(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部ボアを画定する本体と、
流体が流入する内部通路であって、前記本体の前記内部ボアと流体連通する内部通路を画定する流体容器と、
前記本体と連結され、１又は複数の流体噴射アクチュエータを備える流体噴射チップであって、前記１又は複数の流体噴射アクチュエータの起動時に前記流体を噴射させるために、前記本体の前記内部ボアと流体連通する１又は複数の内部流体経路を有する流体噴射チップと
を備え、
前記流体容器は、壁と、前記壁の内壁に沿って配置される１又は複数の流体制御表面とを含み、
前記流体が前記流体容器の前記内部通路に流入すると、前記流体噴射チップに向かって重力送りされるように、前記複数の内部流体経路は軸方向に配列され、
前記１又は複数の流体制御表面は、前記流体容器の前記内部通路に沿って配置され、前記流体は、前記１又は複数の流体制御表面に付着する
流体噴射装置。
【請求項２】
前記流体が前記流体容器の内部通路に流入すると、前記流体噴射チップに向かって重力送りされるように、前記流体容器の前記内部通路、前記本体の前記内部ボア、及び、前記１又は複数の内部流体経路には、実質的に障害物がない
請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項３】
前記流体容器の少なくとも一部分が前記本体から突出している
請求項２に記載の流体噴射装置。
【請求項４】
前記１又は複数の流体噴射アクチュエータは、熱放出アクチュエータである
請求項２に記載の流体噴射装置。
【請求項５】
前記流体噴射チップは、基板と、前記基板上に配置される流れ特徴層と、前記流れ特徴層上に配置されるノズル層とを含む
請求項２に記載の流体噴射装置。
【請求項６】
前記１又は複数の流体制御表面は、前記流体容器の環状壁から突出している
請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項７】
前記１又は複数の流体制御表面は、前記流体容器の環状壁の内壁のくぼみである
請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項８】
さらに、前記流体容器と連結されたアダプタであって、前記流体容器の前記内部通路と流体連通する前記内部通路を画定し、流体貯蔵装置と相互に係合するアダプタを備える
請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項９】
前記アダプタは、前記流体貯蔵装置の一部分を貫通するための針を含む
請求項８に記載の流体噴射装置。
【請求項１０】
前記針は、前記流体貯蔵装置と流体連通するための内部チャネルを含む
請求項９に記載の流体噴射装置。
【請求項１１】
流体噴射装置を形成する方法であって、
内部流路を画定する流体容器を含む係合部分と、噴射部分とを含み、内部ボアを画定する細長い本体を設け、
流体噴射チップを前記本体に装着して、前記流体噴射チップの内部流路と前記本体の前記内部ボアとの間で流体連通させ、
前記内部ボアを、前記本体を通って少なくとも部分的に伸長させ、
前記本体の前記内部ボアと流体連通する前記流体容器の前記内部流路を画定し、
前記流体容器は、環状壁と、前記環状壁の内表面に沿って配置される１又は複数の流体制御表面とを含み、
前記１又は複数の流体制御表面は、前記流体容器の前記内部流路に沿って配置され、流体は、前記１又は複数の流体制御表面に付着する
方法。
【請求項１２】
前記流体容器の前記内部流路、前記内部ボア、及び、前記流体噴射チップの前記内部流路は、実質的に障害物のない流路を設ける
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記流体噴射チップは、１又は複数の流体噴射アクチュエータを含む
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記流体噴射チップの内部流体経路が前記流体容器の前記内部流路と軸方向に整列するように、前記流体噴射チップを前記本体に装着する
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、アダプタと前記流体容器を連結し、前記流体容器は、流体貯蔵装置と連結する
請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
流体噴射プリンタと流体噴射装置とを備える流体噴射システムであって、
前記流体噴射プリンタは、
ハウジングと、
外部電源と電気通信を行う１又は複数の電気接触、及び、内部電源の少なくとも一方とを備え、
前記流体噴射装置は、
内部ボアを画定する本体と、
流体が流入する内部通路であって、前記本体の前記内部ボアと流体連通する内部通路を画定する流体容器と、
前記本体と連結され、１又は複数の流体噴射アクチュエータを備える流体噴射チップであって、前記１又は複数の流体噴射アクチュエータの起動時に前記流体を噴射させるために、前記本体の前記内部ボアと流体連通する１又は複数の内部流体経路を有する流体噴射チップと、
前記流体噴射プリンタから前記流体噴射チップへ電力を提供するため、前記流体噴射プリンタと電気通信を行う電気コネクタとを備え、
前記流体容器は、壁と、前記壁の内壁に沿って配置される１又は複数の流体制御表面とを含み、
前記流体が前記流体容器の前記内部通路に流入すると、前記流体噴射チップに向かって重力送りされるように、前記複数の内部流体経路は軸方向に配列され、
前記１又は複数の流体制御表面は、前記流体容器の前記内部通路に沿って配置され、前記流体は、前記１又は複数の流体制御表面に付着する
流体噴射システム。
【請求項１７】
流体が前記流体容器の内部通路に流入すると、流体噴射チップに向かって重力送りされるように、前記流体容器の前記内部通路、前記本体の前記内部ボア、及び、前記１又は複数の内部流体経路には、実質的に障害物がない
請求項１６に記載の流体噴射システム。
【請求項１８】
さらに、前記流体容器と連結されたアダプタであって、前記流体容器の前記内部通路と流体連通する内部通路を画定するアダプタを備える
請求項１６に記載の流体噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体噴射装置に関し、特に、廃液を最小限に抑制する流体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２、３例を挙げると、例えば、薬学的用途、化学的用途、産業的用途、そして、医療検査における用途などにおいて、離散量の流体が表面に塗布される。これにより、流体は流体容器から運ばれ、例えば、ピペット又は流体点滴器のような流体塗布器を用いて、標的表面に塗布される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、標的表面に所定量の流体を着滴させるための流体噴射装置を提供することである。
【０００４】
また、本発明のもう一つの目的は、廃液が最小となるように、流体噴射装置に貯蔵される流体の残液を最小限に抑制しながら所定量の流体を噴射するための流体噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一例示的な実施の形態による流体噴射装置は、内部ボアを画定する本体と、
流体容器と、流体噴射チップとを備える。前記流体容器は、流体が流入する内部通路であって、前記本体の前記内部ボアと流体連通する内部通路を画定する。前記流体噴射チップは、前記本体と連結され、１又は複数の流体噴射アクチュエータを備える。前記流体噴射チップは、前記１又は複数の流体噴射アクチュエータの起動時に前記流体を噴射させるために、前記本体の前記内部ボアと流体連通する１又は複数の内部流体経路を有する。
【０００６】
実施の形態では、前記流体が前記流体容器の内部通路に流入すると、前記流体噴射チップに向かって重力送りされるように、前記流体容器の前記内部通路、前記本体の前記内部ボア、及び、前記１又は複数の内部流体経路には、実質的に障害物がない。
【０００７】
実施の形態では、前記流体容器の少なくとも一部分が前記本体から突出している。
【０００８】
実施の形態では、前記１又は複数の流体噴射アクチュエータは、熱放出アクチュエータである。
【０００９】
実施の形態では、前記流体噴射チップは、基板と、前記基板上に配置される流れ特徴層と、前記流れ特徴層上に配置されるノズル層とを含む。
【００１０】
実施の形態では、前記流体容器は、壁と、前記壁の内壁に沿って配置される１又は複数の流体制御表面とを含む。前記流体が前記流体容器の内部通路に流入すると、前記流体噴射チップに向かって重力送りされるように、前記複数の内部流体経路は軸方向に配列される。前記１又は複数の流体制御表面は、流体容器の内部通路に沿って配置され、前記流体は、前記１又は複数の流体制御表面に付着する。
【００１１】
実施の形態では、前記１又は複数の流体制御表面は、前記流体容器の環状壁から突出している。
【００１２】
実施の形態では、前記１又は複数の流体制御表面は、前記流体容器の環状壁の内壁のくぼみである。
【００１３】
実施の形態では、前記流体噴射装置は、さらに、前記流体容器と連結されたアダプタであって、前記流体容器の前記内部通路と流体連通する前記内部通路を画定し、流体貯蔵装置と相互に係合するアダプタを備える。
【００１４】
実施の形態では、前記アダプタは、前記流体貯蔵装置の一部分を貫通するための針を含む。
【００１５】
実施の形態では、前記針は、前記流体貯蔵装置と流体連通するための内部チャネルを含む。
【００１６】
本発明の一例示的な実施の形態では、流体噴射装置を形成する方法が開示されており、前記方法は、内部流路を画定する流体容器を含む係合部分と、噴射部分とを含み、内部ボアを画定する細長い本体を設け、流体噴射チップを前記本体に装着して、前記流体噴射チップの内部流路と前記本体の前記内部ボアとの間で流体連通させる方法である。
【００１７】
実施の形態では、前記流体容器の前記内部流路、前記内部流体経路、前記内部ボア、及び、前記内部流路は、実質的に障害物のない流路を設ける。
【００１８】
実施の形態では、前記流体噴射チップは、１又は複数の流体噴射アクチュエータを含む。
【００１９】
実施の形態では、前記流体噴射チップの内部流体経路が前記流体容器の前記内部流路と軸方向に整列するように、前記流体噴射チップを前記本体に装着する。
【００２０】
実施の形態では、前記方法は、さらに、前記内部ボアを、前記本体を通って少なくとも部分的に伸長させ、前記本体の前記内部ボアと流体連通する前記内部流路を画定する。前記流体容器は、環状壁と、前記環状壁の内表面に沿って配置される１又は複数の流体制御表面とを含む。
【００２１】
実施の形態では、前記方法は、さらに、アダプタと前記流体容器を連結し、前記流体容器は、流体貯蔵装置と連結する。
【００２２】
本発明の一例示的な実施の形態では、流体噴射システムが開示されており、流体噴射システムは、流体噴射プリンタと流体噴射装置とを備える。前記流体噴射プリンタは、ハウジングと、外部電源と電気通信を行う１又は複数の電気接触、及び、内部電源の少なくとも一方とを備える。前記流体噴射装置は、内部ボアを画定する本体と、流体が流入する内部通路であって、前記本体の前記内部ボアと流体連通する内部通路を画定する流体容器と、前記本体と連結され、１又は複数の流体噴射アクチュエータを備える流体噴射チップであって、前記１又は複数の流体噴射アクチュエータの起動時に前記流体を噴射させるために、前記本体の前記内部ボアと流体連通する１又は複数の内部流体経路を有する流体噴射チップと、前記流体噴射プリンタから前記流体噴射チップへ電力を提供するため、前記流体噴射プリンタと電気通信を行う電気コネクタとを備える流体噴射システムである。
【００２３】
実施の形態では、流体が前記流体容器の内部通路に流入すると、流体噴射チップに向かって重力送りされるように、前記流体容器の前記内部通路、前記本体の前記内部ボア、及び、前記１又は複数の内部流体経路には、実質的に障害物がない。
【００２４】
実施の形態では、前記流体容器は、壁と、前記壁の内壁に沿って配置される１又は複数の流体制御表面とを含む。前記流体が前記流体容器の前記内部通路に流入すると、前記流体噴射チップに向かって重力送りされるように、前記複数の内部流体経路は軸方向に配列される。前記１又は複数の流体制御表面は、前記流体容器の前記内部通路に沿って配置され、前記流体は、前記１又は複数の流体制御表面に付着する。
【００２５】
実施の形態では、前記流体噴射システムは、さらに、前記流体容器と連結されたアダプタであって、前記流体容器の前記内部通路と流体連通する内部通路を画定するアダプタを備える。
【００２６】
本発明の実施の形態のその他特徴および利点は、以下の詳細な説明、添付の図面、および別記の請求項から容易に明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る流体噴射装置は、一定量の流体を標的表面に着滴させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明の特徴および利点は、添付図面と照らし合わせながら以下の本発明の例示的実施の形態の詳細な説明を参照することで、より完全に理解されるであろう。
【００２９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る流体噴射装置の上面図である。
【図２】図２は、図１に示す流体噴射装置の底面図である。
【図３】図３は、図１に示す流体噴射装置の側面図である。
【図４】図４は、図３に示す流体噴射装置のＡ-Ａ線における拡大断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る、図１に示す流体噴射装置を含む流体噴射システムの上面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、図３のＡ-Ａ線における拡大断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施の形態２に係る、図３のＡ-Ａ線における拡大断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の実施の形態２に係る、図３のＡ-Ａ線における拡大断面図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明の実施の形態２に係る、図３のＡ-Ａ線における拡大断面図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、本発明の実施の形態２に係る、図３のＡ-Ａ線における拡大断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３に係る流体噴射システムの側面の分解図である。
【図８】図８は、図７に示す流体噴射システムの流体噴射装置及びアダプタの側面図である。
【図９】図９は、図７に示す流体噴射装置及びアダプタの上面図である。
【図１０】図１０は、図７に示す流体噴射装置及びアダプタの底面図である。
【図１１】図１１は、図７に示す流体噴射装置及びアダプタの拡大断面図である。
【図１２】図１２は、図７に示す流体噴射装置、及び、流体貯蔵装置と連結したアダプタの拡大断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態３に係る、図７に示す流体噴射装置を含む流体噴射システムの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（実施の形態１）
本明細書で使用する見出し項目は、構成上の目的でのみ使用し、明細書または請求項の範囲を限定するために使用するものではない。本出願全体で使用する「してもよい」および「できる」という言葉は、強制（つまり「ねばならぬ」）の意味ではなく、許容（つまり「可能性がある」）の意味で使用している。同様に、「含む」および「含んでいる」という言葉は、何かを含むが限定的ではないことを意味する。理解しやすいように、可能な場合は、諸図に共通する類似の要素を表すのに類似の参照番号を付与している。
【００３１】
本発明の一例示的な実施の形態に係る流体噴射装置について、図１、図２及び図３を参照しながら説明する。この流体噴射装置は、全体的に参照符号１００で表される。流体噴射装置１００は、流体容器１１０、電気コネクタ１２０、及び、流体噴射チップ１３０が配置される本体１０２を含む。
【００３２】
本体１０２は、ユーザ関与部分１０４及び噴射部分１０６を含む細長い部材であってもよい。ユーザ関与部分１０４は、流体噴射装置１００を操作するための分かりやすく容易に握れる領域をユーザ又は把持具に提供する表面特性１０５（例えば、つまみ、突起、又は、出っ張り）を含んでもよい。
【００３３】
本明細書で詳述されるように、噴射部分１０６は、流体容器１１０、流体噴射チップ１３０、及び、電気コネクタ１２０の少なくとも一部分を含む。本体１０２は、本明細書に記載の用途に適した材料、２、３例を挙げると、例えば、ガラス、ポリマー材料、複合材料等、１又は複数の材料により形成される。実施の形態では、ユーザ関与部分１０４、及び／又は、噴射部分１０６は、異なる構成を有してもよい。
【００３４】
図に示されるように、電気コネクタ１２０は、本体１０２の一部分に沿って伸長し、１又は複数の接合パッド１２２を介して、流体噴射チップ１３０と電気的に接続されている。本明細書で詳述されるように、電気コネクタ１２０は、流体噴射チップ１３０に電力を供給するため、流体噴射システムの一部分に接触可能な（図示されない）電導体を含むテープ自動接合（ＴＡＢ）回路であってもよい。実施の形態では、電気コネクタ１２０は、例えば、電気コネクタ１２０が本体１０２の少なくとも一部分に沿って内設される等、異なる構成を有してもよい。
【００３５】
図に示されるように、流体容器１１０は、本体１０２の表面から突出し、流体容器１１０を通って伸長する内部流路１１４（図４）に通じる開口部１１２を提示する。図に示されるように、流体容器１１０は、空洞のドーム型形状を有してもよい。流体容器１１０は、２、３例を挙げると、例えば、接着、溶接、又は、機械的結合により本体１０２に連結された、分離可能な部品であってもよい。実施の形態では、流体容器１１０は、本体１０２と一体化して形成されてもよい。また、実施の形態では、流体容器１１０は、上述の構成と異なる構成を有してもよく、例えば、流体容器１１０が、流体噴射装置１００の本体１０２と同一平面上にある、又は、本体１０２に埋め込まれた構成、及び／又は、流体容器１１０が湾曲した構造ではない構成としてもよい。
【００３６】
流体噴射チップ１３０の１又は複数のノズル１７２が、１又は複数の流体を着滴させる、例えば、試験用スライド又はペトリ皿のような標的表面に向かって露出するように、流体噴射チップ１３０は、流体容器１１０の反対側に流体噴射装置１００の本体１０２に沿って配設される。本明細書で詳述されるように、流体容器１１０の開口部１１２と流体噴射チップ１３０のノズル１７２との間に、略直線状の妨げるものがない流体経路が画定されるように、図に示されるように、流体容器１１０と流体噴射チップ１３０は、流体噴射装置１００を通って伸張するＢ軸に沿って配列される。ここで、流体容器１１０に貯留された流体は、流体噴射チップ１３０に重力送りされてもよい。実施の形態では、流体容器１１０は、例えば、流体噴射装置１００を通り抜ける流体の流率を制御するなど、流体容器１１０に貯留された流体にかかる重力に対して少なくともある程度に対抗するために、背圧を与えるような構成であってもよい。
【００３７】
図４を参照すると、流体容器１１０及び流体噴射チップ１３０を含む流体噴射装置１００の一部分における拡大断面図が示されている。
【００３８】
図に示されるように、内部流路１１４は、例えば約５ｍｍの垂直距離に沿って、本体１０２に向かって下方向に広げてもよい。ここで、内部流路１１４は、開口部１１２において、例えば、約５ｍｍから１５ｍｍの最も狭い内径から、流体容器１１０が本体１０２と接触する、例えば、約１５ｍｍから２５ｍｍの最も広い内径までの範囲で広げてもよい。また、実施の形態では、内部流路１１４は、例えば、開口部１１２における内径が例えば１０ｍｍから、内部流路１１４の最も広い部分における例えば１８ｍｍの内径までの範囲で広げてもよい。
【００３９】
ここで、流体容器１１０は、ある量の流体を収容できるような寸法となっている。実施の形態では、流体容器１１０は、例えば、約１．８ｃｍ３〜約４．１ｃｍ３の容量の流体を収容するような寸法としてもよい。また、実施の形態では、流体容器１１０は、例えば、約０．５ｇの水性の流体を収容するような寸法としてもよい。
【００４０】
図に示されるように、本体１０２は、流体容器１１０の内部流路１１４と本体１０２の内部ボア１０８との間に流体経路が形成されるように流体容器１１０が上設される内部ボア１０８を含む。内部ボア１０８は、内部流路１１４において最も広い部分の内径と同様の、例えば、約１５ｍｍ〜２５ｍｍの内径を有してもよい。実施の形態では、内部ボア１０８は、これと異なる長さの内径を有してもよい。
【００４１】
流体噴射チップ１３０は、例えば、接着、成形、又は、超音波溶着などの適切な方法で、本体１０２の上に取り付けてもよい。ここで、流体容器１１０を有する本体１０２を設置し、流体噴射チップ１３０を本体１０２の一部分に取り付けることにより、流体噴射装置１００が組み立てられてもよい。これにより、流体噴射チップ１３０の内部流体経路は、本体１０２の内部ボア１０８及び流体容器１１０の内部流路１１４と流体連通し、実質的に妨げのない流体経路を提供する。
【００４２】
流体噴射チップ１３０は、基板１４０、複数の流体噴射素子１５０、流れ特徴層１６０、及び／又は、流れ特徴層１６０、及び／又は、ノズル層１７０を含んでもよい。実施の形態では、流体噴射チップ１３０は、これと異なる構成を有してもよい。
【００４３】
基板１４０は、２、３例を挙げると、例えば、半導体、及び／又は、ケイ素、二酸化ケイ素、サファイア、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、及び／又は、リン化インジウムなどの絶縁体材料から形成してもよい。基板１４０の一部分は、本体１０２の内部ボア１０８と流体連通する１又は複数の流路１４４を形成するよう加工してもよい。本明細書に記載されるように、流体噴射チップの加工部分は、２、３例を挙げると、例えば、研削、化学的エッチング、又は、フォトレジストを用いた所望の構造のパターニングなどの機械的な研削を含んでもよい。
【００４４】
１又は複数の噴射素子１５０は、基板１４０の上に配置されてもよい。本明細書で詳述されるように、電力が噴射素子１５０に供給された時、熱が生じ噴射素子１５０上、及び／又は、その付近に蓄積し、噴射素子１５０から流体が噴射するように、噴射素子１５０は、１又は複数の導体材料、及び／又は、抵抗材料を備えてもよい。ここで、噴射素子１５０は、熱噴射アクチュエータとして構成してもよい。実施の形態では、噴射素子１５０は、抵抗素子、誘電体及び保護層などを含んでもよいヒータースタックなどの、一以上の層状材料から形成されてもよい。噴射素子１５０により発生した熱量は、噴射素子１５０に供給された電量に正比例してもよい。実施の形態では、所定の温度プロファイルが噴射素子１５０により発生するように、電力が噴射素子１５０に供給されてもよい。例えば、意図した性能を実現させるために、一定又は可変の振幅、及び／又は、持続時間における一連の電力パルスを発生させてもよい。また、実施の形態では、噴射素子１５０は、例えば、圧電素子を用いた、異なる電力構成を有してもよい。また、実施の形態では、例えば、電気活性高分子（ＥＡＰ）のような運動エネルギーの移動により流体を噴射する噴射素子のような、異なる構成を有する噴射素子を流体噴射チップ１３０と共に用いてもよい。
【００４５】
流れ特徴層１６０は、基板１４０の上に配置されてもよい。流れ特徴層１６０は、層状に、又は、基板１４０に対して全体的に平面上にて隣接していてもよい。流れ特徴層１６０は、例えば、ポリマー材料で形成されてもよい。また、流れ特徴層１６０は、１又は複数の流れ特徴１６２が流れ特徴層１６０に沿って、及び／又は、流れ特徴層１６０内で形成されるよう加工してもよい。実施の形態では、流れ特徴１６２は、流れ特徴１６２が流体噴射チップ１３０を通る流体の流れを移動させるような配置、及び／又は、寸法を有してもよい。
【００４６】
ノズル層１７０は、流れ特徴層１６０の上に配置されてもよい。実施の形態では、ノズル層１７０は、流れ特徴層１６０と層状の関係に配置されもよい。また、実施の形態では、ノズル層１７０は、例えば、ポリマー材料で形成されてもよい。ノズル層１７０は、ノズル１７２が、流体噴射チップ１３０から噴射されている流体の出射孔として、ノズル層１７０の露出面に沿って配設されるように加工してもよい。これにより、ノズル１７２は、流体噴射チップ１３０を励起する流体の軌跡を方向づけるような配置、及び／又は、寸法を有してもよい。これにより、流体噴射チップ１３０は、流体を収容するための内液量を画定する。本明細書に記載される流体噴射チップ１３０の様々な特徴は、所望の内部容積を実現するように加工してもよい。
【００４７】
流体が流体容器１１０から移動し、流体噴射チップ１３０を通過し、ノズル１７２を通って出射することができるように、流路１４４、流れ特徴１６２及びノズル１７２の各々は、図に示される流体経路Ｆ１および流体経路Ｆ２のような、流体噴射チップ１３０内の１又は複数の流体経路を共同で画定する。本明細書に記載されるように、流体経路Ｆ１および流体経路Ｆ２は、流体が溜まりを作ったり、閉じ込められたり、又は、塞がれたりする可能性を実質的に抑制するように、実質的に障害物がない（開いている）。これにより、流体容器１１０の流路１４４及び本体１０２の内部ボア１０８は、流体経路Ｆ１および流体経路Ｆ２と共に、略直線状の妨げられない通路が形成され、流体はその通路を通って流れることができる。その結果、流体容器１１０に貯留された流体の実質上全てがノズル１７２を通って噴射する。さらに、所望の内部容積を有する流体容器１１０を設けることにより、流体噴射チップ１３０の提供が可能となる。これにより、流体噴射チップ１３０の内部構造が供する略直線状の妨げられない通路により、廃液を最小限に抑制しながら所定の離散量の流体が標的表面に噴射される。
【００４８】
本明細書に記載の流体噴射装置１００は、例えば、比較的少量の流体を用いた用途に適しており、それに伴い、流体噴射装置１００はコンパクトな構造を有してもよい。ここで、例えば一回限りの装置等、使い捨て装置として流体噴射装置１００を製造できるように、流体噴射装置１００の製造時間及び製造コストを削減してもよい。試料汚染を回避するために、例えば、医療検査及び臨床検査などの多くの分野での用途において、使い捨てのプリントヘッド構造を用いることが望ましいであろう。
【００４９】
図５を参照すると、本発明の一例示的な実施の形態による流体噴射システムは、全体的に参照符号１０００で表される。流体噴射システム１０００は、流体噴射装置１００の少なくとも一部分を受ける流体噴射プリンタ２００を含む。実施の形態では、流体噴射プリンタ２００は、異なる構造を持つ流体噴射装置を受けてもよい。また、試験表面Tも図示されており、この試験表面Tは、例えば、流体を貯留することができる試験管の一群、又は、くぼんだ容器の配列であってもよい。実施の形態では、試験表面Tは、例えば、試験用スライド、又は、ペトリ皿であってもよい。また、試験表面Tは、流体噴射プリンタ２００の一部分に配設されてもよい。
【００５０】
流体噴射プリンタ２００は、ハウジング２０２、及び、流体噴射装置１００の一部分を受けるための少なくとも一つのキャリア２１０を含む。ここで、キャリア２１０は、流体噴射装置１００の一部分を受けるための内的陥没部を含んでもよく、及び／又は、２、３例を挙げると、例えば、クリップ、締め具、又は、つまみ構造と、流体噴射装置１００とを連結するのに適切な表面を提示してもよい。
【００５１】
また、キャリア２１０は、例えば、流体噴射装置１００の電気コネクタ１２０（図３）を介して、内部電源又は電力供給網からの電力にコンタクトしたり、その電力を供給したりするための導電性の部分（図示されない）を含んでもよい。ここで、キャリア２１０は、流体噴射装置１００と流体噴射プリンタ２００との間に、物理的かつ電気的なインターフェースを提供する。
【００５２】
実施の形態では、キャリア２１０は、キャリア２１０が直接的に、及び／又は、間接的にスライド可能なレールに沿って、流体噴射プリンタ２００に対して移動可能であってもよい。図に示されるように、キャリア２１０は、一対の側部レール２１２に沿ってスライド自在に移動可能であってもよく、側部レール２１２の各々は、一対の縦方向レール２１４に沿って相互にスライド自在に移動可能であってもよい。ここで、キャリア２１０は、例えば、ｘ−ｙグリッドのような、試験表面Tに平行な２次元の平面に沿って移動可能であってもよい。
【００５３】
流体噴射プリンタ２００は、例えば、流体噴射装置１００の噴射アクチュエータ１５０（図４）の点火など、電気を動力源とした様々な機能を達成するためのコントローラ２０４を含んでもよい。これにより、コントローラ２０４は、持続性コンピュータメモリからの命令を読み込み可能な、１又は複数のプロセッサを含んでもよいし、それらプロセッサと電気的に結合されていてもよい。流体噴射プリンタ２００が有する電気を動力源とした機能は、インターフェース２１６を介してユーザが手動で作動させてもよく、インターフェース２１６は、２、３例を挙げると、例えば、ボタン、つまみ、トグル、及び／又は、容量性のタッチパネルであってもよい。
【００５４】
図４及び図５を参照すると、ユーザは、使用時に流体噴射装置１００を流体噴射プリンタ２００のキャリア２１０に挿入してもよいし、取り付けてもよい。そして、ある量の流体が、例えば、ピペット又は流体点滴器を用いて、流体噴射装置１００の流体容器１１０の中に貯留されてもよい。実施の形態では、ある量の流体は、自動装置、例えば、流体噴射プリンタ２００の一部分により流体容器１１０の中に貯留してもよい。流体噴射装置１００に収容可能な流体の量は、流体容器１１０の内部容積、本体１０２の内部ボア１０８の容積、及び、流体噴射チップ１３０の内部容積によって決まる。
【００５５】
流体を流体噴射装置１００に貯留すると、１又は複数の電力パルスが流体アクチュエータ１５０に与えられ、ノズル１７２からフラッシュ蒸発及び液滴の噴射を生じさせる。
【００５６】
（実施の形態２）
流体容器１１０及び流体噴射チップ１３０を含む流体噴射装置１００の一部分における拡大断面図について、図６Ａを参照しながら説明する。
【００５７】
図に示されるように、環状壁１１２Ａは、外表面１１２ａと内表面１１２ｂとを含む。これにより、流体容器１１０の内径は、環状壁１１２Ａの内表面１１２ｂ上の正反対に位置する２点の間で測定可能である。流体容器１１０の内径は、環状壁１１２Ａの上部の、例えば、約５ｍｍ〜１０ｍｍの最も狭い位置から、環状壁１１２Ａの底部の、例えば、約１５ｍｍ〜２５ｍｍの最も広い位置まで広げてもよい。実施の形態では、流体容器１１０は、環状壁１１２Ａの上部における１０ｍｍから底部における１８ｍｍまでの範囲で広がる内径を有してもよい。流体容器１１０の高さは、環状壁１１２Ａの垂直方向に最も高い位置と最も低い位置との間を測定可能である。流体容器１１０は、例えば、約３ｍｍから約１０ｍｍの高さを有してもよい。実施の形態では、流体容器１１０は、５ｍｍの高さを有してもよい。また、実施の形態では、流体容器１１０は、約１．８ｃｍ３〜約４．３ｃｍ３の流体を収容するような寸法を有してもよい。また、実施の形態では、流体容器１１０は、例えば、０．５ｇの水性の流体を収容するような寸法を有してもよい。ここで、流体容器１１０の内径及び高さは、所望の内部容積を供するよう選択することができる。実施の形態では、流体容器１１０は、例えば、楕円形、長方形、三角形、又は、円錐などのような先細形状のように、異なる構成を有してもよい。
【００５８】
図に示されるように、流体容器１１０は、環状壁１１２Ａの内表面１１２ｂの周辺に配置された、多数の流体制御表面１１６を含む。流体が流体噴射装置１００を通る際に移動する経路に沿って流体制御表面１１６が配置されるように、流体制御表面１１６は少なくとも部分的に内部流路１１４内に突出してもよい。図に示されるように、流体制御表面１１６は、断面において、丸みを帯びた長方形の形状を有してもよく、又、本明細書に詳述されるような異なる断面形状を有してもよい。実施の形態では、流体制御表面１１６は、流体容器１１０の壁と一体的に形成されてもよく、例えば、流体容器１１０の環状壁１１２Ａと共に成形されてもよいし、環状壁１１２Ａから切り取って形成されてもよい。また、実施の形態では、流体制御表面１１６は、例えば、Ｏリング又は円周クリップとして流体容器１１０の内壁に貼り付けてもよい。
【００５９】
流体制御表面１１６は、例えば、流体が流体制御表面１１６に付着することにより、内部流路１１４を通る流体に接触及び係合するように構成される。図に示されるように、流体制御表面１１６付近を通る流体は、表面張力が流体を横切って生じるような接点において付着してもよい。一例示的な実施の形態では、流体噴射装置１００を通る流体の液量の外周は、流体制御表面１１６に付着してもよい。その結果、流体の液量のかさが重力の影響で下降し続けると、その液量の外周はメニスカスＭが形成されるようなけん引力を経験する。図６ＡにはメニスカスＭが凹型として示されるが、流体は、制御表面インターフェースによっては、凸型形状を有してもよい。
【００６０】
ここで、流体制御表面１１６は、内部流路１１４を通る流体の、例えば流率などの速さが遅くなるように、流体容器１１０を通る流体の重さに少なくとも部分的に対抗するための毛管現象を流体に与える。これにより、流体制御表面１１６は、流体噴射装置１００から噴射される流体へのある程度の制御として、流体に背圧をかけてもよい。例えば、流体制御表面１１６は、本明細書で詳述されるように、内部流路１１４を通る流体が、流体チップ１３０による計画的な噴射の前に、例えば流涎又は滴下などの望まない動きを最小にしたり、抑制したりしてもよい。流体容器１１０を通る流体への流体制御表面１１６によるこのような制御手段は、流体噴射装置１００（図１）で用いられる流体についての無駄を最小限に抑えることに寄与する。
【００６１】
次に、他の実施の形態に係る本発明の断面について、図６Ｂを参照しながら説明する。図に示されるように、多数の流体制御表面１１６Ｂが流体容器１１０Ｂの環状壁１１２Ｂの内表面に沿って配置される。図に示されるように、流体制御表面１１６Ｂは、例えば、丸みを帯びた、又は、ドーム型の、湾曲した断面形状を有する。
【００６２】
別の他の実施の形態に係る本発明の断面について、図６Ｃを参照しながら説明する。図に示されるように、多数の流体制御表面１１６Ｃが流体容器１１０Ｃの環状壁１１２Ｃの内表面に沿って配置される。図に示されるように、流体制御表面１１６Ｃは、例えば、楔形の、又は、三角形状の、先のとがった断面形状を有する。
【００６３】
次に、別の他の実施の形態に係る本発明の断面について、図６Ｄを参照しながら説明する。図に示されるように、多数の流体制御表面１１６Ｄが流体容器１１０Ｄの環状壁１１２Ｄの内表面に沿って配置される。図に示されるように、流体制御表面１１６Ｄは、上向きのかぎ型の断面形状を有する。
【００６４】
別の他の実施の形態に係る本発明の断面について、図６Ｅを参照しながら説明する。図に示されるように、多数の流体制御表面１１６Ｅが流体容器１１０Ｅの環状壁１１２Ｅの内表面に沿って配置される。図に示されるように、流体制御表面１１６Ｅは、流体容器１１０Ｅの内部流路１１４Ｅ内に突出しないが、その代わりに、流体容器１１０Ｅの切断、又は、はめ込み成形により、流体容器１１０Ｅの環状壁１１２Ｅ内に埋め込まれている。
【００６５】
本発明の実施の形態に記載の流体容器は、流体容器を通って流れる流体に所望量の背圧がかかるように、異なる表面構造、例えば、形、質感、及び／又は、材料組成を有してもよいことが理解されよう。実施の形態では、流体容器に沿って配置される流体制御表面は、２、３例を挙げると、例えば、ギザギザの、とげのある、固い、うねのある、又は、刻みつきの断面形状を有してもよい。また、実施の形態では、流体容器に沿って配置される流体制御表面は、連続していてもよいし、１又は複数の切れ目があってもよい。また、実施の形態では、流体容器は、容器を通り過ぎる流体の所望の流率を提供する材料、例えば、親水性材料で覆われてもよいし、コーティングされてもよい。実施の形態では、流体容器は、例えば、流体容器と流体噴射装置本体が接する場所に沿って形成される、へり、リッジ、及び／又は、粘着性の継ぎ目等の、流体制御表面を追加的に含んでもよい。
【００６６】
図６Ａに戻って参照すると、流体噴射装置１００の本体１０２は、流体容器１１０の内部流路１１４と本体１０２の内部ボア１０８との間に流体経路が形成されるように、流体容器１１０が上設される内部ボア１０８を含む。図に示されるように、内部ボア１０８は、流体容器１１０の最も広い部分の内径、例えば、約１５ｍｍ〜約２５ｍｍ、と同程度の長さの直径を有してもよい。実施の形態では、内部ボア１０８は、これと異なる長さの直径を有してもよい。
【００６７】
（実施の形態３）
本発明の一例示的実施の形態３に係る流体噴射システムについて、図７及び図８を参照しながら説明する。この流通噴射システムは、全体的に参照符号１０００で表される。流体噴射システム１０００は、流体噴射装置１００と流体貯蔵装置１９０とを含む。本明細書に記載されるように、標的表面への噴射のために、流体貯蔵装置１９０から流体噴射装置１００へ、ある量の流体を送ることができるように、流体噴射装置１００は、アダプタ１８０を介して流体貯蔵装置１９０と連結するよう構成される。
【００６８】
流体噴射装置１００は、流体容器１１０、電気コネクタ１２０、及び、流体噴射チップ１３０が配置される本体１０２を含む。
【００６９】
本体１０２は、ユーザ関与部分１０４及び噴射部分１０６を含む細長い部材であってもよい。ユーザ関与部分１０４は、流体噴射装置１００を操作するための分かりやすく容易に握れる領域をユーザ又は把持具に提供する表面特性１０５（例えば、つまみ、突起、又は、出っ張り）を含んでもよい。
【００７０】
本明細書で詳述されるように、噴射部分１０６は、流体容器１１０、流体噴射チップ１３０、及び、電気コネクタ１２０の少なくとも一部分を含む。本体１０２は、本明細書に記載の用途に適した材料、２、３例を挙げると、例えば、ガラス、ポリマー材料、複合材料等、１又は複数の材料から形成される。実施の形態では、ユーザ関与部分１０４、及び／又は、噴射部分１０６は、これと異なる構成を有してもよい。
【００７１】
図７及び図８、さらには図９及び図１０を参照すると、電気コネクタ１２０は、本体１０２の一部分に沿って伸長し、１又は複数の接合パッド１２２を介して流体噴射チップ１３０と電気的に接続されている。本明細書で詳述されるように、電気コネクタ１２０は、流体噴射チップ１３０に電力を供給するため、流体噴射システムの一部分に接触可能な（図示されない）電導体を含むテープ自動接合（ＴＡＢ）回路であってもよい。実施の形態では、電気コネクタ１２０は、例えば、電気コネクタ１２０が本体１０２の少なくとも一部分に沿って内設される等、これと異なる構成を有してもよい。
【００７２】
図に示されるように、流体容器１１０は、本体１０２の表面から突出し、流体容器１１０を通って伸長する内部流路１１４（図１１）に通じる開口部１１２を提示する。図に示されるように、流体容器１１０は、空洞のドーム型形状を有してもよい。流体容器１１０は、２、３例を挙げると、例えば、接着、溶接、又は、機械的結合により本体１０２に連結された、分離可能な部品であってもよい。実施の形態では、流体容器１１０は、本体１０２と一体化して形成されてもよい。また、実施の形態では、流体容器１１０は、これと異なる構成を有してもよく、例えば、流体容器１１０が、流体噴射装置１００の本体１０２と同一平面上にある、又は、本体１０２に埋め込まれた構成、及び／又は、流体容器１１０が湾曲した構造ではない構成としてもよい。
【００７３】
図７、図８、図９及び図１０を参照すると、アダプタ１８０は、貯蔵素子部分１８２と、噴射素子部分１８４とを有する。本明細書で詳述されるように、貯蔵素子部分１８２は、流体貯蔵装置１９０と連結するように構成される。噴射素子部分１８４は、流体噴射装置１００の本体１０２と連結するように構成してもよい。これにより、アダプタ１８０の噴射素子部分１８４は、内部チャンバ１１２が流体容器１１０を少なくとも部分的に受けるような寸法を有するように画定する。内部チャンバ１１２は、流体容器１１０と同様の形状を有してもよいし、異なる構成を有してもよい。図に示されるように、噴射素子部分１８４は、噴射素子部分１８４から伸長する一対の下方向延長アーム１９４を含んでもよく、下方向延長アーム１９４は、流体容器１１０と、それらアームの間に位置する流体噴射装置１００の本体１０２の一部分とを受ける。本体１０２は、アダプタ１８０と流体噴射装置１００との間に安定した係合を提供するために、下方向延長アーム１９４の各々の内向き凸部１９６を受けるための一対の凹部１０３を含んでもよい。図に示されるように、内向き凸部１９６は、流体噴射装置１００の本体１０２の凹部１０３への滑りを容易にする先細の形状を有してもよい。実施の形態では、例えば、手動で、又は、凹部１０３から内向き凸部１９６を取り外すための工具を用いて、下方向延長アーム１９４を流体噴射装置１００から取り外す等、流体噴射装置１００から取り外せるようにアダプタ１８０を構成してもよい。また、実施の形態では、アダプタ１８０は、例えば、下方向延長アーム１９４の数が異なったり、及び／又は、内向き凸部１９６の構成が異なったり等、流体噴射装置１００の一部分と係合するための異なる特性を含んでもよい。
【００７４】
例えば、下方向延長アーム１９４及び内向き凸部１９６の寸法、及び／又は、流体噴射装置１００の本体１０２の凹部１０３の位置など、アダプタ１８０の噴射素子部分１８４の許容範囲は、流体噴射装置１００との連結時に、アダプタ１８０が下方向の圧力を流体容器１１０にかけるようなものであってもよい。図に示されるように、アダプタ１８０は、噴射素子部分１８４内に埋め込まれ、アダプタ１８０と流体噴射装置１００との連結時に流体貯蔵装置１９０と流体噴射装置１００の本体１０２の一部分を密封するよう係合するために少なくとも部分的に露出する密封部材１９２を含んでもよい。ここで、密封部材１９２は、例えば、流体容器１１０からの液漏れの阻止又は防止等、ある程度の流体密閉を提供してもよい。実施の形態では、アダプタ１８０は、密封部材１９２とは異なる流体密封要素を組み込んでもよい。
【００７５】
流体容器１１０の外部分に沿って位置する、対応する切り込み部を係合させるために、実施の形態では、アダプタ１８０の噴射素子部分１８４内における流体容器１１０の正確な位置を求め、流体容器１１０上の対応する切り込み部に入る内凸部１８９の音、及び／又は、振動により適切な連結を確認することで、ユーザが流体貯蔵装置１９０と流体噴射装置１００とを連結することができるように、噴射素子部分１８４の内凸部１９８は、バネで付勢されていてもよい。実施の形態では、内凸部１９８は、アダプタ１８０が流体噴射装置１００から離されるように、解除（release）を含んでもよい。また、実施の形態では、流体容器１１０は、例えば、ねじカップリング等の違う方法で、アダプタ１８０と連結してもよい。また、実施の形態では、アダプタ１８０の噴射素子部分１８４は、流体噴射装置１００又は流体噴射装置１００の他の部分に接着してもよい。また、実施の形態では、アダプタ１８０は、流体噴射装置１００と一体的に形成してもよい。
【００７６】
流体噴射チップ１３０の１又は複数のノズル１７２が、１又は複数の流体を着滴させる、例えば試験用スライド又はペトリ皿のような標的表面に向かって露出するように、流体噴射チップ１３０は、流体容器１１０の反対側に流体噴射装置１００の本体１０２に沿って配設される。本明細書で詳述されるように、流体容器１１０の開口部１１２と流体噴射チップ１３０のノズル１７２との間に、略直線状の妨げるものがない流体経路が画定されるように、図に示されるように、アダプタ１８０、流体容器１１０及び流体噴射チップ１３０は、流体噴射装置１００を通って伸長するＢ軸に沿って配列される。ここで、流体容器１１０に貯留された流体は、流体噴射チップ１３０に重力送りされてもよい。実施の形態では、流体容器１１０は、例えば、流体噴射装置１００を通り抜ける流体の流率を制御するなど、流体容器１１０に貯留された流体にかかる重力に対して少なくともある程度に対抗するために、背圧を与えるような構成であってもよい。
【００７７】
次に、図１０を参照すると、流体容器１１０と連結したアダプタ１８０と、本体１０２に装着された流体噴射チップ１３０とを含む流体噴射装置１００の一部分における、拡大断面図が示されている。
【００７８】
図に示されるように、流体容器１１０の内部流路１１４と流体連通する内部通路１８５が設けられるように、アダプタ１８０は中空内部を画定する。これにより、アダプタ１８０内に貯留された流体は、例えば、重力、圧力、及び／又は、毛管現象の影響により、流体容器１１０に向かわせられてもよい。実施の形態では、アダプタ１８０は、例えば、流体を流体容器１１０の開口部１１２に向かわせるための（図示されない）漏斗又は下方に方向づけられた表面等の流体ガイドを組み込んでもよい。
【００７９】
図示されるように、針１８６は、アダプタ１８０の内部通路１８５内に装着され、アダプタ１８０の貯蔵素子部分１８２を通って上方に伸長する。本明細書で詳述されるように、針１８６は、流体貯蔵装置１９０の一部分と係合するように構成されてもよい。実施の形態では、針１８６は、流体が通過して移動できるような内部通路を画定してもよい。
【００８０】
本明細書で詳述されるように、例えば、連結時にアダプタ１８０と流体貯蔵装置１９０との間に、実質的に液漏れしない密封を形成する補助を行うため、アダプタ１８０の外部周辺に一対の密封部材１８８を配置してもよい。密封部材１８８は、アダプタ１８０の外表面の周辺に配置された一対のポリマー材のＯリングであってもよい。実施の形態では、密封部材１８８は、これと異なる構成を有してもよい。また、実施の形態では、密封部材の数は異なってもよい。
【００８１】
内部流路１１４は、例えば約５ｍｍの垂直距離に沿って、本体１０２に向かって下方向に広げてもよい。ここで、内部流路１１４は、開口部１１２において、例えば、約５ｍｍから１５ｍｍの最も狭い内径から、流体容器１１０が本体１０２と接触する、例えば、約１５ｍｍから２５ｍｍの最も広い内径までの範囲で広げてもよい。また、実施の形態では、内部流路１１４は、例えば、開口部１１２における例えば１０ｍｍの内径から、内部流路１１４の最も広い部分における例えば１８ｍｍの内径までの範囲で広げてもよい。
【００８２】
ここで、流体容器１１０は、ある量の流体を収容できるような寸法となっている。実施の形態では、流体容器１１０は、例えば、約１．８ｃｍ３〜約４．１ｃｍ３の容量の流体を収容するような寸法としてもよい。また、実施の形態では、流体容器１１０は、例えば、約０．５ｇの水性の流体を収容するような寸法としてもよい。
【００８３】
図に示されるように、本体１０２は、流体容器１１０の内部流路１１４と本体１０２の内部ボア１０８との間に流体経路が形成されるように流体容器１１０が上設される内部ボア１０８を含む。内部ボア１０８は、内部流路１１４において最も広い部分の内径と同様の、例えば、約１５ｍｍ〜２５ｍｍの内径を有してもよい。実施の形態では、内部ボア１０８は、これと異なる長さの内径を有してもよい。
【００８４】
流体噴射チップ１３０は、例えば、接着、成形、又は、超音波溶着などの適切な方法で、本体１０２の上に取り付けてもよい。ここで、流体容器１１０を有する本体１０２を設置し、流体噴射チップ１３０を本体１０２の一部分に取り付けることにより、流体噴射装置１００が組み立てられてもよい。これにより、流体噴射チップ１３０の内部流体経路は本体１０２の内部ボア１０８及び流体容器１１０の内部流路１１４と流体連通し、実質的に妨げのない流体経路を提供する。
【００８５】
流体噴射チップ１３０は、基板１４０、複数の流体噴射素子１５０、流れ特徴層１６０、及び／又は、流れ特徴層１６０、及び／又は、ノズル層１７０を含んでもよい。実施の形態では、流体噴射チップ１３０は、これと異なる構成を有してもよい。
【００８６】
基板１４０は、２、３例を挙げると、例えば、半導体、及び／又は、ケイ素、二酸化ケイ素、サファイア、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、及び／又は、リン化インジウムなどの絶縁体材料から形成されてもよい。基板１４０の一部分は、本体１０２の内部ボア１０８と流体連通する１又は複数の流路１４４を形成するよう加工してもよい。本明細書に記載されるように、流体噴射チップの加工部分は、２、３例を挙げると、例えば、研削、化学的エッチング、又は、フォトレジストを用いた所望の構造のパターニングなど、機械的な研削を含んでもよい。
【００８７】
１又は複数の噴射素子１５０は、基板１４０の上に配置されてもよい。本明細書で詳述されるように、電力が噴射素子１５０に供給された時、熱が生じ、噴射素子１５０上、及び／又は、その付近に蓄積し、噴射素子１５０から流体が噴射するように、噴射素子１５０は、１又は複数の導体材料、及び／又は、抵抗材料を備えてもよい。ここで、噴射素子１５０は、熱噴射アクチュエータとして構成してもよい。実施の形態では、噴射素子１５０は、抵抗素子、誘電材料及び保護層などを含んでもよいヒータースタックなどの、一以上の層状材料から形成されてもよい。噴射素子１５０により発生した熱量は、噴射素子１５０に供給された電量に正比例してもよい。実施の形態では、所定の温度プロファイルが噴射素子１５０により発生するように、電力が噴射素子１５０に供給されてもよい。例えば、意図した性能を実現させるために、一定又は可変の振幅、及び／又は、持続時間における一連の電力パルスを発生させてもよい。また、実施の形態では、噴射素子１５０は、例えば、圧電素子を用いた、異なる電力構成を有してもよい。また、実施の形態では、例えば、電気活性高分子（ＥＡＰ）のような運動エネルギーの移動により流体を噴射する噴射素子のような、異なる構成を有する噴射素子を流体噴射チップ１３０と共に用いてもよい。
【００８８】
流れ特徴層１６０は、基板１４０の上に配置されてもよい。流れ特徴層１６０は、層状に、又は、基板１４０に対して全体的に平面上にて隣接していてもよい。流れ特徴層１６０は、例えば、ポリマー材料で形成されてもよい。また、流れ特徴層１６０は、１又は複数の流れ特徴１６２が流れ特徴層１６０に沿って、及び／又は、流れ特徴層１６０内で形成されるよう加工してもよい。実施の形態では、流れ特徴１６２は、流れ特徴１６２が流体噴射チップ１３０を通る流体の流れを方向づけるような配置、及び／又は、寸法を有してもよい。
【００８９】
ノズル層１７０は、流れ特徴層１６０の上に配置されてもよい。実施の形態では、ノズル層１７０は、流れ特徴層１６０と層状の関係に配置されもよい。また、実施の形態では、ノズル層１７０は、例えば、ポリマー材料で形成されてもよい。ノズル層１７０は、ノズル１７２が、流体噴射チップ１３０から噴射されている流体の出射孔として、ノズル層１７０の露出面に沿って配設されるように加工してもよい。これにより、ノズル１７２は、流体噴射チップ１３０を励起する流体の軌跡を方向付けるような配置、及び／又は、寸法を有してもよい。これにより、流体噴射チップ１３０は、流体を収容するための内液量を画定する。本明細書に記載される流体噴射チップ１３０の様々な特徴は、所望の内部容積を実現するように加工してもよい。
【００９０】
流体が流体容器１１０から移動し、流体噴射チップ１３０を通過し、ノズル１７２を通って出射することができるように、流路１４４、流れ特徴１６２及びノズル１７２の各々は、図に示される流体経路Ｆ１および流体経路Ｆ２のような、流体噴射チップ１３０内の１又は複数の流体経路を共同で画定する。本明細書に記載されるように、流体経路Ｆ１および流体経路Ｆ２は、流体が溜まりを作ったり、閉じ込められたり、又は、塞がれたりする可能性を実質的に抑制するように、実質的に障害物がない。これにより、流体容器１１０の流路１４４及び本体１０２の内部ボア１０８は、流体経路Ｆ１および流体経路Ｆ２と共に、略直線状の妨げられない通路が形成され、流体はその通路を通って流れることができる。その結果、流体容器１１０に貯留された流体の実質上全てがノズル１７２を通って噴射する。さらに、所望の内部容積を有する流体容器１１０を設けることにより、流体噴射チップ１３０の提供が可能となる。これにより、流体噴射チップ１３０の内部構造が供する略直線状の妨げられない通路により、廃液を最小限に抑制しながら所定の離散量の流体が標的表面に噴射される。
【００９１】
次に、図１２は、流体貯蔵装置１９０により結合された、アダプタ１８０及び流体噴射装置１００の上部分の断面図を示す。
【００９２】
図に示されるように、流体貯蔵装置１９０は、内部容器２３０と、当該内部容器２０３から下方に伸長する流体結合部分２２０とを備える。内部容器２３０は、ある量の流体が保持された、例えば、袋又は密閉したフィルムなどの流体保持膜２３２に少なくとも部分的に塞がれる流体貯蔵装置１９０の内部容積である。流体保持膜２３２内に貯留する流体が、２、３例を挙げると、例えば、空気、他の環境条件、又は、汚染物から隔てられるように、流体保持膜２３２が供される。流体保持膜２３２は、内部容器２３０を囲む壁だけでなく、流体貯蔵装置１９０からの液漏れに対する予防策を提供してもよい。実施の形態では、流体保持膜２３２及びその中の流体が流体貯蔵装置１９０から取り外し可能なように流体貯蔵装置１９０を備えてもよい。例えば、流体貯蔵装置１９０は、モジュラーコンポーネントとして構成してもよい。
【００９３】
図に示されるように、バイアス部材２３４は、流体保持膜２３２の内表面に沿って伸びる2枚のプレート２３６の間に配置されてもよい。例えば、流体保持膜２３２に貯留された流体が、例えば、流涎、滴下、或いは、漏出したり、速く流れすぎたり、又は、予期せぬ特徴を示したりなどすることがないように、背圧などの少なくとも部分的かつ否定的な圧力環境が流体保持膜２３２内で生じるように、バイアス部材２３４は、2枚のプレート２３６が、例えば、外側に背向するように促してもよい。このタイプの流体背圧メカニズムの例は、米国特許出願公開Ｎｏ．２０１３／０３４２６１８に開示されており、その全容は参照されることにより組み込まれる。
【００９４】
図に示されるように、流体結合部分２２０は、流体保持膜２３２の内部と例えばチューブ、又は、隔壁（図示しない）のような弁などの流体接続により流体連通する内部チャンバ２２４と、アダプタ１８０とを相互に係合させる器具収納部２２２を画定する。密封２２６は、内部チャンバ２２４の下向き側に沿って配置され、流体結合部分２２０の内部チャンバ２２４と周辺環境との間の、実質的に流体密閉する防壁を維持する。密封２２６は、例えば、エラストマーのようなポリマー部材などの変形可能な部材であってもよい。ここで、密封２２６は、本明細書で詳述されるように、少なくとも部分的に再構成可能であってもよい。
【００９５】
図に示されるように、流体結合部分２２０の器具収納部２２２は、アダプタ１８０の貯蔵装置部分１８２の少なくとも一部分を受ける。これにより、貯蔵装置部分１８２の少なくとも一部分が流体結合部分２２０の外壁と流体結合部分２２０の内部チャンバ２２４の外壁との間にある器具収納部２２２内に配置されてもよい。実施の形態では、アダプタ１８０の貯蔵装置部分１８２、及び／又は、流体結合部分２２０の器具収納部２２２は、先細の形状を有し、例えば、圧入、又は、ルアータイプ建具のようなねじカプリング等により相互に係合してもよい。アダプタ１８０の密封部材１８８は、器具収納部２２２内に追加して配置してもよく、漏出の予防など、流体結合部分２２０と周辺環境との間を実質的に流体密閉する防壁を維持するのを補助するために流体結合部分２２０の壁に押圧的に係合する。また、実施の形態では、流体貯蔵装置１９０とアダプタ１８０とは、２、３例を挙げると、例えば、ねじ式嵌入、凹凸（クリック）嵌合(tab and notch (clicking) arrangement)、又は、スナップ嵌め等の、異なる種類の結合により相互に係合してもよい。
【００９６】
上述のように、流体貯蔵装置１９０とアダプタ１８０とを結合すると、密封２２６により供される実質的に流体密封する防壁が、制御の下、破られるように、針１８６は、流体結合部分２２０の密封２２６を通って貫通し伸長してもよい。実施の形態では、流体保持膜２３２からの流体が針１８６の周辺を流れ、アダプタ１８０を通って流体容器１１０に流入することができるように、針１８６は、密封２２６の一部分を貫通し、膨張させてもよい。また、実施の形態では、針１８６は、この内部通路を画定してもよく、これにより、針１８６による密封２２６の貫通時に、流体保持膜２３２からの流体が針１８６の内部通路に進入し、アダプタ１８０を通って流体容器１１０に向かって流れることができる。
【００９７】
例えば、アダプタ１８０の針１８６が流体貯蔵装置１９０における流体結合部分２２０の密封２２６から撤退する等、流体噴射装置１００と流体貯蔵装置１９０が結合されると、密封２２６は、針１８６による貫通が行われる前の状態、例えば、流体結合部分２２０と周辺環境との間の、実質的に流体密封する防壁を維持する状態、に戻ってもよい。これにより、針１８６の撤退時に、針１８６による密封２２６の膨張又は穿刺が収縮してもよい。ここで、密封２２６は、例えば、エラストマー素材のように、弾力性のある構造を有してもよい。また、実施の形態では、密封２２６は、例えば、弁のような１又は複数の一方向の密封機構をさらに組み込んでもよい。
【００９８】
これにより、流体貯蔵装置１９０は、例えば、針１８６により繰り返される密封２２６の貫通、及び、針１８６の撤退後の密封２２６の回復等、多用途に応じて構成可能な、流体の貯蔵、及び／又は、開放のための装置を提示する。ここで、流体貯蔵装置１９０は、複数の流体噴射装置１００と共に用いられることができるように再利用可能な構成要素を提供する。
【００９９】
本明細書に記載されるように、流体噴射装置１００は、例えば、比較的少量の流体を用いた用途に適しており、それに伴い、流体噴射装置１００はコンパクトな構造を有してもよい。ここで、例えば一回限りの装置等、使い捨て装置として流体噴射装置１００を製造できるように、流体噴射装置１００の製造時間及び製造コストを削減してもよい。試料汚染を回避するために、例えば、医療検査及び臨床検査などの多くの分野での用途において、使い捨てのプリントヘッド構造を用いることが望ましいであろう。
【０１００】
次に、本発明の一例示的な実施の形態に係る流体噴射システムについて、図１３を参照しながら説明する。この流体噴射システムは、全体的に参照符号２０００で表される。流体噴射システム２０００は、流体噴射システム１０００（図７）と相互運用するよう構成される流体噴射プリンタ３００を含む。これにより、プリンタ３００は、流体噴射装置１００の少なくとも一部分を受けるよう構成される。プリンタ３００が流体噴射装置１００及びアダプタ１８０と連結されていることが明確に示されている一方で、本明細書に記載されるように、流体貯蔵装置１９０（図７）がプリンタ３００上でアダプタ１８０と連結されるであろうことが分かる。実施の形態では、流体噴射プリンタ３００は、流体噴射装置１００とは異なる構成の流体噴射装置を受けてもよい。また、試験表面Tも図示されており、例えば、流体を貯留することができる、試験管の一群、又は、くぼんだ容器の配列であってもよい。また、実施の形態では、試験表面Tは、例えば、試験用スライド、又は、ペトリ皿であってもよい。また、試験表面Tは、流体噴射プリンタ２００の一部分に配設されてもよい。
【０１０１】
流体噴射プリンタ３００は、ハウジング３０２と、流体噴射装置１００の少なくとも一部分を受けるための少なくとも一つのキャリア３１０とを含む。ここで、キャリア３１０は、流体噴射装置１００の一部分を受けるための内的陥没部を含んでもよく、及び／又は、２、３例を挙げると、例えば、クリップ、締め具、又は、つまみ構造と、流体噴射装置１００とを連結するのに適切な表面を提示してもよい。
【０１０２】
キャリア３１０は、流体噴射装置１００の電気コネクタ１２０（図１０）に接触したり、例えば、流体噴射装置１００の電気コネクタ１２０を介して、内部電源又は電力供給網からの電力にコンタクトしたり、その電力を供給したりするための導電性の部分（図示されない）を含んでもよい。ここで、キャリア３１０は、流体噴射装置１００と流体噴射プリンタ２００との間に、物理的かつ電気的インターフェースを提供する。
【０１０３】
実施の形態では、キャリア３１０は、キャリア３１０が直接的に、及び／又は、間接的にスライド可能なレールに沿って、流体噴射プリンタ３００に対して移動可能であってもよい。図に示されるように、キャリア３１０は、一対の側部レール３１２に沿ってスライド自在に移動可能であってもよく、側部レール３１２の各々は、一対の縦方向レール３１４に沿って相互にスライド自在に移動可能であってもよい。ここで、キャリア３１０は、例えば、x-yグリッドのような、試験表面Tに平行な２次元の平面に沿って移動可能であってもよい。
【０１０４】
流体噴射プリンタ３００は、例えば、流体噴射装置１００の噴射アクチュエータ１５０（図１１）の点火など、電気を動力源とした様々な機能を達成するためのコントローラ３０４を含んでもよい。これにより、コントローラ３０４は、持続性コンピュータメモリからの命令を読み込み可能な、１又は複数のプロセッサを含んでもよいし、それらプロセッサと電気的に結合されていてもよい。流体噴射プリンタ３００が有する電気を動力源とした機能は、インターフェース３１６を介してユーザが手動で作動させてもよく、インターフェース３１６は、２、３例を挙げると、例えば、ボタン、つまみ、トグル、及び／又は、容量性のタッチパネルであってもよい。
【０１０５】
図１１及び図１２を参照すると、ユーザは、使用時に流体噴射装置１００を流体噴射プリンタ３００のキャリア３１０に挿入してもよいし、取り付けてもよい。そして、ある量の流体が、例えば、ピペット又は流体点滴器を用いて、直接アダプタ１８０又は流体容器１１０の中に貯留されてもよい。実施の形態では、ある量の流体は、自動装置、例えば、流体噴射プリンタ３００の一部分により流体容器１１０の中に貯留してもよい。流体噴射装置１００に収容可能な流体の量は、流体容器１１０の内部容積、本体１０２の内部ボア１０８の容積、及び、流体噴射チップ１３０の内部容積によって決まる。
【０１０６】
流体を流体噴射装置１００に貯留すると、１又は複数の電力パルスが流体アクチュエータ１５０に供され、ノズル１７２からフラッシュ蒸発及び液滴の噴射を生じさせる。
【０１０７】
本発明の具体的な実施の形態を例示し説明してきたが、当業者にとっては本発明の精神と範囲を逸脱しない様々な他の変化形態および変更形態が明白であろう。したがって、本発明の範囲内のそのような変化形態および変更形態はすべて添付の請求項に含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１０８】
１００：流体噴射装置
１０２：本体
１０３：凹部
１０４：ユーザ関与部分
１０５：表面特性
１０６：噴射部分
１０８：内部ボア
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ：流体容器
１１２：開口部
１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ、１１２Ｅ：環状壁
１１２ａ：外表面
１１２ｂ：内表面
１１４：内部流路
１１６、１１６Ｂ、１１６Ｃ、１１６Ｄ、１１６Ｅ：流体制御表面
１２０：電気コネクタ
１２２：接合パッド
１３０：流体噴射チップ
１４０：基板
１４４：流路
１５０：流体噴射素子
１６０：流れ特徴層
１６２：流れ特徴
１７０：ノズル層
１７２：ノズル
１８０：アダプタ
１８２：貯蔵素子部分
１８４：噴射素子部分
１８５：内部通路
１８６：針
１８８、１９２：密封部材
１９０：流体貯蔵装置
１９４：下向き延長アーム
１９６：内向き凸部
２００、３００：流体噴射プリンタ
２０２、３０２：ハウジング
２０４、３０４：制御部
２１０、３１０：キャリア
２１２、３１２：側部レール
２１４、３１４：縦方向レール
２１６、３１６：インターフェース
２２０：流体結合部分
２２２：器具収納部分
２２４：内部チャンバ
２２６：密封
２３０：内部容器
２３２：流体保持膜
２３４：バイアス部材
２３６：プレート
１０００、２０００：流体噴射システム
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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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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