JPS6393373A - Liquid droplet forming apparatus - Google Patents

Liquid droplet forming apparatus

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Publication number
JPS6393373A
JPS6393373A JP24026686A JP24026686A JPS6393373A JP S6393373 A JPS6393373 A JP S6393373A JP 24026686 A JP24026686 A JP 24026686A JP 24026686 A JP24026686 A JP 24026686A JP S6393373 A JPS6393373 A JP S6393373A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solution
nozzle
droplet
detection
dripping
Prior art date
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Pending
Application number
JP24026686A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Higuchi
人志 樋口
Makoto Kimura
真 木村
Akira Otomo
明 大友
Sadayuki Miyazaki
宮崎 貞行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP24026686A priority Critical patent/JPS6393373A/en
Publication of JPS6393373A publication Critical patent/JPS6393373A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enhance the quality of a product by holding the dripping speed at a constant liquid droplet forming position, by detecting a state from the start of the dripping of a solution to the adhesion of said solution to an object in timing made synchronous to a period of vibration and adjusting the pressurizing degree to the dripping solution and vibration amplitude. CONSTITUTION:In a liquid droplet forming apparatus used in an ink jet type printer or a cell sorter, a solution 4 is injected in a nozzle 1 under the pressure preset by a liquid pressurizing part 5 and dripped from the nozzle 1 as a liquid droplet by a vibrator 2 vibrated at the cycle of the clock signal CLK from an exciting part 7. The interval of the liquid droplet is synchronous to a period of vibration and the image of the solution dripped is picked up in a stationary state in synchronous relation to the on-and-off of an LED array 9 and guided to a detector 11 by a light receiving part optical system 10 and the dripping time of the liquid droplet is calculated by data processing. When this dripping state varies, a control judge part 12 controls the exciting part and a pressure control part 6 corresponding to a variation value.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、インクジェット式プリンタに用いられてい
るインクを噴出させる液滴化装置や、微小粒子分析装置
の一種であるセルソータに用いられている試料溶液を噴
出させる液滴化装置等に係り、特に、インクや試料溶液
の噴出を安定して行う液滴化装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention is used in a droplet forming device that ejects ink used in an inkjet printer, and a cell sorter that is a type of microparticle analysis device. The present invention relates to a droplet forming device that ejects a sample solution, and particularly relates to a droplet forming device that stably ejects ink or sample solution.

[従来の技術1 インクジェット式プリンタやセルソータ等に用いられる
液滴化装置は、ノズルから噴出するインクや試料溶液を
励振手段によりノズルに振動を与えることで一定状態の
液滴として形成させている。
[Prior Art 1] A droplet forming device used in an inkjet printer, a cell sorter, etc. forms droplets in a constant state by applying vibration to the nozzle using an excitation means to cause ink or sample solution ejected from a nozzle to vibrate.

この場合、振動の変化による液滴の変動を防ぐために、
今まで次のような工夫がされていた。
In this case, to prevent droplet fluctuations due to vibration changes,
Until now, the following efforts have been made.

(1)レーザ等の光学的手段を用いて、ノズルから滴下
する液滴の間隔を非接触的に測定して、その結果から間
隔のずれを検出する。そして、この検出結果に基づいて
、励振手段を制御して液滴の間隔を一定になるよう補正
する。
(1) Using an optical means such as a laser, the distance between droplets dropped from a nozzle is measured in a non-contact manner, and a deviation in the distance is detected from the results. Based on this detection result, the excitation means is controlled to correct the droplet spacing to be constant.

(2)主にインクジェット式プリンタに用いられている
液滴化装置では、ノズルから噴出された液滴に、励振周
期に同期させて電荷を与え、液滴の電荷量を測定する。
(2) In a droplet formation device mainly used in inkjet printers, a charge is applied to droplets ejected from a nozzle in synchronization with an excitation cycle, and the amount of charge on the droplets is measured.

そして、測定した電荷量の変動から液滴の間隔のずれを
検出し、この結果から励振手段を制御して、液滴の間隔
を一定になるように補正する。 以上のようにして、安
定した液滴の状態を形成させていた。安定した液滴は、
印字品質、分析精度向上のために重要である。
Then, a deviation in the interval between the droplets is detected from the variation in the measured amount of charge, and based on this result, the excitation means is controlled to correct the interval between the droplets to be constant. In the manner described above, a stable droplet state was formed. A stable droplet is
This is important for improving print quality and analysis accuracy.

[発明が解決しようとする問題点] ところで、従来の液滴化装置において、ノズルから滴下
する液滴の滴下間隔を一定に保つためには前述した(1
)、(2)の手段が用いられているが、これらはノズル
から噴出した溶液が、液滴となって形成される点でのみ
液滴の状態を測定していたので、液滴後の状態を把握す
ることができなかった。そこで、液滴後の変動から印字
品質、分析精度の向上が望めなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in the conventional droplet forming device, in order to keep the droplet interval of the droplets dripping from the nozzle constant, the above-mentioned (1)
) and (2), but these measures the state of the droplet only at the point where the solution ejected from the nozzle forms a droplet, so the state after the droplet is measured. I couldn't figure it out. Therefore, it was not possible to improve printing quality or analysis accuracy due to fluctuations after the droplet.

この発明はこのような背景の下になされたもので、その
目的は、溶液が滴下開始から対象物に付着もしくは、収
集されるまでの状態を検出することができる液滴化装置
を提供することにある。
This invention was made against this background, and its purpose is to provide a dropletization device that can detect the state of a solution from the start of dropping until it is attached to an object or collected. It is in.

[問題点を解決するための手段] この発明は、溶液を噴出させるノズルと、このノズルへ
加圧した溶液を送る加圧手段と、前記ノズルへ振動を与
える励振手段と、この励振手段へ振動信号を供給する発
振手段とからなる液滴化装置において、前記ノズルから
噴出した前記溶液の滴下形成開始時点から液滴が定常状
聾になるまでの間を検出領域とし、前記発振手段の発振
周期に同期して溶液像を検出する検出手段と、この検出
手段の検出結果から前記溶液の滴下状態を解析し、この
解析した滴下状態が、あらかじめ定められた滴下状態と
一致するように、前記励振手段の励振波形と前5こ加圧
手段の加圧力とを制御する制御手段とを具備したことを
特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a nozzle for spouting a solution, a pressurizing means for sending a pressurized solution to the nozzle, an excitation means for applying vibration to the nozzle, and an excitation means for applying vibration to the excitation means. and an oscillating means for supplying a signal, the detection region is defined as the period from the start of forming a drop of the solution ejected from the nozzle until the droplet reaches a steady state of deafness, and the oscillation period of the oscillating means a detection means for detecting a solution image in synchronization with the detection means; and a detection means for analyzing the dripping state of the solution from the detection result of the detection means, and controlling the excitation so that the analyzed dripping state matches a predetermined dropping state. It is characterized by comprising a control means for controlling the excitation waveform of the means and the pressing force of the front five pressurizing means.

[作用] 上記の構成によれば、ノズルへ与えた振動の周期に同期
して溶液がノズルから滴下して液滴となり、さらにこの
液滴が滴下する状態を、前記振動周期に同期させたタイ
ミングで検出するので、液滴化位置と液滴間隔の変動を
求めることができ、この結果によりノズルへ供給する溶
液に加える加圧度と、ノズルへ加える振動の振幅を調整
することができるので、一定の液滴化位置と滴下速度が
保たれる。
[Operation] According to the above configuration, the solution drips from the nozzle to form droplets in synchronization with the cycle of vibration applied to the nozzle, and the state in which the droplets are dropped is further synchronized with the vibration cycle. Since the droplet formation position and the droplet spacing can be detected, the results can be used to adjust the degree of pressure applied to the solution supplied to the nozzle and the amplitude of the vibration applied to the nozzle. A constant droplet formation position and dropping speed are maintained.

[実施例コ 以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。[Example code] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明の第一の実施例の構成を示すブロック
図である。図において、lはジェット流噴出用ノズル(
以下単にノズルと称する)であり、下端にテーパ状に絞
られた開口部を有し、上部は円筒状に形成されており、
この上端部には円盤状に形成された振動子2が取り付け
られている。振動子2には、中心軸上に沿って貫通孔が
空けられており、この貫通孔に注入管3が貫通されてい
る。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention. In the figure, l is the jet stream nozzle (
(hereinafter simply referred to as a nozzle), it has a tapered opening at the lower end, and a cylindrical upper part.
A disc-shaped vibrator 2 is attached to this upper end. A through hole is formed in the vibrator 2 along the central axis, and an injection tube 3 is passed through the through hole.

この注入管3には溶液4が液体加圧部5を介して流入さ
れる。液体加圧部5は、溶液4を加圧して注入管3へ流
入させるものである。加圧制御部6により、加圧力が制
御される。
A solution 4 is introduced into the injection tube 3 via a liquid pressurizing section 5 . The liquid pressurizing section 5 pressurizes the solution 4 and causes it to flow into the injection tube 3. The pressurizing force is controlled by the pressurizing control section 6.

加圧制御部6は、コントロール判定部12から供給され
る加圧制御データDPに基づいて加圧制御を行う。この
場合、加圧制御データDPが、液体加圧部5の加圧度を
大にする情報を有すると、液体加圧部5は注入管3へ供
給する溶液4の圧力を大きくする。この結果、ノズルl
から滴下する溶液4の滴下速度が増加する。また、逆に
、加圧制御データDPが加圧度を小さくする情報を有す
ると、注入管3へ供給される溶液4の圧力は小さくなる
ので、溶液4の滴下速度が減少する。7は、振動子2へ
励振電力を供給する励振部であり、発振器8からのクロ
ック信号CLKにより振動周期、位相が決定される。ま
た励振部7は、コントロール判定部12から供給された
励振制御データD。
The pressurization control section 6 performs pressurization control based on the pressurization control data DP supplied from the control determination section 12. In this case, if the pressurization control data DP includes information for increasing the degree of pressurization of the liquid pressurizing section 5, the liquid pressurizing section 5 increases the pressure of the solution 4 supplied to the injection tube 3. As a result, nozzle l
The dropping speed of the solution 4 that is dropped from the droplet increases. Conversely, if the pressurization control data DP includes information for reducing the degree of pressurization, the pressure of the solution 4 supplied to the injection tube 3 will be reduced, and therefore the dropping speed of the solution 4 will be reduced. Reference numeral 7 denotes an excitation unit that supplies excitation power to the vibrator 2, and the vibration period and phase are determined by the clock signal CLK from the oscillator 8. The excitation unit 7 also receives excitation control data D supplied from the control determination unit 12 .

によって振動の振幅が制御される。この場合、励振制御
データDOが、励振部7の振動の振幅を大にする情報を
有すると、励振部7は振動子2へ供給する励振電力を大
きくする。この結果、ノズル1から滴下する溶液4の液
滴となる位置がノズルlに近づく。また、逆に励振部デ
ータDOが振動の振幅を小さくする情報を有すると、振
動子2へ供給される励振電力は小さくなるので、溶液4
の液滴化位置がノズルから離れる。次に、9はLEDア
レイであり、発光ダイオードが等間隔に並べて形成され
たものである。また、このLEDアレイ9は、コントロ
ール判定部12から供給される駆動パルスLPにより点
滅する。この駆動パルスLPの周期は発振器8からのク
ロック信号CI、Kに同期している。このため、LED
アレイ9の点滅により、ノズルlから滴下する液滴はス
トロボ照射の原理により、静止してとらえることができ
る。lOは受光部光学系であり、LEDアレイ9の点滅
によってとらえられた液滴の静止像をファイバーおよび
レンズで検出器11へ導く。検出器11は受光部光学系
10からの液滴像を検出するものであり、液滴像を解析
するのに充分な分解能を持つ多数の受光素子(例えばホ
トダイオードアレイ、COD等)で構成される。この検
出器11の受光素子が受けた液m像を表す信号D A 
+〜DAnは、コントロール判定部12へ供給されるよ
うになっている。この場合、受光素子のデータDA l
−D A nは、コントロール判定部12から供給され
る読み出しクロックRPにより1番目の素子から順に読
み出されろ。コントロール判定部12は、検出器11か
らの検出データD A +〜DAnを解析し、ノズル!
から滴下した溶液4の液滴化位置の変化と、液滴の滴下
速度(流速)の変動を算出してその結果を判定する。判
定の結果、コントロール判定部12は、液滴化位置が変
化した場合は励振部7を制御して振動子の振幅を制御さ
せて液滴化位置を目標値に復帰させ、滴下速度が変動し
た場合は、加圧制御部6を制御して液体加圧部5による
溶液4への加圧を変化させて、目標速度に一致させる。
The amplitude of vibration is controlled by In this case, if the excitation control data DO includes information that increases the amplitude of the vibration of the excitation section 7, the excitation section 7 increases the excitation power supplied to the vibrator 2. As a result, the position where the solution 4 drops from the nozzle 1 becomes a droplet approaches the nozzle l. Conversely, if the excitation unit data DO has information that reduces the amplitude of vibration, the excitation power supplied to the vibrator 2 will become smaller, so the solution 4
The droplet formation position moves away from the nozzle. Next, 9 is an LED array, in which light emitting diodes are arranged at equal intervals. Further, this LED array 9 blinks in response to the drive pulse LP supplied from the control determination section 12. The period of this drive pulse LP is synchronized with the clock signals CI and K from the oscillator 8. For this reason, LED
By blinking the array 9, droplets falling from the nozzle 1 can be captured stationary based on the principle of strobe irradiation. IO is a light receiving optical system, which guides a static image of a droplet captured by blinking of the LED array 9 to a detector 11 using a fiber and a lens. The detector 11 detects the droplet image from the light-receiving optical system 10, and is composed of a large number of light-receiving elements (for example, photodiode array, COD, etc.) with sufficient resolution to analyze the droplet image. . A signal D A representing the liquid m image received by the light receiving element of this detector 11
+ to DAn are supplied to the control determination section 12. In this case, the data DA l of the light receiving element
-D An is read out in order from the first element using the read clock RP supplied from the control determination section 12. The control determination unit 12 analyzes the detection data D A + to DAn from the detector 11 and determines whether the nozzle!
The change in the droplet formation position of the solution 4 dropped from the droplet and the variation in the dropping speed (flow rate) of the droplet are calculated and the results are determined. As a result of the determination, if the droplet formation position has changed, the control determination unit 12 controls the excitation unit 7 to control the amplitude of the vibrator to return the droplet formation position to the target value, and if the droplet formation position has changed. In this case, the pressurization control section 6 is controlled to change the pressurization of the solution 4 by the liquid pressurization section 5 to match the target speed.

なお、検出データDA、−DAnに基づいてコントロー
ル判定部12が溶液の;皮層化位置と滴下速度を解析す
る方法を後述する。
The method by which the control determination unit 12 analyzes the stratification position and dropping speed of the solution based on the detection data DA and -DAn will be described later.

次に、この実施例の動作について第2図を参照して説明
する。発信器8からクロック信号CLK(第2図(イ)
を参照)が励振部7とコントロール判定部12へ供給さ
れると、コントロール判定部12はLEDアレイ9へ駆
動信号LP(第2図(ロ)を参照)を供給し点滅させる
。また同時に、励振部7はクロック信号CLKの周期で
振動子2を振動させろ。この際、溶液4は液体加圧部5
により、あらかじめ設定された圧力で加圧されてノズル
lへ注入されており、振動子2の振動により、ノズル1
の下端部から液柱となった後、液滴となって滴下する。
Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to FIG. Clock signal CLK from the oscillator 8 (Fig. 2 (a)
) is supplied to the excitation unit 7 and the control determination unit 12, and the control determination unit 12 supplies the drive signal LP (see FIG. 2(b)) to the LED array 9, causing it to blink. At the same time, the excitation section 7 causes the vibrator 2 to vibrate at the period of the clock signal CLK. At this time, the solution 4 is
is pressurized at a preset pressure and injected into the nozzle L, and the vibration of the vibrator 2 causes the nozzle 1 to
After forming a liquid column from the bottom end of the liquid, it becomes a droplet and drips down.

この滴下間隔は、振動周期に同期している。ノズル1か
ら液滴として滴下した溶液4は、LEDアレイ9と受光
部光学系IOの間を通過すると、LEDアレイ9の点滅
に同期して静止状態に映しだされる。そして、液滴の像
が光学系10により検出器11へ導かれる。この場合、
ノズルlから滴下した液、備と、検出illから出力さ
れる検出データD A I−D A nとの関係を第3
図に示す。第3図(イ)は検出器11から出力された検
出データD A l−D A nの波形であり、同図(
ロ)は検出データDA、=DAnをコントロール判定部
12で波形整形したものである。
This dropping interval is synchronized with the vibration period. When the solution 4 dropped as droplets from the nozzle 1 passes between the LED array 9 and the light receiving optical system IO, it is projected in a stationary state in synchronization with the blinking of the LED array 9. The image of the droplet is then guided to a detector 11 by an optical system 10. in this case,
The relationship between the liquid dropped from the nozzle l and the detection data D A I - D A n output from the detection ill is shown in the third table.
As shown in the figure. FIG. 3(a) shows the waveform of the detection data D A l-D An output from the detector 11, and
b) is the waveform shaped data of the detection data DA,=DAn by the control determination section 12.

検出511へ導かれた像は、検出データD A +〜D
Anに変換されてコントロール判定部12へ供給される
。コントロール判定部部12は検出データDA、=DA
nを波形整形してデータPDA。
The image guided to the detection 511 is the detection data D A + ~ D
The signal is converted into An and supplied to the control determination section 12. The control determination section 12 detects the detected data DA, =DA
Data PDA after waveform shaping of n.

〜PDAnに変換する。また、第2図(ハ)においてデ
ータP D A +〜PDAnの符号を反転しであるの
は、LEDアレイ9の点滅からデータPDA1〜PDA
nが出力される様子を分かりやすくしたためである。第
2図(ニ)は、データPDA1〜PDAnをピークホー
ルド処理をしたものである。これは、検出器11からの
検出データDA1〜DAnは離散形のデータなので、ピ
ークホールド処理をしておけばデータ処理の段階で処理
が容易となる。次に、コントロール判定部12は、デー
タPDA、〜PDAnから液滴の滴下時間を算出する。
~Convert to PDAn. In addition, in FIG. 2(c), the signs of the data PDA+ to PDAn are reversed, and the data PDA1 to PDAn are inverted from the blinking of the LED array 9.
This is to make it easier to understand how n is output. FIG. 2(d) shows data PDA1 to PDAn subjected to peak hold processing. This is because the detection data DA1 to DAn from the detector 11 are discrete data, so if peak hold processing is performed, processing becomes easier at the data processing stage. Next, the control determination unit 12 calculates the droplet dropping time from the data PDA to PDAn.

例えば、第2図(ハ)において、データPDA、からデ
ータPDA、までの時間(t、−1+)は液滴と液滴と
の時間間隔に相当する。コントロール判定部12は上記
した検出器11がらの波形に基づいて液滴の状態を監視
する。
For example, in FIG. 2(c), the time (t, -1+) from data PDA to data PDA corresponds to the time interval between droplets. The control determination unit 12 monitors the state of the droplet based on the waveform from the detector 11 described above.

今、仮に液滴の滴下状態に変動が生じ、同期がずれたと
すると、コントロール判定部12は検出器11から供給
される検出データD A I−D A nから変動値を
算出して、その結果、励振部7及び加圧制御部6を制御
する。例えば第4図において、同図(イ)は検出器11
の基準出力波形であり、同図(ロ)は基準出力波形より
ΔTだけずれた場合を示している。これは、液滴が形成
されるまでの時間が基準時間より長くなったためで、コ
ントロール判定部I2はこれを補償するため、励振部7
へ振幅を大にするデータ信号Doを出力する。
Now, suppose that there is a fluctuation in the droplet dropping state and the synchronization is lost, the control determination unit 12 calculates the fluctuation value from the detection data D A I-D A n supplied from the detector 11 and calculates the result. , controls the excitation section 7 and the pressurization control section 6. For example, in FIG. 4, (A) is the detector 11.
This is the standard output waveform, and FIG. This is because the time until the droplet is formed is longer than the reference time, and in order to compensate for this, the control determination section I2
A data signal Do whose amplitude is increased is output to.

また、同図(ハ)は基準波形の1周期に要する時間T1
より長くなった場合を示している。これは、液滴の滴下
速度が遅くなったためで、コントロール判定部12はこ
れを補償するため加圧制御部6へ圧力を上げるデータ信
号DPを出力する。また、上記した内容と逆の場合もコ
ントロール判定部I2は、励振部7および加圧制御部6
をそれぞれ制御する。
In addition, the same figure (c) shows the time T1 required for one cycle of the reference waveform.
This shows the case where it is longer. This is because the dropping speed of the droplets has become slow, and in order to compensate for this, the control determination section 12 outputs a data signal DP to the pressurization control section 6 to increase the pressure. Furthermore, even in the opposite case to the above, the control determination section I2 controls the excitation section 7 and the pressurization control section 6.
control each.

以上により、ノズルlから滴下する液滴を常に一定した
状態に保つことができる。
As a result of the above, the droplets dropping from the nozzle 1 can be kept constant.

次に、本発明の第二実施例を第5図を参照して説明する
。この実施例は、液滴化装置をセルソータに応用したし
のである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a droplet forming device is applied to a cell sorter.

セルソータは試料溶液中に含まれる粒子(例えば細胞等
)を、分集する装置である。このセルソータは、第一の
実施例である液滴化装置に、試料溶液19を荷電する荷
電手段と、液滴として滴下した溶液に電界を加えること
により液滴を偏向させろ偏向手段と、液滴として滴下し
た試料溶液19内に含まれた粒子を光学的に検出する光
学的検出手段とを追加することで実現できる。セルソー
タとしての重要な機能は、試料溶液19かノズルlから
液柱となって滴下した直後に、光学的手段をもって試料
溶液19中の粒子を検出し、試料溶液19が粒子を含む
液滴となる位置で荷電していることにある。
A cell sorter is a device that separates particles (eg, cells, etc.) contained in a sample solution. This cell sorter includes a droplet forming device according to the first embodiment, a charging means for charging the sample solution 19, a deflection means for deflecting the droplets by applying an electric field to the solution dropped as droplets, and a droplet-forming device. This can be realized by adding an optical detection means for optically detecting particles contained in the sample solution 19 dropped as a sample solution. The important function of the cell sorter is to detect particles in the sample solution 19 using optical means immediately after the sample solution 19 is dropped from the nozzle 1 in the form of a liquid column, and the sample solution 19 becomes droplets containing particles. The reason is that it is charged at certain positions.

すなわち、試料溶液19に含まれる一つ一つの粒子をノ
ズル内で必ず荷電さけなければならない。
That is, it is necessary to avoid charging each particle contained in the sample solution 19 within the nozzle.

もし何等かの影響で粒子を含む溶液の荷電タイミングが
ずれると、液滴化位置で荷電されていないことになる。
If the charging timing of the solution containing particles is shifted due to some influence, the solution will not be charged at the droplet formation position.

このため、偏向手段による粒子の分集がなされなくなり
、検出精度が低下する。
For this reason, the particles are not collected by the deflecting means, and the detection accuracy is reduced.

ところで、試料溶液19が、粒子検出位置(A点)から
液滴化位置(B点)まで流れ落ちる時間は、試料溶液1
9の滴下速度(流速)および、検出位置(A点)から液
滴化位置(B点)までの距離で決定される。このため、
試料溶液19の流速、および液滴化位置をそれぞれ制御
すれば液滴化位置を常に一定に保つことができる。まず
、液滴化位置の検出を液滴が液柱から離れる位置にとり
、この位置からの液滴の変動を検出して制御すれば、液
滴化位置を確実に一定の位置に定めることができる。こ
の液滴化の位置を決めるために、検出器11からの検出
データDA、〜DAnの値の中から、液滴が形成される
瞬時における検出データ値を求めて、この値を基に変動
値を算出して変動値を補償すればよい。このためには、
励振部7の振動の振幅を変化させることで変動値の補償
ができる。液滴形成の様子と、そのデータPDA、の変
化様子を第6図に示す。同図において、振動子2の一周
期における液滴の形成する様子から同図(ハ)で示す位
置でのデータP D A rが液滴化位置での値である
。この値を、あらかじめコントロール判定部12に記憶
させておけばよい。ここで、第7図(イ)で示すB点が
液滴化位置であり、同図(ロ)で示す検出データDA、
がその位置でのデータ値である。次に、液滴化位置が決
定した後、試料溶液19の滴下速度(流速)■を一定に
保つため、液滴間の時間Tv(第7図(ロ)を参照)を
一定になるように加圧制御部6を制御するようにする。
By the way, the time required for the sample solution 19 to flow down from the particle detection position (point A) to the droplet formation position (point B) is
9 and the distance from the detection position (point A) to the droplet formation position (point B). For this reason,
By controlling the flow rate of the sample solution 19 and the droplet formation position, the droplet formation position can always be kept constant. First, by detecting the droplet formation position at a position where the droplet leaves the liquid column and then detecting and controlling the fluctuation of the droplet from this position, the droplet formation position can be reliably set at a constant position. . In order to determine the position of this droplet formation, the detection data value at the instant when the droplet is formed is determined from among the detection data DA, ~DAn from the detector 11, and the fluctuation value is determined based on this value. It is sufficient to calculate the fluctuation value and compensate for the fluctuation value. For this purpose,
By changing the amplitude of the vibration of the excitation unit 7, the fluctuation value can be compensated for. FIG. 6 shows how droplets are formed and how their data PDA changes. In the figure, data P D A r at the position shown in (c) in the figure is the value at the droplet formation position from the state of droplet formation in one period of the vibrator 2. This value may be stored in the control determination section 12 in advance. Here, point B shown in FIG. 7(A) is the droplet formation position, and the detection data DA shown in FIG. 7(B),
is the data value at that position. Next, after the droplet formation position is determined, in order to keep the dropping speed (flow rate) of the sample solution 19 constant, the time Tv between droplets (see Figure 7 (b)) is adjusted to be constant. The pressurization control section 6 is controlled.

この場合、液滴間の時間Tvの変動の補償は次のように
行う。あらかじめ検出器11の基準出力波形をコントロ
ール判定部12記憶させておき、この基準出力波形に基
づいてコントロール判定部12は加圧制御部6を制御す
る。以上の動作は、コントロール判定部12内のメモリ
に書き込まれた作業プログラムに基づいて行われる。
In this case, compensation for variations in the time Tv between droplets is performed as follows. A reference output waveform of the detector 11 is stored in advance in the control determination section 12, and the control determination section 12 controls the pressurization control section 6 based on this reference output waveform. The above operations are performed based on the work program written in the memory within the control determination section 12.

次に、上記した液滴化位置(B点)と、粒子検出器14
での粒子検出位置(A点)および滴下速度(流速)■と
から、液滴を荷電するタイミング時間Tdを次の式より
求めることができる。
Next, the above-mentioned droplet formation position (point B) and the particle detector 14
The timing time Td for charging the droplet can be determined from the particle detection position (point A) and the dropping speed (flow speed) (2) using the following equation.

Td=lA−Bl/V このTdは、液滴化位置(B点)および滴下速度Vによ
り値が定まるので、これらが変化してら荷電タイミング
は液滴化位置になる。以上により、液滴の荷電が確実に
おこなわれるので、粒子の分集の精度が著しく向上する
Td=lA-Bl/V Since the value of Td is determined by the droplet formation position (point B) and the dropping speed V, when these change, the charging timing becomes the droplet formation position. As described above, since the droplets are reliably charged, the accuracy of particle aggregation is significantly improved.

ここで、液滴を荷電する動作を詳細に説明すると、第5
図において、液体加圧部5により加圧された試料溶液1
9とシース液20がノズルlに注入され、試料溶液19
がシース液20に包囲された状態でノズルlから滴下し
て光源13の光路を通過するとき、試料溶液19中に粒
子が存在した場合、散乱光および蛍光が発生する。この
散乱光および蛍光を粒子検出器14で検出し、粒子検出
データがデータ解析粒子判定部15へ供給される。
Here, to explain in detail the operation of charging a droplet, the fifth
In the figure, a sample solution 1 pressurized by a liquid pressurizing section 5
9 and the sheath liquid 20 are injected into the nozzle l, and the sample solution 19
When sample solution 19 is surrounded by sheath liquid 20 and drops from nozzle l and passes through the optical path of light source 13, if particles are present in sample solution 19, scattered light and fluorescence are generated. This scattered light and fluorescence are detected by a particle detector 14, and particle detection data is supplied to a data analysis particle determination section 15.

データ解析粒子判定部15は、粒子検出データから粒子
の種類を判別して、その種類に応じて荷電回路16の出
力電圧と、その極性を決める。荷電回路16は、注入管
3の先端部に取り付けた電極18aへ電圧を加える。こ
の場合、荷電回路16はコントロール判定部12により
、電極18aへ電圧を印加するまでの時間を制御される
。荷電された粒子を含む溶液は、高圧部21により荷電
さ−れた偏向板17a、17bの間を通過する際に偏向
板で形成される電界により、偏向または直進して容器2
0a、20b、20cのいずれかに入る。
The data analysis particle determination unit 15 determines the type of particle from the particle detection data, and determines the output voltage of the charging circuit 16 and its polarity according to the type. The charging circuit 16 applies voltage to the electrode 18a attached to the tip of the injection tube 3. In this case, the charging circuit 16 is controlled by the control determination unit 12 for a period of time until the voltage is applied to the electrode 18a. When the solution containing charged particles passes between the deflection plates 17a and 17b charged by the high-pressure section 21, the solution is deflected or goes straight due to the electric field formed by the deflection plates, and flows straight into the container 2.
Enter either 0a, 20b, or 20c.

なお、ノズルへ加える振動の出力制御は、振幅、振動数
、位相があり、本発明の実施例では、振幅を制御してい
る。
Note that the output control of the vibration applied to the nozzle includes amplitude, frequency, and phase, and in the embodiment of the present invention, the amplitude is controlled.

[発明の効果コ 以上説明したようにこの発明によれば、溶液を噴出させ
るノズルと、このノズルへ加圧した溶液を送る加圧手段
と、前記ノズルへ振動を与える励振手段と、この励振手
段へ振動信号を供給する発振手段とからなる液滴化装置
において、前記ノズルから噴出した前記溶液の液滴形成
開始時点から液滴が定常状態になるまでの間を検出領域
とし、前記発振手段の発振周期に同期して溶液像を検出
する検出手段と、この検出手段の検出結果から前記溶液
の滴下状態を解析し、この解析した滴下状態が、あらか
じめ定められた滴下状態と一致するように、面記励振動
手段の励振波形と前記加圧手段の加圧力とを制御する制
御手段とを具備したので、ノズルから噴出した溶液の液
滴化位置と滴下速度を常に安定に保つことができろ。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, a nozzle for spouting a solution, a pressurizing means for sending a pressurized solution to the nozzle, an excitation means for applying vibration to the nozzle, and an excitation means for applying vibration to the nozzle. and an oscillating means for supplying a vibration signal to the oscillator, the detection region is defined as the period from the start of droplet formation of the solution ejected from the nozzle until the droplet reaches a steady state; a detection means for detecting a solution image in synchronization with the oscillation cycle, and analyzing the dripping state of the solution from the detection result of the detection means, so that the analyzed dripping state matches a predetermined dropping state, Since it is equipped with a control means for controlling the excitation waveform of the surface excitation vibration means and the pressurizing force of the pressurizing means, it is possible to always keep stable the droplet formation position and dropping speed of the solution ejected from the nozzle. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第2図、第3図、第4図は同実施例の動作を説明するた
めの波形図、第5図はこの発明の第二の実施例であるセ
ルソータの構成を示すブロック図、第6図、第7図は同
実施例の動作を説明するための波形図である。 l・・・ノズル、5・・・液体加圧部、6・・・加圧制
御部(液体加圧部5と加圧制御部6は加圧手段を構成す
る)、7・・・励振部(励振部7は励振手段を構成する
)、8・・・発振器(発振器8は発振手段を構成する)
、9・・・LEDアレイ、10・・・受光部光学系、1
1・・・検出器(LEDアレイ9と受光部光学系lOと
検出器11は検出手段を構成する)、12・・・コント
ロール判定部(コントロール判定部12は制御手段を構
成する)、16・・・荷電回路、18・・・荷電部(荷
電回路16と荷¥y、部18は荷電手段を構成する)で
ある。 特許出願人  昭和電工株式会社 第1図 第2図 −A’)C:l− 派
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
2, 3, and 4 are waveform diagrams for explaining the operation of the same embodiment, FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a cell sorter that is a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 , FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the operation of the same embodiment. l... Nozzle, 5... Liquid pressurizing section, 6... Pressurizing control section (liquid pressurizing section 5 and pressurizing control section 6 constitute a pressurizing means), 7... Excitation section (The excitation unit 7 constitutes an excitation means), 8... Oscillator (The oscillator 8 constitutes an oscillation means)
, 9... LED array, 10... Light receiving unit optical system, 1
1... Detector (the LED array 9, the light receiving unit optical system 1O, and the detector 11 constitute the detection means), 12... the control determination section (the control determination section 12 constitutes the control means), 16. . . . Charging circuit, 18 . . . Charging unit (The charging circuit 16 and the charge unit 18 constitute charging means). Patent applicant Showa Denko Co., Ltd. Figure 1 Figure 2 - A') C:l-

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)溶液を噴出させるノズルと、このノズルへ加圧し
た溶液を送る加圧手段と、前記ノズルへ振動を与える励
振手段と、この励振手段へ振動信号を供給する発振手段
とからなる液滴化装置において、前記ノズルから噴出し
た前記溶液の液滴形成開始時点から液滴が定常状態にな
るまでの間を検出領域とし、前記発振手段の発振周期に
同期して溶液像を検出する検出手段と、この検出手段の
検出結果から前記溶液の滴下状態を解析し、この解析し
た滴下状態が、あらかじめ定められた滴下状態と一致す
るように、前記励振手段の励振波形と前記加圧手段の加
圧力とを制御する制御手段とを具備したことを特徴とす
る液滴化装置。
(1) A droplet consisting of a nozzle for spouting a solution, a pressurizing means for sending a pressurized solution to the nozzle, an excitation means for applying vibration to the nozzle, and an oscillation means for supplying a vibration signal to the excitation means. in the oscillating device, the detection region is a period from the start of formation of droplets of the solution ejected from the nozzle until the droplets reach a steady state, and a detection means detects a solution image in synchronization with an oscillation cycle of the oscillation means. Then, the dripping state of the solution is analyzed from the detection result of the detection means, and the excitation waveform of the excitation means and the application of the pressure means are adjusted so that the analyzed dripping state matches a predetermined dropping state. 1. A droplet forming device comprising: a control means for controlling a pressure; and a control means for controlling the pressure.
(2)前記検出手段は、前記ノズルから滴下して液滴と
なった溶液に、前記発振手段からの発振周期に同期して
点滅させた光源を照射し、この液滴の影の像を光検出素
子により検出することを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の液滴化装置。
(2) The detection means irradiates the solution that has been dropped from the nozzle and turned into droplets with a light source that blinks in synchronization with the oscillation cycle from the oscillation means, and detects an image of the shadow of the droplet using light. Claim 1, characterized in that the detection is performed by a detection element.
Dropletization device as described in .
(3)前記制御手段は、前記検出手段の検出結果から、
滴下状態を示すパラメータとして、前記溶液が最初に液
滴となる時間と、該溶液の滴下速度とを解析する機能を
有することを特徴とする特許請求の範囲第1項、または
、第2項記載の液滴化装置。
(3) The control means, based on the detection result of the detection means,
Claim 1 or 2, characterized in that the method has a function of analyzing the time when the solution first becomes a droplet and the dropping speed of the solution as parameters indicating the dropping state. dropletization device.
(4)前記制御手段による前記励振手段の制御は、前記
溶液が最初に液滴となる時間に基づいて行うことを特徴
とする特許請求の範囲第3項記載の液滴化装置。
(4) The droplet forming apparatus according to claim 3, wherein the control means controls the excitation means based on a time when the solution first becomes a droplet.
(5)前記制御手段による前記加圧手段の加圧力制御は
、前記溶液の滴下速度の解析結果に基づいて行うことを
特徴とする特許請求の範囲第3項記載の液滴化装置。
(5) The droplet forming apparatus according to claim 3, wherein the control means controls the pressurizing force of the pressurizing means based on an analysis result of the dropping rate of the solution.
(6)前記液滴化装置は、前記発振手段からの発振周期
と同期したタイミングで、前記ノズルから液滴となって
滴下する溶液に荷電する荷電手段を具備することを特徴
とする特許請求の範囲第1項、第2項、第3項、第4項
、または、第5項いずれかの項記載の液滴化装置。
(6) The droplet forming device includes charging means for charging the solution dripping from the nozzle in the form of droplets at a timing synchronized with the oscillation cycle from the oscillation means. The droplet forming device according to any one of the ranges 1, 2, 3, 4, or 5.
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