JP2020080249A - Circular electron emission element and cell stimulation device - Google Patents

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JP2020080249A JP2018213027A JP2018213027A JP2020080249A JP 2020080249 A JP2020080249 A JP 2020080249A JP 2018213027 A JP2018213027 A JP 2018213027A JP 2018213027 A JP2018213027 A JP 2018213027A JP 2020080249 A JP2020080249 A JP 2020080249A
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新川 幸治
Koji Shinkawa
幸治 新川
岩松 正
Tadashi Iwamatsu
正 岩松
まい 高崎
Mai Takasaki
まい 高崎
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Abstract

To provide a circular electron emission element capable of effectively securing an electron emission region of the electron emission element and improving uniformity of an electron emission amount in the electron emission region.SOLUTION: A circular electron emission element comprises: a lower electrode; a surface electrode facing the lower electrode; an intermediate layer disposed between the lower electrode and the surface electrode; and an insulation layer including an opening. The insulation layer is disposed between the lower electrode and the intermediate layer or between the intermediate layer and the surface electrode. The lower electrode, the intermediate layer and the surface electrode are provided in such a manner that a potential difference is generated between the lower electrode and the surface electrode, thereby causing a current to flow to the intermediate layer and emitting electrons from an electron emission region of the surface electrode. The electron emission region is defined by the opening of the insulation layer, and the opening is a circle or a partially missed circle.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、円形電子放出素子及び細胞刺激装置に関する。   The present invention relates to a circular electron emitting device and a cell stimulating device.

電気刺激に対して反応のある培養細胞に電気刺激を与える細胞培養方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。この細胞培養方法では、電気刺激により細胞の代謝が促進され、細胞の増殖速度を速めることができる。
一方、下部電極と表面電極との間に電圧を印加することにより中間層に電子を流し、電子を放出させる長方形の電子放出素子が知られている(例えば、特許文献2参照)。
A cell culture method is known in which electric stimulation is applied to cultured cells that respond to electric stimulation (see, for example, Patent Document 1). In this cell culture method, cell stimulation is promoted by electrical stimulation, and the cell growth rate can be increased.
On the other hand, a rectangular electron-emitting device is known in which electrons are caused to flow into the intermediate layer by applying a voltage between the lower electrode and the surface electrode to emit the electrons (see, for example, Patent Document 2).

特開昭60−110287号公報JP-A-60-110287 特開2016−136485号公報JP, 2016-136485, A

従来の長方形の電子放出素子では、長方形の電子放出領域の角部における電子放出量が電子放出領域の中心部より低下する場合や必要な電子放出領域が十分に確保できない場合があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電子放出領域における電子放出量の均一性を向上させることができ、電子放出領域を最大限まで確保することで素子の電子放出総量を増やすことができる円形電子放出素子を提供する。
In the conventional rectangular electron-emitting device, the amount of electron emission at the corner of the rectangular electron-emitting region may be lower than that at the center of the electron-emitting region, or the necessary electron-emitting region may not be sufficiently secured.
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to improve the uniformity of the amount of electron emission in the electron emission region, and by ensuring the electron emission region to the maximum, the total electron emission amount of the device is obtained. A circular electron-emitting device capable of increasing

本発明は、下部電極と、前記下部電極に対向する表面電極と、前記下部電極と前記表面電極との間に配置された中間層と、開口を有する絶縁層とを備え、前記絶縁層は、前記下部電極と前記中間層との間、又は前記中間層と前記表面電極との間に配置され、前記下部電極、前記中間層及び前記表面電極は、前記下部電極と前記表面電極との間に電位差を生じさせることにより前記中間層に電流が流れ、前記表面電極の電子放出領域から電子が放出されるように設けられ、前記電子放出領域は、前記絶縁層の前記開口により定められ、前記開口は、円形又は一部が欠けた円形であることを特徴とする円形電子放出素子を提供する。   The present invention comprises a lower electrode, a surface electrode facing the lower electrode, an intermediate layer arranged between the lower electrode and the surface electrode, and an insulating layer having an opening, wherein the insulating layer is It is arranged between the lower electrode and the intermediate layer or between the intermediate layer and the surface electrode, and the lower electrode, the intermediate layer and the surface electrode are between the lower electrode and the surface electrode. A current flows through the intermediate layer by generating a potential difference, and the electron emission region of the surface electrode is provided so that electrons are emitted. The electron emission region is defined by the opening of the insulating layer, and the opening is formed. Provides a circular electron-emitting device having a circular shape or a partially lacking circular shape.

本発明の円形電子放出素子において、電子放出領域の範囲を定める絶縁層の開口は円形又は一部が欠けた円形である。このため、電子放出領域が、電子放出量が低下する角部を有さない。このため、電子放出領域における電子放出量の均一性を向上させることができる。   In the circular electron emitting device of the present invention, the opening of the insulating layer that defines the area of the electron emitting region is circular or partially circular. Therefore, the electron emission region does not have a corner where the amount of electron emission decreases. Therefore, the uniformity of the amount of electron emission in the electron emission region can be improved.

本発明の一実施形態の円形電子放出素子の概略平面図である。It is a schematic plan view of a circular electron-emitting device according to an embodiment of the present invention. 図1の破線A−Aにおける円形電子放出素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the circular electron emission element in dashed line AA of FIG. (a)〜(c)はそれぞれ本発明の一実施形態の円形電子放出素子の概略平面図である。(A)-(c) is a schematic plan view of the circular electron emission element of one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の円形電子放出素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the circular electron emission element of one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の細胞刺激装置の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the cell stimulator of one embodiment of the present invention. (a)〜(d)はそれぞれ本発明の一実施形態の細胞刺激装置の概略平面図である。(A)-(d) is a schematic plan view of the cell stimulator of one Embodiment of this invention, respectively. 本発明の一実施形態の細胞刺激装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the cell stimulator of one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の細胞刺激装置の概略平面図である。It is a schematic plan view of the cell stimulator of one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の細胞刺激装置に含まれる培養容器の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the culture container contained in the cell stimulator of one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の細胞刺激装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the cell stimulator of one embodiment of the present invention.

本発明の円形電子放出素子は、下部電極と、前記下部電極に対向する表面電極と、前記下部電極と前記表面電極との間に配置された中間層と、開口を有する絶縁層とを備え、前記絶縁層は、前記下部電極と前記中間層との間、又は前記中間層と前記表面電極との間に配置され、前記下部電極、前記中間層及び前記表面電極は、前記下部電極と前記表面電極との間に電位差を生じさせることにより前記中間層に電流が流れ、前記表面電極の電子放出領域から電子が放出されるように設けられ、前記電子放出領域は、前記絶縁層の前記開口により定められ、前記開口は、円形又は一部が欠けた円形であることを特徴とする。
本発明の円形電子放出素子に含まれる下部電極、中間層及び表面電極は、円形、一部が欠けた円形又は環帯形状であることが好ましく、絶縁層は、前記開口を囲む環帯形状を有することが好ましい。このことにより、円形電子放出素子の形状を円形、一部が欠けた円形又は環帯形状とすることができる。
The circular electron emission device of the present invention includes a lower electrode, a surface electrode facing the lower electrode, an intermediate layer arranged between the lower electrode and the surface electrode, and an insulating layer having an opening, The insulating layer is disposed between the lower electrode and the intermediate layer or between the intermediate layer and the surface electrode, and the lower electrode, the intermediate layer and the surface electrode are the lower electrode and the surface. A current flows through the intermediate layer by generating a potential difference between the electrode and the electrode, and the electron emission region of the surface electrode is provided so that electrons are emitted, and the electron emission region is formed by the opening of the insulating layer. The opening is defined as a circle or a partially cut circle.
The lower electrode, the intermediate layer, and the surface electrode included in the circular electron-emitting device of the present invention are preferably circular, partially lacking circular or ring-shaped, and the insulating layer has a ring-shaped shape surrounding the opening. It is preferable to have. As a result, the circular electron-emitting device can have a circular shape, a partially lacking circular shape, or an annular shape.

本発明は、本発明の円形電子放出素子と、電荷回収電極とを備えた細胞刺激装置も提供する。前記円形電子放出素子は、円形、一部が欠けた円形又は環帯形状であり、かつ、細胞を培養するための培地に気相を介して電荷を供給するように設けられ、電荷回収電極は、培地から電荷を回収するように設けられる。
この細胞刺激装置により、円形のウェル中の培地の広い範囲に電荷を供給することができ、培地で培養する多くの細胞に電気刺激を与えることができる。また、円形電子放出素子の電子放出量の均一性を向上させることができるため、培地で培養する細胞に均質性の高い電気刺激を与えることができる。
The present invention also provides a cell stimulating device including the circular electron-emitting device of the present invention and a charge recovery electrode. The circular electron-emitting device has a circular shape, a partially lacking circular shape or an annular shape, and is provided so as to supply an electric charge to a medium for culturing cells via a gas phase, and the charge recovery electrode is , To recover the charge from the medium.
With this cell stimulator, it is possible to supply an electric charge to a wide range of the medium in the circular well, and to electrically stimulate many cells cultured in the medium. Further, since the uniformity of the electron emission amount of the circular electron-emitting device can be improved, it is possible to give highly homogeneous electric stimulation to the cells cultured in the medium.

本発明の細胞刺激装置は、円柱形状の基材を備えることが好ましく、円形電子放出素子は、基材の上面上に取り外し可能に固定されることが好ましい。このことにより、円形電子放出素子の電子放出領域が円形のウェル中の培地の表面と広い範囲で気相を介して対向することができる。このことにより、培地の広い範囲の細胞に電気刺激を与えることが可能になる。
前記円形電子放出素子は、一部が欠けた円形であり、電荷回収電極は、ピン電極又は棒電極であり、円形電子放出素子の欠けた領域において基材から突出することが好ましい。このことにより、基材の上面上に配置する円形電子放出素子を大きくすることができ、電子放出領域を大きくすることができる。この結果、培地のより広い範囲に向けて電子を放出させることができ、より多くの細胞に電気刺激を与えることが可能になる。
The cell stimulator of the present invention preferably comprises a cylindrical base material, and the circular electron-emitting device is preferably removably fixed on the upper surface of the base material. As a result, the electron emission region of the circular electron emission device can face the surface of the medium in the circular well in a wide range via the gas phase. This allows electrical stimulation to be applied to a wide range of cells in the medium.
It is preferable that the circular electron-emitting device has a circular shape with a part cut off, the charge recovery electrode is a pin electrode or a rod electrode, and protrudes from the base material in a region where the circular electron-emitting device is cut off. This makes it possible to increase the size of the circular electron emitting device arranged on the upper surface of the base material and increase the size of the electron emitting region. As a result, electrons can be emitted toward a wider area of the medium, and more cells can be electrically stimulated.

前記円形電子放出素子は、環帯形状であることが好ましく、電荷回収電極は、ピン電極又は棒電極であり、円形電子放出素子の中心の開口において基材から突出することが好ましい。このことにより、基材の上面上に配置する円形電子放出素子を大きくすることができ、電子放出領域を大きくすることができる。この結果、培地のより広い範囲に向けて電子を放出させることができ、より多くの細胞に電気刺激を与えることが可能になる。また、電荷回収電極を培地の中心に配置することができ、細胞に与える電気刺激の均質性を向上させることができる。
前記電荷回収電極は、円筒形状又は一部が欠けた円筒形状を有することが好ましく、かつ、円形電子放出素子を囲むように基材から突出することが好ましい。このことにより、電荷回収電極を円形ウェルの内壁面に沿って配置することができ、細胞に与える電気刺激の均質性を向上させることができる。
It is preferable that the circular electron-emitting device has an annular shape, the charge recovery electrode is a pin electrode or a rod electrode, and the charge-collecting electrode projects from the base material at an opening at the center of the circular electron-emitting device. This makes it possible to increase the size of the circular electron emitting device arranged on the upper surface of the base material and increase the size of the electron emitting region. As a result, electrons can be emitted toward a wider area of the medium, and more cells can be electrically stimulated. Further, the charge recovery electrode can be arranged in the center of the medium, and the homogeneity of the electrical stimulation given to the cells can be improved.
The charge recovery electrode preferably has a cylindrical shape or a partially lacking cylindrical shape, and preferably projects from the base material so as to surround the circular electron-emitting device. As a result, the charge recovery electrode can be arranged along the inner wall surface of the circular well, and the homogeneity of the electrical stimulation applied to the cells can be improved.

前記電荷回収電極は、絶縁体層により部分的に覆われた電極であることが好ましく、絶縁体層は、円形電子放出素子と電荷回収電極との間に配置されることが好ましい。このことにより、電荷回収電極と円形電子放出素子との間にリーク電流が生じることを抑制することができる。
本発明の細胞刺激装置は、電源装置を備えることが好ましい。電源装置は、下部電極と表面電極との間に電位差を生じさせることができるように設けられることが好ましく、かつ、円形電子放出素子と電荷回収電極との間に電位差を生じさせることができるように設けられることが好ましい。このことにより、下部電極と表面電極との間の中間層に電界を生じさせることができ、円形電子放出素子の電子放出領域から電子を放出させることができる。また、この電子により気相成分を帯電させ陰イオンを発生させることができる。また、電荷回収電極と接続した培地と表面電極との間の気相に電界を生じさせることができ、気相に発生させた陰イオンを培地に供給することができ、この陰イオン又はこの陰イオンから生じた培地中の陰イオンで培地中の細胞に電気刺激を与えることができる。
本発明の細胞刺激装置は、培地を収容するための円形のウェルを有する培養容器を備えることが好ましく、円形電子放出素子は、表面電極がウェルに収容された培地の表面と気相を挟んで対向するように配置されることが好ましい。
The charge recovery electrode is preferably an electrode partially covered with an insulator layer, and the insulator layer is preferably disposed between the circular electron emission device and the charge recovery electrode. As a result, it is possible to suppress the occurrence of leak current between the charge recovery electrode and the circular electron-emitting device.
The cell stimulation device of the present invention preferably includes a power supply device. It is preferable that the power supply device is provided so that a potential difference can be generated between the lower electrode and the surface electrode, and a potential difference can be generated between the circular electron-emitting device and the charge recovery electrode. Is preferably provided in the. As a result, an electric field can be generated in the intermediate layer between the lower electrode and the surface electrode, and electrons can be emitted from the electron emission region of the circular electron emission device. Further, the electrons can charge the gas phase component to generate anions. In addition, an electric field can be generated in the gas phase between the medium connected to the charge recovery electrode and the surface electrode, and the anions generated in the gas phase can be supplied to the medium. Anions in the medium generated from the ions can provide electrical stimulation to the cells in the medium.
The cell stimulator of the present invention preferably comprises a culture vessel having a circular well for containing a medium, and the circular electron-emitting device has a surface electrode sandwiching a vapor phase with the surface of the medium contained in the well. It is preferable that they are arranged to face each other.

以下、複数の実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to a plurality of embodiments. The configurations shown in the drawings and the following description are examples, and the scope of the present invention is not limited to those shown in the drawings and the following description.

第1実施形態
図1は、本実施形態の円形電子放出素子の概略平面図であり、図2は、図1の破線A−Aにおける円形電子放出素子の概略断面図である。また、図3(a)〜(c)は、それぞれ本実施形態の円形放出素子の変形例の概略平面図である。
本実施形態の円形電子放出素子20は、下部電極2と、下部電極2に対向する表面電極3と、下部電極2と表面電極3との間に配置された中間層4と、開口6を有する絶縁層5とを備え、絶縁層5は、下部電極2と中間層4との間に配置され、下部電極2、中間層4及び表面電極3は、下部電極2と表面電極3との間に電位差を生じさせることにより中間層4に電流が流れ、表面電極3の電子放出領域7から電子が放出されるように設けられ、電子放出領域7は、絶縁層5の開口6により定められ、開口6は、円形又は一部が欠けた円形であることを特徴とする。
First Embodiment FIG. 1 is a schematic plan view of a circular electron-emitting device of this embodiment, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the circular electron-emitting device taken along the broken line AA in FIG. In addition, FIGS. 3A to 3C are schematic plan views of modified examples of the circular emitting device according to the present embodiment.
The circular electron emission device 20 of this embodiment has a lower electrode 2, a surface electrode 3 facing the lower electrode 2, an intermediate layer 4 arranged between the lower electrode 2 and the surface electrode 3, and an opening 6. The insulating layer 5 is disposed between the lower electrode 2 and the intermediate layer 4, and the lower electrode 2, the intermediate layer 4 and the surface electrode 3 are disposed between the lower electrode 2 and the surface electrode 3. A current is caused to flow in the intermediate layer 4 by generating a potential difference, and electrons are provided to be emitted from the electron emission region 7 of the surface electrode 3. The electron emission region 7 is defined by the opening 6 of the insulating layer 5. No. 6 is characterized by being a circular shape or a partially lacking circular shape.

円形電子放出素子20は、電子放出領域7から空気中、気体中、減圧雰囲気中などに電子を放出する素子である。電子放出領域7から放出された電子は空気中、気体中、減圧雰囲気中などにおいて気体を陰極に帯電さしめる陰イオンを発生させる。円形電子放出素子20は、細胞刺激装置、帯電が必要となる被対象物を帯電する帯電装置、被硬化物を硬化させる電子線硬化装置、送風装置、冷却装置、発光体を発光させる自発光デバイス、前記発光デバイスを備えた画像表示装置などに用いることができる。
円形電子放出素子20の形状は、図1に示したように円形度の高い円形であってもよく、図3(a)に示したように一部が欠けた円形であってもよく、図3(b)に示したように、中心に開口16を有する環帯形状を有してもよく、図3(c)に示したように楕円形であってもよく、歪んだ円形であってもよい。また、円形電子放出素子20の形状に合わせて、表面電極3、下部電極2及び中間層4も円形、一部が欠けた円形、環帯形状又は楕円形を有することができる。このことにより、円形電子放出素子20の上面の広い範囲に電子放出領域7を形成することができる。
また、円形電子放出素子20の形状は、200μm以上2mm以下の厚さを有する平板形状とすることができる。
The circular electron emission element 20 is an element that emits electrons from the electron emission region 7 into the air, the gas, the reduced pressure atmosphere, or the like. The electrons emitted from the electron emission region 7 generate anions that charge the gas to the cathode in the air, the gas, the reduced pressure atmosphere, or the like. The circular electron emission element 20 is a cell stimulator, a charging device that charges an object to be charged, an electron beam curing device that cures the object to be cured, a blower, a cooling device, and a self-luminous device that emits light from a light-emitting body. It can be used for an image display device provided with the light emitting device.
The shape of the circular electron-emitting device 20 may be a circular shape having a high circularity as shown in FIG. 1 or a partially lacking circular shape as shown in FIG. As shown in FIG. 3(b), it may have an annular shape having an opening 16 at the center, may have an elliptical shape as shown in FIG. 3(c), and may have a distorted circular shape. Good. Further, the surface electrode 3, the lower electrode 2 and the intermediate layer 4 may also have a circular shape, a partially lacking circular shape, an annular shape or an elliptical shape, depending on the shape of the circular electron emitting device 20. As a result, the electron emission region 7 can be formed in a wide area on the upper surface of the circular electron emission device 20.
The shape of the circular electron-emitting device 20 may be a flat plate shape having a thickness of 200 μm or more and 2 mm or less.

表面電極3は、円形電子放出素子20の表面に位置する電極である。表面電極3は、5nm以上100nm以下、好ましくは40nm以上100nm以下の厚さを有することができる。また、表面電極3の材質は、例えば、金、白金である。また、表面電極3は、複数の金属層から構成されてもよい。
表面電極3は、40nm以上の厚さを有する場合であっても、複数の開口、すき間、10nm以下の厚さに薄くなった部分を有してもよい。中間層4を流れた電子がこの開口、すき間、薄くなった部分を通過又は透過することができ、表面電極3の電子放出領域7から電子を放出することができる。このような開口、すき間、薄くなった部分は、下部電極2と表面電極3との間に電圧を印加すること(フォーミング処理、初期電圧印加)により形成することができる。
The surface electrode 3 is an electrode located on the surface of the circular electron-emitting device 20. The surface electrode 3 can have a thickness of 5 nm or more and 100 nm or less, preferably 40 nm or more and 100 nm or less. The material of the surface electrode 3 is, for example, gold or platinum. Further, the surface electrode 3 may be composed of a plurality of metal layers.
Even when the surface electrode 3 has a thickness of 40 nm or more, it may have a plurality of openings, gaps, and a portion thinned to a thickness of 10 nm or less. The electrons flowing through the intermediate layer 4 can pass or pass through the openings, the gaps, and the thinned portions, and the electrons can be emitted from the electron emission region 7 of the surface electrode 3. Such openings, gaps, and thinned portions can be formed by applying a voltage between the lower electrode 2 and the surface electrode 3 (forming process, initial voltage application).

下部電極2は、中間層4を介して表面電極3と対向する電極である。下部電極2は、金属板であってもよく、絶縁性基板上に形成した金属層又は導電体層であってもよい。また、下部電極2が金属板からなる場合、この金属板は円形電子放出素子20の基板であってもよい。下部電極2の材質は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルなどである。下部電極の厚さは、例えば200μm以上2mm以下である。   The lower electrode 2 is an electrode that faces the surface electrode 3 with the intermediate layer 4 interposed therebetween. The lower electrode 2 may be a metal plate, or a metal layer or a conductor layer formed on an insulating substrate. When the lower electrode 2 is made of a metal plate, this metal plate may be the substrate of the circular electron-emitting device 20. The material of the lower electrode 2 is, for example, aluminum, stainless steel, nickel or the like. The thickness of the lower electrode is, for example, 200 μm or more and 2 mm or less.

中間層4は、表面電極3と下部電極2との電位差により形成される電界により電流が流れる層である。中間層4は、半導電性を有することができる。中間層4は、絶縁性樹脂、導電性樹脂、絶縁性微粒子のうち少なくとも1つを含むことができる。また、中間層4は導電性微粒子を含むことが好ましい。中間層4の厚さは、例えば、1μm以上3μm以下とすることができる。中間層4を流れた電子が表面電極3の電子放出領域7から気相に放出されるため、円形電子放出素子20は、電子放出領域7から電子を面放出することができる。このため、表面電極3の電子放出領域7上の気相に電子を一様に放出することができる。この電子により気相成分を帯電させることができ、酸素の陰イオンなどのイオン種を気相に発生させることができる。   The intermediate layer 4 is a layer in which a current flows due to an electric field formed by the potential difference between the surface electrode 3 and the lower electrode 2. The intermediate layer 4 can have semiconductivity. The intermediate layer 4 can include at least one of an insulating resin, a conductive resin, and insulating fine particles. Further, the intermediate layer 4 preferably contains conductive fine particles. The thickness of the intermediate layer 4 can be, for example, 1 μm or more and 3 μm or less. Since the electrons that have flowed through the intermediate layer 4 are emitted from the electron emission region 7 of the surface electrode 3 to the gas phase, the circular electron emission device 20 can surface-emit the electrons from the electron emission region 7. Therefore, electrons can be uniformly emitted to the gas phase on the electron emission region 7 of the surface electrode 3. This electron can charge the gas phase component, and can generate an ionic species such as an anion of oxygen in the gas phase.

開口6を有する絶縁層5が下部電極2と中間層4との間に配置される。絶縁層5は、電子放出領域7を定めるための層である。絶縁層5を用いて電子放出領域7を定めることにより、中間層4に局所的に電流が流れる電流集中が生じることを抑制することができる。
下部電極2と表面電極3との間に絶縁層5が配置されている領域では、絶縁層5に電流が流れないため、下部電極2と表面電極3とに電位差を生じさせたとしても中間層4にも電流が流れない。このため、この領域では、電子が放出されず、電子放出領域7とはならない。一方、開口6が配置された領域では、下部電極2と表面電極3との間に絶縁層5が配置されていないため、下部電極2と表面電極3とに電位差を生じさせると、中間層4に電流が流れ、表面電極3から電子が気相に放出される。このため、この領域は電子放出領域7となる。
このように絶縁層5に設けた開口6により電子放出領域7を定めることができ、開口6の位置と電子放出領域7は実質的に一致する。
An insulating layer 5 having an opening 6 is arranged between the lower electrode 2 and the intermediate layer 4. The insulating layer 5 is a layer for defining the electron emission region 7. By defining the electron emission region 7 using the insulating layer 5, it is possible to suppress the concentration of current locally flowing in the intermediate layer 4.
In the region where the insulating layer 5 is arranged between the lower electrode 2 and the surface electrode 3, no current flows in the insulating layer 5, so even if a potential difference is generated between the lower electrode 2 and the surface electrode 3, the intermediate layer No current flows through 4. Therefore, electrons are not emitted in this region, and the region does not become the electron emission region 7. On the other hand, in the region where the opening 6 is arranged, the insulating layer 5 is not arranged between the lower electrode 2 and the surface electrode 3. Therefore, when a potential difference is generated between the lower electrode 2 and the surface electrode 3, the intermediate layer 4 is formed. A current flows through the surface electrode 3, and electrons are emitted from the surface electrode 3 to the gas phase. Therefore, this area becomes the electron emission area 7.
As described above, the electron emission region 7 can be defined by the opening 6 provided in the insulating layer 5, and the position of the opening 6 and the electron emission region 7 substantially coincide with each other.

絶縁層5の開口6は、円形、一部が欠けた円形、楕円形、歪んだ円形などである。また、絶縁層5は、開口6を囲む環帯形状を有することができる。開口6の直径は、例えば、絶縁層5の直径の0.70倍以上0.95倍以下とすることができる。
例えば、開口6は、図1、図3(a)〜(c)において点線で示したような形状を有することができる。このことにより、電子放出領域7を円形、一部が欠けた円形、楕円形、歪んだ円形などにすることができ、電子放出領域7に90°以下の角度を有する角部が形成されない。
電子放出領域7が90°以下の角度を有する場合、電子放出領域7の角部は、角をつくる2つの辺に近くに位置し、絶縁層5の影響が大きくなり、電子放出量が他の部分より少なくなると考えられる。このため、電子放出領域7の角部と他の領域との間に電子放出量の不均一性が生じると考えられる。
本実施形態では、電子放出領域7に90°以下の角度を有する角部が形成されないため、電子放出量が低下した領域が生じることを抑制することができ、電子放出領域7における電子放出量の均一性を向上させることができる。
The opening 6 of the insulating layer 5 has a circular shape, a partially lacking circular shape, an elliptical shape, a distorted circular shape, or the like. Further, the insulating layer 5 may have an annular shape that surrounds the opening 6. The diameter of the opening 6 can be, for example, 0.70 times or more and 0.95 times or less the diameter of the insulating layer 5.
For example, the opening 6 can have a shape as shown by a dotted line in FIGS. 1 and 3A to 3C. As a result, the electron emitting region 7 can be formed into a circular shape, a partially lacking circular shape, an elliptical shape, a distorted circular shape, or the like, and a corner portion having an angle of 90° or less is not formed in the electron emitting area 7.
When the electron emission region 7 has an angle of 90° or less, the corners of the electron emission region 7 are located close to the two sides forming the corner, the influence of the insulating layer 5 becomes large, and the amount of electron emission is different. It is considered to be less than the part. Therefore, it is considered that non-uniformity of the amount of electron emission occurs between the corners of the electron emission region 7 and other regions.
In the present embodiment, since the corner portion having an angle of 90° or less is not formed in the electron emission region 7, it is possible to suppress the generation of a region in which the electron emission amount is reduced, and the electron emission amount in the electron emission region 7 is reduced. Uniformity can be improved.

絶縁層5は、電気的に絶縁性を有すればよく、絶縁層5の材料は、例えば、金属酸化物・金属窒化物などの無機材料、またはシリコーン系樹脂、フェノール系樹脂などの有機材料を使用できる。
表面電極3と表面電極接続端子との接触点は、絶縁層5上に配置することができる。このことにより、接触点直下の中間層4に電流が流れることを抑制することができ、接触点において表面電極3が電極破壊することを抑制することができる。
The insulating layer 5 may be electrically insulating, and the material of the insulating layer 5 is, for example, an inorganic material such as a metal oxide or a metal nitride, or an organic material such as a silicone resin or a phenol resin. Can be used.
The contact point between the surface electrode 3 and the surface electrode connection terminal can be arranged on the insulating layer 5. As a result, it is possible to prevent the current from flowing in the intermediate layer 4 immediately below the contact point, and to prevent the surface electrode 3 from breaking at the contact point.

第2実施形態
図4は、本実施形態の円形電子放出素子20の概略断面図である。
本実施形態の円形電子放出素子20は、下部電極2と、下部電極2に対向する表面電極3と、下部電極2と表面電極3との間に配置された中間層と、開口6を有する絶縁層5とを備え、絶縁層5は、中間層4と表面電極3との間に配置され、下部電極2、中間層4及び表面電極3は、下部電極2と表面電極3との間に電位差を生じさせることにより中間層4に電流が流れ、表面電極3の電子放出領域7から電子が放出されるように設けられ、開口6は、円形又は一部が欠けた円形であり、かつ、電子放出領域7の範囲を定めることを特徴とする。
第2実施形態では、開口6を有する絶縁層5が中間層4と表面電極3との間に配置される。このような絶縁層5の開口6により、円形電子放出素子20の電子放出領域7を定めることができる。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。第1実施形態についての記載は、矛盾がない限り第2実施形態について当てはまる。
Second Embodiment FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the circular electron emission device 20 of this embodiment.
The circular electron emission device 20 of the present embodiment includes a lower electrode 2, a surface electrode 3 facing the lower electrode 2, an intermediate layer arranged between the lower electrode 2 and the surface electrode 3, and an insulation having an opening 6. The insulating layer 5 is disposed between the intermediate layer 4 and the surface electrode 3, and the lower electrode 2, the intermediate layer 4 and the surface electrode 3 have a potential difference between the lower electrode 2 and the surface electrode 3. Current is caused to flow in the intermediate layer 4 to cause electrons to be emitted from the electron emission region 7 of the surface electrode 3, and the opening 6 has a circular shape or a partially lacking circular shape. It is characterized in that the range of the emission area 7 is determined.
In the second embodiment, the insulating layer 5 having the opening 6 is arranged between the intermediate layer 4 and the surface electrode 3. The opening 6 of the insulating layer 5 can define the electron emission region 7 of the circular electron emission device 20.
Other configurations are similar to those of the first embodiment. The description of the first embodiment applies to the second embodiment unless there is a contradiction.

第3実施形態
第3実施形態は、細胞刺激装置に関する。
図5は、本実施形態の細胞刺激装置の概略斜視図であり、図6(a)〜(d)はそれぞれ変形例の細胞刺激装置の概略上面図である。図7は、培地で培養する細胞を電気刺激する状態における細胞刺激装置の概略断面図である。
本実施形態の細胞刺激装置30は、円形電子放出素子20と、電荷回収電極8とを備え、円形電子放出素子20は、円形、一部が欠けた円形又は環帯形状であり、かつ、細胞11を培養するための培地10に気相15を介して電荷を供給するように設けられ、電荷回収電極8は、培地10から電荷を回収するように設けられたことを特徴とする。
本実施形態の細胞刺激装置30は、基材13、表面電極接続端子25、下部電極接続端子26a、26b(これらを総称して下部電極接続端子26という)、蓋部材27、絶縁体層14、電源装置21a、21b(これらを総称して電源装置21という)又は培養容器23を備えることができる。電源装置21は、1つの電源装置であってもよく、複数の電源装置から構成されてもよい。
Third Embodiment The third embodiment relates to a cell stimulator.
FIG. 5 is a schematic perspective view of the cell stimulating device of the present embodiment, and FIGS. 6A to 6D are schematic top views of the cell stimulating device of the modified example. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a cell stimulator in a state of electrically stimulating cells cultured in a medium.
The cell stimulator 30 of the present embodiment includes a circular electron emission element 20 and a charge recovery electrode 8, and the circular electron emission element 20 has a circular shape, a partially lacking circular shape or an annular shape, and a cell. It is characterized in that the medium 10 for culturing 11 is provided so as to supply an electric charge via the gas phase 15, and the charge recovery electrode 8 is provided so as to recover the electric charge from the medium 10.
The cell stimulator 30 of the present embodiment includes a base material 13, a surface electrode connecting terminal 25, lower electrode connecting terminals 26a and 26b (these are collectively referred to as lower electrode connecting terminal 26), a lid member 27, an insulating layer 14, The power supply device 21a, 21b (these are collectively referred to as the power supply device 21) or the culture vessel 23 can be provided. The power supply device 21 may be one power supply device or may be composed of a plurality of power supply devices.

細胞刺激装置30は、細胞11の増殖や分化誘導等を目的として培地10で培養する細胞11に電気刺激を与えるための装置である。
培地10で培養する細胞11は、例えば、多細胞生物の細胞・組織、遺伝子を導入した細胞、遺伝子を組み換えた細胞、がん細胞、微生物などである。細胞11は、電気刺激に反応のある細胞とすることができる。電気刺激に反応のある細胞としては、筋細胞、神経細胞、骨芽細胞、破骨細胞、軟骨細胞、骨細胞、繊維芽細胞等が挙げられる。
また、培地10で培養する細胞11には、事前に予備培養した細胞を用いることができる。また、予備培養した細胞は、培地10に103〜106cells/cm2で細胞11が含まれるように培地10に播種することができる。
培地10は、細胞11に生育環境を提供するものである。培地10は、通常用いられている細胞培養用培地であれば特に制限なく用いる事ができる。培地10は、液体培地であってもよく、寒天などのゲル化剤で液体培地を固めた固体培地であってもよい。また、培地10は、液体培地と固体培地とを組み合わせたものであってもよい。培地10は、例えばMEM培地(イーグル最小必須培地)、D-MEM培地(ダルベッコ改変イーグル培地)、α-MEM培地(イーグル最小必須培地 α改変型)、GMEM(グラスゴー最小必須培地)、Ham‘s F-12(栄養混合物 F-12ハム)、IMDM(イスコフ改変ダルベッコ培地)、RPMI-1640培地、D-PBS(ダルベッコ リン酸緩衝生理食塩水)、HBSS(ハンクス平衡塩類溶液)等である。
The cell stimulating device 30 is a device for applying electrical stimulation to the cells 11 cultured in the medium 10 for the purpose of inducing proliferation and differentiation of the cells 11.
The cells 11 cultured in the medium 10 are, for example, cells/tissues of multicellular organisms, cells into which a gene has been introduced, cells into which a gene has been recombined, cancer cells, microorganisms, and the like. The cells 11 can be cells that respond to electrical stimulation. Examples of cells that respond to electrical stimulation include muscle cells, nerve cells, osteoblasts, osteoclasts, chondrocytes, osteocytes, fibroblasts and the like.
Further, as the cells 11 to be cultured in the medium 10, cells preliminarily precultured can be used. The pre-cultured cells can be seeded in the medium 10 so that the cells 10 are contained in the medium 10 at 10 3 to 10 6 cells/cm 2 .
The medium 10 provides a growth environment for the cells 11. The medium 10 can be used without particular limitation as long as it is a commonly used cell culture medium. The medium 10 may be a liquid medium or a solid medium obtained by solidifying the liquid medium with a gelling agent such as agar. Further, the medium 10 may be a combination of a liquid medium and a solid medium. The medium 10 is, for example, MEM medium (Eagle minimum essential medium), D-MEM medium (Dulbecco modified Eagle medium), α-MEM medium (Eagle minimum essential medium α modified type), GMEM (Glasgow minimum essential medium), Ham's F- 12 (nutrient mixture F-12 ham), IMDM (Iscove's modified Dulbecco's medium), RPMI-1640 medium, D-PBS (Dulbecco phosphate buffered saline), HBSS (Hank's balanced salt solution) and the like.

培地10は、培養容器23に収容される。培養容器23は、例えば、複数のウェル24を備えたマルチウェルプレート、培養ディッシュなどである。マルチウェルプレートのウェル24や培養ディッシュは、通常円形を有する。また、培養容器23と細胞刺激装置30とを組み合わせることにより、細胞培養装置を形成することができる。培養容器23の材質は、既存の材料であるガラス、プラスチック等が利用できる。培養容器23は、容器底面に細胞11の定着に適した表面処理を付与したものが好ましい。表面処理は一般的に知られている、マトリックスタンパク質、コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン等を容器底面に施す処理とすることができる。
細胞培養装置は、インキュベーター中に配置することができる。このことにより、培地10の温度、雰囲気ガスなどを制御することができ、細胞11を安定して培養することができる。培養雰囲気は、例えば、温度:37℃、相対湿度:95%、雰囲気ガス:5%炭酸ガスを含む空気である。
The medium 10 is contained in the culture container 23. The culture container 23 is, for example, a multi-well plate including a plurality of wells 24, a culture dish, or the like. The well 24 and the culture dish of the multi-well plate usually have a circular shape. Further, a cell culture device can be formed by combining the culture container 23 and the cell stimulating device 30. As the material of the culture container 23, existing materials such as glass and plastic can be used. It is preferable that the culture container 23 has a container bottom surface-treated so as to be suitable for fixing the cells 11. The surface treatment may be a generally known treatment for applying a matrix protein, collagen, fibronectin, laminin or the like to the bottom surface of the container.
The cell culture device can be placed in an incubator. As a result, the temperature of the medium 10, atmospheric gas, etc. can be controlled, and the cells 11 can be stably cultured. The culture atmosphere is, for example, temperature: 37° C., relative humidity: 95%, atmosphere gas: air containing 5% carbon dioxide gas.

細胞刺激装置30は、円形電子放出素子20を含む。円形電子放出素子20は、第1又は第2実施形態の円形電子放出素子20である。第1又は第2実施形態の記載は、第3実施形態の円形電子放出素子20について当てはまる。円形電子放出素子20は、平面形状を有し、電子放出領域7から電子を放出することが可能な素子である。円形電子放出素子20は、下部電極2と、表面電極3と、下部電極2と表面電極3との間に配置された中間層4とを備える。また、電子放出領域7は、下部電極2と中間層4との間又は中間層4と表面電極3との間に配置された絶縁層5の開口6により定められる。   The cell stimulator 30 includes a circular electron emitting element 20. The circular electron emitting device 20 is the circular electron emitting device 20 of the first or second embodiment. The description of the first or second embodiment applies to the circular electron emission device 20 of the third embodiment. The circular electron emitting device 20 is a device having a planar shape and capable of emitting electrons from the electron emitting region 7. The circular electron emitting device 20 includes a lower electrode 2, a surface electrode 3, and an intermediate layer 4 arranged between the lower electrode 2 and the surface electrode 3. The electron emission region 7 is defined by the opening 6 of the insulating layer 5 arranged between the lower electrode 2 and the intermediate layer 4 or between the intermediate layer 4 and the surface electrode 3.

円形電子放出素子20は、細胞11を培養するための培地10に気相15を介して電荷を供給するように設けられる。また、円形電子放出素子20は、表面電極3が培養容器23のウェル24に収容された培地10の表面と気相15を挟んで対向するように配置することができる。また、表面電極3と培地10の表面との間の距離は、0.5mm以上3mm以下とすることができる。
電源装置21bにより表面電極3と下部電極2との間に電圧を印加し中間層4に電界を生じさせることができる。この電界により、中間層4に電流を流すことができ、表面電極3の電子放出領域7から電子を放出することができる。この電子により気相成分が帯電し、酸素の陰イオンなどの電荷が気相15中に生じる。また、この陰イオンは培地10に照射される。
The circular electron-emitting device 20 is provided so as to supply an electric charge to the medium 10 for culturing the cells 11 via the gas phase 15. Further, the circular electron-emitting device 20 can be arranged so that the surface electrode 3 faces the surface of the medium 10 housed in the well 24 of the culture container 23 with the gas phase 15 interposed therebetween. The distance between the surface electrode 3 and the surface of the medium 10 can be 0.5 mm or more and 3 mm or less.
The power supply device 21b can apply a voltage between the surface electrode 3 and the lower electrode 2 to generate an electric field in the intermediate layer 4. Due to this electric field, a current can be passed through the intermediate layer 4, and electrons can be emitted from the electron emission region 7 of the surface electrode 3. The electrons charge the gas phase component, and charges such as oxygen anions are generated in the gas phase 15. The anion is also applied to the medium 10.

例えば、電源装置21bにより、波高値14V0-p〜24V0-pで周波数500〜10000Hzの矩形波交流電圧を表面電極3と下部電極2との間に印加することができる。また、on, offデューティー比は 1〜100%までの可変とすることができる。また、電子放出素子20からのイオン照射量(電子放出量)は、0.5〜5.0μA/cm2とすることができる。
また、駆動中のイオン照射量はほぼ一定値(振れ幅は±10%以内、好ましくは±5%以内)とし、照射量を満足するために、駆動電圧波高値あるいは矩形波デューティー比をパラメータとして制御を行うことができる。イオン照射量はほぼ一定値にすることにより、安定的に培養を進めることができる。
For example, the power supply device 21b, a rectangular wave AC voltage having a frequency 500~10000Hz in crest value 14V 0-p ~24V 0-p can be applied between the surface electrode 3 and the lower electrode 2. Further, the on/off duty ratio can be varied from 1 to 100%. The ion irradiation amount (electron emission amount) from the electron emitting device 20 can be set to 0.5 to 5.0 μA/cm 2 .
In addition, the ion irradiation dose during driving is set to a nearly constant value (the fluctuation range is within ±10%, preferably within ±5%). Control can be performed. By setting the ion irradiation dose to a substantially constant value, it is possible to stably advance the culture.

円形電子放出素子20は、円形、一部が欠けた円形又は環帯形状である。例えば、円形電子放出素子20は、図1、図3(a)〜(c)に示したような形状を有することができる。
培養容器23であるマルチウェルプレートのウェル24や培養ディッシュは、通常円形を有する。このため、円形電子放出素子20が、円形、一部が欠けた円形又は環帯形状を有することにより、円形電子放出素子20の形状をウェル24の形状に合わせることができ、より大きな電子放出素子をウェル24中に配置することが可能になる。また、絶縁層5の開口6は、円形又は一部が欠けた円形であり、かつ、電子放出領域7の範囲を定める。このため、電子放出領域7の形状をウェル24の形状に合わせることができ、ウェル24中の培地10のより広い範囲に向けて電子を放出することができる。この結果、培地10で培養するより多くの細胞11に電気刺激を与えることが可能になる。また、下部電極2と表面電極3との間に印加する電圧を比較的小さくすることができ(素子内電流を比較的小さくすることができ)、円形電子放出素子20が発熱し、細胞11の培養環境に影響を与えることを抑制することができる。
また、絶縁層5の開口6が円形又は一部が欠けた円形を有することにより、電子放出領域7から均一性の高い電子放出量で電子を放出させることができ、培地10で培養する細胞11に均一性の高い電気刺激を与えることができる。
The circular electron-emitting device 20 has a circular shape, a partially lacking circular shape, or an annular shape. For example, the circular electron emitting device 20 can have a shape as shown in FIGS. 1 and 3A to 3C.
The wells 24 and the culture dish of the multi-well plate which is the culture container 23 usually have a circular shape. Therefore, since the circular electron-emitting device 20 has a circular shape, a partially lacking circular shape, or an annular shape, the shape of the circular electron-emitting device 20 can be matched with the shape of the well 24, and a larger electron-emitting device can be obtained. Can be placed in well 24. Further, the opening 6 of the insulating layer 5 is circular or partially circular, and defines the range of the electron emission region 7. Therefore, the shape of the electron emission region 7 can be matched with the shape of the well 24, and electrons can be emitted toward a wider range of the medium 10 in the well 24. As a result, it becomes possible to apply electrical stimulation to more cells 11 cultured in the medium 10. Further, the voltage applied between the lower electrode 2 and the surface electrode 3 can be made relatively small (the current in the device can be made relatively small), the circular electron emission device 20 generates heat, and the cell 11 It is possible to suppress the influence on the culture environment.
Further, since the opening 6 of the insulating layer 5 has a circular shape or a partially lacking circular shape, electrons can be emitted from the electron emitting region 7 with a highly uniform electron emission amount, and the cells 11 cultured in the medium 10 It is possible to give highly uniform electric stimulation to.

円形電子放出素子20は、基材13に取り外し可能に固定することができる。この基材13を培養容器23の上に配置することにより、円形電子放出素子20の表面電極3(電子放出領域7)が、培養容器23内の培地10の表面に気相15を介して対向するように円形電子放出素子20を配置することができる。このように円形電子放出素子20を配置することにより、円形電子放出素子20の表面電極3(電子放出領域7)から放出させた電子により、円形電子放出素子20と培地10との間の気相15の成分を帯電させることができ、気相15に酸素の陰イオンなどの電荷を発生させることができる。また、円形電子放出素子20は、表面電極3と培地10の表面とが実質的に平行となるように配置することができる。   The circular electron-emitting device 20 can be detachably fixed to the base material 13. By arranging the base material 13 on the culture container 23, the surface electrode 3 (electron emission region 7) of the circular electron emission element 20 faces the surface of the medium 10 in the culture container 23 via the gas phase 15. The circular electron-emitting device 20 can be arranged as described above. By arranging the circular electron-emitting device 20 in this way, the gas phase between the circular electron-emitting device 20 and the culture medium 10 is generated by the electrons emitted from the surface electrode 3 (electron-emitting region 7) of the circular electron-emitting device 20. The components of 15 can be charged, and charges such as oxygen anions can be generated in the gas phase 15. Further, the circular electron-emitting device 20 can be arranged so that the surface electrode 3 and the surface of the culture medium 10 are substantially parallel to each other.

基材13の形状は、円柱形状である。円柱形状の直径は、培養容器23のウェル24の口径の0.70倍以上0.99倍以下とすることができる。このような基材13を上面が培地10側となるようにウェル24中に配置することにより、基材13の上面がウェル24中の培地10の表面の大部分と気相15を介して対向することができる。また、基材13は、ウェル24と同心円となるように配置することができる。ここでは、基材13の蓋部材27側の面を下面とし、基材13の培地10側の面を上面としている。
円形電子放出素子20は、円柱形状の基材13の上面に取り外し可能に固定されていてもよい。円形電子放出素子20の直径は、基材13の上面の直径の0.65倍以上1倍以下とすることができる。このような円形電子放出素子20が固定された基材13を円形電子放出素子20が培地10側となるようにウェル24中に配置することにより、円形電子放出素子20の電子放出領域7がウェル24中の培地10の表面と広い範囲で気相15を介して対向することができる。このことにより、培地10の広い範囲の細胞11に電気刺激を与えることが可能になる。
基材13は、例えば、図5に示したような形状を有することができる。
基材13は、側周面に溝を有してもよい。このことにより、リーク電流が生じることを抑制することができる。
The base material 13 has a cylindrical shape. The diameter of the columnar shape can be 0.70 times or more and 0.99 times or less the diameter of the well 24 of the culture container 23. By disposing such a base material 13 in the well 24 so that the upper surface thereof faces the culture medium 10, the upper surface of the base material 13 faces most of the surface of the culture medium 10 in the well 24 via the gas phase 15. can do. Further, the base material 13 can be arranged so as to be concentric with the well 24. Here, the surface of the base material 13 on the lid member 27 side is the lower surface, and the surface of the base material 13 on the medium 10 side is the upper surface.
The circular electron emission device 20 may be detachably fixed to the upper surface of the cylindrical base material 13. The diameter of the circular electron-emitting device 20 can be 0.65 times or more and 1 time or less than the diameter of the upper surface of the base material 13. By arranging the base material 13 to which the circular electron emitting device 20 is fixed in the well 24 so that the circular electron emitting device 20 is on the medium 10 side, the electron emitting region 7 of the circular electron emitting device 20 is well. It is possible to face the surface of the medium 10 in 24 over a wide range through the gas phase 15. This makes it possible to apply electrical stimulation to a wide range of cells 11 in the medium 10.
The base material 13 can have a shape as shown in FIG. 5, for example.
The base material 13 may have a groove on its peripheral surface. As a result, it is possible to suppress the occurrence of leak current.

基材13の材料は、絶縁性材料とすることができる。このことにより、リーク電流が流れることを抑制することができる。また、基材13の材料は、熱に耐性のあるPEEK材、フッ素系の材料が好ましい。細胞11と相対する部材は、事前にオートクレーブを用いて滅菌処理される。150℃を超える高温水蒸気による処理であるため、材料の繰り返し熱変変形に耐える必要がある。
基材13は、蓋部材27と一体化されていてもよく、蓋部材27に固定されていてもよい。この場合、基材13が蓋部材27から培地10側(ウェル24中)に突出するように基材13を設けることができる。また、円形電子放出素子20を、蓋部材27から突出した基材13の先端面に培地10の表面と平行となるように固定することができる。
蓋部材27の材質は熱に耐性のあるPEEK材、フッ素系の材料が好ましい。
The material of the base material 13 can be an insulating material. As a result, it is possible to prevent the leak current from flowing. Further, the material of the base material 13 is preferably a PEEK material or a fluorine-based material that is resistant to heat. The member facing the cell 11 is sterilized in advance by using an autoclave. Since it is a treatment with high temperature steam exceeding 150°C, it must withstand repeated thermal deformation of the material.
The base material 13 may be integrated with the lid member 27 or may be fixed to the lid member 27. In this case, the base material 13 can be provided so that the base material 13 projects from the lid member 27 toward the medium 10 side (in the well 24). Further, the circular electron-emitting device 20 can be fixed to the tip end surface of the base material 13 protruding from the lid member 27 so as to be parallel to the surface of the culture medium 10.
The material of the lid member 27 is preferably a PEEK material or a fluorine-based material that is resistant to heat.

蓋部材27は、基材13及び円形電子放出素子20が固定された蓋部材27を培養容器23上に載せ組み合わせることができるように設けられる。また、蓋部材27は、絶縁性を有することができる。
基材13、円形電子放出素子20及び蓋部材27は、表面電極3と培地10の表面との間の距離が0.5mm以上3mm以下となるように設けることができる。このことにより、気相15に発生させた陰イオンを培地10に容易に供給することができる。表面電極3と培地10の表面との間の距離は、好ましくは1mm以上2mm以下とすることができる。
例えば、培養容器23のウェルの深さと、培地10の深さ、蓋部材27から突出した基材13の高さなどを調整することにより、表面電極3と培地10の表面との間の距離を調整することができる。
このように円形電子放出素子20を気相15を介して培地10の表面と対向させることにより、気相15から培地10への酸素ガスの供給が阻害されることを抑制することができる。このため、培地10の溶存酸素量を保持することが可能になる。
また、円形電子放出素子20を基材13に取り外し可能に固定することにより、円形電子放出素子20を容易に交換することができる。
The lid member 27 is provided so that the lid member 27 to which the base material 13 and the circular electron-emitting device 20 are fixed can be placed and combined on the culture container 23. Further, the lid member 27 can have an insulating property.
The base material 13, the circular electron-emitting device 20, and the lid member 27 can be provided so that the distance between the surface electrode 3 and the surface of the culture medium 10 is 0.5 mm or more and 3 mm or less. As a result, the anions generated in the gas phase 15 can be easily supplied to the medium 10. The distance between the surface electrode 3 and the surface of the culture medium 10 can be preferably 1 mm or more and 2 mm or less.
For example, the distance between the surface electrode 3 and the surface of the medium 10 can be adjusted by adjusting the depth of the well of the culture container 23, the depth of the medium 10, the height of the substrate 13 protruding from the lid member 27, and the like. Can be adjusted.
By making the circular electron-emitting device 20 face the surface of the culture medium 10 via the vapor phase 15 in this manner, it is possible to prevent the supply of oxygen gas from the vapor phase 15 to the culture medium 10 to be obstructed. Therefore, it becomes possible to maintain the amount of dissolved oxygen in the medium 10.
Further, by fixing the circular electron-emitting device 20 to the base material 13 in a removable manner, the circular electron-emitting device 20 can be easily replaced.

細胞刺激装置30は、少なくとも1つの下部電極接続端子26を有することができる。下部電極接続端子26は、基材13に固定されていてもよい。また、下部電極接続端子26は、スプリングピンコネクタであってもよい。スプリングピンコネクタは、チューブと、チューブ中に配置されるスプリングと、前記スプリングの端を押すように一部が前記チューブ中に配置されたピンとを有する。スプリングピンコネクタ(下部電極接続端子26)は、スプリングの復元力によりピンの先端が下部電極2に押し付けられ、下部電極2と電気的に接続する。下部電極接続端子26a、26bは、例えば、図7のように下部電極2と接続することができる。下部電極接続端子26を複数にしている理由は、細胞11への刺激が温度:37℃、相対湿度:95%の環境下で使用しているため、下部電極2に不導通性の酸化膜が生じ易く下部電極接続端子26との給電不良が発生する場合があり、このリスクを軽減するためである。   The cell stimulator 30 may have at least one lower electrode connection terminal 26. The lower electrode connection terminal 26 may be fixed to the base material 13. Further, the lower electrode connection terminal 26 may be a spring pin connector. The spring pin connector has a tube, a spring disposed in the tube, and a pin partially disposed in the tube to push an end of the spring. In the spring pin connector (lower electrode connection terminal 26), the tip of the pin is pressed against the lower electrode 2 by the restoring force of the spring, and the spring pin connector is electrically connected to the lower electrode 2. The lower electrode connection terminals 26a and 26b can be connected to the lower electrode 2 as shown in FIG. 7, for example. The reason for using a plurality of lower electrode connection terminals 26 is that the stimulus to the cells 11 is used under the environment of temperature: 37° C. and relative humidity: 95%, so that the lower electrode 2 has a non-conductive oxide film. This is because the power supply to the lower electrode connection terminal 26 may occur easily, and this risk is reduced.

細胞刺激装置30は、少なくとも1つの表面電極接続端子25を有することができる。表面電極接続端子25は、基材13に取り外し可能に固定されていてもよい。また、表面電極接続端子25は、絶縁層5の直上において表面電極3と接触するように設けることができる。このことにより、表面電極3が破壊されることを抑制することができる。また、表面電極接続端子25は、基材13に円形電子放出素子20を固定するための部材として機能してもよい。表面電極接続端子25は、例えば、図5、図7のように表面電極3と接続することができる。
電源装置21bは、下部電極接続端子26及び表面電極接続端子25を介して表面電極3と下部電極2との間に電圧を印加することができる。
The cell stimulator 30 can have at least one surface electrode connection terminal 25. The surface electrode connection terminal 25 may be detachably fixed to the base material 13. Further, the surface electrode connection terminal 25 can be provided directly above the insulating layer 5 so as to be in contact with the surface electrode 3. This can prevent the surface electrode 3 from being destroyed. Further, the surface electrode connection terminal 25 may function as a member for fixing the circular electron emission device 20 to the base material 13. The surface electrode connection terminal 25 can be connected to the surface electrode 3 as shown in FIGS. 5 and 7, for example.
The power supply device 21b can apply a voltage between the surface electrode 3 and the lower electrode 2 via the lower electrode connection terminal 26 and the surface electrode connection terminal 25.

細胞刺激装置30は、電荷回収電極8を有する。また、細胞刺激装置30は、複数の電荷回収電極8を有してもよい。
電荷回収電極8は、細胞11を培養する培地10に接触することができるように設けられる。このため、培地10から電荷回収電極8へ電子が流れることができ、電荷回収電極8と培地10との電位を等しくあるいはほぼ等しくすることができる。例えば、電荷回収電極8を接地接続すれば、培地10が帯電することを抑制することができる。
本実施形態の細胞刺激装置30では、円形電子放出素子20により発生させた電荷を気相15を介して培地10に供給するため、培地10に接触する電極は電荷回収電極8だけである。このため、培地10に含まれる水が電気分解することを抑制することができる。また、電荷回収電極8は正極性となるため、培地10中のミネラル成分(K+, Ca2+, Na+, Mg2+等)が電荷回収電極8上に析出することなく、培地10の成分組成が変化することを抑制することができる。
The cell stimulator 30 has a charge recovery electrode 8. Further, the cell stimulator 30 may have a plurality of charge recovery electrodes 8.
The charge recovery electrode 8 is provided so that it can contact the medium 10 for culturing the cells 11. Therefore, electrons can flow from the medium 10 to the charge recovery electrode 8, and the potentials of the charge recovery electrode 8 and the medium 10 can be made equal or almost equal. For example, if the charge recovery electrode 8 is grounded, the medium 10 can be prevented from being charged.
In the cell stimulating device 30 of the present embodiment, the charges generated by the circular electron-emitting device 20 are supplied to the medium 10 via the gas phase 15, so that the only electrode contacting the medium 10 is the charge recovery electrode 8. Therefore, electrolysis of water contained in the medium 10 can be suppressed. Further, since the charge recovery electrode 8 has a positive polarity, the mineral components (K + , Ca 2+ , Na + , Mg 2+ etc.) in the medium 10 do not deposit on the charge recovery electrode 8 and the medium 10 It is possible to suppress changes in the component composition.

電荷回収電極8は、基材13に固定することができる。電荷回収電極8は、蓋部材27を培養容器23に組み合わせた際に電荷回収電極8が培地10と接触するように設けることができる。
電荷回収電極8は、ピン電極又は棒電極であってもよい。この場合、電荷回収電極8は、基材13から培地10側に突出するように設けることができる。また、電荷回収電極8は、スプリングピンコネクタであってもよい。この場合、電荷回収電極8の先端が培地10を収容したウェル24の底に押し付けられるように電荷回収電極8を設けることができる。
電荷回収電極8がピン電極又は棒電極である場合、電荷回収電極8の先端(培地10と接触する部分)は、0.1mm以上2mm以下の直径を有することができる。
The charge recovery electrode 8 can be fixed to the base material 13. The charge recovery electrode 8 can be provided so that the charge recovery electrode 8 contacts the culture medium 10 when the lid member 27 is combined with the culture container 23.
The charge recovery electrode 8 may be a pin electrode or a rod electrode. In this case, the charge recovery electrode 8 can be provided so as to project from the base material 13 to the medium 10 side. Further, the charge recovery electrode 8 may be a spring pin connector. In this case, the charge recovery electrode 8 can be provided so that the tip of the charge recovery electrode 8 is pressed against the bottom of the well 24 containing the medium 10.
When the charge recovery electrode 8 is a pin electrode or a rod electrode, the tip of the charge recovery electrode 8 (the portion that contacts the culture medium 10) can have a diameter of 0.1 mm or more and 2 mm or less.

電荷回収電極8は、基材13の上面の端と円形電子放出素子20との間の基材13から突出するように設けることができる。例えば、図5、図7に示したように電荷回収電極8を設けることができる。
基材13は、電荷回収電極8と円形電子放出素子20との間に溝28を有することができる。このことにより、リーク電流が生じることを抑制することができる。
図3(a)に示したように円形電子放出素子20の形状の一部が欠けた円形である場合、この円形が欠けた領域において基材13から電荷回収電極8が突出するように電荷回収電極8を設けることができる。例えば、図6(a)のように電荷回収電極8を設けることができる。このことにより、基材13の上面上に配置する円形電子放出素子20を大きくすることができ、電子放出領域7を大きくすることができる。この結果、培地10のより広い範囲に向けて電子を放出させることができ、より多くの細胞11に電気刺激を与えることが可能になる。
The charge recovery electrode 8 can be provided so as to project from the base material 13 between the end of the upper surface of the base material 13 and the circular electron emission element 20. For example, the charge recovery electrode 8 can be provided as shown in FIGS.
The substrate 13 may have a groove 28 between the charge recovery electrode 8 and the circular electron emission device 20. As a result, it is possible to suppress the occurrence of leak current.
As shown in FIG. 3A, when a part of the circular electron-emitting device 20 has a round shape, the charge collecting electrode 8 projects from the base material 13 in the region where the circle is missing. An electrode 8 can be provided. For example, the charge recovery electrode 8 can be provided as shown in FIG. As a result, the circular electron emitting device 20 arranged on the upper surface of the base material 13 can be enlarged, and the electron emitting region 7 can be enlarged. As a result, electrons can be emitted toward a wider area of the medium 10, and more cells 11 can be electrically stimulated.

図3(b)に示したように円形電子放出素子20が環帯形状を有し、中心に開口16を有する場合、この開口16において基材13から電荷回収電極8が突出するように電荷回収電極8を設けることができる。例えば、図6(b)のように電荷回収電極8を設けることができる。このことにより、基材13の上面上に配置する円形電子放出素子20を大きくすることができ、電子放出領域7を大きくすることができる。この結果、培地10のより広い範囲に向けて電子を放出させることができ、より多くの細胞11に電気刺激を与えることが可能になる。また、電荷回収電極8を培地10の中心に配置することができ、細胞11に与える電気刺激の均質性を向上させることができる。   As shown in FIG. 3B, when the circular electron emission device 20 has an annular shape and has the opening 16 at the center, the charge recovery electrode 8 projects from the base material 13 in the opening 16 to recover the charge. An electrode 8 can be provided. For example, the charge recovery electrode 8 can be provided as shown in FIG. As a result, the circular electron emitting device 20 arranged on the upper surface of the base material 13 can be enlarged, and the electron emitting region 7 can be enlarged. As a result, electrons can be emitted toward a wider area of the medium 10, and more cells 11 can be electrically stimulated. Further, the charge recovery electrode 8 can be arranged at the center of the medium 10, and the homogeneity of the electrical stimulation applied to the cells 11 can be improved.

電荷回収電極8は、円筒形状を有してもよい。この場合、電荷回収電極8は、円形電子放出素子20を囲むように基材13から培地10側に突出してもよい。例えば、図6(c)のように電荷回収電極8を設けることができる。このことにより、電荷回収電極を円形ウェルの内壁面に沿って配置することができ、細胞に与える電気刺激の均質性を向上させることができる。
電荷回収電極8は、一部が欠けた円筒形状を有してもよい。この場合、電荷回収電極8は、円形電子放出素子20を囲むように基材13から培地10側に突出してもよい。例えば、図6(d)のように電荷回収電極8を設けることができる。このことにより、電荷回収電極8を円形ウェル24の内壁面に沿って配置することができ、細胞11に与える電気刺激の均質性を向上させることができる。また、図6(d)のように細胞刺激装置30は複数の電荷回収電極8を有してもよい。
電荷回収電極8が円筒形状又は一部が欠けた円筒形状を有する場合、電荷回収電極8は、例えば、0.1mm以上0.5mm以下の厚さを有することができる。
The charge recovery electrode 8 may have a cylindrical shape. In this case, the charge recovery electrode 8 may project from the base material 13 to the medium 10 side so as to surround the circular electron emission element 20. For example, the charge recovery electrode 8 can be provided as shown in FIG. As a result, the charge recovery electrode can be arranged along the inner wall surface of the circular well, and the homogeneity of the electrical stimulation applied to the cells can be improved.
The charge recovery electrode 8 may have a cylindrical shape with a part missing. In this case, the charge recovery electrode 8 may project from the base material 13 to the medium 10 side so as to surround the circular electron emission element 20. For example, the charge recovery electrode 8 can be provided as shown in FIG. As a result, the charge recovery electrode 8 can be arranged along the inner wall surface of the circular well 24, and the homogeneity of the electrical stimulation applied to the cell 11 can be improved. Further, as shown in FIG. 6D, the cell stimulating device 30 may have a plurality of charge recovery electrodes 8.
When the charge recovery electrode 8 has a cylindrical shape or a partially lacking cylindrical shape, the charge recovery electrode 8 can have a thickness of, for example, 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.

細胞刺激装置30は、電荷回収電極8を部分的に覆う絶縁体層14を備えることができる。この絶縁体層14を円形電子放出素子20と電荷回収電極8との間に配置することができる。このような絶縁体層14を設けることにより、円形電子放出素子20と電荷回収電極8との間にリーク電流が生じることを抑制することができる。例えば、電荷回収電極8がピン電極又は棒電極である場合、絶縁体層14は、電荷回収電極8を部分的に覆う絶縁チューブとすることができる。   The cell stimulator 30 may include an insulator layer 14 that partially covers the charge recovery electrode 8. This insulator layer 14 can be arranged between the circular electron-emitting device 20 and the charge recovery electrode 8. By providing such an insulator layer 14, it is possible to suppress the generation of a leak current between the circular electron emission element 20 and the charge recovery electrode 8. For example, when the charge recovery electrode 8 is a pin electrode or a rod electrode, the insulator layer 14 can be an insulating tube that partially covers the charge recovery electrode 8.

電源装置21aで円形電子放出素子20と電荷回収電極8との間に電位差を生じさせることにより、円形電子放出素子20の表面電極3と培地10の表面との間の気相15に電界を生じさせることができる。この気相15の電界の中の電気力線(電界強度の勾配)に沿って、円形電子放出素子20が電子を放出することにより発生させた陰イオンを培地10の表面に搬送することができ(気相15に電流を流すことができる)、培地10に陰イオン(OH-、Cl-、O2 -など)を発生させることができる。この陰イオンにより培地10で培養する細胞11に電気刺激を与えることができる。また、この陰イオンは、培地10を移動し電荷回収電極8へと流れる(培地10に電流が流れる)ため、培地10が帯電することを抑制することができる。 By generating a potential difference between the circular electron emission element 20 and the charge recovery electrode 8 by the power supply device 21a, an electric field is generated in the gas phase 15 between the surface electrode 3 of the circular electron emission element 20 and the surface of the medium 10. Can be made The anions generated by the circular electron emission device 20 emitting electrons along the lines of electric force (gradient of electric field strength) in the electric field of the gas phase 15 can be transported to the surface of the medium 10. It is possible to generate anions (OH , Cl , O 2 −, etc.) in the medium 10 (current can be passed through the gas phase 15). This anion can give an electrical stimulation to the cells 11 cultured in the medium 10. Further, since the anions move in the medium 10 and flow to the charge recovery electrode 8 (current flows in the medium 10), the medium 10 can be prevented from being charged.

例えば、電荷回収電極8を接地接続し、電源装置21aにより円形電子放出素子20と接地との間に−1000V〜−50Vの直流電圧を印加することができる。また、円形電子放出素子20の表面電極3と培地10の表面との間隔は0.5mm〜3mm(好ましくは1mm以上2mm以下)とすることができる。電荷回収電極8が接地接続しているため培地10の電位はほぼ0Vになり、表面電極3の電位は−1000V〜−50Vとなる。また、培地10と表面電極3との間隔は0.5mm〜3mmであるため、培地10と表面電極3との間の気相15に強い電界強度の電界を生じさせることができる。この電界を利用して円形電子放出素子20が電子を放出することにより発生させた陰イオンを培地10に供給することができる。   For example, the charge recovery electrode 8 can be grounded, and a DC voltage of −1000V to −50V can be applied between the circular electron emission element 20 and the ground by the power supply device 21a. The distance between the surface electrode 3 of the circular electron emission device 20 and the surface of the medium 10 can be 0.5 mm to 3 mm (preferably 1 mm or more and 2 mm or less). Since the charge recovery electrode 8 is grounded, the potential of the medium 10 becomes almost 0V, and the potential of the surface electrode 3 becomes -1000V to -50V. Further, since the distance between the medium 10 and the surface electrode 3 is 0.5 mm to 3 mm, it is possible to generate an electric field having a strong electric field intensity in the gas phase 15 between the medium 10 and the surface electrode 3. By using this electric field, the anions generated by the circular electron emission device 20 emitting electrons can be supplied to the medium 10.

電源装置21a、21bは、円形電子放出素子20から培地10へ電荷を供給することにより気相15に生じる電流と、電荷回収電極8が培地10から電荷を回収することにより培地10に生じる電流とがループ電流となるように円形電子放出素子20及び電荷回収電極8と電気的に接続することができる。
例えば、図7に示したように、電源装置21aを用いて表面電極3と電荷回収電極8との間に電圧Veを印加することにより生じさせた電界により気相15をイオンA-(イオンA-は表面電極3から放出された電子により気相15中に生じる)が移動することにより気相15に電流が生じ、培地10に達したイオンA-は培地10中に溶け込み、細胞11の各種要素形成に関わるシグナル伝達系を刺激し、最終的にイオンB-(イオンB-はイオンA-そのもの又はイオンA-由来の別イオン種)として電荷回収電極8へと移動することにより培地10に電流が生じる。従って、電源装置21a、表面電極3、気相15及び培地10を含む回路にループ電流を流すことができる。
The power supply devices 21a and 21b provide a current generated in the gas phase 15 by supplying electric charges from the circular electron-emitting device 20 to the medium 10 and a current generated in the medium 10 by the charge recovery electrode 8 recovering the charges from the medium 10. Can be electrically connected to the circular electron-emitting device 20 and the charge recovery electrode 8 so that the current becomes a loop current.
For example, as shown in FIG. 7, an electric field generated by applying a voltage V e between the surface electrode 3 and the charge recovery electrode 8 using the power supply device 21 a causes the gas phase 15 to move to the ion A (ion (A is generated in the gas phase 15 by the electrons emitted from the surface electrode 3) moves to generate a current in the gas phase 15, and the ions A reaching the medium 10 are dissolved in the medium 10 and the The medium 10 is stimulated by stimulating the signal transduction system involved in the formation of various elements, and finally moved to the charge recovery electrode 8 as ion B (ion B is ion A itself or another ion species derived from ion A ). An electric current is generated. Therefore, a loop current can be passed through a circuit including the power supply device 21a, the surface electrode 3, the gas phase 15, and the medium 10.

円形電子放出素子20は、表面電極3の円形の電子放出領域7から電子を面放出させることができるため、培地10の表面と電子放出領域7との間の気相15に一様に陰イオンを発生させることができる。この陰イオンを電界により培地10に供給することができるため、表面電極3の電子放出領域7の下部に位置する培地10にも一様に陰イオンを発生させることができ、電子放出領域7の下部に位置する細胞11に一様に電気刺激を与えることができる。このため、電気刺激を与えたい細胞11に一様に電気刺激を与えることができる。また、電子放出領域7が円形を有することにより、電子放出領域7における電子放出量の均一性を向上させることができ、電子放出領域7の下部に位置する細胞11に均質な電気刺激を与えることができる。   The circular electron-emitting device 20 can surface-emit electrons from the circular electron-emitting region 7 of the surface electrode 3, so that anions are uniformly distributed in the gas phase 15 between the surface of the medium 10 and the electron-emitting region 7. Can be generated. Since this anion can be supplied to the medium 10 by the electric field, the anion can be uniformly generated in the medium 10 located below the electron emitting region 7 of the surface electrode 3 and the electron emitting region 7 Electric stimulation can be uniformly applied to the cells 11 located in the lower part. Therefore, it is possible to uniformly apply electrical stimulation to cells 11 to which electrical stimulation is desired. Further, since the electron emission region 7 has a circular shape, the uniformity of the amount of electron emission in the electron emission region 7 can be improved, and uniform electrical stimulation can be given to the cells 11 located below the electron emission region 7. You can

細胞刺激装置30による電気刺激(イオン照射)は、例えば、播種された細胞が細胞分裂を始めるタイミングから開始することができる。
また、細胞11が定着した培地10に対するイオン照射は、細胞種に適した照射量、照射間隔、照射タイミングを定めて行うことができる。
円形電子放出素子20から電子を放出させる時間(電源装置21a、21bにより電圧を印加する時間)は、例えば、5秒間以上1分間以内とすることができるが細胞種や増殖や分化誘導等の目的により任意に変える事ができる。
また、第1又は第2実施形態の円形電子放出素子20についての記載は、矛盾がない限り第3実施形態の細胞刺激装置30に含まれる円形電子放出素子20について当てはまる。
The electrical stimulation (ion irradiation) by the cell stimulator 30 can be started, for example, at the timing when the seeded cells start cell division.
Ion irradiation of the medium 10 on which the cells 11 are fixed can be performed by setting the irradiation amount, irradiation interval, and irradiation timing suitable for the cell type.
The time for emitting electrons from the circular electron-emitting device 20 (the time for applying voltage by the power supply devices 21a and 21b) can be set to, for example, 5 seconds or more and 1 minute or less, but the purpose of cell type, proliferation, induction of differentiation, etc. Can be changed arbitrarily.
Further, the description of the circular electron emitting device 20 of the first or second embodiment applies to the circular electron emitting device 20 included in the cell stimulating device 30 of the third embodiment unless there is a contradiction.

第4実施形態
第4実施形態は、細胞刺激装置に関する。
図8は本実施形態の細胞刺激装置30の概略上面図であり、図9は培養容器23の概略斜視図である。図10は、図8に示した細胞培養容器30と図9に示した培養容器23を破線B−Bが一致するように組み合わせた細胞培養容器30の破線B−Bにおける概略断面図である。
本実施形態では、蓋部材27に複数の電子放出部29a〜29f(これらを総称して電子放出部29という)が取り付けられており、各電子放出部29a〜29fは、電荷回収電極8、下部電極接続端子26(26a〜26f)、表面電極接続端子25(25a〜25f)、円形電子放出素子20(20a〜20f)及び基材13(13a〜13f)を備える。電子放出部29は、図5、図6(a)〜(d)に示したような細胞刺激装置30である。第1及び第2実施形態の円形電子放出素子20についての記載は、矛盾がない限り電子放出部29a〜29fに含まれる円形電子放出素子20について当てはまる。また、第3実施形態の細胞刺激装置30についての記載は、矛盾がない限り電子放出部29又は第4実施形態の細胞刺激装置30について当てはまる。
Fourth Embodiment The fourth embodiment relates to a cell stimulator.
FIG. 8 is a schematic top view of the cell stimulator 30 of this embodiment, and FIG. 9 is a schematic perspective view of the culture container 23. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view taken along the broken line BB of the cell culture container 30 in which the cell culture container 30 shown in FIG. 8 and the culture container 23 shown in FIG. 9 are combined so that the broken lines BB coincide with each other.
In the present embodiment, a plurality of electron emitting portions 29a to 29f (these are collectively referred to as electron emitting portions 29) are attached to the lid member 27, and each of the electron emitting portions 29a to 29f includes a charge recovery electrode 8 and a lower portion. The electrode connection terminals 26 (26a to 26f), the surface electrode connection terminals 25 (25a to 25f), the circular electron emission devices 20 (20a to 20f), and the base material 13 (13a to 13f) are provided. The electron emission unit 29 is the cell stimulating device 30 as shown in FIGS. 5 and 6A to 6D. The description of the circular electron emitting device 20 of the first and second embodiments applies to the circular electron emitting device 20 included in the electron emitting portions 29a to 29f unless there is a contradiction. Further, the description of the cell stimulator 30 of the third embodiment applies to the electron emission unit 29 or the cell stimulator 30 of the fourth embodiment unless there is a contradiction.

培養容器23は、細胞11を培養するための培地10を収容する複数のウェル24a〜24f(これらを総称してウェル24という)を有する。各ウェル24a〜24fにおいて培地10で細胞11を培養することができる。培養容器23が有するウェル24の数は、例えば、6、12、18、24、32、48、96である。また、ウェル24は円形のくぼみである。例えば、図9に示した培養容器23は、6つのウェル24a〜24fを有する。   The culture container 23 has a plurality of wells 24a to 24f (collectively referred to as wells 24) that accommodate the medium 10 for culturing the cells 11. The cells 11 can be cultured in the medium 10 in each well 24a to 24f. The number of wells 24 included in the culture container 23 is, for example, 6, 12, 18, 24, 32, 48, 96. The well 24 is a circular recess. For example, the culture container 23 shown in FIG. 9 has six wells 24a to 24f.

蓋部材27は、培養容器23に組み合わせてウェル24に蓋をすることができる形状を有する。また、電子放出部29は、培養容器23に蓋部材27を組み合わせた際に電子放出部29がウェル24中に位置し、表面電極3の電子放出領域7が培地10の表面と対向するように蓋部材27に固定される。また、培養容器23の各ウェル24に対応する電子放出部29が蓋部材27に取り付けられていてもよい。また、各電子放出部29は、蓋部材27と培養容器23とを組み合わせた際に、対応するウェル24と同心円となるように蓋部材27に固定されていてもよい。
例えば、図8に示した細胞刺激装置30は、培養容器23の6つのウェル24a〜24fに対応する6つの電子放出部29a〜29fを有している。また、蓋部材27を培養容器23に組み合わせると、図10に示した細胞刺激装置30のように、各電子放出部29a〜29fはウェル24中に位置し、各円形電子放出素子20a〜20fは、各ウェル24中の培地10の表面に対向するように配置される。
The lid member 27 has a shape that can be combined with the culture container 23 to cover the well 24. Further, the electron emitting portion 29 is positioned so that the electron emitting portion 29 is located in the well 24 when the lid member 27 is combined with the culture container 23, and the electron emitting region 7 of the surface electrode 3 faces the surface of the culture medium 10. It is fixed to the lid member 27. Further, the electron emitting portion 29 corresponding to each well 24 of the culture container 23 may be attached to the lid member 27. Further, each electron emitting portion 29 may be fixed to the lid member 27 so as to be concentric with the corresponding well 24 when the lid member 27 and the culture vessel 23 are combined.
For example, the cell stimulator 30 shown in FIG. 8 has six electron emitting portions 29a to 29f corresponding to the six wells 24a to 24f of the culture container 23. Further, when the lid member 27 is combined with the culture vessel 23, each electron emitting portion 29a to 29f is located in the well 24 and each circular electron emitting element 20a to 20f is arranged like the cell stimulating device 30 shown in FIG. , Are arranged so as to face the surface of the medium 10 in each well 24.

2:下部電極 3:表面電極 4:中間層 5:絶縁層 6:開口 7:電子放出領域 8、8a〜8f:電荷回収電極 10:培地 11:細胞 13、13a〜13f:基材 14:絶縁体層 15:気相 16:開口 20、20a〜20f:円形電子放出素子 21、21a、21b:電源装置 23:培養容器 24、24a〜24f:ウェル 25、25a〜25f:表面電極接続端子 26、26a〜26f:下部電極接続端子 27:蓋部材 28:溝 29、29a〜29f:電子放出部 30:細胞刺激装置   2: Lower electrode 3: Surface electrode 4: Intermediate layer 5: Insulating layer 6: Opening 7: Electron emission region 8, 8a to 8f: Charge recovery electrode 10: Medium 11: Cell 13, 13a to 13f: Base material 14: Insulation Body layer 15: Gas phase 16: Opening 20, 20a to 20f: Circular electron-emitting device 21, 21a, 21b: Power supply device 23: Culture vessel 24, 24a to 24f: Well 25, 25a to 25f: Surface electrode connection terminal 26, 26a-26f: Lower electrode connection terminal 27: Lid member 28: Groove 29, 29a-29f: Electron emission part 30: Cell stimulator

Claims (10)

下部電極と、前記下部電極に対向する表面電極と、前記下部電極と前記表面電極との間に配置された中間層と、開口を有する絶縁層とを備え、
前記絶縁層は、前記下部電極と前記中間層との間、又は前記中間層と前記表面電極との間に配置され、
前記下部電極、前記中間層及び前記表面電極は、前記下部電極と前記表面電極との間に電位差を生じさせることにより前記中間層に電流が流れ、前記表面電極の電子放出領域から電子が放出されるように設けられ、
前記電子放出領域は、前記絶縁層の前記開口により定められ、
前記開口は、円形又は一部が欠けた円形であることを特徴とする円形電子放出素子。
A lower electrode, a surface electrode facing the lower electrode, an intermediate layer arranged between the lower electrode and the surface electrode, and an insulating layer having an opening,
The insulating layer is disposed between the lower electrode and the intermediate layer, or between the intermediate layer and the surface electrode,
The lower electrode, the intermediate layer, and the surface electrode generate a potential difference between the lower electrode and the surface electrode, so that a current flows in the intermediate layer, and electrons are emitted from an electron emission region of the surface electrode. Is provided,
The electron emission region is defined by the opening in the insulating layer,
The circular electron-emitting device is characterized in that the opening has a circular shape or a partially lacking circular shape.
前記下部電極、前記中間層及び前記表面電極は、円形、一部が欠けた円形又は環帯形状であり、
前記絶縁層は、前記開口を囲む環帯形状を有する請求項1に記載の円形電子放出素子。
The lower electrode, the intermediate layer and the surface electrode are circular, partially lacking circular or annular shape,
The circular electron emission device according to claim 1, wherein the insulating layer has an annular shape surrounding the opening.
請求項1又は2に記載の円形電子放出素子と、電荷回収電極とを備え、
前記円形電子放出素子は、円形、一部が欠けた円形又は環帯形状であり、かつ、細胞を培養するための培地に気相を介して電荷を供給するように設けられ、
前記電荷回収電極は、前記培地から電荷を回収するように設けられた細胞刺激装置。
A circular electron emission device according to claim 1 or 2, and a charge recovery electrode,
The circular electron-emitting device has a circular shape, a partially lacking circular shape or an annular shape, and is provided so as to supply an electric charge to a medium for culturing cells via a gas phase,
The said charge recovery electrode is a cell stimulator provided so that a charge may be collect|recovered from the said culture medium.
円柱形状の基材をさらに備え、
前記円形電子放出素子は、前記基材の上面上に取り外し可能に固定された請求項3に記載の細胞刺激装置。
Further provided with a cylindrical base material,
The cell stimulator according to claim 3, wherein the circular electron-emitting device is detachably fixed on the upper surface of the base material.
前記円形電子放出素子は、一部が欠けた円形であり、
前記電荷回収電極は、ピン電極又は棒電極であり、前記円形電子放出素子の欠けた領域において前記基材から突出する請求項4に記載の細胞刺激装置。
The circular electron-emitting device has a circular shape with a part cut off,
The cell stimulator according to claim 4, wherein the charge recovery electrode is a pin electrode or a rod electrode and protrudes from the base material in a region where the circular electron emission element is lacking.
前記円形電子放出素子は、環帯形状であり、
前記電荷回収電極は、ピン電極又は棒電極であり、前記円形電子放出素子の中心の開口において前記基材から突出する請求項4に記載の細胞刺激装置。
The circular electron-emitting device has an annular shape,
The cell stimulator according to claim 4, wherein the charge recovery electrode is a pin electrode or a rod electrode, and protrudes from the base material at an opening at the center of the circular electron emission element.
前記電荷回収電極は、円筒形状又は一部が欠けた円筒形状を有し、かつ、前記円形電子放出素子を囲むように前記基材から突出する請求項4に記載の細胞刺激装置。   The cell stimulator according to claim 4, wherein the charge recovery electrode has a cylindrical shape or a cylindrical shape with a part thereof cut off, and protrudes from the base material so as to surround the circular electron-emitting device. 前記電荷回収電極は、絶縁体層により部分的に覆われた電極であり、
前記絶縁体層は、前記円形電子放出素子と前記電荷回収電極との間に配置された請求項3〜7のいずれか1つに記載の細胞刺激装置。
The charge recovery electrode is an electrode partially covered by an insulating layer,
The cell stimulator according to any one of claims 3 to 7, wherein the insulator layer is arranged between the circular electron-emitting device and the charge recovery electrode.
電源装置をさらに備え、
前記電源装置は、前記下部電極と前記表面電極との間に電位差を生じさせることができるように設けられ、かつ、前記円形電子放出素子と前記電荷回収電極との間に電位差を生じさせることができるように設けられた請求項3〜8のいずれか1つに記載の細胞刺激装置。
Further equipped with a power supply,
The power supply device is provided so as to generate a potential difference between the lower electrode and the surface electrode, and may generate a potential difference between the circular electron-emitting device and the charge recovery electrode. The cell stimulating device according to any one of claims 3 to 8, which is provided so as to be capable.
前記培地を収容するための円形のウェルを有する培養容器をさらに備え、
前記円形電子放出素子は、前記表面電極が前記ウェルに収容された前記培地の表面と気相を挟んで対向するように配置された請求項3〜9のいずれか1つに記載の細胞刺激装置。
Further comprising a culture vessel having a circular well for containing the medium,
10. The cell stimulating device according to claim 3, wherein the circular electron-emitting device is arranged so that the surface electrode faces the surface of the medium contained in the well with a gas phase interposed therebetween. ..
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