JP2019154352A - Droplet discharge means, droplet formation device, agitation device and dispensation device - Google Patents

Droplet discharge means, droplet formation device, agitation device and dispensation device Download PDF

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Abstract

To provide droplet discharge means capable of achieving dispersion of particles and prevention of precipitation of particles with a less agitation flow rate.SOLUTION: Droplet discharge means comprises: a discharge port; a liquid holding part having the discharge port; and a suction/discharge member for sucking and discharging the liquid in the liquid holding part, and performs suction/discharge operation by changing discharge speed of the suction/discharge member.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、液滴吐出手段、液滴形成装置、撹拌装置、及び分注装置に関する。   The present invention relates to a droplet discharge means, a droplet forming device, a stirring device, and a dispensing device.

従来より、溶媒中に細胞を分散させた液体をインクジェットヘッドにより液滴吐出することにより、所定数の細胞を分注する技術が既に知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for dispensing a predetermined number of cells by discharging a liquid in which cells are dispersed in a solvent using an inkjet head is already known.

しかし、今までのインクジェットヘッドによる細胞分注では従来のインクジェットで使用される顔料インクの粒子径がナノスケールであるのに対し、細胞の粒子径が数μm〜数十μmと大径であることに起因する細胞の沈降による、経時でのタンク内の細胞濃度の分布が変化し、吐出安定性が低下するという問題がある。   However, in the conventional cell dispensing with an inkjet head, the particle diameter of pigment ink used in conventional inkjet is nanoscale, whereas the particle diameter of cells is large, several μm to several tens μm. There is a problem that the cell concentration distribution in the tank over time changes due to the sedimentation of the cells due to the above, and the discharge stability decreases.

そこで、例えば、インクタンク内のインクを撹拌する撹拌手段と、撹拌動作を制御する撹拌制御手段とを有し、連続撹拌動作や間欠撹拌動作を行う技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   In view of this, for example, a technique is disclosed that includes a stirring unit that stirs the ink in the ink tank and a stirring control unit that controls the stirring operation, and performs a continuous stirring operation and an intermittent stirring operation (for example, Patent Document 1). reference).

また、沈降に起因する吐出安定性の劣化を防ぐ目的で、本体動作の給紙経過時間と、インク残量に基づいて、インクタンクからのインクの供給とインクタンクへのインク戻しによる撹拌を行う技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, for the purpose of preventing deterioration in ejection stability due to sedimentation, stirring is performed by supplying ink from the ink tank and returning ink to the ink tank based on the elapsed time of feeding of the main body and the remaining amount of ink. A technique is disclosed (for example, see Patent Document 2).

本発明は、少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができる液滴吐出手段を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the droplet discharge means which can implement | achieve dispersion | distribution and sedimentation prevention of particle | grains with a small stirring flow rate.

前述の課題を解決するための手段としての本発明の液滴吐出手段は、吐出口と、前記吐出口を有する液保持部と、前記液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、を有し、前記吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行う。   The droplet discharge means of the present invention as means for solving the above-mentioned problems includes a discharge port, a liquid holding unit having the discharge port, a suction discharge member for sucking and discharging the liquid in the liquid holding unit, The suction / discharge operation is performed by changing the discharge speed of the suction / discharge member.

本発明によると、少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができる液滴吐出手段を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a droplet discharge means capable of realizing particle dispersion and sedimentation prevention with a small stirring flow rate.

図1は、第1の実施形態に係る液滴形成装置の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a droplet forming apparatus according to the first embodiment. 図2は、第1の実施形態に係る液滴形成装置の液滴吐出手段により液滴が形成される過程の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a process in which droplets are formed by the droplet discharge unit of the droplet forming apparatus according to the first embodiment. 図3Aは、第2の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材の駆動プロファイルについて説明する一例を示す図である。FIG. 3A is a diagram illustrating an example for explaining the drive profiles of the first and second suction / discharge members in the droplet forming apparatus according to the second embodiment. 図3Bは、第2の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材を用いた液の撹拌について説明する一例を示す図である。FIG. 3B is a diagram illustrating an example for explaining stirring of the liquid using the first and second suction / discharge members in the droplet forming apparatus according to the second embodiment. 図3Cは、第2の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材を用いた液の撹拌について説明する他の一例を示す図である。FIG. 3C is a diagram illustrating another example for explaining stirring of the liquid using the first and second suction / discharge members in the droplet forming apparatus according to the second embodiment. 図3Dは、第2の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材を用いた液の撹拌について説明する他の一例を示す図である。FIG. 3D is a diagram illustrating another example for explaining stirring of the liquid using the first and second suction / discharge members in the droplet forming apparatus according to the second embodiment. 図3Eは、第2の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材を用いた液の撹拌について説明する他の一例を示す図である。FIG. 3E is a diagram illustrating another example for explaining stirring of the liquid using the first and second suction / discharge members in the droplet forming apparatus according to the second embodiment. 図3Fは、第2の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材を用いた液の撹拌について説明する他の一例を示す図である。FIG. 3F is a diagram illustrating another example for explaining the stirring of the liquid using the first and second suction / discharge members in the droplet forming apparatus according to the second embodiment. 図4は、第3の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材の駆動プロファイルについて説明する一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example for explaining the drive profiles of the first and second suction / discharge members in the droplet forming apparatus according to the third embodiment. 図5は、第4の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材の駆動プロファイルについて説明する一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example for explaining the drive profiles of the first and second suction / discharge members in the droplet forming apparatus according to the fourth embodiment. 図6は、第5の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材の駆動プロファイルについて説明する一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example for explaining the drive profiles of the first and second suction / discharge members in the droplet forming apparatus according to the fifth embodiment. 図7は、第6の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材の駆動プロファイルについて説明する一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example for explaining the drive profiles of the first and second suction / discharge members in the droplet forming apparatus according to the sixth embodiment. 図8は、第7の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の流路の配置を説明する一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example for explaining the arrangement of the first and second flow paths in the droplet forming apparatus according to the seventh embodiment. 図9は、第7の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の流路の配置を説明する他の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating another example for explaining the arrangement of the first and second flow paths in the droplet forming apparatus according to the seventh embodiment. 図10は、第8の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材について説明する一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example for explaining the first and second suction / discharge members in the droplet forming apparatus according to the eighth embodiment. 図11は、液保持部の一部の検知範囲のみ光を透過するように、検知範囲を除く領域にマスクして検知精度を向上させる方法を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a method of improving detection accuracy by masking a region other than the detection range so that only a part of the detection range of the liquid holding unit transmits light. 図12は、本発明の分注装置の一例を示す概略図である。FIG. 12 is a schematic view showing an example of the dispensing device of the present invention.

(液滴吐出手段)
本発明の液滴吐出手段は、吐出口と、吐出口を有する液保持部と、液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、を有し、吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行い、更に必要に応じてその他の部材を有する。
(Droplet discharge means)
The droplet discharge means of the present invention has a discharge port, a liquid holding unit having a discharge port, and a suction / discharge member that sucks and discharges the liquid in the liquid holding unit, and changes the discharge speed of the suction / discharge member. The suction / discharge operation is performed, and other members are provided as necessary.

本発明の液滴吐出手段は、特許文献1の従来技術では、連続撹拌動作や間欠撹拌動作を同一の撹拌力(同一の単位時間あたり撹拌量)で行っているので、少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができないという知見に基づくものである。
また、本発明の液滴吐出手段は、特許文献2の従来技術では、インク残量が多い時にはインク戻し量を多くし、またインク残量が少ない場合はインク戻し量を少なくすることで効率的に撹拌を行うが、吐出しながらの微細な分散動作及び沈降防止はできないため、少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができないという知見に基づくものである。
In the prior art of Patent Document 1, the droplet discharge means of the present invention performs continuous stirring operation and intermittent stirring operation with the same stirring force (the same stirring amount per unit time), so that the particles can be produced with a small stirring flow rate. This is based on the knowledge that dispersion and sedimentation prevention cannot be realized.
Further, according to the prior art of Patent Document 2, the droplet discharge means of the present invention is efficient by increasing the ink return amount when the ink remaining amount is large, and decreasing the ink return amount when the ink remaining amount is small. However, it is based on the knowledge that particle dispersion and sedimentation prevention cannot be achieved with a small stirring flow rate because fine dispersion operation and sedimentation prevention while discharging are not possible.

本発明においては、吐出口と、吐出口を有する液保持部と、液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、を有し、吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行うこと、即ち、撹拌量の大きい巻き上げ動作と、撹拌量の小さい沈降防止動作を連続的に繰り返して行うことにより、少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができる。
特に、吐出するための液を保持する液保持部と2つ吸引排出部材を流路で連通し、流路の液保持部側の端部を吐出口に対して傾けて配置させ、それぞれの吸引排出部材を異なる圧力状態になるように同期させて動作させ、沈降している粒子を分散させる第一の吐出乃至吸引モードと、液体内の粒子の沈降を防止するための第二の吐出乃至吸引モードとを連続的に繰り返し動作させる構成とすると、より少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降を防止することができる。
In the present invention, there is provided a discharge port, a liquid holding unit having the discharge port, and a suction / discharge member that sucks and discharges the liquid in the liquid holding unit, and the suction / discharge operation is performed by changing the discharge speed of the suction / discharge member. In other words, by continuously repeating the winding operation with a large stirring amount and the sedimentation preventing operation with a small stirring amount, it is possible to achieve particle dispersion and sedimentation prevention with a small stirring flow rate.
In particular, the liquid holding part for holding the liquid to be discharged and the two suction / discharge members are communicated with each other through the flow path, and the end of the flow path on the liquid holding part side is arranged to be inclined with respect to the discharge port. A first discharge or suction mode in which the discharging member is operated in synchronism with different pressure states to disperse the settled particles, and a second discharge or suction to prevent the particles in the liquid from settling. When the mode is configured to continuously and repeatedly operate, the dispersion and settling of particles can be prevented with a smaller stirring flow rate.

<液保持部>
液保持部は、吐出口を有するノズルプレートと、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ことが好ましい。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 preferably includes a nozzle plate having a discharge port and a vibration member, and more preferably includes other members as necessary.
In the case where the droplet discharge means is an open head, it is preferable to have 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 for 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).

−ノズルプレート−
ノズルプレートは、吐出口(ノズル)が形成され、液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吐出口から液滴として吐出する部材である。
ノズルプレートは、液滴吐出手段がオープンヘッドの場合には、液保持部の下端部に固定されている。
ノズルプレートは、液滴吐出手段がクローズヘッドの場合には、液保持部の上端部に固定されている。
液保持部に保持された液体は、ノズルプレートの振動により貫通孔である吐出口から液滴として吐出される。
-Nozzle plate-
The nozzle plate is a member in which a discharge port (nozzle) is formed, and the liquid held in the liquid holding unit is discharged as droplets from the discharge port by vibration due to the amplitude motion.
The nozzle plate is fixed to the lower end portion of the liquid holding portion when the droplet discharge means is an open head.
The nozzle plate is fixed to the upper end of the liquid holding unit when the droplet discharge means is a closed head.
The liquid held in the liquid holding part is discharged as droplets from the discharge port which is a through hole by the vibration of the nozzle plate.

ノズルプレートの平面形状、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。
ノズルプレート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。
ノズルプレートの材質としては、柔らかすぎるとノズルプレートが簡単に振動し、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、液保持部と同様に、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。
The planar shape, size, material, and structure of the nozzle plate are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
Examples of the planar shape of the nozzle plate include a circle, an ellipse, a rectangle, a square, and a rhombus.
As the material of the nozzle plate, if the nozzle plate is too soft, the nozzle plate vibrates easily, and it is difficult to suppress vibration immediately when it is not discharged. Therefore, it is preferable to use a material having a certain degree of hardness. Examples thereof include ceramics and polymer materials, and 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.

−吐出口−
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液滴形成装置を提供することができる。
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。
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。
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。
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。
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、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、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、吐出口の平均径は、10μm以上200μm以下がより好ましい。
−Discharge port−
There are no particular restrictions on the number of the discharge ports, the arrangement, the interval (pitch), the opening shape, the size of the openings, and the like, 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 highly productive droplet forming apparatus capable of increasing the number of droplets ejected per unit time.
There is no restriction | limiting in particular as an arrangement | sequence aspect of an ejection opening, According to the objective, it can select suitably, A regular arrangement | sequence (for example, houndstooth arrangement | sequence etc.) may be sufficient, and an irregular arrangement | sequence may be sufficient.
When the discharge ports are in a plurality of rows, it is preferable to provide a partition member between each row in order to prevent interference between droplets discharged from adjacent discharge ports and improve particle detection sensitivity. . Examples of the partition member include a partition plate.
The discharge ports are preferably arranged at equal intervals. The interval (pitch) P, which is the shortest distance between the centers of adjacent discharge ports, is not particularly limited and may be 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 an opening shape of a discharge outlet, According to the objective, it can select suitably, For example, circular, an ellipse, a square etc. are mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as an average diameter of a discharge outlet, Although it can select suitably according to the objective, In order to avoid that a particle | grain clogs a discharge outlet, it is preferable to set it as 2 times or more of the magnitude | size of a particle | grain.
When the particle is, for example, an animal cell, particularly a human cell, the size of the human cell is generally 5 μm or more and 50 μm or less. Therefore, the average diameter of the discharge port is adjusted to the cell to be used, 10 micrometers or more and 100 micrometers or less are preferable.
On the other hand, if the droplets are too large, it is difficult to achieve the purpose of forming microdroplets, so the average diameter of the discharge ports is preferably 200 μm or less. Therefore, the average diameter of the discharge ports is more preferably 10 μm or more and 200 μm or less.

−振動部材−
振動部材は、ノズルプレートを振動させて吐出口(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、ノズルプレート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、ノズルプレート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、ノズルプレートの形状に合わせて適宜設計することができるが、例えば、ノズルプレート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、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 vibrating member is a member that vibrates the nozzle plate and discharges droplets from the discharge port (nozzle).
The vibrating member is formed on the lower surface side of the nozzle plate when the droplet discharge means is an open head.
The vibration member is formed on the upper surface side of the nozzle plate 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 nozzle plate. For example, when the planar shape of the nozzle plate is circular, in the case of a closed head, the shape is circular. It is preferable to provide the 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 discharge port.

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、ノズルプレート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, a compressive stress is applied in the lateral direction of the film by applying a voltage between the upper and lower electrodes of the piezoelectric element from the driving means, and the nozzle plate 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.

液保持部は、粒子を含む液体を保持し、ノズルプレートの吐出口から液滴として吐出される。   The liquid holding unit holds the liquid containing particles and is discharged as droplets from the discharge port of the nozzle plate.

<液滴>
液滴は、粒子を含むことが好ましい。
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。
<Droplet>
The droplet preferably contains particles.
The number of particles contained in the droplet is preferably 1 or more, and more preferably 1 or more and 5 or less.
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.

液滴に含まれる粒子としては、例えば、金属微粒子、無機微粒子、細胞などが挙げられる。これらの中でも、細胞が好ましい。   Examples of the particles contained in the droplets include metal fine particles, inorganic fine particles, and cells. Of these, cells are preferred.

細胞としては、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、真核細胞、原核細胞、多細胞生物細胞、単細胞生物細胞を問わず、すべての細胞について使用することができる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   There is no restriction | limiting in particular as a cell, According to the objective, it can select suitably, For example, it can use about all cells regardless of a eukaryotic cell, a prokaryotic cell, a multicellular biological cell, and a unicellular biological cell. . These may be used alone or in combination of two or more.

真核細胞としては、特に制限はなく、目的応じて適宜選択することができ、例えば、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞、真菌、藻類、原生動物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、動物細胞、真菌が好ましく、ヒト由来の細胞がより好ましい。   The eukaryotic cell is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include animal cells, insect cells, plant cells, fungi, algae, protozoa and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, animal cells and fungi are preferable, and human-derived cells are more preferable.

接着性細胞としては、組織や器官から直接採取した初代細胞でもよく、組織や器官から直接採取した初代細胞を何代か継代させたものでもよく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、分化した細胞、未分化の細胞などが挙げられる。   Adhesive cells may be primary cells collected directly from tissues or organs, or may be passaged from some primary cells directly collected from tissues or organs, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include differentiated cells and undifferentiated cells.

分化した細胞としては、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、肝臓の実質細胞である肝細胞;星細胞;クッパー細胞;血管内皮細胞;類道内皮細胞、角膜内皮細胞等の内皮細胞;繊維芽細胞;骨芽細胞;砕骨細胞;歯根膜由来細胞;表皮角化細胞等の表皮細胞;気管上皮細胞;消化管上皮細胞;子宮頸部上皮細胞;角膜上皮細胞等の上皮細胞;乳腺細胞;ペリサイト;平滑筋細胞、心筋細胞等の筋細胞;腎細胞;膵ランゲルハンス島細胞;末梢神経細胞、視神経細胞等の神経細胞;軟骨細胞;骨細胞などが挙げられる。   The differentiated cell is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, hepatocytes that are parenchymal cells of the liver; stellate cells; Kupffer cells; vascular endothelial cells; Endothelial cells such as cells; fibroblasts; osteoblasts; osteoclasts; periodontal ligament-derived cells; epidermal cells such as epidermal keratinocytes; tracheal epithelial cells; gastrointestinal epithelial cells; cervical epithelial cells; Such as epithelial cells; mammary cells; pericytes; muscle cells such as smooth muscle cells and cardiomyocytes; kidney cells; pancreatic Langerhans islet cells; peripheral nerve cells, nerve cells such as optic nerve cells; chondrocytes; .

未分化の細胞としては、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、未分化細胞である胚性幹細胞、多分化能を有する間葉系幹細胞等の多能性幹細胞;単分化能を有する血管内皮前駆細胞等の単能性幹細胞;iPS細胞などが挙げられる。   The undifferentiated cells are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, pluripotent stem cells such as embryonic stem cells which are undifferentiated cells, mesenchymal stem cells having multipotency; Examples include unipotent stem cells such as vascular endothelial progenitor cells having unipotency; iPS cells and the like.

真菌としては、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、カビ、酵母菌などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、細胞周期を調節することができ、1倍体を使用することができる点から、酵母菌が好ましい。
細胞周期とは、細胞が増えるとき、細胞分裂が生じ、細胞分裂で生じた細胞(娘細胞)が再び細胞分裂を行う細胞(母細胞)となって新しい娘細胞を生み出す過程を意味する。
There is no restriction | limiting in particular as fungi, According to the objective, it can select suitably, For example, a mold, yeast, etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, yeast is preferable because the cell cycle can be regulated and a haploid can be used.
The cell cycle means a process in which cell division occurs when cells increase, and a cell (daughter cell) generated by cell division again becomes a cell (mother cell) that undergoes cell division to generate a new daughter cell.

酵母菌としては、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、細胞周期をG1期に制御するフェロモン(性ホルモン)の感受性が増加したBar−1欠損酵母が好ましい。酵母菌がBar−1欠損酵母であると、細胞周期が制御できていない酵母菌の存在比率を低くすることができるため、容器内に収容された細胞の特定の核酸の数の増加等を防ぐことができる。   There is no restriction | limiting in particular as yeast, According to the objective, it can select suitably, For example, the Bar-1 deficient yeast with which the sensitivity of the pheromone (sex hormone) which controls a cell cycle to G1 phase increased is preferable. If the yeast is a Bar-1-deficient yeast, the abundance of yeasts whose cell cycle cannot be controlled can be lowered, thus preventing an increase in the number of specific nucleic acids in cells contained in the container. be able to.

原核細胞としては、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、真正細菌、古細菌などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   The prokaryotic cell is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include eubacteria and archaea. These may be used alone or in combination of two or more.

細胞としては、死細胞が好ましい。死細胞であると、分取後に細胞分裂が起こることを防ぐことができる。   As the cell, a dead cell is preferable. A dead cell can prevent cell division from occurring after sorting.

細胞としては、光を受光したときに発光可能な細胞であることが好ましい。光を受光したときに発光可能な細胞であると、細胞の数を高精度に制御して被着対象物に着弾させることができる。
受光とは、光を受けることを意味する。
光学センサとは、人間の目で見ることができる可視光線と、それより波長の長い近赤外線や短波長赤外線、熱赤外線領域までの光のいずれかの光をレンズで集め、対象物である細胞の形状などを画像データとして取得する受動型センサを意味する。
The cell is preferably a cell that can emit light when receiving light. If the cells can emit light when receiving light, the number of cells can be controlled with high accuracy and landed on the adherend.
Light reception means receiving light.
An optical sensor is a cell that collects visible light that can be seen by the human eye and light from the near-infrared, short-wavelength infrared, and thermal infrared regions with longer wavelengths. This means a passive sensor that acquires the shape of the image as image data.

−−光を受光したときに発光可能な細胞−−
光を受光したときに発光可能な細胞としては、光を受光したときに発光可能であ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、蛍光色素によって染色された細胞、蛍光タンパク質を発現した細胞、蛍光標識抗体により標識された細胞などが挙げられる。
細胞における蛍光色素による染色部位、蛍光タンパク質の発現部位、又は蛍光標識抗体による標識部位としては、特に制限はなく、細胞全体、細胞核、細胞膜などが挙げられる。
-Cells that can emit light when receiving light-
The cells that can emit light when receiving light are not particularly limited as long as they can emit light when receiving light, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples include cells that express proteins, cells that are labeled with fluorescently labeled antibodies, and the like.
There are no particular limitations on the site of staining with a fluorescent dye, the site of expression of a fluorescent protein, or the site of labeling with a fluorescently labeled antibody in cells, and examples include whole cells, cell nuclei, and cell membranes.

−−−蛍光色素−−−
蛍光色素としては、例えば、フルオレセイン類、アゾ類、ローダミン類、クマリン類、ピレン類、シアニン類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、フルオレセイン類、アゾ類、ローダミン類が好ましく、エオシン、エバンスブルー、トリパンブルー、ローダミン6G、ローダミンB、ローダミン123がより好ましい。
--- Fluorescent dye ---
Examples of fluorescent dyes include fluoresceins, azos, rhodamines, coumarins, pyrenes, and cyanines. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, fluoresceins, azos, and rhodamines are preferable, and eosin, evans blue, trypan blue, rhodamine 6G, rhodamine B, and rhodamine 123 are more preferable.

蛍光色素としては、市販品を用いることができ、市販品としては、例えば、商品名:EosinY(和光純薬工業株式会社製)、商品名:エバンスブルー(和光純薬工業株式会社製)、商品名:トリパンブルー(和光純薬工業株式会社製)、商品名:ローダミン6G(和光純薬工業株式会社製)、商品名:ローダミンB(和光純薬工業株式会社製)、商品名:ローダミン123(和光純薬工業株式会社製)などが挙げられる。   Commercially available products can be used as the fluorescent dye. Examples of commercially available products include trade name: EosinY (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), trade name: Evans Blue (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), product Name: Trypan Blue (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), trade name: Rhodamine 6G (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), trade name: rhodamine B (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), trade name: rhodamine 123 ( Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).

−−−蛍光タンパク質−−−
蛍光タンパク質としては、例えば、Sirius、EBFP、ECFP、mTurquoise、TagCFP、AmCyan、mTFP1、MidoriishiCyan、CFP、TurboGFP、AcGFP、TagGFP、Azami−Green、ZsGreen、EmGFP、EGFP、GFP2、HyPer、TagYFP、EYFP、Venus、YFP、PhiYFP、PhiYFP−m、TurboYFP、ZsYellow、mBanana、KusabiraOrange、mOrange、TurboRFP、DsRed−Express、DsRed2、TagRFP、DsRed−Monomer、AsRed2、mStrawberry、TurboFP602、mRFP1、JRed、KillerRed、mCherry、mPlum、PS−CFP、Dendra2、Kaede、EosFP、KikumeGRなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--- Fluorescent protein ---
Examples of the fluorescent protein include Sirius, EBFP, ECFP, mTurquoise, TagCFP, AmCyan, mTFP1, MidorishiCyan, CFP, TurboGFP, AcGFP, TagGFP, AGFP-G, P, Gs, P. , YFP, PhiYFP, PhiYFP-m, TurboYFP, ZsYellow, mBanaLa, KusiraOrange, mOrange, TurboRFP, DsRed-Express2, DsRed2, TagRFP, DsRed-MrR d, mCherry, mPlum, PS-CFP, Dendra2, Kaede, EosFP, and the like KikumeGR. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

−−−蛍光標識抗体−−−
蛍光標識抗体としては、蛍光標識され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、例えば、CD4−FITC、CD8−PEなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--- Fluorescently labeled antibody ---
The fluorescently labeled antibody is not particularly limited as long as it is fluorescently labeled, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include CD4-FITC and CD8-PE. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

細胞は、特定の核酸を有することが好ましい。特定の核酸を有する細胞の細胞数は、複数であ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。   The cell preferably has a specific nucleic acid. The number of cells having a specific nucleic acid is not particularly limited as long as it is plural, and can be appropriately selected according to the purpose.

−−−特定の核酸−−−
特定の核酸としては、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、感染症検査に用いられる塩基配列、自然界には存在しない核酸、動物細胞由来の塩基配列、植物細胞由来の塩基配列などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、特定の核酸としては、プラスミドも好適に使用することができる。
核酸とは、プリン又はピリミジンから導かれる含窒素塩基、糖、及びリン酸が規則的に結合した高分子の有機化合物を意味する。
--- Specific nucleic acid ---
There is no restriction | limiting in particular as a specific nucleic acid, According to the objective, it can select suitably, For example, the base sequence used for an infectious disease test | inspection, the nucleic acid which does not exist in nature, the base sequence derived from an animal cell, plant cell origin And the like. These may be used alone or in combination of two or more. Moreover, a plasmid can also be used suitably as a specific nucleic acid.
The nucleic acid means a macromolecular organic compound in which nitrogen-containing bases derived from purines or pyrimidines, sugars, and phosphates are regularly bonded.

特定の核酸としては、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、DNA、RNAなどが挙げられる。これらの中でも、ノロウイルスなどの感染症固定領域に由来するRNAに対応するDNA、自然界に存在しないDNAなどが好適に用いることができる。   There is no restriction | limiting in particular as a specific nucleic acid, According to the objective, it can select suitably, For example, DNA, RNA etc. are mentioned. Among these, DNA corresponding to RNA derived from an infectious disease fixing region such as Norovirus, DNA that does not exist in nature, and the like can be suitably used.

特定の核酸を有する複数の細胞は、使用する細胞由来の特定の核酸であってもよく、遺伝子導入により導入された特定の核酸であってもよい。特定の核酸として、遺伝子導入により導入された特定の核酸、及びプラスミドを使用する場合は、1細胞に1コピーの特定の核酸が導入されていることを確認することが好ましい。1コピーの特定の核酸が導入されていることの確認方法としては、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、シーケンサー、PCR法、サザンブロット法などを用いて確認することができる。   The plurality of cells having a specific nucleic acid may be a specific nucleic acid derived from the cell to be used, or may be a specific nucleic acid introduced by gene transfer. When using a specific nucleic acid introduced by gene introduction and a plasmid as the specific nucleic acid, it is preferable to confirm that one copy of the specific nucleic acid is introduced into one cell. The method for confirming that one copy of a specific nucleic acid has been introduced is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, confirmation can be performed using a sequencer, PCR method, Southern blot method, or the like. be able to.

遺伝子導入の方法としては、特定の核酸配列が狙いの場所に狙いの分子数導入できれば特に制限がなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、相同組換え、CRISPR/Cas9、TALEN、Zinc finger nuclease、Flip−in、Jump−inなどが挙げられる。特に、酵母菌の場合は、効率の高さ、及び制御のしやすさの点から、相同組換えが好ましい。   The method of gene introduction is not particularly limited as long as a specific nucleic acid sequence can be introduced into a target location and can be appropriately selected according to the purpose. For example, homologous recombination, CRISPR / Cas9, TALEN, Zinc finger nuclease, Flip-in, Jump-in, etc. are mentioned. In particular, in the case of yeast, homologous recombination is preferable from the viewpoint of high efficiency and ease of control.

金属微粒子としては、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、銀粒子、銅粒子などが挙げられる。これらは吐出した液滴によって配線を描画する用途に用いることができる。   There is no restriction | limiting in particular as metal fine particle, According to the objective, it can select suitably, For example, silver particle, copper particle, etc. are mentioned. These can be used for the purpose of drawing wiring with discharged droplets.

無機微粒子としては、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、酸化チタン、酸化ケイ素等が白色インクとしての用途やスペーサ材料の塗布用途等で用いられる。   There is no restriction | limiting in particular as inorganic fine particles, According to the objective, it can select suitably, For example, a titanium oxide, a silicon oxide, etc. are used for the use as a white ink, the application | coating use of spacer material, etc.

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、アルコール、鉱物油、植物油等の様々な有機溶媒を用いることができる。
溶媒として水を使用する際には、水分の蒸発を抑えるための湿潤剤や、表面張力を下げるための界面活性剤が含まれていることが好ましい。これらの処方には、インクジェットインクに用いられるごく一般的な材料を用いることができる。
When particles aggregate, the concentration of particles in the liquid containing the particles is adjusted to determine the number of particles in the liquid from the theory that the concentration of particles in the liquid and the number of particles in the liquid follow a 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, various organic solvents, such as ion-exchange water, distilled water, a pure water, physiological saline, alcohol, mineral oil, vegetable oil, are used. be able to.
When water is used as the solvent, it is preferable that a wetting agent for suppressing evaporation of moisture and a surfactant for reducing surface tension are included. For these formulations, it is possible to use very common materials used for inkjet inks.

<第一及び第二の流路>
第一の流路は、液保持部と第一の吸引排出部材とを繋ぐ流路である。
第二の流路は、液保持部と第二の吸引排出部材とを繋ぐ流路である。
第一の流路及び第二の流路の形状、材質、大きさ、構造などについては、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。
第一の流路及び第二の流路の形状としては、例えば、チューブ状、管状などが挙げられる。
第一の流路及び第二の流路の材質としては、例えば、樹脂、ゴム、エラストマー、金属などが挙げられる。これらの中でも、樹脂が好ましい。樹脂としては、例えば、シリコーンゴム、ナイロン、ウレタンなどが挙げられる。
<First and second flow paths>
The first channel is a channel that connects the liquid holding unit and the first suction / discharge member.
The second channel is a channel connecting the liquid holding unit and the second suction / discharge member.
There is no restriction | limiting in particular about the shape of the 1st flow path and the 2nd flow path, a material, a magnitude | size, a structure, etc., According to the objective, it can select suitably.
Examples of the shape of the first channel and the second channel include a tube shape and a tubular shape.
Examples of the material of the first channel and the second channel include resin, rubber, elastomer, metal, and the like. Among these, resin is preferable. Examples of the resin include silicone rubber, nylon, and urethane.

第一の流路及び第二の流路は、交換可能であることが、吐出対象の種類を変更する際に流路のみの交換で対応が可能である点から好ましい。
第一の流路の容積及び第二の流路の容積は、変更可能であることが、吐出対象の種類や液保持部の容積変化により変化する、吐出対象を撹拌するために必要な吸引排出量に、流路の容積を合わせることができる点から好ましく、第一及び第二の流路の内径、長さ、形状などを調整することにより変更することができる。
第一の流路の容積及び第二の流路の容積は、例えば、第一の流路及び第二の流路の内径Aと長さBとから、次式、容積=(A/2)π×B、により算出することができる。
第一の流路の容積と第二の流路の容積は、同じであることが、液面高さを一定に保持するために液吸引量と排出量を同一にした際に、不要な流路を生じない点から好ましい。
It is preferable that the first flow path and the second flow path can be exchanged from the viewpoint that only the flow path can be replaced when changing the type of discharge target.
The volume of the first flow path and the volume of the second flow path are changeable depending on the type of the discharge target and the volume change of the liquid holding unit, and the suction discharge necessary for stirring the discharge target It is preferable from the viewpoint that the volume of the flow path can be matched to the amount, and can be changed by adjusting the inner diameter, length, shape, etc. of the first and second flow paths.
The volume of the first flow path and the volume of the second flow path can be calculated from, for example, the following formula: Volume = (A / 2) from the inner diameter A and the length B of the first flow path and the second flow path. 2 π × B, can be calculated by.
The volume of the first flow path and the volume of the second flow path are the same. When the liquid suction amount and the discharge amount are the same in order to keep the liquid level constant, an unnecessary flow rate is obtained. It is preferable from the point that no road is formed.

第一の流路及び第二の流路は、液保持部に連通し吐出口(又はノズルプレート)に対して傾斜配置されることが好ましい。即ち、吐出口を通る中心軸に対して傾いて配置されていることが好ましい。
第一の流路及び第二の流路の傾斜角度は、吐出口(又はノズルプレート)に対して、45°以上80°以下であることが好ましい。第一の流路及び第二の流路の傾斜角度が、45°以上80°以下であることにより、液保持部内に上昇流を発生させ、液保持部の底部に堆積した粒子を分散させることができる。
第一の流路及び第二の流路は、吐出口を通る中心軸に対して対称に配置されていることが、液保持部内の粒子の分布を均一にする点から好ましい。
第一の流路及び第二の流路の中心軸線がそれぞれ同一平面とならないことが、液保持部の内壁付近の粒子も分散させることが可能となる点から好ましい。
It is preferable that the first channel and the second channel communicate with the liquid holding unit and are inclined with respect to the discharge port (or nozzle plate). In other words, it is preferable that the nozzles are arranged to be inclined with respect to the central axis passing through the discharge port.
The inclination angle of the first channel and the second channel is preferably 45 ° or more and 80 ° or less with respect to the discharge port (or nozzle plate). When the inclination angle of the first channel and the second channel is not less than 45 ° and not more than 80 °, an upward flow is generated in the liquid holding unit and particles deposited on the bottom of the liquid holding unit are dispersed. Can do.
The first channel and the second channel are preferably arranged symmetrically with respect to the central axis passing through the discharge port from the viewpoint of making the distribution of particles in the liquid holding portion uniform.
It is preferable that the central axes of the first channel and the second channel are not coplanar from the viewpoint that particles near the inner wall of the liquid holding part can be dispersed.

<吸引排出部材>
吸引排出部材は、液保持部内の液を吸引及び排出する部材である。
吸引排出部材の形状、材質、大きさ、構造などについては、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。
吸引排出部材としては、例えば、シリンジタイプ、プランジャータイプの電動ポンプ等の定量の液量を吸引、保持、排出可能なポンプなどが挙げられる。
<Suction / discharge member>
The suction / discharge member is a member that sucks and discharges the liquid in the liquid holding portion.
There is no restriction | limiting in particular about the shape of a suction discharge member, a material, a magnitude | size, a structure, etc., According to the objective, it can select suitably.
Examples of the suction / discharge member include a pump capable of sucking, holding, and discharging a fixed amount of liquid such as a syringe type or plunger type electric pump.

吸引排出部材が、第一及び第二の吸引排出部材を少なくとも有し、
吸引排出部材が吸引又は排出中は、前記第二の吸引排出部材はそれぞれ非吸引又は非排出であり、
第一の吸引乃至排出モードと、前記第一の吸引乃至排出モードより排出速度の小さい第二の吸引乃至排出モードで吸引排出動作を繰返し行うことが、少ない撹拌量で撹拌・沈降防止動作を行うことができる点から好ましい。
第一の排出モードと第二の排出モードが連続して動作することが、間欠動作ではなく、常時撹拌動作である点から好ましい。
第一の排出モードと第二の排出モードが連続して動作し、第二の排出モードに連続して第一の吸引モードが動作することが、吸引・排出も間欠動作ではなく、常時撹拌動作である点から好ましい。
第一の排出モードの時間が、第二の排出モードの時間よりも短いことが、動作dutyは第一の分散モードの方が短い点から好ましい。
The suction / discharge member has at least first and second suction / discharge members,
While the suction / discharge member is sucking or discharging, the second suction / discharge member is non-suction or non-discharge, respectively.
Repeating the suction / discharge operation in the first suction / discharge mode and the second suction / discharge mode, which has a lower discharge speed than the first suction / discharge mode, performs the stirring / sedimentation prevention operation with a small amount of stirring. It is preferable because it can be used.
It is preferable that the first discharge mode and the second discharge mode operate continuously from the point of continuous stirring operation rather than intermittent operation.
The first discharge mode and the second discharge mode operate continuously, and the first suction mode operates continuously after the second discharge mode. It is preferable from the point.
It is preferable that the time of the first discharge mode is shorter than the time of the second discharge mode because the operation duty is shorter in the first dispersion mode.

吸引排出部材が、第一及び第二の吸引排出部材を少なくとも有し、
第一の吸引排出部材が吸引又は排出中は、第二の吸引排出部材はそれぞれ非吸引又は非排出であり、
吸引乃至排出開始時よりも吸引排出完了時の方が、排出速度が小さいことが、開始時には排出速度を大きくして巻き上げを行い、完了時には排出速度が小さく沈降防止を行える点から好ましい。
排出動作と次の吸引動作が連続して動作することが、吸引・排出も間欠動作ではなく、常時撹拌動作である点から好ましい。
液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
粒子の分散状態に応じて、前記第一の排出モードの排出速度と前記第二の排出モードの排出速度を決定することが、狙いの撹拌状態を維持する点から好ましい。
液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
粒子の分散状態に応じて、前記第一の排出モードの排出時間及び前記第二の排出モードの排出時間を決定することが、狙いの撹拌状態を維持する点から好ましい。
液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
粒子の分散状態に応じて、吸引乃至排出開始時の排出速度を決定することが、狙いの撹拌状態を維持する点から好ましい。
液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
粒子の分散状態に応じて、吸引乃至排出開始時の排出速度及び吸引乃至排出完了時の排出速度の傾きを決定することが、狙いの撹拌状態を維持する点から好ましい。
検知部材としては、例えば、染色した細胞の光学センサでの検知などが挙げられる。
The suction / discharge member has at least first and second suction / discharge members,
While the first suction / discharge member is sucking or discharging, the second suction / discharge member is non-suction or non-discharge, respectively.
It is preferable that the suction speed is lower at the completion of suction and discharge than at the start of suction or discharge because the discharge speed is increased at the start to perform winding, and the discharge speed is small at the completion to prevent sedimentation.
It is preferable that the discharge operation and the next suction operation operate continuously from the viewpoint that the suction and discharge are not intermittent operations but always stirring operations.
It has a detection member that detects the dispersion state of particles in the liquid holding unit,
It is preferable to determine the discharge speed in the first discharge mode and the discharge speed in the second discharge mode according to the dispersion state of the particles from the viewpoint of maintaining the target stirring state.
It has a detection member that detects the dispersion state of particles in the liquid holding unit,
It is preferable to determine the discharge time in the first discharge mode and the discharge time in the second discharge mode according to the dispersion state of the particles from the viewpoint of maintaining the target stirring state.
It has a detection member that detects the dispersion state of particles in the liquid holding unit,
It is preferable to determine the discharge speed at the start of suction or discharge according to the dispersion state of the particles from the viewpoint of maintaining the target stirring state.
It has a detection member that detects the dispersion state of particles in the liquid holding unit,
It is preferable to determine the slope of the discharge speed at the start of suction or discharge and the slope of the discharge speed at the completion of suction or discharge in accordance with the dispersion state of the particles from the viewpoint of maintaining the target stirring state.
Examples of the detection member include detection of stained cells with an optical sensor.

液保持部内の粒子の分散状態の検知範囲を制限する検知範囲制限部材を有することが、狙いの撹拌状態を維持する点及びその検知精度を安定させる点から好ましい。
検知範囲制限部材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)シートなどが挙げられる。
It is preferable to have a detection range limiting member that limits the detection range of the dispersed state of the particles in the liquid holding unit from the viewpoint of maintaining the target stirring state and stabilizing the detection accuracy.
Examples of the detection range limiting member include a polyethylene terephthalate (PET) sheet.

第一の吸引排出部材及び第二の吸引排出部材は、複数の送液量に切替え可能であることが、吐出対象の種類や液保持部の容積を変化させた際、吐出対象を十分撹拌するために必要な吸引排出量に切り替えることができる点から好ましい。
第一の吸引排出部材の送液量と第二の吸引排出部材の送液量とは同じであることが、撹拌時に液保持部内の液量を変化させず、液面高さを一定に保持することができる点から好ましい。
ここで、送液量としては、例えば、吸引液量、排出液量などが挙げられ、最も多い吸引液量を最大吸引液量、最も多い排出液量を最大排出液量という。
本発明においては、第一及び第二の吸引排出部材における各最大吸引液量が、それぞれ第一の流路及び第二の流路の容積未満である。これにより、液保持部内で撹拌している液が第一及び第二の吸引排出部材内まで進入しないように調整できるので、吐出対象の種類を変更するごとに、第一及び第二の吸引排出部材内の洗浄又は、第一及び第二の吸引排出部材の交換が必要なくなる。
The first suction / discharge member and the second suction / discharge member can be switched to a plurality of liquid feeding amounts, and sufficiently agitate the discharge target when the type of the discharge target and the volume of the liquid holding unit are changed. Therefore, it is preferable from the point that it can be switched to the suction and discharge amount necessary for this.
The liquid supply amount of the first suction / discharge member is the same as the liquid supply amount of the second suction / discharge member, and the liquid level in the liquid holding part is not changed during stirring, and the liquid level is kept constant. It is preferable because it can be performed.
Here, examples of the liquid feeding amount include a suction liquid amount and a discharge liquid amount. The largest suction liquid amount is referred to as a maximum suction liquid amount, and the largest discharge liquid amount is referred to as a maximum discharge liquid amount.
In the present invention, the maximum suction liquid amounts in the first and second suction / discharge members are less than the volumes of the first flow path and the second flow path, respectively. Thereby, since it can adjust so that the liquid stirred in the liquid holding | maintenance part may not enter into the 1st and 2nd suction / discharge member, whenever it changes the kind of discharge object, the 1st and 2nd suction / discharge There is no need to clean the inside of the member or replace the first and second suction / discharge members.

第一及び第二の吸引排出部材のいずれか一方の吸引排出部材の吸引動作に同期させて、他方の吸引排出部材が排出動作を行うことが好ましい。これにより、液滴形成装置は、液保持部内の溶液に含まれる粒子の均一分散状態を維持しながら吐出動作を実施しても、吐出口(又はノズルプレート)からの液面高さが変化せず、吐出口(又はノズルプレート)にかかる静圧力が一定であるため、液滴の落下速度が変化することは無く、一定の落下速度かつ一定の含有される粒子濃度の液滴を吐出することが可能となる。
第一の吸引排出部材及び第二の吸引排出部材は、複数の送液速度に切替え可能であることが好ましい。
ここで、送液速度としては、例えば、吸引速度、排出速度などが挙げられる。
It is preferable that the other suction / discharge member performs the discharge operation in synchronization with the suction operation of one of the first and second suction / discharge members. As a result, even if the droplet forming apparatus performs the discharge operation while maintaining the uniform dispersion state of the particles contained in the solution in the liquid holding unit, the liquid level from the discharge port (or nozzle plate) changes. In addition, since the static pressure applied to the discharge port (or nozzle plate) is constant, the drop speed of the liquid droplets does not change, and the liquid droplets having a constant drop speed and a constant particle concentration are discharged. Is possible.
It is preferable that the first suction / discharge member and the second suction / discharge member can be switched to a plurality of liquid feeding speeds.
Here, examples of the liquid feeding speed include a suction speed and a discharge speed.

<その他の部材>
その他の部材としては、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、制御部材を有することが好ましい。
<Other members>
There is no restriction | limiting in particular as another member, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable to have a control member.

(液滴形成装置)
本発明の液滴形成装置は、本発明の液滴吐出手段を有し、駆動手段及び粒子数計数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。
(Droplet forming device)
The droplet forming apparatus of the present invention preferably includes the droplet discharge unit of the present invention, preferably includes a driving unit and a particle number counting unit, and further includes other units as necessary.

<駆動手段>
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。
<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.

<粒子数計数手段>
粒子数計数手段は、液滴に含まれる粒子を計数する手段であり、液滴の吐出後、かつ液滴の被着対象物への着弾前に、液滴に含まれる粒子数をセンサによって計数する手段であることが好ましい。
センサとは、自然現象や人工物の機械的・電磁気的、熱的、音響的、又は化学的性質、或いはそれらにより示される空間情報・時間情報を、何らかの科学的原理を応用して、人間や機械が扱い易い別媒体の信号に置き換える装置を意味する。
<Particle number counting means>
The particle number counting means is a means for counting particles contained in the droplet, and the number of particles contained in the droplet is counted by a sensor after the droplet is discharged and before the droplet is landed on the adherend. It is preferable that it is a means to do.
A sensor is a natural phenomenon or the mechanical / electromagnetic, thermal, acoustic, or chemical properties of artifacts, or spatial information / temporal information indicated by them, applying some scientific principle to human or It means a device that replaces the signal with another medium that is easy for the machine to handle.

粒子数計数手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、吐出前に粒子を観測する処理、着弾後の粒子をカウントする処理を含んでもよい。   The particle number counting means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, and may include a process of observing particles before ejection and a process of counting particles after landing.

液滴の吐出後、かつ液滴の被着対象物への着弾前に、液滴に含まれる粒子数の計数としては、液滴が被着対象物としてのプレートのウェルに確実に入ることが予測されるウェル開口部の直上の位置にあるタイミングにて液滴中の粒子を観測することが好ましい。   After the droplet is discharged and before the droplet is landed on the deposition target, the number of particles contained in the droplet is counted to ensure that the droplet enters the well of the plate as the deposition target. It is preferable to observe the particles in the droplet at a timing at a position immediately above the predicted well opening.

プレートとしては、特に制限はなく、バイオ分野において一般的に用いられる穴が形成されたものを用いることが可能である。
プレートにおけるウェルの数は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、単数であってもよく、複数であってもよい。
ウェルの数が複数であるプレートとしては、ウェルの数が24個、96個、384個など業界において一般的な個数及び寸法で穴が形成されたものを用いることが好ましい。
プレートの材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、後の処理のために、細胞や核酸の壁面への付着が抑制されているものを用いることが好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as a plate, It is possible to use what formed the hole generally used in the bio field | area.
The number of wells in the plate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and may be singular or plural.
As a plate having a plurality of wells, it is preferable to use a plate in which holes are formed in a number and size that are common in the industry, such as 24, 96, and 384 wells.
There is no restriction | limiting in particular as a material of a plate, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable to use what the adhesion to the wall surface of a cell or a nucleic acid is suppressed for a subsequent process.

液滴中の粒子を観測する方法としては、例えば、光学的に検出する方法、電気的・磁気的に検出する方法などが挙げられる。   Examples of the method for observing particles in the droplet include an optical detection method and an electrical / magnetic detection method.

<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、例えば、制御手段、表示手段、記録手段などを有することが好ましい。
<Other means>
Other means are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, it is preferable to have a control means, a display means, a recording means, and the like.

(撹拌装置)
本発明の撹拌装置は、液を保持する液保持部と、前記液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、を有し、前記吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行い、更に必要に応じてその他の部材を有する。
本発明の撹拌装置によれば、少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができる。
撹拌装置における液保持部、第一及び第二の流路、第一及び第二の吸引排出部材、並びにその他の部材としては、上述した液滴吐出手段の液保持部、第一及び第二の流路、第一及び第二の吸引排出部材、並びにその他の部材と同様である。
(Agitator)
The agitation device of the present invention includes a liquid holding unit that holds liquid, and a suction / discharge member that sucks and discharges the liquid in the liquid holding unit, and performs a suction / discharge operation by changing a discharge speed of the suction / discharge member. And have other members as required.
According to the stirring device of the present invention, it is possible to realize dispersion and prevention of sedimentation with a small stirring flow rate.
As the liquid holding unit, the first and second flow paths, the first and second suction / discharge members, and other members in the stirring device, the liquid holding unit of the droplet discharge means described above, the first and second This is the same as the flow path, the first and second suction / discharge members, and other members.

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、液滴吐出手段として本発明の液滴吐出手段を用いており、本発明の液滴吐出手段は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、本発明の液滴吐出手段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 uses the droplet discharging means of the present invention as the droplet discharging means, and the droplet discharging means of the present invention is included in the droplet forming apparatus of the present invention. Through the description of the embodiment of the droplet forming apparatus, the embodiment of the droplet discharge means 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 for carrying out the present invention.

<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係る液滴形成装置200の一例を示す図である。この図1の液滴形成装置200は、液滴吐出手段100と、駆動手段40とを有する。
液滴吐出手段100は、液保持部1と、振動部材2と、吐出口(ノズル)131を有するノズルプレート3と、第一の流路211と、第二の流路212と、第一の吸引排出部材201と、第二の吸引排出部材202とを有する。図1では、液保持部1に粒子350を含有する溶液300が保持されている状態を模式的に示している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a droplet forming apparatus 200 according to the first embodiment. The droplet forming apparatus 200 of FIG. 1 includes a droplet discharge unit 100 and a drive unit 40.
The droplet discharge means 100 includes a liquid holding unit 1, a vibrating member 2, a nozzle plate 3 having a discharge port (nozzle) 131, a first flow path 211, a second flow path 212, A suction / discharge member 201 and a second suction / discharge member 202 are provided. In FIG. 1, a state in which the solution 300 containing the particles 350 is held in the liquid holding unit 1 is schematically illustrated.

なお、本実施形態では、便宜上、液保持部1側を上側、ノズルプレート3側を下側とする。各部位の液保持部1側の面を上面、ノズルプレート3側の面を下面とする。平面視とは対象物をノズルプレート3の上面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物をノズルプレート3の上面の法線方向から視た形状を指すものとする。   In the present embodiment, for convenience, the liquid holding unit 1 side is the upper side and the nozzle plate 3 side is the lower side. The surface on the liquid holding unit 1 side of each part is the upper surface, and the surface on the nozzle plate 3 side is the lower surface. The planar view refers to viewing the object from the normal direction of the upper surface of the nozzle plate 3, and the planar shape refers to the shape of the object viewed from the normal direction of the upper surface of the nozzle plate 3.

液滴吐出手段100において、液保持部1は、粒子350を含有する(粒子350が分散された)溶液300を保持しており、例えば、金属、樹脂、シリコン、セラミックス等から形成することができる。
液保持部1は、液保持部1内を大気に開放する大気開放部111を上部に有しており、溶液300中に混入した気泡を大気開放部111から排出可能に構成されている。
In the droplet discharge means 100, the liquid holding unit 1 holds the solution 300 containing the particles 350 (in which the particles 350 are dispersed), and can be formed from, for example, metal, resin, silicon, ceramics, or the like. .
The liquid holding unit 1 includes an air release unit 111 that opens the liquid holding unit 1 to the atmosphere, and is configured to be able to discharge bubbles mixed in the solution 300 from the air release unit 111.

ノズルプレート3は、振動部材2を介して液保持部1の下端部に固定されている。
ノズルプレート3の略中心には貫通孔である吐出口(ノズル)131が形成されており、液保持部1に保持された溶液300はノズルプレート3の振動によりノズル131から液滴として吐出される。ノズルプレート3の平面形状は、例えば、円形とすることができるが、楕円状や四角形等としてもよい。
ノズルプレート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るが、柔らか過ぎるとノズルプレート3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く、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等を用いることができる。なお、特に粒子350に対する付着性の低い材料であることが好ましい。
The nozzle plate 3 is fixed to the lower end of the liquid holding unit 1 via the vibration member 2.
A discharge port (nozzle) 131 that is a through-hole is formed in the approximate center of the nozzle plate 3, and the solution 300 held in the liquid holding unit 1 is discharged as a droplet from the nozzle 131 by the vibration of the nozzle plate 3. . The planar shape of the nozzle plate 3 can be, for example, a circle, but may be an ellipse or a rectangle.
The material of the nozzle plate 3 is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, if it is too soft, the nozzle plate 3 vibrates easily, and it is difficult to suppress the vibration immediately when it is not discharged. Therefore, a material having a certain degree of hardness is preferably used, and a metal material, a ceramic material, a polymer material having a certain degree of hardness, or the like can be used. Note that a material with particularly low adhesion to the particles 350 is preferable.

吐出口(ノズル)131は、ノズルプレート3の略中心に実質的に真円状の貫通孔として形成されていることが好ましい。この場合、ノズル131の径としては、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350がノズル131に詰まることを避けるため、粒子350の大きさの2倍以上とすることが好ましい。   The discharge port (nozzle) 131 is preferably formed as a substantially circular through hole substantially at the center of the nozzle plate 3. In this case, the diameter of the nozzle 131 is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. However, in order to avoid the particle 350 from being clogged with the nozzle 131, the diameter of the particle 350 is set to be twice or more. It is preferable.

振動部材2は、ノズルプレート3の上面側に形成されている。
振動部材2の形状は、ノズルプレート3の形状に合わせて設計することができ、例えば、ノズルプレート3の平面形状が円形である場合には、ノズル131の周囲に平面形状が円環状(リング状)の振動部材2を形成することが好ましい。
振動部材2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圧電素子であり、振動部材2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ノズルプレート3を振動させることができる。
The vibration member 2 is formed on the upper surface side of the nozzle plate 3.
The shape of the vibration member 2 can be designed according to the shape of the nozzle plate 3. For example, when the planar shape of the nozzle plate 3 is circular, the planar shape is annular (ring-shaped) around the nozzle 131. Is preferably formed.
The vibrating member 2 is, for example, a piezoelectric element provided with electrodes for applying a voltage to the upper and lower surfaces of a piezoelectric material. By applying a voltage to the upper and lower electrodes of the vibrating member 2, a compressive stress is applied in the lateral direction of the paper. The nozzle plate 3 can be vibrated.

但し、ノズルプレート3を振動させる振動部材は圧電素子に限られない。例えば、ノズルプレート3上にノズルプレート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ノズルプレート3を振動させることが可能である。この際、線膨張係数の異なる材料にヒータを形成し、通電によってヒータを加熱してノズルプレート3を振動させる構成とすることが好ましい。   However, the vibration member that vibrates the nozzle plate 3 is not limited to the piezoelectric element. For example, it is possible to vibrate the nozzle plate 3 using the difference in the linear expansion coefficient by applying a material having a different linear expansion coefficient from the nozzle plate 3 on the nozzle plate 3 and heating it. At this time, it is preferable that the heater is formed on materials having different linear expansion coefficients, and the nozzle plate 3 is vibrated by heating the heater by energization.

駆動手段40は、振動部材2を駆動する。駆動手段40は、ノズルプレート3を振動させて液滴を形成する吐出波形を振動部材2に付与することができる。
つまり、駆動手段40は、吐出波形を振動部材2に加え、ノズルプレート3の振動状態を制御することにより、液保持部1に保持された溶液300をノズル131から液滴として吐出させることができる。
The driving unit 40 drives the vibration member 2. The drive means 40 can give the vibration member 2 a discharge waveform that forms the droplets by vibrating the nozzle plate 3.
That is, the driving unit 40 can discharge the solution 300 held in the liquid holding unit 1 as droplets from the nozzle 131 by adding the discharge waveform to the vibrating member 2 and controlling the vibration state of the nozzle plate 3. .

粒子350を含有する溶液300において、粒子350としては、例えば、金属微粒子、無機微粒子、細胞などが挙げられる。これらの中でも、細胞が好ましい。   In the solution 300 containing the particles 350, examples of the particles 350 include metal fine particles, inorganic fine particles, and cells. Of these, cells are preferred.

溶液300の溶媒としては、水が最も一般的であるが、これに限定されることはなく、アルコール、鉱物油、植物油等の様々な有機溶媒を用いることができる。
液保持部1に保持される溶液300の量としては、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、1μL〜1mLであることが好ましい。特に、細胞懸濁液のように高価な液を使用する際には、少量の液量で液滴を形成する点から、1μL〜200μLがより好ましい。
The solvent of the solution 300 is most commonly water, but is not limited thereto, and various organic solvents such as alcohol, mineral oil, and vegetable oil can be used.
There is no restriction | limiting in particular as the quantity of the solution 300 hold | maintained at the liquid holding | maintenance part 1, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable that they are 1 microliters-1 mL. In particular, when an expensive liquid such as a cell suspension is used, 1 μL to 200 μL is more preferable from the viewpoint of forming droplets with a small amount of liquid.

第一及び第二の吸引排出部材201及び202は、第一の流路211及び第二の流路212により液保持部1と連通されている。
第一及び第二の吸引排出部材201及び202としては、例えば、シリンジタイプやプランジャータイプの電動ポンプなどの定量液量を吸引、保持、排出可能なポンプなどが挙げられる。
The first and second suction / discharge members 201 and 202 are communicated with the liquid holding unit 1 by the first flow path 211 and the second flow path 212.
Examples of the first and second suction / discharge members 201 and 202 include a pump capable of sucking, holding, and discharging a fixed amount of liquid such as a syringe type or plunger type electric pump.

第一の流路211及び第二の流路212は、いずれも内径2mm、長さ50mmのシリコーンゴムチューブである。なお、シリコーンゴムチューブの内径及び長さは、特に制限はなく、適宜選定することができる。
第一の吸引排出部材201及び第二の吸引排出部材202における各最大吸引液量が、それぞれ第一の流路211及び第二の流路212の容積より少なくなるように調整されている。これにより、液保持部内で撹拌している液が第一及び第二の吸引排出部材内まで進入しないように調整できるので、吐出対象の種類を変更するごとに、第一及び第二の吸引排出部材内の洗浄又は、第一及び第二の吸引排出部材の交換が不要である。
第一の流路211及び第二の流路212は、ノズル131(又はノズルプレート3)に対して傾斜配置されている。即ち、ノズル131を通る中心軸に対して傾いて配置されている。
第一の流路211及び第二の流路212の配置としては連結部の中心軸の延長線がノズルプレート3と振動部材2により形成される隅部と一致、又は隅部よりもややノズル131側になるように配置するのが好適である。
Each of the first channel 211 and the second channel 212 is a silicone rubber tube having an inner diameter of 2 mm and a length of 50 mm. The inner diameter and length of the silicone rubber tube are not particularly limited and can be appropriately selected.
Each maximum suction liquid amount in the first suction / discharge member 201 and the second suction / discharge member 202 is adjusted to be smaller than the volumes of the first channel 211 and the second channel 212, respectively. Thereby, since it can adjust so that the liquid stirred in the liquid holding | maintenance part may not enter into the 1st and 2nd suction / discharge member, whenever it changes the kind of discharge object, the 1st and 2nd suction / discharge It is not necessary to clean the inside of the member or replace the first and second suction / discharge members.
The first channel 211 and the second channel 212 are inclined with respect to the nozzle 131 (or the nozzle plate 3). That is, the nozzle 131 is disposed to be inclined with respect to the central axis.
As for the arrangement of the first flow path 211 and the second flow path 212, the extension line of the central axis of the connecting portion coincides with the corner formed by the nozzle plate 3 and the vibration member 2, or the nozzle 131 is slightly more than the corner. It is preferable to arrange so as to be on the side.

次に、第1の実施形態に係る液滴形成装置200によって、液滴が形成される過程について説明する。
図2は、液滴形成装置200により液滴が形成される過程を示す図である。図2は、駆動手段40から振動部材2に吐出波形を入力し、ノズルプレート3の振動によって液滴310を形成した状態を模式的に示している。吐出波形に応じて振動部材2を介してノズルプレート3の振動部材2と接しない部分が振動を起こし、ノズル131部分が最も振幅が大きくなる。ノズル131の振動により液保持部1内の溶液300が液滴310として吐出される。
Next, a process in which droplets are formed by the droplet forming apparatus 200 according to the first embodiment will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating a process in which droplets are formed by the droplet forming apparatus 200. FIG. 2 schematically shows a state in which a discharge waveform is input from the driving unit 40 to the vibrating member 2 and the droplet 310 is formed by the vibration of the nozzle plate 3. The portion of the nozzle plate 3 that is not in contact with the vibrating member 2 vibrates via the vibrating member 2 according to the discharge waveform, and the nozzle 131 portion has the largest amplitude. Due to the vibration of the nozzle 131, the solution 300 in the liquid holding unit 1 is ejected as a droplet 310.

<第2の実施形態>
図3A〜図3Fは、第2の実施形態に係る液滴形成装置200について、第一及び第二の吸引排出部材201、202を用いた液の撹拌動作について説明する図である。この第2の実施形態の液滴形成装置において、既に説明した実施形態と同一構成についての説明は省略する。
図3Aは、横軸を時間[sec]、縦軸を吐出流量[μL/sec]としたときの第一及び第二の吸引排出部材201、202の駆動プロファイル、及びノズルプレート3の駆動プロファイルを示している。
<Second Embodiment>
FIG. 3A to FIG. 3F are diagrams for explaining the liquid stirring operation using the first and second suction / discharge members 201 and 202 in the droplet forming apparatus 200 according to the second embodiment. In the droplet forming apparatus of the second embodiment, description of the same configuration as that of the already described embodiment is omitted.
FIG. 3A shows the drive profiles of the first and second suction / discharge members 201 and 202 and the drive profile of the nozzle plate 3 when the horizontal axis is time [sec] and the vertical axis is the discharge flow rate [μL / sec]. Show.

第一の吸引排出部材201では、まず、排出動作を行う。このとき粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行う。始めの排出動作に続いて、吸引動作を行う。このとき同様に粒子を巻き上げるための第一の吸引動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の吸引動作を行う。図3Aに示す通り、第一の吸引排出部材201は説明した排出動作と吸引動作を1サイクルとして、排出動作と吸引動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。   The first suction / discharge member 201 first performs a discharge operation. At this time, a first discharging operation for rolling up the particles is performed, and then a second discharging operation for suppressing sedimentation with time of the particles is performed. Following the first discharge operation, a suction operation is performed. At this time, similarly, a first suction operation for rolling up the particles is performed, and then a second suction operation for suppressing sedimentation with time of the particles is performed. As shown in FIG. 3A, the first suction / discharge member 201 repeats the discharge operation and the suction operation continuously with the described discharge operation and suction operation as one cycle, and always performs the stirring operation.

次に、第二の吸引排出部材202では、まず、吸引動作を行う。このとき粒子を巻き上げるための第一の吸引動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の吸引動作を行う。始めの吸引動作に続いて、排出動作を行う。このとき同様に粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行う。図3Aに示す通り、第二の吸引排出部材202は説明した吸引動作と排出動作を1サイクルとして、吸引動作と排出動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。
更に、第一及び第二の吸引排出部材201、202で常時撹拌動作を実施しながら、ノズルプレート3が振動されることによるノズル131の振動により液保持部1内の溶液300が液滴310として吐出される。ノズルプレート3の振動(即ち、液滴310の吐出)は、第一及び第二の吸引排出部材201、202の初めの吸引排出動作において、第一の排出動作を終えてから開始している。
Next, the second suction / discharge member 202 first performs a suction operation. At this time, a first suction operation for rolling up the particles is performed, and then a second suction operation for suppressing sedimentation with time of the particles is performed. Subsequent to the first suction operation, a discharge operation is performed. At this time, similarly, a first discharge operation for rolling up the particles is performed, and then a second discharge operation for suppressing sedimentation with time of the particles is performed. As shown in FIG. 3A, the second suction / discharge member 202 repeats the suction operation and the discharge operation continuously with the described suction operation and the discharge operation as one cycle, and always performs the stirring operation.
Furthermore, the solution 300 in the liquid holding unit 1 is formed as the droplet 310 by the vibration of the nozzle 131 caused by the vibration of the nozzle plate 3 while the stirring operation is constantly performed by the first and second suction / discharge members 201 and 202. Discharged. The vibration of the nozzle plate 3 (that is, the discharge of the droplet 310) is started after the first discharge operation is completed in the first suction / discharge operation of the first and second suction / discharge members 201 and 202.

安定した濃度で粒子を吐出し続けるために、第一及び第二の吸引排出部材201、202で液保持部1の常時撹拌動作を行うが、粒子濃度の安定のために排出動作あるいは吸引動作を長く行うことが肝要であるが、吸引排出動作の長さは、液保持部1及び第一の流路211及び第二の流路212)の容量で決定される。
粒子を巻き上げるための第一の排出動作(第一流速)のみで、吸引排出動作を行っては吸引動作を長く行うことができる1サイクルの時間が短く、頻繁に吸引排出動作を行う必要が生じる。一方で、粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作(第二流速)のみでは、沈降を抑制するには十分な流速であるが、粒子の巻き上げ、再撹拌するにはエネルギーが不足している。よって説明したように、粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行うことで、少量でありながら長い連続動作が可能となり、粒子濃度の安定を実現できる。
In order to keep discharging particles at a stable concentration, the first and second suction / discharge members 201 and 202 perform the stirring operation of the liquid holding unit 1 at all times. However, the discharge operation or the suction operation is performed to stabilize the particle concentration. Although it is important to perform the operation for a long time, the length of the suction / discharge operation is determined by the capacity of the liquid holding unit 1, the first flow path 211, and the second flow path 212).
With only the first discharge operation (first flow rate) for rolling up the particles, if the suction discharge operation is performed, the time of one cycle in which the suction operation can be performed long is short, and it is necessary to frequently perform the suction discharge operation. . On the other hand, only the second discharge operation (second flow rate) for suppressing the settling of particles over time is a flow rate sufficient to suppress settling, but energy is required to roll up and re-stir particles. Is lacking. Therefore, as described above, by performing the first discharging operation for rolling up the particles, and subsequently performing the second discharging operation for suppressing sedimentation with time of the particles, a long continuous operation with a small amount is performed. This makes it possible to achieve stable particle concentration.

図3Bは、粒子350を含有する溶液300を液保持部1に入れ静置した時の様子を示す図である。
第一及び第二の吸引排出部材201、202は、第一の流路211及び第二の流路212により液保持部1と連通されている。第一の流路211及び第二の流路212はノズル131(又はノズルプレート3)に対して傾斜配置されている。即ち、ノズル131を通る中心軸に対して傾いて配置されている。
第一の流路211及び第二の流路212の配置としては、2つの流路が液保持部1と連結する部分の中心軸の延長線がノズルプレート3と振動部材2により形成される隅部と一致、又は隅部よりもややノズル131側になるように配置するのが好ましい。
第一及び第二の吸引排出部材201、202としては、例えば、シリンジタイプ、プランジャータイプの電動ポンプなどの定量液量を吸引、保持、排出可能なポンプが挙げられる。
FIG. 3B is a diagram showing a state when the solution 300 containing the particles 350 is placed in the liquid holding unit 1 and allowed to stand.
The first and second suction / discharge members 201 and 202 are communicated with the liquid holding unit 1 by the first flow path 211 and the second flow path 212. The first flow path 211 and the second flow path 212 are inclined with respect to the nozzle 131 (or the nozzle plate 3). That is, the nozzle 131 is disposed to be inclined with respect to the central axis.
As for the arrangement of the first flow path 211 and the second flow path 212, the extension line of the central axis of the portion where the two flow paths are connected to the liquid holding unit 1 is a corner formed by the nozzle plate 3 and the vibration member 2. It is preferable to arrange them so as to coincide with the portions or slightly closer to the nozzles 131 than the corners.
Examples of the first and second suction / discharge members 201 and 202 include a pump capable of sucking, holding, and discharging a fixed amount of liquid such as a syringe-type or plunger-type electric pump.

粒子350の自由沈降により、液保持部1の底部に粒子350が沈降し、堆積した状態となっている。この状態のまま、駆動手段40から吐出波形を入力し液滴吐出動作を行うと、ノズル131近傍に粒子350が凝集しているため、ノズル131内に凝集した粒子350が詰まってしまい液滴が形成されない、所謂不吐出という不具合が発生する恐れがある。
また、液滴が形成できたとしても、初期の液滴内には大量の粒子350が含まれた状態で吐出され、徐々に液滴内に含まれる粒子350の含有量は減少し、ノズル上方の粒子350が排出されてしまうと上澄み液だけが吐出される状態となり、経時での液滴内の粒子350の含有量に大きなばらつきが発生してしまうという不具合がある。
Due to the free sedimentation of the particles 350, the particles 350 are settled and deposited on the bottom of the liquid holding unit 1. In this state, when a discharge waveform is input from the driving unit 40 and a droplet discharge operation is performed, the particles 350 are aggregated in the vicinity of the nozzle 131, so the aggregated particles 350 are clogged in the nozzle 131 and the droplets are clogged. There is a possibility that a problem of so-called non-ejection, which is not formed, may occur.
Even if a droplet can be formed, the initial droplet is ejected in a state where a large amount of particles 350 are contained, and the content of the particles 350 contained in the droplet gradually decreases, and the nozzle When the particles 350 are discharged, only the supernatant liquid is discharged, and there is a problem that the content of the particles 350 in the droplets over time varies greatly.

図3Bに示すように、第一及び第二の吸引排出部材201、202のいずれか一方は予め、吸引動作を行い、第一の流路211内を負圧状態とすることで、液保持部1内の溶液300を一定量吸引し、保持する。本実施形態では第一の吸引排出部材201が吸引し、保持する例を示している。   As shown in FIG. 3B, one of the first and second suction / discharge members 201 and 202 performs a suction operation in advance, and the first flow path 211 is brought into a negative pressure state, whereby the liquid holding unit A fixed amount of the solution 300 in 1 is sucked and held. In the present embodiment, an example in which the first suction / discharge member 201 sucks and holds is shown.

図3Cから図3Fは、第一及び第二の吸引排出部材201、202を用いた液保持部1に保持された溶液300の撹拌による粒子350の再分散過程を示した図である。
図3Cは、第一の吸引排出部材201が第一の排出動作を実行し、第二の吸引排出部材202が第一の吸引動作を実行している。
第一の吸引排出部材201の第一の排出動作により、第一の流路211内を正圧状態とし、吸引保持していた溶液300を液保持部1内に排出する。排出された溶液300は第一の流路211が液保持部1と連結する部分の中心軸と略平行な流れを形成し、ノズルプレート3と振動部材2により形成される隅部に堆積した粒子350を液保持部1の壁面に沿った上昇流により、液保持部1の上方に舞い上げる作用をする。液保持部1の壁面に沿って上昇した流れは液面付近で液保持部1の中心に向かう流れとなり、液の流れによってノズル131の中心より第二の流路212側の粒子350が分散された状態となる。
第二の吸引排出部材202は第一の吸引動作を行い、第二の流路212内を負圧状態とすることで、液保持部1内の溶液300を一定量吸引し、保持する。
FIGS. 3C to 3F are views showing a re-dispersion process of the particles 350 by stirring the solution 300 held in the liquid holding unit 1 using the first and second suction / discharge members 201 and 202.
In FIG. 3C, the first suction / discharge member 201 performs the first discharge operation, and the second suction / discharge member 202 performs the first suction operation.
By the first discharging operation of the first suction / discharge member 201, the inside of the first flow path 211 is brought into a positive pressure state, and the solution 300 that has been sucked and held is discharged into the liquid holding unit 1. The discharged solution 300 forms a flow substantially parallel to the central axis of the portion where the first flow path 211 is connected to the liquid holding unit 1, and the particles deposited at the corners formed by the nozzle plate 3 and the vibration member 2. 350 rises above the liquid holding part 1 by the upward flow along the wall surface of the liquid holding part 1. The flow rising along the wall surface of the liquid holding unit 1 becomes a flow toward the center of the liquid holding unit 1 near the liquid surface, and the particles 350 on the second flow path 212 side from the center of the nozzle 131 are dispersed by the liquid flow. It becomes the state.
The second suction / discharge member 202 performs a first suction operation and suctions and holds a certain amount of the solution 300 in the liquid holding unit 1 by setting the inside of the second flow path 212 to a negative pressure state.

続けて、図3Dに示すように、第一の吸引排出部材201が第二の排出動作を実行し、第二の吸引排出部材202が第二の吸引動作を実行している。
第一の吸引排出部材201の第二の排出動作により、第一の流路211内を正圧状態とし、吸引保持していた溶液300を液保持部1内に排出する。排出された溶液300は、第一の排出動作で舞い上げた粒子350の沈降を抑制するための流れを生成・維持する。
Subsequently, as shown in FIG. 3D, the first suction / discharge member 201 executes the second discharge operation, and the second suction / discharge member 202 executes the second suction operation.
By the second discharge operation of the first suction / discharge member 201, the inside of the first flow path 211 is brought into a positive pressure state, and the solution 300 that has been sucked and held is discharged into the liquid holding unit 1. The discharged solution 300 generates and maintains a flow for suppressing the sedimentation of the particles 350 swollen by the first discharging operation.

更に、図3Eに示すように、第一の吸引排出部材201が第一の吸引動作を実行し、第二の吸引排出部材202が第一の排出動作を実行している。
第二の吸引排出部材202の第一の排出動作により、第二の流路212内を正圧状態とし、吸引保持していた溶液300を液保持部1内に排出する。排出された溶液300は第二の流路212が液保持部1と連結する部分の中心軸と略平行な流れを形成し、ノズルプレート3と振動部材2により形成される隅部に堆積した粒子350を液保持部1の壁面に沿った上昇流により、液保持部1の上方に舞い上げる作用をする。液保持部1の壁面に沿って上昇した流れは液面付近で液保持部1の中心に向かう流れとなり、液の流れによってノズル131の中心より第一の流路211側の粒子350が分散された状態となる。
第一の吸引排出部材201は第一の吸引動作を行い、第一の流路211内を負圧状態とすることで、液保持部1内の溶液300を一定量吸引し、保持する。
Further, as shown in FIG. 3E, the first suction / discharge member 201 executes the first suction operation, and the second suction / discharge member 202 executes the first discharge operation.
By the first discharge operation of the second suction / discharge member 202, the inside of the second flow path 212 is brought into a positive pressure state, and the solution 300 that has been sucked and held is discharged into the liquid holding unit 1. The discharged solution 300 forms a flow substantially parallel to the central axis of the portion where the second flow channel 212 is connected to the liquid holding unit 1, and is deposited in the corner formed by the nozzle plate 3 and the vibration member 2. 350 rises above the liquid holding part 1 by the upward flow along the wall surface of the liquid holding part 1. The flow rising along the wall surface of the liquid holding unit 1 becomes a flow toward the center of the liquid holding unit 1 near the liquid level, and the particles 350 on the first flow path 211 side from the center of the nozzle 131 are dispersed by the liquid flow. It becomes the state.
The first suction / discharge member 201 performs a first suction operation and suctions and holds a predetermined amount of the solution 300 in the liquid holding unit 1 by setting the inside of the first flow path 211 to a negative pressure state.

続けて、図3Fに示すように、第二の吸引排出部材202が第二の排出動作を実行し、第一の吸引排出部材201が第二の吸引動作を実行している。
第二の吸引排出部材202の第二の排出動作により、第二の流路212内を正圧状態とし、吸引保持していた溶液300を液保持部1内に排出する。排出された溶液300は、第一の排出動作で舞い上げた粒子350の沈降を抑制するための流れを生成・維持する。
Subsequently, as shown in FIG. 3F, the second suction / discharge member 202 performs the second discharge operation, and the first suction / discharge member 201 executes the second suction operation.
By the second discharge operation of the second suction / discharge member 202, the inside of the second flow path 212 is brought into a positive pressure state, and the solution 300 held by suction is discharged into the liquid holding unit 1. The discharged solution 300 generates and maintains a flow for suppressing the sedimentation of the particles 350 swollen by the first discharging operation.

上記の動作を繰り返すことにより、少量の液量で液保持部1の底部に沈降した粒子350を再分散させることが可能である。再分散した状態で図3B〜図3Fに示した液滴形成動作をすることにより、粒子350の沈降による不吐出や、経時での吐出された液滴310に含まれる粒子350の含有濃度の変化を防止することが可能である。
第一の流路211と第二の流路212は、ノズル131を通る中心軸に対して片側によった配置とすると、液保持部1内の粒子350の分布が偏ってしまうため、対称配置であることが好ましい。
By repeating the above operation, it is possible to redisperse the particles 350 that have settled at the bottom of the liquid holding unit 1 with a small amount of liquid. By performing the droplet forming operation shown in FIGS. 3B to 3F in the re-dispersed state, non-ejection due to sedimentation of the particles 350 and change in the concentration of the particles 350 contained in the ejected droplets 310 over time. Can be prevented.
If the first flow path 211 and the second flow path 212 are arranged on one side with respect to the central axis passing through the nozzle 131, the distribution of the particles 350 in the liquid holding unit 1 is biased, and therefore the symmetrical arrangement It is preferable that

<第3の実施形態>
図4は、第3の実施形態に係る液滴形成装置について、第一及び第二の吸引排出部材201、202を用いた液の撹拌動作について説明する図である。この第3の実施形態の液滴形成装置において、既に説明した実施形態と同一構成についての説明は省略する。
図4は、横軸を時間[sec]、縦軸を吐出流量[μL/sec]としたときの第一及び第二の吸引排出部材201、202の駆動プロファイル、及びノズルプレート3の駆動プロファイルを示している。
<Third Embodiment>
FIG. 4 is a diagram illustrating a liquid stirring operation using the first and second suction / discharge members 201 and 202 in the droplet forming apparatus according to the third embodiment. In the droplet forming apparatus of the third embodiment, description of the same configuration as that of the already described embodiment is omitted.
FIG. 4 shows the drive profiles of the first and second suction / discharge members 201 and 202 and the drive profile of the nozzle plate 3 when the horizontal axis is time [sec] and the vertical axis is the discharge flow rate [μL / sec]. Show.

第一の吸引排出部材201では、まず、排出動作を行う。このとき粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行い、一度停止した後に粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行う。始めの排出動作に続いて、吸引動作を行う。このとき同様に粒子を巻き上げるための第一の吸引動作を行い、一度停止した後に粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の吸引動作を行う。図4に示す通り、第一の吸引排出部材201は説明した排出動作と吸引動作及び停止動作を1サイクルとして、排出動作と吸引動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。   The first suction / discharge member 201 first performs a discharge operation. At this time, a first discharging operation for rolling up the particles is performed, and after stopping once, a second discharging operation for suppressing sedimentation with the time of the particles is performed. Following the first discharge operation, a suction operation is performed. At this time, similarly, a first suction operation for rolling up the particles is performed, and after stopping once, a second suction operation for suppressing sedimentation with the time of the particles is performed. As shown in FIG. 4, the first suction / discharge member 201 repeats the discharge operation and the suction operation continuously with the discharge operation, the suction operation, and the stop operation described above as one cycle, and always performs the stirring operation.

次に、第二の吸引排出部材202では、まず、吸引動作を行う。このとき粒子を巻き上げるための第一の吸引動作を行い、一度停止した後に粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の吸引動作を行う。始めの吸引動作に続いて、排出動作を行う。このとき同様に粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行い、一度停止した後に粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行う。図4に示す通り、第二の吸引排出部材202は説明した吸引動作と排出動作及び停止動作を1サイクルとして、吸引動作と排出動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。
粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行った後粒子の運動が安定するまで、動作を間欠させ、粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行うことで吸引排出部材201、202を必要最小限で動作させることが可能である。
Next, the second suction / discharge member 202 first performs a suction operation. At this time, a first suction operation for rolling up the particles is performed, and after stopping once, a second suction operation for suppressing sedimentation with the time of the particles is performed. Subsequent to the first suction operation, a discharge operation is performed. At this time, similarly, a first discharging operation for rolling up the particles is performed, and after stopping once, a second discharging operation for suppressing sedimentation with the time of the particles is performed. As shown in FIG. 4, the second suction / discharge member 202 performs the suction operation, the discharge operation, and the stop operation described above as one cycle, repeatedly performs the suction operation and the discharge operation continuously, and always performs the stirring operation.
After performing the first discharge operation for rolling up the particles, the operation is intermittently performed until the movement of the particles is stabilized, and the second discharge operation for suppressing the sedimentation with the time of the particles is performed, thereby performing the suction discharge member It is possible to operate 201 and 202 with a necessary minimum.

<第4の実施形態>
図5は、第4の実施形態に係る液滴形成装置について、第一及び第二の吸引排出部材201、202を用いた液の撹拌動作について説明する図である。この第4の実施形態の液滴形成装置において、既に説明した実施形態と同一構成についての説明は省略する。
図5は、横軸を時間[sec]、縦軸を吐出流量[μL/sec]としたときの第一及び第二の吸引排出部材201、202の駆動プロファイル、及びノズルプレート3の駆動プロファイルを示している。
<Fourth Embodiment>
FIG. 5 is a diagram illustrating a liquid stirring operation using the first and second suction / discharge members 201 and 202 in the droplet forming apparatus according to the fourth embodiment. In the droplet forming apparatus of the fourth embodiment, the description of the same configuration as that of the already described embodiment is omitted.
FIG. 5 shows the drive profiles of the first and second suction / discharge members 201 and 202 and the drive profile of the nozzle plate 3 when the horizontal axis is time [sec] and the vertical axis is the discharge flow rate [μL / sec]. Show.

第一の吸引排出部材201では、まず、排出動作を行う。このとき粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行う。始めの排出動作の後に、一度停止して吸引動作を行う。このとき同様に粒子を巻き上げるための第一の吸引動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の吸引動作を行う。図5に示す通り、第一の吸引排出部材201は説明した排出動作と吸引動作及び停止動作を1サイクルとして、排出動作と吸引動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。   The first suction / discharge member 201 first performs a discharge operation. At this time, a first discharging operation for rolling up the particles is performed, and then a second discharging operation for suppressing sedimentation with time of the particles is performed. After the first discharging operation, the suction operation is performed after stopping once. At this time, similarly, a first suction operation for rolling up the particles is performed, and then a second suction operation for suppressing sedimentation with time of the particles is performed. As shown in FIG. 5, the first suction / discharge member 201 repeats the discharge operation and the suction operation continuously with the discharge operation, the suction operation, and the stop operation described above as one cycle, and always performs the stirring operation.

次に、第二の吸引排出部材202では、まず、吸引動作を行う。このとき粒子を巻き上げるための第一の吸引動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の吸引動作を行う。始めの吸引動作の後に、一度停止して排出動作を行う。このとき同様に粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行う。図5に示す通り、第二の吸引排出部材202は説明した吸引動作と排出動作及び停止動作を1サイクルとして、吸引動作と排出動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。
排出動作から吸引動作に切り替わる際に動作を間欠させ、第一及び第二の吸引排出部材201、202への負担を低減することができ、装置の長寿命化が実現できる。
Next, the second suction / discharge member 202 first performs a suction operation. At this time, a first suction operation for rolling up the particles is performed, and then a second suction operation for suppressing sedimentation with time of the particles is performed. After the first suction operation, the operation is stopped once and the discharge operation is performed. At this time, similarly, a first discharge operation for rolling up the particles is performed, and then a second discharge operation for suppressing sedimentation with time of the particles is performed. As shown in FIG. 5, the second suction / discharge member 202 performs the suction operation, the discharge operation, and the stop operation described above as one cycle, repeatedly performs the suction operation and the discharge operation continuously, and always performs the stirring operation.
When switching from the discharge operation to the suction operation, the operation is intermittently performed, the burden on the first and second suction / discharge members 201 and 202 can be reduced, and the life of the apparatus can be extended.

<第5の実施形態>
図6は、第5の実施形態に係る液滴形成装置について、第一及び第二の吸引排出部材201、202を用いた液の撹拌動作について説明する図である。この第5の実施形態の液滴形成装置において、既に説明した実施形態と同一構成についての説明は省略する。
図6は、横軸を時間[sec]、縦軸を吐出流量[μL/sec]としたときの第一及び第二の吸引排出部材201、202の駆動プロファイル、及びノズルプレート3の駆動プロファイルを示している。
<Fifth Embodiment>
FIG. 6 is a diagram for explaining a liquid stirring operation using the first and second suction / discharge members 201 and 202 in the droplet forming apparatus according to the fifth embodiment. In the droplet forming apparatus of the fifth embodiment, description of the same configuration as that of the already described embodiment is omitted.
FIG. 6 shows the drive profiles of the first and second suction / discharge members 201 and 202 and the drive profile of the nozzle plate 3 when the horizontal axis is time [sec] and the vertical axis is the discharge flow rate [μL / sec]. Show.

第一の吸引排出部材201では、まず、排出動作を行う。このとき前動作による粒子を巻き上げに関する沈降を抑制するための第一の排出動作を行い、続けて粒子を巻き上げるための第二の排出動作を行う。始めの排出動作に続いて、吸引動作を行う。このとき同様に前動作による粒子を巻き上げに関する沈降を抑制するための第一の吸引動作を行い、続けて粒子を巻き上げるための第二の吸引動作を行う。図6に示す通り、第一の吸引排出部材201は説明した排出動作と吸引動作を1サイクルとして、排出動作と吸引動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。   The first suction / discharge member 201 first performs a discharge operation. At this time, a first discharge operation for suppressing sedimentation related to the rolling-up of the particles by the previous operation is performed, and then a second discharge operation for winding the particles is performed. Following the first discharge operation, a suction operation is performed. At this time, similarly, the first suction operation for suppressing sedimentation related to the rolling-up of the particles by the previous operation is performed, and then the second suction operation for winding the particles is performed. As shown in FIG. 6, the first suction / discharge member 201 repeats the discharge operation and the suction operation continuously with the described discharge operation and suction operation as one cycle, and always performs the stirring operation.

次に、第二の吸引排出部材202では、まず、吸引動作を行う。このとき前動作による粒子を巻き上げに関する沈降を抑制するための第一の吸引動作を行い、続けて粒子を巻き上げるための第二の吸引動作を行う。始めの吸引動作に続いて、排出動作を行う。このとき同様に前動作による粒子を巻き上げに関する沈降を抑制するための第一の排出動作を行い、続けて粒子を巻き上げるための第二の排出動作を行う。図6に示す通り、第二の吸引排出部材202は説明した吸引動作と排出動作を1サイクルとして、吸引動作と排出動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。   Next, the second suction / discharge member 202 first performs a suction operation. At this time, a first suction operation for suppressing sedimentation related to the rolling-up of the particles due to the previous operation is performed, and then a second suction operation for winding the particles is performed. Subsequent to the first suction operation, a discharge operation is performed. At this time, similarly, a first discharge operation for suppressing sedimentation related to the rolling-up of the particles due to the previous operation is performed, and then a second discharge operation for winding the particles is performed. As shown in FIG. 6, the second suction / discharge member 202 performs the suction operation and the discharge operation described above as one cycle, repeatedly performs the suction operation and the discharge operation continuously, and always performs the stirring operation.

<第6の実施形態>
図7は、第6の実施形態に係る液滴形成装置について、第一及び第二の吸引排出部材201、202を用いた液の撹拌動作について説明する図である。この第6の実施形態の液滴形成装置において、既に説明した実施形態と同一構成についての説明は省略する。
図7は、横軸を時間[sec]、縦軸を吐出流量[μL/sec]としたときの第一及び第二の吸引排出部材201、202の駆動プロファイル、及びノズルプレート3の駆動プロファイルを示している。
<Sixth Embodiment>
FIG. 7 is a diagram illustrating a liquid stirring operation using the first and second suction / discharge members 201 and 202 in the droplet forming apparatus according to the sixth embodiment. In the droplet forming apparatus of the sixth embodiment, description of the same configuration as that of the already described embodiment is omitted.
FIG. 7 shows the drive profiles of the first and second suction / discharge members 201 and 202 and the drive profile of the nozzle plate 3 when the horizontal axis is time [sec] and the vertical axis is the discharge flow rate [μL / sec]. Show.

第一の吸引排出部材201では、まず、排出動作を行う。このとき始めに巻き上げ動作を行い、時間とともに流速を小さくして沈降を抑制する排出動作を行う。始めの排出動作に続いて、吸引動作を行う。このとき同様に始めに巻き上げ動作を行い、時間とともに流速を小さくして沈降を抑制する吸引動作を行う。図7に示す通り、第一の吸引排出部材201は説明した排出動作と吸引動作を1サイクルとして、排出動作と吸引動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。   The first suction / discharge member 201 first performs a discharge operation. At this time, a winding operation is first performed, and a discharging operation is performed in which the flow velocity is reduced with time to suppress sedimentation. Following the first discharge operation, a suction operation is performed. At this time, similarly, a winding operation is first performed, and a suction operation for reducing sedimentation by decreasing the flow rate with time is performed. As shown in FIG. 7, the first suction / discharge member 201 performs the discharge operation and the suction operation as one cycle, repeatedly performs the discharge operation and the suction operation continuously, and always performs the stirring operation.

次に、第二の吸引排出部材202では、まず、吸引動作を行う。このとき始めに巻き上げ動作を行い、時間とともに流速を小さくして沈降を抑制する吸引動作を行う。始めの吸引動作に続いて、排出動作を行う。このとき同様に始めに巻き上げ動作を行い、時間とともに流速を小さくして沈降を抑制する排出動作を行う。図7に示す通り、第二の吸引排出部材202は説明した吸引動作と排出動作を1サイクルとして、吸引動作と排出動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。
なお、いつくかの実施形態を説明してきたがこれらの組み合わせにより最適な駆動プロファイルを得ることも可能である。
Next, the second suction / discharge member 202 first performs a suction operation. At this time, a winding operation is first performed, and a suction operation that suppresses sedimentation by decreasing the flow rate with time is performed. Subsequent to the first suction operation, a discharge operation is performed. At this time, similarly, a winding operation is first performed, and a discharging operation is performed to suppress sedimentation by decreasing the flow velocity with time. As shown in FIG. 7, the second suction / discharge member 202 performs the suction operation and the discharge operation described above as one cycle, repeatedly performs the suction operation and the discharge operation continuously, and always performs the stirring operation.
Although some embodiments have been described, it is also possible to obtain an optimal drive profile by combining these embodiments.

<第7の実施形態>
図8及び図9は、第7の実施形態に係る液滴形成装置について、第一の流路211及び第二の流路212の配置について説明する図である。この第7の実施形態の液滴形成装置において、既に説明した実施形態と同一構成についての説明は省略する。
図8及び図9は、液保持部1、第一の流路211、及び第二の流路212を平面視した図である。
<Seventh Embodiment>
8 and 9 are diagrams for explaining the arrangement of the first flow path 211 and the second flow path 212 in the droplet forming apparatus according to the seventh embodiment. In the droplet forming apparatus of the seventh embodiment, the description of the same configuration as that of the already described embodiment is omitted.
8 and 9 are plan views of the liquid holding unit 1, the first flow path 211, and the second flow path 212. FIG.

図8に示すように、流路の吸引排出口の直径に対して、液保持部の水平断面積が図のように大きく、第一の流路211と第二の流路212の中心軸線が同一平面となるように配置した場合、第一の吸引排出部材201と第二の吸引排出部材202が交互に動作する場合はよいが、いずれかの吸引排出部材の吸引動作ともう一方の吸引排出部材の排出動作の一部、又はすべてが同時に実施される場合に、排出動作によって液保持部1内に発生させた撹拌流がもう一方の吸引排出部材の吸引動作により、撹拌流が液保持部1内で広がらず、第一の流路211と第二の流路212の中心軸線を繋いだ平面付近のみの撹拌流となることが想定される。言い換えると、液保持部1の上面から見て、各流路211,212の吸引排出口が互いに完全対向する構成の場合は、その対向している一部領域が主に撹拌されることが想定される。   As shown in FIG. 8, the horizontal cross-sectional area of the liquid holding part is large as shown in the figure with respect to the diameter of the suction / discharge port of the flow path, and the central axes of the first flow path 211 and the second flow path 212 are When arranged so as to be on the same plane, the first suction / discharge member 201 and the second suction / discharge member 202 may operate alternately, but the suction operation of one of the suction / discharge members and the other suction / discharge When part or all of the discharging operation of the member is performed at the same time, the stirring flow generated in the liquid holding unit 1 by the discharging operation causes the stirring flow to flow into the liquid holding unit by the suction operation of the other suction discharging member. 1, it is assumed that the stirring flow is only near the plane connecting the central axes of the first flow path 211 and the second flow path 212. In other words, when the suction and discharge ports of the respective channels 211 and 212 are completely opposed to each other when viewed from the upper surface of the liquid holding unit 1, it is assumed that the opposed partial regions are mainly stirred. Is done.

これに対し、図9に示すように、第一の流路211と第二の流路212の中心軸線が同一平面とならないように配置することにより、液保持部1の内壁付近の粒子350も分散させることが可能となる。また、第一の流路211と第二の流路212の吸引口(又は排出口)の高さや流路の傾斜角度を互いに違えるようにすることでもよい。また、液保持部1の水平断面が本実施例のように円筒形状の場合に、第一の流路211と第二の流路212とがそれぞれ対向配置され且つ各吸引排出口の鉛直断面が接線に平行となるように配置してもよい。   On the other hand, as shown in FIG. 9, the particles 350 near the inner wall of the liquid holding unit 1 are also disposed by arranging the central axes of the first flow path 211 and the second flow path 212 not to be on the same plane. It can be dispersed. Further, the height of the suction port (or the discharge port) of the first channel 211 and the second channel 212 and the inclination angle of the channel may be different from each other. Further, when the horizontal cross section of the liquid holding unit 1 is cylindrical as in the present embodiment, the first flow path 211 and the second flow path 212 are arranged to face each other, and the vertical cross section of each suction / discharge port is You may arrange | position so that it may become parallel to a tangent.

<第8の実施形態>
図10は、第8の実施形態に係る液滴形成装置について、液保持部中の粒子を光学的に検出する方法を説明する図である。この第8の実施形態の液滴形成装置において、既に説明した実施形態と同一構成についての説明は省略する。
図10に示すように、液滴形成装置200は、液滴吐出手段100と、第一及び第二の吸引排出部材201、202と、光源221と、受光素子222と、不図示の制御手段とを有する。液滴吐出手段100としては、第1の実施形態の液滴吐出手段100と同様である。
<Eighth Embodiment>
FIG. 10 is a diagram illustrating a method for optically detecting particles in the liquid holding unit in the droplet forming apparatus according to the eighth embodiment. In the droplet forming apparatus of the eighth embodiment, description of the same configuration as that of the already described embodiment is omitted.
As shown in FIG. 10, the droplet forming apparatus 200 includes a droplet discharge unit 100, first and second suction / discharge members 201 and 202, a light source 221, a light receiving element 222, and a control unit (not shown). Have The droplet discharge unit 100 is the same as the droplet discharge unit 100 of the first embodiment.

図10では、粒子懸濁液として粒子(細胞)を特定の色素によって蛍光染色した後に所定の溶液に分散した液を用いており、液保持部1内の粒子350としての細胞を含む液滴310に光源221から発せられる特定の波長を有する光Lを照射し細胞から発せられる蛍光を受光素子222によって検出することによって計数を行う。このとき、蛍光色素によって細胞を染色する方法に加え、細胞中に元々含まれる分子が発する自家蛍光を利用してもよいし、細胞に蛍光タンパク質(例えば、GFP(Green Fluorescent Protein))を生産するための遺伝子を予め導入しておき細胞が蛍光を発するようにしておいてもよい。
光源221は、液保持部1内の粒子350を含有する溶液300に光Lを照射する。なお、液保持部1は円柱状あるいは角柱状の形態で、光Lを透過する部材でできている。また、光Lのビーム形状は略円形状である。
また、図11に示すように液保持部の一部の検知範囲223のみ光Lを透過するように、検知範囲223を除く領域にマスクして検知精度を向上させることも有用である。
In FIG. 10, a liquid in which particles (cells) are fluorescently stained with a specific dye and then dispersed in a predetermined solution is used as a particle suspension, and a droplet 310 containing cells as particles 350 in the liquid holding unit 1. The light L having a specific wavelength emitted from the light source 221 is irradiated to detect the fluorescence emitted from the cells by the light receiving element 222, and counting is performed. At this time, in addition to the method of staining cells with a fluorescent dye, autofluorescence emitted from molecules originally contained in the cells may be used, or fluorescent proteins (for example, GFP (Green Fluorescent Protein)) are produced in the cells. Alternatively, a gene may be introduced in advance so that the cells emit fluorescence.
The light source 221 irradiates the solution 300 containing the particles 350 in the liquid holding unit 1 with the light L. The liquid holding unit 1 has a cylindrical or prismatic form and is made of a member that transmits the light L. The beam shape of the light L is substantially circular.
In addition, it is also useful to improve detection accuracy by masking a region other than the detection range 223 so that only a part of the detection range 223 of the liquid holding unit transmits the light L as shown in FIG.

ここで、粒子350の直径に対し、光Lのビーム直径が10倍〜100倍程度であることが好ましい。これは、粒子350の位置ばらつきが存在する場合においても、光源221からの光Lを確実に粒子350に照射するためである。
ただし、粒子350の直径に対し、光Lのビーム直径が100倍を大きく超えることは好ましくない。これは、粒子350に照射される光のエネルギー密度が下がるため、光Lを励起光として発する蛍光Lfの光量が低下し、受光素子222で検出し難くなるからである。
Here, the beam diameter of the light L is preferably about 10 to 100 times the diameter of the particle 350. This is to ensure that the particles 350 are irradiated with the light L from the light source 221 even when there is a variation in the position of the particles 350.
However, it is not preferable that the beam diameter of the light L greatly exceeds 100 times the diameter of the particle 350. This is because the energy density of the light applied to the particles 350 is lowered, and the amount of fluorescence Lf emitted using the light L as excitation light is reduced, making it difficult for the light receiving element 222 to detect.

光源221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、色素レーザー等が好適に用いられる。光L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、概ね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 source 221 is preferably pulsed light. For example, a solid laser, a semiconductor laser, a dye laser, or the like is preferably used. When the light L 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 generally preferably 0.1 μJ or more, and more preferably 1 μJ or more.

受光素子222は、溶液300に蛍光染色細胞350が含有されていた場合に、蛍光染色細胞350が光Lを励起光として吸収して発する蛍光Lfを受光する。蛍光Lfは、蛍光染色細胞350から四方八方に発せられるため、受光素子222は蛍光Lf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、光源221から出射される光Lが直接入射しない位置に受光素子222を配置することが好ましい。   The light receiving element 222 receives the fluorescence Lf emitted by the fluorescence stained cells 350 absorbing the light L as excitation light when the solution 300 contains the fluorescence stained cells 350. Since the fluorescence Lf is emitted from the fluorescence-stained cells 350 in all directions, the light receiving element 222 can be disposed at any position where the fluorescence Lf can be received. At this time, in order to improve contrast, it is preferable to arrange the light receiving element 222 at a position where the light L emitted from the light source 221 is not directly incident.

受光素子222は、蛍光染色細胞350から発せられる蛍光Lfを受光できる素子であ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、液滴に特定の波長を有する光を照射して液滴内の細胞からの蛍光を受光する光学センサが好ましい。
受光素子222としては、例えば、フォトダイオード、フォトセンサ等の1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。受光素子222として、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、ゲートCCD等の2次元素子を用いてもよい。
The light receiving element 222 is not particularly limited as long as it is an element that can receive the fluorescence Lf emitted from the fluorescence-stained cells 350, and can be appropriately selected according to the purpose. However, the light receiving element 222 irradiates the droplet with light having a specific wavelength. An optical sensor that receives fluorescence from the cells in the droplet is preferable.
As the light receiving element 222, 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 element 222, 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、光源221が発する光Lと比較して蛍光染色細胞350の発する蛍光Lfが弱いため、受光素子222の前段(受光面側)に光L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、受光素子222において、非常にコントラストの高い蛍光染色細胞350の画像を得ることができる。フィルタとしては、例えば、光L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。   In addition, since the fluorescence Lf emitted from the fluorescent staining cell 350 is weaker than the light L emitted from the light source 221, a filter for attenuating the wavelength region of the light L may be provided in the front stage (light receiving surface side) of the light receiving element 222. . Thereby, in the light receiving element 222, it is possible to obtain an image of the fluorescence-stained cells 350 with very high contrast. As the filter, for example, a notch filter that attenuates a specific wavelength region including the wavelength of the light L can be used.

また、前述のように、光源221から発せられる光Lはパルス光であることが好ましいが、光源221から発せられる光Lを連続発振の光としてもよい。   As described above, the light L emitted from the light source 221 is preferably pulsed light, but the light L emitted from the light source 221 may be continuous wave light.

制御手段は、第一及び第二の吸引排出部材201、202及び光源221を制御する機能を有している。また、制御手段は、受光素子222が受光した光量に基づく情報を入手し、蛍光染色細胞350の個数(ゼロである場合も含む)を計数する機能を有している。
第一及び第二の吸引排出部材201、202における、第一の吸引排出動作と第二の吸引排出動作に関して、計数した蛍光染色細胞350の個数に予め閾値を設け、個数に応じて、第一及び第二の吸引排出動作の速度を決定する。
あるいは、第一及び第二の吸引排出部材201、202における、第一の吸引排出動作と第二の吸引排出動作に関して、計数した蛍光染色細胞350の個数に予め閾値を設け、個数に応じて、第一及び第二の吸引排出動作の動作時間を調整してもよい。
The control means has a function of controlling the first and second suction / discharge members 201 and 202 and the light source 221. In addition, the control unit has a function of obtaining information based on the amount of light received by the light receiving element 222 and counting the number of fluorescent stained cells 350 (including the case of zero).
With respect to the first suction / discharge operation and the second suction / discharge operation in the first and second suction / discharge members 201 and 202, a threshold is set in advance for the number of fluorescent stained cells 350 counted, And the speed of the second suction / discharge operation is determined.
Alternatively, regarding the first suction / discharge operation and the second suction / discharge operation in the first and second suction / discharge members 201, 202, a threshold is set in advance for the number of counted fluorescent stained cells 350, and according to the number, The operation time of the first and second suction / discharge operations may be adjusted.

本発明の液滴形成装置は、少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができる液滴吐出手段を有しているので、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 droplet discharge means that can realize particle dispersion and sedimentation prevention with a small stirring flow rate, and is therefore suitably used in various fields. It is particularly preferably used in the dispensing device of the present invention.

(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。
分注装置は、被着対象物に対して液滴を吐出し、着滴させる。
(Dispensing device)
The dispensing apparatus of the present invention includes the droplet forming apparatus of the present invention, preferably includes a control unit, and further includes other units as necessary.
The dispensing device ejects droplets onto the deposition target and deposits the droplets.

<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。
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。
被着対象物としては、複数の凹部が形成されたウェルプレート、凹部を有さないガラスプレートなどが挙げられる。これらの中でも、ウェルプレートが好ましい。
ウェルプレートを用いると、液滴形成装置の粒子数計数手段が、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。
ウェルプレートに設ける凹部の数は、複数であり、2以上が好ましく、5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 to which droplets ejected from the droplet ejecting means of the droplet forming apparatus are deposited.
The material to be deposited is not particularly limited 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.
Examples of the adherend include a well plate having a plurality of recesses, a glass plate having no recesses, and the like. Among these, a well plate is preferable.
When the well plate is used, when the particle number counting unit of the droplet forming apparatus determines that the number of particles contained in the droplet is zero, the droplet discharging unit again drops the droplet into the same recess. It is preferable to discharge the particles because the particles can be surely dispensed into the recesses.
The number of recesses provided in the well plate 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、液滴吐出手段と被着対象物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 a means for controlling the relative positional relationship between the droplet discharge means and the adherend, such as a CPU (Central Processing Unit) ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a main memory, and the like. And execute 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、撹拌手段、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、例えば、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 is suitably used for producing tissue bodies that can be widely used in various fields such as regenerative medicine, pharmaceuticals, cosmetics, and evaluation of safety and efficacy of chemical substances, particularly three-dimensional tissue bodies. It is done.

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。
<分注装置の第1の実施形態>
図12は、第1の実施形態の分注装置の一例を示す概略図である。第1の実施形態の分注装置250では、本発明の液滴形成装置を、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1の実施形態の分注装置において、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。
Here, an embodiment of the dispensing device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<First Embodiment of Dispensing Device>
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of a dispensing device according to the first embodiment. In the dispensing device 250 of the first embodiment, the droplet forming device of the present invention is used as a dispensing device that dispenses particles into the recesses of the adherend. Note that in the dispensing device of 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.

図12に示す分注装置250は、液滴形成装置200と、被着対象物301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200としては、図1に示す第1の実施形態の液滴形成装置200を用いている。
A dispensing device 250 shown in FIG. 12 includes a droplet forming device 200, an adherend 301, a stage 400, and a control unit 500.
As the droplet forming apparatus 200, the droplet forming apparatus 200 of the first embodiment shown in FIG. 1 is used.

被着対象物301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301には、液滴形成装置200の液滴吐出手段100から吐出された液滴310が着滴する複数の凹部(ウェル)311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200の液滴吐出手段100とそれぞれの凹部311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200の液滴吐出手段100からそれぞれの凹部311中に順次粒子350を含む液滴310を吐出することができる。
The deposition target 301 is disposed on a stage 400 configured to be movable. A plurality of recesses (wells) 311 on which the droplets 310 ejected from the droplet ejection means 100 of the droplet forming apparatus 200 are deposited are formed on the deposition target 301.
The control unit 500 moves the stage 400 and controls the relative positional relationship between the droplet discharge unit 100 of the droplet forming apparatus 200 and the respective recesses 311. Thereby, the droplets 310 including the particles 350 can be sequentially discharged from the droplet discharge means 100 of the droplet forming apparatus 200 into the respective recesses 311.

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.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 吐出口と、
前記吐出口を有する液保持部と、
前記液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、
を有し、
前記吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行うことを特徴とする液滴吐出手段である。
<2> 前記吐出口が設けられたノズルプレートと、
前記ノズルプレートを振動させて、前記吐出口から液滴を吐出させる振動部材と、を有する前記<1>に記載の液滴吐出手段である。
<3> 前記吸引排出部材が、第一及び第二の吸引排出部材を少なくとも有し、
前記第一の吸引排出部材が吸引又は排出中は、前記第二の吸引排出部材はそれぞれ非吸引又は非排出であり、
第一の吸引乃至排出モードと、前記第一の吸引乃至排出モードより排出速度の小さい第二の吸引乃至排出モードで吸引排出動作を繰返し行う前記<1>から<2>のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
<4> 前記第一の排出モードと前記第二の排出モードが連続して動作する前記<3>に記載の液滴吐出手段である。
<5> 前記第一の排出モードと前記第二の排出モードが連続して動作し、
前記第二の排出モードに連続して前記第一の吸引モードが動作する前記<3>から<4>のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
<6> 前記第一の排出モードの時間が、前記第二の排出モードの時間よりも短い前記<3>から<5>のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
<7> 前記吸引排出部材が、第一及び第二の吸引排出部材を少なくとも有し、
前記第一の吸引排出部材が吸引又は排出中は、前記第二の吸引排出部材はそれぞれ非吸引又は非排出であり、
吸引乃至排出開始時よりも吸引排出完了時の方が、排出速度が小さい前記<1>から<2>のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
<8> 排出動作と次の吸引動作が連続して動作する前記<7>に記載の液滴吐出手段である。
<9> 前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、前記第一の排出モードの排出速度と前記第二の排出モードの排出速度を決定する前記<1>から<8>のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
<10> 前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、前記第一の排出モードの排出時間及び前記第二の排出モードの排出時間を決定する前記<1>から<8>のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
<11> 前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、吸引乃至排出開始時の排出速度を決定する前記<1>から<10>のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
<12> 前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、吸引乃至排出開始時の排出速度及び吸引乃至排出完了時の排出速度の傾きを決定する前記<1>から<11>のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
<13> 前記液保持部内の粒子の分散状態の検知範囲を制限する検知範囲制限部材を有する前記<1>から<12>のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
<14> 前記<1>から<13>のいずれかに記載の液滴吐出手段を有することを特徴とする液滴形成装置である。
<15> 液滴に含まれる粒子を計数する粒子数計数手段を有する前記<14>に記載の液滴形成装置である。
<16> 前記液滴が、光を照射されたときに発光可能な粒子を含む前記<14>又は<15>に記載の液滴形成装置である。
<17> 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<16>に記載の液滴形成装置である。
<18> 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<16>又は<17>に記載の液滴形成装置である。
<19> 液を保持する液保持部と、
前記液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、
を有し、
前記吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行うことを特徴とする撹拌装置である。
<20> 前記<14>から<18>のいずれかに記載の液滴形成装置を有することを特徴とする分注装置である。
As an aspect of this invention, it is as follows, for example.
<1> a discharge port;
A liquid holding part having the discharge port;
A suction / discharge member for sucking and discharging the liquid in the liquid holding portion;
Have
The droplet discharge means is characterized by performing a suction / discharge operation by changing a discharge speed of the suction / discharge member.
<2> a nozzle plate provided with the discharge port;
The liquid droplet ejecting means according to <1>, further comprising: a vibrating member that vibrates the nozzle plate and ejects liquid droplets from the ejection port.
<3> The suction / discharge member includes at least first and second suction / discharge members,
While the first suction / discharge member is sucking or discharging, the second suction / discharge member is non-suction or non-discharge,
The suction / discharge operation is repeatedly performed in the first suction / discharge mode and the second suction / discharge mode having a discharge speed lower than that in the first suction / discharge mode. It is a droplet discharge means.
<4> The droplet discharge means according to <3>, wherein the first discharge mode and the second discharge mode operate continuously.
<5> The first discharge mode and the second discharge mode operate continuously,
The droplet discharge means according to any one of <3> to <4>, wherein the first suction mode operates continuously from the second discharge mode.
<6> The droplet discharge unit according to any one of <3> to <5>, wherein the time of the first discharge mode is shorter than the time of the second discharge mode.
<7> The suction / discharge member includes at least first and second suction / discharge members,
While the first suction / discharge member is sucking or discharging, the second suction / discharge member is non-suction or non-discharge,
The droplet discharge means according to any one of <1> to <2>, wherein the discharge speed is lower when the suction and discharge are completed than when the suction or discharge is started.
<8> The droplet discharge means according to <7>, wherein the discharge operation and the next suction operation operate continuously.
<9> A detection member that detects a dispersion state of particles in the liquid holding unit,
The droplet discharge means according to any one of <1> to <8>, wherein a discharge speed in the first discharge mode and a discharge speed in the second discharge mode are determined according to a dispersion state of the particles. is there.
<10> A detection member that detects a dispersion state of particles in the liquid holding unit,
The droplet discharge means according to any one of <1> to <8>, wherein a discharge time in the first discharge mode and a discharge time in the second discharge mode are determined according to a dispersion state of the particles. is there.
<11> A detection member that detects a dispersion state of particles in the liquid holding unit,
The droplet discharge means according to any one of <1> to <10>, wherein a discharge speed at the start of suction or discharge is determined according to a dispersion state of the particles.
<12> A detection member that detects a dispersion state of particles in the liquid holding unit,
The droplet discharge means according to any one of <1> to <11>, wherein a slope of a discharge speed at the start of suction or discharge and a gradient of a discharge speed at the completion of suction or discharge is determined according to a dispersion state of the particles. is there.
<13> The droplet discharge unit according to any one of <1> to <12>, further including a detection range limiting member that limits a detection range of a dispersed state of particles in the liquid holding unit.
<14> A droplet forming apparatus comprising the droplet discharge means according to any one of <1> to <13>.
<15> The droplet forming apparatus according to <14>, further including a particle number counting unit that counts particles contained in the droplet.
<16> The droplet forming apparatus according to <14> or <15>, wherein the droplet includes particles that can emit light when irradiated with light.
<17> The droplet forming device according to <16>, wherein the particles that can emit light when irradiated with light are cells.
<18> The liquid according to <16> or <17>, 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 droplet forming device.
<19> a liquid holding unit for holding liquid;
A suction / discharge member for sucking and discharging the liquid in the liquid holding portion;
Have
The agitation device is characterized by performing a suction / discharge operation by changing a discharge speed of the suction / discharge member.
<20> A dispensing apparatus comprising the droplet forming apparatus according to any one of <14> to <18>.

前記<1>から<13>のいずれかに記載の液滴吐出手段、前記<14>から<18>のいずれかに記載の液滴形成装置、前記<19>に記載の撹拌装置、及び前記<20>に記載の分注装置によると、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。   The droplet discharge means according to any one of <1> to <13>, the droplet formation device according to any one of <14> to <18>, the stirring device according to <19>, and the According to the dispensing apparatus as described in <20>, the conventional problems can be solved and the object of the present invention can be achieved.

特開平8−276599号公報JP-A-8-276599 特開2014−094485号公報JP 2014-094485 A

1 液保持部
2 振動部材
3 ノズルプレート
40 駆動手段
100 液滴吐出手段
131 吐出口
200 液滴形成装置
201 第一の吸引排出部材
202 第二の吸引排出部材
211 第一の流路
212 第二の流路
310 液滴
350 粒子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid holding | maintenance part 2 Vibrating member 3 Nozzle plate 40 Drive means 100 Droplet discharge means 131 Discharge port 200 Droplet formation apparatus 201 1st suction discharge member 202 2nd suction discharge member 211 1st flow path 212 2nd Channel 310 Droplet 350 Particle

Claims (16)

吐出口と、
前記吐出口を有する液保持部と、
前記液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、
を有し、
前記吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行うことを特徴とする液滴吐出手段。
A discharge port;
A liquid holding part having the discharge port;
A suction / discharge member for sucking and discharging the liquid in the liquid holding portion;
Have
A droplet discharge means for performing a suction discharge operation by changing a discharge speed of the suction discharge member.
前記吐出口が設けられたノズルプレートと、
前記ノズルプレートを振動させて、前記吐出口から液滴を吐出させる振動部材と、を有する請求項1に記載の液滴吐出手段。
A nozzle plate provided with the discharge port;
The droplet discharge means according to claim 1, further comprising: a vibrating member that vibrates the nozzle plate and discharges droplets from the discharge port.
前記吸引排出部材が、第一及び第二の吸引排出部材を少なくとも有し、
前記第一の吸引排出部材が吸引又は排出中は、前記第二の吸引排出部材はそれぞれ非吸引又は非排出であり、
第一の吸引乃至排出モードと、前記第一の吸引乃至排出モードより排出速度の小さい第二の吸引乃至排出モードで吸引排出動作を繰返し行う請求項1から2のいずれかに記載の液滴吐出手段。
The suction / discharge member has at least first and second suction / discharge members,
While the first suction / discharge member is sucking or discharging, the second suction / discharge member is non-suction or non-discharge,
3. The droplet discharge according to claim 1, wherein the suction / discharge operation is repeatedly performed in a first suction / discharge mode and a second suction / discharge mode having a discharge speed lower than that in the first suction / discharge mode. means.
前記第一の排出モードと前記第二の排出モードが連続して動作する請求項3に記載の液滴吐出手段。   The droplet discharge means according to claim 3, wherein the first discharge mode and the second discharge mode operate continuously. 前記第一の排出モードと前記第二の排出モードが連続して動作し、
前記第二の排出モードに連続して前記第一の吸引モードが動作する請求項3から4のいずれかに記載の液滴吐出手段。
The first discharge mode and the second discharge mode operate continuously,
5. The droplet discharge means according to claim 3, wherein the first suction mode operates continuously from the second discharge mode.
前記第一の排出モードの時間が、前記第二の排出モードの時間よりも短い請求項3から5のいずれかに記載の液滴吐出手段。   6. The droplet discharge means according to claim 3, wherein the time of the first discharge mode is shorter than the time of the second discharge mode. 前記吸引排出部材が、第一及び第二の吸引排出部材を少なくとも有し、
前記第一の吸引排出部材が吸引又は排出中は、前記第二の吸引排出部材はそれぞれ非吸引又は非排出であり、
吸引乃至排出開始時よりも吸引排出完了時の方が、排出速度が小さい請求項1から2のいずれかに記載の液滴吐出手段。
The suction / discharge member has at least first and second suction / discharge members,
While the first suction / discharge member is sucking or discharging, the second suction / discharge member is non-suction or non-discharge,
The droplet discharge means according to any one of claims 1 to 2, wherein the discharge speed is lower when suction and discharge are completed than when suction or discharge is started.
排出動作と次の吸引動作が連続して動作する請求項7に記載の液滴吐出手段。   The droplet discharge means according to claim 7, wherein the discharge operation and the next suction operation operate continuously. 前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、前記第一の排出モードの排出速度と前記第二の排出モードの排出速度を決定する請求項1から8のいずれかに記載の液滴吐出手段。
Having a detection member for detecting the dispersion state of the particles in the liquid holding unit;
The droplet discharge means according to any one of claims 1 to 8, wherein a discharge speed in the first discharge mode and a discharge speed in the second discharge mode are determined according to a dispersion state of the particles.
前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、前記第一の排出モードの排出時間及び前記第二の排出モードの排出時間を決定する請求項1から8のいずれかに記載の液滴吐出手段。
Having a detection member for detecting the dispersion state of the particles in the liquid holding unit;
9. The droplet discharge means according to claim 1, wherein a discharge time in the first discharge mode and a discharge time in the second discharge mode are determined according to a dispersion state of the particles.
前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、吸引乃至排出開始時の排出速度を決定する請求項1から10のいずれかに記載の液滴吐出手段。
Having a detection member for detecting the dispersion state of the particles in the liquid holding unit;
The droplet discharge means according to claim 1, wherein a discharge speed at the start of suction or discharge is determined according to a dispersion state of the particles.
前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、吸引乃至排出開始時の排出速度及び吸引乃至排出完了時の排出速度の傾きを決定する請求項1から11のいずれかに記載の液滴吐出手段。
Having a detection member for detecting the dispersion state of the particles in the liquid holding unit;
The droplet discharge means according to any one of claims 1 to 11, wherein a gradient of a discharge speed at the start of suction or discharge and a gradient of the discharge speed at the completion of suction or discharge are determined according to a dispersion state of the particles.
前記液保持部内の粒子の分散状態の検知範囲を制限する検知範囲制限部材を有する請求項1から12のいずれかに記載の液滴吐出手段。   The droplet discharge means according to claim 1, further comprising a detection range limiting member that limits a detection range of a dispersed state of particles in the liquid holding unit. 請求項1から13のいずれかに記載の液滴吐出手段を有することを特徴とする液滴形成装置。   A droplet forming apparatus comprising the droplet discharge means according to claim 1. 液を保持する液保持部と、
前記液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、
を有し、
前記吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行うことを特徴とする撹拌装置。
A liquid holding section for holding liquid;
A suction / discharge member for sucking and discharging the liquid in the liquid holding portion;
Have
A stirring device that performs a suction / discharge operation by changing a discharge speed of the suction / discharge member.
請求項14に記載の液滴形成装置を有することを特徴とする分注装置。

A dispensing apparatus comprising the droplet forming apparatus according to claim 14.

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