(57)【要約】  本発明は、基板上に複数の物質を制御可能に放出するインクジェット装置であって、ノズルを有するプリントヘッドを少なくとも有し、さらに、前記ノズルから液滴を吐出するように提供された変換器を少なくとも有し、当該インクジェット装置には、前記変換器の挙動の検出により、前記物質を相互に識別することが可能な検出手段が配置されることを特徴とするインクジェット装置に関する。
2009517198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の物質を制御可能に放出するインクジェット装置であって、
ノズルを有するプリントヘッドを少なくとも有し、
さらに、前記ノズルから液滴を吐出するように提供された変換器を少なくとも有し、
当該インクジェット装置には、前記変換器の挙動の検出により、前記物質を相互に識別することが可能な検出手段が配置されることを特徴とするインクジェット装置。
【請求項２】
前記物質は、該物質の粘度の測定により、相互に識別されることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項３】
前記変換器は、圧電変換器であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項４】
前記検出手段は、当該インクジェット装置に配置された電子検出回路であり、または
前記検出手段は、当該インクジェット装置に配置された検出ソフトウェアであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項５】
前記ノズルから液滴を吐出するため、前記変換器により、作動パルスが印加され、
前記検出手段は、前記作動パルスの印加中および／または印加後に、前記変換器の挙動を検出することを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項６】
当該インクジェット装置は、マルチノズルプリントヘッドを有することを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項７】
当該インクジェット装置は、さらに、プリントテーブルおよびプリント処理ブリッジと、第1の方向に沿って、前記プリントテーブルに対して移動可能な固定板を有するステージと、を有し、
前記プリントヘッドは、可動式のプリントヘッドホルダに固定され、
該プリントヘッドホルダは、前記プリントヘッドが、第2の方向に沿って、前記プリント処理ブリッジに対して移動可能なように、前記プリント処理ブリッジに取り付けられることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項８】
前記第1の方向および第2の方向は、直交していることを特徴とする請求項7に記載のインクジェット装置。
【請求項９】
前記基板は、平坦基板、構造化基板、コーティングされた基板、または好ましくはナイロン膜のような多孔質膜であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項１０】
前記基板は、複数の基板領域を有し、
好ましくは、各基板領域は、膜ホルダにより保持された分離膜であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項１１】
前記基板は、複数の基板位置を有し、
前記基板位置は、少なくとも、該基板位置の一つに配置された液滴の平均直径分だけ、相互に分離されていることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項１２】
一つの基板位置に、複数の液滴が重ねて配置されることを特徴とする請求項11に記載のインクジェット装置。
【請求項１３】
ノズルを有するプリントヘッドを少なくとも有するインクジェット装置を使用して、基板上の複数の物質同士を識別する方法であって、
前記インクジェット装置は、さらに、前記ノズルから液滴を吐出するように提供された変換器を少なくとも有し、
前記インクジェット装置には、前記変換器の挙動の検出により、前記物質を相互に識別することが可能な検出手段が配置されることを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記物質は、該物質の粘度に関する少なくとも一つのパラメータの測定により、相互に識別されることを特徴とする請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも一つのパラメータは、前記変換器のインピーダンスであることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも一つのパラメータは、前記変換器のゲインおよび／または前記変換器のキートーン周波数であることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項１７】
前記変換器により印加される作動パルスによって、前記ノズルから液滴が吐出され、
前記検出手段は、前記作動パルスの印加中および／または印加後に、前記変換器の挙動を検出することを特徴とする請求項13に記載の方法。
【請求項１８】
前記作動パルスの印加中および／または印加後に、前記変換器の挙動のフーリエ変換が実施され、これが解析されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
前記作動パルスの印加中および／または印加後の、前記変換器の挙動の前記フーリエ変換の解析結果が、前記物質の所定の粘度に関係しない場合、フィードバックループにより、印刷処理が停止されることを特徴とする請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板には、複数の異なる物質が設置され、
第1の物質が第1の基板位置に配置され、第2の物質が第2の基板位置に配置されることを特徴とする請求項13に記載の方法。
【請求項２１】
前記物質は、生物学的反応体、および／またはオリゴヌクレオチド、および／または核酸、および／またはポリペプチド、および／またはプロテイン、および／または細胞、および／または抗体を有する、請求項1に記載のインクジェット装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に複数の物質を制御可能に放出するインクジェット装置に関する。また、本発明は、インクジェット装置を用いて、複数の物質同士を識別する方法に関する。さらに本発明は、インクジェット装置の使用に関する。
【０００２】
本発明は、基板上に複数の物質を制御可能に放出するインクジェット装置、方法およびインクジェット装置の使用について開示する。特に診断の際、基板には、複数の異なる物質を、極めて正確に、高精度な方法で設置する必要がある。この複数の物質は、通常、基板上で多くの生物学的評価あるいは反応を実施するため、この基板上に設置される。本発明によるインクジェット装置、物質の液滴を制御して設置する方法、およびインクジェット装置の使用は、基板への物質の印刷処理プロセスに適用することが好ましい。ある種の物質が誤って基板のある領域に設置されると、極めて危険な状態が生じる場合がある。
【背景技術】
【０００３】
インクジェット装置は、一般に知られている。例えば、欧州特許出願第EP1378359A1号、EP1378360A1号、EP1378361A1号には、インクを有するインクジェットプリントヘッドを制御する方法が示されている。この場合、電磁変換器により作動パルスが印加され、ダクトからインク粒またはインク滴が吐出され、電子回路を用いて、電磁変換器のインピーダンスが測定され、その作動パルスあるいは後続の作動パルスが適合される。既知の方法の一つの問題は、インクまたは印刷流体が適切なものであるかどうかを表示することが不可能なことである。これは、印刷処理またはインクジェット装置の信頼性を大きく制限し、特に、複数の異なる物質を用いた、信頼性のある印刷処理プロセスが必要となるような用途では、大きな問題となる。
【特許文献１】欧州特許出願第EP1378359A1号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、基板上に複数の物質を制御可能に放出するインクジェット装置を提供することであり、当該インクジェット装置は、高い信頼性を有し、複数の異なる印刷流体または被印刷物質を取り扱うことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述の目的は、本発明による、基板上に複数の物質を制御可能に放出するインクジェット装置、複数の物質同士を識別する方法、および本発明によるインクジェット装置の使用により達成される。基板上に複数の物質を制御可能に放出するインクジェット装置は、ノズルを有するプリントヘッドを少なくとも有し、さらに、前記ノズルから液滴を吐出するように提供された変換器を少なくとも有し、当該インクジェット装置には、前記変換器の挙動の検出により、前記物質を相互に識別することが可能な検出手段が配置される。
【０００６】
本発明によるインクジェット装置の利点は、複数の異なる物質を、変換器の挙動の測定および／またはその物質を有する変換器により、識別することができることである。変換器は、好ましくは電気機械式の変換器であり、プリントヘッドに、機械的および水圧音響的な波を印加することができる。プリントヘッドは、ほぼ密閉された空間であり、被印刷液体、すなわち被印刷物質が少なくとも部分的に充填されていることが好ましい。プリントヘッドは、少なくとも一つの開口またはダクトを有し、作動パルスが印加された際に、プリントヘッドに収容された液体の少なくとも一部は、プリントヘッドの外側に、液体の液滴を吐出または放出する。以降、本発明では、開口またはダクトをノズルとも呼ぶ。機械的なおよび水圧的な音波を、被印刷液体が充填されたプリントヘッドに印加することにより、プリントヘッドの内部に異なる液体または物質が使用されている場合、プリントヘッドと液体とを有するシステムは、異なる方法で反応する。従って、プリントヘッドの挙動、ならびに／またはプリントヘッドとプリントヘッドの内部の物質とを有するシステムの挙動を表す変換器の挙動を測定することにより、ある許容範囲または精度で、液体または物質の特性を測定することが可能となる。プリントヘッド内で、異なる特性値を有する異なる液体または物質が使用される場合、これらの液体または物質同士を識別することが可能となる。測定された特性値が測定特性の想定される精度よりも離れている場合、識別が可能となる。
【０００７】
本発明では、物質は、該物質の粘度の測定により、相互に識別可能であることが極めて好ましい。粘度の測定は、比較的簡単であり、比較的高精度で実施することができる。
【０００８】
本発明では、変換器は、圧電変換器であることが極めて好ましい。その場合、特に、液滴の吐出と、プリントヘッド内の流体挙動の測定とに、同じ変換器を使用することができる。
【０００９】
さらに、本発明では、検出手段は、インクジェット装置に配置された電子検出回路であり、あるいは検出手段は、インクジェット装置に配置された検出ソフトウェアであることが好ましい。この場合、プリントヘッドの挙動を検出する検出回路ならびに／またはソフトウェアモジュールを提供することにより、変換器の挙動および／もしくはプリントヘッド内の流体の挙動の測定を実施することができる。検出回路および／または検出ソフトウェアモジュールは、インクジェット装置内に提供され、すなわちインクジェット装置は、回路および／またはソフトウェアモジュールを有しても良い。本発明の別の実施例では、検出回路および／または検出ソフトウェアモジュールは、インクジェット装置では構成されず、検出回路および／または検出ソフトウェアモジュールは、インクジェット装置に配置される。
【００１０】
本発明では、さらに、ノズルから液滴を吐出するため、作動パルスは、変換器により印加され、検出手段により、作動パルスの印加中および／または印加後の、変換器の挙動が検出されることが好ましい。これは、作動パルスの間またはその後、変換器の信号に、フーリエ変換を適用し、周波数範囲における変換器の信号を解析することにより行われることが極めて好ましい。
【００１１】
インクジェット装置は、マルチノズルのプリントヘッドを有することが極めて好ましい。そのようなプリントヘッドでは、単一のプリントヘッドから複数の液滴を吐出することができる。これにより、印刷処理プロセスが高速化される。
【００１２】
本発明では、さらに、プリントテーブルおよびプリント処理ブリッジを有するインクジェット装置を使用することがより好ましい。プリントテーブルは、第1の方向に沿って、プリント処理ブリッジに対して移動可能に取り付けられ、プリントヘッドは、プリントヘッドが第2の方向に沿って、プリント処理ブリッジに対して可動可能となるようにして、プリント処理ブリッジに取り付けられる。これにより、アプリケーションの大きな領域に、物質を印刷しまたは物質の液滴を吐出することが可能となり、大きな基板または個々の基板に、一つのバッチとして印刷することができるようになるため、印刷生成物の製造を有意に低コストで行うことが可能となる。
【００１３】
本発明では、基板は、平坦基板、構造化基板、または多孔質基板であることが好ましい。基板は、ナイロン膜、ニトロセルロース基板、PVDF基板、または多孔質コーティング基板であることがより好ましい。基板は、多孔質であるため、スポットまたは液滴は、表面に設置されるのみならず、膜の中にも浸透する。
【００１４】
本発明のさらに別の実施例では、基板は、複数の基板領域を有し、各基板領域は、膜ホルダによって保持された分離膜であることが好ましい。この場合、複数の分離された膜は、本発明によるインクジェット装置の使用により形成することができる。
【００１５】
また、基板は、複数の基板位置を有することが好ましく、この基板位置は、一つの基板位置に設置された液滴の、少なくとも平均直径だけ、相互に分離される。従って、異なる物質の液滴を、基板の正確な位置に、高精度に独立して配置することが可能になる。また、同じ基板位置に、複数の液滴を配置することが可能になるという有意性が得られる。
【００１６】
物質は、水またはアルコール等のような溶媒中の溶解物であることが極めて好ましく、この中には、異なる分子または異なる化合物、特に生物分子が含まれている。印刷処理プロセスを最適化するため、溶液中の他の成分が活性化され、表面張力もしくは粘度のような物理的なパラメータが調整されても良い。
【００１７】
また、本発明は、ノズルを有するプリントヘッドを少なくとも有するインクジェット装置を使用して、基板上の複数の物質同士を識別する方法であって、
前記インクジェット装置は、さらに、前記ノズルから液滴を吐出するように提供された変換器を少なくとも有し、
当該インクジェット装置には、前記変換器の挙動の検出により、前記物質を相互に識別することが可能な検出手段が配置されることを特徴とする方法を含む。従って、プリントヘッド内の複数の異なる物質または流体の一つを検出することが可能となる。これにより、特定の方法で異なる物質が印刷されるような状況において、より高精度な印刷処理プロセスを提供することが可能となる。
【００１８】
本発明では、物質は、該物質の粘度に関する少なくとも一つのパラメータの測定により、相互に識別されることが好ましい。被印刷液体または物質の粘度は、本発明による方法を実施する上で、極めて有意に操作され得る特性である。粘度は、比較的安定で、例えば生物分子のような被印刷物質の、例えば感度の高い部分に影響を及ぼさずに、比較的容易に設定することが可能な特性であるからである。
【００１９】
本発明では、少なくとも一つのパラメータは、変換器のインピーダンスおよび／または変換器のゲインおよび／または変換器のキートーン周波数であることが好ましい。これらのパラメータは、プリントヘッドに配置された検出手段により、容易に利用することができる。
【００２０】
また本発明では、液滴は、変換器により印加された作動パルスにより、ノズルから吐出されることが好ましく、検出手段は、作動パルスの印加中および／もしくは印加後に、変換器の挙動を検出し、ならびに／または作動パルスの印加中および／もしくは印加後に、変換器の挙動のフーリエ変換を実施し、これを解析する。
【００２１】
本発明では、作動パルスの印加中および／もしくは印加後の、変換器の挙動のフーリエ変換の解析が、所定の物質の粘度に関係しない場合、フィードバックループによって、印刷処理が停止されることが好ましい。これは、印刷処理時に、何らかのエラーが生じた際に、印刷処理が停止される点（フィードバックループは、直ちに印刷処理を中断する）、および被印刷基板が、（特にソフトウェアによって）良好な生成物が得られない、「不適合品」として、マークされる点で有意である。多くの場合、物質の測定粘度が所定の範囲に含まれない理由を、後から決定することは容易ではない。オペレータは、プリントヘッドが仕様通りに作動するように、プリントヘッドを維持することができ、その後、印刷処理が再開される。ソフトウェアにおいて、不適正に印刷された基板がマークされ、これが印刷膜のバッチから除去される。
【００２２】
さらに別の好適実施例では、第1の物質が第1の基板位置に配置され、第2の物質が第2の基板位置に配置されるようにして、複数の異なる物質が基板に設置される。これは、プリントヘッド内の物質を交換するだけで、同じ印刷処理を実施することにより、複数の異なる物質を基板上に印刷することができる点で有意であり、この方法は、生物学的検定カートリッジに使用することができる。
【００２３】
また本発明は、本発明のインクジェット装置の使用を含み、ここで、物質は、生物学的な反応体および／または核酸および／またはポリペプチドおよび／またはプロテインを含む。本発明のインクジェット装置をそのような目的に使用することにより、物質の印刷の際に、エラーを生じさせずに、基板上に多数の物質を極めて高精度に印刷することが可能となる。
【００２４】
本発明のこれらのおよび他の特性、特徴ならびに利点は、添付図面を参照した、以下の詳細な説明から明らかである。図面は、本発明の原理を説明する一例のため描かれている。記載は、一例を示すためのものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。以下の参照図は、添付図面に対応する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
ある図面を参照して、本発明を特定の実施例に関して説明するが、この記載は、限定的に解されるものではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲の記載のみにより限定される。示された記載は、概略的なものに過ぎず、また限定的なものではない。図において、いくつかの素子の寸法は、誇張されて示されており、説明用のためスケールは示されていない。
【００２６】
例えば「一つの」、「その」のような単一のものを参照する際に、不定冠詞または定冠詞が使用されるが、これは、特に記載のない限り、複数のものを含む。
【００２７】
また、明細書および特許請求の範囲における第1、第2、第3のような用語は、同様な素子を識別するために使用されるが、必ずしも一連のまたは時系列的な順番を表すものではない。使用される用語は、適切な条件下で相互に交換可能であり、本願に記載の本発明の実施例は、示され描かれた手順以外の手順でも、作動可能であることを理解する必要がある。
【００２８】
また、明細書および特許請求の範囲における上部、底部、上側、下側等の用語は、説明目的で使用されており、必ずしも相対的な位置を表しているとは限らない。使用用語は、適切な条件下で、相互に交換可能であり、示された本発明の実施例は、本願に示され説明された配置以外の他の配置でも、作動可能であることを理解する必要がある。
【００２９】
本願明細書および特許請求の範囲に使用される「有する」という用語は、それ以降に記載された手段に限定されるものと解してはならないことに留意する必要がある。すなわち、「手段AおよびBを有する装置」という表現の範囲は、部材AおよびBのみからなる装置に限定されるものではない。これは、単に、本発明に対して、関係する装置の部材がAおよびBであることを意味する。
【００３０】
図1には、本発明によるインクジェット装置10の概略的な上面図を示す。プリントテーブル50（重い御影石で構成されることが好ましい）上には、固定板55がリニアステージに取り付けられており、このリニアステージにより、固定板55のＸ方向での移動が可能となっている。この固定板55には、膜41を有する多数の膜ホルダ44が設置される。膜41は、相互に基板40を構成する。従って、膜41は、「基板41」とも呼ばれる。明確化のため、以下、「基板40」という用語は、「膜41」の印刷可能領域の全体を表すことにする。膜ホルダ44は、基本的にリング44のみである。円形膜41は、このリングに溶接される。従って、印刷処理後、スポット膜41を有するリング44は、最終生成物を形成する。プリント処理ブリッジ51は、プリントテーブル50（好ましくは重い御影石テーブル）に対して強固に固定される。プリント処理ブリッジ51は、可動式のプリントヘッドホルダ51’を担持する。固定板55を有するステージは、第1の方向であるＸ方向に沿って可動可能である。可動式のプリントヘッドホルダ51’には、プリントヘッド20が取り付けられ、これは、プリント処理ブリッジ51に対して、第2の方向であるＹ方向に沿って移動可能である。本発明では、第1の方向（X方向）および第2の方向（Y方向）が直交することが好ましい。その場合、プリントヘッド20は、プリントテーブル50のある領域にわたって、移動することが可能となり、プリントヘッド20またはプリントヘッド20近傍のリザーバ（図示されていない）に保管された物質の液滴を吐出することが可能となる。膜41は、X方向において相互に対して均一な距離であって、Y方向において均一な距離で、登録板55とも呼ばれる固定板55に取り付けられる。X方向の距離は、Y方向の距離とは異なっていても良い。
【００３１】
基板40は、感染症の検出に使用される、生物活性な膜で構成されても良い。そのような疾病の診断では、印刷処理に極めて高い信頼性が要求される。蛍光パターンの読み取りにより、疾病が直接、特定の捕獲プローブの位置に関係付けられる。従って、複数の異なる物質から、適正な物質の印刷を行うためには、極めて信頼性の高いプロセスであることが必須となる。インクジェット印刷処理は、高精度の投与技術であり、実際に印刷される物質の性質に関して、いかなるフィードバックも要さない。プリントヘッド20内の物質の粘度を測定することにより、被印刷物質が正しいものであるかどうかをチェックすることが可能となる。換言すれば、異なる物質は、それらの粘度によりラベル化される。粘度は、溶媒の選択もしくは溶媒の混合により、容易に調整または変化させることができる。この方法では、印刷処理のエラーが軽減される。ここで、オペレータは、プリントヘッドが仕様に従って作動するように、プリントヘッドを維持することができ、印刷処理を再開することができる。その後、誤った物質を有する可能性のある膜は、印刷膜41のバッチから除去することができる。
【００３２】
プリントテーブル50は、御影石テーブルの形態で提供されることが好ましい。あるいは、別の極めて重い材料を使用しても良い。本発明では、プリントテーブル50は、実質的に振動妨害のない条件下で配置される必要がある。御影石テーブル（プリントテーブル50）に対して、高精度リニアステージが取り付けられ、ステージに取り付けられた固定板55は、定義により、第1の方向（X方向）に移動する。別の高精度リニアステージが、ブリッジ51に取り付けられ、これは、定義により、第2の方向（Y方向）に、プリントヘッドホルダ51’を誘導する。
【００３３】
図2には、個々の基板膜ホルダ44および固定板55の一部の断面図が概略的に示されている。膜ホルダ44は、基板40の一部としての一つの膜41を担持する。前記膜41は、基板領域41とも称される。各個々の膜ホルダ44は、固定板55上に配置され、固定板55は、リニアステージ上に強固に固定され、御影石テーブル（プリントテーブル）50に対して、X方向での直線的な動きが可能となる。基板40上、すなわち各膜41上には、複数の基板位置42が設けられており、いかなる2つの個々のドット（図2では、参照符号22により、概略的に示されている）も、相互にある距離だけ離して配置される。ドットは、プリントヘッドにより分配される、一つの液滴から形成され、あるいは同じ物質の複数の液滴の集合体で構成される。従って、基板位置42の各々に、異なる種類の物質を、分配しまたは配置することが可能となる。
【００３４】
図3には、ノズル21と検出手段25とを備えるプリントヘッド20が概略的に示されている。プリントヘッド20は、変換器24を有する。変換器24は、圧電変換器24であることが好ましい。一般には変換器24として、プリントヘッド20内に機械的な波を提供することが可能な、電気機械式変換器24が使用される。変換器24は、制御ユニット（図示されていない）により提供される活性パルス（図示されていない）によって活性化される。検出ユニット25または検出手段25は、変換器24の挙動を検出することができ、変換器24は、プリントヘッド20の挙動、および／またはプリントヘッド20内の流体もしくは物質23とプリントヘッド20との組み合わせに影響を受ける。
【００３５】
本発明では、複数の物質22、23a、23bは、プリントヘッド20に充填されても良い。これは、例えば、真空ポンプ（図示されていない）と接続されたプリントヘッド20の別のダクト（図示されていない）により、行われても良い。第1の物質23のリザーバ（図示されていない）内に保持されたノズル21が真空ポンプとともに作動され、プリントヘッドが移動する場合、第1の物質23をプリントヘッド20に吸引することができる。その後、第1の物質23の印刷処理が実施される。この方法では、変換器24は、作動パルスにより作動され、プリントヘッド20のノズル21から、液滴22が吐出される。活性パルスの間ならびに／または活性パルスの後、検出手段25により、プリントヘッド20および／もしくは変換器24の挙動の測定が実施される。検出手段25は、プリントヘッド20内の第1の物質23の特性に関するパラメータを提供し、および／もしくは測定することが可能な回路ならびに／またはソフトウェアモジュールの形態で提供されることが好ましい。本発明では、測定される特性は、第1の物質23の粘度であることが好ましい。この場合、異なる物質23、23a、23b、あるいは異なる流体23、23a、23bを、それらの異なる粘度によりラベル化することが可能となる。これは、比較的簡単に行われる。これらの異なる粘度を音響的に検出することにより、すなわち各物質23、23a、23bが充填されたプリントヘッド20の（音響）挙動を検出することにより、（印刷処理の間のいかなる時点においても、特に個々の液滴を直接印刷する間および／または印刷の後、）適正な流体または物質23、23a、23bが、正しいスポットもしくは基板位置に印刷されたかどうかをチェックすることが可能となる。
【００３６】
図4には、膜41または基板領域41の一部の上面図が示されている。基板領域41上には、複数の基板位置42、42a、42bが定形される。基板領域42、42a、42bは、本発明によるインクジェット装置10によって、液滴22が設置される位置である。また、単一の基板位置42に、同じ物質の複数の液滴を配置することも可能である。プリントヘッド20により吐出され、基板40上に堆積された液滴22は、基板位置42、42a、42bの周囲のあるドット領域またはスポットを被覆し、これは、基板位置42、42a、42bの相互に対する各距離43’（またはピッチ）よりも小さな平均直径43を有する。
【００３７】
図5には、基板領域41の上面図が示されている。この図では、複数の基板位置42は、小さな円で表されている。本発明では、これらの異なる基板位置42に、多くの異なる物質を配置することが可能であり、診断のため、基板領域41の膜が使用される。本発明では、基板位置42のいくつかの群42’を定めることが可能であり、基板位置42およびそれらの各物質の一つの群42’内で、完全な一連の評価が実施される。
【００３８】
図6には、本発明のインクジェット装置10のさらに別の実施例が概略的および部分的に示されている。プリント処理ブリッジ51には、プリントヘッド20の他、別のプリントヘッド20aと第3のプリントヘッド20bとが設置される。
【００３９】
図6による実施例では、ブリッジ51上のリニアステージに強固に固定された、最大3つ以上の単一ノズルのプリントヘッド20、20a、20bが、定義により、第2の方向（Y方向）に移動する。プリントヘッド20、20a、20bは、X方向に沿って基板40を動かすと同時に、Y方向に沿って、プリントヘッド20、20a、20bとともに、プリント処理ブリッジ51を動かすことにより、基板40上のいかなる位置にも移動することが可能である。プリントヘッドホルダの動きを最小限に抑制するため、プリントヘッド20、20a、20bの間の距離は、Y方向における膜41の間の距離にできる限り近づけられる。プリントヘッドは、同じ流体／物質23、23a、23bで充填され、あるいは異なる流体／物質23、23a、23bで充填される。2以上のプリントヘッド20の使用により、多数の単一ノズルのプリントヘッドが並列的に使用された場合、印刷時間が短縮される。
【００４０】
基板領域41には、例えば130のスポットまたは基板位置42が提供され、ここには、液滴22が印刷され、各液滴には、例えば約1nlの体積が必要となる。スポットまたは液滴22の直径43は、例えば200μmであり、これらは、例えば400μmのピッチでパターン状に設置される。当然のことながら、より多くの（最大1000）または少ないスポットを提供することも可能であり、この場合、例えば300μm、200μm、100μmもしくは50μmの小さなピッチのみが必要となる。例えば、異なる物質23を備える単一のプリントヘッドを用いて、130のスポットが印刷される。例えば、固定板55上には、140の膜ホルダ44が配置され、これらは、インクジェット装置20による印刷処理の1バッチで処理される。本発明では、液滴スポットのピッチ43’は、10乃至500μmの範囲に設定される。液滴22のスポットの直径43は、実際のピッチ43’の約20％乃至70％の範囲である。液滴22の体積は、スポットの好適な寸法、および使用基板40の材料に適合される（例えば、基板が被設置物質を強くまたは弱く吸着するかどうかに依存する）。通常の場合、液滴22の体積は、約0.001nl乃至10nlの範囲である。
【００４１】
本発明の重要な特徴は、検出手段により、圧力センサとしてプリントヘッド20の変換器24を使用して、音響応答を測定することである。これにより、プリントヘッド20に、他の追加手段を構築する必要がなくなる。異なる被印刷物質23、23a、23bの粘度のラベル化処理は、製造者の実験室で実施することができ、このため、後にエラーが発生することが、ほとんど生じなくなる。
【００４２】
図7および8には、異なる物質の異なる粘度に関する異なるパラメータが概略的に示されている。図7には、図3に概略的に示したような、サンプルプリントヘッド20の通常の計算応答が示されている。プリントヘッド20は、例えば直径が50μｍで、全長が43μｍのノズル21を有し、ポンプチャンバ（すなわちプリントヘッド20）は、例えば3.6mmの全長であり、その断面積は、0.36mm2である。ポンプチャンバまたはプリントヘッド20は、ダンピングチャンネル（図示されていない）により、インクリザーバ（図示されていない）に接続され、ダンピングチャンネルは、例えば全長が1.5mmで、直径が60μmである。ポンプチャンバまたはプリントヘッド20の壁の一部は、特に圧電板変換器24のような変換器により作動される。ポンプまたはプリントヘッド20には、物質23が充填され、または流体23が充填され、これは、例えば1000kg／m3の密度、例えば0.005Pasの粘度、例えば0.04N／mの表面張力、および1000m／sの環境に準拠するように補正された音速を有する。これらの値は、約45kHzのキートーン（第1共振）と、約155kHz（横座標：周波数）の第1倍音（第2共振）とにより、得られたものである。システムは、一定振幅で駆動され、共振位置のゲイン26は、縦座標26で表される（任意単位）。図8には、キートーン周波数27（左側縦座標で、Hzで表される）、およびゲイン26（右側縦座標で、任意単位で表される）の依存性を示す。図8の横座標28は、粘度28の軸である。これは、0.001Pasから0.01Pasの粘度の変化では、キートーン周波数が例えば46.7kHzから44.2kHzまで、2.5kHzだけ低下することを示している。粘度28の0.001Pasの変化に対して、キートーン周波数27には、200から250Hzの変化が観測される。これは、容易に検出することが可能な差異である。また、（キートーン周波数における）ゲイン26の低下は、より顕著になっている。印刷処理に利用可能な粘度の範囲（例えば1乃至10mPas）を用いると、少なくとも10の異なる流体または物質23、23a、23bが同定できる。当然のことながら、異なる物質23、23a、23bの粘度を適正な検出可能な値に維持するため、粘度28の変化につながる物質23、23a、23bの溶媒の揮発は、回避する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のインクジェット装置の実施例の上面図を概略的に示した図である。
【図２】基板領域および膜ホルダを通る断面を概略的に示した図である。
【図３】ノズルおよび検出手段を有するプリントヘッドを概略的に示した図である。
【図４】基板領域の一部を、膜ホルダおよび完成膜とともに概略的に示した図である。
【図５】基板領域の一部を、膜ホルダおよび完成膜とともに概略的に示した図である。
【図６】複数のプリントヘッドを有するインクジェット装置の実施例を概略的に示した図である。
【図７】異なる物質の異なる粘度に関する異なるパラメータを概略的に示した図である。
【図８】異なる物質の異なる粘度に関する異なるパラメータを概略的に示した図である。
【図１】
2009517198.tif 000003
【図２】
2009517198.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009517198.tif 000006
【図５】
2009517198.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009517198.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月29日(2008.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の物質を制御可能に放出するインクジェット装置であって、
ノズルを有するプリントヘッドを少なくとも有し、
さらに、前記ノズルから液滴を吐出するように提供された変換器を少なくとも有し、
当該インクジェット装置には、検出手段が配置され、該検出手段は、前記物質の特性に関係するパラメータを測定するように提供され、
前記特性は、前記物質の粘度であり、
異なる物質が異なる粘度によってラベル化され、前記変換器の挙動の検出により、前記物質が相互に識別されることを特徴とするインクジェット装置。
【請求項２】
前記変換器は、圧電変換器であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項３】
前記検出手段は、当該インクジェット装置に配置された電子検出回路であり、または
前記検出手段は、当該インクジェット装置に配置された検出ソフトウェアであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項４】
前記ノズルから液滴を吐出するため、前記変換器により、作動パルスが印加され、
前記検出手段は、前記作動パルスの印加中および／または印加後に、前記変換器の挙動を検出することを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項５】
当該インクジェット装置は、マルチノズルプリントヘッドを有することを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項６】
当該インクジェット装置は、さらに、プリントテーブルおよびプリント処理ブリッジと、第1の方向に沿って、前記プリントテーブルに対して移動可能な固定板を有するステージと、を有し、
前記プリントヘッドは、可動式のプリントヘッドホルダに固定され、
該プリントヘッドホルダは、前記プリントヘッドが、第2の方向に沿って、前記プリント処理ブリッジに対して移動可能なように、前記プリント処理ブリッジに取り付けられることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項７】
前記第1の方向および第2の方向は、直交していることを特徴とする請求項6に記載のインクジェット装置。
【請求項８】
前記基板は、平坦基板、構造化基板、コーティングされた基板、または好ましくはナイロン膜のような多孔質膜であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項９】
前記基板は、複数の基板領域を有し、
好ましくは、各基板領域は、膜ホルダにより保持された分離膜であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項１０】
前記基板は、複数の基板位置を有し、
前記基板位置は、少なくとも、該基板位置の一つに配置された液滴の平均直径分だけ、相互に分離されていることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
【請求項１１】
一つの基板位置に、複数の液滴が重ねて配置されることを特徴とする請求項11に記載のインクジェット装置。
【請求項１２】
ノズルを有するプリントヘッドを少なくとも有するインクジェット装置を使用して、基板上の複数の物質同士を識別する方法であって、
前記インクジェット装置は、さらに、前記ノズルから液滴を吐出するように提供された変換器を少なくとも有し、
異なる物質が異なる粘度によりラベル化され、
前記インクジェット装置には、前記変換器の挙動の検出により、前記物質を相互に識別することが可能な検出手段が配置され、
前記物質の粘度に関係する少なくとも一つのパラメータが、前記変換器の挙動の検出により測定されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記少なくとも一つのパラメータは、前記変換器のインピーダンスであることを特徴とする請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも一つのパラメータは、前記変換器のゲインおよび／または前記変換器のキートーン周波数であることを特徴とする請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
前記変換器により印加される作動パルスによって、前記ノズルから液滴が吐出され、
前記検出手段は、前記作動パルスの印加中および／または印加後に、前記変換器の挙動を検出することを特徴とする請求項12に記載の方法。
【請求項１６】
前記作動パルスの印加中および／または印加後に、前記変換器の挙動のフーリエ変換が実施され、これが解析されることを特徴とする請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
前記作動パルスの印加中および／または印加後の、前記変換器の挙動の前記フーリエ変換の解析結果が、前記物質の所定の粘度に関係しない場合、フィードバックループにより、印刷処理が停止されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板には、複数の異なる物質が設置され、
第1の物質が第1の基板位置に配置され、第2の物質が第2の基板位置に配置されることを特徴とする請求項12に記載の方法。
【請求項１９】
前記物質は、生物学的反応体、および／またはオリゴヌクレオチド、および／または核酸、および／またはポリペプチド、および／またはプロテイン、および／または細胞、および／または抗体を有する、請求項1に記載のインクジェット装置の使用。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
前述の目的は、請求項1によるインクジェット装置、請求項12による複数の物質同士を識別する方法、および請求項19によるインクジェット装置の使用により達成される。基板上に複数の物質を制御可能に放出するインクジェット装置は、ノズルを有するプリントヘッドを少なくとも有し、さらに、前記ノズルから液滴を吐出するように提供された変換器を少なくとも有し、当該インクジェット装置には、前記変換器の挙動の検出により、前記物質を相互に識別することが可能な検出手段が配置される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明では、物質は、該物質の粘度の測定により、相互に識別可能である。粘度の測定は、比較的簡単であり、比較的高精度で実施することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明では、物質は、該物質の粘度に関する少なくとも一つのパラメータの測定により、相互に識別される。被印刷液体または物質の粘度は、本発明による方法を実施する上で、極めて有意に操作され得る特性である。粘度は、比較的安定で、例えば生物分子のような被印刷物質の、例えば感度の高い部分に影響を及ぼさずに、比較的容易に設定することが可能な特性であるからである。
【国際調査報告】
2009517198.tif 000011
2009517198.tif 000012
2009517198.tif 000013
2009517198.tif 000014