(57)【要約】  マイクロ流体送達システムのためのカートリッジが提供される。カートリッジは流体組成物を収容するリザーバを含む。カートリッジは、第１の端部及び第１の端部とは反対側の第２の端部、を有する毛細管を含む。毛細管の第１の端部はリザーバと流体連通している。毛細管の第２の端部はリザーバと動作可能に結合している。カートリッジは制限部材を含み、制限部材は毛細管と流体連通し、流体の流れを制限するように構成される。カートリッジは、リザーバと結合し流体連通しているマイクロ流体送達部材を備え、マイクロ流体送達部材が少なくとも１つのノズルを有するダイを備える。
2018535710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体送達システムのためのカートリッジであって、前記カートリッジが、
流体組成物を収容するためのリザーバと、
第１の端部及び前記第１の端部とは反対側の第２の端部を有する毛細管であって、前記毛細管の前記第１の端部が前記リザーバと流体連通しており、前記毛細管の前記第２の端部が前記リザーバと動作可能に結合している、毛細管と、
前記毛細管と流体連通し、流体の流れを制限するように構成される制限部材と、
前記リザーバと結合し流体連通しているマイクロ流体送達部材であって、前記マイクロ流体送達部材が少なくとも１つのノズルを有するダイを備える、マイクロ流体送達部材と、を備える、カートリッジ。
【請求項２】
前記リザーバが、頂部、前記頂部とは反対側の底部、及び前記頂部と前記底部との間に延び、前記頂部と前記底部とに結合する少なくとも１つの側壁を備え、前記毛細管が前記リザーバの前記頂部と結合し、前記リザーバの前記底部に向かって延在する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記制限部材が、前記毛細管内に少なくとも部分的に配置される、請求項１又は２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記制限部材がウィック材料を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記制限部材での背圧が約２４９Ｐａ〜約５ｋＰａの範囲にある、請求項１から４のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項６】
前記制限部材がオリフィスプレートを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項７】
前記ダイが約５ｍｇ／時〜約６０ｍｇ／時の流体組成物を分配する、請求項１から６のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項８】
基部、前記基部に結合している少なくとも１つの側壁、及びハウジング内に少なくとも部分的にカートリッジを受容するための開口部を有するハウジングと、
前記ハウジングに対し係脱可能でかつ電気的に結合可能なカートリッジであって、前記カートリッジが、
少なくとも１つのノズルから分配される流体組成物を含有しているリザーバと、
第１の端部及び前記第１の端部とは反対側の第２の端部を有する毛細管であって、前記毛細管の前記第１の端部が前記リザーバと流体連通しており、前記毛細管の前記第２の端部が前記リザーバと動作可能に結合している、毛細管と、
前記毛細管内で流体連通し、流体の流れを制限するように構成される制限部材と、を備える、カートリッジと、を備える、マイクロ流体送達システム。
【請求項９】
前記カートリッジが、前記リザーバと結合し流体連通しているマイクロ流体送達部材を更に備え、前記マイクロ流体送達部材が前記ノズルを有するマイクロ流体ダイを備える、請求項８に記載のマイクロ流体送達システム。
【請求項１０】
前記制限部材が、前記毛細管内に少なくとも部分的に配置される、請求項８又は９に記載のマイクロ流体送達システム。
【請求項１１】
前記制限部材がウィック材料を備える、請求項８から１０のいずれか一項に記載のマイクロ流体送達システム。
【請求項１２】
前記制限部材での背圧が約２４９Ｐａ〜約５ｋＰａの範囲にある、請求項８から１１のいずれか一項に記載のマイクロ流体送達システム。
【請求項１３】
前記ダイが約５ｍｇ／時〜約６０ｍｇ／時の流体組成物を分配する、請求項８から１２のいずれか一項に記載のマイクロ流体送達システム。
【請求項１４】
組成物を空気中に送達する方法であって、前記方法が、
マイクロ流体送達装置を提供する工程であって、前記マイクロ流体送達装置が、リザーバと、前記リザーバと流体連通している毛細管と、前記毛細管と流体連通し前記リザーバと結合しているマイクロ流体送達部材と、を備え、前記リザーバが流体組成物を含有している、工程と、
前記流体組成物を前記リザーバから前記毛細管を通して前記マイクロ流体送達部材に導く工程と、
前記流体組成物が前記毛細管の一部を通って流れる際に、前記流体組成物の流れを第１の流速に制限する工程と、
前記流体組成物を、第２の流速で空気中に噴霧する工程であって、第２の流速が前記第１の流速の少なくとも約１．５倍よりも大きな値である工程と、を含む、方法。
【請求項１５】
前記制限部材での背圧が約２４９Ｐａ〜約５ｋＰａの範囲にある、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に流体組成物を空気中又は表面上に送達するシステムに関し、より詳細には、流体組成物を空気中に送達するためのマイクロ流体送達システム及びカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
香料混合物などの流体組成物を通電（すなわち電動／電池式）噴霧化によって空気中に送達するための種々のシステムが存在する。最近、香料混合物などの流体組成物を、サーマル及び圧電インクジェット技術を含むマイクロ流体送達技術を用いて、空気中に送達する試みがなされてきた。サーマル及び圧電インクジェットカートリッジは、流体を分配するためのノズルを有するダイを含み得る。
【０００３】
インクジェットカートリッジは、多くの場合、インクに加わる重力と同じ向き、すなわち下向きに流体を放出するように設計される。しかし、香料組成物などの液体組成物を空気中へ放出する場合は、重力に逆らって上向きに液体組成物を送達することが有益であり得る。液体組成物を空気中に放出するためのマイクロ流体送達部材を構成する際の課題の１つが、気泡がノズルを詰まらせ、液体組成物がノズルを通って放出されることを阻止し得ることである。
【０００４】
流体組成物をダイまで供給するための方法の１つとして、毛細管を用い、毛細管現象を用いて流体組成物をダイまで送達することが挙げられる。しかし、カートリッジが落下したりぶつかったりすると、カートリッジの加速／減速に起因する毛細管内の液体の運動によって生成される真空のために、ノズルに隣接する周囲から空気がノズルに入り得る。あるいは、カートリッジからの気泡が毛細管を通って上に移動し、ダイがダイ上のノズルを通して流体組成物を放出することを阻止し得る。
【０００５】
従って、気泡がダイに詰まる可能性を最小限にしつつ、液体組成物を上向きに空気中に放出するように構成された、マイクロ流体送達部材を有するカートリッジを提供することは有益であろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の態様は、マイクロ流体送達システムのためのカートリッジを含む。カートリッジは流体組成物を収容するリザーバを含む。カートリッジは、第１の端部及び第１の端部とは反対側の第２の端部、を有する毛細管を含む。毛細管の第１の端部はリザーバと流体連通している。毛細管の第２の端部はリザーバと動作可能に結合している。カートリッジは制限部材を含み、制限部材は毛細管と流体連通し、流体の流れを制限するように構成される。カートリッジはマイクロ流体送達部材を含み、マイクロ流体送達部材はリザーバと結合し流体連通している。マイクロ流体送達部材は、少なくとも１つのノズルを有するダイを備える。
【０００７】
本開示の態様はまた、マイクロ流体送達システムを含む。マイクロ流体送達システムは、基部を有するハウジング、基部に結合している少なくとも１つの側壁、及びハウジング内に少なくとも部分的にカートリッジを受容するための開口部、を含む。マイクロ流体送達システムは、ハウジングと係脱自在かつ電気的に結合可能なカートリッジを含む。カートリッジは、少なくとも１つのノズルから分配される流体組成物を含有しているリザーバを備える。カートリッジはまた、第１の端部及び第１の端部とは反対側の第２の端部、を有する毛細管を備える。毛細管の第１の端部はリザーバと流体連通し、毛細管の第２の端部はリザーバと動作可能に結合している。カートリッジは制限部材を含み、制限部材は毛細管内で流体連通し、流体の流れを制限するように構成される。
【０００８】
本開示の態様は、組成物を空気中に送達する方法を含む。この方法は、マイクロ流体送達装置を提供する工程であって、マイクロ流体送達装置が、リザーバと、リザーバと流体連通している毛細管と、毛細管と流体連通しリザーバと結合しているマイクロ流体送達部材とを備え、リザーバが流体組成物を含有している、工程と、流体組成物をリザーバから毛細管を通してマイクロ流体送達部材に導く工程と、流体組成物が毛細管の一部を通って流れる際に、流体組成物の流れを第１の流速に制限する工程と、流体組成物を、第２の流速で空気中に噴霧する工程であって、第２の流速が第１の流速の少なくとも約１．５倍よりも大きな値である、工程、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】内部に配置されたカートリッジを有するハウジング、及びマイクロ流体送達システムを駆動するために用いる蓄電池を充電するためのチャージャを含む、マイクロ流体送達システムの斜視図である。
【図２】図１のマイクロ流体送達システムのハウジングの斜視図であり、これに接続するチャージャ及びカートリッジがない状態である。
【図３】図２の線３−３に沿った断面図である。
【図４】図２のハウジングの底面の平面図である。
【図５】ハウジングの概略的斜視図であり、その内部にカートリッジを有し、ハウジングの内部にアクセスするためのドアを備える。
【図６】リザーバ及び外部カバーを有するカートリッジの斜視図である。
【図７】図６の線７−７に沿って見た断面図である。
【図８】図６の線８−８に沿って見た断面図である。
【図９】毛細管の概略側面立面図である。
【図１０】図９の線１０−１０に沿って見た概略断面図である。
【図１１】図９の線１１−１１に沿って見た概略断面図である。
【図１２】例示的な毛細管の概略断面図である。
【図１３】図９の線１３−１３に沿って見た概略断面図である。
【図１４】例示的な毛細管のための制限部材の概略的斜視図である。
【図１５Ａ】オリフィスプレートの形の制限部材を有する毛細管の概略正面図である。
【図１５Ｂ】オリフィスプレートの形の例示的な制限部材の概略的斜視図である。
【図１５Ｃ】図１５Ａの線１５Ｃ−１５Ｃに沿って見た図である。
【図１６】図７の部分１６の拡大図である。
【図１７Ａ】硬質のＰＣＢを有するマイクロ流体送達部材の上面斜視図である。
【図１７Ｂ】硬質のＰＣＢを有するマイクロ流体送達部材の底面斜視図である。
【図１８Ａ】マイクロ流体送達部材のための半フレキシブルＰＣＢの斜視図である。
【図１８Ｂ】マイクロ流体送達部材のための半フレキシブルＰＣＢの側面図である。
【図１９】マイクロ流体送達部材の分解図である。
【図２０】マイクロ流体送達部材のダイの上面斜視図である。
【図２１】ダイの流体チャンバを示すためにノズルプレートを取り除いたダイの上面斜視図である。
【図２２】ダイの誘電体層を示すためにダイの層を取り除いたダイの上面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、マイクロ流体送達部材を有するカートリッジを備えるマイクロ流体送達システム、及び流体組成物を空気中に送達するための方法を提供する。
【００１１】
本開示のマイクロ流体送達システムはハウジング及びカートリッジを含み得る。カートリッジはハウジングに固定されてもよく、ハウジングに取り外し可能に結合してもよく、及び／又は交換可能であってもよく、少なくとも部分的にハウジング内に配置されてもよい。カートリッジは、揮発性組成物を収容するリザーバ、マイクロ流体送達部材、及びリザーバ内に配置され、流体組成物をリザーバ内からマイクロ流体送達部材に送達するように構成された毛細管を備え得る。マイクロ流体送達部材は流体組成物を空気中に分配するように構成され得る。カートリッジはハウジングと電気的に接続可能である。
【００１２】
カートリッジはリザーバの内部に配置された毛細管を含み得る。毛細管は第１の端部、第２の端部、及び中央部によって画定され得る。毛細管は内側部及び外側部によって画定され得る。第１の端部はリザーバの流体組成物と流体連通するように配置され、第２の端部はリザーバと動作可能に結合し得る。毛細管の第２の端部は、マイクロ流体送達部材の下方に位置している。毛細管は流体組成物をリザーバからマイクロ流体送達部材に送達する。流体組成物は、毛細管現象、吸込み、吸引、真空、又は他の機構によって移動し得る。
【００１３】
毛細管は制限部材を含み得る。制限部材は毛細管と流体連通し得る。制限部材は毛細管の内側部の内部に少なくとも部分的に配置され得る。
【００１４】
制限部材は種々の方式で構成され得る。例えば、制限部材は毛細管と一体であり得る。あるいは、制限部材は毛細管と機械的に結合した個別の部品として構成され得る。
【００１５】
制限部材は多孔質材料を含み得る。制限部材はオリフィスプレートとして構成され得る。
【００１６】
以下の記載においては、両者とも種々の構成部品を有するハウジング及びカートリッジ、を備えるマイクロ流体送達システムが説明されるが、このマイクロ流体送達システムは、以下の記載に述べられた又は図面に示された構成及び配置に限定されないことを理解すべきである。本開示のマイクロ流体送達システム及びカートリッジは、他の構成に適用可能であり、又は種々の方法で実施若しくは実行されてもよい。例えば、ハウジングの構成部品はカートリッジ上に設置されてもよく、その逆であってもよい。更に、以下の記載で説明するような、ハウジングから分離可能であるカートリッジとして構成するのではなく、ハウジングとカートリッジが単一のユニットとして構成されてもよい。加えて、カートリッジは、流体組成物を空気中に又はターゲット表面上に送達するために種々のデバイスと共に使用してもよい。
【００１７】
ハウジング
図１〜図３を参照すると、マイクロ流体送達システム１０はハウジング１２を含み得る。ハウジング１２は単一の構成部品から構成されてもよく、又は組み合わせてハウジング１２を形成する複数の構成部品を有してもよい。ハウジング１２は内側部２１及び外側部２３によって画定され得る。ハウジング１２は上方部分１４、下方部分１６、及び上方部分１４と下方部分１６の間に延在しこれらを接続する本体部分１８を備え得る。
【００１８】
ハウジング１２は、ハウジング１２の上方部分１４に開口部２０を、及びハウジング１２内でカートリッジ２６を収容し保持するためのホルダ２４を含み得る。カートリッジ２６は、ハウジング１２の上方部分１４の中に収容され得る。空気流チャネル３４がホルダ２４と、ハウジング１２の上方部分１４との間に形成され得る。図４を参照すると、ハウジング１２は１つ以上の空気入口２７を備え得る。図４に例証の目的のためだけに示すように、空気入口２７はハウジングの下方部分１６に位置してもよく、又はハウジングの本体部分１８内に形成されてもよい。
【００１９】
マイクロ流体送達システム１０はファン３２を備えてもよく、これは室内への充満を補助し、及び／又はマイクロ流体送達システム１０に隣接した表面上に、より大きな液滴が付着して表面が損傷されることを防止することに役立つ。ファン３２は、例えば、ハウジング１２の内側部２１内に少なくとも部分的に配置されてもよく、ホルダ２４と、ハウジング１２の下方部分１６との間に位置してもよい。しかし、ファンは所望の使用に適した任意の他の形態で構成及び配置され得る。例示的なファンは、５Ｖ  ２５×２５×８ｍｍ  ＤＣ軸流ファン（Ｓｅｒｉｅｓ  ２５０、Ｔｙｐｅ２５５Ｎ  ｆｒｏｍ  ＥＢＭＰＡＰＳＴ）を含み、これは空気を毎分約１０Ｌ〜約５０Ｌ（Ｌ／分）、又は約１５Ｌ／分〜約２５Ｌ／分を送達することができる。以下に、より詳細に説明するように、ファン３２は空気を空気入口２７からハウジング１２内に吸引し、空気を空気流チャネル３４を通して上向きにカートリッジ２６の方向に導く。開口部２０から出る空気流速度は約毎秒１ｍ（ｍ／ｓ）〜約５ｍ／ｓ、又は約１．５ｍ／ｓ〜約２．５ｍ／ｓの範囲にあり得る。
【００２０】
マイクロ流体送達システム１０は電源と電気的に接続し得る。電源はハウジング１２の内側部２１に位置してもよく、電源は使い捨て電池又は蓄電池などである。あるいは、電源は、ハウジング１２と接続する電源コード３９と接続する電気コンセントなどの外部電源であり得る。ハウジング１２は電気コンセントと接続可能な電気プラグを含み得る。マイクロ流体送達システムは、小型で、容易に携帯できるように構成され得る。従って、電源は充電式又は使い捨て電池を含み得る。マイクロ流体送達システムは、９ボルト形電池、「Ａ」、「ＡＡ」、「ＡＡＡ」、「Ｃ」、及び「Ｄ」型電池などの従来型乾電池、ボタン型電池、時計用電池、太陽電池、並びに充電器を伴う蓄電池のような電気供給源を用いて使用することが可能であり得る。
【００２１】
図１を参照すると、マイクロ流体送達システム１０はハウジングの内側部２１内に配置された蓄電池によって電源が供給され得る。蓄電池はチャージャ３８を用いて充電し得る。チャージャ３８は、電気コンセント又は電池の端子などの外部電源と接続する電源コード３９を含み得る。チャージャ３８は電池を充電するためにハウジング１２を収容し得る。以下でより詳細に説明するように、ハウジングの内側部２１に配置された電気接点４８が、内部電源又は外部電源と結合し、カートリッジのマイクロ流体送達部材上の電気接点と結合し、ダイを駆動する。ハウジング１２は、ハウジング１２の外側部２３に電源スイッチを含み得る。
【００２２】
図５を参照すると、開口部２０はハウジング１２の上方部分１４又は本体部分１８に配置され得る。ハウジング１２は開口部２０を塞ぐためにドア３０又は構造体を含み得る。カートリッジ２６は、ハウジング１２の本体部分１８の開口部を通ってスライドして中に入り得る。ハウジング１２は、ハウジング１２の外側部２３の環境をハウジング１２の内側部２１と流体連通させる空気出口２８を含み得る。ドア３０は回転し、空気出口２８へのアクセスを提供し得る。しかし、ドア又は覆いは種々の異なる方法で構成され得ると理解すべきである。ドア３０はハウジング１２の残部とで実質的に気密な結合をなしてもよく、それにより、ハウジング１２の内側部２１内の加圧空気が、ドア３０とハウジングとの間のいかなる隙間をも通って漏れることがない。
【００２３】
カートリッジ
図１及び図６〜図８を参照すると、カートリッジ２６は長手方向軸Ａを有してもよく、流体組成物５２を収容するためのリザーバ５０を備えてもよい。カートリッジ２６はダイ９２及び毛細管８０を含み得る。毛細管８０は、流体組成物をリザーバ５０からダイ９２に送達するように構成され得る。ダイ９２は液体組成物を空気中に又はターゲット表面に分配するように構成され得る。流体は、毛細管現象又は真空力によって、リザーバ５０から毛細管８０の中に移動し得る。以下により詳細に説明するように、毛細管８０は制限部材８１を含み得る。制限部材８１は、毛細管８０の一部を通る流体の流れを制限するように構成され、周囲又はリザーバ５０からの気泡によって、マイクロ流体送達部材６４を通る流体の流れが阻止されることを防止する。
【００２４】
リザーバ
図６〜図８を参照すると、カートリッジ２６は流体組成物を収容するためのリザーバ５０を含む。リザーバ５０は、約５ミリリットル（ｍＬ）〜約１００ｍＬ、あるいは約１０ｍＬ〜約５０ｍＬ、あるいは約１５ｍＬ〜約３０ｍＬの流体組成物を収容するように構成され得る。カートリッジ２６は、複数のリザーバを有するように構成されてもよく、各リザーバは同一の又は異なる組成物を含有してもよい。リザーバは、ガラス、プラスチック、金属など含む流体組成物を収容するのに好適な任意の材料で製作され得る。
【００２５】
リザーバ５０は頂部５１、頂部５１とは反対側の底部５３、及び頂部５１と底部５３と結合し、頂部５１と底部５３の間に延びる少なくとも１つの側壁６１からなり得る。リザーバ５０は内側部５９と外側部５７とを画定し得る。リザーバ５０の頂部５１は、空気孔９３及び流体出口９０を含み得る。リザーバ５０は頂部５１、底部５３、及び少なくとも１つの側壁６１を有するように示されたが、リザーバ５０は種々の異なる方法で構成され得ると理解すべきである。
【００２６】
頂部５１、底部５３、及び側壁６１を含むリザーバ５０は、単一の要素として構成されてもよく、又は結合された個別の要素として構成されてもよい。例えば、頂部５１又は底部５３はリザーバ５０の残部の個別の要素として構成されてもよい。例えば、図７及び図８を参照すると、リザーバ５０は結合された２つの要素からなってもよく、底部５３と側壁６１が１つの要素であり、頂部５１が個別の要素であり得る。頂部５１は側壁６１と機械的に結合した蓋５４として構成され得る。蓋５４は、リザーバ５０を実質的に取り囲むように、側壁６１と取り外し可能に又は固定して結合され得る。蓋５４は、リザーバ５０の側壁６１に螺合結合されてもよく、又はリザーバ５０の側壁６１に溶接、接着などされてもよい。
【００２７】
図７及び図８を参照すると、リザーバ５０は、リザーバ５０の内側部５９から延びる結合部材８６を含み得る。結合部材８６は、毛細管８０の第２の端部８４の一部を受容するためのチャンバ８８を画定し得る。チャンバ８８は、リザーバ５０からの空気がチャンバ８８に侵入するのを防止するために、結合部材８６と毛細管８０との間で実質的にシールされてもよい。
【００２８】
リザーバ５０の頂部５１が蓋５４を含む実施例の構成においては、結合部材８６は蓋５４から延在し得る。リザーバの蓋５４は外側表面５８及び内側表面６０によって画定され得る。蓋５４は、内側表面６０から延在する結合部材８６を含み得る。
【００２９】
リザーバは、透明、半透明、若しくは不透明、又はこれらの任意の組み合わせであり得る。例えば、リザーバは不透明であって、リザーバ内の流体組成物のレベルを示す透明なインジケータを有してもよい。
【００３０】
毛細管
図７〜図１０を参照すると、カートリッジ２６は、リザーバ５０の内側部５９の内部に配置された毛細管８０を含む。毛細管８０は第１の端部８２、第２の端部８４、及び中央部８３によって画定され得る。毛細管８０は内側部８５及び外側部８７によって画定され得る。第１の端部８２はリザーバ５０の流体組成物５２と流体連通し、第２の端部８４はリザーバ５０の結合部材８６と動作可能に結合している。毛細管８０の第２の端部８４は、マイクロ流体送達部材６４の下方に位置する。毛細管８０は流体組成物をリザーバ５０からマイクロ流体送達部６４に送達する。流体組成物は、毛細管現象、吸込み、吸引、真空、又は重力に逆らう他の機構によって移動し得る。
【００３１】
毛細管８０は、リザーバ５０からマイクロ流体送達部材６４に流体を送達することが可能な任意の形状であり得る。図７〜図１１を参照すると、毛細管８０は円筒形状を有し得る。しかし、毛細管８０は種々の断面形状を有し得る。例えば毛細管８０の断面は、図１１に例証の目的のためだけに示すように円形、図１２に例証の目的のためだけに示すように正方形、矩形、又は弓形であってもよい。
【００３２】
毛細管８０は種々の寸法を有し得る。毛細管８０は、毛細管８０の一端から毛細管８０の反対端に延びる長さＬＤＴで規定され得る。毛細管８０は種々の長さＬＤＴであり得る。例えば、図９を参照すると、毛細管８０の長さＬＤＴは約１ｍｍ〜約１００ｍｍ、又は約５ｍｍ〜約７５ｍｍ、又は約１０ｍｍ〜約５０ｍｍであり得る。毛細管８０の内側部８５は直径ＤＩで規定され得る。
【００３３】
図１１を参照すると、毛細管８０の内側部８５の直径ＤＩは種々の寸法であり得る。例えば、毛細管８０の内側部８５の直径ＤＩは、約０．５ｍｍ〜約５ｍｍ、又は約０．５ｍｍ〜約３ｍｍ、又は約０．５ｍｍ〜約１．５ｍｍであり得る。毛細管８０の外側部８７は直径ＤＥで規定され得る。毛細管８０の外側部８７の直径ＤＥは種々の寸法であり得る。例えば、毛細管８０の外側部８７の直径ＤＥは、約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍ、又は約１ｍｍ〜約５ｍｍ、又は約１ｍｍ〜約３ｍｍであり得る。
【００３４】
毛細管８０は種々の材料からなってもよい。例えば、毛細管８０はガラス、硬質又は半硬質のプラスチック材料などからなってもよい。
【００３５】
上記、及び図７〜図１０、図１３を参照すると、毛細管８０は制限部材８１を含み得る。制限部材８１は毛細管８０と流体連通し得る。制限部材８１は毛細管８０の内側部８５の内部に少なくとも部分的に配置され得る。制限部材８１は、特にカートリッジの急な加速又は減速などの事象中に、毛細管８０の一部を通る流体の流れを制限するように構成され得る。制限部材を横断して加えられる瞬間的な圧力が非常に高い、加速／減速事象中に、流れに対して大きな制限（圧力低下）をもたらすように、制限部材８１を構成することが有利であり得る。同時に、通常の分配時には、制限部材が流れに対して有意な制限をもたらさないことが望ましい場合がある。
【００３６】
制限部材８１は、空気がリザーバ５０内部から毛細管８０を通って上向きに移動し、マイクロ流体送達部材６４のダイ９２に入ることを防止し得る。そのような事象の例として、カートリッジ・リザーバが傾き、液体の液体−空気間の自由表面が毛細管８０の第１の端部８２の下まで降下する時が挙げられる。この場合、制限部材８１は、毛細管内での液体の存在を維持し、空気が第１の端部８２に侵入することを防止する。気泡がダイ９２にまで到達すると、気泡がノズル１３０内に詰まり、流体５２がダイ９２から放出されることを妨げ得る。この結果、流体がカートリッジ２６から空気中に放出される速度が低下し得る。
【００３７】
制限部材８１は毛細管と流体連通するように構成され、空気がダイに侵入することを防止する。例えば、図９、図１０、及び図１５Ａを参照すると、制限部材８１は毛細管８０に対して種々の位置に配置され得る。例えば、制限部材８１は毛細管８０の第１の端部８２と結合し得る。制限部材８１は毛細管８０の第１の端部８２の内部に少なくとも部分的に配置され得る。制限部材８１は毛細管８０の内側部８５の内部に部分的に配置され得る。あるいは、制限部材８１は毛細管８０の内側部８５の内部に完全に配置され得る。図７及び図８において、制限部材８１は毛細管８０の第１の端部８２の内部に部分的に配置されているように示されるが、制限部材８１は第１の端部８２、第２の端部８４、及び／又は中央部８３に配置されてもよいと理解すべきである。制限部材８１を毛細管８０の第１の端部８２に配置することは、気泡が気泡の中に入り更に毛細管８０に侵入することを防止するためには、他の場所に配置することよりも、より有益であり得る。
【００３８】
図７及び図８を再び参照すると、制限部材８１は種々の方式で構成され得る。例えば、制限部材８１は毛細管８０と一体であり得る。あるいは、制限部材８１は毛細管８０と機械的に結合した個別の部品として構成され得る。
【００３９】
図１３と図１４を参照すると、制限部材８１は多孔質材料を含み得る。例えば、制限部材８１は、連続気泡発泡体、繊維状ウィック、多孔質プラスチックウィック、スポンジなどとして構成され得る。多孔質材料は、ナイロン繊維、綿、繊維ガラス、ポリエチレンなどのプラスチック類、超高分子量ポリエチレン、ナイロン６、ポリプロピレン、ポリエステル繊維、エチルビニルアセテート、ポリエーテルスルホン類、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、これらの組み合わせなど、を含む種々の材料からできていてもよい。
【００４０】
制限部材８１がウィックとして構成される場合、ウィックは高密度ウィックであり得る。ウィックは、約２０μｍ〜約２００μｍ、あるいは約３０μｍ〜約１５０μｍ、あるいは約３０μｍ〜約１２５μｍ、あるいは約４０μｍ〜約１００μｍの範囲の細孔半径又は相当細孔半径（例えば、繊維系ウィックの場合）を有し得る。
【００４１】
制限部材８１に多孔質材料が使用される場合は、製造材料にかかわらず、制限部材８１の平均細孔径は、約１０μｍ〜約５００μｍ、あるいは約５０μｍ〜約１５０μｍ、あるいは約７０μｍを呈し得る。制限部材８１の内の構造組成物が占めていない割合として表現される、制限部材８１の平均細孔容積は、約１５％〜約８５％、あるいは約２５％〜約５０％である。
【００４２】
図１５Ａ〜図１５Ｃを参照すると、制限部材８１はオリフィスプレート８９として構成され得る。オリフィスプレート８９は種々の形状を有してもよく、毛細管８０に種々の方法で結合し得る。例えば、制限部材８１は第１の端部８２で毛細管８０と結合し得る。制限部材８１は毛細管の第２の端部８２の上部に固定され得る。あるいは、制限部材８１は毛細管の第２の端部８２の末端部内に部分的に配置され得る。制限部材８１はまた、毛細管８０の第１の端部８２、第２の端部８４、及び／又は中央部８３の内部に完全に配置され得る。
【００４３】
オリフィスプレートは円筒形状を有し得る。オリフィスプレート８９は、直径ＤＯで規定される１つ以上のオリフィス９１を有してもよく、このオリフィスにより流体がオリフィスプレート８９を通過することが可能となる。オリフィス９１は約２０μｍ〜約１ｍｍの直径ＤＯを有し得る。オリフィスプレートは、約０．５ｍｍ〜約３ｍｍの範囲の厚さＴＯを有し得る。オリフィスプレート８９は、ガラス又は種々のポリマー材料を含む種々の材料からなり得る。オリフィスプレート８９は、毛細管と同じ材料で構成されてもよく、又は毛細管の材料とは異なる材料で構成されてもよい。
【００４４】
制限部材８１は毛細管８０の一部を通る流体の流れを制限するように構成される。例えば、制限部材８１を通過する流体の流速は第１の流速によって規定され、カートリッジ２６のマイクロ流体ダイ９２を出る流体の流速は第２の流速によって規定され得る。第２の流速は第１の流速よりも高くてもよい。第２の流速は、第１の流速の少なくとも約１．５倍、又は少なくとも約２倍よりも高くてもよい。
【００４５】
制限部材８１において流体組成物に加えられる背圧は、約２４９Ｐａ〜約１０ｋＰａ、又は約２４９Ｐａ〜約５ｋＰａ、又は約２４９Ｐａ〜約２．５ｋＰａの範囲にあり得る。制限部材８１における流体圧力、約２４９Ｐａ〜約２．５ｋＰａ、又は約２４９Ｐａ〜約１．２５ｋＰａ、又は約２４９Ｐａ〜約０．７５ｋＰａの範囲にあり得る。ダイにおける流体圧力の範囲は約２０ｋＰａ〜約２５ｋＰａの範囲にあり得る。
【００４６】
マイクロ流体送達部材
図７及び図８、並びに図１６〜図１８Ｂを参照すると、マイクロ流体送達システム１０は、インクジェットプリントヘッドシステムの態様、より具体的には熱又は圧電インクジェットプリントヘッドの態様を用いる、マイクロ流体送達部材６４を備え得る。マイクロ流体送達部材６４は、カートリッジ２６のリザーバ５０の頂部５１及び／又は側壁６１と結合され得る。
【００４７】
「ドロップオンデマンド方式」インクジェット印刷方法では、流体組成物が急速圧力インパルスにより微小液滴の形態で、直径が通常は約５〜５０μｍ、又は約１０μｍと約４０μｍの間の極小オリフィスを通じて射出される。急速圧力インパルスは、一般に、高周波で振動する圧電結晶の伸張、又は急速加熱サイクルによるインク内での揮発性組成物（例えば溶媒、水、噴射剤）の揮発のいずれかにより、印刷ヘッドで生成される。サーマルインクジェットプリンタは、印刷ヘッド内の加熱要素を用いて組成物の一部分を揮発させ、それが液体組成物の第２の部分をオリフィスノズルを通して押し出し、加熱要素のオン／オフサイクルの回数に比例して液滴が形成される。この流体組成物は、必要時にノズルから押し出される。従来のインクジェットプリンタは、米国特許第３，４６５，３５０号及び米国特許第３，４６５，３５１号に、より具体的に記載されている。
【００４８】
マイクロ流体送達部材６４は、電源と電気的に接続してもよく、プリント回路基板（「ＰＣＢ」）１０６、及び毛細管８０と流体連通するダイ９２を含んでもよい。
【００４９】
ＰＣＢ  １０６は、図１７Ａ及び図１７Ｂに例証の目的のためだけに示すように硬質で平面の回路基板、フレキシブルＰＣＢ、又は図１８Ａ及び図１８Ｂに例証の目的のためだけに示すように半フレキシブルＰＣＢであってもよい。図１８Ａ及び図１８Ｂに示す半フレキシブルＰＣＢは、ガラス繊維−エポキシ複合物を含んでもよく、これは部分的に加工され、ＰＣＢ  １０６の一部が曲げられるようになっている。加工部分は約０．２ｍｍの厚さに加工され得る。ＰＣＢ  １０６は上部表面６８及び下部表面７０を有する。
【００５０】
ＰＣＢ  １０６は通常の構造をなし得る。ＰＣＢはセラミック基板を備え得る。ＰＣＢは、ガラス繊維−エポキシの複合基板材料と、頂部表面及び底部表面上の導電性の金属、通常は銅の層とを備え得る。導電層は、エッチングプロセスを介して導電性経路へと構成される。導電性経路は基板の大部分の領域において、はんだマスク層と多くの場合呼ばれる光硬化性ポリマー層によって、機械的損傷及び他の環境影響から保護される。液体流路及びワイヤボンド取付けパッドなど、選択された領域では、導電性銅経路は、金などの不活性金属層によって保護される。他の材料の選択は、スズ、銀、又は他の低反応性で高導電性の金属であり得る。
【００５１】
再び図１６〜図１８Ｂを参照すると、ＰＣＢ  １０６は、全ての電気的接続、すなわち接点７４、トレース７５、及び接触パッド１１２を含み得る。接点７４及び接触パッド１１２はＰＣＢ  １０６の同じ側に配置されてもよく、又はＰＣＢの異なる側に配置されてもよい。例えば、図１７Ａ、図１７Ｂ、及び図１９に示すように、接点７４はＰＣＢ  １０６の反対側に配置され得る。接点７４はＰＣＢ  １０６の下部表面７０上に配置されてもよく、接触パッド１１２はＰＣＢ  １０６の上部表面６８上に配置されてもよい。
【００５２】
図１７Ａ及び図１７Ｂを参照すると、ダイ９２及び接点７４は平行な平面上に配置され得る。これにより硬質ＰＣＢ  １０６の構築が簡単に可能になる。接点７４及びダイ９２はＰＣＢ  １０６の同じ側に配置されてもよく、又はＰＣＢ  １０６の反対側に配置されてもよい。そのような構成の場合、接点７４及びダイ９２は上部表面６８上に配置され得る。
【００５３】
図１８Ａ及び図１８Ｂを参照すると、接点７４は接触パッド１１２と同じ側に配置され得る。例えば、接点７４及び接触パッド１１２は上部表面６８上に配置され得る。
【００５４】
図１６、図１７Ｂ及び図１９を参照すると、マイクロ流体送達部材６４はフィルタ９６を含み得る。フィルタ９６はＰＣＢ  １０６の下部表面７０上に配置され得る。フィルタ９６は、基板の下部表面において、基板の開口部７８をチャンバ８８から分離し得る。フィルタ９６は、流体組成物からの粒子の少なくとも一部が開口部７８を通過してダイ９２のノズル１３０を詰まらせること、を防止するように構成され得る。フィルタ９６は、ノズル１３０の直径の３分の１より大きい粒子をブロックするように構成され得る。毛細管８０は好適なフィルタ９６として働くことができ、そのため別のフィルタは必要とされないことが理解されよう。フィルタ９６はステンレス鋼のメッシュであり得る。フィルタ９６は不規則に織られたメッシュ、ポリプロピレン又はシリコン系であり得る。
【００５５】
フィルタ９６は、リザーバ５０内の流体組成物によって容易には分解されない接着材料を用いて、底部表面７０に取り付けられ得る。接着剤は、熱又は紫外線により活性化され得る。フィルタ９６は、チャンバ８８とダイ９２との間に配置される。フィルタ９６は、機械的スペーサ９８によってマイクロ流体送達部材６４の底部表面７０から分離される。機械的スペーサ９８は、マイクロ流体送達部材６４の底部表面７０と、開口部７８に近接するフィルタ９６との間に、間隙９９を生じさせる。機械的スペーサ９８は、硬質な支持体、又はフィルタ９６とマイクロ流体送達部材６４との間の形状に合致する接着剤であり得る。その点では、フィルタ９６の出口は、開口部７８の直径よりも大きく、開口部から片寄っており、そのため、フィルタが機械的スペーサ９８を用いずに直接、マイクロ流体送達部材６４の底部表面７０に取り付けられた場合に提供される表面積と比べて、フィルタ９６のより大きな表面積が、流体組成物をフィルタ処理できる。機械的スペーサ９８により、フィルタ９６を通る流速の適正化が可能になると理解すべきである。つまり、フィルタ９６が粒子を蓄積するにつれて、フィルタ９６は、フィルタを通じて流れる流体を減速させることはないであろう。フィルタ９６の出口は約４ｍｍ２以上であり、スタンドオフは約７００μｍ厚であり得る。
【００５６】
図１６に示すように、開口部７８は楕円形として形成されてもよいが、他の形状も用途に応じて考えられる。楕円形の寸法は、第１の直径が約１．５ｍｍ、第２の直径が約７００μｍであり得る。開口部７８はＰＣＢ  １０６の側壁１０２を露出させる。ＰＣＢ  １０６がＦＲ４  ＰＣＢである場合、繊維束が開口部によって露出される。これらの側壁は、流体組成物の影響を受けやすく、従って、これらの側壁を被覆及び保護するためにライナ１００が含められている。流体組成物が側壁に浸入した場合、ＰＣＢ  １０６は劣化し始め、製品の寿命が短縮され得る。
【００５７】
図２０及び図２１を参照すると、ＰＣＢ  １０６はダイ９２を保持し得る。ダイ９２は、薄膜蒸着、パシベーション、エッチング、スピン、スパッタリング、マスキング、エピタキシ成長、ウェハ／ウェハボンディング、微細薄膜積層、キュア、ダイシングなど、半導体微細加工プロセスを用いて製作される流体射出システムを備える。これらのプロセスは、当該技術分野において、ＭＥＭＳ装置を製作するものとして知られている。ダイ９２は、シリコン、ガラス、又はそれらの混合物から製作され得る。ダイ９２は、複数のマイクロ流体チャンバ１２８を備え、各々は対応する作動要素、すなわち加熱要素又は電気機械式のアクチュエータを備える。このように、ダイの流体射出システムは、微細熱核生成（例えば加熱要素）又は微細機械作動（例えば薄膜圧電性）式となり得る。マイクロ流体送達部材のためのダイの１つのタイプが、スイス国ジュネーブ（Ｇｅｎｅｖａ）のＳＴマイクロエレクトロニクス社（ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｓ．Ｒ．Ｉ．）に譲渡された米国特許出願第２０１０／０１５４７９０号に記載されているようなＭＥＭＳ技術によって得られるノズルの統合膜である。圧電薄膜の場合、圧電材料（例えばチタン酸ジルコン酸鉛）は通常、スピン工程及び／又はスパッタリング工程によって施される。半導体微細加工プロセスを用いると、１つのバッチプロセス（１つのバッチプロセスは複数のマスク層から構成される）で、ＭＥＭＳデバイスを１個でも数千個でも同時に製作することができる。
【００５８】
図１９を参照すると、ダイ９２は開口部７８の上方で基板１０６の上部表面６８に固定され得る。ダイ９２は、半導体ダイを基板に固着させるように構成された任意の接着材料によって、ＰＣＢ  １０６の上部表面に固定され得る。接着材料は、フィルタ９６をマイクロ流体送達部材６４に固定するのに使用される接着材料と同じであっても、異なっていてもよい。
【００５９】
図１７Ａ〜図１９を参照すると、ＰＣＢ  １０６は、第１の端部にある電気接点７４と、ダイ９２に近接する第２の端部にある接触パッド１１２を含む。接触パッド１１２から電気接点７４に至る電気的トレース７５が基板上に形成され、はんだマスク又は別の誘電体によって被覆されてもよい。ダイ９２からＰＣＢ  １０６への電気的接続は、ワイヤボンディングプロセスによって確立されてもよく、ここで、金又はアルミニウムから構成され得る細いワイヤが、シリコンダイ上のボンドパッドに、及び基板上の対応する接合パッドに熱的に付着される。敏感な接続部を機械的損傷及び他の環境影響から保護するために、封止材料１１６、通常はエポキシ化合物がワイヤボンド領域に施される。
【００６０】
ダイ９２は、中間層１０９の内の１つからＰＣＢ  １０６上の接触パッド１１２へと下方に延びる複数の電気接続リード１１０を含む。少なくとも１つのリードが単一の接触パッド１１２に結合する。ダイ９２の左側及び右側の開口部１５０は、リード１１０が結合されている中間層１０９へのアクセスを提供する。開口部１５０は、ノズルプレート１３２及びチャンバ層１４８を通過して、中間誘電体層上に形成された接触パッド１５２を露出させている。ダイ９２の一方の側にのみ配置された１つの開口部１５０が存在し、ダイから延びるリードの全てが一方の側から延び、他の側は依然としてリードで塞がれないままであってもよい。
【００６１】
ダイ９２は、シリコン基板、導電層、及びポリマー層を備え得る。シリコン基板は、他の層のための支持構造を形成し、ダイの底部から上部層に流体組成物を送達するためのチャネルを有する。導電層はシリコン基板上に堆積され、高い導電性を有する電気トレースと低い導電性を有するヒータを形成する。ポリマー層は、通路、発射チャンバ、及びノズル１３０を形成し、このノズル１３０は、形成される液滴の形状を規定する。
【００６２】
図２０〜図２２はダイ９２の更なる詳細を含む。ダイ９２は、基板１０７、複数の中間層１０９、及びノズルプレート１３２を含む。ノズルプレート１３２は、表面領域の輪郭を示す外側表面１３３を含む。複数の中間層１０９は、基材とノズルプレート１３２との間に配置される、誘電体層及びチャンバ層１４８を含む。ノズルプレート１３２の厚さは約１２μｍであり得る。
【００６３】
ノズルプレート１３２は約４〜１００個のノズル１３０、又は約６〜８０個のノズル、又は約８〜６４個のノズルを含み得る。例証の目的のためだけに、ノズルプレート１３２を貫く１８個のノズル１３０があり、中心線の各側に９個ずつのノズルがある。各ノズル１３０は、電気発射パルス毎に、約０．５〜約２０ピコリットル、又は約１〜約１０ピコリットル、又は約２〜約６ピコリットルの流体組成物を送達し得る。電気発射パルス毎に各ノズルから送達される流体組成物の量は、ストロボイルミネーションが液滴の生成と時間的に連動する、画像ベースの液滴分析法を用いて分析することができ、その一例が、Ｎａｓｈｕａ、ＮＨのＩｍａｇｅＸｐｅｒｔ社ＪｅｔＸｐｅｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍであり、液滴はダイの上部から１〜３ｍｍの距離において測定される。ノズル１３０は、約６０μｍ〜約１１０μｍ離して配置されてもよい。ノズル１３０は、３ｍｍ２の領域に存在してもよい。ノズル１３０の直径は、約５μｍ〜約４０μｍ、又は１０μｍ〜約３０μｍ、又は約２０μｍ〜約３０μｍ、又は約１３μｍ〜約２５μｍであり得る。図１８は、チャンバ層１４８が露出されるようにノズルプレート１３２を取り除いた、上から見下ろすダイ９２の等角図である。
【００６４】
各ノズル１３０は、流体経路によってリザーバ５０内の流体組成物と流体連通する。図１６並びに図２０及び２１を参照すると、リザーバ５０からの流体経路が、流体輸送部材８０の第１の端部８２から延びて輸送部材の第２の端部８４へ至り、チャンバ８８を通り、第１のスルーホール９０を通り、基板１０６の開口部７８を通り、ダイ９２の入口９４を通り、チャネル１２６を通り、次いでチャンバ１２８を通り、ダイのノズル１３０から抜け出す。
【００６５】
各ノズルチャンバ１２８には加熱要素１３４（図２２を参照）が近接しており、加熱要素はダイ９２の接触パッド１５２内の１つによって供給される電気信号に電気的に結合され、及びその電気信号によって作動される。図２２を参照すると、各加熱要素１３４は、第１の接点１５４及び第２の接点１５６に結合される。第１の接点１５４は、導電性トレース１５５によって、ダイ上の接触パッド１５２の対応する１つに結合されている。第２の接点１５６はグランド線１５８に結合されており、グランド線１５８は、ダイの一方の側で第２の接点１５６の各々と共有されている。ダイの両側で接点によって共有される、単一のグランド線のみが存在してもよい。図２２では、形体の全てが、単一の層上にあるかのように示されているが、それらは誘電体及び導電体材料の層をいくつか積層した上に形成されてもよい。更に、図示した実施形態は、作動要素として加熱要素１３４を示しているが、ダイ９２は、流体組成物をダイから分配するために各チャンバ１２８内に圧電アクチュエータを備えてもよい。
【００６６】
外部カバー
再び図６〜図１０を参照すると、カートリッジ２６は外部カバー４０を含む。外部カバー４０は内側部４９及び外側部６３によって画定され得る。外部カバー４０は外辺部４３によって画定される頂部４１を含み得る。頂部４１はオリフィス４２を含む。外部カバー４０の頂部４１はリザーバ５０の頂部５１を実質的に覆い得る。オリフィス４２はダイ９２に隣接して配置され得る。
【００６７】
外部カバー４０は、外部カバー４０とリザーバ５０との間に隙間が形成されるようにリザーバ５０と結合し、それにより外部カバー４０とリザーバ５０との間に空気流路４６が形成される。ファンを備える構成においては、空気流路４６は、ファン３２からの空気をマイクロ流体送達部材６４から分配された流体組成物５２と混ぜ合わせ、流体組成物５２をオリフィス４２から空気中に送る。空気流及び分配された流体組成物５２を、オリフィス４２を通って流れるように制限することにより、カートリッジ２６から分配される流体組成物５２の速度を最大化することができる。カートリッジ２６から分配される流体組成物５２の速度が高いほど、流体組成物５２が空気中で移動できる距離がより大きくなり、従って流体組成物５２の速度は、流体組成物５２の部屋又は空間への散布に好ましい影響をもたらし得る。オリフィス４２のサイズが流体組成物５２の速度に直接的に影響し得る。
【００６８】
外部カバー４０は、頂部４１の外辺部４３からリザーバ５０に向かって延びるスカート部４５を含み得る。スカート部４５はリザーバ５０の側壁６１の少なくとも一部を囲み得る。スカート部４５は、空気がリザーバ５０の側壁６１に隣接して長手方向に流れることができるように構成され得る。加えて、ファン３２からの空気流を、空気流路４６を通して長手方向に側壁６１の周囲の実質的に３６０度にわたって導くことにより、スカート部４５からオリフィス４２への空気の流れを均一にすることが可能となり、これにより外部カバー４０内部で乱流が発生する可能性が最小化され、分配された流体組成物５２が空気流路４６内に詰まり、場合によりダイ９２上に再付着する可能性が低減される。
【００６９】
スカート部４５はマイクロ流体送達部材６４の少なくとも一部を覆い得る。スカート部４５はマイクロ流体送達部材６４の全体を覆い得る。マイクロ流体送達部材６４の電気接点７４及びダイ９２を覆うことにより、ユーザが電気接点７４及び／又はダイ９２を触ることによる損傷を防止することができる。例えば、ユーザの手の油及び／又は汚れにより、ダイ９２が詰まり、流体組成物がダイ９２のノズル１３０を通って放出されることが妨げられ得る。また、ユーザの手の油及び／又は汚れは、電気接点７４を損傷させ、マイクロ流体送達部材６４上の電気接点７４とハウジング１２上の電気接点４８との間の電気的接続の強度を減少させ得る。その上、外部カバー４０のスカート部４５は、ユーザがハウジング１２にカートリッジ２６を挿入する、及びハウジング１２からカートリッジ２６を取り外す際に、ユーザが握っても安全な及び／又は人間工学的な表面を提供し、マイクロ流体送達部材６４を損傷することがない。露出したマイクロ流体送達部材６４はユーザにとって美的に心地良くないため、外部カバー４０はまたカートリッジ２６の見た目の美しさを増大させ得る。
【００７０】
オリフィス４２は、ダイ９２の、少なくとも一部、又は実質的に全て、又は全てを、外部カバー４０の外側部６３に露出し得る。ダイ９２の少なくとも一部を外部カバー４０の外側部６３に露出することで、ダイ９２から分配された流体組成物は、オリフィス４２を通過する際に制限されることがない。その結果、ダイ９２から流体組成物が分配される際に、流体組成物の外部カバー４０上への堆積が最小限に維持され、又は防止さえされ得る。
【００７１】
外部カバー４０は、空気流路４６を通る空気流の圧力が、スカート部４５からオリフィス４２まで連続的に増加するように構成され得る。もし空気流路４６通過時の圧力が増加し、次いで空気がオリフィス４２を出る前に減少したとすると、乱流が形成され、それによりオリフィス４２からの空気流が減少し、又は流体組成物５２が空気流路４６内又はリザーバ５０の頂部５１に詰まり得る、と理解すべきである。例示的な外部カバーは、２０１５年９月１６日出願、代理人整理番号１４０１６の「ＭＩＣＲＯＦＬＵＩＤＩＣ  ＤＥＬＩＶＥＲＹ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＨＡＶＩＮＧ  ＡＮ  ＯＵＴＥＲ  ＣＯＶＥＲ」と題する米国特許出願、及び２０１５年９月１６日出願、代理人整理番号１４０１７の「ＭＩＣＲＯＦＬＵＩＤＩＣ  ＤＥＬＩＶＥＲＹ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＨＡＶＩＮＧ  ＡＮ  ＯＵＴＥＲ  ＣＯＶＥＲ」と題する米国特許出願に記載されている。
【００７２】
センサ
送達システムは、光、騒音、動き、及び／又は空気中の臭気レベルなどの環境的刺激に応答する市販のセンサを含み得る。例えば、送達システムは、光を検知した時に電源が入り、及び／又は光を検知しない時に電源が切れるようにプログラムされ得る。別の例では、送達システムは、センサがセンサの近傍内に入ってきた人物を感知した時に電源を入れることができる。センサはまた、空気中の臭気レベルをモニタするために使用され得る。臭気センサを使用して、必要な時に、送達システムの電源を入れる、熱若しくはファンの速度を増加させる、及び／又は送達システムからの流体組成物の送達を増大させることができる。
【００７３】
ＶＯＣセンサを用いて、隣接又は遠隔デバイスからの香料の強度を測定し、動作条件を変更して他の香料デバイスと相乗的に機能させることができる。例えば、遠隔センサは、放出デバイスからの距離及び芳香の強度を検知し、次いで、室内充填を最大限にするためにデバイスをどこに配置すべきかに関するフィードバックをデバイスに提供し、及び／又は室内における「所望の」強度をユーザに提供し得る。
【００７４】
デバイスは他の香料デバイスと相乗的に機能するために、互いに通信し、動作を連係させ得る。
【００７５】
センサはまた、枯渇する前にカートリッジの寿命を知らせるために、リザーバ内の流体組成物レベルを測定するか又は加熱要素の点火回数をカウントするために使用され得る。このような場合、ＬＥＤ光が点灯し、リザーバの充填又は新しいリザーバとの交換が必要なことを知らせてもよい。
【００７６】
センサは、送達システムのハウジングと一体であってもよく、又はリモートコンピュータ若しくは携帯スマートデバイス／電話などの遠隔位置にあってもよい（すなわち送達システムのハウジングとは物理的に離れていてもよい）。センサは、低消費電力Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、６ＬｏＷＰＡＮ無線、あるいはデバイス及び／又はコントローラ（例えばスマートフォン又はコンピュータ）と無線通信する任意の他の手段により、送達システムと遠隔通信してもよい。
【００７７】
ユーザは、低消費電力Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又は他の手段を介して遠隔で、デバイスの動作条件を変更し得る。
【００７８】
スマートチップ
カートリッジ２６は、最適な動作条件をデバイスに送信するためにメモリを含み得る。
【００７９】
流体組成物
マイクロ流体送達システム内で十分に動作するように、流体組成物の多くの特性が考慮される。いくつかの要素には、マイクロ流体送達部材から放出するのに最適である粘度で流体組成物を配合すること、マイクロ流体送達部材を詰まらせる遊離固形分の量を限定して、又はそのような遊離固形分を伴わずに流体組成物を配合すること、流体組成物が乾燥してマイクロ流体送達部材を詰まらせることがないように、流体組成物が十分に安定となるように配合すること、などが含まれる。しかし、マイクロ流体送達システムが満足に動作することは、５０重量％超の香料混合物を含有する流体組成物が、マイクロ流体送達部材から適切に噴霧され、空気を清浄化する又は悪臭を低減する組成物として効果的に送達されるために必要な要件のいくつかに対処するにすぎない。
【００８０】
流体組成物は、２０センチポアズ（「ｃｐｓ」）未満、あるいは１８ｃｐｓ未満、あるいは１６ｃｐｓ未満、あるいは約５ｃｐｓ〜約１６ｃｐｓ、あるいは約８ｃｐｓ〜約１５ｃｐｓの粘度を呈し得る。更に、揮発性組成物は約３５ダイン／ｃｍ未満、あるいは約２０〜約３０ダイン／ｃｍの表面張力を有し得る。粘度は、高感度ダブルギャップ構造と共に、Ｂｏｈｌｉｎ社製ＣＶＯのレオメーターシステムを使用して決定される時、ｃｐｓで表される。
【００８１】
流体組成物は、粒子状物質が液体マトリックス内に分散された混合物中に存在する浮遊物質又は固体粒子を含まない。浮遊物質を含まないことにより、一部の香料材料の特性である溶解物質と区別することができる。
【００８２】
流体組成物は揮発性材料を含み得る。例示的な揮発性材料には、香料材料、揮発性色素、殺虫剤として機能する物質、調整、改良、若しくは別の方法で環境を変えるように（例えば、睡眠、起床、呼吸器の健康、及び類似の状態を補助するように）機能する芳香油若しくは物質、脱臭剤若しくは悪臭制御組成物（例えば、反応性アルデヒドなどの臭気中和物質（米国特許出願公開第２００５／０１２４５１２号に開示されているようなもの）、臭気ブロッキング物質、臭気マスキング物質、又はイオノンなどの感覚改善物質（同様に米国特許出願公開第２００５／０１２４５１２号に開示されている））が挙げられる。
【００８３】
揮発性材料は、流体組成物の約５０重量％超、あるいは約６０重量％超、あるいは約７０重量％超、あるいは約７５重量％超、あるいは約８０重量％超、あるいは約５０重量％〜約１００重量％、あるいは約６０重量％〜約１００重量％、あるいは約７０重量％〜約１００重量％、あるいは約８０重量％〜約１００重量％、あるいは約９０重量％〜約１００重量％の量で存在し得る。
【００８４】
流体組成物は、材料の沸点（「Ｂ．Ｐ．」）で選択された１種以上の揮発性材料を含んでもよい。本明細書において言及するＢ．Ｐ．は、１０１ｋＰａ（７６０ｍｍＨｇ）の通常の標準気圧の下で測定される。標準１０１ｋＰａ（７６０ｍｍＨｇ）における多くの香料成分のＢ．Ｐ．は、例えば、Ｓｔｅｆｆｅｎ  Ａｒｃｔａｎｄｅｒにより書かれ、１９６９年に出版された「Ｐｅｒｆｕｍｅ  ａｎｄ  Ｆｌａｖｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ａｒｏｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）」に見出すことができる。
【００８５】
流体組成物は１つ以上の香料材料からなる香料混合物を含み得る。香料混合物の平均沸点は、２７５℃未満、あるいは２５０℃未満、あるいは２２０℃未満、あるいは１８０℃未満、あるいは約７０℃〜約２５０℃、であり得る。香料混合物内の一定量の低Ｂ．Ｐ．成分（＜２００℃）が、より高い沸点の配合物の射出を補助するために使用され得る。沸点が約２５０℃を超える流体組成物が、流体組成物の重量に対し約５０％〜約１００％、又は約６０％〜約１００％、又は約７５％〜約１００％の揮発性香料材料の香料混合物を含み、香料混合物の平均沸点が２５０℃未満、又は２２５℃未満である場合には、流体組成物の全体としての平均沸点が依然として２５０℃を超えるにもかかわらず、良好な性能で射出させることができる。
【００８６】
流体組成物は、揮発性香料材料を含んでも、揮発性香料材料から本質的に構成されても、あるいは揮発性香料材料から構成されてもよい。
【００８７】
表２及び表３は、流体組成物５２に好適な香料材料に関する技術データをまとめたものである。流体組成物の約１０重量％は、沸点を２５０℃未満のレベルに低下させるために希釈剤として使用され得るエタノールであり得る。７０℃未満の引火点は、易燃性のためにいくつかの国で特別な出荷及び取扱いが要求されるため、香料配合物を選定する上で引火点が考慮され得る。従って、より高い引火点となるように配合することが有益となり得る。
【００８８】
表２は、本発明の流体組成物に好適ないくつかの非限定的かつ例示的な個別の香料材料を列挙する。
【００８９】
【表１】
2018535710.tif 000003
【００９０】
表３は２００℃未満の混合物Ｂ．Ｐ．を有する例示的な香料混合物を示す。
【００９１】
【表２】
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【００９２】
流体組成物はまた、溶媒、希釈剤、増量剤、固定剤、増粘剤などを含み得る。これらの材料の非限定的な例は、エチルアルコール、カルビトール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジエチルフタレート、トリエチルシトレート、イソプロピルミリステート、エチルセルロース、及びベンジルベンゾエートである。
【００９３】
流体組成物は、機能性香料成分（「ＦＰＣ」）を含み得る。ＦＰＣは、従来の有機溶媒又は揮発性有機化合物（「ＶＯＣ」）に類似する蒸発特性を有する香料原料の一種である。本明細書で使用する時、「ＶＯＣ」とは、２０℃での測定において２７Ｐａ（０．２ｍｍＨｇ）超の蒸気圧を有し、かつ香料の蒸発を補助する、揮発性有機化合物を意味する。例示的なＶＯＣとしては、以下の有機溶媒、すなわち、ジプロピレングリコールメチルエーテル（「ＤＰＭ」）、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール（「ＭＭＢ」）、揮発性シリコーン油、及びメチル、エチル、プロピル、ブチルのジプロピレングリコールエステル、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテルの、又は商標名がＤｏｗａｎｏｌ（商標）のグリコールエーテルの任意のＶＯＣが挙げられる。ＶＯＣは通常、香料の蒸発を補助するために流体組成物中で２０％超の濃度で使用される。
【００９４】
本流体組成物のＦＰＣは、香料材料の蒸発を補助し、快楽的な芳香の便益を提供し得る。ＦＰＣは、組成物全体としての香料の性質に悪影響を及ぼすことなく、比較的高濃度で用いることができる。従って、流体組成物はＶＯＣを実質的に含有しなくてもよく、これは流体組成物が、組成物の１８重量％以下、あるいは６重量％以下、あるいは５重量％以下、あるいは１重量％以下、あるいは０．５重量％以下のＶＯＣを有することを意味する。揮発性組成物はＶＯＣを含有しなくてもよい。
【００９５】
ＦＰＣとして好適である香料材料が米国特許第８，３３８，３４６号に開示されている。
【００９６】
動作原理
図２〜図４、及び図６〜図８を参照すると、マイクロ流体送達システム１０は、例えば加熱又は圧電結晶による振動を用いて、カートリッジ２６から流体組成物５２を送達し得る。毛細管８０は、リザーバ５０内に収容した流体組成物５２を、マイクロ流体送達部６４のダイ９２の方向に誘導する。毛細管８０は、流体組成物５２を、ダイ９２の方向に重力に逆らい上向きに誘導するように構成され得る。流体組成物５２は、毛細管８０の第２の端部８４を通過した後、ダイ９２を通過する。
【００９７】
熱インクジェット技術を利用したマイクロ流体送達システムにおいては、流体組成物５２は流体チャネル１５６を通過し、各流体チャンバ１８０の入口１８４に入る。その一部が揮発性成分を含み得る流体組成物５２は、各流体チャンバ１２８を通過し、各流体チャンバ１２８のヒータ１３４に至る。ヒータ１３４は、流体組成物５２内の揮発性成分の少なくとも一部を揮発させ、蒸気泡の形とする。蒸気泡によって引き起こされる膨張により、流体組成物５２の液滴がノズル１３０を通して射出される。蒸気泡は次いで崩壊し、流体組成物５２の液滴を分離してオリフィス１３０から放出させる。次いで、流体組成物５２が流体チャンバ１２８に再充填され、流体組成物５２の液滴を噴霧するために、この工程が繰り返され得る。
【００９８】
ファンを備える構成においては、ファン３２は、ハウジング１２の内側部２１の空気を圧縮するために、空気を空気入口２７からハウジングの内側部２１に引き込む。流体は高圧力の領域から低圧力の領域に移動するため、ハウジング１２の内側部２１の空気は、ハウジング１２の外側部２３に至る最も制限の少ない経路を通る。その結果、外部カバー４０を備える構成においては、ハウジング１２は、ハウジング１２の内側部２１内の圧縮空気が、ホルダ２４とハウジング１２の上方部分１４との間の空気流チャネル３４を通って流れるように構成され得る。空気流チャネル３４から、圧縮空気は外部カバー４０とリザーバ５０の間の空気流路４６を通って流れる。カートリッジ２６の外部カバー４０がハウジング１２と密封状態で嵌合していない場合は、外部カバー４０とハウジング１２の間の隙間から一部の空気が逃げ得る。外部カバー４０とハウジング１２の間の隙間を通る空気流は、空気流チャネル３４及び空気流路４６を通る流路が、ハウジング１２の外側部２３への抵抗が最小の経路となるように構成することにより、減少させ得る。
【００９９】
空気流路４６を通って流れる空気は、マイクロ流体送達部材６４から噴霧された流体組成物５２と混じり合う。次いで、混じり合った流体組成物５２及び空気流は、外部カバー４０のオリフィス４２から外に出る。空気流路４６の形状によって、オリフィス４２から出た空気は、流体組成物５２がダイ９２から分配される方向と同一、又は実質的に同一の方向に導かれ得る。マイクロ流体送達部材６４から流体組成物５２を噴霧して分配する力に加えて、この空気は追加の力を提供し、流体組成物５２を空気中に又はターゲット表面上に導く。
【０１００】
流体組成物５２を噴霧するために用いるヒータに加えて、又はその代替として、他の射出工程を用いてもよい。例えば、圧電結晶要素又は超音波射出要素が、ダイ９２から流体組成物を噴霧するために用いられてもよい。
【０１０１】
マイクロ流体送達システム１０の出力は、調整可能又はプログラミング可能であり得る。例えば、マイクロ流体送達システム１０からの流体組成物５２の液滴の放出の間のタイミングは、任意の所望のタイミングであってもよく、既定又は調整可能であり得る。更に、マイクロ流体送達システム１０から放出される流体組成物の流速は、既定又は調整可能であり得る。例えば、マイクロ流体送達システム１０は、部屋のサイズに基づき既定量の香料などの流体組成物５２を送達するように構成されてもよく、又はユーザの要望に応じて調整可能であるように構成され得る。例示的な目的のためだけに、カートリッジ２６から放出される流体組成物５２の流速は、約５〜約６０ｍｇ／時間の範囲、又は任意の他の好適な速度又は範囲であり得る。
【０１０２】
マイクロ流体送達システム１０は流体組成物を空気中に分配するように構成され得る。マイクロ流体送達システム１０はまた、流体組成物を表面上に分配するように構成され得る。
【０１０３】
リザーバ５０内の流体組成物が枯渇すると、マイクロ流体カートリッジ２６はハウジング１０から取り外され、別のマイクロ流体カートリッジ２６と交換され得る。
【０１０４】
本明細書に記述される全ての百分率は、特に指定のない限り、重量による。
【０１０５】
本明細書において範囲の両端として開示される値は、引用された正確な数値に厳密に限定されるものとして理解されるべきではない。代わりに、特に明記しない限り、各数値範囲は、引用された数値、すなわち明記された範囲内の任意の整数、及び明記された範囲内の任意の範囲の両方を意味することを意図している。例えば、「１〜１０」として開示される範囲は、「１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０」を意味することを意図している。
【０１０６】
本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に指定がない限り、そのような各寸法は、記載された値、及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味することを意図している。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することを意図している。
【０１０７】
相互参照される又は関連する全ての特許又は特許出願、及び本願がその優先権又は利益を主張する全ての特許出願又は特許を含む、本願に引用される文献はいずれも、明示的に除外又は別の方法で限定されない限りにおいて、その全体が本明細書に参照として組み込まれる。いかなる文献の引用も、本明細書中で開示又は特許請求される任意の発明に対する先行技術であるとはみなされず、又はそれを単独で若しくは任意の他の参考文献（単数又は複数）と組み合わせた時に、そのような任意の発明を教示、示唆、又は開示するとはみなされない。更に、本文書における用語の任意の意味又は定義が、参照として組み込まれた文献内の同じ用語の任意の意味又は定義と矛盾する場合、本文書においてその用語に付与された意味又は定義が優先される。
【０１０８】
本開示の特定の実施形態について説明し記載したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正が可能であることは当業者には明白であろう。従って、本発明の範囲内に含まれる、全てのそのような変更及び修正が、添付の特許請求の範囲に包含されることを意図している。
【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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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