JP6511340B2 - Evaluation method of functional layer - Google Patents
Evaluation method of functional layer Download PDFInfo
- Publication number
- JP6511340B2 JP6511340B2 JP2015116761A JP2015116761A JP6511340B2 JP 6511340 B2 JP6511340 B2 JP 6511340B2 JP 2015116761 A JP2015116761 A JP 2015116761A JP 2015116761 A JP2015116761 A JP 2015116761A JP 6511340 B2 JP6511340 B2 JP 6511340B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- functional layer
- liquid
- evaluation
- dish
- area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
本発明は、細胞培養用の機能性層の評価方法に関する。 The present invention relates to a method of evaluating a functional layer for cell culture.
細胞をシート状に培養し、トリプシン等の酵素を使用せずに、例えば、温度を低下させるだけで細胞をシート状に回収する「細胞シート工学」という技術が再生医療の分野で注目されている。本技術によって得られる細胞シートは、再生医療で既に一定の治癒効果が確認され、既に臨床研究や治験が進められている。培養した細胞シートの接着及び脱着の制御は、例えば基材上に固定したポリ−N−イソプロピルアクリルアミド(PNIPAAm)等の機能性層を介して行われる。 Cells are cultured in sheets, and the technology called "cell sheet engineering" that recovers cells in sheets only by lowering the temperature without using enzymes such as trypsin is attracting attention in the field of regenerative medicine. . Cell sheets obtained by this technology have already been confirmed to have a certain curative effect in regenerative medicine, and clinical research and clinical trials have already been advanced. The control of adhesion and desorption of the cultured cell sheet is performed, for example, via a functional layer such as poly-N-isopropylacrylamide (PNIPAAm) immobilized on a substrate.
PNIPAAm等のポリマーは、主に温度に応答して水和能が変化する材料であり、臨界溶解温度未満の温度では周囲の水に対する親和性が向上し、ポリマーが水等の液体を取り込み膨潤して表面に細胞を接着し難くする性質(細胞非接着性)を示す。一方、臨界溶解温度以上の温度では、ポリマーから水が脱離し、ポリマーが収縮して表面に細胞を接着し易くする性質(細胞接着性)を示す。細胞の接着性は、PNIPAAmの固定化密度や鎖長に影響を受けることが知られている。 Polymers such as PNIPAAm are materials whose hydration ability changes mainly in response to temperature, and at temperatures below the critical solution temperature, their affinity for surrounding water is improved, and the polymer takes in and swells liquids such as water. It has the property of making it difficult for cells to adhere to the surface (cell non-adhesion). On the other hand, at a temperature above the critical solution temperature, water is detached from the polymer, and the polymer shrinks to facilitate adhesion of cells to the surface (cell adhesion). Cell adhesion is known to be affected by the immobilization density and chain length of PNIPAAm.
機能性層の表面の疎水性を制御することで、細胞接着性、撥水性、防汚性等を制御することが行われている。特に、細胞接着性の制御では、機能性層のポリマー量や表面性状を厳密に制御しなければ、十分な性能安定性及び再現性を得ることができない。したがって、機能性層の性能安定性及び再現性を向上させるためには、機能性層の表面性状等を適切に評価する方法が重要になる。機能性層の評価方法の一例として、基材上にPNIPAAmを含む機能性層を備える細胞培養基材の検査方法が開示されている(下記特許文献1を参照)。 By controlling the hydrophobicity of the surface of the functional layer, control of cell adhesion, water repellency, stain resistance and the like is performed. In particular, in the control of cell adhesion, sufficient performance stability and reproducibility can not be obtained unless the amount of polymer and surface properties of the functional layer are strictly controlled. Therefore, in order to improve the performance stability and reproducibility of the functional layer, it is important to appropriately evaluate the surface properties and the like of the functional layer. As an example of the evaluation method of a functional layer, the inspection method of the cell culture base material provided with the functional layer containing PNIPAAm on a base material is disclosed (refer following patent document 1).
特許文献1に記載された検査方法は、以下の第1検査工程と第2検査工程とを含むことを特徴としている。第1検査工程では、傾斜させた細胞培養基材の機能性層の表面に供給された第1の液滴の転落速度を測定し、得られた第1の液滴の転落速度に基づいて機能性層の状態の良否を判定する。第2検査工程では、機能性層の表面に第2の液滴を供給し、供給した第2の液滴が蒸発する過程における、第2の液滴及び機能性層が接触する接触領域の減少速度を測定し、得られた減少速度に基づいて機能性層の状態を判定する。
The inspection method described in
特許文献1に記載された方法は、細胞培養を実施する必要がなく、短時間で機能性層の状態を検査することができる点で有用である。しかし、一回の検査で得られる情報は、機能性層の表面の局所的な情報に限定される。そのため、表面全体の性状を評価するには、検査箇所を増加させる必要があり、評価に時間を要するという課題がある。また、機能性層が水等の液体を取り込んで膨潤している場合、機能性層を乾燥させた後に検査を行う必要があるという課題がある。
The method described in
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、水等の液体を取り込んで膨潤した機能性層の表面全体の性状を短時間で評価することができる機能性層の評価方法を提供することを目的とする。 This invention is made in view of the said subject, and provides the evaluation method of the functional layer which can evaluate the property of the whole surface of the functional layer which took in and swelled liquids, such as water, in a short time. The purpose is
前記目的を達成すべく、本発明の機能性層の評価方法は、細胞接着性を有する機能性ポリマーを含む機能性層の評価方法であって、前記機能性層を液体で膨潤させる膨潤工程と、前記膨潤工程後の前記機能性層の表面の評価領域の全体を液体で濡らす濡らし工程と、前記濡らし工程後の前記機能性層の一端を他端よりも上方に配置し、前記評価領域内の液体で濡れた濡れ領域が所定の大きさに減少するまでの液引時間を測定する測定工程と、前記液引時間に基づいて前記表面の性状を評価する評価工程と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method of evaluating a functional layer of the present invention is a method of evaluating a functional layer containing a functional polymer having cell adhesiveness, which comprises a swelling step of swelling the functional layer with a liquid A step of wetting the whole evaluation region of the surface of the functional layer after the swelling step with a liquid, and one end of the functional layer after the wetting step above the other end in the evaluation region Characterized in that it has a measuring step of measuring the liquidation time until the wet area wetted with the liquid decreases to a predetermined size, and an evaluation step of evaluating the surface property based on the liquidation time. I assume.
本発明の機能性層の評価方法によれば、水等の液体を取り込んで膨潤した機能性層の表面全体の性状を短時間で評価することができることができる。 According to the evaluation method of the functional layer of the present invention, it is possible to evaluate the property of the entire surface of the functional layer which has taken in and swelled a liquid such as water in a short time.
以下、図面を参照して本発明の機能性層の評価方法の実施の形態について説明する。以下では、まず評価対象となる機能性層について説明し、次にその機能性層を検査するための検査装置の実施形態について説明し、最後にその検査装置を用いた本実施形態の機能性層の評価方法について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a method for evaluating a functional layer of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, first, the functional layer to be evaluated will be described, then, an embodiment of an inspection apparatus for inspecting the functional layer will be described, and finally, the functional layer of the present embodiment using the inspection apparatus The evaluation method of will be described.
[機能性層]
図1は、本発明の実施形態に係る機能性層1を示す模式的な斜視図である。本実施形態の機能性層1は、例えば、樹脂フィルムや細胞培養容器等の基材2上に設けられ、細胞を培養することができる機能を有する機能性ポリマーを含む材料によって構成された層である。機能性層1の膜厚tは、例えば、0.5nm〜300nmの範囲内とすると良く、特に1nm〜100nmの範囲内であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
[Functional layer]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a
機能性層1を構成する材料としては、例えば、静電相互作用により細胞との接着性を示す材料として、ポリリジン等の塩基性ポリマー、アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等の塩基性化合物及びそれらを含む縮合物等が挙げられる。また、生物学的特性により細胞との接着性を示す材料として、フィブロネクチン、ラミニン、テネイシン、ビトロネクチン、RGD(アルギニン−グリシン−アスパラギン酸)配列含有ペプチド、YIGSR(チロシン−イソロイシン−グリシン−セリン−アルギニン)配列含有ペプチド、コラーゲン、アテロコラーゲン、ゼラチン等が挙げられる。
Examples of the material constituting the
その中でも、細胞を培養後、基材から細胞を脱着させるため、あるいは細胞をシート状に回収するために細胞培養基材を利用する場合には、所定の刺激により細胞接着性が変化する機能を有するものを、機能性層1の構成材料として採用することができる。例えば、機能性層1の構成材料として、刺激を加えることにより細胞接着性から細胞非接着性へと変化する刺激応答性ポリマーを含むことができる。刺激応答性ポリマーとしては、温度応答性ポリマー、pH応答性ポリマー、イオン応答性ポリマー、光応答性ポリマー等を挙げることができ、作製しようとする細胞シートに適したものを適宜選択することができる。機能性層1の構成材料としては、特に、温度応答性ポリマーが、温度変化により細胞接着性が変化し、刺激の付与が容易であることから好ましい。本実施形態において、機能性層1が含む機能性ポリマーは、温度応答性ポリマーである。
Among them, in the case where a cell culture substrate is used to desorb the cells from the substrate after culturing the cells or to collect the cells in the form of a sheet, the function of changing cell adhesion by a predetermined stimulus is used. What has it is employable as a constituent material of
図2(a)及び(b)は、図1に示す機能性層1の高次構造変化を示す模式図である。図2(a)は、機能性層1の温度応答性ポリマーが凝集した状態の模式的な斜視図であり、図2(b)は、機能性層1の温度応答性ポリマーが膨潤した状態の模式的な斜視図である。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) are schematic views showing a change in higher-order structure of the
機能性層1に含まれる温度応答性ポリマーとしては、例えば、細胞Cを培養する温度では細胞接着性を示し、作製した細胞シートを剥離する時の温度では細胞非接着性を示すものを用いることが好ましい。具体的には、本実施形態の機能性層1の構成材料として、次の性質を有する温度応答性ポリマーを用いることが好ましい。臨界溶解温度以上の温度では、図2(a)に示すように、ポリマーから水が脱離することでポリマーが収縮し、機能性層1の表面に細胞Cを接着しやすくする性質(細胞接着性)を示す。臨界溶解温度未満の温度では、図2(b)に示すように、周囲の水に対する親和性が向上し、ポリマーが水等の液体を取り込んで膨潤して表面に細胞Cを接着しにくくする性質(細胞非接着性)を示す。このような臨界溶解温度は、下限臨界溶解温度Tと呼ばれる。機能性層1の構成材料としては、Tが0℃〜80℃、さらに好ましくは0℃〜50℃である温度応答性ポリマーを用いると良い。Tが0℃〜80℃であると、細胞Cを安定的に培養できるからである。
As a temperature-responsive polymer contained in the
好適な温度応答性ポリマーとしては、アクリル系ポリマー又はメタクリル系ポリマーが挙げられる。より具体的には、例えばポリ−N−イソプロピルアクリルアミド(T=32℃)、ポリ−N−n−プロピルアクリルアミド(T=21℃)、ポリ−N−n−プロピルメタクリルアミド(T=32℃)、ポリ−N−エトキシエチルアクリルアミド(T=約35℃)、ポリ−N−テトラヒドロフルフリルアクリルアミド(T=約28℃)、ポリ−N−テトラヒドロフルフリルメタクリルアミド(T=約35℃)、及びポリ−N,N−ジエチルアクリルアミド(T=32℃)等が挙げられる。 Suitable temperature responsive polymers include acrylic polymers or methacrylic polymers. More specifically, for example, poly-N-isopropylacrylamide (T = 32 ° C.), poly-N-n-propyl acrylamide (T = 21 ° C.), poly-N-n-propyl methacrylamide (T = 32 ° C.) Poly-N-ethoxyethyl acrylamide (T = about 35 ° C.), poly-N-tetrahydrofurfuryl acrylamide (T = about 28 ° C.), poly-N-tetrahydrofurfuryl methacrylamide (T = about 35 ° C.), and Poly-N, N-diethylacrylamide (T = 32 ° C.) and the like can be mentioned.
これらのポリマーを形成するためのモノマーとしては、放射線照射によって重合し得るモノマーを用いることができる。モノマーとしては例えば、(メタ)アクリルアミド化合物、N−(もしくはN,N−ジ)アルキル置換(メタ)アクリルアミド誘導体、環状基を有する(メタ)アクリルアミド誘導体、及びビニルエーテル誘導体等が挙げられ、これらの1種以上を使用することができる。モノマーが一種類単独で使用された場合、基材2上に形成されるポリマーはホモポリマーとなり、モノマーが複数種一緒に使用された場合、基材2上に形成されるポリマーはヘテロポリマーとなるが、本発明においてはいずれの形態も適用可能である。
As monomers for forming these polymers, monomers that can be polymerized by irradiation can be used. Examples of the monomer include (meth) acrylamide compounds, N- (or N, N-di) alkyl-substituted (meth) acrylamide derivatives, (meth) acrylamide derivatives having a cyclic group, and vinyl ether derivatives. More than a species can be used. When one type of monomer is used alone, the polymer formed on the
また、増殖細胞の種類によって下限臨界溶解温度を調節する必要がある場合や、機能性層1の親水・疎水性のバランスを調整する必要がある場合等には、上記以外の他のモノマー類をさらに加えて共重合しても良い。さらに、上記ポリマーとその他のポリマーとのグラフト又はブロック共重合体、あるいは上記ポリマーと他のポリマーとの混合物を用いて機能性層1を構成しても良い。また、ポリマー本来の性質が損なわれない範囲で架橋することも可能である。
In addition, if it is necessary to adjust the lower limit critical solution temperature depending on the type of proliferating cells, or if it is necessary to adjust the balance of hydrophilicity and hydrophobicity of the
温度応答性ポリマー等を含む機能性層1は、従来知られた手法を適宜採用して基材2上に形成することができる。例えば、重合により目的の刺激応答性ポリマーを形成するモノマーと、該モノマーを溶解しうる有機溶媒と含む塗布用組成物を調製し、これを慣用の塗布方法に従って、基材2の表面に塗布して塗膜を形成し、次に、該塗膜に放射線照射等の適当な手段により塗膜中のモノマーを重合してポリマーを形成するとともに、基材2の表面とポリマーとの間にグラフト化反応を生じさせることにより形成することができる。
The
機能性層1を支持する基材2の材料は、特に限定されない。具体的には、基材2を構成する材料として、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、TAC(トリアセチルセルロース)、ポリイミド(PI)、ナイロン(Ny)、低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、アクリル樹脂等の樹脂材料や、ガラス、石英等の無機材料が挙げられ、樹脂材料が好ましく用いられる。機能性層1が設けられる基材2の表面は、易接着処理された表面であることができる。「易接着処理」とは、例えば、ポリエステル、アクリル酸エステル、ポリウレタン、ポリエチレンイミン、シランカップリング剤、ペルフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)等の易接着剤による処理を指す。
The material of the
機能性層1に例えばポリ−N−イソプロピルアクリルアミド(PNIPAAm)等の温度応答性ポリマーが含まれる場合、その総量が少なすぎると、機能性層1は、下限臨界溶解温度T以上の培養条件の温度で細胞接着性を示すが、Tよりも低い温度で細胞が剥離しない不良品になる虞がある。また、機能性層1に含まれる温度応答性ポリマーの総量が多過ぎると、機能性層1は、T以上の培養条件の温度で細胞接着性を示さない不良品になる虞がある。そこで、細胞培養前に機能性層1の性状を適切に評価し、機能性層1の表面のムラや性能の差異を見極め、機能性層1の性能を知る必要がある。
When the temperature-responsive polymer such as poly-N-isopropyl acrylamide (PNIPAAm) is contained in the
機能性層1を分析する方法としては、赤外分光法(IR)、エリプソメトリ、水接触角又は水中接触角を測定する方法、及び水中での原子間力顕微鏡による測定(水中AFM)など、種々の方法が知られている。IRは、乾燥状態の機能性層1に含まれる温度応答性ポリマーの総量の測定等には優れているが、水等の液体で膨潤した機能性層1の性状の測定には適さず、比較的狭い領域しか測定できない。エリプソメトリは、乾燥状態の機能性層1の性状の測定に優れているが、水等の液体で膨潤した機能性層1の性状の測定には適さず、比較的狭い領域しか測定できない。水接触角又は水中接触角を測定する方法では、水等の液体で膨潤した状態の機能性層1の性状の測定は可能であるが、比較的狭い領域しか測定できない。また、この方法では、機能性層1の表面の水滴の拡がり、機能性層1の表面の粗さ、微細な付着物等の要因で測定値が大きく変動し、安定した評価が困難である。水中AFMは、水等の液体で膨潤した状態の機能性層1の性状の測定には優れているが、測定の簡便性、非破壊評価及び測定領域の大きさの点で難がある。
As a method of analyzing the
水中AFMの分析等に基づいて検討した結果、機能性層1の表面は緻密な膜ではなく、点分散したPNIPAAm等の凝集塊が集合していると考えられ、凝集塊の密度や大きさによって細胞の接着性が変化すると考えることができる。また、PNIPAAm等の凝集塊は、下限臨界溶解温度Tよりも低い温度で膨潤し、凝集塊の性状差が表れやすくなるため、水等の液体で膨潤した状態の機能性層1の評価を行うことが有効である。後述する本発明の実施形態に係る機能性層1の評価方法は、水で膨潤した状態の機能性層1に対し、PNIPAAm等の凝集塊の情報を直接反映する分析手法を用いることで、PNIPAAm等の総量や厚さのみを測定する従来の方法よりも、機能性層1の表面性状をより正確に評価することができる。
As a result of investigation based on analysis of AFM in water, it is considered that the surface of the
なお、機能性層1を膨潤させるための液体としては、水だけでなく、例えばNaClやNa2CO3等の塩を水に溶解させた水溶液を用いることができる。また、機能性層1やディッシュDに耐性があれば、有機溶媒や有機溶媒混合液を使用することができる。
In addition, as a liquid for swelling the
[機能性層の検査装置]
次に、本発明の機能性層1の評価方法に用いる機能性層1の検査装置の実施形態について説明する。図3Aは、本実施形態の機能性層1の評価方法を実施可能な検査装置100の一例の概略構成を示すブロック図である。図3Bは、図3Aに示す検査装置100の変形例を示すブロック図である。
[Inspection device of functional layer]
Next, an embodiment of an inspection device of the
本実施形態の機能性層1の検査装置100は、ディッシュDを保持する回転ステージ101と、該回転ステージ101を制御する制御ユニット102と、を備えている。また、本実施形態の検査装置100は、ディッシュD内の機能性層1を撮影するカメラ103と、該カメラ103の撮像領域を照らす同軸照明104と、カメラ103の画像を処理する画像処理ユニット105と、該画像処理ユニット105が処理した画像を表示するディスプレイ106と、を備えている。
The
回転ステージ101は、機能性層1が設けられたディッシュD等の基材を保持し、制御ユニット102の制御の下、ディッシュD等を水平に支持した状態から所定の角度に傾斜させることができるように構成されている。制御ユニット102は、回転ステージ101及び画像処理ユニット105の制御を開始又は終了させるためのスイッチ107を備えている。制御ユニット102は、例えば、ディッシュD等を保持した回転ステージ101を、最初に所定の時間に亘って水平状態に保持し、次に所定の角度αだけ回転させてその角度αを所定の時間に亘って維持し、最後に逆方向に同じ角度αだけ回転させて水平状態に戻す制御を行うことができる。
The
カメラ103は、画像処理ユニット105の制御及び同軸照明104による照明の下で、ディッシュDの底面の機能性層1の画像を連続的に撮影する。カメラ103及び同軸照明104は、図3Aに示すようにディッシュDの上方でディッシュDの開口部側に配置してもよいし、ディッシュDが透明である場合には、図3Bに示すようにディッシュDの下方でディッシュDの底面側に配置してもよい。カメラ103及び同軸照明104を、ディッシュDの下方でディッシュDの底面側に配置することで、例えば、ディッシュDを傾斜させたときにディッシュDの側壁によって機能性層1の一部がカメラ103の死角になることを防止できる。
The
画像処理ユニット105は、制御ユニット102の制御の下、カメラ103が撮影した画像から機能性層1の位置を認識し、機能性層1の表面の少なくとも一部を、表面性状を評価する対象となる評価領域R1(図7及び図8参照)に設定する。本実施形態では、機能性層1の表面の下方部分を非評価領域R2とし、非評価領域R2を除く機能性層1の表面の上方部分を評価領域R1としている。ここで、評価領域R1は、ディッシュDに水等の液体Wを入れて所定の角度αに傾斜させることで、液面上に露出する領域である。非評価領域R2は、ディッシュDに液体Wを入れて所定の角度αに傾斜させても、液体Wに浸漬されたままの領域である。
The
なお、前記したように機能性層1を傾斜させるなどして一端を他端よりも上方に配置したときに、機能性層1の表面全体を液面上に露出させることが可能な場合には、機能性層1の表面全体を評価領域R1に設定することもできる。また、回転ステージ101を用いない場合に、機能性層1をその表面が鉛直方向に平行になるように一端を他端よりも上方に配置して表面全体を液体中に浸漬し、その後、上方に引き上げて表面全体を液面上に露出させる場合にも、機能性層1の表面全体を評価領域R1に設定することができる。
In addition, when it is possible to expose the entire surface of the
画像処理ユニット105は、例えば、制御ユニット102による制御の下、カメラ103の画像に基づいて、評価領域R1の大きさに対する、同領域内で機能性層1の表面に液体が存在する領域、すなわち濡れ領域R11(図9参照)の大きさの比率を算出する。また、画像処理ユニット105は、例えば、制御ユニット102の制御の下、評価領域R1の大きさに対する濡れ領域R11の大きさの比率が所定の比率に減少するまでの時間、すなわち液引時間を測定する。本実施形態の検査装置100では、例えば、評価領域R1の大きさに対する濡れ領域R11の大きさの比率が40%になるまでの時間を液引時間として測定する。
The
さらに、画像処理ユニット105は、例えば、制御ユニット102による制御の下、液引時間に基づいて機能性層1の表面性状を評価する。より具体的には、画像処理ユニット105又は制御ユニット102は、例えば、測定された液引時間が所定の時間範囲内である場合には、機能性層1の表面性状が良(OK)であると判定及び評価し、液引時間が所定の時間範囲外である場合には、機能性層1の表面性状が不良(NG)であると判定及び評価する。また、画像処理ユニット105は、例えば、制御ユニット102による制御の下、液引時間、判定結果、濡れ領域R11の大きさの閾値、液引時間の閾値(時間閾値)等をディスプレイ106に表示させる。なお、本実施形態の検査装置100は、面積閾値として、濡れ領域R11の大きさが評価領域R1の大きさの40%になる画素数をディスプレイ106に表示している。
Furthermore, the
[機能性層の評価方法]
次に、本発明の機能性層1の評価方法の実施形態について説明する。図4は、本発明の実施形態に係る機能性層1の評価方法の工程S1からS4を示すフロー図である。図5は、図3Aに示す検査装置100を用いた機能性層1の評価方法の手順P1からP9を示すフロー図である。図6は、図3Aに示す検査装置100の動作を示す図であり、図6(a)はディッシュDを水平に保持した状態、図6(b)はディッシュDを設定した角度αに傾斜させた状態を示す模式図である。以下、検査装置100を用いて本実施形態の機能性層1の評価方法の工程S1からS4を実施する手順P1からP9について説明する。
[Method of evaluating functional layer]
Next, an embodiment of the evaluation method of the
本実施形態の機能性層1の評価方法は、細胞接着性を有する機能性ポリマーを含む機能性層1の評価方法であって、図4に示すように、膨潤工程S1と、濡らし工程S2と、測定工程S3と、評価工程S4と、を有している。
The evaluation method of the
(膨潤工程)
膨潤工程S1では、図6(a)に示すように、例えば、底部に温度応答性ポリマーを含む機能性層1が設けられたディッシュDを用意し、ディッシュDに水等の液体Wを入れて機能性層1を液体Wに浸漬させ、水温及び機能性層1の温度を臨界溶解温度T未満の温度にする。そして、ディッシュDを回転ステージ101にセットし(手順P1)、スイッチ107の測定開始ボタンを押し(手順P2)、検査装置100を起動させる。検査装置100は、制御ユニット102の制御の下、ディッシュDを保持した回転ステージ101を所定の時間に亘って水平状態に維持することで、機能性層1を水等の液体Wで膨潤させる膨潤工程S1を実施する。
(Swelling process)
In the swelling step S1, as shown in FIG. 6A, for example, a dish D provided with a
(評価領域設定工程)
本実施形態の機能性層1の評価方法では、膨潤工程S1の後、濡らし工程S2の前に、評価領域設定工程を実施する。なお、評価領域設定工程の実施は必須ではなく、省略することも可能である。評価領域設定工程では、検査装置100は、制御ユニット102の制御の下、ディッシュDを保持した回転ステージ101を、図6(a)に示す水平状態から、図6(b)に示す90°以下、例えば30°程度の予め設定された所定の角度αだけ回転させる。そして、例えば10秒間程度の所定の時間に亘ってその角度αを維持する。
(Evaluation area setting process)
In the evaluation method of the
これにより、機能性層1が水平面に対して傾斜した状態になり、機能性層1の一端が他端よりも上方に配置され、機能性層1の表面の液体Wが下方に移動する。そして、機能性層1の表面の上方部分が液面上に露出し、機能性層1の表面の下方部分が液体W中に浸漬された状態になる。評価領域設定工程において、検査装置100は、カメラ103によって機能性層1を撮影し、画像処理ユニット105によって機能性層1の位置を認識し、液面上に露出した機能性層1の表面の上方部分に評価領域R1(図7(b)及び図8(c)を参照)を設定し、評価領域R1の大きさ、例えば、画素数又は面積を算出する。
As a result, the
(濡らし工程)
濡らし工程S2では、膨潤工程S1後の膨潤した機能性層1の表面の評価領域R1の全体を液体Wで濡らす。濡らし工程S2において、検査装置100は、制御ユニット102の制御の下、ディッシュDを保持した回転ステージ101を逆方向に回転させ、図6(b)に示す傾斜した状態から図6(a)に示す水平状態に戻し、ディッシュD内の機能性層1を再び液体中に浸漬させる。必要に応じて、液体Wを補給し又は抜き取ることで、機能性層1の評価領域R1の全体を液体Wで濡らす。なお、前述の評価領域設定工程を省略する場合には、前述の膨潤工程S1において機能性層1が液体W中に浸漬されているため、膨潤工程S1の終了と同時に濡らし工程S2が終了し、機能性層1の表面の評価領域R1全体が液体Wで濡れた状態になる。必要に応じて、評価領域R1と、該評価領域R1以外の領域のうち、次の測定工程S3で下方側になる領域のみが液体Wで濡れた状態になるように液量を調整した後、次の測定工程S3に移る。
(Wet process)
In the wetting step S2, the entire evaluation area R1 of the surface of the swollen
(測定工程)
測定工程S3では、濡らし工程S2後の機能性層1の一端を他端よりも上方に配置し、評価領域R1内の液体Wで濡れた濡れ領域R11が所定の大きさに減少するまでの液引時間を測定する。より詳細には、検査装置100は、制御ユニット102の制御の下、ディッシュDを保持した回転ステージ101を、図6(a)に示す水平状態から、図6(b)に示す90°以下、例えば40°程度の予め設定された所定の角度αだけ回転させる(手順P3)。そして、例えば10秒程度の所定の時間に亘ってその角度αを維持する(手順P4)。これにより、機能性層1が水平面に対して傾斜した状態になり、機能性層1の一端が他端よりも上方に配置される。
(Measurement process)
In the measurement step S3, one end of the
また、検査装置100は、カメラ103によって機能性層1を撮影し、画像処理ユニット105による液引時間の測定を開始する(手順P5)。検査装置100は、カメラ103によって評価領域R1内の濡れ領域R11(図7(b)及び図8(c)を参照)を撮影し、画像処理ユニット105によって濡れ領域R11の大きさ、例えば画素数又は面積を算出し(手順P6)、予め設定された時間内に濡れ領域R11の大きさが所定の閾値、例えば、評価領域R1の40%の大きさまで減少したか否かを判定する(手順P7)。
In addition, the
手順P7の判定の結果、濡れ領域R11の大きさが閾値まで減少したことが判定されると(図5の矢印Y)、検査装置100は、ディッシュDを傾斜させて機能性層1の一端を他端よりも上方に配置してから濡れ領域R11の大きさが閾値まで減少するまでの液引時間を、画像処理ユニット105又は制御ユニット102によって計測する(手順P8)。一方、ディッシュDを角度αで傾斜させた状態で、予め設定した時間が経過しても濡れ領域R11の大きさが所定の閾値まで減少しない場合(図5の矢印N)、自動的にディッシュDを水平状態に復帰させて手順P5に戻るようにしてもよい。
If it is determined that the size of the wet area R11 has decreased to the threshold value (arrow Y in FIG. 5) as a result of the determination in the procedure P7, the
次に、図7及び図8を参照し、ディッシュD内の底面の全体に機能性層1が設けられている場合と、ディッシュD内の底面の一部に機能性層1が設けられている場合について、図5に示す手順P3からP7までをより詳細に説明する。
Next, referring to FIGS. 7 and 8,
図7(a)は、底面の全体に機能性層1が設けられた水平なディッシュDに液体Wを入れた状態を示す断面図及び平面図である。図7(b)は、図7(a)に示すディッシュDを傾斜させた後に所定の時間が経過した状態を示す断面図および平面図である。
Fig.7 (a) is sectional drawing and the top view which show the state which put the liquid W in the horizontal dish D in which the
図7に示すディッシュDは、ディッシュD内の底面全体に機能性層1が設けられている。機能性層1の評価領域R1は、図7(b)に示す傾斜した状態で液面上に露出する機能性層1の表面の上方部分に設定され、その下方の液体Wに浸漬される部分が非評価領域R2に設定されている。ディッシュD内の側壁の表面は、測定工程S3において評価領域R1の周囲から液体Wを排除するように、例えば、撥液加工が施されている。そのため、図5に示す前記の手順P3及びP4でディッシュDが所定の角度まで回転して、図7(b)に示すように機能性層1の一端が他端よりも上方に配置されると、ディッシュD内の側壁は、ディッシュDの下方に移動した液体Wに浸漬される非評価領域R2との境界を除く評価領域R1の周囲から、液体Wを排除する。
In the dish D shown in FIG. 7, the
より具体的には、ディッシュDの側壁に液体Wが付着することを防止し、機能性層1の表面上の評価領域R1に存在する液体Wが、評価領域R1の周囲の液体Wから受ける影響を最小限にすることができる。したがって、図7に示すディッシュDでは、ディッシュD内の側壁の表面が撥液加工されることで、測定工程S3において、評価領域R1の周囲から液体Wを排除し、評価領域R1の周囲の液体Wの影響を受けることなく、液引時間を測定することができる。
More specifically, the liquid W is prevented from adhering to the side wall of the dish D, and the liquid W present in the evaluation area R1 on the surface of the
図8(a)は、底面の一部に機能性層1が設けられた水平なディッシュDに液体Wを入れた状態を示す断面図及び平面図である。図8(b)は、液体Wの液量調整後の状態を示す断面図及び平面図である。図8(c)は、図8(b)に示すディッシュDを傾斜させた直後の状態を示す断面図及び平面図である。図8(d)は、図8(c)に示す状態から所定時間が経過したディッシュDを示す断面図および平面図である。
Fig.8 (a) is sectional drawing and the top view which show the state which put the liquid W in the horizontal dish D in which the
図8に示すディッシュDにおいて、ディッシュD内の底面の中央部に設けられた機能性層1は矩形である。より詳細には、機能性層1は、ディッシュD内の側壁の表面から離れた位置に、平面視で正方形又は長方形の形状に形成されている。機能性層1の評価領域R1は、図8(d)に示す傾斜後に所定の時間が経過した状態で、液面上に露出する機能性層1の表面の上方部分に設定され、その下方の液体Wに浸漬される部分が非評価領域R2に設定されている。
In the dish D shown in FIG. 8, the
機能性層1の周囲のディッシュD内の底面は、撥液加工が施されている。そのため、液体Wの液量を調整することで、機能性層1の周囲のディッシュD内の底面から液体Wを排除し、機能性層1とディッシュDの底面の撥水領域のうちディッシュDの傾斜時に下側になる領域のみを液体Wで濡れた状態にすることが可能である。すなわち、図8に示すディッシュDでは、ディッシュD内の機能性層1の周囲の底面が撥液加工されることで、測定工程S3において、評価領域R1の周囲から液体Wを排除し、評価領域R1の周囲の液体Wの影響を受けることなく、液引時間を測定することができる。
The bottom in the dish D around the
また、図3Bに示すように、カメラ103及び同軸照明104をディッシュDの下方でディッシュDの底面側に配置する場合には、ディッシュDを傾斜させたときにディッシュDの側壁によって機能性層1の一部がカメラ103の死角になることを防止できる。そのため、複数のディッシュDを一度に評価する場合にも、ディッシュDの側壁によって機能性層1の視野が遮られることなく液引き時間を測定することができる。
Further, as shown in FIG. 3B, when the
次に、測定工程S3で行われる画像処理の一例について、図8(a)から図8(d)並びに図9(a)及び図9(b)を用いて説明する。図9(a)は、本実施形態の測定装置のカメラ103の画像を示す画像図である。図9(b)は、本実施形態の検査装置100の画像処理ユニット105によって処理された画像を示す画像図である。
Next, an example of the image processing performed in the measurement step S3 will be described with reference to FIGS. 8 (a) to 8 (d), 9 (a), and 9 (b). FIG. 9A is an image diagram showing an image of the
測定工程S3では、図8(a)に示すように、例えば、ディッシュDが水平状態で機能性層1の全体が液体Wに浸漬された状態から、ディッシュD内の液体Wの液量を減少させていく。これにより、図8(b)に示すように、ディッシュD内の底面の撥液性により、機能性層1の周囲から液体Wが排除される。なお、特に限定はされないが、液体Wの液量及び配置は、例えばピペット等を用い、機能性層1とディッシュD内の底面の撥液領域のうちディッシュDの傾斜時に下側になる領域のみが表面に液体Wを保持して液体Wで濡れた状態になるように調整することが好ましい。
In the measurement step S3, as shown in FIG. 8A, for example, the amount of liquid W in the dish D is reduced from the state in which the whole of the
次に、図5に示す手順P3によって図8(c)に示す所定の角度αに傾斜した状態になり、最終的に図8(d)に示す非測定領域R2のみが液体Wで濡れた状態になる。このときの機能性層1の傾斜角度αは、ディッシュD内の液体Wが外に溢れ出ることがない角度であれば特に限定されないが、機能性層1の性状を最も精度よく判定できる角度に設定することが好ましい。機能性層1の傾斜角度αは、例えば、水平面に対して5°以上50°以下、好ましくは30°程度に設定することができる。
Next, it is in the state of being inclined to the predetermined angle α shown in FIG. 8C by the procedure P3 shown in FIG. 5, and finally the state in which only the non-measurement region R2 shown in FIG. become. The inclination angle α of the
図8(b)に示すように、ディッシュDを傾斜させる前から、撥液加工がされた機能性層1の下端を除く周囲のディッシュDの底面の液体Wは既に排除され、機能性層1の表面の評価領域R1の全体は、液体Wで覆われて濡れた状態、すなわち濡れ領域R11になっている。その後、図8(c)に示すように、ディッシュDを傾斜させることで、ディッシュDの底面の撥液性によって、評価領域R1の下端を除く周囲から水が排除された状態で、重力の作用によって機能性層1の評価領域R1の液体Wが下方に移動し、その液引の様子がカメラ103によって撮影される。
As shown in FIG. 8 (b), before tilting the dish D, the liquid W on the bottom of the surrounding dish D except for the lower end of the liquid-repellent processed
このように、本実施形態では、ディッシュDを傾斜させる前から、ディッシュD内の底面の撥水領域のうち、ディッシュDの傾斜時に機能性層1の下側になる領域に液体Wを配置している。これにより、ディッシュDを傾斜させたときに、機能性層1とディッシュDの底面の撥水領域との境界において機能性層1上に液体Wが滞留することが防止され、機能性層1上の液体Wの液引を円滑にすることができる。
As described above, in the present embodiment, the liquid W is disposed in the water-repellent area of the bottom surface in the dish D before the dish D is inclined, in the area under the
このとき、図9(a)に示すように、機能性層1の表面の評価領域R1に液体Wが存在して濡れた状態の濡れ領域R11と、液体Wが引いて機能性層1の表面が露出した液引領域R12とが、カメラ103によって撮影される。また、濡れ領域R11と液引領域R12との間に、曇領域R13が確認できる場合がある。曇領域R13は、機能性層1の表面の液体Wは引いているが機能性層1が十分に液体Wを保持している領域と推定することができる。曇領域R13は、濡れ領域R11の縮小に伴って縮小するため、濡れ領域R11との相関関係が認められるが、曇領域R13の挙動は、濡れ領域R11の挙動とは必ずしも一致せず、機能性層1の表面性状やその他のパラメータの影響を受ける。したがって、測定工程S3において、濡れ領域R11と同様に曇領域R13を用いて機能性層1の評価を行うようにしてもよい。
At this time, as shown in FIG. 9A, the wet region R11 in the wet state in which the liquid W is present in the evaluation region R1 of the surface of the
本実施形態の測定工程S3では、図9(a)に示すカメラ103の画像を、画像処理ユニット105によって、例えば、図9(b)に示すように二値化処理等の画像処理を施すことで、曇領域R13を排除して濡れ領域R11の外縁を明確にしている。そして、この画像処理された濡れ領域R11が機能性層1の評価領域R1に対して所定の大きさに減少するまでの液引時間を、例えば、画像処理ユニット105及び制御ユニット102によって測定する。液引時間を測定する閾値となる濡れ領域R11の大きさは特に限定されないが、例えば、評価領域R1の面積又は画素数の0%以上80%以下の範囲で設定することができ、評価領域R1の面積又は画素数の30%、40%、又は50%等、機能性層1の性状を精度よく判定するのに必要な大きさに設定することができる。
In the measurement step S3 of the present embodiment, the
(評価工程)
評価工程S4では、測定工程S3で測定した液引時間に基づいて機能性層1の評価領域R1の表面の性状を評価する。具体的には、検査装置100は、制御ユニット102及び画像処理ユニット105によって測定工程S3で計測した液引時間を、予め設定された下限時間及び上限時間と比較する。比較の結果、液引時間が下限時間以上かつ上限時間以下であれば、画像処理ユニット105は、機能性層1の評価領域R1の表面性状が良(OK)であると判定及び評価し、液引時間が下限時間より短いか又は上限時間より長い場合に不良(NG)であると評価及び判定する。画像処理ユニット105及び制御ユニット102は、判定結果等をディスプレイ106に表示させる(手順P8)。以上により、本実施形態の機能性層1の評価方法が終了する。
(Evaluation process)
In the evaluation step S4, the property of the surface of the evaluation region R1 of the
以上説明したように、本実施形態の機能性層1の評価方法では、一回の評価で得られる情報が、機能性層1の表面の局所的な情報に限定されず、機能性層1の表面全体又はそれに近い広い範囲の評価領域R1の情報を得ることができる。そのため、機能性層1の表面の性状を一回の評価で得ることができ、評価時間を従来よりも短縮させることが可能になる。また、機能性層1が水等の液体Wを取り込んで膨潤している場合でも、機能性層1を乾燥させることなく評価を行うことができる。したがって、本実施形態の機能性層1の評価方法によれば、水等の液体Wを取り込んで膨潤した機能性層1の表面の性状を短時間で評価することができる。
As described above, in the evaluation method of the
すなわち、本実施形態の機能性層1の評価方法は、水等の液体Wで膨潤した機能性層1の性状の測定を良好に行うことができ、測定の簡便性に優れ、機能性層1の表面全体又はそれに近い広い範囲を一度に評価することができる。さらに、本実施形態の機能性層1の評価方法は、表面性状の評価により、PNIPAAmの量だけではなく架橋密度を含んだ性状の評価が可能であり、測定再現性に優れ、非破壊検査及び非破壊評価が可能であるという利点がある。
That is, in the evaluation method of the
換言すると、本実施形態の機能性層1の評価方法は、水等の液体Wで完全に膨潤させた機能性層1の表面全体の液体保持力、例えば水保持力を指標とすることで、機能性層1が表面に持つ親水性物質の性状に由来する情報を得ることができる。これにより、機能性層1の表面の局所的なムラ、全体的な不均一性も含めた情報を一度に得ることが可能になる。
In other words, the evaluation method of the
なお、機能性層1を膨潤させるための液体Wとして、塩を水に溶解させた水溶液等を用いた場合、液体Wの塩の濃度が高くなると、機能性層1が膨潤しにくくなる。そのため、液体W中の塩の濃度を変えて機能性層1の液引時間を測定することで、塩の濃度に対する機能性層1の膨潤特性を得ることができる。また、仕様の異なる複数の機能性層1を用い、塩の濃度が所定の値に調製された液体Wに対するそれぞれの機能性層1の液引時間を測定することで、所定の塩濃度の液体Wに対する各機能性層1の膨潤特性を得ることができる。
When an aqueous solution or the like in which a salt is dissolved in water is used as the liquid W for swelling the
また、本実施形態の機能性層1の評価方法では、膨潤工程S1の後、濡らし工程S2の前に、評価領域設定工程を実施して、ディッシュD毎に機能性層1の位置を認識し、液面上に露出した機能性層1の表面の上方部分に評価領域R1を設定している。これにより、ディッシュD毎の機能性層1の位置ずれやディッシュD内の水量の差異によらず、正確な液引時間の測定が可能になる。
Moreover, in the evaluation method of the
また、測定工程S3において、図9(a)に示す濡れ領域R11だけでなく、曇領域R13の大きさ、すなわち面積や画素数、濃度を測定し、良否の判断基準を設けることで、評価の精度を向上させることができる。曇領域R13は、機能性層1の液体保持力に関係していると考えられる。そのため、例えば、曇領域R13が所定の大きさに減少するまでの時間が、所定の時間よりも長い場合に、PNIPAAm等の温度応答性ポリマーの量が過剰と判定することで、不良品の判別感度を向上させることができる。
Further, in the measurement step S3, not only the wet area R11 shown in FIG. 9A but also the size of the cloudy area R13, ie, the area, the number of pixels, and the density are measured, and a judgment criterion of good or bad is provided. Accuracy can be improved. Clouding region R13 is considered to be related to the liquid holding power of
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 As mentioned above, although the embodiment of the present invention has been described in detail using the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like within the scope of the present invention. Also, they are included in the present invention.
例えば、前述の実施形態では、測定工程S3において、機能性層1の評価領域R1の周囲から液体Wを排除するために、ディッシュD内の側壁の表面又は底面に撥液処理を行う例について説明した。しかし、他の方法で機能性層1の表面の評価領域R1の周囲から液体Wを排除することができれば、ディッシュDに対する撥液処理を行わなくてもよい。
For example, in the above-described embodiment, in the measurement step S3, in order to exclude the liquid W from the periphery of the evaluation region R1 of the
図10(a)は、ディッシュD内の底面と機能性層1との間に支持層3を有するディッシュDの模式的な断面図である。支持層3の材料としては、例えば、ジメチルポリシロキサン(PDMS)又はディッシュDと同様の材料を用いることができる。このように、ディッシュDと機能性層1との間に支持層3を設けることで、機能性層1をディッシュDの底面から離して機能性層1の端縁を浮いた状態、すなわち自由端にすることができる。これにより、前記した測定工程S3において、ディッシュDの底面に撥液処理を施すことなく、機能性層1の表面の評価領域R1の周囲から液体Wを排除して、液引時間を計測することができる。
FIG. 10A is a schematic cross-sectional view of a dish D having a
なお、図10(a)に示す例では、支持層3の面積を機能性層1の面積よりも小さくすることで、機能性層1の周縁部とディッシュDの底面との間に間隙Gを形成し、機能性層1の端縁を浮かせた自由端の状態にしている。これにより、前記した測定工程S3において、機能性層1の表面の評価領域R1の周囲からより効果的に液体Wを排除することができる。なお、機能性層1の厚さを十分に厚くすれば、機能性層1の周縁部とディッシュDの底面との間に間隙Gを設けなくても、機能性層1の端縁を浮かせた状態にして、機能性層1の表面の評価領域R1の周囲から効果的に液体Wを排除することができる。
In the example shown in FIG. 10A, by making the area of the
図10(b)は、図10(a)に示す機能性層1の表面の評価領域R1に選択的に液体Wを供給した状態を示す模式的な断面図である。前記した実施形態の濡らし工程S2では、機能性層1の表面の一部を評価領域R1としたが、本変形例の濡らし工程S2では、機能性層1の表面全体を評価領域R1とし、例えば液体供給ノズル等を用いて、評価領域R1と非評価領域R2に選択的に液体Wを供給してもよい。これは、図8に示す矩形の機能性層1のように、ディッシュDの底面との間に支持層3を有さず、周囲のディッシュDの底面に撥液処理が施された機能性層1の場合も同様である。このように、濡らし工程S2において、機能性層1の表面の評価領域R1に選択的に液体Wを供給することで、外周部の形状や性状に影響されず、液引時間を安定して測定することができる。また、ディッシュDを傾斜させたときに機能性層1の下端部が液体Wに浸漬されるのを防止して、機能性層1の表面の略全体を評価領域R1とすることが可能になる。
FIG. 10B is a schematic cross-sectional view showing a state in which the liquid W is selectively supplied to the evaluation region R1 of the surface of the
また、機能性層1の表面の複数個所にそれぞれ液体Wを供給してもよい。機能性層1の表面の複数個所において液引き時間の測定を行うことで、ディッシュD内の機能性層1の表面の部分的な水保持力のムラ、ばらつき等を評価することが可能になる。
Alternatively, the liquid W may be supplied to a plurality of locations on the surface of the
また、例えば、PNIPAAm等の温度応答性ポリマーを含む機能性層1の製造工程は、機能性層1の高圧水洗を行う洗浄工程を含んでいる。そのため、機能性層1の洗浄工程で機能性層1を液体W、すなわち水で膨潤させる膨潤工程S1を行い、続けて、機能性層1の表面の評価領域R1に選択的に水を供給して評価領域R1の全体を水で濡らす濡らし工程S2を行うことで、本実施形態の機能性層1の評価方法を機能性層1の製造工程に効率よく組み込むことが可能になる。
In addition, for example, the process of producing the
図11は、前述の機能性層1の評価方法の変形例を示す模式的な斜視図である。図12は、図11に示す変形例における測定工程S3及び評価工程S4を説明する説明図である。図4に示す膨潤工程S1は、図11に示すように、基材P上に形成した機能性層1を液体Wに浸漬させることによって行ってもよい。この場合、基材Pを水平面に対して垂直に支持し、機能性層1の水平面に対する角度を90°にした状態で、基材Pを液体Wに浸漬させて機能性層1を液体Wで膨潤させる。また、機能性層1を液体Wに浸漬しているので、膨潤工程S1後の機能性層1の表面の評価領域R1の全体を液体Wで濡らす濡らし工程S2は、膨潤工程S1の終了と同時に終了する。なお、本変形例では、機能性層1の表面の略全体を評価領域R1とすることができる。
FIG. 11 is a schematic perspective view showing a modified example of the evaluation method of the
測定工程S3では、液体中から基材Pを引き上げて、評価領域R1の全体が液体Wで濡れた状態の機能性層1を液面上に引き上げる。これにより、機能性層1の表面の評価領域R1の濡れ領域R11は、図12(a)に示す評価領域R1の全体に広がった状態から、図12(b)に示すように長方形の形状を保ったまま徐々に縮小し、図12(c)に示すように、水平方向に沿う長さLが0に近付いて最終的に消滅する。本変形例では、測定工程S3において、水平方向に沿う濡れ領域R11の長さLが所定の長さに減少するまでの時間を、液引時間として測定することができる。また、測定工程S3において、水平方向に沿う濡れ領域R11の長さLが0になるまでの時間を、液引時間として測定してもよい。これにより、濡れ領域R11の面積又は画素数を測定する場合と比較して、液引時間の測定をより容易に行うことができる。
In the measurement step S3, the substrate P is pulled out of the liquid, and the
[実施例]
ポリ−N−イソプロピルアクリルアミド(PNIPAAm)を最終濃度2重量%、ポリエチレングリコールジアクリレート(PEGDA)を最終濃度0.12または0.15重量%になるようにイソプロピルアルコールに溶解させて塗工液を作製した。ポリスチレンフィルムの基材上に番手2のミヤバーで上記塗工液を塗布した。塗工液が乾燥した後に、電子線照射を行い、基材表面にPNIPAAmを固定化した。電子線は、110kV・120kGy又は110kV・150kGyにて照射し、基材上にPNIPAAmを含む機能性層を有する細胞培養用フィルムのサンプル1から3を作製した。その後、作製したサンプルを洗浄し、自然乾燥させた。
[Example]
Poly-N-isopropylacrylamide (PNIPAAm) is dissolved in isopropyl alcohol to a final concentration of 2% by weight and polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) to a final concentration of 0.12 or 0.15% by weight to prepare a coating solution. did. The above coating solution was coated on a polystyrene film substrate with a No. 2 miyabar. After the coating liquid was dried, electron beam irradiation was performed to fix PNIPAAm on the surface of the substrate. The electron beam was irradiated at 110 kV · 120 kGy or 110 kV · 150 kGy to prepare
洗浄後のサンプルを3.5cm×4.5cmの長方形状に切り出し、ジメチルポリシロキサン(PDMS)製の支持層を介して機能性層の端縁を浮かせた状態で、サンプルを金属板に固定した。そして、図11に示すようにサンプルを金属板ごと水中に沈めた状態で30分間放置し、その後、金属板ごとサンプルを引き上げ、図12(a)から図12(c)に示すように機能性層の表面において長方形状を保って引いていく濡れ領域の横幅が0になるまでの液引時間をストップウォッチで測定した。 The sample after washing was cut out in a rectangular shape of 3.5 cm × 4.5 cm, and the sample was fixed to a metal plate with the edge of the functional layer floating through the support layer made of dimethylpolysiloxane (PDMS) . Then, as shown in FIG. 11, the sample is immersed in the water together with the metal plate for 30 minutes, and then the metal plate together with the sample is pulled up, and the functionality as shown in FIGS. 12 (a) to 12 (c). The liquid dripping time until the width of the wetting area which keeps drawing rectangular shape on the surface of the layer becomes 0 was measured with a stopwatch.
洗浄後のサンプルを38mmΦの円形に切り出し、接着剤を介して38mmΦのハウジングを接合させ、細胞培養皿(ディッシュ)を作製した。ディッシュに対し、ウシ血管内皮細胞(JCRB細胞バンクより入手)を5.0×104cells/cm2になるよう調製し、播種した。このとき、使用培地は10%FBS含有DMEM(シグマ製)であった。培養はCO2インキュベータで37℃、5%CO2の条件にて行い、播種6日目にインキュベータから出庫して室温環境に置き、細胞の状態を観察するとともに細胞シート回収までの所要時間を測定した。表1に結果を示す。 The washed sample was cut into a 38 mm 、 circle, and a 38 mm ハ ウ ジ ン グ housing was joined with an adhesive to prepare a cell culture dish (dish). Bovine vascular endothelial cells (obtained from JCRB cell bank) were prepared and seeded at 5.0 × 10 4 cells / cm 2 in a dish. At this time, the medium used was DMEM (manufactured by Sigma) containing 10% FBS. The culture is carried out in a CO 2 incubator at 37 ° C., 5% CO 2 conditions, and the incubator is taken out from the incubator on the 6th day of inoculation and placed in a room temperature environment to observe the state of cells and measure the time required for cell sheet recovery did. Table 1 shows the results.
表1に示すように、サンプル1の機能性層は、液引時間が2.51秒であり、インキュベータから出庫して細胞シートが剥離するまでに38分を要し、細胞の剥離にやや時間がかかった。サンプル2の機能性層は、液引時間が3.78秒であり、細胞シートの剥離に要した時間は7分であり、十分な実用性が認められた。サンプル3の機能性層は、液引時間が5.78秒であり、機能性層に細胞が十分に接着せずコンフルエントにならなかった。したがって、例えば、液引時間の下限を3.00秒、液引時間の上限を4.00秒以下とすることで、機能性層の良否を評価することができる。
As shown in Table 1, the functional layer of
1 機能性層
L 水平方向に沿う濡れ領域の長さ
R1 評価領域
R11 濡れ領域
S1 膨潤工程
S2 濡らし工程
S3 測定工程
S4 評価工程
W 液体
1 Functional Layer L Length of Wetted Region along Horizontal Direction R1 Evaluation Region R11 Wetted Region S1 Swelling Step S2 Wetting Step S3 Measuring Step S4 Evaluation Step W Liquid
Claims (7)
前記機能性層を液体で膨潤させる膨潤工程と、
前記膨潤工程後の前記機能性層の表面の評価領域の全体を液体で濡らす濡らし工程と、
前記濡らし工程後の前記機能性層の一端を他端よりも上方に配置し、前記評価領域内の液体で濡れた濡れ領域が所定の大きさに減少するまでの液引時間を測定する測定工程と、
前記液引時間に基づいて前記表面の性状を評価する評価工程と、
を有することを特徴とする機能性層の評価方法。 A method of evaluating a functional layer comprising a functional polymer having cell adhesion, comprising:
A swelling step of swelling the functional layer with a liquid;
Wetting the whole evaluation area of the surface of the functional layer after the swelling step with a liquid;
Measuring step of arranging one end of the functional layer after the wetting step above the other end, and measuring the liquidation time until the wet area wetted with the liquid in the evaluation area is reduced to a predetermined size When,
An evaluation step of evaluating the surface property based on the liquid transfer time;
The evaluation method of the functional layer characterized by having.
前記測定工程において、前記評価領域の周囲から液体を排除し、前記液引時間を測定することを特徴とする請求項1に記載の機能性層の評価方法。 In the wetting step, immersing the evaluation area in a liquid;
The method for evaluating a functional layer according to claim 1, wherein in the measurement step, the liquid is removed from the periphery of the evaluation area, and the liquid draw time is measured.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015116761A JP6511340B2 (en) | 2015-06-09 | 2015-06-09 | Evaluation method of functional layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015116761A JP6511340B2 (en) | 2015-06-09 | 2015-06-09 | Evaluation method of functional layer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017003393A JP2017003393A (en) | 2017-01-05 |
| JP6511340B2 true JP6511340B2 (en) | 2019-05-15 |
Family
ID=57754066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015116761A Active JP6511340B2 (en) | 2015-06-09 | 2015-06-09 | Evaluation method of functional layer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6511340B2 (en) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090130384A1 (en) * | 2005-09-30 | 2009-05-21 | Toyama Prefecture | Chip Provided with film Having Hole Pattern with the Use of Thermoresponsive Polymer and Method of Producing the Same |
| JP5379470B2 (en) * | 2008-12-26 | 2013-12-25 | リンテック株式会社 | Stimulated responsive polymer crosslinked body and method for producing the same |
| JP5743592B2 (en) * | 2011-02-18 | 2015-07-01 | 大日本印刷株式会社 | Method for producing cell culture substrate |
| JP5928008B2 (en) * | 2012-03-07 | 2016-06-01 | 大日本印刷株式会社 | Method and apparatus for evaluating cell culture substrate, and method for producing cell culture substrate |
| JP5849792B2 (en) * | 2012-03-14 | 2016-02-03 | 大日本印刷株式会社 | Method and apparatus for evaluating cell culture substrate, and method for producing cell culture substrate |
| JP5849806B2 (en) * | 2012-03-22 | 2016-02-03 | 大日本印刷株式会社 | Cell culture substrate inspection method and inspection apparatus, and cell culture substrate production method |
| JP5903968B2 (en) * | 2012-03-22 | 2016-04-13 | 大日本印刷株式会社 | Method and apparatus for evaluating cell culture substrate, and method for producing cell culture substrate |
| US10094816B2 (en) * | 2012-05-25 | 2018-10-09 | Tokyo Women's Medical University | Method of evaluating wetting characteristic of object |
-
2015
- 2015-06-09 JP JP2015116761A patent/JP6511340B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017003393A (en) | 2017-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10753925B2 (en) | Devices comprising muscle thin films and uses thereof in high throughput assays for determining contractile function | |
| US20080227656A1 (en) | Biosurface Structure Array | |
| CN104053459B (en) | Method and device for constructing three-dimensional cell microenvironment based on transparent sponge scaffold | |
| CN105073587B (en) | Meniscus reduces component | |
| US20140134666A1 (en) | Methods and apparatus for improving in vitro measurements using boyden chambers | |
| US20170298314A1 (en) | Nano-droplet plate | |
| JP6189291B2 (en) | Substance wettability evaluation method | |
| CN101535806A (en) | Porous biological assay substrate and method and device for producing such substrate | |
| US20220187276A1 (en) | Microfluidic device for measuring cell impedance and transepithelial electrical resistance | |
| Keys et al. | Assembly and use of a microfluidic device to study cell migration in confined environments | |
| JP2006523458A (en) | Devices and methods for monitoring / measuring cell dynamics to create target profiles from primary cells | |
| Kleingartner et al. | Exploring the kinetics of switchable polymer surfaces with dynamic tensiometry | |
| JP5849806B2 (en) | Cell culture substrate inspection method and inspection apparatus, and cell culture substrate production method | |
| JP6511340B2 (en) | Evaluation method of functional layer | |
| CN112986546B (en) | Impedance sensing method for monitoring invasion of population cells in three-dimensional matrix | |
| JP5928008B2 (en) | Method and apparatus for evaluating cell culture substrate, and method for producing cell culture substrate | |
| JP5903968B2 (en) | Method and apparatus for evaluating cell culture substrate, and method for producing cell culture substrate | |
| US20180327560A1 (en) | Method of producing polymer-impregnated base resin | |
| US20210002450A1 (en) | Method for depositing nano-objects on the surface of a polymer gel comprising zones with distinct rigidities | |
| US20120076694A1 (en) | Analyte Detection Using an Active Assay | |
| JP6055166B2 (en) | Sheet cell culture production method, sheet cell culture formation substrate production method, bubble removal method, and gas detection system | |
| JP5849792B2 (en) | Method and apparatus for evaluating cell culture substrate, and method for producing cell culture substrate | |
| JP3870935B2 (en) | Method for producing an array in which molecules are immobilized on a metal substrate chip | |
| CN112500604A (en) | Preparation method of micro-nano-scale honeycomb pattern film | |
| US20240263119A1 (en) | Cell culture vessel capable of obtaining a clean image by preventing distortion and dew condensation during cell imaging and method for producing same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180411 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190220 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190312 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190408 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6511340 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |