JP2019174114A - Method and apparatus for evaluating wettability of substance - Google Patents

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信行 田中
雄紀 中西
Yuki Nakanishi
雄紀 中西
順子 ▲高▼原
順子 ▲高▼原
Junko TAKAHARA
茜 粟津
Akane Awazu
茜 粟津
陽 田中
Yo Tanaka
陽 田中
嘉英 春園
Yoshihide Haruzono
嘉英 春園
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Hiromitsu Nasu
博光 那須
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Abstract

To provide a method capable of evaluating non-uniformity (wetting distribution) of wettability of a material surface.SOLUTION: Method for evaluating the wettability distribution of a substance, includes: injecting a gas against a liquid covering the surface of a substance; obtaining image information of a region (liquid removal region) where the liquid is removed from the surface of the substance by the gas injection during the gas injection; and evaluating the wettability distribution of the substance on the basis of the image information.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本開示は、物質の濡れ性分布の評価方法、及び物質の濡れ性分布を評価可能な装置に関する。   The present disclosure relates to a method for evaluating a wettability distribution of a substance and an apparatus capable of evaluating the wettability distribution of a substance.

工業製品の開発や品質管理において、物質表面や界面の特性を定量的に評価することは非常に重要である。物質表面の特性評価法のうち、接触する液体と物質表面との物理化学的相互作用を調べる手法において、濡れ性は親/疎水性だけでなく、接着性、離型性、防汚性などにも密接に関連しており、設計上・品質管理上極めて大きなファクターとなる。   In the development and quality control of industrial products, it is very important to quantitatively evaluate the characteristics of material surfaces and interfaces. Among the methods for characterization of material surface, in the method of examining the physicochemical interaction between the contacting liquid and the material surface, the wettability is not only hydrophilic / hydrophobic but also adhesive, releasable, antifouling, etc. Are closely related to each other, which is an extremely large factor in design and quality control.

物質の濡れ性評価法としては、例えば、評価したい物質(対象物)の表面上に液滴を形成し、液滴と対象物表面との接触角により評価する接触角法、対象物表面を下に向けて液体中に浸漬させ、下方より空気等を供給して物質表面に付着させ、接触角の計測を行うキャプティブバブル法、或いは固体・液体・気体の界面における表面張力そのものを計測するWilhelmy法などが知られている。
また、本発明者らは、評価したい物質(対象物)の表面を液体で覆い、そこに気体を噴射して液体を排除した後、液体が排除された領域の寸法を測定することによって、従来評価が困難であった細胞シート等の濡れ性が非常に高い対象物について、非接触で評価する方法を提案している(特許文献1)。
As a method for evaluating the wettability of a substance, for example, a contact angle method in which a droplet is formed on the surface of a substance (target object) to be evaluated and the contact angle between the droplet and the surface of the target object is evaluated. Captive bubble method to measure the contact angle by immersing in a liquid toward the surface, supplying air etc. from below and attaching it to the material surface, or Wilhelmy method to measure the surface tension itself at the interface of solid, liquid and gas Etc. are known.
In addition, the present inventors have covered the surface of a substance (object) to be evaluated with a liquid, ejected gas there to exclude the liquid, and then measured the dimensions of the area where the liquid has been excluded. A method of non-contact evaluation of an object having very high wettability such as a cell sheet that has been difficult to evaluate has been proposed (Patent Document 1).

WO2013/176264WO2013 / 176264

工業、医療及び生化学等といった様々な分野において物質の表面の濡れ性を制御することが行われており、また、濡れ性を制御した表面に対して上記の様々な方法により濡れ性の評価が行われている。一方で、濡れ性を制御したことにより均一と考えられていたが実際には均一ではないものや、濡れ性の制御の有無にかかわらず濡れ性が不均一であるもの等がある。しかしながら、物質の濡れ性の評価においては、通常、例えば、特許文献1の方法のように、対象となる物質の表面の濡れ性が均一であることを前提にして測定が行われている。   In various fields such as industrial, medical and biochemistry, the wettability of the surface of a substance is controlled, and the wettability is evaluated by the above-mentioned various methods on the surface with controlled wettability. Has been done. On the other hand, although it was thought that it was uniform by controlling the wettability, there are those that are not actually uniform, and those that are not uniform regardless of whether or not the wettability is controlled. However, in the evaluation of the wettability of a substance, measurement is usually performed on the assumption that the wettability of the surface of the target substance is uniform, as in the method of Patent Document 1, for example.

そこで、本開示は、物質表面の濡れ性の不均一性(濡れ性の分布)を評価可能な方法、及びそれに用いる装置に関する。   Therefore, the present disclosure relates to a method capable of evaluating non-uniformity of wettability (wetability distribution) of a material surface and an apparatus used therefor.

本開示は、一態様において、物質の濡れ性分布を評価する方法であって、物質の表面を覆う液体に対して気体を噴射すること、前記気体の噴射によって前記液体が前記物質の表面から除去される領域(液体除去領域)の画像情報を、前記気体の噴射中に得ること、及び前記画像情報に基づき、物質の濡れ性分布を評価することを含む、評価方法に関する。   In one aspect, the present disclosure is a method for evaluating a wettability distribution of a substance, wherein a gas is ejected to a liquid covering a surface of the substance, and the liquid is removed from the surface of the substance by the ejection of the gas. The present invention relates to an evaluation method including obtaining image information of a region (liquid removal region) to be performed during jetting of the gas and evaluating a wettability distribution of a substance based on the image information.

本開示は、一態様において、液体に覆われた物質の表面に気体を噴射することを用いて物質の濡れ性分布を評価するための装置であって、前記気体を噴射する手段、前記気体の噴射によって、前記液体が前記物質の表面から除去される領域を検出する手段、及び照明を備え、前記照明の光軸が、前記検出手段の光軸又は前記ノズルの軸と一致する、評価装置に関する。   In one aspect, the present disclosure is an apparatus for evaluating a wettability distribution of a substance by injecting a gas onto a surface of a substance covered with a liquid, the means for injecting the gas, An evaluation apparatus comprising: means for detecting a region where the liquid is removed from the surface of the substance by jetting; and an illumination, wherein an optical axis of the illumination coincides with an optical axis of the detection means or an axis of the nozzle .

本開示によれば、一態様において、物質表面の濡れ性の分布(不均一性)を評価することができる。   According to the present disclosure, in one aspect, the wettability distribution (non-uniformity) of the substance surface can be evaluated.

図1は、本開示の評価方法の一実施形態における動作例の一例を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart illustrating an example of an operation example according to an embodiment of the evaluation method of the present disclosure. 図2は、本開示の評価方法のその他の実施形態における動作例の一例を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of an operation example in another embodiment of the evaluation method of the present disclosure. 図3は、実施例1で使用したディッシュの画像の一例である。FIG. 3 is an example of a dish image used in the first embodiment. 図4は、実施例1で使用した測定装置の画像の一例である。FIG. 4 is an example of an image of the measuring apparatus used in Example 1. 図5は、実施例1において濡れ性分布の評価を行った結果を示す画像の一例である(印加圧:5kPa)。FIG. 5 is an example of an image showing the result of evaluation of wettability distribution in Example 1 (applied pressure: 5 kPa). 図6は、実施例1において濡れ性分布の評価を行った結果を示す画像の一例である(印加圧:10kPa)。FIG. 6 is an example of an image showing the result of evaluation of wettability distribution in Example 1 (applied pressure: 10 kPa). 図7は、実施例1において濡れ性分布の評価を行った結果を示す画像の一例である(印加圧:20kPa)。FIG. 7 is an example of an image showing the result of evaluating the wettability distribution in Example 1 (applied pressure: 20 kPa). 図8は、実施例2で使用したディッシュの疎水性表面及び親水性表面の位置を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic view showing the positions of the hydrophobic surface and the hydrophilic surface of the dish used in Example 2. 図9は、実施例2において濡れ性分布の評価を行った結果を示す画像の一例である。FIG. 9 is an example of an image showing a result of evaluation of wettability distribution in Example 2. 図10は、実施例3で使用したディッシュの疎水性表面及び親水性表面の位置を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic view showing the positions of the hydrophobic surface and the hydrophilic surface of the dish used in Example 3. 図11は、実施例3において濡れ性分布の評価を行った結果を示す画像の一例である。FIG. 11 is an example of an image showing a result of evaluation of wettability distribution in Example 3.

本開示は、物質の表面を覆う液体に対して気体を噴射することによって液体が除去される領域(液体除去領域)の検出を、気体の噴射中に行うことによって、物質表面の濡れ性の分布を評価できるという新たな知見に基づく。また、本開示は、気体の噴射によって液体が除去される又は再び表面を覆う挙動が、濡れ性の分布に応じて変動することから、液体除去領域を経時的に測定し、それに基づき液体除去領域の形状変化を検出(例えば、外周の曲率分布の時間変化率を算出)することによって、物質表面の濡れ性の分布を評価できるという新たな知見に基づく。   According to the present disclosure, the distribution of wettability on the surface of a substance is performed by detecting an area (liquid removal area) in which the liquid is removed by jetting the gas with respect to the liquid covering the surface of the substance during the jetting of the gas. Based on the new knowledge that can be evaluated. In addition, the present disclosure also measures the liquid removal area over time because the behavior in which the liquid is removed or the surface is covered again by gas injection varies according to the wettability distribution. This is based on the new knowledge that the wettability distribution on the surface of the substance can be evaluated by detecting the shape change of the material (for example, calculating the time change rate of the curvature distribution of the outer periphery).

本開示の方法により、濡れ性の分布を評価できるメカニズムには明らかではないが、以下のように推測される。
液体で覆われた物質の表面に気体を噴射すると、噴射直後は噴流が直接当たった液体部分(噴流衝突部)が放射状に吹き飛ばされ、時間経過とともに物質表面の濡れ性(液体と物質間の物理化学的相互作用や液体の表面張力)に応じて、液体が移動し、前記相互作用や表面張力と噴流圧が釣り合うところで平衡状態に達する。また、平衡状態になるまでの間に液体が除去される領域の挙動は、表面の濡れ性によって依存している。具体的には、本発明者らは、気体の噴射によって液体が除去される領域形状の半径(液体除去領域の一部が円の一部をなす形状の場合における該円の半径)と接触角とが相関性を有することを見出している。このため、気体の噴射中(特に、平衡状態になるまでの過程)において液体が除去される領域形状を経時的に検出し、その検出結果に基づいて、例えば領域形状の曲率等を算出する。表面の濡れ性が不均一であれば、除去領域形状に違いが生じることから、除去される液体の挙動を画像情報として取得する、更に除去領域形状の曲率を算出することによって、表面全体の濡れ性の分布を評価することができる。一方、表面の濡れ性が均一であれば、実質的に1つの曲率が導き出され、その結果、表面全体の濡れ性が均一であると評価することができる。ただし、本開示はこれらのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
Although it is not clear to the mechanism which can evaluate the distribution of wettability by the method of this indication, it estimates as follows.
When gas is injected onto the surface of a substance covered with liquid, immediately after injection, the liquid part (jet impingement part) directly hit by the jet is blown away radially, and the wettability of the substance surface over time (physics between the liquid and substance) The liquid moves according to the chemical interaction and the surface tension of the liquid), and reaches an equilibrium state where the interaction, surface tension and jet pressure are balanced. Further, the behavior of the region where the liquid is removed before reaching the equilibrium state depends on the wettability of the surface. Specifically, the inventors of the present invention have proposed that the radius of the region shape from which the liquid is removed by jetting the gas (the radius of the circle when a part of the liquid removal region forms a part of a circle) and the contact angle. And have a correlation. For this reason, the region shape from which the liquid is removed during gas injection (particularly the process until equilibrium is reached) is detected over time, and the curvature of the region shape, for example, is calculated based on the detection result. If the wettability of the surface is not uniform, there will be a difference in the shape of the removed area, so the behavior of the liquid to be removed is acquired as image information, and further, the curvature of the removed area shape is calculated, and the entire surface is wetted. Sex distribution can be evaluated. On the other hand, if the wettability of the surface is uniform, substantially one curvature is derived, and as a result, it can be evaluated that the wettability of the entire surface is uniform. However, the present disclosure need not be interpreted as being limited to these mechanisms.

[濡れ性分布の評価方法]
本開示は、一態様において、物質の濡れ性分布を評価する方法であって、物質の表面を覆う液体に対して気体を噴射すること、前記気体の噴射によって前記液体が前記物質の表面から除去される領域(液体除去領域)の画像情報を、前記気体の噴射中に得ること、及び前記画像情報に基づき、物質の濡れ性分布を評価することを含む、評価方法(本開示の評価方法)に関する。本開示の評価方法によれば、一又は複数の実施形態において、評価対象となる物質の濡れ性分布を非接触評価することができる。
[Evaluation method of wettability distribution]
In one aspect, the present disclosure is a method for evaluating a wettability distribution of a substance, wherein a gas is ejected to a liquid covering a surface of the substance, and the liquid is removed from the surface of the substance by the ejection of the gas. An evaluation method (evaluation method of the present disclosure) including obtaining image information of a region (liquid removal region) to be performed during jetting of the gas and evaluating a wettability distribution of a substance based on the image information About. According to the evaluation method of the present disclosure, in one or a plurality of embodiments, the wettability distribution of a substance to be evaluated can be evaluated in a non-contact manner.

本開示において「濡れ性分布を評価する」こととしては、一又は複数の実施形態において、物質表面における濡れ性分布の有無(濡れ性が均一か否か)を評価すること、物質表面における親水性表面及び疎水性表面の分布を観察すること、物質表面における接触角の分布を得ること又はパターニングすること等が挙げられる。   In this disclosure, “evaluating the wettability distribution” includes, in one or a plurality of embodiments, evaluating the presence / absence of wettability distribution on the substance surface (whether the wettability is uniform), hydrophilicity on the substance surface Examples include observing the distribution of the surface and the hydrophobic surface, obtaining the distribution of the contact angle on the material surface, or patterning.

〔気体の噴射〕
本開示の評価方法は、物質の表面を覆う液体に対して気体を噴射することを含む。
[Gas injection]
The evaluation method of the present disclosure includes injecting a gas against a liquid covering the surface of the substance.

物質の表面を覆う液体の種類は、特に限定されない。液体としては、一又は複数の実施形態において、水性媒体が挙げられる。水性媒体は、一又は複数の実施形態において、水からなるものであってもよく、その他の成分を含んでいてもよい。水性媒体としては、一又は複数の実施形態において、水、緩衝液、及び液体培養培地が挙げられる。水としては、一又は複数の実施形態において、蒸留水、イオン交換水、又は超純水等が挙げられる。液体は、特に限定されないその他の一又は複数の実施形態において、有機溶媒であってもよい。有機溶媒としては、一又は複数の実施形態において、ジヨードメタン又はn−ヘキサデカン等が挙げられる。   The type of liquid that covers the surface of the substance is not particularly limited. The liquid includes an aqueous medium in one or more embodiments. In one or a plurality of embodiments, the aqueous medium may be composed of water, and may contain other components. Aqueous media include, in one or more embodiments, water, buffers, and liquid culture media. Examples of water include distilled water, ion-exchanged water, and ultrapure water in one or more embodiments. The liquid may be an organic solvent in one or more other embodiments that are not particularly limited. Examples of the organic solvent include diiodomethane and n-hexadecane in one or more embodiments.

液体は、一又は複数の実施形態において、評価対象となる物質の表面全体を覆うように配置されている。物質の表面を覆う液層の厚さは、特に制限されず、評価対象となる物質に応じて適宜決定することができる。液層の厚さは、一又は複数の実施形態において、0.5mm〜5mmである。   The liquid is arrange | positioned so that the whole surface of the substance used as evaluation object may be covered in one or some embodiment. The thickness of the liquid layer covering the surface of the substance is not particularly limited and can be appropriately determined according to the substance to be evaluated. The thickness of the liquid layer is 0.5 mm to 5 mm in one or more embodiments.

本開示の評価方法は、一又は複数の実施形態において、物質表面が液体で覆われるように、評価を行う物質の表面に液体を配置することを含んでもよいし、予め表面が液体で覆われた物質を使用してもよい。   In one or a plurality of embodiments, the evaluation method of the present disclosure may include disposing a liquid on the surface of the substance to be evaluated so that the surface of the substance is covered with the liquid, or the surface is previously covered with the liquid. Substances may be used.

物質に噴射する気体の種類は特に制限されず、評価対象となる物質の材質及び物質を覆う液体の種類等の諸条件に応じて適宜設定できる。気体としては、一又は複数の実施形態において、物質に悪影響を与えないものが好ましい。気体としては、一又は複数の実施形態において、空気、及び不活性ガスが挙げられる。不活性ガスとしては、一又は複数の実施形態において、窒素、アルゴン等が挙げられる。気体は、滅菌してから用いてもよいし、滅菌することなく使用してもよい。   The type of gas injected onto the substance is not particularly limited, and can be set as appropriate according to various conditions such as the material of the substance to be evaluated and the type of liquid covering the substance. The gas is preferably one that does not adversely affect the substance in one or more embodiments. Examples of the gas include air and an inert gas in one or more embodiments. Examples of the inert gas include nitrogen and argon in one or more embodiments. The gas may be used after sterilization or may be used without sterilization.

気体の噴射量(噴流印加圧)は、評価対象となる物質の材質、物質を覆う液体の種類、液体の厚さ等の諸条件に応じて適宜設定できる。気体の噴流印加圧は、一又は複数の実施形態において、1kPa〜50kPaである。気体は、一又は複数の実施形態において、気体を噴射直後に除去される液体の領域の直径が、2mm〜10mmとなるように噴射してもよい。   The gas injection amount (jet application pressure) can be appropriately set according to various conditions such as the material of the substance to be evaluated, the type of liquid covering the substance, and the thickness of the liquid. In one or a plurality of embodiments, the gas jet pressure is 1 kPa to 50 kPa. In one or a plurality of embodiments, the gas may be injected so that the diameter of the region of the liquid that is removed immediately after the gas injection is 2 mm to 10 mm.

気体の噴射温度は、評価対象となる物質の材質、物質を覆う液体の種類、液体の厚さ等の諸条件に応じて適宜設定できる。気体の噴射温度は、特に限定されない一又は複数の実施形態において、室温が挙げられる。   The jetting temperature of the gas can be appropriately set according to various conditions such as the material of the substance to be evaluated, the type of liquid covering the substance, and the thickness of the liquid. The jetting temperature of the gas is not particularly limited, and one or more embodiments include room temperature.

気体は、一又は複数の実施形態において、評価対象となる物質の上部から噴射される。気体は、一又は複数の実施形態において、物質の鉛直上方から噴射されてもよいし、物質の斜め上方から噴射されてもよい。気体は、濡れ性の分布をより正確に評価する点から、一又は複数の実施形態において、物質の略鉛直上方から噴射されることが好ましい。   In one or a plurality of embodiments, the gas is injected from above the substance to be evaluated. In one or a plurality of embodiments, the gas may be injected from vertically above the substance, or may be injected obliquely from above the substance. In one or a plurality of embodiments, it is preferable that the gas is injected from substantially vertically above the substance from the viewpoint of more accurately evaluating the wettability distribution.

気体の噴射は、一又は複数の実施形態において、評価対象となる物質の略中央部で行ってもよいし、中央部以外であってもよい。   In one or a plurality of embodiments, the gas injection may be performed at a substantially central portion of the substance to be evaluated, or may be other than the central portion.

気体の噴射は、一又は複数の実施形態において、一箇所のみで行ってもよいし、スキャニングするように複数箇所で行ってもよい。   In one or a plurality of embodiments, the gas injection may be performed at only one place, or may be performed at a plurality of places so as to perform scanning.

気体の噴射は、一又は複数の実施形態において、1回であってもよいし、2回又はそれ以上であってもよい。気体の噴射は、一又は複数の実施形態において、連続的に行われてもよく、間欠的に行われてもよい。気体の噴射時間は、一又は複数の実施形態において、0.1秒〜5秒である。   In one or a plurality of embodiments, gas injection may be performed once, or may be performed twice or more. In one or a plurality of embodiments, the gas injection may be performed continuously or intermittently. In one or a plurality of embodiments, the gas injection time is 0.1 second to 5 seconds.

気体を噴射する方法は、特に制限されず、一又は複数の実施形態において、適当な気体噴射手段を利用して行うことができる。気体噴射手段としては、一又は複数の実施形態において、気体の噴射部と気体の供給部を適宜組み合わせて用いることができる。気体の噴射部としては、気体用ノズルが挙げられる。気体の供給部としては、コンプレッサーやガスボンベが挙げられる。気体の噴射部と気体の供給部とを適当な気体の流路を介して接続し、気体の噴射部から気体を噴射することができる。噴射する気体中に含まれるパーティクルを除去し、評価対象となる物質へのコンタミネーションを低減する点から、気体の噴射部と気体の供給部との間に、パーティクルフィルター等のフィルターを配置してもよい。気体用ノズルの内径は、気体の噴射量等の諸条件に応じて適宜設定できる。気体用ノズルの内径は、一又は複数の実施形態において、10μm〜100μmである。気体の噴射距離(液層の表面から気体の噴射部先端(例えば、ノズルの先端)までの距離)は、気体の噴射量等の諸条件に応じて適宜設定できる。気体の噴射距離は、一又は複数の実施形態において、0.5mm〜5mmである。   The method for injecting the gas is not particularly limited, and in one or a plurality of embodiments, it can be performed using an appropriate gas injection means. As the gas injection means, in one or a plurality of embodiments, a gas injection unit and a gas supply unit can be used in appropriate combination. An example of the gas injection unit is a gas nozzle. Examples of the gas supply unit include a compressor and a gas cylinder. The gas injection unit and the gas supply unit are connected via an appropriate gas flow path, and the gas can be injected from the gas injection unit. A filter such as a particle filter is placed between the gas injection unit and the gas supply unit in order to remove particles contained in the gas to be injected and reduce contamination to the substance to be evaluated. Also good. The inner diameter of the gas nozzle can be appropriately set according to various conditions such as a gas injection amount. The internal diameter of the nozzle for gas is 10 micrometers-100 micrometers in one or some embodiment. The gas injection distance (distance from the surface of the liquid layer to the tip of the gas injection portion (for example, the tip of the nozzle)) can be appropriately set according to various conditions such as the amount of gas injection. In one or a plurality of embodiments, the gas injection distance is 0.5 mm to 5 mm.

気体の噴射は、気体の流れを制御する適当な手段により制御でき、一又は複数の実施形態において、電空レギュレータや電磁弁を適宜組み合わせて気体の噴射を制御することができる。気体の噴射の制御は、自動で行われてもよく、手動で行われてもよい。例えば、コンピュータからレギュレータや電磁弁を制御することにより、自動的に気体の噴射を制御することができる。   The gas injection can be controlled by an appropriate means for controlling the gas flow. In one or a plurality of embodiments, the gas injection can be controlled by appropriately combining an electropneumatic regulator and an electromagnetic valve. The control of gas injection may be performed automatically or manually. For example, the injection of gas can be automatically controlled by controlling a regulator or a solenoid valve from a computer.

〔除去領域の検出〕
本開示の評価方法は、気体の噴射によって、物質の表面から液体が除去される領域(液体除去領域)の画像情報を得ることを含む。本開示の評価方法において、該画像情報の取得は、気体の噴射中に少なくとも行われる。本開示の評価方法によれば、液体除去領域の画像情報を、少なくとも気体の噴射中に得ることから、物質表面の濡れ性分布の評価を行うことができる。
[Detection of removal area]
The evaluation method of the present disclosure includes obtaining image information of a region (liquid removal region) where the liquid is removed from the surface of the substance by gas injection. In the evaluation method of the present disclosure, the acquisition of the image information is performed at least during gas injection. According to the evaluation method of the present disclosure, the image information of the liquid removal region is obtained at least during the jetting of gas, so that the wettability distribution on the substance surface can be evaluated.

本開示において「液体が除去される領域(液体除去領域)」としては、一又は複数の実施形態において、液体に覆われた物質の表面に気体を噴射することによって、物質の表面から液体が除去された範囲、液面が低下した範囲、又は液体から物質が露出した部分等が挙げられる。   In the present disclosure, the “region from which the liquid is removed (liquid removal region)” is, in one or a plurality of embodiments, the liquid is removed from the surface of the substance by injecting a gas onto the surface of the substance covered with the liquid. Range, a range where the liquid level is lowered, or a portion where the substance is exposed from the liquid.

本開示の評価方法において検出される液体の除去領域としては、一又は複数の実施形態において、液体の除去領域の形状、面積等が挙げられる。   Examples of the liquid removal region detected in the evaluation method of the present disclosure include the shape and area of the liquid removal region in one or a plurality of embodiments.

本開示において「液体除去領域の画像情報」としては、一又は複数の実施形態において、液体除去領域を含む領域を撮像した動画、又は静止画等が挙げられる。画像情報が静止画である場合、画像情報の取得は、一又は複数の実施形態において、連続して行ってもよいし、断続的に行ってもよい。画像情報の取得は、一又は複数の実施形態において、1回であってもよいし、2回以上の複数回であってもよい。画像情報の取得は、一又は複数の実施形態において、自動的に行ってもよいし、手動で行ってもよい。   In the present disclosure, the “image information of the liquid removal region” includes a moving image obtained by capturing an image of the region including the liquid removal region, a still image, or the like in one or a plurality of embodiments. When the image information is a still image, the acquisition of the image information may be performed continuously or intermittently in one or a plurality of embodiments. The acquisition of the image information may be performed once in one or a plurality of embodiments, or may be performed two or more times. Acquisition of image information may be performed automatically or manually in one or a plurality of embodiments.

液体除去領域の画像情報の取得は、少なくとも気体の噴射中に行えばよく、一又は複数の実施形態において、噴射開始前から噴射終了後までの間行ってもよいし、噴射開始直後から噴射終了後までの間行ってもよい。また、液体除去領域の画像情報の取得は、さらに、噴射終了した後であっても継続して行ってもよいし、平衡状態で行ってもよい。   The image information of the liquid removal region may be acquired at least during the gas injection. In one or a plurality of embodiments, the image information may be acquired before the injection starts and after the injection ends, or immediately after the injection starts. It may be done until later. Further, the acquisition of the image information of the liquid removal region may be continuously performed even after the ejection is completed, or may be performed in an equilibrium state.

液体除去領域の画像情報の取得は、一又は複数の実施形態において、可視光、赤外線、及び紫外線等といった光を検出するものを用いて行うことができる。画像情報の取得は、一又は複数の実施形態において、CCDカメラ、CMOSカメラ及び3Dスキャナ等が挙げられる。より精度の高い濡れ性分布の評価を行う点からは、高解像度のカメラを使用することが好ましい。   In one or a plurality of embodiments, the image information of the liquid removal region can be acquired using a device that detects light such as visible light, infrared light, and ultraviolet light. In one or a plurality of embodiments, acquisition of image information includes a CCD camera, a CMOS camera, a 3D scanner, and the like. From the viewpoint of evaluating the wettability distribution with higher accuracy, it is preferable to use a high-resolution camera.

より精度の高い濡れ性分布の評価を行う点からは、液体除去領域の画像情報の取得は、評価対象となる物質に光を照射した状態で行うことが好ましい。より精度の高い濡れ性分布の評価を行う点からは、光を照射する照明の光軸が、検出を行う撮像手段の光軸又は前記気体を噴射するノズルの軸と一致するようにすることが好ましい。照明としては、特に制限されるものではなく、より精度の高い濡れ性分布の評価を行う点からは、LEDが好ましい。   From the viewpoint of evaluating the wettability distribution with higher accuracy, it is preferable to acquire the image information of the liquid removal region in a state where the substance to be evaluated is irradiated with light. From the viewpoint of evaluating the wettability distribution with higher accuracy, the optical axis of the illumination for irradiating light should be matched with the optical axis of the imaging means for detecting or the axis of the nozzle for injecting the gas. preferable. The illumination is not particularly limited, and an LED is preferable from the viewpoint of evaluating the wettability distribution with higher accuracy.

〔濡れ性分布の評価〕
本開示の評価方法は、取得した画像情報に基づき、物質の濡れ性分布を評価することを含む。
(Evaluation of wettability distribution)
The evaluation method of the present disclosure includes evaluating the wettability distribution of a substance based on the acquired image information.

濡れ性分布の評価は、一又は複数の実施形態において、画像情報から、液体除去領域の立体形状及び平面形状の少なくとも一方から抽出される形状情報を検出することを含む。形状情報としては、一又は複数の実施形態において、立体形状の外周曲面及び平面形状の外周曲線の少なくとも一方から求められる1又は2つ以上の曲率が挙げられる。濡れ性分布の評価は、一又は複数の実施形態において、液体除去領域の立体形状又は平面形状から、立体形状の外周曲面又は平面形状の外周曲線から求められる1又は2つ以上の曲率を抽出することを含んでいてもよい。   In one or a plurality of embodiments, the evaluation of the wettability distribution includes detecting shape information extracted from at least one of the three-dimensional shape and the planar shape of the liquid removal region from the image information. As one or a plurality of embodiments, the shape information includes one or more curvatures obtained from at least one of a three-dimensional outer peripheral curved surface and a planar outer peripheral curve. In the evaluation of the wettability distribution, in one or a plurality of embodiments, one or more curvatures obtained from a three-dimensional outer peripheral curved surface or a planar outer peripheral curve are extracted from the three-dimensional shape or planar shape of the liquid removal region. It may include.

濡れ性分布の評価は、一又は複数の実施形態において、画像情報から液体除去領域の時間的変化又は時間変化率等を計測することを含んでいてもよい。画像情報が静止画である場合、時間的変化の計測は、一又は複数の実施形態において、検出開始時からの経過時間が異なる複数の画像情報から形状情報を検出し、検出された形状情報間の時間的変化を計測することにより行うことができる。画像情報が動画である場合、時間的変化の計測は、一又は複数の実施形態において、画像情報から検出開始時からの経過時間が異なる複数の形状情報を検出し、検出された形状情報間の時間的変化又は時間変化率等を計測することにより行うことができる。   In one or a plurality of embodiments, the evaluation of the wettability distribution may include measuring a temporal change or a temporal change rate of the liquid removal region from the image information. When the image information is a still image, the temporal change is measured by detecting shape information from a plurality of pieces of image information having different elapsed times from the start of detection in one or a plurality of embodiments. This can be done by measuring the temporal change of. When the image information is a moving image, the temporal change is measured in one or a plurality of embodiments by detecting a plurality of shape information having different elapsed times from the detection start time from the image information, and detecting the difference between the detected shape information. It can be performed by measuring a temporal change or a time change rate.

検出した領域に基づいた物質の濡れ性分布の評価は、一又は複数の実施形態において、市販の画像処理ソフトウエア等を用いて行うことができる。   The evaluation of the wettability distribution of the substance based on the detected area can be performed using commercially available image processing software or the like in one or a plurality of embodiments.

本開示の評価方法において評価対象となる物質は特に制限されず、濡れ性の評価が必要な物質が挙げられる。物質としては、一又は複数の実施形態において、化学、生物学及び創薬等における基礎研究、及び再生医療等を含む医療に用いられる器具及び素材、ならびに工業製品等が挙げられる。中でも、物質としては、一又は複数の実施形態において、ハイドロゲル又は培養細胞等といった、もともと表面が濡れている物質等が好ましい。本開示の評価方法によって上記物質の濡れ性分布を評価することによって、より濡れ性の均一な物質を用いた実験研究が可能になり、その結果さらなる研究成果の向上が見込まれる。   The substance to be evaluated in the evaluation method of the present disclosure is not particularly limited, and examples include substances that require wettability evaluation. Examples of the substance include instruments and materials used in medicine including basic research in chemistry, biology, drug discovery, and regenerative medicine, and industrial products in one or a plurality of embodiments. Among them, as the substance, in one or a plurality of embodiments, a substance whose surface is originally wet, such as a hydrogel or a cultured cell, is preferable. By evaluating the wettability distribution of the substance by the evaluation method of the present disclosure, it becomes possible to conduct an experimental study using a substance having a more uniform wettability, and as a result, further improvement of the research result is expected.

本開示の評価方法は、一又は複数の実施形態において、細胞シート等の表面の濡れ性分布の評価に用いることができる。また、本開示の評価方法は、物質の濡れ性分布を評価できることから、一又は複数の実施形態において、細胞集団における個々の濡れ性を評価することができる。   The evaluation method of this indication can be used for evaluation of wettability distribution of the surface of a cell sheet etc. in one or a plurality of embodiments. Moreover, since the evaluation method of this indication can evaluate the wettability distribution of a substance, in one or some embodiment, the individual wettability in a cell population can be evaluated.

[濡れ性分布の評価を含む製造方法]
本開示の評価方法は、一又は複数の実施形態において、物質の表面処理ムラの検出に用いることができる。本開示の評価方法によって物質の濡れ性分布を評価することにより、より均一性に優れる表面処理が行われた物質を製造することができる。よって、本開示は、その他の態様において、本開示の評価方法によって、物質の濡れ性分布を評価することを含む物質を製造する方法に関する。また、本開示の製造方法は、本開示の評価方法に基づく濡れ性分布の評価に基づき、物質の表面の濡れ性分布を均一にすることをさらに含んでいてもよい。
[Manufacturing method including evaluation of wettability distribution]
The evaluation method of the present disclosure can be used for detection of surface treatment unevenness of a substance in one or a plurality of embodiments. By evaluating the wettability distribution of a substance by the evaluation method of the present disclosure, it is possible to manufacture a substance that has been subjected to a surface treatment with better uniformity. Thus, in another aspect, the present disclosure relates to a method of manufacturing a material that includes evaluating the wettability distribution of the material by the evaluation method of the present disclosure. The manufacturing method of the present disclosure may further include uniformizing the wettability distribution on the surface of the substance based on the evaluation of the wettability distribution based on the evaluation method of the present disclosure.

[評価装置]
本開示は、一態様において、液体に覆われた物質の表面に気体を噴射することを用いて物質の濡れ性分布を評価するための装置であって、前記気体を噴射する手段、前記気体の噴射によって、前記液体が前記物質の表面から除去される領域を検出する手段、及び照明を備え、前記照明の光軸が、前記検出手段の光軸又は前記ノズルの軸と一致する評価装置(本開示の評価装置)に関する。
[Evaluation equipment]
In one aspect, the present disclosure is an apparatus for evaluating a wettability distribution of a substance by injecting a gas onto a surface of a substance covered with a liquid, the means for injecting the gas, The evaluation apparatus (this book) includes means for detecting an area where the liquid is removed from the surface of the substance by jetting, and illumination, and an optical axis of the illumination coincides with an optical axis of the detection means or an axis of the nozzle. Disclosure evaluation apparatus).

本開示の評価装置は、一又は複数の実施形態において、前記検出手段で検出された情報に基づいて、評価対象である物質の表面の濡れ性分布を算出する手段を含んでいてもよい。   In one or a plurality of embodiments, the evaluation apparatus of the present disclosure may include means for calculating the wettability distribution of the surface of the substance to be evaluated based on the information detected by the detection means.

以下に、本開示の評価方法について、限定されない一実施形態を説明する。
図1は、本開示の評価方法の一実施形態の動作例を示すフローチャートである。図1に示す例では、まず、物質の表面の動画の撮像を開始し、画像情報の取得を開始する(S01)。ついで、画像情報の取得を継続した状態で、物質表面を覆う液体に気体の噴射を開始する(S02)。気体の噴射を停止する(S03)とともに、画像情報の取得を終了する(S04)。得られた画像情報から、液体除去領域の立体形状、平面形状又はこれらの双方を抽出し、これらの形状から抽出される形状情報を検出する(S05)。検出した形状情報から、物質の濡れ性分布を評価する(S06)。
Hereinafter, a non-limiting embodiment of the evaluation method of the present disclosure will be described.
FIG. 1 is a flowchart illustrating an operation example of an embodiment of the evaluation method of the present disclosure. In the example shown in FIG. 1, first, imaging of a moving image of the surface of a substance is started, and acquisition of image information is started (S01). Next, in a state where the acquisition of the image information is continued, the injection of gas into the liquid covering the material surface is started (S02). The gas injection is stopped (S03) and the acquisition of the image information is ended (S04). From the obtained image information, the three-dimensional shape, the planar shape, or both of the liquid removal region are extracted, and the shape information extracted from these shapes is detected (S05). The wettability distribution of the substance is evaluated from the detected shape information (S06).

また、本開示の評価方法は、図2に示すように、複数の形状情報から濡れ性分布を評価してもよい。図2は、本開示の評価方法のその他の実施形態の動作例を示すフローチャートである。まず、図1と同様に画像情報の取得開始(S01)、気体の噴射開始(S02)、噴射停止(S03)、画像情報の取得終了(S04)、及び画像情報から形状情報の検出(S05)を行う。ついで、検出した形状情報に基づき、濡れ性分布の評価可能かを判断し(SS06)、可能であると判断した場合は、濡れ性分布の評価を行う(S07)。一方、検出した形状情報のみでは濡れ性分布の評価が難しいと判断した場合は、画像情報から経過時間が異なる形状情報を検出し(S08)、経過時間が異なる形状情報から液体除去領域の時間的変化を計測する(S09)。得られた時間的変化に基づき、濡れ性分布の評価可能かを判断し(SS06)、可能であると判断した場合は、濡れ性分布の評価を行う(S07)。一方、濡れ性分布の評価が難しいと判断した場合は、画像情報から経過時間が異なる形状情報の検出(S08)及び経過時間が異なる形状情報からの液体除去領域の時間的変化の計測(S09)を繰り返し行う。   Moreover, the evaluation method of this indication may evaluate wettability distribution from several shape information, as shown in FIG. FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation example of another embodiment of the evaluation method of the present disclosure. First, acquisition of image information (S01), gas injection start (S02), injection stop (S03), image information acquisition end (S04), and shape information detection from image information (S05), as in FIG. I do. Next, it is determined whether the wettability distribution can be evaluated based on the detected shape information (SS06). If it is determined that the wettability distribution can be evaluated, the wettability distribution is evaluated (S07). On the other hand, if it is determined that it is difficult to evaluate the wettability distribution only with the detected shape information, shape information having a different elapsed time is detected from the image information (S08), and the time of the liquid removal region is determined from the shape information having a different elapsed time. The change is measured (S09). Based on the obtained temporal change, it is determined whether the wettability distribution can be evaluated (SS06). If it is determined that the wettability distribution can be evaluated, the wettability distribution is evaluated (S07). On the other hand, if it is determined that it is difficult to evaluate the wettability distribution, detection of shape information with different elapsed times from image information (S08) and measurement of temporal change of the liquid removal region from shape information with different elapsed times (S09) Repeat.

図1又は図2の処理を使い分けることによって、大まかな濡れ性分布の評価(濡れ性の分布の有無)から、より詳細な濡れ性分布の評価まで行うことができる。   By properly using the processing of FIG. 1 or FIG. 2, it is possible to perform evaluation from rough wettability distribution evaluation (presence / absence of wettability distribution) to more detailed wettability distribution evaluation.

本開示はさらに以下の限定されない一又は複数の実施形態に関する。
〔1〕 物質の濡れ性分布を評価する方法であって、
物質の表面を覆う液体に対して気体を噴射すること、
前記気体の噴射によって前記液体が前記物質の表面から除去される領域(液体除去領域)の画像情報を、前記気体の噴射中に得ること、及び
前記画像情報に基づき、物質の濡れ性分布を評価することを含む、評価方法。
〔2〕 前記濡れ性分布の評価は、前記画像情報の前記液体除去領域の立体形状及び平面形状の少なくとも一方から抽出される形状情報を検出することを含む、〔1〕記載の評価方法。
〔3〕 前記形状情報が、前記立体形状の外周曲面又は前記平面形状の外周曲線から求められる1又は2つ以上の曲率である、〔2〕記載の評価方法。
〔4〕 前記画像情報は、前記物質における前記液体除去領域を含む領域を撮像した動画、又は1若しくは2以上の静止画である、〔1〕から〔3〕のいずれかに記載の評価方法。
〔5〕 前記濡れ性分布の評価は、前記画像情報から前記液体除去領域の時間的変化を計測することを含む、〔1〕から〔4〕のいずれかに記載の評価方法。
〔6〕 前記画像情報の取得は、前記物質に光を照射した状態で前記物質を撮像することを含み、
前記光を照射する照明の光軸は、前記撮像を行う撮像手段の光軸又は前記気体を噴射するノズルの軸と一致する、〔1〕から〔5〕のいずれかに記載の評価方法。
〔7〕 〔1〕から〔6〕のいずれかに記載の評価方法によって、物質の濡れ性分布を評価することを含む、物質を製造する方法。
〔8〕 液体に覆われた物質の表面に気体を噴射することを用いて物質の濡れ性分布を評価するための装置であって、
前記気体を噴射する手段、
前記気体の噴射によって、前記液体が前記物質の表面から除去される領域を検出する手段、及び
照明を備え、
前記照明の光軸が、前記検出手段の光軸又は前記ノズルの軸と一致する、評価装置。
〔9〕 前記検出手段により検出された液体除去領域の外周の1又は2つ以上の曲率を測定する手段をさらに備える、〔8〕記載の評価装置。
The present disclosure further relates to one or more of the following non-limiting embodiments.
[1] A method for evaluating the wettability distribution of a substance,
Injecting a gas against the liquid covering the surface of the substance,
Obtaining image information of a region (liquid removal region) where the liquid is removed from the surface of the substance by jetting the gas during jetting of the gas, and evaluating the wettability distribution of the substance based on the image information An evaluation method including:
[2] The evaluation method according to [1], wherein the evaluation of the wettability distribution includes detecting shape information extracted from at least one of a three-dimensional shape and a planar shape of the liquid removal region of the image information.
[3] The evaluation method according to [2], wherein the shape information is one or two or more curvatures obtained from the three-dimensional outer peripheral curved surface or the planar outer peripheral curve.
[4] The evaluation method according to any one of [1] to [3], wherein the image information is a moving image obtained by imaging an area including the liquid removal area in the substance, or one or more still images.
[5] The evaluation method according to any one of [1] to [4], wherein the evaluation of the wettability distribution includes measuring a temporal change of the liquid removal region from the image information.
[6] The acquisition of the image information includes imaging the substance in a state where the substance is irradiated with light,
The evaluation method according to any one of [1] to [5], wherein an optical axis of illumination that emits the light coincides with an optical axis of an imaging unit that performs the imaging or an axis of a nozzle that ejects the gas.
[7] A method for producing a substance, comprising evaluating the wettability distribution of the substance by the evaluation method according to any one of [1] to [6].
[8] An apparatus for evaluating the wettability distribution of a substance by injecting a gas onto the surface of the substance covered with a liquid,
Means for injecting the gas;
Means for detecting a region where the liquid is removed from the surface of the substance by the gas jet, and illumination,
The evaluation apparatus, wherein an optical axis of the illumination coincides with an optical axis of the detection unit or an axis of the nozzle.
[9] The evaluation apparatus according to [8], further including means for measuring one or more curvatures of the outer periphery of the liquid removal region detected by the detection means.

以下、実施例により本開示をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであって、本開示はこれら実施例に制限されるものではない。   Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail by way of examples. However, these examples are illustrative, and the present disclosure is not limited to these examples.

(実施例1)
[濡れ性分布の評価1]
下記装置を使用し、下記のディッシュ表面の濡れ性分布を評価した。
<ディッシュ>
ディッシュ(Product#430589、Becton,Dicinson and Company)(φ60mm,Material:Polystyrene,Surface Treatment:Not Treated)の表面に、半円状のシリコーンゴムを貼り付けた後、ディッシュ表面に窒素ガスプラズマをまんべんなく吹き付けて親水化処理を行った。その後、シリコーンゴムを除去することにより、親水化処理された表面(親水性表面、接触角:73.8°)と親水化処理していない表面(疎水性表面、接触角:89.1°)とを有するディッシュ(図3)を準備した。
<測定装置>
図4に示す構成の測定装置を準備した。カメラは、産業用カメラ(画素数:4Mピクセル、素子:1”CMOS)を使用し、照明はLED照明を使用し、ノズルは、内径500μmのノズルを使用した。また、本実施例で使用した装置は、カメラの光軸と照明の光軸とが同軸になるように設定した。
Example 1
[Evaluation of wettability distribution 1]
The following apparatus was used to evaluate the following wettability distribution on the dish surface.
<Dish>
After pasting semi-circular silicone rubber on the surface of the dish (Product # 4305589, Becton, Dicinson and Company) (φ60 mm, Material: Polystyrene, Surface Treatment: Not Treated), nitrogen gas plasma is not applied to the dish surface. The hydrophilic treatment was performed. Thereafter, by removing the silicone rubber, the surface that has been hydrophilized (hydrophilic surface, contact angle: 73.8 °) and the surface that has not been hydrophilized (hydrophobic surface, contact angle: 89.1 °) A dish (FIG. 3) having
<Measurement device>
A measuring apparatus having the configuration shown in FIG. 4 was prepared. The camera used was an industrial camera (number of pixels: 4M pixels, element: 1 "CMOS), the illumination used was LED illumination, and the nozzle used was a nozzle with an inner diameter of 500 μm. The apparatus was set so that the optical axis of the camera and the optical axis of the illumination were coaxial.

<濡れ性分布の測定>
ディッシュ内に3.3mlのmilliQを配置した(液厚:1.5mm)。ディッシュ表面とノズルの先端との距離が15mmとなるように、ノズルをディッシュ中央の上部に配置し、ノズルからディッシュに対して空気を1秒間印加した。ノズルの印加圧は、5、10又は20kPaとした。その結果を図5〜7に示す。
<Measurement of wettability distribution>
3.3 ml of milliQ was placed in the dish (liquid thickness: 1.5 mm). The nozzle was placed at the upper center of the dish so that the distance between the dish surface and the tip of the nozzle was 15 mm, and air was applied from the nozzle to the dish for 1 second. The applied pressure of the nozzle was set to 5, 10 or 20 kPa. The results are shown in FIGS.

図5〜7は、噴射開始直後から噴射開始終了直前までの5.6ミリ秒間隔の画像の一例であって、それぞれのノズル印加圧は、順に、5kPa、10kPa及び20kPaである。図5及び7は、親水化処理された表面が左側半分となるようにディッシュを配置し、図6では、親水化処理された表面が右側半分となるようにディッシュを配置した。図5〜7の各画像の左上には、撮像した時系列に沿って番号を付けている。
図5〜7に示すように、いずれの印加圧であっても、異なる濡れ性を有する表面を有する場合、濡れ性の低い表面(親水化処理されていない表面)では、空気の印加に伴い、液体の除去領域の拡大が確認された。一方で、濡れ性の良い表面(親水化処理された表面)では、除去領域の拡大はほとんどみられず、最終的には濡れ性の良い表面すべてに液体がとどまる結果となった。つまり、物質の表面を覆う液体に対する気体の噴射中における、液体除去領域の変化を確認することにより、ディッシュ表面の濡れ性の違い(分布)を、液体が除去された領域(除去面積)によって可視化できることができた。
5 to 7 are examples of images at intervals of 5.6 milliseconds from immediately after the start of injection to immediately before the end of injection, and the respective nozzle application pressures are 5 kPa, 10 kPa, and 20 kPa in order. 5 and 7, the dish is arranged so that the surface subjected to the hydrophilic treatment is the left half, and in FIG. 6, the dish is arranged so that the surface subjected to the hydrophilic treatment is the right half. Numbers are assigned to the upper left of each image in FIGS.
As shown in FIGS. 5 to 7, in any surface having different wettability at any applied pressure, on a surface with low wettability (surface not subjected to hydrophilization treatment), with application of air, Expansion of the liquid removal area was confirmed. On the other hand, on the surface with good wettability (surface subjected to the hydrophilization treatment), the enlargement of the removal region was hardly observed, and eventually the liquid remained on all the surfaces with good wettability. In other words, by confirming the change in the liquid removal area during the jet of gas to the liquid covering the surface of the substance, the difference (distribution) in the wettability of the dish surface is visualized by the area (removal area) from which the liquid has been removed. I was able to do it.

(実施例2)
[濡れ性分布の評価2]
図8に示す親水性表面を局所的に有するディッシュを用い、ノズル印加圧を10kPaとした以外は、実施例1と同様に行った。その結果を図9に示す。
<ディッシュ>
φ16mmの円周上において90°おきにφ2mm、φ8mm、φ6mm及びφ4mmの円が切り抜かれたシリコーンゴムを、ディッシュ(Product#351008、Becton,Dicinson and Company)(φ35mm,Material:Polystyrene,Surface Treatment:Not Treated)に張り付けた後、ディッシュ表面に窒素ガスプラズマをまんべんなく吹き付けて親水化処理を行った。その後、シリコーンゴムを除去することにより、親水化処理された表面(親水性表面)を局所的に有するディッシュ(図8)を準備した。図8において灰色で塗りつぶされた部分が、親水化処理を行った部分である。
(Example 2)
[Evaluation of wettability distribution 2]
This was performed in the same manner as in Example 1 except that a dish having a hydrophilic surface shown in FIG. 8 was used locally and the nozzle applied pressure was 10 kPa. The result is shown in FIG.
<Dish>
Silicone rubber from which circles of φ2 mm, φ8 mm, φ6 mm, and φ4 mm are cut out every 90 ° on the circumference of φ16 mm is obtained from Dish (Product # 351008, Becton, Dicinson and Company) (φ35 mm, Material: Polystyrene, Surface Treat: After being pasted on the dished surface, nitrogen gas plasma was sprayed evenly on the dish surface to perform a hydrophilic treatment. Then, the dish (FIG. 8) which has locally the surface (hydrophilic surface) hydrophilized by removing silicone rubber was prepared. In FIG. 8, the grayed out portion is a portion subjected to the hydrophilic treatment.

図9は、左から順に噴射印加直後の画像(A)、噴射印加60ミリ秒後の画像(B)、及び噴射印加終了から500ミリ秒後の画像(C)の一例を示す。図9の下段の画像では、上段の画像に、親水化処理を行った領域の位置を示した。
図9に示すように、噴射印加直後(A)では液体は円形に除去されているが、時間の経過に伴い、濡れ性の良い領域に液体がとどまり、噴射終了から500ミリ秒後(C)では、親水化処理された表面(濡れ性の良い表面、下段の破線)に液体がとどまることが確認できた。これにより、局所的に濡れ性の異なる領域が存在する表面であっても、本開示の方法により、対象表面の濡れ性の違い(分布)を評価できた。
FIG. 9 shows an example of an image (A) immediately after spray application, an image (B) after 60 milliseconds of spray application, and an image (C) 500 milliseconds after the end of spray application in order from the left. In the lower image in FIG. 9, the position of the region subjected to the hydrophilic treatment is shown in the upper image.
As shown in FIG. 9, the liquid is removed in a circle immediately after the injection application (A), but as time passes, the liquid stays in a region with good wettability and 500 milliseconds after the end of the injection (C). Then, it was confirmed that the liquid remained on the surface subjected to the hydrophilization treatment (surface with good wettability, lower broken line). Thereby, even on a surface where regions with different wettability exist locally, the wettability difference (distribution) of the target surface could be evaluated by the method of the present disclosure.

(実施例3)
[濡れ性分布の評価3]
図10に示すように疎水性表面を局所的に有するディッシュを用い、ノズル印加圧を20kPaとした以外は、実施例2と同様に行った。その結果を図11に示す。
<ディッシュ>
φ2mm、φ8mm、φ6mm及びφ4mmの円形のシリコーンゴムを、ディッシュ(Product#351008、Becton,Dicinson and Company)(φ35mm,Material:Polystyrene,Surface Treatment:NOT Treated)の中心からφ16mmの円周上(図10の破線)に90°おきに張り付けた後、ディッシュ表面に窒素ガスプラズマをまんべんなく吹き付けて親水化処理を行った。その後、シリコーンゴムを除去することにより、親水化処理されていない表面(疎水性表面)を局所的に有するディッシュ(図10)を準備した。図10における灰色で塗りつぶされた部分が、親水化処理を行った部分である。
(Example 3)
[Evaluation of wettability distribution 3]
As shown in FIG. 10, the same procedure as in Example 2 was performed except that a dish having a hydrophobic surface locally was used and the nozzle applied pressure was set to 20 kPa. The result is shown in FIG.
<Dish>
A circular silicone rubber of φ2 mm, φ8 mm, φ6 mm, and φ4 mm is made from a dish (Product # 351008, Becton, Dicinson and Company) (φ35 mm, Material: Polystyrene, Surface Treatment: NOT Treated) φ10 mm above the center of the circle (diameter 10 mm). Then, a hydrophilization treatment was performed by spraying nitrogen gas plasma evenly on the dish surface. Then, the dish (FIG. 10) which has locally the surface (hydrophobic surface) which has not been hydrophilized by preparing silicone rubber was prepared. The part filled with gray in FIG. 10 is a part subjected to the hydrophilic treatment.

図11は、左から順に噴射印加直後の画像(A)、噴射印加150ミリ秒後の画像(B)、及び噴射印加終了から380ミリ秒後の画像(C)の一例を示す。図9の下段の画像では、上段の画像に、親水化処理を行っていない領域の位置を示した。
図11に示すように、噴射印加直後(A)では液体は円形に除去されているが、時間の経過に伴い、親水化処理されていない表面(濡れ性の悪い表面、図中の破線)から液体が除去され、その他の領域(親水化処理された表面)には液体がとどまることが確認できた。これにより、局所的に濡れ性の異なる領域が存在する表面であっても、本開示の方法により、対象表面の濡れ性の違い(分布)を評価できた。
FIG. 11 shows an example of an image (A) immediately after spray application, an image (B) 150 milliseconds after the spray application, and an image (C) 380 milliseconds after the end of spray application in order from the left. In the lower image of FIG. 9, the position of the region where the hydrophilic treatment is not performed is shown in the upper image.
As shown in FIG. 11, the liquid is removed in a circle immediately after the injection application (A), but from the surface that has not been hydrophilized with the passage of time (surface with poor wettability, broken line in the figure). It was confirmed that the liquid was removed and the liquid remained in the other region (surface subjected to the hydrophilic treatment). Thereby, even on a surface where regions with different wettability exist locally, the wettability difference (distribution) of the target surface could be evaluated by the method of the present disclosure.

Claims (9)

物質の濡れ性分布を評価する方法であって、
物質の表面を覆う液体に対して気体を噴射すること、
前記気体の噴射によって前記液体が前記物質の表面から除去される領域(液体除去領域)の画像情報を、前記気体の噴射中に得ること、及び
前記画像情報に基づき、物質の濡れ性分布を評価することを含む、評価方法。
A method for evaluating the wettability distribution of a substance,
Injecting a gas against the liquid covering the surface of the substance,
Obtaining image information of a region (liquid removal region) where the liquid is removed from the surface of the substance by jetting the gas during jetting of the gas, and evaluating the wettability distribution of the substance based on the image information An evaluation method including:
前記濡れ性分布の評価は、前記画像情報の前記液体除去領域の立体形状又は平面形状から抽出される形状情報を検出することを含む、請求項1記載の評価方法。   The evaluation method according to claim 1, wherein the evaluation of the wettability distribution includes detecting shape information extracted from a three-dimensional shape or a planar shape of the liquid removal region of the image information. 前記形状情報が、前記立体形状の外周曲面又は前記平面形状の外周曲線から求められる1又は2つ以上の曲率である、請求項2記載の評価方法。   The evaluation method according to claim 2, wherein the shape information is one or more curvatures obtained from the outer peripheral curved surface of the three-dimensional shape or the outer peripheral curve of the planar shape. 前記画像情報は、前記物質における前記液体除去領域を含む領域を撮像した動画、又は1若しくは2以上の静止画である、請求項1から3のいずれかに記載の評価方法。   The evaluation method according to claim 1, wherein the image information is a moving image obtained by imaging an area including the liquid removal area in the substance, or one or more still images. 前記濡れ性分布の評価は、前記画像情報から前記液体除去領域の時間的変化を計測することを含む、請求項1から4のいずれかに記載の評価方法。   The evaluation method according to claim 1, wherein the evaluation of the wettability distribution includes measuring a temporal change of the liquid removal region from the image information. 前記画像情報の取得は、前記物質に光を照射した状態で前記物質を撮像することを含み、
前記光を照射する照明の光軸は、前記撮像を行う撮像手段の光軸又は前記気体を噴射するノズルの軸と一致する、請求項1から5のいずれかに記載の評価方法。
Acquisition of the image information includes imaging the substance in a state in which the substance is irradiated with light,
The evaluation method according to claim 1, wherein an optical axis of illumination for irradiating the light coincides with an optical axis of an imaging unit that performs the imaging or an axis of a nozzle that ejects the gas.
請求項1から6のいずれかに記載の評価方法によって、物質の濡れ性分布を評価することを含む、物質を製造する方法。   A method for producing a substance, comprising evaluating the wettability distribution of the substance by the evaluation method according to claim 1. 液体に覆われた物質の表面に気体を噴射することを用いて物質の濡れ性分布を評価するための装置であって、
前記気体を噴射する手段、
前記気体の噴射によって、前記液体が前記物質の表面から除去される領域を検出する手段、及び
照明を備え、
前記照明の光軸が、前記検出手段の光軸又は前記ノズルの軸と一致する、評価装置。
An apparatus for evaluating the wettability distribution of a substance by injecting a gas onto the surface of the substance covered with a liquid,
Means for injecting the gas;
Means for detecting a region where the liquid is removed from the surface of the substance by the gas jet, and illumination,
The evaluation apparatus, wherein an optical axis of the illumination coincides with an optical axis of the detection unit or an axis of the nozzle.
前記検出手段により検出された液体除去領域の外周の1又は2つ以上の曲率を測定する手段をさらに備える、請求項8記載の評価装置。   The evaluation apparatus according to claim 8, further comprising means for measuring one or more curvatures of the outer periphery of the liquid removal area detected by the detection means.
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