KR20210084494A - 기포 분출 방법, 기포 분출용 디바이스 및 기포 분출 장치 - Google Patents

기포 분출 방법, 기포 분출용 디바이스 및 기포 분출 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210084494A
KR20210084494A KR1020217014183A KR20217014183A KR20210084494A KR 20210084494 A KR20210084494 A KR 20210084494A KR 1020217014183 A KR1020217014183 A KR 1020217014183A KR 20217014183 A KR20217014183 A KR 20217014183A KR 20210084494 A KR20210084494 A KR 20210084494A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bubble
opening
blowing
electrode
chamber
Prior art date
Application number
KR1020217014183A
Other languages
English (en)
Inventor
요코 야마니시
유 야마시타
케이타 이치카와
유다이 후쿠야마
렌 마스다
Original Assignee
고쿠리쓰다이가쿠호진 규슈다이가쿠
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고쿠리쓰다이가쿠호진 규슈다이가쿠 filed Critical 고쿠리쓰다이가쿠호진 규슈다이가쿠
Publication of KR20210084494A publication Critical patent/KR20210084494A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
    • C12M35/04—Mechanical means, e.g. sonic waves, stretching forces, pressure or shear stimuli
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
    • C12M35/02—Electrical or electromagnetic means, e.g. for electroporation or for cell fusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/87—Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation
    • C12N15/89—Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation using microinjection
    • C12N15/895—Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation using microinjection using biolistic methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L5/00—Gas handling apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/26—Constructional details, e.g. recesses, hinges flexible
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/06—Hydrolysis; Cell lysis; Extraction of intracellular or cell wall material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/87—Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0442—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces thermal energy, e.g. vaporisation, bubble jet

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

종래의 기포 분출 부재(기포 분출 칩)를 이용한 기포 분출 방법과 다른 새로운 원리에 의한 기포 분출 방법, 상기 기포 분출 방법에 이용하기 위한 기포 분출용 디바이스, 및 기포 분출용 디바이스를 포함하는 기포 분출 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
기포 분출용 디바이스를 이용한 기포 분출 방법으로서, 상기 기포 분출용 디바이스는 유전체로 형성된 기재; 상기 기재의 제1면과 상기 제1면과는 반대측 면인 제2면을 관통하도록 형성된 기포 분출 구멍; 상기 제1면의 상기 기포 분출 구멍이 관통한 부위에 형성된 제1 개구; 및 상기 제2면의 상기 기포 분출 구멍이 관통한 부위에 형성된 제2 개구;를 포함하고,
상기 기포 분출 방법은 적어도 상기 제1 개구와 상기 제2 개구를 포함하는 부분을 도전액에 접촉시키는, 기재 및 도전액 접촉 공정; 제1 전극을 상기 제1 개구측의 상기 도전액에 접촉시키고, 제2 전극을 상기 제2 개구측의 상기 도전액에 접촉시키는, 도전액 및 전극 접촉 공정; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전압을 인가하는 전압 인가 공정; 및 상기 기포 분출 구멍에서 상기 도전액 내에 기포를 분출하는 기포 분출 공정;을 포함하는 기포 분출 방법을 통해 과제를 해결할 수 있다.

Description

기포 분출 방법, 기포 분출용 디바이스 및 기포 분출 장치
본 출원의 개시는 기포 분출 방법, 기포 분출용 디바이스 및 기포 분출 장치에 관한 것이다.
최근 생명 공학의 발전에 따라 세포의 막이나 벽에 구멍을 뚫어 세포에서 핵을 제거하거나 DNA 등의 핵산 물질을 세포에 도입하는 등 세포 등의 국소 가공에 대한 요구가 높아지고 있다. 국소 가공 기술(이하 "국소 어블레이션(ablation)"이라고도 함)로는 전기 메스 등 프로브를 이용한 접촉 가공 기술이나, 레이저 등을 이용한 비접촉 어블레이션 기술 등을 이용한 방법이 널리 알려져 있다.
그러나 종래의 전기 메스 등 프로브를 이용한 접촉 가공 기술은 (1) 연속 고주파에 의해 발생시킨 줄 열(Joule's heat)에 의해 대상물을 다 태우는 성질이 있기 때문에 절단면의 거칠기와 열에 의한 주변 조직에 대한 열 침습 영향이 크고, 특히 액상 내 생체 재료 가공시에는 열에 의한 절단면 손상이 큰 점, (2) 단백질 변성이나 아미드 결합의 절단으로 인해 재결합이나 재생이 곤란한 점, (3) 또한 지속적인 가공시에는 프로브에 대한 열 변성 단백질 등의 흡착이나 열에 의해 발생하는 기포의 흡착으로 인해 절개면 관찰 환경이 현저히 악화되고 고분해성 가공이 곤란한 점과 같은 문제가 있었다.
또한 펨토초 레이저(femtosecond laser) 등 레이저에 의한 비접촉 가공 기술도 고밀도 에너지가 국소적으로 닿음으로써 절단면 주위 조직의 열 영향이 존재하고, 특히 액상 내 대상물 가공시에는 가공시에 발생하는 열에 의한 기포 등의 발생으로 인해 지속적 가공이 곤란하다는 등의 문제가 있었다.
한편, 세포 등에 대해 핵산 물질 등의 인젝션 물질을 도입하기 위한 국소적인 물리적 인젝션 기술(이하 "국소 인젝션"이라고도 함)로는 전기 천공법, 초음파를 이용한 소노포레이션(sonoporation) 기술 및 파티클 건(particle gun)법 등이 널리 알려져 있다. 그러나 종래의 전기 천공법 기술은 전계 강도를 통해 세포막의 투과성을 향상시키는 데 한계가 있고, 유연한 지질 2중막이 아니라 단단한 세포막이나 세포벽을 갖는 대상물에 인젝션하기가 곤란하고 전극 배치 등의 제한으로 인해 국소적인 타겟 장소에 인젝션하기가 곤란하다는 등의 문제가 있었다. 또한 초음파를 이용한 소노포레이션 기술은 초음파 집속이 곤란하고, 국소적인 기포 캐비테이션(cavitation)을 발생시켜 해상도를 올리기가 곤란하다는 등의 문제가 있었다. 또한 파티클 건법에 의한 인젝션 방법도 입자 표면에 부착시킨 물질이 입자를 박아넣을 때 표면에서 이탈해 버려서 도입 효율이 낮다는 등의 문제가 있었다.
상기 문제점을 해결하는 방법(디바이스)으로서, 도전 재료로 형성된 심재(心材)와, 절연 재료로 형성되고, 상기 심재를 덮으며 상기 심재의 선단에서 연신된 부분을 포함하는 외곽부, 및 상기 외곽부의 연신된 부분 및 상기 심재의 선단 사이에 형성된 공극을 포함하는 기포 분출 부재를 제작하고, 상기 기포 분출 부재를 용액에 침지시켜 용액 내에서 고주파 전압을 인가함으로써 기포를 발생시키고, 상기 기포를 가공 대상물에 연속적으로 방출함으로써 가공 대상물을 절삭(국소 어블레이션)할 수 있는 방법도 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 또한 도전성 재료로 형성된 전극과 상기 전극을 사이에 끼우도록 형성한 기포 분출부를 기판상에 복수개 형성한 기포 분출 칩도 알려져 있다(특허문헌 2 참조).
국제공개공보 제2013/129657호 국제공개공보 제2016/052511호
특허문헌 1에 기재된 기포 분출 부재는 유리 등의 절연 재료에 전극을 삽입하고, 절연 재료와 전극을 가열해서 잡아당겨 끊음으로써 절연 재료와 전극의 점탄성 차이로 인해 전극 주위가 절연 재료로 덮이고 절연 재료가 전극 선단에서 연신된 상태로 제작된다. 따라서 절연 재료가 연신된 선단 부분, 즉 기포 분출구는 매우 가늘고 얇아지기 때문에 파손되기 쉽다는 문제가 있다. 또한 기포 분출구가 매우 가늘고 얇기 때문에 세포 등의 가공 대상물을 가공할 때 기포 분출구로 가공 대상물에 흠집을 내기 쉽다는 문제도 있다.
또한 특허문헌 2에 기재된 기포 분출 칩은 반도체 리소그래피 기술을 이용해서 제작되었다. 따라서 임의의 기포 분출구 사이즈인 기포 분출부를 임의의 개수만큼 기판상에 형성할 수 있다. 따라서 특허문헌 1에 기재된 기포 분출 부재보다 파손되기 어려우면서 기포 분출구 사이즈를 조정하기 쉽다는 이점이 있다. 그러나 특허문헌 2에 기재된 기포 분출 칩은 반도체 리소그래피 기술로 제작하기 때문에 제작 공정이 복잡해진다는 문제가 있다.
본 개시는 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 예의 연구한 결과, (1) 유전체로 형성된 기재; 및 기재의 제1면과 상기 제1면과는 반대측 면인 제2면을 관통하도록 형성된 기포 분출 구멍;을 포함하는 기포 분출용 디바이스를 이용해서, (2) 도전액과 기포 분출 구멍이 접촉된 상태에서 제1 전극 및 제2 전극에 전압을 인가하면, (3) 기포 분출 구멍에서 도전액 내에 기포를 분출할 수 있음을 새롭게 발견하였다.
즉, 본 개시의 목적은 종래 기포 분출 부재(기포 분출 칩)를 이용한 기포 분출 방법과 다른 새로운 원리에 의한 기포 분출 방법, 상기 기포 분출 방법에 이용하기 위한 기포 분출용 디바이스, 및 기포 분출용 디바이스를 포함하는 기포 분출 장치에 관한 것이다.
본 개시는 이하에 제시하는 기포 분출 방법, 기포 분출용 디바이스 및 기포 분출 장치에 관한 것이다.
(1) 기포 분출용 디바이스를 이용한 기포 분출 방법으로서,
상기 기포 분출용 디바이스는
유전체로 형성된 기재;
상기 기재의 제1면과 상기 제1면과는 반대측 면인 제2면을 관통하도록 형성된 기포 분출 구멍;
상기 제1면의 상기 기포 분출 구멍이 관통한 부위에 형성된 제1 개구; 및
상기 제2면의 상기 기포 분출 구멍이 관통한 부위에 형성된 제2 개구;를 포함하고,
상기 기포 분출 방법은
적어도 상기 제1 개구와 상기 제2 개구를 포함하는 부분을 도전액에 접촉시키는, 기재 및 도전액 접촉 공정;
제1 전극을 상기 제1 개구측의 상기 도전액에 접촉시키고, 제2 전극을 상기 제2 개구측의 상기 도전액에 접촉시키는, 도전액 및 전극 접촉 공정;
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전압을 인가하는 전압 인가 공정; 및
상기 기포 분출 구멍에서 상기 도전액 내에 기포를 분출하는 기포 분출 공정;을 포함하는 기포 분출 방법.
(2) 상기 기포 분출 구멍이 적어도 2개 이상 형성되어 있는,
상기 (1)에 기재된 기포 분출 방법.
(3) 상기 제1 개구의 사이즈와 상기 제2 개구의 사이즈가 다른,
상기 (1) 또는 (2)에 기재된 기포 분출 방법.
(4) 상기 유전체의 절연 내력이 10MV/m 이상인,
상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 기포 분출 방법.
(5) 상기 기재가 가요성 재료로 형성되어 있는,
상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 기포 분출 방법.
(6) 유전체로 형성된 기재;
상기 기재의 제1면과 상기 제1면과는 반대측 면인 제2면을 관통하도록 형성된 기포 분출 구멍;
상기 제1면의 상기 기포 분출 구멍이 관통한 부위에 형성된 제1 개구; 및
상기 제2면의 상기 기포 분출 구멍이 관통한 부위에 형성된 제2 개구;를 포함하는, 기포 분출용 디바이스.
(7) 상기 기포 분출 구멍이 적어도 2개 이상 형성되어 있는,
상기 (6)에 기재된 기포 분출용 디바이스.
(8) 상기 제1 개구의 사이즈와 상기 제2 개구의 사이즈가 다른,
상기 (6) 또는 (7)에 기재된 기포 분출용 디바이스.
(9) 상기 유전체의 절연 내력이 10MV/m 이상인,
상기 (6) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 기포 분출용 디바이스.
(10) 상기 기재가 가요성 재료로 형성되어 있는,
상기 (6) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 기포 분출용 디바이스.
(11) 제1 챔버 및 제2 챔버를 더 포함하고,
상기 제1 챔버는
상기 기재의 상기 제1면의 적어도 상기 제1 개구를 포함하는 부분; 및
상기 제1면에 접하도록 배치한 챔버 제1 부재;를 포함하고,
상기 제1 챔버에 도전액을 충전함으로써 상기 제1 개구가 상기 도전액에 접촉할 수 있으며,
제2 챔버는
상기 기재의 상기 제2면의 적어도 상기 제2 개구를 포함하는 부분; 및
상기 제2면에 접하도록 배치한 챔버 제2 부재;를 포함하고,
상기 제2 챔버에 상기 도전액을 충전함으로써 상기 제2 개구가 상기 도전액에 접촉할 수 있는,
상기 (6) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 기포 분출용 디바이스.
(12) 상기 제1 챔버에 배치된 제1 전극; 및
상기 제2 챔버에 배치된 제2 전극;을 포함하는,
상기 (6) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 기포 분출용 디바이스.
(13) 상기 (7) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 기포 분출용 디바이스; 및
상기 기포 분출용 디바이스로부터 기포를 분출시키기 위한 전기 출력 기구;를 포함하는 기포 분출 장치.
본 출원에서 개시하는 기포 분출용 디바이스는 유전체로 형성된 기재에, 기재를 관통하도록 기포 분출 구멍을 형성함으로써 간단하게 제작할 수 있다. 또한 기포 분출 구멍은 기재를 관통하도록 형성되기 때문에 기포는 기재의 표면에서 분출된다. 그로 인해 종래 기포 분출구와 달리 파손되기 어렵다. 따라서 기포 분출 방법을 실시할 때 기포 분출용 디바이스의 취급 편의성이 향상된다.
도 1A는 제1 실시형태에 따른 디바이스(1a)의 상면도, 도 1B는 도 1A의 X-X' 단면도이다.
도 2A 내지 도 2D는 기포(B)가 분출되는 원리를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 3A는 제2 실시형태에 따른 디바이스(1b)의 상면도, 도 3B는 도 3A의 X-X'단면도이다.
도 4A는 제3 실시형태에 따른 디바이스(1c)의 상면도, 도 4B는 도 4A의 X-X' 단면도이다. 도 4C 및 도 4D는 테이퍼를 형성할 경우 제1 개구(31)와 제2 개구(32)의 사이즈 차에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5A는 제4 실시형태에 따른 디바이스(1d)의 상면도, 도 5B는 도 5A의 X-X' 단면도이다. 도 5C는 디바이스(1d)의 변형예의 상면도, 도 5D는 도 5C의 X-X' 단면도이다.
도 6은 기포 분출 장치(10)의 개략적인 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 기포 분출 방법의 순서를 나타낸 플로우 차트이다.
도 8은 도면 대용 사진으로, 실시예 1에서 고속 카메라로 기포(B) 발생을 촬영한 사진이다.
도 9는 도면 대용 사진으로, 도 9A는 실시예 2의 디바이스를 위쪽에서 촬영한 사진, 도 9B는 전기 출력 후 사진으로, 점선 동그라미가 성장한 기포를 나타낸다.
도 10은 도면 대용 사진으로, 도 10A는 실시예 3의 디바이스를 사용했을 때 제1 개구측에서의 사진, 도 10B는 실시예 4의 디바이스를 사용했을 때 제1 개구측에서의 사진으로, 사진의 흰색 동그라미로 둘러싸인 부분이 분출된 기포이다.
도 11은 도면 대용 사진으로, 실시예 5에서 도 11A는 전기를 출력한 직후의 사진, 도 11B는 전기를 출력하고 잠시 후의 사진이다.
도 12는 도면 대용 사진으로, 실시예 6에서 도 12A는 전압을 인가하기 전 사진, 도 12B는 450V 전압을 인가한 후 사진, 도 12C는 650V 전압을 인가한 후 사진, 도 12D는 750V 전압을 인가한 후 사진이다.
도 13은 도면 대용 사진으로, 도 13A는 전압을 인가하고 잠시 후 실시예 7의 디바이스 사진, 도 13B는 전압을 인가하고 잠시 후 실시예 8의 사진이다.
도 14는 도면 대용 사진으로, 실시예 9에서 도 14A는 전압을 인가하기 전 제1 개구측 사진, 도 14B는 전압을 인가한 후 사진이다.
도 15는 도면 대용 사진으로, 실시예 10에서 기포를 충돌시킨 실리콘 웨이퍼 사진이다.
도 16은 실시예 11에서 각종 디바이스 기포 분출 구멍(3)의 직경(구멍직경; 가로축)과, 기포가 분출되기 시작했을 때의 인가 전압(세로축)의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 17은 실시예 11에서 유한 요소법으로 해석한, 기포를 분출했을 때 기포 분출 구멍(3)의 전계값을 나타낸 그래프이다.
　이하, 도면을 참조하면서 기포 분출 방법, 기포 분출용 디바이스(이하, 간단히 "디바이스"라고도 함), 및 기포 분출 장치에 대해 상세하게 설명한다. 또한 본 명세서에서 동일 기능을 갖는 부재에는 동일하거나 유사한 부호를 부여하였다. 그리고 동일하거나 유사한 부호가 부여된 부재에 대해 반복되는 설명이 생략될 수 있다. 또한 본 명세서에 기재된 수치는 해당 수치만 엄밀하게 의미하는 것이 아니라 본 출원에서 개시한 효과를 발휘하는 범위 내라면 ±의 오차를 포함해도 된다. "약"이라고 기재된 경우도 마찬가지로 해당 수치만 엄밀하게 의미하는 것이 아니라 본 출원에서 개시한 효과를 발휘하는 범위 내라면 ±의 오차를 포함해도 된다.
(디바이스의 제1 실시형태)
도 1을 참조하여 제1 실시형태에 따른 디바이스(1a)에 대해 설명한다. 도 1A는 디바이스(1a)의 상면도, 도 1B는 도 1A의 X-X' 단면도이다. 디바이스(1a)는 유전체로 형성된 기재(2) 및 기포 분출 구멍(3)을 포함한다. 기포 분출 구멍(3)은 기재(2)의 제1면(21)과 상기 제1면(21)과는 반대측 면인 제2면(22)을 관통하도록 형성되고, 제1면(21)에는 제1 개구(31), 제2면(22)에는 제2 개구(32)가 형성되어 있다.
디바이스(1a)의 구성에 대해 상세하게 설명하기 전에 디바이스(1a)를 이용해서 기포가 분출되는 원리에 대해 먼저 설명한다. 도 2A 내지 도 2D는 기포(B)가 분출되는 원리를 설명하기 위한 개략 단면도이다. 또한 디바이스(1a)의 구성 요소는 동일하므로 도 2B 내지 도 2D에서 기포(B) 이외의 부호는 기재를 생략한다.
도 2A에 도시한 바와 같이 기포를 분출하기 전에 먼저 적어도 제1 개구(31) 및 제2 개구(32) 주위를 도전성 액체인 도전액(L)에 접촉시킨다. 도전액(L)은 모관력에 의해 기포 분출 구멍(3) 안으로 침투한다. 다음으로 제1 전극(4a)을 제1 개구(31)측 도전액(L)에 접촉하고, 제2 전극(4b)을 제2 개구(32)측 도전액(L)에 접촉하고, 전기 출력 기구(도시 생략)와 제1 전극(4a) 및 제2 전극(4b)을 전선 등으로 연결한다. 다음으로 제1 전극(4a) 및 제2 전극(4b)에 전압을 인가하면 도 2B에 도시한 바와 같이 기포 분출 구멍(3) 주변부에 기포(B)가 발생하고, 도 2C에 도시한 바와 같이 발생한 기포(B)가 기포 분출 구멍(3)을 막도록 성장한다. 그리고 계속해서 더 성장한 기포(B)는 도 2D에 도시한 바와 같이 도전액(L) 내에 분출된다.
디바이스(1a)를 사용해서 도 2A 내지 도 2D에 도시한 바와 같이 기포(B)가 분출되는 이유는 기재(2)는 전기가 통하지 않지만, 전기를 축적함으로써 기포 분출 구멍(3) 주위에 전계가 발생하기 때문이라고 생각된다. 따라서 기재(2)는 전류가 흐르지 않거나 무시할 수 있을 정도로 작으면서 전계가 발생하는 재료인 유전체로 형성하는 것이 바람직하다. 기재(2)를 구성하는 재료로는 공지된 유전체 재료, 예를 들면 열가소성 수지, 열경화성 수지, 자외선 경화 수지, 유리, 세라믹, 마이카(운모) 등을 들 수 있다. 또한 후술하는 기포 분출 구멍(3)의 제1 개구(31) 또는 제2 개구(32)의 사이즈가 비교적 크면, 기포 분출 구멍(3)에서 기포(B)를 분출하기 위해서 비교적 큰 전압을 인가하게 된다. 그리고 인가되는 전압으로 인해 절연 파괴가 발생하면 기포 분출 구멍(3)(제1 개구(31) 및/또는 제2 개구(32))의 크기가 변하거나 기재(2)가 손상될 우려가 있다. 따라서 기재(2)를 구성하는 재료는 기재(2)의 두께 및/또는 기포 분출 구멍(3)의 크기에 따라서도 다른데, 예를 들면 절연 내력이 4MV/m 이상, 5MV/m 이상, 6MV/m 이상, 7MV/m 이상, 8MV/m 이상, 9MV/m 이상, 10MV/m 이상인 재료를 들 수 있다.
절연 내력이 10MV/m 이상인 재료로는 예를 들면 폴리이미드(23MV/m), 폴리스티렌(20~28MV/m), 유리(20~40MV/m), 에폭시 수지(충전제 없음, 11.8~19.6MV/m), 에폭시 수지(실리카 충전, 11.8~19.6MV/m), 에폭시 수지(유리 섬유 충전, 11.8~15.7MV/m) 등을 들 수 있지만, 물론 예시한 것 이외의 재료여도 된다. 또한 절연 내력에 관해서는 특별히 상한은 없다.
기재(2)의 두께, 바꿔 말하면 기포 분출 구멍(3)의 관통방향 길이는 기포를 분출할 수 있는 범위 내이면 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 하한값은 0.1㎛ 이상, 1㎛ 이상으로 할 수 있다. 또한 상한값은 1cm 이하, 5mm 이하, 1mm 이하, 500㎛ 이하, 200㎛ 이하, 100㎛ 이하로 할 수 있다. 또한 기재(2)의 두께는 균일해도 되고 균일하지 않아도 된다. 기재(2)의 두께가 균일하지 않을 경우, 상기 하한값과 상한값은 기포 분출 구멍(3)을 형성하는 부분의 기재 두께로 하고, 기포 분출 구멍(3)을 형성하는 부분 이외의 기재(2) 두께는 상기 상한값과 하한값에서 벗어난 범위여도 된다.
또한 기재(2)의 재료 및 두께의 조합에 따라 달라지기는 하지만, 기재(2)가가요성을 갖도록 형성해도 된다. 기재(2)가 가요성을 가지면 디바이스(1a)를 사용해서 가공 대상물을 어블레이션할 때 가공 대상물이 예를 들면 식물이나 동물 피부 등과 같이 만곡되어 있어도 디바이스(1a)를 가공 대상물에 접촉시킬 수 있다는 효과를 발휘한다. 가요성이 높은 재료로는 예를 들면 폴리이미드 등을 들 수 있다.
기포 분출 구멍(3)의 형상은 기포를 분출할 수 있다면 특별히 제한은 없다. 기포 분출 구멍(3)의 제1면(21) 또는 제2면(22)과 평행이 되는 단면으로 봤을 때, 예를 들면 제1 개구(31)와 제2 개구(32)의 형상으로 봤을 경우, 형상은 원형, 타원형, 각(角) 개수가 3개 이상인 다각형 등을 들 수 있다. 또한 제1면(21) 또는 제2면(22)과 수직이 되는 단면으로 봤을 때, 예를 들면 도 1B에 도시한 단면으로 봤을 때 제1 개구(31)와 제2 개구(32)를 연결하는 선은 도 1B에 도시한 예와 같이 직선이어도 되고, 곡선 또는 계단형상 등 비직선이어도 된다. 또한 도 1A 및 도 1B에 도시한 예에서는 제1 개구(31)와 제2 개구(32)의 형상이 동일, 즉 기포 분출 구멍(3)은 직경이 동일한 원통형상이지만, 제1 개구(31)와 제2 개구(32)의 형상은 달라도 된다.
제1 개구(31) 및 제2 개구(32)의 사이즈는 모관력에 의해 도전액(L)이 기포 분출 구멍(3) 내에 들어갈 수 있고 기포를 분출할 수 있다면 특별히 제한은 없다. 기포 분출 구멍(3)이 제1 개구(31) 및 제2 개구(32)가 동일한 크기인 원, 즉 기포 분출 구멍(3)이 원통형이라고 가정했을 경우, 제1 개구(31) 및 제2 개구(32)의 직경 하한값은 예를 들면 0.1㎛ 이상, 0.5㎛ 이상, 1㎛ 이상, 2㎛ 이상, 5㎛ 이상으로 할 수 있다. 또한 제1 개구(31) 또는 제2 개구(32)가 너무 크면 인가하는 전압이 커지므로 제1 개구(31) 및 제2 개구(32)의 직경 상한값은 500㎛ 이하, 400㎛ 이하, 300㎛ 이하, 200㎛ 이하, 100㎛ 이하로 할 수 있다. 또한 제1 개구(31) 및 제2 개구(32)의 형상이 원형이 아닐 경우에는 상기 원형이 아닌 형상의 외접원 직경을 상기 직경으로 대체하면 된다. 또한 제1 개구(31) 및 제2 개구(32)의 사이즈를 작게 할 경우에는 기재(2)를 필요에 따라 친수화 처리함으로써 도전액(L)이 기포 분출 구멍(3)에 들어가기 쉽게 해도 된다. 친수화 처리는 플라즈마 처리 등 공지된 방법으로 처리하면 된다.
기포 분출 구멍(3)은 기재(2)의 제1면(21)과 제2면(22)을 관통하도록 형성되어 있다면 형성방법에 특별히 제한은 없다. 예를 들면 드릴을 이용해서 관통 구멍을 형성하는 방법, 마스크를 씌워서 에칭하는 방법 등 공지된 방법으로 형성할 수 있다.
(디바이스의 제2 실시형태)
다음으로 도 3을 참조하여 제2 실시형태에 따른 디바이스(1b)에 대해 설명한다. 도 3A는 디바이스(1b)의 상면도, 도 3B는 도 3A의 X-X' 단면도이다. 디바이스(1b)는 기포 분출 구멍(3)이 적어도 2 이상 형성된 점에서 제1 실시형태에 따른 디바이스(1a)와 다르며, 그 밖의 점은 디바이스(1a)와 동일하다. 또한 도 3A 및 도 3B에는 기포 분출 구멍(3)을 직렬로 3개 배치한 예를 도시하였지만, 기포 분출 구멍(3) 개수에는 제한이 없고, 또한 기포 분출 구멍(3) 배치도 목적에 따라 적절히 결정하면 된다. 디바이스(1b)를 사용하면 가공 대상물의 다른 위치에 동시에 기포를 분출할 수 있다.
또한 기포 분출부를 복수개 형성함으로써 가공 대상물의 다른 위치에 동시에 기포를 분출하는 것은 특허문헌 2에 기재되어 있다. 그러나 특허문헌 2에 기재된 칩은 포토리소그래피 기술을 이용해서 제작되었다. 그렇기 때문에, 제조 공장에서 칩을 제조할 때 임의 형상의 포토마스크를 이용함으로써 기포 분출구 배치 등을 조정할 수 있지만, 사용 현장에서 기포 분출부의 개수나 배치를 변경하기는 곤란하다. 한편, 디바이스(1b)는 특허문헌 2와 기포 분출 원리(장치)가 다를 뿐 아니라, 기포 분출 구멍(3)은 드릴 등을 이용해서 간단하게 형성할 수 있다. 따라서 사용 현장에서 필요에 따라 기포 분출 구멍(3)의 배치를 조정할 수 있다.
(디바이스의 제3 실시형태)
다음으로 도 4를 참조하여 제3 실시형태에 따른 디바이스(1c)에 대해 설명한다. 도 4A는 디바이스(1c)의 상면도, 도 4B는 도 4A의 X-X' 단면도이다. 디바이스(1c)는 제1 개구(31)와 제2 개구(32)의 사이즈를 다르게 제작한 점에서 제1 실시형태에 따른 디바이스(1a)와 다르다. 또한 본 명세서에서 "사이즈"란, 원형일 경우에는 직경, 원직경 이외일 경우에는 외접원의 직경을 의미한다. 도 4B에 도시한 예에서는 제1 개구(31) 사이즈가 제2 개구(32) 사이즈보다 작지만, 제1 개구(31) 사이즈가 제2 개구(32) 사이즈보다 커도 된다. 또한 본 명세서에서 제1 개구(31)와 제2 개구(32)의 사이즈를 다르게 형성한 기포 분출 구멍(3)을 "테이퍼 있음"으로 기재하기도 한다. 또한 제1 개구(31)와 제2 개구(32)의 형상 및 사이즈가 동일한 원통형상, 각기둥형상의 기포 분출 구멍(3)을 "테이퍼 없음"으로 기재하기도 한다.
후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이 제1 개구(31)와 제2 개구(32)의 형상이 거의 동일한 디바이스(1a)의 경우, 제1 전극(4a) 및 제2 전극(4b) 중 한쪽을 양극, 다른 쪽을 음극으로 했을 경우 기포 분출 구멍(3)에서 성장한 기포(B)는 양극에서 음극방향으로 사출된다. 한편, 제3 실시형태에 따른 디바이스(1c)는 양극과 음극방향에 관계없이 제1 개구(31) 또는 제2 개구(32)의 사이즈가 작은 쪽에서 기포가 분출된다. 이것은 제1 개구(31) 또는 제2 개구(32)의 사이즈가 작은 쪽 개구 부분은 사이즈가 큰 개구 부분보다 저항이 커서 큰 전압이 걸리기 때문에 사이즈가 작은 개구방향으로 기포가 생성되기 때문이라고 생각된다.
테이퍼가 있는 기포 분출 구멍(3)의 형성은 테이퍼가 형성 가능하다면 특별히 제한은 없다. 예를 들면 3D 프린터를 이용해서 제작; 테이퍼 형상의 주형을 형성하고 열·빛·자외선 등의 경화성 수지 또는 용융된 열가소성 수지를 주형에 부어넣고 수지가 경화된 후에 주형을 분리: 레이저 절삭 가공; 등을 들 수 있다.
도 4C를 참조하여 테이퍼를 형성할 경우, 제1 개구(31)와 제2 개구(32)의 사이즈 차이에 대해 설명한다. 도 4C는 제1 개구(31)가 원형, 제2 개구(32)가 제1 개구(31)보다 직경이 큰 원형으로, 제1 개구(31)의 원 중심과 제2 개구(32)의 원 중심을 연결한 가상선(p)이 제2 개구(32)의 가상 평면(32a)과 대략 직교하는 경우의 예를 보여준다. 도 4C에 도시한 예에서 제2 개구(32)의 가상 평면(32a)(단면으로 봤을 때 가상선(32a))과 기포 분출 구멍(3)의 벽면(33)(단면으로 봤을 때 벽면선(33))의 각도를 Z로 규정했을 경우 Z의 상한값은 90°보다 작으면 된다. 또한 Z의 하한값은 원리상 0°보다 크면 되는데 예를 들면 1°, 5°, 30°, 60°로 할 수 있다.
상기 각도 대신에 제1 개구(31)의 면적을 1로 했을 경우, 제2 개구(32)의 면적은 1보다 크게, 예를 들면 10,000 이하, 5,000 이하, 1,000 이하, 500 이하, 100 이하, 50 이하로 할 수 있다. 제1 개구(31)와 제2 개구(32)의 형상이 원형이 아닐 경우, 예를 들면 타원형, 다각형 등일 경우에는 제1 개구(31)와 제2 개구(32)의 면적비는 원형의 면적비와 동일 비로 할 수 있다.
도 4C에 도시한 예에서 기포 분출 구멍(3)은 가상선(p)을 중심으로 단면으로 봤을 때 대칭이지만, 기포 분출 구멍(3)의 테이퍼 형상은 도 4C에 도시한 예에 한정되지 않는다. 예를 들면 도 4D에 도시한 바와 같이 기포 분출 구멍(3)은 단면으로 봤을 때 좌우 비대칭이어도 된다.
디바이스(1c)의 제1 개구(31)와 제2 개구(32)의 사이즈는 작은 쪽 개구의 사이즈를 제1 실시형태의 디바이스(1a)에서 예시한 제1 개구(31) 및 제2 개구(32)의 사이즈로 할 수 있다. 또한 디바이스(1c)의 두께도 제1 실시형태의 디바이스(1a)에서 예시한 두께로 해도 되지만, 디바이스(1a)와 달리 디바이스(1c)는 사이즈가 작은 쪽 개구에 전계가 집중되기 쉬워진다. 따라서 제2 개구(32)와 벽면(33)의 각도(Z)(또는 제1 개구(31)와 제2 개구(32)의 직경비 또는 면적비)에 따라 다르기는 하지만, 기포가 분출될 수 있는 범위 내라면 디바이스(1a)보다 기재(2)를 두껍게 해도 된다.
(디바이스의 제4 실시형태 및 그 변형예)
다음으로 도 5A 내지 도 5D를 참조하여 제4 실시형태에 따른 디바이스(1d) 및 그 변형예에 대해 설명한다. 도 5A는 디바이스(1d)의 상면도, 도 5B는 도 5A의 X-X' 단면도이다. 또한 도 5C는 디바이스(1d)의 변형예의 상면도, 도 5D는 도 5C의 X-X' 단면도이다. 디바이스(1d) 및 그 변형예는 도전액(L)을 충전하기 위한 제1 챔버(5a) 및 제2 챔버(5b)를 더 구비하는 점에서 제1 실시형태의 디바이스(1a)와 다르고, 그 밖의 점은 제1 실시형태와 동일하다.
도 5A 및 도 5B에 도시한 예에서 디바이스(1d)의 제1 챔버(5a)는 기재(2)의 제1면(21)의 적어도 제1 개구(31)를 포함하는 부분; 및 제1면(21)에 접하도록 배치한 챔버 제1 부재(51a);를 포함한다. 챔버 제1 부재(51a)는 제1 챔버(5a)가 제1 개구(31)를 포함한다면 배치 위치에 특별히 제한은 없으며 제1면(21)의 임의 부위에 배치할 수 있다. 제2 챔버(5b)는 기재(2)의 제2면(22)의 적어도 제2 개구(32)를 포함하는 부분; 및 제2면(22)에 접하도록 배치한 챔버 제2 부재(51b);를 포함한다. 챔버 제2 부재(51b)는 제2 챔버(5b)가 제2 개구(32)를 포함한다면 배치 위치에 특별히 제한은 없으며 제2면(22)의 임의 부위에 배치할 수 있다. 제1 챔버(5a) 및 제2 챔버(5b)에 도전액(L)을 충전함으로써 제1 개구(31) 및 제2 개구(32)가 도전액(L)에 접촉할 수 있다.
챔버 제1 부재(51a) 및 챔버 제2 부재(51b)는 전기적 및 화학적으로 불활성인 재료를 들 수 있다. 예를 들면 유리, 사파이어, 세라믹, 수지, 고무, 엘라스토머, SiO2, SiN, Al2O3 등을 사용할 수 있다. 챔버 제1 부재(51a) 및 챔버 제2 부재(51b)는 접착제 등을 이용해서 기재(2)에 액밀하게 접착하면 된다.
또한 도 5A 및 도 5B에 도시한 예에서는 제1 챔버(5a) 또는 제2 챔버(5b) 중 어느 하나를 표면 장력에 의해 충전한 도전액(L)이 새어 나오지 않을 정도의 크기로 해도 된다. 이 경우 도전액(L)을 충전한 상태로 가공 대상물에 접촉시켜 가공 대상물에 기포를 분출할 수 있으므로 임의 장소에서 임의 가공 대상물에 기포를 분출할 수 있다는 효과를 발휘한다.
다음으로 도 5C 및 도 5D에 도시한 디바이스(1d)의 변형예는 상자체에 기재(2)를 삽입하는 점, 그리고 도 5A 및 도 5B에 도시한 디바이스(1d)와 사용방법이 다른 점 외에는 도 5A 및 도 5B에 도시한 디바이스(1d)와 동일하다. 보다 구체적 으로는, 디바이스(1d)의 변형예의 사용방법은 제1 챔버(5a) 및 제2 챔버의 위쪽에서 도전액(L)을 충전하고, 기포가 분출되는 방향으로 가공 대상물을 위쪽에서 삽입하는 점에서 디바이스(1d)와 다르다. 또한 도 5A 내지 도 5D로부터 명백하듯이, 본 명세서에서 "챔버 제1 부재(51a)" 및 "챔버 제2 부재(51b)"라고 기재했을 경우 "챔버 제1 부재(51a)"와 "챔버 제2 부재(51b)"는 별도 부재 및 단일 부재를 구분한 부분 둘 다를 의미한다.
또한 도 5A 내지 도 5D에서는 도시를 생략했지만, 제1 챔버(5a)에 제1 전극, 제2 챔버(5b)에 제2 전극이 배치되어도 된다. 이 경우, 제1 전극은 챔버 제1 부재(51a) 또는 제1면(21) 중 어느 하나로, 도전액(L)을 충전했을 때 도전액(L)과 접촉할 수 있는 장소라면 특별히 제한은 없다. 마찬가지로, 챔버 제2 부재(51b) 또는 제2면(22) 중 어느 하나로, 도전액(L)을 충전했을 때 도전액(L)과 접촉할 수 있는 장소에 제2 전극을 배치해도 된다.
상기에 예시한 디바이스(1a) 내지 디바이스(1d)(변형예)는 단순 예시이며, 예시한 실시형태를 조합해도 된다. 예를 들면 제3 실시형태의 테이퍼가 있는 기포 분출 구멍(3)을, 제2 실시형태의 디바이스(1b) 및 제4 실시형태의 디바이스(1d)에 채용해도 된다. 또한 제4 실시형태의 제1 챔버(5a) 및 제2 챔버(5b)를 제2 실시형태의 디바이스(1b) 및 제3 실시형태의 디바이스(1c)에 채용해도 된다. 또한 제1 내지 제3 실시형태의 디바이스(1a~c)의 제1면(21)에 제1 전극(4a)을 배치하고, 제2면(22)에 제2 전극(4b)을 배치해도 된다. 그 밖에, 본 출원에서 개시한 목적을 달성할 수 있는 범위라면 적절히 변경해도 된다.
(기포 분출 장치의 실시형태)
도 6을 참조하여 기포 분출 장치(10)의 실시형태에 대해 설명한다. 도 6은 기포 분출 장치(10)의 개략적인 것을 설명하기 위한 도면이다. 기포 분출 장치(10)는 기포 분출용 디바이스(1)와 전기 출력 기구(6)를 조합함으로써 제작할 수 있다. 또한 도 6에서는 기포 분출용 디바이스(1a)를 이용한 예를 도시하였다. 전기 출력 기구(6)는 전원 장치(61), 제1 전극(4a), 제2 전극(4b), 전원 장치(61)와 제1 전극(4a) 및 제2 전극(4b)으로 회로를 형성하기 위한 전선(63)을 적어도 포함하면 된다. 또한 제1 전극(4a) 및 제2 전극(4b)을 디바이스(1)의 구성 요소로 배치했을 경우에는 전기 출력 기구(6)로서 제1 전극(4a) 및 제2 전극(4b)을 포함하지 않아도 된다.
기포 분출 장치(10)는 필요에 따라 무(無)유도 저항(64), 도시하지 않은 전압 증폭 회로, 입출력 포트(DIO; Digital Input Output)(65), 전원 장치(61)를 제어하는 PC 등의 제어 장치(66) 등을 마련해도 된다. 전기 출력 기구(6)는 상기 구성 요소를 준비해서 제작해도 되고, 종래 전기 메스용 전기 회로에 무유도 저항(64)이나 입출력 포트(65) 등을 포함시켜서 제작해도 된다.
제1 전극(4a) 및 제2 전극(4b)을 형성하는 도전 재료로는 전기를 통하게 해서 전극으로 사용할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없지만, 금속으로 예를 들면 금, 은, 구리, 알루미늄 등, 이것에 주석, 마그네슘, 크롬, 니켈, 지르코늄, 철, 규소 등을 소량 첨가한 합금 등을 들 수 있다.
전원 장치(61)로는 일반 상용 교류 전원 장치를 사용할 수 있다. 전기 출력 기구(6)에서 제1 전극(4a) 및 제2 전극(4b)으로 출력하는 전류, 전압 및 주파수는 기포 분출 구멍(3)에서 도전액(L) 내에 기포를 분출할 수 있다면 특별히 제한은 없다. 예를 들면 전류는 1mA~500mA 또는 50mA~200mA로 해서 기포를 잘 생성하지 못하거나 기재(2)가 절연 파괴되는 것을 방지하도록 해도 된다. 전압은 예를 들면 200V~4000V 또는 600V~1800V로 해서 기포 생성이 곤란해지거나 기재(2)가 절연 파괴되는 것을 방지하도록 해도 된다. 펄스 폭은 500ns~1ms가 바람직하고, 1㎲~100㎲가 보다 바람직하다. 펄스 폭이 500ns보다 짧으면 기포를 분출할 수 없고, 1ms 이상이면 기포가 적절하게 분출되지 않는다. 또한 전류, 전압, 펄스 폭 등은 기재(2)의 재료 및 두께, 제1 개구(31), 제2 개구(32)의 크기 등에 따라 적절히 조정하면 된다.
(기포 분출 방법의 실시형태)
도 6 및 도 7을 참조하여 기포 분출 방법의 실시형태에 대해 설명한다. 도 7은 기포 분출 방법의 순서를 나타낸 플로우 차트이다. 기포 분출 방법은 기재 및 도전액 접촉 공정(S100), 도전액 및 전극 접촉 공정(S110), 전압 인가 공정(S120), 기포 분출 공정(S130)을 포함한다.
기재 및 도전액 접촉 공정(S100)에서는 디바이스(1a)의 적어도 제1 개구(31)와 제2 개구(32)를 포함하는 부분을 도전성 도전액(L)에 접촉시킨다. 도 6에 도시한 예에서는 가공 대상물(7)에 도전액(L)을 먼저 적하하고, 디바이스(1a)를 도전액(L) 위쪽에 배치하고, 다시 도전액(L)을 디바이스(1a)에 적하하면 된다. 또한 디바이스(1)로서 제1 및 제2 챔버가 구비된 디바이스를 사용했을 경우에는 제1 챔버 및 제2 챔버에 도전액(L)을 충전하면 된다. 도전액(L)은 전기가 통한다면 특별히 제한은 없으며, 예를 들면 물, 물에 금속염 등을 용해시킨 용액 등을 들 수 있다.
도전액 및 전극 접촉 공정(S110)에서는 제1 전극(4a)을 제1 개구(31)측 도전액(L)에 접촉시키고, 제2 전극(4b)을 제2 개구(32)측 도전액(L)에 접촉시킨다. 또한 제1 전극(4a) 및 제2 전극(4b)을 미리 구비하고 있는 디바이스를 사용했을 경우, 또는 제1 챔버에 제1 전극(4a)을 미리 배치하고 제2 챔버에 제2 전극(4b)을 미리 배치했을 경우에는 기재 및 도전액 접촉 공정(S100) 및, 도전액 및 전극 접촉 공정(S110)이 동시에 실시되는 경우도 있다. 따라서, 본 명세서에서 「"기재 및 도전액 접촉 공정(S100)"과 "도전액 및 전극 접촉 공정(S110)"을 포함한다」라고 기재했을 경우에는 "기재 및 도전액 접촉 공정(S100)"과 "도전액 및 전극 접촉 공정(S110)"을 따로따로 실시하는 경우와 동시에 실시하는 경우를 포함한다.
전압 인가 공정(S120)에서는 제1 전극(4a)과 제2 전극(4b)에 전압을 인가한다. 그리고 기포 분출 공정(S130)에서는 기포 분출 구멍(3)에서 성장한 기포가 분출된다.
특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 바와 같이 미세한 기포를 가공 대상물에 분출함으로써 가공 대상물을 절삭(국소 어블레이션)하거나 인젝션 물질을 가공 대상물에 도입(국소 인젝션)할 수 있다. 또한 후술하는 실시예에 제시한 바와 같이 실시형태에 따른 디바이스를 사용함으로써 실리콘 기판을 절삭할 수 있었다. 따라서 기포 분출 장치(10)는 예를 들면 국소 어블레이션 장치, 국소 인젝션 장치로 사용할 수 있다. 또한 도전액으로 도금액을 사용했을 경우 기포 분출 장치(10)는 도금 장치로 사용할 수 있다. 또한 기포 분출 방법은 예를 들면 국소 어블레이션 방법, 국소 인젝션 방법, 도금 방법으로 이용할 수 있다.
가공 대상물(7)로는 상기와 같이 예를 들면 국소 어블레이션, 국소 인젝션, 도금 가능한 것이라면 특별히 제한은 없다. 예를 들면 인간 또는 비인간 동물의 조직에서 단리한 줄기 세포, 피부 세포, 점막 세포, 간 세포, 췌도 세포, 신경 세포, 연골 세포, 내피 세포, 상피 세포, 골세포, 근세포, 난세포 등의 동물 세포, 식물 세포, 곤충 세포, 대장균, 효모, 곰팡이 등의 세포류; 쌀이나 식물 세포 등 비교적 단단한 생체 시료; 실리콘, 유리 에폭시, 폴리에스테르, 폴리이미드, BT 레진 및 열경화형 폴리페닐렌에테르 등의 수지류를 이용한 수지 기판; 알루미나(세라믹스) 기판 등의 무기 재료를 이용한 무기 기판; 실리콘 웨이퍼, 알루미늄이나 구리 등의 금속 기판; 상기 금속 기판 위에 절연층, 또 그 위에 도체인 동박을 쌓은 메탈베이스 기판; 등을 들 수 있다.
이하에 실시예를 들어 각 실시형태를 구체적으로 설명하지만, 이 실시예는 단지 그 구체적인 형태를 참고하기 위해 제공되는 것이다. 이 예시들은 발명의 범위를 한정하거나 제한하는 것은 아니다.
실시예
<실시예 1>
다음 순서에 따라 디바이스 및 기포 분출 장치를 제작하고, 제작한 기포 분출 장치를 이용해서 기포 분출 방법을 실시하였다.
[디바이스의 제작]
기재(2)에는 폴리이미드(애즈원 가부시키가이샤 제품, 폴리이미드 테이프) 필름(두께 30㎛)을 이용해서 UV 레이저(가부시키가이샤 키엔스 제품, MD-U)로 직경 약 25㎛의 대략 원통형상인 기포 분출 구멍(3)을 형성하였다. 다음으로 상자형 챔버 부재(Formlabs사 제품, 아크릴 수지)에 기재(2)를 도 5D에 도시한 바와 같이 배치함으로써 제1 챔버 및 제2 챔버를 포함하는 실시예 1의 디바이스를 제작하였다.
[기포 분출 장치의 제작]
구리선(EggsSTORE, 직경 2mm)을 이용해서 제1 전극(4a), 제2 전극(4b)을 제작하였다. 전원 장치로는 범용 전기 메스용 전원 Hyfrecator2000(ConMed(주))을 사용하고, 제작한 제1 전극(4a)과 제2 전극(4b)을 전선을 이용해서 전기적으로 접속함으로써 기포 분출 장치(10)를 제작하였다.
[기포 분출 방법의 실시]
제작한 디바이스의 제1 챔버(5a) 및 제2 챔버(5b)에 도전액(0.9wt% 염화 나트륨 수용액)을 충전하였다. 또한 제1 전극(4a)을 제1 챔버(5a)의 도전액과 접촉하도록 삽입하고 제2 전극(4b)을 제2 챔버(5b)의 도전액과 접촉하도록 삽입하였다. 다음으로 전원 장치의 출력 조건을 인가 전압 800V, 전압 인가 횟수 1(회), 펄스폭 약 1㎲로 설정하여 제1 전극(4a)과 제2 전극(4b)에 전기를 출력하였다. 기포 분출은 고속 카메라(VW-9000, Keyence사 제품)를 이용해서 관찰하였다.
도 8은 고속 카메라로 기포(B) 발생을 촬영한 사진이다. 사진 중 점선 화살표가 기포 분출 구멍(3)의 제1 개구(Open)를 나타내고, 실선 화살표가 기포를 나타낸다. 각 사진의 하단 수치는 전기 출력 후 시간을 나타낸다. 0~4의 사진으로부터 명백하듯이, 실시예 1에서 제작한 디바이스를 사용함으로써 기포 분출 구멍(3)의 제1 개구(Open)에서 기포가 분출되는 것을 확인하였다. 또한 제1 개구와 제2 개구의 사이즈가 같을 경우에는 사진에 찍힌 개구를 제1 개구로 하였다. 이하의 실시예에서도 마찬가지이다. 또한 이하 실시예에서는 설명을 생략하지만, 각 실시예의 목적에 따라 카메라의 촬영 각도는 적절히 조정하였다.
<실시예 2>
다음으로 기포 분출 구멍(3)을 복수개 형성한 디바이스로 기포 분출 실험을 실시하였다.
[디바이스의 제작]
기포 분출 구멍(3)의 직경이 약 100㎛, 이웃하는 기포 분출 구멍(3)간 간격이 약 600㎛가 되도록 기포 분출 구멍(3)을 세 군데 제작한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 디바이스를 제작하였다.
[기포 분출 장치의 제작 및 기포 분출 방법의 실시]
다음으로 실시예 1의 디바이스 대신 실시예 2에서 제작한 디바이스를 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 기포 분출 장치를 제작하여 기포 분출 방법을 실시하였다. 도 9A는 실시예 2의 디바이스를 위쪽에서 촬영한 사진, 도 9B는 전기 출력 후 사진으로 점선 원이 성장한 기포를 나타낸다.
도 9B에 도시한 바와 같이 생성된 기포가 3개의 개구 부분을 덮도록 성장하고, 그 후 기포가 분출된 것을 확인하였다. 이상의 결과로부터 기포 분출 구멍(3)을 복수개 형성한 디바이스를 사용해서 기포를 분출할 수 있음을 확인하였다.
<실시예 3 및 4>
다음으로 기포 분출 구멍(3)의 테이퍼가 기포 분출에 미치는 영향에 대해 확인하는 실험을 실시하였다.
[디바이스의 제작]
먼저 3D 프린터를 이용해서 도 4C에 도시한 각도(Z)가 55°(실시예 3), 70°(실시예 4)가 되는 원뿔형 주형을 제작하였다. 다음으로 제작한 주형에 PDMS(도레 다우코닝사 제품, Sylgard 184)를 부어넣어 경화하고 주형을 박리함으로써 실시예 3 및 실시예 4의 디바이스를 제작하였다. 제작한 디바이스의 사이즈는 아래와 같았다.
[실시예 3]
·테이퍼 각도(Z): 55°
·두께: 5mm
·제1 개구 직경: 100㎛
·제2 개구 직경: 6mm
[실시예 4]
·테이퍼 각도(Z): 70°
·두께: 3mm
·제1 개구 직경: 100㎛
·제2 개구 직경: 2mm
[기포 분출 장치의 제작 및 기포 분출 방법의 실시]
다음으로 실시예 1의 디바이스 대신 실시예 3 및 실시예 4에서 제작한 디바이스를 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 기포 분출 장치를 제작하여 기포 분출 방법을 실시하였다. 도 10A는 실시예 3의 디바이스를 사용했을 때 제1 개구측에서의 사진, 도 10B는 실시예 4의 디바이스를 사용했을 때 제1 개구측에서의 사진으로, 도 10A에서는 화살표, 도 10B에서는 사진의 흰색 동그라미로 둘러싸인 부분이 분출된 기포이다. 사진에 나타낸 바와 같이, 실시예 3 및 실시예 4의 모든 디바이스에서 기포 분출을 확인하였다. 또한 제1 전극(4a)과 제2 전극(4b)을 교체, 즉 양극과 음극을 바꿔서 실험해도 사이즈가 작은 제1 개구에서 기포가 분출되는 것을 확인하였다.
후술하는 실시예에 제시한 바와 같이 디바이스를 두껍게 할수록 기포를 분출하기 위한 전압은 커진다. 바꿔 말하면 동일한 전기 출력 조건에서는 디바이스가 두꺼워질수록 기포가 분출되기 어려워진다. 한편, 실시예 3 및 실시예 4의 디바이스는 제1 개구 사이즈 및 전기 출력이 동일한 조건에서 실시예 4의 디바이스 두께(3mm)에 비해 실시예 3의 디바이스가 두꺼움(5mm)에도 불구하고, 실시예 3의 디바이스가 보다 큰 기포를 생성하였다. 이상의 결과로부터, 기포 분출 구멍(3)의 테이퍼 각도를 크게(제1 개구에 대한 제2 개구의 사이즈비를 크게) 하면 기포를 분출하기 쉬워지는 것을 확인하였다.
<실시예 5>
다음으로 기포 분출 구멍(3)의 형상을 바꿔서 기포 분출 실험을 실시하였다.
[디바이스의 제작]
드릴 대신 커터를 이용해서 가공한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 제1 개구 및 제2 개구가 대략 정사각형인 디바이스를 제작하였다. 제1 개구 및 제2 개구의 1변은 약 500㎛였다.
[기포 분출 장치의 제작 및 기포 분출 방법의 실시]
다음으로 실시예 1의 디바이스 대신 실시예 5의 디바이스를 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 기포 분출 장치를 제작하여 기포 분출 방법을 실시하였다. 도 11A는 전기를 출력한 직후 제1 개구측에서의 사진, 도 11B는 전기를 출력하고 잠시 후 제1 개구측에서의 사진이다.
도 11A의 ○로 둘러싸인 부분에 나타낸 바와 같이 기포는 전계가 집중되기 쉬운 모서리 부분에서 발생하고, 도 11B에 나타낸 바와 같이 제1 개구 전체를 덮도록 성장하고 그 후 기포를 분출한 것을 확인하였다. 이상의 결과를 통해 기포 분출 구멍(3)의 형상(제1 개구 및 제2 개구)이 다각형이어도 기포가 분출되는 것을 확인하였다. 또한 기포가 분출될 때에는 기포 분출 구멍(3) 주위, 특히 전계가 집중되기 쉬운 부분에서 발생한 기포가 성장하여 제1 개구 전체를 덮은 후에 기포가 분출되는 것을 확인하였다.
<실시예 6>
다음으로 기포 분출 구멍(제1 개구)의 크기와 인가하는 전압의 관계를 조사하는 실험을 실시하였다.
[디바이스의 제작]
드릴의 형상을 바꾼 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 제1 개구 및 제2 개구가 대략 원형인 디바이스를 제작하였다. 제1 개구 및 제2 개구의 직경은 약 200㎛였다.
[기포 분출 장치의 제작 및 기포 분출 방법의 실시]
다음으로 실시예 5의 디바이스 대신 실시예 6의 디바이스를 사용하고, 인가 전압을 450V, 650V, 750V로 바꾼 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 기포 분출 장치를 제작하여 기포 분출 방법을 실시하였다. 도 12A는 전압을 인가하기 전 제1 개구측에서의 사진, 도 12B는 450V 전압을 인가한 후 제1 개구측에서의 사진, 도 12C는 650V 전압을 인가한 후 제1 개구측에서의 사진, 도 12D는 750V 전압을 인가한 후 제1 개구측에서의 사진이다.
도 12A의 흰색 점선 동그라미로 둘러싸인 부분이 제1 개구에 해당한다. 도 12A로부터 명백하듯이, 전기를 출력하기 전에는 기포 분출 구멍(3) 내에 도전액이 충전되어 있었다. 그리고 도 12B 내지 도 12D에 도시한 바와 같이, 인가하는 전압을 크게 함에 따라 기포 분출 구멍(3) 내의 도전성 액이 작아진 것으로 보아 기포 분출 구멍(3)의 주변부에서 기포(사진 속 도전액 주위의 검은 부분)가 성장한 것을 확인하였다. 그리고 750V 전압을 인가한 경우에는 도 12D에 도시한 바와 같이 기포 분출 구멍(3) 내부는 모두 기포로 덮였고 기포 분출도 확인하였다. 한편, 도 12B의 450V, 도 12C의 650V를 인가한 경우에는 기포가 분출되지 않았다.
이상의 결과로부터, 제1 개구의 사이즈가 크면 기포 분출 구멍(3)을 기포로 덮고, 나아가 기포를 분출하는 데 필요한 전압도 커지는 것을 확인하였다. 따라서 가공 대상물을 가공할 때 필요한 기포 분출 구멍(3)(제1 개구)의 사이즈에 따라 적절하게 전압을 조정하면 된다는 것을 확인하였다.
<실시예 7 및 8>
다음으로 기재(2) 두께(기포 분출 구멍(3)의 길이)와 인가하는 전압의 관계를 조사하는 실험을 실시하였다.
[디바이스의 제작]
기재(2)의 재료로서 스티롤 수지(가부시키가이샤 타미야 제품, 투명 플라방)를 사용하고, 기재(2) 두께가 200㎛(실시예 7)와 300㎛(실시예 8)인 2종류를 준비하였다. 드릴을 이용해서 직경 200㎛의 대략 원통형상 기포 분출 구멍(3)을 형성하였다.
[기포 분출 장치의 제작 및 기포 분출 방법의 실시]
다음으로 실시예 1의 디바이스 대신 실시예 7 및 8의 디바이스를 사용하고, 인가 전압을 1200V로 한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 기포 분출 장치를 제작하여 기포 분출 방법을 실시하였다. 도 13A는 전압을 인가하고 잠시 후 실시예 7 디바이스의 제1 개구측에서의 사진, 도 13B는 전압을 인가하고 잠시 후 실시예 8 디바이스의 제1 개구측에서의 사진이다.
도 13A 및 도 13B에 도시한 바와 같이 기재(2)가 두꺼운 도 13B 쪽이, 기포 분출 구멍(3) 내부에 잔류해 있는 도전액이 많았다. 바꿔 말하면 기포 분출 구멍(3) 주위에서 성장한 기포(사진의 검은 부분)가 적었다. 또한 인가 전압을 1500V까지 올렸을 경우에는 실시예 7 및 8 모두 기포 분출을 확인하였다.
이상의 결과로부터 기재(2)를 두껍게 하면(기포 분출 구멍(3)이 길면), 기포 분출 구멍(3)을 기포로 덮고 나아가 기포를 분출하는 데 필요한 전압도 커지는 것을 확인하였다. 따라서 기재(2)의 두께는 인가 전압 등의 조건에 따라 적절히 조정하면 된다는 것을 확인하였다.
<실시예 9>
다음으로 기재(2)의 종류를 바꿔서 실험을 실시하였다.
[디바이스의 제작]
기재(2) 재료로서 유리(마츠나미가라스고교 가부시키가이샤 제품, MICRO COVER GLASS no.1)를 사용하고, UV 레이저를 이용해서 기포 분출 구멍(3)을 형성하였다. 또한 UV 레이저 가공은 열의 영향으로 기포 분출 구멍(3)은 테이퍼가 부여된 형상이 되었다. 제1 개구의 직경은 약 70㎛, 제2 개구의 직경은 약 200㎛였다.
[기포 분출 장치의 제작 및 기포 분출 방법의 실시]
다음으로 실시예 1의 디바이스 대신 실시예 9의 디바이스를 사용하고 실시예 1과 동일한 방법으로 기포 분출 장치를 제작하여 기포 분출 방법을 실시하였다. 도 14A는 전압을 인가하기 전 제1 개구측에서 촬영한 사진이다. 또한 사진 속 동그라미가 제1 개구로, 제1 개구 주위의 변색된 부위는 열의 영향을 받은 부분으로, 변색된 부위의 바깥둘레가 제2 개구의 크기에 해당한다. 도 14B는 전압을 인가한 후 제1 개구측에서 촬영한 사진으로, 점선으로 둘러싼 부분이 제1 개구를 덮도록 성장한 기포이다. 그 후 기포 분출을 확인하였다.
이상의 결과로부터, 기재(2)로서 수지 이외의 유전체 재료를 사용해서 기포를 분출할 수 있음을 확인하였다.
<실시예 10>
다음으로 가공 대상물 절삭 실험을 실시하였다.
[디바이스의 제작]
텅스텐선을 이용해서 찔러서 직경 약 100㎛의 기포 분출 구멍을 형성한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 디바이스를 제작하였다.
[기포 분출 장치의 제작 및 기포 분출 방법의 실시]
다음으로 실시예 1의 디바이스 대신 실시예 10의 디바이스를 사용하고 실시예 1과 동일한 방법으로 기포 분출 장치를 제작하였다. 다음으로 기포 분출 방법은 출력을 2000V로 하고 기포 분출 구멍 앞에 실리콘 웨이퍼((주)마츠나미 세이사쿠쇼 제품, 4inch　두께 525±25㎛, 편면 미러 웨이퍼)를 배치하고, 실리콘 웨이퍼의 위치를 이동하면서 여러 번 전압을 인가한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
도 15는 실시예 10에서 기포를 충돌시킨 실리콘 웨이퍼 사진으로 화살표로 표시한 부위가 실리콘 웨이퍼에 형성된 구멍이다. 이상의 결과로부터 실시형태에 따른 디바이스, 기포 분출 장치, 및 기포 분출 방법은 가공 대상물의 절삭 등에 사용할 수 있음을 확인하였다.
<실시예 11>
다음으로 기재(2) 두께(기포 분출 구멍(3)의 길이) 및 기포 분출 구멍(3)의 직경을 바꾼 디바이스를 준비하고, 기포가 분출되었을 때 기포 분출 구멍(3)의 전계값을 조사하였다.
[디바이스의 제작]
두께가 25㎛, 50㎛, 75㎛인 기재(2)를 준비하고, 각 기재(2)에 직경이 약 100㎛, 약 200㎛, 약 300㎛, 약 400㎛가 되도록 기포 분출 구멍(3)을 형성한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 디바이스를 제작하였다.
[기포 분출 장치의 제작 및 기포 분출 방법의 실시]
다음으로 실시예 1의 디바이스 대신 실시예 11에서 제작한 두께 및 기포 분출 구멍의 직경이 다른 각종 디바이스를 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 기포 분출 장치를 제작하여 기포 분출 방법을 실시하였다. 또한 기포 분출 방법은 제작한 디바이스마다 인가 전압을 변경하고, 기포가 분출되기 시작했을 때 인가 전압을 조사하였다.
도 16은 각종 디바이스의 기포 분출 구멍(3) 직경(구멍직경; 가로축)과, 기포가 분출되기 시작했을 때의 인가 전압(세로축)의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 16에 도시한 바와 같이 기포 분출 구멍(3)의 직경이 작을수록 저전압으로 기포를 분출할 수 있는 점, 및 기재(2)의 두께가 얇을수록 저전압으로 기포를 분출할 수 있는 점을 확인하였다.
다음으로 각종 디바이스에 대해 디바이스의 두께, 기포 분출 구멍(3)의 구멍직경 및 기포가 분출되기 시작했을 때의 인가 전압에 기초해서, 유한 요소법으로 기포를 분출했을 때 기포 분출 구멍(3)의 전계값을 분석하였다. 또한 유한 요소법의 해석 소프트웨어는 COMSOL Multiphysics(등록상표)을 사용하였다. 도 17은 해석 결과를 나타낸다. 도 17에 도시한 바와 같이, 기재(2)의 두께와 기포 분출 구멍(3)의 크기에 따라 다르기는 하지만 약 4MV/m 이상의 전계를 기포 분출 구멍(3)에 발생시키면, 기포 분출 구멍(3)에서 기포를 분출할 수 있음을 확인하였다. 또한 도 16 및 도 17에 도시한 결과를 통해, 기재(2)로서 절연 내력이 작은 재료를 사용할 경우에는 기재(2)를 두껍게 하면 된다는 것도 명백해졌다.
본 출원에서 개시한 기포 분출용 디바이스는 유전체로 형성된 기재에, 기재를 관통하도록 기포 분출 구멍을 형성함으로써 간단히 제작할 수 있다. 또한 기포 분출 구멍은 기재를 관통하도록 형성되므로 기포는 기재의 표면에서 분출된다. 따라서 종래의 기포 분출구와 달리 파손되기 어렵다. 따라서 반도체 제조 분야, 정보 처리 분야, 축산·농림수산 분야 등 국소 가공이 필요한 분야에서 유용하다.
1, 1a, 1b…기포 분출용 디바이스, 2…기재, 3…기포 분출 구멍, 4a…제1 전극, 4b…제2 전극, 5a…제1 챔버, 5b…제2 챔버, 6…전기 출력 기구, 7…가공 대상물, 10…기포 분출 장치, 21…제1면, 22…제2면, 31…제1 개구, 32…제2 개구, 33…벽면(벽면선), 51a…챔버 제1 부재, 51b…챔버 제2 부재, 61…전원 장치, 63…전선, 64…무유도 저항, 65…입출력 포트(DIO; Digital Input Output), 66…제어 장치, B…기포, L…도전액, Z…각도

Claims (13)

  1. 기포 분출용 디바이스를 이용한 기포 분출 방법으로서,
    상기 기포 분출용 디바이스는
    유전체로 형성된 기재;
    상기 기재의 제1면과 상기 제1면과는 반대측 면인 제2면을 관통하도록 형성된 기포 분출 구멍;
    상기 제1면의 상기 기포 분출 구멍이 관통한 부위에 형성된 제1 개구; 및
    상기 제2면의 상기 기포 분출 구멍이 관통한 부위에 형성된 제2 개구;를 포함하고,
    상기 기포 분출 방법은
    적어도 상기 제1 개구와 상기 제2 개구를 포함하는 부분을 도전액에 접촉시키는, 기재 및 도전액 접촉 공정;
    제1 전극을 상기 제1 개구측의 상기 도전액에 접촉시키고, 제2 전극을 상기 제2 개구측의 상기 도전액에 접촉시키는, 도전액 및 전극 접촉 공정;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전압을 인가하는 전압 인가 공정; 및
    상기 기포 분출 구멍에서 상기 도전액 내에 기포를 분출하는 기포 분출 공정;을 포함하는 기포 분출 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기포 분출 구멍이 적어도 2개 이상 형성되어 있는 기포 분출 방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제1 개구의 사이즈와 상기 제2 개구의 사이즈가 다른 기포 분출 방법.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체의 절연 내력이 10MV/m 이상인 기포 분출 방법.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재가 가요성 재료로 형성되어 있는 기포 분출 방법.
  6. 유전체로 형성된 기재;
    상기 기재의 제1면과 상기 제1면과는 반대측 면인 제2면을 관통하도록 형성된 기포 분출 구멍;
    상기 제1면의 상기 기포 분출 구멍이 관통한 부위에 형성된 제1 개구; 및
    상기 제2면의 상기 기포 분출 구멍이 관통한 부위에 형성된 제2 개구;를 포함하는 기포 분출용 디바이스.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 기포 분출 구멍이 적어도 2개 이상 형성되어 있는 기포 분출용 디바이스.
  8. 청구항 6 또는 7에 있어서,
    상기 제1 개구의 사이즈와 상기 제2 개구의 사이즈가 다른 기포 분출용 디바이스.
  9. 청구항 6 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체의 절연 내력이 10MV/m 이상인 기포 분출용 디바이스.
  10. 청구항 6 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재가 가요성 재료로 형성되어 있는 기포 분출용 디바이스.
  11. 청구항 6 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 챔버 및 제2 챔버를 더 포함하고,
    상기 제1 챔버는
    상기 기재의 상기 제1면의 적어도 상기 제1 개구를 포함하는 부분; 및
    상기 제1면에 접하도록 배치한 챔버 제1 부재;를 포함하고,
    상기 제1 챔버에 도전액을 충전함으로써 상기 제1 개구가 상기 도전액에 접촉할 수 있으며,
    제2 챔버는
    상기 기재의 상기 제2면의 적어도 상기 제2 개구를 포함하는 부분; 및
    상기 제2면에 접하도록 배치한 챔버 제2 부재;를 포함하고,
    상기 제2 챔버에 상기 도전액을 충전함으로써 상기 제2 개구가 상기 도전액에 접촉할 수 있는 기포 분출용 디바이스.
  12. 청구항 6 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 챔버에 배치된 제1 전극; 및
    상기 제2 챔버에 배치된 제2 전극;을 포함하는 기포 분출용 디바이스.
  13. 청구항 7 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 기포 분출용 디바이스; 및
    상기 기포 분출용 디바이스로부터 기포를 분출시키기 위한 전기 출력 기구;를 포함하는 기포 분출 장치.
KR1020217014183A 2018-10-26 2019-10-21 기포 분출 방법, 기포 분출용 디바이스 및 기포 분출 장치 KR20210084494A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018202368 2018-10-26
JPJP-P-2018-202368 2018-10-26
PCT/JP2019/041260 WO2020085281A1 (ja) 2018-10-26 2019-10-21 気泡噴出方法、気泡噴出用デバイス、および、気泡噴出装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210084494A true KR20210084494A (ko) 2021-07-07

Family

ID=70331436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217014183A KR20210084494A (ko) 2018-10-26 2019-10-21 기포 분출 방법, 기포 분출용 디바이스 및 기포 분출 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210395782A1 (ko)
EP (1) EP3872160A4 (ko)
JP (1) JP7466199B2 (ko)
KR (1) KR20210084494A (ko)
WO (1) WO2020085281A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013129657A1 (ja) 2012-03-02 2013-09-06 独立行政法人科学技術振興機構 気泡噴出部材及びその製造方法、気液噴出部材及びその製造方法、局所アブレーション装置及び局所アブレーション方法、インジェクション装置及びインジェクション方法、プラズマ気泡噴出部材、並びに治癒装置及び治癒方法
WO2016052511A1 (ja) 2014-09-30 2016-04-07 国立研究開発法人科学技術振興機構 気泡噴出チップ、局所アブレーション装置及び局所アブレーション方法、並びにインジェクション装置及びインジェクション方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19834612A1 (de) * 1998-07-31 2000-02-24 Dornier Medtech Holding Int Gmbh Verfahren zum intrazellulären Transfer von Oligonukleotiden und Vorrichtung zur Durchführung desselben
US8101169B2 (en) * 2005-02-23 2012-01-24 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Ocular gene therapy using avalanche-mediated transfection
US7704743B2 (en) * 2005-03-30 2010-04-27 Georgia Tech Research Corporation Electrosonic cell manipulation device and method of use thereof
CN108350406A (zh) * 2015-10-19 2018-07-31 株式会社Bex 气泡喷出头、局部消融装置及局部消融方法、注射装置及注射方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013129657A1 (ja) 2012-03-02 2013-09-06 独立行政法人科学技術振興機構 気泡噴出部材及びその製造方法、気液噴出部材及びその製造方法、局所アブレーション装置及び局所アブレーション方法、インジェクション装置及びインジェクション方法、プラズマ気泡噴出部材、並びに治癒装置及び治癒方法
WO2016052511A1 (ja) 2014-09-30 2016-04-07 国立研究開発法人科学技術振興機構 気泡噴出チップ、局所アブレーション装置及び局所アブレーション方法、並びにインジェクション装置及びインジェクション方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3872160A4 (en) 2021-12-22
JP7466199B2 (ja) 2024-04-12
WO2020085281A1 (ja) 2020-04-30
US20210395782A1 (en) 2021-12-23
EP3872160A1 (en) 2021-09-01
JPWO2020085281A1 (ja) 2021-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11730531B2 (en) Bubble jetting member and method for producing same, gas/liquid jetting member and method for producing same, localized ablation device and localized ablation method, injection device and injection method, plasma-bubble jetting member, and therapeutic device and therapeutic method
JP6385450B2 (ja) 気泡噴出チップ、局所アブレーション装置及び局所アブレーション方法、並びにインジェクション装置及びインジェクション方法
US20170292105A1 (en) Gas-bubble spray member, gas-liquid spray member, local ablation device, and local injection device
WO2015030038A1 (ja) タンパク質結晶装置用の気泡噴出部材及びタンパク質吸着気泡噴出部材、タンパク質結晶装置及びタンパク質結晶化方法、並びにタンパク質結晶切削装置及びタンパク質結晶切削方法
WO2017069085A1 (ja) 気泡噴出チップ、局所アブレーション装置及び局所アブレーション方法、並びにインジェクション装置及びインジェクション方法
JP7397489B2 (ja) 気泡噴出方法、電源装置、および、気泡噴出用装置
KR20210084494A (ko) 기포 분출 방법, 기포 분출용 디바이스 및 기포 분출 장치
JP7138947B2 (ja) めっき方法、気泡噴出部材、めっき装置、および、デバイス
JP7121419B2 (ja) 気泡噴出方法、気泡噴出用電源装置、および、気泡噴出装置