ７６８の流体出口７７８と流体連通する。出口移行通路７９６は、チャンバ７６８の流体出口７７８から流路７８０のチャネル出口７８０−２に延伸するよう配向される。出口移行通路７９６は、外壁７６６−１の流体開口７６６−３から離れ、チャンバ７６８に向かう方向７８６−１に広がる複数の表面７９８、７９９、８００、８０２、８０４を有する。言い換えると、出口移行通路７９６の複数の表面７９８、７９９、８００、８０２、８０４は、外壁７６６−１の流体開口７６６−３に向かい、チャンバ７６８から離れる方向に集まるため、出口移行通路７９６の断面積は、流路７８０の方向に向かって減少する。

本実施形態において、出口移行通路７９６は、入口移行通路７８４と同一に構成される。チャンバ７６８において、出口移行通路７９６は、隔壁７７０−４により入口移行通路７８４から離れる。また、本実施形態において、入口移行通路７８４および出口移行通路７９６は、チャンバ７６８に関して対称であり、且つチャネル中心点７８２に関して対称である。「入口」移行通路および「出口」移行通路という用語は、本実施形態の２つの移行通路間の区別に使用する場合に便利な用語であり、入口または出口機能のうちの１つを実行することについて、撹拌子７６０の特定の回転方向と相互に関係がある。しかしながら、理解すべきこととして、特定の移行通路が入口移行通路として機能するか、出口移行通路として機能するかを決定するのは、撹拌子７６０の回転方向であり、撹拌子７６０の回転方向を反転し、それゆえにそれぞれの移行通路の役割が逆になることは、本発明の範囲内である。

出口移行通路７９６の複数の表面７９８、７９９、８００、８０２、０４は、傾斜フロア７９８と、内壁７９９と、先細りシーリング８００と、角度付きシーリング部８０２と、傾斜側壁８０４とを含む。傾斜フロア７９８は、内壁７９９と傾斜側壁８０４の間に設置され、チャンバ７６８の流体出口７７８にあるベース壁７６４から流路７８０のチャネル出口７８０−２に向かって延伸するよう設置される。先細りシーリング８００および傾斜側壁８０４のそれぞれは、チャンバ７６８の流体出口７７８にあり、流路７８０に入る内周壁から内壁７６６−１の内表面７９５に向かって延伸するよう設置される。角度付きシーリング部８０２は、先細りシーリング８００から傾斜側壁８０４に移行する。

本実施形態において、傾斜フロア７９８は、第１移行ランプ部７９８−１および第２移行ランプ部７９８−２を有する。第２移行ランプ部７９８−２は、第１移行ランプ部７９８−１よりも流路７８０のチャネル出口７８０―２の近くに設置される。第１移行ランプ部７９８−１は、ベース壁７６４に対して第１スロープを有し、第２移行ランプ部９８−２は、ベース壁７６４に対して第２スロープを有する。第２移行ランプ部７９８−２の第２スロープは、第１移行ランプ部７９８−１の第１スロープよりも急勾配である。

図１〜５を参照すると、筐体１１２は、本体１２２と、蓋１２４と、エンドキャップ１２６とを含む。図７２および図７４を参照すると、本体１２２は、フィルホール１２２−１および注入栓（例えば、ボール）１２８を含む。本実施形態において、注入栓１２８は、ステンレス鋼ボールベアリングの形状であってもよい。図１に関連して図７２〜図７６を参照すると、筐体１１２内には、ダイアフラム１３０および複数の撹拌子１３２、１３５が収容される。本実施形態には、２つの撹拌子があり、撹拌子１３２および撹拌子１３５として個別に識別される。筐体１１２の構成部品および複数の撹拌子１３２、１３５のそれぞれは、成形工程を使用して、プラスチックで作られる。ダイアフラム１３０は、成形工程を使用して、ゴムで作られる。

一般的に、流体（図示せず）は、本体１２２内のフィルホール１２２−１（図７２〜図７４を参照）を介して密封領域、すなわち、本体１２２とダイアフラム１３０の間にある流体リザーバ１３６に運ばれる。流体リザーバ１３６内の背圧を設定した後、注入栓１２８をフィルホール１２２−１に挿入する（例えば、押圧する）ことによって背圧を維持し、空気が流体リザーバ１３６に浸み込む、あるいは流体リザーバ１３６から漏れ出るのを防ぐ。図１〜５を再度参照すると、その後、エンドキャップ１２６を吐出チップ１１８の反対側にある本体１２２／蓋１２４の結合部分の端部に配置する。撹拌子１３２、１３５は、流体を収容する本体１２２とダイアフラム１３０の間の密封された流体リザーバ１３６内に存在する。撹拌子１３２および撹拌子１３５を回転させて流体リザーバ１３６内に内部流体流動を生成することによって、流体リザーバ１３６の密封領域内に流体混合および微粒子の再配分を提供することができる。本実施形態において、以下に詳しく説明するように、撹拌子１３５の回転方向は、撹拌子１３２の回転方向と反対である。

また、図７２〜図７６を参照すると、筐体１１２の本体１２２は、ベース壁１３８、およびベース壁１３８と隣接する外周壁１４０を有する。外周壁１４０は、ベース壁１３８からベース壁１３８に対して実質的に直交する方向に延伸するよう配向される。図１〜図５を再度参照すると、蓋１２４は、外周壁１４０を係合するよう構成される。そのため、外周壁１４０は、ベース壁１３８と蓋１２４の間に挟まれ、蓋１２４は、溶接、接着、またはスナップフィットやネジユニオン等の他の締結機構により、外周壁１４０の開放自由端に取り付けられる。蓋１２４は、本体１２２の中に複数の撹拌子１３２、１３５（図７４を参照）を挿入した後、および本体１２２の上にダイアフラム１３０（図７２〜図７４を参照）を設置した後、本体１２２に取り付けられる。

図７２〜図７６を参照すると、本体１２２の外周壁１４０は、外周壁１４０の隣接部分である外壁１４０−１を含む。図７５に最も良く示すように、外壁１４０−１は、平面１４２（図７２を参照）を定義するチップ取り付け面１４０−２を有し、且つ外壁１４０−１の厚さを通過するチップ取り付け面１４０−２に隣接する流体開口１４０−３を有する。吐出チップ１１８は、例えば、接着剤により、チップ取り付け面１４０−２に取り付けられ、外壁１４０−１の流体開口１４０−３（図７４を参照）と流体連通する。そのため、図１、図７２、および図７３を参照すると、吐出チップ１１８の平面範囲は、平面１４２に沿って配向され、複数の吐出ノズル１２０は、流体吐出方向１２０−１が平面１４２に対して実質的に直交するよう配向される。ベース壁１３８は、外壁１４０−１の平面１４２に対して実質的に直交する平面１４６（７２および図７４を参照）に沿って配向される。

図７４〜図７７を参照すると、筐体１１２の本体１２２は、また、外周壁１４０により定義される境界内に設置されたチャンバ１４８を含む。チャンバ１４８は、流体リザーバ１３６の一部を形成し、内部空間を定義するよう構成され、具体的には、ベース壁１３８を含み、丸い角を有するよう構成された内周壁１５０を有するため、チャンバ１４８内の流体流動を促進する。複数の撹拌子１３２、１３５のそれぞれは、回転可能であり、流体リザーバ１３６の内周壁１５０によって定義される制限範囲内で、ベース壁１３８に沿って横方向および縦方向に移動可能である。本実施形態において、複数の撹拌子１３２、１３５のうちの撹拌子１３２は、撹拌子１３５よりも流体吸入口１５２および流体排出口１５４の近くに設置される。言い換えれば、図７６に示すように、例えば、撹拌子１３２は、流体吸入口１５２および流体排出口１５４と撹拌子１３５の間に挟まれ、次に、図７５に示すように、撹拌子１３２は、流体開口１４０−３と撹拌子１３５の間に挟まれる。

チャンバ１４８の内周壁１５０は、近位端１５０−１および遠位端１５０−２により区切られた範囲を有する。近位端１５０−１は、ベース壁１３８と隣接し、且つベース壁１３８と推移径を形成することができる。このような刃半径は、鋭い角の数を減らすことによって、混合効力に役に立つ。遠位端１５０−２は、チャンバ１４８の側面開口１４８−１において周縁端面１５０−３を定義するよう構成される。周縁端面１５０−３は、複数の周縁リブまたはうねりを含み、ダイアフラム１３０（図７２〜図７７を参照）と係合するための有効な密封面を提供してもよい。チャンバ１４８の内周壁１５０の範囲は、ベース壁１３８に対して実質的に直交し、且つ外周壁１４０（図７５および図７６を参照）の対応する範囲に対して実質的に平行である。

図７６に最も良く示すように、チャンバ１４８は、流体吸入口１５２および流体排出口１５４を有し、それぞれ内周壁１５０の一部の中に形成される。「入口（inlet）」および「出口（outlet）」という用語は、本実施形態の複数のポート間の区別に使用する場合に便利な用語であり、複数の撹拌子１３２、１３５のうち、より流体吸入口１５２および流体排出口１５４の近くに設置された撹拌子（図７６に示すように、例えば、撹拌子１３２）の特定の回転方向と相互に関係がある。言い換えると、特定のポートが吸入口として機能するか、排出口として機能するかを決定するのは、比較的近い撹拌子の回転方向であり、複数の撹拌子１３２、１３５の回転方向を反転し、それゆえにチャンバ１４８内の各ポートの役割が逆になることは、本発明の範囲内である。

図７６に示すように、流体吸入口１５２は、内周壁１５０の一部に沿って流体排出口１５４からある距離だけ離間する。図７４も参照すると、筐体１１２の本体１２２は、チャンバ１４８の内周壁１５０の一部と吐出チップ１１８を運ぶ外周壁１４０の外壁１４０−１の間に挟まれた流路１５６を含む。

流路１５６は、吐出チップ１１８の流域内の微粒子の沈殿を最小化するよう構成される。流路１５６は、例えば、経験的データを用いて、所望の流動率を提供し、同時に、流路１５６を流れる流体混合に対して許容範囲の流量速度を維持する大きさに形成される。本実施形態において、流路１５６は、Ｕ字型の細長い通路として構成される。流路１５６の大きさ（例えば、高さと幅、および形状）は、流体流動と流量速度の所望の組み合わせを提供して、チャネル内撹拌を容易にするために選択される。流路１５６は、チャンバ１４８の流体吸入口１５２をチャンバ１４８の流体排出口１５４と流体連通して接続し、且つ外周壁１４０の外壁１４０−１の流体開口１４０−３（図７５を参照）もチャンバ１４８の流体吸入口１５２および流体排出口１５４（図７６を参照）の両方と流体連通して接続するよう構成される。

図１、図７２、および図７３を再度参照すると、ダイアフラム１３０は、蓋１２４とチャンバ１４８の内周壁１５０の周縁端面１５０−３の間に配置される。蓋１２４を本体１２２に取り付けてダイアフラム１３０の周辺を圧縮することにより、ダイアフラム１３０と本体１２２の間に連続シールを形成する。さらに具体的に説明すると、ダイアフラム１３０は、流体リザーバ１３６を形成する際に、チャンバ１４８の内周壁１５０の周縁端面１５０−３とシール係合するよう構成される。そのため、チャンバ１４８とダイアフラム１３０を組み合わせて、可変容量を有する流体リザーバ１３６を定義する。

特に、図１および図７２を参照すると、ダイアフラム１３０の外表面は、蓋１２４の中に設置された通気口１２４−１を介して大気に放出されるため、制御された負圧を流体リザーバ１３６内で維持することができる。ダイアフラム１３０は、ゴムで作られ、微小流体分注装置１１０から流体を使い果たした時にベース壁１３８に向かってつぶれるよう構成されたドーム部１３０−１を含み、チャンバ１４８内で所望の負圧を維持するため、流体リザーバ１３６の可変容量の有効体積（バルク領域とも称す）を変化させる。

図７２〜図７７を参照すると、撹拌子１３２は、流体リザーバ１３６の可変容積およびチャンバ１４８の中に存在し、且つその中に閉じ込められ、チャンバ１４８の内周壁１５０によって定義される境界内に設置される。

図７８も参照すると、撹拌子１３２は、回転軸１６０、および回転軸１６０から離れる方向に放射状に延伸する複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４を有し、回転軸１６０を軸にして回転方向１６０−１に回転して、撹拌子１３２の回転領域１６０−２を定義する。回転領域１６０−２は、回転軸１６０を軸にした撹拌子１３２の１回転を円形状に示すが、理解すべきこととして、撹拌子１３２の1回転内では、流体リザーバ１３６、ベース壁１３８、およびチャンバ１４８に相対する回転軸１６０の位置は、放射状に移行するため、撹拌子１３２の回転領域１６０−２に対して非円形（例えば、楕円形）になる可能性がある。図７７に示すように、撹拌子１３２は、磁石１６２（例えば、対向する極、すなわち、北極と南極を有する永久磁石）を有する。

同様に、図７８を再度参照すると、撹拌子１３５は、回転軸１６５、および回転軸１６５から離れる方向に放射状に延伸する複数のパドル１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４を有し、回転軸１６５を軸に回転方向１６５−１に回転して、撹拌子１３５の回転領域１６５−２を定義する。回転領域１６５−２は、回転軸１６５を軸にした撹拌子１３５の１回転を円形状に示すが、理解すべきこととして、撹拌子１３５の１回転内では、流体リザーバ１３６、ベース壁１３８、およびチャンバ１４８に相対する回転軸１６５の位置は、放射状に移行するため、撹拌子１３５の回転領域１６５−２対して非円形（例えば、楕円形）になる可能性がある。図７７に示すように、撹拌子１３５は、磁石１６７（例えば、対向する極、すなわち、北極と南極を有する永久磁石）を有する。

本実施例において、図７４〜図７８を参照すると、撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４は、撹拌子１３５の複数のパドル１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４と噛み合うため、撹拌子１３２の回転方向１６０−１は、撹拌子１３５の回転方向１６５−１の回転方向と反対である。また、本実施形態において、撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４と撹拌子１３５の複数のパドル１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４の噛み合うタイミング順序（timing sequence）は、撹拌子１３２の磁石１６２と撹拌子１３５の磁石１６７の同極が反発して、撹拌子１３２と撹拌子１３５の反対の回転方向に役立つ順序である。図７８に示すように、撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４と撹拌子１３５の複数のパドル１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４の噛み合う関係は、撹拌子１３２の回転領域１６０−２と撹拌子１３５の回転領域１６５−２の重複をもたらす。

動作中、撹拌子１３２の磁石１６２および撹拌子１３５の磁石１６７のそれぞれは、外部磁場発生装置１６４（図１を参照）と干渉し、複数の撹拌子１３２、１３５をそれぞれの回転軸１６０、１６５を軸に回転させる。撹拌子１３２、１３５の回転原理は、外部磁場発生装置１６４により生成された十分強い外部磁場に磁石１６２、１６７を並べてから、外部磁場発生装置１６４により生成された外部磁場を制御された方法で回転させ、同極が反発し合い異極が引き合う磁石１６２、１６７の磁場の干渉により、および／またはお互いとの、または本体１２２の内周壁１５０との撹拌子１３２、１３５の衝突により、無秩序的な（chaotic）、いくぶん、不規則な（erratic）方法で、複数の撹拌子１３２、１３５を回転させるという原理である。外部磁場発生装置１６４により生成された外部磁場は、ステッパモータの操作と同様に電子的に回転させてもよく、あるいは回転シャフトを介して回転させてもよい。そのため、複数の撹拌子１３２、１３５は、回転軸１６０を軸にした撹拌子１３２の回転によって、および回転軸１６５を軸にした撹拌子１３５の回転によって、流体リザーバ１３６に流体混合を提供する効力がある。

本実施形態において、各撹拌子１３２および１３５は、それぞれの磁石１６２、１６７を有するが、当業者であれば認識できるように、撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４と撹拌子１３５の複数のパドル１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４の噛み合う関係により、撹拌子１３２、１３５のうちの１つのみに磁石を含むことが可能である。例えば、撹拌子１３２は磁石１６２を含むが、撹拌子１３５は磁石を含まないものと仮定する。そのため、撹拌子１３２は、外部磁場発生装置１６４により生成された外部磁場と干渉するが、撹拌子１３５は干渉しない。しかしながら、撹拌子１３２の回転領域１６０−２と撹拌子１３５の回転領域１６５−２の重複により、噛み合う関係が生じるため、撹拌子１３５は、撹拌子１３２の回転によって回転するよう駆動される。

バルク領域における流体混合は、複数の撹拌子１３２、１３５の回転によって生じる流量速度に依存し、微粒子の沈殿した境界層において剪断応力を生成する。剪断応力が臨界剪断応力（経験的に決定される）よりも大きく、粒子移動を開始した時、沈殿した粒子が移動中の流体内に分配されるため、再混合が起こる。剪断応力は、粘度、粒子サイズ、および密度等の流体パラメータと、容器の形状、撹拌子幾何学的配置、移動面と静止面の間の流体厚、および回転速度等の機械的設計要因の両方に依拠する。

また、流体領域内で、例えば、流体リザーバ１３６、および吐出チップ１１８と関連する流路１５６内で、複数の回転子１３２、１３５を回転させて流体流動を生成することにより、混合されたバルク流体が吐出チップ１１８に提供されてノズル吐出を行うことを確実にするとともに、吐出チップ１１８に隣接する流体を流体リザーバ１３６のバルク領域に移動させて、流路１５６を流れるチャネル流体が流体リザーバ１３６のバルク流体と混合することを確実にすることにより、より均一な混合をもたらす。この流動は、主に、天然分布であるが、流量速度が臨界値以上の剪断応力を生成するのに十分である場合は、多少の混合が生じる。

撹拌子１３２の回転と撹拌子１３５の逆回転の組み合わせにより、撹拌子１３２の回転軸１６０および撹拌子１３５の回転軸１６５のそれぞれと関連する中央領域を軸にして流体を回転流動させる。本実施形態において、撹拌子１３２の回転軸１６０および撹拌子１３５の回転軸１６５は、流体リザーバ１３６によって定義された閉じ込め範囲内、およびチャンバ１４８内で移動可能である。

図７４〜図７８を参照すると、撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４の各パドルは、各自由端頂点１３２−５を有する。図７４を参照すると、回転抗力を減らすため、各パドルは、上下対称対の面取り面を含み、撹拌子１３２の回転方向１６０−１に対して先頭傾斜面１３２−６および後端傾斜面１３２−７を形成してもよい。撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４のそれぞれが錠剤または円筒形状を有することも考慮される。本実施形態において、撹拌子１３２は、２対の正反対向きのパドルを有し、正反対向きのパドルのうちの第１パドルは、第１自由端頂点１３２−５を有し、正反対向きのパドルのうちの第２パドルは、第２自由端頂点１３２−５を有する。

同様に、図７４〜図７８を参照すると、撹拌子１３５の複数のパドル１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４の各パドルは、各自由端頂点１３５−５を有する。図７４を参照すると、回転抗力を減らすため、各パドルは、上下対称対の面取り面を含み、撹拌子１３５の回転方向１６０−１に対して先頭傾斜面１３５−６および後端傾斜面１３５−７を形成してもよい。撹拌子１３５の複数のパドル１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４のそれぞれが錠剤または円筒形状を有することも考慮される。本実施形態において、撹拌子１３５は、２対の正反対向きのパドルを有し、正反対向きのパドルのうちの第１パドルは、第１自由端頂点１３５−５を有し、正反対向きのパドルのうちの第２パドルは、第２自由端頂点１３５−５を有する。

本実施形態において、撹拌子１３２、１３５のそれぞれに対し、２対の正反対向きのパドルを形成する４つのパドルは、回転軸１６０、１６５の周りを９０度単位で均等に間隔をあける。しかしながら、パドルの実際の数は、２つ、またはそれ以上であり、好ましくは、３つまたは４つであるが、さらに好ましくは、４つであり、各隣接する対のパドルは、回転軸１６０、１６５の各回転軸の周りに同じ角度間隔を有する。例えば、３つのパドルを有する撹拌子形状は、１２０度のパドル間隔を有し、４つのパドルを有するものは、９０度のパドル間隔を有することができる。

図７２〜図７６を参照すると、複数の撹拌子１３２、１３５は、流体リザーバ１３６の可変容積内（図７２および図７４を参照）、より詳しく説明すると、チャンバ１４８の内周壁１５０によって定義される境界内（図７５〜図７７を参照）の移動のために設置される。

このように、本実施形態において、複数の撹拌子１３２、１３５は、流体リザーバ１３６（例えば、チャンバ１４８およびダイアフラム１３０）によって提供される閉じ込め面によって、流体リザーバ１３６内に閉じ込められる。各撹拌子１３２、１３５が流体リザーバ１３６内で移動可能な範囲は、半径（横／縦）方向に各撹拌子１３２、１３５とチャンバ１４８の内周壁１５０の間に提供される半径方向公差、およびチャンバ１４８のベース壁１３８とダイアフラム１３０の組み合わせによって提供される各撹拌子１３２、１３５と軸方向リミットの間の軸方向交差により決定される。

そのため、図７３〜図７６を参照すると、複数の撹拌子１３２、１３５の回転軸１６０、１６５は、流体リザーバ１３６の閉じ込め面（例えば、チャンバ１４８とダイアフラム１３０の内表面）によって可能な範囲まで、流体リザーバ１３６内で、半径方向および軸方向に（例えば、縦方向、横方向、および／または垂直方向に）自由に動くことができる。このような閉じ込め面は、チャンバ１４８のベース壁１３８の平面１４６および／または流体吐出方向１２０−１に対して予め定義された角度範囲（例えば、垂直に±４５度）内になるよう、複数の撹拌子１３２、１３５の回転軸１６０、１６５の傾斜を制限する。言い換えると、複数の撹拌子１３２、１３５の回転軸１６０、１６５は、流体リザーバ１３６内で半径方向および軸方向に移動可能であり、チャンバ１４８のベース壁１３８の平面１４６および／または流体吐出方向１２０−１に対して、垂直に±４５度の角度範囲に傾斜してもよい。

本実施形態において、図７４〜図７７を参照すると、複数の撹拌子１３２、１３５は、流体リザーバ１３６内に移動可能に閉じ込められ、流体リザーバ１３６の閉じ込め面は、撹拌子１３２の向きを維持するため、複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４の各パドルの自由端頂点１３２−５は、回転子１３２が回転軸１６０を軸にして回転するにつれ、流体入口１５２、流体出口１５４、流路１５６、流体開口１４０−３、および吐出チップ１１８に周期的且つ断続的に面し、流体入口１５２、流体出口１５４、流路１５６、流体開口１４０−３、および吐出チップ１１８に向かう、または離れるよう複数の撹拌子１３２、１３５を移動させる。

本発明の１つの側面に基づき、流体リザーバ１３６内の複数の撹拌子１３２、１３５の位置の移動をもたらすために、まず、外部磁場発生装置１６８（図１を参照）を励磁して、撹拌子１３２の磁石１６２（図７７を参照）および撹拌子１３５の磁石１６７と相互に作用させる。外部磁場発生装置１６８によって生成された磁場が回転している場合、複数の撹拌子１３２、１３５は、磁場により回転する傾向にある。次に、微小流体分注装置１１０の筐体１１２を外部磁場発生装置１６８に相対して、または逆に移動させることができる。

つまり、複数の撹拌子１３２、１３５の磁石１６２、１６７は、外部磁場発生装置１６８によって生成された磁場と引き合うため、撹拌子１３２の回転軸１６０および回転領域１６０−２と、撹拌子１３５の回転軸１６５および回転領域１６５−２は、微小流体分注装置１１０の筐体１１２の位置に対する外部磁場発生装置１６８の位置の変化により、流体リザーバ１３６およびチャンバ１４８内に再配置される。複数の撹拌子１３２、１３５を外部磁場発生装置１６８によって生成された磁場と引き合うことによって、撹拌子１３２の回転軸１６０および撹拌子１３５の回転軸１６５は、同じ空間を占有しようとするが、それは可能ではないため、撹拌子１３５に対する撹拌子１３２の不規則な半径方向運動をもたらし、撹拌子１３２、１３５は、より大きな面積を掃引する。また、同じ空間を占有しようとすることにより、撹拌子１３２と撹拌子１３５の断続的な径方向の衝撃が生じ、その結果、流体リザーバ１３６に沈殿した微粒子を解きほぐすという振動効果の利点をもたらす。

図７９〜図８４を参照すると、図１〜図５および図７２〜図７７に示した本体１２２と置き換えられる別の本体２００を示す。本体２００は、分離壁２０２を含む以外は、本体１２２と全て同じである。そのため、本体１２２と本体２００に共通する特徴に関する説明は、本体２００にも適用されるため、本体１２２と本体２００に共通する特徴ついては説明を省略し、簡潔にする。詳しく説明すると、本体２００と本体１２２の間の相違点は、本体２００に分離壁２０２が含まれることであり、以下に、詳しく説明する。

図８４を参照すると、分離壁２０２は、ベース壁１３８とダイアフラム１３０の間の流体リザーバ１３６内に位置して、流体リザーバ１３６、次に、チャンバ１４８を第１領域２０４および第２領域２０６に分割する（図８３も参照）。図７９〜図８２を参照すると、分離壁２０２は、少なくとも１つの横断開口２０８を有し、本実施形態では、横断開口２０８−１、横断開口２０８−２、横断開口２０８−３、横断開口２０８−４、および横断開口２０８−５として個別に識別される複数の横断開口２０８を含む。複数の横断開口２０８のそれぞれは、第１領域２０４を第２領域２０６と流体連通して接続する。図８３も参照すると、分離壁２０２は、複数の撹拌子１３２、１３５の撹拌子１３２と撹拌子１３５の間に挟まるため、撹拌子１３２は、全体が第１領域２０４に位置し、撹拌子１３５は、全体が第２領域２０６に位置する。

図７９〜図８１に最も良く示すように、図８４を参照すると、分離壁２０２は、流体リザーバ１３６およびチャンバ１４８から流体を使い果たした時にベース壁１３８に向かってダイアフラム１３０をつぶしやすい輪郭形状を有する。また、分離壁２０２の形状（例えば、高さ）は、複数の撹拌子１３２、１３５のいずれかとダイアフラム１３０が接触するのを防ぐために選択される。本実施形態において、図８２も参照すると、個別にポスト（post）２１１−１、ポスト２１１−２、ポスト２１１−３、およびポスト２１１−４として識別される４つのポスト２１１がある。ポスト２１１のそれぞれは、ベース壁１３８に実質的に垂直な方向に、ベース壁１３８からそれぞれ自由端頂点２１２−１、自由端頂点２１２−２、自由端頂点２１２−３、および自由端頂点２１２−４に延伸する。つまり、本実施形態において、分離壁２０２のポスト２１１のそれぞれは、ベース壁１３８から片持ち式に（in a cantilever manner）延伸する。

そのため、図８３および図８４を参照すると、少なくとも一部の分離壁２０２は、各撹拌子１３２、１３５の高さよりも高い。本実施形態において、図７９〜図８２を参照すると、ポスト２１１の外側のポスト２１１−１、２１１−４は、ベース壁１３８から測定した長さと同じであり、ポスト２１１の中央のポスト２１１−２、２１１−３は、ベース壁１３８から測定した長さと同じであり、中央のポスト２１１−２、２１１−３は、外側のポスト２１１−１、２１１−４よりも長い。本実施形態において、ポスト２１１の中央のポスト２１１−２、２１１−３のそれぞれのベース壁１３８から各自自由端頂点までの範囲は、各撹拌子１３２、１３５の高さよりも長い（図８１、図８３、および図８４を参照）。

図７９、図８０、および図８２に示すように、複数の横断開口２０８のそれぞれの横断開口は、第１領域２０４と第２領域２０６の間の流体連通を容易にするため、間隔があいた複数のポスト２１１のうちの隣接するポスト間に存在する。図８２を参照すると、例えば、本実施形態において、横断開口２０８−１は、内周壁１５０とポスト２１１−１の間に設置され；横断開口２０８−２は、ポスト２１１−１とポスト２１１−２の間に設置され；横断開口２０８−３は、ポスト２１１−２とポスト２１１−３の間に設置され；横断開口２０８−４は、ポスト２１１−３とポスト２１１−４の間に設置され、横断開口２０８−５は、ポスト２１１−４と内周壁１５０の間に設置される。

図８５に示すように、撹拌子１３２の回転軸１６０−２は、全体が第１領域２０４内に位置する。同様に、撹拌子１３５の回転軸１６５−２は、全体が第２領域２０６内に位置する。そのため、図７７〜図７８に示した分離されない実施形態とは逆に、分離壁２０２を有する本体２００は、撹拌子１３５の回転軸１６５−２から撹拌子１３２の回転軸１６０−２を分離する。分離壁２０２は、撹拌子１３２の回転軸１６０−２が撹拌子１３５の回転軸１６５−２と重複する、すなわち、交差するのを防ぐ。次に、撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４が撹拌子１３５の複数のパドル１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４と噛み合うのを防ぐ。そのため、図７９〜図８５の実施形態において、撹拌子１３２および撹拌子１３５のそれぞれの回転方向は、逆の回転方向であっても、同じ回転方向であっても、あるいは同じ回転方向と逆の回転方向を周期的に変化させてもよい。

一般的に、流体（図示せず）は、本体１２２内のフィルホール１２２−１（図７２および図８６〜図８８を参照）を介して密封領域、すなわち、本体１２２とダイアフラム１３０の間にある流体リザーバ１３６に運ばれる。流体リザーバ１３６内の背圧を設定した後、注入栓１２８をフィルホール１２２−１に挿入する（例えば、押圧する）ことによって背圧を維持し、空気が流体リザーバ１３６に浸み込む、あるいは流体リザーバ１３６から漏れ出るのを防ぐ。図１〜図５を再度参照すると、その後、エンドキャップ１２６を吐出チップ１１８の反対側にある本体１２２／蓋１２４の結合部分の端部に配置する。撹拌子１３２は、流体を収容する本体１２２とダイアフラム１３０の間の密封された流体リザーバ１３６内に存在する。撹拌子１３２を回転させて流体リザーバ１３６内に内部流体流動を生成することによって、流体リザーバ１３６の密封領域内に流体混合および微粒子の再配分を提供することができる。

図７２および図８６〜図８９を参照すると、筐体１１２の本体１２２は、ベース壁１３８、およびベース壁１３８と隣接する外周壁１４０を有する。外周壁１４０は、ベース壁１３８からベース壁１３８に対して実質的に直交する方向に延伸するよう配向される。図１〜図５を再度参照すると、蓋１２４は、外周壁１４０を係合するよう構成される。そのため、外周壁１４０は、ベース壁１３８と蓋１２４の間に挟まれ、蓋１２４は、溶接、接着、またはスナップフィットやネジユニオン等の他の締結機構により、外周壁１４０の開放自由端に取り付けられる。蓋１２４は、ダイアフラム１３０（図７２を参照）および撹拌子１３２（図８６を参照）を本体１２２内に設置した後、本体１２２に取り付けられる。

図７２および図８６〜図８９を参照すると、本体１２２の外周壁１４０は、外周壁１４０の隣接部分である外壁１４０−１を含む。図８６に最も良く示すように、外壁１４０−１は、平面１４２（図７２を参照）を定義するチップ取り付け面１４０−２を有し、且つ外壁１４０−１の厚さを通過するチップ取り付け面１４０−２に隣接する流体開口１４０−３を有する。吐出チップ１１８は、例えば、接着剤により、チップ取り付け面１４０−２に取り付けられ、外壁１４０−１の流体開口１４０−３（図８６を参照）と流体連通する。そのため、吐出チップ１１８の平面範囲は、平面１４２に沿って配向され、複数の吐出ノズル１２０は、流体吐出方向１２０−１が平面１４２に対して実質的に直交するよう配向される。ベース壁１３８は、外壁１４０−１の平面１４２に対して実質的に直交する平面１４６（図７２および図８６を参照）に沿って配向される。

図８６〜図８９を参照すると、筐体１１２の本体１２２は、また、外周壁１４０により定義される境界内に設置されたチャンバ１４８を含む。チャンバ１４８は、流体リザーバ１３６の一部を形成し、内部空間を定義するよう構成され、具体的には、ベース壁１３８を含み、丸い角を有するよう構成された内周壁１５０を有するため、チャンバ１４８内の流体流動を促進する。撹拌子１３２は、流体リザーバ１３６の内周壁１５０によって定義される制限範囲内で、ベース壁１３８に沿って横方向および縦方向に移動可能である。

チャンバ１４８の内周壁１５０は、近位端１５０−１および遠位端１５０−２により区切られた範囲を有する。近位端１５０−１は、ベース壁１３８と隣接し、且つベース壁１３８と推移径を形成することができる。このような刃半径は、鋭い角の数を減らすことによって、混合効力に役に立つ。遠位端１５０−２は、チャンバ１４８の側面開口１４８−１において周縁端面１５０−３を定義するよう構成される。周縁端面１５０−３は、複数の周縁リブまたはうねりを含み、ダイアフラム１３０（図７２を参照）と係合するための有効な密封面を提供してもよい。チャンバ１４８の内周壁１５０の範囲は、ベース壁１３８に対して実質的に直交し、且つ外周壁１４０（図８６を参照）の対応する範囲に対して実質的に平行である。

図８７に最も良く示すように、チャンバ１４８は、流体吸入口１５２および流体排出口１５４を有し、それぞれ内周壁１５０の一部の中に形成される。「入口（inlet）」および「出口（outlet）」という用語は、本実施形態の複数のポート間の区別に使用する場合に便利な用語であり、撹拌子１３２の特定の回転方向と相互に関係がある。しかしながら、理解すべきこととして、特定のポートが吸入口として機能するか、排出口として機能するかを決定するのは、撹拌子１３２の回転方向であり、撹拌子１３２の回転方向を反転し、それゆえにチャンバ１４８内の各ポートの役割が逆になることは、本発明の範囲内である。

流体吸入口１５２は、内周壁１５０の一部に沿って流体排出口１５４から少し離れる。図８９に最も良く示すように、筐体１１２の本体１２２は、チャンバ１４８の内周壁１５０の一部と吐出チップ１１８を運ぶ外周壁１４０の外壁１４０−１の間に挟まれた流路１５６を含む。

流路１５６は、吐出チップ１１８の流域内の微粒子の沈殿を最小化するよう構成される。流路１５６は、例えば、経験的データを用いて、所望の流動率を提供し、同時に、流路１５６を流れる流体混合に対して許容範囲の流量速度を維持する大きさに形成される。本実施形態において、流路１５６は、Ｕ字型の細長い通路として構成される。流路１５６の大きさ（例えば、高さと幅、および形状）は、流体流動と流量速度の所望の組み合わせを提供して、チャネル内撹拌を容易にするために選択される。流路１５６は、チャンバ１４８の流体吸入口１５２をチャンバ１４８の流体排出口１５４と流体連通して接続し、且つ外周壁１４０の外壁１４０−１の流体開口１４０−３（図８６を参照）もチャンバ１４８の流体吸入口１５２および流体排出口１５４（図８７を参照）の両方と流体連通して接続するよう構成される。

図１、図７２、および図８６を再度参照すると、ダイアフラム１３０は、蓋１２４とチャンバ１４８の内周壁１５０の周縁端面１５０−３の間に配置される。蓋１２４を本体１２２に取り付けてダイアフラム１３０の周辺を圧縮することにより、ダイアフラム１３０と本体１２２の間に連続シールを形成する。さらに具体的に説明すると、ダイアフラム１３０は、流体リザーバ１３６を形成する際に、チャンバ１４８の内周壁１５０の周縁端面１５０−３とシール係合するよう構成される。そのため、チャンバ１４８とダイアフラム１３０を組み合わせて、可変容量を有する流体リザーバ１３６を定義する。

特に、図１および図９を参照すると、ダイアフラム１３０の外表面は、蓋１２４の中に設置された通気口１２４−１を介して大気に放出されるため、制御された負圧を流体リザーバ１３６内で維持することができる。ダイアフラム１３０は、ゴムで作られ、微小流体分注装置１１０から流体を使い果たした時にベース壁１３８に向かってつぶれるよう構成されたドーム部１３０−１を含み、チャンバ１４８内で所望の負圧を維持するため、流体リザーバ１３６の可変容量の有効体積（ここでは、バルク領域とも稱す）を変化させる。

図７２、および図８６〜図８９を参照すると、撹拌子１３２は、流体リザーバ１３６およびチャンバ１４の可変容量の中に移動可能に存在し、且つその中に閉じ込められ、チャンバ１４８の内周壁１５０によって定義される境界内に設置される。本実施形態において、撹拌子１３２は、回転軸１６０、および回転軸１６０から離れる方向に放射状に延伸する複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４を有する。撹拌子１３２は、外部磁場発生装置１６４（図１を参照）との相互作用により撹拌子１３２を駆動して回転軸１６０の周りを回転させるよう構成された磁石１６２（例えば、永久磁石）（図８８を参照）を有する。撹拌子１３２の回転原理は、外部磁場発生装置１６４により生成された十分強い外部磁場に磁石１６２を並べてから、外部磁場発生装置１６４により生成された外部磁場を制御された方法で回転させて、撹拌子１３２を回転するという原理である。外部磁場発生装置１６４により生成された外部磁場は、ステッパモータの操作と同様に電子的に回転させてもよく、あるいは回転シャフトを介して回転させてもよい。そのため、撹拌子１３２は、回転軸１６０を回る撹拌子１３２の回転によって、流体リザーバ１３６に流体混合を提供する効力がある。

バルク領域における流体混合は、撹拌子１３２の回転によって生じる流量速度に依存し、微粒子の沈殿した境界層において剪断応力を生成する。剪断応力が臨界剪断応力（経験的に決定される）よりも大きく、粒子移動を開始した時、沈殿した粒子が移動中の流体内に分配されるため、再混合が起こる。剪断応力は、粘度、粒子サイズ、および密度等の流体パラメータと、容器の形状、撹拌子１３２の幾何学的配置、移動面と静止面の間の流体厚、および回転速度等の機械的設計要因の両方に依拠する。

流体領域内で、例えば、流体リザーバ１３６、および吐出チップ１１８と関連する流路１５６内で、撹拌子１３２を回転させて流体流動を生成することにより、混合されたバルク流体が吐出チップ１１８に提供されてノズル吐出を行うことを確実にするとともに、吐出チップ１１８に隣接する流体を流体リザーバ１３６のバルク領域に移動させて、流路１５６を流れるチャネル流体が流体リザーバ１３６のバルク流体と混合することを確実にすることにより、より均一な混合をもたらす。この流動は、主に、天然分布であるが、流量速度が臨界値以上の剪断応力を生成するのに十分である場合は、多少の混合が生じる。

撹拌子１３２は、主に、局部ドーナツ型の流動パターンにあるような中央の復路を有するいくつかの軸流動により、撹拌子１３２の回転軸１６０と関連する中心領域を軸にして流体の旋回流を引き起こす。本実施形態では、撹拌子１３２の回転軸１６０が流体リザーバ１３６によって定義される制限範囲内で移動可能であることが好ましい。

図８６〜図８９を参照すると、撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４の各パドルは、各自由端頂点１３２−５を有する。図８７〜図８９を参照すると、回転抗力を減らすため、各パドルは、上下対称対の面取り面を含み、撹拌子１３２の回転方向１６０−１に対して先頭傾斜面１３２−６および後端傾斜面１３２−７を形成してもよい。撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４のそれぞれが錠剤または円筒形状を有することも考慮される。本実施形態において、撹拌子１３２は、２対の正反対向きのパドルを有し、正反対向きのパドルのうちの第１パドルは、第１自由端頂点１３２−５を有し、正反対向きのパドルのうちの第２パドルは、第２自由端頂点１３２−５を有する。

本実施形態において、２対の正反対向きのパドルを形成する４つのパドルは、回転軸１６０の周りを９０度単位で均等に間隔をあける。しかしながら、撹拌子１３２のパドルの実際の数は、２つ、またはそれ以上であり、好ましくは、３つまたは４つであり、さらに好ましくは、４つであり、各隣接する対のパドルは、回転軸１６０の周りに同じ角度間隔を有する。例えば、３つのパドルを有する撹拌子１３２の形状は、１２０度のパドル間隔を有し、４つのパドルを有するものは、９０度のパドル間隔を有する。

図７２および図８６〜図８９を参照すると、撹拌子１３２は、流体リザーバ１３６の可変容積内（図７２を参照）、より詳しく説明すると、チャンバ１４８の内周壁１５０によって定義される境界内（図８６〜図８９を参照）の移動のために設置される。

このように、本実施形態において、撹拌子１３２は、流体リザーバ１３６（例えば、チャンバ１４８およびダイアフラム１３０）によって提供される閉じ込め面によって、流体リザーバ１３６内に閉じ込められる。各撹拌子１３２、１３５が流体リザーバ１３６内で移動可能な範囲は、半径（横／縦）方向に各撹拌子１３２、１３５とチャンバ１４８の内周壁１５０の間に提供される半径方向公差、およびチャンバ１４８のベース壁１３８とダイアフラム１３０の組み合わせによって提供される各撹拌子１３２、１３５と軸方向リミットの間の軸方向交差により決定される。

そのため、図８６〜図８９を参照すると、撹拌子１３２の回転軸１６０は、流体リザーバ１３６の閉じ込め面（例えば、チャンバ１４８とダイアフラム１３０の内表面）によって可能な範囲まで、流体リザーバ１３６内で、半径方向および軸方向に（例えば、縦方向、横方向、および／または垂直方向に）自由に動くことができる。このような閉じ込め面は、チャンバ１４８のベース壁１３８の平面１４６および／または流体吐出方向１２０−１に対して予め定義された角度範囲（例えば、垂直に±４５度）内になるよう撹拌子１３２の回転軸１６０の傾斜を制限する。言い換えると、撹拌子１３２の回転軸１６０は、流体リザーバ１３６内で半径方向および軸方向に移動可能であり、チャンバ１４８のベース壁１３８の平面１４６および／または流体吐出方向１２０−１に対して垂直に±４５度の角度範囲に傾斜してもよい。

本実施形態において、図７２および図８６〜図８９を参照すると、撹拌子１３２は、流体リザーバ１３６内に移動可能に閉じ込められ、流体リザーバ１３６の閉じ込め面は、撹拌子１３２の向きを維持するため、複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４の各パドルの自由端頂点１３２−５は、流路１５６に周期的に面し、次に、撹拌子１３２が回転軸１６０を軸にして回転するにつれ、チップ１１８と流体連通している流体開口１４０−３に向かって断続的に面し、そして、流体入口１５２、流体出口１５４、流路１５６、流体開口１４０−３、および吐出チップ１１８に向かう、または離れるよう撹拌子１３２を移動させる。

本発明の１つの側面に基づき、流体リザーバ１３６内の撹拌子１３２の位置の移動をもたらすために、まず、外部磁場発生装置１６４（図１を参照）を励磁して、撹拌子１３２の磁石１６２（図８７を参照）（例えば、永久磁石）と相互に作用させる。外部磁場発生装置１６４によって生成された磁場が回転している場合、撹拌子１３２は、磁場により回転する傾向にある。次に、微小流体分注装置１１０の筐体１１２を外部磁場発生装置１６４に相対して、または逆に移動させることができる。つまり、撹拌子１３２の磁石１６２は、外部磁場発生装置１６４によって生成された磁場と引き合うため、撹拌子１３２の回転軸１６０は、微小流体分注装置１１０の筐体１１２の位置に対する外部磁場発生装置１６４の位置の変化により、流体リザーバ１３６内に再配置される。

撹拌子１３２の回転軸１６０の移動パターンは、線状（例えば、縦、横、対角線、Ｘ型、Ｚ型等）であってもよく、あるいは非線状（例えば、曲線、円形、楕円形、８字形パターン等）であってもよい。

図９０〜図１００は、本発明の別の実施形態を示したものであり、本実施例では、微小流体分注装置２１０の形態で示したものである。微小流体分注装置１１０と微小流体分注装置２１０の両方に共通の素子は、共通の素子番号を使用して示し、簡潔にするため、以下、詳細については説明を省略する。

微小流体分注装置２１０は、通常、筐体２１２と、ＴＡＢ回路１１４とを含み、微小流体分注装置２１０は、微粒子搬送流体等の流体の供給を含むよう構成され、ＴＡＢ回路１１４は、筐体２１２からの流体の吐出を容易にするよう構成される。

図９０〜図９２に最も良く示すように、筐体２１２は、本体２１４と、蓋２１６と、エンドキャップ２１８と、注入栓２２０（例えば、ボール）とを含む。筐体２１２内には、ダイアフラム２２２、撹拌子２２４、およびガイド部２２６が収容される。筐体２１２の構成部品、撹拌子２２４、およびガイド部２２６のそれぞれは、成形工程を使用して、プラスチックで作られる。ダイアフラム２２２は、成形工程を使用して、ゴムで作られる。また、本実施形態において、注入栓２２０は、ステンレス鋼ボールベアリングの形状であってもよい。

図９１を参照すると、一般的に、流体（図示せず）は、本体２１４内のフィルホール２１４−１を介して密封領域、すなわち、本体２１４とダイアフラム２２２の間の流体リザーバ２２８に運ばれる。流体リザーバ２２８内の背圧を設定した後、注入栓２２０をフィルホール２１４−１に挿入する（例えば、押圧する）ことによって背圧を維持し、空気が流体リザーバ２２８に浸み込む、あるいは流体リザーバ２２８から漏れ出るのを防ぐ。その後、エンドキャップ２１８を吐出チップ１１８の反対側にある本体２１４／蓋２１６の結合部分の端部に配置する。撹拌子２２４は、流体を含む本体２１４とダイアフラム２２２の間の密封された流体リザーバ２２８内に存在する。撹拌子２２４を回転させて流体リザーバ２２８内で内部流体流動を生成することによって、流体リザーバ２２８の密封領域内に流体混合および微粒子の再配分を提供することができる。

また、図９３および図９４も参照すると、筐体２１２の本体２１４は、ベース壁２３０、およびベース壁２３０と隣接する外周壁２３２を有する。外周壁２３２は、ベース壁２３０からベース壁２３０に対して実質的に直交する方向に向かって延伸するよう配向される。また、図９１および図９２を参照すると、蓋２１６は、外周壁２３２を係合するよう構成される。そのため、外周壁２３２は、ベース壁２３０と蓋２１６の間に挟まれ、蓋２１６は、溶接、接着、またはスナップフィットやネジユニオン等の他の締結機構により、外周壁２３２の開放自由端に取り付けられる。

図１９〜図９４を参照すると、本体２１４の外周壁２３２は、外周壁２３２の連続部分である内壁２３２−１を含む。外壁２３２−１は、チップ取り付け面２３２−２、および外壁２３２−１の厚さを通過するチップ取り付け面２３２−２に隣接する流体開口２３２−３を有する。

図９２〜図９４を参照すると、チップ取り付け面２３２−２は、平面２３４を定義する。吐出チップ１１８は、接着剤を介して、チップ取り付け面２３２−２に取り付けられ、外壁２３２−１の流体開口２３２−３と流体連通する。吐出チップ１１８の平面範囲は、平面２３４に沿って配向され、複数の吐出ノズル１２０（図１を参照）は、流体吐出方向１２０−１が平面２３４に対して実質的に直交するよう配向される。ベース壁２３０は、外壁２３２−１の平面２３４に対して実質的に直交し、且つ流体吐出方向１２０−１に対して実質的に平行な平面２３６に沿って配向される（図９０および図９３を参照）。

図９１〜図９４に示すように、筐体２１２の本体２１４は、外周壁２３２によって定義される境界内に設置されたチャンバ２３８を含む。チャンバ２３８は、流体リザーバ２２８の一部を形成し、内部空間を定義するよう構成され、具体的には、ベース壁２３０を含み、丸い角を有するよう構成された内周壁２４０を有するため、チャンバ１２８内の流体流動を促進する。撹拌子２２４は、流体リザーバ２２８内、および内周壁２４０によって定義された境界内に、ガイド部２２６によって横方向および縦方向に設置される。ガイド部２２６は、撹拌子２２４の回転軸２５０に対して実質的に垂直な少なくとも１つの方向に撹拌子２２４の移動を容易にする。

図９２〜図９４を参照すると、チャンバ２３８の内周壁２４０は、近位端２４０−１および遠位端２４０−２により区切られた範囲を有する。近位端２４０−１は、ベース壁２３０と隣接し、好ましくは、ベース壁２３０と推移径を形成する。遠位端２４０−２は、チャンバ２３８の側面開口２３８−１において周縁端面２４０−３を定義するよう構成される。周縁端面２４０−３は、複数の周縁リブまたはうねりを含み、ダイアフラム２２２と係合するための有効な密封面を提供してもよい。チャンバ２３８の内周壁２４０の範囲は、ベース壁２３０に対して実質的に直交し、且つ外周壁２３２の対応する範囲に対して実質的に平行である。

図９５および図９６に示すように、チャンバ２３８は、流体吸入口２４２および流体排出口２４４を有し、それぞれ内周壁２４０の一部の中に形成される。流体吸入口２４２は、内周壁２４０の一部に沿って流体排出口２４４からある距離だけ離間する。「入口」および「出口」という用語は、本実施形態の複数のポート間の区別に使用する場合に便利な用語であり、撹拌子２２４の特定の回転方向２５０−１と相互に関係がある。しかしながら、理解すべきこととして、特定のポートが吸入口として機能するか、排出口として機能するかを決定するのは、撹拌子２２４の回転方向であり、撹拌子２２４の回転方向を反転し、それゆえにチャンバ２３８内の各ポートの役割が逆になることは、本発明の範囲内である。

図９６に最も良く示すように、筐体２１２の本体２１４は、チャンバ２３８の内周壁２４０の一部と吐出チップ１１８を運ぶ外周壁２３２の外壁２３２−１の間に挟まれた流路２４６を含む。流路２４６は、流体開口２３２−３、次に、吐出チップ１１８の領域に沈殿する微粒子を最小化するよう構成される。

本実施形態において、流路２４６は、チャネル入口２４６−１およびチャネル出口２４６−２を有するＵ字型の細長い通路として構成される。流路２４６の大きさ（例えば、高さと幅、および形状）は、流体流動と流量速度の所望の組み合わせを提供して、チャネル内撹拌を容易にするために選択される。

流路２４６は、チャンバ２３８の流体入口２４２をチャンバ２３８の流体出口２４４と流体連通して接続し、且つ外周壁２３２の外壁２３２−１の流体開口２３２−３もチャンバ２３８の流体入口２４２と流体出口２４４の両方と流体連通して接続するよう構成される。具体的に説明すると、流路２４６のチャネル入口２４６−１は、チャンバ２３８の流体入口２４２に隣接して設置され、流路２４６のチャネル出口２４６−２は、チャンバ２３８の流体出口２４４に隣接して設置される。本実施形態において、チャンバ２３８の流体入口２４２および流体出口２４４の構造は、対称である。チャンバ２３８の流体吸入口２４２および流体排出口２４４のそれぞれは、流体吸入口２４２および流体排出口２４４のそれぞれが流路２４６に向かうそれぞれの方向に集まるよう構成された傾斜ランプ構造を有することができる。

流路２４６は、チャネル入口２４６−１とチャネル出口２４６−２の間に配置された凸状弓形壁２４６−３を有し、流路２４６は、チャネル中心点２４８に対して対称である。同様に、流路２４６の凸状弓形壁２４６−３は、チャンバ２３８の内部空間から内周壁２４０の反対側にあるチャンバ２３８の流体吸入口２４２と流体排出口２４４の間に配置され、凸状弓形壁２４６−３は、外壁２３２−１の流体開口２３２−３および流体吐出チップ１１８に面するよう配置される。

凸状弓形壁２４６−３は、吐出チップ１１８に対して実質的に平行な流体流動を生成するよう構成される。本実施形態において、凸状弓形壁２４６−３の縦方向範囲は、流体開口２３２−３に面するとともに、吐出チップ１１８に対して実質的に平行な半径を有し、且つチャネル入口２４６−１およびチャネル出口２４６−２の平面にそれぞれ隣接して設置された推移径２４６−４、２４６−５を有する。凸状弓形壁２４６−３の半径および推移径は、流体流動効率に役に立つ。凸状弓形壁２４６−３と流体吐出チップ１１８の間の距離は、チャネル中心点２４８において最も狭く、流体吐出チップ１１８の縦方向範囲の中心点と一致し、次に、外壁２３２−１の流体開口２３２−３の縦方向範囲の中心点と一致する。

図９１を再度参照すると、ダイアフラム２２２は、蓋２１６とチャンバ２３８の内周壁２４０の周縁端面２４０−３の間に配置される。蓋２１６を本体２１４に取り付けてダイアフラム２２２の周辺を圧縮することにより、ダイアフラム２２２と本体１２２の間に連続シールを形成する。さらに具体的に説明すると、ダイアフラム２２２は、流体リザーバ２２８を形成する時に、チャンバ２３８の内周壁２４０の周縁端面２４０−３とシール係合するよう構成される。そのため、チャンバ２３８とダイアフラム２２２を組み合わせて、可変容量を有する流体リザーバ２２８を定義する。

ダイアフラム２２２の外表面は、蓋２１６の中に設置された通気口２１６−１を介して大気に放出されるため、制御された負圧を流体リザーバ２２８内で維持することができる。ダイアフラム２２２は、ゴムで作られ、微小流体分注装置２１０から流体を使い果たした時にベース壁２３０に向かってつぶれるよう構成されたドーム部２２２−１を含み、チャンバ２３８内で所望の負圧を維持するため、流体リザーバ２２８の可変容量の有効体積を変化させる。

図９１を参照すると、撹拌子２２４は、流体リザーバ２２８の可変容積およびチャンバ２３８の中に存在し、且つその中に閉じ込められ、チャンバ２３８の内周壁２４０によって定義される境界内に設置される。また、図９２〜図９４および図９６〜図１００も参照すると、撹拌子２２４は、回転軸２５０、および回転軸２５０から離れる方向に放射状に延伸する複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８を有する。撹拌子２２４は、外部磁場発生装置１６４（図１を参照）との相互作用により撹拌子２２４を駆動して回転軸２５０の周りを回転させるよう構成された磁石２６２（例えば、永久磁石）（図９１、図９６、および図１００を参照）を有する。本実施形態において、撹拌子２２４は、回転軸２５０の周りを９０度単位で均等に間隔をあけた２対の正反対向きのパドルを有する。しかしながら、撹拌子２２４のパドルの実際の数は、２つ、またはそれ以上であり、好ましくは、３つまたは４つであり、さらに好ましくは、４つであり、各隣接する対のパドルは、回転軸２５０の周りに同じ角度間隔を有する。例えば、３つのパドルを有する撹拌子２２４の形状は、１２０度のパドル間隔を有し、４つのパドルを有するものは、９０度のパドル間隔を有する。

本実施形態において、図９１〜図９４および図９７〜図１００に示すように、撹拌子２２４は、所望の特性（穏やか、短い、低軸抗力、優れた回転速度移動、および微粒子沈殿物で撹拌子２２４により混合を開始することができる）を提供することのできる面取り面を有する階段状の、すなわち、二層構造の交差パターンに構成される。具体的には、図９９を参照すると、撹拌子２２４の複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８のそれぞれは、第１階層部２６４および第２階層部２６６を有する軸方向範囲２６２を有する。また、図９８を参照すると、第１階層部２６４は、第１遠位端頂点２７０で終わる第１径方向範囲２６８を有する。第２階層部２６６は、第２遠位端頂点２７４で終わる第２径方向範囲２７２を有する。第１径方向範囲２６８は、第２径方向範囲２７２よりも大きいため、第１階層部２６４の第１遠位端頂点２７０の第１回転速度は、第２階層部２６６の第２遠位端頂点２７４の第２回転速度よりも速いが、第１階層部２６４の第１遠位端頂点２７０角度速度は、第２階層部２６６の第２遠位端頂点２７４の角度速度と同じである。

第１階層部２６４は、第１遠位端頂点２７０を含む第１頂点部２７０−１を有する。第１頂点部２７０−１は、回転軸２５０から第１遠位端頂点２７０の方向に向かって細くなってもよい。第１階層部２６４の第１頂点部２７０−１は、対称の上表面と下表面を有し、それぞれ傾斜した、すなわち面取りした先頭面および傾斜した後端面を有する。第１頂点部２７０−１の傾斜先頭面および傾斜後端面は、第１遠位端頂点２７０に集まるよう構成される。

また、本実施形態において、複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８のそれぞれの第１階層部２６４は、まとめて凸面２７６を形成する（図９１、図９９、およびず１００を参照）。図９１に示すように、凸面２７６は、チャンバ２３８のベース壁２３０と接触するよう配置された抗力減少半径を有する。抗力減少半径は、例えば、複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８のそれぞれの第１階層部２６４の第１径方向範囲２６８よりも少なくとも３倍大きくてもよい。

図９９を再度参照すると、第２階層部２６６は、第２遠位端頂点２７４を含む第２頂点部２７４−１を有する。第２遠位端頂点２７４は、放射状の鈍端面を有してもよい。複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８のそれぞれの第２階層部２６６は、傾斜した、すなわち面取りした先頭面および傾斜した後端面を有する上表面を有する。

図９１〜図９４を参照すると、撹拌子２２４の向きは、ガイド部２２６により達成され、ガイド部２２６は、流体リザーバ２２８の可変容積内のチャンバ２３８内に設置され、より具体的には、チャンバ２３８の内周壁２４０によって定義される境界内に設置される。ガイド部２２６は、撹拌子２２４を閉じ込めて配置し、チャンバ２３８の内部空間の所定の部分において移動するよう構成される。

図９１〜図９４、および図９６を参照すると、ガイド部２２６は、閉じ込め部材２７９と、閉じ込め部材２７９に結合された複数の取り付けアーム２８０−１、２８０−２、２８０−３、２８０−４とを含む。閉じ込め部材２７９は、ガイド開口２７９−１を有し、本実施形態では、細長い開口２７９−１の形状であり、回転軸１５０に対して実質的に垂直な方向に撹拌子２２４の径方向移動を制限し、その上、容易にする内側径方向閉じ込め面２７９−２を定義する。本実施形態において、細長い開口２７９−１の縦方向範囲は線状であるが、当業者であれば認識できるように、細長い開口２７９−１の縦方向範囲は、Ｓ形状またはＣ形状等の他の非線状の形状であってもよい。

図９２および図９４を特に参照すると、細長い開口２７９−１は、縦方向範囲２８３−１、および縦方向範囲２８３−１に対して平行な横方向範囲２８３−２を有する。縦方向範囲２８３−１は、横方向範囲２８３−２よりも大きい、すなわち、長い。本実施形態において、縦方向範囲２８３−１は、流体入口２４２、流体出口２４４、流路２４６、および筐体２１２の本体２１４の外壁２３２−１の流路開口２３２−３に向かう方向であり、流体入口２４２、流体出口２４４、流路２４６、および吐出チップ１１８に向かう、または離れる撹拌子２２４の移動を容易にする。

詳しく説明すると、撹拌子２２４の第２階層部２６６は、閉じ込め部材２７９の細長い開口２７９−１内で受け取られる。細長い開口２７９−１の内側径方向閉じ込め面２７９−２は、撹拌子２２４の複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８の第２階層部２６６の径方向範囲と接触し、撹拌子２２４の回転軸２５０に対する撹拌子２４４の径方向（例えば、横方向および／または縦方向）運動を制限し、その上、容易にするよう構成される。細長い開口２７９−１の縦方向範囲２８３−１に沿った撹拌子２２４と内側径方向閉じ込め面２７９−２の間の最大距離２８３−３は、チャンバ２３８内の撹拌子２２４の動作の縦方向制限を定義する。

本実施例において、細長い開口２７９−１の内側径方向閉じ込め面２７９−２の縦方向範囲２８３−１は、撹拌子２２４の第２階層部２６６の径方向範囲を横切る直径よりもわずかに大きいが（例えば、０．５％〜５％）、細長い開口２７９−１の内側径方向閉じ込め面２７９−２の縦方向範囲２８３−１を実質的に撹拌子２２４の第２階層部２６６の径方向範囲を横切る直径よりも大きくすることによって（例えば、１０％以上）、細長い開口２７９−１の内側径方向閉じ込め面２７９−２の縦方向範囲２８３−１に沿った撹拌子２２４の回転軸２５０に対して実質的に垂直な方向の撹拌子２２４の径方向移動を容易にする。つまり、本実施例では、細長い開口２７９−１の内側径方向閉じ込め面２７９−２の縦方向範囲２８３−１に沿って、撹拌子２２４を前後にスライドさせる。

図９１および図９６を参照すると、閉じ込め部材２７９は、チャンバ２３８のベース壁２３０から軸方向にオフセットされるよう配置された軸方向閉じ込め面２７９−３を有し、撹拌子２２４の第１階層部２６４と軸方向係合する。

図９３〜図９６を参照すると、複数の取り付けアーム２８０−１、２８０−２、２８０−３、２８０−４は、筐体２１２の本体２１４を係合して、チャンバ２３８のベース壁２３０から分離されたチャンバ２３８の内部空間に閉じ込め部材２７９を配置する（例えば、ぶら下げる）よう構成され、軸方向閉じ込め面２７９−３は、チャンバ２３８のベース壁２３０に面し、そこから軸方向にオフセットされるよう配置される。取り付けアーム２８０−１、２８０−２、２８０−３、２８０−４のそれぞれの遠位端は、ダイアフラム２２２の周辺部を係合するための自由端を有する各位置決め特徴２８０−５、２８０−６、２８０−７、２８０−８を含む（図９１を参照）。

本実施形態において、図９１および図９６を参照すると、ベース壁２３０は、第１軸方向において回転軸２５０に対して撹拌子２２４の軸方向運動を制限し、閉じ込め部材２７９の軸方向閉じ込め面２７９−３は、複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８の第１階層部２６４の少なくとも一部を軸方向に係合するよう設置され、第１軸方向とは反対の第２軸方向において回転軸２５０に対して撹拌子２２４の軸方向運動を制限する。

このように、本実施形態において、撹拌子２２４は、閉じ込め部材２７９の細長い開口２７９−１の内側径方向閉じ込め面２７９−２によって定義される領域内に径方向に閉じ込められ、閉じ込め部材２７９の軸方向閉じ込め面２７９−３とチャンバ２３８のベース壁２３０の間に軸方向に閉じ込められる。チャンバ２３８および流体リザーバ２２８の撹拌子２２４が移動可能な部分は、チャンバ２３８内のガイド部２２６の細長い開口２７９−１の位置によって決まる。撹拌子２２４がチャンバ２３８および流体リザーバ２２８内で移動可能な範囲は、回転軸２５０に対して垂直な径方向におけるガイド部２２６の細長い開口２７９−１の内側径方向閉じ込め面２７９−２と撹拌子２２４の間に提供される半径方向公差、およびベース壁２３０と閉じ込め部材２７９の軸方向閉じ込め面２３９−３の組み合わせにより提供される撹拌子２２４と軸方向リミットの間の軸方向交差により決定される。例えば、ガイド部２２６により提供される半径方向および軸方向の交差が厳しいほど、ベース壁２３０に対する垂線からの撹拌子２２４の回転軸２５０の変動が少なく、且つ流体リザーバ２２８内の撹拌子２２４の左右の動きが少ない。

それにもかかわらず、閉じ込め部材２７９の細長い開口２７９−１の縦方向範囲２８３−１は、少なくとも１つの方向（例えば、少なくとも細長い開口２７９−１の縦方向範囲２８３−１に対応する縦方向）の撹拌子２２４の回転軸２５０に対して実質的に垂直な方向の撹拌子２２４の径方向移動を容易にする。図９２および図９４を参照すると、細長い開口２７９−１の縦方向範囲２８３−１に沿った撹拌子２２４と内側径方向閉じ込め面２７９−２の間の最大距離２８３−３は、チャンバ２３８内の撹拌子２２４の運動の縦方向制限を定義する。

以上のように、当業者であれば認識できるように、ガイド部２２６の細長い開口２７９−１の撹拌子２２４の横方向範囲２８３−２を増やすことによって、横方向運動を容易にすることができるため、ガイド部２２６の閉じ込め部材２７９の細長い開口２７９−１の横方向範囲２８３−２に沿って、撹拌子２２４と内側径方向閉じ込め面２７９−２の間にギャップが存在する。そのため、撹拌子２２４の回転軸２５０の線状移動が容易になる他に、他の線状パターン（例えば、対角線、Ｘ形状、Ｚ形状等）または曲線、円形、楕円形、８字パターン等の非線状等の他の移動パターンを実現することができる。

本発明に基づき、流体リザーバ２２８内の撹拌子２２４の位置の移動をもたらすために、まず、外部磁場発生装置１６４（図１を参照）を励磁して、撹拌子２２４の磁石２６０（図９１および図９６を参照）（例えば、永久磁石）と相互に作用させる。外部磁場発生装置１６４によって生成された磁場が回転している場合、撹拌子２２４は、磁場の回転と同調して回転する傾向にある。次に、微小流体分注装置２１０の筐体２１２を外部磁場発生装置１６４に相対して、または逆に移動させることができる。つまり、撹拌子２２４の磁石２６０は、外部磁場発生装置１６４によって生成された磁場と引き合うため、撹拌子２２４の回転軸２５０は、微小流体分注装置２１０の筐体２１２の位置に対する外部磁場発生装置１６４の位置の変化により、流体リザーバ２２８内に再配置される。

本実施形態において、ガイド部２２６は、筐体２１２に着脱可能に取り付けられた一体インサート部材として構成される。図９６を参照すると、ガイド部２２６は、第１保持特徴部２８４を含み、筐体２１２の本体２１４は、第２保持特徴部２１４−２を含む。第１保持特徴部２８４は、第２保持特徴部２１４−２と係合され、筐体２１２と固定の関係でガイド部２２６を筐体２１２の本体２１４に取り付ける。第１保持特徴部２８４／第２保持特徴部２１４−２はそれぞれ、例えば、タブ／スロット配置、あるいは、スロット／タブ配置の形式であってもよい。

図９６を参照すると、ガイド部２２６は、さらに、分流特徴部２８６−１、再結合流特徴部２８６−２、および凹型円弧状表面２８６−３を有する流動制御部２８６を含んでもよい。流動制御部２８６は、流体入口２４２および流体出口２４４の領域に軸方向閉じ込め面２７９−３とベース壁２３０の間の軸方向空間を提供する。凹型円弧状表面２８６−３は、分流特徴部２８６−１および再結合流特徴部２８６−２のそれぞれと同一の範囲を持ち、且つこれらの間に延伸する。分流特徴部２８６−１は、流体入口２４２に隣接して配置され、再結合流特徴部２８６−２は、流体出口２４４に隣接して配置される。分流特徴部２８６−１は、チャンバ２３８の流体入口２４２と共同する傾斜壁を有し、流路２４６のチャネル入口２４６−１に向かって流体を案内する。同様に、再結合流特徴部２８６−２は、流体出口２４４と共同する傾斜壁を有し、流路２４６のチャネル出口２４６−２から離れるよう流体を案内する。

流体制御部２８６の全て、または一部を筐体２１２の本体２１４のチャンバ２３８の内周壁２４０に合体させることも考慮される。

本実施形態において、図９６に最も良く示すように、撹拌子２２４が回転軸２５０の周りを回転した時、撹拌子２２４は、複数のパドル２５２、２５４、２５６、２５８が流動制御部２８６の凹型円弧状表面２８６−３に周期的に面するように配向される。さらに詳しく説明すると、ガイド部２２６は、チャンバ２３８の内部空間の所定部分に撹拌子２２４を閉じ込めるよう構成される。本実施例において、ガイド部２２６の閉じ込め部材２７９の細長い開口２７９−１は、流動制御部２８６の凹型円弧状表面２８６−３に向かう、または離れる方向、および流体入口２４２、流体出口２４４、流路２４６、および少なくとも細長い開口２７９−１の縦方向範囲２８３−１に対応する縦方向の流体開口２３２−３に向かう、または離れる方向の撹拌子２２４の径方向移動を容易にする。

さらに詳しく説明すると、本実施形態において、撹拌子２２４は、４つのパドルを有し、ガイド部２２６は、チャンバ２３８の内部空間の一部に撹拌子２２４の回転軸２５０を配置するよう構成されるため、撹拌子２２４が回転した時、２対の正反対向きのパドルは、流体入口２４２、流体出口２４４、流路２４６、および流体開口２３２−３に面するよう交互に且つ断続的に配置される。

当業者であれば認識できるように、撹拌子２２４の実際の構成は、本発明の範囲から逸脱しない限り、様々な方法で修正することができる。例えば、撹拌子２２４の複数のパドルの形状および／またはサイズがここで述べた明白な例から変更されてもよいことが考慮される。また、撹拌子２２４の第２階層部２６６（図９９を参照）が連続的円形ハブ（continuous circular hub）として形成されてもよいことが考慮される。

以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

１１０，２１０，７５０ 微小流体分注装置
１１２，２１２ 筐体
１１４ ＴＡＢ回路
１２２，２１４，７５４ 本体
２２４，３００，４００，５００ 攪拌子

Claims (9)

1. 外壁および流体リザーバを有し、前記外壁が、前記流体リザーバと流体連通する第１開口を有する筐体と、
   前記流体リザーバ内に移動可能に閉じ込められ、それぞれ前記第１開口に向かって断続的に面した複数のパドルおよび回転軸を有する撹拌子と、
   前記流体リザーバ内に設置されたガイド部と、
   前記筐体のチップ取り付け面に取り付けられ、流体としてのインクを吐出する吐出チップと、
   を含み、
   前記ガイド部が、前記回転軸に対して垂直な方向の前記撹拌子の径方向移動を容易にするガイド開口を有する閉じ込め部材を有し、
   前記吐出チップが、前記第1開口と流体連通し、流体吐出方向が前記チップ取り付け面に対して直交するよう配向された複数の吐出ノズルを有する
   インクジェットプリントヘッド。
2. 前記回転軸が、前記流体吐出方向に対して垂直な向きを有する
   請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド。
3. 前記流体リザーバが、前記第１開口と流体連通する少なくとも１つのポートを有する内周壁を有するチャンバを有し、前記撹拌子が、前記内周壁によって定義された境界内の前記流体リザーバ内に、横方向および縦方向に設置された
   請求項１または２に記載のインクジェットプリントヘッド。
4. 前記流体リザーバが、内周壁およびベース壁を有するチャンバを有し、前記チャンバの前記内周壁が、近位端および遠位端によって区切られた範囲を有し、前記近位端が、前記ベース壁と隣接し、前記遠位端が、前記チャンバの側面開口において周縁端面を定義する
   請求項１または２に記載のインクジェットプリントヘッド。
5. 前記流体リザーバが、さらに、前記周縁端面とシール係合で係合されたダイアフラムを含み、
   前記チャンバと前記ダイアフラムを組み合わせて、可変容量を有する前記流体リザーバを定義し、
   前記チャンバおよび前記ダイアフラムが、前記流体リザーバの閉じ込め面を定義し、前記撹拌子が、前記チャンバおよび前記ダイアフラムによって閉じ込められた前記可変容量内で移動するよう閉じ込められた
   請求項４に記載のインクジェットプリントヘッド。
6. 前記ガイド開口が、縦方向範囲、および前記縦方向範囲に垂直な横方向範囲を有する開口であり、前記縦方向範囲が、前記横方向範囲よりも大きい
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
7. 前記ガイド開口が、前記外壁の前記第１開口に向かう方向の縦方向範囲を有する開口である
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
8. 前記ガイド開口が、前記外壁の前記第１開口に向かう方向の縦方向範囲を有し、前記撹拌子の移動を容易にする開口である
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
9. 前記ガイド部が、さらに、前記筐体を係合して前記閉じ込め部材を配置する複数の取り付けアームを含む
   請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。

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