WO2020090226A1

WO2020090226A1 - 吐出制御装置、吐出装置、吐出方法及びプログラム

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Publication number: WO2020090226A1
Application number: PCT/JP2019/035103
Authority: WO
Inventors: 尚存柴田; 元毅沖仲; 孝介倉知
Original assignee: キヤノン株式会社
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2020-05-07
Also published as: JP2020068722A

Abstract

本明細書に開示の吐出装置は、生体の皮膚に開いた一つの孔に対し互いに異なる細胞を含む第１の液滴と第２の液滴とを吐出する吐出部と、前記吐出部から吐出される前記第１の液滴と前記第２の液滴の前記孔内における着弾位置を夫々調整する調整部と、を備えることを特徴とする。

Description

吐出制御装置、吐出装置、吐出方法及びプログラム

本明細書の開示は、吐出制御装置、吐出装置、吐出方法及びプログラムに関する。

近年の世界的な人口増加に伴い、薄毛に悩む人口が男女ともに増えてきている。そこで現在、薄毛に対する治療法の一つとして毛髪再生技術が注目されている。

薄毛治療において、治療後の毛髪を自然に見せるためには髪の毛の流れが重要である。そのため、毛髪再生技術においても、再生後の毛髪の発毛方向には配慮する必要があった。毛髪の発毛方向は、毛髪を形成する上皮系細胞と間葉系細胞との位置関係により定まるため、２つの細胞の頭部の孔内（毛穴内）での位置関係を制御することにより毛髪の伸長方向は制御することができる。

複数の細胞の位置関係を制御する技術として、平面の培養床に細胞を繰り返し吐出し、それらを積層する技術が知られている（特許文献１）。

特許第５４８３４８８号明細書

しかしながら、１つの孔内において複数の細胞の配置を制御することは知られていなかった。

本明細書の開示は、１つの孔内に吐出される複数の液滴を望ましく配置することが可能な吐出装置の提供を目的の一つとする。

なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本明細書の開示の他の目的の一つとして位置付けることができる。

本明細書に開示の吐出制御装置は、互いに異なる細胞を含む第１の液滴と第２の液滴とを吐出する吐出部に対して液滴の吐出指示を行う指示部と、前記吐出部から生体の皮膚に開いた一つの孔内に向かって吐出される前記第１の液滴と前記第２の液滴の前記孔内における着弾位置を夫々調整する調整部と、を備えることを特徴とする。

本明細書の開示によれば、１つの孔内に吐出される複数の液滴を望ましく配置することができる。

本実施形態に係る吐出装置の構成の一例を示す図。本実施形態に係る孔内における毛髪の伸長方向の一例を示す図。本実施形態に係る孔内における毛髪の伸長方向の一例を示す図。本実施形態に係る吐出装置を用いて穿孔内に液滴を吐出する一例を示す図。本実施形態に係る吐出装置を用いて穿孔内に液滴を吐出する一例を示す図。本実施形態に係る吐出装置を用いて穿孔内に液滴を吐出する一例を示す図。本実施形態に係る吐出装置を用いて穿孔内に液滴を吐出する一例を示す図。本実施例に係る吐出装置を用いて穿孔内に液滴を吐出する一例を示す図。

以下、添付の図面を参照して本明細書に開示の吐出装置の実施形態について詳細に説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されるものではない。

＜実施形態＞
本実施形態に係る吐出装置は、生体の皮膚に穿孔された複数の孔に対して細胞を含む液滴を吐出する装置である。例えば、ヒトの頭皮に穿孔された孔に対して、上皮系細胞と間葉系細胞を含む液滴をそれぞれ吐出し、毛包および毛髪を再生させるなどの用途に用いることができる。

以下は、いずれも吐出装置の処理方法を説明するための一例にすぎず、本明細書の開示は実施形態に限定されるものではない。

図面を用いて本明細書に開示の吐出装置の実施形態について説明する。

図１は吐出装置の構成の一例を示す図である。

吐出装置１は、吐出部２と、Ｘスキャンステージ３と、Ｙスキャンステージ（不図示）と、Ｚスキャンステージ４と、回転部５と、吐出制御装置１００と、検出装置１２から構成されている。吐出制御装置１００は、指示部６と、位置制御部７と、回転制御部８と、位置検出部１１を備えている。

吐出部２は、細胞を含む液滴９を頭皮に形成された穿孔１０１に対し吐出する。

穿孔１０１は、基体１０の表皮に形成される筒部であって、基体１０に開いた毛穴もしくは穿孔された孔を示している。基体１０は例えばヒトやマウス等の生体の皮膚である。穿孔された孔は、表皮および一部の真皮にレーザなどの加工装置を用いて穿孔する。なお、穿孔１０１の開口形状は、円形でもよいし、方形でもよい。

液滴９は、間葉系細胞を含む第１の液滴９０１と上皮系細胞を含む第２の液滴９０２を総称している。２つの液滴に含まれる間葉系細胞と上皮系細胞は毛髪再生能を有する毛包原基を形成するために少なくとも必要となる細胞である。

間葉系細胞は、間葉組織由来の細胞とその細胞を培養して得られる細胞の少なくとも一方を示している。例えば、毛乳頭細胞や真皮毛根鞘細胞、各種万能細胞などから得られる。

上皮系細胞は、上皮組織由来の細胞とその細胞を培養して得られる細胞の少なくとも一方を示している。例えば、外毛根鞘最外層や毛母基部の上皮系細胞、各種万能細胞などから得られる。

毛包原基は、毛包の基となる組織であり、上記の間葉系細胞と上皮系細胞を含む細胞群から構成されている。例えば、穿孔１０１に対して上皮系細胞及び間葉系細胞が吐出され、その２つの細胞から構成される毛包原基が毛包を形成する。そして形成された毛包から毛幹を有する毛が形成および伸長する。すなわち、毛包原基は、毛包を形成し、且つ再生される毛の基となる。

これらの細胞数の比率は、毛髪再生の観点からは１：１であることが望ましく、間葉系細胞と上皮系細胞の合計細胞数は１０００～１００００程度あれば、毛包原基を形成することができる。なお、細胞数の比率や細胞数は必ずしも上記の値でなくてもよい。

また、液滴９には、各細胞用の培地や細胞の生存および増殖に必要な栄養素、さらには抗生物質やホルモンのような補助物質が含まれてもよい。

なお、前述の「細胞」は単体でもよいし、細胞群のような複数の細胞を含む集合体でもよい。本実施形態では、細胞群のように複数の細胞を含む集合体を細胞と称する。

吐出部２にはサーマル式インクジェットヘッド、圧電式インクジェットヘッド、静電式インクジェットヘッド、圧空式ジェットディスペンサなどを使用できるが、細胞を含む液滴を吐出することができれば何でもよい。また、吐出部２は１～５００ｎｌの液滴を吐出することが可能な開口を有するものであることが望ましいがこれに限定されない。

さらに、吐出部２を構成する吐出部（開口）の数は、吐出させたい細胞を含む液滴の数によって数量を変えてもよい。例えば、図１に示すように、毛の再生に必要な間葉系細胞を含む第１の液滴９０１を吐出する第１の吐出部２０１とおよび上皮系細胞を含む第２の液滴９０２を吐出する第２の吐出部２０２との２つの吐出部を含む構成でもよい。第１の吐出部２０１と第２の吐出部２０２の位置は、穿孔１０１に対して液滴を吐出可能な位置であればよいが、連続して液滴を吐出する場合には、吐出部２のスキャン方向に並べられている配置が望ましい。

なお、本実施形態では吐出部２に含まれる吐出部（開口）の数は２つとしたが数はこれに限定されない。例えば、吐出したい細胞を含む液滴が３種類ある場合には、吐出部を３つ設けてもよい。また、吐出したい細胞を含む液滴が２種類の場合でも吐出部を３つ以上設けてもよい。例えば、間葉系細胞を含む液滴を吐出する吐出部と上皮系細胞を含む液滴を吐出する吐出部を交互に３つ以上設けてもよい。さらに、吐出部を４つ設けた場合に、間葉系細胞を含む液滴を吐出する吐出部を３つ、上皮系細胞を含む液滴を吐出する吐出部を１つのように吐出する細胞によって吐出部の数に傾斜をかけてもよい。また、吐出したい細胞を含む液滴が１種類の場合でも吐出部を複数設けることにより連続して吐出することができる。

なお、生体に対して液滴９を吐出するため、基体（頭皮）１０の移動や形状変化、あるいは体液の滲み出しを考慮すると、吐出部２は５００滴／分以上の速度で複数の液滴を吐出できる構成であることが望ましいがこれに限定されない。

Ｘスキャンステージ３、Ｙスキャンステージ（不図示）およびＺスキャンステージ４は、それぞれ吐出部２と接続されている。これにより吐出部２はＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動可能となる。また、回転部５も吐出部２と接続されている。これにより吐出部２はＸＺ面内およびＸＹ面内で回転可能となる。すなわち、吐出部２は、スキャンステージに合わせた３次元平面上の駆動と回転部５に合わせた回転駆動により頭皮１００に形成された穿孔１０１の位置に合わせて移動することができる。なお、吐出部２が複数の吐出部で構成される場合、各吐出部を独立して駆動可能にしてもよい。

吐出制御部１００は、吐出部２の動作を制御するためのコンピュータであり、内部には、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏポート等を備えている。

メモリには、吐出部２の動作プログラムが記憶されている。液滴９の吐出にかかる各種処理を実行するためのプログラムは、他の動作プログラムと同様にメモリに記憶させておいてもよいが、ネットワークを介して外部からメモリにロードしてもよい。あるいは、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を介して、メモリにロードしてもよい。

吐出制御部１００のＩ／Ｏポートは外部のコンピュータをはじめとする外部機器やネットワークと接続されている。吐出制御部１００は、例えば吐出速度、吐出液滴の量、吐出タイミング等の液滴９の吐出条件の入出力等を、Ｉ／Ｏポートを介して外部機器との間で行うことができる。また、吐出制御部１００が備えるＣＰＵは、指示部６、位置制御部７、回転制御部８、位置検出部１１などの制御部を含む。これらはそれぞれ吐出部２、各スキャンステージ、回転部５や検出装置１２などと接続され、電気信号の授受を行うことができる。吐出制御部１００は、これら各部の動作を制御し、吐出部の走査、吐出条件、検出装置１２の撮像等を含めた液滴９の吐出全般に関する処理を実行する。

指示部６は、位置制御部７と回転制御部８によって姿勢及び位置が制御された吐出部２が目的の位置に達した時に、吐出部２に対して吐出指示を行う。これにより、細胞を含む液滴９が穿孔１０１に対して吐出される。すなわち、指示部６は、互いに異なる細胞を含む第１の液滴９０１と第２の液滴９０２とを吐出する吐出部２に対して液滴の吐出指示を行う。

また、指示部６は吐出する液滴の吐出速度、吐出液滴の量、吐出タイミング等の制御を行う。吐出速度、吐出液滴の量、吐出タイミング等は電圧印加の波形によって制御され、その波形はあらかじめ別装置（不図示）で行われる吐出観察及び着弾計測によって決定される。また、１発に含まれる細胞の数量が規定量に満たない場合には、同一の孔に対し複数回の吐出を行うように吐出指示を行う構成でもよい。

位置制御部７および回転制御部８は、吐出部２の姿勢および位置を制御し、吐出部２が吐出する液滴９の吐出方向及び着弾位置を制御（調整）している。具体的には、Ｘスキャンステージ３、Ｙスキャンステージ（不図示）およびＺスキャンステージ４に接続された吐出部２の位置の移動は位置制御部７により制御されている。また、回転部５による吐出部２の回転駆動は回転制御部８により制御されている。これらによって、吐出部２は穿孔１０１に対して液滴９の吐出が可能な位置に位置合わせ（アライメント）される。

なお、位置制御部７および回転制御部８は、吐出部２が複数の吐出部を含む場合に、複数ある吐出部それぞれによって異なる動きをするように制御してもよい。例えば、吐出部２が２つの吐出部を含む場合に、それぞれの吐出部が１つの孔に対して異なる角度から液滴を吐出するように回転制御部８が回転制御を行う。また、全ての吐出部が同じ動きをするように制御してもよい。さらに、全ての吐出部が同じ動きをするように制御したうえで、微調整を加えたい吐出部に対してだけ異なる制御を加えてもよい。

また、位置制御部７および回転制御部８は、孔毎に第１の液滴９０１と第２の液滴９０２の着弾位置を夫々制御（調整）可能である。

すなわち、位置制御部７および回転制御部８は、吐出部２から生体の皮膚に開いた一つの孔内に向かって吐出される第１の液滴と第２の液滴の着弾位置を夫々調整可能な調整部の一例に相当する。

なお、位置制御部７および回転制御部８は、不図示の孔加工装置（レーザ、針状突起物など）と連動して吐出部２の制御条件を決定する構成でもよい。

位置検出部１１は、検出装置１２が撮像した画像に対して画像処理を行い、吐出部２の位置及び着弾させたい穿孔１０１の位置などを座標データに変換して検出する。また、着弾後の孔内に吐出された液滴の位置を検出する。具体的には、例えば、液滴が孔内に有る場合に想定されうる画素値の範囲等をあらかじめ指定しておき、画像処理の結果、画素値がその範囲内に収まる場合に液滴を認識し座標を特定する。また、検出装置１２は上記のように画像を撮像する撮像装置の他に、受光センサを含むレーザ装置などでもよい。この場合、液滴の吐出を行う前後の孔をレーザ走査し液滴の有無を検出してもよい。なお、検出方法は上記に限定されない。

次に、毛包原基を構成する間葉系細胞と上皮系細胞との位置関係によって毛の伸長方向が定まる例を、図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、吐出部２により吐出された間葉系細胞を含む液滴と上皮系細胞を含む液滴の穿孔１０１内での位置関係が異なる例を示している。なお、後述の説明の便宜上、図２Ａ及び図２Ｂに示すようにＹ軸の矢視方向から見て穿孔１０１の中心軸（点線）より右側の壁面を右側壁面、左側の壁面を左側壁面、穿孔１０１の開口側を上と定義する。

図２Ａは穿孔１０１の底部の中央部分に間葉系細胞１１０を配置し、その上に上皮系細胞１２０が重なるように配置した状態を示している。具体的には、検出装置１２により撮像した画像を位置検出部１１が座標データに変換し、吐出する穿孔１０１の位置を検出する。その後、検出装置１２から取得された位置情報に基づいて、位置制御部７および回転制御部８が吐出部２を穿孔１０１に対して液滴９を吐出可能な位置に位置合わせを行う。なお、位置合わせの方法は、上記に限定されず例えば予め吐出したい箇所にアライメントマークなどを印し、それを検出することによりアライメントマークの座標データに基づいた位置合わせを行うような構成でもよい。そして、指示部６が吐出部２に対して吐出指示を行うことにより穿孔１０１の底部の中央部分に第１の吐出部２０１が間葉系細胞１１０を含む第１の液滴９０１を吐出する。

その後、第１の吐出部２０１の吐出位置と同じ座標に第２の吐出部２０２が上皮系細胞１２０を含む第２の液滴９０２を吐出する。すなわち、指示部６は、第１の時刻に第１の液滴９０１を吐出し、第１の時刻よりも遅い第２の時刻に第２の液滴９０２を吐出するように吐出指示を行う。上記により間葉系細胞１１０の上に上皮系細胞１２０を配置する。換言すると、吐出部２は、穿孔１０１内において第１の液滴９０１よりも第２の液滴９０２の方が穿孔１０１の開口に近くなるように２つの液滴を吐出する。この場合の毛の伸長方向は穿孔１０１の開口に対して垂直となる。

これに対し図２Ｂは間葉系細胞１１０を穿孔１０１の底部の中央部分から右寄りに配置し、その斜め左上方に上皮系細胞１２０を配置した状態を示している。具体的には、検出装置１２により撮像した画像を位置検出部１１が座標データに変換し、吐出する穿孔１０１の位置を検出する。その後、検出装置１２から取得された位置情報に基づいて、位置制御部７および回転制御部８が吐出部２を穿孔１０１に対して液滴９を吐出可能な位置に位置合わせ（アライメント）を行う。そして、指示部６が吐出部２に対して吐出指示を行うことにより穿孔１０１の底部の中央部分から右側に、第１の吐出部２０１が間葉系細胞１１０を含む第１の液滴９０１を吐出する。その後、同様に位置合わせを行い穿孔１０１の底部の中央部分から左側に、第２の吐出部２０２が上皮系細胞１２０を含む第２の液滴９０２を吐出する。すなわち、第１の液滴９０１と第２の液滴９０２とを穿孔１０１の互いに対向する側壁に着弾させる。

上記により間葉系細胞１１０の斜め左上方に上皮系細胞１２０を配置する。この場合の毛の伸長方向は左上方向となる。

以上、図２Ａ及び図２Ｂに示すように穿孔１０１の内部における間葉系細胞１１０を含む第１の液滴９０１と、上皮系細胞を含む第２の液滴９０２との位置関係を制御することにより毛の伸長方向を制御することができる。

次に、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂを用いて第１の液滴９０１と第２の液滴９０２を穿孔１０１内に吐出する際の具体的な制御について説明する。なお、後述する制御は毛の伸長方向を図２Ｂに示すように左上方向に制御する場合を示すが、液滴を配置する位置はこれに限定されず、所望の伸長方向を実現する種々の位置に液滴を配置することができる。すなわち、必ずしも２つの液滴は穿孔１０１の互いに対向する側壁に吐出されなくてもよい。

図３Ａ及び図３Ｂは、第１の吐出部２０１と第２の吐出部２０２を同一方向にスキャンしながら、間葉系細胞１１０を含む第１の液滴９０１を穿孔１０１内の右側壁面に配置し、上皮系細胞１２０を含む第２の液滴９０２を左側壁面に配置する場合の一例を示している。

吐出部２は、接続された不図示のＸスキャンステージ３、Ｙスキャンステージ及びＺスキャンステージによってＸＹＺ軸の任意の方向へ移動しながら液滴９を吐出する。また指示部６、位置制御部７および回転制御部８が、吐出する液滴９の吐出速度もしくは吐出部２のスキャン速度、吐出角度を制御することにより、細胞を含む液滴を孔内の任意の位置へ着弾させることができる。

図３Ａは、間葉系細胞１１０を含む第１の液滴９０１を穿孔１０１内の右側壁面に配置する様子の一例を示している。具体的には、検出装置１２により撮像した画像を位置検出部１１が座標データに変換し、吐出する穿孔１０１の位置を検出する。その後、検出装置１２から取得された位置情報に基づいて、位置制御部７および回転制御部８が吐出部２を穿孔１０１に対して液滴９を吐出可能な位置に位置合わせ（アライメント）を行う。ここでは、Ｘ軸正方向に吐出部２をスキャンする。そして、指示部６が吐出部２に対して吐出指示を行うことにより間葉系細胞１１０を含む第１の液滴９０１を穿孔１０１の右側壁面に着弾させる。

図３Ｂは、図３Ａの処理をした後に、上皮系細胞１２０を含む第２の液滴９０２を穿孔１０１内の左側壁面に配置する様子の一例を示している。具体的には、位置制御部７が制御することにより吐出部２のＸ軸正方向へのスキャン速度を第１の液滴９０１を吐出したときに比べて小さくする。さらに、回転制御部８が回転部５を回転させることによっても、上皮系細胞を含む第二の吐出液滴９０２の液滴軌道を調整することができる。これらの手段のどちらか、あるいは両方を組み合わせることによって液滴を孔内の任意の場所、ここでは左側壁面に着弾させることができる。

図４Ａ及び図４Ｂは、図３Ａ及び図３Ｂと同様に穿孔１０１内で第１の液滴９０１と第２の液滴９０２をよりスループットよく左右に配置する場合の吐出方法の一例を示したものである。具体的には、Ｘ軸方向において第１の液滴９０１を吐出する場合に吐出部２をスキャンする方向と、第２の液滴９０２を吐出する場合に吐出部２をスキャンする方向を同一軸方向において逆転させる。なお、本実施形態では、第２の液滴９０２を吐出する際に逆転するスキャン方向をＸ軸方向としたが、逆転させる軸方向は上記に限定されない。例えば、複数の孔がＹ軸方向に並んでおり、Ｙ軸方向にスキャンしながら液滴９の吐出を行う場合には、１つの孔に対して第１の液滴９０１を吐出した後にＹ軸方向のスキャン方向を逆転させて第２の液滴９０２を吐出する。

図４Ａは、図３Ａと同じ制御を行うため説明を省略する。

図４Ｂは、図４Ａの処理をした後に、上皮系細胞１２０を含む第２の液滴９０２を穿孔１０１内の左側壁面に配置する様子の一例を示している。具体的には、位置制御部７により吐出部２のスキャン方向をＸ軸負方向に反転させ、回転制御部８が回転部５を回転させて液滴軌道を調整することによって上皮系細胞を含む第二の吐出液滴９０２を左側壁面に着弾させる。

このように、細胞を含む液滴を着弾させる方向や順番を調整することにより、穿孔１０１内において液滴を任意に配置し、毛の伸長方向を制御する。

上記によれば、１つの孔内に吐出される複数の液滴を望ましく配置することができる。また、複数の液滴を望ましく配置することにより、該複数の液滴に含まれる細胞から形成される毛の伸長方向を所望の方向に制御することができる。また、２つの液滴を吐出完了した後もそれぞれの液滴の位置関係を保持することができる。

さらに、吐出部２を穿孔１０１に対して往復するようにスキャンしながら第１の液滴９０１および第２の液滴９０２を吐出することによって、穿孔１０１内で複数の液滴を所望の位置に配置し、且つよりスループットよく液滴の吐出を行うことができる。

また、第１の液滴９０１と第２の液滴９０２を穿孔１０１内のそれぞれ反対側の壁面に着弾させることにより、穿孔１０１に最初に吐出された液滴の位置が、後から吐出された液滴によって変化してしまう可能性を低減することができる。より具体的には、液滴同士が混合したり、液滴の持つ運動エネルギーにより液滴内の細胞が撹拌されたりする可能性を低減することができる。

なお、穿孔１０１に先に吐出される液滴は必ずしも壁面に着弾させなくてもよい。後に吐出される液滴が壁面を着弾にしさえすれば、先に吐出された液滴に対して運動エネルギーが小さい状態で着弾させることができるため上記の効果を奏することができる。すなわち、第１の液滴９０１と第２の液滴９０２のうち、少なくとも第２の液滴９０２が穿孔１０１の側壁に着弾するように着弾位置が調整されればよい。

さらに、第１の液滴９０１の粘度を、第２の液滴９０２の粘度より高くすることで、より細胞同士の混合や撹拌を抑制することができる。なお、それぞれの液滴の粘度は１０ｍＰａ・ｓｅｃ以上７０ｍＰａ・ｓｅｃ以下であることが望ましい。より望ましくは、２０ｍＰａ・ｓｅｃ以上６０ｍＰａ・ｓｅｃ以下であるとよい。さらに望ましくは、３０ｍＰａ・ｓｅｃ以上５０ｍＰａ・ｓｅｃ以下であるとよい。上記のような液粘度であれば、着弾位置の制御がより容易になる。また、吐出時の目詰まりを起こす可能性を低減することができる。また、第１の液滴９０１の吐出速度よりも第２の液滴の吐出速度を遅くすることで、より液滴同士の混合や撹拌を抑制することができる。

以下に図面を参照しつつ、本明細書に開示の吐出装置の好適な実施例について説明する。

ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。また、実施例に係る具体的な液滴の吐出量や粘度、部材の制御位置や速度に関しても同様である。つまり、本明細書の開示の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。

［実施例１］
本実施例では、マウスから採取した皮膚に形成された孔に対し、ジェットディスペンサ（Ｊｅｔ　Ｓｐｏｔｔｅｒ：武蔵エンジニアリング製）を用いて細胞を含む液滴を吐出する。なお、本実施例は前述の実施形態の図３Ａ及び図３Ｂに示した工程に準ずる。

まず、採取したマウス皮膚を上皮層と真皮層に分離し、それぞれの層より上皮系幹細胞と間葉系幹細胞を取り出す。そして、それぞれの細胞を培養した後、基本培地と混ぜ合わせ、吐出用懸濁液とする。

細胞の大きさを考慮し、吐出部のノズル（開口）径は１５０μｍのものを使用する。吐出量は、穿孔１０１の体積を考慮し、３０ｎＬを１滴で吐出する。３０ｎＬ中に含まれる細胞の総数が５０００個となるように濃度調整を行う。ノズル内で細胞が沈降してしまわないように、適度なタイミングでバブリングを行う。吐出用懸濁液の液粘度は５０ｍＰａ・ｓｅｃに調整する。

ジェットディスペンサから吐出される液滴の吐出速度は、５ｍ／ｓｅｃとなるように吐出波形を調整する。

図５は、本実施例にかかる細胞を含む液滴を穿孔１０１に対して吐出する一例を示している。吐出の前工程にて加工装置により形成された穿孔１０１の開口径は５００μｍ、深さは１０００μｍとする。これに対し、液滴の径は約１９０μｍとする。

まず、間葉系細胞１１０を含む第１の液滴９０１を穿孔１０１に対し吐出する。その後上皮系細胞１２０を含む第２の液滴９０２を吐出する。なお、このとき吐出部２をＸ軸に沿って移動させ、孔の底部に着弾するように液滴軌道を考慮して吐出する。本実施例においては、間葉系細胞１１０と上皮系細胞１２０とを結ぶ線が穿孔方向となす角αが、３０°となるように着弾座標を決定する。

液滴の軌道は、Ｚ方向の速度とＸ方向の速度の合成で決まる。Ｚ方向の速度を吐出速度、Ｘ方向の速度をヘッドのスキャン速度で調整する。孔内の着弾させたい座標（Ｘ，Ｚ）までのＧａｐとＺ方向の速度とから、液滴の飛翔時間を計算できるので、これをもとにヘッドからの液滴吐出タイミングを決定する。

本実施例では、孔底部の中心をＸＺ座標系の０とし、間葉系細胞１１０を含む第１の液滴９０１は、（Ｘ，Ｚ）＝（５７μｍ，０μｍ）の位置に着弾するように、Ｘ方向のスキャン速度を１．３ｍ／ｓｅｃとする。

上皮系細胞１２０を含む第２の液滴９０２の設計着弾位置は、（Ｘ，Ｚ）＝（－１５３μｍ，１６６μｍ）である。第１の液滴９０１と第２の液滴９０２とが、着弾後に混合しないように、第２の液滴９０２のＸ方向の吐出速度を小さく抑えるために吐出部２を１０°傾けて吐出を行う。このため、第２の液滴９０２の着弾時のＸ方向のスキャン速度は約０．８ｍ／ｓｅｃとなる。

細胞注入後、マウスの頭皮穿孔内で間葉系幹細胞及び上皮系間細胞の培養を行い、３週間後に処置部を観察すると発毛を確認することができる。また、合わせて毛周期も確認することができる。

［実施例２］
本実施例では、上皮系細胞１２０を含む第２の液滴９０２の液粘度を、第１の液滴９０１より低く調整して吐出を行う。具体的には、第１の液滴９０１の液粘度は５０ｍＰａ・ｓｅｃ、第２の液滴９０２の液粘度を３０ｍＰａ・ｓｅｃとする。

細胞を吐出する穿孔１０１は実施例１と同様の形態とし、間葉系細胞１１０と上皮系細胞１２０とを結ぶ線が穿孔方向となす角αが、０°となるように着弾座標を決定する。

孔底部の中心をＸＺ座標系の０とし、間葉系細胞１１０を含む第１の液滴９０１は、（Ｘ，Ｚ）＝（－１５３μｍ，０μｍ）の位置に着弾するように、Ｘ方向のスキャン速度を１．７ｍ／ｓｅｃとする。続いて、上皮系細胞１２０を含む第２の液滴９０２は、（Ｘ，Ｚ）＝（－１５３μｍ，１９２μｍ）の位置に着弾するように、Ｘ方向のスキャン速度を１．７ｍ／ｓｅｃとする。

本実施例によれば、第２の液滴９０２の液粘度を、第１の液滴９０１の液粘度よりも低くして吐出を行うことで、第１の液滴９０１と第２の液滴９０２の液粘度を同じにした場合よりも多くの発毛を確認することができる。

［実施例３］
本実施例は、前述の実施形態の図４Ａ及び図４Ｂに示した工程に準ずるものであり、間葉系細胞１１０を含む第１の液滴９０１と、上皮系細胞１２０を含む第２の液滴９０２を吐出する際のＸ方向のスキャン方向を逆転させて吐出を行う。液粘度はどちらも５０ｍＰａ・ｓｅｃに調整する。

細胞を吐出する穿孔１０１は実施例１と同様の形態とし、間葉系細胞１１０と上皮系細胞１２０とを結ぶ線が穿孔方向となす角αが、６０°となるように着弾座標を決定する。

孔底部の中心をＸＺ座標系の０とし、間葉系細胞１１０を含む第１の液滴９０１は、（Ｘ，Ｚ）＝（１３μｍ，０μｍ）の位置に着弾するように、Ｘ方向のスキャン速度を０．７ｍ／ｓｅｃとする。続いて、上皮系細胞１２０を含む第２の液滴９０２は、（Ｘ，Ｚ）＝（－１５３μｍ，９６μｍ）の位置に着弾するように、Ｘ方向のスキャン速度を－１．７ｍ／ｓｅｃとする。

本実施例によれば、第２の液滴９０２を吐出する際のスキャン方向を逆転させて液滴の吐出を行うことにより、第１の液滴９０１と第２の液滴９０２を同一のスキャン方向で吐出した場合よりも多くの発毛を確認することができる。

以上、実施例１乃至３によれば、１つの孔内に吐出される複数の液滴を望ましく配置することができ、さらに毛の再生効率も向上させることができる。

（その他の実施形態）
本明細書の開示は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

上述の実施形態における吐出制御装置は、単体の装置として実現してもよいし、複数の装置を互いに通信可能に組合せて上述の処理を実行する形態としてもよく、いずれも本発明の実施形態に含まれる。共通のサーバ装置あるいはサーバ群で、上述の処理を実行することとしてもよい。吐出制御装置および吐出制御システムを構成する複数の装置は所定の通信レートで通信可能であればよく、また同一の施設内あるいは同一の国に存在することを要しない。

本明細書に開示の実施形態には、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムのコードを読みだして実行するという形態を含む。

したがって、実施形態に係る処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明の実施形態の一つである。また、コンピュータが読みだしたプログラムに含まれる指示に基づき、コンピュータで稼働しているＯＳなどが、実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

また、本明細書の開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本明細書の開示の趣旨に基づき種々の変形（各実施例の有機的な組合せを含む）が可能であり、それらを本明細書の開示の範囲から除外するものではない。即ち、上述した各実施例及びその変形例を組み合わせた構成も全て本明細書に開示の実施形態に含まれるものである。

本願は、２０１８年１０月３１日提出の日本国特許出願特願２０１８－２０５５５９を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。

１　吐出装置
２　吐出部
３　Ｘスキャンステージ
４　Ｚスキャンステージ
５　回転部
６　指示部
７　位置制御部
８　回転制御部
９　液滴
１０　基体（皮膚）
１１　位置検出部
１１０　間葉系細胞
１２０　上皮系細胞

Claims

互いに異なる細胞を含む第１の液滴と第２の液滴とを吐出する吐出部に対して液滴の吐出指示を行う指示部と、
前記吐出部から生体の皮膚に開いた一つの孔内に向かって吐出される前記第１の液滴と前記第２の液滴の少なくとも一方の前記孔内における着弾位置を調整する調整部と、
を備えることを特徴とする吐出制御装置。
前記調整部は、前記吐出部を制御することにより前記着弾位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の吐出制御装置。
前記調整部は、前記孔に対する前記吐出部の位置を調整する位置制御部を含むことを特徴とする請求項２に記載の吐出制御装置。
前記調整部は、前記液滴の吐出方向を制御するために前記吐出部の角度を調整する回転制御部を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の吐出制御装置。
前記孔の位置と前記第１の液滴及び前記第２の液滴の着弾位置を検出する検出部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の吐出制御装置。
前記検出部は、検出装置が撮像した画像に基づいて前記孔の位置と前記第１の液滴及び前記第２の液滴の着弾位置を検出することを特徴とする請求項５に記載の吐出制御装置。
前記調整部は、前記検出部が検出した孔の位置を示す位置情報に基づいて前記吐出部の位置合わせを行い、前記着弾位置を調整することを特徴とする請求項５または６に記載の吐出制御装置。
前記第１の液滴の吐出速度は前記第２の液滴の吐出速度よりも速くなるように調整部により速度が制御されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の吐出制御装置。
前記吐出部が複数の液滴を連続して吐出する速度は５００滴／分以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の吐出制御装置。
前記調整部は、前記第１の液滴と前記第２の液滴のうち、少なくとも後に吐出される液滴が前記孔の側壁に着弾するように前記着弾位置を調整することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の吐出制御装置。
前記調整部は、前記第１の液滴と前記第２の液滴とが前記孔の互いに対向する側壁に着弾するように前記着弾位置を調整することを特徴とする請求項１０に記載の吐出制御装置。
前記指示部は、第１の時刻に前記吐出部が前記孔内に前記第１の液滴を吐出し、前記第１の時刻よりも遅い第２の時刻に前記孔内に前記第２の液滴を吐出するように吐出指示を行うことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の吐出制御装置。
前記調整部は、前記第１の時刻と前記第２の時刻とで前記吐出部の所定軸方向のスキャン方向が逆になるように調整することを特徴とする請求項１２に記載の吐出制御装置。
前記孔は毛穴、あるいは生体の皮膚の表皮および一部の真皮に穿孔された孔であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の吐出制御装置。
前記第１の液滴は間葉系細胞を含み、且つ前記第２の液滴は上皮系細胞を含むことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の吐出制御装置。
前記第１の液滴の粘度は、前記第２の液滴の粘度よりも高いことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の吐出制御装置。
前記孔は複数あって、前記調整部は前記孔毎に第１の液滴と第２の液滴の着弾位置を夫々調整可能であることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の吐出制御装置。
生体の皮膚に開いた一つの孔に対し互いに異なる細胞を含む第１の液滴と第２の液滴とを吐出する吐出部と、
前記吐出部から吐出される前記第１の液滴と前記第２の液滴の少なくとも一方の前記孔内における着弾位置を調整可能な調整部と、
を備えることを特徴とする吐出装置。
前記吐出部はサーマル式インクジェットヘッド、圧電式インクジェットヘッド、静電式インクジェット、圧空式ジェットディスペンサのいずれか１つであることを特徴とする請求項１８に記載の吐出装置。
前記吐出部は前記孔に対して１～５００ｎｌの液滴を吐出することが可能な開口を少なくとも２つ有することを特徴とする請求項１８または１９に記載の吐出装置。
前記吐出部は、前記孔内において前記第１の液滴よりも前記第２の液滴の方が前記孔の開口に近くなるように２つの液滴を吐出することを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の吐出装置。
頭皮に開いた一つの孔内に間葉系細胞を含む第１の液滴を吐出する第１の吐出工程と、前記第１の液滴を吐出した後に、前記孔内に上皮系細胞を含む第２の液滴を吐出する第２の吐出工程と、
を備える吐出方法。
前記孔の位置を検出する検出工程と、
前記検出された位置に基づいて前記第１の液滴と前記第２の液滴のうち少なくとも一つの液滴を吐出する吐出部の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
前記吐出部に対して吐出指示を行う指示工程と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の吐出方法。
前記第１の吐出工程と前記第２の吐出工程は、サーマル式インクジェットヘッド、圧電式インクジェットヘッド、静電式インクジェット、圧空式ジェットディスペンサのうちいずれか１つを用いて行われることを特徴とする請求項２３に記載の吐出方法。
請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の吐出制御装置の各部をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。