JP7237333B2 - Droplet generation method and droplet generation device - Google Patents
Droplet generation method and droplet generation device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7237333B2 JP7237333B2 JP2018189391A JP2018189391A JP7237333B2 JP 7237333 B2 JP7237333 B2 JP 7237333B2 JP 2018189391 A JP2018189391 A JP 2018189391A JP 2018189391 A JP2018189391 A JP 2018189391A JP 7237333 B2 JP7237333 B2 JP 7237333B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- end surface
- liquid
- region
- face
- droplet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Nozzles (AREA)
- Coating Apparatus (AREA)
Description
本発明は、液滴生成方法および液滴生成装置に関する。 The present invention relates to a droplet generation method and a droplet generation device.
従来から、微小な液滴を生成するための種々の技術が提案されていた。例えば、特許文献1には、ノズルから射出された液柱に周期的な振動を付与することによって液柱を周期的に分裂させることで微小液柱を生成する技術が開示されている。
Conventionally, various techniques have been proposed for generating minute droplets. For example,
しかしながら、従来は、液滴を所望の位置に形成することについて有効な提案がなされていないのが実情であった。 However, conventionally, the actual situation is that no effective proposal has been made for forming droplets at desired positions.
そこで、本発明は、液滴を所望の位置に形成することができる液滴生成方法および液滴生成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a droplet generating method and a droplet generating apparatus capable of forming a droplet at a desired position.
本発明の一態様に係る液滴生成方法は、
第1部材の第1端面と、第2部材の第2端面との間に液体を保持させ、
前記第1端面に接する前記液体の第1接触線で囲まれる第1領域の幾何中心と、前記第2端面に接する前記液体の第2接触線で囲まれる第2領域の幾何中心と、を結ぶ線分の中点に液滴が形成されるように、前記液体を破断させる。
A droplet generation method according to an aspect of the present invention includes:
holding the liquid between the first end surface of the first member and the second end surface of the second member;
connecting the geometric center of a first area surrounded by a first contact line of the liquid in contact with the first end surface and the geometric center of a second area surrounded by a second contact line of the liquid in contact with the second end surface; The liquid is broken so that a droplet is formed at the midpoint of the line segment.
前記液滴生成方法において、
前記第1領域と前記第2領域とは、同一形状であってもよい。
In the droplet generation method,
The first region and the second region may have the same shape.
前記液滴生成方法において、
前記第1端面と前記第2端面とは、同一形状であり、
前記第1領域は、前記第1端面の全領域であり、
前記第2領域は、前記第2端面の全領域であってもよい。
In the droplet generation method,
The first end surface and the second end surface have the same shape,
The first region is the entire region of the first end surface,
The second region may be the entire region of the second end surface.
前記液滴生成方法において、
前記第1端面における他の領域よりも濡れ性がよい前記第1端面における第3領域と、前記第2端面における他の領域よりも濡れ性がよい前記第2端面における第4領域とは、同一形状であり、
前記第1領域は、前記第3領域と同じであり、
前記第2領域は、前記第4領域と同じであってもよい。
In the droplet generation method,
A third region of the first end face having better wettability than other regions of the first end face and a fourth region of the second end face having better wettability than other regions of the second end face are the same. is the shape,
The first region is the same as the third region,
The second area may be the same as the fourth area.
前記液滴生成方法において、
前記第1領域の幾何中心を通り前記第1端面に直交する前記第1領域の第1中心軸は、前記第2領域の幾何中心を通り前記第2端面に直交する前記第2領域の第2中心軸と一致していてもよい。
In the droplet generation method,
A first central axis of the first region passing through the geometric center of the first region and perpendicular to the first end face is a second axis of the second region passing through the geometric center of the second region and perpendicular to the second end face. It may coincide with the central axis.
前記液滴生成方法において、
前記第1接触線が前記第1端面上で移動せず、かつ、前記第2接触線が前記第2端面上で移動しないように前記第1部材および/または前記第2部材を移動させることで、前記液体を破断させてもよい。
In the droplet generation method,
By moving the first member and/or the second member such that the first contact line does not move on the first end face and the second contact line does not move on the second end face , the liquid may be broken.
前記液滴生成方法において、
前記第1端面と前記第2端面とが離間するように前記第1部材および/または前記第2部材を移動させることで前記液体を破断させてもよい。
In the droplet generation method,
The liquid may be broken by moving the first member and/or the second member such that the first end surface and the second end surface are separated from each other.
前記液滴生成方法において、
前記中点が移動しないように前記第1部材と前記第2部材との双方を移動させてもよい。
In the droplet generation method,
Both the first member and the second member may be moved so that the midpoint does not move.
前記液滴生成方法において、
前記第1部材および前記第2部材は、同一形状の柱状体であってもよい。
In the droplet generation method,
The first member and the second member may be columnar bodies having the same shape.
前記液滴生成方法において、
前記中点を捕捉手段の捕捉位置に一致させた状態で前記液体を破断させてもよい。
In the droplet generation method,
The liquid may be broken with the middle point aligned with the capturing position of the capturing means.
前記液滴生成方法において、
前記中点を、前記捕捉手段の捕捉位置としての、レーザ光の焦点、または超音波音場の音圧の節、または前記液体に電圧を印加する電極間に一致させた状態で前記液体を破断させてもよい。
In the droplet generation method,
The liquid is broken while the midpoint is aligned with the focal point of the laser beam, the sound pressure node of the ultrasonic sound field, or between the electrodes that apply voltage to the liquid, as the capture position of the capture means. You may let
本発明の一態様に係る液滴生成装置は、
第1端面を有する第1部材と、
前記第1端面との間に液体を保持可能な第2端面を有する第2部材と、
前記第1端面に接する前記液体の第1接触線で囲まれる第1領域の幾何中心と、前記第2端面に接する前記液体の第2接触線で囲まれる第2領域の幾何中心と、を結ぶ線分の中点に液滴が形成されるように、前記第1端面と前記第2端面との間に保持された液体を破断させる破断部と、を備える。
A droplet generating device according to an aspect of the present invention includes
a first member having a first end face;
a second member having a second end surface capable of holding liquid between itself and the first end surface;
connecting the geometric center of a first area surrounded by a first contact line of the liquid in contact with the first end surface and the geometric center of a second area surrounded by a second contact line of the liquid in contact with the second end surface; a breaker for breaking the liquid held between the first end surface and the second end surface so that a droplet is formed at the midpoint of the line segment.
本発明によれば、液滴を所望の位置に形成することができる。 According to the present invention, droplets can be formed at desired positions.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図面の理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張している場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in the drawings attached to this specification, for the convenience of easy understanding of the drawings, there are cases where the reduced scale, vertical and horizontal dimension ratios, etc. are changed and exaggerated from those of the actual ones.
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「直交」、「同一」等の用語については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。 In addition, terms such as "perpendicular" and "identical" used in this specification to specify shapes and geometric conditions and their degree are not bound by a strict meaning, and have similar functions. Interpretation should include the range of expectations.
また、本明細書において用いる、部材表面の濡れ性の程度を特定する、例えば「親水性」「疎水性」等の用語については、液体が「水」である場合を想定している。しかし、液体は水に限定されることはなく、油やその他の物質でもよい。液体に濡れやすいことを「親水性」、濡れにくいことを「疎水性」の用語で代表して表現する。 In addition, terms such as “hydrophilic” and “hydrophobic” that specify the degree of wettability of the member surface used in this specification assume that the liquid is “water”. However, the liquid is not limited to water and can be oil or other substances. The term "hydrophilic" is used to represent the ability to be easily wetted by a liquid, and the term "hydrophobic" is used to represent the property that is not easily wetted by a liquid.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態による液滴生成装置1を示す図である。液滴生成装置1は、第1部材2と、第2部材3と、破断部4とを備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a
第1部材2は、第1端面21を有する。図1の例において、第1部材2は、円柱形状の柱状体であり、第1端面21は、柱状体の一端に設けられた円形面である。第1端面21は、その全面が親水性を有する。第1端面21の全面が親水性を有するようにするため、例えば、第1部材2の全体をステンレス等の親水性材料で形成してもよく、または、第1端面21以外の第1部材2を疎水性材料で形成し、第1端面21のみに親水性材料をコーティング等で形成してもよい。
The
第2部材3は、第1端面21との間に架橋液体LIBを保持可能な第2端面31を有する。架橋液体LIBは、例えば、主成分として水を含有する。図1の例において、第2部材3は、円柱形状の柱状体であり、第2端面31は、第1端面21側の柱状体の一端に設けられた円形面である。すなわち、第2部材3は、第1部材2と同一形状の柱状体である。第2端面31は、その全面が親水性を有する。第2端面31の全面が親水性を有するようにするため、例えば、第2部材3の全体をステンレス等の親水性材料で形成してもよく、または、第2端面31以外の第2部材3を疎水性材料で形成し、第2端面31のみに親水性材料をコーティング等で形成してもよい。
The
破断部4は、第1端面21の第1領域A1の幾何中心C1と、第2端面31の第2領域A2の幾何中心C2と、を結ぶ線分Lの中点Pに液滴が形成されるように、第1端面21と第2端面31との間に保持された架橋液体LIBを破断させる。
In the
ここで、第1領域A1とは、第1端面21に接する架橋液体LIBの第1接触線CL1で囲まれる第1端面21上の領域である。第2領域A2とは、第2端面31に接する架橋液体LIBの第2接触線CL2で囲まれる第2端面31上の領域である。
Here, the first area A1 is an area on the
図1の例において、破断部4は、第1端面21と第2端面31とが離間するように第1部材2と第2部材3との双方を図1の矢印で示される互いに反対方向に移動させるアクチュエータである。
In the example shown in FIG. 1, the breaking
中点Pに液滴を形成するため、第1領域A1と第2領域A2とは同一形状である。より詳しくは、図1の例において、第1端面21と第2端面31とは同一形状であり、第1領域A1は、第1端面21の全領域であり、第2領域A2は、第2端面31の全領域である。なお、本実施形態では、第1端面21および第2端面31は円形であるが、その他の形状(例えば、楕円形や多角形など)であってもよい。
Since the droplet is formed at the midpoint P, the first area A1 and the second area A2 have the same shape. More specifically, in the example of FIG. 1, the
より高い位置精度で中点Pに液滴を形成するため、第1領域A1の幾何中心C1を通り第1端面21に直交する第1領域A1の第1中心軸は、第2領域A2の幾何中心C2を通り第2端面31に直交する第2領域A2の第2中心軸と一致している。図1の例において、第1中心軸および第2中心軸は、線分Lに一致している。
In order to form a droplet at the midpoint P with higher positional accuracy, the first central axis of the first area A1 passing through the geometric center C1 of the first area A1 and orthogonal to the
さらに、より高い位置精度で中点Pに液滴を形成するため、破断部4は、第1接触線CL1が第1端面21上で移動せず、かつ、第2接触線CL2が第2端面31上で移動しないように、第1部材2および第2部材3を移動させることで架橋液体LIBを破断させる。例えば、破断部4は、第1部材2および第2部材3を中心軸方向に沿って移動させることで、第1接触線CL1が第1端面21上で移動せず、かつ、第2接触線CL2が第2端面31上で移動しないようにする。
Furthermore, in order to form the droplet at the midpoint P with higher positional accuracy, the breaking
次に、図1の液滴生成装置1の動作例について説明する。図2は、第1の実施形態による液滴生成装置1の動作例において、液体LIの供給工程を示す図である。
Next, an operation example of the
先ず、図2に示すように、第1端面21と第2端面31との間に液体供給装置6によって液体LIを供給する。液体供給装置6は、例えば、マイクロピペットおよびマイクロピペットの駆動装置である。液体LIの供給は、例えば、破断部4によって第1部材2と第2部材3とを端面21、31の中心軸方向に離間させた状態で、第1端面21および第2端面31のいずれか一方に液体LIが付着するように行う。
First, as shown in FIG. 2, the
図3は、第1の実施形態による液滴生成装置1の動作例において、架橋液体LIBの保持工程を示す図である。第1端面21と第2端面31との間に液体LIを供給した後、破断部4によって、第1端面21と第2端面31との中心軸を一致させた状態で、第1端面21と第2端面31とが近接するように第1部材2および第2部材3を移動させる。そして、第1端面21と第2端面31との双方に液体LIが接する位置まで第1部材2および第2部材3が移動すると、図3に示すように、第1端面21の全面および第2端面31の全面に液体LIが濡れ広がり、第1端面21と第2端面31との間に架橋液体LIBが保持される。すなわち、第1端面21と第2端面31との間に液体架橋が形成される。
FIG. 3 is a diagram showing a holding process of the bridging liquid LIB in the operation example of the
このとき、第1端面21の全面に架橋液体LIBが濡れ広がっていることで、第1端面21に接する架橋液体LIBの第1接触線CL1は、第1端面21の外周端に一致している。すなわち、第1接触線CL1で囲まれた第1端面21の第1領域A1は、第1端面21の全領域に一致している。また、第2端面31の全面に架橋液体LIBが濡れ広がっていることで、第2端面31に接する架橋液体LIBの第2接触線CL2は、第2端面31の外周端に一致している。すなわち、第2接触線CL2で囲まれた第2端面31の第2領域A2は、第2端面31の全領域に一致している。
At this time, the first contact line CL1 of the bridging liquid LIB in contact with the
また、このとき、図3に示すように、端面21、31の中心軸方向に直交する架橋液体LIBの断面の面積は、第1端面21および第2端面31の位置において最大であり、中点Pの位置において最小である。
At this time, as shown in FIG. 3, the area of the cross section of the bridging liquid LIB perpendicular to the central axis direction of the end faces 21 and 31 is maximum at the positions of the
図4は、第1の実施形態による液滴生成装置1の動作例において、第1部材2および第2部材3の移動工程を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a moving process of the
第1端面21と第2端面31との間に架橋液体LIBを保持した後、図4に示すように、破断部4によって第1端面21と第2端面31とが離間するように第1部材2および第2部材3を第1端面21および第2端面31の中心軸方向に沿って移動させる。このとき、破断部4は、例えば、第1部材2および第2部材3を、同一速度で移動させる。この場合、中点Pの位置は第1部材2および第2部材3の移動工程で変化せず、液滴Dの形成予定位置にあり続ける。
After holding the bridging liquid LIB between the
第1部材2および第2部材3の移動に伴って、第1端面21と第2端面31との間に保持された架橋液体LIBは、第1端面21および第2端面31の中心軸方向に引き伸ばされる。このとき、架橋液体LIBの第1接触線CL1は、第1端面21の外周端にピン止めされて移動せず、また、架橋液体LIBの第2接触線CL2は、第2端面31の外周端にピン止めされて移動しない。すなわち、端面21、31の中心軸方向に直交する架橋液体LIBの断面の面積は、第1端面21および第2端面31の位置において変化せず、それ以外の位置で縮小する。
As the
図5は、第1の実施形態による液滴生成装置1の動作例において、架橋液体LIBの破断工程を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a breaking step of the bridging liquid LIB in the operation example of the
第1部材2および第2部材3を反対方向に移動させることによって第1端面21と第2端面31との距離が所定の距離に達したとき、第1端面21と第2端面31との間に保持された架橋液体LIBの破断(架橋破断)が生じる。
When the distance between the
図5に示すように、架橋液体LIBが破断することで、中点Pに液滴Dが形成される。なお、図3~図5の例では、第1端面21の中心軸と第2端面31の中心軸とを一致させた状態で第1部材2と第2部材3とを離間させていたが、第1端面21の中心軸と第2端面31の中心軸とをずらした状態で第1部材2と第2部材3とを離間させてもよい。
As shown in FIG. 5, a droplet D is formed at the midpoint P by breaking the bridging liquid LIB. In the examples of FIGS. 3 to 5, the
上記のように、第1の実施形態によれば、予め意図された中点Pに液滴Dが形成されるように架橋液体LIBを破断させることで、液滴Dを所望の位置に形成することができる。 As described above, according to the first embodiment, the droplet D is formed at the desired position by breaking the bridging liquid LIB so that the droplet D is formed at the preliminarily intended midpoint P. be able to.
また、第1の実施形態によれば、第1端面21の全領域と第1端面21と同一形状の第2端面31の全領域との間に架橋液体LIBを保持することで、簡易な手法で高い位置精度で液滴Dを中点Pに形成することができる。
Further, according to the first embodiment, by holding the bridging liquid LIB between the entire area of the
また、第1の実施形態によれば、第1端面21の第1中心軸と第2端面31の第2中心軸とを一致させることで、より高い位置精度で液滴Dを中点Pに形成することができる。
Further, according to the first embodiment, by aligning the first central axis of the
また、第1の実施形態によれば、第1接触線CL1および第2接触線CL2を移動させずに架橋液体LIBを破断させることで、より高い位置精度で液滴Dを中点Pに形成することができる。 Further, according to the first embodiment, by breaking the bridging liquid LIB without moving the first contact line CL1 and the second contact line CL2, the droplet D is formed at the midpoint P with higher positional accuracy. can do.
また、第1の実施形態によれば、中点Pが移動しないように第1端面21と第2端面31とが離間する方向に第1部材2および第2部材3の双方を移動させることで、より高い位置精度で液滴Dを中点Pに形成することができる。また、液滴Dの体積を容易に制御することもできる。
Further, according to the first embodiment, by moving both the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、移動工程において第1部材2および第2部材3の一方のみを移動させる点で第1の実施形態と異なる。図6は、第2の実施形態による液滴生成装置1の動作例において、第2部材3の移動工程を示す図である。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment differs from the first embodiment in that only one of the
第1の実施形態では、中点Pが移動しないように第1部材2および第2部材3の双方を移動させていた。これに対して、第2の実施形態において、破断部4は、第2部材3のみを移動させることで第1端面21と第2端面31との間に保持された架橋液体LIBを引き伸ばす。架橋液体LIBの引き伸ばしにともなって、中点Pは第2部材3の移動方向に移動する。
In the first embodiment, both the
そして、第1の実施形態と同様に、第1端面21と第2端面31との距離が所定の距離に達したとき、第1端面21と第2端面31との間に保持された架橋液体LIBが破断して、中点Pに液滴Dが形成される。
Then, as in the first embodiment, when the distance between the
第2の実施形態によれば、第2部材3のみを移動させることで、第1部材2と第2部材3との双方を移動させる場合に比べて破断部4(すなわち、アクチュエータ)の構造を簡略化することができる。
According to the second embodiment, by moving only the
(第3の実施形態)
次に、第1端面21の親水性領域と第2端面31の親水性領域との間に架橋液体LIBを保持する第3の実施形態について説明する。図7は、第3の実施形態による液滴生成装置1を示す図である。第1の実施形態においては、第1端面21の全面と第2端面31の全面との間に架橋液体LIBを保持していた。これに対して、第3の実施形態においては、第1端面21の親水性領域と第2端面31の親水性領域との間に架橋液体LIBを保持する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment in which the bridging liquid LIB is held between the hydrophilic region of the
具体的には、第1端面21は、親水性の第3領域A3を有する。図7の例において、第3領域A3は、第1端面21の中心側の所定範囲の円形領域である。第3領域A3の外側の第1端面21は、疎水性を有する。第3領域A3は、例えば、疎水性材料で形成された第1部材2の第1端面21を親水性材料で部分的にコーティングすることで形成することができる。
Specifically, the
また、第2端面31は、親水性の第4領域A4を有する。図7の例において、第4領域A4は、第2端面31の中心側の所定範囲の円形領域である。第4領域A4の外側の第2端面31は、疎水性を有する。第4領域A4は、例えば、疎水性材料で形成された第2部材3の第2端面31を親水性材料で部分的にコーティングすることで形成することができる。
Further, the
そして、第3領域A3と第4領域A4とは、同一形状である。なお、本実施形態では、第3領域A3および第4領域A4は円形であるが、その他の形状(例えば、楕円形や多角形など)であってもよい。 The third area A3 and the fourth area A4 have the same shape. Although the third area A3 and the fourth area A4 are circular in this embodiment, they may be other shapes (for example, oval or polygonal).
第3の実施形態においては、第3領域A3と第4領域A4との間に架橋液体LIBを保持した状態で第1端面21と第2端面31とが離間するように第1部材2および第2部材3を移動させることで、第1端面21と第2端面31との距離が所定の距離に達したときに、第3領域A3と第4領域A4との間に保持された架橋液体LIBが破断して中点Pに液滴Dが形成される。
In the third embodiment, the
第3の実施形態によれば、第1端面21上に親水性の第3領域A3を設け、第2端面31上に親水性の第4領域A4を設け、第3領域A3と第4領域A4との間に保持した架橋液体LIBを破断することで、第1端面21および第2端面31の形状および大きさの制約を緩和しつつ、所望の位置に液滴Dを高い位置精度で形成することができる。
According to the third embodiment, the hydrophilic third area A3 is provided on the
(第4の実施形態)
次に、中点Pをレーザ光の焦点に一致させた状態で架橋液体LIBを破断させる第4の実施形態について説明する。図8は、第4の実施形態による液滴生成装置1の動作例において、架橋液体LIBの保持工程を示す図である。図9は、第4の実施形態による液滴生成装置1の動作例において、第1部材2および第2部材3の移動工程を示す図である。図10は、第4の実施形態による液滴生成装置1の動作例において、架橋液体LIBの破断工程を示す図である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described in which the bridging liquid LIB is broken while the midpoint P is aligned with the focal point of the laser beam. FIG. 8 is a diagram showing a holding process of the bridging liquid LIB in an operation example of the
図8~図10に示すように、第4の実施形態における液滴生成装置1は、第1の実施形態の構成に加えて、更に、レーザ光Laを照射するレーザ照射装置6を有する。
As shown in FIGS. 8 to 10, the
図8に示すように、破断部4は、レーザ照射装置6から照射されるレーザ光Laの焦点に中点Pを一致させた状態で、第1端面21と第2端面31との間に架橋液体LIBを保持する。
As shown in FIG. 8, the
次いで、図9に示すように、破断部4は、レーザ光Laの焦点に中点Pを一致させた状態で、第1端面21と第2端面31とが離間するように第1部材2および第2部材3を反対方向に移動させる。
Next, as shown in FIG. 9, the fractured
そして、図10に示すように、第1端面21と第2端面31との距離が所定の距離に達したときに、レーザ光Laの焦点に中点Pが一致した状態で、架橋液体LIBが破断して中点Pに液滴Dが形成される。中点Pに形成された液滴Dはレーザ光Laに保持される。
Then, as shown in FIG. 10, when the distance between the
第4の実施形態によれば、レーザ光Laの焦点を中点Pに一致させることで、中点Pに形成した架橋液体LIBをレーザ光Laによって中点Pに安定的に保持することができる。 According to the fourth embodiment, by focusing the laser beam La on the midpoint P, the bridging liquid LIB formed at the midpoint P can be stably held at the midpoint P by the laser beam La. .
また、第4の実施形態によれば、従来の光ピンセット法、またはレーザ光の代わりに音場や静電気力を用いて液滴を捕捉する音響トラップ法や静電浮遊法による液滴の捕捉に比べて、液滴を高い精度で、効率的に捕捉することができる。 なお、第4の実施形態では、中点Pを、捕捉手段の捕捉位置としてのレーザ光Laの焦点に一致させた状態で架橋液体LIBを破断させることで液滴Dを保持している。本発明は、このような態様に限定されるものではなく、例えば、音響トラップ法や静電浮遊法等の光ピンセット法以外の手法を用いて液滴Dを保持してもよい。音響トラップ法を用いる場合、中点Pを、捕捉手段の捕捉位置としての超音波音場の音圧の節に一致させた状態で架橋液体LIBを破断させることで液滴Dを保持する。静電浮遊法を用いる場合、中点Pを、捕捉手段の捕捉位置としての架橋液体LIBに電圧を印加する電極間に一致させた状態で架橋液体LIBを破断させることで液滴Dを保持する。静電浮遊法では、電極間に印加する電圧を制御することで、帯電した状態の液滴Dを電極間に浮遊させて保持することができる。 Further, according to the fourth embodiment, droplets can be captured by the conventional optical tweezers method, or by the acoustic trap method or electrostatic levitation method in which droplets are captured using a sound field or electrostatic force instead of laser light. In comparison, droplets can be captured efficiently with high accuracy. In the fourth embodiment, the droplet D is held by breaking the bridging liquid LIB with the midpoint P aligned with the focal point of the laser beam La as the trapping position of the trapping means. The present invention is not limited to such an aspect, and the droplet D may be held using a method other than the optical tweezers method, such as an acoustic trap method or an electrostatic levitation method. When the acoustic trapping method is used, the droplet D is held by breaking the bridging liquid LIB in a state in which the midpoint P coincides with the node of the sound pressure of the ultrasonic sound field as the trapping position of the trapping means. When the electrostatic levitation method is used, the liquid droplet D is retained by breaking the bridging liquid LIB in a state where the middle point P is aligned between the electrodes that apply a voltage to the bridging liquid LIB as the capturing position of the capturing means. . In the electrostatic floating method, by controlling the voltage applied between the electrodes, the charged droplets D can be floated and held between the electrodes.
(第5の実施形態)
次に、第1部材2および第2部材3を板状体とする第5の実施形態について説明する。図11は、第5の実施形態による液滴生成装置1を示す図である。第1の実施形態では、第1部材2および第2部材3が柱状体であった。これに対して、第5の実施形態における第1部材2および第2部材3は、板状体である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment in which the
図7と同様に、第1端面21上には、親水性の第3領域A3が設けられ、第2端面31上には、親水性の第4領域A4が設けられている。
Similar to FIG. 7, a hydrophilic third area A3 is provided on the
第5の実施形態によれば、第1部材2および第2部材3の形状および大きさの制約を緩和しつつ、中点Pに液滴Dを適切に形成することができる。
According to the fifth embodiment, the droplet D can be appropriately formed at the midpoint P while relaxing restrictions on the shape and size of the
なお、上述した実施形態では、破断部4として、第1部材2および第2部材3を移動させるアクチュエータを例示した。破断部4は、アクチュエータに限定されず、例えば、第1端面21および第2端面31を加熱するヒータであってもよい。または、破断部4は、第1端面21および第2端面31に振動を付与するバイブレータであってもよい。これらの場合でも、架橋液体LIBを蒸発または振動させて破断することで、中点Pに液滴Dを形成することが可能である。
In addition, in the embodiment described above, an actuator for moving the
上述した実施形態は、あくまで一例であって、発明の範囲を限定するものではない。発明の要旨を逸脱しない限度において、上述した実施形態に対して種々の変更を行うことができる。変更された実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 The embodiment described above is merely an example and does not limit the scope of the invention. Various modifications can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the invention. Modified embodiments are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
1 液滴生成装置
2 第1部材
21 第1端面
3 第2部材
31 第2端面
4 破断部
1
Claims (10)
破断部により、前記第1端面に接する前記液体の第1接触線で囲まれる第1領域の幾何中心と、前記第2端面に接する前記液体の第2接触線で囲まれる第2領域の幾何中心と、を結ぶ線分の中点に液滴が形成されるように、前記液体を破断させる液滴生成方法であって、
前記第1部材と前記第2部材とは、前記第1領域の幾何中心を通り前記第1端面に直交する前記第1領域の第1中心軸が、前記第2領域の幾何中心を通り前記第2端面に直交する前記第2領域の第2中心軸と一致する位置関係にあり、
前記第1領域と前記第2領域とは、形状、大きさ、および前記液体に対する濡れ性が同一であり、
前記破断部により、前記第1端面と前記第2端面とが離間するように互いに反対方向に前記第1部材および前記第2部材を移動させることで、前記中点が移動しないように前記第1部材および前記第2部材の双方を移動させ、前記中点において前記液体を破断させる液滴生成方法。 holding the liquid between the first end surface of the first member and the second end surface of the second member;
A geometric center of a first area surrounded by a first contact line of the liquid in contact with the first end face and a second area surrounded by a second contact line of the liquid in contact with the second end face by the fracture portion. and a droplet generation method for breaking the liquid so that a droplet is formed at the midpoint of a line segment connecting
The first member and the second member are configured such that a first central axis of the first region passing through the geometric center of the first region and perpendicular to the first end face passes through the geometric center of the second region and is the second member. In a positional relationship coinciding with the second central axis of the second region orthogonal to the two end faces,
the first region and the second region have the same shape, size, and wettability with the liquid;
By moving the first member and the second member in mutually opposite directions so that the first end surface and the second end surface are separated from each other by the breakage portion, the first end surface is prevented from moving such that the midpoint is not moved. A droplet generation method wherein both the member and the second member are moved to break the liquid at the midpoint.
前記第1領域は、前記第1端面の全領域であり、
前記第2領域は、前記第2端面の全領域である、請求項1に記載の液滴生成方法。 The first end surface and the second end surface have the same shape,
The first region is the entire region of the first end surface,
2. The droplet generation method according to claim 1 , wherein the second area is the entire area of the second end surface.
前記第3領域と前記第4領域とは、形状、大きさ、および前記濡れ性が同一である、請求項1に記載の液滴生成方法。 The first region is a third region on the first end face that has higher wettability than other regions on the first end face, and the second region has wettability that is higher than the other regions on the second end face. is a fourth region in the second end face with a good
2. The droplet generation method according to claim 1 , wherein the third area and the fourth area have the same shape, size, and wettability .
前記第1端面との間に液体を保持可能な第2端面を有する第2部材と、
前記第1端面に接する前記液体の第1接触線で囲まれる第1領域の幾何中心と、前記第2端面に接する前記液体の第2接触線で囲まれる第2領域の幾何中心と、を結ぶ線分の中点に液滴が形成されるように、前記第1端面と前記第2端面との間に保持された液体を破断させる破断部と、を備え、
前記第1部材と前記第2部材とは、前記第1領域の幾何中心を通り前記第1端面に直交する前記第1領域の第1中心軸が、前記第2領域の幾何中心を通り前記第2端面に直交する前記第2領域の第2中心軸と一致する位置関係にあり、
前記第1領域と前記第2領域とは、形状、大きさ、および前記液体に対する濡れ性が同一であり、
前記破断部は、前記第1端面と前記第2端面とが離間するように互いに反対方向に前記第1部材および前記第2部材を移動させることで、前記中点が移動しないように前記第1部材および前記第2部材の双方を移動させ、前記液体を破断させる、液滴生成装置。 a first member having a first end face;
a second member having a second end surface capable of holding liquid between itself and the first end surface;
connecting the geometric center of a first area surrounded by a first contact line of the liquid in contact with the first end surface and the geometric center of a second area surrounded by a second contact line of the liquid in contact with the second end surface; a breaker that breaks the liquid held between the first end face and the second end face so that a droplet is formed at the midpoint of the line segment;
The first member and the second member are configured such that a first central axis of the first region passing through the geometric center of the first region and perpendicular to the first end face passes through the geometric center of the second region and is the second member. In a positional relationship coinciding with the second central axis of the second region orthogonal to the two end faces,
the first region and the second region have the same shape, size, and wettability with the liquid;
The breaking portion moves the first member and the second member in directions opposite to each other so that the first end surface and the second end surface are separated from each other, thereby preventing the midpoint from moving. A droplet generator, wherein both the member and the second member are moved to break the liquid.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018189391A JP7237333B2 (en) | 2018-10-04 | 2018-10-04 | Droplet generation method and droplet generation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018189391A JP7237333B2 (en) | 2018-10-04 | 2018-10-04 | Droplet generation method and droplet generation device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020054983A JP2020054983A (en) | 2020-04-09 |
JP7237333B2 true JP7237333B2 (en) | 2023-03-13 |
Family
ID=70105909
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018189391A Active JP7237333B2 (en) | 2018-10-04 | 2018-10-04 | Droplet generation method and droplet generation device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7237333B2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001038911A (en) | 1999-08-03 | 2001-02-13 | Hamamatsu Photonics Kk | Method and apparatus for forming liquid drop of extremely small quantities |
JP2007054704A (en) | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Seiko Epson Corp | Drawing system, device, electro-optical apparatus and electronic equipment |
JP2017119359A (en) | 2015-12-28 | 2017-07-06 | セイコーエプソン株式会社 | Liquid discharge device and liquid discharge method |
JP2017205696A (en) | 2016-05-17 | 2017-11-24 | 富士通株式会社 | Liquid discharge machine and liquid discharge method |
-
2018
- 2018-10-04 JP JP2018189391A patent/JP7237333B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001038911A (en) | 1999-08-03 | 2001-02-13 | Hamamatsu Photonics Kk | Method and apparatus for forming liquid drop of extremely small quantities |
JP2007054704A (en) | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Seiko Epson Corp | Drawing system, device, electro-optical apparatus and electronic equipment |
JP2017119359A (en) | 2015-12-28 | 2017-07-06 | セイコーエプソン株式会社 | Liquid discharge device and liquid discharge method |
JP2017205696A (en) | 2016-05-17 | 2017-11-24 | 富士通株式会社 | Liquid discharge machine and liquid discharge method |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
齊藤航、外3名,液体架橋破断時の微小液滴発生における表面張力と粘性の影響,日本機械学会第6回マイクロ・ナノ工学シンポジウム講演論文集,2014年10月13日,6巻,21am2-F5 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020054983A (en) | 2020-04-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107003531B (en) | System for asymmetrical optical beam shaping | |
DE102012222988B4 (en) | Micromechanical resonator arrangement | |
KR20160107298A (en) | Machining device and method for laser machining a surface | |
JP2022023852A (en) | Optical device for shaping electromagnetic wave beam and use thereof, beam treatment device and use thereof, and beam treatment method | |
KR20110014596A (en) | Laser scoring with curved trajectory | |
JP4828933B2 (en) | Minute substance transfer method | |
JP5803316B2 (en) | Manufacturing method of structure | |
KR20100131999A (en) | Ultrasound atomization system | |
JP7237333B2 (en) | Droplet generation method and droplet generation device | |
KR20150086467A (en) | Support mechanism for an optical element and method for adjusting an optical element | |
WO2017218251A1 (en) | Methods and apparatus for cleaving optical fibers | |
CN113396011B (en) | Bubble generating device | |
US8569648B2 (en) | Apparatus and system for improving depth of focus | |
JP2009012011A (en) | Laser beam machining apparatus | |
DE102013206788B4 (en) | DEVICE WITH A VIBRATING OPTICAL ELEMENT AND METHOD OF REMOVING THE SAME | |
Yabe et al. | A self-converging atomized mist spray device using surface acoustic wave | |
JP2006230942A (en) | Ultrasonic cosmetic apparatus | |
KR102209714B1 (en) | A method of cutting a structure having brittle materials and its apparatus | |
JP6613815B2 (en) | Vibration mechanism, speckle canceling element | |
JP2000289212A (en) | Method and system for manufacturing printer head and drilling system | |
US7864408B2 (en) | Beam deflection using PZT resonance | |
JP2005311340A5 (en) | ||
KR101668463B1 (en) | Leaf spring for Fast Tool Servo and Fast Tool Servo having the leaf spring | |
RU2768618C1 (en) | Laser welding method | |
JP7468777B2 (en) | Air bubble generating device and air bubble generating system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211004 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220707 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220715 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220908 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221115 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230110 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230124 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230221 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7237333 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |