物体的通过检测装置的制作方法

专利名称：物体的通过检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及可检测特定空间内的物体的通过的物体的通过检测装置。
背景技术：
例如，作为用于制造所谓的DNA芯片(DNA微型阵列)的制造方法，已 知有各种方法。该DNA芯片是通过使从数千至一万种以上的不同种类的DNA 断片的微小点以高密度排列、固定在显微镜承物玻璃片等的基板上而构成的。
作为该DNA芯片的制造方法，已知使用了可排出微小体积的液滴的微型 吸移管的方法(例如，参照专利文献1:日本特开2001 - 124789号公报、专 利文献2:日本特开2001 - 186881号公报)。该微型吸移管具备用于从外部 注入试样的注入口 ；填充从该注入口注入的试样的内腔；与该内腔连通的排出 口；以及压电/电致伸缩元件，该压电/电致伸缩元件构成为，为了使试样从该 排出口排出而使内腔内的体积变化。
根据上述DNA芯片的制造方法，通过驱动压电/电致伸缩元件，改变内腔 的体积。通过该内腔的体积变化，试样溶液从内腔向排出口以层流移动。即、 一定量的试样溶液从内腔向排出口送出。由于该一定量的试样从该排出口排 出，所以产生试样溶液的微小液滴。这样一来，从^[敖型吸移管排出的试样溶液 的微小液滴附着在基板上，作为微小点排列、固定在该基板上，从而可制作 DNA芯片。
如上面所述的用于DNA芯片的制造方法的^f鼓型吸移管等那样，构成为可 排出微小物体的装置(以下筒称为"微小物体排出装置")可用于各种技术领 域。

发明内容
在这种微小物体排出装置中，要求更准确地进行更微小尺寸的上述物体的 检测。这通过提高检测该物体通过的S/N而可实现。
本发明的物体的通过检测装置(以下简称为"通过检测装置，，)构成为可
检测特定空间内的物体的通过。该通过检测元件具备发送元件、接收元件、以 及遮蔽部件。本发明的特征在于，该通过检测元件具备上述遮蔽部件。
上述发送元件具备振动发生源。上述接收元件隔着上述特定空间配置在与 上述发送元件相对应的位置上。该接收元件构成为，可发生与从上述发送元件 发出的借助于该特定空间的介质而传播的振动相对应的输出。这里，构成上述 介质的物质种类不做特别限定。例如，作为上述介质可使用空气等的气体、水 或油等的液体。
上述遮蔽部件配置为介于上述发送元件和上述接收元件之间。在上述遮蔽 部件上形成有贯通孔。该贯通孔以与上述物体的通过路径相对的方式设置在上 述发送元件和上述4妄收元件之间。
在具有该结构的本发明的通过检测装置中，形成有从上述发送元件通过上 述遮蔽部件中的上述贯通孔及上述物体的通过路径到达上述接收元件的上述 振动的直接传播路径。另 一方面，在上述特定空间内多重反射后的上述振动的 利用上述接收元件的接收可通过上述遮蔽部件而得到抑制。即、上述遮蔽部件 起到从多重反射振动中屏蔽上述接收元件的作用。
根据该结构，提高^r测上述物体通过的S/N比。由此，可更为准确地进行 更微小尺寸的上述物体的检测。
上述遮蔽部件还可构成为具有将与振动直接传播方向交叉的方向作为法 线的倾斜面。这里，上述振动直接传播方向是指连4妻上述发送元件和上述接收 元件的方向。即、上述振动直接传播方向是指从上述发送元件所发出的上述振 动不在上述特定空间内(多重)反射而是通过上述贯通孔直接到达上述接收元 件时的振动传播方向。上述振动直接传播方向和上述倾斜面所成的角度最佳为 40度至55度。
在该结构中，在上述特定空间内多重反射后的上述振动由上述遮蔽部件中 的上述倾斜面反射。由此，该反射后的上述振动的传播方向可较大偏移于连接 上述贯通孔和上述接收元件的上述振动直接传播方向。由此，有关多重反射的 上述振动的利用上述接收元件的接收可得到有效抑制。
根据该结构，进一步提高检测上述物体通过的S/N比。由此，可更准确进 行更微小尺寸的上述物体的检测。
在将上述贯通孔的等效圆直径设为dl、将上述物体的等效圆直径设为d2、 将上述贯通孔的上述物体的平均速度设为v、将上述振动的周期设为T的情况 下，上述通过4全测装置还可以构成为，d22/dl2^0.6、 (dl—d2) /v^3T。
这里，上述贯通孔的等效圆直径是指在将连接上述发送元件和上述接收元 件的直线(与上述振动直接传播方向平行的直线)作为法线的平面上使上述贯
物体的等效圆直径也一样。
在该结构中，在上述振动通过上述贯通孔时，上述贯通孔和上述物体在上 述直线上重合的状态可持续用于4全测该物体通过的充足的时间。由此，上述物 体通过而发生的上述接收元件中的输出信号的变化率可产生用于检测该物体 通过的充足的量。因此，根据该结构，可更为稳定地进行上述物体的通过检测。
上述通过检测装置还可以具备以下结构上述接收元件具备设定为规定电 位的基准电极、以及基于上述振动及有无上述物体通过而电位发生变化的信号 输出电极。并且，上述遮蔽部件设定为与上述基准电位相同的电位。
在该结构中，在^r测上述物体的通过时，上述接收元件中的上述基准电位 设定为规定的基准电位。并且，基于有无检测上述物体的通过，改变上述信号 输出电极的电位。基于该信号输出电极的电位和基准电极电位之差即上述基准 电位和上述信号输出电极之间的电压，得到上述接收元件中的输出信号。
这里，在本结构中，上述遮蔽部件的电位设定为上述基准电极电位。由此， 该遮蔽部件不仅起到对多重反射振动的屏蔽效果，还起到对电磁噪音的屏蔽效 果。
根据该结构，进一步提高上述物体的通过检测的S/N比。由此，可进一步 准确地进行更微小尺寸的上述物体的检测。
上述通过检测装置还可以进一步具备以下结构以在第一振动模式中上述 发送元件的共振频率和上述接收元件的共振频率大致相同，在与上述第一振动 模式不同的第二振动模式中上述发送元件的共振频率和上述接收元件的共振 频率不同的方式构成上述发送元件和上述接收元件。
在该结构中，可抑制基于上述振动发生源的上述第一振动模式以外的上述 发送元件的振动的上述接收元件的上述输出。由此，更进一步提高检测上述物
体通过的S/N比。因此，根据该结构，能以更高精度进行更小的上述物体的检 测。
上述通过^r测装置还可以进一步具备判断部、元件噪音降低屏蔽部、及/ 或电路噪音降低屏蔽部。这里，上述判断部构成为基于上述接收元件的上述输 出可判断上述特定空间内的物体的通过。另外，上述元件噪音降低屏蔽部设置 为覆盖上述发送元件及/或上述接收元件。另外，上述电路噪音降低屏蔽部构 成为，通过覆盖上述判断部便可除去影响到该判断部的电噪音。
在该结构中，由上述屏蔽部除去电噪音。由此，提高检测上述物体通过的 S/N比。因此，根据该结构，能以更高精度进行更小的上述物体的检测。
上述通过检测装置还可以进一步具备带通滤波器。该带通滤波器构成为，
通滤波器构成为，将上述接收元件中的上述输出的频率限定为所期望的共振频 率附近的频带(具体地，例如上述所期望的共振频率的±10°/。的范围)。
上述带通滤波器可安装在上述接收元件和上述判断部之间。或者，上述带 通滤波器可配备在上述判断部上。
在该结构中，可除去来自周围的声波或基于与上述所期望的共振频率相对 应的所期望模式的振动以外的不要模式的振动等的机械噪音。由此，提高检测 上述物体通过的S/N比。因此，根据该结构，能以更高精度进行更小的上述物 体的检测。
上述通过检测装置还可以进一步具备以下结构本通过检测装置还具备开 孔板。该开孔板是平板状的部件，与上述物体的通过方向交叉地配置在上述特 定空间中的上述物体的入口侧端部。在上述开孔板上形成有作为上述物体可以 通过的贯通孔的孔。上述孔做成比上述特定空间在与上述物体的上述通过方向 垂直的剖面上的尺寸更小。
根据该结构，通过适当设定上述特定空间和上述孔的位置关系，能以更为 简易的装置结构4企测上述物体在上述特定空间内的飞翔状态(例如，前进方向 或前进性)。


图1是DNA芯片的概要结构的外观图(立体图)。
图2是放大了图1所示的DNA芯片的剖视图。
图3是放大了用于制造图1所示的DNA芯片的微型吸移管的剖视图。 图4是放大且透视表示图3所示的微型吸移管中的试样溶液的流路的结构 的立体图。
图5是放大了图3所示的微型吸移管的俯视图。 图6A是具备固3所示的微型吸移管的分注装置的俯视图。 图6B是具备图3所示的微型吸移管的分注装置的侧视图。 图7是图6A及图6B所示的分注装置的分解立体图。 图8是表示将本发明的一实施方式的通过检测装置安装在图6A及图6B 所示的分注装置上的状态的侧视图。
图9是放大了图8所示的通过检测装置的立体图。 图10是图9所示的通过检测装置的剖视图。
图ll是表示适用于图IO所示的通过检测装置的电路结构的概要的方框图。 图12是表示图11所示的判断、控制部中的分注装置的驱动控制以及物体
通过检测情况的信号流程图。
图13是表示图9所示的通过检测装置的一个变型例的结构的立体图。 图14是表示图9或图13所示的遮蔽部件的变型例的结构的立体图。 图15是表示图14所示的遮蔽部件的其它变型例的结构的立体图。 图16是表示图9或图13所示的遮蔽部件的其它变型例的结构的立体图。 图17是表示图9所示的通过检测装置的其它变型例的结构的立体图。 图18是表示图ll所示的用于判断试样溶液的微小液滴的排出状态的电路
结构的一个变型例的方框图。
图19是表示图10所示的发i^L件及接^it/f牛的一个变型例的结构的剖视图。 图20是表示图10所示的发iM/f牛及接收元件的其它变型例的结构的剖视图。 图21是表示图10所示的发送元件及接^iL件的其它变型例的结构的剖视图。 图22是表示图10所示的发i^t件及接收元件的其它变型例的结构的剖视图。 图23是表示图IO所示的发送元件的其它变型例的结构的剖视图。 图24是表示具备图23所示的发送元件的变型例的通过#全测装置的构成例
的立体图。
图25是表示图IO所示的第一基板的一个变型例的结构的剖视图。 图26是表示图10所示的第二基板的一个变型例的结构的剖^L图。 图中
IO-DNA芯片；12-DNA芯片基板；100-微型吸移管；110-喷嘴板； 112-喷嘴；120-内腔单元；123a-孔；124a-内腔；125a-试样注入口； 130 -促动器单元；200-分注装置；210-试样导入部件；214-试样注入流路； 216 -导入管；220 -插入式片盒；222 -试样积存部；300 -通过检测装置；300a -特定空间；310-发送元件；311;第一压电/电致伸缩元件；311a-第一压 电/电致伸缩层；311b-驱动电极；311c-第一基准电极；313-脉冲发生源； 320-接收元件；321 -第二压电/电致伸缩元件；321a -第二压电/电致伸缩层； 321b-信号输出电极；321c-第二基准电极；322-第二基板；330-遮蔽部件； 331-遮蔽板；331a-第一对置面；331b-第二对置面；332 -贯通孔；333 -突起部；333a-第一倾斜面；333b-第二倾斜面；334-连接板；340-开孔板； 341-液滴通过孔；350-判断、控制部；360-驱动电压施加部；370-促动器 驱动部；382-元件噪音P争低屏蔽部；384-电路噪音降低屏蔽部；390-带通 滤波器；DOF广飞翔方向；W-宽度；LD-液滴；Pr-超声波传播路径；S -微小点。
具体实施例方式
以下，参照

本发明的实施方式(在本申请的申请提出时，申请人 认为是当前的最佳实施方式)。
对DNA芯片的结构进行说明。
图1是表示DNA芯片的概要结构的外观图(立体图)。图2是放大了图1 所示的DNA芯片的剖视图。
如图l所示，DNA芯片IO是通过在由显微镜承物玻璃片构成的DNA芯 片基板上排列多个试样溶液的微小液滴的微小点S而构成的。
如图2所示，在该DNA芯片基板12上的应形成有微小点S的位置上形 成有突起12a。该突起12a在微小点S偏离于规定位置滴下时为修正该位置偏 离而形成。即、如图2所示，微小点S的一部分落到突起12a上(参照双点划 线)，进而通过该微小点S的表面张力，该微小点S移至标准位置。
另夕卜，在DNA芯片基板12的表面上形成有由具有亲水性的poly-L-lysine 层构成的试样担持层14。
对微型吸移管的结构进行说明。
下面，说明用于制造上述DNA芯片而使用的微型吸移管的结构。图3是 放大了该微型吸移管100的剖视图。图4是透视所示该微型吸移管100中的试 样溶液的流路的结构的立体图。图5是该微型吸移管100的俯视图。
参照图3，」微型吸移管100包括喷嘴板110;固定在该喷嘴板110的上 面的内腔单元120;以及固定在该内腔单元120的上面的促动器单元130。在 喷嘴板IIO上形成有作为试样液体可以通过的贯通孔的喷嘴112。
喷嘴板IIO由陶乾制的薄^1构成。作为构成喷嘴板IIO的材料，例如可优 选使用氧化锆、氧化铝、氧化镁、氮化铝、氮化硅。另外，在氧化锆中，从机 械强度的观点及与压电/电致伸缩膜或电极膜的材料的反应性的观点出发，将 完全稳定化氧化锆作为主要成分的材料及将部分稳定化氧化锆为主要成分的 材料最为适用。
内腔单元120包括连接板121、流路板122、孔板123、内腔板124以及 注入口板125。这些连接板121、流路板122、孔板123、内腔板124以及注入 口板125由陶乾制的薄4反构成。连接板121、流路板122、孔板123、内腔板 124、注入口板125及喷嘴板IIO通过以这个顺序从上层叠的状态烧成，进而 成形为一体。
连接板121配置在该内腔单元120和喷嘴板110的连接部上，并与喷嘴板 110的上表面接合。在该连接板121形成有直径与喷嘴112相同的贯通孔即喷 嘴连通孔121a。该喷嘴连通孔121a通过试样送出孔126与形成于内腔板124 的内腔124a连接。该试样送出孔126是直径比喷嘴连通孔121a还大的贯通孔， 并形成为会贯通流路板122及孔板123。
在流路板122上形成有用于向内腔124a供给试样溶液的试样供给流5各 122a。该试样供给流路122a和内腔124a通过形成于孔板123上的小径贯通孔 即孔123a而连接。
注入口板125配置在内腔单元120的最上层。在该注入口板125上形成有 试样注入口 125a,该注入口 125a是用于向形成于流路板122上的试样供给流
路122a供给试样溶液的贯通孔。该试样注入口 125a和形成于流路板122上的 试样供给流路122a通过贯通孔即试样导入孔127而连接。该试样导入孔127 形成为会贯通孔板123及内腔板124。
在如上所述构成的内腔单元120中，形成有如图4所示的从试样注入口 125a至喷嘴112的试样溶液的流3各。即、通过对内腔124a加压，该内腔124a 内的试样溶液不会通过小径孔123a而向试样供给流路122a逆流，而是通过试 样送出孔126向喷嘴112送出，设定孔123a的尺寸，以l吏试样溶液的微小液 滴从该喷嘴112向外部排出。
再次参照图3，促动器单元130具备压电/电致伸缩层131;固定设置在 该压电/电致伸缩层131下表面的下部电极132;固定设置在压电/电致伸缩层 131上表面的上部电极133。压电/电致伸缩层131配置在与内腔124a相对应 的位置(正上方)上。下部电极132通过固定在注入口板125的上表面，促进 器单元130被固定在内腔单元120的上面。该促进器单元130构成如下通过 在下部电极132和上部电极133之间施加驱动电压，从而使内腔124a的体积 变化，可从喷嘴112排出规定量的试样溶液。
下部电极132与形成于注入口板125上表面的导电膜即下部电极配线图形 132a连接。上部电极133与形成于注入口板125上面的导电膜即上部电极配 线图形133a连接。
如图5所示，在注入口板125的上表面形成有与下部电极配线图形132a 连接的下部电极输入端子141。另外，在注入口板125的上表面形成有与上部 电极配线图形133a连^l妻的上部电极输入端子142。这些下部电极输入端子141 及上部电极输入端子142构成为可与用于驱动促动器单元130的外部机器连 接，通过该外部机器在下部电极输入端子141及上部电极输入端子142之间施 加驱动电压，从而驱动促动器单元130。
对分注装置的结构进行说明。
其次，说明具备具有上述结构的微型吸移管100的分注装置的结构。图 6A及图6B是具备如5所示的微型吸移管100的分注装置200的外观图，图 6A是俯视图，图6B是侧视图。图7是该分注装置200的分解立体图。
如图6A所示，分注装置200通过将多个(图中为IO个)微型吸移管100
二维排列而构成。这些多个微型吸移管100中的上述喷嘴板110作为一张陶瓷
泽反成形为一体。
分注装置200具备用于将试样溶液导入微型吸移管100中的各试样注入口 125a (参照图5)的试样导入部件210。如图6A及图6B所示，该试样导入部 件210与二维排列的微型吸移管100的上面连接。如图7所示，试样导入部件 210由形成于喷嘴板110的螺紋孔114及固定螺栓212固定在该喷嘴板110的 上面。
参照图6B，在试样导入部件210上形成有由贯通孔构成的试样注入流路 214。该试样注入流路214的下端的开口与微型吸移管100中的各试样注入口 125a (参照图5)连接。另外，试样注入流路214的上端中的开口与由向上变 宽广的喇p八状的管构成的导入管216的下端连^"。
参照图7， 二维排列的多个导入管216配置并形成为，可与多个试样积存 部222配合，该多个试样积存部222在用于积存试样溶液的插入式片盒220 上向下方突出而形成。插入式片盒220通过对柔软的合成树脂进行注射模塑成 形而形成。该插入式片盒220构成为，通过在试样积存部222的底部用针等开 孔，进而积存在该试样积存部222中的试样溶液流入导入管216内，可分别对 各试样注入口 125a供给种类不同的试样溶液。
对实施方式的通过^r测装置的概要结构进行说明。
其次，说明本发明的通过检测装置的实施方式。图8是表示在图7所示的 分注装置200中的具有试样溶液的排出口的喷嘴板IIO和构成图1所示的DNA 芯片10的DNA芯片基板12之间配有本实施方式的通过检测装置300的状态 的侧视图。图9是放大了图8所示的本实施方式的通过才企测装置300的立体图。 图IO是图9所示的本实施方式的通过检测装置300的剖视图。
参照图8,通过4企测装置300为了可检测试样溶液是否从分注装置200中 的各微型吸移管100正确地排向DNA芯片基板12,而构成如下。
参照图9，以隔着特定空间300a而对置的方式具有一对发送元件310和 接收元件320。这里，特定空间300a是通过检测装置300的内侧空间，是试 样溶液的微小液滴LD通过的空间。
对发送元件的结构进行说明。
参照图10，发送元件310具备作为振动发生源的第一压电/电致伸缩元件 311。第一压电/电致伸缩元件311包括第一压电/电致伸缩层311a;驱动电 极311b;以及第一基准电极311c。
第一压电/电致伸缩层311a由所谓的压电/电致伸缩材料(PZT等)的薄板 构成。驱动电极311b及第一基准电极311c由形成于第一压电/电致伸缩层311a 两面的金属膜构成。
第一压电/电致伸缩元件311被支持在陶瓷制的薄板即第一基板312上。 该第一压电/电致伸缩元件311固定设置在第一基板312的与面对特定空间 300a的内侧表面312a相反一侧的外侧表面312b上。即、第一压电/电致伸缩 元件311通过在形成以第一压电/电致伸缩层311a、驱动电极311b及第一基准 电极311 c为基础的涂敷层之后进行烧结，而与该第 一基板312形成为 一体。
第 一压电/电致伸缩元件311的驱动电极31 lb与发生脉冲信号的脉冲发生 源313的高压一侧输出端子连接。第一基准电极311c接地。该第一基准电极 311c设置在第一基板312 (特定空间300a側) 一侧上。
这样，第一压电/电致伸缩元件311构成为，通过由脉冲发生源313在驱 动电极311b和第一基准电极311c之间施加脉沖状的电压而发生振动。并且， 发送元件310构成为，通过该第一压电/电致伸缩元件311的振动可使超声波 在特定空间300a内的介质(空气等)中传播。
对接收元件的结构进行说明。
参照图9及图10,接收元件320配置在隔着特定空间300a而与发送元件 310相对的位置上。该接收元件320构成为，可发生与从发送元件310发出并 借助于特定空间300a内的介质M而传播的振动相对应的输出。
具体地，参照图10，接收元件320具备第二压电/电致伸缩元件321。第 二压电/电致伸缩元件321包括第二压电/电致伸缩层321a、信号输出电极321b 及第二基准电极321c。该第二压电/电致伸缩元件321也具有与上述第一压电/ 电致伸缩元件311相同的结构。
即、第二压电/电致伸缩元件321被支持在陶瓷制的薄板即第二基板322 上。该第二压电/电致伸缩元件321固定设置在第二基板322中的与面对特定 空间300a的内侧表面322a相反一侧的外侧表面322b上。
第二压电/电致伸缩元件321构成为，响应由第二基板322的振动而使第 二压电/电致伸缩层321a所产生的应力，可在信号输出电极321b和第二基准 电极321c之间发生电压。
该第二压电/电致伸缩元件321为了可取得信号输出电极321b和第二基准 电极321c之间的电压，而与电压表323连接。另夕卜，接地的第二基准电极321c 设置在第二基板322 —侧(特定空间300a侧)。
即、该第二压电/电致伸缩元件321构成为，通过借助于特定空间300a内 的介质M (例如空气)向第二基板322传播超声波，而使该第二基板322振 动，响应通过该第二基板322的振动而使第二压电/电致伸缩元件321所受到 的应力，在电压表323的两端发生电压。
这样，本实施方式的通过^r测装置300构成为，基于电压表323两端的电 压的变化，探测特定空间300a内的超声波的传播状态的变化，从而可判断该 特定空间300a内有无试样溶液的微小液滴LD (参照图9)通过或该微小液滴 LD的体积。
对发动元件及接收元件的配置进行说明。
参照图10，在本实施方式中，以在第一基准电极311c和第二基准电极321c 之间形成特定空间300a的方式配置第一压电/电致伸缩元件311及第二压电/ 电致伸缩元件321。即、以第一基准电极311c比驱动电极311b更接近于特定 空间300a的方式配置第一压电/电致伸缩元件311。另外，以第二基准电极321c 比信号输出电极321b更接近于特定空间300a的方式配置第二压电/电致伸缩 元件321。
这样，在本实施方式的通过检测装置300中，特定空间300a配置为夹在 接地的第一基准电极311c和接地的第二基准电极321c之间。即、本实施方式 的通过^r测装置300构成为，通过抑制特定空间300a的电场的发生，可抑制 在试样溶液的微小液滴LD (参照图9)带了电的情况下该微小液滴LD的飞 翔路径因电场而弯曲。
这里，在将该特定空间300a内的介质M (空气等)中传播的振动的波长 设定为凡，并将n作为自然数时，特定空间300a的宽度W设定为满足下式。
W= (n/2)几
另夕卜，在本实施方式中，第一压电/电致伸缩元件311设置在第一基板312 的外侧表面312b上。另外，第二压电/电致伸缩元件321设置在第二基板322 的外侧表面322b上。即、第一压电/电致伸缩元件311及第二压电/电致伸缩元 件321配置在特定空间300a的外侧(不露出到特定空间300a内)。
对遮蔽部件的结构进行说明。
参照图9及图10,以介于发送元件310和接收元件320之间的方式配置 遮蔽部件330。该遮蔽部件330由作为导电性材料的金属制的板状部件构成。
参照图10,遮蔽部件330与接收元件320中的第二基准电极321c等电位 地与该第二基准电极321c电连接。另外，遮蔽部件330接地。即、遮蔽部件 330构成为，可作为电磁屏蔽接收元件320的屏蔽板而发挥作用。
参照图9及图10,遮蔽部件330具备由板状部件构成的遮蔽板331。该遮 蔽板331从沿着与所规定的飞翔方向DOF!平行的试样溶液的微小液滴LD通 过路径方向看，形成为楔那样的形状。
遮蔽板331的沿着振动直接传播方向路径Pr方向的一个表面即第一对置 面331a设置成与发送元件310相面对。另外，遮蔽板330的上述方向的另一 个表面即第二对置面331b配置成与接收元件320相面对。这里，直接振动传 播路径Pr是指连结发送元件310的中心和接收元件320的中心的直线。
在本实施方式中，第一对置面331a作为倾斜面而设置。即以第一对置面 331a的法线作为与直接振动传播路径Pr交叉的方向的方式配置遮蔽板331。 再有，第二对置面331b设置成与直接振动传播路径Pr几乎正交。
在遮蔽板330上形成贯通孔332。贯通孔332设置成与试样溶液的微小液 滴LD通过的路径对置。另外，贯通孔332设置在与试样溶液的纟效小液滴LD 通过的路径大致正交的直接振动传播路径Pr上。
这里，在本实施方式中，在贯通孔332的等效圆直径设为dl,将试样溶 液的微小液滴LD的等效圆直径设为d2，将贯通孔332中的试样溶液的微小液 滴LD的平均速度设为v，将从发送元件310发出的振动的周期设为T时，遮 蔽部件330构成如下，d22/dl2^0.6、 (dl—d2) /v^3T。
再有，贯通孔332的等效圆直径是指，在将与直接振动传播路径Pr平行
:影时的具有与《
面积相同的面积的圆的直径。试样溶液的微小液滴LD的等效圆直径也一样。 在本实施方式中，贯通孔332形成为将直接振动传播路径Pr作为中心轴
的大致圆筒状。即、贯通孔332从沿着直接振动传播路径Pr的方向观察形成
为大致圆形的形状。
对开孔板的结构进行说明。
以夹着发送元件310、接收元件320及遮蔽部件330并与DNA芯片基板 12对置的方式配置平板状的开孔板340。开孔板340与试样溶液的微小液滴 LD的通过方向交叉地配置在特定空间300a中的该微小液滴LD的入口一侧的 端部。
在开孔板340上设有试样溶液的微小液滴LD可通过的贯通孔即液滴通过 孔341。该液滴通过孔341以比特定空间300a的宽度足够小的尺寸形成。即、 液滴通过孔341的尺寸做成比特定空间300a在与试样溶液的樣t小液滴LD的 通过方向垂直的剖面上的尺寸要小很多。
在本实施方式中，在试样溶液的微小液滴LD的飞翔方向与规定的飞翔方 向D(M^—致的情况下，以该微小液滴LD通过液滴通过孔341的中心及直接 振动传播路径Pr的方式构成或配置发送元件310、接收元件320、遮蔽部件 330及开孔板340。
对用于判断物体通过的电路结构进行说明。
图ll是表示适用于图10所示的通过检测装置300的电路结构的概要的方 框图。下面，利用图11说明用于判断来自图8所示的微型吸移管100的试样 溶液的微小液滴的排出状态的电路结构。
判断、控制部350具备CPU等，并构成为可控制本装置整体的动作。该 判断、控制部350与接收元件320、驱动电压施加部360以及促进器驱动部370 连接。
驱动电压施加部360具备图10中的脉沖发生源313,对发送元件310 (图 10中的第一压电/电致伸缩元件311)施加驱动电压而构成。并且，判断、驱 动部350构成为，通过控制驱动电压施加部360而可对发送元件310施加〗壬意 波形的驱动电压。
判断、控制部350构成为，与接收元件320 (图10中的第二压电/电致伸
缩元件321)连接，并可接收来自接收元件320的输出信号。即、判断、控制 部350构成为包含图10中的电压表323。并且，判断、控制部350构成为， 接收从接收元件320发出的输出，并基于该输出，可判断试样溶液的微小液滴 的排出状态。
促动器驱动部370与促动器单元130中的下部电极输入端子141和上部电 极输入端子142 (参照图5)连接。并且，判断、控制部350构成为，借助于 该促动器驱动部370可控制促动器单元130的驱动(即、试样溶液的微小液滴 的排出)。
实施方式的装置的动作说明。
其次，参照

本实施方式的装置结构的动作。 对DNA芯片的制造工序进行说明。
最初，对图1所示的DNA芯片10的制造工序进行说明。该制造工序包 括在DNA芯片基板12的表面上形成由poly - L - lysine层构成的试样担持 层14 (参照图2 )的预处理工序；准备含有DNA片的试样溶液的试样准备工 序；以及将所得到的试样溶液供给到DNA芯片基板12上的供给工序。
预处理工序如下进行。首先，DNA芯片基板12在室温下浸在规定的碱溶 液中至少两个小时。作为该碱溶液，例如使用将NaOH溶解在蒸馏水中之后， 再添加乙醇并通过搅拌成完全透明而得到的溶液。其后，DNA芯片基板12从 该碱溶液中取出并在蒸馏水中洗净。接着，DNA芯片基板12浸在通过在蒸馏 水中添加poly - L - lysine而调制成的poly - L - lysine液体中约一个小时左右。 此后，将DNA芯片基板12从poly-L-lysine液体中取出，通过离心分离从 DNA芯片基板12上除去多余的poly-L-lysine液体。接着，DNA芯片^^反 12在40。C下干燥5分钟左右。由此，得到表面形成了 poly-L-lysine试样担 持层14的DNA芯片基板12。
试样准备工序含有通过聚合作用连锁反应(PCR)法放大DNA断片的碱 排列而得到PCR产物的放大工序、干燥所得到的PCR产物并得到DNA粉末 的粉末生成工序、以及将所得到的DNA粉末溶解在緩冲液中的混合工序。在 粉末生成工序中，首先，在PCR产物中添加3M ( =3mol/l)的醋酸钠和异丙 醇，并放置数小时。其后，通过离心分离该溶液，进而沉淀DNA断片。该沉
淀的DNA断片用乙醇沖洗，离心分离后再干燥，从而生成DNA粉末。在混 合工序中，在DNA粉末中添加tris-EDTA (TE)緩冲液，放置数小时直到完 全溶解。由此调制好试样溶液。在该阶段的试样溶液的浓度为l~l(^g/pl。
这样得到的试样溶液积存在如7所示的插入式片盒220的试样积存部222 中。该插入式片盒220组装在图6所示的分注装置200中，从而将试样溶液供 给至该分注装置200中的各微型吸移管100中。并且，通过试样溶液的微小液 滴从各微型吸移管100向DNA芯片基板12 (参照图1 )排出，试样溶液的微 小液滴供给至该DNA芯片基板12上。该DNA芯片基板12上以规定排列形 成多个试样溶液的微小点S。这样便制造出DNA芯片10。
这里，试样溶液的微小液滴一般肉目艮^b^看到。因此，目视无法判断该微 小液滴是否以规定的排列正确形成在DNA基板12上(是否存在特定微型吸 移管100中的不排出等的排出不良)。另一方面，通过用激光等扫描该微小液 滴的排出路径的途中，可以判断该不排出。但是，如此地进行激光扫描来判断 各微型吸移管IOO的排出不良的装置结构价格非常高。
因此，如图8所示，通过使用本实施方式的通过检测装置300,可判断分 注装置200中的各微型吸移管100的排出不良。该通过检测装置300具有如上 所述极为简单且制造成本低廉的结构。再有，虽然具有这样简单的结构，但可 以可靠地进行利用该通过检测装置300的排出不良的判断。
说明实施方式的物体通过检测判断的动作。
其次，适当参照

使用了本实施方式的通过检测装置300的微型吸 移管100的试样溶液的微小液滴的排出状态的判断动作。
如图8所示，通过检测装置300配置在微型吸移管100的喷嘴板110的下 方。即该通过4全测装置300以喷嘴板110和通过检测装置300的开孔板340(参 照图9)对置的方式配置在分注装置200的下方。并且，分注装置200由外部 装置驱动。即、驱动分注装置200所具备的各微型吸移管100中的促动器单元 130(参照图5)。由此，用各微型吸移管IOO排出试样溶液的微小液滴。
这里，以喷嘴112 (参照图3)和液滴通过孔341 (参照图9)配置在与规 定的飞翔方向DOFt (参照图9)平行的直线上的方式配置通过检测装置300。 由此，从微型吸移管IOO排出试样溶液的微小液滴LD (参照图9)的情况，
排出方向不适当的情况(与图9所示的规定的飞翔方向DOFi不平行)，该微 小液滴LD碰撞开孔板340而无法通过液滴通过开孔341。
参照图9，试样溶液的微小液滴LD在与规定的飞翔方向DOFi平行地排 出的情况下，通过液滴通过开孔板341。通过该液滴通过开孔板341的樣史小液 滴进入特定空间300a内。由此，该特定空间300a内的状态(超声波的传播状 态或电容率)发生变化。该变化程度因该微小液滴LD的性质而不同。因此， 通过利用接收元件320探测这样的特定空间300a的状态，可检测该特定空间 300a内的微小液滴LD的通过状态。即可判断微小液滴LD是否进入了该特定 空间300a及该微小液滴LD的尺寸。
说明判断物体通过的动作。
参照图10及图11,在本实施方式的结构中，由判断、控制部350控制该 促动器单元130和发送元件310 (第一压电/电致伸缩元件311)的驱动，以使 发送元件310 (第一压电/电致伸缩元件311)的驱动与促动器单元130的驱动 同步。由此，第一压电/电致伸缩元件311和第一基板312振动，发生超声波。 该超声波在特定空间300a内的介质M中传播，并到达第二基板322。由此， 该第二基板322被激励。通过该第二基板322的振动，接收元件320 (第二压 电/电致伸缩元件321 )发生电压。
例如，参照图12,如时间图(a)所示，以规定周期(频率fl)的脉冲波 呈周期地驱动促动器单元130 (参照图11 )。该促动器单元130的驱动脉冲如 时间图(b)所示的那样，与用于驱动图11中的发送元件310 (图10中的第 一压电/电致伸缩元件311)的规定周期(频率f2)的脉冲波同步发生。这时， 频率fl与频率f2大致相等。另外，频率G是发送元件310(第一压电/电致伸 缩元件311)的共振频率。由此，在接收元件320 (图10中的第二压电/电致 伸缩元件321)上发生如时间图(c)所示的波形。该波形以规定周期(频率 f3)发生。这时，频率f3与频率fl及f2大致相等。
这里，第二基板322的激励状态响应特定空间300a的振动的传播状态而 变化。另外，该特定空间300a内的振动的传播状态因该特定空间300a内的微 小液滴的有无或大小而不同。因此，通过由接收元件320探测该振动的传播状 态的变化，可判断微小液滴是否进入了该特定空间300a内及该微小液滴的尺
寸。
参照图12，在驱动促动器单元130 (参照图11)之前的接收元件320的 输出波形(时间图(c))中，电压Vpp (峰值间电压)为VI。另一方面，驱 动促动器单元130 (参照图11)之后，微小液滴进入特定空间300a (参照图 10)时的接收元件320的输出波形(时间图(c))，电压Vpp (峰值间电压) 为比V1小的V2。这样，通过取得接收元件320的输出电压，可判断微小液 滴是否进入了该特定空间300a内及该微小液滴的尺寸。
其;大，参照

利用本实施方式的装置结构获得的作用、效果。
参照图9及图10,在本实施方式的通过检测装置300中，形成从发送元 件310通过遮蔽部件330中的贯通孔332及试样溶液的微小液滴LD的通过路 径并到达接收元件320的振动的直接传播路径(直接振动传播路径Pr),另一 方面，接收元件320接收的在特定空间300a内多重反射后的振动的信号被遮 蔽部件330抑制。即、接收元件320通过遮蔽部件330可从多重反射振动中得 到屏蔽。
根据该结构，提高试样溶液的微小液滴LD的通过检测的S/N比。由此， 可以更为准确地进行更小尺寸的微小液滴LD的通过检测。
在本实施方式的通过^r测装置300中，由遮蔽部件330的遮蔽板331形成 将与直接振动传播路径Pr(振动直接传播方向)交叉的方向作为法线的倾斜 面即第一对置面331a。通过该第一对置面331a，在特定空间300a内多重反射 后的振动可向较大偏离于连接贯通孔332和接收元件320的直接振动传播路径 Pr的方向反射。
由此，涉及多重反射的振动的利用接收元件320的接收可得到有效抑制。 因此，进一步提高检测试样溶液的微小液滴LD通过的S/N比。
在本实施方式的通过检测装置300中，将贯通孔332的等效圆直径设为 dl，将试样溶液的微小液滴LD的等效圆直径设为d2，将贯通孔332的微小液 滴LD的平均速度设为v,将利用发送元件310的振动的周期设为T时，构成 为，d22/dl2^0.6， (dl—d2) /v^3T。
由此，在从发送元件310发出的振动通过贯通孔332时，贯通孔332和试 样溶液的微小液滴LD重合的状态可持续用于检测该微小液滴LD通过的足够
的时间。由此，由于该微小液滴LD的通过而引起的接收元件320的输出信号 的变化率可产生足够用于检测该微小液滴LD通过的量。因此，可以更为稳定 地进行该」微小液滴LD的通过4企测。
在本实施方式的通过检测装置300中，遮蔽部件330设定为与接收元件 320中的第二基准电极321等电位的接地电位。
由此，该遮蔽部件330不^f又有对多重反射的屏蔽效果，还起到对电^f兹噪音 的屏蔽效果。由此，更进一步提高检测试样溶液的微小液滴LD通过的S/N比。 因此，可以更准确地进行更小尺寸的试样溶液的微小液滴LD的检测。
在本实施方式的通过检测装置300中，在开孔板340上形成有试样溶液的 微小液滴LD可以通过的贯通孔即液滴通过孔341。
因此，通过适当设定特定空间300a内和液滴通过孔341的位置关系，可 以以更为简单的装置结构检测试样溶液的微小液滴LD在特定空间300a内的 飞翔状态(例如，行进方向或直进性)。
在本实施方式的通过冲全测装置300中，特定空间夹在接地的第一基准电极 311c和接地的第二基准电极321c之间。由此，在试样溶液的微小液滴带了电 的情况下，可抑制该微小液滴的飞翔路径因电场而弯曲，能进行可靠的排出状 态的4企测。
在本实施方式的通过4企测装置300中，在将该特定空间300a内的介质M 中传播的振动的波长设为凡，n为自然数的情况下，特定空间300a的宽度W 设定为满足下式。
W= (n/2)凡
由此，可有效进行该特定空间300a内的振动的传播。因此，构成振动发 生源的第一压电/电致伸缩元件311的节电化成为可能。另外，可提高第二压 电/电致伸缩元件321的灵敏度。
在本实施方式的通过4企测装置300中，第一压电/电致伸缩元件311及第 二压电/电致伸缩元件321配置在特定空间300a的外侧(不露出到特定空间 300a内)。即、特定空间300a的内壁面由电介质表面构成。由此，由于试样 溶液附着在第一压电/电致伸缩元件311及第二压电/电致伸缩元件321上，所 以可防止在第一压电/电致伸缩元件311及第二压电/电致伸缩元件321上产生
故障。
列举说明变型例。
再有，上述实施方式只不过是如上所述列举了申请人暂且在本申请的提出 时认为是最佳的本发明的有代表性的实施方式。因此，本发明不会限定于上述 实施方式，当然，在不改变本发明的实质特点的范围内可以实施各种变更。
下面，关于变型例列举几个。但是，变型例并不限于这些。将本申请的发 明基于上述实施方式及下述变型例的记载而用来解释并限定的情况(尤其A^ 于实施方式等的记载来限定解释构成用于解决本发明的问题的机构的各要素 中的表现作用、功能的要素)是不允许的(该限定解释尤其在在先申请精神下， 申请不利于急忙申请的申请人的利益，有利于模仿者)。另外，下述变型例在 互不矛盾的范围内当然可以各自适当组合。
(1)本发明的适用对象不限于如上述实施方式的微型吸移管。微小物体 的飞翔方向也不限于垂直方向。另外，作为用于检测通过的振动，除了超声波 之外还可利用声波或热等。再有，微小物体通过的介质也不作限定。例如，即 便是将空气之外的各种气体或水、油等的液体作为介质的情况，本发明也可以 适用。
(2 )参照图9,从沿着直接振动传播路径Pr的方向所见的贯通孔332的 形状不限于圆形。贯通孔332例如可形成为椭圆形、多边形、不确定形成等的 各种形状。另外，从检测灵敏度的观点出发，最好是使试样溶液的微小液滴 LD在将与直接振动传播路径Pr平行的直线作为法线的平面(第二对置面 331b)上投影时的面积为贯通孔332的开口面积的60%以上并符合试样溶液 的微小液滴LD的尺寸而设定贯通孔332的形状或等效圆直径。
(3)参照图9，还可以将第一对置面331a和直接振动传播路径Pr所成的 角设定为40度至55度。
在该结构中，在特定空间300a内多重反射后的振动由第一对置面331a反 射，该第一对置面331a是由遮蔽板331形成的倾斜面。由此，该反射后的振 动的传播方向可以较大偏离于连接贯通孔332和接收元件320的直线振动传播 路径Pr。由此，涉及多重反射后的振动的利用接收元件320的接收可以得到 有效抑制。
根据该结构，进一步提高试样溶液的微小液滴LD的通过4企测的S/N比。 因此，可以更准确地进行更微小尺寸的微小液滴LD的检测。
(4)参照图9，第一对置面331a是与直接振动传播路径Pr大致正交的面， 第二对置面331b是倾斜面。或者，第一对置面331a及第二对置面331b的任 一个是倾斜面也可以。
(5 )遮蔽部件330还可以由半导电性或绝缘性材料构成。
(6) 图13是表示图9所示的通过检测装置300的一个变型例的结构的立 体图。如图13所示，还可以具备多组一对发送元件310及接收元件320的组。
该情况下，发送元件310及接收元件320沿着遮蔽部件330的长度方向(直 接振动传播路径Pr及与规定的飞翔方向DOFi正交的方向图中从左下至右 上的方向)排列。并且，遮蔽部件330具备沿着上述长度方向排列的多个遮蔽 板331。即如图13所示，与多个发送元件310及接收元件320的组的每个对 应地配置形成有贯通孔332的遮蔽板331。这些多个遮蔽板331无接缝地形成 为一体。
在本变型例中，多个遮蔽板331中的第二对置面331b位于同一平面上地 构成遮蔽部件330。并且，连接相互平行的相邻的第一对置面331a的平面即 连接面331c和第一对置面331a大致正交地构成遮蔽部件330。
这样，本变型例的遮蔽部件330形成为连接楔状的遮蔽板331的锯齿状。 在该结构中，相邻的接收元件320彼此的串音的发生可通过与各接收元件 320对置的遮蔽板331得到有效抑制。因此，可以更准确地进行更小尺寸的物 体的通过纟企测。
(7) 如图13所示，开孔板340 (参照图9)可适当省略。
(8) 遮蔽部件330的形状不限于图9或图13所示的形状。
(8-l)图14是表示图9或图13所示的遮蔽部件330的变型例的结构的 立体图。
如图14所示，遮蔽部件330还可以由遮蔽板331、突起部333构成。突 起部333设置为从遮蔽板331的两端沿直接振动传播路径Pr突出。遮蔽板331 及突起部333无接缝地形成为一体。
在该变型例中，突起部333形成为将与规定的飞翔方向DOFi大致平行的
方向作为中心轴线的三角柱形。该突起部333的与发送元件310对置的表面即 第一倾斜面333a及第二倾斜面333b设置为与直接振动传播路径Pr所成的角 度为40度至55度。再有，第一倾斜面333a与直接振动传播路径Pr所成的角 度和第二倾斜面与直接振动传播路径Pr所成的角度还可以不同。 即便根据该结构，也可得到与上述实施方式同等的作用、效果。 再有，在上述结构中，遮蔽板331可以是楔形也可以是平板形。 第一倾斜面333a及第二倾斜面333b还可以与接收元件320相面对第构成 遮蔽部件330。
另外，第一倾斜面333a及第二倾斜面333b的任一个与直接振动传播路径 Pr所成的角还可以不足40度。
(8-2)图15是表示图14所示的遮蔽部件330的其它变型例的结构的立体图。
如图15所示，突起部333还可以沿着规定的飞翔方向DOF!分割为多个 (图15中为两个)。即、例如突起部333还可以由从遮蔽板331突出的四角锥 状的突起构成。
(8-3 )图16是表示图9或图13所示的遮蔽部件330的其它变型例的结 构的立体图。
如图16所示，遮蔽板3.31还可以由薄板状的部件构成。 另外，遮蔽部件330还可以具备多个遮蔽板331。这种情况，相邻的遮蔽 板331由连接板334连接。遮蔽板331配置为，其表面构成将与直接振动传播 路径Pr交叉的方向作为法线的倾斜面。遮蔽板331和连接板334无接缝地形
成为一体o
由此，倾斜面相对发送元件310及接收元件320双方而对置的机构可实现 极为简单的结构。
(9)图17是表示图9所示的遮蔽部件330的其它变型例的结构的立体图。 如图17所示，还可以具备元件噪音降低屏蔽部382。该元件噪音降低屏
蔽部382设置为，使发送元件310及接收元件320的互为对置的部分彼此露出，
且在全方向上覆盖其以外的部分。
在该结构中，通过元件噪音降低屏蔽部382可除去相对发送元件310及接
收元件320的电噪音。由此，提高利用接收元件320的检测物体通过的S/N比。 因此，可以以更高精度进行更小物体的检测。
再有，还可以仅是发送元件310及接收元件320中的任一方(最好是接收 元件320 )被元件噪音降低屏蔽部382屏蔽。
(IO)图18是表示图11所示的用于判断试样溶液的微小液滴的排出状态 的电路结构的一个变型例的方框图。
如图18所示，该电路结构还可以具备电路噪音降低屏蔽部384。该电路 噪音降低屏蔽部384构成为，通过覆盖判断、控制部等的电路，从而可除去影 响到该电路的电噪音。
在该结构中，由电路噪音降低屏蔽部384除去相对判断、控制部350等的 电路的电噪音。由此，提高检测物体通过的S/N比。因此，能以更高精度进行 更小尺寸的物体的检测。
(11 )再有利用噪音降低的高灵敏度化可通过采用覆盖发送元件310的元 件噪音降低屏蔽部382、覆盖接收元件320的元件噪音降低屏蔽部382及电路 噪音降低屏蔽部384中的至少任意一个而实现。另外，电路噪音降低屏蔽部 384只要至少屏蔽判断、控制部350足矣。
(12)如图18所示，用于判断试样溶液的微小液滴的排出状态的电路结 构还可以具备带通滤波器390。该带通滤波器390装在接收元件320和判断、 控制部350之间。该带通滤波器390构成为，可将接收元件320中的输出频率 限定为期望的共振频率附近的频带(具体地，例如上述期望的共振频率的± 10 %的范围)。
在该结构中，可除去来自周围的声波或基于与上述所期望的共振频率相对 应的所期望模式的振动以外的不要模式的振动等的机械噪音。由此，提高检测 物体通过的S/N比。因此，根据该结构，能以更高精度进行更小的物体的检测。
再有，带通滤波器390可为配备在判断、控制部350的内部。
(13 - 1)图19是表示图10所示的发送元件310及接收元件320的一个 变型例的结构的剖^见图。
在图19所示的本变型例中，第一压电/电致伸缩元件311设置在第一基板
312的内侧表面321a上。另外，第二压电/电致伸缩元件321设置在第二基板 322的内側表面322a上。即第一压电/电致伸缩元件311及第二压电/电致伸缩 元件321配置为面对特定空间300a。
由此，可提高构成4^收元件320的第二压电/电致伸缩元件321中的超声 波的接收灵敏度。另外，可实现通过检测装置300的更小型化，可良好地进行 更微小尺寸的液滴的通过检测。
(13 - 2 )第一压电/电致伸缩元件311在第一基板312上的安装方式及第 二压电/电致伸缩元件321在第二基板322上的安装方式可以适当变更为上述 之外的方式。
例如，第一压电/电致伸缩元件311及第二压电/电致伸缩元件321中的一 个配置为面对特定空间300a,而另一个配置在特定空间300a的外侧。
另外，还可以以驱动电极311b面对特定空间300a的方式配置第一压电/ 电致伸缩元件311。或者，以信号输出电极321b面对特定空间300a的方式配 置第二压电/电致伸缩元件321。
这样，发送元件310及接收元件320和第一基板312及第二基板322的配 置关系可以通过试样溶液的微小液滴的性质(体积、重量、电导率、带电量的 等的物理性质、PH、腐蚀性等的化学性质、移动速度、排出周期)、特定空间 300a的宽度(第一基板312的内側表面312a和第二基板322的内侧表面322a 之间的距离)、发送元件310及接收元件320的结构等来适当选择。
(13 - 3 )图20是表示图10所示的发送元件310及接收元件320的其它 变型例的结构的剖^f见图。
图20所示的本变型例的通过检测装置300构成为，基于特定空间300a内 的电容率(虚拟电容的静电容量)的变化和该特定空间300a内的超声波的传 播状态，可判断在该特定空间300a内有无试样溶液的微小液滴通过或该微小 液滴的体积。本变型例的通过检测装置300的具体结构如下。
在本变型例中，与上述实施方式的结构相同，脉冲发生源313连接在构成 发送元件310的第一压电/电致伸缩元件311上。另外，电压表323连接在构 成接收元件322的第二压电/电致伸缩元件312。
第一压电/电致伸缩元件311以驱动电极311b位于特定空间300a侧的方
式进行配置。该驱动电极311b借助于已知静电容量的电容Cl与直流电源PS 连接。另外，第二压电/电致伸缩元件312以第二基准电极321c位于特定空间 300a侧的方式进行配置。该第二基准电极321c与遮蔽^反331 —起接地。
驱动电极3lib及第二基准电极321c与电压表324连接，以便通过电压表 324取得二者之间的电压。另外，第二压电/电致伸缩元件312与电压表323 连接，以便取得信号输出电极321b和第二基准电极321c之间的电压。
即、在本变型例中，在第一压电/电致伸缩元件311的接近特定空间300a 侧的电极即驱动电极311b和接地的遮蔽板331之间形成有假想的电容C2。该 虛拟电容C2构成为，通过该特定空间300a内的电容率的变化(在该特定空 间300a内物体的有无或大小)而改变静电容量。另外，该虚拟电容C2与上 述已知的电容C1串联连接。并且，直流电源PS的两端电压中的该虚拟电容 C2的分压可由电压表324取得。
这样，本变型例的通过检测装置300构成为，基于形成于第一压电/电致
及第二压电/电致伸缩元件321的输出电压的变化，可判断特定空间300a内的 有无试样溶液的微小液滴通过或该微小液滴的体积。
再有，在本实施例中，可使用上述图11的电路结构。这种情况，图1中 的判断、控制部350构成为，含有图20的电压表323、电压表324、电容C1、 及直流电源PS。
在本变型例的结构中，使用图ll所示的电路结构，如图12所示，可通过 以下方式判断第一压电/电致伸缩元件311的驱动控制或微小液滴的通过等。
参照图20,通过以规定的定时驱动构成发送元件310的第一压电/电致伸 缩元件311，可发生超声波。该超声波在特定空间300a内的介质中传播，到 达第二基板322。由此，该第二基板322被激励。利用该第二基板322的振动， 第二压电/电致伸缩元件321发生电压。在第二压电/电致伸缩元件321发生的 电压由电压表323取得。
另外，形成于第一压电/电致伸缩元件311的驱动电极311b和遮蔽板331 之间的虛拟电容C2的分压变化由电压表324取得。并且，基于电压表323及 电压表324的输出，可判断特定空间300a内的试样溶液的微小液滴的通过的
有无或该微小液滴的体积。例如，通过由图11中的判断、控制部350对基于 电压表323的输出的检测结果和基于电压表324的输出的检测结果实施适当的 统计处理，可进行与上述物体的特性(尺寸或带电性)无关地可靠性更高的该 物体的通过等的检测。
再有，遮蔽板331的厚度、剖面形状、位置(第一压电/电致伸缩元件311 和第二压电/电致伸缩元件321的位置关系)可任意调整。由此，可提高物体 的通过检测的灵敏度或稳定性。
(13-4)图21是表示图10所示的发送元件310及接收元件320的其它 变型例的结构的剖—见图。
在本变型例中，发送元件310由与上述实施方式相同的第一压电/电致伸 缩元件311构成。另一方面，接收元件320与上述实施方式不同，由静电送话 器325构成。
静电送话器325具备振动板325a、支持板325b、隔板325c、第一检测电 压325d及第二检测电压325e，并构成为在第一检测电极325d和第二检测电 极325c之间发生响应所受外力的电压。
振动板325a由薄板状的电介质层构成，是构成包围特定空间300a的外壁 的部件(相当于上述实施方式中的笫二基板322 (参照图10)的部件)。即、 该静电送话器325的面对特定空间300a的内侧表面由振动板325a的内侧表面 325al构成。
支持板325b由薄板状的电介质层构成，隔开规定间隔与振动板325a平行 配置。隔板325c是形成有多个贯通孔的板状部件，以由该贯通孔形成上述振 动板325a和支持板325b的规定间隔的方式配置在振动板325a和支持板325b 之间。
这样，振动板325a配置成架设在形成于隔板325c的贯通孔内。并且，该 振动板325a设置在与作为振动发生源的第一压电/电致伸缩元件311对置的位 置上，并构成为通过从该第一压电/电致伸缩元件311发送的振动借助于特定 空间300a传播而被激励。
第一检测电极325d形成在振动板325a的内侧表面325al背面的外面表面 325a2上。该第一检测电极325d借助于已知静电容量的电容C3与直流电源
PS连接。
第二4企测电4及325e形成在支持4反325b的与4展动板325a对置的内侧表面 325bl上，并与第一4佥测电极325d平行配置。该第二4企测电极325e接地。
第一检测电极325d和第二检测电极325e与电压表323连接，以便由电压 表323取得二者之间的电压。
即、在静电送话器325中，由第一检测电极325d和第二检测电极325e形 成假想的电容C4。该虛拟电容C4构成为，由于伴随着振动板325a的振动的 第 一检测电极325e和第二检测电极325e之间的间隔的距离变化，而改变静电 容量。另外，该虛拟电容C4与上述已知的电容C3串联连接。并且，为了直 流电源PS的两端电压中的该虚拟电容C4的分压可由电压表323取得，而将 电压表323与第 一检测电极325d及第二检测电极325e连接。
这样，本变型例的静电送话器325构成为，基于该虚拟电容C4的分压变 化，而可输出响应振动板325a的振动状态的信号。并且，本变型例的通过4企 测装置300构成为，基于电压表323两端的电压变化，探测特定空间300a内 的超声波的传播状态的变化，从而可判断该特定空间300a内有无试样溶液的 微小液滴通过或该微小液滴的体积。
再有，本变型例中，可使用上述图11所示的电路结构。这种情况，图11 中的判断、控制部350构成为包括电压表323、电容C3及直流电源PS。
下面，基于各附图，说明利用本变型例的结构的物体通过判断的动作。
参照图21，通过以规定定时驱动构成发送元件310的第一压电/电致伸缩 元件从而发生超声波。
在本变型例中，振动板325a利用借助于特定空间300a内的介质而传播到 接收元件320的超声波进行振动。利用该振动板325a的振动，第一检测电极 325d和第二检测电极325e之间的间隔距离发生变化(即、虚拟电容C4的静 电容量发生变化)。伴随着该虛拟电容C4的静电容量的变化，由电压表323 取得虚拟电容C4的分压变化。该分压变化的情况如图12 (c)所示，因微小 液滴是否进入到了特定空间300a及该微小液滴尺寸而变动。由此，可判断微 小液滴是否进入到了特定空间300a及该微小液滴尺寸。
根据本变型例的结构，作为振动板325a的材质可选择各种材料。例如，
作为振动板325a,可使用合成树脂制的薄膜。这种情况，第一检测电极325d 也通过适用金属蒸镀膜而可易于薄膜化。由此，该振动板325a及第一检测电 极325d的整体刚性下降，即使特定空间300a内的介质中的微弱振动，该振动 板325a也会振动地很大。由此，上述介质的一点点振动状态的变化可表现为 该振动板325a的较大的振动状态的变化。因此，根据本变型例，可进一步提 高物体的通过检测的灵敏度。
(13 - 5 )图22是表示图10所示的发送元件310及"J妄收元件320的其它 变型例的结构的剖^见图。
本变型例的通过检测装置300具有组合图20所示的变型例和图21所示的 变型例的结构。
即、本实施例的通过^f企测装置300与图20所示的变型例一样，构成为， 基于特定空间300a内的静电容量的变化和该特定空间300a内的超声波的传播 状态，可判断该特定空间300a内有无试样溶液的微小液滴通过或该微小液滴 体积。并且，本变型例的结构除了取代第二压电/电致伸缩元件321 (参照图 20)而使用静电送话器这一点及与其附带的电路结构稍有不同点之外，具有与 图20所示的变型例的结构相同的结构。
具体地，第一压电/电致伸缩元件311以驱动电极311b位于特定空间300a 侧的方式进行配置。该驱动电极311b借助于已知静电容量的电容Cl与直流 电源PS 1连接。驱动电极31 lb及第 一基准电极31 lc与脉冲发生源313连接。
本实施方式的静电送话器326具备与图21的静电送话器325中的振动板 325a、支持板325b、隔板325c、第一检测电极325d及第二检测电极325e — 样的振动板326a、支持板326b、隔板326c、第一检测电极326d、第二检测电 极326e。第一检测电极326d借助于已知静电容量的电容C3与直流电源PS2 连接。第二^r测电极325e接地。
另外，在第一压电/电致伸缩元件311和静电送话器326中的内侧表面 326al之间配置遮蔽板331 。该遮蔽板331接地。
再有，第一检测电极325d及第二检测电极325e与电压表323连接。并且， 遮蔽板331及第一压电/电致伸缩元件311中的驱动电极311b与电压表324连 接。
这样，本变型例的通过^r测装置300构成为，基于已知电容C1和虚拟电 容C2的串联电路中的该虛拟电容C2的分压变化及已知电容C3和用静电送话
断特定空间300a内有无试样溶液的孩i小液滴通过或该微小液滴的体积。
在本变型例中，利用图ll所示的电路结构，如图12所示，以如下方式判 断第一压电/电致伸缩元件311等的驱动控制或微小液滴的通过等。
参照图22,通过以规定定时驱动构成发送元件310的第一压电/电致伸缩 元件311发生超声波。该超声波在特定空间300a内传播，达到振动板326a。 由此，该振动板326a被激励。通过该振动板326a的振动，第一检测电极326d 和第二检测电极326e之间的间隙的距离变化(即虛拟电容C4的静电容量发 生变化)。伴随着该虚拟电容C4的静电容量的变化，该虚拟电容C4和已知电
器326所产生的电压发生变化。该静电送话器326所产生的电压由电压表323 取得。
另外，形成于第一压电/电致伸缩元件311中的驱动电极311b和遮蔽板331 之间的虚拟电容C2的分压变化由电压表324取得。并且，基于电压表323及 电压表324的输出，可判断特定空间300a内有无试样溶液的微小液滴通过或 该微小液滴的体积。例如，通过利用ll中的判断、控制部350对基于电压表
理，可进行与上述物体的特性(大小或带电性)无关的、可靠性更高的该物体 的通过等的检测。
(13-6)图23是表示图10所示的发送元件310的其它变型例的结构的 剖视图。
作为发送元件310的振动发生源，可适用图23所示的多层型压电/电致伸 缩元件315。由此，提高所发生的超声波的强度，可进行灵敏度更高的通过检 测。
这种情况，如图24所表示的例子那样，构成发送元件310的振动发生源 的多层型压电/电致伸缩元件315作成与发送元件320不同的构造。于是，即 使在发送元件310和接收元件320的一次共振频率相等的情况下，二者的高次
共振频率也不同。
在该结构中，可抑制基于发送元件310中的期望振动模式以外的振动的接 收元件320的输出。由此，提高物体通过检测的S/N比。因此，根据该结构， 可进行更小物体的检测。
(14)参照图10，发送元件320中的第一基板312的结构可采用各种结构。
图25是表示图10所示的第一基板312的一个变型例的结构的剖视图。再 有，在图25中，图示的是变型例的第一基板312上接合第一压电/电致伸缩元 件311的结构。再有，当然本变型例不限于该结构(例如，取代第一压电/电 致伸缩元件311，可适用多层型压电/电致伸缩元件315 )。
如图25所示，第一基板312具备薄平板状的膜片312c、以及形成于该膜 片312c的两侧的平板状的膜片支持厚壁部312d。膜片支持厚壁部312d与膜 片312c同材质，形成为比该膜片312c厚。膜片312c及膜片支持厚壁部312d 无接缝地形成为一体。并且，振动发生源(第一压电/电致伸缩元件311)与膜 片312c接合。
根据该结构，通过在相邻的膜片支持厚壁部312d之间架设膜片312c,而 构成本变型例的第一基板312。由此，利用发送元件310可以以高输出发生振 动。
另夕卜，如图25所示，本变型例的第一基板312中的外侧表面312b由膜片 312c及膜片支持厚壁部312d的外侧表面构成。即本变型例的第一基板312构 成为膜片312c的外侧表面和膜片支持厚壁部312d的外侧表面在同一平面上连 接。
并且，该第一基板312的构成方式如下利用由膜片312c的内侧表面构 成的第一基板312的内側表面312a和膜片支持厚壁部312d的内腔侧面312e 包围的空间(形成于第一基4反312的内侧表面312a侧的凹部的内侧空间)包 含在特定空间300a内。
根据该结构，构成特定空间300a的上述凹部形成于第一基板312的内侧 表面312a侧。由此，在第一基板312的厚度范围内可构成特定空间300a的一 部分。因此，可实现通过检测装置的小型化。
另外，如图25所示，膜片支持厚壁部312d的内腔侧面312e还可以构成 为可反射声波或超声波。
才艮据该结构，利用构成用于构成特定空间300a的上述凹部的内侧壁面的 膜片支持厚壁部312d的内腔侧面312e以高效率反射声波或超声波。由此，提 高声波或超声波在特定空间300a内的介质中传播时的指向性。因此，即使减 小振动发生源(第一压电/电致伸缩元件311)的输出、减小消耗电力也可良好 地进行通过检测。
再有，在图25中，图示的是振动发生源(第一压电/电致伸缩元件311) 接合在第一基板312 (膜片312c)的外側表面312b上，但本变型例不限于此。 即振动发生源(第一压电/电致伸缩元件311)还可以接合在第一基板312 (膜 片312c)的内侧表面312a上。
(15 )参照图10，接收元件320的第二基板322的结构可釆用各种结构。
图26是表示图10所示的第二基板322的一个变型例的结构的剖视图。再 有，在图26中，图示了在变型例的第二基板322上接合有第二压电/电致伸缩 元件321的结构。可是，本变型例当然不限于此(例如，可使用图21中的静 电送话器325或图22中的静电送话器326等)。
如图26所示，第二基板322具备薄平板状的膜片322c、以及形成于该膜 片322c的两侧的平板状的膜片支持厚壁部322d。膜片支持厚壁部322d与膜 片322c同材质，形成为比该膜片322c厚。膜片322c及膜片支持厚壁部322d 无接缝地形成为一体。并且，第二压电/电致伸缩元件321等的构成接收元件 320的主要部分的信号发生部与膜片322c接合。
根据该结构，通过在相邻的膜片支持厚壁部322d之间架设膜片322c,而 构成本变型例的第二基板322。因此，利用借助于特定空间300a内的介质而 传播的振动，膜片322c以高效得以激励。由此，可以以高灵敏度进行接收元 件320的振动的接收，且可以以高灵敏度检测物质的通过等。
另夕卜，如图26所示，本变型例的第二基板322中的外侧表面322b由膜片 322c及膜片支持厚壁部322d的外侧表面构成。即膜片322c的外侧表面和膜 片支持厚壁部322d的外侧表面在同一平面上连接，构成涉及本变型例的第二 基板322。并且，该第二基斧反322的构成方式如下利用由膜片322c的内侧
表面构成的第二基板322的内侧表面322a和膜片支持厚壁部322d的内腔侧面 322e包围的空间(形成于第二基板322的内侧表面322a侧的凹部的内侧空间) 包含在特定空间300a内。
冲艮据该结构，构成特定空间300a的上述凹部形成于第二基板322的内侧 表面322a侧。由此，在第二基板322的厚度范围内可构成特定空间300a的一 部分。因此，可实现通过检测装置的小型化。
另外，如图26所示，膜片支持厚壁部322d的内腔侧面322e还可以构成 为可反射声波或超声波。
根据该结构，利用构成用于构成特定空间300a的上述凹部的内侧壁面的 膜片支持厚壁部322d的内腔侧面322e以高效率反射声波或超声波。由此，提 高声波或超声波在特定空间300a内的介质中传播时的指向性。
再有，在图26中，表示了上述信号发生部与第二基板322 (膜片322c) 的外侧表面322b接合，但本变型例不限于此。即上述信号发生部还可以与第 二基板322 (膜片322c)的内侧表面322a接合。
(16) 图20~图22中的已知电容C1及C3可置换为电阻器。其它上迷各 附图中的电路结构可采用任意结构。
(17) 图21中的振动板325a及支持板325b还可以用导电性材料构成。 由此，可使振动板325a及支持板325b自身具备第一检测电极325d及第二检 测电极325e的4几能。
(18) 此外，构成用于解决本发明问题的机构的M素中的表现作用、功 能的要素除了在上述实施方式、实施例或变型例所公开的具体结构之外，还含 有可实现该作用、功能的所有结构。
权利要求
1.一种物体的通过检测装置，构成为可检测特定空间内的物体的通过，其特征在于，具备具有振动发生源的发送元件；接收元件，该接收元件构成如下，隔着上述特定空间配置在与上述发送元件对应的位置上，可产生与从上述发送元件发出并借助于该特定空间内的介质而传播的振动相对应的输出；以及遮蔽部件，其具有与上述物体的通过路径相面对地设置在上述发送元件和上述接收元件之间的贯通孔，并配置为介于上述发送元件和上述接收元件之间。
2. 根据权利要求l所述的物体的通过检测装置，其特征在于， 上述遮蔽部件构成为，具有将与连接上述发送元件和上述接收元件的方向即振动直接传播方向交叉的方向作为法线的倾斜面。
3. 根据权利要求1或2所述的物体的通过检测装置，其特征在于， 在将上述贯通孔的等效圆直径设为dl、将上述物体的等效圆直径设为d2、将上迷贯通孔中的上述物体的平均速度设为v、将上述振动的周期设为T的情 况下，构成为<formula>formula see original document page 2</formula>
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的物体的通过^r测装置，其特征在于，上述接收元件具备设定为规定电位的基准电极，以及基于上述振动及有无 上述物体通过而电位发生变化的信号输出电极；上述遮蔽部件设定为与上述基准电极相同的电位。
5，根据权利要求1至4中任一项所述的物体的通过检测装置，其特征在于，以如下方式构成上述发送元件及上述接收元件，即，在第一振动模式中上 述发送元件的共振频率和上述接收元件的共振频率大致相同，在与上述第一振 动模式不同的第二振动模式中，上述发送元件的共振频率和上述接收元件的共 振频率不同。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的物体的通过检测装置，其特征在 于，还具备基于上述接收元件的上述输出来判断上述特定空间内的物体的通过的判 断部；以及电路噪音降低屏蔽部，其构成为通过覆盖以覆盖上述发送元件及/或上述 接收元件的方式设置的元件噪音降低屏蔽部及/或上述判断部，可除去影响到 该判断部的电噪音。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的物体的通过检测装置，其特征在于，还具备带通滤波器，该带通滤波器构成为可将上述接收元件的上述输出频 率限定在规定的共振频率附近的频带。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的物体的通过检测装置，其特征在于，还具备平板状的开孔板，该平板状的开孔板以与上述物体的通过方向交叉 的方式配置在上述特定空间的上述物体的入口一侧端部，上述孔做成比上述特定空间在与上述物体的上述通过方向垂直的剖面上 的尺寸更小。
全文摘要
本发明提供一种物体的通过检测装置，目的在于提高检测物体通过的S/N比。通过检测装置(300)构成为可检测特定空间(300a)内的物体(LD)的通过，并具备发送元件(310)、接收元件(320)以及遮蔽部件(330)。发送元件(310)具备振动发生源。接收元件(320)隔着特定空间(300a)配置在与发送元件(310)相对应的位置上。遮蔽部件(330)具有贯通孔(332)，并配置为介于发送元件(310)和接收元件(320)之间。从发送元件(310)发出的振动通过贯通孔(332)以及物体(LD)的通过路径到达接收元件(320)。另一方面，在特定空间(300a)内反射后的振动的利用接收元件(320)的接收被遮蔽部件(330)抑制。
文档编号G01N29/11GK101105475SQ200710128139
公开日2008年1月16日 申请日期2007年7月6日 优先权日2006年7月11日
发明者吉冈邦彦, 大西孝生, 藤田修平 申请人:日本碍子株式会社