JP7024970B2 - Coating unit and fine coating equipment - Google Patents
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Description
本発明は、液状物質を塗布する塗布ユニットおよび塗布ユニットを備えた微細塗布装置に関し、特に塗布針を用いて微細に塗布することが可能な塗布ユニットおよび微細塗布装置に関する。 The present invention relates to a coating unit and a fine coating device including a coating unit for applying a liquid substance, and more particularly to a coating unit and a fine coating device capable of finely coating using a coating needle.
液状物質の塗布によりパターンを形成するものとしては、例えば電気・電子部品等に使用される回路パターン等がある。このような回路パターンを形成するためにはインクジェット方式などの塗布装置が一般的に用いられている。インクジェット方式の塗布装置においては、塗布すべき液状物質として粘性の高い材料を用いた場合にはノズルの先端で目詰まりするおそれがあるため、微細な回路パターン等を描画することにおいては問題を有するものであった。このため、インクジェット方式に代わって微細な回路パターン等の描画を簡単に、且つ高精度に行うことが可能な微細塗布装置が求められている。 As a pattern formed by applying a liquid substance, for example, there is a circuit pattern used for electric / electronic parts and the like. In order to form such a circuit pattern, a coating device such as an inkjet method is generally used. In an inkjet coating device, if a highly viscous material is used as the liquid substance to be coated, the tip of the nozzle may be clogged, which causes a problem in drawing a fine circuit pattern or the like. It was a thing. Therefore, instead of the inkjet method, there is a demand for a fine coating device capable of drawing fine circuit patterns and the like easily and with high accuracy.
また、微細なパターンの描画が可能となる微細塗布装置においては、上記のような電気・電子部品等の工業用としての分野における使用の他に、他の分野の用途においてもその使用が検討されている。 Further, in a fine coating device capable of drawing a fine pattern, in addition to the above-mentioned use in the field of industrial use such as electric / electronic parts, its use is also considered for applications in other fields. ing.
近年、液状物質として細胞を懸濁した溶液を用いて、微細塗布装置による塗布動作により、生体外で細胞の三次元組織を構築することが検討されている。生体外で細胞の三次元組織を構築する技術は、創薬研究および再生医療研究において重要であり、特にヒト生体組織に近い細胞組織の構築が求められている。 In recent years, it has been studied to construct a three-dimensional tissue of cells in vitro by a coating operation using a fine coating device using a solution in which cells are suspended as a liquid substance. Techniques for constructing three-dimensional tissues of cells in vitro are important in drug discovery research and regenerative medicine research, and construction of cell tissues close to human living tissues is particularly required.
生体外で細胞を取り扱う場合、プラスチックディッシュやガラスシャーレ等の培養容器を用いて二次元的に細胞培養を行うのが一般的である。しかしながら、実際の生体内では細胞が三次元的に増殖して組織や臓器を形成しているため、生体内に近い培養環境を実現するためには三次元の細胞組織チップを構築し、その細胞組織チップに対して評価実験を行うことが創薬研究および再生医療研究の進展には重要である。 When handling cells in vitro, it is common to perform two-dimensional cell culture using a culture container such as a plastic dish or a glass petri dish. However, in an actual living body, cells proliferate three-dimensionally to form tissues and organs. Therefore, in order to realize a culture environment close to that in the living body, a three-dimensional cell tissue chip is constructed and the cells are formed. Performing evaluation experiments on tissue chips is important for the progress of drug discovery research and regenerative medicine research.
細胞同士が集合、凝集化した細胞組織チップ(細胞集合体)を、例えばウェルプレートにおける整列した複数のウェル(凹部)のそれぞれに配置して、それぞれの細胞集合体を評価するアッセイ法は、細胞機能の評価や、新規医薬品として有効な化合物を選択するスクリーニングにおいて広く用いられている。このような細胞集合体に対してアッセイ法を行うことにより、少量の試料で多項目を短時間で評価することが可能であり、迅速性、簡便性、安全性、再現性および高い信頼性を確保する点において有利である。 An assay method in which a cell tissue chip (cell aggregate) in which cells are aggregated and aggregated is placed in each of a plurality of aligned wells (recesses) in a well plate, for example, and each cell aggregate is evaluated is a cell. It is widely used in functional evaluation and screening to select effective compounds as new drugs. By performing an assay method on such a cell aggregate, it is possible to evaluate multiple items in a short time with a small amount of sample, and it is possible to evaluate quickness, convenience, safety, reproducibility and high reliability. It is advantageous in terms of securing.
細胞を基板上に精密パターニング配置する技術しては、フォトリソグラフィ技術で基板を加工して細胞接着を制御する方法と、細胞を直接プリントして配置および固定化する方法がある。近年では、細胞を三次元(3D)に配置および積層するための3Dプリンタ技術の進展に伴い、3Dプリンタを用いた細胞集合体の構築が検討されており、細胞集合体から得られた組織モデルによる創薬研究および再生医療への応用が盛んに展開されている。 Techniques for precision patterning and placement of cells on a substrate include a method of processing a substrate by photolithography technology to control cell adhesion and a method of directly printing cells for placement and immobilization. In recent years, with the development of 3D printer technology for arranging and stacking cells in three dimensions (3D), construction of a cell aggregate using a 3D printer has been studied, and a tissue model obtained from the cell aggregate has been studied. Is being actively developed for drug discovery research and regenerative medicine.
細胞集合体の構築のための3Dプリンタとしては、インクジェットプリンタ(inkjet printer:インクジェット方式サーマルタイプ、ピエゾタイプ)、マイクロ押出プリンタ(microextrusion printer:ディスペンサ方式)、レーザアシストプリンタ(laser-assisted printer:パルスレーザ方式)が存在する。しかしながら、これらのプリンタにおいては、吐出できる材料が制限されており、またプリント速度(作製速度)および解像度(吐出量)においても大きく制約を受けるものであった。さらに、従来の3Dプリンタにおいては、吐出する材料が細胞を含む細胞含有溶液の場合、吐出後の状態における製造すべき細胞集合体の細胞生存率および細胞密度等に関して問題を有するものであった。特に、高い粘性を有する細胞含有溶液から細胞集合体を製造する場合には、プリンタのノズルにおいて高粘性の溶液が目詰まりするおそれがあるため、高い解像度、即ち微細な細胞集合体を大量に製造することができず問題を有するものであった。 Inkjet printers (inkjet printers: inkjet thermal type, piezo type), microextrusion printers (dispenser type), laser-assisted printers (pulse lasers) are used as 3D printers for constructing cell aggregates. Method) exists. However, in these printers, the materials that can be ejected are limited, and the print speed (production speed) and the resolution (ejection amount) are also greatly restricted. Further, in the conventional 3D printer, when the material to be discharged is a cell-containing solution containing cells, there is a problem regarding the cell viability and cell density of the cell aggregate to be produced in the state after discharge. In particular, when cell aggregates are produced from a cell-containing solution having high viscosity, the highly viscous solution may be clogged at the nozzle of the printer, so high resolution, that is, fine cell aggregates are produced in large quantities. It was not possible to do so and had a problem.
また、細胞集合体における細胞の乾燥によるダメージを防止するためには、細胞をゲル化剤にて包埋する必要がある。細胞をゲル化剤にて包埋する場合、2液が混合されるとゲル化する2液性ゲル化剤が用いられている。なお、紫外線硬化型のゲル化剤や、熱硬化型のゲル化剤を用いた場合には、硬化時における紫外線および熱が細胞に対して悪影響を与えるため、このような硬化剤の使用は好ましいものではない。 In addition, in order to prevent damage caused by drying of cells in the cell aggregate, it is necessary to embed the cells with a gelling agent. When embedding cells with a gelling agent, a two-component gelling agent that gels when the two liquids are mixed is used. When an ultraviolet curable gelling agent or a thermosetting gelling agent is used, the use of such a curing agent is preferable because the ultraviolet rays and heat at the time of curing adversely affect the cells. It's not a thing.
2液性ゲル化剤を用いて細胞集合体を製造する場合には、2台のプリンタを使用し、一方のプリンタのノズルから細胞を含む一方のゲル化剤を所定位置に吐出して、他方のゲル化剤を他方のプリンタのノズルから一方のゲル化剤に対して高精度に吐出して、互いのゲル化剤を確実に反応させる必要がある。このように、異なるプリンタを使用して2液のゲル化剤を同じ位置に高精度に吐出してゲル化させ、細胞集合体を製造することは容易なことではない。また、2台のプリンタを用いるために、装置全体が大型化するという問題を有している。特に、インクジェット方式や、ディスペンサ方式のプリンタを用いて細胞集合体を製造する場合には、ゲル化剤として粘性の高い材料を用いた場合にはノズルの先端で目詰まりするおそれがあり、高い信頼性と高い精度を維持して所望量のゲル化剤を確実にノズルから吐出することは困難であった。 When producing a cell aggregate using a two-component gelling agent, two printers are used, and one gelling agent containing cells is ejected from the nozzle of one printer to a predetermined position and the other. It is necessary to eject the gelling agent from the nozzle of the other printer to the one gelling agent with high accuracy to ensure that the gelling agents react with each other. As described above, it is not easy to produce a cell aggregate by ejecting two liquid gelling agents to the same position with high accuracy and gelling them using different printers. Further, since two printers are used, there is a problem that the entire device becomes large. In particular, when a cell aggregate is produced using an inkjet printer or a dispenser printer, if a highly viscous material is used as the gelling agent, the tip of the nozzle may be clogged, which is highly reliable. It was difficult to reliably discharge the desired amount of gelling agent from the nozzle while maintaining the properties and high accuracy.
本発明は、高粘性の液状物質であったとしても、所望の塗布量で形成された微細パターン、若しくは液滴スポットを短時間(高速度)で大量に確実に描画することができる塗布ユニットおよび塗布ユニットを備えた微細塗布装置の提供を目的とするものである。 The present invention is a coating unit capable of reliably drawing a large amount of fine patterns or droplet spots formed with a desired coating amount in a short time (high speed) even if it is a highly viscous liquid substance. It is an object of the present invention to provide a fine coating apparatus equipped with a coating unit.
前記目的を達成するために、本発明に係る一態様の塗布ユニットは、
第1塗布液を貯留する第1塗布液容器と、
前記第1塗布液容器に貯留された前記第1塗布液に先端が浸漬可能であり、往復動作する第1塗布針と、
第2塗布液を貯留する第2塗布液容器と、
前記第2塗布液容器に貯留された前記第2塗布液に先端が浸漬可能であり、往復動作する第2塗布針と、を備え、
前記第1塗布針の先端に保持された前記第1塗布液を塗布対象物に接触塗布した位置に、前記第2塗布針の先端に保持された前記第2塗布液を接触塗布するように構成されている。
In order to achieve the above object, the coating unit of one aspect according to the present invention is
The first coating liquid container for storing the first coating liquid and
A first coating needle whose tip can be immersed in the first coating liquid stored in the first coating liquid container and reciprocates.
A second coating liquid container for storing the second coating liquid, and
A second coating needle whose tip can be immersed in the second coating liquid stored in the second coating liquid container and which reciprocates is provided.
The second coating liquid held at the tip of the second coating needle is contact-applied to the position where the first coating liquid held at the tip of the first coating needle is contact-applied to the object to be coated. Has been done.
本発明の塗布ユニットおよび微細塗布装置によれば、粘性の高い液状物質であっても、所望の塗布量で形成された微細パターン、若しくは液滴スポットを短時間で大量に確実に信頼性高く製造することができる。 According to the coating unit and the fine coating apparatus of the present invention, even if it is a highly viscous liquid substance, a fine pattern or droplet spots formed with a desired coating amount can be reliably produced in a large amount in a short time with high reliability. can do.
本発明における塗布ユニットおよび微細塗布装置は、工業用・産業用の各種設備における塗布動作に用いられる装置であり、例えば、粘性の高い接着剤等を使用する工業用・産業用の各種機器などに用いられる。また、本発明における塗布ユニットおよび微細塗布装置は、医学用の補助機器として、例えば細胞培養における塗布動作に用いることが可能である。後述する本発明の実施形態1においては、塗布対象の例示として細胞を含む2液性ゲル化剤の塗布動作について説明するが、本発明における塗布ユニットおよび微細塗布装置は、一般的には、工業用・産業用の各種設備における塗布動作、例えば、粘性の高い接着剤等を使用する工業用・産業用の各種機器における塗布動作において用いられる。 The coating unit and the fine coating device in the present invention are devices used for coating operations in various industrial / industrial equipment, for example, for various industrial / industrial equipment using a highly viscous adhesive or the like. Used. Further, the coating unit and the fine coating device in the present invention can be used as an auxiliary device for medical use, for example, for a coating operation in cell culture. In the first embodiment of the present invention described later, the coating operation of the two-component gelling agent containing cells will be described as an example of the coating target, but the coating unit and the fine coating device in the present invention are generally industrial. It is used in a coating operation in various industrial / industrial equipment, for example, in a coating operation in various industrial / industrial equipment using a highly viscous adhesive or the like.
先ず始めに、本発明に係る塗布ユニットおよび微細塗布装置における各種態様について記載する。 First, various aspects of the coating unit and the fine coating apparatus according to the present invention will be described.
本発明に係る第1の態様の塗布ユニットは、
第1塗布液を貯留する第1塗布液容器と、
前記第1塗布液容器に貯留された前記第1塗布液に先端が浸漬可能であり、往復動作する第1塗布針と、
第2塗布液を貯留する第2塗布液容器と、
前記第2塗布液容器に貯留された前記第2塗布液に先端が浸漬可能であり、往復動作する第2塗布針と、を備え、
前記第1塗布針の先端に保持された前記第1塗布液を塗布対象物に接触塗布した位置に、前記第2塗布針の先端に保持された前記第2塗布液を接触塗布するように構成されている。
The coating unit of the first aspect according to the present invention is
The first coating liquid container for storing the first coating liquid and
A first coating needle whose tip can be immersed in the first coating liquid stored in the first coating liquid container and reciprocates.
A second coating liquid container for storing the second coating liquid, and
A second coating needle whose tip can be immersed in the second coating liquid stored in the second coating liquid container and which reciprocates is provided.
The second coating liquid held at the tip of the second coating needle is contact-applied to the position where the first coating liquid held at the tip of the first coating needle is contact-applied to the object to be coated. Has been done.
本発明に係る第2の態様の塗布ユニットにおいては、前記の第1の態様の前記第2塗布針の先端直径を、前記第1塗布針の先端直径より大きく構成してもよい。 In the coating unit of the second aspect according to the present invention, the tip diameter of the second coating needle of the first aspect may be larger than the tip diameter of the first coating needle.
本発明に係る第3の態様の塗布ユニットは、前記の第1の態様または第2の態様において、前記第2塗布針の先端に保持された前記第2塗布液が接触塗布される塗布速度を、前記第1塗布針の先端に保持された前記第1塗布液が塗布対象物に接触塗布される塗布速度より遅くなるよう構成されてもよい。 The coating unit according to the third aspect of the present invention has a coating speed at which the second coating liquid held at the tip of the second coating needle is contact-applied in the first aspect or the second aspect. The first coating liquid held at the tip of the first coating needle may be configured to be slower than the coating speed at which the first coating liquid is contact-applied to the object to be coated.
本発明に係る第4の態様の塗布ユニットは、前記の第1の態様から第3の態様のいずれかの態様において、前記第1塗布針の先端に保持された前記第1塗布液が、塗布対象物に接触する直前で前記第1塗布針の塗布速度を遅くし、前記第2塗布針の先端に保持された前記第2塗布液が、塗布対象物に塗布された前記第1塗布液に接触する直前で前記第2塗布針の塗布速度を遅くするように構成されてもよい。 In the coating unit according to the fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects described above, the first coating liquid held at the tip of the first coating needle is applied. Immediately before coming into contact with the object, the coating speed of the first coating needle is slowed down, and the second coating liquid held at the tip of the second coating needle becomes the first coating liquid coated on the object to be coated. It may be configured to slow down the coating speed of the second coating needle immediately before contact.
本発明に係る第5の態様の塗布ユニットは、前記の第1の態様から第4の態様のいずれかの態様において、前記第1塗布針の先端に保持された前記第1塗布液が塗布対象物に接触する直前において、前記第1塗布針を一旦所定時間停止後に停止前の塗布速度より遅くするように構成されてもよい。 In the coating unit according to the fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects described above, the first coating liquid held at the tip of the first coating needle is the object to be coated. Immediately before coming into contact with an object, the first coating needle may be configured to be slower than the coating speed before stopping after being stopped for a predetermined time.
本発明に係る第6の態様の塗布ユニットは、前記の第1の態様から第5の態様のいずれかの態様における前記第2塗布針の先端に保持された前記第2塗布液が前記第1塗布液に接触する直前において、前記第2塗布針を一旦所定時間停止後に停止前の塗布速度より遅くするように構成してもよい。
In the coating unit according to the sixth aspect of the present invention, the second coating liquid held at the tip of the second coating needle in any one of the first to fifth aspects is the first. Immediately before contacting with the coating liquid , the second coating needle may be configured to be slower than the coating speed before the stop after temporarily stopping for a predetermined time.
本発明に係る第7の態様の塗布ユニットは、前記の第1の態様から第6の態様のいずれかの態様において、前記第2塗布針の塗布時の塗布対象物からの高さを、前記第1塗布針の塗布時の塗布対象物からの高さより高く設定してもよい。 In any of the first to sixth aspects, the coating unit according to the seventh aspect of the present invention has the height from the object to be coated when the second coating needle is applied. It may be set higher than the height from the object to be coated when the first coating needle is applied.
本発明に係る第8の態様の塗布ユニットは、前記の第1の態様から第7の態様のいずれかの態様において、前記第1塗布針により前記第1塗布液を塗布対象物に複数回塗布するよう構成されており、前記第1塗布針の塗布時の塗布対象物からの高さを塗布する毎に徐々に上昇させるよう構成されてもよい。 In the coating unit according to the eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, the first coating liquid is applied to the object to be coated a plurality of times by the first coating needle. The height from the object to be coated at the time of application of the first coating needle may be gradually increased each time the coating object is applied.
本発明に係る第9の態様の塗布ユニットは、前記の第1の態様から第8の態様のいずれかの態様において、前記第1塗布針および前記第2塗布針の先端は、塗布時の移動方向に直交する平面を含むよう構成されてもよい。 In the coating unit according to the ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth embodiments, the first coating needle and the tip of the second coating needle move during coating. It may be configured to include planes orthogonal to the direction.
本発明に係る第10の態様の塗布ユニットは、前記の第1の態様から第9の態様のいずれかの態様において、前記第1塗布針が前記第1塗布液容器を貫通して前記第1塗布液を塗布対象物に塗布するように構成され、前記第2塗布針が前記第2塗布液容器を貫通して前記第2塗布液を塗布対象物に塗布するよう構成されてもよい。 In the coating unit according to the tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth embodiments, the first coating needle penetrates the first coating liquid container and the first coating liquid container is used. The coating liquid may be configured to be applied to the object to be coated, and the second coating needle may be configured to penetrate the second coating liquid container and apply the second coating liquid to the object to be coated.
本発明に係る第11の態様の塗布ユニットは、前記の第1の態様から第10の態様のいずれかの態様において、前記第2塗布液容器に貯留される前記第2塗布液の貯容量を、前記第1塗布液容器に貯留される前記第1塗布液の貯容量より大きく構成されてもよい。 The coating unit according to the eleventh aspect of the present invention has a storage capacity of the second coating liquid stored in the second coating liquid container in any one of the first to tenth aspects. , It may be configured to be larger than the storage capacity of the first coating liquid stored in the first coating liquid container.
本発明に係る第12の態様の微細塗布装置は、前記の第1の態様から第11の態様のいずれかの態様における塗布ユニットと、
前記塗布ユニットにおける第1塗布針および第2塗布針により接触塗布される塗布対象物が載置され固定され、水平方向に移動可能なXYテーブルと、
前記塗布ユニットを鉛直方向に移動可能とする上下移動機構と、
を備えている。
The fine coating apparatus according to the twelfth aspect of the present invention includes the coating unit according to any one of the first to eleventh aspects described above.
An XY table on which an object to be coated, which is contact-coated by the first coating needle and the second coating needle in the coating unit, is placed and fixed, and which can be moved in the horizontal direction.
A vertical movement mechanism that enables the coating unit to move in the vertical direction,
It is equipped with.
本発明に係る第13の態様の微細塗布装置は、前記の第12の態様において、前記XYテーブルに載置された塗布対象物に接触塗布された塗布物を観察を行うための観察光学系ユニットを備えてもよい。 The fine coating apparatus according to the thirteenth aspect of the present invention is an observation optical system unit for observing a coated object contact-coated with an object to be coated placed on the XY table in the twelfth aspect. May be provided.
本発明に係る第14の態様の微細塗布装置は、前記の第12の態様または第13の態様において、前記XYテーブルに載置された塗布対象物に接触塗布された塗布物を評価するための評価系装置を備えてもよい。 The fine coating apparatus according to the fourteenth aspect of the present invention is for evaluating the coated object contact-applied to the coated object placed on the XY table in the twelfth aspect or the thirteenth aspect. An evaluation system device may be provided.
本発明に係る微細塗布装置は、液状物質として各種の塗布液を用いることが可能であり、例えば2液性接着剤等の工業用・産業用に用いられる塗布液の他に、細胞を含む2液性ゲル化剤を塗布液として用いて細胞チップおよび細胞組織チップの製造を行うことが可能である。なお、以下の実施形態においては、工業用・産業用に用いられる塗布液の一例として微細塗布装置の塗布液として細胞を含む2液性ゲル化剤を用いた場合について説明する。 The fine coating apparatus according to the present invention can use various coating liquids as liquid substances, and contains cells in addition to the coating liquids used for industrial and industrial purposes such as two-component adhesives. It is possible to produce cell chips and cell tissue chips using a liquid gelling agent as a coating liquid. In the following embodiment, a case where a two-component gelling agent containing cells is used as the coating liquid of the fine coating apparatus will be described as an example of the coating liquid used for industrial use.
本発明に係る微細塗布装置は、後述する実施形態において具体的な例示を用いて説明するように、塗布針の先端に付着させた数pL(ピコリットル)の微少な液滴を一回当たり極短時間で、例えば0.1秒で対象物の所定位置に高精度に塗布できる装置であり、細胞チップおよび細胞組織チップの製造において安全性および再現性が高く、自動化が可能であり、短時間で大量の信頼性の高い細胞チップおよび細胞組織チップ(細胞集合体)の製造することができる。 The fine coating apparatus according to the present invention has a small droplet of several pL (picolitre) attached to the tip of the coating needle as an electrode per time, as described with reference to specific examples in the embodiments described later. It is a device that can be applied to a predetermined position of an object in a short time, for example, 0.1 seconds, with high safety and reproducibility in the production of cell chips and cell tissue chips, and can be automated in a short time. It is possible to produce a large amount of highly reliable cell chips and cell tissue chips (cell aggregates).
なお、実施形態において用いる細胞チップとは、例えば培養容器において実質的に個々の細胞が分散して接着している状態の実質的に1つの細胞で形成されたチップである。また、細胞組織チップとは、基板上で細胞が集合、凝集、積層化して組織化し、機能している状態の細胞集合体のことをいい、細胞シートなどの二次元細胞集合体、細胞シートを重ね合わせた三次元細胞集合体を含む。 The cell chip used in the embodiment is, for example, a chip formed of substantially one cell in a state in which individual cells are dispersed and adhered to each other in a culture vessel. A cell tissue chip is a cell aggregate in a state in which cells are aggregated, aggregated, laminated, organized, and functioning on a substrate, and is a two-dimensional cell aggregate such as a cell sheet or a cell sheet. Includes superposed three-dimensional cell aggregates.
本発明においては、複数の塗布針を備えた、例えば2本の塗布針を備えた2針形式の塗布ユニットおよび塗布ユニットを備えた微細塗布装置を用いることにより、従来の塗布装置(プリンタ)では対応することが困難であったゲル化された細胞チップおよび細胞組織チップ(細胞集合体)を高速度で安定して製造することが可能となる。この結果、様々な細胞組織チップを自動化して無菌状態で多量に製造することが可能となる。従って、本発明に係る微細塗布装置は、細胞チップおよび細胞組織チップの製造は勿論のこと、例えば2液性接着剤等の工業用・産業用に用いられる塗布液を用いた場合においても所望の微細な描画パターンや液滴スポットを短時間で大量に確実に信頼性高く製造することが可能となる。 In the present invention, by using a two-needle type coating unit having a plurality of coating needles, for example, a two-needle type coating unit having two coating needles, and a fine coating apparatus having a coating unit, a conventional coating apparatus (printer) can be used. It becomes possible to stably produce gelled cell chips and cell tissue chips (cell aggregates), which have been difficult to deal with, at high speed. As a result, various cell tissue chips can be automated and manufactured in large quantities in an aseptic state. Therefore, the fine coating apparatus according to the present invention is desired not only for the production of cell chips and cell tissue chips, but also when a coating liquid used for industrial or industrial purposes such as a two-component adhesive is used. It is possible to reliably and reliably manufacture a large amount of fine drawing patterns and droplet spots in a short time.
次に、添付の図面を参照して本発明に係る塗布ユニットおよび微細塗布装置について具体的な構成例を示す実施形態を用いて説明する。なお、本発明に係る塗布ユニットおよび微細塗布装置は、以下に説明する実施形態の構成に限定されるものではなく、以下の塗布ユニットおよび微細塗布装置と同等の技術的思想による構成を含むものである。 Next, the coating unit and the fine coating apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings by using an embodiment showing a specific configuration example. The coating unit and the fine coating device according to the present invention are not limited to the configurations of the embodiments described below, but include configurations based on the same technical ideas as the following coating units and fine coating devices.
(実施形態1)
以下、具体的な実施形態1について添付の図面を参照して説明する。図1は、実施形態1において用いる卓上型の微細塗布装置1を示す正面図である。図1に示す微細塗布装置1は、当該微細塗布装置1における設定、制御、および表示を行うための表示・制御部(図示省略)を備える。実施形態1の微細塗布装置1における表示・制御部としては、所謂パーソナルコンピュータ(PC)で構成される。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the
微細塗布装置1は、卓上に水平に配置された本体ベース2において、水平方向に移動可能なXYテーブル3と、XYテーブル3に対して上下方向(鉛直方向)に移動するように微調整可能な塗布ユニット4と、XYテーブル3上の塗布物(細胞等)を目視観察等を行うための観察光学系ユニット(例えば、CCDカメラ等)5Aと、作製された塗布物の計測等を行う計測機器を含む評価系装置(例えば、レザー変位計、白色干渉計等)5Bと、を備えている。XYテーブル3上には、塗布対象物として、例えば、細胞培養用容器である培養容器6として多数の凹み(ウェル)を有するウェルプレート等の器具が所定位置に載置され固定される。例えば、ウェルプレートの各ウェルには細胞含有溶液である塗布液が塗布されて、複数の細胞チップまたは細胞組織チップが作製される。なお、本発明の微細塗布装置としては、観察光学系ユニットおよび評価系装置5Bを備えない構成、若しくはいずれか一方を備える構成を含むものである。
The
なお、実施形態1においては、図1に示すように、卓上型の微細塗布装置1の構成で説明するが、本発明はこのような卓上型の構成に限定されるものではなく、実質的に同じ構成で大型化して培養室等に設置される大型の微細塗布装置1を含むものである。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the configuration of the tabletop type
上記のように構成された微細塗布装置1における塗布ユニット4は、XYテーブル3上の培養容器6の各ウェル内に細胞チップまたは細胞組織チップを作製するための細胞塗布動作を行うよう構成されている。以下、塗布ユニット4の構成および塗布ユニット4による細胞塗布動作について説明する。
The
[塗布ユニットの構成]
微細塗布装置1における塗布ユニット4は、2つの塗布機構(第1塗布機構4Aおよび第2塗布機構4B)を備えており、それぞれの塗布機構4A、4Bが独立して塗布動作を行うように構成されている。微細塗布装置1においては、細胞チップまたは細胞組織チップを作製するために、塗布液として2液性ゲル化剤を用いる構成であり、第1塗布機構4Aおよび第2塗布機構4Bが備えられている。
[Structure of coating unit]
The
図2の(a)は、塗布ユニット4における第1塗布機構4Aおよび第2塗布機構4Bに装着される塗布針7を示す図である。塗布針7は、針保持部8、およびその針保持部8に突設された針部9を有する。図2の(b)は、塗布針7における針部9の先端部分を示す拡大図である。実施形態1の塗布針9の先端部分は、円錐形状に形成されており、その先端9aが、XYテーブル4の水平面に対向するように平面(フラット)に形成されている。即ち、先端9aの平面は鉛直方向に直交する水平面である。
FIG. 2A is a diagram showing a
微細塗布装置1においては、第1塗布機構4Aに装着される塗布針7(第1塗布針7A)と、第2塗布機構4Bに装着される塗布針7(第2塗布針7B)とは、塗布針9の先端9aの直径が異なっているが、その他の構成は実質的に同じである。塗布針9の先端9aの直径dは、作製される細胞チップまたは細胞組織チップの形状に大きく関係している。実施形態1の微細塗布装置1において、塗布針9の先端9aの直径dは、第1塗布機構4Aに装着される第1塗布針7Aが、例えば330μmであり、第2塗布機構4Bに装着される第2塗布針7Bが、例えば1000μmであり、このように先端直径が異なる第1塗布針7Aおよび第2塗布針7Bを用いて微細な細胞チップまたは細胞組織チップを作製した。なお、実施形態1において、第1塗布針7Aおよび第2塗布針7Bにおける針保持部8、針部9、および先端9aは同じ参照符号を用いて説明する。
In the
図2の(b)に示すように、塗布針7の先端部分が円錐形状を有し、その先端9aが水平面であるため、先端9aを水平面に研磨することにより、先端9aの直径dは所望の直径に形成することが容易である。
As shown in FIG. 2B, since the tip portion of the
図3は、塗布ユニット4における塗布動作を模式的に示す図である。塗布ユニット4の塗布動作においては、第1塗布機構4Aによる第1塗布動作を行った後、第2塗布機構4Bによる第2塗布動作を行う。第1塗布機構4Aによる第1塗布動作により塗布される第1塗布液11Aは細胞を懸濁した第1ゲル化剤であり、第2塗布機構4Bにより塗布される第2塗布液11Bは第1塗布液11Aをゲル化するための第2ゲル化剤である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a coating operation in the
図3においては、第1塗布機構4Aにおける第1塗布動作を模式的に示している。図3に示すように、第1塗布機構4Aには、細胞含有溶液である第1塗布液11Aを所定量貯留する塗布液溜り10aが形成された第1塗布液容器10Aが設けられている。また、第1塗布機構4Aには、塗布液溜り10aを貫通して上下方向(鉛直方向)に高速移動(往復動作)する第1塗布針7Aが装着されている。
FIG. 3 schematically shows the first coating operation in the
第1塗布針7Aの第1塗布動作は、駆動源(例えば、モータ)の回転動作をリンク機構を介して往復動作に変換する駆動機構により達成される。第1塗布針7Aの上下方向(鉛直方向)の高速の複数回の往復動作は、第1塗布液容器10Aの上端に形成された貫通孔(上部孔10b)により、第1塗布針7Aの針部9が摺動可能に保持されており、第1塗布針7Aの高速動作の信頼性が確保されている。第1塗布針7Aは、第1塗布機構4Aにおいて第1塗布針7Aを高速動作させる駆動機構の所定位置に脱着可能に設けられており、例えば、駆動機構に対してマグネットの磁力により、またはネジ止め等により脱着可能な構成としている。
The first coating operation of the
上記のように、第1塗布機構4Aにおける駆動機構に固定された第1塗布針7Aは、上下方向(鉛直方向)における所定間隔の間を高速度で往復移動する。このような駆動機構の駆動制御、YXテーブル3および第1塗布機構4Aを備える塗布ユニット4の全体を上下方向(鉛直方向)に移動する上下移動機構の駆動制御の設定等は、表示・制御部において行われる。なお、第1塗布針7Aの上下方向の往復動作は超高速度であり、例えば1往復が、0.5秒以下、さらに0.1秒以下に設定することが可能である。
As described above, the
上記のように、塗布ユニット4における第1塗布機構4Aは、第1塗布針7Aを保持して上下方向に高速で往復動作するように構成されており、第1塗布針7Aは、細胞含有溶液である第1塗布液11Aを貯留する塗布液溜り10aに対して、上下方向(鉛直方向)に移動し貫通するように構成されている。塗布液溜り10aを有する第1塗布液容器10Aの上部および下部には第1塗布針7Aにより貫通される孔(上部孔10b、下部孔10c)が形成されている。
As described above, the
塗布ユニット4における第1塗布機構4Aは、上記のように構成されて第1塗布針7Aを駆動するが、塗布ユニット4における第2塗布機構4Bにおいても同様に構成されており、第2塗布針7Bが第2塗布液容器10B(図3の塗布液容器10A参照)の塗布液溜り(10a)を貫通して上下方向(鉛直方向)に高速移動(1往復動作)する。即ち、第2塗布針7Aの第2塗布動作は、駆動源(例えば、モータ)の回転動作をリンク機構を介して往復動作に変換する駆動機構により達成されている。なお、第1塗布針7Aの第1塗布動作および第2塗布針7Aの第2塗布動作においては、1つの駆動源の回転動作を第1リンク機構および第2リンク機構のそれぞれ介して伝達するように切り替える構成である。第1リンク機構および第2リンク機構においては、往復動作時の速度制御を行うことができるよう構成されている。
The
第1塗布機構4Aと第2塗布機構4Bとにおいては、前述のように、第1塗布針7Aと第2塗布針7Bの塗布針先端の直径が異なっている。また、第1塗布機構4Aと第2塗布機構4Bとにおける塗布動作の違いは、第1塗布動作の塗布回数が複数回であるのに対して、第2塗布動作の塗布回数が1回であることと、塗布動作の往復動作時における塗布針先端の最下点位置である。
As described above, the diameters of the coating needle tips of the
上記のように、第1塗布機構4Aによる第1塗布動作と、第2塗布機構4Bによる第2塗布動作は、塗布回数と、塗布時における先端最下点の位置以外は実質的に同様の動作である。このため、第2塗布機構4Bによる第2塗布動作については、図3の模式図を参照して第1塗布機構4Aの第1塗布動作を主として説明する。
As described above, the first coating operation by the
[塗布動作]
図3に示した第1塗布機構4Aによる第1塗布動作は、第1塗布容器10Aの塗布液溜り10aに貯留された細胞を含む第1塗布液11A(第1ゲル化剤)が塗布対象物である培養容器6のウェルの底面上に塗布される細胞塗布動作である。
[Applying operation]
In the first coating operation by the
細胞塗布動作においては、第1塗布針7Aが第1塗布容器10Aの塗布液溜り10aを通り抜けて、培養容器6のウェルの底面上に細胞を含む第1塗布液11Aが接触塗布される。この接触塗布とは、第1塗布針7Aの先端9aに保持されている極微量の第1塗布液11Aがウェルの底面に接触して塗布されるものであり、第1塗布針7Aの先端9aとウェルの底面との当接による塗布とは異なるものである。
In the cell coating operation, the
図3の(a)は、細胞塗布動作における第1塗布針7Aの塗布液浸漬状態を示している。この塗布液浸漬状態においては、第1塗布針7Aが上部孔10bから塗布液溜り10aに挿入されており、第1塗布針7Aの先端9aが塗布液溜り10aの第1塗布液11Aに浸漬している。この塗布液浸漬状態においては、第1塗布針7Aの先端9aが第1塗布液11Aに浸漬しているため、先端9aに付着する第1塗布液11Aが乾燥しない構成である。このとき、第1塗布容器10Aの下部孔10cの直径は微細(例えば、1mm以下)であるため、第1塗布液11Aが塗布液溜り10aから漏洩することはない。
FIG. 3A shows a state in which the
図3の(b)は、第1塗布針7Aの先端9aが第1塗布容器10Aの下部孔10cから突出して、先端9aが保持する第1塗布液11Aが培養容器6のウェルの底面に接触している塗布状態を示している。即ち、第1塗布針7Aの先端9aが塗布液溜り10aを貫通して突出した下降状態においては、第1塗布針7Aの先端部分には一定量の第1塗布液11Aが保持されている。このため、第1塗布針7Aの先端9aに保持された第1塗布液11Aがウェルの底面に接触することにより、第1塗布液11Aが第1塗布針7Aの先端9aからウェルの底面に移動し接触塗布される。培養容器6のウェルの底面に移動した微細な液滴スポットSは、その表面張力によりウェルの底面上に略半球状に盛り上がった状態となる。
In FIG. 3B, the
上記の第1塗布針7Aによる細胞塗布動作が、所定回数繰り返されて、第1塗布液11Aがウェルの底面上に接触塗布される。第1塗布針7Aによる所定回数の細胞塗布動作において、2回目以降の接触塗布では第1塗布針7Aの先端9aに保持されている第1塗布液11Aとウェルの底面上に塗布された第1塗布液11Aの液滴スポットSとの接触により塗布される。このように、細胞塗布動作が所定回数(例えば、10回)繰り返されて、第1塗布液11Aが接触塗布され、ウェルの底面上には微細な液滴スポットSが形成される。例えば、10回の細胞塗布動作を行うことにより、第1塗布針7Aの先端9aの直径が330μmの場合には、略250~300μmの直径の液滴スポットSが形成される。
The cell coating operation by the
上記のように、図3の(a)、(b)に示す第1塗布針7Aによる細胞塗布動作が所定回数(例えば、10回)繰り返されて、培養容器6のウェルの底面上には微細な液滴スポットSが形成される。第1塗布液11Aの液滴スポットSが形成された後、第2塗布機構4Bの第2塗布針7Bによる第2塗布動作が実行される。第2塗布動作においては、第2塗布液11Bが、形成された第1塗布液11Aの液滴スポットSに対して1回だけ接触塗布される。第1塗布液11Aは細胞を懸濁した第1ゲル化剤であり、第2塗布液11Bは第1ゲル化剤との混合により反応してゲル化する第2ゲル化剤である。第2ゲル化剤である第2塗布液11Bが第1塗布液11Aに対して覆い被さるように接触塗布されることにより、互いに十分に反応して液滴スポットSが確実にゲル化する。
As described above, the cell coating operation by the
図4の(a)に示す(a-1)~(a-4)の図は、第1塗布針7Aによる1回の第1塗布動作(細胞塗布動作)の動きを模式的に示した図である。図4の(b)に示す(b-1)~(b-3)の図は、は第2塗布針7Bによる第2塗布動作を模式的に示した図である。図4の(a)においては、第1塗布針7Aの先端9aに極微量の第1塗布液11Aが保持された状態(a-1)と、塗布対象物である培養容器6のウェルの底面上に第1塗布針7Aの先端9aの第1塗布液11Aが接触した状態(a-2)と、第1塗布針7Aの先端9aが第1塗布液11Aが接触して上昇直後の状態(a-3)と、第1塗布針7Aの先端9aがウェルの底面から上昇してウェルの底面上に微細な液滴スポットS(高さZ1)が形成された状態(a-4)と、を模式的に示している。
The figures (a-1) to (a-4) shown in FIG. 4A schematically show the movement of one first coating operation (cell coating operation) by the
実施形態1の微細塗布装置1においては、図4の(a)に示す第1塗布動作が所定回数、例えば、10回繰り返されて、細胞が懸濁された第1ゲル化剤である第1塗布液11Aの液滴スポットS(高さZ2)が形成される。第1塗布液11Aの液滴スポットS(高さZ2)に対して、図4の(b)に示すように、第2塗布針7Bの先端9bに保持された第2ゲル化剤である第2塗布液11Bが接触塗布される。
In the
実施形態1の微細塗布装置1においては、第1塗布動作に用いられる第1塗布針7Aの先端9aの直径が、例えば330μmであり、第2塗布動作に用いられる第2塗布針7Bの先端9bの直径が、例えば1000μmである。このため、第2塗布針7Bによる塗布量は、第1塗布針7Aによる塗布量に比べて多く、第1塗布針7Aによる第1塗布動作において形成された第1塗布液11Aの微細な液滴スポットSに対して、第2塗布針7Bによる第2塗布動作により、第2塗布液11Bが確実に覆う状態となる。例えば、我々の実験によれば、第1塗布針7A(先端直径330μm)の第1塗布動作による塗布量が15pL程度であるのに対して、第2塗布針7Bの第2塗布動作による塗布量が80pL程度であった。
In the
上記のように、第1塗布針7Aによる所定回数の第1塗布動作(図4の(a))を行い、その後、第2塗布針7Bによる第2塗布動作(図4の(b))を行うことにより、第2塗布液11Bが第1塗布液11Aを覆うように塗布されて、第1塗布液11Aと第2塗布液11Bが反応して、ゲル化した細胞チップまたは細胞組織チップが作製される。
As described above, the first coating operation ((a) in FIG. 4) is performed a predetermined number of times by the
なお、第1塗布針7Aによる塗布量と、第2塗布針7Bによる塗布量が大きく異なっており、第2塗布液11Bの消費量が第1塗布液11Aの消費量に比べて多いため、第2塗布液容器10Bの容量を第1塗布液容器10Aに比べて大きくしてもよい。即ち、第2塗布液容器10Bに貯留される第2塗布液11Bの貯容量を、第1塗布液容器10Aに貯留される第2塗布液11Aの貯容量より大きく構成してもよい。
The coating amount by the
図5の(a)は第1塗布針7Aによる第1塗布動作における先端9aの動きを示す動作図であり、図5の(b)は第2塗布針7Bによる第2塗布動作における先端9aの動きを示す動作図である。図5の(a)および(b)の動作図において、縦軸が塗布針先端位置を示し、横軸が時間を示している。
FIG. 5A is an operation diagram showing the movement of the
図5の(a)に示すように、第1塗布針7Aの第1塗布動作(往復動作)においては、その先端9aが上限位置P1aから第1塗布速度V1aで下降し、予め設定された塗布直前の速度変更位置P2aに達したとき、第1塗布速度V1aより遅い第2塗布速度V2aで低速下降する。第1塗布針7Aの先端9aが第2塗布速度V2aで下降して、接触塗布位置P3aで先端9aに保持された第1塗布液11Aが接触塗布される。接触塗布位置P3aに関しては、塗布対象物である培養容器6のウェル底面の位置および高さを評価系装置5Bに設けられている位置計測機器等による検出データに基づいて算出して、予め設定してもよい。また、接触塗布位置P3aに関しては、第1塗布動作における塗布最初の原点位置を予め検出して設定し、その原点位置に基づいて塗布動作における2回目以降の接触塗布位置P3aを設定してもよい。即ち、第1塗布針7Aによる複数回の塗布動作においては、塗布動作を1回行う度に接触塗布が可能な範囲で接触塗布位置P3aを徐々に上げる設定としてもよい。
As shown in FIG. 5A, in the first coating operation (reciprocating operation) of the
第1塗布動作において、接触塗布位置P3aで接触塗布した後は、初期位置である上限位置P1aに復帰速度V3で戻り、次の塗布動作を繰り返す。図5の(a)に示すように、1回の塗布動作において、上限位置P1a(時間T1a)から速度変更位置P2a(時間T2a)までを第1塗布速度V1aで下降し、速度変更位置P2a(時間T2a)から接触塗布位置P3a(時間T3a)までを第2塗布速度V2a(<V1a)で下降して接触塗布する。接触塗布後は、上限位置P1a(時間T4a)まで所定の復帰速度V3で上昇する。 In the first coating operation, after the contact coating is performed at the contact coating position P3a, the process returns to the upper limit position P1a, which is the initial position, at the return speed V3, and the next coating operation is repeated. As shown in FIG. 5A, in one coating operation, the speed is lowered from the upper limit position P1a (time T1a) to the speed changing position P2a (time T2a) at the first coating speed V1a, and the speed changing position P2a ( The contact coating is performed by descending from the time T2a) to the contact coating position P3a (time T3a) at the second coating speed V2a (<V1a). After the contact coating, the speed increases to the upper limit position P1a (time T4a) at a predetermined return speed V3.
実施形態1の微細塗布装置1においては、接触塗布位置P3aに到達するときの第1塗布針7Aの第2塗布速度V2aは第1塗布速度V1aに比して低速度であるため、第1塗布針7Aの先端9aは設定された接触塗布位置P3aに対して精度高く配置することができ、微細な塗布動作を行うことができる。なお、第1塗布針7Aの先端9aが塗布対象物である基板表面に接触したとしても、接触衝撃は小さいものとなり、細胞に対する影響を小さいものとすることができる。
In the
一方、第2塗布針7Bによる第2塗布動作においては、図5の(b)に示すように、第1塗布針7Aの第1塗布動作(図5の(a))に比べて低速度に設定されている。第2塗布針7Bの第2塗布動作においては、第2塗布針7Bの先端9aが上限位置P1bから第1塗布速度V1b(V1b<V1a)で下降し、予め設定された塗布直前の速度変更位置P2b(P2b=P2a)に達したとき、第1塗布速度V1bより遅い第2塗布速度V2bで低速下降する。第2塗布針7Bの先端9aが第2塗布速度V2bで下降して、接触塗布位置P3bで先端9aに保持された第2塗布液11Bが第1塗布液11Aの液滴スポットSに対して接触塗布される。接触塗布位置P3bは、評価系装置5Bに設けられている位置計測機器により、第1塗布液11Aの液滴スポットSの位置、および高さを示す検出データに基づいて算出し、設定してもよい。
On the other hand, in the second coating operation by the
第2塗布動作において、接触塗布位置P3bで接触塗布した後は、初期位置である上限位置P1bに復帰速度V3で戻る。図5の(b)に示すように、第2塗布動作において、上限位置P1b(時間T1b)から速度変更位置P2b(時間T2b)までを第1塗布速度V1b(<V1a)で下降し、速度変更位置P2b(時間T2b)から接触塗布位置P3b(時間T3b)までを第2塗布速度V2b(<V1b)で下降して接触塗布する。接触塗布後は、上限位置P1b(時間T4b)まで所定の復帰速度V3で上昇する。 In the second coating operation, after the contact coating is performed at the contact coating position P3b, the speed returns to the upper limit position P1b, which is the initial position, at the return speed V3. As shown in FIG. 5B, in the second coating operation, the speed is changed by descending from the upper limit position P1b (time T1b) to the speed changing position P2b (time T2b) at the first coating speed V1b (<V1a). The contact coating is performed by descending from the position P2b (time T2b) to the contact coating position P3b (time T3b) at the second coating speed V2b (<V1b). After the contact coating, the speed increases to the upper limit position P1b (time T4b) at a predetermined return speed V3.
図6は、実施形態1の微細塗布装置1において、第1塗布機構4Aによる第1塗布動作と、第2塗布機構4Bによる第2塗布動作との連続塗布動作を示す動作図である。図6に示す第1塗布機構4Aによる第1塗布動作においては、第1塗布針7Aにより第1塗布液11Aが塗布対象物である培養容器6に対して10回の接触塗布が実行されている。
FIG. 6 is an operation diagram showing a continuous coating operation of the first coating operation by the
図6に示すように、第1塗布動作における10回の接触塗布においては、第1塗布針7Aの最下点位置である接触塗布位置P3aが、1回の接触塗布が終了する度に徐々に上方へ移動するように設定されている。実施形態1の微細塗布装置1における第1塗布動作では、例えば、接触塗布位置P3aを各接触塗布毎に数μmだけ上方に移動させている。
As shown in FIG. 6, in 10 contact coatings in the first coating operation, the contact coating position P3a, which is the lowest point position of the
発明者は、第1塗布機構4Aによる第1塗布動作により形成される液滴スポットSの形状(塗布径および塗布高さ)について計測実験を行った。図7は、塗布回数と液滴スポットSの形状(塗布径および塗布高さ)との関係の一例を示すグラフである。
The inventor conducted a measurement experiment on the shape (coating diameter and coating height) of the droplet spot S formed by the first coating operation by the
図7に示すように、液滴スポットSの塗布径においては塗布回数が5回目までは徐々に大きくなり、6回目以降は塗布径が大きく変わることがなかった。また、液滴スポットSの塗布高さに関しては、1回目の塗布で最終的な塗布高さの約半分の高さの液滴スポットSが形成されており、その後においては5回目までに最終的な塗布高さと略同等の液滴スポットSが形成されている。図7に示す例の場合には、5回の塗布回数を行うことにより液滴スポットSの形状が略決定されていた。但し、塗布回数と液滴スポットSの形状との関係は、塗布液の粘性などの特性により大きく変化するため、少なくとも10回の塗布回数を行うことにより、液滴スポットSの形状が安定すると考えられる。
As shown in FIG. 7, in the coating diameter of the droplet spot S, the number of coatings gradually increased up to the fifth coating, and the coating diameter did not change significantly after the sixth coating. Regarding the coating height of the droplet spot S, the droplet spot S having a height of about half of the final coating height is formed by the first coating, and then the final coating height is reached by the fifth coating. A droplet spot S substantially equal to the coating height is formed. In the case of the example shown in FIG. 7, the shape of the droplet spot S was substantially determined by performing the
実施形態1の微細塗布装置1においては、塗布針先端に保持されている塗布液が塗布対象物(培養容器のウェル底面または液滴スポット等)に接触することにより、塗布液を塗布する接触塗布という特殊な塗布動作を行っている。このため、塗布対象物に形成された液滴スポットSに対して接触塗布されても、塗布針先端に保持されている塗布液の全てが基板上の液滴スポットSに移行する塗布動作ではない。接触塗布においては、塗布される液滴スポットSの塗布量および形状は、塗布針先端に保持されている塗布液の保持量および塗布液の特性、そして塗布対象物の表面性状(表面粗さ)等で決定されると考えられる。
In the
上記のように第1塗布動作が終了した後においては、所定時間の間にXYテーブル3上の塗布対象物を第1塗布針7Aの直下から、第2塗布針7Bの直下に移動して、第2塗布針7Bによる第2塗布動作が開始される。第2塗布動作においては、第1塗布液11Aの液滴スポットSを覆うように第2塗布液11Bが第2塗布針7Bにより接触塗布される。
After the first coating operation is completed as described above, the coating object on the XY table 3 is moved from directly under the
なお、細胞を懸濁した第1塗布液11A(第1ゲル化剤)を第1塗布針7Aで塗布した後、第2塗布針7Bで第2塗布液11B(第2ゲル化剤)を塗布するまでに、僅かな時間(図6における切替時間Tc)を有しているため、第1塗布液11Aの液滴スポットSにおいて適度に緩衝して細胞が安定し、第1塗布液11Aに懸濁した細胞の流出を防止することができる。
After applying the
実施形態1の微細塗布装置1においては、図5の動作図に示したように、第1塗布機構4Aによる第1塗布針7Aの第1塗布動作における塗布対象物に最も近づくときの近接速度(V2a)を遅くする(V2a<V1a)設定である。塗布液における粘性等の特性によっては、近接速度を遅くするだけでは第1塗布針7Aの先端9aに保持する塗布量が一定とならない場合が生じる。このように先端9aの近接速度を遅くするだけでは、一定の塗布量を安定して塗布できないときには、塗布対象物の直前の位置である速度変更位置P2aにおいて第1塗布針7Aを一旦所定時間停止させることにより、第1塗布針7Aの先端9aに保持する第1塗布液11Aの量を均一化することが可能となる。
In the
図8は、第1塗布針7Aを塗布対象物の直前の速度変更位置P2aで一旦所定時間停止させる第3塗布動作を示す第1塗布針7Aの先端9aの動作図である。図8に示すように、第1塗布針7Aの先端9aは、第1塗布速度V1aで下降して速度変更位置P2aに達した時(T2)、微少な所定時間(T2→T2’)だけ停止しており、この所定時間経過後に再び第2塗布速度V2aで塗布対象物に向かって下降して接触塗布している。このように第1塗布針7Aの先端9aを塗布対象物の直前位置で微少な所定時間だけ停止させることにより、第1塗布液11Aの先端9aによる保持量を均一化することができる。このため、第1塗布機構4Aにおいて第1塗布針7Aの第3塗布動作を行うことにより、塗布対象物に対して、塗布液の特性に応じて一定の塗布量を安定して信頼性高く塗布することが可能となる。
FIG. 8 is an operation diagram of the
上記のように、第3塗布動作においては、速度変更位置P2aで一旦停止し、所定時間(X)経過後に停止前の第1塗布速度V1aより遅い第2塗布速度V2aで接触塗布位置P3aに下降する。接触塗布位置P3aで接触塗布した後は、初期位置である上限位置P1aに復帰速度V3で戻り、次の塗布動作を繰り返す。図8に示すように、1回の塗布動作において、上限位置P1a(時間T1)から速度変更位置P2a(時間T2)までを第1塗布速度V1aで下降し、所定時間(X)経過後に速度変更位置P2a(時間T2’)から接触塗布位置P3a(時間T3c)までを第2塗布速度V2a(<V1a)で下降して接触塗布する。接触塗布後は、上限位置P1a(時間T4c)まで所定の復帰速度V3で上昇する。 As described above, in the third coating operation, the speed is temporarily stopped at the speed change position P2a, and after a predetermined time (X) elapses, it descends to the contact coating position P3a at a second coating speed V2a slower than the first coating speed V1a before the stop. do. After the contact coating is performed at the contact coating position P3a, the process returns to the upper limit position P1a, which is the initial position, at the return speed V3, and the next coating operation is repeated. As shown in FIG. 8, in one coating operation, the speed is lowered from the upper limit position P1a (time T1 ) to the speed change position P2a (time T2 ) at the first coating speed V1a, and the speed is changed after a predetermined time (X) has elapsed. The contact coating is performed by descending from the position P2a (time T2' ) to the contact coating position P3a (time T3c ) at the second coating speed V2a (<V1a). After the contact coating, the speed increases to the upper limit position P1a (time T4c) at a predetermined return speed V3.
なお、図8は、第1塗布針7Aの第3塗布動作を示したが、この第3塗布動作は第2塗布針7Bにおいても同様の塗布動作を行うことが可能である。即ち、第2塗布針7Bの先端に保持された第2塗布液11Bが塗布対象物に接触する直前で、第2塗布針7Bを一旦所定時間停止後に停止前の塗布速度より遅くして接触させてもよい。このように第2塗布針7Bの先端9aを塗布対象物の直前位置で微少な所定時間だけ停止させることにより、第2塗布液11Bの先端9aによる保持量を均一化することができる。
Although FIG. 8 shows the third coating operation of the
図9は、図8に示した第1塗布針7Aの第3塗布動作と、図5の(b)に示した第2塗布針7Bの第2塗布動作との連続塗布動作を示す動作図である。図9に示す第1塗布針7Aによる第3塗布動作においては、第1塗布針7Aにより第1塗布液11Aが塗布対象物である培養容器6に対して10回の接触塗布が行われている。
FIG. 9 is an operation diagram showing a continuous coating operation of the third coating operation of the
図9に示す第3塗布動作においては、図6に示した第1塗布動作と同様に、第1塗布針7Aの最下点位置である接触塗布位置P3aが、1回の塗布が終了する度に徐々に上方へ移動するように設定されている。また、第3塗布動作が終了後の所定時間の切替時間(Tc)経過後において第2塗布針7Bにより第2塗布液11Bが第1塗布液11Aの液滴スポットSに対して接触塗布される。
In the third coating operation shown in FIG. 9, as in the first coating operation shown in FIG. 6, every time the contact coating position P3a, which is the lowest point position of the
実施形態1における塗布ユニット4および微細塗布装置1の塗布動作においては、塗布針7(7A,7B)の先端9aに極微量な塗布液11(11A,11B)を付着させて塗布対象物に接触させることにより、数pL(ピコリットル)の塗布量の液滴スポットSを高い配置精度、例えば±15μm以下、好ましくは±3μm以下の配置精度で塗布し形成することができる。また、塗布液11の粘度としては、1×105mPa・s以下の材料を塗布することが可能であり、高粘度の細胞分散液の塗布が可能となる。実施形態1における微細塗布装置1の塗布動作おいては、インクジェットプリンタ等のノズルを用いたプリンタでは目詰まり等の問題を有するため使用できなかった粘度10mPa・s以上、1×105mPa・s以下の材料を塗布材料として使用することが可能となる。また、塗布針7の先端9aに保持した極微量な塗布液11を塗布対象物に接触させて塗布するため、塗布針7の鉛直方向位置のバラツキに影響されることなく、塗布液11を安定して繰り返し塗布することができる。このように、実施形態1の塗布ユニット4および微細塗布装置1においては、高粘度の細胞分散液を塗布対象物に対して所定の位置に精密塗布することができるため、任意のパターニングを有する細胞チップ、細胞を立体的に造形した細胞組織チップを製造することができる。このため、本発明に係る実施形態1の塗布ユニット4および微細塗布装置1を用いることにより、微細な描画パターンを確実に形成することが可能であると共に、塗布ユニットおよび微細塗布装置により製造された細胞チップおよび細胞組織チップが、薬剤の薬効、安全性の評価のスクリーニング等の創薬研究および再生医療の分野において利用されて、各分野における進展に効果を奏するものである。
In the coating operation of the
(実験例)
以下、実施形態1において説明した微細塗布装置1を用いて発明者らが実施した具体的な実験について説明する。但し、以下の説明において記載した物質名や具体的な塗布条件は、一例として示すものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。
(Experimental example)
Hereinafter, specific experiments carried out by the inventors using the
以下の実験においては、実施形態1の微細塗布装置1を用いて2液性ゲル化剤による塗布実験を行った。
In the following experiment, a coating experiment with a two-component gelling agent was performed using the
この塗布実験においては、第1塗布機構4Aの第1塗布針7Aとして先端直径が330μmを用い、第2塗布機構4Bの第2塗布針7Bとして先端直径が1000μmを用いた。2液性ゲル化剤における第1塗布液11A(第1ゲル化剤)としては、ヒト皮膚線維芽細胞(NHDF)を4×107cells/mLの濃度で20mg/mLのフィブリノゲン溶液に分散させた溶液(懸濁液)を用いた。一方、第2塗布液11B(第2ゲル化剤)としては、800unit/mLのトロンビン溶液を用いた。
In this coating experiment, a tip diameter of 330 μm was used as the
塗布実験においては、図9に示したように第1塗布針7Aによる第3塗布動作(図8参照)と、第2塗布針7Bによる第2塗布動作(図5の(b)参照)を行った。
In the coating experiment, as shown in FIG. 9, a third coating operation by the
先ず、第1塗布針7Aによる第3塗布動作において、第1塗布針7Aが第1塗布速度V1aで下降し、第1塗布針7Aによる塗布量を安定させるために、速度変更位置P2で第1塗布針7Aを一旦所定時間(図8における期間(T2→T2’):X)静止させる。第1塗布針7Aが所定時間Xだけ静止することにより、先端9aに保持される第1塗布液11Aが安定する。第1塗布針7Aが所定時間Xだけ静止した後、第1塗布針7Aが第1塗布速度V1aより遅い第2塗布速度V2aで最下端である接触塗布位置P3aまで下降して、接触塗布する。最下端である接触塗布位置P3aは、1回塗布する毎に数μm上方へ移動させている。この塗布する毎の接触塗布位置P3aの移動距離は、経験則に基づいて予め設定されているが、微細塗布装置1の評価系装置5Bに設けられている位置計測機器等による計測された塗布スポットの高さに応じて設定してもよい。塗布実験においては、第1塗布針7Aの1回の塗布により形成される液滴スポットSの高さZ1より低い高さを第1塗布針7Aが1回塗布する毎に上方へ移動する移動距離としている。
First, in the third coating operation by the
塗布実験における第1塗布針7Aによる第3塗布動作では、上記のように針先先端位置を上昇させて、塗布対象物であるプラスチック製カバースリップであるセルデスクLF(登録商標)(住友ベークライト株式会社製)の培養容器6のウェル底面上に10回連続して接触塗布して液滴スポットSを形成した。
In the third coating operation by the
第1塗布針7Aによる第3塗布動作が終了した後、ウェル底面上の第1塗布液11Aの液滴スポットSを数秒間(図9における切替時間Tc)放置して、液滴スポットSが安定した後、第2塗布針7Bによる第2塗布動作を開始した。第2塗布動作においては、第2塗布針7Bの先端9aに保持された第2塗布液11Bがウェル底面上の第1塗布液11Aの液滴スポットSに確実に接触して塗布できるように、第2塗布針7Bの先端位置が設定される。例えば、第2塗布針7Bの先端位置は、ウェル底面上の第1塗布液11Aの液滴スポットSの高さZ2(10回塗布後の高さ)に設定されてもよく、第2塗布針7Bの先端9aから垂れ下がる第2塗布液11Bの最下点位置を考慮して設定してもよい。このように第2塗布針7Bの先端位置を設定することにより、第2塗布液11Bが第1塗布液11Aの液滴スポットSの上面に確実に接触塗布される。この結果、第2塗布液11Bの第2ゲル化剤であるトロンビンが、第1塗布液11Aであるヒト皮膚線維芽細胞(NHDF)を含むフィブリノゲン溶液の懸濁液を覆うように塗布され(図4の(b)参照)、液滴スポットSをゲル化による組織固定して、細胞組織チップを作製した。作製した細胞組織チップの観察結果を図10および図11に示す。
After the third coating operation by the
図10は、第1塗布液11Aの液滴スポットSに対して第2塗布液11Bが塗布された直後(0日間培養)の組織体の状態を示す画像である。図11は、図10に示した組織体を3日間培養したときの状態を示す画像である。図11に示すように、3日間培養の培養により細胞組織体(細胞集合体)の構造が確認され、細胞組織チップが確実に構築されていることが確認できた。
FIG. 10 is an image showing the state of the tissue immediately after the
また、発明者は、塗布針7の先端直径を変更して塗布実験を行い、塗布針7の先端直径と、基板上に塗布された液滴スポットSに含まれる塗布細胞数とを計測した。この実験においては、第1塗布液11AとしてiPS-CMを4×107cells/mLの濃度でPBS溶液に分散させた懸濁液を用いた。実験の結果、1回の塗布で、塗布針7の先端直径が50μmのとき液滴スポットSには平均1.1個の塗布細胞が存在し、先端直径が100μmのときの液滴スポットSには平均4.0個の塗布細胞が存在し、先端直径が150μmのときの液滴スポットSには平均4.5個の塗布細胞が存在し、先端直径が200μmのときの液滴スポットSには平均19.1個の塗布細胞が存在していた。そして先端直径が330μmの塗布針7で1回塗布したとき液滴スポットSには平均85.3個の塗布細胞が存在していた。図12は、塗布針7の先端直径と、液滴スポットSに含まれる塗布細胞数との関係を考察するための実験結果を示すグラフである。図12において、縦軸が塗布細胞数[cells/spot]を示し、横軸が塗布針7の先端直径[μm]を示す。
Further, the inventor conducted a coating experiment by changing the tip diameter of the
図12のグラフに示すように、塗布針7の先端直径が大きいほど液滴スポットSにおける塗布細胞は多く存在していた。従って、実施形態1の微細塗布装置1においては、第1塗布針7Aの先端直径を選択することにより、塗布対象物の基板等に対して所望の塗布細胞数を有する液滴スポットSを形成することが可能となることが理解できる。即ち、塗布針7の先端直径、溶液細胞濃度、溶液粘度等を選択することにより、所望の細胞チップおよび細胞組織チップの製造を行うことが可能となる。
As shown in the graph of FIG. 12, the larger the tip diameter of the
図13は、先端直径が330μmの第1塗布針7Aを用いて第3塗布動作(10回の接触塗布)を行った場合の塗布細胞数を計測した実験結果を示すグラフである。図13において、縦軸が塗布細胞数[cells/spot]を示し、横軸が第1塗布針7Aによる塗布回数を示している。この塗布実験においては、第1塗布液11AとしてiPS-CMを4×107cells/mLの濃度で20mg/mLのフィブリノゲン溶液に分散させた溶液を用いた。図13に示すように、第1塗布針7Aがウェル底面上に第1塗布液11Aを10回塗布した場合には、平均162.4個の塗布細胞が存在していた(4回の実験)。なお、図12および図13のグラフにおいては、塗布細胞数の標準偏差(正方向)をエラーバーで示している。
FIG. 13 is a graph showing the experimental results of measuring the number of coated cells when the third coating operation (10 contact coatings) was performed using the
上記のように、実施形態1の微細塗布装置1においては、第1塗布針7Aを有する第1塗布機構4Aにより所望の細胞数を含む液滴スポットSを形成することができると共に、形成された第1塗布液11Aの液滴スポットSに対して、第2塗布針7Bを有する第2塗布機構4Bにより第2塗布液11Bを確実に塗布して反応させ、ゲル化した細胞チップまたは細胞組織チップを確実に製造することができる。
As described above, in the
なお、実施形態1の微細塗布装置1においては、塗布針7が塗布液容器10の塗布液溜り10aを貫通して塗布対象物に接触塗布する構成であるが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、塗布液溜り10aの塗布液に浸漬した塗布針7を持ち上げ、塗布対象物の塗布位置に移動させて接触塗布する構成としてもよい。このように構成された微細塗布装置においても前述の実施形態1の微細塗布装置1による効果と同様に高粘性の液状物質、例えば、2液性接着剤であっても所望の塗布量で所定の描画パターンおよび液滴スポット等を確実に形成することができる。また、高粘性の液状物質が、例えば、細胞含有ゲル化剤が材料であったとしても、実施形態1の塗布ユニットおよび微細塗布装置1を用いることにより、所望の塗布量で形成された細胞チップおよび細胞組織チップを短時間(高速度)で確実に製造することが可能となる。
The
本発明で使用できる細胞は、特に限定されるものではないが、例えば、線維芽細胞、血管内皮細胞、表皮細胞、平滑筋細胞、心筋細胞、消化管細胞、神経細胞、肝細胞、腎細胞、膵細胞等の各種初代細胞、iPS細胞由来の分化細胞、並びに各種がん細胞等が使用できる。細胞としては、未修飾の細胞、またはタンパク質、糖鎖、核酸等で修飾された細胞、例えばフィブロネクチン、ゼラチン、コラーゲン、ラミニン、エラスチン等の既に知られているコーティング剤、コーティング方法でコーティングされた細胞を用いることができる。 The cells that can be used in the present invention are not particularly limited, but are, for example, fibroblasts, vascular endothelial cells, epidermal cells, smooth muscle cells, myocardial cells, gastrointestinal cells, nerve cells, hepatocytes, renal cells, and the like. Various primary cells such as pancreatic cells, differentiated cells derived from iPS cells, various cancer cells and the like can be used. The cells include unmodified cells or cells modified with proteins, sugar chains, nucleic acids and the like, for example, cells coated with already known coating agents and coating methods such as fibronectin, gelatin, collagen, laminin and elastin. Can be used.
なお、細胞含有溶液には、内包した細胞が安定して接着・増殖できる環境を与えるために、フィブロネクチン、ゼラチン、コラーゲン、ラミニン、エラスチン、マトリゲル等の細胞外マトリックス成分、線維芽細胞増殖因子や血小板由来成長因子等の細胞増殖因子、その他、血管内皮細胞やリンパ管内皮細胞、各種幹細胞等の添加剤を含ませてもよい。また、ゲル化剤としてフィブリノゲンやアルギン酸、感熱応答性高分子等をふくませてもよい。 In addition, in order to provide an environment in which the contained cells can stably adhere and proliferate, the cell-containing solution contains extracellular matrix components such as fibronectin, gelatin, collagen, laminin, elastin, and matrigel, fibroblast growth factor, and platelets. It may contain an additive such as a cell growth factor such as a derived growth factor, vascular endothelial cells, lymphatic endothelial cells, and various stem cells. Further, fibrinogen, alginic acid, a heat-sensitive polymer and the like may be included as the gelling agent.
前述の実施形態および実験例を用いて説明したように、本発明は、新たなバイオプリンタを用いて細胞チップおよび細胞組織チップを製造する新たな製造方法を提供するものである。従来のノズルを用いたプリンタを用いて製造する場合と比較して、塗布針を用いてその先端表面に付着した溶液を塗布する構成であるため、溶液が目詰まりすることがなく、細胞集合体の解像度および形成速度が向上し、より少ないサンプル量(試料)で信頼性の高い細胞チップおよび細胞組織チップを確実に製造することができる。また、従来のプリンタを用いた場合に比較して、高粘度の細胞分散液を対象物に対して塗布して、細胞チップおよび細胞組織チップを製造しているため、塗布後の細胞分散液における蒸発を抑えることができ、高い細胞生存率を維持することができる。 As described with reference to the above embodiments and experimental examples, the present invention provides a new manufacturing method for manufacturing cell chips and cell tissue chips using a new bioprinter. Compared to the case of manufacturing using a printer using a conventional nozzle, the structure is such that the solution adhering to the tip surface is applied using a coating needle, so the solution is not clogged and the cell aggregate is not clogged. The resolution and formation rate of the cells are improved, and highly reliable cell chips and cell tissue chips can be reliably produced with a smaller sample amount (sample). Further, since the cell chip and the cell tissue chip are produced by applying a high-viscosity cell dispersion to the object as compared with the case of using a conventional printer, the cell dispersion after application is used. Evaporation can be suppressed and high cell viability can be maintained.
本発明における塗布ユニットおよび微細塗布装置においては、先端に極微量な塗布液を付着させた針(塗布針)を塗布対象物(培養容器等)に接触させることにより、数pL(ピコリットル)の塗布量となる液滴を高い配置精度、例えば±15μm以下、好ましくは±3μm以下の配置精度で塗布することができる。また、塗布液の粘度としては、1×105mPa・sまでの材料を塗布することが可能であり、例えば、高粘度の細胞分散液の塗布が可能となる。 In the coating unit and the fine coating apparatus of the present invention, a needle (coating needle) having a very small amount of coating liquid attached to the tip thereof is brought into contact with an object to be coated (culture container, etc.) to obtain several pL (picolitre). The droplets to be applied can be coated with high placement accuracy, for example, ± 15 μm or less, preferably ± 3 μm or less. Further, as the viscosity of the coating liquid, it is possible to apply a material up to 1 × 10 5 mPa · s, and for example, it is possible to apply a highly viscous cell dispersion liquid.
また、本発明の塗布ユニットおよび微細塗布装置を用いることにより、例えば、2液性ゲル化剤により細胞集合体を製造することが容易なものとなり、大量の細胞集合体を高精度に製造することができる。更に、本発明によれば、粘性の高い細胞含有ゲル化剤が材料であったとしても、所望の細胞チップおよび細胞組織チップを短時間(高速度)で大量に製造することができ、製造された細胞チップおよび細胞組織チップにおいて所望の細胞密度を有して高い細胞生存率を維持することができる。 Further, by using the coating unit and the fine coating apparatus of the present invention, for example, it becomes easy to produce a cell aggregate by a two-component gelling agent, and a large amount of cell aggregate can be produced with high accuracy. Can be done. Further, according to the present invention, even if a highly viscous cell-containing gelling agent is used as a material, desired cell chips and cell tissue chips can be produced in large quantities in a short time (high speed). It is possible to maintain a high cell viability with a desired cell density in a cell chip and a cell tissue chip.
この結果、本発明によれば、高粘度の細胞分散液を塗布対象物(培養容器等)に対して所定の位置に精密塗布することが可能となり、任意のパターニングを有する細胞チップ、細胞を立体的に造形した細胞組織チップを製造することができる。この結果、製造された細胞チップおよび細胞組織チップは、薬剤の薬効、安全性の評価のスクリーニング等の創薬研究および再生医療の分野において利用できる。 As a result, according to the present invention, a highly viscous cell dispersion can be precisely applied to a predetermined object (culture container, etc.) at a predetermined position, and cell chips and cells having arbitrary patterning can be sterically applied. It is possible to produce a cell tissue chip that has been specifically shaped. As a result, the produced cell chips and cell tissue chips can be used in the fields of drug discovery research and regenerative medicine such as screening for evaluation of drug efficacy and safety.
また、本発明における塗布ユニットおよび微細塗布装置においては、実施形態1において説明した細胞を含む2液性ゲル化剤の塗布に限定されるものではなく、例えば、粘性の高い接着剤等を使用する工業用・産業用の各種機器における塗布動作においても用いることが可能である。本発明において使用する具体的な接着剤としては、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤等の2液性の各種接着剤に使用することが可能であり、金属部品の接着、電気・電子部品の接着、建材の接着等に用いることができる。 Further, the coating unit and the fine coating apparatus of the present invention are not limited to the coating of the two-component gelling agent containing cells described in the first embodiment, and for example, a highly viscous adhesive or the like is used. It can also be used in coating operations in various industrial and industrial equipment. As a specific adhesive used in the present invention, it can be used for various two-component adhesives such as acrylic adhesives, epoxy adhesives, urethane adhesives, and silicone adhesives. It can be used for bonding metal parts, bonding electrical and electronic parts, bonding building materials, and the like.
本発明をある程度の詳細さをもって実施形態において説明したが、この構成は例示であり、この実施形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものである。本発明においては、実施形態における要素を他の要素との置換、組合せ、および順序の変更は請求された本発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。 Although the present invention has been described in embodiments with some detail, this configuration is exemplary and the disclosures of this embodiment should vary in detail. In the present invention, replacement, combination, and change of order of elements in an embodiment with other elements can be realized without departing from the claimed scope and ideas of the present invention.
本発明に係る塗布ユニットおよび微細塗布装置は、信頼性の高い様々な微細パターン、若しくは液滴スポットを大量に確実に製造することができるため、工業用・産業用としての用途の他に、および創薬研究および再生医療を研究する上でも重要な技術であり、産業上の利用可能性が高い発明である。 Since the coating unit and the fine coating apparatus according to the present invention can reliably produce various fine patterns or droplet spots with high reliability in a large amount, in addition to industrial and industrial applications, and It is an important technology for researching drug discovery and regenerative medicine, and is an invention with high industrial applicability.
1 微細塗布装置
2 本体ベース
3 XYテーブル
4 塗布ユニット
4A 第1塗布機構
4B 第2塗布機構
5A 観察光学系装置
5B 評価系装置
6 培養容器
7 塗布針
7A 第1塗布針
7B 第2塗布針
8 針保持部
9 針部
9a 先端
10 塗布液容器
10A 第1塗布液容器
10B 第2塗布液容器
10a 塗布液溜り
10b 上部孔
10c 下部孔
11 塗布液
11A 第1塗布液(細胞含有溶液:第1ゲル化剤)
11B 第2塗布液(第2ゲル化剤)
1
11B 2nd coating liquid (2nd gelling agent)
Claims (14)
前記第1塗布液容器に貯留された前記第1塗布液に先端が浸漬可能であり、往復動作する第1塗布針と、
第2塗布液を貯留する第2塗布液容器と、
前記第2塗布液容器に貯留された前記第2塗布液に先端が浸漬可能であり、往復動作する第2塗布針と、を備え、
前記第1塗布針の先端に保持された前記第1塗布液を塗布対象物に接触塗布した位置に、前記第2塗布針の先端に保持された前記第2塗布液を接触塗布するように構成された塗布ユニット。 The first coating liquid container for storing the first coating liquid and
A first coating needle whose tip can be immersed in the first coating liquid stored in the first coating liquid container and reciprocates.
A second coating liquid container for storing the second coating liquid, and
A second coating needle whose tip can be immersed in the second coating liquid stored in the second coating liquid container and which reciprocates is provided.
The second coating liquid held at the tip of the second coating needle is contact-applied to the position where the first coating liquid held at the tip of the first coating needle is contact-applied to the object to be coated. Applying unit.
前記塗布ユニットにおける第1塗布針および第2塗布針により接触塗布される塗布対象物が載置され固定され、水平方向に移動可能なXYテーブルと、
前記塗布ユニットを鉛直方向に移動可能とする上下移動機構と、
を備えた微細塗布装置。 The coating unit according to any one of claims 1 to 11.
An XY table on which an object to be coated, which is contact-coated by the first coating needle and the second coating needle in the coating unit, is placed and fixed, and which can be moved in the horizontal direction.
A vertical movement mechanism that enables the coating unit to move in the vertical direction,
A fine coating device equipped with.
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