JP2019154339A - Droplet formation head, droplet formation device and droplet formation method - Google Patents

Droplet formation head, droplet formation device and droplet formation method Download PDF

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Abstract

To provide a droplet formation head capable of forming droplets including one particle having settleability for one discharge.SOLUTION: A droplet formation head comprises: a first liquid storage part capable of storing a particle suspension in which particles having settleability are suspended, and comprising on a bottom part thereof, a supply port for supplying the particle suspension; a second liquid storage part for storing therein, the supply port of the first liquid storage part, comprising on a bottom part thereof, a discharge hole, and capable of storing a liquid; and discharge means for discharging the particle suspension with the liquid from the discharge hole, as a droplet.SELECTED DRAWING: Figure 3C

Description

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

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方式で吐出して組織体を形成する技術開発が行われている。   In recent years, with the development of stem cell technology, technology development has been carried out to form a tissue body by ejecting a plurality of cells by an ink jet method.

インクジェット方式としては、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などが挙げられる。この中でも、圧電加圧方式が、他の方式と比べて熱や電場によるダメージを細胞に与えにくいため、細胞溶液の液滴形成に用いるのに好適である。   Examples of the ink jet system include a piezoelectric pressure system using a piezoelectric element, a thermal system using a heater, and an electrostatic system that pulls liquid by electrostatic attraction. Among these, the piezoelectric pressurization method is suitable for use in forming droplets of a cell solution because it is less likely to damage cells due to heat and electric field than other methods.

このため、圧電加圧方式による様々な液滴形成装置が提案されている(例えば、特許文献1及び2等参照)。   For this reason, various droplet forming apparatuses using a piezoelectric pressurization method have been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2).

本発明は、1吐出につき1つの沈降性粒子が含まれる液滴を形成可能な液滴形成ヘッドを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a droplet forming head capable of forming a droplet including one settling particle per discharge.

課題を解決するための手段としての本発明の液滴形成ヘッドは、沈降性粒子を懸濁した粒子懸濁液を収容可能であり、前記粒子懸濁液を供給する供給口を底部に備える第1の液収容部と、前記第1の液収容部の前記供給口を内部に収容し、吐出孔を底部に有し、液を収容可能な第2の液収容部と、前記粒子懸濁液を前記液とともに前記吐出孔から液滴として吐出する吐出手段と、を有する。   The droplet forming head of the present invention as means for solving the problems is capable of containing a particle suspension in which sedimentation particles are suspended, and has a supply port for supplying the particle suspension at the bottom. 1 liquid storage part, the 2nd liquid storage part which accommodates the said supply port of the said 1st liquid storage part inside, has a discharge hole in the bottom part, and can store a liquid, and the said particle | grain suspension Discharge means for discharging the liquid together with the liquid from the discharge hole.

本発明によれば、1吐出につき1つの沈降性粒子が含まれる液滴を形成可能な液滴形成ヘッドを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the droplet formation head which can form the droplet containing one sedimentation particle | grain per discharge can be provided.

図1は、第1の実施形態に係る液滴形成ヘッドを例示する断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a droplet forming head according to the first embodiment. 図2は、圧電素子に印加される電圧を例示する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the voltage applied to the piezoelectric element. 図3Aは、第1の実施形態に係る液滴形成ヘッドにより液滴が形成される過程を示す説明図である。FIG. 3A is an explanatory diagram illustrating a process in which droplets are formed by the droplet forming head according to the first embodiment. 図3Bは、第1の実施形態に係る液滴形成ヘッドにより液滴が形成される過程を示す説明図である。FIG. 3B is an explanatory diagram illustrating a process in which droplets are formed by the droplet forming head according to the first embodiment. 図3Cは、第1の実施形態に係る液滴形成ヘッドにより液滴が形成される過程を示す説明図である。FIG. 3C is an explanatory diagram illustrating a process in which droplets are formed by the droplet forming head according to the first embodiment. 図4Aは、第2の実施形態に係る高さ調節機構を例示する断面図である。FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating a height adjustment mechanism according to the second embodiment. 図4Bは、第2の実施形態に係る高さ調節機構を例示する側面図である。FIG. 4B is a side view illustrating the height adjustment mechanism according to the second embodiment. 図5は、第3の実施形態に係る位置調節機構を例示する断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a position adjustment mechanism according to the third embodiment. 図6は、第4の実施形態に係る加圧機構を例示する断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a pressure mechanism according to the fourth embodiment. 図7は、第4の実施形態に係る他の加圧機構を例示する断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating another pressure mechanism according to the fourth embodiment. 図8は、第5の実施形態に係る負圧機構を例示する断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a negative pressure mechanism according to the fifth embodiment.

(液滴形成ヘッド)
本発明の液滴形成ヘッドは、沈降性粒子を懸濁した粒子懸濁液を収容可能であり、粒子懸濁液を供給する供給口を底部に備える第1の液収容部と、第1の液収容部の供給口を内部に収容し、吐出孔を底部に有し、液を収容可能な第2の液収容部と、粒子懸濁液を液とともに吐出孔から液滴として吐出する吐出手段と、を有し、更に必要に応じて、その他の手段を有する。
(Droplet forming head)
The droplet forming head of the present invention is capable of storing a particle suspension in which sedimentation particles are suspended, and includes a first liquid storage unit having a supply port for supplying the particle suspension at the bottom, A second liquid storage section that houses the supply port of the liquid storage section, has a discharge hole at the bottom, and can store the liquid, and discharge means for discharging the particle suspension together with the liquid as droplets from the discharge hole And, if necessary, other means.

本発明の液滴形成ヘッドは、従来の液滴形成装置では、沈降性粒子が沈降するため、ノズル詰まりが懸念されて粒子密度を高めることができないことから、吐出する液滴に沈降性粒子が含まれていないときもあるという問題があったという知見に基づくものである。
本発明の液滴形成ヘッドは、従来の液滴形成装置では沈降性粒子として細胞を用いる場合、沈降した細胞は凝集して内部に固着するときもあるため、洗浄の手間が発生し、固着した細胞を廃棄しなければならないという問題があったという知見にも基づくものである。
In the droplet forming head of the present invention, in the conventional droplet forming apparatus, since the sedimentation particles settle, the nozzle density is concerned and the particle density cannot be increased. This is based on the knowledge that there was a problem that sometimes it was not included.
In the droplet forming head according to the present invention, when cells are used as the sedimenting particles in the conventional droplet forming apparatus, the settled cells may aggregate and adhere to the inside, so that it takes time and effort to wash. This is also based on the knowledge that there was a problem that the cells had to be discarded.

本発明の液滴形成ヘッドは、沈降性粒子を懸濁した粒子懸濁液が第1の液収容部に収容され、かつ第1の液収容部の供給口は吐出孔(ノズル)近傍に配置されている。このため、本発明の液滴形成ヘッドは、ノズルから液滴を吐出する際、第2の液収容部が収容する液とともに、第1の液収容部が収容する粒子懸濁液も同伴され、より確実に沈降性粒子を一緒に吐出することができる。また、本発明の液滴形成ヘッドでは、第2の液収容部に沈降性粒子が移流し拡散しないため、第2の液収容部で沈降して沈降性粒子同士が凝集したり固着したりすることもなく、沈降性粒子が無駄になることはない。   In the droplet forming head of the present invention, the particle suspension in which the sedimentary particles are suspended is accommodated in the first liquid accommodating portion, and the supply port of the first liquid accommodating portion is disposed in the vicinity of the discharge hole (nozzle). Has been. For this reason, when the droplet forming head of the present invention discharges droplets from the nozzle, together with the liquid stored in the second liquid storage unit, the particle suspension stored in the first liquid storage unit is also accompanied. Sedimentable particles can be discharged together more reliably. Further, in the droplet forming head of the present invention, since the sedimentary particles advect and do not diffuse in the second liquid storage portion, the sedimentation particles settle and settle together in the second liquid storage portion. In addition, the sedimentation particles are not wasted.

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態について説明する。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、ここでは、沈降性粒子としての細胞を懸濁した細胞溶液の吐出を対象として例示するが、その他の分野の沈降性粒子を懸濁した粒子懸濁液の吐出に適用してもよい。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. In addition, here, an example is given for the discharge of a cell solution in which cells as sedimentation particles are suspended, but the present invention may be applied to ejection of a particle suspension in which sedimentation particles are suspended in other fields.

(第1の実施形態)
[液滴形成ヘッドの構造]
第1の実施形態に係る液滴形成ヘッドについて説明する。
図1は、第1の実施形態に係る液滴形成ヘッドの一例を示す断面図である。
図1に示すように、液滴形成ヘッド100は、第1の液収容部としての第1の液室1と、第2の液収容部としての第2の液室2と、膜状部材としてのメンブレン3と、吐出手段の一部としての圧電素子4と、保持手段5とを有する。
なお、本実施形態では、便宜上、第1の液室1及び第2の液室2の液面が存在する側を上側、圧電素子4が存在する側を下側とする。また、各部位において、第1の液室1及び第2の液室2が存在する側の面を上面、圧電素子4が存在する面を下面とする。
(First embodiment)
[Structure of droplet forming head]
A droplet forming head according to the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a droplet forming head according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, a droplet forming head 100 includes a first liquid chamber 1 as a first liquid storage portion, a second liquid chamber 2 as a second liquid storage portion, and a film-like member. The membrane 3, the piezoelectric element 4 as a part of the discharge means, and the holding means 5.
In the present embodiment, for the sake of convenience, the side of the first liquid chamber 1 and the second liquid chamber 2 where the liquid surface exists is the upper side, and the side where the piezoelectric element 4 is present is the lower side. Moreover, in each part, let the surface where the 1st liquid chamber 1 and the 2nd liquid chamber 2 exist be an upper surface, and let the surface where the piezoelectric element 4 exists be a lower surface.

第1の液室1は、沈降性粒子を懸濁した粒子懸濁液としての、細胞Pを懸濁した細胞溶液Aを収容する。
第1の液室1の構造としては、細胞溶液Aを収容可能であり、細胞溶液Aを供給する供給口1aを底部に備えていれば、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。また、第1の液室1は、所定の量の細胞溶液Aを収容できるように、図1に示すように、第1の液室1の供給口1aよりも上側の部分の内径を、供給口1aの内径よりも大きくしてもよい。
第1の液室1の材質としては、例えば、金属、シリコン、セラミックなどが挙げられる。
第1の液室1の大きさとしては、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。
The first liquid chamber 1 accommodates a cell solution A in which cells P are suspended as a particle suspension in which sedimentation particles are suspended.
The structure of the first liquid chamber 1 is not particularly limited as long as the cell solution A can be accommodated and the supply port 1a for supplying the cell solution A is provided at the bottom, and is appropriately selected according to the purpose. Can do. Further, as shown in FIG. 1, the first liquid chamber 1 supplies the inner diameter of the portion above the supply port 1a of the first liquid chamber 1 so that a predetermined amount of the cell solution A can be accommodated. You may make it larger than the internal diameter of the opening | mouth 1a.
Examples of the material of the first liquid chamber 1 include metal, silicon, and ceramic.
There is no restriction | limiting in particular as a magnitude | size of the 1st liquid chamber 1, According to the objective, it can select suitably.

供給口1aは、第2の液室2の内部に収容される。
供給口1aの内径としては、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、後述する吐出孔3aの直径と同程度であることが好ましい。
第2の液室2の内部に収容されたときの供給口1aの位置としては、吐出孔3aの振動を阻害しない観点から、吐出孔3aに接触しない程度に近傍に配置されていることが好ましい。
The supply port 1 a is accommodated in the second liquid chamber 2.
There is no restriction | limiting in particular as an internal diameter of the supply port 1a, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable that it is comparable as the diameter of the discharge hole 3a mentioned later.
The position of the supply port 1a when accommodated in the second liquid chamber 2 is preferably arranged in the vicinity so as not to contact the discharge hole 3a from the viewpoint of not inhibiting the vibration of the discharge hole 3a. .

細胞溶液Aとしては、細胞Pと、細胞分散液とを含み、更に必要に応じてその他の成分を含む。   The cell solution A includes cells P and a cell dispersion, and further includes other components as necessary.

細胞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、例えば、動物細胞、特にヒト由来の細胞などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as the cell P, According to the objective, it can select suitably, For example, an animal cell, especially a human origin cell etc. are mentioned.

細胞分散液としては、当該技術分野で通常用いられる細胞培養用培地であれば特に制限なく用いることができ、例えば、用いる細胞Pの種類に応じて、MEM培地、BME培地、DME培地、αMEM培地、IMDM培地、ES培地、DM−160培地、Fisher培地、F12培地、WE培地及びRPMI1640培地等、朝倉書店発行「日本組織培養学会編 組織培養の技術第三版」のp581に記載されている基礎培地などが挙げられる。
細胞分散液の主たる成分としては、細胞Pと親和性の高い水が好ましい。さらに、細胞分散液中には細胞Pとの浸透圧を調整するための塩、pHを調整するためのpH調整剤が含まれていることが好ましい。より具体的には、細胞分散液として、pHを調整したTrisバッファ水溶液や、Ca、K、Na等の金属塩を培養液と同等に加えたPBS溶液を用いることができる。
また、基礎培地には、血清(ウシ胎児血清等)、各種増殖因子、抗生物質、アミノ酸等を加えてもよい。また、Gibco無血清培地(インビトロジェン社)等の市販の無血清培地等を用いることができる。最終的に得られる細胞組織体の臨床応用を考慮して、動物由来成分を含まない培地を使用することが好ましい。
The cell dispersion can be used without particular limitation as long as it is a cell culture medium usually used in the technical field. For example, depending on the type of cell P used, MEM medium, BME medium, DME medium, αMEM medium , IMDM medium, ES medium, DM-160 medium, Fisher medium, F12 medium, WE medium, RPMI1640 medium, and the like, which are described in p581 of "Tissue Culture Technology Third Edition" published by Asakura Shoten. Examples include a medium.
As a main component of the cell dispersion, water having high affinity with the cell P is preferable. Further, the cell dispersion preferably contains a salt for adjusting the osmotic pressure with the cell P and a pH adjusting agent for adjusting the pH. More specifically, a Tris buffer aqueous solution adjusted in pH or a PBS solution added with a metal salt such as Ca, K, Na, or the like equivalent to the culture solution can be used as the cell dispersion.
In addition, serum (such as fetal bovine serum), various growth factors, antibiotics, amino acids and the like may be added to the basal medium. A commercially available serum-free medium such as Gibco serum-free medium (Invitrogen) can also be used. In consideration of clinical application of the finally obtained cell tissue, it is preferable to use a medium that does not contain animal-derived components.

第2の液室2は、底部にメンブレン3を有し、内部に第1の液室1の供給口1aを収容するとともに液Bを収容する。
液B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、上述した細胞分散液などが挙げられる。
第2の液室2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、第1の液室1の材質と同様の材質が挙げられる。
The second liquid chamber 2 has a membrane 3 at the bottom, and stores the supply port 1a of the first liquid chamber 1 and the liquid B therein.
There is no restriction | limiting in particular as the liquid B, According to the objective, it can select suitably, For example, the cell dispersion liquid mentioned above etc. are mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as a material of the 2nd liquid chamber 2, It can select suitably according to the objective, For example, the material similar to the material of the 1st liquid chamber 1 is mentioned.

メンブレン3は、第2の液室2の底部として配置されており、第2の液室2の下面の端部に固定されている。メンブレン3の略中心には、貫通孔である吐出孔3aが形成されており、第1の液室1に収容された細胞溶液Aは、第2の液室2に収容された液とともに、メンブレン3の振動により吐出孔3aから液滴として吐出される。   The membrane 3 is disposed as the bottom of the second liquid chamber 2 and is fixed to the end of the lower surface of the second liquid chamber 2. A discharge hole 3a, which is a through hole, is formed at substantially the center of the membrane 3, and the cell solution A stored in the first liquid chamber 1 together with the liquid stored in the second liquid chamber 2 3 is ejected as droplets from the ejection hole 3a.

メンブレン3を平面視したときの形状は、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、楕円状、四角形などが挙げられ、第2の液室2の底部の形状に応じたものが好ましい。   The shape of the membrane 3 when viewed in plan is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a circle, an ellipse, and a rectangle. The shape of the bottom of the second liquid chamber 2 The one according to is preferable.

メンブレン3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、金属、セラミック、ある程度の硬さをもった高分子材料などが挙げられる。これらの中でも細胞Pに対する付着性の低い材料であることが好ましい。
細胞Pに対する付着性の低い材料としては、例えば、親水性が高い材料、疎水性が高い材料などが挙げられる。
親水性が高い材料としては、例えば、金属材料、セラミック材料などが挙げられる。このほか、親水性が高い材料としては、例えば、金属材料やセラミック材料等で表面をコーティングしたもの、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)で表面をコーティングしたものなどが挙げられる。
金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウムなどが挙げられる。
セラミック材料としては、例えば、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニアなどが挙げられる。
疎水性が高い材料としては、例えば、フッ素樹脂などが挙げられる。
There is no restriction | limiting in particular as a material of the membrane 3, According to the objective, it can select suitably, For example, a metal, a ceramic, a polymeric material with a certain amount of hardness, etc. are mentioned. Among these, a material having low adhesion to the cell P is preferable.
Examples of the material having low adhesion to the cell P include a material having high hydrophilicity and a material having high hydrophobicity.
Examples of the highly hydrophilic material include a metal material and a ceramic material. In addition to this, as a highly hydrophilic material, for example, a surface coated with a metal material or a ceramic material, a surface coated with a synthetic phospholipid polymer imitating a cell membrane (for example, Lipidure manufactured by NOF Corporation). Things.
Examples of the metal material include stainless steel, nickel, and aluminum.
Examples of the ceramic material include silicon dioxide, alumina, zirconia, and the like.
Examples of the highly hydrophobic material include a fluororesin.

吐出孔3aは、本実施例では、メンブレン3の略中心に実質的に真円状に形成されている。
吐出孔3a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、例えば、真円状などが挙げられる。
吐出孔3aの形状が真円状の場合、吐出孔3aの直径の上限値としては、200μm以下が好ましい。吐出孔3aの直径の上限値が200μm以下であると、液滴が大きくなり過ぎず、微小液滴を形成しやすくなる点で有利である。また、吐出孔3aの直径の下限値としては、沈降性粒子としての動物細胞、特にヒトの細胞の体積平均粒径は10μm以上30μm以下程度であるため、細胞が吐出孔3aに詰まることを避ける点から、細胞の体積平均粒径の2倍以上とすることが好ましい。すると、吐出孔3aの直径の下限値としては、20μm以上が好ましい。したがって、吐出孔3aの直径としては、20μm以上200μm以下が好ましい。
In the present embodiment, the discharge hole 3a is formed in a substantially circular shape substantially at the center of the membrane 3.
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the discharge hole 3a, According to the objective, it can select suitably, For example, a perfect circle shape etc. are mentioned.
When the shape of the discharge hole 3a is a perfect circle, the upper limit value of the diameter of the discharge hole 3a is preferably 200 μm or less. If the upper limit value of the diameter of the discharge hole 3a is 200 μm or less, it is advantageous in that the droplets do not become too large and it is easy to form microdroplets. Moreover, as a lower limit value of the diameter of the discharge hole 3a, since the volume average particle diameter of animal cells, particularly human cells, as sedimentary particles is about 10 μm or more and 30 μm or less, the cells are prevented from clogging the discharge holes 3a. From the point of view, it is preferable that the volume average particle diameter of the cells is twice or more. Then, the lower limit value of the diameter of the discharge hole 3a is preferably 20 μm or more. Therefore, the diameter of the discharge hole 3a is preferably 20 μm or more and 200 μm or less.

細胞の体積平均粒径としては、例えば、下記の測定方法で測定することができる。
細胞溶液Aから10μL取り出してPMMA製プラスチックスライドに乗せ、自動セルカウンター(CountessAutomatedCellCounter、invitrogen社製)を用いることにより体積平均粒径を測定することができる。なお、細胞数も同様の測定方法により求めることができる。
As a volume average particle diameter of a cell, it can measure with the following measuring method, for example.
By removing 10 μL from the cell solution A and placing it on a PMMA plastic slide, the volume average particle diameter can be measured by using an automatic cell counter (Countess Automated Cell Counter, manufactured by Invitrogen). The number of cells can also be determined by the same measurement method.

圧電素子4は、メンブレン3の下面側に配置されている。
圧電素子4の形状としては、メンブレン3の形状に合わせた形状が好ましい。例えば、メンブレン3を平面視したときの形状が円形である場合には、吐出孔3aの周囲に平面形状が円環状(リング状)の圧電素子4を配置することが好ましい。
The piezoelectric element 4 is disposed on the lower surface side of the membrane 3.
The shape of the piezoelectric element 4 is preferably a shape that matches the shape of the membrane 3. For example, when the shape of the membrane 3 when viewed from above is circular, it is preferable to dispose the annular (ring-shaped) piezoelectric element 4 having a planar shape around the discharge hole 3a.

圧電素子4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であり、圧電素子4の上下電極に電圧を印加することによって紙面横方向に圧縮応力が加わりメンブレン3を振動させることができる。
圧電材料としては、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛、ビスマス鉄酸化物、ニオブ酸金属物、チタン酸バリウム、これらに金属や異なる酸化物を加えた材料などが挙げられる。
The piezoelectric element 4 has, for example, a structure in which electrodes for applying a voltage are provided on the upper surface and the lower surface of a piezoelectric material. By applying a voltage to the upper and lower electrodes of the piezoelectric element 4, a compressive stress is applied in the lateral direction of the paper surface, and the membrane 3 can be vibrated.
Examples of the piezoelectric material include lead zirconate titanate, bismuth iron oxide, metal niobate, barium titanate, and materials obtained by adding metals or different oxides to these.

なお、本実施形態では、圧電素子4がメンブレン3を振動させるようにしたが、これに限ることなく、他の態様としてもよい。他の態様としては、例えば、メンブレン3上にメンブレン3とは線膨張係数が異なる材料を貼り付け、加熱することによって線膨張係数の差を利用してメンブレン3を振動させてもよい。この態様の場合には、線膨張係数の異なる材料の近傍にヒータを配置し、ヒータのON/OFFによりメンブレン3を振動させることが好ましい。   In the present embodiment, the piezoelectric element 4 vibrates the membrane 3. However, the present invention is not limited to this, and other modes may be employed. As another aspect, for example, a material having a linear expansion coefficient different from that of the membrane 3 may be pasted on the membrane 3 and heated to vibrate the membrane 3 using the difference in linear expansion coefficient. In the case of this aspect, it is preferable to arrange a heater in the vicinity of materials having different linear expansion coefficients and vibrate the membrane 3 by turning the heater on / off.

保持手段5は、図1に示すように、棒状部材5aと、コネクタ5bとを有する。
棒状部材5aは、一端には第2の液室2の周縁部に着脱可能に取り付け得る構造を有し、他端にはコネクタ5bが接続されている。
コネクタ5bは、第1の液室1を固定して保持することができる。
よって、第1の液室1は、保持手段5により第2の液室2から着脱可能となる。第1の液室1が第2の液室2から着脱可能であると、液滴形成ヘッド100の保守やメンテナンスが容易になる。
As shown in FIG. 1, the holding means 5 has a rod-like member 5a and a connector 5b.
The rod-shaped member 5a has a structure that can be detachably attached to the peripheral edge of the second liquid chamber 2 at one end, and a connector 5b is connected to the other end.
The connector 5b can hold the first liquid chamber 1 fixedly.
Therefore, the first liquid chamber 1 can be detached from the second liquid chamber 2 by the holding means 5. When the first liquid chamber 1 is detachable from the second liquid chamber 2, maintenance and maintenance of the droplet forming head 100 are facilitated.

[液滴形成ヘッドによる液滴形成過程(動作)]
第1の実施形態に係る液滴形成ヘッドが液滴を形成する過程について説明する。
図2は、圧電素子に印加される電圧を例示する説明図である。図3A〜図3Cは、第1の実施形態に係る液滴形成ヘッドにより液滴が形成される過程を示す説明図である。
図2に示すパルス状の電圧が圧電素子4の上下電極に印加された場合には、図3A〜図3Cに示すように液滴Dを形成することができる。
[Drop formation process (operation) by the drop forming head]
A process in which the droplet forming head according to the first embodiment forms droplets will be described.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the voltage applied to the piezoelectric element. 3A to 3C are explanatory diagrams illustrating a process of forming droplets by the droplet forming head according to the first embodiment.
When the pulsed voltage shown in FIG. 2 is applied to the upper and lower electrodes of the piezoelectric element 4, a droplet D can be formed as shown in FIGS. 3A to 3C.

まず、図2中t1で示す印加電圧の立ち上がり時間では、図3Aに示すように、メンブレン3が急激に変形することにより、第2の液室2に収容された液Bとメンブレン3との間に高い圧力が発生し、この圧力によりノズルから第2の液室2に収容された液が下側に押し出される。このとき、吐出孔3aの近傍では、第2の液室2の、粘度と流れの速度勾配の積で定義される粘性力が第1の液室1の細胞溶液Aに作用し、第2の液室2に収容された液Bに同伴されて、第1の液室1に収容された細胞Pを含む細胞溶液Aも一緒に押し出される。
また、細胞溶液Aが液Bに同伴されやすくなる点で、液Bの粘度が細胞溶液Aの粘度よりも高いことが好ましい。これにより、第1の実施形態に係る液滴形成ヘッドは、一吐出につき一細胞を吐出しやすくすることができる。
First, at the rising time of the applied voltage indicated by t1 in FIG. 2, the membrane 3 is rapidly deformed as shown in FIG. 3A, so that the liquid B accommodated in the second liquid chamber 2 and the membrane 3 are deformed. A high pressure is generated, and the liquid contained in the second liquid chamber 2 is pushed out from the nozzle by this pressure. At this time, in the vicinity of the discharge hole 3a, the viscous force defined by the product of the viscosity and the flow velocity gradient in the second liquid chamber 2 acts on the cell solution A in the first liquid chamber 1, and the second Along with the liquid B accommodated in the liquid chamber 2, the cell solution A containing the cells P accommodated in the first liquid chamber 1 is also pushed out together.
Moreover, it is preferable that the viscosity of the liquid B is higher than the viscosity of the cell solution A in that the cell solution A is easily entrained in the liquid B. Thereby, the droplet forming head according to the first embodiment can easily discharge one cell per discharge.

次に、図2中t2で示すように一定の電圧が圧電素子4に印加されている時間では、図3Bに示すように、発生した圧力が上方に緩和するまでの時間、吐出孔3aから液を押し出す状態が継続して液滴Dが成長する。   Next, as shown by t2 in FIG. 2, when the constant voltage is applied to the piezoelectric element 4, as shown in FIG. 3B, the time until the generated pressure is relaxed upward, the liquid is discharged from the discharge hole 3a. The state of pushing out continues and the droplet D grows.

そして、図2中t3で示す印加電圧の立ち下がり時間では、図3Cに示すように、メンブレン3が元の状態に戻る際に、細胞溶液Aとメンブレン3との界面近傍の液圧力が低下し、細胞Pを含有する液滴Dが形成される。このとき、第1の液室1に収容された細胞Pを含む細胞溶液Aは、液滴Dが吐出されると同時に、ほぼ液滴Dと同じ体積を埋めるために全体が下側に移動し、次の液滴を形成できる状態になる。   In the fall time of the applied voltage indicated by t3 in FIG. 2, as shown in FIG. 3C, the fluid pressure near the interface between the cell solution A and the membrane 3 decreases when the membrane 3 returns to the original state. Then, a droplet D containing cells P is formed. At this time, the cell solution A containing the cells P accommodated in the first liquid chamber 1 is moved downwards in order to fill substantially the same volume as the droplet D at the same time as the droplet D is discharged. The next droplet can be formed.

このように、液滴形成ヘッド100は、図2に示すパルス状の電圧を圧電素子4に連続的に印加することで、図3Cに示すような液滴Dを連続的に形成することができる。   As described above, the droplet forming head 100 can continuously form the droplet D as shown in FIG. 3C by continuously applying the pulse voltage shown in FIG. 2 to the piezoelectric element 4. .

なお、液滴形成ヘッド100において、第1の液室1に収容された細胞Pを含有する細胞溶液Aや、第2の液室2に収容された液中に気泡が混入する場合がある。この場合、液滴形成ヘッド100では、第1の液室1及び第2の液室2の上側に気液界面を有するため、気泡は液又は細胞溶液Aの比重の差により上側に上昇し、最終的に気相に排出される。気泡の直径が小さく、第1の液室1や第2の液室2の内壁に付着して気相に排出されにくい場合であっても、圧電素子4によるメンブレン3の振動で第1の液室1や第2の液室2の内壁も振動するため、気泡が内壁から離れて気相に排出される。
このため、効率的に気泡を排除する目的で、液滴を形成しないタイミングでメンブレン3を振動させ、積極的に気泡を第1の液室1や第2の液室2の上側の気相に排出するようにしてもよい。
In the droplet forming head 100, bubbles may be mixed in the cell solution A containing the cells P stored in the first liquid chamber 1 or the liquid stored in the second liquid chamber 2. In this case, since the droplet forming head 100 has a gas-liquid interface above the first liquid chamber 1 and the second liquid chamber 2, the bubbles rise upward due to the difference in specific gravity of the liquid or cell solution A, Finally, it is discharged into the gas phase. Even in the case where the diameter of the bubbles is small and the bubbles are attached to the inner walls of the first liquid chamber 1 or the second liquid chamber 2 and are not easily discharged to the gas phase, the first liquid is vibrated by the vibration of the membrane 3 by the piezoelectric element 4. Since the inner walls of the chamber 1 and the second liquid chamber 2 also vibrate, the bubbles leave the inner wall and are discharged into the gas phase.
For this reason, for the purpose of efficiently eliminating bubbles, the membrane 3 is vibrated at a timing when droplets are not formed, and the bubbles are actively moved to the gas phase above the first liquid chamber 1 and the second liquid chamber 2. You may make it discharge | emit.

このように、本実施形態に係る液滴形成ヘッド100は、細胞溶液Aを供給する供給口1aを底部に備える第1の液室1と、吐出孔3aを底部に有し、内部に液Bと供給口1aを収容可能な第2の液室2と、細胞溶液Aを液Bとともに吐出する吐出手段とを有する。これにより、本実施形態に係る液滴形成ヘッド100は、1吐出につき1つの沈降性粒子が含まれる液滴を形成することができる。   As described above, the droplet forming head 100 according to the present embodiment has the first liquid chamber 1 having the supply port 1a for supplying the cell solution A at the bottom, the discharge hole 3a at the bottom, and the liquid B inside. And a second liquid chamber 2 capable of accommodating the supply port 1a, and discharge means for discharging the cell solution A together with the liquid B. Thereby, the droplet forming head 100 according to the present embodiment can form a droplet including one settling particle per discharge.

(第2の実施形態)
第2の実施形態の液滴形成ヘッドでは、第1の実施形態の液滴形成ヘッドに加え、第1の液室1の高さを調節可能な高さ調節機構を更に有する。ここでは、高さ調節機構について説明する。
(Second Embodiment)
The droplet forming head of the second embodiment further includes a height adjusting mechanism that can adjust the height of the first liquid chamber 1 in addition to the droplet forming head of the first embodiment. Here, the height adjustment mechanism will be described.

図4Aは、第2の実施形態に係る高さ調節機構を例示する断面図である。図4Bは、第2の実施形態に係る高さ調節機構を例示する側面図である。
図4A及び図4Bに示すように、第2の実施形態では、第1の実施形態の液滴形成ヘッド100において、第1の液室1にねじ部1bを設け、コネクタ5bをねじ受け付コネクタ5cに変更することにより、第1の液室1の高さを調節可能な高さ調節機構を構成する。
例えば、第1の液室1の供給口1aが吐出孔3aと高さ方向で離れ過ぎている場合には、高さ調節機構により供給口1aを吐出孔3aに近づける。これにより、液滴形成ヘッド100は、メンブレン3が変形したときに第2の液室2に収容された液Bとメンブレン3との間に高い圧力が発生しやすくなる。このため、液滴吐出において、第1の液室1に収容された細胞溶液Aが同伴されやすくなり、より確実に細胞Pを含む液滴Dを形成することができる。また、第1の液室1を保守やメンテナンスする場合には、供給口1aを吐出孔3aから離れるようにすることもできる。
FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating a height adjustment mechanism according to the second embodiment. FIG. 4B is a side view illustrating the height adjustment mechanism according to the second embodiment.
As shown in FIGS. 4A and 4B, in the second embodiment, in the droplet forming head 100 of the first embodiment, the first liquid chamber 1 is provided with a screw portion 1b, and the connector 5b is a connector with a screw receiver. By changing to 5c, the height adjustment mechanism which can adjust the height of the 1st liquid chamber 1 is comprised.
For example, when the supply port 1a of the first liquid chamber 1 is too far away from the discharge hole 3a in the height direction, the supply port 1a is brought closer to the discharge hole 3a by the height adjusting mechanism. Thereby, the droplet forming head 100 is likely to generate a high pressure between the liquid B accommodated in the second liquid chamber 2 and the membrane 3 when the membrane 3 is deformed. For this reason, in the droplet discharge, the cell solution A accommodated in the first liquid chamber 1 is easily accompanied, and the droplet D containing the cells P can be formed more reliably. Further, when the first liquid chamber 1 is maintained or maintained, the supply port 1a can be separated from the discharge hole 3a.

このように、第2の実施形態に係る液滴形成ヘッド100は、高さ調節機構を有することにより、第1の液室1の供給口1aと吐出孔3aとの相対的な高さを調整することで、第1の液室1に収容された細胞溶液Aが同伴されやすくなり、より確実に細胞Pを含む液滴Dを形成することができる。   As described above, the droplet forming head 100 according to the second embodiment adjusts the relative height between the supply port 1a and the discharge hole 3a of the first liquid chamber 1 by having the height adjusting mechanism. By doing so, the cell solution A accommodated in the first liquid chamber 1 is likely to be accompanied, and the droplet D containing the cells P can be formed more reliably.

(第3の実施形態)
第3の実施形態の液滴形成ヘッドでは、第2の実施形態の液滴形成ヘッドに加え、第1の液室1の水平方向の位置を調節可能な位置調節機構を更に有する。ここでは、位置調節機構について説明する。
(Third embodiment)
The droplet forming head of the third embodiment further includes a position adjusting mechanism capable of adjusting the horizontal position of the first liquid chamber 1 in addition to the droplet forming head of the second embodiment. Here, the position adjusting mechanism will be described.

図5は、第3の実施形態に係る位置調節機構を例示する断面図である。
図5に示すように、第3の実施形態では、第2の実施形態の液滴形成ヘッド100において、棒状部材5aに摺動部材5d、5eを設けることにより、第1の液室1の水平方向の位置を調節可能な位置調節機構を構成する。
例えば、第1の液室1の供給口1aの中心が吐出孔3aの中心軸上ではない場合には、摺動部材5d、5eを図5中S1で示す方向にスライドさせて供給口1aの中心を吐出孔3aの中心軸上に合わせるようにする。これにより、液滴形成ヘッド100は、メンブレン3が変形したときに第1の液室1に収容された細胞溶液Aが同伴されやすくなり、より確実に細胞Pを含む液滴Dを形成することができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a position adjustment mechanism according to the third embodiment.
As shown in FIG. 5, in the third embodiment, in the droplet forming head 100 of the second embodiment, the sliding members 5d and 5e are provided on the rod-like member 5a, whereby the first liquid chamber 1 is horizontal. A position adjusting mechanism capable of adjusting the position of the direction is configured.
For example, when the center of the supply port 1a of the first liquid chamber 1 is not on the central axis of the discharge hole 3a, the sliding members 5d and 5e are slid in the direction indicated by S1 in FIG. The center is aligned with the central axis of the discharge hole 3a. Accordingly, the droplet forming head 100 is likely to be accompanied by the cell solution A stored in the first liquid chamber 1 when the membrane 3 is deformed, and more reliably forms the droplet D containing the cells P. Can do.

このように、第3の実施形態に係る液滴形成ヘッド100は、位置調節機構を有することにより、供給口1aの中心を吐出孔3aの中心軸上に合わせることで、第1の液室1に収容された細胞溶液Aが同伴されやすくなり、より確実に細胞Pを含む液滴Dを形成することができる。   As described above, the droplet forming head 100 according to the third embodiment has the position adjusting mechanism, and thereby aligns the center of the supply port 1a with the central axis of the discharge hole 3a, thereby allowing the first liquid chamber 1 to be aligned. The cell solution A accommodated in the cell is easily entrained, and the droplet D containing the cell P can be formed more reliably.

(第4の実施形態)
第4の実施形態の液滴形成ヘッドでは、第1〜第3のいずれかの実施形態の液滴形成ヘッドの第1の液室1において加圧機構を更に有する。ここでは、加圧機構について説明する。
(Fourth embodiment)
The droplet forming head of the fourth embodiment further includes a pressurizing mechanism in the first liquid chamber 1 of the droplet forming head of any one of the first to third embodiments. Here, the pressurizing mechanism will be described.

図6は、第4の実施形態に係る加圧機構を例示する断面図である。
図6に示すように、第4の実施形態では、第1〜第3のいずれかの実施形態の液滴形成ヘッドの第1の液室1において、上部にシリンダ6を備え、第1の液室1を加圧することを可能にする加圧機構を構成する。
例えば、第1の液室1が収容する細胞溶液Aの粘度が高く、供給口1aから細胞Pが同伴されにくい場合には、シリンダ6の制御により第1の液室1を加圧する。これにより、第4の実施形態に係る液滴形成ヘッド100は、第1の液室1に収容された細胞溶液Aが同伴されやすくなり、より確実に細胞Pを含む液滴Dを形成することができる。
また、一吐出につき一細胞を目標としている場合、細胞溶液Aの粘度が低く、供給口1aから細胞Pが複数同伴されるとき、シリンダ6の制御により第1の液室1を加圧した後に軽く減圧する。これにより、第4の実施形態に係る液滴形成ヘッド100は、液滴吐出において、第1の液室1に収容された細胞溶液Aが同伴されすぎることを抑制できるため、単数で同伴されやすくなり、より確実に細胞Pを含む液滴Dを形成することができる。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a pressure mechanism according to the fourth embodiment.
As shown in FIG. 6, in the fourth embodiment, in the first liquid chamber 1 of the droplet forming head of any one of the first to third embodiments, a cylinder 6 is provided in the upper part, and the first liquid chamber A pressurizing mechanism that enables pressurization of the chamber 1 is configured.
For example, when the viscosity of the cell solution A accommodated in the first liquid chamber 1 is high and it is difficult for the cells P to be accompanied by the supply port 1 a, the first liquid chamber 1 is pressurized by the control of the cylinder 6. Thereby, the droplet forming head 100 according to the fourth embodiment is likely to be accompanied by the cell solution A accommodated in the first liquid chamber 1, and more reliably forms the droplet D containing the cells P. Can do.
In addition, when one cell is targeted for one discharge, when the viscosity of the cell solution A is low and a plurality of cells P are entrained from the supply port 1a, after the first liquid chamber 1 is pressurized by the control of the cylinder 6, Lightly depressurize. Accordingly, the droplet forming head 100 according to the fourth embodiment can suppress the cell solution A stored in the first liquid chamber 1 from being accompanied too much during the droplet discharge, and thus is easily accompanied by a single. Thus, the droplet D containing the cell P can be formed more reliably.

なお、第4の実施形態では、加圧機構としてシリンダ6を用いたが、これに限ることなく、図7に示すように、シリンダ6をポンプ7に変更してもよい。この場合には、第1の液室1の内部の気圧を計測する図示しないセンサと、センサからの計測値とポンプ7の圧力設定値に基づきフィードバックする制御回路又は装置とを有してもよい。
また、第1の実施形態では、メンブレン3及び圧電素子4を吐出手段として用いたが、これに限ることなく、シリンダ6やポンプ7を吐出手段として用いてもよい。
In the fourth embodiment, the cylinder 6 is used as the pressurizing mechanism. However, the present invention is not limited to this, and the cylinder 6 may be changed to a pump 7 as shown in FIG. In this case, a sensor (not shown) that measures the pressure inside the first liquid chamber 1 and a control circuit or device that feeds back based on the measured value from the sensor and the pressure setting value of the pump 7 may be included. .
In the first embodiment, the membrane 3 and the piezoelectric element 4 are used as the discharge means. However, the present invention is not limited to this, and the cylinder 6 or the pump 7 may be used as the discharge means.

(第5の実施形態)
第5の実施形態の液滴形成ヘッドでは、第1の実施形態の液滴形成ヘッドにおいて、保持手段5を負圧機構8に変更する。ここでは、負圧機構8について説明する。
(Fifth embodiment)
In the droplet forming head of the fifth embodiment, the holding means 5 is changed to the negative pressure mechanism 8 in the droplet forming head of the first embodiment. Here, the negative pressure mechanism 8 will be described.

図8は、第5の実施形態に係る負圧機構を例示する断面図である。
図8に示すように、第5の実施形態の負圧機構8は、蓋8aと、Oリング8bと、開閉部8cと、通気口8dとを有する。
蓋8aは、第2の液室2を覆うように配置され、その中心ではOリング8bを介して第1の液室1を保持する。また、蓋8aには、通気口8dと、図8中S2で示す方向にスライドして通気口8dを開閉可能にする開閉部8cが設けられている。
これにより、負圧機構8は、第2の液室2の上部を密閉することで、第2の液室2を負圧にすることができる。このため、液滴吐出において、第2の液室2から液Bが供給されにくくなることから、第1の液室1に収容された細胞溶液Aが供給されやすくなり、より確実に細胞Pを含む液滴Dを形成することができる。
また、負圧機構8は、開閉部8dを開くことにより、負圧にした第2の液室2の内部を大気開放することができる。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a negative pressure mechanism according to the fifth embodiment.
As shown in FIG. 8, the negative pressure mechanism 8 of the fifth embodiment includes a lid 8a, an O-ring 8b, an opening / closing part 8c, and a vent 8d.
The lid 8a is arranged so as to cover the second liquid chamber 2, and holds the first liquid chamber 1 through an O-ring 8b at the center thereof. In addition, the lid 8a is provided with a vent 8d and an opening / closing portion 8c that slides in the direction indicated by S2 in FIG. 8 so that the vent 8d can be opened and closed.
Thereby, the negative pressure mechanism 8 can make the 2nd liquid chamber 2 a negative pressure by sealing the upper part of the 2nd liquid chamber 2. FIG. For this reason, it becomes difficult to supply the liquid B from the second liquid chamber 2 in the droplet discharge, so that the cell solution A stored in the first liquid chamber 1 is easily supplied, and the cells P are more reliably removed. A droplet D containing can be formed.
Further, the negative pressure mechanism 8 can open the inside of the second liquid chamber 2 in a negative pressure by opening the opening / closing part 8d.

第1の液室1を外して液滴形成ヘッド100を清掃する等の保守・メンテナンスをする場合には、第2の液室2が密閉されていることにより、第1の液室1に収容されている細胞溶液Aが第2の液室2に流れ込む可能性がある。この場合、開閉部8dを開けて第2の液室2の密閉を解除することで、細胞溶液Aが第2の液室2に流れ込むことを回避することができ、細胞Pを無駄にすることはない。
また、第5の実施形態では、第1の液室1と蓋8aの間にOリングを配置することで密閉度を上げているが、これに限ることなく、例えば、第2の液室2と蓋8aの間にシール部材などを配置してもよい。
When performing maintenance / maintenance such as removing the first liquid chamber 1 and cleaning the droplet forming head 100, the second liquid chamber 2 is hermetically sealed so that it is accommodated in the first liquid chamber 1. There is a possibility that the cell solution A that has been flown into the second liquid chamber 2. In this case, by opening the opening / closing part 8d and releasing the sealing of the second liquid chamber 2, it is possible to avoid the cell solution A from flowing into the second liquid chamber 2, and waste the cells P. There is no.
In the fifth embodiment, the O-ring is arranged between the first liquid chamber 1 and the lid 8a to increase the sealing degree. However, the present invention is not limited to this. For example, the second liquid chamber 2 A sealing member or the like may be disposed between the lid 8a and the lid 8a.

(液滴形成装置)
液滴形成装置としては、上述の液滴形成ヘッドを有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
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、液滴形成ヘッドを3軸に走査可能な走査機構や、吐出方向を3軸に調整可能な吐出方向調整機構が好ましい。液滴形成装置が走査機構や吐出方向調整機構を有すると、平面におけるパターニング吐出が可能になる点で有利である。また、この場合、積層させるようにパターニング吐出することで、3次元造形が可能になる点で有利である。
(Droplet forming device)
The droplet forming apparatus includes the above-described droplet forming head, and further includes other means as necessary.
Other means are not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. However, a scanning mechanism capable of scanning the droplet forming head with three axes, and a discharge direction adjustment capable of adjusting the discharge direction with three axes. A mechanism is preferred. When the droplet forming apparatus has a scanning mechanism and a discharge direction adjusting mechanism, it is advantageous in that patterning discharge on a flat surface is possible. Further, in this case, it is advantageous in that three-dimensional modeling can be performed by discharging the patterning so as to be laminated.

以上説明したように、本発明の液滴形成ヘッドは、沈降性粒子を懸濁した粒子懸濁液を収容可能であり、粒子懸濁液を供給する供給口を底部に備える第1の液収容部と、第1の液収容部の供給口を内部に収容し、吐出孔を底部に有し、液を収容可能な第2の液収容部と、粒子懸濁液を液とともに吐出孔から液滴として吐出する吐出手段と、を有する。これにより、本発明の液滴形成ヘッドは、1吐出につき1つの沈降性粒子が含まれる液滴を形成することができる。   As described above, the droplet forming head of the present invention can store a particle suspension in which sedimentation particles are suspended, and includes a first liquid storage that includes a supply port for supplying the particle suspension at the bottom. And a second liquid storage part that has a discharge hole at the bottom and can store a liquid, and a particle suspension together with the liquid from the discharge hole. Discharge means for discharging as droplets. Thereby, the droplet forming head of the present invention can form a droplet including one sedimentary particle per discharge.

なお、本発明の液滴形成ヘッドは、1吐出につき1つの細胞が含まれる液滴を形成できることを例にして説明したが、これに限ることなく、例えば、内燃機関において、沈降性粒子としての燃焼促進剤を含む燃料を噴射する燃料噴射装置などにも適用できる。   Note that the droplet forming head of the present invention has been described by taking an example in which droplets containing one cell per discharge can be formed. However, the present invention is not limited to this. For example, in an internal combustion engine, The present invention can also be applied to a fuel injection device that injects fuel containing a combustion accelerator.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 沈降性粒子を懸濁した粒子懸濁液を収容可能であり、前記粒子懸濁液を供給する供給口を底部に備える第1の液収容部と、
前記第1の液収容部の前記供給口を内部に収容し、吐出孔を底部に有し、液を収容可能な第2の液収容部と、
前記粒子懸濁液を前記液とともに前記吐出孔から液滴として吐出する吐出手段と、
を有することを特徴とする液滴形成ヘッドである。
<2> 前記吐出手段が、前記粒子懸濁液を加圧することにより、前記粒子懸濁液を前記液とともに前記吐出孔から液滴として吐出する前記<1>に記載の液滴形成ヘッドである。
<3> 前記吐出孔が膜状部材に配置され、
前記吐出手段が、前記膜状部材を振動させることにより、前記粒子懸濁液を前記液とともに前記吐出孔から液滴として吐出する前記<1>に記載の液滴形成ヘッドである。
<4> 前記第1の液収容部が、前記粒子懸濁液を加圧する加圧機構を有する前記<1>から<3>のいずれかに記載の液滴形成ヘッドである。
<5> 前記第1の液収容部が、前記第2の液収容部に対し着脱可能である前記<1>から<4>のいずれかに記載の液滴形成ヘッドである。
<6> 前記第1の液収容部が、前記供給口から前記吐出孔までの高さを調整可能な高さ調節機構を有する前記<1>から<5>のいずれかに記載の液滴形成ヘッドである。
<7> 前記第1の液収容部が、水平方向に位置を調整可能な位置調節機構を有する前記<1>から<6>のいずれかに記載の液滴形成ヘッドである。
<8> 前記第2の液収容部が、内部を負圧にする負圧機構を備える前記<1>から<7>のいずれかに記載の液滴形成ヘッドである。
<9> 前記<1>から<8>のいずれかに記載の液滴形成ヘッドを有する液滴形成装置である。
<10> 沈降性粒子を懸濁した粒子懸濁液を収容可能であり、前記粒子懸濁液を供給する供給口を底部に備える第1の液収容部と、
前記第1の液収容部の前記供給口を内部に収容し、吐出孔を底部に有し、液を収容可能な第2の液収容部と、を有する液滴形成ヘッドを用い、
前記粒子懸濁液を前記第1の液収容部に収容し、前記液を前記第2の液収容部に収容し、前記粒子懸濁液を前記液とともに前記吐出孔から液滴として吐出する吐出工程を含むことを特徴とする液滴形成方法である。
<11> 前記液の粘度が、前記粒子懸濁液の粘度よりも高い前記<10>に記載の液滴形成方法である。
<12> 前記吐出工程は、前記粒子懸濁液を加圧することにより、前記粒子懸濁液を前記液とともに前記吐出孔から液滴として吐出する前記<10>から<11>のいずれかに記載の液滴形成方法である。
<13> 前記吐出工程は、前記吐出孔が配置されている膜状部材を振動させることにより、前記粒子懸濁液を前記液とともに前記吐出孔から液滴として吐出する前記<10>から<11>のいずれかに記載の液滴形成方法である。
<14> 前記第1の液収容部が有する加圧機構により、前記粒子懸濁液を加圧する前記<10>から<13>のいずれかに記載の液滴形成方法である。
<15> 前記第2の液収容部が有する負圧機構により、前記第1の液収容部の内部を負圧にする前記<10>から<14>のいずれかに記載の液滴形成方法である。
As an aspect of this invention, it is as follows, for example.
<1> a first liquid storage unit capable of storing a particle suspension in which sedimentation particles are suspended, and having a supply port for supplying the particle suspension at the bottom;
A second liquid storage portion that houses the supply port of the first liquid storage portion, has a discharge hole at the bottom, and can store a liquid;
Discharge means for discharging the particle suspension together with the liquid as droplets from the discharge hole;
A droplet forming head characterized by comprising:
<2> The droplet forming head according to <1>, wherein the discharge unit pressurizes the particle suspension to discharge the particle suspension together with the liquid as droplets from the discharge hole. .
<3> The discharge hole is disposed in the film member,
The droplet forming head according to <1>, wherein the discharge unit discharges the particle suspension together with the liquid as droplets from the discharge hole by vibrating the film-like member.
<4> The droplet forming head according to any one of <1> to <3>, wherein the first liquid storage unit includes a pressurizing mechanism that pressurizes the particle suspension.
<5> The droplet forming head according to any one of <1> to <4>, wherein the first liquid storage unit is detachable from the second liquid storage unit.
<6> The droplet formation according to any one of <1> to <5>, wherein the first liquid storage unit includes a height adjusting mechanism capable of adjusting a height from the supply port to the discharge hole. Head.
<7> The droplet forming head according to any one of <1> to <6>, wherein the first liquid storage unit includes a position adjusting mechanism capable of adjusting a position in a horizontal direction.
<8> The droplet forming head according to any one of <1> to <7>, wherein the second liquid storage unit includes a negative pressure mechanism that makes a negative pressure inside.
<9> A droplet forming apparatus having the droplet forming head according to any one of <1> to <8>.
<10> A first liquid storage unit capable of storing a particle suspension in which sedimentation particles are suspended, and having a supply port for supplying the particle suspension at the bottom;
Using a droplet forming head having the supply port of the first liquid storage unit therein, a discharge hole at the bottom, and a second liquid storage unit capable of storing a liquid,
Discharge for storing the particle suspension in the first liquid storage unit, storing the liquid in the second liquid storage unit, and discharging the particle suspension together with the liquid as droplets from the discharge hole A droplet forming method including a step.
<11> The droplet forming method according to <10>, wherein the liquid has a higher viscosity than the particle suspension.
<12> The discharge step according to any one of <10> to <11>, wherein the particle suspension is pressurized as the liquid droplets from the discharge holes together with the liquid by pressurizing the particle suspension. This is a droplet forming method.
<13> In the discharge step, the particle suspension is discharged as droplets from the discharge holes together with the liquid by vibrating the film-like member in which the discharge holes are arranged. <10> to <11 > A droplet forming method according to any one of the above.
<14> The droplet forming method according to any one of <10> to <13>, wherein the particle suspension is pressurized by a pressurizing mechanism included in the first liquid storage unit.
<15> The droplet forming method according to any one of <10> to <14>, wherein the negative pressure mechanism included in the second liquid container includes a negative pressure inside the first liquid container. is there.

前記<1>から<8>のいずれかに記載の液滴形成ヘッド、前記<9>に記載の液滴形成装置、前記<10>から<15>のいずれかに記載の液滴形成方法によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。   The droplet forming head according to any one of <1> to <8>, the droplet forming apparatus according to <9>, and the droplet forming method according to any one of <10> to <15>. According to this, the above-mentioned problems can be solved and the object of the present invention can be achieved.

特表平07−501481号公報Japanese Translation of National Publication No. 07-501481 特開2017−083439号公報JP 2017-083439 A

1 第1の液室(第1の液収容部)
1b ねじ部(高さ調節機構の一部)
2 第2の液室(第2の液収容部)
3 メンブレン(膜状部材、吐出手段の一部)
3a 吐出孔
4 圧電素子(吐出手段の一部)
5 保持手段
5a 棒状部材
5b コネクタ
5c ねじ受け付コネクタ(高さ調節機構の一部)
5d、5e 摺動部材(位置調節機構の一部)
6 シリンダ(加圧機構の一例)
7 ポンプ(加圧機構の一例)
8 負圧機構
8a 蓋
8b Oリング
8c 開閉部
8d 通気口
100 液滴形成ヘッド
D 液滴
P 細胞(沈降性粒子)
1 1st liquid chamber (1st liquid storage part)
1b Screw part (part of the height adjustment mechanism)
2 Second liquid chamber (second liquid container)
3 Membrane (membrane-like member, part of discharge means)
3a Discharge hole 4 Piezoelectric element (part of discharge means)
5 Holding means 5a Bar-shaped member 5b Connector 5c Connector with screw receiver (part of height adjustment mechanism)
5d, 5e Sliding member (part of position adjustment mechanism)
6 Cylinder (an example of a pressure mechanism)
7 Pump (Example of pressurizing mechanism)
8 Negative pressure mechanism 8a Lid 8b O-ring 8c Opening / closing part 8d Vent 100 Droplet forming head D Droplet P cell (sedimentable particle)

Claims (11)

沈降性粒子を懸濁した粒子懸濁液を収容可能であり、前記粒子懸濁液を供給する供給口を底部に備える第1の液収容部と、
前記第1の液収容部の前記供給口を内部に収容し、吐出孔を底部に有し、液を収容可能な第2の液収容部と、
前記粒子懸濁液を前記液とともに前記吐出孔から液滴として吐出する吐出手段と、
を有することを特徴とする液滴形成ヘッド。
A first liquid storage unit capable of storing a particle suspension in which settling particles are suspended, and having a supply port for supplying the particle suspension at the bottom;
A second liquid storage portion that houses the supply port of the first liquid storage portion, has a discharge hole at the bottom, and can store a liquid;
Discharge means for discharging the particle suspension together with the liquid as droplets from the discharge hole;
A droplet forming head comprising:
前記吐出手段が、前記粒子懸濁液を加圧することにより、前記粒子懸濁液を前記液とともに前記吐出孔から液滴として吐出する請求項1に記載の液滴形成ヘッド。   The droplet forming head according to claim 1, wherein the discharge unit pressurizes the particle suspension to discharge the particle suspension together with the liquid as droplets from the discharge hole. 前記吐出孔が膜状部材に配置され、
前記吐出手段が、前記膜状部材を振動させることにより、前記粒子懸濁液を前記液とともに前記吐出孔から液滴として吐出する請求項1に記載の液滴形成ヘッド。
The discharge hole is disposed in the film-like member;
The droplet forming head according to claim 1, wherein the ejection unit ejects the particle suspension together with the liquid as droplets from the ejection hole by vibrating the film-like member.
前記第1の液収容部が、前記粒子懸濁液を加圧する加圧機構を有する請求項1から3のいずれかに記載の液滴形成ヘッド。   4. The droplet forming head according to claim 1, wherein the first liquid storage unit includes a pressurizing mechanism that pressurizes the particle suspension. 5. 前記第1の液収容部が、前記第2の液収容部に対し着脱可能である請求項1から4のいずれかに記載の液滴形成ヘッド。   5. The droplet forming head according to claim 1, wherein the first liquid container is detachable from the second liquid container. 前記第1の液収容部が、前記供給口から前記吐出孔までの高さを調整可能な高さ調節機構を有する請求項1から5のいずれかに記載の液滴形成ヘッド。   6. The droplet forming head according to claim 1, wherein the first liquid storage unit has a height adjusting mechanism capable of adjusting a height from the supply port to the discharge hole. 前記第1の液収容部が、水平方向に位置を調整可能な位置調節機構を有する請求項1から6のいずれかに記載の液滴形成ヘッド。   The liquid droplet forming head according to claim 1, wherein the first liquid storage unit has a position adjusting mechanism capable of adjusting a position in a horizontal direction. 前記第2の液収容部が、内部を負圧にする負圧機構を備える請求項1から7のいずれかに記載の液滴形成ヘッド。   8. The droplet forming head according to claim 1, wherein the second liquid storage unit includes a negative pressure mechanism that makes a negative pressure inside. 請求項1から8のいずれかに記載の液滴形成ヘッドを有する液滴形成装置。   A droplet forming apparatus comprising the droplet forming head according to claim 1. 沈降性粒子を懸濁した粒子懸濁液を収容可能であり、前記粒子懸濁液を供給する供給口を底部に備える第1の液収容部と、
前記第1の液収容部の前記供給口を内部に収容し、吐出孔を底部に有し、液を収容可能な第2の液収容部と、を有する液滴形成ヘッドを用い、
前記粒子懸濁液を前記第1の液収容部に収容し、前記液を前記第2の液収容部に収容し、前記粒子懸濁液を前記液とともに前記吐出孔から液滴として吐出する吐出工程を含むことを特徴とする液滴形成方法。
A first liquid storage unit capable of storing a particle suspension in which settling particles are suspended, and having a supply port for supplying the particle suspension at the bottom;
Using a droplet forming head having the supply port of the first liquid storage unit therein, a discharge hole at the bottom, and a second liquid storage unit capable of storing a liquid,
Discharge for storing the particle suspension in the first liquid storage unit, storing the liquid in the second liquid storage unit, and discharging the particle suspension together with the liquid as droplets from the discharge hole A droplet forming method comprising a step.
前記液の粘度が、前記粒子懸濁液の粘度よりも高い請求項10に記載の液滴形成方法。   The droplet forming method according to claim 10, wherein the viscosity of the liquid is higher than the viscosity of the particle suspension.
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