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JP6919238B2 - Droplet forming device and droplet forming method - Google Patents
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JP6919238B2 - Droplet forming device and droplet forming method - Google Patents

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Description

本発明は、液滴形成装置、及び液滴形成方法に関する。 The present invention relates to a droplet forming apparatus and a droplet forming method.

近年、幹細胞技術の進展に伴い、液滴形成装置のインクジェットヘッドから複数の細胞を吐出し、組織体を形成する技術が知られている。 In recent years, with the progress of stem cell technology, a technique of ejecting a plurality of cells from an inkjet head of a droplet forming apparatus to form an organization is known.

例えば、細胞溶液を保持する液体保持手段と、細胞溶液を振動によりノズルから液滴として吐出する膜状部材と、大気開放部とを有する液滴形成装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、空気を用いて液体に作用する圧力を制御する液滴形成装置として、タンク内の空間の圧力を制御する圧力制御手段により、ヘッド内のインクに作用する圧力を適正な範囲内に保持するインクジェット方式画像形成装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
For example, a liquid holding means for holding a cell solution, a film-like member for discharging the cell solution as a droplet from a nozzle by vibration, and a droplet forming apparatus having an open portion to the atmosphere have been proposed (for example, Patent Document 1). reference).
Further, as a droplet forming device that controls the pressure acting on the liquid using air, the pressure acting on the ink in the head is maintained within an appropriate range by the pressure controlling means for controlling the pressure in the space in the tank. An inkjet image forming apparatus has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

本発明は、粒子懸濁液の使用量が少なく、液体保持手段に保持される液量が変動した場合でも吐出安定性に優れる液滴形成装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a droplet forming apparatus having excellent ejection stability even when the amount of the particle suspension used is small and the amount of the liquid held by the liquid holding means fluctuates.

前記課題を解決するための手段としての本発明の液滴形成装置は、粒子懸濁液を保持する液体保持手段と、前記液体保持手段に前記粒子懸濁液を供給する液体供給手段と、ノズルが形成され、前記液体保持手段に保持された前記粒子懸濁液を振動により前記ノズルから液滴として吐出する液滴吐出手段と、前記液体供給手段と接続、又は一体化し、前記液体保持手段内の圧力を制御する圧力制御手段と、を有する。 The liquid droplet forming apparatus of the present invention as a means for solving the above-mentioned problems includes a liquid holding means for holding a particle suspension, a liquid supplying means for supplying the particle suspension to the liquid holding means, and a nozzle. Is formed, and the droplet discharging means for discharging the particle suspension held by the liquid holding means as droplets from the nozzle by vibration is connected to or integrated with the liquid supplying means, and the inside of the liquid holding means It has a pressure control means for controlling the pressure of the above.

本発明によると、粒子懸濁液の使用量が少なく、液体保持手段に保持される液量が変動した場合でも吐出安定性に優れる液滴形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a droplet forming apparatus having excellent ejection stability even when the amount of the particle suspension used is small and the amount of the liquid held by the liquid holding means fluctuates.

図1は、第1の実施形態の液滴形成装置の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of the droplet forming apparatus of the first embodiment. 図2は、第1の実施形態の液滴形成装置において、液体供給手段から液体保持手段への細胞懸濁液の直接供給を説明するための概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the direct supply of the cell suspension from the liquid supply means to the liquid holding means in the droplet forming apparatus of the first embodiment. 図3は、第1の実施形態の変形例の液滴形成装置の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example of a droplet forming apparatus according to a modified example of the first embodiment. 図4は、第2の実施形態の液滴形成装置の一例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing an example of the droplet forming apparatus of the second embodiment.

(液滴形成装置、及び液滴形成方法)
本発明の液滴形成装置は、粒子懸濁液を保持する液体保持手段と、前記液体保持手段に前記粒子懸濁液を供給する液体供給手段と、ノズルが形成され、前記液体保持手段に保持された前記粒子懸濁液を振動により前記ノズルから液滴として吐出する液滴吐出手段と、前記液体供給手段と接続、又は一体化し、前記液体保持手段内の圧力を制御する圧力制御手段と、を有し、液量検知手段、及び液量算出手段の少なくともいずれかを有することが好ましく、更に必要に応じて、その他の手段を有する。
(Droplet forming device and droplet forming method)
In the droplet forming apparatus of the present invention, a liquid holding means for holding a particle suspension, a liquid supplying means for supplying the particle suspension to the liquid holding means, and a nozzle are formed and held by the liquid holding means. A droplet discharging means for discharging the particle suspension as droplets from the nozzle by vibration, a pressure controlling means for connecting or integrating with the liquid supplying means and controlling the pressure in the liquid holding means, and a pressure controlling means. It is preferable to have at least one of a liquid amount detecting means and a liquid amount calculating means, and further, if necessary, other means.

本発明の液滴形成方法は、本発明の液滴形成装置により液滴を形成し、液量検知工程、及び液量算出工程の少なくともいずれかを含むことが好ましく、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記液量検知工程、及び前記液量算出工程は、前記液量検知手段、及び前記液量算出手段により行うことができ、前記その他の工程は、前記その他の手段により行うことができる。
以下、本発明の液滴形成装置の説明を通じて、本発明の液滴形成方法についても説明する。
The droplet forming method of the present invention preferably forms droplets by the droplet forming apparatus of the present invention and includes at least one of a liquid amount detecting step and a liquid amount calculating step, and if necessary, other Including the process of.
The liquid amount detecting step and the liquid amount calculating step can be performed by the liquid amount detecting means and the liquid amount calculating means, and the other steps can be performed by the other means.
Hereinafter, the droplet forming method of the present invention will also be described through the description of the droplet forming apparatus of the present invention.

本発明の液滴形成装置及び液滴形成方法は、従来の粒子懸濁液を液滴として形成する液滴形成装置では、液供給及び液滴吐出により、液体保持手段に保持されている粒子懸濁液の液量が深さ1mmから5mm程度のわずかな量でも変動すると、吐出ヘッドのノズルに掛かる圧力が10Paから50Pa程度変動し、吐出する液滴の大きさ及び速度が変化してしまうため、吐出安定性が低下するという問題があるという知見に基づくものである。
この点に関し、液体保持手段の断面積を大きくすることより、保持されている粒子懸濁液の液面の変動を小さくすることは可能である。
本発明の液滴形成装置及び液滴形成方法は、従来の液滴形成装置及びインクジェット方式画像形成装置では、断面積の大きい液体保持手段、ヘッドと独立したタンクなどを備える必要があり、使用する液体の量が多くなることから、少量の粒子懸濁液の場合には適用できないという問題があるという知見に基づくものである。
In the droplet forming apparatus and the droplet forming method of the present invention, in the conventional droplet forming apparatus that forms a particle suspension as droplets, the particles are suspended by the liquid holding means by the liquid supply and the droplet ejection. If the amount of the turbid liquid fluctuates even in a small amount of about 1 mm to 5 mm in depth, the pressure applied to the nozzle of the discharge head fluctuates by about 10 Pa to 50 Pa, and the size and speed of the discharged droplets change. , It is based on the finding that there is a problem that the discharge stability is lowered.
In this regard, it is possible to reduce the fluctuation of the liquid level of the retained particle suspension by increasing the cross-sectional area of the liquid holding means.
The droplet forming apparatus and the droplet forming method of the present invention are used because the conventional droplet forming apparatus and the inkjet image forming apparatus need to be provided with a liquid holding means having a large cross-sectional area, a tank independent of the head, and the like. It is based on the finding that there is a problem that it cannot be applied in the case of a small amount of particle suspension because the amount of liquid is large.

本発明者らは、上記した課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、以下の知見を得た。具体的には、液体保持手段内の粒子懸濁液の液量が多い場合は、前記ノズルに掛かる水頭圧は高くなり、液体保持手段内の粒子懸濁液の液量が少ない場合は、前記ノズルに掛かる水頭圧は低くなる。そこで、前記液滴形成装置において、粒子懸濁液を液体保持手段に設定量保持した場合の水頭圧(以下、「設計水頭圧」とも称することがある。)を基準とし、前記圧力制御手段は、液体保持手段に実際に保持されている粒子懸濁液による前記ノズルに掛かる水頭圧に応じて液体保持手段内の圧力を制御し、ノズルに掛かる圧力を設計水頭圧に近づける。これにより、液体保持手段内の粒子懸濁液の液量によらず、ノズルに掛かる水頭圧がほぼ一定となるため、ノズルから吐出される液滴の大きさ、及び速度の変動を小さくすることができ、液体保持手段に保持される液量が変動した場合でも吐出安定性を向上させることができる。 As a result of diligent studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have obtained the following findings. Specifically, when the amount of the particle suspension in the liquid holding means is large, the water head pressure applied to the nozzle is high, and when the amount of the particle suspension in the liquid holding means is small, the above. The water head pressure applied to the nozzle becomes low. Therefore, in the droplet forming apparatus, the pressure control means is based on the head pressure (hereinafter, also referred to as “design head pressure”) when a set amount of the particle suspension is held in the liquid holding means. The pressure in the liquid holding means is controlled according to the head pressure applied to the nozzle due to the particle suspension actually held in the liquid holding means, and the pressure applied to the nozzle is brought close to the design head pressure. As a result, the head pressure applied to the nozzle becomes almost constant regardless of the amount of liquid in the particle suspension in the liquid holding means, so that the fluctuation in the size and speed of the droplets discharged from the nozzle is reduced. This makes it possible to improve the discharge stability even when the amount of liquid held by the liquid holding means fluctuates.

<液体保持手段>
前記液体保持手段は、粒子懸濁液を保持する手段である。
前記液体保持手段の形状、大きさ、材質、及び構造については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記液体保持手段の材質としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム等の金属、シリコン、セラミックス、高分子材料などが挙げられる。
<Liquid holding means>
The liquid holding means is a means for holding a particle suspension.
The shape, size, material, and structure of the liquid holding means are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
Examples of the material of the liquid holding means include metals such as stainless steel, nickel and aluminum, silicon, ceramics, and polymer materials.

<液体供給手段>
前記液体供給手段は、前記液体保持手段に前記粒子懸濁液を供給する手段である。
前記液体供給手段の形状、大きさ、材質、及び構造については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Liquid supply means>
The liquid supply means is a means for supplying the particle suspension to the liquid holding means.
The shape, size, material, and structure of the liquid supply means are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.

前記液体供給手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、マイクロピペット、シリンジ、チューブなどが挙げられる。また、ユーザによって前記粒子懸濁液を供給されてもよい。更に、前記液体供給手段は、例えば、液体保持手段内の粒子懸濁液の液量が規定量以下となった場合に、自動で粒子懸濁液を液体保持手段に供給する構成を備えてもよい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The liquid supply means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include micropipettes, syringes and tubes. In addition, the particle suspension may be supplied by the user. Further, the liquid supply means may be provided with a configuration for automatically supplying the particle suspension to the liquid holding means when, for example, the amount of the particle suspension in the liquid holding means becomes equal to or less than a specified amount. good. These may be used alone or in combination of two or more.

前記液体供給手段は、前記液体保持手段に、前記粒子懸濁液を直接供給してもよいし、他の手段を経由して供給してもよい。
液体供給手段から液体保持手段へ粒子懸濁液を直接供給する場合は、粒子懸濁液が経由する経路が短いため、粒子懸濁液が、例えば10μL程度と極少量の場合でも、粒子懸濁液を無駄なく液体保持手段に供給することができる。特に、粒子懸濁液が大量に入手できるものではなく、高価であり、粒子を液体保持手段内に長時間保持することが困難である場合に有効である。
The liquid supply means may directly supply the particle suspension to the liquid holding means, or may supply the particle suspension via other means.
When the particle suspension is directly supplied from the liquid supply means to the liquid holding means, the route through which the particle suspension passes is short, so that the particle suspension is suspended even when the particle suspension is as small as about 10 μL, for example. The liquid can be supplied to the liquid holding means without waste. In particular, it is effective when the particle suspension is not available in large quantities, is expensive, and it is difficult to hold the particles in the liquid holding means for a long time.

<液滴吐出手段>
前記液滴吐出手段は、ノズルが形成され、前記液体保持手段に保持された前記粒子懸濁液を振動により前記ノズルから液滴として吐出する手段である。
<Drop ejection means>
The droplet ejection means is a means for ejecting the particle suspension held by the liquid holding means as droplets from the nozzle by vibrating after a nozzle is formed.

前記ノズルとしては、膜状部材の略中心に、実質的に真円状の貫通孔として形成されていることが好ましい。 It is preferable that the nozzle is formed as a substantially circular through hole at substantially the center of the film-like member.

本発明の液滴形成装置において、ノズルの径としては、20μm以上200μm以下が好ましく、60μm以上150μm以下がより好ましい。
前記ノズルの径としては、特に限定はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、粒子懸濁液の粒子がノズルに詰まることを防ぐため、粒子径の2倍以上とすることが好ましい。前記粒子として、動物細胞、特にヒトの細胞を用いる場合は、細胞の大きさは一般的に10μmから30μm程度である。したがって、ノズルの径を、20μm以上とすることが好ましい。また、液滴が大きくなり過ぎると、微小な液滴を形成することが困難になるため、ノズルの径は、200μm以下であることが好ましい。
In the droplet forming apparatus of the present invention, the diameter of the nozzle is preferably 20 μm or more and 200 μm or less, and more preferably 60 μm or more and 150 μm or less.
The diameter of the nozzle is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but it is preferably twice or more the particle size in order to prevent the particles of the particle suspension from being clogged in the nozzle. .. When animal cells, particularly human cells, are used as the particles, the size of the cells is generally about 10 μm to 30 μm. Therefore, it is preferable that the diameter of the nozzle is 20 μm or more. Further, if the droplets become too large, it becomes difficult to form minute droplets, so the diameter of the nozzle is preferably 200 μm or less.

−膜状部材−
前記液滴吐出手段は、膜状部材からなることが好ましい。
膜状部材は、ノズルが形成され,液体保持手段に保持された液体をその振幅運動による振動によりノズルから液滴として吐出する部材である。なお、膜状部材は振動部材により振動される。
前記膜状部材は、液体保持手段の下端部に配置された部材であり、膜状部材の略中心には貫通孔であるノズルが形成される。
前記液体保持手段に保持された粒子懸濁液は、膜状部材の振動によりノズルから液滴として吐出される。
-Membrane-like member-
The droplet ejection means is preferably made of a film-like member.
The film-like member is a member in which a nozzle is formed and the liquid held by the liquid holding means is discharged as droplets from the nozzle by vibration due to its amplitude motion. The film-like member is vibrated by the vibrating member.
The film-like member is a member arranged at the lower end of the liquid holding means, and a nozzle which is a through hole is formed at substantially the center of the film-like member.
The particle suspension held by the liquid holding means is discharged as droplets from the nozzle by the vibration of the film-like member.

膜状部材の平面形状、大きさ、材質、及び構造については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
膜状部材の平面形状としては、例えば、円形、楕円形、長方形、正方形、菱形等の多角形などが挙げられる。
The planar shape, size, material, and structure of the film-like member are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
Examples of the planar shape of the film-like member include polygons such as a circle, an ellipse, a rectangle, a square, and a rhombus.

前記膜状部材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、柔らかすぎると膜状部材が簡単に振動し、吐出しないときに直ちに振動を抑えることが困難であるため、ある程度の硬さを有する材質を用いることが好ましく、例えば、金属、セラミックス、高分子材料などが挙げられる。
また、前記膜状部材の材質としては、粒子懸濁液の粒子に対する付着性が低いことが好ましい。特に、前記粒子として細胞を用いる場合、膜状部材に対する細胞の付着性は、一般的に、膜状部材の材質における水との接触角に依存性すると考えられており、膜状部材の材質の親水性が高い場合、又は膜状部材の材質の疎水性が高い場合、膜状部材に対する細胞の付着性が低くなる傾向がある。
前記親水性が高い材質としては、例えば、金属、金属酸化物等のセラミックスなどが挙げられる。また、前記疎水性が高い材質としては、例えば、フッ素樹脂などが挙げられる。
前記膜状部材の材質としては、具体的には、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニアなどが挙げられる。
また、膜状部材の表面をコーティングし、膜状部材に対する細胞の付着性を低くしてもよい。具体的には、膜状部材の表面を金属、金属酸化物、細胞膜を模した合成リン脂質ポリマーなどの材料によりコーティングすることなどが挙げられる。
前記細胞膜を模した合成リン脂質ポリマーとしては、例えば、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(商品名:Lipidure、日油株式会社製)などが挙げられる。
The material of the film-like member is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, if the film-like member is too soft, the film-like member easily vibrates, and it is difficult to immediately suppress the vibration when the film-like member is not discharged. Therefore, it is preferable to use a material having a certain degree of hardness, and examples thereof include metals, ceramics, and polymer materials.
Further, as the material of the film-like member, it is preferable that the particle suspension has low adhesion to particles. In particular, when cells are used as the particles, the adhesion of cells to the membrane-like member is generally considered to depend on the contact angle of the film-like member with water, and the material of the membrane-like member is considered to be dependent on the contact angle with water. When the hydrophilicity is high, or when the material of the membranous member is highly hydrophobic, the adhesion of cells to the membranous member tends to be low.
Examples of the highly hydrophilic material include ceramics such as metals and metal oxides. Further, examples of the highly hydrophobic material include fluororesin and the like.
Specific examples of the material of the film-like member include stainless steel, nickel, aluminum, silicon dioxide, alumina, and zirconia.
Further, the surface of the film-like member may be coated to reduce the adhesion of cells to the film-like member. Specifically, the surface of the membrane-like member may be coated with a material such as a metal, a metal oxide, or a synthetic phospholipid polymer that imitates a cell membrane.
Examples of the synthetic phospholipid polymer imitating the cell membrane include 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (trade name: Lipidure, manufactured by NOF CORPORATION).

−振動部材−
前記液滴吐出手段は、振動部材により前記膜状部材を振動させてノズルから液滴を吐出することが好ましい。
-Vibration member-
The droplet ejection means preferably vibrates the film-like member with a vibrating member to eject droplets from the nozzle.

前記振動部材は、膜状部材の上面、又は下面に形成される。
振動部材の形状、大きさ、材質、及び構造については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記振動部材の形状としては、特に制限はなく、膜状部材の形状に合わせて適宜設計することができるが、例えば、膜状部材の平面形状が円形である場合には、ノズルの周囲に平面形状が円環状(リング状)の振動部材を形成することが好ましい。
The vibrating member is formed on the upper surface or the lower surface of the film-like member.
The shape, size, material, and structure of the vibrating member are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
The shape of the vibrating member is not particularly limited and may be appropriately designed according to the shape of the film-like member. For example, when the planar shape of the film-like member is circular, it is flat around the nozzle. It is preferable to form a vibrating member having an annular shape (ring shape).

前記振動部材として圧電素子を用いる場合には、例えば、圧電材料の上面及び下面に電圧を印加するための電極を設けた構造とすることができる。この場合、駆動手段から圧電素子の上下電極間に電圧を印加することによって膜の面横方向に圧縮応力が加わり、膜状部材を膜の面上下方向に振動させることができる。
前記圧電材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)、ビスマス鉄酸化物、ニオブ酸金属物、チタン酸バリウム、又はこれらの材料に金属や異なる酸化物を加えたものなどが挙げられる。
When a piezoelectric element is used as the vibrating member, for example, a structure may be provided in which electrodes for applying a voltage are provided on the upper surface and the lower surface of the piezoelectric material. In this case, by applying a voltage between the upper and lower electrodes of the piezoelectric element from the driving means, compressive stress is applied in the lateral direction of the film surface, and the film-like member can be vibrated in the vertical direction of the film surface.
The piezoelectric material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, lead zirconate titanate (PZT), bismuth iron oxide, metal niobate, barium titanate, or these. Examples include materials with metals and different oxides added.

また、前記振動部材としては、例えば、膜状部材と線膨張係数が異なる部材を前記膜状部材に取り付け、前記線膨張係数が異なる部材を加熱することにより、膜状部材を振動させてもよい。
この場合、前記線膨張係数の異なる部材にヒータを取り付け、前記線膨張係数の異なる部材が通電すると、前記ヒータが加熱し、膜状部材を振動させる構成とすることが好ましい。
Further, as the vibrating member, for example, the film-like member may be vibrated by attaching a member having a linear expansion coefficient different from that of the film-like member to the film-like member and heating the member having a different linear expansion coefficient. ..
In this case, it is preferable that the heater is attached to the member having a different coefficient of linear expansion, and when the member having a different coefficient of linear expansion is energized, the heater is heated and the film-like member is vibrated.

<圧力制御手段>
前記圧力制御手段は、前記液体供給手段と接続、又は一体化し、前記液体保持手段内の圧力を制御する手段である。
<Pressure control means>
The pressure control means is a means for controlling the pressure in the liquid holding means by connecting or integrating with the liquid supply means.

前記液体保持手段内の前記粒子懸濁液の液量が多い場合は、前記ノズルに掛かる水頭圧は高くなり、前記液体保持手段内の前記粒子懸濁液の液量が少ない場合は、前記ノズルに掛かる水頭圧は低くなる。
そこで、前記液滴形成装置において、設計水頭圧を基準とし、前記圧力制御手段は、液体保持手段に実際に保持されている粒子懸濁液による前記ノズルに掛かる水頭圧に応じて液体保持手段内の圧力を制御し、ノズルに掛かる圧力を設計水頭圧に近づける。これにより、前記液体保持手段内の前記粒子懸濁液の液量によらず、ノズルに掛かる水頭圧がほぼ一定となるため、前記ノズルから吐出される液滴の大きさ、及び速度の変動を小さくすることができる。
When the liquid amount of the particle suspension in the liquid holding means is large, the water head pressure applied to the nozzle is high, and when the liquid amount of the particle suspension in the liquid holding means is small, the nozzle is used. The water head pressure applied to the suspension becomes low.
Therefore, in the droplet forming apparatus, based on the design head pressure, the pressure control means is inside the liquid holding means according to the water head pressure applied to the nozzle by the particle suspension actually held by the liquid holding means. Control the pressure of the nozzle to bring the pressure applied to the nozzle closer to the design head pressure. As a result, the head pressure applied to the nozzle becomes substantially constant regardless of the amount of the liquid in the particle suspension in the liquid holding means, so that the size and speed of the droplets discharged from the nozzle can be changed. It can be made smaller.

前記圧力制御手段としては、前記液体供給手段と接続、又は一体化し、前記液体保持手段内の圧力を制御するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜設計することができ、例えば、マイクロピペット、シリンジ、チューブなどが挙げられる。
また、前記圧力の制御方法としては、例えば、液体保持手段内に液体を供給又は吸引すること、液体保持手段内に加圧空気を導入又は液体保持手段内に存在する空気を吸引することなどが挙げられる。
The pressure control means is not particularly limited as long as it is connected to or integrated with the liquid supply means and controls the pressure in the liquid holding means, and can be appropriately designed according to the purpose, for example. Examples include micropipettes, syringes, tubes and the like.
The pressure control method includes, for example, supplying or sucking a liquid into the liquid holding means, introducing pressurized air into the liquid holding means, or sucking air existing in the liquid holding means. Can be mentioned.

前記液体供給手段及び前記圧力制御手段は、別体であってもよいし、一体となっていてもよいが、液滴形成装置内の空間を有効に利用する点、及び液体保持手段内の粒子懸濁液の液量が規定量以下となった場合に、自動で粒子懸濁液を液体保持手段に供給する構成を備える必要がない点から、一体であることが好ましい。
前記液体供給手段及び前記圧力制御手段が一体である構成とは、例えば、圧力制御手段が液体供給手段としての機能を持つ構成が挙げられる。具体的には、マイクロピペット、シリンジ、チューブなどを、液体供給手段兼圧力制御手段とする構成が挙げられる。
The liquid supply means and the pressure control means may be separate or integrated, but the point of effectively utilizing the space in the droplet forming apparatus and the particles in the liquid holding means. It is preferable that the suspension is integrated because it is not necessary to automatically supply the particle suspension to the liquid holding means when the liquid amount of the suspension becomes equal to or less than the specified amount.
The configuration in which the liquid supply means and the pressure control means are integrated includes, for example, a configuration in which the pressure control means has a function as a liquid supply means. Specifically, a configuration in which a micropipette, a syringe, a tube, or the like is used as a liquid supply means and a pressure control means can be mentioned.

前記液体保持手段内の圧力における最大値と最小値の差としては、ノズルに掛かる水頭圧をほぼ一定にする点から、5Pa以上200Pa以下が好ましく、10Pa以上100Pa以下がより好ましい。 The difference between the maximum value and the minimum value of the pressure in the liquid holding means is preferably 5 Pa or more and 200 Pa or less, and more preferably 10 Pa or more and 100 Pa or less, from the viewpoint of making the head pressure applied to the nozzle substantially constant.

<液量検知手段、液量算出手段、液量検知方法、及び液量算出方法>
本発明の液滴形成装置は、液量検知手段、及び液量算出手段の少なくともいずれかを更に有することが好ましい。
本発明の液滴形成方法における液量検知方法、及び液量算出方法は、本発明の液滴形成装置の液量検知手段、及び液量算出手段により行うことができる。
<Liquid amount detecting means, liquid amount calculating means, liquid amount detecting method, and liquid amount calculating method>
The droplet forming apparatus of the present invention preferably further includes at least one of a liquid amount detecting means and a liquid amount calculating means.
The liquid amount detecting method and the liquid amount calculating method in the droplet forming method of the present invention can be performed by the liquid amount detecting means and the liquid amount calculating means of the droplet forming apparatus of the present invention.

前記液量検知手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、液体保持手段の内壁面の深さ方向に配置された電極などが挙げられる。前記粒子懸濁液は、塩を含む場合、導電性が高くなることから、複数の電極間の導通、抵抗値などを調べることにより、粒子懸濁液の液量の深さを検知することができる。
また、前記液量検知手段として、例えば、発光素子が発した光を前記粒子懸濁液の液面で反射させ、三角測量の原理に基づく位置にポジションセンサを配置し、前記ポジションセンサに前記光を入射させることにより、前記ポジションセンサに入射した光の位置から、前記粒子懸濁液の液面までの距離を算出してもよい。
The liquid amount detecting means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include electrodes arranged in the depth direction of the inner wall surface of the liquid holding means. Since the particle suspension has high conductivity when it contains a salt, it is possible to detect the depth of the liquid amount of the particle suspension by examining the continuity between a plurality of electrodes, the resistance value, and the like. can.
Further, as the liquid amount detecting means, for example, the light emitted by the light emitting element is reflected by the liquid surface of the particle suspension, a position sensor is arranged at a position based on the principle of triangular measurement, and the light is placed on the position sensor. The distance from the position of the light incident on the position sensor to the liquid surface of the particle suspension may be calculated.

前記液量算出手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記ポジションセンサの受信信号を、予め設定された換算式又はルックアップテーブルに基づき、前記粒子懸濁液の液量に換算することなどが挙げられる。
また、前記液量算出手段としては、液体保持手段に保持された粒子懸濁液をノズルから液滴として吐出した回数により粒子懸濁液の消費量を算出し、予め設定された換算式又はルックアップテーブルに基づき、細胞懸濁液の液量に換算することなどが挙げられる。
The liquid amount calculating means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, the received signal of the position sensor is subjected to the particle suspension based on a preset conversion formula or a look-up table. For example, it is converted into the amount of turbid liquid.
Further, as the liquid amount calculating means, the consumption amount of the particle suspension is calculated by the number of times the particle suspension held by the liquid holding means is discharged as droplets from the nozzle, and a preset conversion formula or look is used. Conversion to the liquid volume of the cell suspension based on the uptable can be mentioned.

本発明の液滴形成装置は、前記液量検知手段、及び前記液量算出手段の少なくともいずれかを有することにより、液体保持手段内の粒子懸濁液の液量の深さを判断できるため、前記粒子懸濁液により前記ノズルに掛かる水頭圧を求めることで、液体保持手段内の圧力を制御し、前記ノズルに掛かる圧力を設計水頭圧に近づけることができる。 Since the droplet forming apparatus of the present invention has at least one of the liquid amount detecting means and the liquid amount calculating means, the depth of the liquid amount of the particle suspension in the liquid holding means can be determined. By obtaining the water head pressure applied to the nozzle from the particle suspension, the pressure in the liquid holding means can be controlled and the pressure applied to the nozzle can be brought close to the design head pressure.

<その他の手段、及びその他の工程>
本発明の液滴吐出装置は、必要に応じてその他の手段を有してもよい。前記その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光照射手段、受光手段、駆動手段、記録手段などが挙げられる。
本発明の液滴形成方法は、必要に応じてその他の工程を含んでいてもよい。前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光照射工程、受光工程、駆動工程、記録工程などが挙げられる。
<Other means and other processes>
The droplet ejection device of the present invention may have other means, if necessary. The other means are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a light irradiation means, a light receiving means, a driving means, and a recording means.
The droplet forming method of the present invention may include other steps, if necessary. The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a light irradiation step, a light receiving step, a driving step, and a recording step.

<粒子懸濁液>
本願発明の液滴形成装置は、粒子懸濁液を含む。前記粒子懸濁液は、少なくとも1つの粒子を含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含む。
前記粒子懸濁液としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、細胞を含有する細胞懸濁液が好ましい。
前記細胞懸濁液としては、細胞が分散した状態が好ましい。
<Particle suspension>
The droplet forming apparatus of the present invention includes a particle suspension. The particle suspension contains at least one particle and, if necessary, other components.
The particle suspension is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but a cell suspension containing cells is preferable.
The cell suspension is preferably in a state in which cells are dispersed.

−細胞懸濁液−
前記細胞懸濁液は、細胞、及び液体を含み、更に必要に応じて、その他の成分を含む。
前記細胞としては、例えば、動物細胞が挙げられ、特にヒト由来の動物細胞などが挙げられる。また、前記液体としては、前記細胞と親和性が高い液体が好ましく、例えば、水などが挙げられる。
前記細胞懸濁液としては、前記液体と前記細胞との浸透圧を調整するため、塩をさらに含むことが好ましい。また、前記細胞懸濁液は、pHを調整するため、pH調整剤をさらに含むことが好ましい。
前記細胞懸濁液としては、適宜調製したものを使用してもよい。前記調製したものとしては、例えば、pHを調整したTrisバッファ水溶液、Ca、K、Na等の金属塩を培養液と同等に加えたリン酸緩衝生理食塩水(PBS溶液)に細胞を懸濁させたものなどが挙げられる。
-Cell suspension-
The cell suspension contains cells and a liquid and, if necessary, other components.
Examples of the cells include animal cells, and in particular, human-derived animal cells and the like. Further, as the liquid, a liquid having a high affinity for the cells is preferable, and examples thereof include water.
The cell suspension preferably further contains a salt in order to adjust the osmotic pressure between the liquid and the cells. Further, in order to adjust the pH of the cell suspension, it is preferable that the cell suspension further contains a pH adjusting agent.
As the cell suspension, one appropriately prepared may be used. As the prepared product, for example, the cells are suspended in a pH-adjusted Tris buffer aqueous solution, a phosphate buffered saline (PBS solution) in which a metal salt such as Ca, K, or Na is added in the same amount as the culture solution. Examples include the ones.

前記細胞は、培地で培養された後、前記培地から回収されたものが好ましい。
前記細胞を培養する培地としては、通常用いられる細胞培養用培地であれば特に制限はなく、用いる細胞の種類などの目的に応じて適宜選択することができ、例えば、「改訂培養細胞実験ハンドブック」(出版:株式会社羊土社)の61ページ、及び62ページに記載の無血清培地、血清を含む培地などが挙げられる。
前記無血清培地としては、例えば、BME培地、MEM培地、αMEM培地、DMEM培地、IMDM培地、RPMI培地、F10培地、F12培地等のハム培地、MCDB104、MCDB107、MCDB131、MCDB151、MCDB170、MCDB202等のMCDB培地、RITC80−7培地、ES培地、DM−160培地、Fisher培地、WE培地、RPMI1640培地、及びこれらを2種類以上混合したもの、各種細胞成長因子、細胞接着因子、ホルモン、結合タンパク質、脂質、抗生物質、アミノ酸等を加えたものなどが挙げられる。
前記無血清培地に、ウシ胎児血清などの血清を加えてもよい。
The cells are preferably those recovered from the medium after being cultured in the medium.
The medium for culturing the cells is not particularly limited as long as it is a normally used cell culture medium, and can be appropriately selected according to the purpose such as the type of cells to be used. For example, "Revised Cultured Cell Experiment Handbook". Examples thereof include the serum-free medium and the medium containing serum described on pages 61 and 62 of (Published by Yodosha Co., Ltd.).
Examples of the serum-free medium include BME medium, MEM medium, αMEM medium, DMEM medium, IMDM medium, RPMI medium, F10 medium, F12 medium and other ham media, MCDB104, MCDB107, MCDB131, MCDB151, MCDB170, MCDB202 and the like. MCDB medium, RITC80-7 medium, ES medium, DM-160 medium, Fisher medium, WE medium, RPMI1640 medium, and a mixture of two or more of these, various cell growth factors, cell adhesion factors, hormones, binding proteins, lipids. , An antibiotic, an amino acid, etc. are added.
Serum such as fetal bovine serum may be added to the serum-free medium.

前記培地としては、市販品を使用することができ、前記市販品としては、例えば、無血清培地(登録商標:Gibco、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製)などが挙げられる。
前記培地としては、最終的な細胞組織体の臨床応用を考慮し、動物由来の成分を含まないことが好ましい。
As the medium, a commercially available product can be used, and examples of the commercially available product include serum-free medium (registered trademark: Gibco, manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.) and the like.
The medium preferably does not contain animal-derived components in consideration of the final clinical application of cell tissues.

以下、本発明の液滴形成装置の実施形態について図面を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施形態に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the droplet forming apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments.

<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態の液滴形成装置の一例を示す概略図である。
図1における液滴形成装置10は、液体保持手段11と、蓋15と、液体供給手段及び圧力制御手段としてのマイクロピペット16と、液滴吐出手段としてのノズル121、及び膜状部材12と、を有している。液体保持手段11は、粒子懸濁液として、細胞350を含有する細胞懸濁液300を保持している。
マイクロピペット16は、液体保持手段11内の圧力を制御することができる。
膜状部材12は、液体保持手段11の下端部に固定され、膜状部材12の略中心に、貫通孔であるノズル121が形成されている。液体保持手段11に保持された細胞懸濁液300は、膜状部材12の振動により、ノズル121から液滴として吐出される。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the droplet forming apparatus of the first embodiment.
The droplet forming apparatus 10 in FIG. 1 includes a liquid holding means 11, a lid 15, a micropipette 16 as a liquid supplying means and a pressure controlling means, a nozzle 121 as a droplet discharging means, and a film-like member 12. have. The liquid holding means 11 holds a cell suspension 300 containing cells 350 as a particle suspension.
The micropipette 16 can control the pressure in the liquid holding means 11.
The film-like member 12 is fixed to the lower end of the liquid holding means 11, and a nozzle 121, which is a through hole, is formed at substantially the center of the film-like member 12. The cell suspension 300 held by the liquid holding means 11 is discharged as droplets from the nozzle 121 by the vibration of the film-like member 12.

液体保持手段11内の細胞懸濁液300の液量が多い場合は、ノズル121に掛かる水頭圧は高くなり、液体保持手段11内の細胞懸濁液300の液量が少ない場合は、ノズル121に掛かる水頭圧は低くなる。
液滴形成装置10において、設計水頭圧を基準とし、液体供給手段及び圧力制御手段としてのマイクロピペット16は、液体保持手段11内に細胞懸濁液300を供給し、また、液体保持手段11に保持されている細胞懸濁液300によりノズル121に掛かる水頭圧に応じて液体保持手段11内の圧力を制御し、ノズル121に掛かる圧力を設計水頭圧に近づける。したがって、液体保持手段11内の細胞懸濁液300の液量によらず、ノズル121に掛かる水頭圧がほぼ一定となり、ノズル121から吐出される液滴の大きさ、及び速度の変動を、小さくすることができる。
When the amount of liquid in the cell suspension 300 in the liquid holding means 11 is large, the water head pressure applied to the nozzle 121 becomes high, and when the amount of liquid in the cell suspension 300 in the liquid holding means 11 is small, the nozzle 121 The head pressure on the head is low.
In the droplet forming apparatus 10, the micropipette 16 as the liquid supply means and the pressure control means supplies the cell suspension 300 into the liquid holding means 11 based on the design head pressure, and also supplies the cell suspension 300 to the liquid holding means 11. The retained cell suspension 300 controls the pressure in the liquid holding means 11 according to the water head pressure applied to the nozzle 121, and brings the pressure applied to the nozzle 121 close to the design water head pressure. Therefore, regardless of the amount of the cell suspension 300 in the liquid holding means 11, the head pressure applied to the nozzle 121 becomes substantially constant, and the fluctuation in the size and speed of the droplets ejected from the nozzle 121 is reduced. can do.

膜状部材12の下面側には、振動部材としての圧電素子13が形成されている。圧電素子13の形状は、膜状部材12の形状に合わせて設計することができ、例えば、膜状部材12の平面形状が円形である場合には、ノズル121の周囲に平面形状が円環状(リング状)の圧電素子13を形成することができる。
圧電素子13は、圧電材料の上面及び下面に電圧を印加するための電極を設けた構造であり、圧電素子13の上下電極間に電圧を印加することによって膜の面横方向に圧縮応力が加わり、膜状部材12を膜の面上下方向に振動させることができる。
A piezoelectric element 13 as a vibrating member is formed on the lower surface side of the film-like member 12. The shape of the piezoelectric element 13 can be designed according to the shape of the film-like member 12. For example, when the planar shape of the film-like member 12 is circular, the planar shape is annular (around the nozzle 121). A ring-shaped) piezoelectric element 13 can be formed.
The piezoelectric element 13 has a structure in which electrodes for applying a voltage are provided on the upper surface and the lower surface of the piezoelectric material, and by applying a voltage between the upper and lower electrodes of the piezoelectric element 13, compressive stress is applied in the lateral direction of the film surface. , The film-like member 12 can be vibrated in the vertical direction of the surface of the film.

液滴形成装置10は、液量検知手段として、液体保持手段11の内壁面の深さ方向に、電極14を配置している。
細胞懸濁液300は、一般的に塩を含む水溶液からなるため、導電性が高く、複数の電極14間の導通、抵抗値などを調べることにより、細胞懸濁液300の液量の深さを検知することができる。
The droplet forming device 10 arranges the electrodes 14 in the depth direction of the inner wall surface of the liquid holding means 11 as the liquid amount detecting means.
Since the cell suspension 300 is generally composed of an aqueous solution containing a salt, it has high conductivity, and the depth of the liquid amount of the cell suspension 300 can be determined by examining the continuity between the plurality of electrodes 14, the resistance value, and the like. Can be detected.

図2は、第1の実施形態の液滴形成装置において、液体供給手段から液体保持手段への細胞懸濁液の直接供給を説明するための概略図である。
図2における液滴形成装置10Aでは、液体供給手段としてのマイクロピペット16から液体保持手段11へ細胞懸濁液300を直接供給している。このような構成の場合、細胞懸濁液300が経由する経路が短いため、細胞懸濁液300が、例えば10μL程度と極少量の場合でも、細胞懸濁液300を無駄なく液体保持手段11に供給することができる。特に、細胞懸濁液300が、大量に入手できるものではなく、高価であり、細胞350を液体保持手段11内に長時間保持することが困難である場合において有効である。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the direct supply of the cell suspension from the liquid supply means to the liquid holding means in the droplet forming apparatus of the first embodiment.
In the droplet forming apparatus 10A in FIG. 2, the cell suspension 300 is directly supplied from the micropipette 16 as the liquid supplying means to the liquid holding means 11. In the case of such a configuration, since the route through which the cell suspension 300 passes is short, even if the cell suspension 300 is as small as about 10 μL, the cell suspension 300 can be used as the liquid holding means 11 without waste. Can be supplied. In particular, the cell suspension 300 is not available in large quantities, is expensive, and is effective when it is difficult to hold the cells 350 in the liquid holding means 11 for a long time.

<<第1の実施形態の変形例>>
図3は、第1の実施形態の変形例の液滴形成装置の一例を示す概略図である。なお、第1の実施形態において、既に説明した実施の形態と同一の構成については、同じ参照符号を付してその説明を省略する。
<< Modified example of the first embodiment >>
FIG. 3 is a schematic view showing an example of a droplet forming apparatus according to a modified example of the first embodiment. In the first embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図3に示す液滴形成装置10Bは、圧力制御手段として、マイクロピペット16、バルブ19B、チャンバー21、バルブ19A、及び配管20を順に連結したものである。配管20のチャンバー21とは反対の方向には、更にシリンジ(不図示)などの圧力制御手段を連結する。 The droplet forming apparatus 10B shown in FIG. 3 is a pressure control means in which a micropipette 16, a valve 19B, a chamber 21, a valve 19A, and a pipe 20 are connected in this order. A pressure control means such as a syringe (not shown) is further connected in the direction opposite to the chamber 21 of the pipe 20.

気相111を加圧する際には、バルブ19Bを閉じた後にバルブ19Aを開き、配管20に加圧空気を導入する。その後、バルブ19Aを閉じ、マイクロピペット16を蓋15に押し込み密着させた後、バルブ19Bを開くことにより、加圧空気を気相111に導入することができる。このとき、チャンバー21の体積を気相111の体積と比較して十分小さくすることにより、気相111の圧力上昇幅を小さくすることができるため、高精度のポンプ及び圧力計を使用せずに、10Paから50Pa程度の微小な圧力を制御することができる。
また、前記開閉を複数回繰り返すことにより、気相111の圧力を段階的に上げることができるため、ノズルに掛かる水頭圧を制御することができる。
When pressurizing the gas phase 111, the valve 19A is opened after the valve 19B is closed, and the pressurized air is introduced into the pipe 20. After that, the valve 19A is closed, the micropipette 16 is pushed into the lid 15 to bring it into close contact, and then the valve 19B is opened, so that pressurized air can be introduced into the gas phase 111. At this time, by making the volume of the chamber 21 sufficiently smaller than the volume of the gas phase 111, the pressure rise width of the gas phase 111 can be reduced, so that a high-precision pump and a pressure gauge are not used. It is possible to control a minute pressure of about 10 Pa to 50 Pa.
Further, since the pressure of the gas phase 111 can be increased stepwise by repeating the opening and closing a plurality of times, the head pressure applied to the nozzle can be controlled.

<第2の実施形態>
図4は、第2の実施形態の液滴形成装置の一例を示す概略図である。なお、第1の実施形態において、既に説明した実施の形態と同一の構成については、同じ参照符号を付してその説明を省略する。
<Second embodiment>
FIG. 4 is a schematic view showing an example of the droplet forming apparatus of the second embodiment. In the first embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図4の液滴形成装置10Cは、液量検知手段として、液体保持手段11の上方に、発光素子17及びポジションセンサ18を配置している。また、蓋15を透明な素材としている。 In the droplet forming apparatus 10C of FIG. 4, a light emitting element 17 and a position sensor 18 are arranged above the liquid holding means 11 as the liquid amount detecting means. Further, the lid 15 is made of a transparent material.

発光素子17が発した光は、細胞懸濁液300の液面300A、液面300Bなどで正反射し、三角測量の原理に基づき配置されたポジションセンサ18に入射する。これにより、ポジションセンサ18に入射した光の位置から、細胞懸濁液300の液面までの距離を算出することができる。
なお、換算式又はルックアップテーブルを予め設定しておき、ポジションセンサ18の受信信号を、細胞懸濁液300の液量に換算して、液量算出手段としてもよい。
The light emitted by the light emitting element 17 is specularly reflected by the liquid level 300A, the liquid level 300B, etc. of the cell suspension 300, and is incident on the position sensor 18 arranged based on the principle of triangulation. Thereby, the distance from the position of the light incident on the position sensor 18 to the liquid surface of the cell suspension 300 can be calculated.
A conversion formula or a look-up table may be set in advance, and the received signal of the position sensor 18 may be converted into the liquid amount of the cell suspension 300 to use the liquid amount calculation means.

本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
<1> 粒子懸濁液を保持する液体保持手段と、
前記液体保持手段に前記粒子懸濁液を供給する液体供給手段と、
ノズルが形成され、前記液体保持手段に保持された前記粒子懸濁液を振動により前記ノズルから液滴として吐出する液滴吐出手段と、
前記液体供給手段と接続、又は一体化し、前記液体保持手段内の圧力を制御する圧力制御手段と、を有することを特徴とする液滴形成装置である。
<2> 前記液滴吐出手段が、膜状部材からなる前記<1>に記載の液滴形成装置である。
<3> 前記膜状部材を振動させる振動部材をさらに有する前記<2>に記載の液滴形成装置である。
<4> 前記膜状部材の材質が、金属、セラミックス、及び高分子材料の少なくともいずれかである前記<2>から<3>のいずれかに記載の液滴形成装置である。
<5> 液量検知手段、及び液量算出手段の少なくともいずれかをさらに有する前記<1>から<4>のいずれかに記載の液滴形成装置である。
<6> 前記粒子懸濁液の粒子が、細胞である前記<1>から<5>のいずれかに記載の液滴形成装置である。
<7> 前記細胞を培養する培地が、動物由来の成分を含まない前記<6>に記載の液滴形成装置である。
<8> 前記液体供給手段及び前記圧力制御手段が、一体である前記<1>から<7>のいずれかに記載の液滴形成装置である。
<9> 前記圧力制御手段が、バルブ、及びチャンバーを有する前記<1>から<8>のいずれかに記載の液滴形成装置である。
<10> 前記ノズルの径が、20μm以上200μm以下である前記<1>から<9>のいずれかに記載の液滴形成装置である。
<11> 前記ノズルの径が、60μm以上200μm以下である前記<10>に記載の液滴形成装置である。
<12> 前記液体保持手段内の圧力における最大値と最小値の差が、5Pa以上200Pa以下である前記<1>から<11>のいずれかに記載の液滴形成装置である。
<13> 前記液体供給手段は、液体保持手段内の粒子懸濁液の液量が規定量以下となった場合に、自動で粒子懸濁液を液体保持手段に供給する構成を有する前記<1>から<12>のいずれかに記載の液滴形成装置である。
<14> 前記粒子懸濁液が、塩をさらに含む前記<1>から<13>のいずれかに記載の液滴形成装置である。
<15> 前記粒子懸濁液が、pH調整剤をさらに含む前記<1>から<14>のいずれかに記載の液滴形成装置である。
<16> 前記<1>から<15>のいずれかに記載の液滴形成装置により液滴を形成することを特徴とする液滴形成方法である。
<17> 液量検知工程、及び液量算出工程の少なくともいずれかをさらに含む前記<16>に記載の液滴形成方法である。
Aspects of the present invention are, for example, as follows.
<1> A liquid holding means for holding a particle suspension and
A liquid supply means for supplying the particle suspension to the liquid holding means, and
A droplet ejection means in which a nozzle is formed and the particle suspension held in the liquid holding means is vibrated to be ejected as droplets from the nozzle.
The droplet forming apparatus is characterized by having a pressure control means that is connected to or integrated with the liquid supply means and controls the pressure in the liquid holding means.
<2> The droplet forming apparatus according to <1>, wherein the droplet ejection means is made of a film-like member.
<3> The droplet forming apparatus according to <2>, further comprising a vibrating member that vibrates the film-like member.
<4> The droplet forming apparatus according to any one of <2> to <3>, wherein the material of the film-like member is at least one of metal, ceramics, and a polymer material.
<5> The droplet forming apparatus according to any one of <1> to <4>, further comprising at least one of a liquid amount detecting means and a liquid amount calculating means.
<6> The droplet forming apparatus according to any one of <1> to <5>, wherein the particles of the particle suspension are cells.
<7> The droplet forming apparatus according to <6>, wherein the medium for culturing the cells does not contain an animal-derived component.
<8> The droplet forming apparatus according to any one of <1> to <7>, wherein the liquid supply means and the pressure control means are integrated.
<9> The droplet forming apparatus according to any one of <1> to <8>, wherein the pressure control means has a valve and a chamber.
<10> The droplet forming apparatus according to any one of <1> to <9>, wherein the diameter of the nozzle is 20 μm or more and 200 μm or less.
<11> The droplet forming apparatus according to <10>, wherein the diameter of the nozzle is 60 μm or more and 200 μm or less.
<12> The droplet forming apparatus according to any one of <1> to <11>, wherein the difference between the maximum value and the minimum value at the pressure in the liquid holding means is 5 Pa or more and 200 Pa or less.
<13> The liquid supply means has a configuration in which the particle suspension is automatically supplied to the liquid holding means when the amount of the particle suspension in the liquid holding means is equal to or less than a specified amount. > To <12>.
<14> The droplet forming apparatus according to any one of <1> to <13>, wherein the particle suspension further contains a salt.
<15> The droplet forming apparatus according to any one of <1> to <14>, wherein the particle suspension further contains a pH adjuster.
<16> A droplet forming method characterized in that droplets are formed by the droplet forming apparatus according to any one of <1> to <15>.
<17> The droplet forming method according to <16>, which further comprises at least one of a liquid amount detecting step and a liquid amount calculating step.

前記<1>から<15>のいずれかに記載の液滴形成装置、及び前記<16>から<17>のいずれかに記載の液滴形成方法によると、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。 According to the droplet forming apparatus according to any one of <1> to <15> and the droplet forming method according to any one of <16> to <17>, the conventional problems are solved and the present invention is solved. The object of the invention can be achieved.

10、10A、10B、10C 液滴形成装置
11 液体保持手段
12 膜状部材
13 圧電素子
14 電極
15 蓋
16 マイクロピペット
17 発光素子
18 ポジションセンサ
19A、19B バルブ
20 配管
21 チャンバー
111 気相
121 ノズル
300 細胞懸濁液
300A、300B 液面
320 液
350 細胞
10, 10A, 10B, 10C Droplet forming device 11 Liquid holding means 12 Membrane-like member 13 Piezoelectric element 14 Electrode 15 Lid 16 Micropipette 17 Luminescent element 18 Position sensor 19A, 19B Valve 20 Piping 21 Chamber 111 Gas phase 121 Nozzle 300 cells Suspension 300A, 300B Liquid level 320 Liquid 350 cells

特開2016−116489号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-116489 特開2006−326855号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-326855

Claims (8)

粒子懸濁液を保持する液体保持手段と、
前記液体保持手段に前記粒子懸濁液を供給する液体供給手段と、
ノズルが形成され、前記液体保持手段に保持された前記粒子懸濁液を振動により前記ノズルから液滴として吐出する液滴吐出手段と、
前記液体供給手段と接続、又は一体化し、前記液体保持手段内の圧力を制御する圧力制御手段と、を有し、前記圧力制御手段が、前記ノズルに掛かる圧力を一定とするように前記液体保持手段内の圧力を制御することを特徴とする液滴形成装置。
A liquid holding means for holding the particle suspension and
A liquid supply means for supplying the particle suspension to the liquid holding means, and
A droplet ejection means in which a nozzle is formed and the particle suspension held in the liquid holding means is vibrated to be ejected as droplets from the nozzle.
Connected to the liquid supply means, or integrated, have a, and pressure control means for controlling the pressure in the liquid holding means, said pressure control means, the liquid holding pressure exerted on the nozzle so as to be constant A droplet forming apparatus characterized by controlling the pressure in the means.
前記液滴吐出手段が、膜状部材からなる請求項1に記載の液滴形成装置。 The droplet forming apparatus according to claim 1, wherein the droplet discharging means is made of a film-like member. 液量検知手段、及び液量算出手段の少なくともいずれかを更に有する請求項1から2のいずれかに記載の液滴形成装置。 The droplet forming apparatus according to any one of claims 1 to 2, further comprising at least one of a liquid amount detecting means and a liquid amount calculating means. 前記粒子懸濁液の粒子が、細胞である請求項1から3のいずれかに記載の液滴形成装置。 The droplet forming apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the particles of the particle suspension are cells. 前記液体供給手段及び前記圧力制御手段が、一体である請求項1から4のいずれかに記載の液滴形成装置。 The droplet forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the liquid supply means and the pressure control means are integrated. 前記圧力制御手段が、バルブ、及びチャンバーを有する請求項1から5のいずれかに記載の液滴形成装置。 The droplet forming apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the pressure control means includes a valve and a chamber. 前記液体保持手段内の圧力における最大値と最小値の差が、5Pa以上200Pa以下である請求項1から6のいずれかに記載の液滴形成装置。 The droplet forming apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the difference between the maximum value and the minimum value in the pressure in the liquid holding means is 5 Pa or more and 200 Pa or less. 請求項1から7のいずれかに記載の液滴形成装置により液滴を形成することを特徴とする液滴形成方法。 A method for forming a droplet, which comprises forming a droplet by the droplet forming apparatus according to any one of claims 1 to 7.
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