(57)【要約】【課題】液状体および粒状体を吐出するのに好適な装置を提供する。【解決手段】アクチュエータ６によりキャビティ１４の内圧を変動させ、キャビティ１４に連通したノズル開口１１から液状体５０を吐出するヘッド１０を有する吐出装置１である。ヘッド１０は、キャビティ１４およびノズル開口１１の間に設けられた検出部１２を含み、吐出装置１はさらに、ヘッド１０の検出部１２を介して、ノズル開口１１から吐出される液状体５０に含まれる複数の粒状体５１を検出する検出装置７と、検出装置７の検出結果によりヘッド１０の吐出先を変える制御装置７５とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータによりキャビティの内圧を変動させ、前記キャビティに連通したノズル開口から液状体を吐出するヘッドを有する吐出装置であって、
前記ヘッドは、前記キャビティおよび前記ノズル開口の間に設けられた検出部を含み、
さらに、前記ヘッドの前記検出部を介して、前記ノズル開口から吐出される前記液状体に含まれる複数の粒状体を検出する検出装置と、
前記検出装置の検出結果により前記ヘッドの吐出先を変える制御装置とを有する、吐出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記検出部は、前記ヘッドの前記キャビティから前記ノズル開口に至る流路の断面が第１の方向に延びた扁平部であって、前記複数の粒状体を前記第１の方向に分散させる扁平部を含む、吐出装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記検出部は透光性であり、
前記検出装置は、光を介して前記複数の粒状体を画像認識する撮像部を含む、吐出装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記検出装置は、前記検出部の少なくとも一部に存在する前記粒状体の数を検出する手段を含み、
前記制御装置は、前記検出する手段により検出された前記粒状体の数により、前記ヘッドの吐出先を変える機能を含む、吐出装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記吐出先を変える機能は、前記検出する手段により前記粒状体が検出されないか、または複数の前記粒状体が検出されたときに、前記液状体を捨て打ちする機能を含む、吐出装置。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記検出部は第１の領域と、前記第１の領域に続く第２の領域とを含み、
前記検出装置は、前記検出部の前記第１の領域および前記第２の領域にそれぞれ存在する前記粒状体の数を検出する手段を含み、
前記制御装置は、前記検出する手段により前記検出部の前記第１の領域に前記粒状体が検出されないか、または複数の前記粒状体が検出されたときに、前記液状体を捨て打ちする機能と、
前記検出部の前記第２の領域に前記粒状体が検出されたときに、前記液状体を捨て打ちする機能とを含む、吐出装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記アクチュエータはピエゾ素子であり、
前記制御装置は、前記液状体を吐出する際に前記ピエゾ素子に押し打ち方式の駆動パルスを供給する機構を含む、吐出装置。
【請求項８】
アクチュエータによりキャビティの内圧を変動させ、前記キャビティに連通したノズル開口から液状体を吐出するヘッドであって、
前記キャビティおよび前記ノズル開口の間で、前記ノズル開口から吐出される前記液状体に含まれる複数の粒状体が分散する検出部を有するヘッド。
【請求項９】
請求項８において、
前記検出部は、前記ヘッドの前記キャビティから前記ノズル開口に至る流路の断面が第１の方向に延びた扁平部であって、前記複数の粒状体が前記第１の方向に分散する扁平部を含む、ヘッド。
【請求項１０】
請求項９において、
前記扁平部の内部の前記第１の方向に直交する第２の方向の最大高さｈと、前記粒状体の平均粒径ｒとが以下の条件を満たす、ヘッド。
１．２≦ｈ／ｒ≦１００．０
【請求項１１】
請求項１０において、
さらに、以下の条件を満たす、ヘッド。
１．５≦ｈ／ｒ≦５０．０
【請求項１２】
請求項１０または１１において、
前記最大高さｈと、前記ノズル開口の内径ｄとが以下の条件を満たす、ヘッド。
０．５≦ｈ／ｄ≦２０．０
【請求項１３】
請求項１２において、
さらに、以下の条件を満たす、ヘッド。
０．８≦ｈ／ｄ≦１５．０
【請求項１４】
請求項８ないし１３のいずれかにおいて、
前記検出部は透光性である、ヘッド。
【請求項１５】
請求項８ないし１４のいずれかにおいて、
前記検出部は、対向して配置された平坦な第１の側壁および第２の側壁を含む、ヘッド。
【請求項１６】
請求項８ないし１５のいずれかにおいて、
前記液状体を保持し、一部が、外側に取り付けられるアクチュエータにより内圧が変動する前記キャビティとなるように成形された管状部材であって、一方の端に前記ノズル開口が設けられた管状部材を有し、
前記管状部材の前記キャビティおよび前記ノズル開口の間に前記検出部が設けられている、ヘッド。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記検出部は、前記管状部材の一部が、外側から押し潰されるように成形された部分である、ヘッド。
【請求項１８】
請求項１６または１７において、
前記管状部材は、透光性を備えたガラス管、樹脂管およびセラミックス管のいずれかである、ヘッド。
【請求項１９】
請求項８ないし１８のいずれかにおいて、
前記アクチュエータはピエゾ素子である、ヘッド。
【請求項２０】
アクチュエータにより内圧が変動させられるキャビティと、
前記キャビティの内圧変動により液状体を吐出するノズル開口と、
前記キャビティおよび前記ノズル開口の間に設けられた検出部であって、流路の断面が第１の方向に延びた扁平で、前記ノズル開口から吐出される前記液状体に含まれる複数の粒状体を前記第１の方向に分散させる検出部とを有する管状部材。
【請求項２１】
請求項２０において、
前記検出部は透光性である、管状部材。
【請求項２２】
請求項２０または２１において、
前記検出部は、当該管状部材の一部が、外側から押し潰されるように成形された部分である、管状部材。
【請求項２３】
アクチュエータによりキャビティの内圧を変動させ、前記キャビティに連通したノズル開口から液状体を吐出するヘッドを用いて粒状体を含む液状体をターゲットに吐出する方法であって、
前記キャビティおよび前記ノズル開口の間に設けられた検出部を介して、前記粒状体を検出することと、
検出された前記粒状体の数により前記ヘッドの吐出先を前記ターゲットから変えて捨て打ちすることとを含む、方法。
【請求項２４】
請求項２３において、
前記捨て打ちすることは、前記粒状体が検出されないか、または複数の前記粒状体が検出されたときに、前記液状体を捨て打ちすることを含む、方法。
【請求項２５】
請求項２３において、
前記検出部は第１の領域と、前記第１の領域に続く第２の領域とを含み、
前記捨て打ちすることは、前記検出部の前記第１の領域に前記粒状体が検出されないか、または複数の前記粒状体が検出されたときに、前記液状体を捨て打ちすることと、
前記検出部の前記第２の領域に前記粒状体が検出されたときに、前記液状体を捨て打ちすることとを含む、方法。
【請求項２６】
アクチュエータによりキャビティの内圧を変動させ、前記キャビティに連通したノズル開口から液状体を吐出するヘッドと、前記ヘッドの吐出先を変える制御装置とを有する吐出装置を制御する方法であって、
前記キャビティおよび前記ノズル開口の間に設けられた検出部を介して、前記ノズル開口から吐出される液状体に含まれる複数の粒状体を検出することと、
前記制御装置が、検出された前記粒状体の数により前記ヘッドの吐出先を前記ターゲットから変えて捨て打ちすることとを含む、方法。
【請求項２７】
請求項２６において、
前記アクチュエータはピエゾ素子であり、
前記制御装置は、前記液状体を吐出する際に前記ピエゾ素子に押し打ち方式の駆動パルスを供給することを含む、方法。
【請求項２８】
請求項２６または２７において、
前記制御装置は、１回あたり以下の条件を満たす体積ｑの前記液状体を前記ノズル開口から吐出することを含む、方法。
０．０００１≦Ｄ×ｑ≦３．０
ただし、Ｄは前記液状体の単位体積当たりに含まれる前記粒状体の数を表す。
【請求項２９】
請求項２８において、
さらに、前記体積ｑは以下の条件を満たす、方法。
０．０１≦Ｄ×ｑ≦１．０
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状体を吐出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、インクジェットヘッドのノズルから吐出されるインク滴の吐出量を測定するためのインク吐出量測定方法であって、インク滴形状評価用冶具上にノズルからインク滴を吐出する工程と、インク滴形状評価用冶具上に吐出されたインク滴の径を測定する工程と、予め求められたインク滴の径とインク吐出量との相関特性に基づき、測定されたインク滴の径からインク吐出量を算出する工程により、インク吐出量を求めることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３８７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
印刷装置として開発されたインクジェット技術を用い、印刷用紙およびそれに代わるものにインクおよびそれ以外のものを吐出することが検討されている。吐出の対象となる物質は、液状体（液体、溶液）に限らず、細胞や遺伝子などの生物（生体）材料を含む粒状体（粒子、微粒子）など、多種多様なものが検討されている。細胞などの粒状体を、インクジェットヘッドのノズルからマイクロプレートなどのターゲットに向けて、所望の条件で精度よく吐出することが要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様の１つは、アクチュエータによりキャビティの内圧を変動させ、キャビティに連通したノズル開口から液状体を吐出するヘッドを有する吐出装置である。ヘッドは、キャビティおよびノズル開口の間に設けられた検出部を含み、吐出装置はさらに、ヘッドの検出部を介して、ノズル開口から吐出される液状体に含まれる複数の粒状体を検出する検出装置と、検出装置の検出結果によりヘッドの吐出先を変える制御装置とを有する。
【０００６】
この吐出装置は、ヘッドのキャビティとノズル開口との間に設けられた検出部を介して、液状体に含まれる粒状体、たとえば細胞などを検出する検出装置を有する。このため、特許文献１に記載されているように、吐出された後の状態を確認するのではなく、吐出される前の状態を確認でき、あるいは吐出された後の状態とともに、吐出される前の状態を確認できる。
【０００７】
さらに、この吐出装置は、検出装置の検出結果によりヘッドの吐出先を変える制御装置を有する。このため、吐出する前に液状体に含まれる粒状体を検出し、ヘッドの吐出先を変えて、ターゲットに向けて粒状体を含む液状体を注入したり、捨て打ちしたりすることができる。したがって、吐出される前の状態が条件に合致しない場合は、それを捨てる（捨て打ちする）ことにより、吐出後の確認を省略したり、吐出後の確認に要する時間を節約できる。
【０００８】
この吐出装置において、ヘッドの検出部は、ヘッドのキャビティからノズル開口に至る流路の断面が第１の方向に延びた扁平部であって、複数の粒状体を第１の方向に分散させる扁平部を含むことが望ましい。
【０００９】
この検出部は、内部に扁平状で液状体に含まれる粒状体を第１の方向に分散させることにより、粒状体の数（個数）を検出しやすい空間を有する。このため、液状体に含まれる粒状体が比較的粒径の小さな粒状体であっても、吐出後ではなく、吐出前に液状体に含まれる粒状体の個数を確認しやすい。したがって、ターゲットに向けて、所望の条件でいっそう精度よく、かつ確実に粒状体を吐出することが可能となる。さらに、精度を向上したり、精度を維持するために要する時間を短縮できる。
【００１０】
この吐出装置において、ヘッドの検出部は透光性であり、検出装置は、光を介して複数の粒状体を画像認識する撮像部を含むことが望ましい。可視光を用いて液状体に含まれる粒状体を観察できる。撮像部は、典型的には、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子と光学レンズとを備えたカメラであり、撮像部で得られた画像をプロセッサにより画像処理することにより細胞などの微小な粒子であっても容易に判別できる。特に、並列処理機構を備えた画像処理装置を用いることにより高速で検出部に存在する微小な粒子を検出できる。また、細胞などの生体材料においては、蛍光発色する物質を含有させることが可能であるため、その場合には蛍光を検知できる可視光以外の光、たとえばブラックライトを当て、これを検出できるカメラで観察しても良い。
【００１１】
検出装置は、検出部の少なくとも一部に存在する粒状体の数を検出する手段を含み、制御装置は、検出する手段により検出された粒状体の数により、ヘッドの吐出先を変える機能を含むことが望ましい。この吐出装置によれば、粒状体の数（個数）が所定の条件に合致しない場合は捨て打ちできるので、所定の条件を満足するものだけをターゲットに注入でき、ターゲットに注入される粒状体の個数の精度を向上できる。また、注入後のターゲットの確認を省いたり、確認の時間を短縮できる。
【００１２】
吐出先を変える機能は、検出する手段により粒状体が検出されないか、または複数の粒状体が検出されたときに、液状体を捨て打ちする機能を含むことが望ましい。ターゲットに向けて粒状体を１つだけ含む液状体を吐出し、他の条件の液状体を捨て打ちできる。
【００１３】
この吐出装置において、検出部は第１の領域と、第１の領域に続く第２の領域とを含み、検出装置は、検出部の第１の領域および第２の領域にそれぞれ存在する粒状体の数を検出する手段を含み、制御装置は、検出する手段により検出部の第１の領域に粒状体が検出されないか、または複数の粒状体が検出されたときに、液状体を捨て打ちする機能と、検出部の第２の領域に粒状体が検出されたときに、液状体を捨て打ちする機能とを含むことが望ましい。
【００１４】
検出部の第１の領域に１つの粒状体が検出され、続く第２の領域に粒状体が検出されないときにのみターゲットに液状体が吐出される。第２の領域に存在する粒状体が前の第１の領域の粒状体と同時に吐出されてしまう可能性を排除できるので、さらに、ターゲットに注入される粒状体の個数の精度を向上できる。
【００１５】
この吐出装置において、アクチュエータはピエゾ素子であり、制御装置は、液状体を吐出する際にピエゾ素子に押し打ち方式の駆動パルスを供給する機構を含むことが望ましい。
【００１６】
キャビティの内圧を変動させるアクチュエータは、熱によりキャビティ内に気泡を発生させるヒーターでもよい。機械的な力によりキャビティ内の圧力を変えることができるピエゾ素子は液状体およびそれに含まれる粒状体に熱的な影響を与えにくいので、アクチュエータとして好適なものである。さらに、押し打ち方式の駆動パルスによれば、ノズル開口のメニスカスが検出部まで引き込まれることを抑制でき、検出部の状態を安定させやすい。このため、所定の条件に合致した粒状体を含む液状体を吐出する際に、予期しない個数の粒状体が含まれることなどにより吐出精度が低下することを抑制できる。
【００１７】
本発明の異なる態様の１つは、アクチュエータによりキャビティの内圧を変動させ、キャビティに連通したノズル開口から液状体を吐出するヘッドであって、キャビティおよびノズル開口の間で、ノズル開口から吐出される液状体に含まれる複数の粒状体が分散する検出部を有するヘッドである。このヘッドの検出部は、ヘッドのキャビティからノズル開口に至る流路の断面が第１の方向に延びた扁平部であって、複数の粒状体が第１の方向に分散する扁平部を含むことが望ましい。
【００１８】
粒状体のサイズに対して検出部の内部の高さが大きすぎると、検出部の内部で粒状体が重なって存在する可能性が増し、複数の粒状体を個別に識別できない可能性が高くなる。一方、粒状体のサイズに対して検出部の内部の高さが小さすぎると、検出部が粒状体の通過に対して抵抗となり、ノズル開口から粒状体がスムーズに吐出されにくくなる可能性がある。扁平部は、検出部を通過する粒状体の重なりを抑制でき、さらに、断面積は確保できるので、粒状体の通過に対して抵抗となりにくい。扁平部の内部の第１の方向に直交する第２の方向の最大高さｈと、粒状体の平均粒径ｒとが以下の条件を満たすことが望ましい。
１．２≦ｈ／ｒ≦１００．０・・・（１．０）
【００１９】
扁平部の内部の第２の方向の最大高さｈと、粒状体の平均粒径ｒとは以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
１．５≦ｈ／ｒ≦５０．０・・・（２．０）
【００２０】
扁平部の内部の第２の方向の最大高さｈと、ノズル開口の内径ｄとは以下の条件を満たすことが望ましい。
０．５≦ｈ／ｄ≦２０．０・・・（３．０）
【００２１】
扁平部の内部の第２の方向の最大高さｈと、ノズル開口の内径ｄとは以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
０．８≦ｈ／ｄ≦１５．０・・・（４．０）
【００２２】
このヘッドにおいて、検出部は透光性であることが望ましい。このヘッドの検出部は、典型的には、対向して配置された平坦な第１の側壁および第２の側壁を含む。検出部の流路の断面が長方形またはそれに近くなるので、検出部の全体にわたり複数の粒状体が、第１の側壁および第２の側壁に挟まれた方向に相互に重なりにくく、それぞれの粒子を独立して検出できる確率が向上する。
【００２３】
このヘッドは、液状体を保持し、一部が、外側に取り付けられるアクチュエータにより内圧が変動するキャビティとなるように成形された管状部材であって、一方の端にノズル開口が設けられた管状部材を有し、管状部材のキャビティおよびノズル開口の間に検出部が設けられていることが望ましい。キャビティからノズル開口に至るまで１つの管状部材、たとえばガラス管によりシームレスに形成できるので、気泡などによる滞りや詰まりが発生しにくく、多種多様な粒状体および液状体を吐出するのに適したヘッドを提供できる。
【００２４】
検出部は、管状部材の一部を、外側から押し潰すように成形することにより形成できる。管状部材の典型的なものは、透光性を備えたガラス管、樹脂管およびセラミックス管のいずれかである。アクチュエータの典型的なものは、ピエゾ素子である。
【００２５】
本発明のさらに異なる態様の１つは、アクチュエータにより内圧が変動させられるキャビティと、キャビティの内圧変動により液状体を吐出するノズル開口と、キャビティおよびノズル開口の間に設けられた検出部であって、流路の断面が第１の方向に延びた扁平で、ノズル開口から吐出される液状体に含まれる複数の粒状体を第１の方向に分散させる検出部とを有する管状部材である。この管状部材の検出部は透光性であることが望ましい。検出部は、管状部材の一部が、外側から押し潰されるように成形された部分である。
【００２６】
本発明のさらに異なる態様の１つは、アクチュエータによりキャビティの内圧を変動させ、キャビティに連通したノズル開口から液状体を吐出するヘッドを用いて粒状体を含む液状体をターゲットに吐出する方法である。この方法は、以下のステップを有する。
１．キャビティおよびノズル開口の間に設けられた検出部を介して、粒状体を検出すること。
２．検出された粒状体の数によりヘッドの吐出先をターゲットから変えて捨て打ちすること。
【００２７】
第２のステップの捨て打ちすることは、粒状体が検出されないか、または複数の粒状体が検出されたときに、液状体を捨て打ちすることを含んでもよい。
【００２８】
この方法において、検出部は第１の領域と、第１の領域に続く第２の領域とを含み、第２のステップの捨て打ちすることは、以下のステップを含んでいてもよい。
２ａ．検出部の第１の領域に粒状体が検出されないか、または複数の粒状体が検出されたときに、液状体を捨て打ちすること。
２ｂ．検出部の第２の領域に粒状体が検出されたときに、液状体を捨て打ちすること。
【００２９】
本発明のさらに異なる態様の１つは、アクチュエータによりキャビティの内圧を変動させ、キャビティに連通したノズル開口から液状体を吐出するヘッドと、ヘッドの吐出先を変える制御装置とを有する吐出装置を制御する方法であり、以下のステップを含む。
１１．キャビティおよびノズル開口の間に設けられた検出部を介して、ノズル開口から吐出される液状体に含まれる複数の粒状体を検出すること。
１２．制御装置が、検出された粒状体の数によりヘッドの吐出先をターゲットから変えて捨て打ちすること。
【００３０】
この方法において、アクチュエータはピエゾ素子であり、制御装置は、液状体を吐出する際にピエゾ素子に押し打ち方式の駆動パルスを供給することを含むことが望ましい。
【００３１】
１回の吐出あたりの液状体の体積に対して粒状体の濃度が高すぎると、捨て打ちされる粒状体の個数が増し、高コストになりやすい。一方、１回の吐出あたりの液状体の体積に対して粒状体の濃度が低すぎると、粒状体の個数を所定の条件に合致させるために捨て打ちする回数が増し、ターゲットに向けて吐出するのに要する時間を短縮化しにくい。この方法において制御装置は、１回あたり以下の条件を満たす体積ｑの液状体をノズル開口から吐出することを含むことが望ましい。
０．０００１≦Ｄ×ｑ≦３．０・・・（５．０）
ただし、Ｄは液状体の単位体積当たりに含まれる粒状体の数を表す。
【００３２】
１回の吐出あたりの液状体の体積ｑは以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
０．０１≦Ｄ×ｑ≦１．０・・・（６．０）
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の吐出装置の概略構成を示す図。
【図２】ヘッドの構成を拡大して示す斜視図。
【図３】ヘッドの長手方向の断面を示す断面図。
【図４】ヘッドの長手方向の異なる断面を示す断面図。
【図５】ヘッドの先端を拡大して示す断面図。
【図６】ヘッドの扁平状の部分を示す断面図。
【図７】ヘッドの円筒状の部分を示す断面図。
【図８】ヘッドの扁平状の異なる部分を示す断面図。
【図９】ヘッドの絞部を示す断面図。
【図１０】ヘッドの異なる例を示す斜視図。
【図１１】本発明の吐出する方法のフローチャートを示す図。
【図１２】ヘッドの扁平状の部分を拡大して示す断面図で、（ａ）〜（ｃ）は捨て打ちされる状態を模式的に示した図で、（ｄ）はターゲットに吐出される状態を模式的に示した図。
【図１３】ヘッドのさらに異なる例を示す斜視図。
【図１４】ヘッドのさらに異なる例を示す断面図。
【図１５】図１４に示すヘッドの扁平状の部分を拡大して示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１に本発明の第１の実施形態にかかる吐出装置の概略構成を示している。吐出装置１は、管状部材であるガラス管２０を備えたヘッド（ノズルヘッド、インクジェット方式により駆動されるノズルヘッド）１０と、ヘッド１０から吐出する液状体５０、たとえば水などのキャリアを格納した容器５と、ヘッド１０から液滴７１を吐出させる第１のアクチュエータ６を駆動する駆動ユニット（装置）２と、ヘッド１０から吐出される液滴７１の直前の状態を検出する検出ユニット（装置）７と、ヘッド１０を移動する第２のアクチュエータ７９と、ヘッド１０が液滴７１を吐出するターゲット８１を支持するテーブル８３と、テーブル８３を移動する第３のアクチュエータ８９と、ヘッド１０のアクチュエータ６と、移動用のアクチュエータ７９および８９を制御する制御ユニット（装置）７５とを含む。テーブル８３にはヘッド１０から液滴７１を捨て打ちするためのディスポーザ８２が設けられている。テーブル８３を第３のアクチュエータ８９により移動するか、ヘッド１０を第２のアクチュエータ７９により移動することにより、ヘッド１０から液滴７１をターゲット８１に注入したり、ディスポーザ８２に捨て打ちしたりすることができる。ターゲット８１は、液滴７１を受けるものであればよく、たとえば、シャーレ、分析プレート、試験管などである。
【００３５】
ヘッド１０は、ほぼ直線的に延びたガラス管（管状部材）２０を有する。ガラス管２０は、先端部分２１がノズル開口１１となり、先端部分２１から後退した部分（第１の扁平部）２２が、扁平状（平たい形状）の検出部１２となり、さらに第１の扁平（偏平）部２２から後退した部分（第２の扁平部）２４が扁平状のキャビティ（圧力室）１４となり、さらに、末端（後端）２９が供給管４を介して容器５に接続されている。この扁平な部分２２および２４を備えた管状部材２０は、全体が透光性であり、一本のガラス管から適当な方法、たとえば、型を用いて成形でき、内部には、キャビティ１４から検出部１２を経てノズル開口１１に至るシームレスな流路が形成されている。
【００３６】
このヘッド１０は、ガラス管２０のキャビティ１４の平坦な壁２４ａの外側の面（外面）２４ｂに取り付けられた平板状の圧電素子（ピエゾ素子、アクチュエータ）６を含み、圧電素子６によりキャビティ１４の内圧を変動させ、キャビティ１４に連通したノズル開口１１から液状体５０を液滴７１として吐出する。ヘッド１０のガラス管２０には、キャビティ１４およびノズル開口１１の間に、流路の断面がガラス管２０の中心軸９ｚに対して直交する方向（第１の方向）９ｘに延びた扁平の検出部（観察室、検出室）１２が形成されている。扁平な内断面を含む検出部１２においては、ノズル開口１１から吐出される液状体５０に含まれる複数の粒状体（粒子）５１が第１の方向９ｘに分散させられる。このため、検出部１２の透明で平らな側壁２２ａおよび２２ｃを介して液状体５０に含まれる粒状体５１を観察できる。
【００３７】
検出部１２には、ノズル開口１１から吐出される直前の液状体５０が保持され、吐出直前の液状体５０に複数の粒状体５１が含まれていれば、それらが流れに直交する方向９ｘに分散し、高い確率で複数の粒状体５１が独立して検出（観察）できる。したがって、検出部１２において、吐出直前の液状体５０に粒状体５１が含まれていれば、その個数（数）だけではなく、それらの粒状体５１の特徴、たとえば径（大きさ）および形状などを計測できる。このため、その計測結果に基づいてピエゾ素子６を駆動させ、液状体５０が吐出しない範囲で振動を与えたり、液状体５０を吐出させたりすることにより、検出部１２の粒状体５１を適切な配置にして、指定した粒状体５１のみを吐出させることが可能となる。
【００３８】
この吐出装置１は、パーソナルコンピュータなどのホスト装置からの指示（信号）を駆動ユニット（駆動装置、ドライバ）２が受けて、ドライバ２が駆動パルスによりアクチュエータ６を駆動する。アクチュエータ６により、ガラス管２０に設けられたキャビティ１４の平坦な壁２４ａが変位し、キャビティ１４の内容積が変動するのでキャビティ１４の内圧が変化する。内圧の変化により、容器５から供給された液状体５０が検出部１２に供給され、さらに、検出部１２に保持されていた液状体５０はガラス管２０の先端部分２１に設けられたノズル開口１１から液滴７１として吐出される。その際、検出部１２に保持されていた液状体５０に粒状体５１が混ざっていれば、ノズル開口１１から粒状体５１を含む液状体５０が吐出される。
【００３９】
吐出装置１は、ヘッド１０の検出部１２の粒状体５１の個数などを検出できる検出ユニット７を備えており、制御ユニット７５は、検出ユニット７の検出結果より、吐出直前の液状体５０に含まれている粒状体５１の個数などが所定の条件を満たさなければディスポーザ８２へ捨て打ちし、吐出直前の液状体５０に含まれている粒状体５１の個数などが所定の条件を満たす場合のみターゲット８１へ吐出するように制御する。
【００４０】
このように、吐出装置１は、インクジェット方式のヘッド１０により、種々の粒状体５１を含む液状体５０をターゲット８１に吐出したり分注したりすることができ、その際、吐出直前の液状体５０に含まれる粒状体５１の個数などを検出できる。この明細書において、粒状体５１とは、液状体５０の中で独立して存在し、ガラス管２０を介して、その存在を様々な方法により検出（識別、認識）できるものであればよい。典型的な検出方法は、光（可視光、赤外光など）を用いた画像処理を含むものであり、適当なレンズシステムにより拡大された画像を取得することも有効である。検出方法は、磁場、電場を利用した方法であってもよい。粒状体５１の典型的なものとしては、細胞や遺伝子（ＤＮＡ、ＲＮＡ）などの生物材料を含む粒状体（粒子、微粒子）を挙げることができる。粒状体５１には、球状（粒状）だけでなく線状、その他の形状のものも含まれる。
【００４１】
これらの粒状体５１は、キャビティ１４からノズル開口１１に至るまでの間に詰まったり、偏在したりすることが多い。吐出装置１のヘッド１０は、キャビティ１４からノズル開口１１に至るまで、検出部１２を含めてヘッド１０の主要な部分が１本のガラス管２０によりシームレスに形成されている。このため、気泡などによる滞り、詰まりあるいは偏在が発生しにくく、細胞などの閉塞しやすい粒状体５１であっても、液状体５０に比較的一様に存在した状態でノズル開口１１まで導くことができる。
【００４２】
図２に、ヘッド１０のガラス管２０の構成（形状）を拡大して示している。図３および図４に、ガラス管２０の概略構成を、長手方向（中心軸）９ｚに直交する第１の方向９ｘ（以降ではＸ方向）と、中心軸９ｚおよび第１の方向９ｘに直交する第２の方向９ｙ（以降ではＹ方向）とをそれぞれ含む断面により示している。このガラス管２０の典型的なサイズは、外径０．５〜５ｍｍ、厚み０．０１〜１ｍｍである。ガラス管２０は、先端のノズル開口１１に向かって徐々に絞られた先端部分２１と、その後方（図２において上方）でＸ方向に広くＹ方向に狭く扁平に成形された第１の扁平部２２と、その後方でほぼ円筒状の第１の円筒部２３と、その後方でＸ方向に広くＹ方向に狭く扁平に成形された第２の扁平部２４と、その後方でほぼ円筒状の第２の円筒部２５と、その後方で第２の円筒部２５より狭くなるように絞られた絞部２６と、その後方でガラス管２０を供給管４に接続するためのほぼ円筒状の第３の円筒部２７とを含む。第１の扁平部２２と、第２の扁平部２４とは異なる方向に扁平であってよい。たとえば第２の扁平部２４はＹ方向に広くＸ方向に狭く扁平に成形されていてもよい。
【００４３】
各部分をさらに詳しく説明すると、まず、ガラス管２０の先端部分２１は、図５に拡大して示すように、ガラス管２０の先端をノズル開口１１として適当なサイズまで絞った形状に成形されている。ノズル開口１１の典型的な内径は１５〜２００μｍである。細胞などのμｍオーダーの微小な粒状体５１を吐出するためには、ノズル開口１１から吐出される液状体５０の１回の吐出量を、たとえば、ｐｌ（ピコリットル）オーダーからｆｌ（フェムトリットル）オーダーまで制御できることが望ましい。先端部分２１の成形方法の１つは、加熱したガラス管２０を前後方向（長手方向）に引っ張ることであるが、公知のガラス加工の様々な手法を用いることができ、加工方法を限定するものではない。
【００４４】
先端部分２１の後方の第１の扁平部２２は、ガラス管２０が外側から押し潰されるように成形され、内部に、扁平した、または箱型の空間を形成し、検出部１２を構成する部分である。図６にその断面を拡大して示している。第１の扁平部２２の典型的なサイズは、内部のＹ方向の最大高さ（最大内径）ｈが０．０５〜１．０ｍｍ、内部のＸ方向の最大幅Ｗｉが０．３〜１０ｍｍ程度で、内部の長手方向９ｚの長さが１〜２０ｍｍである。内部の最大幅Ｗｉは１〜３ｍｍ程度がさらに好ましい。検出部１２に存在する粒状体を観察するようにＸ方向に広がった第１の側壁２２ａおよび第２の側壁２２ｃは、板状であり、その壁厚ｔは、５０〜５００μｍ程度が望ましく、５０〜３００μｍ程度がさらに好ましい。また、第１の扁平部２２は、外部の最大幅Ｗｏが０．５５〜７ｍｍ程度になるように成形されている。
【００４５】
本例においては、第１の扁平部２２は、ガラス管２０を外側から押し潰すように成形され、内部に、扁平したほぼ長方形状の開口を備えた検出部１２が形成されている。検出部１２の内部の断面積と長さとにより規定される容量は、検出部１２の利用方法を考える上で重要である。すなわち、検出部１２に何回分の吐出量を保持するかにより、以下で説明する粒状体５１の検出アルゴリズムが変わるからである。
【００４６】
また、検出部１２のＹ方向の最大高さ（最大内径）ｈは、検出部１２に流入する粒状体５１のサイズにより適宜選択されることが望ましい。すなわち、粒状体５１のサイズ（たとえば直径）に対して検出部１２の最大高さ（最大内径）ｈが大きすぎると、検出部１２の内部で粒状体５１が重なって存在する可能性が増し、複数の粒状体５１を個別に識別できない可能性が高くなる。一方、粒状体５１のサイズに対して検出部１２の最大高さ（最大内径）ｈが小さすぎると、検出部１２が粒状体５１の通過に対して抵抗となり、ノズル開口１１から粒状体５１がスムーズに吐出されにくくなる可能性がある。
【００４７】
したがって、検出部１２のＹ方向の最大高さ（最大内径）ｈと、識別対象の粒状体５１の平均粒径（直径）ｒとが以下の条件を満たすことが望ましい。
１．２≦ｈ／ｒ≦１００．０・・・（１．０）
条件（１．０）の上限は以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
ｈ／ｒ≦５０．０・・・（１．１）
また、条件（１．０）の下限は以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
１．４≦ｈ／ｒ・・・（１．２）
また、条件（１．０）の下限は以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
１．５≦ｈ／ｒ・・・（１．３）
【００４８】
また、検出部１２のＹ方向の最大高さ（最大内径）ｈと、ノズル開口１１の内径ｄとは以下の条件を満たすことが望ましい。
０．５≦ｈ／ｄ≦２０．０・・・（３．０）
条件（３．０）の上限は以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
ｈ／ｄ≦１５．０・・・（３．１）
また、条件（３．０）の下限は以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
０．８≦ｈ／ｄ・・・（３．２）
【００４９】
この第１の扁平部２２の成形方法の１つは、ガラス管２０を加熱した後、上下方向（長手方向に直交する方向）からプレスすることである。ガラス管２０を１次元方向（前後方向、長手方向）だけでなく、２次元方向（上下方向、長手方向に直交する方向）に押し広げた状態にプレス成形することにより、内部に扁平な空間を備えた検出部１２が形成される。それとともに、ガラス管２０の第１の扁平部２２の第１の側壁２２ａの外側に平坦な面２２ｂが形成され、第２の側壁２２ｃの外側に平坦な面２２ｄが形成される。この成形方法は１例であり、射出成形のように、金型（型）にガラス、樹脂などの管状部材を吹き出して所定の形状のガラス管２０を成形することも可能であり、金属を圧延して所定の形状の管状部材を得てもよい。
【００５０】
第１の側壁２２ａおよび第２の側壁２２ｃは、平坦であっても、湾曲していてもよい。湾曲していればレンズ効果により検出部１２の粒状体５１が視認しやすい。一方、第１の側壁２２ａおよび第２の側壁２２ｃが平坦で、内部の検出部１２の最大高さ（最大内径）ｈが一様であれば箱型の検出部１２が構成され、粒状体５１が検出部１２のＸ方向に均等に分散されやすい。したがって、検出部１２に複数の粒状体５１が存在する場合、それぞれを視認あるいは検出しやすい。
【００５１】
第１の扁平部２２の後方の第１の円筒部２３は、検出部１２とキャビティ１４とを連通（連絡）するための第１の連絡路１３を構成する部分である。図７にその断面を拡大して示しているように、第１の円筒部２３は筒型で強度が高く、後述するキャビティ１４が圧電素子６により変形しても、その形状変化の影響が第１の扁平部２２に及びにくい。なお、キャビティ１４の内圧の変化を検出部１２に伝達し、検出部１２の液状体５０をノズル開口１１から吐出させるためには、第１の円筒部２３の内断面積は検出部１２の内断面積とほぼ同じであることが望ましい。また、第１の円筒部２３の代わりに、扁平な部分でキャビティ１４と検出部１２とを連通させてもよい。
【００５２】
第１の円筒部２３の後方の第２の扁平部２４は、第１の扁平部２２と同様に、内部に、扁平した箱型の空間を形成し、圧力室であるキャビティ１４を構成する部分である。図８にその断面を拡大して示している。キャビティ１４の平坦な壁２４ａの外側の面（外面）２４ｂには、平板状の圧電素子（ピエゾ素子、アクチュエータ）６が取り付けられている。圧電素子６は、ＩＴＯ、金属などの薄膜の電極６ｅとともにガラス管２０に取り付けられ、電極６ｅを介して駆動パルス（電圧駆動パルス）を受けて伸縮し、キャビティ１４の内容積を変動させる。なお、圧電素子６の典型的なものはピエゾ素子であり、ピエゾ素子６は、電極などを含めた公知の構成を備えている。
【００５３】
第２の扁平部２４の後方の第２の円筒部２５は、キャビティ１４と、その後方の開口面積を絞ったオリフィスとして機能する狭い流路１６とを連通するための第２の連絡路１５を構成する部分である。連絡路１５は、キャビティ１４に粒状体５１を含む液状体５０を供給するためのバッファとしても機能する。
【００５４】
第２の円筒部２５の後方の絞部２６は、開口面積の狭い流路１６を構成するための部分であり、図９に、その断面を示している。流路１６の内径は、たとえば、２０〜２００μｍであり、キャビティ１４の圧力変動がノズル開口１１の側へ効率よく伝達され、キャビティ１４の圧力変動が供給管４および容器５に伝播しにくいようになっている。絞部２６の成形方法の１つは、加熱したガラス管２０を前後方向（長手方向）に引っ張ることである。絞部２６の後方の第３の円筒部２７は、供給管４に連通するための第３の連絡路１７を構成する部分である。
【００５５】
これら先端部分２１、第１の扁平部２２、第１の円筒部２３および第２の扁平部２４は、１つのガラス管２０を加工（成形）することにより形成されたものである。したがって、キャビティからノズル開口に至るまで１つのガラス管２０によりシームレスに形成できるので、気泡などによる滞りや詰まりが発生しにくく、細胞などの粒状体５１が付着して液状体５０の流れが滞ったり、粒状体５１が詰まるのを未然に防止できる。このため、底粘度から高粘度に至る多種多様な粒状体５１および液状体５０を吐出するのに適したヘッド１０を提供できる。
【００５６】
なお、上記ではガラス管２０を用いているが、ガラス管２０の代わりに透光性を備えた樹脂管およびセラミックス管を用いて同様の形態に形成することもでき、シームレスで、かつ、粒状体５１の個数などを計測するのに適したヘッド１０を低コストで提供できる。
【００５７】
このように、ヘッド１０は、ノズル開口１１の後方に検出部１２を備えているので、検出装置７によりノズル開口１１から次に吐出される液状体５０に含まれている粒状体５１の個数を計測できる。検出装置７の一例を図４に示す。この検出装置７は、第１の扁平部２２の第１の側壁２２ａに対峙するように配置された光源１０１と、光源１０１に対向し、第２の側壁２２ｃに対峙するように配置された撮像部１０２と、撮像部１０２で取得された画像を処理する画像処理機構１０３とを備えている。光源１０１は、検出部１２に存在する粒状体５１を照明する。光源１０１の一例は、周期的な発光が可能ないわゆるストロボであって、たとえば、キセノンなどのハロゲンランプやＬＥＤランプまたはブラックライト（紫外線ライト）などの光源を用いることができる。光源１０１は、撮像部１０２の性能に応じて輝度の調整が可能であることが望ましい。
【００５８】
撮像部１０２は、透明な第２の側壁２２ｃを介して光源１０１により照明された粒状体５１を画像認識する。撮像部１０２の一例は、撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ）と、光学レンズとを備えたカメラである。光学レンズは、焦点距離を調整可能であるとともに、撮像倍率を変えることができ、吐出された微小な粒状体５１の複数個を同時に撮像できる範囲で撮像倍率を設定できることが望ましい。画像処理機構１０３は、撮像部１０２により取得された画像を解析し、検出部１２における粒状体５１の有無および個数を判断する。画像処理機構１０３の一例は、並列演算処理機構を備えたものであり、並列演算処理機構の一例はＣＭＯＳセンサの１画素に位置演算素子を対応させることにより高速画像処理を可能にしたものである。
【００５９】
検出部１２は、扁平で、先端部分２１および第１の円筒部２３よりもＸ方向に幅広く、Ｙ方向に狭くなるように成形されている。したがって、検出部１２では、液状体５０に含まれている細胞などの粒状体５１が複数存在すれば、それらがＸ方向に分散して広がり、第１の側壁２２ａおよび第２の側壁２２ｃの間に重ならない状態で存在しやすい。このため、このヘッド１０においては、検出部１２に複数の粒状体５１が存在したときに、それらを第１の側壁２２ａおよび第２の側壁２２ｃの外側から分離して検出しやすく、複数の粒状体５１が存在しているか否かを識別しやすい。
【００６０】
したがって、このヘッド１０を備えた吐出装置１によれば、ノズル開口１１の直上（直ぐ上流）の検出部１２で粒状体５１の有無および個数を観察することにより、ノズル開口１１から液状体５０を吐出（分注）する前に、次に吐出する液状体５０（液滴７１）に粒状体５１が含まれるか否か、また、含まれる粒状体５１の個数を検出装置７により識別できる。このため、所望の個数の粒状体５１を含む液状体５０のみをターゲット８１に吐出し、その他の場合はディスポーザ８２に捨て打ちすることができる。したがって、この吐出装置１によれば、ターゲット８１に対し条件を満足する液滴（粒状体を含む）７１のみを選択して吐出でき、吐出精度を向上させやすい。このため、複数のウェルを備えたマイクロプレート（ターゲット）に対して粒状体５１を含む液滴７１を分注したときに、実験などの条件に合致せず無駄になるウェルの存在を大幅に低減できる。
【００６１】
図１０に、ヘッド１０の異なる例を示している。このヘッド１０のガラス管２０は円筒状の検出部１２を備えている。すなわち、ガラス管２０は、先端部分２１の後方であって第１の円筒部２３の前方に、検出部１２となる第４の円筒部２８を含む。したがって、粒状体５１のサイズが比較的大きく、たとえば粒状体５１の粒径（直径）ｒが１０μｍ以上の場合には、ガラス管２０が外側から押し潰されるように成形された第１の扁平部２２の代わりに、円筒状のままの第４の円筒部２８を設けることにより、粒状体５１を検出できる。ヘッド１０の他の構成については上述したヘッドと共通するので説明を省略する。
【００６２】
一方、粒状体５１の粒径（直径）ｒが１０μｍ未満の場合には、検出部１２の内部で粒状体５１が重なって存在する可能性が増し、複数の粒状体５１を個別に識別できない可能性が高くなるため、ガラス管２０が外側から押し潰されるように成形された第１の扁平部２２を設けることが望ましい。また、粒状体５１の粒径（直径）ｒが５μｍ以下の場合には、第１の扁平部２２を設けることがさらに望ましい。
【００６３】
図１１に、ヘッド１０を備えた吐出装置１により、所定の条件の粒状体５１を含む液滴７１をターゲット８１に吐出する方法をフローチャートにより示している。図１１では、粒状体５１を１つのみ含む液滴７１をターゲット８１に吐出する際に、吐出装置１の制御ユニット７５が検出装置７、駆動装置２を用いてピエゾ素子６および移動用の第２のアクチュエータ７９および／または第３のアクチュエータ８９を制御するアルゴリズムの一例を示している。
【００６４】
図１２に検出部１２の状態を示している。この例では、図１２に示すように、検出部１２は、３回の吐出量を保持する容量を備えており、検出部１２の内部は、次にノズル開口１１から吐出される部分（第１の領域）３１と、その次（すなわち２回目）に吐出される部分（第２の領域）３２と、さらにその次（すなわち３回目）に吐出される部分（第３の領域）３３とに形式的に分割されている。これらの領域３１〜３３は、図１２に、ヘッド１０の検出部１２を先端のノズル開口１１から後端２９に向かって、明確に分離されているように記載されているが、これらは画像解析のために設定された領域であり、仮想的なものである。
【００６５】
ステップ６０において吐出指示がホスト装置から出力されると、制御ユニット７５は、ステップ６１および６３において、検出装置７により検出部１２を介して粒状体５１を検出する。まず、ステップ６１において、検出部１２のもっともノズル開口１１の側の第１の領域３１で粒状体５１が検出されないか（０個検出）または２個以上検出されると、ステップ６２において、制御ユニット７５は、アクチュエータ７９および／または８９を用いてノズル開口１１をディスポーザ８２に向け、駆動装置２を用いて捨て打ちする。
【００６６】
図１２（ａ）に、第１の領域３１に粒状体５１が０個、すなわち、検出されない場合を示している。また、図１２（ｂ）に、第１の領域３１に粒状体５１が２個存在する様子を示している。第１の領域３１は、次にノズル開口１１から吐出される液状体５０が保持されている領域であり、第１の領域３１に粒状体５１が０個または２個以上存在する場合に、捨て打ちすることにより、ターゲット８１に粒状体５１が入らない、または２個以上供給されることを防止できる。
【００６７】
ステップ６１と同時に、あるいは前後して、ステップ６３において、第１の領域３１に続いて次に吐出される第２の領域３２に粒状体５１が１つ以上計測されると、ステップ６２において、制御ユニット７５は、アクチュエータ７９および／または８９を用いてノズル開口１１をディスポーザ８２に向け、駆動装置２を用いて捨て打ちする。図１２（ｃ）に、第１の領域３１に粒状体５１が１個存在し、第２の領域３２にも粒状体５１が１個存在する様子を示している。第１の領域３１に隣接した第２の領域３２に粒状体５１が存在すると、次の吐出で第１の領域３１の粒状体５１とともに第２の領域３２の粒状体５１が吐出され、２つの粒状体５１を含む液滴７１がターゲット８１に吐出される可能性がある。したがって、第２の領域３２をバッファ（緩衝）領域として利用し、第２の領域３２に粒状体５１が含まれる場合は、第１の領域３１の液状体５０を捨て打ちし、吐出精度をさらに向上させている。
【００６８】
ステップ６１および６３の捨て打ちの条件が成立しない場合は、制御ユニット７５は、ステップ６４において、アクチュエータ７９および／または８９を用いてノズル開口１１をターゲット８１に向け、駆動装置２を用いて、第１の領域３１の液状体５０をターゲット８１に吐出する。ステップ６１および６３の捨て打ちの条件が成立しない場合とは、第１の領域３１に粒状体５１が１つだけ検出され、かつ、第２の領域３２に粒状体５１が全く検出されない場合である。図１２（ｄ）に、その状態を示している。バッファ領域である第２の領域３２を含めて粒状体５１が１つだけ存在するので、ステップ６４において、粒状体５１が１つだけ含まれている液滴７１をターゲット８１に向けて吐出できる可能性が高い。
【００６９】
粒状体５１を吐出した後に、ステップ６５において、制御ユニット７５は、さらに、検出装置７を用いて、粒状体５１が第１の領域３１で検出されるか否かを判断する。第１の領域３１で粒状体５１が検出されなければ、制御ユニット７５は、ターゲット８１に対し、所定の条件、すなわち、１つの粒状体５１を含む液滴７１が吐出されたと判断して、ステップ６７において、他に粒状体５１を吐出するターゲット８１があるか否かを判断する。他にターゲットがあれば、ステップ６８において、他のターゲットに変更してステップ６０に戻る。ステップ６７において他にターゲットがなければ、終了する。
【００７０】
一方、ステップ６５において、第１の領域３１で粒状体５１が検出されれば、制御ユニット７５は、ターゲット８１に対し、粒状体５１を含む液滴７１が吐出されなかったと判断する。ターゲット８１に対して液状体５０の吐出を重ねてもよい場合は、ステップ６６において、ターゲットを変えずにステップ６０に戻り、ステップ６１および６３の検出部１２の条件を再確認してから、ステップ６４において再吐出する。
【００７１】
液状体５０の吐出を重ねてもよい場合、第１の領域３１の容積Ｑ１は、ノズル開口１１から吐出される液滴７１の体積ｑに対し、以下の条件（Ａ）を満たすことが望ましい。
１≦Ｑ１／ｑ≦１０００・・・（Ａ）
【００７２】
また、第２の領域３２の容積Ｑ２は、以下の条件（Ｂ）を満たすことが望ましい。
０≦Ｑ２／ｑ≦１０００・・・（Ｂ）
【００７３】
液状体５０の中の粒状体５１の濃度が低い場合や、第１の領域３１の容積Ｑ１が液滴７１の体積ｑに対して大きい場合などのケースでは、第２の領域３２を設けなくてもよい。
【００７４】
上記（Ａ）の条件の場合、第１の領域３１に存在する粒状体５１は、Ｑ１／ｑ回の吐出により捨て打ちされ、あるいはターゲット８１に吐出される。したがって、ステップ６２および６４において、一度吐出する毎にステップ６０に戻って検出部１２の状態を確認してもよく、最大Ｑ１／ｑ回の吐出を行った後、ステップ６０に戻ってもよい。
【００７５】
また、ステップ６２において捨て打ちする代わりに、駆動装置２により圧電素子６をノズル開口１１から液滴７１が吐出されない程度に動かしてキャビティ１４の内圧を変動させ、検出部１２の状態を変化させてもよい。駆動装置２から圧電素子（ピエゾ素子）６に印加する駆動電圧を制御することによりキャビティ１４の内圧変化を制御し、吐出しない程度の圧力で検出部１２の状態を変化させ、検出部１２の粒状体５１の分布や位置を変えることができる。
【００７６】
さらに、制御ユニット７５は、ステップ６２において捨て打ちしたり、ステップ６４においてターゲット８１に液滴７１を吐出させる際に、駆動装置２により圧電素子６を引き打ち方式の駆動パルスではなく、押し打ち方式の駆動パルスで駆動することが望ましい。引き打ち方式とは、たとえば定常状態で圧電素子６に電圧を印加してキャビティ１４の体積が減少する状態に保ち、吐出直前に一旦印加電圧を低下させてキャビティ１４の体積が増加する状態にし、再度電圧を印加してキャビティ１４の体積を減少させるようにして液滴７１を吐出させる方式である。一方、押し打ち方式とは、定常状態では圧電素子６に電圧が印加されておらず、液滴７１の吐出時に電圧を印加して圧電素子６を変形させ、キャビティ１４を加圧して液滴７１を吐出させる方式である。
【００７７】
したがって、引き打ち方式であると、いったん、ノズル開口１１のメニスカスを引き込むので、検出部１２の内部までメニスカスが引き込まれる可能性があり、検出部１２の内部状態が大きく変動する。このため、ステップ６１および６３において確認した検出部１２の状態が変化し、吐出される液滴７１に予期しない個数の粒状体５１が含まれる可能性が高くなる。一方、押し打ち方式であれば、ノズル開口１１のメニスカスはほとんど引き込まれないので、検出部１２の状態の変動は少なく、予定した個数の粒状体５１を含む液滴７１を吐出できる確率が高くなる。
【００７８】
駆動装置２は、さらに、押し打ち方式の駆動パルスを圧電素子６に供給した直後に、メニスカスの動きをキャンセルするパルスを圧電素子６に供給することが望ましい。メニスカスの動きを最小限に抑えることにより、検出部１２の内部の状態を早期に安定させることができ、粒状体５１が第１の領域３１、第２の領域３２および第３の領域３３を超えて拡散することを抑制できる。
【００７９】
さらに、１回の吐出あたりの液状体５０の体積に対して粒状体５１の濃度が高すぎると、捨て打ちされる粒状体５１の個数が増し、高コストになりやすい。一方、１回の吐出あたりの液状体５０の体積に対して粒状体５１の濃度が低すぎると、粒状体５１の個数を所定の条件に合致させるために捨て打ちする回数が増し、ターゲット８１に向けて吐出するのに要する時間を短縮化しにくい。
【００８０】
したがって、１回あたり以下の条件を満たす体積ｑの液滴７１をノズル開口１１から吐出することが望ましい。
０．０００１≦Ｄ×ｑ≦３．０・・・（５．０）
ただし、Ｄは液状体５０の単位体積当たりに含まれる粒状体５１の個数を表す。
【００８１】
条件（５．０）の上限は以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
Ｄ×ｑ≦２．０・・・（５．１）
また、条件（５．０）の上限は以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
Ｄ×ｑ≦１．０・・・（５．２）
また、条件（５．０）の下限は以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
０．００１≦Ｄ×ｑ・・・（５．３）
また、条件（５．０）の下限は以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
０．０１≦Ｄ×ｑ・・・（５．４）
【００８２】
図１３に、ヘッド１０のさらに異なる例を示している。このヘッド１０のガラス管２０は円筒状のキャビティ１４を備えている。すなわち、ガラス管２０は、第１の円筒部２３の後方であって第２の円筒部２５の前方に、キャビティ１４となる第５の円筒部３４を含む。キャビティ１４の筒状の壁３４ａの外側の面（外面）３４ｂには、電極６ｅを介して円筒状の圧電素子６が取り付けられている。したがって、ガラス管２０と円筒状の圧電素子６とを組み合わせたいわゆるグールドタイプのヘッド１０においても、キャビティ１４とノズル開口１１との間に、粒状体５１を検出するための検出部１２を設けることができる。ヘッド１０の他の構成については上述したヘッドと共通するので説明を省略する。このように、キャビティ１４の構造にかかわらず、キャビティ１４とノズル開口１１との間に検出部１２を設けることにより、粒状体５１を所定の条件で含む液滴７１を選択的にターゲット８１に吐出できる。
【００８３】
また、ヘッド１０のガラス管２０には、圧電素子６の代わりにヒーターを取り付け、キャビティ１４の内圧を気泡により変動させるサーマルタイプのインクジェット方式を採用することも可能である。また、上記では、粒状体５１を１つ含む液滴７１を吐出する例に基づき制御ユニット７５の制御アルゴリズムの例を説明したが、粒状体５１をｎ個（ｎは任意の整数）だけ含む液滴７１を吐出するようなアルゴリズムであってもよい。
【００８４】
図１４に、ヘッド１０のさらに異なる例を断面図により示している。このヘッド１０のキャビティ１４は、両側の壁が狭められた状態に成形されており、ピエゾ素子６が取り付けられた平坦な外面２４ｂの第１の壁２４ａに対向した（反対側の）位置に、反対側の平坦な外面２４ｄを備えた第２の壁２４ｃを備えている。このヘッド１０においては、第２の壁２４ｃの外側の面２４ｄに第１の壁２４ａに取り付けられたピエゾ素子（第１のピエゾ素子）６とは独立して駆動される第２のピエゾ素子８が、第１のピエゾ素子６とＹ方向に対峙しないように位置をずらして取り付けられている。第１のピエゾ素子６と、第２のピエゾ素子８とには、駆動装置２からタイミング、パルス幅、パルス高さなどが異なる駆動パルス２ｐ１および２ｐ２をそれぞれ供給することが可能である。
【００８５】
たとえば、タイミングの異なる駆動パルス２ｐ１および２ｐ２を供給したり、駆動パルス２ｐ１および２ｐ２によりピエゾ素子６および８が変形（変位）する時間を変更したりすることにより、ヘッド１０の内部に保持される液状体５０を媒体（媒質）としてキャビティ１４からノズル開口１１に向かって伝播する進行波を作ることができる。したがって、この進行波により、図１５に示すように、第２の領域３２に存在する粒状体５１を第１の領域３１、さらにはノズル開口１１に向けて移動させることができる。なお、第１のピエゾ素子６と第２のピエゾ素子８とは、第１の壁２４ａと第２の壁２４ｃとに分けてＹ方向に対峙するように取り付けても良く、第１の壁２４ａまたは第２の壁２４ｃのいずれか一方に長手方向９ｚの位置をずらして取り付けても良い。
【００８６】
なお、粒状体５１および液状体５０を吐出するターゲットとしては、たとえば、マイクロプレート（ウェルマイクロプレート）、ガラス基板、試験管、シャーレなどの公知の実験・検査器具や、多数のＤＮＡ断片をプラスチックやガラスなどの基板上に高密度に配置したＤＮＡマイクロアレイ（ＤＮＡチップ）などの分析器具も本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８７】
１  吐出装置、  ２  駆動装置、  ４  供給管、  ６  圧電素子、  ７  検出ユニット
１０  ヘッド、  １１  ノズル開口、  １２  検出部、  １４  キャビティ
２０  ガラス管（管状部材）、  ２２  第１の扁平部
５０  液状体、  ５１  粒状体、  ７１  液滴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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