(57)【要約】【課題】物体の通過検出のＳ／Ｎ比を向上する。【解決手段】通過検出装置３００は、特定空間３００ａ内における物体ＬＤの通過を検出し得るように構成されていて、発信素子３１０と、受信素子３２０と、遮蔽部材３３０と、を備えている。発信素子３１０には、振動発生源が備えられている。受信素子３２０は、特定空間３００ａを挟んで発信素子３１０と対応する位置に配置されている。遮蔽部材３３０は、貫通孔３３２を有していて、発信素子３１０と受信素子３２０との間に介在するように配置されている。発信素子３１０から発せられた振動は、貫通孔３３２、及び物体ＬＤの通過経路を通って、受信素子３２０に達する。一方、特定空間３００ａ内にて反射した振動の受信素子３２０による受信は、遮蔽部材３３０によって抑制される。【選択図】図９
2008020222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定空間内における物体の通過を検出し得るように構成された、物体の通過検出装置であって、
振動発生源を備えた発信素子と、
前記特定空間を挟んで前記発信素子と対応する位置に配置されていて、前記発信素子から発せられて当該特定空間内の媒質を介して伝播する振動に応じた出力を発生可能に構成された受信素子と、
前記物体の通過する経路に対向するように前記発信素子と前記受信素子との間に設けられた貫通孔を備えていて、前記発信素子と前記受信素子との間に介在するように配置された遮蔽部材と、
を備えたことを特徴とする、物体の通過検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の、物体の通過検出装置であって、
前記遮蔽部材は、前記発信素子と前記受信素子とを結ぶ方向である直接振動伝播方向と交差する方向を法線とする傾斜面を有するように構成されたことを特徴とする、物体の通過検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の、物体の通過検出装置であって、
前記貫通孔の円相当径をｄ１、前記物体の円相当径をｄ２、前記貫通孔における前記物体の平均速度をｖ、前記振動の周期をＴとした場合に、
ｄ２2／ｄ１2≧０．６、（ｄ１−ｄ２）／ｖ≧３Ｔ
となるように構成されていることを特徴とする、物体の通過検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の、物体の通過検出装置であって、
前記受信素子は、所定の電位に設定される基準電極と、前記振動及び前記物体の通過の有無に基づいて電位が変動する信号出力電極と、を備えていて、
前記遮蔽部材は、前記基準電極と同電位に設定されたことを特徴とする、物体の通過検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の、物体の通過検出装置であって、
第１の振動モードにて前記発信素子における共振周波数と前記受信素子における共振周波数とが略等しく、前記第１の振動モードとは異なる第２の振動モードにて前記発信素子における共振周波数と前記受信素子における共振周波数とが異なるように、前記発信素子及び前記受信素子が構成されていることを特徴とする、物体の通過検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の、物体の通過検出装置において、
前記受信素子における前記出力に基づいて、前記特定空間内における物体の通過を判定する判定部と、
前記発信素子及び／又は前記受信素子を覆うように設けられた素子ノイズ低減シールド部、及び／又は前記判定部を覆うことで当該判定部に及ぼされる電気的なノイズを除去し得るように構成された回路ノイズ低減シールド部と、
をさらに備えたことを特徴とする、物体の通過検出装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の、物体の通過検出装置において、
前記受信素子における前記出力の周波数を所定の共振周波数の周辺の帯域に限定し得るように構成されたバンドパスフィルターをさらに備えたことを特徴とする、物体の通過検出装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の、物体の通過検出装置において、
前記物体の通過方向と交差するように、前記特定空間における前記物体の入口側の端部に配置された、平板状のアパチャープレートをさらに備え、
前記アパチャープレートには、前記物体が通過可能な貫通孔であるアパチャーが形成されていて、
前記アパチャーは、前記物体の前記通過方向と垂直な断面における前記特定空間の大きさよりも小さく形成されていることを特徴とする、物体の通過検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定空間内における物体の通過を検出し得る物体の通過検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、いわゆるＤＮＡチップ（ＤＮＡマイクロアレイ）を製造するための製造方法として、様々なものが知られている。このＤＮＡチップは、数千から一万種類以上の異なる種類のＤＮＡ断片の微小スポットを、顕微鏡スライドグラス等の基板上に高密度に整列・固定させることによって構成されている。
【０００３】
このＤＮＡチップの製造方法として、微小体積の液滴を吐出し得るマイクロピペットを用いた方法が知られている（例えば、特開２００１−１２４７８９号公報［特許文献１］、特開２００１−１８６８８１号公報［特許文献２］参照）。このマイクロピペットは、外部から試料を注入するための注入口と、その注入口から注入された試料が充填されるキャビティと、そのキャビティと連通する吐出口と、その吐出口から試料を吐出させるためにキャビティ内の体積を変化させ得るように構成された圧電／電歪素子と、を備えている。
【０００４】
上述のＤＮＡチップの製造方法によれば、圧電／電歪素子が駆動されることにより、キャビティの体積が変化する。このキャビティの体積変化により、試料溶液が、キャビティから吐出口に向かって層流で移動する。すなわち、一定量の試料溶液が、キャビティから吐出口に向けて送られる。この一定量の試料が当該吐出口から吐出されることで、試料溶液の微小液滴が発生する。このようにしてマイクロピペットから吐出された試料溶液の微小液滴が、基板上に付着して、当該基板上に微小スポットとして整列・固定されることによって、ＤＮＡチップを作製することができる。
【０００５】
上述のような、ＤＮＡチップの製造方法に用いられるマイクロピペット等のように、微小物体を吐出し得るように構成された装置（以下、単に「微小物体吐出装置」と称する。）は、様々な技術分野にて利用可能である。
【特許文献１】特開２００１−１２４７８９号公報
【特許文献２】特開２００１−１８６８８１号公報
【発明の開示】
【０００６】
この種の微小物体吐出装置において、より微小なサイズの前記物体の検出を、より正確に行うことが求められている。これは、当該物体の通過検出のＳ／Ｎ比を向上することによって達成され得る。
【０００７】
本発明の物体の通過検出装置（以下、単に「通過検出装置」と称する）は、特定空間内における物体の通過を検出し得るように構成されている。本通過検出素子は、発信素子と、受信素子と、遮蔽部材と、を備えている。本発明の特徴は、本通過検出素子が、前記遮蔽部材を備えたことにある。
【０００８】
前記発信素子には、振動発生源が備えられている。前記受信素子は、前記特定空間を挟んで前記発信素子と対応する位置に配置されている。この受信素子は、前記発信素子から発せられて当該特定空間内の媒質を介して伝播する振動に応じた出力を発生可能に構成されている。ここで、前記媒質を構成する物質の種類には、特に限定はない。例えば、前記媒質としては、空気等の気体、水や油等の液体が用いられ得る。
【０００９】
前記遮蔽部材は、前記発信素子と前記受信素子との間に介在するように配置されている。前記遮蔽部材には、貫通孔が形成されている。この貫通孔は、前記物体の通過する経路に対向するように前記発信素子と前記受信素子との間に設けられている。
【００１０】
かかる構成を有する本発明の通過検出装置においては、前記発信素子から、前記遮蔽部材における前記貫通孔及び前記物体の通過経路を通って、前記受信素子に達する、前記振動の直接的な伝播経路が形成される。一方、前記特定空間内にて多重反射した前記振動の、前記受信素子による受信は、前記遮蔽部材によって抑制され得る。すなわち、前記遮蔽部材は、前記受信素子を多重反射振動からシールドするという効果を奏する。
【００１１】
かかる構成によれば、前記物体の通過検出のＳ／Ｎ比が向上する。よって、より微小なサイズの前記物体の検出を、より正確に行うことが可能となる。
【００１２】
前記遮蔽部材は、直接振動伝播方向と交差する方向を法線とする傾斜面を有するように構成されていてもよい。ここで、前記直接振動伝播方向とは、前記発信素子と前記受信素子とを結ぶ方向である。すなわち、前記直接振動伝播方向とは、前記発信素子から発せられた前記振動が前記特定空間内にて（多重）反射することなく前記貫通孔を通って直接的に前記受信素子に達する際の、振動伝播方向である。前記直接振動伝播方向と前記傾斜面とのなす角は、４０度ないし５５度が好適である。
【００１３】
かかる構成においては、前記特定空間内にて多重反射した前記振動が、前記遮蔽部材における前記傾斜面によって反射される。これにより、当該反射した前記振動の伝播方向が、前記貫通孔と前記受信素子とを結ぶ前記直接振動伝播方向から大きくズレ得る。これにより、多重反射に係る前記振動の、前記受信素子による受信が、より効果的に抑制され得る。
【００１４】
かかる構成によれば、前記物体の通過検出のＳ／Ｎ比がより向上する。よって、より微小なサイズの前記物体の検出を、さらに正確に行うことが可能となる。
【００１５】
前記通過検出装置は、前記貫通孔の円相当径をｄ１、前記物体の円相当径をｄ２、前記貫通孔における前記物体の平均速度をｖ、前記振動の周期をＴとした場合に、
ｄ２2／ｄ１2≧０．６、（ｄ１−ｄ２）／ｖ≧３Ｔ
となるように構成されていてもよい。
【００１６】
ここで、前記貫通孔の円相当径とは、前記発信素子と前記受信素子とを結ぶ直線（前記直接振動伝播方向と平行な直線）を法線とする平面に、前記貫通孔を射影した場合の、当該平面上の当該貫通孔の面積と同一の面積を有する円の直径をいうものとする。前記物体の円相当径も同様である。
【００１７】
かかる構成においては、前記振動が前記貫通孔を通過する際に、前記直線上にて前記貫通孔と前記物体とが重なった状態が、当該物体の通過検出に充分な時間だけ継続し得る。よって、前記物体の通過による前記受信素子における出力信号の変化率が、当該物体の通過検出に充分なだけ生じ得る。したがって、かかる構成によれば、前記物体の通過検出が、より安定的に行われ得る。
【００１８】
前記通過検出装置は、さらに以下の構成を備えていてもよい：前記受信素子は、所定の電位に設定される基準電極と、前記振動及び前記物体の通過の有無に基づいて電位が変動する信号出力電極と、を備えている。そして、前記遮蔽部材は、前記基準電極と同電位に設定されている。
【００１９】
かかる構成においては、前記物体の通過検出に際して、前記受信素子における前記基準電極が所定の基準電位に設定される。そして、前記物体の通過検出の有無に基づいて、前記信号出力電極の電位が変動する。この信号出力電極の電位と基準電極電位との差、すなわち、前記基準電極と前記信号出力電極との間の電圧に基づいて、前記受信素子における出力信号が得られる。
【００２０】
ここで、本構成においては、前記遮蔽部材の電位が、前記基準電極電位に設定されている。これにより、当該遮蔽部材が、多重反射振動に対するシールド効果のみならず、電磁的ノイズに対するシールド効果をも奏することになる。
【００２１】
かかる構成によれば、前記物体の通過検出のＳ／Ｎ比がよりいっそう向上する。よって、より微小なサイズの前記物体の検出を、さらに正確に行うことが可能となる。
【００２２】
前記通過検出装置は、さらに以下の構成を備えていてもよい：第１の振動モードにて前記発信素子における共振周波数と前記受信素子における共振周波数とが略等しく、前記第１の振動モードとは異なる第２の振動モードにて前記発信素子における共振周波数と前記受信素子における共振周波数とが異なるように、前記発信素子及び前記受信素子が構成されている。
【００２３】
かかる構成においては、前記振動発生源における前記第１の振動モード以外の前記発信素子の振動に基づく、前記受信素子の前記出力が抑制される。これにより、前記物体の通過検出のＳ／Ｎ比がよりいっそう向上する。したがって、かかる構成によれば、より小さな前記物体の検出をより高精度で行うことが可能となる。
【００２４】
前記通過検出装置は、さらに、判定部と、素子ノイズ低減シールド部、及び／又は回路ノイズ低減シールド部と、を備えていてもよい。ここで、前記判定部は、前記受信素子における前記出力に基づいて、前記特定空間内における物体の通過を判定し得るように構成されている。また、前記素子ノイズ低減シールド部は、前記発信素子及び／又は前記受信素子を覆うように設けられている。また、前記回路ノイズ低減シールド部は、前記判定部を覆うことで当該判定部に及ぼされる電気的なノイズを除去し得るように構成されている。
【００２５】
かかる構成においては、前記シールド部によって電気的なノイズが除去される。これにより、前記物体の通過検出のＳ／Ｎ比が向上する。したがって、かかる構成によれば、より小さな前記物体の検出をより高精度で行うことが可能となる。
【００２６】
前記通過検出装置は、さらに、バンドパスフィルターをさらに備えていてもよい。このバンドパスフィルターは、前記受信素子における前記出力の周波数を所定の共振周波数の周辺の帯域に限定し得るように構成されている。このバンドパスフィルターは、前記受信素子における前記出力の周波数を、所望の共振周波数の周辺の帯域（具体的には、例えば、前記所望の共振周波数の±１０％の範囲）に限定し得るように構成されている。
【００２７】
前記バンドパスフィルターは、前記受信素子と前記判定部との間に介装され得る。あるいは、前記バンドパスフィルターは、前記判定部に備えられ得る。
【００２８】
かかる構成においては、周囲からの音波や、前記所望の共振周波数に対応する所望のモードの振動以外の不要なモードの振動等に基づく、機械的なノイズが除去される。これにより、前記物体の通過検出のＳ／Ｎ比が向上する。したがって、かかる構成によれば、より小さな前記物体の検出をより高精度で行うことが可能となる。
【００２９】
前記通過検出装置は、さらに以下の構成を備えていてもよい：本通過検出装置は、さらに、アパチャープレートを備えている。このアパチャープレートは、平板状の部材であって、前記物体の通過方向と交差するように、前記特定空間における前記物体の入口側の端部に配置されている。前記アパチャープレートには、前記物体が通過可能な貫通孔であるアパチャーが形成されている。前記アパチャーは、前記物体の前記通過方向と垂直な断面における前記特定空間の大きさよりも小さく形成されている。
【００３０】
かかる構成によれば、前記特定空間と前記アパチャーとの位置関係を適宜に設定することで、前記物体の前記特定空間内における飛翔態様（例えば、進行方向や直進性等）がより簡易な装置構成で検出され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態（本願の出願時点において出願人が今のところ最良と考えている実施形態）について、図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
＜ＤＮＡチップの構成＞
図１は、ＤＮＡチップの概略構成を示す外観図（斜視図）である。図２は、図１に示されているＤＮＡチップを拡大した断面図である。
【００３３】
図１に示されているように、ＤＮＡチップ１０は、顕微鏡スライドグラスからなるＤＮＡチップ基板１２上に、試料溶液の微小液滴による微小スポットＳが多数配列されることによって構成されている。
【００３４】
図２に示されているように、このＤＮＡチップ基板１２上における、微小スポットＳが形成されるべき位置には、突起１２ａが形成されている。この突起１２ａは、微小スポットＳが規定の位置からずれて滴下された場合に、その位置ずれを補正するために形成されている。すなわち、図２に示されているように、微小スポットＳの一部が突起１２ａにかかることで（二点鎖線参照）、当該微小スポットＳの表面張力によって、当該微小スポットＳが正規の位置に移動するようになっている。
【００３５】
また、ＤＮＡチップ基板１２の表面には、親水性を有するpoly-L-lysine層からなる試料担持層１４が形成されている。
【００３６】
＜マイクロピペットの構成＞
以下、上述のＤＮＡチップ１０を製造するために用いられるマイクロピペットの構成について説明する。図３は、当該マイクロピペット１００を拡大した断面図である。図４は、当該マイクロピペット１００における試料溶液の流路の構成を透視して示す斜視図である。図５は、当該マイクロピペット１００の平面図である。
【００３７】
図３を参照すると、マイクロピペット１００は、ノズルプレート１１０と、そのノズルプレート１１０の上面に固定されたキャビティユニット１２０と、そのキャビティユニット１２０の上面に固定されたアクチュエータユニット１３０とから構成されている。ノズルプレート１１０には、試料液体が通過可能な貫通孔であるノズル１１２が形成されている。
【００３８】
ノズルプレート１１０は、セラミックス製の薄板から構成されている。ノズルプレート１１０を構成する材料としては、例えば、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化珪素が、好適に用いられ得る。また、酸化ジルコニウムの中でも、完全安定化酸化ジルコニウムを主成分とする材料、及び部分安定化酸化ジルコニウムを主成分とする材料が、機械的強度の観点、及び圧電／電歪膜や電極膜の材料との反応性の観点から、最も好適に用いられ得る。
【００３９】
キャビティユニット１２０は、接続プレート１２１と、流路プレート１２２と、オリフィスプレート１２３と、キャビティプレート１２４と、注入口プレート１２５とから構成されている。これらの接続プレート１２１、流路プレート１２２、オリフィスプレート１２３、キャビティプレート１２４、及び注入口プレート１２５は、セラミックス製の薄板から構成されている。接続プレート１２１と、流路プレート１２２と、オリフィスプレート１２３と、キャビティプレート１２４と、注入口プレート１２５と、ノズルプレート１１０とは、この順に上から積層された状態で焼成されることで、一体に形成されている。
【００４０】
接続プレート１２１は、当該キャビティユニット１２０とノズルプレート１１０との接続部に配置されていて、ノズルプレート１１０の上面に接合されている。この接続プレート１２１には、ノズル１１２と同じ径の貫通孔であるノズル連通孔１２１ａが形成されている。このノズル連通孔１２１ａは、キャビティプレート１２４に形成されたキャビティ１２４ａと、試料送出孔１２６を介して接続されている。この試料送出孔１２６は、ノズル連通孔１２１ａよりも大きな径の貫通孔であり、流路プレート１２２及びオリフィスプレート１２３を貫通するように形成されている。
【００４１】
流路プレート１２２には、キャビティ１２４ａに向けて試料溶液を供給するための試料供給流路１２２ａが形成されている。この試料供給流路１２２ａとキャビティ１２４ａとは、オリフィスプレート１２３に形成された小径の貫通孔であるオリフィス１２３ａを介して接続されている。
【００４２】
注入口プレート１２５は、キャビティユニット１２０の最上層に配置されている。この注入口プレート１２５には、流路プレート１２２に形成された試料供給流路１２２ａに向けて試料溶液を注入するための貫通孔である試料注入口１２５ａが形成されている。この試料注入口１２５ａと、流路プレート１２２に形成された試料供給流路１２２ａとは、貫通孔である試料導入孔１２７を介して接続されている。この試料導入孔１２７は、オリフィスプレート１２３及びキャビティプレート１２４を貫通するように形成されている。
【００４３】
上述の通りに構成されたキャビティユニット１２０においては、図４に示されているような、試料注入口１２５ａからノズル１１２に至る試料溶液の流路が形成されている。すなわち、キャビティ１２４ａが加圧されることで、当該キャビティ１２４ａ内の試料溶液が、小径のオリフィス１２３ａを介して試料供給流路１２２ａに逆流することなく、試料送出孔１２６を介してノズル１１２に向けて送出され、当該ノズル１１２から試料溶液の微小液滴が外部に吐出されるように、オリフィス１２３ａの寸法が設定されている。
【００４４】
再び図３を参照すると、アクチュエータユニット１３０は、圧電／電歪層１３１と、その圧電／電歪層１３１の下面に固着して設けられた下部電極１３２と、圧電／電歪層１３１の上面に固着して設けられた上部電極１３３とを備えている。圧電／電歪層１３１は、キャビティ１２４ａに対応する位置（真上）に配置されている。下部電極１３２が注入口プレート１２５の上面に固着されることで、アクチュエータユニット１３０は、キャビティユニット１２０の上面に固定されている。このアクチュエータユニット１３０は、下部電極１３２と上部電極１３３との間に駆動電圧が印加されることで、キャビティ１２４ａの体積を変化させ、所定量の試料溶液をノズル１１２から吐出させ得るように構成されている。
【００４５】
下部電極１３２は、注入口プレート１２５の上面に形成された導電膜である下部電極配線パターン１３２ａと接続されている。上部電極１３３は、注入口プレート１２５の上面に形成された導電膜である上部電極配線パターン１３３ａと接続されている。
【００４６】
図５に示されているように、注入口プレート１２５の上面には、下部電極配線パターン１３２ａと接続された下部電極入力端子１４１が形成されている。また、注入口プレート１２５の上面には、上部電極配線パターン１３３ａと接続された上部電極入力端子１４２が形成されている。これらの下部電極入力端子１４１及び上部電極入力端子１４２は、アクチュエータユニット１３０を駆動するための外部機器と接続され得るように構成されていて、当該外部機器を介して下部電極入力端子１４１と上部電極入力端子１４２との間に駆動電圧が印加されることでアクチュエータユニット１３０が駆動されるようになっている。
【００４７】
＜分注装置の構成＞
次に、上述の構成を有するマイクロピペット１００を備えた分注装置の構成について説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、図５に示されているマイクロピペット１００を備えた分注装置２００の外観図であり、図６Ａが平面図、図６Ｂが側面図である。図７は、当該分注装置２００の分解斜視図である。
【００４８】
図６Ａに示されているように、分注装置２００は、複数個（図中では１０個）のマイクロピペット１００が２次元的に配列されることによって構成されている。これら複数のマイクロピペット１００における、上述のノズルプレート１１０は、１枚のセラミック板として一体に成形されている。
【００４９】
分注装置２００は、マイクロピペット１００における各試料注入口１２５ａ（図５参照）に試料溶液を導入するための試料導入部材２１０を備えている。この試料導入部材２１０は、図６Ａ及び図６Ｂに示されているように、２次元的に配列されたマイクロピペット１００の上面に接続されている。試料導入部材２１０は、図７に示されているように、ノズルプレート１１０に形成されたネジ穴１１４、及び固定ボルト２１２によって、当該ノズルプレート１１０の上面にて固定されている。
【００５０】
図６Ｂを参照すると、試料導入部材２１０には、貫通孔からなる試料注入流路２１４が形成されている。この試料注入流路２１４の下端における開口は、マイクロピペット１００における各試料注入口１２５ａ（図５参照）と接続されている。また、試料注入流路２１４の上端における開口は、上方に向けて広がるラッパ状の管からなる導入チューブ２１６の下端と接続されている。
【００５１】
図７を参照すると、２次元的に配列された複数の導入チューブ２１６は、試料溶液を貯留するためのカートリッジ２２０にて下方に突出するように形成された複数の試料貯留部２２２と係合し得るように配置及び形成されている。カートリッジ２２０は、柔らかい合成樹脂を射出成形することで形成されている。このカートリッジ２２０は、試料貯留部２２２の底部に針等で孔を開けることで、当該試料貯留部２２２に貯留された試料溶液が導入チューブ２１６内に流入し、各試料注入口１２５ａに対してそれぞれ種類の異なる試料溶液が供給され得るように構成されている。
【００５２】
＜実施形態の通過検出装置の概略構成＞
次に、本発明の通過検出装置の実施形態について説明する。図８は、図７に示されている分注装置２００における試料溶液の吐出口を有するノズルプレート１１０と、図１に示されているＤＮＡチップ１０を構成するＤＮＡチップ基板１２との間に、本実施形態の通過検出装置３００が配置された状態を示す側面図である。図９は、図８に示されている本実施形態の通過検出装置３００を拡大した斜視図である。図１０は、図９に示されている本実施形態の通過検出装置３００の断面図である。
【００５３】
図８を参照すると、通過検出装置３００は、分注装置２００における各マイクロピペット１００からＤＮＡチップ基板１２へ、試料溶液が正しく吐出されたか否かを検出し得るように、以下の通り構成されている。
【００５４】
図９を参照すると、特定空間３００ａを挟んで対向するように、一対の発信素子３１０及び受信素子３２０が備えられている。ここで、特定空間３００ａは、通過検出装置３００の内側の空間であって、試料溶液の微小液滴ＬＤが通過する空間である。
【００５５】
＜＜発信素子の構成＞＞
図１０を参照すると、発信素子３１０は、振動発生源としての第１圧電／電歪素子３１１を備えている。第１圧電／電歪素子３１１は、第１圧電／電歪層３１１ａと、駆動電極３１１ｂと、第１基準電極３１１ｃとから構成されている。
【００５６】
第１圧電／電歪層３１１ａは、いわゆる圧電／電歪材料（ＰＺＴ等）の薄板から構成されている。駆動電極３１１ｂ及び第１基準電極３１１ｃは、第１圧電／電歪層３１１ａの両面に形成された金属膜から構成されている。
【００５７】
第１圧電／電歪素子３１１は、セラミックス製の薄板である第１基板３１２上に支持されている。この第１圧電／電歪素子３１１は、第１基板３１２における、特定空間３００ａと面する内側表面３１２ａとは反対側の外側表面３１２ｂ上に固着して設けられている。すなわち、第１圧電／電歪素子３１１は、第１圧電／電歪層３１１ａ、駆動電極３１１ｂ、及び第１基準電極３１１ｃの基となる塗布層を形成した後に焼結することで、当該第１基板３１２と一体に形成されている。
【００５８】
第１圧電／電歪素子３１１における駆動電極３１１ｂには、パルス信号を発生するパルス発生源３１３の高電圧側の出力端子が接続されている。第１基準電極３１１ｃは、接地されている。この第１基準電極３１１ｃは、第１基板３１２側（特定空間３００ａ側）に設けられている。
【００５９】
このように、第１圧電／電歪素子３１１は、パルス発生源３１３によって駆動電極３１１ｂと第１基準電極３１１ｃとの間にパルス状の電圧が印加されることで、振動を発生するように構成されている。そして、発信素子３１０は、この第１圧電／電歪素子３１１の振動によって、特定空間３００ａ内の媒質（空気等）に超音波を伝播させ得るように構成されている。
【００６０】
＜＜受信素子の構成＞＞
図９及び図１０を参照すると、受信素子３２０は、特定空間３００ａを挟んで発信素子３１０と対向する位置に配置されている。この受信素子３２０は、発信素子３１０から発せられて特定空間３００ａ内の媒質Ｍを介して伝播する振動に応じた出力を発生し得るように構成されている。
【００６１】
具体的には、図１０を参照すると、受信素子３２０は、第２圧電／電歪素子３２１を備えている。第２圧電／電歪素子３２１は、第２圧電／電歪層３２１ａと、信号出力電極３２１ｂと、第２基準電極３２１ｃとから構成されている。この第２圧電／電歪素子３２１も、上述の第１圧電／電歪素子３１１と同様の構造を有している。
【００６２】
すなわち、第２圧電／電歪素子３２１は、セラミックス製の薄板である第２基板３２２上に支持されている。この第２圧電／電歪素子３２１は、第２基板３２２における、特定空間３００ａと面する内側表面３２２ａとは反対側の外側表面３２２ｂ上に固着して設けられている。
【００６３】
第２圧電／電歪素子３２１は、第２基板３２２の振動によって第２圧電／電歪層３２１ａに発生する応力に応じて、信号出力電極３２１ｂと第２基準電極３２１ｃとの間に電圧を発生させ得るように構成されている。
【００６４】
この第２圧電／電歪素子３２１には、信号出力電極３２１ｂと第２基準電極３２１ｃとの間の電圧を取得し得るように、電圧計３２３が接続されている。また、接地された第２基準電極３２１ｃは、第２基板３２２側（特定空間３００ａ側）に設けられている。
【００６５】
すなわち、この第２圧電／電歪素子３２１は、特定空間３００ａ内の媒質Ｍ（例えば空気）を介して第２基板３２２に超音波が伝播することで当該第２基板３２２が振動し、この第２基板３２２の振動によって第２圧電／電歪素子３２１が受ける応力に応じて、電圧計３２３の両端に電圧が発生するように構成されている。
【００６６】
このように、本実施形態の通過検出装置３００は、電圧計３２３の両端の電圧の変化に基づいて、特定空間３００ａ内の超音波の伝播状態の変化を検知することで、当該特定空間３００ａ内における試料溶液の微小液滴ＬＤ（図９参照）の通過の有無や当該微小液滴ＬＤの体積が判定され得るように構成されている。
【００６７】
＜＜発信素子及び受信素子の配置＞＞
図１０を参照すると、本実施形態においては、第１基準電極３１１ｃと第２基準電極３２１ｃとの間に特定空間３００ａが形成されるように、第１圧電／電歪素子３１１及び第２圧電／電歪素子３２１が配置されている。すなわち、駆動電極３１１ｂよりも第１基準電極３１１ｃの方が特定空間３００ａに近接するように、第１圧電／電歪素子３１１が配置されている。また、信号出力電極３２１ｂよりも第２基準電極３２１ｃの方が特定空間３００ａに近接するように、第２圧電／電歪素子３２１が配置されている。
【００６８】
このように、本実施形態の通過検出装置３００においては、特定空間３００ａが、接地された第１基準電極３１１ｃと、接地された第２基準電極３２１ｃとの間で挟まれるように配置されている。すなわち、本実施形態の通過検出装置３００は、特定空間３００ａ内における電界の発生が抑制されることで、試料溶液の微小液滴ＬＤ（図９参照）が帯電している場合に当該微小液滴ＬＤの飛翔経路が電界によって曲げられることが抑制されるように構成されている。
【００６９】
ここで、特定空間３００ａの幅Ｗは、当該特定空間３００ａ内の媒質Ｍ（空気等）を伝播する振動の波長をλとし、ｎを自然数とした場合に、以下の式を満たすように設定されている。
Ｗ＝（ｎ／２）λ
【００７０】
また、本実施形態においては、第１圧電／電歪素子３１１は、第１基板３１２の外側表面３１２ｂ上に設けられている。また、第２圧電／電歪素子３２１は、第２基板３２２の外側表面３２２ｂ上に設けられている。すなわち、第１圧電／電歪素子３１１及び第２圧電／電歪素子３２１は、特定空間３００ａの外側に（特定空間３００ａ内に露出しないように）配置されている。
【００７１】
＜＜遮蔽部材の構成＞＞
図９及び図１０を参照すると、発信素子３１０と受信素子３２０との間に介在するように、遮蔽部材３３０が配置されている。この遮蔽部材３３０は、導電性材料である金属製の板状部材から構成されている。
【００７２】
図１０を参照すると、遮蔽部材３３０は、受信素子３２０における第２基準電極３２１ｃと同電位となるように、当該第２基準電極３２１ｃと電気的に接続されている。また、遮蔽部材３３０は、接地されている。すなわち、遮蔽部材３３０は、受信素子３２０を電磁気的にシールドするシールド板として機能し得るように構成されている。
【００７３】
図９及び図１０を参照すると、遮蔽部材３３０は、板状の部材からなる遮蔽板３３１を備えている。この遮蔽板３３１は、所定の飛翔方向ＤＯＦ1と平行な、試料溶液の微小液滴ＬＤの通過する経路に沿った方向から見た場合に、楔のような形状に形成されている。
【００７４】
遮蔽板３３１の、直接振動伝播経路Ｐｒに沿った方向における一方の表面である、第１対向面３３１ａは、発信素子３１０と対向するように設けられている。また、遮蔽板３３１の、前記方向における他方の表面である、第２対向面３３１ｂは、受信素子３２０と対向するように設けられている。ここで、直接振動伝播経路Ｐｒとは、発信素子３１０の中心と受信素子３２０の中心とを結ぶ直線をいうものとする。
【００７５】
本実施形態においては、第１対向面３３１ａは、傾斜面として設けられている。すなわち、第１対向面３３１ａの法線が、直接振動伝播経路Ｐｒと交差する方向となるように、遮蔽板３３１が配置されている。なお、第２対向面３３１ｂは、直接振動伝播経路Ｐｒとほぼ直交するように設けられている。
【００７６】
遮蔽板３３１には、貫通孔３３２が形成されている。貫通孔３３２は、試料溶液の微小液滴ＬＤの通過する経路に対向するように設けられている。また、貫通孔３３２は、試料溶液の微小液滴ＬＤの通過する経路と略直交する直接振動伝播経路Ｐｒの上に設けられている。
【００７７】
ここで、本実施形態においては、貫通孔３３２の円相当径をｄ１、試料溶液の微小液滴ＬＤの円相当径をｄ２、貫通孔３３２における試料溶液の微小液滴ＬＤの平均速度をｖ、発信素子３１０から発せられる振動の周期をＴとした場合に、
ｄ２2／ｄ１2≧０．６、（ｄ１−ｄ２）／ｖ≧３Ｔ
となるように、遮蔽部材３３０が構成されている。
【００７８】
なお、貫通孔３３２の円相当径とは、直接振動伝播経路Ｐｒと平行な直線を法線とする平面（本実施形態の場合は第２対向面３３１ｂ）に、貫通孔３３２を射影した場合の、当該平面上の貫通孔３３２の面積と同一の面積を有する円の直径をいうものとする。試料溶液の微小液滴ＬＤの円相当径も同様である。
【００７９】
本実施形態においては、貫通孔３３２は、直接振動伝播経路Ｐｒを中心軸とする略円筒状に形成されている。すなわち、貫通孔３３２は、直接振動伝播経路Ｐｒに沿った方向から見た場合に、略円形となるような形状に形成されている。
【００８０】
＜＜アパチャープレートの構成＞＞
発信素子３１０、受信素子３２０、及び遮蔽部材３３０を挟んで、ＤＮＡチップ基板１２と対向するように、平板状のアパチャープレート３４０が配置されている。アパチャープレート３４０は、試料溶液の微小液滴ＬＤの通過方向と交差するように、特定空間３００ａにおける当該微小液滴ＬＤの入口側の端部に配置されている。
【００８１】
アパチャープレート３４０には、試料溶液の微小液滴ＬＤが通過可能な貫通孔である液滴通過アパチャー３４１が設けられている。この液滴通過アパチャー３４１は、特定空間３００ａの幅よりも充分小さなサイズで形成されている。すなわち、液滴通過アパチャー３４１は、試料溶液の微小液滴ＬＤの通過方向と垂直な断面における特定空間３００ａの大きさよりも充分小さなサイズに形成されている。
【００８２】
本実施形態においては、試料溶液の微小液滴ＬＤの飛翔方向が所定の飛翔方向ＤＯＦ1と一致した場合に、当該微小液滴ＬＤが液滴通過アパチャー３４１の中心及び直接振動伝播経路Ｐｒを通過するように、発信素子３１０、受信素子３２０、遮蔽部材３３０、及びアパチャープレート３４０が構成・配置されている。
【００８３】
＜物体通過判定のための回路構成＞
図１１は、図１０に示されている通過検出装置３００に適用される電気回路構成の概略を示すブロック図である。以下、図１１を用いて、図８に示されているマイクロピペット１００からの試料溶液の微小液滴の吐出状態を判定するための回路構成について説明する。
【００８４】
判定・制御部３５０は、ＣＰＵ等を備えていて、本装置の全体の動作を制御し得るように構成されている。この判定・制御部３５０は、受信素子３２０、駆動電圧印加部３６０、及びアクチュエータ駆動部３７０と接続されている。
【００８５】
駆動電圧印加部３６０は、図１０におけるパルス発生源３１３を備えていて、発信素子３１０（図１０における第１圧電／電歪素子３１１）に対して駆動電圧を印加するように構成されている。そして、判定・制御部３５０は、駆動電圧印加部３６０を制御することで、発信素子３１０に対して任意の波形の駆動電圧を印加し得るように構成されている。
【００８６】
判定・制御部３５０は、受信素子３２０（図１０における第２圧電／電歪素子３２１）と接続されていて、当該受信素子３２０からの出力信号を受信し得るように構成されている。すなわち、判定・制御部３５０は、図１０における電圧計３２３を含むように構成されている。そして、判定・制御部３５０は、受信素子３２０から発せられる出力を受け取り、この出力に基づいて、試料溶液の微小液滴の吐出状態を判定し得るように構成されている。
【００８７】
アクチュエータ駆動部３７０は、アクチュエータユニット１３０における下部電極入力端子１４１及び上部電極入力端子１４２（図５参照）と接続されている。そして、判定・制御部３５０は、このアクチュエータ駆動部３７０を介してアクチュエータユニット１３０の駆動（すなわち試料溶液の微小液滴の吐出）を制御し得るように構成されている。
【００８８】
＜実施形態の装置の動作説明＞
次に、本実施形態の装置構成の動作について、図面を参照しつつ説明する。
【００８９】
＜＜ＤＮＡチップの製造工程＞＞
最初に、図１に示されているＤＮＡチップ１０の製造工程について説明する。この製造工程は、ＤＮＡチップ基板１２の表面にpoly-L-lysine層からなる試料担持層１４（図２参照）を形成する前処理工程と、ＤＮＡ断片を含む試料溶液を調製する試料調製工程と、得られた試料溶液をＤＮＡチップ基板１２上に供給する供給工程と、からなる。
【００９０】
前処理工程は、以下のように行われる。まず、ＤＮＡチップ基板１２は、室温で少なくとも２時間、所定のアルカリ溶液に浸される。このアルカリ溶液としては、例えば、ＮａＯＨを蒸留水に溶かした後、更にエタノールを加えて、完全に透明になるまで攪拌することによって得られた溶液が用いられ得る。その後、ＤＮＡチップ基板１２は、当該アルカリ溶液から取り出されて蒸留水中で洗浄される。続いて、ＤＮＡチップ基板１２は、蒸留水中にpoly-L-lysineを加えることにより調製されたpoly-L-lysine液中に１時間程度浸される。その後、ＤＮＡチップ基板１２がpoly-L-lysine液から取り出され、遠心分離によって余分なpoly-L-lysine液がＤＮＡチップ基板１２から除去される。続いて、ＤＮＡチップ基板１２は、４０℃にて５分程度ほど乾燥される。これにより、表面にpoly-L-lysine試料担持層１４が形成されたＤＮＡチップ基板１２が得られる。
【００９１】
試料調製工程は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）法によってＤＮＡ断片の塩基配列を増幅することでＰＣＲ産物を得る増幅工程と、得られたＰＣＲ産物を乾燥してＤＮＡ粉末を得る粉末生成工程と、得られたＤＮＡ粉末を緩衝液に溶かす混合工程とを含む。粉末生成工程においては、まず、ＰＣＲ産物に、３Ｍ（＝３mol／ｌ）の酢酸ナトリウムとイソプロパノールとが加えられ、数時間放置される。その後、この溶液が遠心分離されることで、ＤＮＡ断片が沈殿する。この沈殿したＤＮＡ断片がエタノールでリンスされ、遠心分離された後、乾燥されることで、ＤＮＡ粉末が生成される。混合工程においては、ＤＮＡ粉末にトリス−ＥＤＴＡ（ＴＥ）緩衝液が加えられ、完全に溶解するまで数時間放置される。これにより、試料溶液が調製される。この段階での試料溶液の濃度は１〜１０μｇ／μｌである。
【００９２】
こうして得られた試料溶液は、図７に示されているカートリッジ２２０の試料貯留部２２２に貯留される。このカートリッジ２２０が、図６に示されている分注装置２００に装着されることによって、試料溶液が当該分注装置２００における各マイクロピペット１００に供給される。そして、試料溶液の微小液滴が各マイクロピペット１００からＤＮＡチップ基板１２（図１参照）に向けて吐出されることで、当該ＤＮＡチップ基板１２上に試料溶液の微小液滴が供給され、当該ＤＮＡチップ基板１２上に、多数個の試料溶液の微小スポットＳが、所定の配列となるように形成される。このようにして、ＤＮＡチップ１０が製造される。
【００９３】
ここで、試料溶液の微小液滴は、通常、目視が困難である。よって、当該微小液滴がＤＮＡチップ基板１２上に所定の配列で正しく形成されているか否か（特定のマイクロピペット１００における不吐出等の吐出不良がないかどうか）は、目視では判定できない。一方、当該微小液滴の吐出経路の途中をレーザー光等でスキャンすることで、当該不吐出を判定することは可能である。しかし、そのようにレーザー光をスキャンして各マイクロピペット１００における吐出不良を判定するための装置構成は、非常に高価である。
【００９４】
そこで、図８に示されているように、本実施形態の通過検出装置３００を用いることによって、分注装置２００における各マイクロピペット１００の吐出不良が判定される。この通過検出装置３００は、上述したような、きわめて簡略で製造コストが低廉となり得る構成を有している。もっとも、このような簡略な構成を有するにもかかわらず、当該通過検出装置３００による吐出不良の判定は確実に行われ得る。
【００９５】
＜＜実施形態の物体通過判定の動作説明＞＞
次に、本実施形態の通過検出装置３００を用いた、マイクロピペット１００における試料溶液の微小液滴の吐出状態の判定動作について、図面を適宜参照しつつ説明する。
【００９６】
図８に示されているように、通過検出装置３００は、マイクロピペット１００におけるノズルプレート１１０の下方に配置される。すなわち、ノズルプレート１１０と通過検出装置３００におけるアパチャープレート３４０（図９参照）とが対向するように、当該通過検出装置３００は分注装置２００の下方に配置される。そして、分注装置２００が外部装置によって駆動される。すなわち、分注装置２００に備えられた各マイクロピペット１００におけるアクチュエータユニット１３０（図５参照）が駆動される。これにより、各マイクロピペット１００にて、試料溶液の微小液滴が吐出される。
【００９７】
ここで、ノズル１１２（図３参照）と、液滴通過アパチャー３４１（図９参照）とが、所定の飛翔方向ＤＯＦ1（図９参照）と平行な直線上に配置されるように、通過検出装置３００が配置される。これにより、マイクロピペット１００から試料溶液の微小液滴ＬＤ（図９参照）が吐出された場合であっても、吐出方向が適正でない（図９に示されている所定の飛翔方向ＤＯＦ1と平行でない）場合には、当該微小液滴ＬＤは、アパチャープレート３４０に衝突して液滴通過アパチャー３４１を通過できなくなる。
【００９８】
図９を参照すると、試料溶液の微小液滴ＬＤが所定の飛翔方向ＤＯＦ1と平行に吐出された場合、液滴通過アパチャー３４１を通過する。この液滴通過アパチャー３４１を通過した微小液滴は、特定空間３００ａ内に進入する。これにより、当該特定空間３００ａ内の状態（超音波の伝播状態や誘電率等）が変化する。この変化の度合いは、当該微小液滴ＬＤの性質によって異なる。したがって、このような特定空間３００ａ内の状態を、受信素子３２０によって検知することにより、当該特定空間３００ａ内における微小液滴ＬＤの通過状態が検出され得る。すなわち、当該特定空間３００ａ内に微小液滴ＬＤが進入したか、及び当該微小液滴ＬＤのサイズが判定され得る。
【００９９】
＜＜＜物体通過判定の動作説明＞＞＞
図１０及び図１１を参照すると、本実施形態の構成においては、発信素子３１０（第１圧電／電歪素子３１１）の駆動と、アクチュエータユニット１３０の駆動とが同期するように、当該アクチュエータユニット１３０と発信素子３１０（第１圧電／電歪素子３１１）の駆動が、判定・制御部３５０によって制御される。これにより、第１圧電／電歪素子３１１及び第１基板３１２が振動し、超音波が発生する。この超音波は、特定空間３００ａ内の媒質Ｍを伝播して、第２基板３２２に到達する。これにより、当該第２基板３２２が励振される。この第２基板３２２の振動によって、受信素子３２０（第２圧電／電歪素子３２１）に電圧が発生する。
【０１００】
例えば、図１２を参照すると、タイムチャート（ａ）に示されているように、アクチュエータユニット１３０（図１１参照）が、所定の周期（周波数ｆ１）のパルス波により周期的に駆動される。このアクチュエータユニット１３０の駆動パルスは、タイムチャート（ｂ）に示されているような、図１１における発信素子３１０（図１０における第１圧電／電歪素子３１１）を駆動するための所定の周期（周波数ｆ２）のパルス波と同期して発生される。このとき、周波数ｆ１は、周波数ｆ２とほぼ等しい。また、周波数ｆ２は、発信素子３１０（第１圧電／電歪素子３１１）の共振周波数である。これにより、受信素子３２０（図１０における第２圧電／電歪素子３２１）には、タイムチャート（ｃ）に示されているような波形が発生する。この波形は、所定の周期（周波数ｆ３）で生じる。このとき、周波数ｆ３は、周波数ｆ１及びｆ２とほぼ等しい。
【０１０１】
ここで、第２基板３２２の励振状態は、特定空間３００ａ内の振動の伝播状態に応じて変化する。また、この特定空間３００ａ内の振動の伝播状態は、当該特定空間３００ａ内における微小液滴の有無や大きさによって異なる。よって、この振動の伝播状態の変化を受信素子３２０によって検知することで、当該特定空間３００ａ内に微小液滴が進入したか、及び当該微小液滴のサイズが判定され得る。
【０１０２】
図１２を参照すると、アクチュエータユニット１３０（図１１参照）が駆動される前の受信素子３２０の出力波形（タイムチャート（ｃ）参照）においては、電圧Ｖpp（ピーク間電圧）がＶ１である。一方、アクチュエータユニット１３０（図１１参照）が駆動された後であって、微小液滴が特定空間３００ａ（図１０参照）内に進入している場合の受信素子３２０の出力波形（タイムチャート（ｃ）参照）においては、電圧Ｖpp（ピーク間電圧）がＶ１より小さいＶ２となる。このように、受信素子３２０の出力電圧を取得することで、当該特定空間３００ａ内に微小液滴が進入したか、及び当該微小液滴のサイズが判定され得る。
【０１０３】
＜実施形態の装置構成による作用・効果＞
次に、本実施形態の装置構成による作用・効果について、図面を参照しつつ説明する。
【０１０４】
図９及び図１０を参照すると、本実施形態の通過検出装置３００においては、発信素子３１０から、遮蔽部材３３０における貫通孔３３２及び試料溶液の微小液滴ＬＤの通過経路を通って、受信素子３２０に達する、振動の直接的な伝播経路（直接振動伝播経路Ｐｒ）が形成される。一方、特定空間３００ａ内にて多重反射した振動の、受信素子３２０による受信は、遮蔽部材３３０によって抑制され得る。すなわち、遮蔽部材３３０によって、受信素子３２０が多重反射振動からシールドされ得る。
【０１０５】
かかる構成によれば、試料溶液の微小液滴ＬＤの通過検出のＳ／Ｎ比が向上する。よって、より微小なサイズの微小液滴ＬＤの通過検出を、より正確に行うことが可能となる。
【０１０６】
本実施形態の通過検出装置３００においては、遮蔽部材３３０における遮蔽板３３１によって、直接振動伝播経路Ｐｒ（直接振動伝播方向）と交差する方向を法線とする傾斜面である第１対向面３３１ａが形成される。この第１対向面３３１ａによって、特定空間３００ａ内にて多重反射した振動が、貫通孔３３２と受信素子３２０とを結ぶ直接振動伝播経路Ｐｒから大きくズレた方向に反射され得る。
【０１０７】
これにより、多重反射に係る振動の、受信素子３２０による受信が、より効果的に抑制され得る。したがって、試料溶液の微小液滴ＬＤの通過検出のＳ／Ｎ比がより向上する。
【０１０８】
本実施形態の通過検出装置３００においては、貫通孔３３２の円相当径をｄ１、試料溶液の微小液滴ＬＤの円相当径をｄ２、貫通孔３３２における微小液滴ＬＤの平均速度をｖ、発信素子３１０による振動の周期をＴとした場合に、
ｄ２2／ｄ１2≧０．６、（ｄ１−ｄ２）／ｖ≧３Ｔ
となる。
【０１０９】
これにより、発信素子３１０から発せられた振動が貫通孔３３２を通過する際に、当該貫通孔３３２と試料溶液の微小液滴ＬＤとが重なった状態が、当該微小液滴ＬＤの通過検出に充分な時間だけ継続し得る。よって、当該微小液滴ＬＤの通過による受信素子３２０における出力信号の変化率が、当該微小液滴ＬＤの通過検出に充分なだけ生じ得る。したがって、当該微小液滴ＬＤの通過検出が、より安定的に行われ得る。
【０１１０】
本実施形態の通過検出装置３００においては、遮蔽部材３３０は、受信素子３２０における第２基準電極３２１ｃと同電位の接地電位に設定されている。
【０１１１】
これにより、当該遮蔽部材３３０が、多重反射振動に対するシールド効果のみならず、電磁的ノイズに対するシールド効果をも奏することになる。よって、試料溶液の微小液滴ＬＤの通過検出のＳ／Ｎ比がよりいっそう向上する。したがって、より微小なサイズの試料溶液の微小液滴ＬＤの検出を、さらに正確に行うことが可能となる。
【０１１２】
本実施形態の通過検出装置３００においては、アパチャープレート３４０には、試料溶液の微小液滴ＬＤが通過可能な貫通孔である液滴通過アパチャー３４１が形成されている。
【０１１３】
よって、特定空間３００ａと液滴通過アパチャー３４１との位置関係を適宜に設定することで、試料溶液の微小液滴ＬＤの特定空間３００ａ内における飛翔態様（例えば、進行方向や直進性等）がより簡易な装置構成で検出され得る。
【０１１４】
本実施形態の通過検出装置３００においては、特定空間３００ａが、接地された第１基準電極３１１ｃと、接地された第２基準電極３２１ｃとの間で挟まれている。よって、試料溶液の微小液滴が帯電している場合に、当該微小液滴の飛翔経路が電界によって曲げられることが抑制され、確実な吐出状態の検出が行われる。
【０１１５】
本実施形態の通過検出装置３００においては、特定空間３００ａの幅Ｗは、当該特定空間３００ａ内の媒質Ｍを伝播する振動の波長をλとし、ｎを自然数とした場合に、以下の式を満たすように設定されている。
Ｗ＝（ｎ／２）λ
【０１１６】
よって、当該特定空間３００ａ内における振動の伝播がより効率的に行われる。したがって、振動発生源を構成する第１圧電／電歪素子３１１の省電力化が可能となる。また、第２圧電／電歪素子３２１の感度向上が達成され得る。
【０１１７】
本実施形態の通過検出装置３００においては、第１圧電／電歪素子３１１及び第２圧電／電歪素子３２１が、特定空間３００ａの外側に（特定空間３００ａ内に露出しないように）配置されている。すなわち、特定空間３００ａの内壁面が誘電体表面によって構成されている。よって、試料溶液が第１圧電／電歪素子３１１及び第２圧電／電歪素子３２１に付着することで当該第１圧電／電歪素子３１１及び第２圧電／電歪素子３２１に障害が生じることが防止され得る。
【０１１８】
＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において種々の変形を施すことができることは当然である。
【０１１９】
以下、変形例について幾つか例示する。しかしながら、変形例とてこれらに限定されるものではないことはいうまでもない。本願発明を、上述の実施形態及び下記変形例の記載に基づき限定解釈すること（特に、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素を、実施形態等の記載に基づき限定解釈すること）は、許されない（かかる限定解釈は、特に、先願主義の下では、出願を急ぐ出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものである）。また、下記変形例が、互いに矛盾しない範囲で、それぞれ適宜組み合わされ得ることはいうまでもない。
【０１２０】
（１）本発明の適用対象は、上述の実施形態のような、マイクロピペットに限定されない。微小物体の飛翔方向も、鉛直下方に限定されない。また、通過検出のために用いられる振動としては、超音波の他に、音波や熱等も利用可能である。さらに、微小物体が通過する媒質にも限定はない。例えば、空気の他の各種気体や、水・油等の液体を媒質とした場合にも、本発明は好適に適用され得る。
【０１２１】
（２）図９を参照すると、直接振動伝播経路Ｐｒに沿った方向から見た場合の、貫通孔３３２の形状は、円形に限定されない。貫通孔３３２は、例えば、楕円形、多角形、不定形等の様々な形状に形成され得る。また、検出感度の観点から、直接振動伝播経路Ｐｒと平行な直線を法線とする平面（第２対向面３３１ｂ）に試料溶液の微小液滴ＬＤを射影した場合の面積が、貫通孔３３２の開口面積の６０％以上となるように、試料溶液の微小液滴ＬＤの大きさに合わせて貫通孔３３２の形状や円相当径が設定されていることが好ましい。
【０１２２】
（３）図９を参照すると、第１対向面３３１ａと直接振動伝播経路Ｐｒとのなす角は、４０度ないし５５度に設定されていてもよい。
【０１２３】
かかる構成においては、特定空間３００ａ内にて多重反射した振動が、遮蔽板３３１によって形成された傾斜面である第１対向面３３１ａによって反射される。これにより、当該反射した振動の伝播方向が、貫通孔３３２と受信素子３２０とを結ぶ直接振動伝播経路Ｐｒから大きくズレ得る。これにより、多重反射に係る振動の、受信素子３２０による受信が、より効果的に抑制され得る。
【０１２４】
かかる構成によれば、試料溶液の微小液滴ＬＤの通過検出のＳ／Ｎ比がより向上する。よって、より微小なサイズの微小液滴ＬＤの検出を、さらに正確に行うことが可能となる。
【０１２５】
（４）図９を参照すると、第１対向面３３１ａが直接振動伝播経路Ｐｒとほぼ直交する面であって、第２対向面３３１ｂが傾斜面であってもよい。あるいは、第１対向面３３１ａ及び第２対向面３３１ｂのいずれもが傾斜面であってもよい。
【０１２６】
（５）遮蔽部材３３０は、半導電性や絶縁性の材料から構成されていてもよい。
【０１２７】
（６）図１３は、図９に示されている通過検出装置３００の１つの変形例の構成を示す斜視図である。図１３に示されているように、一対の発信素子３１０及び受信素子３２０の組は、複数組備えられていてもよい。
【０１２８】
この場合、発信素子３１０及び受信素子３２０は、遮蔽部材３３０の長手方向（直接振動伝播経路Ｐｒ及び所定の飛翔方向ＤＯＦ1と直交する方向：図中左下から右上に向かう方向）に沿って配列されている。そして、遮蔽部材３３０は、前記長手方向に沿って配列された複数の遮蔽板３３１を備えている。すなわち、図１３に示されているように、複数の発信素子３１０及び受信素子３２０の組のそれぞれに対応するように、貫通孔３３２が形成された遮蔽板３３１が配置されている。これら複数の遮蔽板３３１は、継ぎ目なく一体に成形されている。
【０１２９】
本変形例においては、複数の遮蔽板３３１における第２対向面３３１ｂが、同一平面上に位置するように、遮蔽部材３３０が構成されている。そして、互いに平行な隣り合う第１対向面３３１ａを接続する平面である接続面３３１ｃと、第１対向面３３１ａとが、略直交するように、遮蔽部材３３０が構成されている。
【０１３０】
このように、本変形例の遮蔽部材３３０は、楔状の遮蔽板３３１を接続した、のこぎり刃状に形成されている。
【０１３１】
かかる構成においては、隣り合う受信素子３２０同士のクロストークの発生が、各受信素子３２０に対向する遮蔽板３３１によって効果的に抑制され得る。したがって、より微小なサイズの物体の通過検出を、さらに正確に行うことが可能となる。
【０１３２】
（７）図１３に示されているように、アパチャープレート３４０（図９参照）は、適宜省略され得る。
【０１３３】
（８）遮蔽部材３３０の形状は、図９や図１３に示されているような形状に限定されない。
【０１３４】
（８−１）図１４は、図９又は図１３に示されている遮蔽部材３３０の変形例の構成を示す斜視図である。
【０１３５】
図１４に示されているように、遮蔽部材３３０が、遮蔽板３３１と、突起部３３３と、から構成されていてもよい。突起部３３３は、遮蔽板３３１の両端部から、直接振動伝播経路Ｐｒに沿って突出するように設けられている。遮蔽板３３１及び突起部３３３は、継ぎ目なく一体に成形されている。
【０１３６】
本変形例においては、突起部３３３は、所定の飛翔方向ＤＯＦ1と略平行な方向を中心軸線とする三角柱状に形成されている。この突起部３３３の、発信素子３１０と対向する表面である、第１傾斜面３３３ａ及び第２傾斜面３３３ｂは、直接振動伝播経路Ｐｒとのなす角が４０度ないし５５度となるように設けられている。なお、第１傾斜面３３３ａと直接振動伝播経路Ｐｒとのなす角と、第２傾斜面３３３ｂと直接振動伝播経路Ｐｒとのなす角とは、異なっていてもよい。
【０１３７】
かかる構成によっても、上述の実施形態と同等の作用・効果が奏され得る。
【０１３８】
なお、上述の構成において、遮蔽板３３１は、楔状であってもよいし、平板状であってもよい。
【０１３９】
また、第１傾斜面３３３ａ及び第２傾斜面３３３ｂが、受信素子３２０と対向するように、遮蔽部材３３０が構成されていてもよい。
【０１４０】
さらに、第１傾斜面３３３ａ及び第２傾斜面３３３ｂのいずれか一方は、直接振動伝播経路Ｐｒとのなす角が４０度未満であってもよい。
【０１４１】
（８−２）図１５は、図１４に示されている遮蔽部材３３０の他の変形例の構成を示す斜視図である。
【０１４２】
図１５に示されているように、突起部３３３が、所定の飛翔方向ＤＯＦ1に沿って複数（図１５においては２つ）に分割されていてもよい。すなわち、例えば、突起部３３３が、遮蔽板３３１から突出する四角錐状の突起から構成されていてもよい。
【０１４３】
（８−３）図１６は、図９又は図１３に示されている遮蔽部材３３０の他の変形例の構成を示す斜視図である。
【０１４４】
図１６に示されているように、遮蔽板３３１が、薄板状の部材から構成されていてもよい。
【０１４５】
また、遮蔽部材３３０は、複数の遮蔽板３３１を備えていてもよい。この場合、隣り合う遮蔽板３３１は、接続板３３４によって接続されている。遮蔽板３３１は、その表面が、直接振動伝播経路Ｐｒと交差する方向を法線とする傾斜面を構成するように配置されている。遮蔽板３３１と接続板３３４とは、継ぎ目なく一体に成形されている。
【０１４６】
これにより、発信素子３１０及び受信素子３２０の双方に対して傾斜面が対向する構成が、きわめて簡略に実現され得る。
【０１４７】
（９）図１７は、図９に示されている通過検出装置３００の他の変形例の構成を示す斜視図である。
【０１４８】
図１７に示されているように、素子ノイズ低減シールド部３８２が備えられていてもよい。この素子ノイズ低減シールド部３８２は、発信素子３１０及び受信素子３２０の互いに対向している部分同士を露出させつつ、それ以外の部分を全方向にわたって覆うように設けられている。
【０１４９】
かかる構成においては、素子ノイズ低減シールド部３８２により、発信素子３１０及び受信素子３２０に対する電気的なノイズが除去される。これにより、受信素子３２０による物体通過検出のＳ／Ｎ比が向上する。したがって、より小さな物体の検出をより高精度で行うことが可能となる。
【０１５０】
なお、発信素子３１０及び受信素子３２０のうちのいずれか一方（好ましくは受信素子３２０）のみが、素子ノイズ低減シールド部３８２によってシールドされていてもよい。
【０１５１】
（10）図１８は、図１１に示されている、試料溶液の微小液滴の吐出状態を判定するための回路構成の、１つの変形例を示すブロック図である。
【０１５２】
図１８に示されているように、当該回路構成には、回路ノイズ低減シールド部３８４が備えられていてもよい。この回路ノイズ低減シールド部３８４は、判定・制御部３５０等の電気回路を覆うことで、当該電気回路に及ぼされる電気的なノイズを除去し得るように構成されている。
【０１５３】
かかる構成においては、回路ノイズ低減シールド部３８４により、判定・制御部３５０等の電気回路に対する電気的なノイズが除去される。これにより、物体通過検出のＳ／Ｎ比が向上する。したがって、より小さな物体の検出をより高精度で行うことが可能となる。
【０１５４】
（11）なお、ノイズ低減による高感度化は、発信素子３１０を覆う素子ノイズ低減シールド部３８２、受信素子３２０を覆う素子ノイズ低減シールド部３８２、及び回路ノイズ低減シールド部３８４のうちの、少なくともいずれか１つが採用されることで実現され得る。また、回路ノイズ低減シールド部３８４は、少なくとも判定・制御部３５０をシールドすれば足りる。
【０１５５】
（12）図１８に示されているように、試料溶液の微小液滴の吐出状態を判定するための回路構成には、バンドパスフィルター３９０が備えられていてもよい。このバンドパスフィルター３９０は、受信素子３２０と判定・制御部３５０との間に介装され得る。このバンドパスフィルター３９０は、受信素子３２０における出力の周波数を、所望の共振周波数の周辺の帯域（具体的には、例えば、前記所望の共振周波数の±１０％の範囲）に限定し得るように構成されている。
【０１５６】
かかる構成においては、周囲からの音波や、前記所望の共振周波数に対応する所望のモードの振動以外の不要なモードの振動等に基づく、機械的なノイズが除去される。これにより、物体通過検出のＳ／Ｎ比が向上する。したがって、かかる構成によれば、より小さな物体の検出をより高精度で行うことが可能となる。
【０１５７】
なお、バンドパスフィルター３９０は、判定・制御部３５０の内部に備えられ得る。
【０１５８】
（13）発信素子３１０及び受信素子３２０の構成についても、上述の実施の形態に開示されたものに限定されない。
【０１５９】
（13−１）図１９は、図１０に示されている発信素子３１０及び受信素子３２０の１つの変形例の構成を示す断面図である。
【０１６０】
図１９に示されている本変形例の構成においては、第１圧電／電歪素子３１１は、第１基板３１２の内側表面３１２ａ上に設けられている。また、第２圧電／電歪素子３２１は、第２基板３２２の内側表面３２２ａ上に設けられている。すなわち、第１圧電／電歪素子３１１及び第２圧電／電歪素子３２１は、特定空間３００ａに面するように配置されている。
【０１６１】
これにより、受信素子３２０を構成する第２圧電／電歪素子３２１における超音波の受信感度をさらに高めることができる。また、通過検出装置３００のさらなる小型化を図ることができ、より微小なサイズの液滴の通過検出が良好に行われ得る。
【０１６２】
（13−２）第１圧電／電歪素子３１１の第１基板３１２に対する取り付け態様、及び第２圧電／電歪素子３２１の第２基板３２２に対する取り付け態様は、上述のもの以外の態様にも適宜変更され得る。
【０１６３】
例えば、第１圧電／電歪素子３１１と第２圧電／電歪素子３２１とのうちの一方が、特定空間３００ａに面するように配置され、他方が特定空間３００ａの外側に配置されていてもよい。
【０１６４】
また、駆動電極３１１ｂが特定空間３００ａに面するように、第１圧電／電歪素子３１１が配置されていてもよい。あるいは、信号出力電極３２１ｂが特定空間３００ａに面するように、第２圧電／電歪素子３２１が配置されていてもよい。
【０１６５】
このような、発信素子３１０及び受信素子３２０と、第１基板３１２及び第２基板３２２との配置関係は、試料溶液の微小液滴の性質（体積・重さ・電気伝導度・帯電量等の物理的性質、ｐＨ・腐食性等の化学的性質、移動速度、吐出周期等）、特定空間３００ａの幅（第１基板３１２の内側表面３１２ａと第２基板３２２の内側表面３２２ａとの距離）、発信素子３１０及び受信素子３２０の構成等によって、適宜選択され得る。
【０１６６】
（13−３）図２０は、図１０に示されている発信素子３１０及び受信素子３２０の他の変形例の構成を示す断面図である。
【０１６７】
図２０に示されている本変形例の通過検出装置３００は、特定空間３００ａ内の誘電率（仮想コンデンサの静電容量）の変化と、当該特定空間３００ａ内の超音波の伝播状態とに基づいて、当該特定空間３００ａ内における試料溶液の微小液滴の通過の有無や当該微小液滴の体積が判定され得るように構成されている。かかる本変形例の通過検出装置３００の具体的構成は、以下の通りである。
【０１６８】
本変形例においては、上述の実施形態の構成と同様に、発信素子３１０を構成する第１圧電／電歪素子３１１には、パルス発生源３１３が接続されている。また、受信素子３２０を構成する第２圧電／電歪素子３２１には、電圧計３２３が接続されている。
【０１６９】
第１圧電／電歪素子３１１は、駆動電極３１１ｂが特定空間３００ａ側に位置するように配置されている。この駆動電極３１１ｂは、既知の静電容量のコンデンサＣ１を介して、直流電源ＰＳと接続されている。また、第２圧電／電歪素子３２１は、第２基準電極３２１ｃが特定空間３００ａ側に位置するように配置されている。この第２基準電極３２１ｃは、遮蔽板３３１とともに、接地されている。
【０１７０】
駆動電極３１１ｂ及び第２基準電極３２１ｃは、電圧計３２４によって両者の間の電圧が取得され得るように、電圧計３２４と接続されている。また、第２圧電／電歪素子３２１には、信号出力電極３２１ｂと第２基準電極３２１ｃとの間の電圧が取得され得るように、電圧計３２３が接続されている。
【０１７１】
すなわち、本変形例においては、第１圧電／電歪素子３１１における特定空間３００ａに近接する側の電極である駆動電極３１１ｂと、接地された遮蔽板３３１との間に、仮想的なコンデンサＣ２が形成されている。この仮想コンデンサＣ２は、当該特定空間３００ａ内の誘電率の変化（当該特定空間３００ａ内における物体の有無や大きさ）によって、静電容量が変化するように構成されている。また、当該仮想コンデンサＣ２が、上述の既知のコンデンサＣ１と直列に接続されている。そして、直流電源ＰＳの両端の電圧のうちの、当該仮想コンデンサＣ２の分圧が、電圧計３２４によって取得され得るようになっている。
【０１７２】
このように、本変形例の通過検出装置３００は、第１圧電／電歪素子３１１における駆動電極３１１ｂと遮蔽板３３１との間に形成される仮想コンデンサＣ２の分圧の変化、及び第２圧電／電歪素子３２１による出力電圧の変化に基づいて、特定空間３００ａ内における試料溶液の微小液滴の通過の有無や当該微小液滴の体積が判定され得るように構成されている。
【０１７３】
なお、本実施例においても、上述の図１１の回路構成が用いられ得る。この場合、図１１における判定・制御部３５０は、図２０における電圧計３２３、電圧計３２４、コンデンサＣ１、及び直流電源ＰＳを含むように構成されている。
【０１７４】
本変形例の構成においても、図１１に示されているような回路構成を用いて、図１２に示されているように、第１圧電／電歪素子３１１等の駆動制御や、微小液滴の通過等が、以下のようにして判定され得る。
【０１７５】
図２０を参照すると、発信素子３１０を構成する第１圧電／電歪素子３１１が所定のタイミングで駆動されることで、超音波が発生する。この超音波は、特定空間３００ａ内の媒質を伝播して、第２基板３２２に到達する。これにより、当該第２基板３２２が励振される。この第２基板３２２の振動によって、第２圧電／電歪素子３２１に電圧が発生する。この第２圧電／電歪素子３２１に発生した電圧が、電圧計３２３によって取得される。
【０１７６】
また、第１圧電／電歪素子３１１における駆動電極３１１ｂと遮蔽板３３１との間に形成される仮想コンデンサＣ２の分圧の変化が、電圧計３２４によって取得される。そして、電圧計３２３及び電圧計３２４の出力に基づいて、特定空間３００ａ内における試料溶液の微小液滴の通過の有無や当該微小液滴の体積が判定され得る。例えば、図１１における判定・制御部３５０によって、電圧計３２３の出力に基づく検出結果と、電圧計３２４の出力に基づく検出結果とに対して、適宜の統計処理が施されることで、前記物体の特性（大きさや帯電性等）にかかわらず、より信頼性の高い当該物体の通過等の検出が行われ得る。
【０１７７】
なお、遮蔽板３３１の厚さ、断面形状、位置（第１圧電／電歪素子３１１及び第２圧電／電歪素子３２１との位置関係）は、任意に調整され得る。これにより、物体の通過検出の感度や安定性等が向上され得る。
【０１７８】
（13−４）図２１は、図１０に示されている発信素子３１０及び受信素子３２０の他の変形例の構成を示す断面図である。
【０１７９】
本変形例においては、発信素子３１０は、上述の実施形態と同様の第１圧電／電歪素子３１１から構成されている。一方、受信素子３２０は、上述の実施形態とは異なり、静電マイク３２５から構成されている。
【０１８０】
静電マイク３２５は、振動板３２５ａと、支持板３２５ｂと、スペーサー３２５ｃと、第１検出電極３２５ｄと、第２検出電極３２５ｅと、を備えていて、受けた外力に応じた電圧が第１検出電極３２５ｄと第２検出電極３２５ｅとの間に発生するように構成されている。
【０１８１】
振動板３２５ａは、薄板状の誘電体層からなり、特定空間３００ａを囲む外壁を構成する部材である（上述の実施形態における第２基板３２２［図１０参照］に相当する部材である）。すなわち、当該静電マイク３２５の、特定空間３００ａに面する内側表面は、振動板３２５ａの内側表面３２５ａ１によって構成されている。
【０１８２】
支持板３２５ｂは、薄板状の誘電体層からなり、所定のギャップを隔てて、振動板３２５ａと平行に配設されている。スペーサー３２５ｃは、多数の貫通孔が形成された板状部材であって、当該貫通孔によって上述の振動板３２５ａと支持板３２５ｂとの所定のギャップが形成されるように、振動板３２５ａと支持板３２５ｂとの間に配置されている。
【０１８３】
このように、振動板３２５ａは、スペーサー３２５ｃに形成された貫通孔内にて架け渡されるように配置されている。そして、当該振動板３２５ａは、振動発生源としての第１圧電／電歪素子３１１と対向する位置に設けられていて、当該第１圧電／電歪素子３１１から発せられた振動が特定空間３００ａ内の媒質を介して伝播されることで励振されるように構成されている。
【０１８４】
第１検出電極３２５ｄは、振動板３２５ａにおける、内側表面３２５ａ１の裏側の外側表面３２５ａ２上に形成されている。この第１検出電極３２５ｄは、既知の静電容量のコンデンサＣ３を介して、直流電源ＰＳと接続されている。
【０１８５】
第２検出電極３２５ｅは、支持板３２５ｂにおける、振動板３２５ａと対向する内側表面３２５ｂ１上に形成されていて、第１検出電極３２５ｄと平行に配設されている。この第２検出電極３２５ｅは、接地されている。
【０１８６】
第１検出電極３２５ｄ及び第２検出電極３２５ｅは、電圧計３２３によって両者の間の電圧が取得されるように、電圧計３２３と接続されている。
【０１８７】
すなわち、静電マイク３２５においては、第１検出電極３２５ｄ及び第２検出電極３２５ｅによって仮想的なコンデンサＣ４が形成されている。この仮想コンデンサＣ４は、振動板３２５ａの振動に伴う第１検出電極３２５ｄと第２検出電極３２５ｅとの間のギャップの距離の変化によって静電容量が変化するように構成されている。また、当該仮想コンデンサＣ４が、上述の既知のコンデンサＣ３と直列に接続されている。そして、直流電源ＰＳの両端の電圧のうちの、当該仮想コンデンサＣ４の分圧が、電圧計３２３によって取得され得るように、電圧計３２３が第１検出電極３２５ｄ及び第２検出電極３２５ｅと接続されている。
【０１８８】
このように、本変形例の静電マイク３２５は、当該仮想コンデンサＣ４の分圧の変化に基づいて、振動板３２５ａの振動状態に応じた信号を出力し得るように構成されている。そして、本変形例の通過検出装置３００は、電圧計３２３の両端の電圧の変化に基づいて、特定空間３００ａ内の超音波の伝播状態の変化を検知することで、当該特定空間３００ａ内における試料溶液の微小液滴の通過の有無や当該微小液滴の体積が判定され得るように構成されている。
【０１８９】
なお、本変形例においても、上述の図１１の回路構成が用いられ得る。この場合、図１１における判定・制御部３５０は、図２１における電圧計３２３、コンデンサＣ３、及び直流電源ＰＳを含むように構成されている。
【０１９０】
以下、各図面に基づいて、本変形例の構成による物体通過判定の動作を説明する。
【０１９１】
図２１を参照すると、発信素子３１０を構成する第１圧電／電歪素子３１１が所定のタイミングで駆動されることで超音波が発生する。
【０１９２】
本変形例においては、特定空間３００ａ内の媒質を介して受信素子３２０に伝播してきた超音波によって、振動板３２５ａが振動する。この振動板３２５ａの振動によって、第１検出電極３２５ｄと第２検出電極３２５ｅとの間のギャップの距離が変化する（すなわち仮想コンデンサＣ４の静電容量が変化する）。この仮想コンデンサＣ４の静電容量の変化に伴って、仮想コンデンサＣ４の分圧の変化が、電圧計３２３によって取得される。この分圧の変化の様子は、図１２（ｃ）に示されているように、特定空間３００ａ内に微小液滴が進入したか否か、及び当該微小液滴のサイズによって変動する。これにより、当該特定空間３００ａ内に微小液滴が進入したか、及び当該微小液滴のサイズが判定され得る。
【０１９３】
本変形例の構成によれば、振動板３２５ａの材質として様々なものが選択され得る。例えば、振動板３２５ａとして、合成樹脂製のフィルムが用いられ得る。この場合、第１検出電極３２５ｄも、金属蒸着膜等の適用により、容易に薄膜化され得る。これにより、当該振動板３２５ａ及び第１検出電極３２５ｄの全体的な剛性が低下し、特定空間３００ａ内の媒質における微弱な振動によっても当該振動板３２５ａが大きく振動する。よって、前記媒質における僅少な振動状態の変化が、当該振動板３２５ａにおける大きな振動状態の変化として現れ得る。したがって、本変形例の構成によれば、物体の通過検出の感度がさらに向上し得る。
【０１９４】
（13−５）図２２は、図１０に示されている発信素子３１０及び受信素子３２０の他の変形例の構成を示す断面図である。
【０１９５】
本変形例の通過検出装置３００は、図２０に示されている変形例と、図２１に示されている変形例と、を組み合わせた構成を有している。
【０１９６】
すなわち、本実施例の通過検出装置３００は、図２０に示されている変形例と同様に、特定空間３００ａ内の静電容量の変化と、当該特定空間３００ａ内の超音波の伝播状態とに基づいて、当該特定空間３００ａ内における試料溶液の微小液滴の通過の有無や当該微小液滴の体積が判定され得るように構成されている。そして、本変形例の構成は、第２圧電／電歪素子３２１（図２０参照）に代えて静電マイク３２６が用いられている点、及びこれに付随する電気回路構成が若干異なる点以外は、図２０に示されている変形例の構成と同様の構成を有している。
【０１９７】
具体的には、第１圧電／電歪素子３１１は、駆動電極３１１ｂが特定空間３００ａ側に位置するように配置されている。この駆動電極３１１ｂは、既知の静電容量のコンデンサＣ１を介して、直流電源ＰＳ１と接続されている。駆動電極３１１ｂ及び第１基準電極３１１ｃには、パルス発生源３１３が接続されている。
【０１９８】
本実施形態の静電マイク３２６は、図２１の静電マイク３２５における振動板３２５ａ、支持板３２５ｂ、スペーサー３２５ｃ、第１検出電極３２５ｄ、及び第２検出電極３２５ｅと同様の、振動板３２６ａ、支持板３２６ｂ、スペーサー３２６ｃ、第１検出電極３２６ｄ、第２検出電極３２６ｅを備えている。第１検出電極３２６ｄは、既知の静電容量のコンデンサＣ３を介して、直流電源ＰＳ２と接続されている。第２検出電極３２６ｅは、接地されている。
【０１９９】
また、第１圧電／電歪素子３１１と、静電マイク３２６における内側表面３２６ａ１との間には、遮蔽板３３１が配置されている。この遮蔽板３３１は、接地されている。
【０２００】
さらに、第１検出電極３２５ｄ及び第２検出電極３２５ｅは、電圧計３２３と接続されている。そして、遮蔽板３３１及び第１圧電／電歪素子３１１における駆動電極３１１ｂは、電圧計３２４に接続されている。
【０２０１】
このように、本変形例の通過検出装置３００は、既知のコンデンサＣ１と仮想コンデンサＣ２との直列回路における当該仮想コンデンサＣ２の分圧の変化、及び既知のコンデンサＣ３と静電マイク３２６にて形成される仮想コンデンサＣ４との直列回路における当該仮想コンデンサＣ４の分圧の変化に基づいて、特定空間３００ａ内における試料溶液の微小液滴の通過の有無や当該微小液滴の体積が判定され得るように構成されている。
【０２０２】
本変形例の構成においても、図１１に示されているような回路構成を用いて、図１２に示されているように、第１圧電／電歪素子３１１等の駆動制御や、微小液滴の通過等が、以下のようにして判定され得る。
【０２０３】
図２２を参照すると、発信素子３１０を構成する第１圧電／電歪素子３１１が所定のタイミングで駆動されることで超音波が発生する。この超音波は、特定空間３００ａ内の媒質内を伝播して、振動板３２６ａに到達する。これにより、当該振動板３２６ａが励振される。この振動板３２６ａの振動によって、第１検出電極３２６ｄと第２検出電極３２６ｅとの間のギャップの距離が変化する（すなわち仮想コンデンサＣ４の静電容量が変化する）。この仮想コンデンサＣ４の静電容量の変化に伴って、当該仮想コンデンサＣ４と既知のコンデンサＣ３との直列回路における、仮想コンデンサＣ４の両端に発生する分圧が変化する。すなわち、静電マイク３２６に発生する電圧が変化する。この静電マイク３２６に発生した電圧が、電圧計３２３によって取得される。
【０２０４】
また、第１圧電／電歪素子３１１における駆動電極３１１ｂと遮蔽板３３１との間に形成される仮想コンデンサＣ２の分圧の変化が、電圧計３２４によって取得される。そして、電圧計３２３及び電圧計３２４の出力に基づいて、特定空間３００ａ内における試料溶液の微小液滴の通過の有無や当該微小液滴の体積が判定され得る。例えば、図１１における判定・制御部３５０によって、電圧計３２３の出力に基づく検出結果と、電圧計３２４の出力に基づく検出結果とに対して、適宜の統計処理が施されることで、前記物体の特性（大きさや帯電性等）にかかわらず、より信頼性の高い当該物体の通過等の検出が行われ得る。
【０２０５】
（13−６）図２３は、図１０に示されている発信素子３１０の他の変形例の構成を示す断面図である。
【０２０６】
発信素子３１０における振動発生源として、図２３に示されているような、多層型圧電／電歪素子３１５が適用され得る。これにより、発生される超音波の強度が向上し、より高感度の通過検出が行われ得る。
【０２０７】
この場合、図２４に例示されているように、発信素子３１０における振動発生源を構成する多層型圧電／電歪素子３１５が、受信素子３２０とは異なる構造となる。すると、発信素子３１０と受信素子３２０との１次共振周波数が等しい場合であっても、両者の高次の共振周波数は異なることとなる。
【０２０８】
かかる構成においては、発信素子３１０における所望の振動モード以外の振動に基づく、受信素子３２０の出力が抑制される。これにより、物体通過検出のＳ／Ｎ比が向上する。したがって、かかる構成によれば、より小さな物体の検出が可能となる。
【０２０９】
（14）図１０を参照すると、発信素子３１０における第１基板３１２の構成も、様々なものが採用され得る。
【０２１０】
図２５は、図１０に示されている第１基板３１２の１つの変形例の構成を示す断面図である。なお、図２５においては、変形例の第１基板３１２に、第１圧電／電歪素子３１１が着接された構成が図示されている。もっとも、本変形例が、かかる構成に限定されないこと（例えば、第１圧電／電歪素子３１１に代えて、多層型圧電／電歪素子３１５が用いられ得ること）は、いうまでもない。
【０２１１】
図２５に示されているように、第１基板３１２は、薄肉平板状のダイヤフラム３１２ｃと、そのダイヤフラム３１２ｃの両側に形成された平板状のダイヤフラム支持厚肉部３１２ｄと、を備えている。ダイヤフラム支持厚肉部３１２ｄは、ダイヤフラム３１２ｃと同材質からなり、当該ダイヤフラム３１２ｃよりも厚く形成されている。ダイヤフラム３１２ｃ及びダイヤフラム支持厚肉部３１２ｄは、継ぎ目なく一体に成形されている。そして、振動発生源（第１圧電／電歪素子３１１）が、ダイヤフラム３１２ｃに着接されている。
【０２１２】
かかる構成によれば、隣り合うダイヤフラム支持厚肉部３１２ｄの間にてダイヤフラム３１２ｃが架け渡されるように、本変形例の第１基板３１２が構成されている。よって、発信素子３１０より、高い出力で振動が発生し得る。
【０２１３】
また、図２５に示されているように、本変形例の第１基板３１２における外側表面３１２ｂは、ダイヤフラム３１２ｃ及びダイヤフラム支持厚肉部３１２ｄの外側表面から構成されている。すなわち、ダイヤフラム３１２ｃの外側表面と、ダイヤフラム支持厚肉部３１２ｄの外側表面とが、同一平面上で連続するように、当該変形例に係る第１基板３１２が構成されている。
【０２１４】
そして、ダイヤフラム３１２ｃの内側表面からなる第１基板３１２の内側表面３１２ａと、ダイヤフラム支持厚肉部３１２ｄのキャビティ側面３１２ｅとで囲まれた空間（第１基板３１２の内側表面３１２ａ側に形成された凹部の内側の空間）が、特定空間３００ａに含まれるように、当該第１基板３１２が構成されている。
【０２１５】
かかる構成によれば、特定空間３００ａを構成する上述の凹部が、第１基板３１２の内側表面３１２ａ側に形成される。よって、第１基板３１２の厚さの範囲内に、特定空間３００ａの一部を構成することができる。したがって、通過検出装置の小型化が可能となる。
【０２１６】
また、図２５に示されている、ダイヤフラム支持厚肉部３１２ｄのキャビティ側面３１２ｅは、音波又は超音波を反射し得るように構成されていてもよい。
【０２１７】
かかる構成によれば、特定空間３００ａを構成する上述の凹部の内側の壁面を構成する、ダイヤフラム支持厚肉部３１２ｄのキャビティ側面３１２ｅによって、音波又は超音波が高い効率で反射される。よって、音波又は超音波が特定空間３００ａ内の媒質を伝播する際の指向性が向上する。したがって、振動発生源（第１圧電／電歪素子３１１）の出力を小さくして、消費電力を小さくしても、通過検出が良好に行われ得る。
【０２１８】
なお、図２５においては、振動発生源（第１圧電／電歪素子３１１）が第１基板３１２（ダイヤフラム３１２ｃ）の外側表面３１２ｂに着接されているように図示されているが、本変形例はこれに限定されるものではない。すなわち、振動発生源（第１圧電／電歪素子３１１）は第１基板３１２（ダイヤフラム３１２ｃ）の内側表面３１２ａに着接されていてもよい。
【０２１９】
（15）図１０を参照すると、受信素子３２０における第２基板３２２の構成も、様々なものが採用され得る。
【０２２０】
図２６は、図１０に示されている第２基板３２２の１つの変形例の構成を示す断面図である。なお、図２６においては、変形例の第２基板３２２に、第２圧電／電歪素子３２１が着接された構成が図示されている。もっとも、本変形例が、かかる構成に限定されないこと（例えば、図２１における静電マイク３２５や、図２２における静電マイク３２６等が用いられ得ること）は、いうまでもない。
【０２２１】
図２６に示されているように、第２基板３２２は、薄肉平板状のダイヤフラム３２２ｃと、そのダイヤフラム３２２ｃの両側に形成された平板状のダイヤフラム支持厚肉部３２２ｄと、を備えている。ダイヤフラム支持厚肉部３２２ｄは、ダイヤフラム３２２ｃと同材質からなり、当該ダイヤフラム３２２ｃよりも厚く形成されている。ダイヤフラム３２２ｃ及びダイヤフラム支持厚肉部３２２ｄは、継ぎ目なく一体に成形されている。そして、第２圧電／電歪素子３２１等の、受信素子３２０の主要部をなす信号発生部が、ダイヤフラム３２２ｃに着接されている。
【０２２２】
かかる構成によれば、隣り合うダイヤフラム支持厚肉部３２２ｄの間にてダイヤフラム３２２ｃが架け渡されるように、本変形例の第２基板３２２が構成されている。したがって、特定空間３００ａ内の媒質を介して伝播した振動によって、ダイヤフラム３２２ｃが高い効率で励振され得る。これにより、受信素子３２０における振動の受信が高感度で行われ、以て物質の通過等が高感度で検出され得る。
【０２２３】
また、図２６に示されているように、本変形例の第２基板３２２における外側表面３２２ｂは、ダイヤフラム３２２ｃ及びダイヤフラム支持厚肉部３２２ｄの外側表面から構成されている。すなわち、ダイヤフラム３２２ｃの外側表面と、ダイヤフラム支持厚肉部３２２ｄの外側表面とが、同一平面上で連続するように、当該変形例に係る第２基板３２２が構成されている。そして、ダイヤフラム３２２ｃの内側表面からなる第２基板３２２の内側表面３２２ａと、ダイヤフラム支持厚肉部３２２ｄのキャビティ側面３２２ｅとで囲まれた空間（第２基板３２２の内側表面３２２ａ側に形成された凹部の内側の空間）が、特定空間３００ａに含まれるように、当該第２基板３２２が構成されている。
【０２２４】
かかる構成によれば、特定空間３００ａを構成する上述の凹部が、第２基板３２２の内側表面３２２ａ側に形成される。よって、第２基板３２２の厚さの範囲内に、特定空間３００ａの一部を構成することができる。したがって、通過検出装置の小型化が可能となる。
【０２２５】
また、図２６に示されている、ダイヤフラム支持厚肉部３２２ｄのキャビティ側面３２２ｅは、音波又は超音波を反射し得るように構成されていてもよい。
【０２２６】
かかる構成によれば、特定空間３００ａを構成する上述の凹部の内側の壁面を構成する、ダイヤフラム支持厚肉部３２２ｄのキャビティ側面３２２ｅによって、音波又は超音波が高い効率で反射される。よって、音波又は超音波が特定空間３００ａ内の媒質を伝播する際の指向性が向上する。
【０２２７】
なお、図２６においては、前記信号発生部が第２基板３２２（ダイヤフラム３２２ｃ）の外側表面３２２ｂに着接されているように図示されているが、本変形例はこれに限定されるものではない。すなわち、前記信号発生部は第２基板３２２（ダイヤフラム３２２ｃ）の内側表面３２２ａに着接されていてもよい。
【０２２８】
（16）図２０〜図２２における、既知のコンデンサＣ１及びＣ３は、抵抗器に置換することができる。その他、上述の各図面における回路構成は、任意のものが採用され得る。
【０２２９】
（17）図２１における振動板３２５ａ及び支持板３２５ｂは、導電性材料で構成されていてもよい。これにより、振動板３２５ａ及び支持板３２５ｂ自体に第１検出電極３２５ｄ及び第２検出電極３２５ｅの機能を備えさせることができる。
【０２３０】
（18）その他、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態・実施例や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能な、いかなる構造をも含む。
【図面の簡単な説明】
【０２３１】
【図１】ＤＮＡチップの概略構成を示す外観図（斜視図）である。
【図２】図１に示されているＤＮＡチップを拡大した断面図である。
【図３】図１に示されているＤＮＡチップを製造するために用いられるマイクロピペットを拡大した断面図である。
【図４】図３に示されているマイクロピペットにおける試料溶液の流路の構成を拡大しつつ透視して示す斜視図である。
【図５】図３に示されているマイクロピペットを拡大した平面図である。
【図６Ａ】図３に示されているマイクロピペットを備えた分注装置の平面図である。
【図６Ｂ】図３に示されているマイクロピペットを備えた分注装置の側面図である。
【図７】図６Ａ及び図６Ｂに示されている分注装置の分解斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る通過検出装置が、図６Ａ及び図６Ｂに示されている分注装置に装着された状態を示す側面図である。
【図９】図８に示されている通過検出装置を拡大した斜視図である。
【図１０】図９に示されている通過検出装置の断面図である。
【図１１】図１０に示されている通過検出装置に適用される電気回路構成の概略を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示されている判定・制御部における、分注装置の駆動制御、及び物体通過検出の様子を示す信号チャートである。
【図１３】図９に示されている通過検出装置の１つの変形例の構成を示す斜視図である。
【図１４】図９又は図１３に示されている遮蔽部材の変形例の構成を示す斜視図である。
【図１５】図１４に示されている遮蔽部材の他の変形例の構成を示す斜視図である。
【図１６】図９又は図１３に示されている遮蔽部材の他の変形例の構成を示す斜視図である。
【図１７】図９に示されている通過検出装置の他の変形例の構成を示す斜視図である。
【図１８】図１１に示されている、試料溶液の微小液滴の吐出状態を判定するための回路構成の、１つの変形例を示すブロック図である。
【図１９】図１０に示されている発信素子及び受信素子の１つの変形例の構成を示す断面図である。
【図２０】図１０に示されている発信素子及び受信素子の他の変形例の構成を示す断面図である。
【図２１】図１０に示されている発信素子及び受信素子の他の変形例の構成を示す断面図である。
【図２２】図１０に示されている発信素子及び受信素子の他の変形例の構成を示す断面図である。
【図２３】図１０に示されている発信素子の他の変形例の構成を示す断面図である。
【図２４】図２３に示されている発信素子を備えた変形例の通過検出装置の構成例を示す斜視図である。
【図２５】図１０に示されている第１基板の１つの変形例の構成を示す断面図である。
【図２６】図１０に示されている第２基板の１つの変形例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０２３２】
１０…ＤＮＡチップ          １２…ＤＮＡチップ基板  １００…マイクロピペット
１１０…ノズルプレート      １１２…ノズル          １２０…キャビティユニット
１２３ａ…オリフィス        １２４ａ…キャビティ    １２５ａ…試料注入口
１３０…アクチュエータユニット
２００…分注装置            ２１０…試料導入部材        ２１４…試料注入流路
２１６…導入チューブ        ２２０…カートリッジ        ２２２…試料貯留部
３００…通過検出装置        ３００ａ…特定空間          ３１０…発信素子
３１１…第１圧電／電歪素子  ３１１ａ…第１圧電／電歪層  ３１１ｂ…駆動電極
３１１ｃ…第１基準電極      ３１３…パルス発生源        ３２０…受信素子
３２１…第２圧電／電歪素子  ３２１ａ…第２圧電／電歪層  ３２１ｂ…信号出力電極
３２１ｃ…第２基準電極      ３２２…第２基板            ３３０…遮蔽部材
３３１…遮蔽板              ３３１ａ…第１対向面        ３３１ｂ…第２対向面
３３２…貫通孔              ３３３…突起部              ３３３ａ…第１傾斜面
３３３ｂ…第２傾斜面        ３３４…接続板
３４０…アパチャープレート  ３４１…液滴通過アパチャー  ３５０…判定・制御部
３６０…駆動電圧印加部                ３７０…アクチュエータ駆動部
３８２…素子ノイズ低減シールド部      ３８４…回路ノイズ低減シールド部
３９０…バンドパスフィルター          ＤＯＦ1…飛翔方向
Ｗ…幅                                ＬＤ…微小液滴
Ｐｒ…超音波伝播経路                  Ｓ…微小スポット
【図１】
2008020222.tif 000003
【図２】
2008020222.tif 000004
【図３】
2008020222.tif 000005
【図４】
2008020222.tif 000006
【図５】
2008020222.tif 000007
【図６Ａ】
2008020222.tif 000008
【図６Ｂ】
2008020222.tif 000009
【図７】
2008020222.tif 000010
【図８】
2008020222.tif 000011
【図９】
2008020222.tif 000012
【図１０】
2008020222.tif 000013
【図１１】
2008020222.tif 000014
【図１２】
2008020222.tif 000015
【図１３】
2008020222.tif 000016
【図１４】
2008020222.tif 000017
【図１５】
2008020222.tif 000018
【図１６】
2008020222.tif 000019
【図１７】
2008020222.tif 000020
【図１８】
2008020222.tif 000021
【図１９】
2008020222.tif 000022
【図２０】
2008020222.tif 000023
【図２１】
2008020222.tif 000024
【図２２】
2008020222.tif 000025
【図２３】
2008020222.tif 000026
【図２４】
2008020222.tif 000027
【図２５】
2008020222.tif 000028
【図２６】
2008020222.tif 000029