(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と電気的に接続可能なハウジングと、
前記ハウジングの内部に収容されるか又は前記ハウジングの外部に配設され、前記ハウジングと解放可能に接続可能なカートリッジであって、
上面と、前記上面に対向する底面と、前記上面及び前記底面を接合する側壁と、を備える、流体組成物を収容するためのリザーバと、
前記リザーバの前記側壁上に配設され、前記リザーバと流体連通し、重力方向に対して垂直である水平方向に向けて前記流体組成物の全てを分注するように構成されているマイクロ流体ダイと、を備えるカートリッジと、
前記ハウジングの内部に配設されたファンであって、前記マイクロ流体ダイから分注された前記流体組成物と合流し、前記流体組成物を水平方向に対して上向きに再方向付けする空気流を生成するように構成されているファンと、
前記リザーバの下側に配設され、前記ファンから前記ハウジングの空気出口まで延在する空気流チャネルと
を備え、
前記空気流チャネルが、
前記ファンに隣接して配設された第１の領域と、
前記空気出口に隣接して配設された第２の領域と、
前記第１及び第２の領域を接合する第３の領域と、を備え、
少なくとも前記第２の領域は、前記空気出口に向かって水平方向に対して上方向に向けて角度付けされ、
前記マイクロ流体ダイを出た前記流体組成物は、前記空気出口を出る前記空気流と合流するマイクロ流体送達装置。
【請求項２】
電源と電気的に接続可能なハウジングと、
前記ハウジングの内部に収容されるか又は前記ハウジングの外部に配設され、前記ハウジングと解放可能に接続可能なカートリッジであって、
上面と、前記上面に対向する底面と、前記上面及び前記底面を接合する側壁と、を備える、流体組成物を収容するためのリザーバと、
前記リザーバの前記底面上に配設され、前記リザーバと流体連通し、重力方向に対して垂直である水平方向に対して下方向に向けて、前記流体組成物の全てを分注するように構成されているマイクロ流体ダイと、を備えるカートリッジと、
前記ハウジングの内部に配設されたファンであって、前記マイクロ流体ダイから分注された前記流体組成物と合流し、前記流体組成物を水平方向に対して上向きに再方向付けする空気流を生成するように構成されているファンと、
前記リザーバの下側に配設され、前記ファンから前記ハウジングの空気出口まで延在する空気流チャネルと
を備え、
前記空気流チャネルが、
前記ファンに隣接して配設された第１の領域と、
前記空気出口に隣接して配設された第２の領域と、
前記第１及び第２の領域を接合する第３の領域と、を備え、
少なくとも前記第２の領域は、前記空気出口に向かって水平方向に対して上方向に向けて角度付けされ、
前記マイクロ流体ダイを出た前記流体組成物は、前記空気流チャネル内に分注され前記空気流チャネルの内部で合流するマイクロ流体送達装置。
【請求項３】
前記空気流チャネルが、上面と下面とを備え、
前記上面が、
バッフルと、
前記バッフルに隣接して配設された流体組成物出口と、を備え、
前記バッフルは、前記流体組成物出口の上流に配設されかつ、前記空気流チャネル内に突き出している、請求項２に記載のマイクロ流体送達装置。
【請求項４】
前記空気流チャネルがスクリーンを備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のマイクロ流体送達装置。
【請求項５】
前記カートリッジがスポンジを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のマイクロ流体送達装置。
【請求項６】
前記流体組成物が香料を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のマイクロ流体送達装置。
【請求項７】
前記マイクロ流体ダイが、圧電結晶又はヒーターを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のマイクロ流体送達装置。
【請求項８】
前記マイクロ流体ダイが配設されたプリント回路基板と、
前記プリント回路基板の下面上に配設されたフィルタと、
前記プリント回路基板の下面と前記フィルタとの間に配設され、前記プリント回路基板の下面と前記フィルタとの間に間隙を生じさせる機械的スペーサと、
前記プリント回路基板の上面と前記プリント回路基板の下面とを連通する開口部と
を更に備え、
前記マイクロ流体ダイは前記プリント回路基板の上面に配設され、
前記フィルタは、前記流体組成物が前記開口部を通過する前に前記流体組成物をろ過する、請求項１又は２に記載のマイクロ流体送達装置。
【請求項９】
マイクロ流体送達装置によって流体組成物を分注する方法であって、
流体組成物をマイクロ流体送達装置から、水平方向に向けて空気中に分注することと、
ファンから前記流体組成物に向けて空気流を方向付けることと、前記空気流を噴射された前記流体組成物と合流させて、前記流体組成物を水平方向に対して上方向に向けて再方向付けすることと、を含み、
前記空気流及び前記流体組成物が合流する点では、前記空気流が、前記流体組成物よりも大きな運動量で移動しており、
前記マイクロ流体送達装置が、
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に収容されるか又は前記ハウジングの外部に配設され、前記ハウジングと解放可能に接続可能なカートリッジであって、
上面と、前記上面に対向する底面と、前記上面及び前記底面を接合する側壁と、を備える、流体組成物を収容するためのリザーバと、
前記リザーバの前記側壁上に配設され、前記リザーバと流体連通し、水平方向に向けて前記流体組成物の全てを分注するように構成されているマイクロ流体ダイと、を備えるカートリッジと、
前記ハウジングの内部に配設されたファンであって、前記マイクロ流体ダイから分注された前記流体組成物と合流し、前記流体組成物を水平方向に対して上向きに再方向付けする空気流を生成するように構成されているファンと、
前記リザーバの下側に配設され、前記ファンからハウジングの空気出口まで延在する空気流チャネルと、
を備え、
前記空気流チャネルが、
前記ファンに隣接して配設された第１の領域と、
前記空気出口に隣接して配設された第２の領域と、
前記第１及び第２の領域を接合する第３の領域と、を備え、
少なくとも前記第２の領域は、前記空気出口に向かって水平方向に対して上向きに角度付けされ、
前記空気流及び前記流体組成物が合流する点は、前記空気出口を出た位置である、方法。
【請求項１０】
マイクロ流体送達装置によって流体組成物を分注する方法であって、
流体組成物をマイクロ流体送達装置から、水平方向に対して下方向に向けて空気中に分注することと、
ファンから前記流体組成物に向けて空気流を方向付けることと、前記空気流を噴射された前記流体組成物と合流させて、前記流体組成物を水平方向に対して上方向に向けて再方向付けすることと、を含み、
前記空気流及び前記流体組成物が合流する点では、前記空気流が、前記流体組成物よりも大きな運動量で移動しており、
前記マイクロ流体送達装置が、
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に収容されるか又は前記ハウジングの外部に配設され、前記ハウジングと解放可能に接続可能なカートリッジであって、
上面と、前記上面に対向する底面と、前記上面及び前記底面を接合する側壁と、を備える、流体組成物を収容するためのリザーバと、
前記リザーバの前記底面上に配設され、前記リザーバと流体連通し、水平方向に対して下方向に向けて前記流体組成物の全てを分注するように構成されているマイクロ流体ダイと、を備えるカートリッジと、
前記ハウジングの内部に配設されたファンであって、前記マイクロ流体ダイから分注された前記流体組成物と合流し、前記流体組成物を水平方向に対して上向きに再方向付けする空気流を生成するように構成されているファンと、
前記リザーバの下側に配設され、前記ファンからハウジングの空気出口まで延在する空気流チャネルと、
前記ファンに隣接して配設された第１の領域と、
前記空気出口に隣接して配設された第２の領域と、
前記第１及び第２の領域を接合する第３の領域と、を備え、
少なくとも前記第２の領域は、前記空気出口に向かって水平方向に対して上向きに角度付けされ、
前記空気流及び前記流体組成物が合流する点は、前記空気流チャネルの内部である、方法。
【請求項１１】
前記流体組成物が香料を含む、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記マイクロ流体送達装置が、圧電結晶又はヒーターを備えるマイクロ流体ダイを備える、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記マイクロ流体送達装置が、
マイクロ流体ダイが配設されたプリント回路基板と、
前記プリント回路基板の下面上に配設されたフィルタと、
前記プリント回路基板の下面と前記フィルタとの間に配設され、前記プリント回路基板の下面と前記フィルタとの間に間隙を生じさせる機械的スペーサと、
前記プリント回路基板の上面と前記プリント回路基板の下面とを連通する開口部と
を更に備え、
前記マイクロ流体ダイは前記プリント回路基板の上面に配設され、
前記フィルタは、前記流体組成物が前記開口部を通過する前に前記流体組成物をろ過する、請求項９又は１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には、流体組成物を空気中に分注するためのマイクロ流体送達装置及び方法に関し、より具体的には、流体組成物を空気中に上方向に向けて再方向付けするためのファンの助けを借りて、流体組成物を空気中に水平方向又は下方向に向けて送達するためのマイクロ流体送達装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
香料組成物などの流体組成物を、高エネルギー化（すなわち電気的／電池駆動式）による霧化により空気中に送達するための様々なシステムが存在する。更に、最近では、サーマル方式及びピエゾ方式のインクジェットヘッドなどのマイクロ流体送達技術を用いて、香料組成物などの流体組成物を、空気中に送達するための試みがなされている。
【０００３】
マイクロ流体送達技術を用いて、流体組成物を送達する場合、特に流体組成物を空気中に送達する場合には、霧化した流体組成物を周囲空間中に適切に分散させることが消費者の視認性にとって重要となり得る。更に、近くの表面上に流体組成物が付着するのを最小限に抑えることも重要であり得る。
【０００４】
一部の噴霧装置は、流体組成物を下方向に向けて分注するように構成されている。このような装置は、マイクロ流体要素の配置に対する要件によって、流体組成物を下方向又は水平方向に向けて分注するように構成されてもよい。流体組成物を下方向に向けて空気中に噴霧することは、装置自体又は装置近傍の表面上に流体組成物が堆積する一因となり得る。更に、流体組成物を下方向に向けて噴霧すると、消費者が許容可能なレベルの視認性を提供するためには十分とはいえない程度にしか、部屋又は空間内に流体組成物を分散させない場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、流体組成物を空気中に下方向又は水平方向に向けて分注し、部屋又は空間全体に流体組成物を分散させることが可能な装置を提供することが、有益となるであろう。更に、流体組成物を空気中に分注することができる一方で、近くの表面上への流体組成物の付着を最小限に抑えることができる装置を提供することが、有益となるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
「組み合わせ：」
Ａ．電源と電気的に接続可能なハウジングと、ハウジングと解放可能に接続可能なカートリッジであって、上面と、上面に対向する底面と、上面及び底面を接合する側壁とを備える、流体組成物を収容するためのリザーバと、リザーバと流体連通し、重力方向に対して垂直である水平方向に向かって又は水平方向に対して下方向に向けて、流体組成物の実質的に全てを分注するように構成されているマイクロ流体ダイとを備えるカートリッジと、ハウジングに接続されたファンであって、マイクロ流体ダイから分注された流体組成物と合流し、流体組成物を水平方向に対して上向きに再方向付けする空気流を生成するように構成されているファンと、を備えるマイクロ流体送達装置。
Ｂ．マイクロ流体ダイが、リザーバの底面又は側壁上に配設される、段落Ａに記載のマイクロ流体送達装置。
Ｃ．ファンからハウジングの空気出口まで延在する空気流チャネルを更に備え、
空気流チャネルが、ファンに隣接して配設された第１の領域と、空気出口に隣接して配設された第２の領域と、第１及び第２の領域を接合する第３の領域と、を備え、少なくとも第２の領域は、空気出口に向かって水平方向に対して上方向に向けて角度付けされている、段落Ａ又はＢに記載のマイクロ流体送達装置。
Ｄ．マイクロ流体ダイを出る流体組成物が、空気出口を出る空気流と合流する、段落Ｃに記載のマイクロ流体送達装置。
Ｅ．マイクロ流体ダイが、リザーバの底面上に配設され、マイクロ流体ダイを出る流体組成物が、空気流チャネル内に分注される、段落Ｃに記載のマイクロ流体送達装置。
Ｆ．空気流チャネルが、上面と下面とを備え、上面が、バッフルと、バッフルに隣接して配設された流体組成物出口と、を備え、バッフルは、流体組成物出口の上流に配設されかつ、空気流チャネル内に突き出している、段落Ｃ又はＥに記載のマイクロ流体送達装置。
Ｇ．空気流チャネルがスクリーンを備える、段落Ｃ〜Ｆのいずれか一段落に記載のマイクロ流体送達装置。
Ｈ．カートリッジがスポンジを備える、段落Ａ〜Ｇのいずれか一段落に記載のマイクロ流体送達装置。
Ｉ．流体組成物が香料を含む、段落Ａ〜Ｈのいずれか一段落に記載のマイクロ流体送達装置。
Ｊ．マイクロ流体ダイが、圧電結晶又はヒーターを備える、段落Ａ〜Ｉのいずれか一段落に記載のマイクロ流体送達装置。
Ｋ．マイクロ流体装置によって流体組成物を分注する方法であって、流体組成物をマイクロ流体送達装置から、水平方向に向けて、又は水平方向に対して下方向に向けて空気中に分注することと、ファンから流体組成物に向けて空気流を方向付けることと、空気流を噴射された流体組成物と合流させて、流体組成物を水平方向に対して上方向に向けて再方向付けすることと、を含み、空気流及び流体組成物が合流する点では、空気流が、流体組成物よりも大きな運動量で移動している、方法。
Ｌ．流体組成物が香料を含む、段落Ｋに記載の方法。
Ｍ．マイクロ流体送達装置が、圧電結晶又はヒーターを備えるマイクロ流体ダイを備える、段落Ｋ又はＬに記載の方法。
Ｎ．マイクロ流体送達装置が、ハウジングと、ハウジングと解放可能に接続可能なカートリッジと、ファンと、を備える、段落Ｋ〜Ｍのいずれか一段落に記載の方法。
Ｏ．マイクロ流体送達装置が、ファンからハウジングの空気出口まで延在する空気流チャネルを更に備え、空気流チャネルが、ファンに隣接して配設された第１の領域と、空気出口に隣接して配設された第２の領域と、第１及び第２の領域を接合する第３の領域と、を備え、少なくとも第２の領域は、空気出口に向かって水平方向に対して上向きに角度付けされている、段落Ｋ〜Ｎのいずれか一段落に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】マイクロ流体送達装置の上面側からの概略斜視図である。
【図２】線２−２に沿って見た、図１の断面図である。
【図３】マイクロ流体送達装置の上方からの概略斜視図である。
【図４】線４−４に沿って見た、図１の断面図である。
【図５】マイクロ流体送達装置の上方からの概略斜視図である。
【図６】線６−６に沿って見た、図１の断面図である。
【図７】マイクロ流体送達装置のためのカートリッジの概略側面図である。
【図８】線８−８に沿って見た、図７の断面図である。
【図９】線２−２に沿って見た、図１の別の断面図である。
【図１０】空気流チャネルを有するカートリッジの概略側面図である。
【図１１】線１１−１１に沿って見た、図１０の断面図である。
【図１２】剛性ＰＣＢを有するマイクロ流体送達部材の上面側からの斜視図である。
【図１３】剛性ＰＣＢを有するマイクロ流体送達部材の底面側からの斜視図である。
【図１４】マイクロ流体送達部材のための半可撓性ＰＣＢの斜視図である。
【図１５】マイクロ流体送達部材のための半可撓性ＰＣＢの側面図である。
【図１６】マイクロ流体送達部材の分解図である。
【図１７】マイクロ流体送達部材のマイクロ流体ダイの上面側からの斜視図である。
【図１８】マイクロ流体ダイの流体チャンバを示すためにノズルプレートを除去した、マイクロ流体ダイの上面側からの斜視図である。
【図１９】マイクロ流体ダイの誘電体層を示すためにマイクロ流体ダイの各層を除去した、マイクロ流体ダイの上面側からの斜視図である。
【図２０】線２０−２０に沿って見た、図１７の断面図である。
【図２１】図２０から取った部分２１の拡大図である。
【図２２】線２２−２２に沿って見た、図１７の断面図である。
【図２３】線２３−２３に沿って見た、図１７の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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装置と、流体組成物を空気中に上方向に向けて送達するための方法とを含む。流体組成物は、例えば、フレッシュニング組成物、悪臭低減組成物、香料混合物、及びこれらの組み合わせを含む様々な構成成分を含んでもよい。
【０００９】
流体組成物は、マイクロ流体ダイの配置における要件により、マイクロ流体ダイから実質的に下方向又は水平方向に移動し得る。マイクロ流体通路に空気が入り込むことは、マイクロ流体ダイを動作不能にすることができるため、マイクロ流体送達装置は、マイクロ流体通路に空気が入り込むことに対して脆弱であり得る。流体リザーバの実質的に下方に、又は流体リザーバ、及びリザーバとマイクロ流体ダイとの間に配置された接続通路の側方に、マイクロ流体ダイを配置することによって、通路内に空気を蓄積させ、空気がマイクロ流体ダイと接触しないようにすることができる。逆に、（流体組成物を実質的に上方向に向けて分注するために）上記の通路よりも上方に配置されたマイクロ流体ダイは、浮力によって上昇する気泡と接触し得る。気泡は、流体組成物中に空気が溶解したり、マイクロ流体送達装置に流体が不完全に充填されたりすることによって、流体組成物中に存在し得る。
【００１０】
本開示のマイクロ流体送達装置は、水平方向に向けて、又は水平方向に対して下方向に向けて流体組成物を分注することに関連する課題を克服するものである。マイクロ流体送達装置は、電源と電気的に接続可能なハウジングと、ハウジングと解放可能に接続可能なカートリッジと、ハウジングに接続されたファンと、を含んでもよい。カートリッジは、流体組成物を収容するためのリザーバと、リザーバに流体連通されたマイクロ流体ダイとを有する。リザーバは、上面と、上面に対向する底面と、上面と底面とを接合する側壁とを備える。ダイは、流体組成物の実質的に全てが、水平方向に向かって、又は水平方向に対して下方向に向かってマイクロ流体ダイを出るように構成される。ファンは、マイクロ流体ダイから分注された流体組成物と合流する空気流であって、その流体組成物を水平方向に対して上方向に向けて再方向付けする空気流を生成するように構成されている。流体組成物を上方向に向けて再方向付けするためには、空気流と流体組成物とが合流する点においては、空気流の運動量が、ダイから分注される流体組成物の運動量よりも大きいものであり得る。
【００１１】
マイクロ流体送達装置は、ファンからハウジングの空気出口まで延在する空気流チャネルを含んでもよい。空気流チャネルは、ファンに隣接して配設された第１領域と、空気出口に隣接して配設された第２領域と、第１領域と第２領域とを接合する第３領域とを備える。第２領域は、水平方向に対して概ね上方向に向けて空気流を方向付けるために、空気出口に対して水平方向に対して上方向に向けて角度付けされ得る。
【００１２】
流体組成物を空気中に分注する一方法は、本開示のマイクロ流体送達装置を提供することを含み得る。マイクロ流体送達装置は、電源などの壁のコンセントに差し込まれてもよい。壁に配設された電気コンセントに差し込まれる場合、その壁及びコンセントは、垂直平面上に配設されてもよい。流体組成物は、水平方向に向けて、又は水平方向に対して下方向に向けてカートリッジから空気中に噴射されてもよい。空気流は、流体組成物に向かって方向付けられてもよい。空気流は噴射された流体組成物と合流し、流体組成物を水平方向に対して上方向に向けて再方向付けするようになっていてもよい。流体組成物の流れの方向を変化させるために、空気流と流体組成物とが合流する点では、空気流は、流体組成物よりも大きな運動量を有して移動していてもよい。
【００１３】
流体組成物を空気中に分注する一方法は、本開示のマイクロ流体送達装置を提供することを含み得る。マイクロ流体送達装置は、マイクロ流体送達装置が一表面上に置かれるように、電池又はコードによって給電されてもよい。表面は、ある水平面上に配設されてもよい。流体組成物は、水平方向に向けて、又は水平方向に対して下方向に向けてカートリッジから空気中に噴射されてもよい。ここでいう水平方向は、マイクロ流体送達装置がその上に置かれている水平面と平行であってよい。空気流は、流体組成物に向かって方向付けられてもよい。空気流は噴射された流体組成物と合流し、流体組成物を水平方向に対して上方向に向けて再方向付けするようになっていてもよい。流体組成物の流れの方向を変化させるために、空気流と流体組成物とが合流する点では、空気流は、流体組成物よりも大きな運動量を有して移動していてもよい。
【００１４】
下記の説明は、各々が様々な構成要素を有するハウジング、カートリッジ、及びファンを備えるマイクロ流体送達装置を説明しているが、マイクロ流体送達装置は、下記の説明で明記されたり、図面に図示されたりする構成及び配置に、限定されるものではないことを理解されたい。本開示のマイクロ流体送達装置、カートリッジ、及びファンは、他の構成に対しても適用可能であるか、又は様々な方法で実施若しくは実行され得る。例えば、ハウジングの構成要素は、カートリッジ上に位置していてもよく、その逆であってもよい。更に、ハウジング及びカートリッジは、以下の説明において説明されるように、ハウジングから分離可能かつ／又は交換可能であるカートリッジを構築するのとは反対に、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送達するための様々なデバイスと併用されてもよい。
【００１５】
本開示は、サーマル式又は圧電式インクジェット印刷ヘッド型システムなどのマイクロ流体送達装置１０の使用について論じているが、本開示の態様はまた、複数のノズル及び超音波槽式霧化器を備える超音波圧電システムなどの他の流体液滴噴霧装置と組み合わせ可能であることを理解されたい。例えば、本開示のファン及び空気流チャネルは、霧化された流体組成物を、第１の方向へ移動する状態からに第２の方向に移動する状態に再方向付けするための他の噴霧デバイスと共に使用されてもよい。
【００１６】
マイクロ流体送達装置
図１〜図８を参照すると、マイクロ流体送達装置１０は、ハウジング１２と、ハウジング１２と解放可能に接続可能であり得るカートリッジ２６と、ファン３２とを含んでよい。マイクロ流体送達装置１０は、上側部分１４、下側部分１６、及び上側部分１４と下側部分１６との間に延在してこれらを接続する本体部分１８からなり得る。
【００１７】
マイクロ流体送達装置は、本体部分１４が垂直壁に隣接するように、壁のコンセントに直接差し込まれるように構成されてもよい。あるいは、マイクロ流体送達装置は、電源コード又は電池を有してように構成され、マイクロ流体送達装置の下側部分１６が、テーブル、カウンタートップ、デスクトップ、各種機器などの水平表面上に置かれるようになっていてもよい。
【００１８】
ハウジング１２は、単一の構成要素から構築されてもよく、又は接続されてハウジング１２を形成する複数の構成要素を有してもよい。ハウジング１２は、内部２１及び外部２３によって画定され得る。ハウジング１２は、カートリッジ２６及びファン３２を少なくとも部分的に収容していてよく、かつ／又はそれらと接続されていてよい。
【００１９】
カートリッジ２６は、ハウジング１２内に部分的に又は実質的に収容されてもよく、あるいはカートリッジ２６は、ハウジングの外部２３上に部分的に又は実質的に配設され、かつ／又はハウジングの外部２３と部分的に又は実質的に接続されてもよい。例えば、図１及び図２を参照すると、カートリッジ２６は、少なくとも部分的にハウジング１２内に配設され、かつハウジング１２と少なくとも部分的に接続されてもよい。図３を参照すると、カートリッジ２６の少なくとも一部分は、ハウジング２３の外側に配設され、かつハウジング２３の外側と接続されてもよい。カートリッジ２６は様々な方法でハウジングに接続することができる。例えば、カートリッジは、様々なコネクタタイプを使用して、ハウジング１２と摺動可能に又は回転可能に接続されてもよい。コネクタは、バネ式、圧縮式、スナップ式、又は様々な他の方式のコネクタであってもよい。
【００２０】
以下で更に詳細に説明するように、カートリッジは様々な方法で構成され得る。カートリッジ２６は、流体組成物５２を収容するためのリザーバ５０と、リザーバ５０と流体連通しているマイクロ流体ダイ９２と、ハウジング１２上の電気接点４８と接続して、マイクロ流体ダイ９２に電力及び制御信号を送達する電気接点７４とを備える。マイクロ流体ダイ９２は、マイクロ流体ダイ９２から流体組成物５２が、実質的に水平方向に向けて、実質的に垂直下方向に向けて、又は水平方向に対して概ね下方向に向けて分注されるように構成されてもよい。例えば、図１〜図４を参照すると、ダイ９２、具体的にはダイ９２上のノズルは、流体組成物がマイクロ流体ダイ９２を出る際に、流体組成物を実質的に水平方向に向けて分注するように構成されてもよい。図５及び図６を参照すると、流体組成物は、マイクロ流体ダイ９２から実質的に垂直下方向に向かって移動してもよい。図９に示されるような一部の構成では、流体組成物は、概ね斜め下方向に向かって移動し得る。
【００２１】
マイクロ流体送達部材に関するセクションにおいて更に説明されるように、図７及び図８を参照すると、マイクロ流体ダイ上のノズルが、流体組成物を水平方向又は下方向に向けて分注するためには、流体組成物が、水平方向に、あるいはマイクロ流体ダイが配設される方向に対して垂直である下方向に向けて分注されるようにするためには、ダイ９２、具体的にはダイ９２のノズルプレートが垂直方向に配向されるか、又は水平方向に対して−９０°〜０°の角度で配向されてもよい。マイクロ流体送達装置１０が垂直な壁内に設けられた電気コンセントに差し込まれる構成では、ダイ９２のノズルプレートは、垂直に配向されるか、又はその壁から−９０°〜０°の角度で配向されてもよい。
【００２２】
図１、図２、図５、及び図６を参照すると、流体組成物は、マイクロ流体ダイ９２を出て、マイクロ流体ダイ９２に隣接して配設された流体組成物出口１９を通って移動し得る。流体組成物出口１９は、カートリッジ２６内又はハウジング１２内に配設されてもよい。しかしながら、図３及び図４を参照すると、一部の構成では、流体組成物がマイクロ流体ダイ９２を出て、流体組成物出口を通過することなく空気中に直接移動し得ることを理解されたい。
【００２３】
マイクロ流体送達装置１０は、流体組成物を、概ね下方向に向かって又は水平方向に向かって移動している状態から、水平方向に対して実質的に上方向に向かって移動する状態に再方向付けするのを助けるためのファン３２を備える。流体組成物を実質的に上方向に向かって移動する状態に再方向付けすることによって、流体組成物が空間全体により良好に分散され得る上、近くの表面上により大きい液滴が堆積してしまうのを最小限に抑え得る。ダイから分注される流体組成物を再方向付けするために、流体組成物が第１の流路内に分注されるように構成され、かつファンからの空気流が、合流点Ｃで第１の流路と合流する第２の流路内を移動するように構成されてもよい。
【００２４】
図１〜図６を参照すると、ファン３２は、空気が空気流チャネル３４を通り、概ね上方向に向かって空気出口２８から出るよう、空気を方向付けるように構成することができる。ダイ９２を出る流体組成物とファン３２によって生成された空気流とは、空気流チャネル３４内で、又は空気流が空気出口２８から流出した後のいずれかで、一つに組み合わされ得る。いずれの構成においても、ファン３２からの空気流は、実質的に水平方向に向かって、実質的に下方向に向かって、又は実質的に垂直下方向に向かってのいずれかで流れる流体組成物と合流し、流体組成物が概ね上方向に向かって流れるように、流体組成物を再方向付けする。流体組成物を再方向付けするために、空気流と流体組成物とが合流する点（合流点Ｃ）においては、空気流が、流体組成物の流れの運動量よりも大きい運動量を有していてよい。
【００２５】
図１〜図６を参照すると、マイクロ流体送達装置１０は、ハウジング１２の外部２３から空気を受け入れることができる１つ以上の空気入口２７を備えてもよく、その後、この空気が、ファン３２の中に引き込まれるようになっていてよい。その１つ以上の空気入口２７は、ファン３２の上流に配置されていてもよく、又はファン３２は空気入口２７と接続されていてもよい。上述のように、マイクロ流体送達装置１０は、１つ以上の空気出口２８を含んでいてもよい。その１つ以上の空気出口２８は、ファン３２の下流に配置されていてもよい。参照のために、また本明細書で使用する場合、空気流は、空気流チャネル３４を通って上流から下流に移動するものとする。以下に、より詳細に説明するように、ファン３２は空気を１つ以上の空気入口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を通って、１つ以上の空気出口２８から出るように方向付ける。１つ以上の空気入口２７及び１つ以上の空気出口２８は、空気流に関する所望の条件に基づいて、様々な異なる寸法を有し得る。
【００２６】
ファン３２は、ハウジング１２の内部２１内に少なくとも部分的に配設されてもよく、あるいはファン３２は、ハウジング１２の外部２３に配設されてもよい。様々な異なる種類のファンが使用されてよい。ファン３２の一例としては、空気流チャネル内に、例えば乱流低減スクリーンのような、流れを制約するものが配置されていないような構成では、毎分約１０〜約５０リットル（Ｌ／分）、又は約１５〜約２５Ｌ／分の空気を送達する能力を有する、５Ｖ、２５×２５×８ｍｍのＤＣ軸流ファン（ＥＢＭＰＡＰＳＴからのシリーズ２５０、タイプ２５５Ｎ）が挙げられる。このような流れを制約するものを含む構成では、空気流量は、約１〜約１５Ｌ／分、あるいは約１〜約１５Ｌ／分、あるいは１〜４Ｌ／分など、上の場合よりも実質的に少なくてもよい。流体組成物と空気流とが合流する点における空気流の平均速度は、約０．５メートル／秒（「ｍ／秒」）〜約１５ｍ／秒の範囲内であってよい。
【００２７】
流体組成物と合流する空気流の平均速度は、流体組成物の移動方向を変えるために利用可能な流路（チャネル）の寸法によって制約され得る。流体組成物が空気流チャネル３４を通って移動する構成（例示のみを目的とする図５及び図６に示されるような構成）では、空気流の平均速度、チャネルの寸法、及び流体組成物の液滴サイズは全て、流体組成物の液滴が、空気力学的に引き込まれることによって空気流に入り、同時に減速し、その方向を変えて、空気流チャネル３４内の空気流に追従するように調整されなければならない。例えば、空気流の平均速度が空気流チャネル３４内で高すぎる場合、マイクロ流体ダイ９２を出る流体組成物が、空気流チャネル３４内の流れと平行になるように曲がり、空気流チャネルの表面に非常に近接して又は隣接して移動することになる。この場合、たとえ小さい乱流渦であっても、液滴を空気流チャネルの表面と衝突させ、空気流チャネルの表面上に液滴を堆積させてしまう。例えば、図５〜図６に示されるような構成の場合、空気流量は、クロスフロー内を移動する液滴の空気力学的挙動の実験的観察又は数学的モデリングの何らかの組み合わせを通じて選択されてよい。本明細書で使用するとき、空気流の「平均速度」は、空気流のストリーム全体にわたる速度の平均値であるが、それは空気流のストリームが、空気流のチャネルの表面付近でより低い速度を有し、かつ空気流のストリームの中心でより高い速度を有するためである。同様に、本明細書で使用するとき、「平均運動量」は、空気流ストリーム全体にわたる運動量の平均値である。
【００２８】
運動量は、物体の運動量を、３次元空間の３方向で記述した３次元ベクトルである。運動量は、以下の式に従って導かれる、物体の質量及び物体の速度の関数である。
ｐ＝ｍｖ，
式中、ｖは、物体の移動速度をそれぞれの方向に与える３次元速度ベクトルであり、ｍは物体の質量である。運動量は、流体組成物の液滴の方向及び大きさを与えるベクトル
【００２９】
【数１】
0006928666.tif 000002
であり、空気流の方向及び大きさを与えるベクトル
【００３０】
【数２】
0006928666.tif 000003
である。流体組成物の液滴の運動量及び空気流の運動量が同じ方向ではない限り、流体組成物の方向を変えることができる。空気流によって引き起こされる流体組成物の方向変化の程度は、空気流と流動組成物との間の角度と、それぞれの運動量の大きさとに依存する。空気流運動量の垂直成分が流体組成運動量の垂直成分よりも高く、かつ上方向に向かっている場合、流体組成物の方向は変化し、上方向に動くことになる。
【００３１】
流体組成物を上方向に押し上げるには、空気流の有する引き揚げ力Ｆｄは、液滴にかかる重力Ｆｇより大きくなければならない。流体組成物を水平に分注する場合には、空気の引き揚げ力は、以下の式によって定義される。
Ｆｄ＝６πμｕａｓｉｎ（θ）ａｄ，
式中、ａｄは液滴の半径であり、θは、水平方向に対する出口での空気流の角度であり、μは、引き揚げ力を生み出す空気の粘度であり、ｕａは、空気流の速度の大きさである。また、ρｄは、流体組成物の密度であり、ρａは、空気の密度である。垂直下方向に向けて分注する場合には、空気の引き揚げ力は、以下の式によって定義される。
Ｆｄ＝６πμ（ｕａｓｉｎ（θ）−ｕｄ）ａｄ、
式中、ｕｄは、液滴の下方向速度である。
流体組成物が垂直下方向から任意の角度φで分注される場合には、空気の引き揚げ力は、以下の式によって定義される。
Ｆｄ＝６πμ（ｕａｓｉｎ（θ）−ｕｄｃｏｓ（φ））ａｄ
液滴の重力は、以下の式によって定義される。
【００３２】
【数３】
0006928666.tif 000004
Ｆｄ＞Ｆｇである場合には、流体組成物は上方向に向かって流れることができる。
【００３３】
１つの例示的な構成では、約８０ｍｍ２の断面積を有する空気流チャネルと、約１．０〜約４．０ｍ／秒の範囲の平均流速を有する空気によって、流体組成物が、体積８ｐＬの液滴として、平均速度６ｍ／秒で下方向に向けて分注され得る。
【００３４】
流体組成物が水平に向けられ、かつ移動方向が変化しなければならない角度が小さい（例えば、２０〜４５°程度変化する）構成では、空気流の平均速度は、はるかに速くなり得る（例えば、５〜１５ｍ／秒程度速くなり得る）。例えば、あくまでも例示的なものとして、図１〜４、及び図９に示されるような、このような構成では、液滴が非常に短いチャネル内で移動するか、又はディスペンサの外側のみを移動してもよく、そのため、空気流チャネルの壁上に液滴が堆積するという問題はない。この構成においては、ディスペンサ内に液滴が堆積することが空気流の速度の上限に制約を課さないので、周辺のエリア内での液滴の分散性を最大化するように、空気流の速度はより高速に指定され得る。
【００３５】
図１〜図６に示されるように、空気流チャネル３４は、マイクロ流体送達装置１０の下側部分１６又は本体部分１８内に配設されてもよい。マイクロ流体送達装置がある表面上に置かれているか、又は電気コンセントに差し込まれるという場合には、空気流チャネル３４は、ダイ９２のすぐ下に配設されてもよい。空気流チャネル３４は、マイクロ流体送達装置の少なくとも２つの表面の間に形成されてもよく、ファン３２から空気出口２８まで延在してもよい。空気流チャネル３４を形成する表面は、ファン３２及び空気出口２８を除いて、空気流チャネル３４を完全に又は実質的に包囲してもよい。空気流チャネル３４は、マイクロ流体送達装置１０の少なくとも上面３８及びマイクロ流体送達装置１０の下面３９から形成されてもよい。ハウジングの上面及び／又は下面は、ハウジング１２若しくはカートリッジ２６の部分、又はその両方の部分であってもよい。デバイス及び特に空気流チャネル３４は、図１〜図６に示されるように図示されているが、流路、平均速度、乱流、及び空気流の任意の他のパラメータを調整する一方で、最終的に、流体組成物を概ね上方向に向けて再方向付けすることができるような空気流を送達するために、空気流チャネル３４及び空気流チャネル３４を形成する表面は、様々な異なる方法で構成され得ることが理解される。
【００３６】
空気流チャネル３４は、ファン３２に隣接して配設された第１の領域３５と、空気出口２８に隣接して配設された第２領域３６と、両端の第１領域３５と第２領域３６との間に延在する第３領域３７とを有してもよい。空気流チャネル３４の少なくとも第２領域３６は、空気出口２８に向かって、かつ水平方向に対して上方向に角度付けされている。空気流チャネル３４の角度付き部分は、カートリッジの外部の視点から見て、水平方向から角度θをなしていてもよい。空気流チャネルの第２領域３６の、水平方向に対する角度θは、図４においては、あくまでも例示のために示されている。第３の領域３７及び／又は第１の領域３５もまた、上方向に角度付けされていてもよい。上面３８及び／又は下面３９は、空気流チャネル３４を少なくとも第２の領域３６内で上向きに角度付けするために、空気出口２８に向かって上向きに角度付けされてもよい。これにより、空気流チャネル３４から出る空気は、水平方向に対して実質的に上方向に向かって流れる。角度θは、０°〜９０°であってもよい。
【００３７】
空気流チャネル３４及び空気出口２８の構成は、空気流の平均速度、平均運動量、及び方向に影響を及ぼし得る。具体的には、空気流チャネル３４及び空気出口２８の形状、向き、及び寸法は、マイクロ流体送達装置１０で得られる空気流の平均速度、平均運動量、及び方向に影響を及ぼし得る。マイクロ流体送達装置で達成可能な空気流の平均速度を最大化するために、空気流チャネル３４及び空気出口２８に生成される背圧を制限することが望ましい場合がある。そのような背圧はまた、空気中への流体組成物の分配を妨げ得る乱流又は渦を引き起こす。結果として、空気流チャネル３４及び空気出口２８の表面は、滑らかな移行部分を備えていて、かつ空気流中に乱流又は渦を誘発し得る鋭角的な曲がり部分を最小限に抑えることが望ましい場合がある。上述のように、空気流チャネル３４、空気出口２８、及びファン３２は、流体組成物の方向を変化させるために、空気流及び流体組成物が合流する時点で、流体組成物の運動量よりも大きい空気流の平均運動量を生成するように設計されてもよい。
【００３８】
空気出口２８の断面領域及び空気出口２８の向きは、空気流が流体組成物に及ぼす影響に対して影響を及ぼし得る。ある点では、空気出口２８の断面領域の寸法及び形状は、空気流によって再方向付けされる流体組成物の平均空気速度及び割合に影響を及ぼし得る。１つの設計考慮事項は、空気流の大部分が流体組成物に接触するように、空気出口２８の断面領域の向きを最適化することであり得る。図３及び図４を参照すると、空気出口２８が円形の断面領域を有してもよく、空気出口２８の断面積は、空気流が流体組成物に及ぼす影響を最大化するために、ダイ９２の表面積よりも大きくてもよい。図３及び図４のマイクロ流体送達装置を、図１及び図２のマイクロ流体送達装置１０と比較すると、図１及び図２には、空気出口の断面積が、流体組成物出口の断面積よりも著しく大きいように図示されている。図１及び図２のマイクロ流体送達装置と同様の設計の結果として、空気流の大きな部分が流体組成物に接触しないか、又は流体組成物の移動方向に影響を与えなくなっている。他方、図３及び図４と同様であるマイクロ流体送達装置の設計では、空気流のより大きな部分が流体組成物と接触するようになっている。空気流のより大きな部分が流体組成物に接触する結果として、空気流は、流体組成物の方向変化により大きな影響を与えることができるようになっている。換言すれば、大部分の空気流が流体組成物と直接接触する場合に、流体組成物がより垂直上方向に向かって方向付けられ得る。
【００３９】
空気出口２８の断面領域は、様々な異なる形状で構成されてもよい。空気出口２８の断面領域の形状は、丸みのある形、円形、楕円形、涙滴形状、三角形、正方形、矩形、又は任意の他の形状であってよい。空気流と流体組成物との間の接触を最大化するために、流体を移動させることが望ましい方向に、断面領域のうちのより大きな部分を配置するべきである。例えば、図１〜図２に示されるように、空気出口２８の断面領域のうちのより大きな部分が、マイクロ流体送達装置が流体組成物を方向付けしようとしている上方向から離れた水平方向に、チャネル幅Ｗにわたって配設される。結果として、より高電力のファンを使用するか、あるいは空気出口の断面領域を、空気流が流体組成物に及ぼす影響を最大化するような形状にすることが考えられる。空気出口２８の断面領域が、円形（図３及び図４に示されるような形状）、垂直に配向された矩形、垂直に配向された楕円形、又は涙液滴形状であれば、流体組成物に接触する空気流の量を最大化し得る。
【００４０】
別の設計考慮事項は、空気出口２８における及びその近傍における空気流チャネル３４の角度である。空気流チャネルの角度付き部分と水平方向とがなす角度θが大きいほど、空気流は流体組成物を、垂直上方向に向けて、潜在的に方向付けることができる。一方、空気流チャネル３４がより小さい角度又はより緩やかな角度をなしている場合には、空気流は流体組成物を、潜在的に方向付けることができる垂直上方向の角度が小さくなる場合がある。したがって、空気流に合流した後の流体組成物の移動経路は、空気出口２８近傍の空気流チャネル３４の角度によって影響され、空気出口２８の断面領域の形状及び寸法に影響される。
【００４１】
上述のように、空気流及び流体組成物は、空気流が空気出口２８を出た後に合流してよい。このような構成では、図１〜図４を参照すると、空気流チャネル３４は、空気出口２８がマイクロ流体ダイ９２及び／又は流体組成物出口１９に隣接して配設されるように配置されてもよい。このような構成では、空気流は、空気出口から流出し、空気流がマイクロ流体ダイ９２から分注された流体組成物と合流する前に、上向き方向に移動する。合流すると、流体組成物は、水平方向に対して概ね上方向に向かって再方向付けされる。
【００４２】
また上述したように、空気流及び流体組成物は、空気流チャネル３４内で合流してもよい。具体的には、図５及び図６を参照すると、マイクロ流体ダイ９２は、流体組成物を空気流チャネル３４内に下方向に向けて分注するように構成されてもよい。このような構成では、空気流チャネル３４内の空気流は、空気流チャネル３４からの流体組成物が空気出口から出るように方向付ける。流体組成物が空気流チャネル３４内で空気流と合流する場合には、空気流は、概ね水平方向又は水平方向に対して概ね上方向に向かって移動し得る。このような構成では、空気流と流体組成物と組み合わされたストリームが、水平方向に対して概ね上方向に向かって移動しながら空気出口２８から出る。
【００４３】
図１及び図２を参照すると、チャネル長Ｌは、主としてカートリッジ２６の厚さによって決定され得るが、カートリッジ２６の厚さは、約１０〜約３０ｍｍであってよい。チャネル幅Ｗは、約５〜約５０ｍｍであってもよい。チャネル高さＨは、上記のように、チャネル３４を通して液滴を方向付けつつ堆積量を最小限のとするための空気力学的要件によって調整されてもよく、約１０〜約２５ｍｍであってもよい。空気流チャネルの断面積は、チャネル幅Ｗ及びチャネル高さＨの両寸法を使用して計算される。空気流チャネル３４の断面積は、約４０〜約１５０ｍｍ２、あるいは約６０〜約１００ｍｍ２の範囲であってもよい。
【００４４】
空気中への流体組成物の方向を正確に制御するために、空気流は層流であり、乱流又は渦なしであることが望ましい場合がある。これは、例えば、流体組成物が空気出口に到達する前にいくらかの距離にわたって空気流チャネル３４内で移動しなければならない場合に特に有用である。過剰な乱流又は渦は、空気流の中心から空気流チャネルの表面へと液滴を移動させてしまい、その結果ディスペンサ内に堆積が発生する可能性がある。層流はまた、部屋又は空間全体にわたって流体組成物を分散させるのを改善することもできる。更に、流体組成物が空気流チャネル３４に分注される構成では、層流によって、空気流チャネル３４の表面上への流体組成物の堆積を最小限に抑えることができる。空気流チャネルを形成する表面は、空気流チャネル全体にわたって層流を最大化するように構成され得る。
【００４５】
図６を参照すると、空気流チャネル３４は、空気流を制限するための１つ以上の孔４１を有するスクリーン４０を備えてもよい。スクリーン４０は、層流を促すことができ、ひいては乱流及び渦を低減することができる。スクリーン４０は、乱流渦の規模をチャネル高さよりもはるかに小さい寸法に縮小するようなサイズに形成された孔４１を有してもよい。これらの開口部のサイズは、空気流チャネル３４の高さＨの約１〜約１０％であってよい。スクリーン４０は、空気流チャネル３４内の様々な位置に配置されてよい。図６のマイクロ流体送達装置にスクリーンが図示されているが、マイクロ流体送達装置は、スクリーンを用いて又はスクリーンなしのいずれでも構成され得ることを理解されたい。
【００４６】
引き続き図６を参照すると、流体組成物が空気流チャネル３４内に分注される構成では、空気流チャネル３４の第１の領域３５及び／又は第３の領域３７内の上面３８は、ハウジング１２内の流体組成物出口１９から離れる方向に空気流を方向付けるように構成されたバッフル４２を含んでもよい。バッフル４２は、空気流が流体組成物を空気流チャネル３４を通って空気出口２８から流出させる前に、流体組成物が空気流チャネル内に下方向に向かって噴出することを可能にし得る。バッフル４２は、流体組成物出口１９に隣接して、かつ流体組成物出口１９の上流に配設され得る。バッフル４２は、空気流チャネル３４内に突き出していてもよく、かつ／又は下面３９に向かって下方向に向かって角度付けされてもよい。バッフル４２は、空気流チャネル３４の上面３８の連続部分として、又は上面３８の残りの部分とは別個の構成要素として構成されてもよい。バッフルが図６のマイクロ流体送達装置には図示されているが、マイクロ流体送達装置は、バッフルありで、又はバッフルなしで構成されてもよいことを理解されたい。
【００４７】
図１、図２、図５、及び図６を参照すると、空気流チャネル３４の下面３９及び／又は上面３８の一部は、マイクロ流体送達装置１０の、隣接する本体部分１８を越えて水平方向に突き出ていてもよい。あるいは、図３及び図４を参照すると、空気流チャネル３４の下面３９及び／又は上面３８の実質的に全ては、流体組成物出口１９又はカートリッジ２６のマイクロ流体ダイ９２と実質的に垂直方向に整列されていてもよい。
【００４８】
カートリッジ２６がハウジングの内部２１内に少なくとも部分的に配置される構成では、ハウジングは、カートリッジ２６を挿入して取り外すための開口部を通じてハウジング１２の内部へのアクセスを提供するために開閉する、あくまでも例示のみのために図１に示すようなカバー３０を含んでもよい。カバーは、種々の異なる方法で構成されてもよい。カバー３０は、ハウジング１２の内部２１内の加圧空気がカバー３０とハウジングとの間のいかなる間隙からも漏れ出さないように、ハウジング１２の残部との実質的に気密性の接続を形成してよい。ハウジング１２はまた、カバー３０を有さない開口部３１を含んでもよい。
【００４９】
マイクロ流体送達装置１０は、電源と電気導通するように構成されている。電源は、マイクロ流体ダイ９２に電力を供給する。ハウジング１２上の電気接点４８は、カートリッジ上の電気接点７４と接続される。使い捨て式電池又は充電式電池などの電源は、ハウジング１２の内部２１内に位置決めされ得る。あるいは、電源は、ハウジング１２に接続された電気プラグ６２に接続された電気コンセントなどの外部電源であってもよい。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。マイクロ流体送達装置は、コンパクトで、容易に携帯できるように構成され得る。したがって、電源は充電式又は使い捨て式電池を含み得る。マイクロ流体送達装置は、９ボルト電池、「Ａ」、「ＡＡ」、「ＡＡＡ」、「Ｃ」、及び「Ｄ」電池などの従来式の乾電池、ボタン電池、時計用電池、太陽電池、並びに充電ベース部を備える充電式電池などの電源と併用することが可能であり得る。ハウジング１２は、ハウジング１２の外部２３上に電源スイッチを含み得る。
【００５０】
カートリッジ
上述のように、カートリッジ２６は、様々な異なる方法で構成されてもよい。図１、図７、及び図８を参照すると、カートリッジ２６は垂直軸線Ｙ及び水平軸線Ｘ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。
【００５１】
リザーバ５０は、頂面５１と、頂面５１に対向する底面５３と、頂面５１及び底面５３と接続されて頂面５１と底面５３との間に延在する少なくとも１つの側壁６１とからなり得る。リザーバ５０は、内部５９及び外部５７を画定し得る。リザーバ５０は、通気孔９３及び流体出口９０を含み得る。リザーバ５０は頂面５１、底面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。
【００５２】
頂面５１、底面５３、及び側壁（複数可）６１を含むリザーバ５０は、単一の構成要素として構成されてもよく、又は共に接合された別個の要素として構成されてもよい。例えば、頂面５１又は底面５３は、リザーバ５０の残部とは別個の要素として構成されてもよい。
【００５３】
ダイ９２は、リザーバ５０の底面５３又は側壁６１上に配設されてもよい。いずれの構成においても、重力及び／又は毛管力は、流体組成物５２をダイに供給するのを補助し得る。
【００５４】
リザーバ５０は、約５〜約１００ミリリットル（ｍＬ）、代替的に約１０〜約５０ｍＬ、代替的に約１５〜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を、複数のリザーバを有して、各リザーバが同じ又は異なる流体組成物を含むように構成されてもよい。
【００５５】
リザーバは、ガラス、プラスチック、金属などの流体組成物を収容するのに好適な任意の材料から製造され得る。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ってよい。例えば、リザーバ内の流体組成物のレベルの透明表示器を用いた場合、リザーバは不透明であってもよい。
【００５６】
空気流チャネル
図１０及び図１１を参照すると、また上述のように、マイクロ流体送達装置１０の空気流チャネル３４は、カートリッジ２６と接続され、カートリッジ２６の一部を形成してもよい。空気流チャネル３４は、リザーバ５０の底面５３に隣接してもよい。空気流チャネル３４は、リザーバ５０と恒久的に取り付けられた独立した構成要素であってもよく、又は空気流チャネル３４は、リザーバ５０と共に単一の構成要素として成形されてもよい。例えば、空気流チャネル３４を形成する上面３８は、リザーバ５０の底面５３の一部であってもよく、下面３９は、リザーバの側壁の一部分に沿ってそこに接続される別個の壁として構成されてもよい。
【００５７】
カートリッジと接続された空気流チャネルを有することは、有益であり得る。例えば、動作条件、マイクロ流体ダイ構成、流体組成物の詳細などに応じて、流体組成物の一部は、空気流チャネルを形成する表面上に堆積され得る。空気流チャネルが交換可能なカートリッジと接続される場合には、空気流チャネルを形成する表面は、カートリッジの流体組成物が使い切られた際に、清浄な空気流チャネルと交換することができる。
【００５８】
スポンジ
図７及び図８を参照すると、カートリッジ２６は、リザーバ５０内に配設されたスポンジ８０を含む。スポンジは、ダイ９２が発射されて流体組成物を排出するまで、リザーバ内に流体組成物を保持することができる。スポンジは、ダイが発射されていないときに流体組成物がダイ９２から漏出するのを防ぐために、背圧を生成するのに役立ち得る。流体組成物は、流体に作用する重力及び毛管力の組み合わせによって、スポンジを通り、ダイへと移動し得る。
【００５９】
スポンジは、金属製又は布地製メッシュ、開放気泡ポリマー発泡体、又は流体通路を形成する複数の相互接続された開放気泡を含有する繊維状又は多孔質のウィックの形態であってもよい。スポンジ材料は、香料組成物と適合するように選択されてもよい。
【００６０】
スポンジ８０は、約１０〜約５００マイクロメートル、あるいは約５０〜約１５０マイクロメートル、あるいは約７０マイクロメートルの平均孔径を呈し得る。スポンジのうちの構造組成物によって占められていない割合として表されるスポンジの平均孔容積は、約１５〜約８５％、代替的に約２５〜約５０％である。
【００６１】
スポンジ８０の平均孔径及びその表面特性が組み合わされて、ダイ９２内のマイクロ流体チャネルによって生成された毛細管圧によって均衡化される毛細管圧を提供する。これらの圧力が均衡しているとき、流体組成物は、ノズルプレート１３２を濡らす傾向によって、又は重力の影響によって、ダイ９２から出ることが防止される。
【００６２】
マイクロ流体送達部材
図１２〜図２３を参照すると、マイクロ流体送達装置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の底面５３及び／又は側壁６１と接続され得る。
【００６３】
「ドロップオンデマンド」インクジェット印刷プロセスでは、流体組成物は、急速圧力インパルスにより微小液滴の形態で、直径が一般に約５〜５０マイクロメートル又は約１０〜約４０マイクロメートルの極小オリフィスを通して排出される。急速圧力インパルスは、典型的に、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。サーマル式インクジェットプリンタは、印刷ヘッド内の加熱要素を使用して、オリフィスノズルを介して流体組成物の第２の部分を押し出す組成物の一部を揮発させ、加熱要素のオン／オフサイクル数に比例して液滴を形成する。この流体組成物は、必要なとき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号及び同第３，４６５，３５１号により具体的に記載されている。
【００６４】
マイクロ流体送達部材６４は、マイクロ流体送達装置の電源と電気的に接続してもよく、プリント回路基板（「ＰＣＢ」）１０６、及びリザーバ５０と流体連通するマイクロ流体ダイ９２を含んでもよい。
【００６５】
ＰＣＢ１０６は、例示のみを目的とする図１２及び図１３に示されるものなどの硬質で平面的な回路基板、可撓性ＰＣＢ、又は例示のみを目的とする図１４及び図１５に示されるものなどの半可撓性ＰＣＢであってよい。図１４及び図１５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、ＰＣＢ１０６の一部が曲げられるようになっている。圧延部分は、厚さ約０．２ミリメートルに圧延されてもよい。ＰＣＢ１０６は、上面６８及び下面７０を有する。
【００６６】
ＰＣＢ１０６は、従来の構造からなってもよい。これは、セラミック基材を備え得る。これは、ガラス繊維−エポキシ複合材料基材、並びに上面及び底面上に導電性金属、通常は銅からなる層を備え得る。導電層は、エッチングプロセスによって導電路に配置される。導電路は、はんだマスク層と称されることが多い光硬化性ポリマー層によって、基板の大部分の領域で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の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。他の材料の選択肢は、スズ、銀、又は他の低反応性で高導電性の金属であり得る。
【００６７】
再び図１２〜図１６を参照すると、ＰＣＢ１０６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。図１２〜図１６に示すように、接点７４及び接触パッド１１２はＰＣＢ１０６の同じ面上に配設されてもよく、又はＰＣＢの異なる面上に配設されてもよい。
【００６８】
図１２及び図１３を参照すると、マイクロ流体ダイ９２及び接点７４は平行面上に配設されてもよい。これにより、単純な硬質のＰＣＢ１０６構造体がもたらされる。接点７４及びマイクロ流体ダイ９２はＰＣＢ１０６の同じ面上に配設されてもよく、又はＰＣＢ１０６の両側に配設されてもよい。
【００６９】
引き続き図１２〜図１６を参照すると、ＰＣＢ１０６は、第１の端部にある電気接点７４と、マイクロ流体ダイ９２に近接した第２の端部にある接触パッド１１２を含んでいてよい。図１４は、接触パッド１１２から電気接点まで延在し、はんだマスク又は別の誘電体層によって覆われている電気トレース７５を示す。マイクロ流体ダイ９２からＰＣＢ１０６に至る電気接続は、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なり得る細いワイヤが、ケイ素製のマイクロ流体ダイ上の接着パッドに、そして基板上の対応する接着パッドに熱着される。繊細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、カプセル材料１１６、通常はエポキシ化合物がワイヤ接着領域に塗布される。
【００７０】
図１３及び図１６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、ＰＣＢ１０６の下面７０上に配設してもよい。フィルタ９６は、マイクロ流体ダイ９２のノズル１３０を目詰まりさせるのを防ぐために、粒子のうちの少なくとも一部が開口部７８を通過するのを防ぐ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よりも大きな粒子をブロックするように構成され得る。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、ポリプロピレン、又はケイ素ベースのランダム織りされたメッシュであってもよい。
【００７１】
図１３〜図１６を参照すると、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分解されることのない接着材料を用いて底面に取り付けられてもよい。接着剤は、熱的に又は紫外線で活性化されてもよい。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の底面から分離される。機械的スペーサ９８は、マイクロ流体送達部材６４の底面７０と、開口部７８に近接したフィルタ９６との間に間隙を生じさせる。機械的スペーサ９８は、硬質な支持体であっても、フィルタ９６とマイクロ流体送達部材６４との間の形状に適合する接着剤であってもよい。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、かつ開口部７８からオフセットされているため、機械的スペーサ９８なしでフィルタがマイクロ流体送達部材６４の底面７０に直接取り付けられる場合と比べて、フィルタ９６のより大きな表面積が流体組成物をろ過することができる。機械的スペーサ９８は、フィルタ９６を通る適切な流量を実現することを理解されたい。つまり、フィルタ９６が粒子を集積するとき、フィルタが、フィルタを通じて流れる流体を減速させることがない。フィルタ９６の出口は約４ｍｍ２以上であり、スタンドオフは厚さ約７００マイクロメートルであってよい。
【００７２】
図１６に示されるように、開口部７８は、楕円形の開口部として形成されてもよい。しかしながら、用途に応じて、他の形状が想到される。楕円形は、約１．５ｍｍの第１の直径、及び約７００マイクロメートルの第２の直径からなる寸法を有し得る。開口部７８は、ＰＣＢ１０６の側壁１０２を露出させる。ＰＣＢ１０６がＦＲ４のＰＣＢである場合は、開口部によって繊維束が露出される。これらの側壁は流体組成物の影響を受けやすいため、これらの側壁を被覆及び保護するためにライナ１００が含まれる。流体組成物が側壁内に進入した場合、ＰＣＢ１０６は変質し始めて、本製品の寿命が短縮される場合がある。
【００７３】
図１６〜図２３を参照すると、ＰＣＢ１０６はマイクロ流体ダイ９２を保持し得る。マイクロ流体ダイ９２は、薄膜蒸着、表面不活性化、エッチング、紡糸、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、硬化、ダイシングなどの半導体マイクロ加工プロセスを用いて製造された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、ＭＥＭデバイスを製造するものとして知られている。マイクロ流体ダイ９２は、ケイ素、ガラス、又はこれらの混合物から製造され得る。図２０及び図２１を参照すると、マイクロ流体ダイ９２は、複数のマイクロ流体チャンバ１２８を備え、その各々が対応する作動要素、つまり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、マイクロ流体ダイの流体射出システムは、マイクロ熱核生成（例えば加熱要素）又はマイクロ機械作動（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マイクロ流体ダイの１種は、ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｓ．Ｒ．Ｉ．（Ｇｅｎｅｖａ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）に付与された米国特許出願第２０１０／０１５４７９０号に記載されるＭＥＭ技術により得られるノズル集積膜である。薄膜ピエゾの場合、圧電材料（例えばチタン酸鉛ジルコニウム）”は、典型的にはスピニングプロセス及び／又はスパッタリングプロセスによって適用される。半導体マイクロ加工プロセスによって、１つ又は数千のＭＥＭＳデバイスを１つのバッチプロセス（バッチプロセスは複数のマスク層を含む）で同時に製造することが可能となる。
【００７４】
図１６を参照すると、マイクロ流体ダイ９２は開口部７８の上方でＰＣＢ１０６の上部表面６８に固定され得る。マイクロ流体ダイ９２は、マイクロ流体半導体ダイを基板上に保持するように構成された任意の接着材料によって、ＰＣＢ１０６の上面に固定され得る。
【００７５】
マイクロ流体ダイ９２は、ケイ素基材、導電性層、及びポリマー層を備えてもよい。ケイ素基材は、他の層のための支持構造体を形成し、これはマイクロ流体ダイの底部から上層に流体組成物を送達するためのチャネルを含む。導電性層は、ケイ素基材上に配設されて、高い導電性を有する電気トレース及びより低い導電性を有する加熱器を形成する。ポリマー層は、通路、発射チャンバ、及びノズル１３０を形成し、ノズル１３０は液滴生成の幾何学的形状を画定する。
【００７６】
図１６〜図１９を参照すると、マイクロ流体ダイ９２は、基材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、外表面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は、約１２マイクロメートル厚であり得る。
【００７７】
上述したように、かつ図７、図８、及び図１７を参照して、流体組成物を水平方向又は下方向に向けて分注するためには、ダイ９２、具体的にはダイ９２のノズルプレート１３２は、水平方向から−９０°〜０°の角度をなして垂直配向又は単に配向されてもよい。マイクロ流体送達装置１０が壁内の電気コンセントに差し込まれる構成では、ダイ９２のノズルプレート１３２は、壁部から−９０°〜０°の角度で垂直配向又は単に配向されてもよい。
【００７８】
図１６〜図１８を参照すると、マイクロ流体ダイ９２は、中間層１０９のうちの１つから回路ＰＣＢ１０６上の接触パッド１１２へと下方に延在す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。マイクロ流体ダイ９２の左及び右側の開口部１５０は、接続リード１１０が結合されている中間層１０９へのアクセスをもたらす。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１０９上に形成された接触パッド１５２を露出させる。マイクロ流体ダイ９２の一方の側にのみ配置された１つの開口部１５０が存在し得、その結果、マイクロ流体ダイから延在するリードが全て一方の側から延在し、他方の側は、リードによって妨げられないままである。
【００７９】
図１６及び図１７を参照すると、ノズルプレート１３２は、約４〜１００個のノズル１３０、約６〜８０個のノズル、又は約８〜６４個のノズルを含み得る。例示のみを目的として、ノズルプレート１３２を通して示される１８個のノズル１３０が存在し、中心線の各側上に９個のノズルがある。各ノズル１３０は、電気発射パルスごとに、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。各ノズルから電気発射パルスごとに送達される流体組成物の容量は、画像を基に、ストロボ照明が液滴の生成に合わせて調整される液滴分析を用いて分析することができるが、その一例は、ＩｍａｇｅＸｐｅｒｔ，Ｉｎｃ．（Ｎａｓｈｕａ，ＮＨ）から入手可能なＪｅｔＸｐｅｒｔシステムであり、ここでは、液滴は、マイクロ流体ダイ上面から１〜３ｍｍの距離で測定される。ノズル１３０は、約６０〜約１１０μｍの間隔で配置してよい。２０個のノズル１３０が３ｍｍ２の領域内に存在し得る。ノズル１３０は、約５〜約４０μｍ、又は１０〜約３０μｍ、又は約２０〜約３０μｍ、又は約１３〜約２５μｍの直径を有してもよい。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、マイクロ流体ダイ９２を上から見下ろした等角図である。
【００８０】
一般的に、ノズル１３０は、図２０及び図２１に示すように、マイクロ流体ダイ９２を通る流体供給チャネルに沿って位置付けられる。ノズル１３０は、上部開口部が下部開口部よりも小さくなるように、先細りの側壁を含んでもよい。加熱器は、ある長さの辺を有する正方形であってよい。一例では、上部の直径は、約１３〜約１８μｍであり、下部の直径は、約１５〜約２０μｍである。上部の直径が１３μｍであり、下部の直径が１８μｍであると、これにより、１３２．６７μｍの上部領域及び１７６．６３μｍの下部領域がもたらされる。下部の直径と上部の直径との比は、約１．３対１となる。加えて、加熱器の領域と上部の開口部の領域との比は、５対１超又は１４対１超などの高いものとなる。
【００８１】
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８、図１６、図２０、及び図２１を参照すると、リザーバ５０からの流体経路は、貫通孔９０を含み、貫通孔９０は、ＰＣＢ１０６の開口部７８を通り、マイクロ流体ダイ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、そしてマイクロ流体ダイ９２のノズル１３０から外に出られるようになっている。
【００８２】
各ノズルチャンバ１２８に近接して、マイクロ流体ダイ９２の接触パッド１５２のうちの１つによって提供される電気信号に電気的に結合され、この電気信号によって作動される加熱要素１３４（図１９及び図２２を参照）がある。図１９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に結合されている。第１の接点１５４は、導電性トレース１５５によって、マイクロ流体ダイ上の接触パッド１５２のうちの対応する１つに結合される。第２の接点１５６は、グランド線１５８に結合され、グランド線１５８は、マイクロ流体ダイの片面上で第２の接点１５６の各々と共有されている。マイクロ流体ダイの両側上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いてもよい。図１９は、特徴の全てが単一層上にあるかのように図示されているが、これらは、いくつかの積み重ねられた誘電性及び導電性材料の層上に形成され得る。更に、図示される実施形態は、作動要素として加熱要素１３４を示しているが、マイクロ流体ダイ９２は、流体組成物をマイクロ流体ダイから分注するために、各チャンバ１２８内に圧電アクチュエータを備えてもよい。
【００８３】
図１８〜図２１を参照すると、使用中、チャンバ１２８の各々の中の流体組成物が加熱要素１３４によって加熱されると、流体組成物は、気化して気泡を生成する。気泡を生成する膨張により流体組成物がノズル１３０から排出され、１つ以上の液滴のプルームを形成する。
【００８４】
図１７及び図１８を参照すると、基材１０７は、個々のチャンバ１２８と流体連通して流体経路の一部を形成するチャネル１２６に連結された入口経路９４を含む。チャンバ１２８の上方には、複数のノズル１３０を含むノズルプレート１３２がある。各ノズル１３０は、チャンバ１２８のうちの対応する１つの上方にある。マイクロ流体ダイ９２は、１つのチャンバ及びノズルを含む任意の数のチャンバ及びノズルを有してよい。例示のみを目的として、マイクロ流体ダイは、各々がそれぞれのノズルに関連付けられる１８個のチャンバを含むものとして示される。代替的に、ダイは、１０個のノズルと、５つのノズルの群に流体組成物を提供する２つのチャンバとを有してもよい。チャンバとノズルとの間に１対１の対応を有する必要はない。
【００８５】
図１８に最も良く示されるように、チャンバ層１４８は、流体組成物をチャネル１２６からチャンバ１２８内に供給する角度付きの漏斗経路１６０を画定する。チャンバ層１４８は、中間層１０９の上面上に配置されている。チャンバ層は、チャネルと、各ノズル１３０に関連付けられる複数のチャンバ１２８との境界を画定する。チャンバ層は、金型内で個別に形成されてから基材に取り付けられてもよい。チャンバ層は、基材の上面上に層を蒸着、マスキング、及びエッチングすることによって形成されてもよい。
【００８６】
図１８〜図２１を参照すると、中間層１０９は、第１の誘電体層１６２と、第２の誘電体層１６４と、を含む。第１及び第２の誘電体層は、ノズルプレートと基材との間にある。第１の誘電体層１６２は、基材上に形成された複数の第１の接点１５４及び第２の接点１５６を被覆し、各チャンバと関連付けられる加熱器１３４を被覆する。第２の誘電体層１６４は、導電性トレース１５５を被覆する。
【００８７】
図１９を参照すると、第１の接点１５４及び第２の接点１５６は、基材１０７上に形成される。加熱器１３４は、それぞれの加熱器組立体の第１の接点１５４及び第２の接点１５６と重なり合うように形成される。接点１５４、１５６は、第１の金属層又は他の導電性材料から形成され得る。加熱器１３４は、第２の金属層又は他の導電性材料から形成され得る。加熱器１３４は、第１の接点１５４と第２の接点１５６とを横方向に接続する薄膜抵抗器である。接点の上面上に直接形成される代わりに、加熱器１３４は、ビアを介して接点１５４、１５６に結合されてもよく、又は接点の下方に形成されてもよい。
【００８８】
加熱器１３４は、２０ナノメートル厚のタンタルアルミニウム層であってもよい。加熱器１３４は、各々が異なる百分率のクロム及びケイ素を有し、各々が１０ナノメートル厚であるクロムケイ素フィルムを含んでもよい。加熱器１３４のための他の材料としては、タンタル窒化ケイ素及びタングステン窒化ケイ素が挙げられ得る。加熱器１３４はまた、３０ナノメートルの窒化ケイ素のキャップを含んでもよい。加熱器１３４は、複数の薄膜層を連続して堆積させることによって形成されてもよい。薄膜層の積層体は、個々の層の基本的特性を組み合わせる。
【００８９】
加熱器１３４の面積とノズル１３０の面積との比は、７対１よりも大きくてもよい。加熱器１３４は、各辺が長さ１４７を有する正方形であってもよい。長さは、４７マイクロメートルであっても、５１マイクロメートルであっても、又は７１マイクロメートルであってもよい。これは、それぞれ２２０９、２６０１、又は５０４１平方マイクロメートルの面積を有することになる。ノズル直径が２０マイクロメートルである場合、第２の端部における面積は３１４平方マイクロメートルとなり、それぞれおよそ７対１、８対１、又は１６対１の比がもたらされる。
【００９０】
図２３を参照すると、第１の接点１５４の長さを入口９４に隣接して見ることができる。ビア１５１が、第１の接点１５４を、第１の誘電体層１６２上に形成されたトレース１５５に結合する。第２の誘電体層１６４は、トレース１５５上にある。ビア１４９が第２の誘電体層１６４を通して形成され、トレース１５５を接触パッド１５２に結合する。グランド線１５８の一部が、ダイの縁部１６３に向かってビア１４９と縁部１６３との間で視認可能である。
【００９１】
マイクロ流体ダイ９２は、比較的単純であってよく、複雑な集積回路を含まなくてもよい。このマイクロ流体ダイ９２は、外部マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサによって制御及び駆動される。外部マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサは、ハウジング内に設けられてもよい。これにより、ＰＣＢ１０６及びマイクロ流体ダイ９２が単純化されることが可能になり、費用対効率が高まる。基材上に形成される２つの金属又は導電性レベルが存在し得る。これらの導電性レベルは、接点１５４と、トレース１５５と、を含む。これらの特徴は全て、単一の金属レベル上に形成され得る。これにより、マイクロ流体ダイの製造が簡単になり、また、加熱器とチャンバとの間の誘電体層の数が最小化される。
【００９２】
図１６を参照すると、マイクロ流体送達部材６４の開口部７８は、ＰＣＢ１０６の露出した側壁１０２を被覆するライナ１００を含み得る。ライナ１００は、基板の繊維が分離することを防止するなどして、流体組成物の存在が原因の分解からＰＣＢ１０６を保護するように構成された任意の材料であってよい。この点において、ライナ１００は、ＰＣＢ１０６からの粒子が流体経路に進入し、ノズル１３０を閉塞することを防ぎ得る。例えば、開口部７８は、リザーバ内の流体組成物に対する反応性がＰＣＢ１０６の材料よりも低い材料で裏張りされてもよい。この点において、ＰＣＢ１０６は、流体組成物がＰＣＢ１０６を通過するときに保護され得る。スルーホールは、金などの金属材料でコーティングされ得る。
【００９３】
センサ
マイクロ流体送達装置は、空気中の光、騒音、動き、及び／又は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、マイクロ流体送達装置は、光を検知したときに電源が入り、及び／又は光を検知しないときに電源が切れるようにプログラムされ得る。別の例では、マイクロ流体送達装置は、センサがセンサの近くに移動する人を感知したとき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監視するために使用され得る。臭気センサを使用して、必要なときに、マイクロ流体送達装置の電源を入れる、熱若しくはファンの速度を増加させる、及び／又はマイクロ流体送達装置からの流体組成物の送達を増大させることができる。
【００９４】
隣接する又は遠隔の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助作用的に働くようにするために、ＶＯＣセンサを使用してもよい。例えば、遠隔センサは、放出デバイスからの距離及び香料強度を検知し、続いて、室内充填を最大化するためにマイクロ流体送達装置をどこに配置すべきかに関するフィードバックをマイクロ流体送達装置に供給し、かつ／又は、室内における「望ましい」強度をユーザに提供し得る。
【００９５】
マイクロ流体送達装置は他の香料送達装置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。
【００９６】
センサは、リザーバ中の流体組成物レベルを測定するか、又は加熱要素の発射回数を計数して、カートリッジが枯渇する前にその寿命末期を示すためにも使用され得る。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。
【００９７】
センサは、マイクロ流体送達装置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（すなわちマイクロ流体送達装置のハウジングとは物理的に離れていてもよい）。センサは、低エネルギーのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、６ＬｏＷＰＡＮ無線、又は任意の他のデバイス及び／若しくはコントローラ（例えば、スマートフォン若しくはコンピュータ）との無線通信手段を介して、マイクロ流体送達装置と遠隔通信してもよい。
【００９８】
ユーザは、低エネルギーのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ又は他の手段によって、遠隔でデバイスの動作条件を変更してもよい。
【００９９】
スマートチップ
カートリッジ２６は、最適な動作条件をマイクロ流体送達デバイスに送信するためのメモリを含んでもよい。
【０１００】
流体組成物
マイクロ流体送達装置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。いくつかの要因としては、マイクロ流体送達部材から放出するのに最適な粘度を有する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懸濁固体を制限された量有する、又は全く有しない流体組成物を配合すること、乾燥してマイクロ流体送達部材を詰まらせないように、十分に安定した流体組成物を配合すること、引火性でない流体組成物を配合することなどが挙げられる。マイクロ流体ダイから適切な分注を行うために、空気を清涼化する又は悪臭を低減する組成物の適切な霧化及び効果的な分注が、流体組成物の設計において考慮され得る。
【０１０１】
流体組成物は、香料組成物を含んでもよい。
【０１０２】
流体組成物は、２０センチポアズ（「ｃｐｓ」）未満、代替的に１８ｃｐｓ未満、代替的に１６ｃｐｓ未満、代替的に約５〜約１６ｃｐｓ、代替的に約８〜約１５ｃｐｓの粘度を示し得る。また、流体組成物は、約３５ダイン／ｃｍ、代替的に約２０〜約３０ダイン／ｃｍの表面張力を有し得る。粘度は、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ：Ｍｏｄｅｌ  ＡＲ−Ｇ２（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  ＨＲ−２）を使用して、以下の条件下で、単一間隙ステンレス鋼カップ及びボブを用いて定量されたｃｐｓ単位のものである。
設定：
温度２５℃
持続時間６０．０秒
ひずみ率  ２％
角周波数１０ｒａｄ／秒
ジオメトリ：４０ｍｍ平行プレート（ペルチエプレートスチール）
実行手順情報：
コンディショニング
温度２５℃
予備剪断なし
平衡化２分
定常流量
ランプ１〜１００  １／ｓ
モード−ｌｏｇ
５点／桁
サンプル期間１０秒
許容誤差内で３回連続する許容誤差５％
【０１０３】
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懸濁固体又は固体粒子を実質的に含まなくてもよい。流体組成物は、５重量％未満の懸濁固体、代替的に４重量％未満の懸濁固体、代替的に３重量％未満のサスペンド、代替的に２重量％未満の懸濁固体、代替的に１重量％未満の懸濁固体、代替的に０．５重量％未満の懸濁固体を有してもよく、又は懸濁固体を含まなくてもよい。懸濁固体は、いくつかの香料物質の特性である溶解物質と区別される。
【０１０４】
液体組成物は、香料混合物に加えて、又はその代用として、他の揮発性材料を含む場合もあり得ると想到され、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない：揮発性染料；殺虫剤又は昆虫忌避剤として機能する組成物、環境を条件付けし、改造し、又は他の方法で変更する（例えば、睡眠を補助するため、眼を覚まさせるため、呼吸を助けるため、等の条件付けをする）精油又は材料；消臭剤又は悪臭抑制組成物（例えば、反応性アルデヒド類などの臭気中和材（米国特許出願公開第２００５／０１２４５１２号に開示されているように）、臭気遮断材、臭気マスキング材、又はイオノン類などの感覚改質材（同様に、米国特許出願公開第２００５／０１２４５１２号にも開示されている））。
【０１０５】
香料混合物
流体組成物は、流体組成物の重量基準で約５０％超、代替的に約６０％超、代替的に約７０％超、代替的に約７５％超、代替的に約８０％超、代替的に約５０〜約１００％、代替的に約６０〜約１００％、代替的に約７０〜約１００％、代替的に約８０〜約１００％、代替的に約９０〜約１００％の量で存在する香料混合物を含有し得る。流体組成物は、全て香料混合物（すなわち１００重量％）からなってもよい。
【０１０６】
香料混合物は、１つ以上の香料原材料を含有し得る。香料原材料は、材料の沸点（「Ｂ．Ｐ．」）に基づいて選択される。本明細書において言及するＢ．Ｐ．は、７６０ｍｍＨｇの通常の標準圧力下の沸点である。標準７６０ｍｍＨｇにおける多くの香料成分のＢ．Ｐ．は、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。個々の成分の実験的に測定された沸点が利用可能ではない場合、値は、ＡＣＤ／Ｌａｂｓ（Ｔｏｒｏｎｔｏ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａ）から入手可能な沸点ＰｈｙｓＣｈｅｍモデルによって推定することができる。
【０１０７】
香料混合物は、約２．９未満、代替的に約２．５未満、代替的に約２．０未満のオクタノール−水分注係数（「ＣｌｏｇＰ」）のモル加重平均ｌｏｇを有し得る。個々の成分の実験的に測定されたｌｏｇＰが利用できない場合、値は、ＡＣＤ／Ｌａｂｓ（Ｔｏｒｏｎｔｏ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａ）から入手可能な沸点ＰｈｙｓＣｈｅｍモデルによって推定することができる。
【０１０８】
香料混合物は、２５０℃未満、代替的に２２５℃未満、代替的に２００℃未満、代替的に約１５０℃未満、又は代替的に約１５０℃〜約２５０℃のモル加重平均Ｂ．Ｐ．を有し得る。
【０１０９】
代替的に、約３重量％〜約２５重量％の香料混合物が２００℃未満のモル加重平均Ｂ．Ｐ．を有してもよく、代替的に約５重量％〜約２５重量％の香料混合物が２００℃未満のモル加重平均Ｂ．Ｐ．を有する。
【０１１０】
本開示の目的のために、香料混合物の沸点は、当該香料混合物を構成する個々の香料原材料のモル加重平均沸点によって決定される。個々の香料物質の沸点が公開された実験データから既知ではない場合、ＡＣＤ／Ｌａｂｓから入手可能な沸点ＰｈｙｓＣｈｅｍモデルによって決定される。
【０１１１】
表１は、香料混合物に好適ないくつかの非限定的、例示的な個々の香料物質を一覧表にしたものである。
【０１１２】
【表１】
0006928666.tif 000005
【０１１３】
表２は、２００℃未満の総モル加重平均Ｂ．Ｐ．（「モル加重平均沸点」）を有する例示的な香料混合物を示す。モル加重平均沸点を計算する際には、表２に例示されるように、決定するのが困難な香料原材料の沸点は、それらの原材料が香料混合物全体の重量基準で１５％未満を構成する場合、無視することができる。
【０１１４】
【表２】
0006928666.tif 000006
【０１１５】
水
流体組成物は水を含んでよい。流体組成物は、流体組成物の重量基準で約０．２５重量％〜約９．５重量％の量の水、代替的に約０．２５重量％〜約７．０重量％の水、代替的に約１％〜約５％の水、代替的に約１％〜約３％の水、代替的に約１％〜約２％の量の水を含み得る。理論に束縛されるものではないが、約２．５未満のモル加重平均ＣｌｏｇＰを有するように香料混合物を配合することによって、組成物全体の重量基準で約０．２５重量％〜約９．５重量％、代替的に約０．２５重量％〜約７．０重量％のレベルで、水を流体組成物内に取り入れ得ることが見出された。
【０１１６】
酸素化溶媒
流体組成物は、ポリオール（２つ以上のヒドロキシル官能基を含む構成成分）、グリコールエーテル、又はポリエーテルなどの１つ以上の酸素化溶媒を含有し得る。
【０１１７】
ポリオールを含む例示的な酸素化溶媒としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、及び／又はグリセリンが挙げられる。本発明の清涼化組成物に使用されるポリオールは、例えば、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールとすることができる。
【０１１８】
ポリエーテルを含む例示的な酸素化溶媒は、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールである。
【０１１９】
グリコールエーテルを含む例示的な酸素化溶媒は、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、ジエチレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、他のグリコールエーテル、又はこれらの混合物である。酸素化溶媒は、エチレングリコール、プロピレングリコール、又はそれらの混合物であり得る。使用されるグリコールは、ジエチレングリコールとすることができる。
【０１２０】
組成物に酸素化溶媒を、組成物の重量基準で約０．０１重量％〜約２０重量％、代替的に約０．０５重量％〜約１０重量％、代替的に組成物全体の重量基準で約０．１重量％〜約５重量％のレベルで添加し得る。
【０１２１】
流体組成物は、香料混合物、ポリオール、及び水を含み得る。そのような組成物においては、流体組成物が、流体組成物の重量基準で約５０〜約１００重量％の香料混合物と、ポリオールと、流体組成物の重量基準で約０．２５〜約９．５重量％の水、代替的に約０．２５〜約７．０重量％の水と、を含むことが望ましい。理論に束縛されるものではないが、香料混合物を含む流体組成物に水に添加することにより、流体組成物の沸点が低下し、流体組成物を霧化するために必要なエネルギー又は熱が低減されると考えられる。ダイの加熱器上での発射温度が低下する結果、加熱器上に蓄積する流体組成物、及び流体組成物の分解生成物がより少なくなると考えられる。更に、水が、各発射時にノズル内により多くの流体組成物を分注することによって噴霧速度を増加させ、これにより、マイクロ流体ダイの各ノズルからの発射回数が少なくなり、又は所望の噴霧速度のために必要なノズルの数が低減されて、ノズルの寿命が増加すると考えられる。水の取り込みを促進するために、香料混合物は、約２．９未満のモル加重平均ＣｌｏｇＰを有し得る。
【０１２２】
機能性香料成分
流体組成物は、機能性香料成分（「ＦＰＣ」）を含んでもよい。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種類である。本明細書で使用するとき、「ＶＯＣ」は、２０℃で測定される蒸気圧が０．２ｍｍ  Ｈｇ超であり、香料の蒸発を助け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、及びジプロピレングリコールのメチル、エチル、プロピル、ブチル、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、又は商標名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。
【０１２３】
ＦＰＣは、香料物質の蒸発を補助し、快楽的芳香効果を提供し得る。ＦＰＣは、組成物全体としての香料の性質に負の影響を与えずに比較的高濃度で用いることができる。したがって、流体組成物はＶＯＣを実質的に含まなくてもよく、これは、流体組成物が、組成物の重量基準で１８％以下、代替的に６％以下、代替的に５％以下、代替的に１％以下、代替的に０．５％以下のＶＯＣを有することを意味する。流体組成物は、ＶＯＣを含まなくてもよい。
【０１２４】
ＦＰＣとして好適な香料物質は、上で定義されるように、約８００〜約１５００、代替的に約９００〜約１２００、代替的に約１０００〜約１１００、代替的に約１０００のＫＩを有し得る。
【０１２５】
ＦＰＣとしての使用に好適な香料物質はまた、所定の香料特性の香気を留めておくために、臭気検出閾値（「ＯＤＴ」）及び非極性香気特性を用いて定義することができる。ＯＤＴは、炎イオン及び嗅ぎ口を装備する商用ＧＣを用いて測定され得る。ＧＣを較正して、シリンジにより注入される正確な物質体積、正確なスプリット比、並びに既知の濃度及び鎖長分布の炭化水素標準物質を用いた炭化水素反応を決定する。空気流量を正確に測定し、ヒトの吸息の時間が１２秒間持続すると仮定して、サンプリングした体積を計算する。任意の時点における検出器での正確な濃度は既知であるので、吸入された体積当たりの質量も既知であり、物質の濃度を計算することができる。物質が５０ｐｐｂ未満の閾値を有するかどうかを決定するために、逆算された濃度で溶液を嗅ぎ口に送達させる。官能試験員は、ＧＣ溶出液の匂いを嗅ぎ、臭気が認められる保持時間を定量する。全官能試験員の平均から感知能の閾値を決定する。必要量の検体をカラムに注入して、検出器における濃度を５０ｐｐｂにする。ＯＤＴを求めるための典型的なＧＣパラメータを以下に記載する。機器に関連付けられている指針に従って試験を実施する。
【０１２６】
装置：
ＧＣ：ＦＩＤ検出器を備える５８９０シリーズ（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｄ．，Ｐａｌｏ  Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＵＳＡ）；
７６７３オートサンプラー（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｄ．，Ｐａｌｏ  Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＵＳＡ）；
カラム：ＤＢ−１（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｄ．，Ｐａｌｏ  Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＵＳＡ）長さ３０メートル、ＩＤ  ０．２５ｍｍ、フィルム厚１マイクロメートル（分離させるための選択的分割を提供する毛細管の内壁上のポリマー層）。
【０１２７】
方法のパラメータ：
スプリット注入：１７／１スプリット比
オートサンプラー：１．１３マイクロリットル／注入
カラム流量：１．１０ｍＬ／分
空気流：３４５ｍＬ／分
入口温度：２４５℃
検出器温度：２８５℃
【０１２８】
温度情報：
初期温度：５０℃
速度：５℃／分
最終温度：２８０℃
最終時間：６分
有力な仮定：（ｉ）臭い嗅ぎ１回当たり１２秒
（ｉｉ）ＧＣの空気が試料の希釈に加わる。
【０１２９】
ＦＰＣは、約１．０十億分率（「ｐｐｂ」）超、代替的に約５．０ｐｐｂ超、代替的に約１０．０ｐｐｂ超、代替的に約２０．０ｐｐｂ超、代替的に約３０．０ｐｐｂ超、代替的に約０．１百万分率超のＯＤＴを有し得る。
【０１３０】
流体組成物中のＦＰＣは、約９００〜約１４００、代替的に約１０００〜約１３００の範囲のＫＩを有し得る。これらのＦＰＣは、エーテル、アルコール、アルデヒド、アセテート、ケトン、又はこれらの混合物のいずれであってもよい。
【０１３１】
ＦＰＣは、揮発性で低Ｂ．Ｐ．の香料物質であり得る。例示的なＦＰＣとして、イソノニルアセテート、ジヒドロミルセノール（３−メチレン−７−メチルオクタン−７−オール）、リナロール（３−ヒドロキシ−３，７−ジメチル−１，６オクタジエン）、ゲラニオール（３，７ジメチル−２，６−オクタジエン−１−オール）、ｄ−リモネン（１−メチル−４−イソプロペニル−１−シクロヘキセン、ベンジルアセテート、イソプロピルミリステート、及びこれらの混合物が挙げられる。表３は、特定のＦＰＣの例示的な特性のおおよその報告値を列挙する。
【０１３２】
【表３】
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【０１３３】
香料混合物中のＦＰＣの総量は、香料混合物の約５０重量％超、代替的に約６０重量％超、代替的に約７０重量％超、代替的に約７５重量％超、代替的に約８０重量％超、代替的に約５０〜約１００重量％、代替的に約６０〜約１００重量％、代替的に約７０〜約１００重量％、代替的に約７５〜約１００重量％、代替的に約８０〜約１００重量％、代替的に約８５〜約１００重量％、代替的に約９０〜約１００重量％、代替的に約１００重量％であり得る。香料混合物は、全てがＦＰＣ（すなわち１００重量％）からなってもよい。
【０１３４】
表４は、ＦＰＣを含む非限定的、例示的な流体組成物、並びにそれらの公表されたＫＩ及びＢ．Ｐ．の概算値を一覧表にしたものである。
【０１３５】
【表４】
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【０１３６】
流体組成物を配合するとき、溶媒、希釈剤、増量剤、固定剤、増粘剤等も含んでもよい。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。
【０１３７】
使用方法
マイクロ流体送達装置１０は、流体組成物を空気中に送達するために用いられ得る。マイクロ流体送達装置１０はまた、流体組成物を空気中に送達して、空間内の１つ以上の表面上に最終的に堆積させるために使用されてもよい。例示的な表面としては、カウンター、各種機器、床等の硬質表面が挙げられる。例示的な表面としては、カーペット、家具、衣類、寝具、リネン、カーテンなども挙げられる。マイクロ流体送達装置は、家庭、オフィス、ビジネス、オープンスペース、自動車、一時空間などに使用されてもよい。マイクロ流体送達装置は、フレッシュニング、悪臭除去、防虫剤などのために使用されてもよい。
【０１３８】
本明細書にて開示された寸法及び値は、列挙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。その代わりに、特に指示がない限り、このような寸法はそれぞれ、列挙された値とその値を囲む機能的に同等な範囲との両方を意味することが意図されている。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することが意図される。
【０１３９】
本明細書全体を通して記載される全ての最大数値限定は、それよりも低い全ての数値限定を、かかるより低い数値限定があたかも本明細書に明確に記載されているかのように包含することを理解すべきである。本明細書の全体を通して記載される全ての最小数値限定は、それよりも高い全ての数値限定を、かかるより高い数値限定があたかも本明細書に明確に記載されているかのように包含する。本明細書の全体を通して与えられる全ての数値範囲は、かかるより広い数値範囲内に含まれるより狭い全ての数値範囲を、かかるより狭い数値範囲があたかも全て本明細書に明示的に記載されているかのように含むことになる。
【０１４０】
相互参照される又は関連する全ての特許又は特許出願、及び本願が優先権又はその利益を主張する任意の特許出願又は特許を含む、本願に引用される全ての文書は、除外又は限定することを明言しない限りにおいて、参照によりその全容が本願に援用される。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、あるいはそれを単独で又は他の任意の参考文献（単数又は複数）と組み合わせたときに、そのような発明全てを教示、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、参照することによって組み込まれた文書内の同じ用語の意味又は定義と矛盾する場合、本文書におけるその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。
【０１４１】
本発明の特定の実施形態を例示及び説明してきたが、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を行うことができる点は当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内に含まれるそのような全ての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲にて網羅することを意図したものである。
【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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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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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【図２３】
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