JP5874169B2 - Dispensing device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、微生物検査を迅速に且つ正確に行うことができる微生物培養シートの製造に好適に用いられるディスペンス装置に関する。 The present invention relates to a dispensing apparatus suitably used for manufacturing a microorganism culture sheet capable of performing a microorganism test quickly and accurately, for example.
微生物の存在を確認したり、微生物数を測定したりする方法としては、寒天平板混釈法がある。この方法では、培地としてあらかじめ滅菌したシャーレに形成した寒天培地を使用するため、寒天培地を高圧蒸気滅菌するためのオートクレーブや、微生物検査を無菌的に行うことができる検査室が必要となる。また、微生物のサンプリングから試料液の調製、分注、培地との混釈、培養、計数に至る微生物検査の操作には熟練を要する。そこで、高度の熟練を必要とすることなく、簡便に微生物検査を行うことができる乾燥した培養層を備える微生物培養シートの開発が進められてきた。 As a method for confirming the presence of microorganisms or measuring the number of microorganisms, there is an agar plate mixing method. In this method, since an agar medium formed in a petri dish sterilized in advance is used as a medium, an autoclave for high-pressure steam sterilization of the agar medium and a laboratory capable of performing microbial inspection aseptically are required. Moreover, skill is required for the operation of the microorganism test from the sampling of the microorganism to the preparation of the sample solution, dispensing, mixing with the medium, culture, and counting. Therefore, development of a microorganism culture sheet having a dried culture layer that can be easily tested for microorganisms without requiring a high degree of skill has been promoted.
これまで、報告されているシート状の微生物培養器としては、例えば、支持体の上部表面上に形成された水ベース接着剤組成物層と、該接着剤組成物層に付着されたゲル化剤を含む冷水溶解性粉末と、該冷水溶解性粉末を被覆するカバーシートとからなる培養基装置がある(特許文献1参照)。また、方形の粘着シート上に円形の水溶性高分子化合物層と多孔質マトリックス層とを積層し、上部に方形の透明フィルムを配設した微生物培養器がある(特許文献2参照)。 So far, as a sheet-shaped microorganism incubator reported so far, for example, a water-based adhesive composition layer formed on the upper surface of a support and a gelling agent attached to the adhesive composition layer There is a culture substrate device comprising a cold water-soluble powder containing a cover sheet and a cover sheet covering the cold water-soluble powder (see Patent Document 1). In addition, there is a microorganism incubator in which a circular water-soluble polymer compound layer and a porous matrix layer are laminated on a square pressure-sensitive adhesive sheet, and a square transparent film is disposed on the top (see Patent Document 2).
このような微生物培養シートにおける乾燥した培養層の形成方法としては、微生物を適切に発育させるために培養層にある程度の厚みが必要となる点を考慮して、スクリーン印刷等の各種の印刷方式やコーティング方式が用いられている。 As a method for forming a dried culture layer in such a microorganism culture sheet, various printing methods such as screen printing and the like are considered in consideration of the fact that a certain thickness is required for the culture layer in order to properly grow microorganisms. A coating method is used.
しかしながら、塗布する培地液が非相溶の分散系であったり、粘度が高い培地液を塗布する場合等では、印刷方式やコーティング方式が適さない場合があり、塗布領域の平滑性が低下する場合がある。微生物培養シートにおける培養層の厚さや平滑性は検査結果に大きな影響を与えるので、測定精度の低下に繋がる。 However, when the medium to be applied is an incompatible dispersion system or a medium with a high viscosity is applied, the printing method or coating method may not be suitable, and the smoothness of the application area may be reduced. There is. The thickness and smoothness of the culture layer in the microorganism culture sheet have a great influence on the test results, leading to a decrease in measurement accuracy.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、微生物の発育に必要十分で、且つ、均一な厚みの培養層を備え、正確な微生物検査を行うことが可能な微生物培養シートを、精度良く、且つ、連続的に製造することができる製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a microorganism culture sheet that is necessary and sufficient for the growth of microorganisms, has a culture layer of uniform thickness, and can perform an accurate microorganism test. An object of the present invention is to provide a manufacturing apparatus that can be manufactured accurately and continuously.
本発明者らは、基材シート上の所定の領域に対して、微生物の発育に必要な成分を含む培地液を、多孔ノズルを用いてディスペンス(分注)し、ディスペンスの際に、ノズルと基材とのクリアランスと、培地液の表面張力と、を利用した間接転写方式を用いることで、培地液が非相溶の分散系であったり高粘度であっても、培養層の厚さや平滑性を均一にでき、且つ、塗布領域への同時ディスペンスが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。 The present inventors dispense a medium solution containing components necessary for the growth of microorganisms to a predetermined region on the base sheet using a multi-hole nozzle, and when dispensing, By using an indirect transfer method that utilizes the clearance with the substrate and the surface tension of the culture medium, even if the culture medium is an incompatible dispersion or high viscosity, the thickness and smoothness of the culture layer It has been found that the properties can be made uniform and simultaneous dispensing to the coating area is possible, and the present invention has been completed. Specifically, the present invention provides the following.
(1) ディスペンス液供給手段と、前記ディスペンス液供給手段に接続され末端に多孔ノズルを有するディスペンス部と、前記ディスペンス部を少なくとも基材面に対して上下方向に移動可能な上下ディスペンス部可動手段と、を備え、
さらに、前記ディスペンス部が下方移動後に前記多孔ノズルと基材面との間に所定のクリアランスを有する位置で停止し、所定時間保持した後、上方へ移動するように前記上下ディスペンス部可動手段を制御する可動制御手段と、
前記所定時間保持中に所定量のディスペンス液の吐出を行うようにディスペンス液供給手段を制御する吐出制御手段と、を備えるディスペンス装置。
(1) Dispensing liquid supply means, a dispensing part connected to the dispensing liquid supply means and having a porous nozzle at the end, and an upper and lower dispensing part movable means capable of moving the dispensing part in the vertical direction at least with respect to the substrate surface. With
Furthermore, after the dispensing unit moves downward, the movable unit stops at a position having a predetermined clearance between the perforated nozzle and the substrate surface, holds the predetermined time, and then controls the movable means for moving the upper and lower dispensing units so as to move upward. Movable control means,
A dispensing apparatus comprising: a dispensing control unit configured to control a dispensing liquid supply unit so as to eject a predetermined amount of the dispensing liquid during the predetermined period of time;
(2) 前記ディスペンス部がさらに基材面に対して水平方向に移動可能な水平ディスペンス部可動手段を備える(1)記載のディスペンス装置。 (2) The dispensing apparatus according to (1), wherein the dispensing unit further includes a horizontal dispensing unit movable unit that is movable in a horizontal direction with respect to the substrate surface.
(3) 前記吐出制御手段は、前記ディスペンス液の吐出圧力を制御可能な圧力制御手段を備える(1)又は(2)記載のディスペンス装置。 (3) The dispensing apparatus according to (1) or (2), wherein the discharge control means includes pressure control means capable of controlling a discharge pressure of the dispense liquid.
(4) 前記ディスペンス液は、前記基材面上の所定の領域に乾燥した培養層を備える微生物培養シートを形成するための培地液である請求項1から3いずれか記載のディスペンス装置。
(4) The dispensing apparatus according to any one of
本発明のディスペンス装置によれば、微生物の発育に必要十分で、且つ、均一な厚みの培養層を形成できるので、コロニーが滲み難く、また、コロニーの形成速度に差が生じ難くなり、コロニー数の計測等の微生物検査を正確に行うことが可能となる。 According to the dispensing apparatus of the present invention, a culture layer having a uniform thickness that is necessary and sufficient for the growth of microorganisms can be formed. It is possible to accurately perform microbiological tests such as measurement of the above.
以下、本発明の具体的な実施形態について、本発明におけるディスペンス液の一例である培地液を基材面上の所定の領域に塗布形成して乾燥して得られる微生物培養シートの製造例を一例として挙げて詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。具体的には、本発明におけるディスペンス液は、培地液に限定されることはなく、例えば、化粧品の乳化ファンデーション等に適用可能である。 Hereinafter, as a specific embodiment of the present invention, an example of production of a microorganism culture sheet obtained by applying a medium solution, which is an example of a dispensing solution in the present invention, to a predetermined region on a substrate surface and drying it However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the object of the present invention. Specifically, the dispensing liquid in the present invention is not limited to a medium liquid, and can be applied to, for example, an emulsified foundation for cosmetics.
<ディスペンス装置の構成>
[ディスペンス装置の全体構成]
図1に示すように、このディスペンス装置100は、基材シート10上の所定の領域に、培養層30を形成するための培地液となるディスペンス液35を注入するための装置である。このディスペンス装置100は、ディスペンス液35を供給するディスペンス液供給手段110と、このディスペンス液供給手段110に接続され末端に多孔ノズル125を有するディスペンス部120と、このディスペンス部120を基材シート10の水平面に対して上下方向(図1におけるZ方向)に移動可能なZ方向可動手段130と、ディスペンス部120を基材シート10の水平面方向の一方向(図1におけるX方向)に移動可能なX方向可動手段140と、ディスペンス部120を基材シート10の水平面方向の他方向(図1におけるY方向)に移動可能なY方向可動手段150と、を備える。
<Configuration of dispensing device>
[Overall configuration of dispensing device]
As shown in FIG. 1, the dispensing
[ディスペンス液供給手段]
この実施形態におけるディスペンス液供給手段110は、ディスペンス液35を収容可能な中空筒状の容器本体111と、吐出圧力制御装置117と吐出圧力制御部116とからなる吐出制御手段118とから主に構成されている。
[Dispensing liquid supply means]
The dispense liquid supply means 110 in this embodiment is mainly composed of a hollow
容器本体111内には、容器内部のディスペンス液35を攪拌するための攪拌羽根113が略中央部の底部に配置されており、攪拌羽根113を回転させるための回転軸がモーター112に接続されている。
In the container
容器本体111と吐出圧力制御装置117とは液送可能な中空のチューブ114を介して接続されており、吐出圧力制御装置117とディスペンス部120とは同じく液送可能な中空のチューブ115を介して接続されている。
The container
吐出制御手段118を構成する一例である吐出圧力制御装置117と吐出圧力制御部116とは、いずれも公知のものが使用でき特に限定されない。また、吐出制御手段118は必ずしも圧力制御に限定させず、例えば流量計量式の流量制御であってもよく、容量計量式の容量制御であってもよい。
As the discharge
[ディスペンス部]
チューブ115の他端が接続されるディスペンス部120の先端には、多孔ノズル125が配置されている。この多孔ノズル125は、図4に示すように吐出面が全体として円形をなしており、吐出面には多数の吐出孔Kが形成されている。ノズルの吐出孔は、各々が等間隔で配置されていてもよいし、部分的に密に配置されていてもよい。本実施形態では、多孔ノズルの吐出孔Kの配置密度は、培養層30の外周付近に該当する箇所で部分的に高くなっている。このような態様によれば、培養層30の外周に枠層20を形成した場合に、枠層20と培養層30との間に隙間なく培地液を拡げることができる。
[Dispensing part]
A
[X方向/Y方向/Z方向可動手段]
ディスペンス部120は、図1のXYZ直交空間において、Zステージ上に配置されるとともに、Z方向可動手段130によって、Z方向にスライド可動可能となっており、これが本発明における上下ディスペンス部可動手段に相当する。さらに、この実施形態においては、ディスペンス部120を含むZ方向可動手段130自体が、X方向可動手段140、Y方向可動手段150によってX方向、Y方向にもスライド移動可能となっており、結果としてXYZ空間上の任意の点にディスペンス部120が移動可能となっている。この移動制御を行うのが可動制御手段160である。この実施態様においては、Z方向のみならず、XY方向への制御もこの可動制御手段160で行うことができる。Z方向可動手段130、X方向可動手段140、Y方向可動手段150、可動制御手段160はそれぞれ従来公知のステージ装置等を用いることができ特に限定されない。
[X direction / Y direction / Z direction movable means]
The
[枠部形成手段]
後述する図2の工程S1に示すように、基材シート10上には微生物培養シートの培養層30の範囲を画定するために、ホットメルト樹脂からなる円周状の枠層20があらかじめ形成される。このため、このディスペンス装置100においてはディスペンス部120とは別に、ホットメルトガン200が装着されている。このホットメルトガン200はディスペンス部120と同様にX方向/Y方向/Z方向に可動となっており、ホットメルト樹脂(図2におけるHM)が外部から供給可能であるとともに、先端に単独の吐出ノズル210を有し、図示しないガン制御部によって任意の箇所、形状にホットメルト樹脂を塗布可能であり、これによって円周状の枠層20を形成できる。
[Frame part forming means]
As shown in step S1 of FIG. 2, which will be described later, a
<ディスペンス装置の動作>
[前準備段階]
微生物培養シートの製造を一例として、このディスペンス装置100の動作について説明する。まず、アルコール系溶媒に、バインダー、ゲル化剤、栄養成分、発色指示薬、選択剤等を溶解又は分散させて、ディスペンス液35を調製して容器本体111内に投入し、攪拌羽根113を回転させて沈降を防ぐ。ここまでが前準備段階である。
<Operation of dispensing device>
[Preparation stage]
The operation of the
ディスペンス液35の粘度としては特に限定されないが、100〜2000cpの範囲のものも好適に使用できる。このような高粘度のディスペンス液35であっても本発明のディスペンス装置100を用いることで、厚さむらのない平滑な培養層30を形成できる点に本発明の特徴の一つがある。
Although it does not specifically limit as a viscosity of the dispensing
[枠層形成]
次に、図2の工程S1に示すように、本発明における基材に相当する基材シート10をXY面上に配置する。ここでいう基材シート10の塗布面が本発明における基材面に相当する。このとき図6を併せて参照すると、微生物培養シートは図6(A)の状態である。なお、図2における各工程の上段はX方向から見た正面図であり、下段は基材シート10をZ方向から見た平面図である。そして、ホットメルトガン200のX方向稼動手段/Y方向稼動手段/Z方向稼動手段(図示せず)の、いずれか又は複数を可動させることで、所望の位置にホットメルトガン200を配置し、例えばガン制御部からの制御によりホットメルトを吐出しながらノズル210を回転移動させることで円周状の枠層20を形成する。微生物培養シートは図6(B)の状態である。
[Frame layer formation]
Next, as shown in step S1 of FIG. 2, a
なお、図2の工程S1の下段に示すように、一の枠層20の形成後に、ホットメルトガン200のX方向稼動手段及び/又はY方向稼動手段を可動させ、基材シート10上におけるXY座標位置を変更することで、複数の枠層20をあらかじめ形成してもよい。
2, after the formation of the one
[ディスペンス]
次に、ディスペンス装置100のX方向可動手段140、Y方向可動手段150のいずれか又は双方を可動させることで、所望の枠層20のXY座標位置と、多孔ノズル125のXY座標位置が重なるように調整する。両者のXY座標位置が重なればよく、所望の枠層20のほうを移動して調整してもよい。このときZ方向のディスペンス部120の位置は充分に基材シート10から離間している(図3(a)の状態)。
[Dispensing]
Next, by moving one or both of the X-direction
このとき、基材シート10上の枠層20と、多孔ノズル125の吐出面とは互いに対向するように配置されており、図6(C)に示すように基材シート10上の枠層20に囲まれた凹部領域を複数の分割領域Pに仮想分画し、それぞれの分割領域Pに対応して割り当てられている吐出孔Kを有する多孔ノズル125、言い換えれば分割領域の数と同数の吐出孔Kを有する多孔ノズル125が配置される。
At this time, the
多孔ノズル125の各吐出孔Kの孔径は、0.1〜3.0mm/個であることが好ましく、0.1〜2.0mm/個であることがより好ましく、0.5〜2.0mm/個であることが最も好ましい。上記範囲であれば、培地液の液ダレや詰まりが生じ難い。特に、分散系の培地液の場合には、孔が大きすぎると液ダレや塗布後のムラが生じやすく、孔が小さすぎると分散する栄養成分等の粒径によっては詰まりが生じやすくなる。なお、個々の孔径は、上記範囲内であれば全て同じ大きさでなくてもよい。また、多孔ノズル125の吐出孔Kの配置密度は、5〜20個/cm2であることが好ましく、5〜16個/cm2であることがより好ましく、8〜16個/cm2であることが最も好ましい。配置密度が5個/cm2未満であると、培地液が十分に拡がらず、均一な厚みの培養層や厚みのある培養層の形成が困難となる場合がある。配置密度が20個/cm2を超えると、孔同士の隙間が狭くなるため、分注の際に培地液同士が接触し、良好に分注することができない場合がある。なお、多孔ノズル125としては、例えば、武蔵エンジニアリング社製のマルチノズルMNシリーズ等の一般に市販されているものも使用することができる。
The diameter of each discharge hole K of the
この状態で、図3(b)に示すようにZ方向可動手段130を制御してディスペンス部120を下方に移動して、図5(a)に示すようにノズル先端部と基材シート10面との距離がhとなる点で停止させる。この離間距離hは本発明におけるクリアランスに相当し、ディスペンス液35の粘度やノズル径等によってあらかじめ設定される。適宜設定可能であるが、好ましくは0.2〜2.0mmである。
In this state, as shown in FIG. 3 (b), the Z-direction
次いで、吐出制御手段118を動作させ、多孔ノズル125から図5(b)に示すように吐出を開始する。この図5(b)の段階では、吐出孔Kからの吐出量は最終吐出量より少ない量であり、その表面張力によってノズル先端から自重で垂れ下がった涙形の滴下体35bの状態となる。その後、吐出を続けることで、図5(c)の状態まで滴下体35cが成長する。この辺りで吐出孔Kからの吐出量が最終吐出量に近くなる。さらに吐出を続けると、図5(d)のように基材シート10上に滴下体35dが接触して、滴下体は基材シート10との濡れ性の関係で基材シート10側へ移行し転写されていく。その後、多孔ノズル125を上方に離間させてhより大きくすることで、図5(e)や図6(D)のような半球状の滴下体35eを瞬間的に経て、拡散し、図5(f)や図6(E)のようにレベリングして平滑化する。
Next, the discharge control means 118 is operated, and discharge is started from the
吐出制御手段118の動作開始タイミングとしては、図5(a)の離間距離hの状態が好ましいが、その若干前の下降段階であってもよい。吐出制御手段118の動作終了タイミングとしては、図5(d)の状態が好ましい。なお、離間距離hでの保持時間も吐出圧やディスペンス液35の粘度等の条件に応じて適宜設定可能であるが、その一例を挙げれば0.2〜5.0秒である。
The operation start timing of the discharge control means 118 is preferably the state of the separation distance h in FIG. 5A, but it may be a slightly lower stage before that. The operation end timing of the discharge control means 118 is preferably the state shown in FIG. The holding time at the separation distance h can also be set as appropriate according to conditions such as the discharge pressure and the viscosity of the dispensing
このように吐出制御手段118を制御することで、滴下体の表面張力によって滴下体の体積を所定範囲内に維持できるとともに、基材シート10へのディスペンス液35の濡れ性を利用することで、基材シート10への優れた転写性とその後のレベリング性とを発揮できる優れた方式である。
By controlling the discharge control means 118 in this way, the volume of the drop body can be maintained within a predetermined range by the surface tension of the drop body, and by utilizing the wettability of the dispense liquid 35 to the
なお、図2の工程S2の下段に示すように、一の枠層20へのディスペンス完了後に、X方向可動手段140及び/又はY方向可動手段150を可動させ、基材シート10上におけるXY座標位置を変更することで、複数の枠層20へのディスペンスを連続的に行うことももちろん可能である。そして工程S1と工程S2とを組み合わせることで(工程S3)、基材シート10上の複数の箇所に培養層30を形成できる。
As shown in the lower part of step S2 in FIG. 2, after the dispensing to one
[後工程]
その後、図示しない熱風等の乾燥装置によって所定の乾燥工程を経てディスペンス液35を培養層30とした後、二軸延伸ポリプロピレンフィルム等のカバーフィルム40を、上記培養層30を形成した基材シート10上に積層し、一辺の端部を接着し、必要に応じて図示しない裁断装置で個別に裁断することで微生物培養シートを製造することができる。
[Post-process]
Then, after a predetermined drying process is performed by a drying device such as hot air (not shown), the dispensing
このようにして製造された微生物培養シートは、図7に示すように、方形の基材シート10上に培養層30を備えている。培養層30の外周には疎水性樹脂からなる円形の枠層20が形成されており、培養層30は、枠層20に囲まれた凹部領域に形成されている。また、枠層20と培養層30との間には隙間がなく、両層は接触している。そして、枠層20と培養層30とを被覆するように、方形の透明カバーシート40が設けられている。
As shown in FIG. 7, the microorganism culture sheet manufactured in this way includes a
この微生物培養シートによれば、培養層30の外周に円形の枠層20が形成されているので、被検液を遺漏させることなく、所定の範囲に確実に拡げることができる。また、枠層20は疎水性樹脂で形成されているので、培養層30上に被検液を接種した場合でも、枠層20が被検液によって崩れることがない。さらに、枠層20と培養層30とは接触しているので、隙間に被検液が貯留することがなく、培養層30上に被検液を均一に拡げることができる。そして、本発明のディスペンス装置を用いることで、微生物の発育に必要十分で、且つ、均一な厚みの培養層を形成できるので、コロニーが滲み難く、また、コロニーの形成速度に差が生じ難くなり、コロニー数の計測等の微生物検査を正確に行うことが可能となる。
According to this microorganism culture sheet, since the
10 基材シート
20 枠層
30 培養層
35 ディスペンス液
40 カバーシート
100 ディスペンス装置
110 ディスペンス液供給手段110
118 吐出制御手段
120 ディスペンス部
130 Z方向可動手段
140 X方向可動手段
150 Y方向可動手段
160 可動制御手段
K 吐出孔
P 分割領域
DESCRIPTION OF
118
Claims (4)
さらに、前記ディスペンス部が下方移動後に前記多孔ノズルと基材面との間に所定のクリアランスを有する位置で停止し、所定時間保持した後、上方へ移動するように前記上下ディスペンス部可動手段を制御する可動制御手段と、
前記所定時間保持中に所定量のディスペンス液の吐出を行うようにディスペンス液供給手段を制御する吐出制御手段と、を備え、
前記多孔ノズルは、5〜20個/cm2の配置密度で吐出孔を有し、
前記ディスペンス液は、微生物培養シートを形成するための培地液であるディスペンス装置。 Dispensing liquid supply means including a dispensing liquid, a dispensing part connected to the dispensing liquid supply means and having a porous nozzle at the end, and a vertical dispensing part movable means capable of moving the dispensing part in the vertical direction at least with respect to the substrate surface And comprising
Furthermore, after the dispensing unit moves downward, the movable unit stops at a position having a predetermined clearance between the perforated nozzle and the substrate surface, holds the predetermined time, and then controls the movable means for moving the upper and lower dispensing units so as to move upward. Movable control means,
A discharge control means for controlling the dispense liquid supply means to discharge a predetermined amount of the dispense liquid during the predetermined time holding, and
The porous nozzle have a discharge hole at a placement density of 5 to 20 / cm 2,
The dispensing device is a medium solution for forming a microorganism culture sheet .
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