JP2007003238A - Liquid drop discharge head, liquid drop discharge device, and discharge method of mixed liquid - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for mixing two or more kinds of trace liquids quickly and sufficiently. <P>SOLUTION: This liquid drop discharge head capable of mixing and discharging two or more kinds of liquids has the first liquid storage part 16 equipped with a supply port for supplying the liquid, the second liquid storage part 17 connected to the first liquid storage parts 16 to the number of two or more by each independent passage 13, a pressurizing chamber 22 connected to the second liquid storage part by a passage and having a pressurizing means, and a nozzle hole 26 for discharging the liquids pressurized in the pressurizing chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、所定の比率で液体を混合して吐出するのに適した液滴吐出ヘッド、およびその液滴吐出ヘッドを装着して用いる液滴吐出装置、ならびに混合液体の吐出方法に関する。   The present invention relates to a droplet discharge head suitable for mixing and discharging a liquid at a predetermined ratio, a droplet discharge apparatus using the droplet discharge head, and a mixed liquid discharge method.

近年、核酸やタンパク質、細胞等の生体由来物質をプローブとして基板上に固定化したいわゆるマイクロアレイを用い、生体分子間の結合の特異性を利用して、サンプル中の標的物質を検出・測定する方法が広く用いられている。   In recent years, a method for detecting and measuring a target substance in a sample by using a so-called microarray in which a biological substance such as nucleic acid, protein, or cell is immobilized on a substrate as a probe, and utilizing the specificity of binding between biomolecules Is widely used.

特開平１１−１８７９００号公報（特許文献１）には、このようなマイクロアレイを作製する方法として、プローブを含む液体をインクジェット法により固相表面に吐出し、該固相表面にプローブを付着させる方法が開示されている。   In Japanese Patent Laid-Open No. 11-187900 (Patent Document 1), as a method for producing such a microarray, a liquid containing a probe is ejected onto a solid surface by an ink jet method, and the probe is attached to the solid surface. Is disclosed.

また、標的物質をハイスループットに検出するため、マイクロアレイには、微小な領域に多種類のプローブ分子を高密度に固定する必要がある。このような必要性に応えるものとして、特開２００４−１６０９０４号公報（特許文献２）には、複数の液体貯留部を有する第１の基板と、前記複数の液体貯留部にそれぞれ独立に連通する複数の流路を有する第２の基板と、前記複数の流路にそれぞれ独立に連通し、液滴を吐出する複数のノズルを有する一または複数のヘッドチップとを備えたインクジェットヘッドが開示されている。   In addition, in order to detect a target substance with high throughput, it is necessary to immobilize many types of probe molecules at a high density in a micro area. In response to such a need, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-160904 (Patent Document 2) independently communicates with a first substrate having a plurality of liquid storage portions and the plurality of liquid storage portions. An inkjet head comprising a second substrate having a plurality of flow paths and one or a plurality of head chips each having a plurality of nozzles that communicate with the plurality of flow paths independently and discharge droplets is disclosed. Yes.

一方、従来、特にバイオテクノロジーの分野では、マイクロリットル単位の微量な液体の濃度や体積を制御する技術が必要とされている。マイクロアレイ作製の際にも、プローブを含む液体の濃度や組成を様々に変更して、最適な条件を見出す必要がある。   On the other hand, in the field of biotechnology, in particular, there is a need for a technique for controlling the concentration and volume of a minute amount of liquid in microliter units. Even in the production of a microarray, it is necessary to find optimal conditions by changing the concentration and composition of the liquid containing the probe in various ways.

このように、液体を任意の割合で混合するためには、従来、微量分注装置が用いられている。分注装置としては、特開２００１−１６９７７１号公報（特許文献３）には、支持アームによってサンプル用容器、微生物用容器、混合容器に移動される、液体を吸引・吐出可能な分取用のプローブと、分注量を制御する制御手段とを有する装置が開示されている。
特開平１１−１８７９００号公報 特開２００４−１６０９０４号公報 特開２００１−１６９７７１号公報 Thus, in order to mix the liquid at an arbitrary ratio, a micro-dispensing device has been conventionally used. As a dispensing device, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-169771 (Patent Document 3) discloses a dispensing device that is moved to a sample container, a microorganism container, and a mixing container by a support arm and capable of sucking and discharging a liquid. An apparatus having a probe and control means for controlling the dispensing amount is disclosed.
JP 11-187900 A JP 2004-160904 A JP 2001-169771 A

しかしながら、上述した分注装置では、プローブが、混合すべき溶液を入れた容器（サンプル用容器および微生物用容器）と混合容器の間を往復しなければならず、この移動に時間を要する。また、混合容器中に、混合すべき複数の液体を順次分注していく場合、液体の種類によっては上下に液体が分離してしまい、十分に混合されないことがある。   However, in the above-described dispensing apparatus, the probe must reciprocate between the container (sample container and microorganism container) containing the solution to be mixed and the mixing container, and this movement takes time. In addition, when a plurality of liquids to be mixed are sequentially dispensed into a mixing container, the liquids may be separated vertically depending on the type of liquid, and may not be sufficiently mixed.

そこで、本発明は、２種以上の微量の液体を迅速かつ十分に混合する方法を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the method of mixing 2 or more types of trace amount liquid rapidly and fully.

上記課題を解決するために、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、２種以上の液体を混合して吐出できる液滴吐出ヘッドであって、液体を供給するための供給口を備える第１の液体貯留部と、２以上の前記第１の液体貯留部とそれぞれ独立した流路により接続された第２の液体貯留部と、前記第２の液体貯留部と流路により接続され、加圧手段を有する加圧室と、前記加圧室で加圧された液体が吐出されるノズル孔と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a droplet discharge head according to the present invention is a droplet discharge head capable of mixing and discharging two or more liquids, and includes a first supply port for supplying a liquid. A liquid reservoir, a second liquid reservoir connected to the two or more first liquid reservoirs by independent channels, and a pressurizing means connected to the second liquid reservoir and the channels. And a nozzle hole through which the liquid pressurized in the pressurizing chamber is discharged.

このような構成により、２以上の第１の液体貯留部に収容された液体は、独立した流路を通って、同一の第２の液体貯留部に流入し、そこで混合される。それぞれの液体は、極めて細い流路から第２の液体貯留部に流入するので、各液体は分離することなく十分に混合され、一様な混合液体となって加圧室に流入し、加圧手段により加圧されてノズル孔から吐出される。このように、本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、予め混合液体を調製することなく、微量の液体を迅速かつ十分に混合することができる。   With such a configuration, the liquids stored in the two or more first liquid storage parts flow into the same second liquid storage part through independent flow paths and are mixed there. Since each liquid flows into the second liquid storage part from an extremely narrow flow path, each liquid is sufficiently mixed without being separated and flows into the pressure chamber as a uniform mixed liquid. Pressurized by the means and discharged from the nozzle hole. Thus, according to the liquid droplet ejection head according to the present invention, it is possible to quickly and sufficiently mix a small amount of liquid without preparing a mixed liquid in advance.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドにおいては、前記２以上の第１の液体貯留部と前記第２の液体貯留部とを接続する流路は、それぞれ異なる長さを有し、より長い流路によって前記第２の液体貯留部に接続された前記第１の液体貯留部に収容された液体ほど、吐出される混合液体中に含まれる量がより少なくなる構成となっていることが好ましい。第１の液体貯留部と第２の液体貯留部とを接続する流路の長さが異なると、流速に差が生じ、同じ時間内に第２の液体貯留部に流入する量が変わるので、これを利用して混合する液体の量を制御することができる。具体的には、流路がより短いほど流速が速くなるので、より長い流路によって第２の液体貯留部と接続された第１の液体貯留部に収容された液体ほど、混合液体中に含まれる量が少なくなる。   In the liquid droplet ejection head according to the present invention, the flow paths connecting the two or more first liquid storage portions and the second liquid storage portion have different lengths, and a longer flow rate. It is preferable that the liquid contained in the first liquid storage unit connected to the second liquid storage unit by a path has a smaller amount contained in the discharged mixed liquid. If the length of the flow path connecting the first liquid storage part and the second liquid storage part is different, a difference occurs in the flow velocity, and the amount flowing into the second liquid storage part within the same time changes. Using this, the amount of liquid to be mixed can be controlled. Specifically, the shorter the flow path, the faster the flow rate. Therefore, the liquid contained in the first liquid storage part connected to the second liquid storage part by the longer flow path is included in the mixed liquid. Less

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドにおいては、前記２以上の第１の液体貯留部と前記第２の液体貯留部とを接続する流路は、それぞれ異なる太さを有し、より細い流路によって前記第２の液体貯留部に接続された前記第１の液体貯留部に収容された液体ほど、吐出される混合液体中に含まれる量がより少なくなる構成となっていることも好ましい。第１の液体貯留部と第２の液体貯留部とを接続する流路の太さが異なると、流速に差が生じ、同じ時間内に第２の液体貯留部に流入する量が変わるので、これを利用して混合する液体の量を制御することができる。具体的には、流路がより太いほど流速が速くなるので、より細い流路によって第２の液体貯留部と接続された第１の液体貯留部に収容された液体ほど、混合液体中に含まれる量が少なくなる。   In the liquid droplet ejection head according to the present invention, the flow paths connecting the two or more first liquid storage portions and the second liquid storage portion have different thicknesses, so It is also preferable that the liquid contained in the first liquid storage unit connected to the second liquid storage unit by a path has a smaller amount contained in the discharged mixed liquid. When the thickness of the flow path connecting the first liquid storage part and the second liquid storage part is different, a difference occurs in the flow velocity, and the amount flowing into the second liquid storage part in the same time changes. Using this, the amount of liquid to be mixed can be controlled. Specifically, the thicker the flow path, the faster the flow rate. Therefore, the liquid contained in the first liquid storage part connected to the second liquid storage part by the thinner flow path is included in the mixed liquid. Less

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの供給口は、前記ノズル孔が形成された主面に対向する主面から突出するように設けられていることが好ましい。このような構成によれば、別のマイクロタイタープレート等に用意された液体に、供給口を直接浸漬させることによって、該液体と第１の液体貯留部とを連通させることができる。この状態で、例えばノズル側から吸引することにより、該液体を吸い上げて液体貯留部に直接供給することが可能である。供給口の内径が十分に細い場合は、毛細管現象によっても液体が吸い上げられる。また、各供給口はノズル孔形成面から突出するように設けられているので、小さな試料容器中の溶液に浸漬させやすく、第１の液体貯留部やノズル孔形成面が試料溶液に接して汚染されることがないという効果も得られる。   Moreover, it is preferable that the supply port of the liquid droplet ejection head according to the present invention is provided so as to protrude from the main surface facing the main surface in which the nozzle holes are formed. According to such a configuration, the liquid and the first liquid storage unit can be communicated by directly immersing the supply port in a liquid prepared in another microtiter plate or the like. In this state, for example, by sucking from the nozzle side, the liquid can be sucked up and directly supplied to the liquid reservoir. When the inner diameter of the supply port is sufficiently thin, the liquid is also sucked up by capillary action. In addition, since each supply port is provided so as to protrude from the nozzle hole forming surface, it is easy to be immersed in a solution in a small sample container, and the first liquid reservoir and the nozzle hole forming surface are in contact with the sample solution and contaminated. The effect that it is not done is also acquired.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドにおいては、供給口と液体貯留部が、一体的にチューブ状に形成されていることも好ましい。供給口と液体保持部が一体的に形成されている構成は単純で作製しやすく、また、液体を吸い上げやすい。   In the droplet discharge head according to the present invention, it is also preferable that the supply port and the liquid storage part are integrally formed in a tube shape. The structure in which the supply port and the liquid holding part are integrally formed is simple and easy to manufacture, and it is easy to suck up the liquid.

本発明は、上述した、供給口がノズル孔形成面から突出している液滴吐出ヘッドを装着して用いる液滴吐出装置をも提供する。この液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッドを固定するための固定手段と、液滴吐出ヘッドのノズル孔を覆うように、ノズル孔が形成された主面に密着し、液滴吐出ヘッド内の気体または液体を該ノズルから吸引可能な吸引手段と、を備えることを特徴としている。   The present invention also provides a droplet discharge device that is used by mounting the droplet discharge head whose supply port projects from the nozzle hole forming surface. This droplet discharge device is in close contact with the fixing means for fixing the droplet discharge head and the main surface on which the nozzle hole is formed so as to cover the nozzle hole of the droplet discharge head. And suction means capable of sucking gas or liquid from the nozzle.

このような構成により、本発明に係る液滴吐出ヘッドを固定手段に取り付け、その供給口を液体に接触させた状態で、吸引手段をノズル孔形成面に密着させて作動させることによって、ノズル孔から液体貯留部に液体を吸引することができる。   With such a configuration, the droplet ejection head according to the present invention is attached to the fixing means, and the nozzle hole is operated by bringing the suction means into close contact with the nozzle hole forming surface while the supply port is in contact with the liquid. The liquid can be sucked into the liquid storage part.

本発明に係る液滴吐出装置においては、固定手段が、液滴吐出ヘッドを、鉛直方向を含む面内で回転させることが可能であることが好ましい。このような構成により、ノズル孔を上方または下方に向けて固定することができる。ノズル孔を上方に向けて固定すれば、反対側の供給口が下方に向けられるので、試料容器中の液面に供給口を接触させやすい。また、液体を基板上に吐出する際には、液滴吐出ヘッドを反転させ、ノズル孔を下方に向けて固定するとよい。   In the liquid droplet ejection apparatus according to the present invention, it is preferable that the fixing unit is capable of rotating the liquid droplet ejection head in a plane including the vertical direction. With such a configuration, the nozzle hole can be fixed upward or downward. If the nozzle hole is fixed upward, the supply port on the opposite side is directed downward, so that the supply port can be easily brought into contact with the liquid surface in the sample container. Further, when discharging the liquid onto the substrate, the droplet discharge head may be reversed and fixed so that the nozzle hole faces downward.

本発明は、上述した本発明に係る液滴吐出ヘッドを用いて、液体を混合する方法をも提供する。この液体混合方法は、前記第１の液体貯留部に、混合すべき液体を供給口から供給する工程と、前記液滴吐出ヘッドの前記ノズル孔から吸引し、前記液体をノズル孔先端まで充填させる工程と、前記加圧室の加圧手段を作動させ、前記液体を吐出する工程と、を含むことを特徴とする。   The present invention also provides a method of mixing a liquid using the above-described droplet discharge head according to the present invention. In this liquid mixing method, the liquid to be mixed is supplied from the supply port to the first liquid storage unit, and the liquid is sucked from the nozzle hole of the droplet discharge head to fill the liquid to the tip of the nozzle hole. And a step of operating the pressurizing means of the pressurizing chamber to discharge the liquid.

このような方法によれば、第１の液体貯留部のそれぞれに供給された液体は、ノズル孔からの吸引されることによって、流路を通って第１の液体貯留部に効率よく流入し、そこで混合されるので、予め混合液体を調製して液体貯留部に供給する必要が無い。微細な流路から第２の液体貯留部に流入する液体は、吸引による勢いによって、一層よく混合される。   According to such a method, the liquid supplied to each of the first liquid reservoirs is efficiently drawn into the first liquid reservoir through the flow path by being sucked from the nozzle holes, Therefore, since it is mixed, it is not necessary to prepare a liquid mixture in advance and supply it to the liquid reservoir. The liquid flowing into the second liquid reservoir from the fine flow path is further mixed by the momentum due to suction.

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

＜第１の実施形態＞
（インクジェットヘッド）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッド１０を示す。図１（Ａ）はその概略斜視図であり、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）は図１（Ａ）における、それぞれＩＢ−ＩＢ線およびＩＣ−ＩＣ線に沿った断面図である。 <First Embodiment>
(Inkjet head)
FIG. 1 shows an inkjet head 10 which is an example of a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention. 1A is a schematic perspective view, and FIGS. 1B and 1C are cross-sectional views taken along lines IB-IB and IC-IC, respectively, in FIG. 1A.

図１（Ａ）に示されるように、インクジェットヘッド１０には、液体貯留部であるリザーバ１６が、左右対称に３２個設けられている。尚、本実施形態においては、インクジェットヘッド１０の供給口は、リザーバ１６の開口部を指すため、リザーバ１６と供給口を区別せずに説明する。ここで、説明の便宜上、４つのリザーバ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄのみ特に付番する。   As shown in FIG. 1A, the inkjet head 10 is provided with 32 reservoirs 16 that are liquid reservoirs symmetrically. In the present embodiment, the supply port of the inkjet head 10 refers to the opening of the reservoir 16, and therefore the description will be made without distinguishing between the reservoir 16 and the supply port. Here, for convenience of explanation, only the four reservoirs 16a, 16b, 16c, and 16d are particularly numbered.

インクジェットヘッド１０では、左右各半分において、図中Ｙ方向に並んだ２つのリザーバ（例えば、リザーバ１６ａと１６ｂ）が、それぞれ独立した流路１３によって同一の第２の液体貯留部に接続されている。この様子を図１（Ｂ）および図１（Ｃ）を用いて説明する。まず、図１（Ｂ）に示されるように、リザーバ１６ａは流路１３ａによって、第２の液体貯留部に該当するリザーバ１７ａに接続され、リザーバ１６ｄは流路１３ｄによって第２の液体貯留部に該当するリザーバ１７ｂに接続される。一方、図１（Ｃ）に示されるように、リザーバ１６ｂは流路１３ｂによってリザーバ１７ａに接続され、リザーバ１６ｃは流路１３ｃによってリザーバ１７ｂに接続される。流路１３ａと流路１３ｂ、流路１３ｃと流路１３ｄは、それぞれ同じ層に形成されているが、図１（Ａ）に示すように、図中Ｘ方向にわずかにずれて独立に形成されている。一方、流路１３ａおよび流路１３ｂはいずれもリザーバ１７ａに連通しているので、流路１３ａ、１３ｂをそれぞれ通ってきた液体は、リザーバ１７ａ内で混合されることになる。同様に、流路１３ｃ、１３ｄをそれぞれ通った液体は、リザーバ１７ｂ内で混合される。   In the inkjet head 10, two reservoirs (for example, the reservoirs 16 a and 16 b) arranged in the Y direction in the drawing are connected to the same second liquid reservoir by independent flow paths 13 in each of the left and right halves. . This state will be described with reference to FIGS. 1B and 1C. First, as shown in FIG. 1B, the reservoir 16a is connected to the reservoir 17a corresponding to the second liquid reservoir by the flow path 13a, and the reservoir 16d is connected to the second liquid reservoir by the flow path 13d. It is connected to the corresponding reservoir 17b. On the other hand, as shown in FIG. 1C, the reservoir 16b is connected to the reservoir 17a by a flow path 13b, and the reservoir 16c is connected to the reservoir 17b by a flow path 13c. The flow path 13a and the flow path 13b, and the flow path 13c and the flow path 13d are formed in the same layer, but as shown in FIG. 1A, they are formed independently with a slight shift in the X direction in the figure. ing. On the other hand, since both the flow path 13a and the flow path 13b communicate with the reservoir 17a, the liquid that has passed through the flow paths 13a and 13b is mixed in the reservoir 17a. Similarly, the liquids that have passed through the flow paths 13c and 13d are mixed in the reservoir 17b.

リザーバ１７ａ、１７ｂは、それぞれ流路１８ａ、１８ｂによってヘッドチップ２０内に設けられた加圧室２２ａ、２２ｂ（後述）に接続され、加圧室２２ａ、２２ｂは、それぞれノズル孔２６ａ、２６ｂに通じている。   The reservoirs 17a and 17b are connected to pressurizing chambers 22a and 22b (described later) provided in the head chip 20 by flow paths 18a and 18b, respectively, and the pressurizing chambers 22a and 22b communicate with the nozzle holes 26a and 26b, respectively. ing.

図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に図示されるように、このような構成のインクジェットヘッド１０は、貫通孔や溝を設けた基板３０〜３５を積層し、さらに、図３に示されたヘッドチップ２０を接着することによって形成することができる。図２に、インクジェットヘッド１０を構成する基板３０〜３５の概略平面図を示す。   As shown in FIG. 1B and FIG. 1C, the ink jet head 10 having such a structure is formed by laminating substrates 30 to 35 provided with through holes and grooves, and is further shown in FIG. The head chip 20 can be formed by bonding. In FIG. 2, the schematic plan view of the board | substrates 30-35 which comprise the inkjet head 10 is shown.

図２（Ａ）は、基板３０の概略平面図である。基板３０には、貫通孔４０が３２個設けられ、貫通孔４０は、基板３０の下側に基板３１を接着することによって、リザーバ１６を形成する。貫通孔４０がこのように配置されていることによって、後述するように、リザーバ１６（第１の液体貯留部）とリザーバ１７（第２の液体貯留部）を接続する流路がそれぞれ異なった長さとなる。尚、リザーバ１６は、貫通孔４０の径や基板３０の厚さを変更することによって、所望の容積とすることが可能である。   FIG. 2A is a schematic plan view of the substrate 30. The substrate 30 is provided with 32 through holes 40, and the through holes 40 form the reservoir 16 by bonding the substrate 31 to the lower side of the substrate 30. By arranging the through holes 40 in this way, as will be described later, the flow paths connecting the reservoir 16 (first liquid reservoir) and the reservoir 17 (second liquid reservoir) have different lengths. It becomes. The reservoir 16 can have a desired volume by changing the diameter of the through hole 40 and the thickness of the substrate 30.

図２（Ｂ）は、基板３０の下側に配置される基板３１の概略平面図である。基板３１には、基板３０の貫通孔４０と同じピッチ（形成間隔）で、貫通孔４１が設けられている。貫通孔４１は極めて細く、基板３０と基板３１を積層した状態で、リザーバ１６に液体を供給しても、該液体は容易には貫通孔４１に流入しない。   FIG. 2B is a schematic plan view of the substrate 31 disposed on the lower side of the substrate 30. The substrate 31 is provided with through holes 41 at the same pitch (formation interval) as the through holes 40 of the substrate 30. The through-hole 41 is extremely thin, and even if a liquid is supplied to the reservoir 16 in a state where the substrate 30 and the substrate 31 are stacked, the liquid does not easily flow into the through-hole 41.

図２（Ｃ）は、基板３１の下側に配置される基板３２の概略平面図である。基板３２には、直線状の溝４２が３２本設けられており、溝４２は、基板３１と基板３２とを積層することにより、流路１３（図１（Ｂ）等参照）の一部を形成する。溝４２の基板外側の端部は、基板３１の貫通孔４１と同じピッチとなっており、基板３１と基板３２とを接着することによって、貫通孔４１と流路１３が接続される。一方、溝４２の基板内側の端部には貫通孔が設けられており、基板３３に設けられたリザーバ１７となる貫通孔に流路を接続させる。図２（Ｃ）に、基板３３を接着した際のリザーバ１７（即ち、貫通孔４３）の位置を点線で示すように、本実施形態では、流路１３を形成する溝４２が２本ずつ、一つのリザーバ１７に接続する。   FIG. 2C is a schematic plan view of the substrate 32 disposed below the substrate 31. The substrate 32 is provided with 32 linear grooves 42, and the grooves 42 are formed by stacking the substrate 31 and the substrate 32, thereby forming a part of the flow path 13 (see FIG. 1B and the like). Form. The end of the groove 42 outside the substrate has the same pitch as the through hole 41 of the substrate 31, and the through hole 41 and the flow path 13 are connected by bonding the substrate 31 and the substrate 32. On the other hand, a through hole is provided at the inner end of the substrate of the groove 42, and the flow path is connected to the through hole serving as the reservoir 17 provided in the substrate 33. In FIG. 2C, as shown by the dotted line in the position of the reservoir 17 (that is, the through hole 43) when the substrate 33 is bonded, in this embodiment, two grooves 42 forming the flow path 13 are provided. Connect to one reservoir 17.

図２（Ｄ）は、基板３２の下側に配置される基板３３の概略平面図である。図２（Ｃ）に点線で示した通り、リザーバ１６の半数となる１６個の貫通孔４３が形成されており、基板３３の下側に基板３４を接着することにより、貫通孔４３がリザーバ１７を形成する。リザーバ１７の容積も、貫通孔４３の直径および基板３３の厚さを変更することにより、自由に制御できる。また、図２（Ｅ）は、基板３３の下側に配置される基板３４の概略平面図であり、基板３３の貫通孔４３と同じピッチで、流路となる貫通孔４４が１６個設けられている。   FIG. 2D is a schematic plan view of the substrate 33 disposed below the substrate 32. As shown by a dotted line in FIG. 2C, 16 through holes 43, which are half of the reservoir 16, are formed. By bonding the substrate 34 to the lower side of the substrate 33, the through hole 43 is formed in the reservoir 17. Form. The volume of the reservoir 17 can also be freely controlled by changing the diameter of the through hole 43 and the thickness of the substrate 33. FIG. 2E is a schematic plan view of the substrate 34 disposed on the lower side of the substrate 33, and 16 through holes 44 serving as flow paths are provided at the same pitch as the through holes 43 of the substrate 33. ing.

図２（Ｆ）は、基板３４の下側に配置される基板３５の概略平面図である。図示されるように、基板３５には溝４５が１６本形成されており、溝４５の基板外側の端部は、基板３４の貫通孔４４と同じピッチとなっており、基板３４と基板３５を接着することにより、溝４５が流路１８を形成する。溝４５の基板内側の端部には貫通孔が設けられており、この貫通孔は、ヘッドチップ２０（後述）の流路に接続する。基板３５を用いることによって、容積を確保するためにある程度距離をおいて形成されていた貫通孔４３（即ち、リザーバ１７）に収容された液体を、微少な領域に高密度に吐出することが可能となる。   FIG. 2F is a schematic plan view of the substrate 35 disposed on the lower side of the substrate 34. As shown in the drawing, 16 grooves 45 are formed in the substrate 35, and the end portions of the grooves 45 outside the substrate have the same pitch as the through holes 44 of the substrate 34. By bonding, the groove 45 forms the flow path 18. A through hole is provided at the end of the groove 45 on the inner side of the substrate, and this through hole is connected to a flow path of the head chip 20 (described later). By using the substrate 35, the liquid accommodated in the through-hole 43 (that is, the reservoir 17) formed at a certain distance to secure the volume can be discharged at a high density to a minute region. It becomes.

上述した基板３０〜３５は、ガラス、樹脂等の材料で形成することができ、溝や貫通孔は、エッチング、射出成形等、材料に適した方法によって形成することができる。基板３０〜３５を積層し、熱溶着、または接着剤等を用いる方法により接着した後、さらに、基板３５の中央にヘッドチップを接着して、インクジェットヘッド１０が完成する。本実施形態では、電極１０８と振動板１０９とが加圧手段に該当する。尚、電極基板１２１には、図中下側の面から溝が形成され、その天井部に電極１０８が形成されているため、電極１０８と振動板１０９との間にはわずかな空隙（エアギャップ）が形成されている。加圧室基板１２２、ノズル基板１２３、電極基板１２１の材料は特に限定されないが、吐出する液体に生体試料が含まれる場合には、ガラス、シリコン等が適している。   The substrates 30 to 35 described above can be formed of a material such as glass or resin, and the grooves and through holes can be formed by a method suitable for the material such as etching or injection molding. After the substrates 30 to 35 are stacked and bonded by a method using thermal welding or an adhesive, a head chip is further bonded to the center of the substrate 35 to complete the inkjet head 10. In the present embodiment, the electrode 108 and the diaphragm 109 correspond to the pressurizing unit. Note that a groove is formed in the electrode substrate 121 from the lower surface in the drawing, and the electrode 108 is formed on the ceiling portion thereof. Therefore, a slight gap (air gap) is formed between the electrode 108 and the diaphragm 109. ) Is formed. The material of the pressurizing chamber substrate 122, the nozzle substrate 123, and the electrode substrate 121 is not particularly limited, but glass, silicon, or the like is suitable when the liquid to be discharged includes a biological sample.

このような構成のヘッドチップ２０を、基板３５の中央部に接着することにより、電極基板および加圧室基板１２２に設けられた貫通孔が、基板３５の貫通孔に接続し、図示しないリザーバと加圧室２２が連通され、インクジェットヘッド１０が完成する。インクジェットヘッド１０は、例えば、図７に例示されるような液滴吐出装置２００に装着して用いられるが、液滴吐出装置２００については後述する。
（液体混合方法）
図４は、本発明に係る液体混合方法を説明する工程図である。図４（Ａ）および（Ｂ）は図１のＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図を、図４（Ｃ）は図１のＩＣ−ＩＣ線に沿って切断した断面図を示す。 By bonding the head chip 20 having such a configuration to the central portion of the substrate 35, the through hole provided in the electrode substrate and the pressurizing chamber substrate 122 is connected to the through hole of the substrate 35, and a reservoir (not shown) and The pressurizing chamber 22 is communicated to complete the ink jet head 10. For example, the inkjet head 10 is used by being mounted on a droplet discharge device 200 as illustrated in FIG. 7. The droplet discharge device 200 will be described later.
(Liquid mixing method)
FIG. 4 is a process diagram illustrating the liquid mixing method according to the present invention. 4A and 4B are cross-sectional views taken along line IB-IB in FIG. 1, and FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line IC-IC in FIG.

まず、図４（Ａ）に示されるように、リザーバ１６のそれぞれに混合すべき液体を供給する。この際、例えば、リザーバ１６ａおよび１６ｄは、リザーバ１６ｂおよび１６ｃよりも、長い流路１３でリザーバ１７ａまたは１７ｂに接続されているので、リザーバ１７ｂ中で生成される混合溶液は、リザーバ１６ａおよび１６ｄに由来する液体よりも、リザーバ１６ｂおよび１６ｃ液体を多く含むことになる。このように、混合溶液中に含まれる量は、各リザーバ１６と各リザーバ１７とを接続する流路１３の長さに依存することを考慮して、いずれの液体をいずれのリザーバ１６に供給するかを決定し、供給する。   First, as shown in FIG. 4A, the liquid to be mixed is supplied to each of the reservoirs 16. At this time, for example, the reservoirs 16a and 16d are connected to the reservoir 17a or 17b through the channel 13 longer than the reservoirs 16b and 16c. The reservoirs 16b and 16c will contain more liquid than the derived liquid. As described above, considering that the amount contained in the mixed solution depends on the length of the flow path 13 connecting each reservoir 16 and each reservoir 17, any liquid is supplied to any reservoir 16. Determine and supply.

流路１３は極めて細いため、リザーバ１６に供給した液体はそのままでは流路１３に流入しない。そこで、図１（Ａ）に示すように、ノズル孔２６ａおよび２６ｂを覆って、ノズル形成面に密着する吸引手段５０を使用して、ノズル孔２６から液体を吸引する。   Since the flow path 13 is extremely thin, the liquid supplied to the reservoir 16 does not flow into the flow path 13 as it is. Therefore, as shown in FIG. 1A, the liquid is sucked from the nozzle hole 26 using the suction means 50 that covers the nozzle holes 26a and 26b and is in close contact with the nozzle forming surface.

図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に吸引後の様子を示す。吸引手段５０は、気液分離フィルター５２を備えており、吸引手段５０をノズル形成面に密着させると、気液分離フィルター５２はノズル孔２６を封止する。気液分離フィルター５２は気体のみ透過させ、液体は透過させないため、吸引によってノズル孔先端に到達した液体はノズル孔２６外までは流出しない。一定時間吸引することによって、リザーバ１６の液体は、流路１３の長さに依存して所定の量、リザーバ１７に流入する。   FIG. 1B and FIG. 1C show the state after suction. The suction means 50 includes a gas-liquid separation filter 52. When the suction means 50 is brought into close contact with the nozzle forming surface, the gas-liquid separation filter 52 seals the nozzle hole 26. Since the gas-liquid separation filter 52 allows only gas to permeate and does not allow liquid to permeate, the liquid that reaches the tip of the nozzle hole by suction does not flow out of the nozzle hole 26. By aspirating for a certain time, the liquid in the reservoir 16 flows into the reservoir 17 by a predetermined amount depending on the length of the flow path 13.

吸引によって、リザーバ１６ａおよび１６ｂに収容された液体は、勢いよくリザーバ１７に流入し、混合される。微細な流路１３ａおよび１３ｂから微少量ずつ流入することと、吸引により流入する速度が増加することによって、各液体は分離することなく十分に混合される。そして、リザーバ１７からは一様となった液体が加圧室２２に流入し、ノズル孔先端に到達する。この状態で加圧室２２の加圧手段を作動させることによって、混合液体を吐出することができる。   By suction, the liquid stored in the reservoirs 16a and 16b flows into the reservoir 17 vigorously and is mixed. The liquids are sufficiently mixed without being separated by flowing in a small amount from the fine flow paths 13a and 13b and increasing the flow speed by suction. Then, the uniform liquid flows from the reservoir 17 into the pressurizing chamber 22 and reaches the tip of the nozzle hole. By operating the pressurizing means of the pressurizing chamber 22 in this state, the mixed liquid can be discharged.

このように、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド、および液体混合方法によれば、予め混合液体を準備することなく、混合液体を迅速かつ容易に調製することができる。また、第１の液体貯留部と第２の液体貯留部を接続する流路の長さを異ならせることにより、第２の液体貯留部に流入する液体の量を調節して、混合比率を制御することも可能である。   As described above, according to the droplet discharge head and the liquid mixing method according to the present embodiment, the mixed liquid can be quickly and easily prepared without preparing the mixed liquid in advance. Further, the mixing ratio is controlled by adjusting the amount of the liquid flowing into the second liquid reservoir by changing the length of the flow path connecting the first liquid reservoir and the second liquid reservoir. It is also possible to do.

＜第２の実施形態＞
(インクジェットヘッド)
図５に、本発明の第２の実施形態に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッド１０'を示す。インクジェットヘッド１０'には、第１の実施形態に係るインクジェットヘッド１０のリザーバ１６と同じピッチでリザーバが形成されているが、リザーバに液体を供給する供給口１５は、リザーバ形成面１４から突出するように設けられている。 <Second Embodiment>
(Inkjet head)
FIG. 5 shows an inkjet head 10 ′ that is a droplet discharge head according to the second embodiment of the present invention. In the inkjet head 10 ′, reservoirs are formed at the same pitch as the reservoirs 16 of the inkjet head 10 according to the first embodiment, but the supply ports 15 that supply liquid to the reservoirs protrude from the reservoir forming surface 14. It is provided as follows.

図５（Ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿った断面図、およびＩＶＣ−ＩＶＣ線に沿った断面図をそれぞれ図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示す。図示されるように、本実施形態においては、供給口１５とリザーバ１６が一体的にチューブ状に形成されているため、以後、両者を合わせて供給口１５として説明する。ここで、説明の便宜上、４つの供給口１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄのみ特に付番する。   A cross-sectional view taken along line IVB-IVB in FIG. 5A and a cross-sectional view taken along line IVC-IVC are shown in FIGS. 5B and 5C, respectively. As shown in the drawing, in the present embodiment, the supply port 15 and the reservoir 16 are integrally formed in a tube shape. Here, for convenience of explanation, only the four supply ports 15a, 15b, 15c, and 15d are particularly numbered.

インクジェットヘッド１０'では、左右各半分において、図中Ｙ方向に並んだ２つの供給口（例えば、供給口１５ａと１５ｂ）から供給された液体が、それぞれ独立した流路によって接続された、同一の第２の液体貯留部に流入する。この様子を図５（Ｂ）および図５（Ｃ）を用いて説明する。まず、図５（Ｂ）に示されるように、供給口１５ａは、流路１３ａによって第２の液体貯留部であるリザーバ１７ａに接続されており、供給口１５ｄは、流路１３ｄによってリザーバ１７ｂに接続されている。一方図５（Ｃ）に示されるように、供給口１５ｂは流路１３ｂによってリザーバ１７ａに、供給口１５ｃは流路１３ｃによってリザーバ１７ｂに接続されている。リザーバ１７ａ、１７ｂは、それぞれ流路１８ａ、１８ｂによってヘッドチップ２０内に設けられた加圧室２２ａ、２２ｂに接続され、加圧室２２ａ、２２ｂは、それぞれノズル孔２６ａ、２６ｂに通じている。   In the inkjet head 10 ′, the liquid supplied from the two supply ports (for example, the supply ports 15a and 15b) arranged in the Y direction in the left and right halves is connected to each other by independent channels. It flows into the second liquid reservoir. This state will be described with reference to FIGS. 5B and 5C. First, as shown in FIG. 5B, the supply port 15a is connected to the reservoir 17a, which is the second liquid reservoir, by the flow path 13a, and the supply port 15d is connected to the reservoir 17b by the flow path 13d. It is connected. On the other hand, as shown in FIG. 5C, the supply port 15b is connected to the reservoir 17a by the flow path 13b, and the supply port 15c is connected to the reservoir 17b by the flow path 13c. The reservoirs 17a and 17b are connected to pressurizing chambers 22a and 22b provided in the head chip 20 by flow paths 18a and 18b, respectively, and the pressurizing chambers 22a and 22b communicate with the nozzle holes 26a and 26b, respectively.

このようなインクジェットヘッド１０'は、貫通孔や溝を設けた基板３０'、およびインクジェットヘッド１０を構成する基板と同一の基板３１〜３５を積層し、さらに基板３０‘の貫通孔に供給口１５を取り付け、図３に示されたヘッドチップ２０を接着することによって形成することができる。基板３１〜３５は、すでに説明したインクジェットヘッド１０に使用されるものと同様のため、説明を省略し、基板３０’の概略平面図のみ図６に示す。基板３０’には、貫通孔４０’が３２個形成されている。貫通孔４０’の下端は基板３１の貫通孔４１に接続する。貫通孔４０’は、図６または図５（Ｂ）に示されるように所定の深さまで大きな内径を有し、ここに供給口１５が嵌合される。   Such an ink jet head 10 ′ is formed by laminating a substrate 30 ′ provided with a through hole and a groove and substrates 31 to 35 identical to the substrate constituting the ink jet head 10, and further supplying the supply port 15 into the through hole of the substrate 30 ′. And attaching the head chip 20 shown in FIG. Since the substrates 31 to 35 are the same as those used in the inkjet head 10 already described, description thereof is omitted, and only a schematic plan view of the substrate 30 ′ is shown in FIG. 6. Thirty-two through holes 40 'are formed in the substrate 30'. The lower end of the through hole 40 ′ is connected to the through hole 41 of the substrate 31. The through hole 40 ′ has a large inner diameter up to a predetermined depth as shown in FIG. 6 or 5 (B), and the supply port 15 is fitted therein.

供給口１５は、アクリル、塩化ビニル、ポリカーボネート等の樹脂で形成することが好ましいが、ガラス、金属等であってもよい。供給口１５の内側表面は親液性に処理しておくことが好ましく、これによって、供給口１５の内部に試料溶液を吸い上げやすくなる。表面に親水性を付与する方法としては、親水性でかつ生体分子に親和性の高いポリマーをコートする方法がある。そのようなポリマーの例としては、ヒドロキシエチルメタクリレート、Ｎ−ビニルピロリドン、ジメチルアクリルアミド、グリセロールメタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレートなどがある。   The supply port 15 is preferably formed of a resin such as acrylic, vinyl chloride, or polycarbonate, but may be glass, metal, or the like. The inner surface of the supply port 15 is preferably treated in a lyophilic manner, so that the sample solution can be easily sucked into the supply port 15. As a method for imparting hydrophilicity to the surface, there is a method of coating a polymer that is hydrophilic and has high affinity for biomolecules. Examples of such polymers include hydroxyethyl methacrylate, N-vinyl pyrrolidone, dimethyl acrylamide, glycerol methacrylate, polyethylene glycol methacrylate and the like.

最後に、インクジェットヘッド１０と同様にヘッドチップ（図３参照）を基板３５の中央に接着して、インクジェットヘッド１０'が完成する。
（液滴吐出装置）
次に、図７に、本発明に係る液滴吐出装置の一例として、マイクロアレイ製造装置２００の構成例を説明する図を示す。マイクロアレイ製造装置２００は、上述した本発明に係るインクジェットヘッド１０'を装着して用いるのに適している。 Finally, the head chip (see FIG. 3) is bonded to the center of the substrate 35 in the same manner as the ink jet head 10 to complete the ink jet head 10 ′.
(Droplet discharge device)
Next, FIG. 7 shows a diagram illustrating a configuration example of a microarray manufacturing apparatus 200 as an example of a droplet discharge apparatus according to the present invention. The microarray manufacturing apparatus 200 is suitable for mounting and using the inkjet head 10 ′ according to the present invention described above.

マイクロアレイ製造装置２００は、ガラス等の基板２０２上に生体分子を含む試料溶液の液滴を複数配置して作製されるマイクロアレイを製造するためのものであり、複数の基板２０２を載置可能に構成されたテーブル２０４と、インクジェットヘッド１０'をＹ方向に自在に移動させるためのＹ方向駆動軸２０６と、テーブル２０４をＸ方向に自在に移動させるためのＸ方向駆動軸２０８と、を備える。また、インクジェットヘッド１０'を固定するための固定手段２１０と、インクジェットヘッド１０'のノズル形成面に密着し、ノズルから吸引可能な吸引ユニット（吸引手段）２１２と、固定手段２１０および吸引ユニット２１２をＺ方向に自在に移動させるためのＺ方向駆動軸２０７と、をも備えている。   The microarray manufacturing apparatus 200 is for manufacturing a microarray manufactured by arranging a plurality of droplets of a sample solution containing a biomolecule on a substrate 202 such as glass, and is configured so that a plurality of substrates 202 can be mounted. A table 204, a Y-direction drive shaft 206 for moving the inkjet head 10 ′ freely in the Y direction, and an X-direction drive shaft 208 for moving the table 204 freely in the X direction. Further, a fixing unit 210 for fixing the inkjet head 10 ′, a suction unit (suction unit) 212 that is in close contact with the nozzle forming surface of the inkjet head 10 ′ and can be sucked from the nozzle, a fixing unit 210 and a suction unit 212 And a Z-direction drive shaft 207 for freely moving in the Z direction.

ここで図８に、インクジェットヘッド１０'を固定する場合を例にとって、固定手段２１０を図７における右方向から見た模式図を示す。インクジェットヘッド１０'は固定手段２１０に、回転軸２１６によって固定され、この回転軸を中心として、インクジェットヘッド１０'のみを鉛直方向を含む面内で回転させることが可能となっている。図８（Ａ）は、インクジェットヘッド１０'がノズルを下方に向けて固定されている状態を示し、図８（Ｂ）は、ノズルを上方に向けるよう回転させている途中の状態を示す。ノズルが上方または下方を向き、インクジェットヘッド１０'の基板が水平になった状態（例えば図８（Ａ）に示す状態）で、インクジェットヘッド１０'は固定手段２１０に留め具等により固定することができる。
（液体混合方法）
図９は、本発明に係る液体混合方法を説明する工程図である。ここでは、インクジェットヘッド１０'を図７に示す液滴吐出装置２００に装着して使用することを想定して説明する。図９（Ａ）および（Ｂ）は図５（Ａ）におけるＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿った断面図を、図９（Ｃ）は図５のＩＶＣ−ＩＶＣ線に沿って切断した断面図を示す。 Here, FIG. 8 shows a schematic view of the fixing means 210 as viewed from the right direction in FIG. 7, taking the case of fixing the inkjet head 10 ′ as an example. The inkjet head 10 ′ is fixed to the fixing means 210 by a rotation shaft 216, and only the inkjet head 10 ′ can be rotated in a plane including the vertical direction around the rotation axis. FIG. 8A shows a state in which the inkjet head 10 ′ is fixed with the nozzle facing downward, and FIG. 8B shows a state in the middle of rotating the nozzle to face upward. In a state where the nozzle is directed upward or downward and the substrate of the inkjet head 10 ′ is horizontal (for example, the state shown in FIG. 8A), the inkjet head 10 ′ can be fixed to the fixing means 210 with a fastener or the like. it can.
(Liquid mixing method)
FIG. 9 is a process diagram illustrating the liquid mixing method according to the present invention. Here, description will be made assuming that the inkjet head 10 ′ is used by being mounted on the droplet discharge device 200 shown in FIG. 9A and 9B are cross-sectional views taken along line IVB-IVB in FIG. 5A, and FIG. 9C is a cross-sectional view taken along line IVC-IVC in FIG.

まず図９（Ａ）に示すように、インクジェットヘッド１０'を固定手段２１０に固定する。次に、図９（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、固定手段２１０を回転させることによってインクジェットヘッド１０'を上下反転させ、ノズル孔が上方を向き、供給口１５が下方を向くように固定する。続いて、Ｘ方向駆動軸およびＹ方向駆動軸を作動させて、インクジェットヘッド１０'を試料溶液が準備されたマイクロタイタープレート９０の上方に移動さ、Ｚ方向駆動軸を作動させることによって、インクジェットヘッド１０'の供給口１５をそれぞれマイクロタイタープレート９０の各ウェル中の液体に浸漬させる。続いて、吸引手段２１２をインクジェットヘッド１０'のノズル孔形成面に、ノズル孔２６を覆うように密着させ、作動させる。吸引手段２１２は、気液分離フィルター２１３を備えており、吸引手段２１２をノズル形成面に密着させると、気液分離フィルター２１３はノズル孔２６を封止する。気液分離フィルター２１３は気体のみ透過させ、液体は透過させないため、吸引によってノズル孔先端に到達した液体はノズル孔２６外までは流出しない。一定時間吸引することによって、供給口１５の液体は、流路１３の長さに依存して所定の量、リザーバ１７に流入する。   First, as shown in FIG. 9A, the inkjet head 10 ′ is fixed to the fixing means 210. Next, as shown in FIGS. 9B and 9C, by rotating the fixing means 210, the inkjet head 10 ′ is turned upside down so that the nozzle holes face upward and the supply port 15 faces downward. Fix it. Subsequently, the X-direction drive shaft and the Y-direction drive shaft are actuated to move the ink-jet head 10 ′ above the microtiter plate 90 on which the sample solution is prepared, and the Z-direction drive shaft is actuated, whereby the ink-jet head Each 10 ′ supply port 15 is immersed in the liquid in each well of the microtiter plate 90. Subsequently, the suction unit 212 is brought into close contact with the nozzle hole forming surface of the inkjet head 10 ′ so as to cover the nozzle hole 26 and is operated. The suction unit 212 includes a gas-liquid separation filter 213, and the gas-liquid separation filter 213 seals the nozzle hole 26 when the suction unit 212 is brought into close contact with the nozzle formation surface. Since the gas-liquid separation filter 213 transmits only gas and does not transmit liquid, the liquid that has reached the tip of the nozzle hole by suction does not flow out of the nozzle hole 26. By sucking for a certain period of time, the liquid in the supply port 15 flows into the reservoir 17 by a predetermined amount depending on the length of the flow path 13.

吸引によって、供給口１５ａおよび１６ｂから吸い上げられた液体は、勢いよくリザーバ１７ａ、１７ｂに流入し、混合される。微細な流路１３ａおよび１３ｂから微少量ずつ流入することと、吸引により流入する速度が増加することによって、各液体は分離することなく十分に混合される。そして、リザーバ１７からは一様となった液体が加圧室２２に流入し、ノズル孔先端に到達する
この状態で、再度固定手段２１２によってインクジェットヘッド１０'の上下を反転させて固定しＺ方向駆動軸を作動させてインクジェットヘッド１０'を上昇させ、Ｘ方向駆動軸およびＹ方向駆動軸を作動させてインクジェットヘッド１０'を吐出すべき基板等の上方に移動させる。再びＺ方向駆動軸を作動させて、インクジェットヘッド１０'を適当な高さに固定し、加圧室２２の加圧手段を作動させることによって、所望の位置に所望の混合液体を吐出することができる。 The liquid sucked up from the supply ports 15a and 16b by suction flows into the reservoirs 17a and 17b vigorously and is mixed. The liquids are sufficiently mixed without being separated by flowing in a small amount from the fine flow paths 13a and 13b and increasing the flow speed by suction. Then, the uniform liquid from the reservoir 17 flows into the pressurizing chamber 22 and reaches the tip of the nozzle hole. In this state, the fixing means 212 again fixes the ink jet head 10 'by turning it upside down and fixes it in the Z direction. The drive shaft is actuated to raise the ink jet head 10 ', and the X direction drive shaft and the Y direction drive shaft are actuated to move the ink jet head 10' above the substrate to be ejected. By operating the Z-direction drive shaft again to fix the inkjet head 10 'to an appropriate height and operating the pressurizing means of the pressurizing chamber 22, a desired mixed liquid can be discharged to a desired position. it can.

このように、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、および液体混合方法によれば、予め混合液体を準備することなく、液滴吐出ヘッドの供給口を試料液体に浸漬させてノズル孔から吸引するだけで、混合液体を迅速かつ容易に調製することができる。また、第１の液体貯留部と第２の液体貯留部を接続する流路の長さを異ならせることにより、第２の液体貯留部に流入する液体の量を調節して、混合比率を制御することも可能である。   As described above, according to the droplet discharge head, the droplet discharge device, and the liquid mixing method according to the present embodiment, the supply port of the droplet discharge head is immersed in the sample liquid without preparing the mixed liquid in advance. The liquid mixture can be prepared quickly and easily simply by suction from the nozzle hole. Further, the mixing ratio is controlled by adjusting the amount of the liquid flowing into the second liquid reservoir by changing the length of the flow path connecting the first liquid reservoir and the second liquid reservoir. It is also possible to do.

以上のように、本発明に係る液体回収方法によれば、混合液体を容易に調製して吐出することができるので、一連の倍率の希釈溶液や、種々の混合条件の試料液体を、予め調製することなく迅速に作製することができる。   As described above, according to the liquid recovery method of the present invention, a mixed liquid can be easily prepared and discharged, so a series of dilution solutions and sample liquids with various mixing conditions are prepared in advance. It can be made quickly without doing so.

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々に変更して実施することが可能である。例えば、液体貯留部の数や配置は限定されず、目的に応じて変更できる。また、加圧手段は、静電駆動方式、圧電駆動方式のいずれであってもよい。さらに、液体の混合比は、上述の実施形態のように流路の長さを変更してもよいし、流路の直径を変化させることによって変更することもできる。   In addition, this invention is not limited to the content of embodiment mentioned above, In the range of the summary of this invention, it can change and implement variously. For example, the number and arrangement of the liquid storage units are not limited and can be changed according to the purpose. Further, the pressurizing means may be either an electrostatic drive system or a piezoelectric drive system. Furthermore, the liquid mixing ratio may be changed by changing the length of the flow channel as in the above-described embodiment, or by changing the diameter of the flow channel.

本発明の第１の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの概略図である。1 is a schematic view of a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention. 図１に示される液滴吐出ヘッドを構成する基板の平面図である。It is a top view of the board | substrate which comprises the droplet discharge head shown by FIG. ヘッドチップの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a head chip. 本発明に係る液体混合方法を工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a process in the liquid mixing method which concerns on this invention. 本発明の第２の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの概略図である。It is the schematic of the droplet discharge head which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図５に示される液滴吐出ヘッドを構成する基板の１枚の平面図である。FIG. 6 is a plan view of one of the substrates constituting the droplet discharge head shown in FIG. 5. 本発明に係る液滴吐出装置の一例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of the droplet discharge apparatus which concerns on this invention. 図７に示される液滴吐出装置の固定手段を示す概略図である。It is the schematic which shows the fixing means of the droplet discharge apparatus shown by FIG. 本発明に係る液体混合方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the liquid mixing method which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０…液滴吐出ヘッド、１２…ノズル孔形成面、１３、１８…流路、１５…供給口、１６…リザーバ（第１の液滴貯留部）、１７…リザーバ（第２の液体貯留部）、２０…ヘッドチップ、２２…加圧室、２６…ノズル孔、３１〜３５…基板、４０、４１、４３、４４…貫通孔、５０…吸引手段、５２…気液分離フィルター、１０８…電極、１０９…振動板、１２１、１２２、１２３…基板、２００…液滴吐出装置、２１０…固定手段

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Droplet discharge head, 12 ... Nozzle hole formation surface, 13, 18 ... Flow path, 15 ... Supply port, 16 ... Reservoir (1st droplet storage part), 17 ... Reservoir (2nd liquid storage part) 20 ... head chip, 22 ... pressure chamber, 26 ... nozzle hole, 31-35 ... substrate, 40, 41, 43, 44 ... through hole, 50 ... suction means, 52 ... gas-liquid separation filter, 108 ... electrode, DESCRIPTION OF SYMBOLS 109 ... Diaphragm, 121, 122, 123 ... Substrate, 200 ... Droplet discharge device, 210 ... Fixing means

Claims (8)

２種以上の液体を混合して吐出可能な液滴吐出ヘッドであって、
液体を供給するための供給口を備える第１の液体貯留部と、
２以上の前記第１の液体貯留部とそれぞれ独立した流路により接続された第２の液体貯留部と、
前記第２の液体貯留部と流路により接続され、加圧手段を有する加圧室と、
前記加圧室で加圧された液体が吐出されるノズル孔と、を有する液滴吐出ヘッド。 A droplet discharge head capable of mixing and discharging two or more kinds of liquids,
A first liquid storage section comprising a supply port for supplying liquid;
A second liquid reservoir connected by two or more independent first and second liquid reservoirs;
A pressurizing chamber connected to the second liquid reservoir by a flow path and having a pressurizing means;
A liquid droplet ejection head having a nozzle hole through which the liquid pressurized in the pressure chamber is ejected. 前記２以上の第１の液体貯留部と前記第２の液体貯留部とを接続する流路は、それぞれ異なる長さを有し、
より長い流路によって前記第２の液体貯留部に接続された前記第１の液体貯留部に収容された液体ほど、吐出される混合液体中に含まれる量がより少なくなることを特徴とする、請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。 The flow paths connecting the two or more first liquid storage units and the second liquid storage unit have different lengths, respectively.
The liquid contained in the first liquid storage part connected to the second liquid storage part by a longer flow path, the amount contained in the discharged mixed liquid is reduced, The droplet discharge head according to claim 1. 前記２以上の第１の液体貯留部と前記第２の液体貯留部とを接続する流路は、それぞれ異なる太さを有し、
より細い流路によって前記第２の液体貯留部に接続された前記第１の液体貯留部に収容された液体ほど、吐出される混合液体中に含まれる量がより少なくなることを特徴とする、請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。 The flow paths connecting the two or more first liquid reservoirs and the second liquid reservoir have different thicknesses, respectively.
The liquid contained in the first liquid storage unit connected to the second liquid storage unit by a narrower flow path has a smaller amount contained in the discharged mixed liquid, The droplet discharge head according to claim 1. 前記供給口が、前記ノズル孔が形成された主面に対向する主面から突出するように設けられていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。   4. The droplet discharge according to claim 1, wherein the supply port is provided so as to protrude from a main surface opposite to the main surface in which the nozzle hole is formed. 5. head. 前記供給口と前記液体貯留部が一体的にチューブ状に形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 4, wherein the supply port and the liquid storage portion are integrally formed in a tube shape. 請求項４または５に記載の液滴吐出ヘッドを装着して用いる液滴吐出装置であって、
前記液滴吐出ヘッドを固定するための固定手段と、
前記液滴吐出ヘッドの前記ノズル孔を覆うように、前記ノズル孔が形成された主面に密着し、前記液滴吐出ヘッド内の気体または液体を該ノズルから吸引可能な吸引手段と、を備える液滴吐出装置。 A droplet discharge device that is used by mounting the droplet discharge head according to claim 4 or 5,
Fixing means for fixing the droplet discharge head;
A suction unit that is in close contact with the main surface on which the nozzle hole is formed so as to cover the nozzle hole of the droplet discharge head, and that can suck the gas or liquid in the droplet discharge head from the nozzle. Droplet discharge device. 前記固定手段が、前記液滴吐出ヘッドを、鉛直方向を含む面内で回転させることが可能であることを特徴とする、請求項６に記載の液滴吐出装置。   The droplet discharge device according to claim 6, wherein the fixing unit is capable of rotating the droplet discharge head in a plane including a vertical direction. 請求項１から５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを用いて、液体を混合する方法であって、
前記第１の液体貯留部に、混合すべき液体を供給口から供給する工程と、
前記液滴吐出ヘッドの前記ノズル孔から吸引し、前記液体をノズル孔先端まで充填させる工程と、
前記加圧室の加圧手段を作動させ、前記液体を吐出する工程と、を含む液体混合方法。

A method of mixing liquid using the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 5,
Supplying the liquid to be mixed to the first liquid reservoir from a supply port;
Sucking from the nozzle hole of the droplet discharge head, and filling the liquid up to the tip of the nozzle hole;
Operating the pressurizing means of the pressurizing chamber and discharging the liquid.

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