JP2018017700A - Particle counter and particle counting method, droplet formation device, and dispensation device - Google Patents

Particle counter and particle counting method, droplet formation device, and dispensation device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a particle counter that improves detection accuracy of particles contained in discharged droplets and has high productivity capable of detecting the number of particles in the droplets even when the number of droplets discharged per unit time is increased.SOLUTION: A particle counter 1 includes: light irradiation means 30 for irradiating with light L a plurality of droplets 210 that contain particles 200 capable of emitting light when irradiated with the light L and are discharged from different places; light receiving means 41 for receiving emitted light Lf from the particles 200 irradiated with the light; and particle number counting means 50 for counting the particles 200 contained in the plurality of droplets 210 based on the emitted light Lf received by the light receiving means 41.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、粒子計数装置及び粒子計数方法、並びに液滴形成装置、及び分注装置に関する。   The present invention relates to a particle counting device, a particle counting method, a droplet forming device, and a dispensing device.

近年、幹細胞技術の進展に伴い、複数の細胞をインクジェットで吐出し組織体を形成する技術の開発が行われている。細胞を代表とする粒子を含む液滴を吐出する際に、吐出する液滴中にどの程度の数の粒子が含まれているのかを検知することは重要である。   In recent years, with the advancement of stem cell technology, development of technology for forming a tissue body by ejecting a plurality of cells by inkjet has been performed. When discharging a droplet containing particles typified by cells, it is important to detect how many particles are included in the discharged droplet.

このような機能を備えた装置として、例えば、圧電素子によって液室の振動板を加圧してノズルから細胞を含有する液を吐出する吐出ヘッドを備えており、吐出した液滴にレーザー光を照射し、CCDカメラ又はフォトダイオードで撮影あるいは光量を測定することで吐出した液滴中の細胞数を計測する吐出装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As an apparatus having such a function, for example, it has a discharge head that pressurizes a diaphragm of a liquid chamber by a piezoelectric element and discharges a liquid containing cells from a nozzle, and irradiates the discharged liquid droplet with laser light. In addition, there has been proposed an ejection device that measures the number of cells in the ejected droplets by photographing or measuring the amount of light with a CCD camera or a photodiode (see, for example, Patent Document 1).

本発明は、吐出された液滴に含まれる粒子の検知精度が向上すると共に、単位時間当りの吐出する液滴数を増加させても液滴内の粒子数が検知可能な高い生産性を有する粒子計数装置を提供することを目的とする。   The present invention improves the detection accuracy of the particles contained in the discharged droplets and has high productivity capable of detecting the number of particles in the droplets even when the number of droplets discharged per unit time is increased. An object is to provide a particle counter.

上記課題を解決するための手段としての本発明の粒子計数装置は、光を照射されたときに発光可能な粒子を含み、且つ、異なる位置から吐出される複数の液滴に対し光を照射する光照射手段と、
光を照射された粒子からの発光を受光する受光手段と、
受光手段により受光した発光に基づき、複数の液滴に含まれる粒子を計数する粒子計数手段と、を有する。
The particle counting apparatus of the present invention as means for solving the above-described problems includes particles that can emit light when irradiated with light, and irradiates light onto a plurality of droplets ejected from different positions. Light irradiation means;
A light receiving means for receiving light emitted from the particles irradiated with light;
Particle counting means for counting particles contained in the plurality of droplets based on light emission received by the light receiving means.

本発明によると、吐出された液滴に含まれる粒子の検知精度が向上すると共に、単位時間当りの吐出する液滴数を増加させても液滴内の粒子数が検知可能な高い生産性を有する粒子計数装置を提供することができる。   According to the present invention, the detection accuracy of particles contained in discharged droplets is improved, and the productivity is high so that the number of particles in a droplet can be detected even when the number of discharged droplets per unit time is increased. A particle counting device can be provided.

図1は、本発明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 a droplet forming apparatus of the present invention. 図2は、本発明の液滴形成装置の他の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing another example of the droplet forming apparatus of the present invention. 図3は、本発明の液滴形成装置の他の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing another example of the droplet forming apparatus of the present invention. 図4は、本発明の液滴形成装置の他の一例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing another example of the droplet forming apparatus of the present invention. 図5は、本発明の液滴形成装置の他の一例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic view showing another example of the droplet forming apparatus of the present invention. 図6は、本発明の液滴形成装置の他の一例を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing another example of the droplet forming apparatus of the present invention. 図7は、本発明の液滴形成装置における液滴吐出手段の吐出面の複数の吐出口の配置状態の一例を示す概略平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view showing an example of an arrangement state of a plurality of ejection openings on the ejection surface of the droplet ejection means in the droplet forming apparatus of the present invention. 図8は、本発明の液滴形成装置における液滴吐出手段の吐出面の複数の吐出口の配置状態の他の一例を示す概略平面図である。FIG. 8 is a schematic plan view showing another example of the arrangement state of a plurality of ejection openings on the ejection surface of the droplet ejection means in the droplet forming apparatus of the present invention. 図9は、本発明の液滴形成装置における液滴吐出手段の吐出面の複数の吐出口の配置状態の他の一例を示す概略平面図である。FIG. 9 is a schematic plan view showing another example of the arrangement state of a plurality of ejection openings on the ejection surface of the droplet ejection means in the droplet forming apparatus of the present invention. 図10は、本発明の液滴形成装置における液滴吐出手段の吐出面の複数の吐出口の配置状態の他の一例を示す概略平面図である。FIG. 10 is a schematic plan view showing another example of the arrangement state of a plurality of ejection openings on the ejection surface of the droplet ejection means in the droplet forming apparatus of the present invention. 図11は、本発明の液滴形成装置における液滴吐出手段の吐出面の複数の吐出口の配置状態の他の一例を示す概略平面図である。FIG. 11 is a schematic plan view showing another example of the arrangement state of a plurality of ejection openings on the ejection surface of the droplet ejection means in the droplet forming apparatus of the present invention. 図12は、図3に示した液滴形成装置における2つの受光手段の位置関係の一例を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of the positional relationship between two light receiving means in the droplet forming apparatus shown in FIG. 図13は、図12に示した位置関係とした2つの受光手段により得られる発光の画像の説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram of light emission images obtained by the two light receiving means having the positional relationship shown in FIG. 図14Aは、2つの発光が重なる場合における発光の輝度値及び発光の受光面における形状のシミュレーション画像の一例を示す説明図である。FIG. 14A is an explanatory diagram illustrating an example of a simulation image of a luminance value of light emission and a shape of a light-receiving surface when two light emissions overlap. 図14Bは、2つの発光が重なる場合における発光の輝度値及び発光の受光面における形状のシミュレーション画像の他の一例を示す説明図である。FIG. 14B is an explanatory diagram illustrating another example of the simulation value of the luminance value of light emission and the shape of the light-receiving surface when the two light emissions overlap. 図14Cは、2つの発光が重なる場合における発光の輝度値及び発光の受光面における形状のシミュレーション画像の他の一例を示す説明図である。FIG. 14C is an explanatory diagram illustrating another example of the simulation value of the luminance value of light emission and the shape of the light-receiving surface when the two light emissions overlap. 図15Aは、粒子が液滴の外辺部近傍に存在する場合における発光の輝度値及び発光の受光面における形状のシミュレーション画像の一例を示す説明図である。FIG. 15A is an explanatory diagram illustrating an example of a simulation image of a luminance value of light emission and a shape on a light receiving surface of light emission when particles exist in the vicinity of the outer edge of the droplet. 図15Bは、粒子が液滴の外辺部近傍に存在する場合における発光の輝度値及び発光の受光面における形状のシミュレーション画像の他の一例を示す説明図である。FIG. 15B is an explanatory diagram showing another example of the luminance value of light emission and the simulation image of the shape on the light receiving surface when the particle is present near the outer edge of the droplet. 図16Aは、受光手段により受光した発光の輝度値及び発光の受光面における形状の一例を示す画像である。FIG. 16A is an image showing an example of the luminance value of light emission received by the light receiving means and the shape of the light emission on the light receiving surface. 図16Bは、受光手段により受光した発光の輝度値及び発光の受光面における形状の他の一例を示す画像である。FIG. 16B is an image showing another example of the luminance value of light emission received by the light receiving means and the shape of the light receiving surface of the light emission. 図16Cは、受光手段により受光した発光の輝度値及び発光の受光面における形状の他の一例を示す画像である。FIG. 16C is an image showing another example of the luminance value of light emission received by the light receiving means and the shape of the light receiving surface of the light emission. 図17は、2以上の受光手段により受光された発光の輝度値に基づき粒子の個数を判定する検量線の一例を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing an example of a calibration curve for determining the number of particles based on the luminance value of light emission received by two or more light receiving means. 図18は、本発明の液滴形成装置を用いて、液滴吐出手段から吐出された液滴に含まれる粒子を計数するフローの一例を示すフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart showing an example of a flow for counting particles contained in droplets ejected from the droplet ejection means using the droplet forming apparatus of the present invention. 図19は、本発明の液滴形成装置を用いて、液滴吐出手段から吐出された液滴に含まれる粒子を計数するフローの他の一例を示すフローチャートである。FIG. 19 is a flowchart showing another example of a flow for counting particles contained in droplets ejected from the droplet ejection means using the droplet forming apparatus of the present invention. 図20は、本発明の液滴形成装置を用いて、液滴吐出手段から吐出された液滴に含まれる粒子を計数するフローの他の一例を示すフローチャートである。FIG. 20 is a flowchart showing another example of a flow for counting particles contained in droplets ejected from the droplet ejection means using the droplet forming apparatus of the present invention. 図21は、本発明の液滴形成装置を用いて、液滴吐出手段から吐出された液滴に含まれる粒子を計数するフローの他の一例を示すフローチャートである。FIG. 21 is a flowchart showing another example of a flow for counting particles contained in droplets ejected from the droplet ejection means using the droplet forming apparatus of the present invention. 図22は、本発明の液滴形成装置を用いて、液滴吐出手段から吐出された液滴に含まれる粒子を計数するフローの他の一例を示すフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart showing another example of a flow for counting particles contained in droplets ejected from the droplet ejection means using the droplet forming apparatus of the present invention. 図23は、本発明の液滴形成装置を用いて、液滴吐出手段から吐出された液滴に含まれる粒子を計数するフローの他の一例を示すフローチャートである。FIG. 23 is a flowchart showing another example of a flow for counting particles contained in droplets ejected from the droplet ejection means using the droplet forming apparatus of the present invention. 図24は、本発明の分注装置の一例を示す概略図である。FIG. 24 is a schematic view showing an example of a dispensing apparatus of the present invention. 図25は、本発明の分注装置の動作の一例を示すフローチャートである。FIG. 25 is a flowchart showing an example of the operation of the dispensing apparatus of the present invention. 図26は、本発明の分注装置の動作の他の一例を示すフローチャートである。FIG. 26 is a flowchart showing another example of the operation of the dispensing apparatus of the present invention.

(粒子計数装置及び粒子計数方法)
本発明の粒子計数装置は、光照射手段と、受光手段と、粒子計数手段と、を有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
(Particle counting device and particle counting method)
The particle counting device of the present invention includes a light irradiation unit, a light receiving unit, and a particle counting unit, and further includes other units as necessary.

本発明の粒子計数方法は、光照射工程と、受光工程と、粒子計数工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。   The particle counting method of the present invention includes a light irradiation step, a light receiving step, and a particle counting step, and further includes other steps as necessary.

本発明の粒子計数方法は、本発明の粒子計数装置により好適に実施することができ、光照射工程は光照射手段により行うことができ、受光工程は受光手段により行うことができ、粒子計数工程は粒子計数手段により行うことができ、その他の工程はその他の手段により行うことができる。
以下、本発明の粒子計数装置の説明を通じて、本発明の粒子計数方法の詳細についても明らかにする。
The particle counting method of the present invention can be preferably implemented by the particle counting apparatus of the present invention, the light irradiation step can be performed by a light irradiation unit, the light receiving step can be performed by a light receiving unit, and the particle counting step Can be performed by particle counting means, and other steps can be performed by other means.
Hereinafter, the details of the particle counting method of the present invention will be clarified through the description of the particle counting device of the present invention.

本発明の粒子計数装置は、従来の単一ノズル(1つの吐出口)を有する特許文献1に記載の吐出装置では、単位時間当りの吐出する液滴数が少ないため生産性が低くなり、粒子としてライフタイムの短い細胞を含む液滴を吐出し、細胞が生きている限られた時間内に細胞の組織体を形成する上で不利であり、また、特許文献1に記載の吐出装置では、光が照射されたときに発光しない細胞にレーザー光を照射して光学像及び光量を計測して、液滴中の細胞を計数しているので、検知精度が低く、誤検知が生じるおそれがあるという知見に基づくものである。   The particle counting device according to the present invention has a low productivity due to the small number of droplets discharged per unit time in the discharge device described in Patent Document 1 having a conventional single nozzle (one discharge port). Discharge droplets containing cells having a short lifetime as a disadvantage in forming a cell tissue within a limited time in which the cells are alive, and in the discharge device described in Patent Document 1, The cells that do not emit light when irradiated with light are irradiated with laser light to measure the optical image and the amount of light, and the cells in the droplets are counted. Therefore, the detection accuracy is low and false detection may occur. It is based on the knowledge that.

<光照射手段及び光照射工程>
光照射手段は、光を照射されたときに発光可能な粒子を含み、且つ、異なる位置から吐出される複数の液滴に対し光を照射する手段である。
光照射工程は、光を照射されたときに発光可能な粒子を含み、且つ、異なる位置から吐出される複数の液滴に対し光を照射する工程であり、光照射手段により好適に行うことができる。
<Light irradiation means and light irradiation process>
The light irradiation means is means for irradiating light to a plurality of liquid droplets that contain particles that can emit light when irradiated with light and that are ejected from different positions.
The light irradiation step is a step of irradiating light to a plurality of droplets containing particles that can emit light when irradiated with light and discharged from different positions, and can be suitably performed by a light irradiation unit. it can.

異なる位置とは、吐出される複数の液滴の吐出開始地点が異なること、即ち、液滴の吐出開始地点が複数存在することを意味する。なお、粒子計数装置が、液滴吐出手段を有する液滴形成装置である場合には、複数の吐出開始地点は、後述する複数の吐出口に相当する。
複数の吐出開始地点としては、複数の液滴の吐出方向に対して直交する方向に沿って、1列以上配設されていることが好ましく、1列以上4列以下がより好ましい。
1列当たりの吐出開始地点の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、2個以上100個以下が好ましく、2個以上50個以下がより好ましく、2個以上12個以下が更に好ましい。
The different positions mean that the discharge start points of a plurality of discharged droplets are different, that is, there are a plurality of droplet discharge start points. When the particle counting device is a droplet forming device having droplet discharge means, the plurality of discharge start points correspond to a plurality of discharge ports described later.
The plurality of discharge start points are preferably arranged in one or more rows along the direction orthogonal to the discharge direction of the plurality of droplets, and more preferably in the range of 1 to 4 rows.
The number of discharge start points per row is not particularly limited and is appropriately selected according to the purpose, but is preferably 2 or more and 100 or less, more preferably 2 or more and 50 or less, and 2 or more and 12 More than the number is more preferable.

光照射手段としては、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、固体レーザー、半導体レーザー、色素レーザーなどが挙げられる。
固体レーザーとしては、例えば、YAGレーザー、ルビーレーザー、ガラスレーザーなどが挙げられる。
YAGレーザーの市販品としては、例えば、Explorer ONE−532−200−KE(スペクトラ・フィジックス株式会社製)などが挙げられる。
レーザーのスポット径としては、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、100μm以上2,000μm以下が好ましい。スポット径が100μm以上2,000μm以下であると、飛翔液滴の吐出ばらつきが発生した場合においても液滴にレーザーが照射される確率が高くなるため、複数の液滴内の粒子のカウント精度低下を抑制可能であるという利点がある。
There is no restriction | limiting in particular as a light irradiation means, According to the objective, it can select suitably, For example, a solid laser, a semiconductor laser, a pigment | dye laser, etc. are mentioned.
Examples of the solid laser include a YAG laser, a ruby laser, and a glass laser.
Examples of commercially available YAG lasers include Explorer ONE-532-200-KE (Spectra Physics Co., Ltd.).
There is no restriction | limiting in particular as a spot diameter of a laser, Although it can select suitably according to the objective, 100 micrometers or more and 2,000 micrometers or less are preferable. When the spot diameter is 100 μm or more and 2,000 μm or less, the probability of laser irradiation to the droplets increases even when there are variations in the ejection of flying droplets, so the counting accuracy of particles in multiple droplets decreases. There is an advantage that can be suppressed.

光照射手段から照射される光は、パルス光であることが好ましい。これにより、液滴中の粒子数のカウント精度を向上させることができる。
パルス光のパルス幅としては、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、10μs以下が好ましく、1μs以下がより好ましい。
単位パルスあたりのエネルギーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、集光の有無等の光学系に大きく依存するが、0.1μJ以上が好ましく、1μJ以上がより好ましい。
The light emitted from the light irradiation means is preferably pulsed light. Thereby, the counting accuracy of the number of particles in the droplet can be improved.
There is no restriction | limiting in particular as pulse width of pulsed light, Although it can select suitably according to the objective, 10 microseconds or less are preferable and 1 microsecond or less are more preferable.
The energy per unit pulse is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. The energy per unit pulse is largely dependent on the optical system such as the presence or absence of light collection, but is preferably 0.1 μJ or more, more preferably 1 μJ or more. .

光照射手段は、飛翔中の複数の液滴に光を照射する。なお、飛翔中とは、液滴が吐出されてから、被着対象物に液滴が着滴するまでの状態を指す。
光照射手段としては、複数の液滴の吐出に同期して光を照射できることが好ましい。これにより、異なる位置から吐出された複数の液滴に、光をより確実に照射することができる。
ここで、同期するとは、液滴が吐出されて所定位置に達したときに光照射手段が光を照射することを意味する。つまり、光照射手段は、液滴の吐出に対して、所定時間だけ遅延して光を照射する。
光照射手段から照射される光は、飛翔中の液滴1つに照射されることが好ましい。異なる位置から同時に複数の液滴が吐出され、光が複数の液滴に同時に照射された場合、複数の液滴中に含まれる光を照射されたときに発光可能な粒子からの発光を同時に受光してしまうため、それぞれの液滴に含まれる粒子の数をカウントすることが困難となってしまう。つまり、液滴中の粒子数カウントの精度を向上させるためには、異なる位置から複数の液滴が吐出されるタイミングをずらすことが好ましい。
また、光が、飛翔中の複数の液滴に同時に照射されても、例えば、レンズと複数の受光素子がアレイ状に配置された受光手段を用いることにより、複数の液滴の粒子を同時にカウントすることができる。
The light irradiation means irradiates a plurality of droplets in flight with light. Note that “in flight” refers to a state from when a droplet is ejected until the droplet is deposited on an object to be deposited.
As the light irradiation means, it is preferable that light can be irradiated in synchronization with the discharge of a plurality of droplets. Thereby, light can be more reliably irradiated to a plurality of droplets ejected from different positions.
Here, “synchronized” means that the light irradiating means irradiates light when a droplet is discharged and reaches a predetermined position. That is, the light irradiation means irradiates light with a delay of a predetermined time with respect to the discharge of the droplet.
It is preferable that the light irradiated from the light irradiation means is applied to one droplet in flight. When multiple droplets are ejected simultaneously from different positions and light is irradiated to multiple droplets at the same time, light emission from particles that can emit light when irradiated with light contained in multiple droplets is received simultaneously Therefore, it becomes difficult to count the number of particles contained in each droplet. That is, in order to improve the accuracy of counting the number of particles in a droplet, it is preferable to shift the timing at which a plurality of droplets are ejected from different positions.
In addition, even when multiple droplets in flight are irradiated simultaneously, for example, by using a light receiving means in which a lens and a plurality of light receiving elements are arranged in an array, the particles of the plurality of droplets are counted simultaneously. can do.

光を照射されたときに発光可能な粒子としては、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、細胞が好ましく、自家蛍光を受光して飛翔液滴中の粒子数をカウントできる点から、蛍光タンパク質を発現する細胞、蛍光色素により染色された染色細胞、蛍光色素により染色された無機微粒子、蛍光色素により染色された有機ポリマー粒子が好ましく、蛍光タンパク質を発現する細胞、蛍光色素により染色された染色細胞が特に好ましい。   The particles that can emit light when irradiated with light are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, cells are preferable, and the number of particles in flying droplets is counted by receiving autofluorescence. From the standpoint, cells expressing fluorescent proteins, stained cells stained with fluorescent dyes, inorganic fine particles stained with fluorescent dyes, and organic polymer particles stained with fluorescent dyes are preferred. Cells expressing fluorescent proteins, fluorescent dyes Stained cells stained with are particularly preferred.

蛍光タンパク質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、緑色蛍光タンパク質(GFP;Green Fluorescent Protein)、赤色蛍光タンパク質(RFP;Red Fluorescent Protein)、黄色蛍光タンパク質(YFP;Yellow Fluorescent Protein)などが挙げられる。
染色細胞における蛍光色素としては、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、セルトラッカーオレンジ、セルトラッカーレッドなどが挙げられる。
蛍光色素により染色された有機ポリマー粒子としては、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、SPHERO Fluorescent Nile Red particles(ベイバイオサイエンス株式会社製、1%(w/v)、直径10μm〜14μm)などが挙げられる。
液滴中に含まれる粒子の個数は、1個以上が好ましく、1個以上5個以下がより好ましい。液滴中に粒子としての細胞が含まれていないとその部分の組織が欠落してしまう。液滴中に粒子としての細胞が過剰に含まれていると、酸素や栄養が欠乏し、細胞の定着率が低下することがある。
There is no restriction | limiting in particular as fluorescent protein, According to the objective, it can select suitably, For example, green fluorescent protein (GFP; Green Fluorescent Protein), red fluorescent protein (RFP; Red Fluorescent Protein), yellow fluorescent protein (YFP) ; Yellow Fluorescent Protein).
The fluorescent dye in the stained cells is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include cell tracker orange and cell tracker red.
There is no restriction | limiting in particular as an organic polymer particle dye | stained with the fluorescent pigment | dye, According to the objective, it can select suitably, For example, SPHERO Fluorescent Nile Red particles (The Bay Biosciences make, 1% (w / v) And a diameter of 10 μm to 14 μm).
The number of particles contained in the droplet is preferably 1 or more, and more preferably 1 or more and 5 or less. If cells as particles are not included in the droplet, the tissue at that portion is lost. If cells as particles are excessively contained in the droplet, oxygen and nutrients may be deficient, and the cell fixing rate may be reduced.

なお、粒子が凝集する場合には、粒子を含む液体の粒子の濃度を調整することにより、液体中の粒子の濃度と、液体中の粒子の個数とがポアソン分布に従う理論から、液体中の粒子の個数を適宜調整することができる。
液体としては、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、イオン交換水、蒸留水、純水、生理食塩水などが挙げられる。
In addition, when the particles aggregate, by adjusting the concentration of the liquid particles containing the particles, the concentration of the particles in the liquid and the number of particles in the liquid follow the Poisson distribution. Can be adjusted as appropriate.
There is no restriction | limiting in particular as a liquid, According to the objective, it can select suitably, For example, ion-exchange water, distilled water, a pure water, physiological saline etc. are mentioned.

液滴の直径としては、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、25μm以上150μm以下が好ましい。液滴の直径が25μm以上であると、内包する粒子の直径が適正となり、適用できる粒子の種類が多くなる。また、液滴の直径が150μm以下であると、液滴の吐出が安定となる。
また、液滴の直径をRとし、粒子の直径をrとすると、R>3rであることが好ましい。R>3rであると、粒子の直径と液滴の直径との関係が適正であり、液滴の縁の影響を受けることがないため、粒子の計数精度が向上する。
液滴の液量は、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、1,000pL以下が好ましく、100pL以下がより好ましい。
液滴の液量は、例えば、液滴の画像から液滴の大きさを求め、液量を算出する方法などにより測定することができる。
There is no restriction | limiting in particular as a diameter of a droplet, Although it can select suitably according to the objective, 25 micrometers or more and 150 micrometers or less are preferable. When the diameter of the droplet is 25 μm or more, the diameter of the particles to be included becomes appropriate, and the number of applicable particles increases. Further, when the diameter of the droplet is 150 μm or less, the ejection of the droplet becomes stable.
Moreover, it is preferable that R> 3r, where R is the droplet diameter and r is the particle diameter. When R> 3r, the relationship between the diameter of the particle and the diameter of the droplet is appropriate, and is not affected by the edge of the droplet, so that the particle counting accuracy is improved.
The liquid amount of the droplet is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 1,000 pL or less, and more preferably 100 pL or less.
The liquid amount of the liquid droplet can be measured by, for example, a method of calculating the liquid amount by obtaining the size of the liquid droplet from the image of the liquid droplet.

<受光手段及び受光工程>
受光手段は、光を照射された粒子からの発光を受光する手段である。
受光工程は、光を照射された粒子からの発光を受光する工程であり、受光手段により好適に行うことができる。
<Light receiving means and light receiving process>
The light receiving means is means for receiving light emitted from the particles irradiated with light.
The light receiving step is a step of receiving light emitted from the particles irradiated with light, and can be suitably performed by a light receiving means.

受光手段としては、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、一次元素子、二次元素子を有するカメラなどが挙げられる。これらの中でも、二次元素子を有するカメラが好ましい。受光手段が二次元素子を有するカメラであると、発光の輝度値のみならず、発光の受光面における形状を得やすい点で有利である。   There is no restriction | limiting in particular as a light-receiving means, According to the objective, it can select suitably, For example, the camera etc. which have a one-dimensional element and a two-dimensional element are mentioned. Among these, a camera having a two-dimensional element is preferable. If the light receiving means is a camera having a two-dimensional element, it is advantageous in that it is easy to obtain not only the luminance value of light emission but also the shape on the light receiving surface of light emission.

一次元素子としては、例えば、フォトダイオード、フォトセンサなどが挙げられる。これらの中でも、光電子増倍管、アバランシェフォトダイオードが好ましい。一次元素子が光電子増倍管、アバランシェフォトダイオードであると、高感度な測定が可能となる。
二次元素子としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)撮像素子、ゲートCCDなどが挙げられる。
受光手段としては、CMOS撮像素子を有するカメラが好ましい。
CMOS撮像素子を有するカメラの市販品としては、例えば、高感度カメラ(pco.edge、sCMOS、株式会社東京インスツルメンツ製)などが挙げられる。
Examples of the one-dimensional element include a photodiode and a photosensor. Among these, a photomultiplier tube and an avalanche photodiode are preferable. When the one-dimensional element is a photomultiplier tube or an avalanche photodiode, highly sensitive measurement is possible.
Examples of the two-dimensional element include a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) imaging element, and a gate CCD.
As the light receiving means, a camera having a CMOS image sensor is preferable.
Examples of commercially available cameras having a CMOS image sensor include a high-sensitivity camera (pco.edge, sCMOS, manufactured by Tokyo Instruments Co., Ltd.).

受光手段は、飛翔中の複数の液滴に光を照射されたときに発光可能な粒子が含有されていた場合に、粒子が光を励起光として吸収して発する蛍光を受光する。蛍光は、粒子から四方八方に発せられるため、受光手段は粒子からの発光を受光可能な任意の位置に配置することができる。この際、コントラストを向上するため、光照射手段から出射される光が直接入射しない位置に受光手段を配置することが好ましい。   The light receiving means receives the fluorescence emitted from the particles by absorbing the light as excitation light when the particles capable of emitting light are contained when the plurality of droplets in flight are irradiated with light. Since the fluorescence is emitted from the particles in all directions, the light receiving means can be arranged at any position where light emitted from the particles can be received. At this time, in order to improve the contrast, it is preferable to arrange the light receiving means at a position where the light emitted from the light irradiating means does not directly enter.

受光手段を2つ以上備えており、それぞれの受光手段が異なる方向から粒子からの発光を受光することが好ましい。2つ以上の受光手段を有することにより、1つの受光手段により発光が重なった状態を受光した場合であっても、他の受光手段により発光が重なっていない状態を受光できていれば、他の受光手段により受光された発光に基づいて、液滴に含まれる粒子を精度よく計数することができる。   It is preferable that two or more light receiving means are provided, and each light receiving means receives light emitted from the particles from different directions. By having two or more light receiving means, even if a light receiving state is received by one light receiving means, the other light receiving means can receive a state where the light emission does not overlap. Based on the light emission received by the light receiving means, the particles contained in the droplets can be counted with high accuracy.

発光は、光が照射されたときに発光可能な粒子から四方八方に発せられるため、2つ以上の受光手段は、光が照射されたときに発光可能な粒子から異なる方向に発せられる発光を受光できる任意の位置に配置することができる。なお、光が照射されたときに発光可能な粒子から異なる方向に発せられる発光を受光できる位置に3つ以上の受光手段を配置してもよい。また、各受光手段は同一仕様としてもよいし、異なる仕様としてもよい。
受光手段が1つであると、飛翔する液滴に複数個の光が照射されたときに発光可能な粒子が含まれる場合に、光が照射されたときに発光可能な粒子同士が重なることに起因して、粒子計数手段が液滴に含有された光が照射されたときに発光可能な粒子の個数を誤検知する(カウントエラーが発生する)おそれがあるが、受光手段を2つ以上設けることで光が照射されたときに発光可能な粒子が重なる影響を低減することが可能である。
後述する粒子計数手段としては、光が照射されたときに発光可能な粒子の輝度値あるいは面積値と、予め設定された閾値とを比較することで実行可能である。受光手段を2つ以上設置する場合、それぞれの受光手段から得られる輝度値あるいは面積値のうち、最大値を示すデータを採択することで、カウントエラーの発生を抑制することが可能である(粒子の重なりが生じた場合、輝度値及び面積値のいずれも低減する結果となるため)。また、二次元受光素子を複数設置する場合、得られる複数の形状データを基に、粒子数を推定するアルゴリズムにより粒子数を決定づけてもよい。
Since light emission is emitted in all directions from particles that can emit light when irradiated with light, two or more light receiving means receive light emitted in different directions from particles that can emit light when irradiated with light. It can be placed at any possible position. Note that three or more light receiving means may be arranged at a position where light emitted in different directions from particles capable of emitting light when irradiated with light can be received. Each light receiving means may have the same specification or different specifications.
When there is one light receiving means, particles that can emit light when irradiated with a plurality of light are included in the flying droplet, the particles that can emit light when irradiated with light overlap. As a result, there is a possibility that the particle counting means may erroneously detect the number of particles that can emit light when the light contained in the droplet is irradiated (count error occurs), but two or more light receiving means are provided. Thus, it is possible to reduce the influence of overlapping light-emitting particles when irradiated with light.
The particle counting means described later can be executed by comparing the luminance value or area value of particles that can emit light when irradiated with light with a preset threshold value. When two or more light receiving means are installed, it is possible to suppress the occurrence of count errors by adopting data indicating the maximum value among the luminance values or area values obtained from the respective light receiving means (particles). If the overlap occurs, both the luminance value and the area value are reduced). When a plurality of two-dimensional light receiving elements are installed, the number of particles may be determined by an algorithm for estimating the number of particles based on a plurality of obtained shape data.

光を照射された粒子からの発光は、粒子から全方位に発せられる。このため、2つ以上の受光手段としては、発光を受光可能な位置に配することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、それぞれの受光方向とのなす角が0°とならない位置に配されることが好ましい。発光の重なりが少ない状態の情報が得られる点で有利である。   Light emission from the particle irradiated with light is emitted from the particle in all directions. For this reason, the two or more light receiving means are not particularly limited as long as they can be arranged at positions where light emission can be received, and can be appropriately selected according to the purpose. It is preferable to be arranged at a position where the angle does not become 0 °. It is advantageous in that information in a state where there is little overlap of light emission can be obtained.

2つ以上の受光手段のうち少なくとも1つの受光手段は、その受光方向が他の受光手段の受光方向と略直交方向に位置するように配されることが好ましい。これにより、1つの受光手段及び他の受光手段を用いた場合、1つの受光手段及び他の受光手段により受光した情報のうち、いずれかの情報を選択する際に、発光の重なりが少ない状態の情報を選択できる。なお、略直交とは、80°以上100°以下を意味する。   It is preferable that at least one light receiving unit among the two or more light receiving units is arranged so that the light receiving direction thereof is positioned substantially perpendicular to the light receiving direction of the other light receiving units. As a result, when one light receiving means and another light receiving means are used, when selecting one of the information received by one light receiving means and the other light receiving means, there is little overlap of light emission. Information can be selected. In addition, substantially orthogonal means 80 degrees or more and 100 degrees or less.

上記の2つの受光手段以外の受光手段における受光方向としては、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。受光手段が2つ以上の場合、2つ以上の受光手段を同一平面上に位置するように配されるとき、隣り合う受光手段の受光方向がなす角を、360°を受光手段の個数で等分した角度になるようにすることが好ましい。例えば、3つの受光手段を同一平面上に位置するように配されるときは、隣り合う受光手段の受光方向をそれぞれ120°となる位置するように配されることが好ましい。   The light receiving direction in the light receiving means other than the above two light receiving means is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. When there are two or more light receiving means, when two or more light receiving means are arranged on the same plane, the angle formed by the light receiving directions of adjacent light receiving means is 360 ° by the number of light receiving means, etc. It is preferable that the angle is divided. For example, when three light receiving units are arranged on the same plane, it is preferable that the light receiving directions of adjacent light receiving units be 120 °.

受光手段は、その受光方向が液滴の吐出方向と略直交方向に位置するように配されることが好ましく、すべての受光手段がその受光方向が液滴の吐出方向と略直交方向に位置するように配されることがより好ましい。これにより、受光手段の位置を調整しやすくすることができ、粒子計数装置の構造が複雑にならない点で有利である。
なお、コントラストを向上するため、光照射手段から出射される光が直接入射しない位置に受光手段を配置することが好ましい。
The light receiving means is preferably arranged so that the light receiving direction is positioned substantially perpendicular to the droplet discharge direction, and all the light receiving means are positioned substantially orthogonal to the droplet discharge direction. It is more preferable that they are arranged as described above. This makes it easy to adjust the position of the light receiving means, which is advantageous in that the structure of the particle counter is not complicated.
In order to improve the contrast, it is preferable to arrange the light receiving means at a position where the light emitted from the light irradiating means does not directly enter.

受光手段としては、受光面の略法線方向に受光した発光の輝度値及び発光の受光面における形状の情報を得ることが好ましい。これにより、粒子計数手段は、発光の輝度値に基づいて液滴に含まれる粒子を計数する第一の計数処理、及び、発光の受光面における形状の情報に基づいて液滴に含まれる粒子を計数する第二の計数処理の少なくともいずれかを行うことができるため、粒子の計数精度を向上させることができる。   As the light receiving means, it is preferable to obtain the luminance value of light emission received in the substantially normal direction of the light receiving surface and the shape information on the light receiving surface of the light emission. Thereby, the particle counting means counts the particles contained in the droplet based on the first counting process for counting the particles contained in the droplet based on the luminance value of the light emission, and the shape information on the light receiving surface of the light emission. Since at least one of the second counting processes for counting can be performed, the particle counting accuracy can be improved.

受光手段としては、複数の液滴の吐出に同期して発光を受光できることが好ましい。これにより、異なる位置から吐出された複数の液滴に、光照射手段から光が照射され、粒子からの発光をより確実に受光することができる。
なお、ここで、同期するとは、例えば、複数の液滴が吐出されて所定位置に達したときに液滴に光が照射され、光が照射されたときに発光可能な粒子が発光するタイミングで、受光手段が発光を受光することを意味する。つまり、受光手段は、異なる位置からの複数の液滴の吐出、及び光照射手段による光の照射に対して、それぞれ所定時間だけ遅延して発光を検出する。
The light receiving means is preferably capable of receiving light emission in synchronization with the discharge of a plurality of droplets. As a result, a plurality of droplets ejected from different positions are irradiated with light from the light irradiation means, and light emitted from the particles can be received more reliably.
Here, the term “synchronized” means, for example, the timing at which a droplet is irradiated with light when a plurality of droplets are ejected and reach a predetermined position, and the light-emitting particles emit light when irradiated with the light. Means that the light receiving means receives light emission. That is, the light receiving unit detects light emission with a predetermined time delay with respect to the ejection of a plurality of droplets from different positions and the light irradiation by the light irradiation unit.

なお、光照射手段が照射する光と比較して粒子からの発光が弱い場合、受光手段の受光面側に光の波長域を減衰させるフィルタを設置してもよい。フィルタを設置することにより、ノイズの少ない状態で受光手段が発光を受光できる。
フィルタとしては、例えば、光の波長を含む特定波長域を減衰させるノッチフィルタなどが挙げられる。
If the light emitted from the particles is weaker than the light emitted by the light irradiation means, a filter that attenuates the wavelength region of the light may be provided on the light receiving surface side of the light receiving means. By installing the filter, the light receiving means can receive light emission with less noise.
Examples of the filter include a notch filter that attenuates a specific wavelength range including the wavelength of light.

前述のように、光照射手段から照射される光は、パルス光が好ましいが、連続発振させた光としてもよい。この場合、吐出された飛翔中の液滴に連続発振させた光が照射されるタイミングで受光手段が発光を受光可能となるように制御することが好ましい。   As described above, the light emitted from the light irradiation means is preferably pulsed light, but may be light that is continuously oscillated. In this case, it is preferable to perform control so that the light receiving unit can receive light emission at the timing when the continuously oscillated light is applied to the ejected flying droplet.

<粒子計数手段及び粒子計数工程>
粒子計数手段は、受光手段により受光した発光に基づき、複数の液滴に含まれる粒子を計数する手段である。
粒子計数工程は、受光手段により受光した発光に基づき、複数の液滴に含まれる粒子を計数する工程であり、粒子計数手段により好適に行うことができる。
<Particle counting means and particle counting step>
The particle counting means is a means for counting particles contained in a plurality of droplets based on light emission received by the light receiving means.
The particle counting step is a step of counting particles contained in a plurality of droplets based on light emission received by the light receiving unit, and can be suitably performed by the particle counting unit.

粒子計数手段は、発光の輝度値に基づいて液滴に含まれる粒子を計数する第一の計数処理、及び、発光の受光面における形状の情報に基づいて液滴に含まれる粒子を計数する第二の計数処理の少なくともいずれかを行うことが好ましい。
次に、粒子計数手段が行う第一の計数処理及び第二の計数処理について説明する。
The particle counting means counts particles contained in the droplet based on the first counting process for counting particles contained in the droplet based on the luminance value of light emission, and information on the shape of the light receiving surface of light emission. It is preferable to perform at least one of the two counting processes.
Next, the first counting process and the second counting process performed by the particle counting unit will be described.

[発光の輝度値に基づいて粒子を計数する第一の計数処理]
発光の輝度値に基づいて粒子を計数する第一の計数処理としては、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、(1)少なくとも2つの受光手段が受光した発光の輝度値に基づき、あらかじめ取得した検量線を用いて粒子の個数を判定する処理、(2)受光手段が受光した発光の個数のうち最も多い発光の個数を粒子の個数として計数する処理などが挙げられる。
[First counting process for counting particles based on luminance value of light emission]
The first counting process for counting particles based on the luminance value of light emission is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, (1) the light emission received by at least two light receiving means A process of determining the number of particles using a calibration curve acquired in advance based on a luminance value, and (2) a process of counting the largest number of emitted light among the number of emitted light received by the light receiving means as the number of particles. It is done.

上記(1)の処理では、発光が透過可能な粒子であれば、発光が重なる場合でも、発光の総輝度値により検量線を用いて粒子の個数を判定することができる。発光が透過しない粒子であっても、2つ以上の受光手段から発光の輝度値を得るため、発光が重なっていない、あるいは発光の重なりが少ない発光の輝度値に基づいて、粒子を計数することができる。   In the processing of (1) above, if the particles can transmit light, the number of particles can be determined using a calibration curve based on the total luminance value of the light even if the light is overlapped. In order to obtain emission brightness values from two or more light-receiving means, even if the particles do not transmit light emission, the particles are counted based on the emission brightness values where the emission does not overlap or the emission overlap is small. Can do.

上記(2)の処理では、それぞれの受光手段が受光した発光の輝度値に基づいて、輝度値が所定の範囲内にある発光の個数をそれぞれ求め、求めた発光の個数のうち最も多い発光の個数を粒子の個数として計数することができる。   In the process (2) above, the number of light emission having a luminance value within a predetermined range is obtained based on the luminance value of the light emission received by each light receiving means, and the largest light emission number among the obtained light emission numbers. The number can be counted as the number of particles.

これらの中でも、上記(1)の処理が好ましい。第一の計数処理が上記(1)の処理であると、粒子の個数を計数する精度が高まる点で有利である。
第一の計数処理を行う場合、受光手段としては、一次元素子を用いてもよく、二次元素子を用いてもよい。
Among these, the treatment (1) is preferable. It is advantageous in that the accuracy of counting the number of particles is increased when the first counting process is the process (1).
When performing the first counting process, the light receiving means may be a one-dimensional element or a two-dimensional element.

[発光の受光面における形状の情報に基づいて粒子を計数する第二の計数処理]
発光の受光面における形状の情報に基づいて粒子を計数する第二の計数処理としては、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、(3)発光の受光面における形状の曲率半径を求め、求めた曲率半径のうち所定の範囲内にある曲率半径の中心の個数を粒子の個数として計数する処理、(4)発光の受光面における形状の外周の長さが所定の範囲内にある発光の個数を計数する処理、(5)発光の受光面における形状の外周の変曲点の個数を粒子の個数として計数する処理、(6)発光の受光面における形状の外周の接線の傾きの符号が変わる回数を粒子の個数として計数する処理などが挙げられる。
[Second Counting Process for Counting Particles Based on Shape Information on Light Receiving Surface]
There is no restriction | limiting in particular as 2nd counting processing which counts particles based on the information of the shape in the light-receiving surface of light emission, For example, (3) Shape in the light-receiving surface of light emission can be selected suitably. (4) a process for counting the number of centers of curvature radii within a predetermined range of the calculated curvature radii as the number of particles, and (4) the length of the outer periphery of the shape on the light receiving surface is predetermined. Processing for counting the number of light emission within the range, (5) processing for counting the number of inflection points on the outer periphery of the shape on the light receiving surface of the light emission, and (6) processing on the outer periphery of the shape on the light receiving surface of the light emission. For example, a process of counting the number of changes in the sign of the tangential slope as the number of particles.

上記(3)の処理では、曲率半径が所定の範囲より小さい場合、粒子からの発光以外の屈折した光や散乱した光などが受光されているため、曲率半径が所定の範囲より小さい発光は除外する。また、曲率半径が所定の範囲より大きい場合、粒子が液滴の外辺部近傍に存在しているとき、光を照射して粒子を発光させると、粒子からの発光が液滴の球面内側に反射する現象により、液滴の外辺部が発光して見えるため、粒子からの発光ではないと判定して除外する。発光の受光面における形状の情報に基づき算出した曲率半径のうち所定の範囲内にある曲率半径を算出した際の円の中心の個数を粒子の個数として計数することができる。   In the process of (3) above, when the radius of curvature is smaller than the predetermined range, refracted light other than the light emitted from the particles, scattered light, etc. are received, so light emission with a radius of curvature smaller than the predetermined range is excluded. To do. In addition, when the radius of curvature is larger than the predetermined range, when the particle is present near the outer edge of the droplet, the light emitted from the particle is emitted inside the spherical surface of the droplet when light is emitted. Due to the phenomenon of reflection, the outer edge of the droplet appears to emit light, so it is determined that the light is not emitted from the particle and is excluded. Of the curvature radii calculated based on the shape information on the light receiving surface, the number of circle centers when the curvature radii within a predetermined range are calculated can be counted as the number of particles.

上記(4)の処理は、上記(3)の処理における曲率半径を発光の受光面における形状の外周の長さに置き換えたものである。   In the process (4), the radius of curvature in the process (3) is replaced with the length of the outer periphery of the shape of the light receiving surface for light emission.

上記(5)の処理では、例えば、2つの発光が重なったときには変曲点の個数が2個になり、3つの発光が重なったときには変曲点の個数が3個になるため、変曲点の個数を粒子の個数として計数することができる。   In the process of (5) above, for example, when two luminescences overlap, the number of inflection points is two, and when three luminescences overlap, the number of inflection points is three. Can be counted as the number of particles.

上記(6)の処理では、例えば、2つの発光が重なったときには接線の傾きの符号が2回変わり、3つの発光が重なったときには接線の傾きの符号が3回変わるため、接線の傾きの符号が変わる回数を粒子の個数として計数することができる。   In the process (6), for example, the sign of the tangential slope changes twice when two light emissions overlap, and the sign of the tangential slope changes three times when three light emissions overlap, so the sign of the tangential slope Can be counted as the number of particles.

これらの中でも、上記(3)の処理が好ましい。即ち、粒子計数手段が、発光の受光面における形状の情報に基づき曲率半径を算出し、所定の範囲内にある曲率半径を算出した際の円の中心の個数を粒子の個数として計数する第二の計数処理を行うことがより好ましい。第二の計数処理が上記(3)の処理であると、粒子が複数であっても計数が容易となり、粒子を計数する精度が高まる点で有利である。   Among these, the process (3) is preferable. That is, the particle counting means calculates the radius of curvature based on the shape information on the light receiving surface of the light emission, and counts the number of the centers of the circles when calculating the radius of curvature within a predetermined range as the number of particles. It is more preferable to perform the counting process. When the second counting process is the process (3), counting is easy even if there are a plurality of particles, and this is advantageous in that the accuracy of counting the particles is increased.

第二の計数処理を行う場合、受光手段としては、二次元素子を用いることが好ましい。受光手段が二次元素子であれば、二次元画像を得やすい点で有利である。
受光手段から得られた二次元画像に基づいて、発光の受光面における形状に基づいて曲率半径を算出するための画像処理を行うソフトウェアを用いてもよい。
画像処理を行うソフトウェアとしては、例えば、ImageJ(アメリカ国立衛生研究所製、オープンソース)などが挙げられる。
When performing the second counting process, it is preferable to use a two-dimensional element as the light receiving means. If the light receiving means is a two-dimensional element, it is advantageous in that a two-dimensional image can be easily obtained.
Based on the two-dimensional image obtained from the light receiving means, software that performs image processing for calculating the radius of curvature based on the shape of the light receiving surface of the light emission may be used.
Examples of software that performs image processing include ImageJ (manufactured by the National Institutes of Health, open source).

[第一の計数処理と第二の計数処理の順序]
第一の計数処理と第二の計数処理の順序としては、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、粒子計数手段が、第一の計数処理を行い、粒子を計数できないと判定したとき、第二の計数処理を行い、粒子を計数することが好ましい。
第一の計数処理のほうが第二の計数処理よりも処理速度が速いため、第一の計数処理を先に行う。第一の計数処理の際に、例えば、粒子からの発光が液滴の球面内側に反射する現象のため、発光の輝度値に基づいて検量線により粒子を計数することが困難な場合がある。この場合、あらかじめ検量線に判定不可領域を設けておくことにより、第一の計数処理では粒子を計数できないと判定し、第二の計数処理に切り換えることにより、液滴に含まれる粒子の計数精度を向上させることができる。
[Order of first counting process and second counting process]
The order of the first counting process and the second counting process is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, the particle counting means cannot perform the first counting process and count the particles. When it is determined, it is preferable to perform the second counting process and count the particles.
Since the first counting process is faster than the second counting process, the first counting process is performed first. In the first counting process, it may be difficult to count particles with a calibration curve based on the luminance value of light emission, for example, due to a phenomenon in which light emission from the particle is reflected inside the spherical surface of the droplet. In this case, by providing a non-determinable region in the calibration curve in advance, it is determined that particles cannot be counted in the first counting process, and switching to the second counting process makes it possible to count the particles contained in the droplets. Can be improved.

粒子計数手段が、粒子の個数が0個であると判定したとき、液滴を更に吐出することが好ましい。これにより、被付着物に所定の個数の粒子を付着させることができる。
なお、粒子の個数が0個である液滴を被付着物に付着させないようにすることもできる。これにより、被付着物の汚損を防止することができる。
When the particle counting means determines that the number of particles is zero, it is preferable to further discharge droplets. Thereby, a predetermined number of particles can be adhered to the adherend.
In addition, it is possible to prevent a droplet having zero particles from adhering to an adherend. Thereby, the contamination of the adherend can be prevented.

また、粒子計数手段が、粒子の数が1個以上であると判定したとき、粒子の個数が1個以上であると判定した液滴を被付着物に付着させた後、被付着物に付着させた位置とは別の位置に、液滴を吐出する工程などの次工程に移行するようにしてもよい。
更に、異なる位置から所定の回数の液滴を吐出した後に、後述する記録手段に記録した発光の輝度値及び発光の受光面における形状の情報を読み出し、吐出させた各々の液滴に含まれる粒子の個数を計数するようにしてもよい。
Further, when the particle counting means determines that the number of particles is one or more, the droplet counting unit determines that the number of particles is determined to be one or more and then adheres to the adherend. You may make it transfer to next processes, such as a process of discharging a droplet, in the position different from the made position.
Further, after ejecting a predetermined number of droplets from different positions, the luminance value of light emission recorded in the recording means described later and the shape information on the light-receiving surface of the light emission are read, and the particles contained in each ejected droplet May be counted.

粒子計数手段は、本発明の粒子計数装置の各動作を制御するCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、メインメモリなどを有し、粒子計数装置全体の動作を制御するための制御プログラムに基づいて各種処理を実行する。   The particle counting means includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a main memory, etc. for controlling each operation of the particle counting device of the present invention. Various processes are executed based on a control program for controlling the operation.

<その他の手段及びその他の工程>
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るが、光学系、記録手段を有することが好ましい。その他の工程は、その他の手段により好適に行われる。
<Other means and other processes>
Other means are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, it is preferable to have an optical system and a recording means. Other steps are preferably performed by other means.

光学系としては、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、光照射手段から出射された光を液滴に集光させるためのレンズ、光をフィルタリングして受光手段が発光を受光しやすくするためのフィルタなどが挙げられる。   The optical system is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a lens for condensing light emitted from the light irradiation means into a droplet, a light receiving means for filtering light, Examples thereof include a filter for facilitating light reception.

記録手段としては、受光手段により受光された発光の輝度値及び発光の受光面における形状の情報を記録できれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、RAM(Random Access Memory)などが挙げられる。   The recording unit is not particularly limited as long as it can record the luminance value of the light emission received by the light receiving unit and the shape information on the light receiving surface of the light emission, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, RAM (Random Access Memory) ) And the like.

(液滴形成装置)
本発明の液滴形成装置は、本発明の粒子計数装置と、液滴吐出手段と、を備え、更に必要に応じてその他の手段を備える。
(Droplet forming device)
The droplet forming apparatus of the present invention includes the particle counter of the present invention and a droplet discharge means, and further includes other means as necessary.

<液滴吐出手段及び液滴吐出工程>
液滴吐出手段は、吐出開始地点として、複数の吐出口を有する手段である。
複数の吐出口は、本発明の粒子計数装置の光照射手段における複数の液滴が吐出される異なる位置(吐出開始地点)に相当する。
<Droplet ejection means and droplet ejection process>
The droplet discharge means is a means having a plurality of discharge ports as discharge start points.
The plurality of discharge ports correspond to different positions (discharge start points) at which a plurality of droplets are discharged in the light irradiation means of the particle counter of the present invention.

液滴吐出手段の動作方式としては、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、圧電素子を用いた圧電加圧方式、ヒータを用いたサーマル方式、静電引力によって液を引っ張る静電方式等によるインクジェットヘッドなどが挙げられる。これらの中でも、粒子に対する熱や電場のダメージが比較的小さい点から、圧電加圧方式が好ましい。   The operation method of the droplet discharge means is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the piezoelectric pressurization method using a piezoelectric element, the thermal method using a heater, or the liquid by electrostatic attraction. Inkjet heads using an electrostatic method or the like that pulls the ink. Among these, the piezoelectric pressurization method is preferable from the viewpoint of relatively small heat and electric field damage to the particles.

液滴吐出手段は、液体保持部と、膜状部材と、振動部材とを有することが好ましく、更に必要に応じてその他の部材を有することがより好ましい。
液滴吐出手段としては、オープンヘッド、及びクローズヘッドのいずれであっても構わない。
The droplet discharge means preferably includes a liquid holding portion, a film-like member, and a vibration member, and more preferably includes other members as necessary.
The droplet discharge means may be either an open head or a closed head.

−液体保持部−
液体保持部は、光を照射されたときに発光可能な粒子を含む液体を保持する部である。
液滴吐出手段がオープンヘッドの場合には、大気開放部を上部側に有している。なお、大気開放部の位置は上部に限定されない。液体中に混入した気泡は大気開放部から排出可能に構成されている。
-Liquid holding part-
The liquid holding unit is a unit that holds a liquid containing particles that can emit light when irradiated with light.
When the droplet discharge means is an open head, it has an air release part on the upper side. Note that the position of the atmosphere opening part is not limited to the upper part. The bubbles mixed in the liquid are configured to be discharged from the atmosphere opening portion.

液体保持部の形状、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。
液体保持部の材質としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム等や、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニアなどが挙げられる。
これらの中でも、粒子として細胞やタンパク質を用いる際には、細胞やタンパク質に対する付着性の低い材料を用いることが好ましい。
細胞の付着性は一般的に材質の水との接触角に依存性があると言われており、材質の親水性が高い又は疎水性が高いときには細胞の付着性が低い。親水性の高い材料としては各種金属材料やセラミックス(金属酸化物)を用いることが可能であり、疎水性が高い材料としてはフッ素樹脂等を用いることが可能である。
これら以外にも、材料表面をコーティングすることで細胞接着性を低下させることも考えられる。例えば、材料表面を前述の金属又は金属酸化物材料でコーティングすることや、細胞膜を模した合成リン脂質ポリマー(例えば、日油株式会社製、Lipidure)によってコーティングすることが可能である。
There is no restriction | limiting in particular about the shape of a liquid holding | maintenance part, a magnitude | size, a material, and a structure, According to the objective, it can select suitably.
Examples of the material of the liquid holding part include stainless steel, nickel, aluminum, silicon dioxide, alumina, zirconia, and the like.
Among these, when cells or proteins are used as particles, it is preferable to use materials having low adhesion to cells and proteins.
Cell adhesion is generally said to be dependent on the contact angle of the material with water. When the material is highly hydrophilic or highly hydrophobic, the cell adhesion is low. Various metal materials and ceramics (metal oxide) can be used as the highly hydrophilic material, and fluorine resin or the like can be used as the highly hydrophobic material.
In addition to these, it is also conceivable to reduce cell adhesion by coating the material surface. For example, the surface of the material can be coated with the above-mentioned metal or metal oxide material, or can be coated with a synthetic phospholipid polymer that imitates a cell membrane (for example, Lipidure manufactured by NOF Corporation).

−膜状部材−
膜状部材は、複数の吐出口(ノズル)が形成され,液体保持部に保持された液体をその振幅運動による振動により複数の吐出口から液滴として吐出する部材である。
膜状部材は、液滴吐出手段がオープンヘッドの場合には、液体保持部の下端部に固定されている。
膜状部材は、液滴吐出手段がクローズヘッドの場合には、液体保持部の上端部に固定されている。
液体保持部に保持された液体は、膜状部材の振動により貫通孔である複数の吐出口から液滴として吐出される。
-Membrane member-
The film-like member is a member in which a plurality of discharge ports (nozzles) are formed and the liquid held in the liquid holding unit is discharged as droplets from the plurality of discharge ports by vibration due to the amplitude motion.
The film-like member is fixed to the lower end portion of the liquid holding portion when the droplet discharge means is an open head.
The film-like member is fixed to the upper end portion of the liquid holding portion when the droplet discharge means is a closed head.
The liquid held in the liquid holding portion is discharged as droplets from a plurality of discharge ports that are through holes by the vibration of the film 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、菱形などが挙げられる。
膜状部材の材質としては、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、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。これらの中でも、上記液体保持部と同様に、粒子として細胞やタンパク質を用いる場合には、細胞やタンパク質に対する付着性の低い材料を用いることが好ましい。
There is no restriction | limiting in particular about the planar shape of a membranous member, a magnitude | size, a material, and a structure, According to the objective, it can select suitably.
Examples of the planar shape of the film member include a circle, an ellipse, a rectangle, a square, and a rhombus.
As the material of the film-like member, it is preferable to use a material having a certain degree of hardness because the film-like member vibrates easily if it is too soft, and it is difficult to suppress vibration immediately when not discharging. Examples thereof include metals, ceramics, and polymer materials. Specific examples include stainless steel, nickel, aluminum, silicon dioxide, alumina, and zirconia. Among these, similarly to the liquid holding unit, when cells or proteins are used as particles, it is preferable to use a material having low adhesion to cells or proteins.

−複数の吐出口−
複数の吐出口としては、その配列数、配列態様、間隔(ピッチ)、開口形状、開口の大きさなどについては、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。
吐出口の配列数としては、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、液滴吐出手段の吐出面の長さ方向に沿って1列以上配設されていることが好ましく、1列以上4列以下がより好ましい。吐出口を1列以上設けることにより、単位時間当りの吐出する液滴数を増加させることができると共に、粒子の種類(例えば、細胞の種類など)応じて列を変えて一度に吐出することができる。
1列当たりの吐出口の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、2個以上100個以下が好ましく、2個以上50個以下がより好ましく、2個以上12個以下が更に好ましい。1列当たりの吐出口の数が2個以上100個以下であると、単位時間当りの吐出する液滴数を増加させることができる高い生産性を有する粒子計数装置を提供することができる。
複数の吐出口の配列態様としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、規則配列(例えば、千鳥格子配列など)であっても、不規則配列であってもよい。
複数の吐出口が、複数列である場合には、隣接する吐出口から吐出される液滴同士の干渉を防止でき、粒子の検出感度を向上させるため、各列の間に仕切り部材を設けることが好ましい。仕切り部材としては、例えば、仕切り板などが挙げられる。
複数の吐出口は、等間隔に並んで配列されていることが好ましく、隣接する吐出口の中心間の最短距離である間隔(ピッチ)P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、例えば、50μm以上1,000μm以下が好ましい。
複数の吐出口の開口形状としては、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、円形、楕円形、四角形などが挙げられる。
複数の吐出口の平均径としては、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、粒子が吐出口に詰まることを避けるため、粒子の大きさの2倍以上とすることが好ましい。
粒子が、例えば、動物細胞、特にヒトの細胞である場合、ヒトの細胞の大きさは、一般的に、5μm以上50μm以下であるため、複数の吐出口の平均径は、使用する細胞に合わせて、10μm以上100μm以下が好ましい。
一方で、液滴が大きくなり過ぎると、微小液滴を形成するという目的の達成が困難となるため、複数の吐出口の平均径は、200μm以下であることが好ましい。したがって、複数の吐出口の平均径は、10μm以上200μm以下がより好ましい。
-Multiple outlets-
There are no particular restrictions on the number, arrangement, spacing (pitch), opening shape, opening size, etc. of the plurality of discharge ports, and they can be appropriately selected according to the purpose.
The number of discharge ports arranged is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. However, it is preferable that one or more rows are arranged along the length direction of the discharge surface of the droplet discharge means. 1 column or more and 4 columns or less are more preferable. By providing one or more rows of ejection ports, the number of droplets ejected per unit time can be increased, and at the same time, the rows can be changed according to the type of particles (for example, the type of cells). it can.
The number of discharge ports per row is not particularly limited and is appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 2 or more and 100 or less, more preferably 2 or more and 50 or less, and 2 or more and 12 The following is more preferable. When the number of ejection ports per row is 2 or more and 100 or less, it is possible to provide a particle counter having high productivity that can increase the number of droplets ejected per unit time.
The arrangement mode of the plurality of discharge ports is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. The arrangement may be a regular arrangement (for example, a staggered arrangement) or an irregular arrangement. .
In the case where the plurality of ejection openings are in a plurality of rows, a partition member is provided between each row in order to prevent interference between droplets ejected from adjacent ejection ports and improve particle detection sensitivity. Is preferred. Examples of the partition member include a partition plate.
The plurality of discharge ports are preferably arranged at equal intervals, and the interval (pitch) P, which is the shortest distance between the centers of adjacent discharge ports, is not particularly limited and is appropriately selected according to the purpose. For example, it is preferably 50 μm or more and 1,000 μm or less.
There is no restriction | limiting in particular as opening shape of a some discharge outlet, According to the objective, it can select suitably, For example, circular, an ellipse, a square etc. are mentioned.
The average diameter of the plurality of discharge ports is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. However, in order to avoid particles from clogging the discharge ports, the average diameter may be twice or more than the particle size. preferable.
When the particle is, for example, an animal cell, particularly a human cell, the size of the human cell is generally not less than 5 μm and not more than 50 μm. 10 μm or more and 100 μm or less is preferable.
On the other hand, if the droplets are too large, it is difficult to achieve the purpose of forming microdroplets, and therefore the average diameter of the plurality of discharge ports is preferably 200 μm or less. Therefore, the average diameter of the plurality of discharge ports is more preferably 10 μm or more and 200 μm or less.

−振動部材−
振動部材は、膜状部材を振動させて複数の吐出口(ノズル)から液滴を吐出させる部材である。
振動部材は、液滴吐出手段がオープンヘッドである場合には、膜状部材の下面側に形成されている。
振動部材は、液滴吐出手段がクローズヘッドである場合には、膜状部材の上面側に形成されている。
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。
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、クローズヘッドの場合には、円形の振動部材を設けることが好ましい。また、オープンヘッドの場合には、複数の吐出口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。
-Vibration member-
The vibration member is a member that causes the film-like member to vibrate and discharges droplets from a plurality of discharge ports (nozzles).
The vibrating member is formed on the lower surface side of the film-like member when the droplet discharge means is an open head.
The vibrating member is formed on the upper surface side of the film-like member when the droplet discharge means is a closed head.
There is no restriction | limiting in particular about the shape of a vibration member, a magnitude | size, a material, and a structure, According to the objective, it can select suitably.
The shape of the vibration member is not particularly limited and can be appropriately designed according to the shape of the film member. For example, when the planar shape of the film member is a circle, in the case of a closed head, It is preferable to provide a circular vibration member. In the case of an open head, it is preferable to form a vibrating member having an annular shape (ring shape) around the plurality of ejection openings.

振動部材としては、圧電素子が好適に用いられる。圧電素子としては、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。
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。これらの中でも、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)が好ましい。
A piezoelectric element is preferably used as the vibration member. As the piezoelectric element, for example, a structure in which electrodes for applying a voltage to the upper surface and the lower surface of a piezoelectric material are provided. In this case, by applying a voltage between the upper and lower electrodes of the piezoelectric element from the driving means, a compressive stress is applied in the lateral direction of the film, and the film member can be vibrated in the vertical direction of the film.
There is no restriction | limiting in particular as a piezoelectric material, According to the objective, it can select suitably, For example, a lead zirconate titanate (PZT), a bismuth iron oxide, a niobate metal substance, barium titanate, or these materials And metals and different oxides added. Among these, lead zirconate titanate (PZT) is preferable.

<その他の手段>
その他の手段としては、例えば、駆動手段を有することが好ましい。
駆動手段としては、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、液滴吐出手段が圧電加圧方式によるインクジェットヘッドである場合、液滴吐出手段に駆動電圧を入力する手段などが挙げられる。この場合、駆動手段が圧電素子を変形させることにより微小な液滴を吐出させることができる。
<Other means>
As other means, for example, it is preferable to have a drive means.
The driving means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, when the droplet discharge means is an inkjet head of a piezoelectric pressurization method, means for inputting a drive voltage to the droplet discharge means Etc. In this case, minute droplets can be ejected by the driving means deforming the piezoelectric element.

ここで、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。
本発明の液滴形成装置は、液滴吐出手段を備えた本発明の粒子計数装置に該当し、本発明の液滴形成装置に含まれるため、以下の本発明の液滴形成装置の実施形態の説明を通じて、本発明の粒子計数装置の実施形態についても説明する。
なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
Here, an embodiment of a droplet forming apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The droplet forming apparatus of the present invention corresponds to the particle counting apparatus of the present invention provided with the droplet discharge means, and is included in the droplet forming apparatus of the present invention. Therefore, the following embodiments of the droplet forming apparatus of the present invention are described below. Through the description, the embodiment of the particle counter of the present invention will also be described.
In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the overlapping description may be abbreviate | omitted. In addition, the number, position, shape, and the like of the following constituent members are not limited to the present embodiment, and can be set to a preferable number, position, shape, and the like in carrying out the present invention.

<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。
この図1の液滴形成装置1は、液滴吐出手段10、駆動手段20、光照射手段30、受光手段41、及び粒子計数手段50を有している。
図1では、4つの吐出口14のうちの1つから、1つの液滴を吐出している状態を代表的に示しているが、液滴を吐出するタイミングを適宜調整して、4つの吐出口14から、4つの液滴210を連続的に吐出することができる。
なお、図1では、受光手段41は1つだけを代表させて示しているが、4つの吐出口14から吐出される4つの液滴に含まれる粒子からの発光を受光可能な任意の位置及び数に配することができる。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a droplet forming apparatus according to the first embodiment.
The droplet forming apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a droplet discharge unit 10, a drive unit 20, a light irradiation unit 30, a light receiving unit 41, and a particle counting unit 50.
In FIG. 1, a state in which one droplet is discharged from one of the four discharge ports 14 is representatively shown. Four droplets 210 can be continuously discharged from the outlet 14.
In FIG. 1, only one light receiving means 41 is shown as a representative, but an arbitrary position where light emission from particles contained in four droplets discharged from the four discharge ports 14 can be received and Can be arranged in numbers.

液滴吐出手段10は、本実施形態ではクローズヘッドであり、液体保持部11と、4つの吐出口14が形成され、液体保持部11に保持された光を照射されたときに発光可能な粒子200を含む液体201を振動部材13の振動により4つの吐出口14から、図1中D3で示す吐出方向に4つの液滴210を吐出する膜状部材12とを有する。
なお、液体保持部11は、隔壁によって、4つの吐出口14毎に4つの液室に分けて構成することもできる。
The droplet discharge means 10 is a closed head in the present embodiment, and is formed with a liquid holding unit 11 and four discharge ports 14 and can emit light when irradiated with light held in the liquid holding unit 11. The liquid 201 containing 200 is provided with the film-like member 12 that discharges four droplets 210 from the four discharge ports 14 in the discharge direction indicated by D3 in FIG.
The liquid holding unit 11 can also be configured by dividing the liquid into four liquid chambers for each of the four discharge ports 14 by a partition.

液滴吐出手段10の動作方式としては、圧電素子を用いた圧電加圧方式が用いられている。   As an operation method of the droplet discharge means 10, a piezoelectric pressurization method using a piezoelectric element is used.

液体保持部11は、粒子200を含む液体201を保持する部であり、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、セラミックスなどから形成されている。
液体保持部11の下面側には貫通孔である吐出口14が4つ設けられているが、吐出口の数は、4つに限定されるものではない。4つの吐出口14は一列に整列して配置されており、吐出した4つの液滴210に光照射手段30からの光Lを照射することが可能な構成となっている。
The liquid holding unit 11 is a unit that holds the liquid 201 including the particles 200, and is formed of, for example, a metal such as stainless steel, nickel, or aluminum, silicon, ceramics, or the like.
Although four discharge ports 14 that are through holes are provided on the lower surface side of the liquid holding unit 11, the number of discharge ports is not limited to four. The four discharge ports 14 are arranged in a line and are configured to be able to irradiate the light L from the light irradiation means 30 to the four discharged droplets 210.

4つの吐出口14の径としては、粒子200の大きさの2倍以上とすることが好ましく、10μm以上100μm以下とすることがより好ましい。   The diameters of the four discharge ports 14 are preferably not less than twice the size of the particles 200, and more preferably not less than 10 μm and not more than 100 μm.

ここで、複数の吐出口14の液滴吐出手段の吐出面での配置状態について説明する。
図7は、液滴吐出手段10の吐出面11aの吐出口14の配置状態の一例を示す概略平面図であり、吐出口14が吐出面11aの長さ方向に沿って1列に6個配設されている。
図8は、液滴吐出手段10の吐出面11aの吐出口14の配置状態の一例を示す概略平面図であり、吐出口14が吐出面11aの長さ方向に沿って1列に12個配設されている。
図9は、液滴吐出手段10の吐出面11aの吐出口14の配置状態の一例を示す概略平面図であり、吐出口14が吐出面11aの長さ方向に沿って3列に合計36個配設されている。
図10は、液滴吐出手段10の吐出面11aの吐出口14の配置状態の一例を示す概略平面図であり、吐出口14が吐出面11aの長さ方向に沿って3列に合計20個配設されている(いわゆる千鳥格子配列)。
図11は、液滴吐出手段10の吐出面11aの吐出口14の配置状態の一例を示す概略平面図であり、吐出口14が吐出面11aの長さ方向に沿って3列に合計36個配設されており、各列の間に仕切り部材25が設けられている。
Here, the arrangement state of the plurality of discharge ports 14 on the discharge surface of the droplet discharge means will be described.
FIG. 7 is a schematic plan view showing an example of the arrangement state of the discharge ports 14 on the discharge surface 11a of the droplet discharge means 10, and six discharge ports 14 are arranged in one row along the length direction of the discharge surface 11a. It is installed.
FIG. 8 is a schematic plan view showing an example of the arrangement state of the discharge ports 14 on the discharge surface 11a of the droplet discharge means 10, and twelve discharge ports 14 are arranged in a line along the length direction of the discharge surface 11a. It is installed.
FIG. 9 is a schematic plan view showing an example of an arrangement state of the discharge ports 14 of the discharge surface 11a of the droplet discharge means 10, and a total of 36 discharge ports 14 in three rows along the length direction of the discharge surface 11a. It is arranged.
FIG. 10 is a schematic plan view showing an example of the arrangement state of the ejection ports 14 on the ejection surface 11a of the droplet ejection means 10, and a total of 20 ejection ports 14 in three rows along the length direction of the ejection surface 11a. It is arranged (a so-called houndstooth arrangement).
FIG. 11 is a schematic plan view showing an example of the arrangement state of the discharge ports 14 of the discharge surface 11a of the droplet discharge means 10, and a total of 36 discharge ports 14 in three rows along the length direction of the discharge surface 11a. The partition member 25 is provided between each row.

膜状部材12は、4つの吐出口14が形成され、液体保持部11に保持された粒子200を含む液体201を振動により4つの吐出口14から4つの液滴210を吐出する部であり、本実施形態では、液滴吐出手段10がクローズヘッドであるため、液体保持部11の上端部に固定されている。膜状部材12の平面形状は、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、円形、楕円形状、四角形などが挙げられる。   The film-like member 12 is a unit in which four discharge ports 14 are formed and the four liquid droplets 210 are discharged from the four discharge ports 14 by vibration of the liquid 201 including the particles 200 held in the liquid holding unit 11. In the present embodiment, since the droplet discharge means 10 is a closed head, it is fixed to the upper end portion of the liquid holding unit 11. The planar shape of the film-like member 12 is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a circle, an ellipse, and a rectangle.

振動部材13は、本実施形態では、液滴吐出手段10がクローズヘッドであるため、膜状部材12の上面に配置されている。振動部材13に駆動手段20から駆動信号を供給することにより、膜状部材12を振動させることができる。それによって、4つの吐出口14から4つの液滴210を吐出することができる。
振動部材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る。例えば、膜状部材の平面形状が円形である場合には、円形の振動部材を設けることが好ましい。
振動部材13としては圧電素子を用いており、圧電素子としては、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)を用いている。
In this embodiment, the vibrating member 13 is disposed on the upper surface of the film-like member 12 because the droplet discharge means 10 is a closed head. By supplying a driving signal from the driving means 20 to the vibrating member 13, the film-like member 12 can be vibrated. Thereby, four droplets 210 can be discharged from the four discharge ports 14.
The shape of the vibration member 13 can be designed according to the shape of the film-like member 12. For example, when the planar shape of the membrane member is circular, it is preferable to provide a circular vibration member.
A piezoelectric element is used as the vibration member 13, and lead zirconate titanate (PZT) is used as the piezoelectric element.

光照射手段30は、飛翔中の4つの液滴210に光を照射する。光照射手段30は、液滴吐出手段10による液滴の吐出に同期して(駆動手段20から液滴吐出手段10に供給される駆動信号に同期して)光を発することができる。なお、飛翔中とは、液滴210が液滴吐出手段10から吐出されてから、被着対象物に液滴が着滴するまでの状態を指す。
ここで、同期するとは、液滴吐出手段10による液滴の吐出と同時に(駆動手段20が液滴吐出手段10に駆動信号を供給するのと同時に)発光することではなく、液滴が飛翔して所定位置に達したときに液滴に光が照射されるタイミングで、光照射手段30が発光することを意味する。つまり、光照射手段30は、液滴吐出手段10による4つの液滴210の吐出(駆動手段20から液滴吐出手段10に供給される駆動信号)に対して、所定時間だけ遅延して発光する。
The light irradiation means 30 irradiates light to the four droplets 210 in flight. The light irradiation unit 30 can emit light in synchronization with the droplet discharge by the droplet discharge unit 10 (in synchronization with the drive signal supplied from the drive unit 20 to the droplet discharge unit 10). Note that “in flight” refers to a state from when the droplet 210 is ejected from the droplet ejection means 10 until the droplet is deposited on the deposition target.
Here, synchronizing means not emitting light at the same time when a droplet is ejected by the droplet ejecting means 10 (simultaneously with the driving means 20 supplying a driving signal to the droplet ejecting means 10), but the droplets fly. This means that the light irradiation means 30 emits light at the timing when the droplet is irradiated with light when it reaches a predetermined position. That is, the light irradiation unit 30 emits light with a predetermined time delay with respect to the discharge of the four droplets 210 by the droplet discharge unit 10 (the drive signal supplied from the drive unit 20 to the droplet discharge unit 10). .

光照射手段30より照射される光Lは,飛翔中の液滴1つに照射されることが好ましい。4つの吐出口14から同時に4つの液滴210が吐出され,光Lが4つの液滴210に同時に照射された場合、4つの液滴中に含まれる粒子200からの発光を同時に受光してしまうため、それぞれの液滴に含まれる粒子200の数をカウントすることが困難となってしまう。つまり、液滴中の粒子数カウントの精度を向上させるためには4つの吐出口14から4つの液滴が吐出されるタイミングをずらすことが好ましい。   It is preferable that the light L emitted from the light irradiation means 30 is applied to one flying droplet. When four droplets 210 are simultaneously ejected from the four ejection ports 14 and the light L is simultaneously irradiated onto the four droplets 210, light emission from the particles 200 included in the four droplets is received simultaneously. For this reason, it is difficult to count the number of particles 200 included in each droplet. That is, in order to improve the accuracy of counting the number of particles in the droplets, it is preferable to shift the timing at which the four droplets are ejected from the four ejection ports 14.

光照射手段30から発せられる光Lはパルス光であることが好ましく、例えば、固体レーザー、半導体レーザー、色素レーザーなどが好適に用いられる。光がパルス光である場合のパルス幅は10μs以下が好ましく、1μs以下がより好ましい。単位パルス当たりのエネルギーとしては、集光の有無等、光学系に大きく依存するが、0.1μJ以上が好ましく、1μJ以上がより好ましい。   The light L emitted from the light irradiation means 30 is preferably pulsed light. For example, a solid laser, a semiconductor laser, a dye laser, or the like is preferably used. When the light is pulsed light, the pulse width is preferably 10 μs or less, and more preferably 1 μs or less. The energy per unit pulse largely depends on the optical system, such as the presence or absence of light collection, but is preferably 0.1 μJ or more, and more preferably 1 μJ or more.

受光手段41は、飛翔中の4つの液滴に粒子200が含有されていた場合に、粒子200が光を励起光として吸収して発する蛍光を受光する。蛍光は、粒子200から四方八方に発せられるため、受光手段41は蛍光を受光可能な任意の位置に配置することができる。この際、コントラストを向上するため、光照射手段30から出射される光が直接入射しない位置に受光手段41を配置することが好ましい。
受光手段41としては、例えば、フォトダイオード、フォトセンサ等の一次元素子が挙げられるが、高感度な測定が必要な場合には、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオードを用いることが好ましい。受光手段として、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、ゲートCCD等の二次元素子を用いてもよい。
When the particles 200 are contained in four flying droplets, the light receiving means 41 receives fluorescence emitted by the particles 200 by absorbing light as excitation light. Since the fluorescence is emitted from the particle 200 in all directions, the light receiving means 41 can be arranged at any position where the fluorescence can be received. At this time, in order to improve the contrast, it is preferable to arrange the light receiving means 41 at a position where the light emitted from the light irradiation means 30 does not directly enter.
As the light receiving means 41, for example, a one-dimensional element such as a photodiode or a photosensor can be used. However, when highly sensitive measurement is required, it is preferable to use a photomultiplier tube or an avalanche photodiode. As the light receiving means, for example, a two-dimensional element such as a charge coupled device (CCD), a complementary metal oxide semiconductor (CMOS), or a gate CCD may be used.

なお、光照射手段30が発する光と比較して粒子200からの発光が弱いため、受光手段41の前段(受光面側)に光の波長域を減衰させるフィルタを設置してもよい。これにより、受光手段41において、非常にコントラストの高い光が粒子200の画像を得ることができる。フィルタとしては、例えば、光の波長を含む特定波長域を減衰させるノッチフィルタ等を用いることができる。   Since the light emitted from the particles 200 is weaker than the light emitted from the light irradiation means 30, a filter for attenuating the wavelength region of the light may be provided in front of the light receiving means 41 (on the light receiving surface side). Thereby, in the light receiving means 41, an image of the particles 200 can be obtained by light with very high contrast. As the filter, for example, a notch filter that attenuates a specific wavelength region including the wavelength of light can be used.

粒子計数手段50は、受光手段41からの情報に基づいて、4つの液滴中の粒子200の個数(ゼロである場合も含む)を検知する。
粒子計数手段50としては、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、メインメモリ等を含む構成とすることができる。この場合、粒子計数手段50の各種機能は、ROM等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてCPUにより実行されることによって実現できる。但し、粒子計数手段50の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、粒子計数手段50は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。
The particle counting unit 50 detects the number of particles 200 (including the case of zero) in the four droplets based on the information from the light receiving unit 41.
The particle counting means 50 may be configured to include, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a main memory, and the like. In this case, various functions of the particle counting means 50 can be realized by reading a program recorded in the ROM or the like into the main memory and executing it by the CPU. However, part or all of the particle counting means 50 may be realized only by hardware. The particle counting means 50 may be physically configured by a plurality of devices.

粒子計数手段50は、例えば、受光手段41が受光した光量と予め設定された閾値とを比較して、粒子200の個数を検知することができる。この場合には、受光手段41として一次元素子を用いても二次元素子を用いても構わない。
受光手段41として二次元素子を用いる場合は、粒子計数手段50は、受光手段41から得られた二次元画像に基づいて、粒子200の輝度値或いは面積を算出するための画像処理を行う手法を用いてもよい。この場合、粒子計数手段50は、画像処理により粒子200の輝度値或いは面積値を算出し、算出された輝度値或いは面積値と、予め設定された閾値とを比較することにより、粒子200の個数を検知することができる。また、二次元素子を用いる場合には、発光を受光する直前のタイミングにて液滴の画像を撮影することで,不吐出検知も可能となる.
For example, the particle counting unit 50 can detect the number of particles 200 by comparing the amount of light received by the light receiving unit 41 with a preset threshold value. In this case, a one-dimensional element or a two-dimensional element may be used as the light receiving means 41.
When a two-dimensional element is used as the light receiving unit 41, the particle counting unit 50 performs a method of performing image processing for calculating the luminance value or area of the particle 200 based on the two-dimensional image obtained from the light receiving unit 41. It may be used. In this case, the particle counting means 50 calculates the luminance value or area value of the particles 200 by image processing, and compares the calculated luminance value or area value with a preset threshold value to thereby determine the number of particles 200. Can be detected. In addition, when using a two-dimensional element, non-ejection detection can be performed by taking an image of a droplet at the timing immediately before receiving light emission.

粒子200としては、細胞が好ましく、蛍光色素によって染色された細胞及び蛍光タンパク質を発現可能な細胞の少なくともいずれかがより好ましい。これらは、自家蛍光を受光手段41が受光し、粒子計数手段50が液滴に含有された細胞の個数を検知することができる。
蛍光色素としては、例えば、セルトラッカーオレンジ、セルトラッカーレッドなどが挙げられる。
蛍光タンパク質としては、例えば、緑色蛍光タンパク質(GFP;green fluorescent protein)、赤色蛍光タンパク質(RFP;Red Fluorescent Protein)、黄色蛍光タンパク質(YFP;Yellow Fluorescent Protein)などが挙げられる。
The particle 200 is preferably a cell, and more preferably at least one of a cell stained with a fluorescent dye and a cell capable of expressing a fluorescent protein. In these, the autofluorescence is received by the light receiving means 41, and the particle counting means 50 can detect the number of cells contained in the droplet.
Examples of fluorescent dyes include cell tracker orange and cell tracker red.
Examples of the fluorescent protein include green fluorescent protein (GFP), red fluorescent protein (RFP), yellow fluorescent protein (YFP), and the like.

<第1の実施形態の変形例1>
図2は、第1の実施形態の変形例1の液滴形成装置の一例を示す概略図である。なお、第1の実施形態の変形例1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。
<Variation 1 of the first embodiment>
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a droplet forming apparatus according to Modification 1 of the first embodiment. Note that in the first modification of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the already described embodiment, and the description thereof is omitted.

図2に示す液滴形成装置1Aにおいて、図1に示す第1の実施形態の液滴形成装置1との違いは、第1のレンズ52、第2のレンズ53を介することで、4つの吐出口14から同時に液滴が吐出され、光が4つの液滴210に同時に照射された場合においても、4つの液滴のそれぞれに含まれる粒子数をカウントすることが可能となる点である。なお、吐出口の数は4つに限定されない。
なお、図2中、第1のレンズ52、第2のレンズ53、粒子計数手段50の位置は一例であり、4つの吐出口14から吐出される4つの液滴210の近傍であって、液滴の落下や被着対象物への着滴の邪魔にならない位置であれば特に制限はない。また、図2中、受光手段41の位置は、4つの吐出口14から吐出される4つの液滴210に含まれる粒子200からの発光を受光可能な任意の位置であって、液滴の被着対象物への着滴に邪魔にならない位置に配することができる。
The difference between the droplet forming apparatus 1A shown in FIG. 2 and the droplet forming apparatus 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 is that four discharge nozzles are provided via the first lens 52 and the second lens 53. Even when droplets are simultaneously ejected from the outlet 14 and light is simultaneously irradiated onto the four droplets 210, the number of particles contained in each of the four droplets can be counted. The number of discharge ports is not limited to four.
In FIG. 2, the positions of the first lens 52, the second lens 53, and the particle counting means 50 are examples, and are in the vicinity of the four droplets 210 discharged from the four discharge ports 14. There is no particular limitation as long as it is a position that does not interfere with the dropping of the droplets or the droplets to be deposited. In FIG. 2, the position of the light receiving means 41 is an arbitrary position at which light emission from the particles 200 included in the four droplets 210 discharged from the four discharge ports 14 can be received, It can arrange | position to the position which does not become obstructive for the landing to a landing subject.

受光手段41は、複数の受光手段がアレイ状に形成された構造を有している。4つの液滴のそれぞれに光が照射されたときに粒子200からの発光Lf1は、第1のレンズ52によって方向を変えられ、第2のレンズ53に集められ、第2のレンズ53によって受光手段41を構成する1つの受光手段上に結像することが可能となる。これにより、光が4つの液滴に同時に照射された場合であっても、4つの液滴のそれぞれに含まれる粒子200の数をカウントすることができる。
なお、必要に応じて、第1及び第2のレンズにミラーを組み合わせて調整してもよい。
The light receiving means 41 has a structure in which a plurality of light receiving means are formed in an array. When each of the four droplets is irradiated with light, the light emission Lf1 from the particle 200 is redirected by the first lens 52, collected by the second lens 53, and received by the second lens 53. Thus, it is possible to form an image on one light receiving means constituting 41. Thereby, even if it is a case where light is simultaneously irradiated to four droplets, the number of particles 200 contained in each of the four droplets can be counted.
In addition, you may adjust by combining a mirror with a 1st and 2nd lens as needed.

第1のレンズ42、及び第2のレンズ43としては、開口数(NA:Numerical Aperture)の高いレンズを用いることが好ましく、特に、対物レンズやfθレンズは、受光手段41に垂直に光を入射させることが可能であり、受光手段41の場所による依存性が出にくいため、好適である。ここで、対物レンズとは、収差の少ない拡大像を得ることが可能なレンズである。また、fθレンズとは、像高をy、焦点距離をf、レンズへの光入射角度をθとしたときに、y=fθが成立するレンズである。
受光手段41としては、例えば、CCDアレイやCMOSアレイ、フォトダイオードアレイ等を用いることが可能である。これらの中でも、感度や時間応答性の観点から、フォトダイオードアレイを用いることが最も好ましい。
As the first lens 42 and the second lens 43, it is preferable to use a lens having a high numerical aperture (NA). In particular, the objective lens and the fθ lens make light incident on the light receiving means 41 perpendicularly. This is preferable because it is less likely to depend on the location of the light receiving means 41. Here, the objective lens is a lens capable of obtaining an enlarged image with little aberration. The fθ lens is a lens in which y = fθ is established when the image height is y, the focal length is f, and the light incident angle to the lens is θ.
As the light receiving means 41, for example, a CCD array, a CMOS array, a photodiode array, or the like can be used. Among these, it is most preferable to use a photodiode array from the viewpoint of sensitivity and time response.

<第1の実施形態の変形例2>
図3は、第1の実施形態の変形例2の液滴形成装置の一例を示す概略図である。なお、第1の実施形態の変形例2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。
<Modification 2 of the first embodiment>
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a droplet forming apparatus according to a second modification of the first embodiment. Note that in the second modification of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the embodiment described above, and the description thereof is omitted.

図3に示す液滴形成装置1Bにおいて、図1に示す第1の実施形態の液滴形成装置1との違いは、4つの吐出口14から吐出される4つの液滴210に含まれる粒子からの発光を、2つの受光手段41、42によりそれぞれ異なる方向から受光している点である。なお、吐出口の数は、4つに限定されない。
液滴形成装置1Bは、液滴吐出手段10と、駆動手段20と、光照射手段30と、受光手段41及び42と、粒子計数手段50とを有する。
なお、図3中、受光手段41、42の位置及び数は一例であり、4つの吐出口14から吐出される4つの液滴210に含まれる粒子200からの発光を受光可能な任意の位置及び数に配することができる。
In the droplet forming apparatus 1B shown in FIG. 3, the difference from the droplet forming apparatus 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 is that particles contained in four droplets 210 ejected from the four ejection ports 14 are used. Is emitted from different directions by the two light receiving means 41 and 42. Note that the number of discharge ports is not limited to four.
The droplet forming apparatus 1B includes a droplet discharge unit 10, a drive unit 20, a light irradiation unit 30, light receiving units 41 and 42, and a particle counting unit 50.
In FIG. 3, the positions and the number of the light receiving means 41 and 42 are merely examples, and arbitrary positions where light emission from the particles 200 included in the four droplets 210 discharged from the four discharge ports 14 can be received and Can be arranged in numbers.

液滴吐出手段10は、クローズヘッドであり、液体保持部11に光が照射されたときに粒子200を含む液体201を収容し、液体保持部11の上側に配置された振動部材13の振動により、粒子200を含んだ4つの液滴210を、図3中のD3で示す吐出方向に4つの吐出口14から吐出することができる。   The droplet discharge means 10 is a closed head, and stores the liquid 201 including the particles 200 when the liquid holding unit 11 is irradiated with light. By the vibration of the vibrating member 13 disposed above the liquid holding unit 11 The four droplets 210 including the particles 200 can be discharged from the four discharge ports 14 in the discharge direction indicated by D3 in FIG.

駆動手段20は、液滴吐出手段10の振動部材13と電気的に接続されており、振動部材13に駆動電圧を印加し、振動部材13を振動させることにより4つの吐出口14から4つの液滴210を吐出させる。   The driving unit 20 is electrically connected to the vibration member 13 of the droplet discharge unit 10, and applies a driving voltage to the vibration member 13 to cause the vibration member 13 to vibrate, thereby causing four liquids to be discharged from the four discharge ports 14. Drops 210 are ejected.

光照射手段30は、駆動手段20と電気的に接続されており、駆動手段20から同期信号を入力される。同期信号を入力された光照射手段30は、液滴吐出手段10による4つの液滴210の吐出タイミングに合わせて、光としてのレーザー光Lを4つの液滴210に照射する。   The light irradiation unit 30 is electrically connected to the driving unit 20 and receives a synchronization signal from the driving unit 20. The light irradiation unit 30 to which the synchronization signal is input irradiates the four droplets 210 with the laser light L as light in accordance with the discharge timing of the four droplets 210 by the droplet discharge unit 10.

2つの受光手段41及び42は、いずれも光照射手段30を介して駆動手段20と電気的に接続されており、駆動手段20から同期信号を入力される。同期信号を入力された受光手段41及び42は、光照射手段30のレーザー光Lにより粒子200が発光するタイミングに合わせて、発光Lf1及び発光Lf2を受光する。これにより、受光手段41及び42は、発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値、並びに発光Lf1の受光面における形状及び発光Lf2の受光面における形状の情報をそれぞれ得る。   The two light receiving means 41 and 42 are both electrically connected to the driving means 20 via the light irradiation means 30, and a synchronization signal is input from the driving means 20. The light receiving means 41 and 42 to which the synchronization signal is input receive the light emission Lf1 and the light emission Lf2 in accordance with the timing at which the particles 200 emit light by the laser light L of the light irradiation means 30. Thereby, the light receiving means 41 and 42 obtain the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2, and information on the shape of the light receiving surface of the light emission Lf1 and the shape of the light receiving surface of the light emission Lf2.

粒子計数手段50は、2つの受光手段41及び42により受光した発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値、並びに発光Lf1の受光面における形状及び発光Lf2の受光面における形状の情報に基づき、4つの液滴210に含まれる粒子200を計数する。   The particle counting means 50 is based on the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2 received by the two light receiving means 41 and 42, and information on the shape of the light emission surface of the light emission Lf1 and the shape of the light emission surface of the light emission Lf2. The particles 200 contained in one droplet 210 are counted.

図12は、図3に示した液滴形成装置1Bにおける2つの受光手段41、42の位置関係の一例を示す説明図である。図12では、液滴210の吐出方向を紙面奥行き方向としており、吐出口14の直下には、被着対象物300が配置されている。なお、図12では、4つの吐出口のうち1つを代表させて示している。
図12に示すように、光照射手段30、ミラー60、及びレンズ70は、光照射手段30により照射されたレーザー光Lがミラー60に反射してレンズ70を介して吐出方向に吐出された液滴(図12中の吐出口14の位置)に集光されるように配置されている。
2つの受光手段41及び42は、吐出方向を法線とする平面上に、受光手段41の受光方向D1と、受光手段42の受光方向D2とがなす角を90°として配置されている。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of the positional relationship between the two light receiving means 41 and 42 in the droplet forming apparatus 1B shown in FIG. In FIG. 12, the discharge direction of the droplets 210 is the depth direction of the paper surface, and the adherend object 300 is disposed immediately below the discharge port 14. In FIG. 12, one of the four discharge ports is shown as a representative.
As shown in FIG. 12, the light irradiation means 30, the mirror 60, and the lens 70 are liquids in which the laser light L irradiated by the light irradiation means 30 is reflected by the mirror 60 and discharged in the discharge direction through the lens 70. It arrange | positions so that it may concentrate on a droplet (position of the discharge outlet 14 in FIG. 12).
The two light receiving means 41 and 42 are arranged on a plane whose normal is the ejection direction with an angle formed by the light receiving direction D1 of the light receiving means 41 and the light receiving direction D2 of the light receiving means 42 being 90 °.

図13は、図12に示した位置関係とした2つの受光手段により得られる発光の画像の説明図である。図13では、受光手段41が受光した発光の輝度及び発光の受光面における形状を1つの画像P1に示し、受光手段42が受光した発光の輝度及び発光の受光面における形状を1つの画像P2に示している。
図13に示すように、画像P1では発光が重なっていないが、画像P2では発光が重なっている。
画像P1及び画像P2から発光の輝度に基づいて粒子200を計数するとき、上記(1)又は(2)の処理のいずれかを行い、粒子200の個数を計数してもよい。
画像P1及び画像P2から発光の受光面における形状に基づいて粒子200を計数するとき、上記(3)〜(6)の処理のいずれかを行い、粒子200の個数を計数してもよい。
FIG. 13 is an explanatory diagram of light emission images obtained by the two light receiving means having the positional relationship shown in FIG. In FIG. 13, the luminance of light emitted by the light receiving means 41 and the shape of the light receiving surface of the light emission are shown in one image P1, and the luminance of light emitted by the light receiving means 42 and the shape of the light receiving surface of the light emission are shown in one image P2. Show.
As shown in FIG. 13, the light emission does not overlap in the image P1, but the light emission overlaps in the image P2.
When counting the particles 200 from the image P1 and the image P2 based on the luminance of light emission, either of the processes (1) or (2) may be performed to count the number of particles 200.
When the particles 200 are counted from the image P1 and the image P2 on the basis of the shape of the light-emitting light receiving surface, the number of particles 200 may be counted by performing any one of the processes (3) to (6).

図14A〜図14Cは、2つの発光が重なる場合における発光の輝度値及び発光の受光面における形状のシミュレーション画像の一例を示す説明図である。図14A〜図14Cでは、発光が透過可能な粒子を想定しており、画像の濃淡が発光の輝度を示し、淡色であるほど発光の輝度が高いことを示している。   FIG. 14A to FIG. 14C are explanatory diagrams illustrating an example of a simulation image of a luminance value of light emission and a shape of a light-receiving surface when two light emissions overlap. In FIGS. 14A to 14C, particles that can transmit light are assumed, and the density of the image indicates the luminance of light emission, and the lighter the color, the higher the luminance of light emission.

図14Aに示すように、粒子からの発光の重なり程度であれば、発光の輝度値に基づいて粒子の個数を判定できる。
図14Bに示すように、粒子からの発光の重なり程度である場合、発光の輝度値に基づいて粒子の個数を判定できないとき、発光の受光面における形状に基づいて発光の受光面における形状の曲率半径を算出し、算出した曲率半径の中心の個数を粒子の個数として判定する。
図14Cに示すように、粒子からの発光が完全に重なった場合でも、輝度が高いほど重なっている粒子の個数が多いと判定できるため、検量線を用いて粒子の個数を判定することができる。
なお、発光が透過しない粒子であっても、2以上の受光手段を有することにより、いずれかの受光手段により発光が重なっていない状態を受光できていれば、粒子同士が接触した重なりでない限り、発光の輝度値に基づいて粒子の個数を判定できる。
As shown in FIG. 14A, the number of particles can be determined based on the luminance value of light emission as long as the light emission from the particles overlaps.
As shown in FIG. 14B, when the number of particles cannot be determined on the basis of the luminance value of light emission when the light emission from the particles overlaps, the curvature of the shape on the light receiving surface based on the shape on the light receiving surface. The radius is calculated, and the number of centers of the calculated curvature radius is determined as the number of particles.
As shown in FIG. 14C, even when light emission from particles completely overlaps, it can be determined that the number of overlapping particles is larger as the luminance is higher, so the number of particles can be determined using a calibration curve. .
In addition, even in the case of particles that do not transmit light, by having two or more light receiving means, if any light receiving means can receive a state in which light emission does not overlap, unless the particles are in contact with each other, The number of particles can be determined based on the luminance value of light emission.

図15A及び図15Bは、粒子が液滴の外辺部近傍に存在する場合における発光の輝度及び発光の受光面における形状のシミュレーション画像の一例を示す説明図である。図15A及び図15Bでは、図14A〜図14Cと同様に、画像の濃淡が発光の輝度を示し、淡色であるほど発光の輝度が高いことを示している。ただし、液滴の中に粒子が1個含まれており、粒子が液滴の外辺部近傍に存在する点で図14A〜図14Cと異なる。
図15Aに示すように、液滴の外辺部が発光しており、発光の輝度値に基づいて粒子の個数を判定しようとすると、粒子が1個であるか2個であるかの判定が困難であるが、発光の受光面における形状に基づいて粒子の個数を判定すると、液滴の外辺部の発光における曲率半径が大きいため除外することができる。
図15Bに示すように、図15Aの場合と同様に、発光の輝度値に基づいて粒子の個数を判定しようとすると、粒子が1個であるか2個であるかの判定が困難であるが、発光の受光面における形状に基づいて粒子の個数を判定すると、発光の曲率半径から1個であると判定できる。
FIG. 15A and FIG. 15B are explanatory diagrams illustrating an example of a simulation image of the luminance of light emission and the shape on the light receiving surface of the light emission when particles exist in the vicinity of the outer edge of the droplet. In FIGS. 15A and 15B, as in FIGS. 14A to 14C, the shade of the image indicates the luminance of light emission, and the lighter the color, the higher the luminance of light emission. However, it differs from FIGS. 14A to 14C in that one particle is included in the droplet and the particle is present near the outer edge of the droplet.
As shown in FIG. 15A, the outer edge of the droplet emits light, and when it is attempted to determine the number of particles based on the luminance value of light emission, it is determined whether the number of particles is one or two. Although difficult, if the number of particles is determined based on the shape of the light-receiving surface of the light emission, it can be excluded because the radius of curvature of light emission at the outer edge of the droplet is large.
As shown in FIG. 15B, as in the case of FIG. 15A, when it is attempted to determine the number of particles based on the luminance value of light emission, it is difficult to determine whether the number of particles is one or two. When the number of particles is determined on the basis of the shape of the light-receiving surface for light emission, it can be determined that the number is 1 from the radius of curvature of light emission.

図16A〜図16Cは、受光手段により受光した発光の輝度値及び発光の受光面における形状の一例を示す画像である。図16A〜図16Cは、粒子としてSPHERO Fluorescent Nile Red particles(ベイバイオサイエンス株式会社製、1%(w/v)、直径10μm〜14μm)、液体としてイオン交換水を用いて、圧電素子を用いたメンブレン振動方式のインクジェットヘッドを正弦波電圧(20,000Hz、1周期、4.6V)で圧電素子を駆動させ、粒子を含む液滴を直径80μmの球体になるように吐出させ、受光手段として高感度カメラ(pco.edge、株式会社東京インスツルメンツ製)の露光時間を10msに設定し、吐出させた液滴に光照射手段としてのYAGレーザー(Explorer ONE−532−200−KE、スペクトラ・フィジックス株式会社製)が出射したレーザービーム(10kHzで100μJ)を照射して粒子を発光させた状態の画像である。なお、インクジェットヘッド、YAGレーザー、及び高感度カメラを同期させ、YAGレーザーのみを遅れさせるようにディレイ時間を0.1msとした。ただし、上記の条件は、画像が得られる条件であれば、特に制限はなく、用いる機器や吐出する液の物性及び粒子などにより、適宜選択することができる。   16A to 16C are images showing an example of the luminance value of light emission received by the light receiving means and the shape of the light receiving surface of the light emission. 16A to 16C, SPHERO Fluorescent Nile Red particles (manufactured by Bay Biosciences, 1% (w / v), diameter 10 μm to 14 μm) were used as particles, and ion exchange water was used as a liquid, and a piezoelectric element was used. The membrane vibration type inkjet head is driven with a sine wave voltage (20,000 Hz, 1 period, 4.6 V), and droplets containing particles are ejected into a sphere with a diameter of 80 μm, which is a high light receiving means. The exposure time of a sensitivity camera (pco.edge, manufactured by Tokyo Instruments Co., Ltd.) is set to 10 ms, and a YAG laser (Explorer ONE-532-200-KE, Spectra Physics Co., Ltd.) is used as a light irradiation means for the discharged droplets. Laser beam (10k) It is an image in a state where particles are emitted by irradiation with 100 μJ at Hz. The delay time was set to 0.1 ms so that the inkjet head, YAG laser, and high-sensitivity camera were synchronized and only the YAG laser was delayed. However, the above conditions are not particularly limited as long as an image can be obtained, and can be appropriately selected depending on the equipment used, the physical properties of the liquid to be discharged, particles, and the like.

図16Aは、奥行きがある球体あるいは楕円体の液滴の中に粒子が2つ存在し、粒子の1つは液滴の中の紙面手前側に存在し、もう1つの粒子は液滴の中の紙面奥側に存在するような受光方向から受光されたときの画像である。
図16Aに示すように、液滴の中の紙面奥側に存在する粒子からの発光は、液滴を通過する分だけ、屈折や散乱などにより発光の輝度値が減衰するため、受光手段に対する液滴の中の位置に起因して発光の輝度値がばらつくときがある。
FIG. 16A shows that there are two particles in a spherical or ellipsoidal droplet with depth, one of the particles is in front of the paper in the droplet, and the other particle is in the droplet. It is an image when light is received from the light receiving direction that exists on the back side of the paper.
As shown in FIG. 16A, the light emission from the particles existing on the back side of the paper in the liquid droplet attenuates the luminance value of the light emission due to refraction or scattering by the amount that passes through the liquid droplet. There are times when the luminance value of the light emission varies due to the position in the drop.

図16Bは、奥行きがある球体あるいは楕円体の液滴の中に粒子が3つ存在し、粒子の1つが液滴の外辺部近傍に存在するような受光方向から受光されたときの画像である。
図16Bに示すように、液滴の外辺部近傍に存在する粒子からの発光は、液滴の球面内側に反射するときがある。
FIG. 16B is an image when light is received from a light receiving direction in which three particles are present in a spherical or ellipsoidal droplet having a depth, and one of the particles is present near the outer edge of the droplet. is there.
As shown in FIG. 16B, light emission from particles present near the outer edge of the droplet may be reflected inside the spherical surface of the droplet.

図16Cは、奥行きがある球体あるいは楕円体の液滴の中に粒子が1つ存在し、粒子が紙面奥側における液滴の外辺部近傍に存在するような受光方向から受光されたときの画像である。
図16Cに示すように、粒子が紙面奥側における液滴の外辺部近傍に存在する場合の粒子からの発光は、輝度値が低く、受光面における形状が不明瞭となるときがある。
FIG. 16C shows a case where one particle is present in a spherical or ellipsoidal droplet having a depth, and the particle is received from the light receiving direction in the vicinity of the outer edge of the droplet on the back side of the paper. It is an image.
As shown in FIG. 16C, the light emission from the particles in the case where the particles are present in the vicinity of the outer edge of the droplet on the back side of the paper surface has a low luminance value, and the shape on the light receiving surface may be unclear.

図17は、2つ以上の受光手段により受光された発光の輝度値に基づき粒子の個数を判定する検量線の一例を示すグラフである。
図17に示すように、発光の輝度値に基づき粒子の個数を判定する検量線を用いることにより、第一の受光手段により受光された発光の輝度値1と、第二の受光手段により受光された発光の輝度値2に基づいて、粒子の個数を判定することができる。
また、図16A〜図16Cに示したように、発光の輝度値が不明確となり、検量線を求めることができない場合があるため、この場合、境界線近傍の所定の領域において粒子の個数を判定できない領域を判定不可領域として設けるようにする。2つの受光手段により受光された輝度値に基づき判定不可領域にプロットされる場合、輝度値だけでは粒子を計数できないと判定して、発光の受光面における形状の情報に基づき粒子の個数を計数するようにすることが好ましい。
なお、検量線のデータは、粒子の種類や発光条件などに応じてあらかじめ取得し、記録手段などに記録させておく。
FIG. 17 is a graph showing an example of a calibration curve for determining the number of particles based on the luminance value of light emission received by two or more light receiving means.
As shown in FIG. 17, by using a calibration curve for determining the number of particles based on the luminance value of emitted light, the luminance value 1 of emitted light received by the first light receiving unit and the light received by the second light receiving unit are received. Based on the luminance value 2 of the emitted light, the number of particles can be determined.
In addition, as shown in FIGS. 16A to 16C, the luminance value of light emission becomes unclear, and a calibration curve may not be obtained. In this case, the number of particles is determined in a predetermined region near the boundary line. An area that cannot be determined is provided as an undecidable area. When plotted in a non-determinable area based on the brightness values received by the two light receiving means, it is determined that the particles cannot be counted only by the brightness value, and the number of particles is counted based on the shape information on the light receiving surface of the light emission. It is preferable to do so.
Note that the calibration curve data is acquired in advance according to the type of particles, light emission conditions, and the like, and recorded in a recording means or the like.

次に、本発明の液滴形成装置を用いて、液滴吐出手段から吐出された複数の液滴に含まれる粒子を計数するフローを、図18に示すフローチャートの図中Sで表すステップにしたがって図3などを参照しながら説明する。
本フローチャートは、発光が重なることがない場合、あるいは発光が液滴の球面内側に反射して不明確になることがない場合に用いられる手順である。
Next, a flow for counting particles contained in a plurality of droplets ejected from the droplet ejection means using the droplet forming apparatus of the present invention is according to the step represented by S in the flowchart shown in FIG. This will be described with reference to FIG.
This flowchart is a procedure used when the light emission does not overlap or when the light emission does not become unclear due to reflection inside the spherical surface of the droplet.

S101では、駆動手段20から駆動電圧を印加された液滴吐出手段10により、粒子200を含んだ液滴210を、図3中のD3で示す吐出方向に吐出口(ノズル)14から吐出する。また、駆動手段20は、液滴吐出手段10に駆動電圧を印加するとともに、光照射手段30及び2つの受光手段41及び42に同期信号を出力する。その後、粒子計数手段50は、処理をS102に移行させる。   In S101, the droplet discharge unit 10 to which the drive voltage is applied from the drive unit 20 discharges the droplet 210 including the particles 200 from the discharge port (nozzle) 14 in the discharge direction indicated by D3 in FIG. The driving unit 20 applies a driving voltage to the droplet discharge unit 10 and outputs a synchronization signal to the light irradiation unit 30 and the two light receiving units 41 and 42. Thereafter, the particle counting unit 50 shifts the process to S102.

S102では、駆動手段20から同期信号を入力された液滴吐出手段10は、液滴210の吐出タイミングに合わせて、光としてのレーザー光Lを液滴210に照射する。また、同期信号を入力された受光手段41及び42は、光照射手段30のレーザー光Lにより粒子200が発光するタイミングに合わせて、発光Lf1及び発光Lf2を受光する。これにより、受光手段41及び42は、発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値、並びに発光Lf1の受光面における形状及び発光Lf2の受光面における形状の情報を得る。その後、粒子計数手段50は、処理をS103に移行させる。   In S <b> 102, the droplet discharge unit 10 to which the synchronization signal is input from the driving unit 20 irradiates the droplet 210 with laser light L as light in accordance with the discharge timing of the droplet 210. The light receiving means 41 and 42 to which the synchronization signal is input receive the light emission Lf1 and the light emission Lf2 in accordance with the timing at which the particles 200 emit light by the laser light L of the light irradiation means 30. Thereby, the light receiving means 41 and 42 obtain the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2, and the shape information on the light receiving surface of the light emission Lf1 and the shape on the light receiving surface of the light emission Lf2. Thereafter, the particle counting means 50 shifts the process to S103.

S103では、粒子計数手段50は、2つの受光手段41及び42により受光した、発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値、並びに発光Lf1の受光面における形状及び発光Lf2の受光面における形状の情報に基づき、図17に示した検量線を用いて液滴210に含まれる粒子200を計数して、本処理を終了する。   In S103, the particle counting unit 50 receives the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2, and the shape information on the light receiving surface of the light emission Lf1 and the shape on the light receiving surface of the light emission Lf2 received by the two light receiving units 41 and 42. Based on the above, the particle 200 contained in the droplet 210 is counted using the calibration curve shown in FIG.

次に、本発明の液滴形成装置を用いて、液滴吐出手段から吐出された複数の液滴に含まれる粒子を計数するフローを、図19に示すフローチャートの図中Sで表すステップにしたがって図3などを参照しながら説明する。
本フローチャートは、例えば、液滴吐出手段10により吐出させる液滴210に含まれる粒子200の個数が吐出毎にばらつく場合に用いられる手順である。即ち、粒子200の個数のばらつき程度を確認するため、吐出する毎に粒子200からの発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値、並びに発光Lf1の受光面における形状及び発光Lf2の受光面における形状の情報を得て、発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値のみに基づき、粒子200の計数を行う手順である。
Next, a flow for counting particles contained in a plurality of droplets ejected from the droplet ejection means using the droplet forming apparatus of the present invention is according to the step represented by S in the flowchart of FIG. This will be described with reference to FIG.
This flowchart is a procedure used when, for example, the number of particles 200 included in the droplets 210 ejected by the droplet ejection unit 10 varies for each ejection. That is, in order to confirm the degree of variation in the number of particles 200, the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2 from the particle 200, the shape of the light emission Lf1 on the light receiving surface, and the shape of the light emission Lf2 on the light receiving surface each time it is ejected. Is obtained, and the number of particles 200 is counted based only on the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2.

S201では、駆動手段20から駆動電圧を印加された液滴吐出手段10により、粒子200を含んだ液滴210を、図3中のD3で示す吐出方向に吐出口14から吐出する。また、駆動手段20は、液滴吐出手段10に駆動電圧を印加するとともに、光照射手段30及び2つの受光手段41及び42に同期信号を出力する。その後、粒子計数手段50は、処理をS202に移行する。   In S201, the droplet discharge unit 10 to which the drive voltage is applied from the drive unit 20 discharges the droplet 210 including the particles 200 from the discharge port 14 in the discharge direction indicated by D3 in FIG. The driving unit 20 applies a driving voltage to the droplet discharge unit 10 and outputs a synchronization signal to the light irradiation unit 30 and the two light receiving units 41 and 42. Thereafter, the particle counting means 50 moves the process to S202.

S202では、駆動手段20から同期信号を入力された液滴吐出手段10は、液滴210の吐出タイミングに合わせて、光としてのレーザー光Lを液滴210に照射する。また、同期信号を入力された受光手段41及び42は、光照射手段30のレーザー光Lにより粒子200が発光するタイミングに合わせて、発光Lf1及び発光Lf2を受光する。これにより、受光手段41及び42は、発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値、並びに発光Lf1の受光面における形状及び発光Lf2の受光面における形状の情報を得る。その後、粒子計数手段50は、処理をS203に移行する。   In S <b> 202, the droplet discharge unit 10 that has received the synchronization signal from the driving unit 20 irradiates the droplet 210 with laser light L as light in accordance with the discharge timing of the droplet 210. The light receiving means 41 and 42 to which the synchronization signal is input receive the light emission Lf1 and the light emission Lf2 in accordance with the timing at which the particles 200 emit light by the laser light L of the light irradiation means 30. Thereby, the light receiving means 41 and 42 obtain the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2, and the shape information on the light receiving surface of the light emission Lf1 and the shape on the light receiving surface of the light emission Lf2. Thereafter, the particle counting means 50 moves the process to S203.

S203では、粒子計数手段50は、2つの受光手段41及び42により受光した発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値に基づき、図17に示した検量線を用いて液滴210に含まれる粒子200を計数する。その後、粒子計数手段50は、処理をS204に移行する。   In S203, the particle counting unit 50 uses the calibration curve shown in FIG. 17 to determine the particles contained in the droplet 210 based on the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2 received by the two light receiving units 41 and 42. Count 200. Thereafter, the particle counting means 50 moves the process to S204.

S204では、液滴210に含まれる粒子200を計数した粒子計数手段50は、液滴吐出手段10が所定の回数の液滴210を吐出したか否かを判定する。粒子計数手段50は、液滴吐出手段10により液滴210を所定の回数吐出したと判定すると、本処理を終了する。粒子計数手段50は、液滴吐出手段10により液滴210を所定の回数吐出していないと判定すると、処理をS201に戻す。   In S204, the particle counting unit 50 that has counted the particles 200 contained in the droplets 210 determines whether or not the droplet discharging unit 10 has ejected the droplets 210 a predetermined number of times. When the particle counting unit 50 determines that the droplets 210 have been ejected a predetermined number of times by the droplet ejecting unit 10, the process ends. If the particle counting means 50 determines that the droplet ejection means 10 has not ejected the droplet 210 a predetermined number of times, it returns the process to S201.

次に、本発明の液滴形成装置を用いて、液滴吐出手段から吐出された複数の液滴に含まれる粒子を計数するフローを、図20に示すフローチャートの図20中Sで表すステップにしたがって図3などを参照しながら説明する。
本フローチャートは、例えば、液滴吐出手段10により液滴210を連続して吐出させた後、連続して吐出させた液滴210に粒子200がどのくらい含まれたのか確認したい場合に用いられる手順である。
Next, a flow for counting particles contained in a plurality of droplets ejected from the droplet ejection means using the droplet forming apparatus of the present invention is a step represented by S in FIG. 20 in the flowchart shown in FIG. Therefore, description will be made with reference to FIG.
This flowchart is a procedure used when, for example, it is desired to check how many particles 200 are contained in the continuously discharged droplets 210 after the droplets 210 are continuously discharged by the droplet discharge means 10. is there.

S301では、駆動手段20から駆動電圧を印加された液滴吐出手段10により、粒子200を含んだ液滴210を、図3中のD3で示す吐出方向に吐出口14から吐出する。また、駆動手段20は、液滴吐出手段10に駆動電圧を印加するとともに、光照射手段30及び2つの受光手段41及び42に同期信号を出力する。その後、粒子計数手段50は、処理をS302に移行する。   In S301, the droplet discharge unit 10 to which the drive voltage is applied from the drive unit 20 discharges the droplet 210 including the particles 200 from the discharge port 14 in the discharge direction indicated by D3 in FIG. The driving unit 20 applies a driving voltage to the droplet discharge unit 10 and outputs a synchronization signal to the light irradiation unit 30 and the two light receiving units 41 and 42. Thereafter, the particle counting means 50 moves the process to S302.

S302では、駆動手段20から同期信号を入力された液滴吐出手段10は、液滴210の吐出タイミングに合わせて、光としてのレーザー光Lを液滴210に照射する。また、同期信号を入力された受光手段41及び42は、光照射手段30のレーザー光Lにより粒子200が発光するタイミングに合わせて、発光Lf1及び発光Lf2を受光する。これにより、受光手段41及び42は、発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値、並びに発光Lf1の受光面における形状及び発光Lf2の受光面における形状の情報を得る。粒子計数手段50は、液滴210毎に発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値、並びに発光Lf1の受光面における形状及び発光Lf2の受光面における形状の情報を図示しない記録手段に記録し、処理をS303に移行する。   In S <b> 302, the droplet discharge unit 10 to which the synchronization signal is input from the driving unit 20 irradiates the droplet 210 with laser light L as light in accordance with the discharge timing of the droplet 210. The light receiving means 41 and 42 to which the synchronization signal is input receive the light emission Lf1 and the light emission Lf2 in accordance with the timing at which the particles 200 emit light by the laser light L of the light irradiation means 30. Thereby, the light receiving means 41 and 42 obtain the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2, and the shape information on the light receiving surface of the light emission Lf1 and the shape on the light receiving surface of the light emission Lf2. The particle counting unit 50 records the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2 and the information on the shape of the light receiving surface of the light emission Lf1 and the shape of the light receiving surface of the light emission Lf2 on a recording unit (not shown) for each droplet 210, The process proceeds to S303.

S303では、液滴210に含まれる粒子200を計数した粒子計数手段50は、液滴吐出手段10が所定の回数の液滴210を吐出したか否かを判定する。粒子計数手段50は、液滴吐出手段10により液滴210を所定の回数吐出したと判定すると、処理をS304に移行する。粒子計数手段50は、液滴吐出手段10により液滴210を所定の回数吐出していないと判定すると、処理をS301に戻す。   In S303, the particle counting unit 50 that has counted the particles 200 contained in the droplets 210 determines whether or not the droplet discharging unit 10 has discharged the droplets 210 a predetermined number of times. If the particle counting unit 50 determines that the droplet 210 has been ejected a predetermined number of times by the droplet ejection unit 10, the process proceeds to S304. If the particle counting means 50 determines that the droplet ejection means 10 has not ejected the droplet 210 a predetermined number of times, it returns the process to S301.

S304では、液滴210を所定の回数吐出したと判定した粒子計数手段50は、記録手段に記録した発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値、並びに発光Lf1の受光面における形状及び発光Lf2の受光面における形状の情報に基づき、図17に示した検量線を用いて液滴210毎に粒子200を計数して、本処理を終了する。   In S304, the particle counting means 50 determined to have ejected the droplet 210 a predetermined number of times, the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2 recorded in the recording means, the shape of the light emission Lf1 on the light receiving surface and the light emission Lf2 Based on the shape information on the light receiving surface, the particles 200 are counted for each droplet 210 using the calibration curve shown in FIG.

次に、本発明の液滴形成装置を用いて、液滴吐出手段から吐出された複数の液滴に含まれる粒子を計数するフローを、図21に示すフローチャートの図中Sで表すステップにしたがって図36などを参照しながら説明する。
本フローチャートは、発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値のみに基づいて粒子200の個数を計数できないと判定した場合、発光Lf1の受光面における形状及び発光Lf2の受光面における形状に基づいて粒子200の個数を判定する手順である。
Next, the flow for counting particles contained in a plurality of droplets ejected from the droplet ejection means using the droplet forming apparatus of the present invention is according to the step represented by S in the flowchart of FIG. This will be described with reference to FIG.
In this flowchart, when it is determined that the number of particles 200 cannot be counted based only on the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2, the particle is based on the shape of the light emitting surface of the light emission Lf1 and the shape of the light emitting Lf2 on the light receiving surface. This is a procedure for determining the number of 200 pieces.

S401では、駆動手段20から駆動電圧を印加された液滴吐出手段10により、粒子200を含んだ液滴210を、図3中のD3で示す吐出方向に吐出口14から吐出する。また、駆動手段20は、液滴吐出手段10に駆動電圧を印加するとともに、光照射手段30及び2つの受光手段41及び42に同期信号を出力する。その後、粒子計数手段50は、処理をS402に移行する。   In step S401, the droplet discharge unit 10 to which the drive voltage is applied from the drive unit 20 discharges the droplet 210 including the particles 200 from the discharge port 14 in the discharge direction indicated by D3 in FIG. The driving unit 20 applies a driving voltage to the droplet discharge unit 10 and outputs a synchronization signal to the light irradiation unit 30 and the two light receiving units 41 and 42. Thereafter, the particle counting means 50 moves the process to S402.

S402では、駆動手段20から同期信号を入力された液滴吐出手段10は、液滴210の吐出タイミングに合わせて、光としてのレーザー光Lを液滴210に照射する。また、同期信号を入力された受光手段41及び42は、光照射手段30のレーザー光Lにより粒子200が発光するタイミングに合わせて、発光Lf1及び発光Lf2を受光する。これにより、受光手段41及び42は、発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値、並びに発光Lf1の受光面における形状及び発光Lf2の受光面における形状の情報を得る。その後、粒子計数手段50は、処理をS403に移行する。   In S <b> 402, the droplet discharge unit 10 to which the synchronization signal is input from the driving unit 20 irradiates the droplet 210 with the laser light L as light in accordance with the discharge timing of the droplet 210. The light receiving means 41 and 42 to which the synchronization signal is input receive the light emission Lf1 and the light emission Lf2 in accordance with the timing at which the particles 200 emit light by the laser light L of the light irradiation means 30. Thereby, the light receiving means 41 and 42 obtain the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2, and the shape information on the light receiving surface of the light emission Lf1 and the shape on the light receiving surface of the light emission Lf2. Thereafter, the particle counting means 50 moves the process to S403.

S403では、粒子計数手段50は、2つの受光手段41及び42により受光した発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値に基づき、図17に示した検量線を用いて液滴210毎に粒子200の個数を判定する。このとき、粒子計数手段50は、受光した発光Lf2の輝度値が図17に示した判定不可領域に含まれないと判定すると、処理をS404に移行する。粒子計数手段50は、判定不可領域に含まれると判定すると、処理をS405に移行する。   In S403, the particle counting means 50 uses the calibration curve shown in FIG. 17 for each droplet 210 based on the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2 received by the two light receiving means 41 and 42. Determine the number of. At this time, if the particle counting unit 50 determines that the luminance value of the received light emission Lf2 is not included in the non-determinable area shown in FIG. 17, the process proceeds to S404. If the particle counting unit 50 determines that the particle is included in the non-determinable area, the process proceeds to S405.

S404では、判定不可領域に含まれないと判定した粒子計数手段50は、2つの受光手段41及び42により受光した発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値に基づき、図17に示した検量線を用いて液滴210に含まれる粒子200を計数して、本処理を終了する。   In S404, the particle counting means 50 determined not to be included in the non-determinable region is based on the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2 received by the two light receiving means 41 and 42, and the calibration curve shown in FIG. Is used to count the particles 200 contained in the droplet 210, and the process is terminated.

S405では、判定不可領域に含まれると判定した粒子計数手段50は、2つの受光手段41及び42により受光した発光Lf1の受光面における形状及び発光Lf2の受光面における形状の情報、即ち、形状データに基づき、曲率半径を求める。
次に、粒子計数手段50は、求めた曲率半径が所定の範囲内であるか否かを判定する。粒子計数手段50は、求めたすべての曲率半径が所定の範囲内であると判定すると、処理をS406に移行し、求めた曲率半径が1つでも所定の範囲内にないと判定すると、処理をS404に移行する。
In S405, the particle counting unit 50 determined to be included in the non-determinable region receives information on the shape of the light receiving surface of the light emission Lf1 and the shape of the light receiving surface of the light emission Lf2 received by the two light receiving units 41 and 42, that is, shape data. Based on the above, the radius of curvature is obtained.
Next, the particle counting means 50 determines whether or not the calculated curvature radius is within a predetermined range. If the particle counting unit 50 determines that all the calculated radii of curvature are within the predetermined range, the process proceeds to S406, and if it is determined that even one of the calculated radii of curvature is not within the predetermined range, the process is performed. The process proceeds to S404.

S406では、すべての曲率半径が所定の範囲内であると判定した粒子計数手段50は、求めた曲率半径の中心の個数を液滴210に含まれる粒子200の個数として計数し、本処理を終了する。   In S <b> 406, the particle counting unit 50 that determines that all the radii of curvature are within a predetermined range counts the number of the centers of the calculated radii of curvature as the number of particles 200 included in the droplet 210, and ends the present process. To do.

次に、本発明の液滴形成装置を用いて、液滴吐出手段から吐出された複数の液滴に含まれる粒子を計数するフローを、図22に示すフローチャートの図中Sで表すステップにしたがって図3などを参照しながら説明する。   Next, the flow for counting particles contained in a plurality of droplets ejected from the droplet ejection means using the droplet forming apparatus of the present invention is according to the step represented by S in the flowchart of FIG. This will be described with reference to FIG.

S501では、駆動手段20から駆動電圧を印加された液滴吐出手段10により、粒子200を含んだ液滴210を、図3中のD3で示す吐出方向に吐出口14から吐出する。また、駆動手段20は、液滴吐出手段10に駆動電圧を印加するとともに、光照射手段30及び2つの受光手段41及び42に同期信号を出力する。その後、粒子計数手段50は、処理をS502に移行する。   In S501, the droplet discharge unit 10 to which the drive voltage is applied from the drive unit 20 discharges the droplet 210 including the particles 200 from the discharge port 14 in the discharge direction indicated by D3 in FIG. The driving unit 20 applies a driving voltage to the droplet discharge unit 10 and outputs a synchronization signal to the light irradiation unit 30 and the two light receiving units 41 and 42. Thereafter, the particle counting means 50 moves the process to S502.

S502では、駆動手段20から同期信号を入力された液滴吐出手段10は、液滴210の吐出タイミングに合わせて、光としてのレーザー光Lを液滴210に照射する。また、同期信号を入力された受光手段41及び42は、光照射手段30のレーザー光Lにより粒子200が発光するタイミングに合わせて、発光Lf1及び発光Lf2を受光する。これにより、受光手段41及び42は、発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値、並びに発光Lf1の受光面における形状及び発光Lf2の受光面における形状の情報を得る。その後、粒子計数手段50は、処理をS503に移行する。   In S <b> 502, the droplet discharge unit 10 to which the synchronization signal is input from the drive unit 20 irradiates the droplet 210 with the laser beam L as light in synchronization with the discharge timing of the droplet 210. The light receiving means 41 and 42 to which the synchronization signal is input receive the light emission Lf1 and the light emission Lf2 in accordance with the timing at which the particles 200 emit light by the laser light L of the light irradiation means 30. Thereby, the light receiving means 41 and 42 obtain the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2, and the shape information on the light receiving surface of the light emission Lf1 and the shape on the light receiving surface of the light emission Lf2. Thereafter, the particle counting means 50 moves the process to S503.

S503では、粒子計数手段50は、2つの受光手段41及び42により受光した発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値に基づき、図17に示した検量線を用いて液滴210に含まれる粒子200を計数する。その後、粒子計数手段50は、処理をS504に移行する。   In S503, the particle counting means 50 uses the calibration curve shown in FIG. 17 based on the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2 received by the two light receiving means 41 and 42. Count 200. Thereafter, the particle counting means 50 moves the process to S504.

S504では、粒子計数手段50は、計数した粒子200が0個であるか否かを判定する。粒子計数手段50は、計数した粒子200が0個であると判定すると、処理をS501に移行する。粒子計数手段50は、計数した粒子200が0個でないと判定すると、本処理を終了する。   In S504, the particle counting means 50 determines whether or not the number of counted particles 200 is zero. If the particle counting means 50 determines that the counted particles 200 are zero, the process proceeds to S501. If the particle counting means 50 determines that the counted particles 200 are not zero, the present processing is terminated.

次に、本発明の液滴形成装置を用いて、粒子計数手段が、吐出させた複数の液滴に含まれる粒子は0個であると判定した場合、液滴吐出手段により液滴を再度吐出させ、粒子200が計数されるまで繰り返すフローを、図23に示すフローチャートの図中Sで表すステップにしたがって図3などを参照しながら説明する。   Next, using the droplet forming apparatus of the present invention, when the particle counting unit determines that the number of particles included in the plurality of discharged droplets is zero, the droplet discharging unit discharges the droplet again. The flow that is repeated until the particles 200 are counted will be described with reference to FIG. 3 and the like according to the step represented by S in the flowchart of FIG.

S601では、駆動手段20から駆動電圧を印加された液滴吐出手段10により、粒子200を含んだ液滴210を、図3中のD3で示す吐出方向に吐出口14から吐出する。また、駆動手段20は、液滴吐出手段10に駆動電圧を印加するとともに、光照射手段30及び2つの受光手段41及び42に同期信号を出力する。その後、粒子計数手段50は、処理をS602に移行する。   In step S601, the droplet discharge unit 10 to which the drive voltage is applied from the drive unit 20 discharges the droplet 210 including the particles 200 from the discharge port 14 in the discharge direction indicated by D3 in FIG. The driving unit 20 applies a driving voltage to the droplet discharge unit 10 and outputs a synchronization signal to the light irradiation unit 30 and the two light receiving units 41 and 42. Thereafter, the particle counting unit 50 moves the process to S602.

S602では、駆動手段20から同期信号を入力された液滴吐出手段10は、液滴210の吐出タイミングに合わせて、光としてのレーザー光Lを液滴210に照射する。また、同期信号を入力された受光手段41及び42は、光照射手段30のレーザー光Lにより粒子200が発光するタイミングに合わせて、発光Lf1及び発光Lf2を受光する。これにより、受光手段41及び42は、発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値、並びに発光Lf1の受光面における形状及び発光Lf2の受光面における形状の情報を得る。その後、粒子計数手段50は、処理をS603に移行する。   In S <b> 602, the droplet discharge unit 10 to which the synchronization signal is input from the driving unit 20 irradiates the droplet 210 with the laser beam L as light in synchronization with the discharge timing of the droplet 210. The light receiving means 41 and 42 to which the synchronization signal is input receive the light emission Lf1 and the light emission Lf2 in accordance with the timing at which the particles 200 emit light by the laser light L of the light irradiation means 30. Thereby, the light receiving means 41 and 42 obtain the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2, and the shape information on the light receiving surface of the light emission Lf1 and the shape on the light receiving surface of the light emission Lf2. Thereafter, the particle counting unit 50 moves the process to S603.

S603では、粒子計数手段50は、2つの受光手段41及び42により受光した発光Lf1の輝度値及び発光Lf2の輝度値に基づき、図17に示した検量線を用いて液滴210に含まれる粒子200を計数する。その後、粒子計数手段50は、処理をS604に移行する。   In S603, the particle counting unit 50 uses the calibration curve shown in FIG. 17 based on the luminance value of the light emission Lf1 and the luminance value of the light emission Lf2 received by the two light receiving units 41 and 42. Count 200. Thereafter, the particle counting unit 50 moves the process to S604.

S604では、粒子200を計数した粒子計数手段50は、計数した粒子200が0個であるか否かを判定する。粒子計数手段50は、計数した粒子200が0個であると判定すると、処理をS605に移行する。粒子計数手段50は、計数した粒子200が0個でないと判定すると、本処理を終了する。   In S604, the particle counting unit 50 that has counted the particles 200 determines whether or not the number of counted particles 200 is zero. If the particle counting means 50 determines that the counted particles 200 are zero, the process proceeds to S605. If the particle counting means 50 determines that the counted particles 200 are not zero, the present processing is terminated.

S605では、粒子計数手段50は、粒子200が0個であると判定した液滴210を被付着物に付着させないように排出して、処理をS601に戻す。   In S605, the particle counting unit 50 discharges the droplets 210 determined to have zero particles 200 so as not to adhere to the adherend, and returns the process to S601.

<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2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 diagram illustrating an example of a droplet forming apparatus according to the second embodiment. Note that in the second embodiment, the same components as those described in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図4に示す液滴形成装置1Cにおいて、図1に示す第1の実施形態の液滴形成装置1との違いは、液滴吐出手段10をオープンヘッドに変更した点である。
この図4の液滴形成装置1Cは、液滴吐出手段10、駆動手段20、光照射手段30、受光手段41、及び粒子計数手段50を有している。
図4では、3つの吐出口14のうちの1つから、1つの液滴210を吐出している状態を代表的に示しているが、液滴を吐出するタイミングを適宜調整して、3つの吐出口14から、連続的に吐出することができる。なお、吐出口の数は3つに限定されない。
なお、図4中、受光手段41の位置及び数は一例であり、3つの吐出口14から吐出される3つの液滴210に含まれる粒子からの発光を受光可能な任意の位置及び数に配することができる。
The difference between the droplet forming apparatus 1C shown in FIG. 4 and the droplet forming apparatus 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 is that the droplet discharge means 10 is changed to an open head.
The droplet forming apparatus 1C shown in FIG. 4 includes a droplet discharge unit 10, a drive unit 20, a light irradiation unit 30, a light receiving unit 41, and a particle counting unit 50.
FIG. 4 representatively shows a state in which one droplet 210 is discharged from one of the three discharge ports 14. However, by appropriately adjusting the timing of discharging the droplet, It is possible to discharge continuously from the discharge port 14. Note that the number of discharge ports is not limited to three.
In FIG. 4, the position and number of the light receiving means 41 are merely examples, and the light receiving means 41 is arranged at any position and number where light emission from particles contained in the three droplets 210 discharged from the three discharge ports 14 can be received. can do.

液滴吐出手段10は、本実施形態ではオープンヘッドであり、液体保持部11と、3つの吐出口14が形成され、液体保持部11に保持された液体201を振動部材13の振動により3つの吐出口14から3つの液滴210として吐出する膜状部材5とを有する。
液体保持部11は、光が照射されたときに発光可能な粒子200を含む液体201を保持する部であり、本実施形態ではオープンヘッドであるため、上部に大気開放部15を有している。こりにより、液体201中に混入した気泡を大気開放部から排出可能である。
The droplet discharge means 10 is an open head in this embodiment, and includes a liquid holding unit 11 and three discharge ports 14, and the liquid 201 held in the liquid holding unit 11 is separated into three by vibration of the vibration member 13. And a film-like member 5 that discharges as three droplets 210 from the discharge port 14.
The liquid holding unit 11 is a unit that holds the liquid 201 including the particles 200 that can emit light when irradiated with light. In the present embodiment, the liquid holding unit 11 is an open head, and thus has an air release unit 15 at the top. . By this, the air bubbles mixed in the liquid 201 can be discharged from the atmosphere opening portion.

振動部材13は、本実施形態では、液滴吐出手段10がオープンヘッドであるため、膜状部材12の下面に配置されている。振動部材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る。例えば、膜状部材12の平面形状が円形である場合には、3つの吐出口14の周囲に平面形状が円環状(リング状)の振動部材13を形成することが好ましい。
振動部材13に駆動手段20から駆動信号を供給することにより、膜状部材12を振動させることができる。それによって、3つの吐出口14から3つの液滴210を吐出することができる。
In this embodiment, the vibrating member 13 is disposed on the lower surface of the film-like member 12 because the droplet discharge means 10 is an open head. The shape of the vibration member 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, it is preferable to form the vibrating member 13 having an annular shape (ring shape) around the three discharge ports 14.
By supplying a driving signal from the driving means 20 to the vibrating member 13, the film-like member 12 can be vibrated. Thereby, three droplets 210 can be discharged from the three discharge ports 14.

本実施形態では、膜状部材12の振動の慣性により液滴を形成するため、高表面張力(高粘度)の粒子縣濁液でも吐出が可能である。
膜状部材12の材質としては、柔らか過ぎると膜状部材12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、ある程度の硬さがある材質を用いることが好ましい。膜状部材12の材質としては、例えば、金属材料やセラミック材料、ある程度硬さのある高分子材料などを用いることができる。
液体保持部11及び膜状部材12の材質としては、粒子として細胞を用いる場合には、細胞やタンパク質に対する付着性の低い材料を用いることができる。
In this embodiment, since droplets are formed by the inertia of vibration of the film-like member 12, even a particle suspension having a high surface tension (high viscosity) can be discharged.
As the material of the film-like member 12, it is preferable to use a material having a certain degree of hardness because the film-like member 12 vibrates easily if it is too soft, and it is difficult to suppress vibration immediately when it is not ejected. As a material of the film-like member 12, for example, a metal material, a ceramic material, a polymer material having a certain degree of hardness, or the like can be used.
As a material for the liquid holding unit 11 and the film-like member 12, when cells are used as particles, a material having low adhesion to cells and proteins can be used.

駆動手段20は、膜状部材12を振動させて液滴を形成する吐出波形と、液滴を形成しない範囲で膜状部材12を振動させる撹拌波形とを振動部材13に選択的に(例えば、交互に)付与することができる。
つまり、駆動手段20は、吐出波形を振動部材13に加え、膜状部材12の振動状態を制御することにより、液体保持部11に保持された粒子200を含む液体201を3つの吐出口14から3つの液滴として吐出させることができる。また、駆動手段20は、撹拌波形を振動部材13に加え、膜状部材12の振動状態を制御することにより、液体保持部11に保持された粒子200を含む液体201を撹拌することができる。なお、撹拌時には、3つの吐出口14から液滴は吐出されない。
The driving means 20 selectively causes the vibrating member 13 to generate a discharge waveform that forms a droplet by vibrating the film-like member 12 and a stirring waveform that vibrates the film-like member 12 within a range where no droplet is formed (for example, (Alternately).
That is, the driving unit 20 applies the discharge waveform to the vibrating member 13 and controls the vibration state of the film-like member 12, thereby causing the liquid 201 including the particles 200 held by the liquid holding unit 11 to flow from the three discharge ports 14. It can be discharged as three droplets. Further, the driving unit 20 can stir the liquid 201 including the particles 200 held by the liquid holding unit 11 by adding a stirring waveform to the vibrating member 13 and controlling the vibration state of the film-like member 12. Note that no droplets are discharged from the three discharge ports 14 during stirring.

このように、液滴を形成していない間に液体保持部11に保持された粒子200を含む液体201を撹拌することにより、粒子200が膜状部材12上に沈降、凝集することを防ぐと共に、粒子200を液体201中にムラなく分散させることができる。これにより、吐出口の詰まり、及び吐出する液滴中の粒子200の個数のばらつきを抑えることが可能となる。その結果、粒子200を含有する液体201を、長時間連続して安定的に液滴として吐出することができる。   In this way, by stirring the liquid 201 including the particles 200 held in the liquid holding unit 11 while no droplets are formed, the particles 200 are prevented from settling and aggregating on the film-like member 12. The particles 200 can be uniformly dispersed in the liquid 201. Thereby, it is possible to suppress the clogging of the discharge port and the variation in the number of particles 200 in the discharged droplet. As a result, the liquid 201 containing the particles 200 can be stably discharged as droplets continuously for a long time.

液滴形成装置1Cにおいては、液体201中に気泡が混入する場合がある。この場合でも、本実施形態では、液体保持部11の上部に大気開放部15が設けられているため、液体201中に混入した気泡を、大気開放部15を通じて外気に排出できる。これによって、気泡排出のために大量の液を捨てることなく、連続して安定的に液滴を形成することが可能となる。即ち、3つの吐出口14の近傍に気泡が混入した場合や、膜状部材12上に多数の気泡が混入した場合には吐出状態に影響を及ぼすため、長い時間安定的に液滴の形成を行うためには、混入した気泡を排出する必要がある。通常、膜状部材12上に混入した気泡は、自然に若しくは膜状部材12の振動によって上方に移動するが、液体保持部11には大気開放部15が設けられているため、混入した気泡を大気開放部15から排出可能となる。そのため、液体保持部11に気泡が混入しても不吐出が発生することを防止可能となり、連続して安定的に液滴を形成することができる。
なお、液滴を形成しないタイミングで、液滴を形成しない範囲で膜状部材12を振動させ、積極的に気泡を液体保持部11の上方に移動させてもよい。
In the droplet forming apparatus 1 </ b> C, bubbles may be mixed in the liquid 201. Even in this case, in the present embodiment, since the air release unit 15 is provided on the upper part of the liquid holding unit 11, the air bubbles mixed in the liquid 201 can be discharged to the outside air through the air release unit 15. This makes it possible to form droplets continuously and stably without discarding a large amount of liquid for discharging bubbles. That is, when bubbles are mixed in the vicinity of the three discharge ports 14 or when a large number of bubbles are mixed on the film-like member 12, the discharge state is affected. In order to do so, it is necessary to discharge the mixed bubbles. Normally, air bubbles mixed on the film-like member 12 move upward naturally or due to vibration of the film-like member 12, but since the liquid holding part 11 is provided with an air release part 15, The air can be discharged from the atmosphere opening portion 15. For this reason, it is possible to prevent non-ejection from occurring even if bubbles are mixed in the liquid holding unit 11, and droplets can be formed continuously and stably.
Note that, at the timing when droplets are not formed, the film-like member 12 may be vibrated within a range where droplets are not formed, and the bubbles may be positively moved above the liquid holding unit 11.

<第2の実施形態の変形例1>
図5は、第2の実施形態の変形例1の液滴形成装置の一例を示す概略図である。なお、第2の実施形態の変形例1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。
<Modification Example 1 of Second Embodiment>
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a droplet forming apparatus according to Modification 1 of the second embodiment. Note that in the first modification of the second embodiment, the same reference numerals are assigned to the same configurations as those in the embodiment described above, and the description thereof is omitted.

図5に示す第2の実施形態の変形例1の液滴形成装置1Dは、図2に示す第1の実施形態の変形例1の液滴形成装置1Aに対応し、液滴吐出手段10をオープンヘッドに変更した点以外は、第1の実施形態の変形例1の液滴形成装置1Aと共通するので、第2の実施形態及び第1の実施形態の変形例1の説明を参照して、詳細な説明を省略する。   A droplet forming apparatus 1D of the first modification of the second embodiment shown in FIG. 5 corresponds to the droplet forming apparatus 1A of the first modification of the first embodiment shown in FIG. Since it is the same as the droplet forming apparatus 1A of the first modification of the first embodiment except that it is changed to an open head, refer to the description of the second embodiment and the first modification of the first embodiment. Detailed description will be omitted.

<第2の実施形態の変形例2>
図6は、第2の実施形態の変形例2の液滴形成装置の一例を示す概略図である。なお、第2の実施形態の変形例2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。
<Modification 2 of the second embodiment>
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a droplet forming apparatus according to Modification 2 of the second embodiment. Note that in the second modification of the second embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the embodiment described above, and the description thereof is omitted.

図6に示す第2の実施形態の変形例2の液滴形成装置1Eは、図3に示す第1の実施形態の変形例2の液滴形成装置1Bに対応し、液滴吐出手段10をオープンヘッドに変更した点以外は、第1の実施形態の変形例2の液滴形成装置1Bと共通するので、第2の実施形態及び第1の実施形態の変形例2の説明を参照して、詳細な説明を省略する。   A droplet forming apparatus 1E of Modification 2 of the second embodiment shown in FIG. 6 corresponds to the droplet forming apparatus 1B of Modification 2 of the first embodiment shown in FIG. Except for the change to the open head, it is common to the droplet forming apparatus 1B of the second modification of the first embodiment, so refer to the description of the second embodiment and the second modification of the first embodiment. Detailed description will be omitted.

本発明の液滴形成装置は、吐出された液滴に含まれる粒子の検知精度が向上すると共に、単位時間当りの吐出する液滴数を増加させることができる高い生産性を有しているので、各種分野に好適に用いられるが、以下に説明する本発明の分注装置に特に好適に用いられる。   The droplet forming apparatus of the present invention has high productivity that improves the detection accuracy of particles contained in the discharged droplets and can increase the number of droplets discharged per unit time. It is preferably used in various fields, but is particularly preferably used in the dispensing device of the present invention described below.

(分注装置)
本発明の分注装置は、本発明の上記液滴形成装置と、被着対象物とを有し、制御手段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。
液滴形成装置の粒子計数装置が、液滴に含まれる粒子の数が0個であると判定したとき、液滴吐出手段が、同じ凹部に対して液滴を再度吐出することが、凹部に確実に粒子を分注することができる点から好ましい。
(Dispensing device)
The dispensing apparatus of the present invention includes the droplet forming apparatus of the present invention and an object to be deposited, preferably has a control means, and further has other means as necessary.
When the particle counting device of the droplet forming apparatus determines that the number of particles contained in the droplet is zero, the droplet discharging means may discharge the droplet again to the same recess. This is preferable because the particles can be surely dispensed.

<被着対象物>
被着対象物は、液滴形成装置の液滴吐出手段から吐出された液滴が着滴する複数の凹部が形成された部材である。
被着対象物としては、吐出された液滴が付着することができれば、その材質、形状、大きさ、構造などについて特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
被着対象物の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、半導体、セラミックス、金属、ガラス、石英ガラス、プラスチックスなどで形成されたものが好適に挙げられる。
被着対象物の形状としては、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、例えば、板状、プレート状などが好ましい。
被着対象物の構造としては、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、単層構造であっても複数層構造であっても構わない。
被着対象物に設ける凹部の数は、複数であり、2つ以上が好ましく、5つ以上がより好ましく、50以上が更に好ましい。
<Object to be deposited>
The adherend is a member formed with a plurality of recesses where droplets ejected from the droplet ejecting means of the droplet forming apparatus are deposited.
The material to be deposited is not particularly limited as to the material, shape, size, structure, and the like as long as the ejected liquid droplets can adhere thereto, and can be appropriately selected according to the purpose.
The material of the adherend is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, a material formed of a semiconductor, ceramics, metal, glass, quartz glass, plastics, or the like is preferable. It is done.
There is no restriction | limiting in particular as a shape of a to-be-adhered object, Although it can select suitably according to the objective, For example, plate shape, plate shape, etc. are preferable.
There is no restriction | limiting in particular as a structure of a to-be-adhered object, According to the objective, it can select suitably, For example, a single layer structure or a multilayer structure may be sufficient.
The number of recesses provided in the adherend is plural, preferably 2 or more, more preferably 5 or more, and still more preferably 50 or more.

<制御手段>
制御手段は、液滴吐出手段と複数の凹部との相対的な位置関係を制御する手段であり、CPU(Central Processing Unit)ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、メインメモリなどを有し、分注装置全体の動作を制御するための制御プログラムに基づいて各種処理を実行する。
<Control means>
The control means is means for controlling the relative positional relationship between the droplet discharge means and the plurality of recesses, and includes a CPU (Central Processing Unit) ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a main memory, and the like. And perform various processes based on a control program for controlling the operation of the entire dispensing apparatus.

<その他の手段>
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るが、記録手段、培養手段、加熱手段、攪拌手段、洗浄手段などを有することが好ましい。
<Other means>
The other means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but preferably has a recording means, a culture means, a heating means, a stirring means, a washing means, and the like.

本発明の分注装置は、吐出された液滴に含まれる粒子の検知精度が向上すると共に、単位時間当りの吐出する液滴数を増加させることができる高い生産性を有する本発明の粒子計数装置を有しているので、再生医療、医薬、化粧品、化学物質の安全性や効能の評価などの各種分野に幅広く用いることができる組織体、特に三次元組織体の作製に好適に用いられる。   The dispensing device of the present invention improves the detection accuracy of particles contained in the ejected droplets, and increases the number of droplets ejected per unit time, and has high productivity. Since it has an apparatus, it can be suitably used for the production of tissue bodies, particularly three-dimensional tissue bodies, which can be widely used in various fields such as regenerative medicine, medicine, cosmetics, and evaluation of safety and efficacy of chemical substances.

ここで、本発明の分注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。   Here, an embodiment of the dispensing device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<第3の実施形態>
図24は、第3の実施形態の分注装置の一例を示す概略図である。第3の実施の形態では、第1及び第2の実施形態の液滴形成装置を、被着対象物の凹部に粒子を分注する分注装置として用いる形態である。なお、第3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。
<Third Embodiment>
FIG. 24 is a schematic diagram illustrating an example of a dispensing apparatus according to the third embodiment. In the third embodiment, the droplet forming device of the first and second embodiments is used as a dispensing device that dispenses particles into the recesses of the adherend. Note that in the third embodiment, identical symbols are assigned to configurations identical to those of the previously described embodiments and descriptions thereof are omitted.

図24に示す分注装置2は、液滴形成装置1と、被着対象物300と、ステージ400と、制御手段500とを有している。
液滴形成装置1としては、図1に示す第1の実施形態の液滴形成装置1を用いている。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。
なお、液滴形成装置1に代えて、図2〜図6に示す液滴形成装置1Aから1Eのいずれかを用いてもよい。
A dispensing apparatus 2 shown in FIG. 24 includes a droplet forming apparatus 1, a deposition target 300, a stage 400, and a control unit 500.
As the droplet forming apparatus 1, the droplet forming apparatus 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 is used. In the first embodiment, the same components as those already described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
Instead of the droplet forming apparatus 1, any one of the droplet forming apparatuses 1A to 1E shown in FIGS. 2 to 6 may be used.

被着対象物300は、移動可能に構成されたステージ400上に配置されている。被着対象物300には、液滴形成装置1の液滴吐出手段10から吐出された4つの液滴210が着滴する複数の凹部(ウェル)310が形成されている。
制御手段500は、ステージ400を移動させ、液滴形成装置1の液滴吐出手段10とそれぞれの凹部310との相対的な位置関係を制御する。これにより、液滴形成装置1の液滴吐出手段10からそれぞれの凹部310中に順次粒子200を含む液滴210を吐出することができる。
The deposition target 300 is disposed on a stage 400 configured to be movable. A plurality of recesses (wells) 310 into which four droplets 210 ejected from the droplet ejection means 10 of the droplet forming apparatus 1 are deposited are formed on the deposition target 300.
The control unit 500 moves the stage 400 and controls the relative positional relationship between the droplet discharge unit 10 of the droplet forming apparatus 1 and the respective recesses 310. As a result, the droplets 210 including the particles 200 can be sequentially discharged into the respective recesses 310 from the droplet discharge means 10 of the droplet forming apparatus 1.

制御手段500は、例えば、CPU、ROM、RAM、メインメモリ等を含む構成とすることができる。この場合、制御手段500の各種機能は、ROM等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてCPUにより実行されることによって実現できる。但し、制御手段500の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、制御手段500は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。   The control means 500 can be configured to include, for example, a CPU, ROM, RAM, main memory, and the like. In this case, various functions of the control unit 500 can be realized by reading a program recorded in a ROM or the like into the main memory and executing it by the CPU. However, part or all of the control means 500 may be realized only by hardware. The control unit 500 may be physically configured by a plurality of devices.

図25は、第3の実施の形態に係る分注装置の動作を示すフローチャートの例である。まず、ステップS101では、液滴形成装置1の液滴吐出手段10は、所定の凹部310に向けて液滴210を吐出する。   FIG. 25 is an example of a flowchart showing the operation of the dispensing apparatus according to the third embodiment. First, in step S <b> 101, the droplet discharge means 10 of the droplet forming apparatus 1 discharges the droplet 210 toward the predetermined recess 310.

次に、ステップS102では、液滴形成装置1の粒子計数手段50は、飛翔する液滴210に含有された粒子200の個数を検知し、検知結果を制御手段500に送る。粒子計数手段50の検知結果が『1個以上』でない場合(ゼロ個の場合)には、ステップS101の動作を繰り返す。   Next, in step S <b> 102, the particle counting unit 50 of the droplet forming apparatus 1 detects the number of particles 200 contained in the flying droplet 210 and sends the detection result to the control unit 500. When the detection result of the particle counting means 50 is not “one or more” (in the case of zero), the operation of step S101 is repeated.

ステップS102で粒子計数手段50の検知結果が『1個以上』である場合には、ステップS103に移行する。ステップS103では、制御手段500はステージ400を制御し、液滴形成装置1の液滴吐出手段10と次の凹部310とが対向する位置になるように被着対象物300を移動する。その後、ステップS101に移行して同様の動作を繰り返す。   If the detection result of the particle counting means 50 is “one or more” in step S102, the process proceeds to step S103. In step S <b> 103, the control unit 500 controls the stage 400 and moves the deposition target 300 so that the droplet discharge unit 10 of the droplet forming apparatus 1 and the next concave portion 310 are positioned to face each other. Then, it transfers to step S101 and repeats the same operation | movement.

これにより、凹部310に向けて飛翔する液滴210に含有された粒子200の個数がゼロ個である場合には同じ凹部310に向けて液滴210を再度吐出するため、複数の凹部310中に確実に粒子200を分注することが可能となる。   As a result, when the number of particles 200 contained in the droplets 210 flying toward the recesses 310 is zero, the droplets 210 are discharged again toward the same recesses 310. The particles 200 can be reliably dispensed.

また、飛翔する液滴210に含有された粒子200の有無ではなく、図26に示すように飛翔する液滴210に含有された粒子200の個数を検知することも可能である。
図26は、第3の実施の形態に係る分注装置の動作を示すフローチャートの他の例である。
Further, it is possible to detect the number of particles 200 contained in the flying droplet 210 as shown in FIG. 26, not the presence or absence of the particles 200 contained in the flying droplet 210.
FIG. 26 is another example of a flowchart showing the operation of the dispensing apparatus according to the third embodiment.

図26では、まず、図25と同様のステップS101を実施後、ステップS202において、液滴形成装置1の粒子計数手段50は、飛翔する液滴210に含有された粒子200の個数を検知し、検知結果を制御手段500に送る。粒子計数手段50の検知結果が『3個』となるまで、ステップS101の動作を繰り返す。   In FIG. 26, first, after performing step S101 similar to FIG. 25, in step S202, the particle counting means 50 of the droplet forming apparatus 1 detects the number of particles 200 contained in the flying droplet 210, The detection result is sent to the control means 500. The operation of step S101 is repeated until the detection result of the particle counting means 50 becomes “3”.

なお、液滴210に含有された粒子200の個数が増えると粒子計数手段50の検知精度が低下するおそれがあるため、必ずしも1回に吐出する液滴210に含有された粒子200の個数が3個になるように設定する必要はない。例えば、1回に吐出する液滴210に含有された粒子200の個数が0個又は1個になるように設定してもよい。この場合、液滴210に含有された粒子200の個数の合計が3個となるまで、ステップS101の動作を繰り返す。   Note that if the number of particles 200 contained in the droplet 210 increases, the detection accuracy of the particle counting means 50 may decrease, so the number of particles 200 contained in the droplet 210 ejected at one time is not necessarily three. There is no need to set them individually. For example, the number of particles 200 contained in the droplets 210 ejected at one time may be set to 0 or 1. In this case, the operation of step S101 is repeated until the total number of particles 200 contained in the droplet 210 becomes three.

ステップS202で粒子計数手段50の検知結果が『3個』である場合には、ステップS103に移行し、図25と同様のステップS103を実施する。その後、ステップS101に移行して同様の動作を繰り返す。これにより、各凹部310内の粒子200の個数が3個となるように分注することが可能になる。   When the detection result of the particle counting means 50 is “3” in step S202, the process proceeds to step S103, and step S103 similar to FIG. 25 is performed. Then, it transfers to step S101 and repeats the same operation | movement. Thereby, it becomes possible to dispense so that the number of particles 200 in each recess 310 is three.

なお、図25及び図26の処理において、ステージ400に沿って液滴形成装置1を所定の位置に移動させる機能は、例えば、制御手段500にプログラムとして組み込むことができる。   In the processes of FIGS. 25 and 26, the function of moving the droplet forming apparatus 1 to a predetermined position along the stage 400 can be incorporated into the control unit 500 as a program, for example.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 光を照射されたときに発光可能な粒子を含み、且つ、異なる位置から吐出される複数の液滴に対し前記光を照射する光照射手段と、
前記光を照射された前記粒子からの発光を受光する受光手段と、
前記受光手段により受光した前記発光に基づき、前記複数の液滴に含まれる前記粒子を計数する粒子計数手段と、
を有することを特徴とする粒子計数装置である。
<2> 前記受光手段を2つ以上備えており、それぞれの前記受光手段が異なる方向から前記粒子からの発光を受光する前記<1>に記載の粒子計数装置である。
<3> 前記受光手段が、受光面の略法線方向に受光した前記発光の輝度値及び前記発光の前記受光面における形状の情報を得て、
前記粒子計数手段が、前記発光の輝度値に基づいて前記液滴に含まれる前記粒子を計数する第一の計数処理、及び、前記発光の前記受光面における形状の情報に基づいて前記液滴に含まれる前記粒子を計数する第二の計数処理の少なくともいずれかを行う前記<2>に記載の粒子計数装置である。
<4> 前記粒子計数手段が、前記第一の計数処理を行い、前記粒子を計数できないと判定したとき、前記第二の計数処理を行い、前記粒子を計数する前記<3>に記載の粒子計数装置である。
<5> 前記粒子計数手段が、前記発光の前記受光面における形状の情報に基づき曲率半径を算出し、所定の範囲内にある前記曲率半径を算出した際の円の中心の個数を前記粒子の個数として計数する前記第二の計数処理を行う前記<3>から<4>のいずれかに記載の粒子計数装置である。
<6> 2つ以上の前記受光手段のうち少なくとも1の前記受光手段が、その受光方向が他の前記受光手段の受光方向と略直交方向に位置するように配された前記<2>から<5>のいずれかに記載の粒子計数装置である。
<7> 前記受光手段が、その受光方向が前記液滴の吐出方向と略直交方向に位置するように配された前記<2>から<6>のいずれかに記載の粒子計数装置である。
<8> 前記光照射手段から照射される光が、パルス光である前記<1>から<7>のいずれかに記載の粒子計数装置である。
<9> 前記パルス光のパルス幅が、10μs以下である前記<8>に記載の粒子計数装置である。
<10> 前記光を照射されたときに発光可能な粒子が、細胞である前記<1>から<9>のいずれかに記載の粒子計数装置である。
<11> 前記光を照射されたときに発光可能な粒子が、蛍光色素によって染色された細胞及び蛍光タンパク質を発現可能な細胞の少なくともいずれかである前記<1>から<10>のいずれかに記載の粒子計数装置である。
<12> 前記<1>から<11>のいずれかに記載の粒子計数装置と、
吐出開始地点として、複数の吐出口を有する液滴吐出手段と、
を備えることを特徴とする液滴形成装置である。
<13> 前記複数の吐出口が、前記液滴吐出手段の吐出面の長さ方向に沿って1列以上配設されている前記<12>に記載の液滴形成装置である。
<14> 前記複数の吐出口の数が、1列当り2個以上100個以下である前記<13>に記載の液滴形成装置である。
<15> 前記液滴吐出手段が、
前記光を照射されたときに発光可能な粒子を含む液体を保持する液体保持部と、
複数の吐出口が形成され、前記液体保持部に保持された前記液体を振動により前記複数の吐出口から液滴として吐出する膜状部材と、
を有する前記<12>から<14>のいずれかに記載の液滴形成装置である。
<16> 前記液体保持部が、大気開放部を有する前記<15>に記載の液滴形成装置である。
<17> 前記液滴吐出手段が、前記膜状部材を振動させる振動部材を有する前記<15>から<16>のいずれかに記載の液滴形成装置である。
<18> 前記振動部材が、圧電素子である前記<17>に記載の液滴形成装置である。
<19> 光を照射されたときに発光可能な粒子を含み、且つ、異なる位置から吐出される複数の液滴に対し前記光を照射する光照射工程と、
前記光を照射された前記粒子からの発光を受光する受光工程と、
前記受光工程で受光した前記発光に基づき、前記複数の液滴に含まれる前記粒子を計数する粒子計数工程と、
を含むことを特徴とする粒子計数方法である。
<20> 前記<12>から<18>のいずれかに記載の液滴形成装置と、
前記液滴吐出手段から吐出された前記液滴が着滴する複数の凹部が形成された被着対象物と、
を有することを特徴とする分注装置である。
<21> 前記液滴吐出手段と前記複数の凹部との相対的な位置関係を制御する制御手段を有する前記<20>に記載の分注装置である。
<22> 前記液滴形成装置における粒子計数装置が、前記液滴に含まれる粒子の数が0個であると判定したとき、
前記液滴吐出手段が、同じ前記凹部に対して前記液滴を再度吐出する前記<20>から<21>のいずれかに記載の分注装置である。
<23> 組織体の形成に用いられる前記<20>から<22>のいずれかに記載の分注装置である。
As an aspect of this invention, it is as follows, for example.
<1> a light irradiation unit that includes particles capable of emitting light when irradiated with light, and irradiates the light to a plurality of droplets ejected from different positions;
A light receiving means for receiving light emitted from the particles irradiated with the light;
Particle counting means for counting the particles contained in the plurality of droplets based on the light emission received by the light receiving means;
It is a particle counter characterized by having.
<2> The particle counter according to <1>, wherein the particle counter includes two or more light receiving units, and each of the light receiving units receives light emitted from the particles from different directions.
<3> The light receiving unit obtains information on the luminance value of the light emission received in a substantially normal direction of the light receiving surface and the shape of the light emission on the light receiving surface,
A first counting process in which the particle counting means counts the particles contained in the droplet based on the luminance value of the light emission; and the droplet based on the shape information on the light receiving surface of the light emission. The particle counter according to <2>, wherein at least one of a second counting process for counting the particles contained therein is performed.
<4> The particle according to <3>, wherein when the particle counting unit performs the first counting process and determines that the particle cannot be counted, the second counting process is performed to count the particle. It is a counting device.
<5> The particle counting means calculates a radius of curvature based on information on the shape of the light emission on the light-receiving surface, and calculates the number of circle centers when the radius of curvature within a predetermined range is calculated. The particle counter according to any one of <3> to <4>, wherein the second counting process for counting the number is performed.
<6> From <2> to <2>, wherein at least one of the two or more light receiving means is disposed such that a light receiving direction thereof is positioned substantially perpendicular to a light receiving direction of the other light receiving means. 5>. The particle counter according to any one of 5>.
<7> The particle counter according to any one of <2> to <6>, wherein the light receiving unit is disposed such that a light receiving direction thereof is positioned in a direction substantially orthogonal to a droplet discharge direction.
<8> The particle counter according to any one of <1> to <7>, wherein the light irradiated from the light irradiation unit is pulsed light.
<9> The particle counter according to <8>, wherein the pulse width of the pulsed light is 10 μs or less.
<10> The particle counter according to any one of <1> to <9>, wherein the particles that can emit light when irradiated with light are cells.
<11> The particles according to any one of <1> to <10>, wherein the particles capable of emitting light when irradiated with light are at least one of cells stained with a fluorescent dye and cells capable of expressing a fluorescent protein. It is a particle counter of description.
<12> The particle counter according to any one of <1> to <11>,
Droplet discharge means having a plurality of discharge ports as discharge start points;
A droplet forming apparatus.
<13> The droplet forming apparatus according to <12>, wherein the plurality of discharge ports are disposed in one or more rows along a length direction of a discharge surface of the droplet discharge unit.
<14> The droplet forming apparatus according to <13>, wherein the number of the plurality of ejection openings is 2 or more and 100 or less per row.
<15> The droplet discharge means is
A liquid holding unit for holding a liquid containing particles capable of emitting light when irradiated with the light;
A plurality of discharge ports are formed, and a film-like member that discharges the liquid held in the liquid holding portion as droplets from the plurality of discharge ports by vibration,
The droplet forming apparatus according to any one of <12> to <14>.
<16> The liquid droplet forming apparatus according to <15>, wherein the liquid holding unit includes an atmosphere opening unit.
<17> The droplet forming apparatus according to any one of <15> to <16>, wherein the droplet discharge unit includes a vibrating member that vibrates the film-like member.
<18> The droplet forming device according to <17>, wherein the vibration member is a piezoelectric element.
<19> A light irradiation step that includes particles capable of emitting light when irradiated with light and irradiates the plurality of droplets ejected from different positions with the light,
A light receiving step for receiving light emitted from the particles irradiated with the light;
A particle counting step of counting the particles contained in the plurality of droplets based on the emitted light received in the light receiving step;
The particle counting method characterized by including.
<20> The droplet forming apparatus according to any one of <12> to <18>,
An object to be deposited on which a plurality of recesses to which the droplets ejected from the droplet ejection means are deposited; and
It is a dispensing device characterized by having.
<21> The dispensing device according to <20>, further including a control unit that controls a relative positional relationship between the droplet discharge unit and the plurality of recesses.
<22> When the particle counter in the droplet forming apparatus determines that the number of particles contained in the droplet is zero,
The dispensing device according to any one of <20> to <21>, wherein the droplet discharge unit discharges the droplet again to the same concave portion.
<23> The dispensing device according to any one of <20> to <22>, which is used for forming a tissue body.

前記<1>から<11>のいずれかに記載の粒子計数装置、前記<12>から<18>のいずれかに記載の液滴形成装置、前記<19>に記載の粒子計数方法、及び前記<20>から<23>のいずれかに記載の分注装置は、従来における上記諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。   <1> to <11>, the particle counting device according to any one of <12> to <18>, the particle counting method according to <19>, and The dispensing device according to any one of <20> to <23> can solve the conventional problems and achieve the object of the present invention.

1、1A、1B、1C、1D、1E 液滴形成装置
2 分注装置
10 液滴吐出手段
14 吐出口
20 駆動手段
30 光照射手段
41 受光手段
42 受光手段
50 粒子計数手段
200 発光可能な粒子
201 液体
210 液滴
L 光
Lf 発光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E Droplet formation apparatus 2 Dispensing apparatus 10 Droplet discharge means 14 Discharge port 20 Drive means 30 Light irradiation means 41 Light reception means 42 Light reception means 50 Particle counting means 200 Particles capable of emitting light 201 Liquid 210 Droplet L Light Lf Light emission

特開2008−693号公報JP 2008-693 A

Claims (20)

光を照射されたときに発光可能な粒子を含み、且つ、異なる位置から吐出される複数の液滴に対し前記光を照射する光照射手段と、
前記光を照射された前記粒子からの発光を受光する受光手段と、
前記受光手段により受光した前記発光に基づき、前記複数の液滴に含まれる前記粒子を計数する粒子計数手段と、
を有することを特徴とする粒子計数装置。
A light irradiation means that includes particles capable of emitting light when irradiated with light, and irradiates the light to a plurality of droplets ejected from different positions;
A light receiving means for receiving light emitted from the particles irradiated with the light;
Particle counting means for counting the particles contained in the plurality of droplets based on the light emission received by the light receiving means;
A particle counting apparatus comprising:
前記受光手段を2つ以上備えており、それぞれの前記受光手段が異なる方向から前記粒子からの発光を受光する請求項1に記載の粒子計数装置。   The particle counter according to claim 1, further comprising two or more of the light receiving means, wherein each of the light receiving means receives light emitted from the particles from different directions. 前記受光手段が、受光面の略法線方向に受光した前記発光の輝度値及び前記発光の前記受光面における形状の情報を得て、
前記粒子計数手段が、前記発光の輝度値に基づいて前記液滴に含まれる前記粒子を計数する第一の計数処理、及び、前記発光の前記受光面における形状の情報に基づいて前記液滴に含まれる前記粒子を計数する第二の計数処理の少なくともいずれかを行う請求項2に記載の粒子計数装置。
The light receiving means obtains information on the luminance value of the light emission received in a substantially normal direction of the light receiving surface and the shape of the light emission on the light receiving surface,
A first counting process in which the particle counting means counts the particles contained in the droplet based on the luminance value of the light emission; and the droplet based on the shape information on the light receiving surface of the light emission. The particle counting apparatus according to claim 2, wherein at least one of a second counting process for counting the contained particles is performed.
前記粒子計数手段が、前記第一の計数処理を行い、前記粒子を計数できないと判定したとき、前記第二の計数処理を行い、前記粒子を計数する請求項3に記載の粒子計数装置。   The particle counting device according to claim 3, wherein when the particle counting unit performs the first counting process and determines that the particles cannot be counted, the particle counting unit performs the second counting process and counts the particles. 前記粒子計数手段が、前記発光の前記受光面における形状の情報に基づき曲率半径を算出し、所定の範囲内にある前記曲率半径を算出した際の円の中心の個数を前記粒子の個数として計数する前記第二の計数処理を行う請求項3から4のいずれかに記載の粒子計数装置。   The particle counting means calculates a radius of curvature based on the shape information of the light emission on the light receiving surface, and counts the number of circle centers when the radius of curvature within a predetermined range is calculated as the number of particles. The particle counting apparatus according to claim 3, wherein the second counting process is performed. 2つ以上の前記受光手段のうち少なくとも1の前記受光手段が、その受光方向が他の前記受光手段の受光方向と略直交方向に位置するように配された請求項2から5のいずれかに記載の粒子計数装置。   6. The device according to claim 2, wherein at least one of the two or more light receiving units is disposed such that a light receiving direction thereof is positioned substantially perpendicular to a light receiving direction of the other light receiving unit. The particle counter of description. 前記受光手段が、その受光方向が前記液滴の吐出方向と略直交方向に位置するように配された請求項2から6のいずれかに記載の粒子計数装置。   The particle counter according to any one of claims 2 to 6, wherein the light receiving means is arranged so that a light receiving direction thereof is positioned in a direction substantially orthogonal to a discharge direction of the droplets. 前記光照射手段から照射される光が、パルス光である請求項1から7のいずれかに記載の粒子計数装置。   The particle counter according to any one of claims 1 to 7, wherein the light emitted from the light irradiation means is pulsed light. 前記光を照射されたときに発光可能な粒子が、細胞である請求項1から8のいずれかに記載の粒子計数装置。   The particle counter according to any one of claims 1 to 8, wherein the particles that can emit light when irradiated with light are cells. 前記光を照射されたときに発光可能な粒子が、蛍光色素によって染色された細胞及び蛍光タンパク質を発現可能な細胞の少なくともいずれかである請求項1から9のいずれかに記載の粒子計数装置。   The particle counter according to any one of claims 1 to 9, wherein the particles capable of emitting light when irradiated with light are at least one of cells stained with a fluorescent dye and cells capable of expressing a fluorescent protein. 請求項1から10のいずれかに記載の粒子計数装置と、
吐出開始地点として、複数の吐出口を有する液滴吐出手段と、
を備えることを特徴とする液滴形成装置。
The particle counter according to any one of claims 1 to 10,
Droplet discharge means having a plurality of discharge ports as discharge start points;
A droplet forming apparatus comprising:
前記複数の吐出口が、前記液滴吐出手段の吐出面の長さ方向に沿って1列以上配設されている請求項11に記載の液滴形成装置。   The droplet forming apparatus according to claim 11, wherein the plurality of ejection ports are arranged in one or more rows along the length direction of the ejection surface of the droplet ejection means. 前記複数の吐出口の数が、1列当り2個以上100個以下である請求項12に記載の液滴形成装置。   The droplet forming apparatus according to claim 12, wherein the number of the plurality of discharge ports is 2 or more and 100 or less per row. 前記液滴吐出手段が、
前記光を照射されたときに発光可能な粒子を含む液体を保持する液体保持部と、
複数の吐出口が形成され、前記液体保持部に保持された前記液体を振動により前記複数の吐出口から液滴として吐出する膜状部材と、
を有する請求項11から13のいずれかに記載の液滴形成装置。
The droplet discharge means is
A liquid holding unit for holding a liquid containing particles capable of emitting light when irradiated with the light;
A plurality of discharge ports are formed, and a film-like member that discharges the liquid held in the liquid holding portion as droplets from the plurality of discharge ports by vibration,
The droplet forming apparatus according to claim 11, comprising:
前記液体保持部が、大気開放部を有する請求項14に記載の液滴形成装置。   The liquid droplet forming apparatus according to claim 14, wherein the liquid holding unit includes an atmosphere opening unit. 光を照射されたときに発光可能な粒子を含み、且つ、異なる位置から吐出される複数の液滴に対し前記光を照射する光照射工程と、
前記光を照射された前記粒子からの発光を受光する受光工程と、
前記受光工程で受光した前記発光に基づき、前記複数の液滴に含まれる前記粒子を計数する粒子計数工程と、
を含むことを特徴とする粒子計数方法。
A light irradiation step that includes particles capable of emitting light when irradiated with light, and irradiates the plurality of droplets discharged from different positions with the light;
A light receiving step for receiving light emitted from the particles irradiated with the light;
A particle counting step of counting the particles contained in the plurality of droplets based on the emitted light received in the light receiving step;
A particle counting method comprising:
請求項11から15のいずれかに記載の液滴形成装置と、
前記液滴吐出手段から吐出された前記液滴が着滴する複数の凹部が形成された被着対象物と、
を有することを特徴とする分注装置。
A droplet forming device according to any one of claims 11 to 15,
An object to be deposited on which a plurality of recesses to which the droplets ejected from the droplet ejection means are deposited; and
A dispensing device characterized by comprising:
前記液滴吐出手段と前記複数の凹部との相対的な位置関係を制御する制御手段を有する請求項17に記載の分注装置。   The dispensing apparatus according to claim 17, further comprising a control unit that controls a relative positional relationship between the droplet discharge unit and the plurality of recesses. 前記液滴形成装置における粒子計数装置が、前記液滴に含まれる粒子の数が0個であると判定したとき、
前記液滴吐出手段が、同じ前記凹部に対して前記液滴を再度吐出する請求項17から18のいずれかに記載の分注装置。
When the particle counting device in the droplet forming device determines that the number of particles contained in the droplet is zero,
The dispensing apparatus according to any one of claims 17 to 18, wherein the droplet discharge means discharges the droplet again to the same concave portion.
組織体の形成に用いられる請求項17から19のいずれかに記載の分注装置。   The dispensing apparatus according to any one of claims 17 to 19, which is used for forming a tissue body.
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