(57)【要約】【課題】少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができる液滴吐出手段の提供。【解決手段】吐出口と、前記吐出口を有する液保持部と、前記液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、を有し、前記吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行う液滴吐出手段である。【選択図】図１
2019154352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口と、
前記吐出口を有する液保持部と、
前記液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、
を有し、
前記吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行うことを特徴とする液滴吐出手段。
【請求項２】
前記吐出口が設けられたノズルプレートと、
前記ノズルプレートを振動させて、前記吐出口から液滴を吐出させる振動部材と、を有する請求項１に記載の液滴吐出手段。
【請求項３】
前記吸引排出部材が、第一及び第二の吸引排出部材を少なくとも有し、
前記第一の吸引排出部材が吸引又は排出中は、前記第二の吸引排出部材はそれぞれ非吸引又は非排出であり、
第一の吸引乃至排出モードと、前記第一の吸引乃至排出モードより排出速度の小さい第二の吸引乃至排出モードで吸引排出動作を繰返し行う請求項１から２のいずれかに記載の液滴吐出手段。
【請求項４】
前記第一の排出モードと前記第二の排出モードが連続して動作する請求項３に記載の液滴吐出手段。
【請求項５】
前記第一の排出モードと前記第二の排出モードが連続して動作し、
前記第二の排出モードに連続して前記第一の吸引モードが動作する請求項３から４のいずれかに記載の液滴吐出手段。
【請求項６】
前記第一の排出モードの時間が、前記第二の排出モードの時間よりも短い請求項３から５のいずれかに記載の液滴吐出手段。
【請求項７】
前記吸引排出部材が、第一及び第二の吸引排出部材を少なくとも有し、
前記第一の吸引排出部材が吸引又は排出中は、前記第二の吸引排出部材はそれぞれ非吸引又は非排出であり、
吸引乃至排出開始時よりも吸引排出完了時の方が、排出速度が小さい請求項１から２のいずれかに記載の液滴吐出手段。
【請求項８】
排出動作と次の吸引動作が連続して動作する請求項７に記載の液滴吐出手段。
【請求項９】
前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、前記第一の排出モードの排出速度と前記第二の排出モードの排出速度を決定する請求項１から８のいずれかに記載の液滴吐出手段。
【請求項１０】
前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、前記第一の排出モードの排出時間及び前記第二の排出モードの排出時間を決定する請求項１から８のいずれかに記載の液滴吐出手段。
【請求項１１】
前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、吸引乃至排出開始時の排出速度を決定する請求項１から１０のいずれかに記載の液滴吐出手段。
【請求項１２】
前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、吸引乃至排出開始時の排出速度及び吸引乃至排出完了時の排出速度の傾きを決定する請求項１から１１のいずれかに記載の液滴吐出手段。
【請求項１３】
前記液保持部内の粒子の分散状態の検知範囲を制限する検知範囲制限部材を有する請求項１から１２のいずれかに記載の液滴吐出手段。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の液滴吐出手段を有することを特徴とする液滴形成装置。
【請求項１５】
液を保持する液保持部と、
前記液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、
を有し、
前記吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行うことを特徴とする撹拌装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の液滴形成装置を有することを特徴とする分注装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出手段、液滴形成装置、撹拌装置、及び分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、溶媒中に細胞を分散させた液体をインクジェットヘッドにより液滴吐出することにより、所定数の細胞を分注する技術が既に知られている。
【０００３】
しかし、今までのインクジェットヘッドによる細胞分注では従来のインクジェットで使用される顔料インクの粒子径がナノスケールであるのに対し、細胞の粒子径が数μｍ〜数十μｍと大径であることに起因する細胞の沈降による、経時でのタンク内の細胞濃度の分布が変化し、吐出安定性が低下するという問題がある。
【０００４】
そこで、例えば、インクタンク内のインクを撹拌する撹拌手段と、撹拌動作を制御する撹拌制御手段とを有し、連続撹拌動作や間欠撹拌動作を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、沈降に起因する吐出安定性の劣化を防ぐ目的で、本体動作の給紙経過時間と、インク残量に基づいて、インクタンクからのインクの供給とインクタンクへのインク戻しによる撹拌を行う技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができる液滴吐出手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の課題を解決するための手段としての本発明の液滴吐出手段は、吐出口と、前記吐出口を有する液保持部と、前記液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、を有し、前記吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行う。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができる液滴吐出手段を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る液滴形成装置の一例を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る液滴形成装置の液滴吐出手段により液滴が形成される過程の一例を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第２の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材の駆動プロファイルについて説明する一例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第２の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材を用いた液の撹拌について説明する一例を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、第２の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材を用いた液の撹拌について説明する他の一例を示す図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、第２の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材を用いた液の撹拌について説明する他の一例を示す図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、第２の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材を用いた液の撹拌について説明する他の一例を示す図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、第２の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材を用いた液の撹拌について説明する他の一例を示す図である。
【図４】図４は、第３の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材の駆動プロファイルについて説明する一例を示す図である。
【図５】図５は、第４の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材の駆動プロファイルについて説明する一例を示す図である。
【図６】図６は、第５の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材の駆動プロファイルについて説明する一例を示す図である。
【図７】図７は、第６の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材の駆動プロファイルについて説明する一例を示す図である。
【図８】図８は、第７の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の流路の配置を説明する一例を示す図である。
【図９】図９は、第７の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の流路の配置を説明する他の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第８の実施形態に係る液滴形成装置における第一及び第二の吸引排出部材について説明する一例を示す図である。
【図１１】図１１は、液保持部の一部の検知範囲のみ光を透過するように、検知範囲を除く領域にマスクして検知精度を向上させる方法を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の分注装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（液滴吐出手段）
本発明の液滴吐出手段は、吐出口と、吐出口を有する液保持部と、液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、を有し、吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行い、更に必要に応じてその他の部材を有する。
【００１１】
本発明の液滴吐出手段は、特許文献１の従来技術では、連続撹拌動作や間欠撹拌動作を同一の撹拌力（同一の単位時間あたり撹拌量）で行っているので、少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができないという知見に基づくものである。
また、本発明の液滴吐出手段は、特許文献２の従来技術では、インク残量が多い時にはインク戻し量を多くし、またインク残量が少ない場合はインク戻し量を少なくすることで効率的に撹拌を行うが、吐出しながらの微細な分散動作及び沈降防止はできないため、少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができないという知見に基づくものである。
【００１２】
本発明においては、吐出口と、吐出口を有する液保持部と、液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、を有し、吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行うこと、即ち、撹拌量の大きい巻き上げ動作と、撹拌量の小さい沈降防止動作を連続的に繰り返して行うことにより、少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができる。
特に、吐出するための液を保持する液保持部と２つ吸引排出部材を流路で連通し、流路の液保持部側の端部を吐出口に対して傾けて配置させ、それぞれの吸引排出部材を異なる圧力状態になるように同期させて動作させ、沈降している粒子を分散させる第一の吐出乃至吸引モードと、液体内の粒子の沈降を防止するための第二の吐出乃至吸引モードとを連続的に繰り返し動作させる構成とすると、より少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降を防止することができる。
【００１３】
＜液保持部＞
液保持部は、吐出口を有するノズルプレートと、振動部材とを有することが好ましく、更に必要に応じてその他の部材を有することがより好ましい。
液滴吐出手段がオープンヘッドの場合には、大気開放部を上部側に有していることが好ましい。なお、大気開放部の位置は上部に限定されない。液体中に混入した気泡は大気開放部から排出可能に構成されている。
【００１４】
液保持部の形状、大きさ、材質、及び構造については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
液保持部の材質としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム等や、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニアなどが挙げられる。
これらの中でも、粒子として細胞やタンパク質を用いる際には、細胞やタンパク質に対する付着性の低い材料を用いることが好ましい。
細胞の付着性は一般的に材質の水との接触角に依存性があると言われており、材質の親水性が高い又は疎水性が高いときには細胞の付着性が低い。親水性の高い材料としては各種金属材料やセラミックス（金属酸化物）を用いることが可能であり、疎水性が高い材料としてはフッ素樹脂等を用いることが可能である。
これら以外にも、材料表面をコーティングすることで細胞接着性を低下させることも考えられる。例えば、材料表面を前述の金属又は金属酸化物材料でコーティングすることや、細胞膜を模した合成リン脂質ポリマー（例えば、日油株式会社製、Ｌｉｐｉｄｕｒｅ）によってコーティングすることが可能である。
【００１５】
−ノズルプレート−
ノズルプレートは、吐出口（ノズル）が形成され、液保持部に保持された液体をその振幅運動による振動により吐出口から液滴として吐出する部材である。
ノズルプレートは、液滴吐出手段がオープンヘッドの場合には、液保持部の下端部に固定されている。
ノズルプレートは、液滴吐出手段がクローズヘッドの場合には、液保持部の上端部に固定されている。
液保持部に保持された液体は、ノズルプレートの振動により貫通孔である吐出口から液滴として吐出される。
【００１６】
ノズルプレートの平面形状、大きさ、材質、及び構造については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
ノズルプレートの平面形状としては、例えば、円形、楕円形、長方形、正方形、菱形などが挙げられる。
ノズルプレートの材質としては、柔らかすぎるとノズルプレートが簡単に振動し、吐出しないときに直ちに振動を抑えることが困難であるため、ある程度の硬さを有する材質を用いることが好ましく、例えば、金属、セラミックス、高分子材料などが挙げられ、具体的には、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニアなどが挙げられる。これらの中でも、液保持部と同様に、粒子として細胞やタンパク質を用いる場合には、細胞やタンパク質に対する付着性の低い材料を用いることが好ましい。
【００１７】
−吐出口−
吐出口としては、その配列数、配列態様、間隔（ピッチ）、開口形状、開口の大きさなどについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
吐出口の配列数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、液滴吐出手段の吐出面の長さ方向に沿って１列以上配設されていることが好ましく、１列以上４列以下がより好ましい。吐出口を１列以上設けることにより、単位時間当りの吐出する液滴数を増加させることができると共に、粒子の種類（例えば、細胞の種類など）応じて列を変えて一度に吐出することができる。
１列当たりの吐出口の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、２個以上１００個以下が好ましく、２個以上５０個以下がより好ましく、２個以上１２個以下が更に好ましい。１列当たりの吐出口の数が２個以上１００個以下であると、単位時間当りの吐出する液滴数を増加させることができる高い生産性を有する液滴形成装置を提供することができる。
吐出口の配列態様としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、規則配列（例えば、千鳥格子配列など）であっても、不規則配列であってもよい。
吐出口が、複数列である場合には、隣接する吐出口から吐出される液滴同士の干渉を防止でき、粒子の検出感度を向上させるため、各列の間に仕切り部材を設けることが好ましい。仕切り部材としては、例えば、仕切り板などが挙げられる。
吐出口は、等間隔に並んで配列されていることが好ましく、隣接する吐出口の中心間の最短距離である間隔（ピッチ）Ｐとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、５０μｍ以上１,０００μｍ以下が好ましい。
吐出口の開口形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、円形、楕円形、四角形などが挙げられる。
吐出口の平均径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、粒子が吐出口に詰まることを避けるため、粒子の大きさの２倍以上とすることが好ましい。
粒子が、例えば、動物細胞、特にヒトの細胞である場合、ヒトの細胞の大きさは、一般的に、５μｍ以上５０μｍ以下であるため、吐出口の平均径は、使用する細胞に合わせて、１０μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。
一方で、液滴が大きくなり過ぎると、微小液滴を形成するという目的の達成が困難となるため、吐出口の平均径は、２００μｍ以下であることが好ましい。したがって、吐出口の平均径は、１０μｍ以上２００μｍ以下がより好ましい。
【００１８】
−振動部材−
振動部材は、ノズルプレートを振動させて吐出口（ノズル）から液滴を吐出させる部材である。
振動部材は、液滴吐出手段がオープンヘッドである場合には、ノズルプレートの下面側に形成されている。
振動部材は、液滴吐出手段がクローズヘッドである場合には、ノズルプレートの上面側に形成されている。
振動部材の形状、大きさ、材質、及び構造については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
振動部材の形状としては、特に制限はなく、ノズルプレートの形状に合わせて適宜設計することができるが、例えば、ノズルプレートの平面形状が円形である場合には、クローズヘッドの場合には、円形の振動部材を設けることが好ましい。また、オープンヘッドの場合には、吐出口の周囲に平面形状が円環状（リング状）の振動部材を形成することが好ましい。
【００１９】
振動部材としては、圧電素子が好適に用いられる。
圧電素子としては、例えば、圧電材料の上面及び下面に電圧を印加するための電極を設けた構造とすることができる。この場合、駆動手段から圧電素子の上下電極間に電圧を印加することによって膜の面横方向に圧縮応力が加わり、ノズルプレートを膜の面上下方向に振動させることができる。
圧電材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、ビスマス鉄酸化物、ニオブ酸金属物、チタン酸バリウム、又はこれらの材料に金属や異なる酸化物を加えたものなどが挙げられる。これらの中でも、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）が好ましい。
【００２０】
液保持部は、粒子を含む液体を保持し、ノズルプレートの吐出口から液滴として吐出される。
【００２１】
＜液滴＞
液滴は、粒子を含むことが好ましい。
液滴中に含まれる粒子の個数は、１個以上が好ましく、１個以上５個以下がより好ましい。
液滴の直径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２５μｍ以上１５０μｍ以下が好ましい。液滴の直径が２５μｍ以上であると、内包する粒子の直径が適正となり、適用できる粒子の種類が多くなる。また、液滴の直径が１５０μｍ以下であると、液滴の吐出が安定となる。
また、液滴の直径をＲとし、粒子の直径をｒとすると、Ｒ＞３ｒであることが好ましい。Ｒ＞３ｒであると、粒子の直径と液滴の直径との関係が適正であり、液滴の縁の影響を受けることがないため、粒子の計数精度が向上する。
液滴の液量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１,０００ｐＬ以下が好ましく、１００ｐＬ以下がより好ましい。
液滴の液量は、例えば、液滴の画像から液滴の大きさを求め、液量を算出する方法などにより測定することができる。
【００２２】
液滴に含まれる粒子としては、例えば、金属微粒子、無機微粒子、細胞などが挙げられる。これらの中でも、細胞が好ましい。
【００２３】
細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真核細胞、原核細胞、多細胞生物細胞、単細胞生物細胞を問わず、すべての細胞について使用することができる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２４】
真核細胞としては、特に制限はなく、目的応じて適宜選択することができ、例えば、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞、真菌、藻類、原生動物などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、動物細胞、真菌が好ましく、ヒト由来の細胞がより好ましい。
【００２５】
接着性細胞としては、組織や器官から直接採取した初代細胞でもよく、組織や器官から直接採取した初代細胞を何代か継代させたものでもよく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、分化した細胞、未分化の細胞などが挙げられる。
【００２６】
分化した細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、肝臓の実質細胞である肝細胞；星細胞；クッパー細胞；血管内皮細胞；類道内皮細胞、角膜内皮細胞等の内皮細胞；繊維芽細胞；骨芽細胞；砕骨細胞；歯根膜由来細胞；表皮角化細胞等の表皮細胞；気管上皮細胞；消化管上皮細胞；子宮頸部上皮細胞；角膜上皮細胞等の上皮細胞；乳腺細胞；ペリサイト；平滑筋細胞、心筋細胞等の筋細胞；腎細胞；膵ランゲルハンス島細胞；末梢神経細胞、視神経細胞等の神経細胞；軟骨細胞；骨細胞などが挙げられる。
【００２７】
未分化の細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、未分化細胞である胚性幹細胞、多分化能を有する間葉系幹細胞等の多能性幹細胞；単分化能を有する血管内皮前駆細胞等の単能性幹細胞；ｉＰＳ細胞などが挙げられる。
【００２８】
真菌としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カビ、酵母菌などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、細胞周期を調節することができ、１倍体を使用することができる点から、酵母菌が好ましい。
細胞周期とは、細胞が増えるとき、細胞分裂が生じ、細胞分裂で生じた細胞（娘細胞）が再び細胞分裂を行う細胞（母細胞）となって新しい娘細胞を生み出す過程を意味する。
【００２９】
酵母菌としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、細胞周期をＧ１期に制御するフェロモン（性ホルモン）の感受性が増加したＢａｒ−１欠損酵母が好ましい。酵母菌がＢａｒ−１欠損酵母であると、細胞周期が制御できていない酵母菌の存在比率を低くすることができるため、容器内に収容された細胞の特定の核酸の数の増加等を防ぐことができる。
【００３０】
原核細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真正細菌、古細菌などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３１】
細胞としては、死細胞が好ましい。死細胞であると、分取後に細胞分裂が起こることを防ぐことができる。
【００３２】
細胞としては、光を受光したときに発光可能な細胞であることが好ましい。光を受光したときに発光可能な細胞であると、細胞の数を高精度に制御して被着対象物に着弾させることができる。
受光とは、光を受けることを意味する。
光学センサとは、人間の目で見ることができる可視光線と、それより波長の長い近赤外線や短波長赤外線、熱赤外線領域までの光のいずれかの光をレンズで集め、対象物である細胞の形状などを画像データとして取得する受動型センサを意味する。
【００３３】
−−光を受光したときに発光可能な細胞−−
光を受光したときに発光可能な細胞としては、光を受光したときに発光可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、蛍光色素によって染色された細胞、蛍光タンパク質を発現した細胞、蛍光標識抗体により標識された細胞などが挙げられる。
細胞における蛍光色素による染色部位、蛍光タンパク質の発現部位、又は蛍光標識抗体による標識部位としては、特に制限はなく、細胞全体、細胞核、細胞膜などが挙げられる。
【００３４】
−−−蛍光色素−−−
蛍光色素としては、例えば、フルオレセイン類、アゾ類、ローダミン類、クマリン類、ピレン類、シアニン類などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、フルオレセイン類、アゾ類、ローダミン類が好ましく、エオシン、エバンスブルー、トリパンブルー、ローダミン６Ｇ、ローダミンＢ、ローダミン１２３がより好ましい。
【００３５】
蛍光色素としては、市販品を用いることができ、市販品としては、例えば、商品名：ＥｏｓｉｎＹ（和光純薬工業株式会社製）、商品名：エバンスブルー（和光純薬工業株式会社製）、商品名：トリパンブルー（和光純薬工業株式会社製）、商品名：ローダミン６Ｇ（和光純薬工業株式会社製）、商品名：ローダミンＢ（和光純薬工業株式会社製）、商品名：ローダミン１２３（和光純薬工業株式会社製）などが挙げられる。
【００３６】
−−−蛍光タンパク質−−−
蛍光タンパク質としては、例えば、Ｓｉｒｉｕｓ、ＥＢＦＰ、ＥＣＦＰ、ｍＴｕｒｑｕｏｉｓｅ、ＴａｇＣＦＰ、ＡｍＣｙａｎ、ｍＴＦＰ１、ＭｉｄｏｒｉｉｓｈｉＣｙａｎ、ＣＦＰ、ＴｕｒｂｏＧＦＰ、ＡｃＧＦＰ、ＴａｇＧＦＰ、Ａｚａｍｉ−Ｇｒｅｅｎ、ＺｓＧｒｅｅｎ、ＥｍＧＦＰ、ＥＧＦＰ、ＧＦＰ２、ＨｙＰｅｒ、ＴａｇＹＦＰ、ＥＹＦＰ、Ｖｅｎｕｓ、ＹＦＰ、ＰｈｉＹＦＰ、ＰｈｉＹＦＰ−ｍ、ＴｕｒｂｏＹＦＰ、ＺｓＹｅｌｌｏｗ、ｍＢａｎａｎａ、ＫｕｓａｂｉｒａＯｒａｎｇｅ、ｍＯｒａｎｇｅ、ＴｕｒｂｏＲＦＰ、ＤｓＲｅｄ−Ｅｘｐｒｅｓｓ、ＤｓＲｅｄ２、ＴａｇＲＦＰ、ＤｓＲｅｄ−Ｍｏｎｏｍｅｒ、ＡｓＲｅｄ２、ｍＳｔｒａｗｂｅｒｒｙ、ＴｕｒｂｏＦＰ６０２、ｍＲＦＰ１、ＪＲｅｄ、ＫｉｌｌｅｒＲｅｄ、ｍＣｈｅｒｒｙ、ｍＰｌｕｍ、ＰＳ−ＣＦＰ、Ｄｅｎｄｒａ２、Ｋａｅｄｅ、ＥｏｓＦＰ、ＫｉｋｕｍｅＧＲなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３７】
−−−蛍光標識抗体−−−
蛍光標識抗体としては、蛍光標識されていれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＣＤ４−ＦＩＴＣ、ＣＤ８−ＰＥなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３８】
細胞は、特定の核酸を有することが好ましい。特定の核酸を有する細胞の細胞数は、複数であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００３９】
−−−特定の核酸−−−
特定の核酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、感染症検査に用いられる塩基配列、自然界には存在しない核酸、動物細胞由来の塩基配列、植物細胞由来の塩基配列などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。また、特定の核酸としては、プラスミドも好適に使用することができる。
核酸とは、プリン又はピリミジンから導かれる含窒素塩基、糖、及びリン酸が規則的に結合した高分子の有機化合物を意味する。
【００４０】
特定の核酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡなどが挙げられる。これらの中でも、ノロウイルスなどの感染症固定領域に由来するＲＮＡに対応するＤＮＡ、自然界に存在しないＤＮＡなどが好適に用いることができる。
【００４１】
特定の核酸を有する複数の細胞は、使用する細胞由来の特定の核酸であってもよく、遺伝子導入により導入された特定の核酸であってもよい。特定の核酸として、遺伝子導入により導入された特定の核酸、及びプラスミドを使用する場合は、１細胞に１コピーの特定の核酸が導入されていることを確認することが好ましい。１コピーの特定の核酸が導入されていることの確認方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シーケンサー、ＰＣＲ法、サザンブロット法などを用いて確認することができる。
【００４２】
遺伝子導入の方法としては、特定の核酸配列が狙いの場所に狙いの分子数導入できれば特に制限がなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、相同組換え、ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９、ＴＡＬＥＮ、Ｚｉｎｃ  ｆｉｎｇｅｒ  ｎｕｃｌｅａｓｅ、Ｆｌｉｐ−ｉｎ、Ｊｕｍｐ−ｉｎなどが挙げられる。特に、酵母菌の場合は、効率の高さ、及び制御のしやすさの点から、相同組換えが好ましい。
【００４３】
金属微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銀粒子、銅粒子などが挙げられる。これらは吐出した液滴によって配線を描画する用途に用いることができる。
【００４４】
無機微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化チタン、酸化ケイ素等が白色インクとしての用途やスペーサ材料の塗布用途等で用いられる。
【００４５】
粒子が凝集する場合には、粒子を含む液体の粒子の濃度を調整することにより、液体中の粒子の濃度と、液体中の粒子の個数とがポアソン分布に従う理論から、液体中の粒子の個数を適宜調整することができる。
液体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イオン交換水、蒸留水、純水、生理食塩水、アルコール、鉱物油、植物油等の様々な有機溶媒を用いることができる。
溶媒として水を使用する際には、水分の蒸発を抑えるための湿潤剤や、表面張力を下げるための界面活性剤が含まれていることが好ましい。これらの処方には、インクジェットインクに用いられるごく一般的な材料を用いることができる。
【００４６】
＜第一及び第二の流路＞
第一の流路は、液保持部と第一の吸引排出部材とを繋ぐ流路である。
第二の流路は、液保持部と第二の吸引排出部材とを繋ぐ流路である。
第一の流路及び第二の流路の形状、材質、大きさ、構造などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
第一の流路及び第二の流路の形状としては、例えば、チューブ状、管状などが挙げられる。
第一の流路及び第二の流路の材質としては、例えば、樹脂、ゴム、エラストマー、金属などが挙げられる。これらの中でも、樹脂が好ましい。樹脂としては、例えば、シリコーンゴム、ナイロン、ウレタンなどが挙げられる。
【００４７】
第一の流路及び第二の流路は、交換可能であることが、吐出対象の種類を変更する際に流路のみの交換で対応が可能である点から好ましい。
第一の流路の容積及び第二の流路の容積は、変更可能であることが、吐出対象の種類や液保持部の容積変化により変化する、吐出対象を撹拌するために必要な吸引排出量に、流路の容積を合わせることができる点から好ましく、第一及び第二の流路の内径、長さ、形状などを調整することにより変更することができる。
第一の流路の容積及び第二の流路の容積は、例えば、第一の流路及び第二の流路の内径Ａと長さＢとから、次式、容積＝（Ａ／２）２π×Ｂ、により算出することができる。
第一の流路の容積と第二の流路の容積は、同じであることが、液面高さを一定に保持するために液吸引量と排出量を同一にした際に、不要な流路を生じない点から好ましい。
【００４８】
第一の流路及び第二の流路は、液保持部に連通し吐出口（又はノズルプレート）に対して傾斜配置されることが好ましい。即ち、吐出口を通る中心軸に対して傾いて配置されていることが好ましい。
第一の流路及び第二の流路の傾斜角度は、吐出口（又はノズルプレート）に対して、４５°以上８０°以下であることが好ましい。第一の流路及び第二の流路の傾斜角度が、４５°以上８０°以下であることにより、液保持部内に上昇流を発生させ、液保持部の底部に堆積した粒子を分散させることができる。
第一の流路及び第二の流路は、吐出口を通る中心軸に対して対称に配置されていることが、液保持部内の粒子の分布を均一にする点から好ましい。
第一の流路及び第二の流路の中心軸線がそれぞれ同一平面とならないことが、液保持部の内壁付近の粒子も分散させることが可能となる点から好ましい。
【００４９】
＜吸引排出部材＞
吸引排出部材は、液保持部内の液を吸引及び排出する部材である。
吸引排出部材の形状、材質、大きさ、構造などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
吸引排出部材としては、例えば、シリンジタイプ、プランジャータイプの電動ポンプ等の定量の液量を吸引、保持、排出可能なポンプなどが挙げられる。
【００５０】
吸引排出部材が、第一及び第二の吸引排出部材を少なくとも有し、
吸引排出部材が吸引又は排出中は、前記第二の吸引排出部材はそれぞれ非吸引又は非排出であり、
第一の吸引乃至排出モードと、前記第一の吸引乃至排出モードより排出速度の小さい第二の吸引乃至排出モードで吸引排出動作を繰返し行うことが、少ない撹拌量で撹拌・沈降防止動作を行うことができる点から好ましい。
第一の排出モードと第二の排出モードが連続して動作することが、間欠動作ではなく、常時撹拌動作である点から好ましい。
第一の排出モードと第二の排出モードが連続して動作し、第二の排出モードに連続して第一の吸引モードが動作することが、吸引・排出も間欠動作ではなく、常時撹拌動作である点から好ましい。
第一の排出モードの時間が、第二の排出モードの時間よりも短いことが、動作ｄｕｔｙは第一の分散モードの方が短い点から好ましい。
【００５１】
吸引排出部材が、第一及び第二の吸引排出部材を少なくとも有し、
第一の吸引排出部材が吸引又は排出中は、第二の吸引排出部材はそれぞれ非吸引又は非排出であり、
吸引乃至排出開始時よりも吸引排出完了時の方が、排出速度が小さいことが、開始時には排出速度を大きくして巻き上げを行い、完了時には排出速度が小さく沈降防止を行える点から好ましい。
排出動作と次の吸引動作が連続して動作することが、吸引・排出も間欠動作ではなく、常時撹拌動作である点から好ましい。
液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
粒子の分散状態に応じて、前記第一の排出モードの排出速度と前記第二の排出モードの排出速度を決定することが、狙いの撹拌状態を維持する点から好ましい。
液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
粒子の分散状態に応じて、前記第一の排出モードの排出時間及び前記第二の排出モードの排出時間を決定することが、狙いの撹拌状態を維持する点から好ましい。
液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
粒子の分散状態に応じて、吸引乃至排出開始時の排出速度を決定することが、狙いの撹拌状態を維持する点から好ましい。
液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
粒子の分散状態に応じて、吸引乃至排出開始時の排出速度及び吸引乃至排出完了時の排出速度の傾きを決定することが、狙いの撹拌状態を維持する点から好ましい。
検知部材としては、例えば、染色した細胞の光学センサでの検知などが挙げられる。
【００５２】
液保持部内の粒子の分散状態の検知範囲を制限する検知範囲制限部材を有することが、狙いの撹拌状態を維持する点及びその検知精度を安定させる点から好ましい。
検知範囲制限部材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートなどが挙げられる。
【００５３】
第一の吸引排出部材及び第二の吸引排出部材は、複数の送液量に切替え可能であることが、吐出対象の種類や液保持部の容積を変化させた際、吐出対象を十分撹拌するために必要な吸引排出量に切り替えることができる点から好ましい。
第一の吸引排出部材の送液量と第二の吸引排出部材の送液量とは同じであることが、撹拌時に液保持部内の液量を変化させず、液面高さを一定に保持することができる点から好ましい。
ここで、送液量としては、例えば、吸引液量、排出液量などが挙げられ、最も多い吸引液量を最大吸引液量、最も多い排出液量を最大排出液量という。
本発明においては、第一及び第二の吸引排出部材における各最大吸引液量が、それぞれ第一の流路及び第二の流路の容積未満である。これにより、液保持部内で撹拌している液が第一及び第二の吸引排出部材内まで進入しないように調整できるので、吐出対象の種類を変更するごとに、第一及び第二の吸引排出部材内の洗浄又は、第一及び第二の吸引排出部材の交換が必要なくなる。
【００５４】
第一及び第二の吸引排出部材のいずれか一方の吸引排出部材の吸引動作に同期させて、他方の吸引排出部材が排出動作を行うことが好ましい。これにより、液滴形成装置は、液保持部内の溶液に含まれる粒子の均一分散状態を維持しながら吐出動作を実施しても、吐出口（又はノズルプレート）からの液面高さが変化せず、吐出口（又はノズルプレート）にかかる静圧力が一定であるため、液滴の落下速度が変化することは無く、一定の落下速度かつ一定の含有される粒子濃度の液滴を吐出することが可能となる。
第一の吸引排出部材及び第二の吸引排出部材は、複数の送液速度に切替え可能であることが好ましい。
ここで、送液速度としては、例えば、吸引速度、排出速度などが挙げられる。
【００５５】
＜その他の部材＞
その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、制御部材を有することが好ましい。
【００５６】
（液滴形成装置）
本発明の液滴形成装置は、本発明の液滴吐出手段を有し、駆動手段及び粒子数計数手段を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の手段を有する。
【００５７】
＜駆動手段＞
駆動手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、液滴吐出手段が圧電加圧方式によるインクジェットヘッドである場合、液滴吐出手段に駆動電圧を入力する手段などが挙げられる。この場合、駆動手段が圧電素子を変形させることにより微小な液滴を吐出させることができる。
【００５８】
＜粒子数計数手段＞
粒子数計数手段は、液滴に含まれる粒子を計数する手段であり、液滴の吐出後、かつ液滴の被着対象物への着弾前に、液滴に含まれる粒子数をセンサによって計数する手段であることが好ましい。
センサとは、自然現象や人工物の機械的・電磁気的、熱的、音響的、又は化学的性質、或いはそれらにより示される空間情報・時間情報を、何らかの科学的原理を応用して、人間や機械が扱い易い別媒体の信号に置き換える装置を意味する。
【００５９】
粒子数計数手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、吐出前に粒子を観測する処理、着弾後の粒子をカウントする処理を含んでもよい。
【００６０】
液滴の吐出後、かつ液滴の被着対象物への着弾前に、液滴に含まれる粒子数の計数としては、液滴が被着対象物としてのプレートのウェルに確実に入ることが予測されるウェル開口部の直上の位置にあるタイミングにて液滴中の粒子を観測することが好ましい。
【００６１】
プレートとしては、特に制限はなく、バイオ分野において一般的に用いられる穴が形成されたものを用いることが可能である。
プレートにおけるウェルの数は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、単数であってもよく、複数であってもよい。
ウェルの数が複数であるプレートとしては、ウェルの数が２４個、９６個、３８４個など業界において一般的な個数及び寸法で穴が形成されたものを用いることが好ましい。
プレートの材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、後の処理のために、細胞や核酸の壁面への付着が抑制されているものを用いることが好ましい。
【００６２】
液滴中の粒子を観測する方法としては、例えば、光学的に検出する方法、電気的・磁気的に検出する方法などが挙げられる。
【００６３】
＜その他の手段＞
その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、制御手段、表示手段、記録手段などを有することが好ましい。
【００６４】
（撹拌装置）
本発明の撹拌装置は、液を保持する液保持部と、前記液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、を有し、前記吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行い、更に必要に応じてその他の部材を有する。
本発明の撹拌装置によれば、少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができる。
撹拌装置における液保持部、第一及び第二の流路、第一及び第二の吸引排出部材、並びにその他の部材としては、上述した液滴吐出手段の液保持部、第一及び第二の流路、第一及び第二の吸引排出部材、並びにその他の部材と同様である。
【００６５】
ここで、本発明の液滴形成装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の液滴形成装置は、液滴吐出手段として本発明の液滴吐出手段を用いており、本発明の液滴吐出手段は本発明の液滴形成装置に含まれるため、以下の本発明の液滴形成装置の実施形態の説明を通じて、本発明の液滴吐出手段の実施形態についても説明する。
なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
【００６６】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る液滴形成装置２００の一例を示す図である。この図１の液滴形成装置２００は、液滴吐出手段１００と、駆動手段４０とを有する。
液滴吐出手段１００は、液保持部１と、振動部材２と、吐出口（ノズル）１３１を有するノズルプレート３と、第一の流路２１１と、第二の流路２１２と、第一の吸引排出部材２０１と、第二の吸引排出部材２０２とを有する。図１では、液保持部１に粒子３５０を含有する溶液３００が保持されている状態を模式的に示している。
【００６７】
なお、本実施形態では、便宜上、液保持部１側を上側、ノズルプレート３側を下側とする。各部位の液保持部１側の面を上面、ノズルプレート３側の面を下面とする。平面視とは対象物をノズルプレート３の上面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物をノズルプレート３の上面の法線方向から視た形状を指すものとする。
【００６８】
液滴吐出手段１００において、液保持部１は、粒子３５０を含有する（粒子３５０が分散された）溶液３００を保持しており、例えば、金属、樹脂、シリコン、セラミックス等から形成することができる。
液保持部１は、液保持部１内を大気に開放する大気開放部１１１を上部に有しており、溶液３００中に混入した気泡を大気開放部１１１から排出可能に構成されている。
【００６９】
ノズルプレート３は、振動部材２を介して液保持部１の下端部に固定されている。
ノズルプレート３の略中心には貫通孔である吐出口（ノズル）１３１が形成されており、液保持部１に保持された溶液３００はノズルプレート３の振動によりノズル１３１から液滴として吐出される。ノズルプレート３の平面形状は、例えば、円形とすることができるが、楕円状や四角形等としてもよい。
ノズルプレート３の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、柔らか過ぎるとノズルプレート３が簡単に振動し、吐出しないときに直ちに振動を抑えることが困難であるため、ある程度の硬さがある材質を用いることが好ましく、金属材料やセラミック材料、ある程度硬さのある高分子材料等を用いることができる。なお、特に粒子３５０に対する付着性の低い材料であることが好ましい。
【００７０】
吐出口（ノズル）１３１は、ノズルプレート３の略中心に実質的に真円状の貫通孔として形成されていることが好ましい。この場合、ノズル１３１の径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、粒子３５０がノズル１３１に詰まることを避けるため、粒子３５０の大きさの２倍以上とすることが好ましい。
【００７１】
振動部材２は、ノズルプレート３の上面側に形成されている。
振動部材２の形状は、ノズルプレート３の形状に合わせて設計することができ、例えば、ノズルプレート３の平面形状が円形である場合には、ノズル１３１の周囲に平面形状が円環状（リング状）の振動部材２を形成することが好ましい。
振動部材２は、例えば、圧電材料の上面及び下面に電圧を印加するための電極を設けた圧電素子であり、振動部材２の上下電極に電圧を印加することによって紙面横方向に圧縮応力が加わりノズルプレート３を振動させることができる。
【００７２】
但し、ノズルプレート３を振動させる振動部材は圧電素子に限られない。例えば、ノズルプレート３上にノズルプレート３とは線膨張係数が異なる材料を貼り付け、加熱することによって線膨張係数の差を利用してノズルプレート３を振動させることが可能である。この際、線膨張係数の異なる材料にヒータを形成し、通電によってヒータを加熱してノズルプレート３を振動させる構成とすることが好ましい。
【００７３】
駆動手段４０は、振動部材２を駆動する。駆動手段４０は、ノズルプレート３を振動させて液滴を形成する吐出波形を振動部材２に付与することができる。
つまり、駆動手段４０は、吐出波形を振動部材２に加え、ノズルプレート３の振動状態を制御することにより、液保持部１に保持された溶液３００をノズル１３１から液滴として吐出させることができる。
【００７４】
粒子３５０を含有する溶液３００において、粒子３５０としては、例えば、金属微粒子、無機微粒子、細胞などが挙げられる。これらの中でも、細胞が好ましい。
【００７５】
溶液３００の溶媒としては、水が最も一般的であるが、これに限定されることはなく、アルコール、鉱物油、植物油等の様々な有機溶媒を用いることができる。
液保持部１に保持される溶液３００の量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１μＬ〜１ｍＬであることが好ましい。特に、細胞懸濁液のように高価な液を使用する際には、少量の液量で液滴を形成する点から、１μＬ〜２００μＬがより好ましい。
【００７６】
第一及び第二の吸引排出部材２０１及び２０２は、第一の流路２１１及び第二の流路２１２により液保持部１と連通されている。
第一及び第二の吸引排出部材２０１及び２０２としては、例えば、シリンジタイプやプランジャータイプの電動ポンプなどの定量液量を吸引、保持、排出可能なポンプなどが挙げられる。
【００７７】
第一の流路２１１及び第二の流路２１２は、いずれも内径２ｍｍ、長さ５０ｍｍのシリコーンゴムチューブである。なお、シリコーンゴムチューブの内径及び長さは、特に制限はなく、適宜選定することができる。
第一の吸引排出部材２０１及び第二の吸引排出部材２０２における各最大吸引液量が、それぞれ第一の流路２１１及び第二の流路２１２の容積より少なくなるように調整されている。これにより、液保持部内で撹拌している液が第一及び第二の吸引排出部材内まで進入しないように調整できるので、吐出対象の種類を変更するごとに、第一及び第二の吸引排出部材内の洗浄又は、第一及び第二の吸引排出部材の交換が不要である。
第一の流路２１１及び第二の流路２１２は、ノズル１３１（又はノズルプレート３）に対して傾斜配置されている。即ち、ノズル１３１を通る中心軸に対して傾いて配置されている。
第一の流路２１１及び第二の流路２１２の配置としては連結部の中心軸の延長線がノズルプレート３と振動部材２により形成される隅部と一致、又は隅部よりもややノズル１３１側になるように配置するのが好適である。
【００７８】
次に、第１の実施形態に係る液滴形成装置２００によって、液滴が形成される過程について説明する。
図２は、液滴形成装置２００により液滴が形成される過程を示す図である。図２は、駆動手段４０から振動部材２に吐出波形を入力し、ノズルプレート３の振動によって液滴３１０を形成した状態を模式的に示している。吐出波形に応じて振動部材２を介してノズルプレート３の振動部材２と接しない部分が振動を起こし、ノズル１３１部分が最も振幅が大きくなる。ノズル１３１の振動により液保持部１内の溶液３００が液滴３１０として吐出される。
【００７９】
＜第２の実施形態＞
図３Ａ〜図３Ｆは、第２の実施形態に係る液滴形成装置２００について、第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２を用いた液の撹拌動作について説明する図である。この第２の実施形態の液滴形成装置において、既に説明した実施形態と同一構成についての説明は省略する。
図３Ａは、横軸を時間［ｓｅｃ］、縦軸を吐出流量［μＬ／ｓｅｃ］としたときの第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２の駆動プロファイル、及びノズルプレート３の駆動プロファイルを示している。
【００８０】
第一の吸引排出部材２０１では、まず、排出動作を行う。このとき粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行う。始めの排出動作に続いて、吸引動作を行う。このとき同様に粒子を巻き上げるための第一の吸引動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の吸引動作を行う。図３Ａに示す通り、第一の吸引排出部材２０１は説明した排出動作と吸引動作を１サイクルとして、排出動作と吸引動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。
【００８１】
次に、第二の吸引排出部材２０２では、まず、吸引動作を行う。このとき粒子を巻き上げるための第一の吸引動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の吸引動作を行う。始めの吸引動作に続いて、排出動作を行う。このとき同様に粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行う。図３Ａに示す通り、第二の吸引排出部材２０２は説明した吸引動作と排出動作を１サイクルとして、吸引動作と排出動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。
更に、第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２で常時撹拌動作を実施しながら、ノズルプレート３が振動されることによるノズル１３１の振動により液保持部１内の溶液３００が液滴３１０として吐出される。ノズルプレート３の振動（即ち、液滴３１０の吐出）は、第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２の初めの吸引排出動作において、第一の排出動作を終えてから開始している。
【００８２】
安定した濃度で粒子を吐出し続けるために、第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２で液保持部１の常時撹拌動作を行うが、粒子濃度の安定のために排出動作あるいは吸引動作を長く行うことが肝要であるが、吸引排出動作の長さは、液保持部１及び第一の流路２１１及び第二の流路２１２）の容量で決定される。
粒子を巻き上げるための第一の排出動作（第一流速）のみで、吸引排出動作を行っては吸引動作を長く行うことができる１サイクルの時間が短く、頻繁に吸引排出動作を行う必要が生じる。一方で、粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作（第二流速）のみでは、沈降を抑制するには十分な流速であるが、粒子の巻き上げ、再撹拌するにはエネルギーが不足している。よって説明したように、粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行うことで、少量でありながら長い連続動作が可能となり、粒子濃度の安定を実現できる。
【００８３】
図３Ｂは、粒子３５０を含有する溶液３００を液保持部１に入れ静置した時の様子を示す図である。
第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２は、第一の流路２１１及び第二の流路２１２により液保持部１と連通されている。第一の流路２１１及び第二の流路２１２はノズル１３１（又はノズルプレート３）に対して傾斜配置されている。即ち、ノズル１３１を通る中心軸に対して傾いて配置されている。
第一の流路２１１及び第二の流路２１２の配置としては、２つの流路が液保持部１と連結する部分の中心軸の延長線がノズルプレート３と振動部材２により形成される隅部と一致、又は隅部よりもややノズル１３１側になるように配置するのが好ましい。
第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２としては、例えば、シリンジタイプ、プランジャータイプの電動ポンプなどの定量液量を吸引、保持、排出可能なポンプが挙げられる。
【００８４】
粒子３５０の自由沈降により、液保持部１の底部に粒子３５０が沈降し、堆積した状態となっている。この状態のまま、駆動手段４０から吐出波形を入力し液滴吐出動作を行うと、ノズル１３１近傍に粒子３５０が凝集しているため、ノズル１３１内に凝集した粒子３５０が詰まってしまい液滴が形成されない、所謂不吐出という不具合が発生する恐れがある。
また、液滴が形成できたとしても、初期の液滴内には大量の粒子３５０が含まれた状態で吐出され、徐々に液滴内に含まれる粒子３５０の含有量は減少し、ノズル上方の粒子３５０が排出されてしまうと上澄み液だけが吐出される状態となり、経時での液滴内の粒子３５０の含有量に大きなばらつきが発生してしまうという不具合がある。
【００８５】
図３Ｂに示すように、第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２のいずれか一方は予め、吸引動作を行い、第一の流路２１１内を負圧状態とすることで、液保持部１内の溶液３００を一定量吸引し、保持する。本実施形態では第一の吸引排出部材２０１が吸引し、保持する例を示している。
【００８６】
図３Ｃから図３Ｆは、第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２を用いた液保持部１に保持された溶液３００の撹拌による粒子３５０の再分散過程を示した図である。
図３Ｃは、第一の吸引排出部材２０１が第一の排出動作を実行し、第二の吸引排出部材２０２が第一の吸引動作を実行している。
第一の吸引排出部材２０１の第一の排出動作により、第一の流路２１１内を正圧状態とし、吸引保持していた溶液３００を液保持部１内に排出する。排出された溶液３００は第一の流路２１１が液保持部１と連結する部分の中心軸と略平行な流れを形成し、ノズルプレート３と振動部材２により形成される隅部に堆積した粒子３５０を液保持部１の壁面に沿った上昇流により、液保持部１の上方に舞い上げる作用をする。液保持部１の壁面に沿って上昇した流れは液面付近で液保持部１の中心に向かう流れとなり、液の流れによってノズル１３１の中心より第二の流路２１２側の粒子３５０が分散された状態となる。
第二の吸引排出部材２０２は第一の吸引動作を行い、第二の流路２１２内を負圧状態とすることで、液保持部１内の溶液３００を一定量吸引し、保持する。
【００８７】
続けて、図３Ｄに示すように、第一の吸引排出部材２０１が第二の排出動作を実行し、第二の吸引排出部材２０２が第二の吸引動作を実行している。
第一の吸引排出部材２０１の第二の排出動作により、第一の流路２１１内を正圧状態とし、吸引保持していた溶液３００を液保持部１内に排出する。排出された溶液３００は、第一の排出動作で舞い上げた粒子３５０の沈降を抑制するための流れを生成・維持する。
【００８８】
更に、図３Ｅに示すように、第一の吸引排出部材２０１が第一の吸引動作を実行し、第二の吸引排出部材２０２が第一の排出動作を実行している。
第二の吸引排出部材２０２の第一の排出動作により、第二の流路２１２内を正圧状態とし、吸引保持していた溶液３００を液保持部１内に排出する。排出された溶液３００は第二の流路２１２が液保持部１と連結する部分の中心軸と略平行な流れを形成し、ノズルプレート３と振動部材２により形成される隅部に堆積した粒子３５０を液保持部１の壁面に沿った上昇流により、液保持部１の上方に舞い上げる作用をする。液保持部１の壁面に沿って上昇した流れは液面付近で液保持部１の中心に向かう流れとなり、液の流れによってノズル１３１の中心より第一の流路２１１側の粒子３５０が分散された状態となる。
第一の吸引排出部材２０１は第一の吸引動作を行い、第一の流路２１１内を負圧状態とすることで、液保持部１内の溶液３００を一定量吸引し、保持する。
【００８９】
続けて、図３Ｆに示すように、第二の吸引排出部材２０２が第二の排出動作を実行し、第一の吸引排出部材２０１が第二の吸引動作を実行している。
第二の吸引排出部材２０２の第二の排出動作により、第二の流路２１２内を正圧状態とし、吸引保持していた溶液３００を液保持部１内に排出する。排出された溶液３００は、第一の排出動作で舞い上げた粒子３５０の沈降を抑制するための流れを生成・維持する。
【００９０】
上記の動作を繰り返すことにより、少量の液量で液保持部１の底部に沈降した粒子３５０を再分散させることが可能である。再分散した状態で図３Ｂ〜図３Ｆに示した液滴形成動作をすることにより、粒子３５０の沈降による不吐出や、経時での吐出された液滴３１０に含まれる粒子３５０の含有濃度の変化を防止することが可能である。
第一の流路２１１と第二の流路２１２は、ノズル１３１を通る中心軸に対して片側によった配置とすると、液保持部１内の粒子３５０の分布が偏ってしまうため、対称配置であることが好ましい。
【００９１】
＜第３の実施形態＞
図４は、第３の実施形態に係る液滴形成装置について、第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２を用いた液の撹拌動作について説明する図である。この第３の実施形態の液滴形成装置において、既に説明した実施形態と同一構成についての説明は省略する。
図４は、横軸を時間［ｓｅｃ］、縦軸を吐出流量［μＬ／ｓｅｃ］としたときの第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２の駆動プロファイル、及びノズルプレート３の駆動プロファイルを示している。
【００９２】
第一の吸引排出部材２０１では、まず、排出動作を行う。このとき粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行い、一度停止した後に粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行う。始めの排出動作に続いて、吸引動作を行う。このとき同様に粒子を巻き上げるための第一の吸引動作を行い、一度停止した後に粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の吸引動作を行う。図４に示す通り、第一の吸引排出部材２０１は説明した排出動作と吸引動作及び停止動作を１サイクルとして、排出動作と吸引動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。
【００９３】
次に、第二の吸引排出部材２０２では、まず、吸引動作を行う。このとき粒子を巻き上げるための第一の吸引動作を行い、一度停止した後に粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の吸引動作を行う。始めの吸引動作に続いて、排出動作を行う。このとき同様に粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行い、一度停止した後に粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行う。図４に示す通り、第二の吸引排出部材２０２は説明した吸引動作と排出動作及び停止動作を１サイクルとして、吸引動作と排出動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。
粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行った後粒子の運動が安定するまで、動作を間欠させ、粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行うことで吸引排出部材２０１、２０２を必要最小限で動作させることが可能である。
【００９４】
＜第４の実施形態＞
図５は、第４の実施形態に係る液滴形成装置について、第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２を用いた液の撹拌動作について説明する図である。この第４の実施形態の液滴形成装置において、既に説明した実施形態と同一構成についての説明は省略する。
図５は、横軸を時間［ｓｅｃ］、縦軸を吐出流量［μＬ／ｓｅｃ］としたときの第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２の駆動プロファイル、及びノズルプレート３の駆動プロファイルを示している。
【００９５】
第一の吸引排出部材２０１では、まず、排出動作を行う。このとき粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行う。始めの排出動作の後に、一度停止して吸引動作を行う。このとき同様に粒子を巻き上げるための第一の吸引動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の吸引動作を行う。図５に示す通り、第一の吸引排出部材２０１は説明した排出動作と吸引動作及び停止動作を１サイクルとして、排出動作と吸引動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。
【００９６】
次に、第二の吸引排出部材２０２では、まず、吸引動作を行う。このとき粒子を巻き上げるための第一の吸引動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の吸引動作を行う。始めの吸引動作の後に、一度停止して排出動作を行う。このとき同様に粒子を巻き上げるための第一の排出動作を行い、続けて粒子の時間に伴う沈降を抑制するための第二の排出動作を行う。図５に示す通り、第二の吸引排出部材２０２は説明した吸引動作と排出動作及び停止動作を１サイクルとして、吸引動作と排出動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。
排出動作から吸引動作に切り替わる際に動作を間欠させ、第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２への負担を低減することができ、装置の長寿命化が実現できる。
【００９７】
＜第５の実施形態＞
図６は、第５の実施形態に係る液滴形成装置について、第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２を用いた液の撹拌動作について説明する図である。この第５の実施形態の液滴形成装置において、既に説明した実施形態と同一構成についての説明は省略する。
図６は、横軸を時間［ｓｅｃ］、縦軸を吐出流量［μＬ／ｓｅｃ］としたときの第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２の駆動プロファイル、及びノズルプレート３の駆動プロファイルを示している。
【００９８】
第一の吸引排出部材２０１では、まず、排出動作を行う。このとき前動作による粒子を巻き上げに関する沈降を抑制するための第一の排出動作を行い、続けて粒子を巻き上げるための第二の排出動作を行う。始めの排出動作に続いて、吸引動作を行う。このとき同様に前動作による粒子を巻き上げに関する沈降を抑制するための第一の吸引動作を行い、続けて粒子を巻き上げるための第二の吸引動作を行う。図６に示す通り、第一の吸引排出部材２０１は説明した排出動作と吸引動作を１サイクルとして、排出動作と吸引動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。
【００９９】
次に、第二の吸引排出部材２０２では、まず、吸引動作を行う。このとき前動作による粒子を巻き上げに関する沈降を抑制するための第一の吸引動作を行い、続けて粒子を巻き上げるための第二の吸引動作を行う。始めの吸引動作に続いて、排出動作を行う。このとき同様に前動作による粒子を巻き上げに関する沈降を抑制するための第一の排出動作を行い、続けて粒子を巻き上げるための第二の排出動作を行う。図６に示す通り、第二の吸引排出部材２０２は説明した吸引動作と排出動作を１サイクルとして、吸引動作と排出動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。
【０１００】
＜第６の実施形態＞
図７は、第６の実施形態に係る液滴形成装置について、第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２を用いた液の撹拌動作について説明する図である。この第６の実施形態の液滴形成装置において、既に説明した実施形態と同一構成についての説明は省略する。
図７は、横軸を時間［ｓｅｃ］、縦軸を吐出流量［μＬ／ｓｅｃ］としたときの第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２の駆動プロファイル、及びノズルプレート３の駆動プロファイルを示している。
【０１０１】
第一の吸引排出部材２０１では、まず、排出動作を行う。このとき始めに巻き上げ動作を行い、時間とともに流速を小さくして沈降を抑制する排出動作を行う。始めの排出動作に続いて、吸引動作を行う。このとき同様に始めに巻き上げ動作を行い、時間とともに流速を小さくして沈降を抑制する吸引動作を行う。図７に示す通り、第一の吸引排出部材２０１は説明した排出動作と吸引動作を１サイクルとして、排出動作と吸引動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。
【０１０２】
次に、第二の吸引排出部材２０２では、まず、吸引動作を行う。このとき始めに巻き上げ動作を行い、時間とともに流速を小さくして沈降を抑制する吸引動作を行う。始めの吸引動作に続いて、排出動作を行う。このとき同様に始めに巻き上げ動作を行い、時間とともに流速を小さくして沈降を抑制する排出動作を行う。図７に示す通り、第二の吸引排出部材２０２は説明した吸引動作と排出動作を１サイクルとして、吸引動作と排出動作を繰り返し連続的に行い、常時撹拌動作を実施する。
なお、いつくかの実施形態を説明してきたがこれらの組み合わせにより最適な駆動プロファイルを得ることも可能である。
【０１０３】
＜第７の実施形態＞
図８及び図９は、第７の実施形態に係る液滴形成装置について、第一の流路２１１及び第二の流路２１２の配置について説明する図である。この第７の実施形態の液滴形成装置において、既に説明した実施形態と同一構成についての説明は省略する。
図８及び図９は、液保持部１、第一の流路２１１、及び第二の流路２１２を平面視した図である。
【０１０４】
図８に示すように、流路の吸引排出口の直径に対して、液保持部の水平断面積が図のように大きく、第一の流路２１１と第二の流路２１２の中心軸線が同一平面となるように配置した場合、第一の吸引排出部材２０１と第二の吸引排出部材２０２が交互に動作する場合はよいが、いずれかの吸引排出部材の吸引動作ともう一方の吸引排出部材の排出動作の一部、又はすべてが同時に実施される場合に、排出動作によって液保持部１内に発生させた撹拌流がもう一方の吸引排出部材の吸引動作により、撹拌流が液保持部１内で広がらず、第一の流路２１１と第二の流路２１２の中心軸線を繋いだ平面付近のみの撹拌流となることが想定される。言い換えると、液保持部１の上面から見て、各流路２１１，２１２の吸引排出口が互いに完全対向する構成の場合は、その対向している一部領域が主に撹拌されることが想定される。
【０１０５】
これに対し、図９に示すように、第一の流路２１１と第二の流路２１２の中心軸線が同一平面とならないように配置することにより、液保持部１の内壁付近の粒子３５０も分散させることが可能となる。また、第一の流路２１１と第二の流路２１２の吸引口（又は排出口）の高さや流路の傾斜角度を互いに違えるようにすることでもよい。また、液保持部１の水平断面が本実施例のように円筒形状の場合に、第一の流路２１１と第二の流路２１２とがそれぞれ対向配置され且つ各吸引排出口の鉛直断面が接線に平行となるように配置してもよい。
【０１０６】
＜第８の実施形態＞
図１０は、第８の実施形態に係る液滴形成装置について、液保持部中の粒子を光学的に検出する方法を説明する図である。この第８の実施形態の液滴形成装置において、既に説明した実施形態と同一構成についての説明は省略する。
図１０に示すように、液滴形成装置２００は、液滴吐出手段１００と、第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２と、光源２２１と、受光素子２２２と、不図示の制御手段とを有する。液滴吐出手段１００としては、第１の実施形態の液滴吐出手段１００と同様である。
【０１０７】
図１０では、粒子懸濁液として粒子（細胞）を特定の色素によって蛍光染色した後に所定の溶液に分散した液を用いており、液保持部１内の粒子３５０としての細胞を含む液滴３１０に光源２２１から発せられる特定の波長を有する光Ｌを照射し細胞から発せられる蛍光を受光素子２２２によって検出することによって計数を行う。このとき、蛍光色素によって細胞を染色する方法に加え、細胞中に元々含まれる分子が発する自家蛍光を利用してもよいし、細胞に蛍光タンパク質（例えば、ＧＦＰ（Ｇｒｅｅｎ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｐｒｏｔｅｉｎ））を生産するための遺伝子を予め導入しておき細胞が蛍光を発するようにしておいてもよい。
光源２２１は、液保持部１内の粒子３５０を含有する溶液３００に光Ｌを照射する。なお、液保持部１は円柱状あるいは角柱状の形態で、光Ｌを透過する部材でできている。また、光Ｌのビーム形状は略円形状である。
また、図１１に示すように液保持部の一部の検知範囲２２３のみ光Ｌを透過するように、検知範囲２２３を除く領域にマスクして検知精度を向上させることも有用である。
【０１０８】
ここで、粒子３５０の直径に対し、光Ｌのビーム直径が１０倍〜１００倍程度であることが好ましい。これは、粒子３５０の位置ばらつきが存在する場合においても、光源２２１からの光Ｌを確実に粒子３５０に照射するためである。
ただし、粒子３５０の直径に対し、光Ｌのビーム直径が１００倍を大きく超えることは好ましくない。これは、粒子３５０に照射される光のエネルギー密度が下がるため、光Ｌを励起光として発する蛍光Ｌｆの光量が低下し、受光素子２２２で検出し難くなるからである。
【０１０９】
光源２２１から発せられる光Ｌはパルス光であることが好ましく、例えば、固体レーザー、半導体レーザー、色素レーザー等が好適に用いられる。光Ｌがパルス光である場合のパルス幅は１０μｓ以下が好ましく、１μｓ以下がより好ましい。単位パルス当たりのエネルギーとしては、集光の有無等、光学系に大きく依存するが、概ね０．１μＪ以上が好ましく、１μＪ以上がより好ましい。
【０１１０】
受光素子２２２は、溶液３００に蛍光染色細胞３５０が含有されていた場合に、蛍光染色細胞３５０が光Ｌを励起光として吸収して発する蛍光Ｌｆを受光する。蛍光Ｌｆは、蛍光染色細胞３５０から四方八方に発せられるため、受光素子２２２は蛍光Ｌｆを受光可能な任意の位置に配置することができる。この際、コントラストを向上するため、光源２２１から出射される光Ｌが直接入射しない位置に受光素子２２２を配置することが好ましい。
【０１１１】
受光素子２２２は、蛍光染色細胞３５０から発せられる蛍光Ｌｆを受光できる素子であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、液滴に特定の波長を有する光を照射して液滴内の細胞からの蛍光を受光する光学センサが好ましい。
受光素子２２２としては、例えば、フォトダイオード、フォトセンサ等の１次元素子が挙げられるが、高感度な測定が必要な場合には、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオードを用いることが好ましい。受光素子２２２として、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、ゲートＣＣＤ等の２次元素子を用いてもよい。
【０１１２】
なお、光源２２１が発する光Ｌと比較して蛍光染色細胞３５０の発する蛍光Ｌｆが弱いため、受光素子２２２の前段（受光面側）に光Ｌの波長域を減衰させるフィルタを設置してもよい。これにより、受光素子２２２において、非常にコントラストの高い蛍光染色細胞３５０の画像を得ることができる。フィルタとしては、例えば、光Ｌの波長を含む特定波長域を減衰させるノッチフィルタ等を用いることができる。
【０１１３】
また、前述のように、光源２２１から発せられる光Ｌはパルス光であることが好ましいが、光源２２１から発せられる光Ｌを連続発振の光としてもよい。
【０１１４】
制御手段は、第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２及び光源２２１を制御する機能を有している。また、制御手段は、受光素子２２２が受光した光量に基づく情報を入手し、蛍光染色細胞３５０の個数（ゼロである場合も含む）を計数する機能を有している。
第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２における、第一の吸引排出動作と第二の吸引排出動作に関して、計数した蛍光染色細胞３５０の個数に予め閾値を設け、個数に応じて、第一及び第二の吸引排出動作の速度を決定する。
あるいは、第一及び第二の吸引排出部材２０１、２０２における、第一の吸引排出動作と第二の吸引排出動作に関して、計数した蛍光染色細胞３５０の個数に予め閾値を設け、個数に応じて、第一及び第二の吸引排出動作の動作時間を調整してもよい。
【０１１５】
本発明の液滴形成装置は、少ない撹拌流量で、粒子の分散及び沈降防止を実現することができる液滴吐出手段を有しているので、各種分野に好適に用いられるが、以下に説明する本発明の分注装置に特に好適に用いられる。
【０１１６】
（分注装置）
本発明の分注装置は、本発明の上記液滴形成装置を有し、制御手段を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の手段を有する。
分注装置は、被着対象物に対して液滴を吐出し、着滴させる。
【０１１７】
＜被着対象物＞
被着対象物は、液滴形成装置の液滴吐出手段から吐出された液滴が着滴する部材である。
被着対象物としては、吐出された液滴が付着することができれば、その材質、形状、大きさ、構造などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
被着対象物の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、半導体、セラミックス、金属、ガラス、石英ガラス、プラスチックスなどで形成されたものが好適に挙げられる。
被着対象物の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、板状、プレート状などが好ましい。
被着対象物の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単層構造であっても複数層構造であっても構わない。
被着対象物としては、複数の凹部が形成されたウェルプレート、凹部を有さないガラスプレートなどが挙げられる。これらの中でも、ウェルプレートが好ましい。
ウェルプレートを用いると、液滴形成装置の粒子数計数手段が、液滴に含まれる粒子の数が０個であると判定したとき、液滴吐出手段が、同じ凹部に対して液滴を再度吐出することが、凹部に確実に粒子を分注することができる点から好ましい。
ウェルプレートに設ける凹部の数は、複数であり、２以上が好ましく、５以上がより好ましく、５０以上が更に好ましい。
【０１１８】
＜制御手段＞
制御手段は、液滴吐出手段と被着対象物との相対的な位置関係を制御する手段であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、メインメモリなどを有し、分注装置全体の動作を制御するための制御プログラムに基づいて各種処理を実行する。
【０１１９】
＜その他の手段＞
その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、記録手段、培養手段、加熱手段、撹拌手段、洗浄手段などを有することが好ましい。
【０１２０】
本発明の分注装置は、例えば、再生医療、医薬、化粧品、化学物質の安全性や効能の評価などの各種分野に幅広く用いることができる組織体、特に三次元組織体の作製に好適に用いられる。
【０１２１】
ここで、本発明の分注装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜分注装置の第１の実施形態＞
図１２は、第１の実施形態の分注装置の一例を示す概略図である。第１の実施形態の分注装置２５０では、本発明の液滴形成装置を、被着対象物の凹部に粒子を分注する分注装置として用いる形態である。なお、第１の実施形態の分注装置において、既に説明した実施の形態と同一の構成については、同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１２２】
図１２に示す分注装置２５０は、液滴形成装置２００と、被着対象物３０１と、ステージ４００と、制御手段５００とを有している。
液滴形成装置２００としては、図１に示す第１の実施形態の液滴形成装置２００を用いている。
【０１２３】
被着対象物３０１は、移動可能に構成されたステージ４００上に配置されている。被着対象物３０１には、液滴形成装置２００の液滴吐出手段１００から吐出された液滴３１０が着滴する複数の凹部（ウェル）３１１が形成されている。
制御手段５００は、ステージ４００を移動させ、液滴形成装置２００の液滴吐出手段１００とそれぞれの凹部３１１との相対的な位置関係を制御する。これにより、液滴形成装置２００の液滴吐出手段１００からそれぞれの凹部３１１中に順次粒子３５０を含む液滴３１０を吐出することができる。
【０１２４】
制御手段５００は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メインメモリ等を含む構成とすることができる。この場合、制御手段５００の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現できる。但し、制御手段５００の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、制御手段５００は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。
【０１２５】
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
＜１＞  吐出口と、
前記吐出口を有する液保持部と、
前記液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、
を有し、
前記吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行うことを特徴とする液滴吐出手段である。
＜２＞  前記吐出口が設けられたノズルプレートと、
前記ノズルプレートを振動させて、前記吐出口から液滴を吐出させる振動部材と、を有する前記＜１＞に記載の液滴吐出手段である。
＜３＞  前記吸引排出部材が、第一及び第二の吸引排出部材を少なくとも有し、
前記第一の吸引排出部材が吸引又は排出中は、前記第二の吸引排出部材はそれぞれ非吸引又は非排出であり、
第一の吸引乃至排出モードと、前記第一の吸引乃至排出モードより排出速度の小さい第二の吸引乃至排出モードで吸引排出動作を繰返し行う前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
＜４＞  前記第一の排出モードと前記第二の排出モードが連続して動作する前記＜３＞に記載の液滴吐出手段である。
＜５＞  前記第一の排出モードと前記第二の排出モードが連続して動作し、
前記第二の排出モードに連続して前記第一の吸引モードが動作する前記＜３＞から＜４＞のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
＜６＞  前記第一の排出モードの時間が、前記第二の排出モードの時間よりも短い前記＜３＞から＜５＞のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
＜７＞  前記吸引排出部材が、第一及び第二の吸引排出部材を少なくとも有し、
前記第一の吸引排出部材が吸引又は排出中は、前記第二の吸引排出部材はそれぞれ非吸引又は非排出であり、
吸引乃至排出開始時よりも吸引排出完了時の方が、排出速度が小さい前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
＜８＞  排出動作と次の吸引動作が連続して動作する前記＜７＞に記載の液滴吐出手段である。
＜９＞  前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、前記第一の排出モードの排出速度と前記第二の排出モードの排出速度を決定する前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
＜１０＞  前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、前記第一の排出モードの排出時間及び前記第二の排出モードの排出時間を決定する前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
＜１１＞  前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、吸引乃至排出開始時の排出速度を決定する前記＜１＞から＜１０＞のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
＜１２＞  前記液保持部内の粒子の分散状態を検知する検知部材を有し、
前記粒子の分散状態に応じて、吸引乃至排出開始時の排出速度及び吸引乃至排出完了時の排出速度の傾きを決定する前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
＜１３＞  前記液保持部内の粒子の分散状態の検知範囲を制限する検知範囲制限部材を有する前記＜１＞から＜１２＞のいずれかに記載の液滴吐出手段である。
＜１４＞  前記＜１＞から＜１３＞のいずれかに記載の液滴吐出手段を有することを特徴とする液滴形成装置である。
＜１５＞  液滴に含まれる粒子を計数する粒子数計数手段を有する前記＜１４＞に記載の液滴形成装置である。
＜１６＞  前記液滴が、光を照射されたときに発光可能な粒子を含む前記＜１４＞又は＜１５＞に記載の液滴形成装置である。
＜１７＞  前記光を照射されたときに発光可能な粒子が、細胞である前記＜１６＞に記載の液滴形成装置である。
＜１８＞  前記光を照射されたときに発光可能な粒子が、蛍光色素によって染色された細胞及び蛍光タンパク質を発現可能な細胞の少なくともいずれかである前記＜１６＞又は＜１７＞に記載の液滴形成装置である。
＜１９＞  液を保持する液保持部と、
前記液保持部内の液を吸引及び排出する吸引排出部材と、
を有し、
前記吸引排出部材の排出速度を変化させて吸引排出動作を行うことを特徴とする撹拌装置である。
＜２０＞  前記＜１４＞から＜１８＞のいずれかに記載の液滴形成装置を有することを特徴とする分注装置である。
【０１２６】
前記＜１＞から＜１３＞のいずれかに記載の液滴吐出手段、前記＜１４＞から＜１８＞のいずれかに記載の液滴形成装置、前記＜１９＞に記載の撹拌装置、及び前記＜２０＞に記載の分注装置によると、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２７】
【特許文献１】特開平８−２７６５９９号公報
【特許文献２】特開２０１４−０９４４８５号公報
【符号の説明】
【０１２８】
１      液保持部
２      振動部材
３      ノズルプレート
４０      駆動手段
１００      液滴吐出手段
１３１      吐出口
２００      液滴形成装置
２０１      第一の吸引排出部材
２０２      第二の吸引排出部材
２１１      第一の流路
２１２      第二の流路
３１０      液滴
３５０      粒子
【図１】
2019154352.tif 000003
【図２】
2019154352.tif 000004
【図３Ａ】
2019154352.tif 000005
【図３Ｂ】
2019154352.tif 000006
【図３Ｃ】
2019154352.tif 000007
【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019154352.tif 000014
【図８】
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【図９】
2019154352.tif 000016
【図１０】
2019154352.tif 000017
【図１１】
2019154352.tif 000018
【図１２】
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