TWI753622B - 細胞組織片成形裝置及設備 - Google Patents

Abstract

一種細胞組織片成形裝置及設備。細胞組織片成形裝置包括電漿模組、供料模組以及推壓模組。電漿模組包括電漿生成部及導氣管，導氣管具有電漿出口，電漿生成部用以生成電漿，電漿自電漿出口噴出於基材上。供料模組附接於電漿模組，且包括儲料部、連接通道及出料噴嘴，儲料部用以儲存生物墨水，儲料部藉由連接通道與出料噴嘴流體連通。推壓模組連接於供料模組，用以透過壓力使生物墨水從出料噴嘴擠出於基材上。

Description

細胞組織片成形裝置及設備

本揭露是有關於一種成形裝置及設備，且特別是有關於一種細胞組織片成形裝置及設備。

現有將細胞組織片(cell sheet，或稱細胞層片)用於再生醫學的技術，其是將細胞組織片貼於患部上，讓因老化、疾病或創傷而損壞的組織器官能夠隨時間逐漸恢復至正常功能，所應用的患部例如但不限於是牙周韌帶、眼角膜、肺、食道、心臟與膝蓋軟骨的修復等。

然而，利用現行的技術方案來生產細胞組織片的程序過於複雜，其所使用的生物材料或是細胞培養誘導分子亦具有安全上的疑慮。此外，現有的細胞組織片無法對有移動的組織提供支撐的效果，再加上其生產成本過高，需要耗費時間進行細胞的培養，以致於無法在臨床上即時使用。

本揭露係有關於一種細胞組織片成形裝置及設備，可解決前述問題。

根據本揭露之一方面，提出一種細胞組織片成形裝置。細胞組織片成形裝置包括電漿模組、供料模組以及推壓模組。電漿模組包括電漿生成部及導氣管，導氣管具有電漿出口，電漿生成部用以生成電漿，電漿自電漿出口噴出於基材上。供料模組附接於電漿模組，且包括儲料部、連接通道及出料噴嘴，儲料部用以儲存生物墨水，儲料部藉由連接通道與出料噴嘴流體連通。推壓模組連接於供料模組，用以透過壓力使生物墨水從出料噴嘴擠出於基材上。

根據本揭露之另一方面，提出一種細胞組織片成形設備。細胞組織片成形設備包括輸送裝置以及細胞組織片成形裝置。輸送裝置用以傳送基材。細胞組織片成形裝置包括電漿模組、供料模組以及推壓模組。電漿模組包括電漿生成部及導氣管，導氣管具有電漿出口，電漿生成部用以生成電漿，電漿自電漿出口噴出於基材上。供料模組附接於電漿模組，且包括儲料部、連接通道及出料噴嘴，儲料部用以儲存生物墨水，儲料部藉由連接通道與出料噴嘴流體連通。推壓模組連接於供料模組，用以透過壓力使生物墨水從出料噴嘴擠出於基材上。

為了對本揭露之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

10:細胞組織片

11:基材

12:生物墨水

12’:與基材具有高度結合性與活性的生物墨水

100,200,300:細胞組織片成形裝置

110,210,310:電漿模組

111,211,311:電漿生成部

112:功率產生器

113:匹配器

114,214,314:反應氣體供應部

115:一對電極

115d:電連接部

116,216:導氣管

116e:電漿出口

116i:氣體入口

120,220:供料模組

121:儲料部

122,222:連接通道

122a:輸送管

122b,222b:接頭

123:出料噴嘴

124:推桿

130:推壓模組

131:驅動部

132:螺桿

133:導引件

134:推送板

140:基座

150:安裝座

160:固定件

214a,314a:第一供應單元

214b,314b:第二供應單元

216a:外管

216b:內管

216i1:氣體入口

216i2:氣體入口

1,2:細胞組織片成形設備

20,40:輸送裝置

21:出料捲

22:收料捲

23:送料輪

D1:第一方向

D2:第二方向

P:電漿

T1:改質處理

T2:活化處理

Z:電漿區

第1A圖是根據本揭露一實施例之細胞組織片成形裝置的簡化示意圖；第1B圖是第1A圖之細胞組織片成形裝置的立體圖；第1C圖是第1B圖所示之細胞組織片成形裝置下半部分的半剖面視圖；第2A圖是根據本揭露另一實施例之細胞組織片成形裝置的簡化示意圖；第2B圖是以第一視角顯示第2A圖之細胞組織片成形裝置的立體圖；第2C圖是以第二視角顯示第2A圖之細胞組織片成形裝置的立體圖；第3圖是根據本揭露再一實施例之細胞組織片成形裝置的簡化示意圖；第4圖是根據本揭露一實施例之細胞組織片成形設備的簡化示意圖；第5圖是根據本揭露另一實施例之細胞組織片成形設備的簡化示意圖。

以下將詳述本揭露的各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外，本揭露還可以廣泛地施行在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本揭露的範圍內，並以之後的專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本揭露有較完整的瞭解，提供了許多特定細節及實施範例；然而，這些特定細節及實施範例不應視為本揭露的限制。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免造成本揭露不必要之限制。

第1A圖是根據本揭露一實施例之細胞組織片成形裝置100的簡化示意圖，第1B圖是第1A圖之細胞組織片成形裝置100的立體圖，第1C圖是第1B圖所示之細胞組織片成形裝置100下半部分的半剖面視圖。請參照第1A圖、第1B圖及第1C圖，細胞組織片成形裝置100係用以製作細胞組織片10，其中細胞組織片10包括基材11、及位於基材11上且與基材11具有高度結合性與活性的生物墨水12’。基材11的材質可以但不限於是多孔性的聚乳酸(PLA)、聚己內酯(PCL)或兩者之混合物，其為生物可分解的材料，且基材11具有足夠強度，讓細胞組織片10在貼附於患部時具有支撐的作用。

細胞組織片成形裝置100包括電漿模組110、供料模組120及推壓模組130。電漿模組110用以生成電漿P，使電漿P噴出於基材11上。具體而言，電漿模組110包括電漿生成部111及導氣管116。導氣管116的材質為介電材料，例如但不限 於是石英、陶瓷等。導氣管116具有電漿出口116e，電漿P可自電漿出口116e噴出於基材11上。

一實施例中，電漿生成部111可包括功率產生器112、匹配器113、反應氣體供應部114以及一對電極115，其中電極115設置於導氣管116內。功率產生器112例如但不限於是射頻功率產生器，用以提供功率至電極115。匹配器113耦接於功率產生器112，用以濾除功率產生器112之電壓雜訊。經訊號處理過的電壓可經由電連接部115d(繪示於第1B圖及第1C圖)分別提供至上、下兩電極115，其中下方的電極115可為接地電極。

反應氣體供應部114用以提供反應氣體至導氣管116中。本實施例中，反應氣體供應部114可經由一氣體入口116i連通於導氣管116，並透過氣體入口116i提供反應氣體至導氣管116內。反應氣體例如但不限於是氧氣、氬氣、氦氣或其組合。當功率產生器112提供功率至上、下兩電極115時，將於兩電極115之間產生高頻電場，使導氣管116內的反應氣體解離而於兩電極115之間生成電漿P，此電漿P從導氣管116底部的電漿出口116e噴出。

供料模組120附接於電漿模組110，且包括儲料部121、連接通道122及出料噴嘴123。儲料部121用以儲存一生物墨水12，生物墨水12例如但不限於是自體細胞或異體細胞與生醫材料混合之材料、或是混合細胞之膠原蛋白水溶液。儲料 部121藉由連接通道122與出料噴嘴123流體連通，由儲料部121所儲存的生物墨水12可經由連接通道122而流向出料噴嘴123。本實施例中，連接通道122包括輸送管122a及接頭122b。接頭122b接合於儲料部121與輸送管122a之間，且輸送管122a置於導氣管116中央穿過導氣管116，並從電漿出口116e伸出而與出料噴嘴123相連接。

出料噴嘴123可以是單狹縫形的塗佈頭，其結構可參照第1B圖及第1C圖所示。出料噴嘴123具有狹縫開口。一實施例中，開口的長度約為15mm，開口的寬度約為0.2~0.4mm。如此，當生物墨水12從出料噴嘴123進行塗佈時，可於基材11上形成「一」字型的線狀列印效果。

推壓模組130連接於供料模組120，用以透過壓力使儲料部121所儲存的生物墨水12從出料噴嘴123擠出於基材11上。舉例來說，一實施例中，供料模組120還包括推桿124，儲料部121及推桿124可形成一個類似於針筒的構造，如此可藉由推壓推桿124來改變儲料部121內部的容積而將生物墨水12從出料噴嘴123擠出。

具體來說，請參照第1B圖，一實施例中，細胞組織片成形裝置100還可包括基座140、安裝座150及固定件160。推壓模組130設置於基座140上，其可包括驅動部131、螺桿132、導引件133及推送板134，其中推送板134抵接於推桿124上。螺桿132與導引件133互相平行。推送板134螺接於 螺桿132，且連接於導引件133。驅動部131例如是馬達，當驅動部131被驅動時，驅動部131可帶動螺桿132旋轉，進而使推送板134沿導引件133做直線運動而推動推桿124。

請參照第1B圖，供料模組120的儲料部121裝設於安裝座150上並定位於安裝座150，且固定件160可扣住儲料部121，使供料模組120固定於基座140上。此外，供料模組120更借助接頭122b而與電漿模組110相互附接。如此，細胞組織片成形裝置100可為一體化的裝置。一實施例中，細胞組織片成形裝置100還可以是一手持式裝置。舉例來說，手持式的手把可裝設於基座140的另一側，且手把上具有與驅動部131之電力來源電性連接的開關，使用者只要按壓開關，便可以啟動驅動部131。

請參照第1A圖及第1B圖，當基材11擺設於一平面上時，可開啟電漿模組110，並使細胞組織片成形裝置100沿著基材11的表面移動。沿著基材11的表面移動的過程中並同時操作推壓模組130，以進行供料模組120的出料作業。

電漿模組110所提供的電漿P將包覆於出料噴嘴123的外圍，並於基材11上形成一電漿區Z，此電漿區Z擴及生物墨水12自出料噴嘴123噴出的成形區域。當細胞組織片成形裝置100沿著基材11的表面從圖面的右方往左方移動時，電漿P首先對基材11進行改質處理T1，以改變基材11表面的表面能，進而提高基材11表面的親水性。

與此同時，推壓模組130可同步進行供料模組120的出料作業，以即時地將生物墨水12塗佈至經改質的基材11表面上，避免基材11的表面特性隨著時間降低而影響其與生物墨水12之間的結合性。而在塗佈生物墨水12的同個時間點下，擴及至生物墨水12成形區域的電漿P可對所塗佈的生物墨水12同步進行活化處理T2，形成與基材11具有高度結合性與活性的生物墨水12’，最終產生一個完整的細胞組織片10。由於細胞組織片10包括了經活化處理T2過的生物墨水12’，可即時地供臨床使用，將其貼附於患部時，可減少發炎，並促進血管增生，增加傷口的癒合程度。

在其他實施例中，亦可單獨地執行前述改質處理T1或活化處理T2，換言之，前述改質處理T1及活化處理T2可視情況選擇性地執行。舉例來說，若基材11本身的表面已具有親水性，可省略進行改質處理T1的步驟。

第2A圖是根據本揭露另一實施例之細胞組織片成形裝置200的簡化示意圖，第2B圖是以第一視角顯示第2A圖之細胞組織片成形裝置200的立體圖，第2C圖是以第二視角顯示第2A圖之細胞組織片成形裝置200的立體圖。請參照第2A圖、第2B圖及第2C圖，與前一個實施例不同的其中一些地方在於，電漿模組210與供料模組220緊鄰排列配置，且電漿模組210及供料模組220亦有些許不同，其餘相同或相似之處將不再贅述。

詳細地說，基座140連接於電漿模組210與供料模組220之間，電漿模組210與供料模組220藉由基座140而相互附接，且電漿模組210與供料模組220分別設置於基座140的不同側。

請參照第2A圖及第2B圖，電漿模組210包括電漿生成部211及導氣管216。導氣管216包括外管216a及內管216b。電漿生成部211的反應氣體供應部214可連通於外管216a及內管216b，並分別對外管216a及內管216b提供不同的反應氣體。具體地說，反應氣體供應部214可包括第一供應單元214a及第二供應單元214b。第一供應單元214a可經由氣體入口216i1專對外管216a提供第一反應氣體，例如是氧氣。第二供應單元214b可經由氣體入口216i2專對內管216b提供第二反應氣體，例如是氬氣及氦氣。

藉由外管216a及內管216b分隔的配置，使用者可自由調整第一反應氣體及第二反應氣體的氣體流量比例，以因應不同的製程條件調整不同的製程參數。

請參照第2A圖及第2C圖，供料模組220的連接通道222為接頭222b，接頭222b接合於儲料部121與出料噴嘴123之間。

請參照第2A圖、第2B圖及第2C圖，電漿模組210所提供的電漿P於基材11上形成一電漿區Z，此電漿區Z擴及生物墨水12自出料噴嘴123噴出的成形區域。本實施例中，細胞 組織片成形裝置200沿著基材11的表面從圖面的右方往左方移動，因此電漿P可先對基材11進行改質處理T1，生物墨水12亦同步塗佈至經改質的基材11表面上。同時，擴及至生物墨水12成形區域的電漿P可對此生物墨水12進行活化處理T2，形成與基材11具有高度結合性與活性的生物墨水12’，最終產生一個完整的細胞組織片10。

第3圖是根據本揭露再一實施例之細胞組織片成形裝置300的簡化示意圖。請參照第3圖，與前一個實施例不同的其中一些地方在於電漿模組310的電漿生成部311，其餘相同或相似之處將不再贅述。

如同前一實施例，電漿生成部311的反應氣體供應部314可連通於外管216a及內管216b，並分別對外管216a及內管216b提供不同的反應氣體。其中第一供應單元314a專對外管216a提供第一反應氣體，例如是氧氣；第二供應單元314b專對內管216b提供第二反應氣體，例如是氬氣及氦氣。不過，第一供應單元314a供應反應氣體的時機點並不相同，且第二供應單元314b是在不同的時機點供應不同的反應氣體。

本實施例中，細胞組織片成形裝置300是先沿著基材11的表面從圖面的右方往左方的第一方向D1移動。在此移動過程中，電漿P只對基材11進行改質處理T1，且生物墨水12亦同步塗佈至經改質的基材11表面上。在此過程中，第一供應單元314a對外管216a提供第一反應氣體(如氧氣)，除此之外，第 二供應單元314b也對內管216b提供第二反應氣體，且第二反應氣體只包括氬氣，藉此進行基材11的表面改質。

當基材11的表面完成改質處理T1，且亦完成生物墨水12的塗佈作業後，再將細胞組織片成形裝置300沿著基材11的表面從圖面的左方往右方的第二方向D2移動。在此移動過程中，電漿P只對生物墨水12進行活化處理T2。其中，第一供應單元314a不再對外管216a提供第一反應氣體，只有第二供應單元314b對內管216b提供第二反應氣體，且第二反應氣體從氬氣切換為氦氣，以進行生物墨水12的活化，形成與基材11具有高度結合性與活性的生物墨水12’，最終產生一個完整的細胞組織片10。

當然，本揭露不限於上述實施例。在其他實施例中，電漿模組可分為第一模組及第二模組。其中第一模組專職基材的改質處理，第二模組專職生物墨水的活化處理。

請參照第4圖，其是根據本揭露一實施例之細胞組織片成形設備1的簡化示意圖。細胞組織片成形設備1包括細胞組織片成形裝置100以及輸送裝置20。輸送裝置20用以傳送呈捲的基材11，其包括出料捲21、收料捲22及送料輪23，最終形成的細胞組織片10可再經裁切，實現細胞組織片10的自動化生產。此外，細胞組織片成形裝置亦可由前述提供的任一細胞組織片成形裝置來實現。

請參照第5圖，其是根據本揭露另一實施例之細胞組織片成形設備2的簡化示意圖。與前一實施例的不同之處在於，本實施例的基材11已事先裁切為片狀，且堆疊於一膜片匣(未繪示)中，再透過輸送裝置40傳送各片基材11，以實現細胞組織片10的自動化生產。類似地，細胞組織片成形裝置亦可由前述提供的任一細胞組織片成形裝置來實現。

綜上所述，根據本揭露所提供的細胞組織片成形裝置及設備，利用電漿對基材進行改質處理，並對生物墨水進行活化處理，可在短時間內得到細胞組織片，適於臨床使用。

雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10:細胞組織片

11:基材

12:生物墨水

12’:與基材具有高度結合性與活性的生物墨水

100:細胞組織片成形裝置

110:電漿模組

111:電漿生成部

112:功率產生器

113:匹配器

114:反應氣體供應部

115:一對電極

116:導氣管

116e:電漿出口

116i:氣體入口

120:供料模組

121:儲料部

122:連接通道

123:出料噴嘴

124:推桿

130:推壓模組

P:電漿

T1:改質處理

T2:活化處理

Claims (9)

1. 一種細胞組織片成形裝置，包括：一電漿模組，包括一電漿生成部及一導氣管，該導氣管具有一電漿出口，該電漿生成部用以生成一電漿自該電漿出口噴出於一基材上；一供料模組，附接於該電漿模組，且包括一儲料部、一連接通道及一出料噴嘴，該儲料部用以儲存一生物墨水，該儲料部藉由該連接通道與該出料噴嘴流體連通；以及一推壓模組，連接於該供料模組，用以透過壓力使該生物墨水從該出料噴嘴擠出於該基材上；其中該電漿係用以對該基材進行改質，及對該基材上的該生物墨水進行活化。
2. 如請求項1所述之細胞組織片成形裝置，其中該細胞組織片成形裝置為一手持式裝置。
3. 如請求項1所述之細胞組織片成形裝置，其中該連接通道包括一輸送管及一接頭，該接頭接合於該儲料部與該輸送管之間，該輸送管穿過該導氣管並從該電漿出口伸出，且該輸送管連接該出料噴嘴。
4. 如請求項3所述之細胞組織片成形裝置，其中該供料模組借助該接頭附接於該電漿模組。
5. 如請求項1所述之細胞組織片成形裝置，其中該電漿生成部包括一功率產生器、一反應氣體供應部及一對電極，該對電極設置於該導氣管內，該反應氣體供應部用以提供反應氣體至該導氣管中，該功率產生器用以提供功率至該對電極，以於該對電極之間生成該電漿。
6. 如請求項5所述之細胞組織片成形裝置，其中該導氣管包括一內管及一外管，該反應氣體供應部連通於該內管及該外管，並分別對該內管及外管提供不同的反應氣體。
7. 如請求項1所述之細胞組織片成形裝置，更包括一基座，其中該電漿模組及該供料模組藉由該基座而相互附接，且該電漿模組及該供料模組分別設置於該基座的不同側。
8. 如請求項7所述之細胞組織片成形裝置，其中該連接通道為一接頭，該接頭接合於該儲料部與該出料噴嘴之間。
9. 一種細胞組織片成形設備，包括： 一輸送裝置，用以傳送一基材；以及一細胞組織片成形裝置，包括：一電漿模組，包括一電漿生成部及一導氣管，該導氣管具有一電漿出口，該電漿生成部用以生成一電漿自該電漿出口噴出於該基材上；一供料模組，附接於該電漿模組，且包括一儲料部、一連接通道及一出料噴嘴，該儲料部用以儲存一生物墨水，該儲料部藉由該連接通道與該出料噴嘴流體連通；及一推壓模組，連接於該供料模組，用以透過壓力使該生物墨水從該出料噴嘴擠出於該基材上；其中該電漿係用以對該基材進行改質，及對該基材上的該生物墨水進行活化。

Images