(57)【要約】  バイオロジカルカートリッジ、バイオロジカルカートリッジアセンブリ、ミクロスフェア調製装置、シェルアセンブリ装置、バイオブロック調製器具、バイオロジカルインク調製器具、およびバイオロジカルインク調製システム。バイオロジカルカートリッジ（１３１）は：キャビティを有するカートリッジハウジング（１３１１）と；キャビティ内に具備されキャビティを互いから隔離された第１の収容用キャビティ（１３１３）および第２の収容用キャビティ（１３１４）へと分割する隔離壁（１３１２）と；カートリッジハウジング（１３１１）上に具備され第１の収容用キャビティ（１３１３）と連通させられ、第２の収容用キャビティ（１３１４）から流体的に隔離されている第１のカートリッジ入口（１３１５１）および第１のカートリッジ出口（１３１５３）と；カートリッジハウジング（１３１１）上に具備され、第２の収容用キャビティ（１３１４）と連通させられている第２のカートリッジ入口（１３１５２）および第２のカートリッジ出口（１３１５４）と；第２の収容用キャビティ（１３１４）内に位置設定され、第１の収容用キャビティ（１３１３）および第１のカートリッジ出口（１３１５３）と連通させられている内部流路（１３１６）と；を含む。
2021530199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを伴うインクカートリッジシェル（１３１１）と；
前記キャビティ内に配設され、互いから流体的に隔離されている第１の収容用チャンバ（１３１３）および第２の収容用チャンバ（１３１４）へと前記キャビティを分割する分割壁（１３１２）と；
前記インクカートリッジシェル（１３１１）上に配設され、前記第１の収容用チャンバ（１３１３）と連通させられている、第１のインクカートリッジ入口（１３１５１）および第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）と；
前記インクカートリッジシェル（１３１１）上に配設され、前記第２の収容用チャンバ（１３１４）と連通させられている、第２のインクカートリッジ入口（１３１５２）および第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）と；
前記第２の収容用チャンバ（１３１４）内に位置設定され内部の流体から隔離され、かつ前記第１の収容用チャンバ（１３１３）を前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）と連通させている内側流路（１３１６）と；
を含む、バイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項２】
前記第１の収容用チャンバ（１３１３）が前記第２の収容用チャンバ（１３１４）と整合するように配設され、前記第１のインクカートリッジ入口（１３１５１）が前記第２のインクカートリッジ入口（１３１５２）に隣接して配設され、前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）が前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）に隣接して配設され、前記第１のインクカートリッジ入口（１３１５１）、前記第２のインクカートリッジ入口（１３１５２）、前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）および前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）が前記インクカートリッジシェル（１３１１）の頂部または側面上に配設されている、請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項３】
前記分割壁（１３１２）が、一定の角度で配設された多数の壁セグメントを含み、前記内側流路（１３１６）が、前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）と前記内側流路（１３１６）の長さを最小限に抑える前記多数の壁セグメントのうちの１つとの間で連結されている、請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項４】
前記インクカートリッジシェル（１３１１）の内側底部表面が、第１の収容用チャンバ（１３１３）内に位置設定された第１の底部表面と前記第２の収容用チャンバ（１３１４）内に位置設定された第２の底部表面とを含み；
前記第１の底部表面が、第１の低位ゾーンまたは第１の低位点を含み、そこから離れた場所からこのゾーンまたは点まで前記第１の底部表面が漸進的に下降しており；かつ／または
前記第２の底部表面が、第２の低位ゾーンまたは第２の低位点を含み、そこから離れた場所からこのゾーンまたは点まで前記第２の底部表面が漸進的に下降している、
請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項５】
前記インクカートリッジシェル（１３１１）が、外部で反対側に配設されたインクカートリッジ位置付け用構造（１３１１２）および弾性スナップイン構造（１３１１３）を含み；かつ／または
前記インクカートリッジシェル（１３１１）が、多数のバイオインクカートリッジ（１３１）を連結してバイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）を形成するように構成された連結用構造（１３１１４）を含む、
請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項６】
中央貫通孔を有し、前記第１のインクカートリッジ入口（１３１５１）、前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）、前記第２のインクカートリッジ入口（１３１５２）および前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）内にそれぞれに配設されている第１の封止用構造（１３５）を含む、請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項７】
前記第１の収容用チャンバ（１３１３）内に配設され、前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）の半径方向外側から下向きに延在する第１のガイド壁（１３１７）；および／または
前記第２の収容用チャンバ（１３１４）内に配設され、前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）の半径方向外側から下向きに延在する第２のガイド壁（１３１８）；
をさらに含む、請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項８】
前記キャビティ内に配設され、前記第１のインクカートリッジ入口（１３１５１）、前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）、前記第２のインクカートリッジ入口（１３１５２）または前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）のうちの少なくとも１つに位置設定されている補強用構造（１３１９）をさらに含む、請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項９】
前記第１の収容用チャンバのチャンバ壁表面または前記第２の収容用チャンバのチャンバ壁表面のうちの少なくとも１つが疎水性である、請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項１０】
前記第１の収容用チャンバ（１３１３）と前記第２の収容用チャンバ（１３１４）との体積比が１０：１〜２５：１である、請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）を含む、バイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）。
【請求項１２】
少なくとも１つの第１のコネクタ流路（１３３１１）および／または少なくとも１つの第２のコネクタ流路（１３３１２）を有するコネクタ本体（１３３１）であって、前記第１のコネクタ流路（１３３１１）の出口端部が前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第１のインクカートリッジ入口（１３１５１）と連通させられ、前記第２のコネクタ流路（１３３１２）の出口端部が前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第２のインクカートリッジ入口（１３１５２）と連通させられている、コネクタ本体（１３３１）と；
前記コネクタ本体（１３３１）上に連結された流体コネクタ（１３３２）であって、前記第１のコネクタ流路（１３３１１）の入口端部が流体コネクタ（１３３２）と連結され、前記第２のコネクタ流路（１３３１２）の入口端部が流体コネクタ（１３３２）と連結されている、流体コネクタ（１３３２）と；
を含む統合型コネクタ（１３３）をさらに含む、請求項１１に記載のバイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）。
【請求項１３】
前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）と連結されたパイプラインが中を通過するための少なくとも１つの第１の貫通孔（１３４１３）；および／または
前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）と連結されたパイプラインが中を通過するための少なくとも１つの第２の貫通孔（１３４１５）；
を有する統合ヘッド本体（１３４１）を含む出口統合ヘッド（１３４）をさらに含む、請求項１１に記載のバイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）。
【請求項１４】
前記統合ヘッド本体（１３４１）が：
前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）をマイクロ流体チップの第２のチップ入口（１４２１）と連結するパイプラインが中を通過するための少なくとも１つの第３の貫通孔（１３４１４）；および／または
前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）を前記マイクロ流体チップの第１のチップ入口（１４１１）と連結するパイプラインが中を通過するための少なくとも１つの第４の貫通孔（１３４１６）；
を有する、請求項１３に記載のバイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）。
【請求項１５】
前記出口統合ヘッド（１３４）がガイド構造を含み、前記ガイド構造が、前記第１の貫通孔（１３１４３）を通過する前記パイプラインを、前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）を通って前記第１の収容用チャンバ（１３１３）内へと導き、かつ／または前記第２の貫通孔（１３４１５）を通過する前記パイプラインを、前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）を通って前記第２の収容用チャンバ（１３１４）内へと導くように構成されている、請求項１３に記載のバイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）。
【請求項１６】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）を含むか、または、請求項１１ないし１５のいずれか１項に記載のバイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）を含む、ミクロスフェア調製装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）を含むか、または請求項１１ないし１５のいずれか１項に記載のバイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）を含む、バイオブロック調製器具。
【請求項１８】
せん断液体を保管するためのせん断液体保管空間およびミクロスフェアの調製のためのミクロスフェア原液を保管するためのミクロスフェア原液保管空間を含むミクロスフェア調製材料保管装置と；
前記ミクロスフェア原液保管空間と連通させられた第１のチップ入口と前記せん断液体保管空間と連通させられた第２のチップ入口とを含むマイクロ流体チップであって、前記ミクロスフェア原液が、前記マイクロ流体チップ内の前記せん断液体により微小滴へとせん断され、微小滴・せん断液体の混合物が前記マイクロ流体チップのチップ出口から出力される、マイクロ流体チップと；
前記微小滴・せん断液体混合物を受入れるため前記マイクロ流体チップの前記チップ出口と連結された硬化装置入口を含む硬化装置であって、前記微小滴が前記硬化装置内で前記硬化されたミクロスフェアを形成する、硬化装置と；
を含むミクロスフェア調製装置。
【請求項１９】
前記ミクロスフェア原液および前記せん断液体を前記マイクロ流体チップ内に駆動し、前記せん断液体を駆動して前記マイクロ流体チップ内の前記ミクロスフェア原液をせん断して前記微小滴を形成し、かつ前記微小滴・せん断液体混合物を駆動して前記マイクロ流体チップから流出させるために、前記ミクロスフェア調製材料保管装置と連結されたミクロスフェア調製材料圧送装置を含み；ここで前記ミクロスフェア調製材料圧送装置は、それぞれ前記ミクロスフェア調製材料保管装置の前記せん断液体保管空間および前記そのミクロスフェア原液保管空間に対して気体を圧送して、前記せん断液体保管空間内の圧力を変更することによって前記せん断液体が流動できるようにし、かつ前記ミクロスフェア原液保管空間内の圧力を変更することによって前記ミクロスフェア原液が流動できるようにし；かつ気体オンオフスイッチが、前記ミクロスフェア調製材料圧送装置と前記せん断液体保管空間との間、ならびに前記ミクロスフェア調製材料圧送装置と前記ミクロスフェア原液保管空間との間にそれぞれ配設されている、請求項１８に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項２０】
前記ミクロスフェア調製材料保管装置が、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の前記バイオインクカートリッジ（１３１）を含むか、または請求項１１ないし１５のいずれか１項に記載の前記バイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）を含み、前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第１の収容用チャンバ（１３１３）が前記せん断液体保管空間を形成し、前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第２の収容用チャンバ（１３１４）が前記ミクロスフェア原液保管空間を形成する、請求項１８に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項２１】
ミクロスフェア調製材料保管装置が、それぞれ中へ形成された保管空間を伴う少なくとも２つの保管容器を含み、保管空間が前記ミクロスフェア原液保管空間または前記せん断液体保管空間として作用する、請求項１８に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項２２】
前記マイクロ流体チップと前記硬化装置との間に配設されかつ前記マイクロ流体チップの前記チップ出口（１４１２）および前記硬化装置の前記硬化装置入口と連通させられたバッファ流路を含むバッファ装置（１５０）を含み、前記バッファ流路が前記微小滴・せん断液体混合物の流れを緩衝または誘導するように構成されている、請求項１８に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項２３】
前記バッファ装置（１５０）が：
前記微小滴・せん断液体混合物を受入れるために前記マイクロ流体チップの前記チップ出口（１４１２）と連通させられた混合物受入ポート（１５１１１）と；
前記バッファ装置（１５０）から前記微小滴・せん断液体混合物を出力するために前記硬化装置入口と連通させられた混合物出力ポート（１５１２１）と；
前記混合物受入ポート（１５１１１）と前記混合物出力ポート（１５１２１）との間に配設され、前記混合物受入ポート（１５１１１）から混合物出力ポート（１５１２１）まで漸進的に減少する断面積を有するテーパ付きセグメントを含む前記バッファ流路と；
を含むバッファ本体（１５１）を含む、請求項２２に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項２４】
前記テーパ付きセグメントが、前記混合物受入ポート（１５１１１）から前記混合物出力ポート（１５１２１）まで漸進的に減少する断面積を有する弧状流路を含む、請求項２３に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項２５】
前記バッファ流路がさらに、前記流動方向で前記テーパ付きセグメントの下流側に位置設定された等断面セグメントを含む、請求項２３に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項２６】
前記マイクロ流体チップが、前記混合物受入ポート（１５１１１）と同時に連通させられた多数のチップ出口（１４１２）を含む、請求項２３に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項２７】
前記バッファ装置（１５０）が第３の封止用構造（１５３）を含み、この構造を通して前記混合物受入ポート（１５１１１）が直接前記マイクロ流体チップの前記チップ出口（１４１２）と密閉して連結されている、請求項２６に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項２８】
前記バッファ装置（１５０）がさらに、混合物受入ポート（１５１１１）で受入れられた前記微小滴・せん断液体混合物のレベルに等しいかまたはそれより上のレベルを前記バッファ流路内で維持するべく前記バッファ流路まで作られた、せん断液体を受入れるように構成されたせん断液体受入ポート（１５２１）を含む、請求項２３に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項２９】
前記硬化装置が硬化装置出口および前記硬化装置入口を前記硬化装置出口と連結する硬化用流路を含み、前記硬化装置入口が、前記微小滴・せん断液体混合物を受入れるべく前記マイクロ流体チップの前記チップ出口（１４１２）と連通させられており；前記微小滴・せん断液体混合物が前記硬化用流路を通って流動するプロセス中に、前記微小滴が硬化済みミクロスフェアを形成し；ミクロスフェア・せん断液体混合物が、前記ミクロスフェアおよび前記せん断液体で形成され、前記硬化装置出口から出力される、請求項１８に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項３０】
前記硬化用流路が、外向きまたは内向きに螺旋状に巻回されている、請求項２９に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項３１】
前記硬化用流路が、前記硬化用流路入口から前記硬化用流路出口まで漸進的に減少する断面積を有するテーパ付きセグメントを含む、請求項２９に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項３２】
前記硬化装置がコイルパイプ（１６２）を含み、その中に前記硬化用流路が形成される、請求項２９に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項３３】
前記硬化装置がさらに、外向きまたは内向きに巻回された螺旋溝が具備されたディスク本体（１６１）を含み、前記コイルパイプ（１６２）が前記螺旋溝の中に配設されている、請求項３２に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項３４】
前記硬化装置が：
前記微小滴と混合しない受入液体を収容し、前記マイクロ流体チップの前記チップ出口から出力された前記微小滴が前記受入液体に入らせることができ、前記微小滴が前記受入液体中で前記ミクロスフェアへと硬化されるように構成されている受入容器（２１）と；
前記硬化済みミクロスフェアが形成される前に、前記受入液体中で前記微小滴を互いから離隔させるように構成されている隔離制御ユニットと；
を含む、請求項１８に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項３５】
前記隔離制御ユニットが、前記受入容器（２１）、前記受入流体、前記マイクロ流体チップの前記チップ出口、または前記マイクロ流体チップの前記チップ出口と連結された出力パイプライン（１８）の出口（１８Ａ）のうちの少なくとも１つを操作することによって前記ミクロスフェアを形成するために、前記受入液体中で前記微小滴を互いから離隔させる、請求項３４に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項３６】
前記隔離制御ユニットが、
前記受入液体が前記微小滴を受入れるときに前記受入容器（２１）の位置を変更するために、前記受入容器（２１）と駆動連結状態にある、容器シフト装置；
前記受入液体が前記微小滴を受入れるときに循環するべく前記受入液体を駆動するように構成されている流体循環駆動装置；
前記受入液体が前記微小滴を受入れるときに前記受入液体中に気泡を生成するように構成されている気泡発生装置；または
前記受入液体が前記微小滴を受入れるときに前記受入液体を撹拌するように構成されている撹拌装置、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項３４に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項３７】
前記マイクロ流体チップの前記チップ出口と連結された前記出力パイプライン（１８）を含み、前記硬化装置がさらに前記出力パイプライン（１８）の出口（１８Ａ）の位置を調整するための出口位置調整ユニット（２２）を含む、請求項３４に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項３８】
前記受入液体が前記微小滴を受入れるときに、前記マイクロ流体チップの前記チップ出口または前記マイクロ流体チップの前記チップ出口と連結された前記出力パイプライン（１８）の前記出口（１８Ａ）のうちの少なくとも１つが、前記受入液体レベルの下方に位置設定されている、請求項３４に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項３９】
前記硬化装置の下流側に位置設定され、そこから出力された前記ミクロスフェア・せん断液体混合物を収集するように構成された収集装置（１７０）を含む、請求項１８に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項４０】
前記収集装置（１７０）を予め設定された温度または予め設定された温度範囲内に保つための収集装置温度制御ユニットを含む、請求項３９に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項４１】
前記収集装置（１７０）が；
混合物受入ポートおよびせん断液体出力ポートを含む混合物収集容器（１７１）であって、前記硬化装置には前記硬化装置出口が具備され、前記混合物収集容器（１７１）の前記混合物受入ポートが、前記ミクロスフェア・せん断液体混合物を受入れるために前記硬化装置出口と連通させられている、混合物収集容器（１７１）と；
前記混合物収集容器（１７１）の前記せん断液体出力ポートと連通させられてそこから前記せん断液体を受入れる前記せん断液体受入ポート（１５２１）を含む、せん断液体収集容器（１７２）と；
を含む、請求項３９に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項４２】
前記マイクロ流体チップと前記硬化装置との間に配設され、かつそれぞれ前記マイクロ流体チップの前記チップ出口（１４１２）および前記硬化装置の前記硬化装置入口と連通させられたバッファ流路を含むバッファ装置（１５０）を含み、前記バッファ流路が前記微小滴・せん断液体混合物の流れを緩衝または誘導するように構成されており；
前記収集装置（１７０）が、前記せん断液体収集容器（１７２）と連通させられた入口および前記バッファ流路と連通させられた出口が具備されているせん断液体循環ポンプ（１７３）を含み；前記せん断液体循環ポンプ（１７３）が、前記せん断液体収集容器（１７２）から前記バッファ装置（１５０）の前記バッファ流路に戻るように前記せん断液体を注入する、
請求項４１に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項４３】
前記ミクロスフェアの調製プロセスを監視するための監視装置（１８０）をさらに含み、前記監視装置（１８０）が位置調整可能カメラ（１８３）を含む、請求項１８に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項４４】
前記ミクロスフェア調製プロセスを制御するための制御装置をさらに含む、請求項１８に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項４５】
前記ミクロスフェア調製材料保管装置または前記マイクロ流体チップのうちの少なくとも１つを予め設定された温度または予め設定された温度範囲内に保つためのミクロスフェア調製材料温度制御ユニットを含み；かつ／または、前記硬化装置を予め設定された温度または予め設定された温度範囲内に保つための硬化装置温度制御ユニットを含む、請求項１８に記載のミクロスフェア調製装置。
【請求項４６】
請求項１８ないし４５のいずれか１項に記載のミクロスフェア調製装置を含むバイオブロック調製器具。
【請求項４７】
ミクロスフェアまたはミクロスフェアと少なくとも１つのシェルから成る組成構造を被覆するためのシェルアセンブリ装置において：
清浄液体を保管するための清浄液体保管空間およびシェル液体を保管するためのシェル液体保管空間を含む多数の保管空間を含むシェル調製材料保管装置と；
内部で前記ミクロスフェアまたは前記組成構造が前記清浄液体で清浄され、次に前記シェル液体により被覆されて、前記ミクロスフェアまたは前記組成構造の各々の周りにシェルを形成する、組立装置と；
を含むシェルアセンブリ装置。
【請求項４８】
前記清浄液体および／または前記シェル液体を駆動して流動させるように構成されたシェル調製材料圧送装置を含む、請求項４７に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項４９】
前記組立装置が、単一組立空間または仕切型組立空間を含み、この空間内で、前記ミクロスフェアまたは前記組成構造が前記清浄液体で清浄され、次に前記シェル液体によって被覆されて前記ミクロスフェアまたは前記組成構造の各々の周りにシェルを形成する、請求項４７に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項５０】
前記組立装置（２５０）が前記清浄液体保管空間および前記シェル液体保管空間と連通状態にある前記組立空間を含み；前記シェルアセンブリ装置が、管本体（２３１）ならびに、前記管本体（２３１）上に配設されこの管本体と連通させられた多数の入口コネクタおよび１つの出口コネクタ（２３３）を含む流体切換管（２３０）を含み、前記多数の入口コネクタは前記清浄液体保管空間と連結された清浄液体入口コネクタおよび前記シェル液体保管空間と連結されたシェル液体入口コネクタを含み、前記出口コネクタ（２３３）が前記組立装置（２５０）の前記組立空間と連通状態にある、請求項４９に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項５１】
前記組立装置（２５０）が、前記清浄液体保管空間およびシェル液体保管空間と連通状態にある前記組立空間を含み、前記シェルアセンブリ装置がさらに、前記保管空間のうちの１つと連通させられかつ他のものからは連結解除されるように前記組立空間を選択的に制御する切換え制御装置（２４０）を含む、請求項４９に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項５２】
前記切換え制御装置（２４０）が回転シャフト（２４２）および回転不能な形で回転シャフト（２４２）上に配設された多数の制御カムを含み；前記多数の制御カムが前記多数の入口コネクタに対応して一対一で配設されており；前記回転シャフト（２４２）が、前記保管空間と前記組立空間を連結する前記パイプラインのオンオフ状態を操作するために前記多数の制御カムの回転角度を変更するべく回転するように構成されている、請求項５１に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項５３】
前記組立空間がホースを通って前記対応する保管空間と連結され、前記切換え制御装置（２４０）がさらに、前記多数の入口コネクタに対応して一対一で配設された多数の伝動ユニット（２４４）を含み；前記伝動ユニット（２４４）がストッパ（２４４３）と移動部材（２４４１）を含み、前記移動部材（２４４１）は前記ストッパ（２４４３）と前記対応する制御カムの間に位置設定され；前記ホースが前記対応する伝動ユニット（２４４）のストッパ（２４４３）と前記移動部材（２４４１）の間に位置設定され、前記制御カムの前記角度の変更を通して前記移動部材（２４４１）と前記ストッパ（２４４３）の間の間隙を調整することによって開放または閉鎖するように操作される、請求項５１に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項５４】
前記組立装置（２５０）が、組立て容器およびフィルタエレメント（２５２）を含み、前記ミクロスフェアが、前記組立て容器および前記フィルタエレメント（２５２）により画定された組立空間内で清浄およびシェルアセンブリに付される、請求項４９に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項５５】
前記組立て容器が組立管（２５１）を含み、この組立管内に前記組立空間が形成され；液体受入ポート（２５１１）が前記組立管（２５１）の上端部に具備され、その下端部には開口部（２５１２）が具備され；前記フィルタエレメント（２５２）が前記開口部（２５１２）の底部に配設されている、請求項５４に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項５６】
前記組立装置（２５０）がさらに、液体受入空間を含む受入座部（２５４）を含み、前記組立管（２５１）および前記フィルタエレメント（２５２）が前記受入座部（２５４）上に配設され、前記液体受入空間の上方に位置設定されている、請求項５５に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項５７】
前記受入座部（２５４）がさらに、前記液体受入空間と連通させられているドレナージ流路（２５４２）を含み；前記シェルアセンブリ装置がさらに、吸引装置および液体廃棄物保管容器（２７１）を含み；前記吸引装置がドレナージ流路（２５４２）と前記液体廃棄物保管容器（２７１）の間に連結されて、前記液体を前記液体受入空間から前記液体廃棄物保管容器（２７１）まで吸引する、請求項５６に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項５８】
前記ミクロスフェアまたは前記組成構造が清浄され前記シェルが組立てられた時点で、前記清浄液体および／または前記シェル液体を振動させる振動装置をさらに含む、請求項４７に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項５９】
前記組立装置が、前記清浄液体保管空間と連通状態にある噴霧器（３６）を含み、前記噴霧器（３６）が、前記組立空間内で前記ミクロスフェアまたは前記組成構造をすすぐために前記清浄液体を噴霧するように構成されている、請求項４９に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項６０】
前記組立装置が、濾液容器（３３）および前記ミクロスフェアまたは前記組成構造を収容するために前記濾液容器（３３）の上に位置設定されている第１の収容用スクリーン（３５）を含み；前記組立空間が、前記第１の収容用スクリーン（３５）の収容空間を含み；前記噴霧器（３６）が、前記第１の収容用スクリーン（３５）の前記収容空間内で前記ミクロスフェアまたは前記組成構造をすすぐために、前記第１の収容用スクリーン（３５）上のスクリーン開口部に向かって配設され；前記濾液容器（３３）が、前記第１の収容用スクリーンから前記清浄液体を受入れるように構成されている、請求項５９に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項６１】
前記組立装置が、シールカバー（３７）および吸引装置を含み；前記シールカバー（３７）が、前記噴霧器（３６）と前記第１の収容用スクリーン（３５）の前記スクリーン開口部の間に位置設定され、前記噴霧器（３６）および前記第１の収容用スクリーン（３５）の前記スクリーン開口部の周囲をカバーし；前記吸引装置が、前記濾液容器（３３）内で流体を吸引するため前記濾液容器（３３）と連通させられている、請求項６０に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項６２】
前記シェルアセンブリ材料保管装置が、前記シェル液体保管空間を有するシェル液体容器（９２）を含み；前記組立装置が、前記シェル液体容器（９２）内に配設された第２の収容用スクリーンを含み；前記組立空間が、前記第２の収容用スクリーンの収容空間を含み；前記第２の収容用スクリーンの前記収容空間内の前記ミクロスフェアまたは前記組成構造が、前記ミクロスフェアまたは前記組成構造の各々の周りにシェルを形成するべく前記シェル液体により被覆されるように前記シェル液体容器（９２）の液体レベルの下方にある、請求項４９に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項６３】
シェルアセンブリプロセスを操作するための制御装置をさらに含む、請求項４７に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項６４】
前記組立装置（２５０’）が：
組立空間を伴う組立管（２５１）と；
組立管固定部分および組立管駆動部分を含む組立管制御ユニット（３００）であって、前記組立管固定部分が、前記組立空間（２５１）を固定するように構成され、前記組立管駆動部分が、前記組立管固定部分と駆動連結状態にあって、前記組立管固定部分とこれによって固定された前記組立管（２５１）を駆動して回転させる、組立管制御ユニット（３００）と；
補給用ニードル（４１３）および補給用ニードル移動メカニズムを含む液体添加／吸引ユニット（４００）であって；前記補給用ニードル移動メカニズムが前記補給用ニードル（４１３）と駆動連結状態にあって、前記補給用ニードル（４１３）を駆動して前記組立管固定部分との関係において移動させ、こうして前記補給用ニードル（４１３）と前記組立管（２５１）の間の相対的位置を変更する、液体添加／吸引ユニットと；
を含む、請求項４７に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項６５】
前記組立管制御ユニット（３００）が、組付用ベース（３１０）を含み、その上に前記組立管駆動部分および前記組立管固定部分が配設されており、前記組立管固定部分が、前記組立管駆動部分の出力端部と固定的に連結されている、請求項６４に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項６６】
前記補給用ニードル移動メカニズムが、垂直方向に移動するべく前記補給用ニードル（４１３）を駆動するように構成された補給用ニードル垂直駆動メカニズムを含み；前記補給用ニードル垂直駆動メカニズムが：
ガイドレールおよび前記ガイドレールに沿って垂直に移動する並進運動部分を含む垂直ガイドレールアセンブリと；
前記並進運動部分と駆動連結状態にあり、前記ガイドレールに沿って垂直に移動するべく前記並進運動部分を駆動するように構成されている駆動装置と；
前記垂直ガイドレールアセンブリの前記並進運動部分と固定的に連結され、前記補給用ニードル（４１３）が上に配設されている、移動アーム（４１２）と；
を含んでいる、請求項６４に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項６７】
前記補給用ニードル移動メカニズムがさらに、前記補給用ニードル（４１３）の水平位置を調整するための水平位置調整メカニズム（４１８）を含み；前記補給用ニードル（４１３）が前記水平位置調整メカニズム（４１８）を通して前記移動アーム（４１２）と連結されている、請求項６６に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項６８】
前記液体添加／吸引ユニット（４００）が、前記組立管（２５１）内の物質の成層界面位置を特徴付ける検出信号を取得するように構成されている液体レベルセンサ（４１７）を含み；
前記シェルアセンブリ装置が、前記液体レベルセンサ（４１７）からの前記検出信号にしたがって前記補給用ニードル（４１３）の前記位置を調整するべく前記補給用ニードル移動メカニズムを動作させるため、前記液体レベルセンサ（４１７）および前記補給用ニードル移動メカニズムと信号連結状態にある制御装置を含んでいる；
請求項６４に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項６９】
前記シェル調製材料保管ユニット（５５）が：
保管ボックス組付用ベース（５５０２）と；
前記保管ボックス組付用ベース（５５０２）上に配設され、前記清浄液体保管空間（５５０３）および前記シェル液体保管空間を有する保管ボックス（５５０１）と；
を含む、請求項４７に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項７０】
前記シェル調製材料保管装置（５５）が：
前記保管ボックス組付用ベース（５５０２）の両側に並んで組付けられた２つの保管ボックス組付用レール（５５０６）であって、その上に前記保管ボックス（５５０１）が組付けられている２つの保管ボックス組付用レール（５５０６）と；
前記保管ボックスとの関係において移動可能な形で配設され、閉鎖状態では前記保管ボックス（５５０１）の上方でカバーし、開放状態では前記保管ボックス（５５０１）の上方で離れる、保管ボックスカバー（５５０７）と；
前記保管ボックスカバー（５５０７）と駆動連結状態にあり、前記閉鎖状態と前記開放状態の間で前記保管ボックスカバー（５５０７）を切換える目的で前記保管ボックス（５５０１）との関係において移動するように前記保管ボックスカバー（５５０７）を駆動するように構成されているカバー移動メカニズムと；
を含む、請求項６９に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項７１】
前記組立装置が：
組立空間を有する遠心分離管と；
前記組立空間内で物質を遠心分離するように構成された遠心分離ユニット（５１）と；
を含む、請求項４７に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項７２】
前記遠心分離ユニット（５１）が：
遠心分離ラック組付部分（５１０３）と；
遠心分離軸を中心として前記遠心分離ラック組付部分（５１０３）上に回転可能な形で組付けられ、前記遠心分離管を組付けるための遠心分離管担持部分を含み、ここで前記遠心分離管担持部分が前記遠心分離軸から離隔されている、遠心分離ラック（５１０１）と；
前記遠心分離ラック組付部分（５１０３）上に組付けられ、前記遠心分離ラック（５１０１）を駆動して回転させるべく前記遠心分離ラック（５１０１）と駆動連結状態にある、遠心分離モータ（５１０４）と；
を含む、請求項７１に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項７３】
前記組立装置がさらに、遠心分離管保管ユニット（５１０）を含み；前記遠心分離管保管ユニット（５１０）が遠心分離管組付用ラック（５１００３）を含み；前記遠心分離管組付用ラック（５１００３）が前記遠心分離管を保管するための遠心分離管保管部分を有する、請求項７１に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項７４】
前記遠心分離管組付用ラック（５１００３）がさらに、前記遠心分離管保管部分と連通状態にある位置付け部材組付用孔を有し；
前記遠心分離管保管ユニット（５１０）が、前記位置付け部材組付用孔の中に組付けられている遠心分離管位置付け部材を含み；前記遠心分離管位置付け部材が前記遠心分離管保管部分と共に前記遠心分離管を固定するように構成されている、
請求項７３に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項７５】
前記遠心分離管保管ユニット（５１０）が、前記遠心分離管内の物質の成層界面を検出するように構成された液体レベルセンサ（５１００６）を含む、請求項７３に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項７６】
前記組立装置がさらに、バランス管（５１１１）を含みかつ前記バランス管（５１１１）を保管するためのバランス管保管空間（５１１２）を有するバランス管保管ユニット（５１１）を含んでおり；前記バランス管（５１１１）は、前記遠心分離ユニット（５１）が前記遠心分離管内で前記物質を遠心分離するときに前記遠心分離管の平衡を保つように構成されている、請求項７１に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項７７】
前記組立装置が、前記組立空間に液体を添加するかまたは前記組立空間からこの液体を吸引するように構成されている液体添加／吸引ユニット（５１５）を含む、請求項７１に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項７８】
前記組立装置が３次元運動ユニット（５１３）を含み、この３次元運動ユニット上に前記液体添加／吸引ユニット（５１５）が組付けられている、請求項７７に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項７９】
前記組立装置が、前記遠心分離管を動作させるための把持ユニット（５１４）を含む、請求項７１に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項８０】
前記組立装置が３次元運動ユニット（５１３）を含み、この３次元運動ユニット上に前記把持ユニット（５１４）が組付けられている、請求項７９に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項８１】
前記組立装置が：
３次元運動ユニット（５１３）と；
前記組立空間に液体を添加するかまたは前記組立空間から液体を吸引するように構成され、前記３次元運動ユニット（５１３）上に組付けられた液体添加／吸引ユニット（５１５）と；
前記遠心分離管を動作させるように構成され前記３次元運動ユニット（５１３）上に組付けられている把持ユニット（５１４）と；
を含む、請求項７１に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項８２】
前記３次元運動ユニット（５１３）が：
前記把持ユニット（５１４）が上に配設されており、前記把持ユニット（５１４）を駆動して垂直方向に移動させるように構成されている第１の駆動用構成要素（５１３１）と；
前記第１の駆動用構成要素（５１３１）が上に配設されており、前記第１の駆動用構成要素（５１３１）を駆動して第２の水平方向に移動させるように構成されている第２の駆動用構成要素（５１３２）と；
前記第２の駆動用構成要素（５１３２）が上に配設されており、前記第２の駆動用構成要素（５１３２）を駆動して前記第２の水平方向と直交する第１の水平方向に移動させるように構成されている第３の駆動用構成要素（５１３３）と；
前記液体添加／吸引ユニット（５１５）が上に配設され、前記液体添加／吸引ユニット（５１５）を駆動して前記垂直方向に移動させるように構成されている第４の駆動用構成要素（５１３４）と；
前記第３の駆動用構成要素（５１３３）上に配設された第５の駆動用構成要素（５１３５）と；
を含み、
前記第３の駆動用構成要素（５１３３）がさらに、前記第５の駆動用構成要素（５１３５）を駆動して前記第１の水平方向に移動させるように構成されており；前記第４の駆動用構成要素（５１３４）が前記第５の駆動用構成要素（５１３５）上に配設され、前記第５の駆動用構成要素（５１３５）が、前記第４の駆動用構成要素（５１３４）を駆動して前記第２の水平方向に移動させるように構成されている、請求項７１に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項８３】
前記組立装置が残留液体吸収ユニット（５３）を含む、請求項７１に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項８４】
前記残留液体吸収ユニット（５３）が残留液体吸収性組付用ラック（５３０１）およびその上に配設された油吸収性スポンジを含む、請求項８３に記載のシェルアセンブリ装置。
【請求項８５】
請求項４７ないし８４のいずれか１項に記載の前記シェルアセンブリ装置を含む、バイオブロック調製器具。
【請求項８６】
請求項１８ないし４５のいずれか１項に記載の前記ミクロスフェア調製装置および請求項４７ないし８４のいずれか１項に記載の前記シェルアセンブリ装置を含むバイオブロック調製器具において、前記ミクロスフェア調製装置および前記シェルアセンブリ装置が一体としてまたは別個に配設されている、バイオブロック調製器具。
【請求項８７】
請求項７１ないし８４のいずれか１項に記載の前記シェルアセンブリ装置と；
前記シェルアセンブリ装置によって形成されたバイオブロックと担体材料とを混合してバイオインクを形成するように構成されているバイオインク生成装置と；
を含む、バイオインク調製器具。
【請求項８８】
前記バイオインク生成装置が：
前記バイオブロックと前記担体材料を混合するための混合空間を有するバレルと；
前記担体材料を前記混合空間内に注入するための担体材料装填ユニットと；
を含む、請求項８７に記載のバイオインク調製器具。
【請求項８９】
前記シェルアセンブリ装置の前記組立装置が、前記組立空間に対して前記液体を添加するかまたは前記組立空間から前記液体を吸引するための前記液体添加／吸引ユニット（５１５）を含み、前記担体材料装填ユニットが前記液体添加／吸引ユニット（５１５）上に組付けられる、請求項８８に記載のバイオインク調製器具。
【請求項９０】
前記担体材料装填ユニットがシリンジ（５１５３）および、前記シリンジと駆動連結状態にあり前記シリンジのピストンを押して移動させるように構成されたシリンジ押し部分を含む、請求項８８に記載のバイオインク調製器具。
【請求項９１】
前記シリンジ押し部分が：
前記シリンジ（５１５３）の前記ピストンを押すための、前記シリンジ（５１５３）の軸に沿って移動可能な形で配設されたスライダ（５１５２）と；
前記スライダ（５１５２）と駆動連結状態にあり、前記スライダ（５１５２）を駆動して移動させて、前記シリンジ（５１５３）のピストンを押すように構成されているシリンジ駆動モータ（５１５１）と；
を含む、請求項９０に記載のバイオインク調製器具。
【請求項９２】
前記担体材料装填ユニットがシリンジ（５１５３）および、断熱のために前記シリンジ（５１５３）の表面上に配設されたシリンジ断熱装置（５１５４）を含む、請求項８８に記載のバイオインク調製器具。
【請求項９３】
前記バイオインク生成装置が秤量ユニット（５４）を含み、前記秤量ユニット（５４）が電子はかり（５４０２）およびその上に配設された秤量トレー（５４０１）を含み、前記秤量トレー（５４０１）が、前記シリンジを保管するための中空シリンダ構造を含む、請求項８８に記載のバイオインク調製器具。
【請求項９４】
前記バイオインク生成装置が、補正組付用ラック（５８０３）ならびにその上に配設された掻取プレート（５８０１）、掻取ライン（５８０２）および距離測定センサ（５８０４）を含む掻取ユニット（５８）を含む、請求項８８に記載のバイオインク調製器具。
【請求項９５】
前記バイオインク生成装置が、前記バレルを断熱するためのバレル断熱ユニット（５９）を含み、バレル断熱ユニット（５９）が断熱ボックスおよび前記断熱ボックスを加熱するための加熱装置を含む、請求項８８に記載のバイオインク調製器具。
【請求項９６】
前記バイオインク生成装置が、前記バイオブロックおよび前記担体材料を前記バレル内で混合するための混合ユニット（５１２）を含む、請求項８８に記載のバイオインク調製器具。
【請求項９７】
前記混合ユニット（５１２）が：
混合ユニット組付用ラック（５１２９）と；
前記混合ユニット組付用ラック（５１２９）上に組付けられた混合モータ（５１２１）と；
前記混合モータ（５１２１）の出力シャフト上に組付けられ、前記バレルを組付けるためのバレル担持部分（５１２４）を有するスイングアーム（５１２７）と；
を含む、請求項９６に記載のバイオインク調製器具。
【請求項９８】
前記混合ユニット（５１２）が、前記混合モータ（５１２１）の回転位置を検出するために前記混合モータ（５１２１）の前記出力シャフト上に組付けられた角度センサ（５１２８）を含む、請求項９７に記載のバイオインク調製器具。
【請求項９９】
前記混合ユニット（５１２）が、前記スイングアーム（５１２７）を緩衝し制限するために前記混合ユニット組付用ラック（５１２９）上に組付けられたバッファアセンブリを含む、請求項９７に記載のバイオインク調製器具。
【請求項１００】
前記２つのバッファアセンブリがそれぞれ、前記スイングアーム（５１２７）のスイング経路の２つの端部に位置設定されており、前記バッファアセンブリの各々が：
前記混合ユニット組付用ラック（５１２９）上に組付けられたバッファ支柱（５１２６）と；
前記バッファ支柱（５１２６）上に配設され、前記バッファ支柱（５１２６）と前記スイングアーム（５１２７）の前記スイング経路の対応する端部との間に位置設定されたバッファクッション（５１２５）と；
を含む、請求項９９に記載のバイオインク調製器具。
【請求項１０１】
前記バレル担持部分（５１２４）が、バレル組付用孔および固定部組付部分を含み；
前記混合ユニット（５１２）が、固定部品（５１２２）、捩りばねおよび空気圧シリンダ（５１２３）を含み；前記空気圧シリンダ（５１２３）が、前記混合ユニット組付用ラック（５１２９）上に組付けられ；前記固定部品（５１２２）が、押圧端部、駆動端部およびそれらの間のヒンジ部分を含み；前記ヒンジ部分が、前記捩りばねを通して前記固定部品組付部分にヒンジ留めされており；前記駆動端部が前記空気圧シリンダ（５１２３）と整合させられており；前記空気圧シリンダ（５１２３）が前記固定部品（５１２２）を駆動して、前記固定部品組付部分を中心にして回転させて、前記押圧端部が前記バレル組付用孔の入口に接近する押圧状態と前記押圧端部が前記バレル組付用孔の入口から離れたところにある解放状態との間で前記押圧端部を切換える、請求項９７に記載のバイオインク調製器具。
【請求項１０２】
請求項８７ないし１０１のいずれか１項に記載の前記バイオインク調製器具を含む、バイオインク調製システム。
【請求項１０３】
請求項１８ないし４５のいずれか１項に記載の前記ミクロスフェア調製装置を含む、
請求項１０２に記載のバイオインク調製システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、全体が参照により本明細書に組込まれている、「バイオインクカートリッジ、ミクロスフェア調製装置、シェルアセンブリ装置およびバイオブロック調製器具」についての２０１８年４月１７日出願の中国特許出願第２０１８１０３４１０６６．５号に対する優先権を主張するものである。
【０００２】
技術分野
本開示は、バイオプリンティングの分野に関し、より詳細には、バイオインクカートリッジ、バイオインクカートリッジアセンブリ、ミクロスフェア調製装置、シェルアセンブリ装置、バイオブロック調製器具、バイオインク調製器具、およびバイオインク調製システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
生物学的製品を調製するために、近年、３Ｄ（３次元）バイオプリンティング技術が発展しており、これは、一部の複雑な組織および器官を実用的に構築するために応用されてきた。３Ｄバイオプリンティング技術の１つの重要な開発方向は、バイオプリンティングの要件に適したバイオインクを生産することにある。先行技術において調製されたバイオインク中に含まれる細胞には、機械的保護が欠落している。したがって、細胞は、３Ｄバイオプリンティングプロセス中の外部圧力およびせん断力に起因して、損傷を受けるかまたは死滅し易く、バイオプリンティング技術の応用に顕著な制約が加わる。
【０００４】
本開示の出願人により出願された「バイオブロックおよびその用途」なる名称の中国特許出願第２０１６１０２１１５７０．４号は、組織または器官をプリントするための基本的構成要素、すなわちバイオブロックを提供している。バイオブロックは、細胞、細胞を覆う核層および核層を封入するシェル層を含む。核層およびシェル層は、分解性材料から独立して製造される。バイオブロック中のこれらの細胞のタイプおよび数は調整可能であり、バイオブロックサイズは要求に応じて変更されることから、バイオブロックは、標準化され制御可能なバイオインクを調製するために好適である。さらに、それから調製されたバイオインクは、組織または器官の精確なバイオプリンティングのためのバイオプリンティングプロセスにおいて正確な細胞配列を可能にする。その上、バイオブロックは、バイオプリンティングプロセス中に必要な細胞生存率のため、充分な細胞保護を機械的に提供する。したがって、バイオブロックを用いて調製されたバイオインクは、３Ｄバイオプリンティングの要件を満たす。バイオブロックは、細胞抽出、バイオブロック調製、バイオプリンティングインクの調製、組織コンストラクトのプリンティング、臨床的応用から工業化に至るまで３Ｄバイオプリンティングの要件を満たすことが確認されている。
【０００５】
３Ｄバイオプリンティング技術を使用して微小組織外植片を構築するためのプリント用インクの主成分として応用される場合、大量なバイオブロックが必要となる。例えば、少なくとも病変血管に置換するために長さ２ｃｍの血管をプリントするためには、０．３ｇのバイオブロックが必要とされ；１０ｃｍ超の血管を必要とする一部の患者については、重量は増大する。したがって、３Ｄバイオプリンティング技術の応用はバイオブロックの調製効率によって制限される。
【０００６】
さらに、バイオブロックは、微小組織を生成するため、さらには３Ｄバイオプリンティング技術で３Ｄ器官を構築するために利用される。バイオプリンティングを開始するための前提条件は、バイオブロックが少なくとも６０％の生存細胞を伴うことであり、バイオプリンティングの成功率は、細胞の生存能力と共に増大する。生存細胞が不充分であると、組織または３Ｄ器官は結果として生存できなくなる。
【０００７】
したがって、バイオブロックの細胞生存能力を保ちその収率を改善することが、対処すべき課題である。
【０００８】
発明人らが最も良く知るところでは、類似の構造を調製するための器具または装置（例えばマイクロカプセルを調製するための装置）は存在するものの、バイオブロックを調製するための先端的装置は全く存在しない。先行技術における装置は、主として、生物活性の無い物質を調製するために応用されるが、バイオブロックは生物学的に活性であり、後続の産業連鎖における生産および再処理のために利用可能である。例えば、３Ｄバイオプリンティングのためには、プリントされた組織コンストラクトは、インビボで成長、増殖、分化または遊走し、究極的には対応する役割を果たす。したがって、先行技術における装置は、バイオブロックまたはその中間構造を調製するために好適ではない。
【０００９】
中国特許出願第２０１６１０２１２８８３．１号は、コア・シェル構造の調製の分野に関し、詳細には、コア・シェル構造を調製するための方法および装置に関する。コア・シェル構造を調製するための方法は、液体コア材料滴定ステップ、すなわち、作用表面を伴う生成成分に対し滴下により液体コア材料を添加するステップであって、ここで作用表面が疎水性であり、作用表面の作用下で液体コア材料が個別にスフェロイドを形成するかまたはその中の形成されたスフェロイドと組合わされてさらにスフェロイドを形成することを可能にするステップと；液体シェル材料滴定ステップ、すなわち、液体シェル材料を生成成分に滴らせて、シェルとして内部に形成されたスフェロイドを覆い、こうして生成成分内でさらにスフェロイドを形成するステップと；を含む。この出願によると、液体コア材料は、疎水性作用表面上で形成するため生成成分中に滴下され、こうして、形成されたコア・シェル構造の形状を効果的に制御し、高い真球度を有するコア・シェル構造を保証する。
【００１０】
本開示の発見過程において、発明人らは、中国特許第２０１６１０２１２８８３．１号で請求されているバイオブロック調製技術においては、低い調製効率および低いバイオブロック活性が未解決のままであることを発見した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本開示の目的は、ミクロスフェア調製、シェルアセンブリおよびバイオブロック調製のうちの少なくとも１つの効率を改善し；さらには調製されたバイオブロックおよびその中間生成物の活性を改善するための、バイオインクカートリッジ、バイオインクカートリッジアセンブリ、ミクロスフェア調製装置、シェルアセンブリ装置、バイオブロック調製器具、バイオインク調製器具およびバイオインク調製システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示の第１の態様は、キャビティを伴うインクカートリッジシェルと；
キャビティ内に配設され、互いから流体的に隔離されている第１の収容用チャンバおよび第２の収容用チャンバへとキャビティを分割する分割壁と；
インクカートリッジシェル上に配設され、第１の収容用チャンバと連通させられている、第１のインクカートリッジ入口および第１のインクカートリッジ出口と；
インクカートリッジシェル上に配設され、第２の収容用チャンバと連通させられている、第２のインクカートリッジ入口および第２のインクカートリッジ出口と；
第２の収容用チャンバ内に位置設定され内部の流体から隔離され、かつ第１の収容用チャンバを第１のインクカートリッジ出口と連通させている内側流路と；
を含む、バイオインクカートリッジを提供している。
【００１３】
いくつかの実施形態において、それぞれに、第１の収容用チャンバは第２の収容用チャンバと整合するように配設され、第１のインクカートリッジ入口は第２のインクカートリッジ入口に隣接して配設され、第１のインクカートリッジ出口は第２のインクカートリッジ出口に隣接して配設され、第１のインクカートリッジ入口、第２のインクカートリッジ入口、第１のインクカートリッジ出口および第２のインクカートリッジ出口は、インクカートリッジシェルの頂部または側面上に配設されている。
【００１４】
いくつかの実施形態において、分割壁は、一定の角度で配設された多数の壁セグメントを含み、内側流路は、第１のインクカートリッジ出口と内側流路の長さを最小限に抑える多数の壁セグメントのうちの１つとの間で連結されている。
【００１５】
いくつかの実施形態において、内側流路は、直線流路、ジグザグ流路、曲線流路または、直線流路と曲線流路の組合せである。
【００１６】
いくつかの実施形態においては、インクカートリッジシェルの内側底部表面が、第１の収容用チャンバ内に位置設定された第１の底部表面と第２の収容用チャンバ内に位置設定された第２の底部表面とを含み；ここで
第１の底部表面は、第１の低位ゾーンまたは第１の低位点を含み、そこから離れた場所からこのゾーンまたは点まで第１の底部表面が漸進的に下降しており；かつ／または
第２の底部表面は、第２の低位ゾーンまたは第２の低位点を含み、そこから離れた場所からこのゾーンまたは点まで第２の底部表面が漸進的に下降している。
【００１７】
いくつかの実施形態において、インクカートリッジシェルは、外部で反対側に配設されたインクカートリッジ位置付け用構造および弾性スナップイン構造を含み；かつ／または
インクカートリッジシェルは、多数のバイオインクカートリッジを連結してバイオインクカートリッジアセンブリを形成するための連結用構造を含む。
【００１８】
いくつかの実施形態において、バイオインクカートリッジは、中央貫通孔を有し、第１のインクカートリッジ入口、第１のインクカートリッジ出口、第２のインクカートリッジ入口および第２のインクカートリッジ出口内にそれぞれに配設されている第１の封止用構造を含む。
【００１９】
いくつかの実施形態において、前記第１の封止用構造は、中空カラムおよびその頂部に位置設定されたフランジを含み、中空カラムは、対応するインクカートリッジ入口またはインクカートリッジ出口の中に位置設定されており、ラウンジは、対応するインクカートリッジ入口またはインクカートリッジ出口の端面上に位置設定されている。
【００２０】
いくつかの実施形態において、バイオインクカートリッジはさらに：
第１の収容用チャンバ内に配設され、第１のインクカートリッジ出口の半径方向外側から下向きに延在する第１のガイド壁；および／または
第２の収容用チャンバに配設され、第２のインクカートリッジ出口の半径方向外側から下向きに延在する第２のガイド壁；
をさらに含む。
【００２１】
いくつかの実施形態において、
第１のインクカートリッジ入口は、第１のガイド壁とインクカートリッジシェルのシェル壁および／または分割壁の少なくとも一部分との間に位置設定させられ；
第２のインクカートリッジ出口は第２のガイド壁とインクカートリッジシェルのシェル壁および／または分割壁の少なくとも一部分との間に位置設定させられている。
【００２２】
いくつかの実施形態において、バイオインクカートリッジは、キャビティ内に配設され、第１のインクカートリッジ入口、第１のインクカートリッジ出口、第２のインクカートリッジ入口および／または第２のインクカートリッジ出口に位置設定されている補強用構造をさらに含む。
【００２３】
いくつかの実施形態において、補強用構造は、インクカートリッジシェルおよび／または分割壁の内側表面と連結されている補強用リブを含む。
【００２４】
いくつかの実施形態においては、第１の収容用チャンバのチャンバ壁表面が疎水性であり、かつ／または第２の収容用チャンバのチャンバ壁表面が疎水性である。
【００２５】
いくつかの実施形態においては、第１の収容用チャンバ対第２の収容用チャンバの体積比が１０：１〜２５：１である。
【００２６】
本開示の第２の態様は、第１の態様のいずれか１つに係るバイオインクカートリッジを含む、バイオインクカートリッジアセンブリを提供する。
【００２７】
いくつかの実施形態において、バイオインクカートリッジアセンブリは：
少なくとも１つの第１のコネクタ流路および／または少なくとも１つの第２のコネクタ流路を有するコネクタ本体であって、第１のコネクタ流路の出口端部がバイオインクカートリッジの第１のインクカートリッジ入口と連通させられ、第２のコネクタ流路の出口端部がこのバイオインクカートリッジの第２のインクカートリッジ入口と連通させられている、コネクタ本体と；
コネクタ本体上に連結された流体コネクタであって、それぞれに、第１のコネクタ流路の入口端部が流体コネクタと連結され、第２のコネクタ流路の入口端部が流体コネクタと連結されている、流体コネクタと；
を含む統合型コネクタをさらに含む。
【００２８】
いくつかの実施形態において、
第１のコネクタ流路の入口端部および第２のコネクタ流路の入口端部は、コネクタ本体の同じ側に位置設定されており；かつ／または
第１のコネクタ流路の出口端部および第２のコネクタ流路の出口端部は、コネクタ本体の同じ側に位置設定されており；かつ／または
第１のコネクタ流路の入口および出口端部は、コネクタ本体の異なる側に位置設定されており；
第２のコネクタ流路の入り口および出口端部は、コネクタ本体の異なる側に位置設定されている。
【００２９】
いくつかの実施形態において、バイオインクカートリッジアセンブリは：
バイオインクカートリッジの第１のインクカートリッジ出口と連結されたパイプラインが中を通過するための少なくとも１つの第１の貫通孔；および／または
バイオインクカートリッジの第２のインクカートリッジ出口と連通させられたパイプラインが中を通過するための少なくとも１つの第２の貫通孔；
を有する統合ヘッド本体を含む出口統合ヘッドをさらに含む。
【００３０】
いくつかの実施形態において、統合ヘッド本体は：
バイオインクカートリッジの第１のインクカートリッジ出口をマイクロ流体チップの第２のチップ入口と連結するパイプラインが中を通過するための少なくとも１つの第３の貫通孔；および／または
バイオインクカートリッジの第２のインクカートリッジ出口をマイクロ流体チップの第１のチップ入口と連結するパイプラインが中を通過するための少なくとも１つの第４の貫通孔；
を有する。
【００３１】
いくつかの実施形態において、出口統合ヘッドはガイド構造を含み、このガイド構造は、第１の貫通孔を通過するパイプラインをバイオインクカートリッジの第１のインクカートリッジ出口を通って第１の収容用チャンバ内へと導き、かつ／または第２の貫通孔を通過するパイプラインをこのバイオインクカートリッジの第２のインクカートリッジ出口を通って第２の収容用チャンバ内へと導く。
【００３２】
いくつかの実施形態において、ガイド構造は、統合ヘッド本体との関係において移動可能な形で配設されかつバイオインクカートリッジの第１のインクカートリッジ出口および／または第２のインクカートリッジ出口と統合ヘッド本体との間に位置設定されたガイドプレートを含み、ガイドプレートは、第１の貫通孔に対応する第１のガイド孔および／または第２の貫通孔に対応する第２のガイド孔を含む。
【００３３】
本開示の第３の態様は、第１の態様のいずれか１つに係るバイオインクカートリッジを含むか、または第２の態様のいずれか１つに係るバイオインクカートリッジアセンブリを含む、ミクロスフェア調製装置を提供している。
【００３４】
本開示の第４の態様は、第１の態様のいずれか１つに係るバイオインクカートリッジを含むか、または第２の態様のいずれか１つに係るバイオインクカートリッジアセンブリを含む、バイオブロック調製器具に関する。
【００３５】
本開示の第５の態様は、せん断液体を保管するためのせん断液体保管空間およびミクロスフェアの調製のためのミクロスフェア原液を保管するためのミクロスフェア原液保管空間を含むミクロスフェア調製材料保管装置と；
ミクロスフェア原液保管空間と連通させられた第１のチップ入口とせん断液体保管空間と連通させられた第２のチップ入口とを含むマイクロ流体チップであって、ミクロスフェア原液が、マイクロ流体チップ内のせん断液体により微小滴へとせん断され、微小滴・せん断液体の混合物がマイクロ流体チップのチップ出口から出力される、マイクロ流体チップと；
微小滴・せん断液体混合物を受入れるためマイクロ流体チップのチップ出口と連結された硬化装置入口を含む硬化装置であって、微小滴が硬化装置内で硬化されたミクロスフェアを形成する、硬化装置と；
を含むミクロスフェア調製装置に関する。
【００３６】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、ミクロスフェア原液およびせん断液体をマイクロ流体チップ内に駆動し、せん断液体を駆動してマイクロ流体チップ内のミクロスフェア原液をせん断して微小滴を形成し、かつ微小滴・せん断液体混合物を駆動してマイクロ流体チップから流出させるために、ミクロスフェア調製材料保管装置と連結されたミクロスフェア調製材料圧送装置を含み；ここでミクロスフェア調製材料圧送装置は、それぞれミクロスフェア調製材料保管装置のせん断液体保管空間およびそのミクロスフェア原液保管空間に対して気体を圧送して、せん断液体保管空間内の圧力を変更することによってせん断液体が流動できるようにし、かつミクロスフェア原液保管空間内の圧力を変更することによってミクロスフェア原液が流動できるようにし；かつ気体オンオフスイッチが、それぞれミクロスフェア調製材料圧送装置とせん断液体保管空間との間、ならびにミクロスフェア調製材料圧送装置とミクロスフェア原液保管空間との間に配設されている。
【００３７】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製材料保管装置は、本開示の第１の態様のいずれか１つに係るバイオインクカートリッジを含むか、または第２の態様のいずれか１つに係るバイオインクカートリッジアセンブリを含み；バイオインクカートリッジの第１の収容用チャンバはせん断液体保管空間を形成し；このバイオインクカートリッジの第２の収容用チャンバは、ミクロスフェア原液保管空間を形成する。
【００３８】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製材料保管装置は、それぞれ中へ形成された保管空間を伴う少なくとも２つの保管容器を含み、この保管空間はミクロスフェア原液保管空間またはせん断液体保管空間として作用する。
【００３９】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、マイクロ流体チップと硬化装置との間に配設されかつマイクロ流体チップのチップ出口および硬化装置の硬化装置入口と連通させられたバッファ流路を含むバッファ装置を含み、バッファ流路は、微小滴・せん断液体混合物の流れを緩衝または誘導するように構成されている。
【００４０】
いくつかの実施形態において、バッファ装置は：
微小滴・せん断液体混合物を受入れるためにマイクロ流体チップのチップ出口と連通させられた混合物受入ポートと；
バッファ装置から微小滴・せん断液体混合物を出力するために硬化装置入口と連通させられた混合物出力ポートと；
混合物受入ポートと混合物出力ポートとの間に配設されたバッファ流路と；
を含むバッファ本体を含み；バッファ流路は、混合物受入ポートから混合物出力ポートまで漸進的に減少する断面積を有するテーパ付きセグメントを含む。
【００４１】
いくつかの実施形態において、テーパ付きセグメントは、混合物受入ポートから混合物出力ポートまで漸進的に減少する断面積を有する弧状流路を含む。
【００４２】
いくつかの実施形態において、バッファ流路はさらに、流動方向でテーパ付きセグメントの下流側に位置設定された等断面セグメントを含む。
【００４３】
いくつかの実施形態において、マイクロ流体チップは、混合物受入ポートと同時に連通させられた多数のチップ出口を含む。
【００４４】
いくつかの実施形態において、バッファ装置は第３の封止用構造を含み、この構造を通って混合物受入ポートが直接マイクロ流体チップのチップ出口と密閉して連結されている。
【００４５】
いくつかの実施形態において、バッファ装置はさらに、混合物受入ポートで受入れられた微小滴・せん断液体混合物のレベルに等しいかまたはそれより上のレベルをバッファ流路内で維持するべくバッファ流路まで作られたせん断液体を受入れるせん断液体受入ポートを含む。
【００４６】
いくつかの実施形態において、バッファ本体は、バッファ流路と連通状態にある頂部開口部を伴う頂部を有し、バッファ装置は、頂部開口部上にバッファカバー本体を含み、せん断液体受入れポートは、バッファカバー本体上に配設されている。
【００４７】
いくつかの実施形態において、硬化装置は、硬化装置出口および硬化装置入口を硬化装置出口と連結する硬化用流路を含み；硬化装置入口は、微小滴・せん断液体混合物を収容するべくマイクロ流体チップのチップ出口と連通させられており；微小滴・せん断液体混合物は、硬化用流路を通って流動するプロセス中に、微小滴が硬化済みミクロスフェアを形成し；ミクロスフェア・せん断液体混合物は、ミクロスフェアおよびせん断液体で形成され、硬化装置出口から出力される。
【００４８】
いくつかの実施形態において、硬化用流路は、外向きまたは内向きに巻回された螺旋状の流路である。
【００４９】
いくつかの実施形態において、硬化用流路は、硬化用流路入口から硬化用流路出口まで漸進的に減少する断面積を有するテーパ付きセグメントを含む。
【００５０】
いくつかの実施形態において、硬化装置はコイルパイプを含み、その中に硬化用流路が形成される。
【００５１】
いくつかの実施形態において、硬化装置はさらに、外向きまたは内向きに巻回された螺旋溝が具備されたディスク本体を含み、コイルパイプは螺旋溝の中に配設されている。
【００５２】
いくつかの実施形態において、硬化装置は：
微小滴と混合しない受入液体を収容し、マイクロ流体チップのチップ出口から出力された微小滴が受入液体に入ることができ、微小滴が受入液体中でミクロスフェアへと硬化されるように構成されている受入容器と；
硬化済みミクロスフェアが形成される前に、受入液体中で微小滴を互いから離隔させるように構成されている隔離制御ユニットと；
を含む。
【００５３】
いくつかの実施形態において、隔離制御ユニットは、受入容器、受入流体、マイクロ流体チップのチップ出口、またはマイクロ流体チップのチップ出口と連結された出力パイプラインの出口のうちの少なくとも１つを操作することによってミクロスフェアを形成するために、受入液体中で微小滴を互いから離隔させている。
【００５４】
いくつかの実施形態において、隔離制御ユニットは、
受入液体が微小滴を受入れるときに受入容器を駆動して位置を変更させるために、受入容器と駆動連結状態にある容器シフト装置；
受入液体が微小滴を受入れるときに循環するべく受入液体を駆動するように構成されている流体循環駆動装置；
受入液体が微小滴を受入れるときに受入液体中に気泡を生成するように構成されている気泡発生装置；または
受入液体が微小滴を受入れるときに受入液体を撹拌するように構成されている撹拌装置、
のうちの少なくとも１つを含む。
【００５５】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、マイクロ流体チップのチップ出口と連結された出力パイプラインを含み、硬化装置はさらに、出力パイプラインの出口の位置を調整するための出口位置調整ユニットを含む。
【００５６】
いくつかの実施形態において、出口位置調整ユニットは、出力パイプラインの後尾端部を挟持するための挟持装置を含み、出口位置調整ユニットはさらに：
第１の位置とこの第１の位置の上方の第２の位置の間で挟持装置を切換えるように構成された第１の位置調整装置；または
挟持装置との関係における出力パイプラインの出口の高さを垂直方向に調整するように構成された第２の位置調整装置；
のうちの少なくとも１つを含む。
【００５７】
いくつかの実施形態において、受入液体が微小滴を受入れるときに、マイクロ流体チップのチップ出口またはマイクロ流体チップのチップ出口と連結された出力パイプラインの出口のうちの少なくとも１つは、受入液体レベルの下方に位置設定されている。
【００５８】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、硬化装置の下流側に位置設定され、そこから出力されたミクロスフェア・せん断液体混合物を収集するように構成された収集装置を含む。
【００５９】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、収集装置を予め設定された温度または予め設定された温度範囲内に保つための収集装置温度制御ユニットを含む。
【００６０】
いくつかの実施形態において、収集装置は；
混合物受入ポートおよびせん断液体出力ポートを含む混合物収集容器であって、硬化装置には硬化装置出口が具備され、混合物収集容器の混合物受入ポートが、ミクロスフェア・せん断液体混合物を受入れるために硬化装置出口と連通させられている、混合物収集容器と；
混合物収集容器のせん断液体出力ポートと連通させられて、そこからせん断液体を受入れるせん断液体受入ポートを含む、せん断液体収集容器と；
を含む。
【００６１】
いくつかの実施形態において、
ミクロスフェア調製装置は、マイクロ流体チップと硬化装置との間に配設されかつそれぞれマイクロ流体チップのチップ出口および硬化装置の硬化装置入口と連通させられたバッファ流路を含むバッファ装置を含み、バッファ流路が微小滴・せん断液体混合物の流れを緩衝または誘導するように構成されており、
収集装置は、せん断液体収集容器と連通させられた入口およびバッファ流路と連通させられた出口が具備されているせん断液体循環ポンプを含み；せん断液体循環ポンプは、せん断液体収集容器からバッファ装置のバッファ流路に戻るようにせん断液体を注入する。
【００６２】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、ミクロスフェアの調製プロセスを監視するための監視装置をさらに含み、監視装置は位置調整可能カメラを含む。
【００６３】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、ミクロスフェア調製プロセスを制御するための制御装置をさらに含む。
【００６４】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、マイクロ流体チップを保持するためのチップ固定具を含み；チップ固定具は、マイクロ流体チップを合同で挟持するためのベースプレートとクランププレートを含み；クランププレートは、マイクロ流体チップと連通させられた連結ポートおよび連結ポートに対応して配設された封止リングを含み；封止リングは、順序正しく連結された管状セグメントおよび環状セグメントを含み；管状セグメントは、対応する連結ポート内に配設され；環状セグメントはベースプレートに向かって連結ポートの側に配設されている。
【００６５】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、ミクロスフェア調製材料保管装置および／またはマイクロ流体チップを予め設定された温度または予め設定された温度範囲内に保つためのミクロスフェア調製材料温度制御ユニットを含み；かつ／または、硬化装置を予め設定された温度または予め設定された温度範囲内に保つための硬化装置温度制御ユニットを含む。
【００６６】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、互いから隔離された第１の調製チャンバおよび第２の調製チャンバを含み、ミクロスフェア調製材料保管装置またはマイクロ流体チップのうちの少なくとも１つは第１の調製チャンバ内に配設され、硬化装置は第２の調製チャンバ内に配設されている。
【００６７】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、ミクロスフェア調製材料保管装置またはマイクロ流体チップのうちの少なくとも１つを予め設定された温度または予め設定された温度範囲内に保つために第１の調製チャンバの温度を調整するミクロスフェア調製材料温度制御ユニット；および／または硬化装置を予め設定された温度または予め設定された温度範囲に保つために第２の調製チャンバの温度を調整する硬化装置温度制御ユニットを含む。
【００６８】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製材料温度制御ユニットは、第１の調製チャンバを冷却するための冷却装置を含む。
【００６９】
本開示の第６の態様は、第５の態様のいずれか１つに係るミクロスフェア調製装置を含むバイオブロック調製器具を提供する。
【００７０】
本開示の第７の態様は、ミクロスフェアまたはミクロスフェアと少なくとも１つのシェルから成る組成構造を被覆するためのシェルアセンブリ装置において：
清浄液体を保管するための清浄液体保管空間およびシェル液体を保管するためのシェル液体保管空間を含む多数の保管空間を含むシェル調製材料保管装置と；
内部でミクロスフェアまたは組成構造が清浄液体で清浄され、次にシェル液体により被覆されて、ミクロスフェアまたは組成構造の各々の周りにシェルを形成する、組立装置と；
を含むシェルアセンブリ装置を提供する。
【００７１】
いくつかの実施形態において、シェルアセンブリ装置は、清浄液体および／またはシェル液体を駆動して流動させるシェル調製材料圧送装置を含む。
【００７２】
いくつかの実施形態において、組立装置は、単一組立空間または仕切型組立空間を含み、この空間内で、ミクロスフェアまたは組成構造は清浄液体で清浄され、次にシェル液体によって被覆されてミクロスフェアまたは組成構造の周りにシェルを形成する。
【００７３】
いくつかの実施形態において、組立装置は、清浄液体保管空間およびシェル液体保管空間と連通状態にある組立空間を含み；シェルアセンブリ装置は、管本体ならびに、管本体上に配設されこの管本体と連通させられた多数の入口コネクタおよび１つの出口コネクタを含む流体切換管を含み、多数の入口コネクタは清浄液体保管空間と連結された清浄液体入口コネクタおよびシェル液体保管空間と連結されたシェル液体入口コネクタを含み、出口コネクタは組立装置の組立空間と連通状態にある。
【００７４】
いくつかの実施形態において、多数の入口コネクタは、管本体上に並置配設され、シェル調製材料保管装置の側に位置設定され、多数の出口コネクタは、多数の入口コネクタと一定の角度を成して、かつ垂直方向から一定のオフセットで、入口コネクタから遠く離れた管本体の側に配設されている。
【００７５】
いくつかの実施形態において、組立装置は、清浄液体保管空間およびシェル液体保管空間と連通状態にある組立空間を含み、シェルアセンブリ装置はさらに、保管空間のうちの１つと連通させられかつ他のものからは連結解除されるように組立空間を選択的に制御する切換え制御装置を含む。
【００７６】
いくつかの実施形態において、切換え制御装置は、回転シャフトおよび回転不能な形で回転シャフト上に配設された多数の制御カムを含み；多数の制御カムは多数の入口コネクタに対応して一対一で配設されており；回転シャフトは、保管空間と組立空間を連通させるパイプラインのオンオフ状態を操作するために多数の制御カムの回転角度を変更するべく回転する。
【００７７】
いくつかの実施形態において、多数の制御カムは、同一のカム表面断面形状を有し異なる角度で組付けられた少なくとも２つの制御カムを含むか、または異なるカム表面断面形状を有する少なくとも２つの制御カムを含む。
【００７８】
いくつかの実施形態において、組立空間はホースを通って対応する保管空間と連結され、切換え制御装置はさらに、多数の入口コネクタに対応して一対一で配設された多数の伝動ユニットを含み；伝動ユニットはストッパと移動部材を含み、移動部材はストッパと対応する制御カムの間に位置設定され；ホースは対応する伝動ユニットのストッパと移動部材の間に位置設定され、制御カムの角度の変更を通して移動部材とストッパの間の間隙を調整することによって開放または閉鎖するように操作される。
【００７９】
いくつかの実施形態において、切換え制御装置はさらに、回転シャフトの回転角度を制限する限界検知装置を含む。
【００８０】
いくつかの実施形態において、組立装置は、組立て容器およびフィルタエレメントを含み、ミクロスフェアは、組立て容器およびフィルタエレメントにより画定された組立空間内で清浄およびシェルアセンブリに付される。
【００８１】
いくつかの実施形態において、組立て容器は組立管を含み、この組立管内に組立空間が形成され；液体受入ポートは組立管の上端部に具備され、その下端部には開口部が具備され；フィルタエレメントは開口部の底部に配設されている。
【００８２】
いくつかの実施形態において、組立装置はさらに、液体受入空間を含む受入座部を含み、組立管およびフィルタエレメントは受入座部上に配設され、液体受入空間の上方に位置設定されている。
【００８３】
いくつかの実施形態において、受入座部はさらに、液体受入空間と連通させられているドレナージ流路を含み；シェルアセンブリ装置はさらに、吸引装置および液体廃棄物保管容器を含み；吸引装置はドレナージ流路と液体廃棄物保管容器の間に連結されて、液体受入空間内の液体を液体廃棄物保管容器まで吸引する。
【００８４】
いくつかの実施形態において、フィルタエレメントは、管座部とストレーナを含み、管座部は、受入座部上に組付けられ、中央貫通孔を有し、ストレーナは管座部上に組付けられて管座部の中央貫通孔内に位置設定され、組立管は管座部内に組付けられてストレーナの上方に位置設定され、組立管の開口部はストレーナおよび管座部の中央貫通孔に対して対面させられている。
【００８５】
いくつかの実施形態において、組立装置はさらに、中央貫通孔を含むグランドを含み；組立管はグランドの中央貫通孔と整合させられ；グランドは管座部を覆って、組立管およびフィルタエレメントを受入座部内に固定する。
【００８６】
いくつかの実施形態において、シェルアセンブリ装置は、ミクロスフェアまたは組成構造が清浄されシェルが組立てられた時点で、清浄液体および／またはシェル液体を振動させる振動装置をさらに含む。
【００８７】
いくつかの実施形態において、組立装置は、清浄液体保管空間と連通状態にある噴霧器を含み、噴霧器は、組立空間内でミクロスフェアまたは組成構造をすすぐために清浄液体を噴霧するように構成されている。
【００８８】
いくつかの実施形態において、組立装置は、濾液容器およびミクロスフェアまたは組成構造を収容するために濾液容器の上に位置設定されている第１の収容用スクリーンを含み；組立空間は、第１の収容用スクリーンの収容空間を含み；噴霧器は、第１の収容用スクリーンの収容空間内でミクロスフェアまたは組成構造をすすぐために、第１の収容用スクリーン上のスクリーン開口部に向かって配設され；濾液容器は、第１の収容用スクリーンから清浄液体を受入れるように構成されている。
【００８９】
いくつかの実施形態において、組立装置は、濾液容器の開口部に配設されている第１の収容用スクリーンジャケットを含み、第１の収容用スクリーンは、第１の収容用スクリーンジャケット上に配設されている。
【００９０】
いくつかの実施形態において、組立装置は、シールカバーおよび吸引装置を含み；シールカバーは、噴霧器と第１の収容用スクリーンのスクリーン開口部の間に位置設定され、噴霧器および第１の収容用スクリーンのスクリーン開口部の周囲をカバーし；吸引装置は、濾液容器内で流体を吸引するため濾液容器と連通させられている。
【００９１】
いくつかの実施形態において、シェルアセンブリ材料保管装置は、シェル液体保管空間を有するシェル液体容器を含み；組立装置は、シェル液体容器内に配設された第２の収容用スクリーンを含み；組立空間は、第２の収容用スクリーンの収容空間を含み；第２の収容用スクリーンの収容空間内のミクロスフェアまたは組成構造は、ミクロスフェアまたは組成構造の各々の周りにシェルを形成するべくシェル液体により被覆されるようにシェル液体容器の液体レベルの下方にある。
【００９２】
いくつかの実施形態において、組立装置は、シェルを形成するためにシェル液体容器内に少なくとも部分的に配設された第２の収容用スクリーンジャケットを含み、第２の収容用スクリーンは、第２の収容用スクリーンジャケット上に配設されている。
【００９３】
いくつかの実施形態において、シェルアセンブリ装置は、ミクロスフェアまたは組成構造を、それらと混合される液体から分離するように構成されている分離装置を含む。
【００９４】
いくつかの実施形態において、シェルアセンブリ装置は、シェルアセンブリプロセスを制御するための制御装置をさらに含む。
【００９５】
いくつかの実施形態において、組立装置は：
組立空間を伴う組立管と；
組立管固定部分および組立管駆動部分を含む組立管制御ユニットであって、組立管固定部分が組立空間を固定するように構成され、組立管駆動部分が、組立管固定部分と駆動連結状態にあって、組立管固定部分とこれによって固定された組立管を駆動して回転させる、組立管制御ユニットと；
補給用ニードルおよび補給用ニードル移動メカニズムを含む液体添加／吸引ユニットであって；補給用ニードル移動メカニズムが補給用ニードルと駆動連結状態にあって、補給用ニードルを駆動して組立管固定部分との関係において移動させ、こうして補給用ニードルと組立管の間の相対的位置を変更する、液体添加／吸引ユニットと；
を含む。
【００９６】
いくつかの実施形態において、組立管制御ユニットは、組付用ベースを含み、その上に組立管駆動部分および組立管固定部分が配設されており、組立管固定部分は、組立管駆動部分の出力端部と固定的に連結されている。
【００９７】
いくつかの実施形態において、組立管固定部分は：
組立管駆動部分の出力端部と固定的に連結され、組立管を収容するための組立管収容空間を有する組立管収容用ベースと；
組立管収容用ベース上に配設され、組立管収容空間と連通状態にある組付用ベースのねじ孔を有する限界ストップ組付用ベースと；
限界ストップ組付用ベース内に配設され、組立管収容空間に向かって位置付けされた限界表面を有する限界ストップと；
組付用ベースのねじ孔とねじ嵌合状態にある限界スクリューロッドであって、組立管収容空間近くの限界スクリューロッドの端部が限界ストップと固定的に連結されている、限界スクリューロッドと；
を含む。
【００９８】
いくつかの実施形態において、補給用ニードル移動メカニズムは、垂直方向に移動するべく補給用ニードルを駆動するように構成された補給用ニードル垂直駆動メカニズムを含み；補給用ニードル垂直駆動メカニズムは：
ガイドレールおよびガイドレールに沿って垂直に移動する並進運動部分を含む垂直ガイドレールアセンブリと；
並進運動部分と駆動連結状態にあり、ガイドレールに沿って垂直に移動するべく並進運動部分を駆動するように構成されている駆動装置と；
垂直ガイドレールアセンブリの並進運動部分と固定的に連結され、補給用ニードルが上に配設されている、移動アームと；
を含んでいる。
【００９９】
いくつかの実施形態において、液体添加／吸引ユニットはさらに、垂直方向における補給用ニードルの移動範囲を画定するように構成された限界メカニズムを含む。
【０１００】
いくつかの実施形態において、補給用ニードル移動メカニズムはさらに、補給用ニードルの水平位置を調整するための水平位置調整メカニズムを含み；補給用ニードルは水平位置調整メカニズムを通して移動アームと連結されている。
【０１０１】
いくつかの実施形態において、
液体添加／吸引ユニットは、組立管内の物質の成層界面位置を特徴付ける検出信号を取得するように構成されている液体レベルセンサを含み；
シェルアセンブリ装置は、液体レベルセンサからの検出信号にしたがって補給用ニードルの位置を調整するべく補給用ニードル移動メカニズムを動作させるため、液体レベルセンサおよび補給用ニードル移動メカニズムと信号連結状態にある制御装置を含んでいる。
【０１０２】
いくつかの実施形態において、シェル調製材料保管ユニットは：
保管ボックス組付用ベースと；
保管ボックス組付用ベース上に配設され、清浄液体保管空間およびシェル液体保管空間を有する保管ボックスと；
を含む。
【０１０３】
いくつかの実施形態において、シェル調製材料保管装置は：
保管ボックス組付用ベースの両側に並んで組付けられた２つの保管ボックス組付用レールであって、その上に保管ボックスが組付けられている２つの保管ボックス組付用レールと；
保管ボックスとの関係において移動可能な形で配設され、閉鎖状態では保管ボックスの上方でカバーし、開放状態では保管ボックスの上方で離れる、保管ボックスカバーと；
保管ボックスカバーと駆動連結状態にあり、閉鎖状態と開放状態の間で保管ボックスカバーを切換える目的で保管ボックスとの関係において移動するように保管ボックスカバーを駆動するように構成されているカバー移動メカニズムと；
を含む。
【０１０４】
いくつかの実施形態において、組立装置は：
組立空間を有し、この空間内でミクロスフェアまたは組成構造が清浄液体によりすすがれる遠心分離管と；
遠心分離管内で物質を遠心分離するように構成された遠心分離ユニットと；
を含む。
【０１０５】
いくつかの実施形態において、遠心分離ユニットは：
遠心分離ラック組付部分と；
遠心分離軸を中心として遠心分離ラック組付部分上に回転可能な形で組付けられ、遠心分離管を組付けるための遠心分離管担持部分を含み、ここで遠心分離管担持部分が遠心分離軸から離隔されている、遠心分離ラックと；
遠心分離ラック組付部分上に組付けられ、遠心分離ラックを駆動して回転させるべく遠心分離ラックと駆動連結状態にある、遠心分離モータと；
を含む。
【０１０６】
いくつかの実施形態において、遠心分離ラックは、遠心分離軸を中心にして等分布した異なる仕様の多数の遠心分離管担持部分を含む。
【０１０７】
いくつかの実施形態において、遠心分離担持部分は、遠心分離軸に直交する回転シャフトを中心にして遠心分離ラックとの関係において回転可能な形で配設されている。
【０１０８】
いくつかの実施形態において、組立装置はさらに、遠心分離管を保管するための遠心分離管保管ユニットを有する遠心分離管組付用ラックを含む遠心分離管保管ユニットを含む。
【０１０９】
いくつかの実施形態において、
遠心分離管組付用ラックはさらに、遠心分離管保管部分と連通状態にある位置付け部材組付用孔を有し；
遠心分離管保管ユニットは、位置付け部材組付用孔の中に組付けられており、遠心分離管位置付け部材は遠心分離管保管部分と共に遠心分離管を固定するように構成されている。
【０１１０】
遠心分離管保管ユニットは、遠心分離管内の物質の成層界面を検出するように構成された液体レベルセンサを含む。
【０１１１】
いくつかの実施形態において、遠心分離管保管ユニットは、遠心分離管検出ゾーンを有するセンサ組付用ラックを含み；液体レベルセンサは、センサ組付用ラック上に配設され、液体レベルセンサの検出端部は、遠心分離管検出ゾーン内に位置設定されており；遠心分離管保管部分の下位端部は、遠心分離管検出ゾーン内に位置設定されており；液体レベルセンサの検出端部に対面する遠心分離管保管部分の少なくとも１つの側は、遠心分離管検出ゾーンと連通させられている。
【０１１２】
いくつかの実施形態において、遠心分離管保管ユニットは、液体レベルセンサを駆動して位置を変更させるためセンサ組付用ラックと駆動連結状態にあるセンサ移動メカニズムを含む。
【０１１３】
いくつかの実施形態において、組立装置はさらに、バランス管を含みかつバランス管を保管するためのバランス管保管空間を有するバランス管保管ユニットを含んでおり；バランス管は、遠心分離ユニットが遠心分離管内で物質を遠心分離するときに遠心分離管の平衡を保つように構成されている。
【０１１４】
いくつかの実施形態において、バランス管保管ユニットは、異なる仕様の２つ以上のバランス管および２つ以上の対応するバランス管保管空間を含む。
【０１１５】
いくつかの実施形態において、組立装置は、組立空間に液体を添加し組立空間からこの液体を吸引するように構成されている液体添加／吸引ユニットを含む。
【０１１６】
いくつかの実施形態において、液体添加／吸引ユニットは、ピペットを含む。
【０１１７】
いくつかの実施形態において、組立装置は３次元運動ユニットを含み、この３次元運動ユニット上に液体添加／吸引ユニットが組付けられている。
【０１１８】
いくつかの実施形態において、組立装置は、遠心分離管を動作させるように構成されている把持ユニットを含む。
【０１１９】
いくつかの実施形態において、把持ユニットは：
マニピュレータ組付用ラックと；
マニピュレータ組付用ラック上に配設されたマニピュレータと；
を含む。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、組立装置は３次元運動ユニットを含み、この３次元運動ユニット上に把持ユニットが組付けられている。
【０１２１】
いくつかの実施形態において、組立装置は：
３次元運動ユニットと；
組立空間に液体を添加するかまたは組立空間から液体を吸引するように構成され、３次元運動ユニット上に組付けられた液体添加／吸引ユニットと；
遠心分離管を動作させるように構成され３次元運動ユニット上に組付けられている把持ユニットと；
を含む。
【０１２２】
いくつかの実施形態において、３次元運動ユニットは：
把持ユニットが上に配設されており、把持ユニットを駆動して垂直方向に移動させるように構成されている第１の駆動用構成要素と；
第１の駆動用構成要素が上に配設されており、第１の駆動用構成要素を駆動して第２の水平方向に移動させるように構成されている第２の駆動用構成要素5131と；
第２の駆動用構成要素が上に配設されており、第２の駆動用構成要素を駆動して第２の水平方向と直交する第１の水平方向に移動させるように構成されている第３の駆動用構成要素と；
液体添加／吸引ユニットが上に配設され、液体添加／吸引ユニットを駆動して垂直方向に移動させるように構成されている第４の駆動用構成要素と；
第３の駆動用構成要素上に配設された第５の駆動用構成要素と；
を含み、第３の駆動用構成要素はさらに、第５の駆動用構成要素を駆動して第１の水平方向に移動させるように構成されており；第４の駆動用構成要素は第５の駆動用構成要素上に配設され、第５の駆動用構成要素は、第４の駆動用構成要素を駆動して第２の水平方向に移動させるように構成されている。
【０１２３】
いくつかの実施形態において、組立装置は残留液体吸収ユニットを含む。
【０１２４】
いくつかの実施形態において、残留液体吸収ユニットは、残留液体吸収性組付用ラックおよびその上に配設された油吸収性スポンジを含む。
【０１２５】
いくつかの実施形態において、シェルアセンブリ装置は、液体廃棄物収集ユニットを含む。
【０１２６】
いくつかの実施形態において、組立装置は、チップ保管ユニットを含む。
【０１２７】
本開示の第８の態様は、第７の態様のいずれか１つに係るシェルアセンブリ装置を含む、バイオブロック調製器具を提供する。
【０１２８】
本開示の第９の態様は、第５の態様のいずれか１つに係るミクロスフェア調製装置および第７の態様のいずれか１つに係るシェルアセンブリ装置を含むバイオブロック調製器具を提供しており、ミクロスフェア調製装置およびシェルアセンブリ装置は一体としてまたは別個に配設されている。
【０１２９】
本開示の第１０の態様は：
第７の態様のいずれか１つに係るシェルアセンブリ装置と；
シェルアセンブリ装置によって形成されたバイオブロックと担体材料とを混合してバイオインクを形成するように構成されているバイオインク生成装置と；
を含む、バイオインク調製器具を提供する。
【０１３０】
いくつかの実施形態において、バイオインク生成装置は：
バイオブロックと担体材料を混合するための混合空間を有するバレルと；
担体材料を混合空間内に注入するための担体材料装填ユニットと；
を含む。
【０１３１】
いくつかの実施形態において、シェルアセンブリ装置の組立装置は、組立空間に対して液体を添加するかまたは組立空間から液体を吸引するための液体添加／吸引ユニットを含み、担体材料装填ユニットが液体添加／吸引ユニット上に組付けられる。
【０１３２】
いくつかの実施形態において、収容用スクリーンはシリンジを含む。
【０１３３】
いくつかの実施形態において、担体材料装填ユニットはシリンジと駆動連結状態にあり、シリンジのピストンを押して移動させるように構成されたシリンジ押し部分を含む。
【０１３４】
いくつかの実施形態において、シリンジ押し部分は：
シリンジのピストンを押すための、シリンジの軸に沿って移動可能な形で配設されたスライダと；
スライダと駆動連結状態にあり、スライダを駆動して移動させて、シリンジのピストンを押すように構成されているシリンジ駆動モータと；
を含む。
【０１３５】
いくつかの実施形態において、担体材料装填ユニットは、シリンジおよび断熱のためにシリンジの表面上に配設されたシリンジ断熱装置を含む。
【０１３６】
いくつかの実施形態において、バイオインク生成装置は秤量ユニットを含む。
【０１３７】
いくつかの実施形態において、秤量ユニットは、電子はかりおよびその上に配設された秤量トレーを含み、秤量トレーは、シリンジを保管するための中空シリンダ構造を含む。
【０１３８】
いくつかの実施形態において、バイオインク生成装置は、補正組付用ラックならびにその上に配設された掻取プレート、掻取ラインおよび距離測定センサを含む掻取ユニットを含む。
【０１３９】
いくつかの実施形態において、掻取ユニットは、反対側に配設された２つの距離測定センサを含む。
【０１４０】
いくつかの実施形態において、バイオインク生成装置は、バレル断熱用のバレル断熱ユニットを含む。
【０１４１】
いくつかの実施形態において、バレル断熱ユニットは、断熱ボックスおよび断熱ボックスを加熱するための加熱装置を含む。
【０１４２】
いくつかの実施形態において、バイオインク生成装置は、バイオブロックおよび担体材料をバレル内で混合するための混合ユニットを含む。
【０１４３】
いくつかの実施形態において、混合ユニットは：
混合ユニット組付用ラックと；
混合ユニット組付用ラック上に組付けられた回転モータと；
回転モータの出力シャフト上に組付けられ、バレルを組付けるためのバレル担持部分を有するスイングアームと；
を含む。
【０１４４】
いくつかの実施形態において、混合ユニットは、回転モータの回転位置を検出するために回転モータの出力シャフト上に組付けられた角度センサを含む。
【０１４５】
いくつかの実施形態において、混合ユニットは、スイングアームを緩衝し制限するために混合ユニット組付用ラック上に組付けられたバッファアセンブリを含む。
【０１４６】
いくつかの実施形態においては、２つのバッファアセンブリがそれぞれ、スイングアームのスイング経路の２つの端部に位置設定されており、バッファアセンブリの各々は：
混合ユニット組付用ラック上に組付けられたバッファ支柱と；
バッファ支柱上に配設され、バッファ支柱とスイングアームのスイング経路の対応する端部との間に位置設定されたバッファクッションと；
を含む。
【０１４７】
いくつかの実施形態において、バレル担持部分は、バレル組付用孔および固定部組付部分を含み；
混合ユニットは、固定部品、捩りばねおよび空気圧シリンダを含み；空気圧シリンダは、混合ユニット組付用ラック上に組付けられ；固定部品は、押圧端部、駆動端部およびそれらの間のヒンジ部分を含み；ヒンジ部分は、捩りばねを通して固定部品組付部分にヒンジ留めされており；駆動端部は、空気圧シリンダと整合させられており；空気圧シリンダは、固定部品を駆動して、固定部品組付部分を中心にして回転させて、押圧端部がバレル組付用孔の入口に隣接する押圧状態と押圧端部がバレル組付用孔の入口から離れたところにある解放状態との間で押圧端部を切換える。
【０１４８】
本開示の第１１の態様は、第１０の態様のいずれか１つに係るバイオインク調製器具を含む、バイオインク調製システムを提供する。
【０１４９】
いくつかの実施形態において、バイオインク調製システムは、第５の態様のいずれか１つに係るミクロスフェア調製装置を含む。
【０１５０】
本開示のバイオインクカートリッジおよびバイオインクカートリッジアセンブリによると、内側流路の配設は、外部気体入口パイプラインと液体放出パイプラインの交差の防止にとって有益であり、バイオインクカートリッジと連結された構成要素との間の迅速かつ正確な連結を容易にする。バイオインクカートリッジは、ミクロスフェア調製装置のミクロスフェア調製材料保管装置として使用され、これは、ミクロスフェアの生産効率の改善にとって有益である。
【０１５１】
本開示のミクロスフェア調製装置によると、液体微小滴は、ミクロスフェア調製原料からマイクロ流体チップにより生成され、硬化装置内で硬化させられて、ミクロスフェア製品を生産するためのミクロスフェアを形成し、これはミクロスフェア調製効率の改善にとって有益である。
【０１５２】
本開示のシェルアセンブリ装置によると、形成されたミクロスフェアの各々は、生物学的活性およびバイオプリンティングの要件を満たすバイオブロック製品を生産するために、組立装置を通して少なくとも１つのシェルと外部的かつ直接的に組立てられ、これは、シェルアセンブリおよびバイオプリンティングの効率の改善にとって有益である。
【０１５３】
本開示のバイオブロック調製器具によると、液体微小滴はマイクロ流体チップによりミクロスフェア調製原料から生成され、ミクロスフェア製品を生産するためのミクロスフェアを形成するために硬化装置内で硬化され；形成されたミクロスフェアの各々は、生物学的活性およびバイオプリンティングの要件を満たすバイオブロック製品を生産するために、組立装置を通して少なくとも１つのシェルと外部的かつ直接的に組立てられ、これは、バイオブロック調製の効率の改善にとって有益である。本開示のバイオインク調製器具およびバイオインク調製システムによると、生物学的活性およびバイオプリンティングの要件を満たすバイオインクを生成することが可能である。
【０１５４】
本開示の他の特徴および利点は、添付図面と併せて、例示的実施形態についての以下の詳細な説明から明確になるものである。
【０１５５】
本開示の一部を成す図面は、本開示をより容易に理解できるようにすることを意図したものである。本開示の例示的実施形態およびその説明は、本開示を説明するために使用されるが、それらに不適切に限定されるわけではない。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】本開示の一実施形態に係るバイオブロック調製器具内のミクロスフェア調製装置の斜視図である。
【図２】図１に示されているミクロスフェア調製装置の部分的構造の上面平面図である。
【図３】図１に示されているミクロスフェア調製装置の部分断面構造図である。
【図４】本開示の一実施形態に係るバイオインクカートリッジアセンブリの構造図である。
【図５】図４に示されているバイオインクカートリッジアセンブリ内のバイオインクカートリッジの横断面図である。
【図６】図５に示されているバイオインクカートリッジの模式図である。
【図７】比較例に係るバイオインクカートリッジの模式図である。
【図８】本開示の一実施形態に係るバイオインクカートリッジアセンブリの統合型コネクタの斜視図である。
【図９】図８に示されている統合型コネクタの横断面図である。
【図１０】本開示の一実施形態に係るバイオインクカートリッジアセンブリの出口統合ヘッドの構造図である。
【図１１】図１０に示されている出口統合ヘッドの横断面図である。
【図１２】本開示の一実施形態に係るミクロスフェア調製装置のマイクロ流体チップの模式図である。
【図１３】１つの角度から見た本開示の一実施形態に係るミクロスフェア調製装置のマイクロ流体チップの概略図である。
【図１４】別の角度から見た図１３に示されているバッファ装置内のバッファ本体の斜視図である。
【図１５】本開示の一実施形態に係るミクロスフェア調製装置内のバッファ装置および硬化装置の組成構造の斜視図である。
【図１６】図１５に示されているバッファ装置および硬化装置の組成構造の横断面図である。
【図１７】本開示の一実施形態に係るミクロスフェア調製装置の収集装置の構造図である。
【図１８】本開示の一実施形態に係るミクロスフェア調製装置の監視装置の部分的構造の横断面図である。
【図１９】１つの角度から見た図１８に示されている監視装置の部分的構造の斜視図である。
【図２０】別の角度から見た図１８に示されている監視装置の部分的構造の斜視図である。
【図２１】図１に示されている実施形態に係るミクロスフェア調製装置を通したミクロスフェア調製の模式図である。
【図２２】本開示の一実施形態に係るバイオブロック調製器具内のシェルアセンブリ装置の斜視図である。
【図２３】本開示の一実施形態に係る別のバイオブロック調製器具内のシェルアセンブリ装置の斜視図である。
【図２４】図２３に示されているシェルアセンブリ装置の部分的構造の横断面図である。
【図２５】図２２に示されているシェルアセンブリ装置内の流体切換管の斜視図である。
【図２６】図２２に示されているシェルアセンブリ装置内の切換え制御装置の斜視図である。
【図２７】図２６に示されている切換え制御装置の部分的構造の斜視図である。
【図２８】図２２に示されているシェルアセンブリ装置の部分的構造の横断面図である。
【図２９】図２２に示されているシェルアセンブリ装置の部分的構造の前面断面図である。
【図３０】図２２に示されているシェルアセンブリ装置内の組立装置の横断面図である。
【図３１】図３０に示されている組立装置の組付用ベースの斜視図である。
【図３２】図２２に示されている実施形態に係るシェルアセンブリ装置を通したシェルアセンブリの模式図である。
【図３３】本開示の別の実施形態に係るバイオブロック調製器具の斜視図である。
【図３４】図３３に示されている実施形態に係るミクロスフェア調製材料保管装置およびマイクロ流体チップを含むバイオブロック調製器具の部分的構造の構造図である。
【図３５】図３３に示されている実施形態に係るマイクロ流体チップおよび硬化装置を含むバイオブロック調製器具の部分的構造の構造図である。
【図３６】図３３に示されているバイオブロック調製器具のチップ固定具およびマイクロ流体チップの構造図である。
【図３７】図３６に示されているチップ固定具およびマイクロ流体チップの上面平面図である。
【図３８】図３６に示されているチップ固定具の部分的構造の断面図である。
【図３９】図３３に示されているバイオブロック調製器具の調製事例の構造図である。
【図４０】第１のカバー本体が閉鎖され第２のカバー本体が開放されている状態の、図３９に示されている調製事例の構造図である。
【図４１】図３３に示されているバイオブロック調製器具の硬化装置と出力パイプラインとの間の連結構造の構造図である。
【図４２】図３３に示されているバイオブロック調製器具の硬化装置および出力パイプラインの部分的構造の図である。
【図４３】図３３に示されているバイオブロック調製器具の硬化装置および出力パイプラインの部分的構造の斜視図である。
【図４４】図３３に示されているバイオブロック調製器具のシェルアセンブリ装置の構造図である。
【図４５】図３３に示されているバイオブロック調製器具のフラッシュモジュールの第１の収容用スクリーンおよび第１の収容用スクリーンジャケットのアセンブリ図である。
【図４６】本開示の一実施形態に係る別のバイオインク調製器具内のシェルアセンブリ装置の斜視図である。
【図４７】図４６に示されているシェルアセンブリ装置の図である。
【図４８】図４６に示されているシェルアセンブリ装置内の組立管制御ユニットの斜視図である。
【図４９】図４６に示されているシェルアセンブリ装置内の液体添加／吸引ユニットの斜視図である。
【図５０】図４６に示されているシェルアセンブリ装置内の液体添加／吸引ユニットの補給用ニードル、ニードル挟持部分、連結用部材および水平位置調整メカニズムの組成構造の斜視図である。
【図５１】本開示の一実施形態に係るバイオインク調製器具の構造図である。
【図５２】ハウジングが除去された状態の図５１に示されているバイオインク調製器具の構造図である。
【図５３】別の角度から見た図５２に示されている構造の構造図である。
【図５４】別の角度から見た図５２に示されている構造の構造図である。
【図５５】図５１に示されているバイオインク調製器具内の、保管ボックスカバーが除去された状態のシェル調製材料保管装置の構造図である。
【図５６】図５１に示されているバイオインク調製器具内のシェル調製材料保管装置の構造図である。
【図５７】図５１に示されているバイオインク調製器具内の遠心分離ユニットの構造図である。
【図５８】図５１に示されているバイオインク調製器具内の遠心分離管保管ユニットの構造図である。
【図５９】図５１に示されているバイオインク調製器具内の遠心分離管保管ユニットの構造図である。
【図６０】図５１に示されているバイオインク調製器具内のバランス管保管ユニットの構造図である。
【図６１】図５１に示されているバイオインク調製器具内の液体添加／吸引ユニットおよび担体材料装填ユニットの組成構造の構造図である。
【図６２】図５１に示されているバイオインク調製器具内の把持ユニットの構造図である。
【図６３】図５１に示されているバイオインク調製器具内の３次元運動ユニットの構造図である。
【図６４】図５１に示されているバイオインク調製器具内の秤量ユニットの構造図である。
【図６５】図５１に示されているバイオインク調製器具内の掻取ユニットの構造図である。
【図６６】図５１に示されているバイオインク調製器具内の混合ユニットの構造図である。
【図６７】本開示の一実施形態に係るバイオインク調製システムの構造図である。
【発明を実施するための形態】
【０１５７】
本開示の実施形態における技術的解決法は、以下で、本開示の実施形態における図面を参照しながら明確かつ完全に説明される。明らかに、説明されている実施形態は、単に本開示の実施形態の一部にすぎず、その実施形態の全てではない。少なくとも１つの例示的実施形態についての以下の説明は、実際には例示のみを目的とし、いかなる形であれ本開示およびその応用または使用を限定することを意図されたものではない。当業者が創造努力無しで本開示の実施形態に基づいて得る他の全ての実施形態が、本開示の保護範囲内に入る。
【０１５８】
これらの実施形態中に明記されている構成要素およびステップの相対的配設、数式および数値は、具体的に別途言及されているのでないかぎり、本開示に対する限定とみなされるべきではない。添付図面に示されているさまざまな部分の寸法は、説明を目的としており、必ずしも実際のスケールにしたがって描かれていないということを理解すべきである。当業者にとって公知の技術、方法および装置は詳述されない可能性があるが、該当する場合、これらの技術、方法および装置は本明細書の一部とみなされなければならない。本明細書中で示され論述されている全ての実施例において、いずれの具体的値も、制約ではなくむしろ単なる一例とみなされるべきものである。したがって、例示的実施形態の他の実施例は、異なる値を有し得る。類似のマークおよび文字は以下の添付図面中では類似のアイテムを表わしており、したがって添付図面中ですでに定義されているアイテムはいずれも、後続する図面中でさらに論述される必要がない。
【０１５９】
本開示について記述する場合の「第１の」、「第２の」などの表現の使用は、単に異なる構成要素を区別するために用いられており、別段の記載の無いかぎり特別な意味合いを持たず、したがって、本開示の保護範囲に対する制限とみなすことのできないものである。
【０１６０】
本開示を説明するために使用される場所を表す名詞、例えば「前方、後方、頂部、底部、左および右」、「横断方向の、垂直な、直交するおよび水平な」および「頂部および底部」などは、通常本開示を説明し説明のみを簡略化する便宜上、添付図面に示されている配向または位置的関係を標示し、相反する記載が無い場合、対象の装置または要素が特定の配向を有するかまたは特定の配向で構築され動作させられなければならないということを標示または暗示せず、したがって、本開示保護範囲に対する制限として理解され得ないという点を指摘しておくべきである。「内側」および「外側」なる局在性名詞は、各構成要素の外形の内部および外部を意味する。
【０１６１】
図１〜４５に示されているように、本開示の実施形態は、バイオインクカートリッジ、バイオインクカートリッジアセンブリ、ミクロスフェア調製装置、シェルアセンブリ装置、バイオブロック調製器具、バイオインク調製器具およびバイオインク調製システムを提供する。さらに、本開示の実施形態はさらに、多数のパイプラインまたはパイプ取付け具をオンオフ切換えするための切換え制御装置を提供する。
【０１６２】
図１〜２１に示されているように、本開示の実施形態は、バイオインクカートリッジ１３１を提供する。バイオインクカートリッジ１３１は、キャビティを伴うインクカートリッジシェル１３１１と；キャビティ内に配設され、互いから流体的に隔離されている第１の収容用チャンバ１３１３および第２の収容用チャンバ１３１４へとキャビティを分割する分割壁１３１２と；インクカートリッジシェル１３１１上に配設され、第１の収容用チャンバ１３１３と連通させられている、第１のインクカートリッジ入口１３１５１および第１のインクカートリッジ出口１３１５３と；インクカートリッジシェル１３１１上に配設され、第２の収容用チャンバ１３１４と連通させられている、第２のインクカートリッジ入口１３１５２および第２のインクカートリッジ出口１３１５４と；第２の収容用チャンバ１３１４内に位置設定され内部の流体から隔離され、かつ第１の収容用チャンバ１３１３を第１のインクカートリッジ出口１３１５３と連通させている内側流路１３１６と；を含む。
【０１６３】
図１〜２１に示されているように、本開示の実施形態はさらに、本開示の実施形態に係るバイオインクカートリッジを含む、バイオインクカートリッジアセンブリを提供する。
【０１６４】
本開示のバイオインクカートリッジおよびバイオインクカートリッジアセンブリによると、内側流路は、外部気体入口パイプラインと液体放出パイプラインの交差が防止されるような形で配設され、これによってバイオインクカートリッジと連結された構成要素との間の迅速かつ正確な連結が容易になる。バイオインクカートリッジは、ミクロスフェア調製装置のミクロスフェア調製材料保管装置として使用され、これは、ミクロスフェアの生産効率の改善にとって有益である。
【０１６５】
図１〜２１に示されているように、本開示の実施形態は、本開示の実施形態に係るバイオインクカートリッジまたはバイオインクカートリッジアセンブリを含むミクロスフェア調製装置およびバイオブロック調製器具を提供する。ミクロスフェア調製装置およびバイオブロック調製器具は、本開示の実施形態に係るバイオインクカートリッジまたはバイオインクカートリッジアセンブリの利点を有する。
【０１６６】
図１〜４５に示されているように、本開示の実施形態のミクロスフェア調製装置は、せん断液体を保管するためのせん断液体保管空間およびミクロスフェアの調製のためのミクロスフェア原液を保管するためのミクロスフェア原液保管空間を含むミクロスフェア調製材料保管装置と；ミクロスフェア原液保管空間と連通させられた第１のチップ入口とせん断液体保管空間と連通させられた第２のチップ入口とを含むマイクロ流体チップであって、ミクロスフェア原液が、マイクロ流体チップ内のせん断液体により微小滴へとせん断され、微小滴・せん断液体の混合物がマイクロ流体チップのチップ出口から出力される、マイクロ流体チップと；微小滴・せん断液体混合物を受入れるためマイクロ流体チップのチップ出口と連結された硬化装置入口を含む硬化装置であって、微小滴が硬化装置内で硬化されたミクロスフェアを形成する、硬化装置と；を含む。
【０１６７】
本開示のミクロスフェア調製装置によると、液体微小滴は、マイクロ流体チップによりミクロスフェア調製原料から生成され、硬化装置内で硬化させられてミクロスフェア製品を生産するためのミクロスフェアを形成し、これはミクロスフェア調製効率の改善にとって有益である。
【０１６８】
図１〜４５に示されているように、本開示の実施形態は、本開示の実施形態に係るミクロスフェア調製装置を含むバイオブロック調製器具を提供する。バイオブロック調製器具は、本開示の実施形態に係るミクロスフェア調製装置の利点を有する。
【０１６９】
図１〜４５に示されているように、本開示の実施形態のシェルアセンブリ装置は、ミクロスフェアまたはミクロスフェアと少なくとも１つのシェルから成る組成構造を被覆するように構成されており、清浄液体を保管するための清浄液体保管空間およびシェル液体を保管するためのシェル液体保管空間を含む多数の保管空間を含むシェル調製材料保管装置と；内部でミクロスフェアまたはミクロスフェアと少なくとも１つのシェルから成る組成構造が清浄液体ですすがれ、次にシェル液体により被覆されて、ミクロスフェアまたは組成構造の各々の周りにシェルを形成する、組立装置と；を含む。
【０１７０】
本開示のシェルアセンブリ装置によると、形成されたミクロスフェアの各々は、生物学的活性およびバイオプリンティングの要件を満たすバイオブロック製品を生産するために、組立装置を通して少なくとも１つのシェルと外部的かつ直接的に組立てられ、これは、シェルアセンブリおよびバイオプリンティングの効率の改善にとって有益である。
【０１７１】
図１〜４５に示されているように、本開示の実施形態はさらに、本開示の実施形態に係るシェルアセンブリ装置を含むバイオブロック調製器具を提供する。バイオブロック調製器具は、本開示の実施形態に係るシェルアセンブリ装置の利点を有する。
【０１７２】
図１〜４５に示されているように、本開示の実施形態はさらに、本開示の実施形態に係るミクロスフェア調製装置およびシェルアセンブリ装置を含むバイオブロック調製器具を提供しており；ミクロスフェア調製装置およびシェルアセンブリ装置は一体としてまたは別個に配設されている。
【０１７３】
本開示のバイオブロック調製器具によると、液体微小滴はマイクロ流体チップによりミクロスフェア調製原料から生成され、ミクロスフェア製品を生産するためのミクロスフェアを形成するために硬化装置内で硬化され、形成されたミクロスフェアの各々は、生物学的活性およびバイオプリンティングの要件を満たすバイオブロック製品を生産するために、組立装置を通して少なくとも１つのシェルと外部的かつ直接的に組立てられ、これは、バイオブロック調製の効率の改善にとって有益である。
【０１７４】
本開示の実施形態は、以下で図１〜４５と組合せて詳述される。
【０１７５】
図１〜３３に示されているように、本開示の一実施形態によると、バイオブロック調製器具はミクロスフェア調製装置１００およびシェルアセンブリ装置２００を含む。ミクロスフェア調製装置１００およびシェルアセンブリ装置２００は独立して配設されている。
【０１７６】
図１〜２１に示されているように、ミクロスフェア調製装置１００は、ミクロスフェア調製ラック１１０、ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０、ミクロスフェア調製材料保管装置、マイクロ流体チップ１４０、バッファ装置１５０、硬化装置１６０、収集装置１７０および監視装置１８０を含む。
【０１７７】
ミクロスフェア調製ラック１１０は、ミクロスフェア調製装置１００の構成要素のための支持体を提供し、構成要素全体を統合し、構成要素の相対的機能を有する部域を画定して関連する動作（例えば温度制御）を単純化する。図１〜３に示されているように、ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０、ミクロスフェア調製材料保管装置、マイクロ流体チップ１４０、バッファ装置１５０、硬化装置１６０、収集装置１７０および監視装置１８０は、ミクロスフェア調製ラック１１０上に組付けられている。
【０１７８】
ミクロスフェア調製材料保管装置は、せん断液体保管空間とミクロスフェア原液保管空間を含む。せん断液体保管空間は、せん断液体の保管に使用される。ミクスフェア原液保管空間は、ミクロスフェア調製のためのミクロスフェア原液の保管に使用される。
【０１７９】
ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０は、ミクロスフェア原液およびせん断液体をマイクロ流体チップ１４０内に駆動し、せん断液体を駆動してマイクロ流体チップ１４０内でミクロスフェア原液を微小滴へとせん断し、かつ微小滴・せん断液体混合物を駆動してマイクロ流体チップ１４０から流出させるために、ミクロスフェア調製材料保管装置と連結されている。
【０１８０】
いくつかの実施形態によると、ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０は、それぞれミクロスフェア調製材料保管装置のせん断液体保管空間およびそのミクロスフェア原液保管空間に対して気体を圧送して、せん断液体保管空間内の圧力を変更することによってせん断液体が流動できるようにし、かつミクロスフェア原液保管空間内の圧力を変更することによってミクロスフェア原液が流動できるようにする。
【０１８１】
ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０は、それぞれに連結管を通ってミクロスフェア調製材料保管装置の対応する保管空間と連結されている多数の圧力制御部分を含む。
【０１８２】
該実施形態において、ミクロスフェア調製材料圧送装置は、ミクロスフェア調製装置全体のための空気圧装置である。ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０は、各々が連結管を通して保管空間と連結されている１６の圧力制御部分を有し、ミクロスフェア原液またはせん断液体に対して流動用の動力を提供し、保管空間内の気体圧力を変更することによってその流量を制御する。
【０１８３】
いくつかの実施形態において、圧力制御部分は互いに独立しており、異なる要件に応じて部分的に有効化され得；圧力制御部分各々の動作パラメータを独立した形で制御して、それと連結された保管空間の圧力値を調整し、対応する保管空間内に保管された材料の流量をさらに調整することができる。ミクロスフェア原液およびせん断液体の流量を調節することによって、微小滴のパラメータ（例えばサイズおよび生成速度）を制御することが可能である。
【０１８４】
この実施形態において、ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０は、ポンプ圧力を正確に制御する能力を有する圧力ポンプを含む。圧力ポンプは例えば、１６本のチャネルを伴い圧力駆動式に補給を行なう２バールのマイクロ流体圧力ポンプである。圧力ポンプのチャネルの各々は、対応する保管空間に気体を送出するためにミクロスフェア調製材料保管装置の対応する保管空間と連結されており、こうしてミクロスフェア原液またはせん断液体は気体を介して押圧されるようになっている。
【０１８５】
圧力ポンプは、圧力駆動式補給モードにあり、気体入口および液体出口が、ミクロスフェア原液またはせん断液体を保管する保管空間内に配設されている。気体入口は、圧力ポンプのポンプ出口と連結され、液体出口は、連結用パイプラインを通してマイクロ流体チップと連結されている。圧力ポンプは、インパルス衝撃の発生またはミクロスフェア原液との接触無く受動的補給を実現し、こうしてミクロスフェア原液中の細胞に対する損傷を削減する。ポンプ圧力を正確に制御する能力を有する圧力ポンプを使用すると、ミクロスフェア調製材料の流量を改善された形で調節することができ、マイクロ流体チップ中の連続相流体および分散相流体を比較的正確に制御し、こうしてせん断力を適切に調整し、細胞に対する損傷を削減することができる。さらに、形成された微小滴およびミクロスフェアの品質、活性およびサイズを保証する上でも有益である。
【０１８６】
微小滴を形成するミクロスフェア原液は、マイクロ流体チップ１４０中の分散相流体として使用され、ミクロスフェア原液は、微小滴の一成分である。微小滴を調製するためのせん断液体は、マイクロ流体チップ１４０中の連続相流体として使用され、せん断液体は微小滴の成分ではない。該実施形態において、ミクロスフェア原液は、生物活性を伴う物質（例えば細胞を含有するコラーゲン溶液）であり；せん断液体はコラーゲン溶液と混ざらない油相液体である。
【０１８７】
いくつかの実施形態においては、気体オンオフスイッチが、それぞれミクロスフェア調製材料圧送装置１２０とせん断液体保管空間との間、ならびにミクロスフェア調製材料圧送装置１２０とミクロスフェア原液保管空間との間に配設されている。例えば、該実施形態においては、図１および図６に示されているように、ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０は、第１のパイプライン１９１を通してせん断液体保管空間として役立つバイオインクカートリッジ１３１の第１の収容用チャンバ１３１３と連結されており、第１の収容用チャンバ１３１３に送出される気体のオンオフ状態を制御するために、気体オンオフスイッチを第１のパイプライン１９１上に配設することができる。ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０は、第２のパイプライン１９２を通してミクロスフェア原液保管空間として役立つバイオインクカートリッジ１３１の第２の収容用チャンバ１３１４と連結され；第２の収容用チャンバ１３１４に送出される気体のオンオフ状態を制御するために、気体オンオフスイッチを第２のパイプライン１９２上に配設することができる。
【０１８８】
該実施形態において、ミクロスフェア調製材料保管装置は、バイオインクカートリッジ１３１またはバイオインクカートリッジアセンブリ１３０を含む。
【０１８９】
図１〜１１に示されているように、バイオインクカートリッジ１３１は本質的に、インクカートリッジシェル１３１１、分割壁１３１２、第１のインクカートリッジ入口１３１５１、第１のインクカートリッジ出口１３１５３、第２のインクカートリッジ入口１３１５２および第２のインクカートリッジ出口１３１５４を含む。
【０１９０】
分割壁１３１２は、インクカートリッジシェル１３１１の内部のキャビティ内に配設され、キャビティを第１の収容用チャンバ１３１３および第２の収容用チャンバ１３１４へと独立して分割する。第１のインクカートリッジ入口１３１５１および第１のインクカートリッジ出口１３１５３はインクカートリッジシェル１３１１上に配設され、第１の収容用チャンバ１３１３と連通させられている。第２のインクカートリッジ入口１３１５２および第２のインクカートリッジ出口１３１５４は、インクカートリッジシェル１３１１上に配設され、第２の収容用チャンバ１３１４と連通させられている。
【０１９１】
該実施形態において、バイオインクカートリッジ１３１の第１の収容用チャンバ１３１３は、せん断液体保管空間を形成し、バイオインクカートリッジ１３１の第２の収容用チャンバ１３１４は、ミクロスフェア原液保管空間を形成する。
【０１９２】
ミクロスフェア調製材料圧送装置の圧力制御部分はそれぞれ、バイオインクカートリッジ１３１の第１のインクカートリッジ入口１３１５１および第２のインクカートリッジ入口１３１５２と連通させられている。マイクロ流体チップ１４０の第２のチップ入口１４２１は、第１のインクカートリッジ出口１３１５３と連通させられている。マイクロ流体チップ１４０の第１のチップ入口１４１１は、第２のインクカートリッジ出口１３１５４と連通させられている。したがって、ミクロスフェア調製材料圧送装置は、バイオインクカートリッジ１３１の第１の収容用チャンバ１３１３内のせん断液体および第２の収容用チャンバ１３１４内のミクロスフェア原液をマイクロ流体チップ１４０内へと圧送して微小滴を形成する能力を有する。
【０１９３】
図１〜７に示されているように、該実施形態のバイオインクカートリッジ１３１は、さらに、内側流路１３１６を含む。内側流路１３１６は、第２の収容用チャンバ１３１４内に位置設定され、第１の収容用チャンバ１３１３を第１のインクカートリッジ出口１３１５３と連通させる。
【０１９４】
図６に示されているように内側流路１３１６は、第２の収容用チャンバ１３１４との連通無く第２の収容用チャンバ１３１４内に位置設定されており、バイオインクカートリッジ１３１のキャビティ内にトンネル様の構造的設計が生成される。第１のパイプライン１９１は、バイオインクカートリッジ１３１の第１のインクカートリッジ入口１３１５１と連結されており、第２のパイプライン１９２はバイオインクカートリッジ１３１の第２のインクカートリッジ入口１３１５２と連結され、第３のパイプライン１９３がバイオインクカートリッジ１３１の第１のインクカートリッジ出口１３１５３と連結され、第４のパイプライン１９４が、バイオインクカートリッジ１３１の第２のインクカートリッジ出口１３１５４と連結されている。
【０１９５】
図６に示されているように、第１のインクカートリッジ入口１３１５１、第２のインクカートリッジ入口１３１５２、第１のインクカートリッジ出口１３１５３、および第２のインクカートリッジ出口１３１５４は、内側流路１３１６の配設に起因して長手方向（図５に示されている左−右方向）に順序正しく配設されている。この場合、第１のパイプライン１９１および第２のパイプライン１９２は、バイオインクカートリッジ１３１の左に配設され、第３のパイプライン１９３および第４のパイプライン１９４は、バイオインクカートリッジ１３１の右側に配設されている。気体供給パイプラインがバイオインクカートリッジ１３１の外部の液体放出パイプラインと交差することはない。したがって、該実施形態のバイオインクカートリッジ１３１は、インクカートリッジ入口およびインクカートリッジ出口を通して対応するミクロスフェア調製材料圧送装置およびマイクロ流体チップ１４０と迅速かつ正確に連結される。
【０１９６】
図７に示されているように、内側流路１３１６が配設されていない場合、バイオインクカートリッジ１３１の側方サイズ（図５に示されている前後方向に対応するサイズ）が比較的小さいとき、バイオインクカートリッジ１３１の２つのインクカートリッジ入口を互いに隣接して配設することができず、インクカートリッジ出口を間に配設することが求められ；その間２つのインクカートリッジ出口を互いに隣接して配設できず、バイオインクカートリッジの外部で第２のパイプライン１９２および第３のパイプライン１９３の間の交差配設のために、インクカートリッジ入口を間に配設することが求められる。これは、対応する構成要素とのパイプラインの連結上の問題をひき起こすことになり、バイオインクカートリッジ１３１のインクカートリッジ入口およびインクカートリッジ出口と、対応するミクロスフェア調製材料圧送装置およびマイクロ流体チップ１４０との迅速かつ正確な連結にとって不都合である。
【０１９７】
内側流路１３１６は、バイオインクカートリッジ１３１内に配設され、こうしてバイオインクカートリッジ１３１のインクカートリッジ入口およびインクカートリッジ出口は、適切なパイプライン連結の要件を満たす形で配設されることになる。いくつかの実施形態において、第１の収容用チャンバ１３１３は、第２の収容用チャンバ１３１４と整合するように配設される。第１のインクカートリッジ入口１３１５１は、第２のインクカートリッジ入口１３１５２に隣接して配設され、第１のインクカートリッジ出口１３１５３は第２のインクカートリッジ出口１３１５４に隣接して配設される。第１のインクカートリッジ入口１３１５１、第２のインクカートリッジ入口１３１５２、第１のインクカートリッジ出口１３１５３および第２のインクカートリッジ出口１３１５４は、それぞれ、インクカートリッジシェル１３１１の頂部または側面上に配設される。整合した配設とは、第１の収容用チャンバと第２の収容用チャンバが、並んで、平行に、または一方が他方の内部にある形で配設され得る、ということを意味する。２つのインクカートリッジ入口は、インクカートリッジ出口が間に配設されるのを回避するため互いに隣接して配設されており、２つのインクカートリッジ出口は、インクカートリッジ入口が間に配設されるのを回避するため互いに隣接して配設される。したがって、バイオインクカートリッジ１３１と連結された気体パイプラインおよび液体パイプラインは、交差させられておらず、バイオインクカートリッジ１３１と外部との迅速かつ正確な連結を容易にする。
【０１９８】
図３〜５に示されているように、該実施形態において、第１の収容用チャンバ１３１３および第２の収容用チャンバ１３１４は、長手方向に並置配設されている。第１のインクカートリッジ入口１３１５１、第２のインクカートリッジ入口１３１５２、第１のインクカートリッジ出口１３１５３および第２のインクカートリッジ出口１３１５４は、インクカートリッジシェル１３１１の頂部上で、第１の収容用チャンバ１３１３の側から第２の収容用チャンバ１３１４の側まで、長手方向に順序正しく配設されている。
【０１９９】
内側流路１３１６は、インクカートリッジ入口およびインクカートリッジ出口の位置を合理化するように配設される、ということが分かる。
【０２００】
図５に示されているように、分割壁１３１２は、一定の角度で配設された多数の壁セグメントを含み、内側流路１３１６は、第１のインクカートリッジ出口１３１５３と多数の壁セグメントのうちの１つとの間に連結されて、内側流路１３１６の長さを最小化する。
【０２０１】
実施形態において、分割壁１３１２の多数の壁セグメントは、第１の垂直壁セグメント１３１２１、水平壁セグメント１３１２２、および第２の垂直壁セグメント１３１２３を含む。水平壁セグメント１３１２２は、インクカートリッジシェル１３１１１の頂部壁から離隔している。第２のインクカートリッジ入口１３１５２および第１のインクカートリッジ出口１３１５３は、水平壁セグメント１３１２２の上方に位置設定される。垂直内側流路１３１６が第１のインクカートリッジ出口１３１５３と水平壁セグメントの間に連結されて、第１の収容用チャンバ１３１３と第１のインクカートリッジ出口１３１５３とを連通させている。この配設は、内側流路１３１６の長さを最小化し、内側流路１３１６を通って流動する流体の抵抗を最小化する。
【０２０２】
図５に示されているように、いくつかの実施形態において、内側流路１３１６は、直線流路である。直線流路は最短チャネルであるため、流体抵抗は最小化される。
【０２０３】
いくつかの実施形態において、内側流路は、構成要件を満たすため、ジグザグ流路、曲線流路、または直線流路と曲線流路の組合せである。例えば、分割壁は、単一の垂直壁として配設され得、内側流路は、第１の収容用チャンバと第１のインクカートリッジ出口を連通させるという目的を実現するため、曲線流路または多区分ジグザグ流路の形をしている。
【０２０４】
いくつかの実施形態において、インクカートリッジシェル１３１１の内側底部表面は、第１の収容用チャンバ１３１３内に位置設定された第１の底部表面と、第２の収容用チャンバ１３１４内に位置設定された第２の底部表面とを含む。第１の底部表面は、第１の低位ゾーンまたは第１の低位点を含み、そこから離れた場所からこのゾーンまたは点まで第１の底部表面が漸進的に下降し；かつ／または第２の底部表面は第２の低位ゾーンまたは第２の低位点を含み、そこから離れた場所からこのゾーンまたは点まで第２の底部表面が漸進的に下降する。
【０２０５】
この配設は、原料の無駄を最小化するべく第１の収容用チャンバ１３１３と第２の収容用チャンバ１３１４を空にするために有利である。
【０２０６】
図３および５に示されているように、いくつかの実施形態において、インクカートリッジシェル１３１１は、バイオインクカートリッジ１３１をミクロスフェア調製装置内に位置付けし固定するため、インクカートリッジシェル１３１１の外部で反対側に配設されたインクカートリッジ位置付け用構造１３１１２および弾性スナップイン構造１３１１３を含む。
【０２０７】
図３および５に示されているように、該実施形態において、インクカートリッジ位置付け用構造１３１１２は、上下方向に延在し、インクカートリッジシェル１３１１の右側に配設されたストリップタイプの位置付け用突出部を含む。弾性スナップイン構造１３１１３は、上下方向に延在しインクカートリッジシェル１３１１の左側に配設された弾性挟持用ストリップを含む。弾性挟持用ストリップの下端部は、インクカートリッジシェル１３１１のシェル壁と連結されており、インクカートリッジシェル１３１１のシェル壁から離れて弾性挟持用ストリップの上端部の側にスナップインボスが配設されている。
【０２０８】
図３に示されているように、ミクロスフェア調製ラック１１０には、インクカートリッジ組付位置；ならびにそれぞれインクカートリッジ位置付け用構造１３１１２および弾性スナップイン構造１３１１３と整合させられている位置付け整合用構造およびスナップイン整合用構造が具備されている。バイオインクカートリッジを組付けるために、バイオインクカートリッジ１３１は、対応するインクカートリッジ組付位置まで下に押圧され、インクカートリッジ位置付け用構造１３１１２は、インクカートリッジ組付位置の位置付け整合用構造と整合させられ、弾性スナップイン構造１３１１３は、インクカートリッジ組付位置のスナップイン整合用構造と整合させられ、このようにして、バイオインクカートリッジ１３１は所定の場所に組付けられる。バイオインクカートリッジ１３１を除去するためには、弾性スナップイン構造１３１１３はインクカートリッジシェル１３１１のシェル壁の側に向かって押圧され、バイオインクカートリッジ１３１は、バイオインクカートリッジ１３１を円滑に取出すため上向きに引張られる。
【０２０９】
図４および５に示されているように、インクカートリッジシェル１３１１は、多数のバイオインクカートリッジ１３１を連結してバイオインクカートリッジアセンブリ１３０を形成するための連結用構造１３１１４を含む。連結用構造１３１１４は、インクカートリッジシェル１３１１上に配設された連結用突出部および／または連結用陥凹を含む。該実施形態において、連結用構造は２つの連結用突出部を含む。
【０２１０】
図５に示されているように、バイオインクカートリッジ１３１は、第１の封止用構造１３５を含む。第１の封止用構造１３５は中央貫通孔を有する。第１の封止用構造１３５は、第１のインクカートリッジ入口１３１５１、第１のインクカートリッジ出口１３１５３、第２のインクカートリッジ入口１３１５２および第２のインクカートリッジ出口１３１５４内にそれぞれ配設されている。
【０２１１】
図５に示されているように、第１の封止用構造１３５は、中空カラムおよびその頂部に位置設定されたフランジを含み、中空カラムは、対応するインクカートリッジ入口またはインクカートリッジ出口内に位置設定され、フランジは、対応するインクカートリッジ入口またはインクカートリッジ出口の端面上に位置設定されている。この配設により、前述のバイオインクカートリッジ１３１と統合型コネクタ１３３の間の封止連結が容易になる。好ましくは、第１の封止用構造１３５は、対応するインクカートリッジ入口またはインクカートリッジ出口が変形した第１の封止用構造１３５により正しく封止されることを保証するため、ゴム材料で作られている。
【０２１２】
図５に示されているように、バイオインクカートリッジ１３１は、第１の収容用チャンバ１３１３内に配設され、第１のインクカートリッジ出口１３１５３の半径方向外側から下向きに延在する第１のガイド壁１３１７；および／または第２の収容用チャンバ１３１４内に配設され、第２のインクカートリッジ出口１３１５４の半径方向外側から下向きに延在する第２のガイド壁１３１８；をさらに含む。
【０２１３】
実際の使用において、バイオインクカートリッジ１３１およびマイクロ流体チップ１４０を連結する第３のパイプライン１９３および第４のパイプライン１９４は通常、毛細管ホースである。毛細管ホースは、可撓性で、巻上がる傾向をもつ。第１のガイド壁１３１７および第２のガイド壁１３１８が配設され、第１のガイド壁は、第１の収容用チャンバ１３１３内に延在する第３のパイプライン１９３の一部分を導きその位置を制限し、第２のガイド壁１３１８は、第２の収容用チャンバ１３１４内に延在する第４のパイプライン１９４の一部分を導きその位置を制限し、こうして、バイオインクカートリッジ１３１内に延在するパイプラインの巻上がり部分に起因して原料を完全に押出すことができないという問題が回避され、原料の浪費が削減される。
【０２１４】
図５に示されているように、第１のインクカートリッジ出口１３１５３は、第１のガイド壁１３１７とインクカートリッジシェル１３１１のシェル壁および／または分割壁１３１２の少なくとも一部分との間に位置設定されており；かつ／または、第２のインクカートリッジ出口１３１５４は、第２のガイド壁１３１８とインクカートリッジシェル１３１１のシェル壁および／または分割壁１３１２の一部分との間に位置設定されている。第１のインクカートリッジ出口１３１５３および／または第２のインクカートリッジ出口１３１５４の適正な位置付けおよび配設により、第１のガイド壁１３１７または第２のガイド壁１３１８の配設に必要面積は削減される。
【０２１５】
図５に示されているように、バイオインクカートリッジ１３１は、インクカートリッジシェル１３１１のキャビティ内に配設され、第１のインクカートリッジ入口１３１５１、第１のインクカートリッジ出口１３１５３、第２のインクカートリッジ入口１３１５２および／または第２のインクカートリッジ出口１３１５４に位置設定されている補強用構造１３１９をさらに含む。
【０２１６】
いくつかの実施形態において、補強用構造１３１９は、インクカートリッジシェル１３１１の内側表面および／または分割壁１３１２と連結されている補強用リブを含む。
【０２１７】
図５に示されているように、該実施形態において、補強用構造１３１９は、第１の補強用リブ１３１９１、第２の補強用リブ１３１９２、および第３の補強用リブ１３１９３を含む。第１の補強用リブ１３１９１は、インクカートリッジシェル１３１１の頂部壁と連結され分割壁１３１２から離れた第１のインクカートリッジ入口１３１５１の側に位置設定された垂直リブであり；第１の補強用リブ１３１９１の前方端部および後方端部は、それぞれインクカートリッジシェル１３１１の前方シェル壁および後方シェル壁と連結されている。第２の補強用リブ１３１９２は、インクカートリッジシェル１３１１の頂部壁と連結され分割壁１３１２に隣接する第１のインクカートリッジ入口１３１５１の側に位置設定された垂直リブであり；第２の補強用リブ１３１９２の前方端部および後方端部は、それぞれインクカートリッジシェル１３１１の前方シェル壁および後方シェル壁と連結されている。第３の補強用リブ１３１９３は、インクカートリッジシェル１３１２の第１の垂直壁セグメント１３１２１の下端部と連結され第１のインクカートリッジシェル１３１５１に隣接する第２のインクカートリッジ入口１３１５２の側に位置設定された垂直リブであり；第３の補強用リブ１３１９３の前方端部および後方端部は、それぞれインクカートリッジシェル１３１１の前方シェル壁および後方シェル壁と連結されている。
【０２１８】
補強用リブは、バイオインクカートリッジ１３１の担持能力を効果的に改善するように配設されており、これは、バイオインクカートリッジ１３１と対応する構成要素との間の連結の封止性能を改善するために有益であり、バイオインクカートリッジ１３１の信頼性および寿命を改善するために有益である。
【０２１９】
いくつかの実施形態において、第１の収容用チャンバのチャンバ壁表面が疎水性であり；かつ／または第２の収容用チャンバのチャンバ壁表面が疎水性である。疎水性表面は、細胞含有液体を保管する収容用チャンバについて細胞の生物活性を維持するために有益である。さらに、疎水性表面は、液体の円滑な出力を導く。
【０２２０】
いくつかの実施形態において、バイオインクカートリッジ１３１の第１の収容用チャンバ１３１３と第２の収容用チャンバ１３１４の体積比は、１０：１〜２５：１である。例えば、体積比は１０：１、１２：１、１３．５：１、１５：１、１６．５：１、１７：１、１９：１、２０：１、２１．５：１、２３：１または２５：１である。マイクロ流体チップが、せん断液体を用いてミクロスフェア原液をせん断することによって、バイオブロックが必要とする微小滴を形成する場合、せん断液体対ミクロスフェア原液の流量比が体積比に近い。したがって、第１の収容用チャンバ１３１３がせん断液体で満たされ第２の収容用チャンバ１３１４がミクロスフェア原液で満たされている場合、２つのミクロスフェア調製材料が同時に充填され、ほぼ同時に消費され、同時に補給されて、その間の浪費時間の差に起因するミクロスフェア調製材料の高頻度の補給を回避し、こうしてミクロスフェア調製効率が改善されることから、バイオインクカートリッジ１３１はマイクロ流体チップと共に使用されるためにより好適である。
【０２２１】
図３〜１１に示されているように、実施形態のバイオインクカートリッジアセンブリ１３０は、バイオインクカートリッジ１３１を含む。
【０２２２】
図４に示されているように、バイオインクカートリッジアセンブリ１３０は、多数のバイオインクカートリッジ１３１および、多数のバイオインクカートリッジ１３１を連結するインクカートリッジ連結用部材１３２を含む。
【０２２３】
インクカートリッジ連結用部材１３２は、バイオインクカートリッジ１３１上の連結用構造１３１１４と整合させられた連結嵌合用構造を含むストリップタイプの連結用部材を含む。図４に示されているように、ストリップタイプの連結用部材は、各バイオインクカートリッジ１３１の頂端部に位置設定されている。
【０２２４】
バイオインクカートリッジ１３１上の連結用構造１３１１４は、連結用突出部を含み、連結嵌合用構造は、連結用突出部と整合させられた嵌合用陥凹を含み；かつ／または、バイオインクカートリッジ１３１上の連結用構造１３１１４は、連結用陥凹を含み、連結嵌合用構造は連結用陥凹と整合させられた嵌合用突出部を含む。該実施形態においては、各々バイオインクカートリッジ１３１の連結用突出部と整合させられた多数の嵌合用陥凹を含む２つのストリップタイプの連結用部材が存在する。該実施形態においては、８個のバイオインクカートリッジ１３１が平行に配設されている。この配設により、各々のバイオインクカートリッジ１３１を便利な形で組立ておよび分解し、互いとの関係において正確に位置付けすることが可能になる。
【０２２５】
図３、８および９に示されているように、いくつかの実施形態において、バイオインクカートリッジアセンブリ１３０はさらに、統合型コネクタ１３３を含む。統合型コネクタ１３３は、コネクタ本体１３３１および流体コネクタ１３３２を含む。
【０２２６】
コネクタ本体１３３１は、少なくとも１つの第１のコネクタ流路１３３１１および／または少なくとも１つの第２のコネクタ流路１３３１２を有し、第１のコネクタ流路１３３１１の出口端部が、バイオインクカートリッジ１３１の第１のインクカートリッジ入口１３１５１と連通させられ、第２のコネクタ流路１３３１２の出口端部がバイオインクカートリッジ１３１の第２のインクカートリッジ入口１３１５２と連通させられている。
【０２２７】
流体コネクタ１３３２は、コネクタ本体１３３１上に連結されている。第１のコネクタ流路１３３１１の入口端部および第２のコネクタ流路１３３１２の入口端部の各々は、流体コネクタ１３３２と連結されている。
【０２２８】
統合型コネクタは、ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０のチャネルとバイオインクカートリッジ１３１の対応するインクカートリッジ入口の間の迅速かつ正確な連結を容易にする。
【０２２９】
図８に示されているように、統合型コネクタ１３３は、並置配設された多数の第１のコネクタ流路１３３１１と並置配設された多数の第２のコネクタ流路１３３１２を含む。この配設は、多数のバイオインクカートリッジ１３１を含むバイオインクカートリッジアセンブリ１３０のインクカートリッジ入口を含む統一された界面アセンブリを形成し、ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０のチャネルとバイオインクカートリッジアセンブリ１３０のバイオインクカートリッジ１３１の対応するインクカートリッジ入口の間の迅速かつ正確な連結を容易にする。
【０２３０】
図３、８および９に示されているように、第１のコネクタ流路１３３１１の入口端部および第２のコネクタ流路１３３１２の入口端部は、コネクタ本体１３３１の同じ側に位置設定されている。第１のコネクタ流路１３３１１の出口端部および第２のコネクタ流路１３３１２の出口端部は、コネクタ本体１３３１の同じ側に位置設定されている。第１のコネクタ流路１３３１１の入口端部および出口端部はそれぞれ、コネクタ本体１３３１の異なる側に位置設定されている。第２のコネクタ流路１３３１２の入口端部および出口端部は、それぞれコネクタ本体１３３１の異なる側に位置設定されている。この配設は、ミクロスフェア調製材料圧送装置のチャネルとバイオインクカートリッジアセンブリ１３０のバイオインクカートリッジ１３１の対応するインクカートリッジ入口の間の迅速かつ正確な連結を容易にする。
【０２３１】
図３、８および９に示されているように、統合型コネクタ１３３はさらに、バイオインクカートリッジ１３１との関係において統合型コネクタ１３３を位置付けするためコネクタ本体１３３１上に配設されているコネクタ位置付け用構造１３３４を含む。
【０２３２】
該実施形態において、コネクタ位置付け用構造１３３４は、それぞれ統合型コネクタ１３３の前方側および後方側に配設された位置設定用ピンを含む。統合型コネクタ１３３がバイオインクカートリッジ１３１と組立てられる場合、位置設定用ピンをミクロスフェア調製ラック１１０上の対応する位置設定用孔の中に挿入することによって、統合型コネクタ１３３は、バイオインクカートリッジ１３１との関係において正確に位置付けされる。
【０２３３】
図３、８および９に示されているように、統合型コネクタ１３３はさらに、バイオインクカートリッジ１３１との関係において統合型コネクタ１３３を固定するためのコネクタ連結用部材１３３３を含む。
【０２３４】
該実施形態において、コネクタ連結用部材１３３３は、ねじ式構成要素であり、統合型コネクタ１３３はさらに、ねじ式構成要素のヘッドとコネクタ本体１３３１の間に位置設定されたバッキングプレート１３３５を含む。
【０２３５】
統合型コネクタ１３３は、位置付けされた後、ミクロスフェア調製ラック１１０上に対応して配設されたねじ孔の中へとねじ式構成要素を回転させることによって固定される。ねじ式構成要素には、スピニングヘッドが具備され得、これにより、統合型コネクタ１３３は、螺入工具無しでバイオインクカートリッジ１３１との関係において固定される。
【０２３６】
バッキングプレート１３３５は、ねじなどによりコネクタ本体１３３１上に固定され得る。バッキングプレート１３３５は、ねじ式構成要素がコネクタ本体１３３１に引き起こす局所的損傷を防ぐため、コネクタ本体１３３１より高い強度を有する材料で製造され得る。
【０２３７】
統合型コネクタ１３３が多数のバイオインクカートリッジ１３１の頂部に押圧組付けされた後、統合型コネクタ１３３のコネクタ流路は、対応するインクカートリッジ入口と連通させられる。統合型コネクタ１３３が各々のバイオインクカートリッジ１３１の頂部に押圧組付けされた後、第１の封止構造１３５のフランジは、対応するインクカートリッジ入口の端面と統合型コネクタ１３３のコネクタ流路出口の端面との間に位置設定され、統合型コネクタ１３３のコネクタ流路と対応するバイオインクカートリッジ１３１のインクカートリッジ入口の間に封止連結を実現するべく変形させられる。
【０２３８】
図３、１０および１１に示されているように、いくつかの実施形態において、バイオインクカートリッジアセンブリ１３０はさらに、出口統合ヘッド１３４を含む。出口統合ヘッド１３４は、バイオインクカートリッジ１３１の第１のインクカートリッジ出口１３１５３と連結された第３のパイプライン１９３が中を通過するための少なくとも１つの第１の貫通孔１３４１３；および／またはバイオインクカートリッジ１３１の第２のインクカートリッジ出口１３１５４と連結された第４のパイプライン１９４が中を通過するための少なくとも１つの第２の貫通孔１３４１５を有する統合ヘッド本体１３４１を含む。この配設は、バイオインクカートリッジ１３１の一端部においてバイオインクカートリッジ１３１のインクカートリッジ出口とマイクロ流体チップ１４０のチップ入口の間に迅速かつ正確な連結を容易に実現することができる。
【０２３９】
図３、１０および１１に示されているように、いくつかの実施形態においては、多数の第１の貫通孔１３４１３が第１の貫通孔列の形で配設され、多数の第２の貫通孔１３４１５が第２の貫通孔列の形で配設され、第１の貫通孔列と第２の貫通孔列は並置配設されている。この配設は、バイオインクカートリッジ１３１の一端部におけるバイオインクカートリッジアセンブリ１３０の多数のバイオインクカートリッジ１３１のインクカートリッジ出口とマイクロ流体チップ１４０のチップ入口の間の迅速かつ正確な連結を容易にする。
【０２４０】
図１１に示されているように、統合ヘッド本体１３４１は、中央貫通孔を有する第２の封止用構造１３４５を含む。第２の封止用構造１３４５は、第１の貫通孔１３４１３および／または第２の貫通孔１３４１５の中に配設され、パイプラインが対応する貫通孔内の第２の封止用構造１３４５の中央貫通孔を通過する。
【０２４１】
図３、１０および１１に示されているように、いくつかの実施形態において、統合ヘッド本体１３４１は、バイオインクカートリッジ１３１の第１のインクカートリッジ出口１３１５３およびマイクロ流体チップ１４０の第２のチップ入口１４２１と連結された第３のパイプライン１９３が中を通過するための少なくとも１つの第３の貫通孔１３４１４；および／またはバイオインクカートリッジ１３１の第２のインクカートリッジ出口１３１５４およびマイクロ流体チップ１４０の第１のチップ入口１４１１と連結された第４のパイプライン１９４が中を通過するための少なくとも１つの第４の貫通孔１３４１６を有する。この配設は、マイクロ流体チップ１４０の一端部におけるバイオインクカートリッジ１３１のインクカートリッジ出口とマイクロ流体チップ１４０の対応するチップ入口の間の迅速かつ正確な連結にとって有益である。
【０２４２】
図３、１０および１１に示されているように、多数の第１の貫通孔１３４１３が第１の貫通孔列の形で配設され、多数の第２の貫通孔１３４１５が第２の貫通孔列の形で配設され、多数の第３の貫通孔１３４１４が、第３の貫通孔列の形で配設され、多数の第４の貫通孔１３４１６が、第４の貫通孔列の形で配設されている。第１の貫通孔列、第２の貫通孔列、第４の貫通孔列および第３の貫通孔列は、順序正しく並置配設されている。この配設は、バイオインクカートリッジ１３１の一つの側およびマイクロ流体チップ１４０の一つの側において、バイオインクカートリッジアセンブリ１３０の多数のバイオインクカートリッジ１３１のインクカートリッジ出口とマイクロ流体チップ１４０のチップ入口との間の迅速かつ正確な連結にとって有益である。
【０２４３】
図３および１１に示されているように、いくつかの実施形態において、統合ヘッド本体１３４１は、中央貫通孔を有する多数の第２の封止用構造１３４５を含む。第２の封止用構造１３４５は、第１の貫通孔１３４１３、第２の貫通孔１３４１５、第３の貫通孔１３４１４および／または第４の貫通孔１３４１６の中に配設され、パイプラインが、対応する貫通孔内で第２の封止用構造１３４５の中央貫通孔を通過する。
【０２４４】
図３、１０および１１に示されているように、該実施形態において、統合ヘッド本体１３４１は、第１のプレート本体１３４１１および第２のプレート本体１３４１２を含み、第２の封止用構造１３４５は第１のプレート本体１３４１１と第２にプレート本体１３４１２の間に挟持される。
【０２４５】
図１１に示されているように、第２の封止用構造１３４５全体は、中央半径方向ボスが備わった管状構造である。第１のプレート本体１３４１１の底部には段付き孔が具備され、段付き孔の上部小直径セグメントは第２の封止用構造１３４５の管状構造の上部管セグメントと整合させられている。段付き孔の下部大直径セグメントは、半径方向ボスと整合させられている。第２のプレート本体１３４１２は第１のプレート本体１３４１１の下部部分に位置設定され、第２のプレート本体１３４１２には貫通孔が具備されている。第２のプレート本体１３４１２が第１のプレート本体１３４１１に接近した場合、第２の封止用構造１３４５の管状構造の下部管セグメントが貫通孔と整合させられ、半径方向ボスは、第２の封止用構造１３４５と統合ヘッド本体１３４１のアセンブリおよび整合を実現するため挟持する形で、第１のプレート本体１３４１１と第２のプレート本体１３４１２の間に配設される。段付き孔の大直径セグメントおよび小直径セグメントならびに貫通孔は、形状的に第２の封止用構造１３４５の対応する部分と整合させられている。例えば、該実施形態において、第２の封止用構造１３４５の上部管セグメントの輪郭は、頂部から底部へ向かって直径が増大する錐台形状を有し、段付き孔の小直径セグメントも同様に、頂部から底部へ向かって直径が増大する錐台形状を有する。
【０２４６】
好ましくは、第２の封止用構造１３４５は、対応するインクカートリッジ出口または対応するチップ入口１４１２が、変形した第２の封止用構造１３４５によりうまく封止されることを保証するため、ゴムなどの材料で作られている。
【０２４７】
図３、１０および１１に示されているように、いくつかの実施形態において、出口統合ヘッド１３４はガイド構造を含む。ガイド構造は、第１の貫通孔１３４１３を通過する第３のパイプライン１９３が、バイオインクカートリッジ１３１の第１のインクカートリッジ出口１３１５３を通過し、第１の収容用チャンバ１３１３に入るべく誘導するように構成され；かつ／または第２の貫通孔１３４１５を通過する第４のパイプライン１９４が、バイオインクカートリッジ１３１の第２のインクカートリッジ出口１３１５４を通過し第２の収容用チャンバ１３１４に入るべく誘導するように構成されている。
【０２４８】
いくつかの実施形態において、ガイド構造は、統合ヘッド本体１３４１との関係において移動可能な形で配設され、バイオインクカートリッジ１３１の第１のインクカートリッジ出口１３１５３および／または第２のインクカートリッジ出口１３１５４と統合ヘッド本体１３４１との間に位置設定されているガイドプレート１３４３を含み；ガイドプレート１３４３は、第１の貫通孔１３４１３に対応する第１のガイド孔および／または第２の貫通孔１３４１５に対応する第２のガイド孔を含む。パイプラインを挿入する場合、第３のパイプライン１９３または第４のパイプライン１９４が対応する収容用チャンバ内に連続的に進入するにつれて、ガイドプレート１３４３は、それが統合ヘッド本体１３４１に取付けられるまで、統合ヘッド本体１３４１に連続的に接近する。
【０２４９】
図１０および１１に示されているように、ガイド構造はさらにガイド支柱１３４２を含む。ガイド支柱１３４２は、統合ヘッド本体１３４１と連結され、ガイドプレート１３４３は、ガイド支柱１３４２上に摺動可能な形で連結されている。バイオインクカートリッジ１３１との関係における統合ヘッド本体１３４１の位置を画定するため、ガイド支柱１３４２も同様に、ミクロスフェア調製ラック１１０上のガイド孔と整合させることができる。
【０２５０】
図１０および１１に示されているように、該実施形態において、出口統合ヘッド１３４はさらに、バイオインクカートリッジ１３１との関係において出口統合ヘッド１３４を位置付けするために統合ヘッド本体１３４１上に配設される統合ヘッド位置付け用構造１３４４を含む。
【０２５１】
該実施形態において、統合ヘッド位置付け用構造１３４４は、前方側と後方側で反対側に配設された２つの位置付けプレートを含み、２つの位置付けプレート組付用溝が、統合ヘッド本体１３４１の頂端部に対応して具備されている。出口統合ヘッド１３４がミクロスフェア調製ラック１１０上に組付けられる場合、位置付けプレートは、ミクロスフェア調製ラック１１０と統合ヘッド本体１３４の間に位置設定され、こうしてミクロスフェア調製ラック１１０との関係において出口統合ヘッド１３４の位置を画定し、かつさらに出口統合ヘッド１３４との関係においてバイオインクカートリッジ１３１の位置を画定する。
【０２５２】
任意には、出口統合ヘッド１３４は、ねじ式構成要素を通ってミクロスフェア調製ラック１１０と固定的に連結される。その場合、統合ヘッド本体１３４は、対応するバイオインクカートリッジのインクカートリッジ出口の上方に押圧組付けされ、第１の封止用構造１３５のフランジは、対応するインクカートリッジ出口と統合ヘッド本体１３４１の間に位置設定され、出口統合ヘッド１３４とバイオインクカートリッジ１３１の間で封止連結を実現するように変形させられる。
【０２５３】
該実施形態において、第３のパイプライン１９３は、バイオインクカートリッジ１３１の第１のインクカートリッジ出口１３１５３とマイクロ流体チップ１４０の第２のチップ入口１４２１の間に連結されており、第４のパイプライン１９４は、バイオインクカートリッジ１３１の第２のインクカートリッジ出口１３１５４とマイクロ流体チップ１４０の第１のチップ入口１４１１の間に連結されている。
【０２５４】
該実施形態は、小型化された統合型バイオインクカートリッジ１３１およびバイオインクカートリッジアセンブリ１３０を提供する。バイオインクカートリッジ１３１またはバイオインクカートリッジアセンブリは、細胞および対応するせん断液体を含むミクロスフェア原液を保管するために特に好適である。バイオインクカートリッジ１３１は、細胞および他の活性物質の生物学的特性（例えば幹細胞の幹細胞性および生存能力）を維持するために有益である。バイオインクカートリッジ１３１の小型化および統合によって、ミクロスフェア調製装置全体およびバイオブロック調製器具の小型化の実現が容易になり、さらに、ミクロスフェアおよびバイオブロックの比較的高い調製効率の実現が容易になる。
【０２５５】
トンネル様の構造設計が、内側流路１３１６の配設を通してバイオインクカートリッジ１３１内に生成され、これにより、バイオインクカートリッジ１３１中の液体が圧力により駆動される場合の外部パイプラインの交差の問題が解決される。
【０２５６】
第１の封止用構造１３５が全てのインクカートリッジ入口およびインクカートリッジ出口に配設され、第２の封止用構造１３４５が出口統合ヘッド１３４の貫通孔内に配設されている状態で、バイオインクカートリッジ１３１およびバイオインクカートリッジアセンブリ１３０は、統合型コネクタ１３３とバイオインクカートリッジ１３１のインクカートリッジ入口、ならびに出口統合ヘッド１３４およびバイオインクカートリッジ１３１のインクカートリッジ出口とマイクロ流体チップ１４０のチップ入口の間に封止連結を実現し、こうしてバイオインクカートリッジ１３１は、バイオインクカートリッジ１３１中の液体が気体圧力によって駆動された場合に一定の気体圧力を担持する能力を有するようになっている。
【０２５７】
バイオインクカートリッジ１３１中の補強用構造１３１９は、カートリッジの担持能力を保証し、圧力下のバイオインクカートリッジ１３１の変形または封止不良の問題を回避する。
【０２５８】
ミクロスフェア調製材料、特にミクロスフェア原液は、比較的高価である。バイオインクカートリッジ１３１の２つの収容用チャンバには、低位ゾーンまたは低位点が具備され、こうして、残されたミクロスフェア調製材料が比較的少ない場合に原料は自動的に低位ゾーンまたは低位点へと収束し、ミクロスフェア調製材料は低位ゾーンまたは低位点から外に導かれ、最大限に利用されるようになっている。
【０２５９】
第１のガイド壁１３１７および第２のガイド壁１３１８は、バイオインクカートリッジ１３１内に延在するパイプラインの巻上げられた部分に起因して原料を完全に押出すことができないという問題を回避し、原料の浪費を削減するような形で配設される。
【０２６０】
該実施形態のバイオインクカートリッジ１３１は単独で使用可能であり、あるいは多数のバイオインクカートリッジ１３１が必要に応じて、バイオインクカートリッジアセンブリ１３０のセットへと組立てられる。
【０２６１】
バイオインクカートリッジアセンブリ１３０の統合型コネクタ１３３は、バイオインクカートリッジ１３１のインクカートリッジ入口とミクロスフェア調製材料圧送装置１２０の迅速かつ正確な連結を容易にし、バイオインクカートリッジ１３１のインクカートリッジ入口との封止連結を実現する。
【０２６２】
バイオインクカートリッジアセンブリ１３０の出口統合ヘッド１３４は、バイオインクカートリッジ１３１のインクカートリッジ出口とマイクロ流体チップ１４０のチップ入口の迅速かつ正確な連結を容易にし、バイオインクカートリッジ１３１のインクカートリッジ出口とマイクロ流体チップ１４０のチップ入口との封止連結を実現する。
【０２６３】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、ミクロスフェア調製材料保管装置１２０および／またはマイクロ流体チップ１４０を予め設定された温度また予め設定された温度範囲内に保つミクロスフェア調製材料温度制御ユニットを含む。
【０２６４】
好ましくは、ミクロスフェア調製材料温度制御ユニットは、バッファ装置に入る前のミクロスフェア原液およびせん断液体を約４℃に保つ。温度設定は、ミクロスフェア原液および微小滴中の細胞の幹細胞性表現にとって有益であり、かつ細胞の幹細胞性を保つために有益である。
【０２６５】
該実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、第１の温度ゾーンを有し、このゾーン内にバイオインクカートリッジアセンブリ１３０、バイオインクカートリッジ１３１およびマイクロ流体チップ１４０が組付けられる。ミクロスフェア調製材料温度制御ユニットは、第１の温度ゾーンの温度を調整することにより、ミクロスフェア調製材料保管装置、マイクロ流体チップ１４０および内部のミクロスフェア調製材料の温度を調節する。
【０２６６】
ミクロスフェア調製材料保管装置およびマイクロ流体チップ１４０の正確な温度制御を実現するために、ミクロスフェア調製材料温度制御ユニットは、ミクロスフェア調製材料保管装置および／またはマイクロ流体チップの温度を監視するように構成されたミクロスフェア調製材料温度測定用要素を含む。例えば、ミクロスフェア調製材料温度測定用要素は、第１の温度ゾーンの温度を監視することによって、ミクロスフェア調製材料保管装置および／またはマイクロ流体チップの温度を監視する。
【０２６７】
図１２は、本開示の一実施形態に係るミクロスフェア調製装置のマイクロ流体チップの構造図である。図１２においては、マイクロ流体チップ１４０の作動原理を例示するため、第１のチップチャネル１４１および対応する第２のチップチャネル１４２の１セットだけが示されている。マイクロ流体チップ１４０が多数のバイオインクカートリッジ１３１と整合させられている場合、マイクロ流体チップ１４０は、第１のチップチャネル１４１および対応する第２のチップチャネル１４２のより多くのセットを含むことができる。当然、並列の多数の独立したマイクロ流体チップ本体を通して所望の数の第１のチップチャネル１４１および対応する第２のチップチャネル１４２のセットを組立てることも同様に可能である。例えば、該実施形態においては、バイオインクカートリッジアセンブリ１３０の数に応じて、第１のチップチャネル１４１と対応する第２のチップチャネル１４２が８セット配設される。
【０２６８】
図１２に示されているように、マイクロ流体チップ１４０は、ミクロスフェア原液保管空間と連通状態にある第１のチップ入口１４１１およびせん断液体保管空間と連通状態にある第２のチップ入口１４２１を含む。マイクロ流体チップ１４０内で、第１のチップ入口１４１１を通って第１のチップチャネル１４１に入るミクロスフェア原液は、第２のチップ入口１４２１を通って第２のチップチャネル１４２に入るせん断液体によって微小滴へとせん断され、微小滴・せん断液体混合物は、せん断部位の下流側に位置設定された第１のチップチャネル１４１の部分を通って流動し、マイクロ流体チップのチップ出口１４１２から出力される。
【０２６９】
図１〜３に示されているように、マイクロ流体チップ１４０は、ミクロスフェア調製ラック１１０のベース上に組付けられている。マイクロ流体チップ１４０は、左側で、出口統合ヘッド１３４、第３のパイプライン１９３および第４のパイプライン１９４を通して、バイオインクカートリッジ１３１の対応するインクカートリッジ出口と連結されており、右側で、第３の封止用構造１５３を通してバッファ装置１５０と連結されている。
【０２７０】
マイクロ流体チップ１４０は以下で、図１２と組合せて説明されている。該実施形態において説明されるマイクロ流体チップ１４０は一例であり、当業者であれば、これに基づいて対応する変更を加えることができる。
【０２７１】
マイクロ流体チップによる微小滴の生成原理は次の通りである：２つの混ざらない流体をマイクロ流体チップの異なるチップチャネル内に導入し、一方の流体は分散相流体であり、他方の流体は、せん断液体として使用される連続相流体である。２つの流体は異なるチップチャネル間の交差点で遭遇し、分散相流体は、連続相流体により、分散した微小滴へと分離される。
【０２７２】
詳細には、それぞれマイクロ流体チップ内の対応するチップチャネルに入る連続相流体および分散相流体は、異なるチップチャネル間の交差点で連続相流体および分散相流体の界面を形成する。分散相流体は、連続相流体のせん断力および外力の作用下で、連続相流体と共に順方向に移動する。界面における界面張力が、連続相流体によって分散相流体に印加されるせん断力を維持するのに充分なものでない場合、分散相流体は破砕されて、連続相流体により取囲まれた独立した小体積単位（すなわち微小滴）を生成する。
【０２７３】
マイクロ流体チップ１４０は、ミクロスフェア調製装置およびバイオブロック調製器具のコア構成要素である。ミクロスフェア原液は、マイクロ流体チップ１４０内で微小滴へとせん断される。マイクロ流体チップ１４０は同様に、システム全体の中で細胞に最大の損傷をひき起こす構成要素でもある。マイクロ流体チップ１４０のチャネルサイズおよびチャネルの深さ対幅比を改善し２つの相の流量比を調節することにより、収率は改善され細胞上のせん断力は最小化されて、細胞の生存能力が維持される。
【０２７４】
いくつかの実施形態において、マイクロ流体チップ１４０は、チップ本体ならびにその内部に配設された第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２を含む。第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２は互いに連通し、交差点ゾーンを形成する。ミクロスフェア原液は第１のチップチャネル１４１から入り、せん断液体は第２のチップチャネル１４２から入って、ミクロスフェア原液を交差点ゾーン内で分散した微小滴へとせん断し、第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２の横断面積は、０．１ｍｍ２〜１ｍｍ２の範囲にある。好ましくは、横断面積は、０．１ｍｍ２、０．２ｍｍ２、０．３ｍｍ２、０．４ｍｍ２、０．５ｍｍ２、０．６ｍｍ２、０．７ｍｍ２、０．８ｍｍ２、０．９ｍｍ２および１ｍｍ２となるように選択される。
【０２７５】
第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２の横断面積が０．１ｍｍ２〜１ｍｍ２の範囲内の値になるように設定されている場合、流量は、流体透過量と共に増大し、微小滴の生成効率は改善する。さらに、この範囲内のサイズで、チップチャネルは流体の流量を低減させ、こうして、流体がチップチャネル内を流動するときの細胞とチップチャネル壁の間の摩擦によってひき起こされるせん断力も、対応して低減する。したがって細胞に対する損傷は減少して、細胞の生存能力を保証する。その間、生成プロセスにおける流量を微調整することにより、細胞原液を分散した微小滴へとせん断するのに充分なせん断力がなおも利用可能である。したがって、該実施形態のマイクロ流体チップ１４０は、３Ｄバイオプリンティングの要件を満たすべく細胞の生存能力を保証する一方で、微小滴生成の効率を増大させることができる。
【０２７６】
微小滴を形成するためにマイクロ流体技術が利用される場合、チップチャネルサイズは微小滴の収率および細胞の生存能力に対し直接影響を及ぼす。したがって、３Ｄバイオプリンティングの要件を満たすためには、微小滴の所望される収率および細胞生存能力に応じて適切なチップチャネルサイズを選択し、流体粘度との関係における適切な流量を選択して、全ての結合パラメータを互いに整合させ、最終的に微小滴の収率および細胞生存能力についての要件を満たすことが必要である。これは、マイクロ流体技術により液体分離を実現するチップの原理とは本質的に異なる。液体分離チップにおいては、液体を分割するために一連の分岐したチップチャネルが配設され、各チップチャネルの横断面積は、割当てられた流量に応じて直接設計される。微小滴がマイクロ流体技術によって形成される場合、マイクロ流体の目的が異なることに起因して、チップチャネルのサイズを選択するために液体分離チップチャネルのサイズを参照することはできないということが分かる。
【０２７７】
チップチャネルのサイズが増大すると、同じ横断面積をより多くの流体が通過でき、単位時間内に通過する流体の流量は増大する。原料（例えば細胞溶液）の消費量は、ミクロスフェア原液の流量と共に増大し、細胞溶液上のせん断力は、せん断液体の流量と共に増大する。これらの増大は両方共、マイクロ流体チップ１４０を通した微小滴の生成効率に影響を及ぼす。
【０２７８】
さらに、細胞サイズの増大は、せん断液体および細胞原液の流量を調整するために有益であり、詳細には、２つの相の流量を低下させるために有益となる；細胞原液の流量が低下した後、流体がチップチャネル内を流動している間に細胞とチップチャネルの間の摩擦によってひき起こされるせん断力は、対応して減少し、細胞の生存能力は、交差点ゾーンにおいてせん断される前に保証され；せん断液体の流量の低下は、異なるチップチャネルの交差点ゾーンにおいてせん断液体により細胞原液に対して加えられるせん断力を減少させ、ミクロスフェア原液が既定のサイズで微小滴へと分離された場合の細胞を含有する原料に対する損傷を最小限に抑える。
【０２７９】
せん断液体の流量は低下し、ミクロスフェア原液に対して印加されるせん断力も対応して減少するものの、単位時間内で交差点ゾーンを通過するせん断液体の流量の増大に起因して、ミクロスフェア原液を分離するために加えられる充分なせん断力がなおも存在する。細胞原液の比較的高い粘度に起因して比較的大きなせん断力が必要とされる場合でも、せん断液体はなお、２つの相の流量を微調整することによって微小滴内に細胞溶液を分散させるのに充分なせん断力を有する。分析によると、マイクロ流体チップ１４０のチャネルサイズの増大は、細胞の生存能力の保証に基づいて微小滴生成の効率を改善することができる。
【０２８０】
１つ以上の第２のチップチャネル１４２が、特定の第１のチップチャネル１４１と連結されており、せん断液体を導入するために個別に使用される第１のチップチャネル１４１の側面上の全セグメントが、１つの第２のチップチャネル１４２として画定される。
【０２８１】
いくつかの実施形態において、第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２の横断面は矩形である。
【０２８２】
矩形の横断面を伴うチップチャネルには以下のような利点がある：
１．  チップチャネルはチップ本体内で加工されるのに便利であり、マイクロ流体チップ１４０の製造上の問題点を削減するために容易にサイズを保証することができる；
２．  さまざまなマイクロ流体パラメータ（例えば交差点ゾーンにおける流体の流量）をより正確に制御するために、チップチャネルサイズを容易に保証することができる；
３．  チップチャネル内を流動する流体に対する抵抗は減少し、したがって、交差点ゾーンにおいて所望の流量を保つために必要とされる通りに圧力が維持される；
４．  チップチャネルの内側表面と微小滴の間の接着力を削減し、さらに流れ抵抗を減少させるために、好ましくは、チップチャネルの内側表面は、微小滴をチップチャネルから外へより容易に流出させるべく疎水性材料で被覆される。矩形の横断面を伴うチップチャネルは、疎水性材料で被覆するのに比較的都合がよく、被覆の均一な厚みを容易に保証できる。
５．  高さ方向に積重ねられた状態で細胞を伴うマイクロ流体チップを製造するために有益である。
【０２８３】
任意には、利用分野の要件に応じて、第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２は、円形横断面、台形横断面またはミクロスフェア原液中で細胞に対する損傷無く円滑な流体流を可能にする他の形状の横断面を有するように設計される。
【０２８４】
いくつかの実施形態において、流体を輸送するための交差点ゾーンの上流側の第１のチップチャネル１４１の部分のサイズは、一貫したものである。代替的には、交差点ゾーンの上流側に位置設定された第１のチップチャネル１４１のサイズは、ミクロスフェア原液の流動方向に沿って増大する。該実施形態の利点は、ミクロスフェア原液が第１のチップチャネル１４１内を流れている場合の細胞に対する損傷が減少し、そのため、微小滴の収率を改善することを前提として細胞の生存能力が保証されることになる。細胞原液の粘度が比較的高いことに起因してより大きなせん断力が必要とされる場合でも、せん断液体はなお、２つの相の流量を微調整することによって微小滴内に細胞溶液を分散させるための充分なせん断力を有する。
【０２８５】
代替的には、マイクロ流体チップ１４０は、ピンチドフロー集束用チップチャネルまたはＴ字型チップチャネルを使用する。ピンチドフロー集束用チップチャネルまたはＴ字型チップチャネルは、微小滴のサイズおよび生成速度を調整するために有益であり、同様に、微小滴生成中の微小滴中の活性物質に対する損傷を削減するためにも有益である。
【０２８６】
チャネルの１つのタイプの実施形態においては、２つの第２のチップチャネル１４２は、それぞれ、第１のチップチャネル１４１の２つの側面上に具備され、せん断液体はそれぞれ２つの第２のチップチャネル１４２内に導入されて、交差点ゾーンにピンチドフロー集束用チップチャネルを形成する。ミクロスフェア原液は、第１のチップチャネル１４１の一端部から導入され、せん断液体はそれぞれ、２つの第２のチップチャネル１４２から導入される。せん断液体の流量を調整することにより、ミクロスフェア原液に対し、一定のせん断力が印加される。その間、ミクロスフェア原液は、流体不安定性を利用することにより分散した微小滴へと分離される。ピンチドフロー集束用チップチャネルは、より良い単分散微小滴を生産し、微小滴のサイズを正確に制御し、細胞の生存能力を維持するためのＴ字型チップチャネルのせん断力よりも低いせん断力を印加する。
【０２８７】
いくつかの実施形態において、第１のチップチャネル１４１および２つの第２のチップチャネル１４２は、交差点ゾーンにおいて十字形構造を形成する。すなわち、第１のチップチャネル１４１と２つの第２のチップチャネル１４２の間の角度は９０°である。
【０２８８】
ミクロスフェア原液は、第１のチップ入口１４１１から第１のチップチャネル１４１に入り、せん断液体は第２のチップ入口１４２１から第２のチップチャネル１４２に入る。第１のチップチャネル１４１が２つの第２のチップチャネル１４２と遭遇するゾーンにおいて、せん断液体は、ミクロスフェア原液に対するピンチおよび集束効果を生み出し、ミクロスフェア原液は、両側からせん断液体により印加される対称なせん断力の作用下で分散した微小滴へと分離される。
【０２８９】
２つの第２のチップチャネル１４２の各々は、交差点ゾーンでＬ字形構造を形成し；Ｌ字形構造の横断方向部分は、第１のチップチャネル１４１と連通させられ；このチップチャネルに直交し；Ｌ字形構造の長手方向部分は第１のチップチャネル１４１に平行で、第１のチップチャネル１４１がミクロスフェア原液を導入する延在方向において第１のチップチャネル１４１と一貫性を有する。
【０２９０】
Ｌ字形構造として設計された第２のチップチャネル１４２は、マイクロ流体チップ１４０内の単一のマイクロ流体ユニットの幅を削減し、このことは、チップ本体部域の拡張無くマイクロ流体ユニットの幅方向で間隔をおいてより多くのマイクロ流体ユニットを配設するためおよびそれにより微小滴の収率を改善するために有益である。さらに、異なる微小滴を調製する必要がある場合、この構造は、各タイプの微小滴の所望される収率を比較的容易に保証することができる。
【０２９１】
好ましくは、Ｌ字形構造の長手方向部分と第１のチップチャネル１４１の間の距離は、０．１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内にあり、これは、これら２つのチップチャネルの中心線に応じて計算される。例えば、Ｌ字形構造の長手方向部分と第１のチップチャネル１４１の間の距離は０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１５ｍｍ、１８ｍｍまたは２０ｍｍである。
【０２９２】
Ｌ字形構造の長手方向部分から入るせん断液体が、屈曲部分を通過するとき、流体ユニットは流れ方向および流量においてかなり異なっている。Ｌ字形構造の長手方向部分と第１のチップチャネル１４１の間の距離が過度に短かい場合、屈曲部分からＬ字形構造の横断部分に入るせん断液体は、不安定な流量および流れ方向でミクロスフェア原液をせん断する。不安定なせん断力は、細胞に損傷をひき起こす傾向があり、最終的に形成される微小滴のサイズを保証することができない。Ｌ字形構造の長手方向部分と第１のチップチャネル１４１の間の距離が過度に長い場合、Ｌ字形構造の横断方向部分に入るミクロスフェア原液の流量は、第２のチップチャネル１４２の内側壁からの抵抗に起因して、容易に減衰し、ミクロスフェア原液に加えられるせん断力は究極的に影響を受ける。
【０２９３】
したがって、該実施形態において、Ｌ字形構造の横断方向部分と第１のチップチャネル１４１の間の距離は、せん断液体がＬ字形構造の横断方向部分内で安定した状態で流動し交差点ゾーンにおいてミクロスフェア原液に安定したせん断力を印加できるようにするための範囲内で選択され、このことは、細胞の生存能力を保証し、微小滴のサイズの均一性および制御可能性を改善するために有益である。さらに、Ｌ字形構造の横断方向部分内を流動するせん断液体の流量の減衰は、ミクロスフェア原液に対して充分なせん断力を印加するために削減される。
【０２９４】
交差するチップチャネルの使用に加えて、他の実施形態では、２つの第２のチップチャネル１４２および第１のチップチャネル１４１を一定の角度で配設し、第２のチップチャネル１４２と第１のチップチャネル１４１の間の角度は９０°未満である。好ましくは、２つの第２のチップチャネル１４２は同じ方向に傾斜する。
【０２９５】
いくつかの実施形態において、２つの第２のチップチャネル１４２は、第１のチップチャネル１４１との関係において対称に配設されている。２つの対称に配設された第２のチップチャネル１４２は、第１のチップチャネル１４１との関係において同じ角度で傾斜する。好ましくは、２つの第２のチップチャネル１４２は同一の長さを有する。傾斜角度を対称とする配設は、両方の側からせん断液体により一貫したせん断力が印加されることを保証し、このことは、微小滴の均一なサイズおよび活性を保証するために有益であり；対称な長さは、両方の側から同じ流量で導入されたせん断液体が同じ流量で交差ゾーンにおいて遭遇することを可能にし、こうして、両方の側からせん断液体により印加されるせん断力は一貫したものとなる。
【０２９６】
いくつかの変形実施形態において、マイクロ流体チップ１４０は、Ｔ字型チップチャネルを使用する。Ｔ字型チップチャネルは、第３のチップチャネルおよびこれと交差する第４のチップチャネルを含む。第３のチップチャネルは、せん断液体を導入するように構成され、第４のチップチャネルはミクロスフェア原液を導入するように構成されており、せん断液体は、第３のチップチャネルと第４のチップチャネルの間の交差点においてミクロスフェア原液を微小滴へと分離する。
【０２９７】
いくつかの実施形態において、マイクロ流体チップ１４０に基づいて、第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２の内側表面は、疎水性材料を被覆することによって実現可能である疎水性を有する疎水性表面である。好ましくは、第１のチップチャネル１４１の内側表面および第２のチップチャネル１４２の内側表面は超疎水性である。含水微小滴が生成されると、該配設は、チップチャネルの内側表面と微小滴の間の接着力を削減し、これにより流れ抵抗は減少する。
【０２９８】
好ましくは、マイクロ流体チップ１４０は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）製であり、マイクロ流体チップ１４０のチップチャネルの内側表面は、マイクロ流体チップ１４０のチップチャネルのための内側表面が疎水性となるように、疎水処理される。さらに、マイクロ流体チップ１４０は、ガラスまたはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）製であり、チップチャネルの内側表面は、マイクロ流体チップ１４０のチップチャネルの内側表面が疎水性となるように疎水処理される。チップチャネルの内側表面は、例えばオクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）を用いて疎水処理される。
【０２９９】
第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２の横断面サイズは、微小滴の収率および活性に対し重大な影響を及ぼすことから、矩形横断面を有するマイクロ流体チップ１４０のチャネルは、微小滴内の細胞生存能力および収率に対するチップチャネルサイズの選択の影響を説明するための一例として考慮される。
【０３００】
好ましくは、第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２は、０．７ｍｍ〜２ｍｍ範囲内の長さおよび／または０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲内の幅を有する矩形横断面を有する。矩形横断面の長さおよび幅の範囲のうちのいずれか一方または両方が満たされなければならない。
【０３０１】
好ましくは、矩形横断面の長さは０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍ、１．１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．３ｍｍ、１．４ｍｍ、１．５ｍｍ、１．６ｍｍ、１．７ｍｍ、１．８ｍｍ、１．９ｍｍおよび２ｍｍであり；矩形断面の幅は０．２ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．３５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．５ｍｍ、０．５５ｍｍおよび０．６ｍｍである。
【０３０２】
関連技術の十字型受動マイクロ流体チップ１４０を使用すると、流量を増大させて微小滴の収率を改善することができるが、微小滴のサイズは流量によって著しく制限され、せん断力は流量と共に増大する。その結果、収率は増大するが、細胞生存能力は不利な影響を受ける。したがって、関連技術と比較して、本開示のマイクロ流体チップ１４０は、個別にまたは同時に、矩形横断面の長さまたは幅の増大を含めてチップチャネルサイズを増大させる。
【０３０３】
チップチャネルの横断面の長さを個別に増大させて平担なチップチャネルを形成する場合、マイクロ流体チップ１４０内の収率は、チップチャネルの横断面積の増大に起因して増大する。しかしながら、流量が恒常である場合、横断面が平担であることに起因してチップチャネル内を流れる細胞原液に対して比較的大きなせん断力が印加され、細胞に対する損傷をひき起こす傾向がある。せん断力の低減は、収率を減少させる流量の低減を意味する。微小滴の収率および細胞生存能力は、相互的な制約関係にある。
【０３０４】
マイクロ流体チップ１４０が機能するとき、２つの相の流量は適切に削減されて、せん断力を低下させ、必要な生物活性を満たす。流量の低下は、チップチャネルの横断面積の増大によって補償されて、微小滴の収率の増大を保証する。したがって、チップチャネルの横断面積の増大に応じた収率の増大は、流量の減少による収率に対する負の効果よりも大きくなくてはならない。
【０３０５】
チップチャネルの横断面の幅を個別に増大させた場合、別の平担なチップチャネルが形成され、これは、チップチャネルの横断面長さを個別に増大させた場合と類似している。
【０３０６】
チップチャネルの横断面の長さおよび幅を同時に増大させた場合（例えば十字形チップチャネルの長さを１ｍｍに増大させその幅を０．２ｍｍに増大させた場合）、微小滴の収率は、チップチャネルの全体的横断面サイズおよび単位時間内にチップチャネルの横断面を通過する流れの増大に起因して、著しく改善する。実験では、収率は既定の値まで増大させられ、細胞生存能力は関連技術のものよりも高いことが示されている。例えば、矩形チップチャネルの寸法を、１．５ｍｍ×０．２ｍｍ、１ｍｍ×０．２ｍｍ、１ｍｍ×０．３ｍｍ、０．７５ｍｍ×０．３ｍｍおよび０．７５ｍｍ×０．５ｍｍとして設計することができる。
【０３０７】
好ましくは、本開示のマイクロ流体チップ１４０により生成される微小滴の直径サイズは、２００μｍ〜４００μｍの範囲内である。実際には、微小滴のサイズは、せん断液体とミクロスフェア原液の装填流量比を調整することによって制御される。微小滴のサイズは、ミクロスフェア原液の流量と共に増大する。微小滴のサイズは、せん断液体の流量増加と共に減少する。したがって、マイクロ流体チップ１４０は、微小滴のサイズの制御における高い再現性と単純な動作によって特徴づけられる。
【０３０８】
特定の実施形態において、１２００ｃｐの分散相粘度、１５μｌ／分の分散相流量および１５０μＬ／分の連続相流量の場合、３００μｍの平均サイズをもつ微小滴を得るために、０．７５ｍｍ×０．３ｍｍのチップチャネルサイズを有するマイクロ流体チップ１４０を使用する。２８０μｍ〜２９０μｍの範囲内の直径を有する微小滴は、合計微小滴数の４０％を占め、２９０μｍ〜３００μｍの範囲内の直径を有する微小滴は、合計数の５０％を占め、微小滴の平均直径は２９１μｍである。
【０３０９】
本開示の実施形態のマイクロ流体チップ１４０は、ミクロスフェア原液対せん断液体の粘度比が１０：１〜３０：１の範囲内（例えば１０：１、１２：１、１４：１、１５：１、１７：１、１８：１、２０：１、２２：１、２４：１、２６：１、２８：１および３０：１）であるというシナリオにおいて、利用可能である。
【０３１０】
好ましくは、ミクロスフェア原液の粘度は、５００ｃｐ〜３０００ｃｐの範囲内（例えば、５００ｃｐ、７００ｃｐ、１０００ｃｐ、１２００ｃｐ、１５００ｃｐ、１８００ｃｐ、２０００ｃｐ、２２００ｃｐ、２４００ｃｐ、２６００ｃｐ、２８００ｃｐおよび３０００ｃｐ）である。本開示の実施形態のマイクロ流体チップ１４０は、ミクロスフェア原液の粘度が２０００ｃｐ以上であり、せん断液体の粘度が比較的低い、つまり概して１００ｃｐ以下であるシナリオのためにより好適である。
【０３１１】
いくつかの実施形態において、第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２の交差点ゾーンにおいて微小滴を形成するために適用されるせん断力は、１００Ｐａ未満である。せん断力は、せん断速度と粘度に関係付けされる。せん断力は、せん断液体の流量と共に増大し、高い粘度を有するミクロスフェア原液は、大きなせん断力によりせん断される必要がある。
【０３１２】
微小滴を形成するためのミクロスフェア原液は、細胞装填されたミクロゲルまたは任意の細胞含有溶液（例えば天然に発生する溶液、人工的に合成された溶液、充分に生産された溶液、改質された溶液またはこれらの任意の組合せ）である。天然に発生する原料は、動物および植物由来の天然に発生する生分解性材料（例えばコラーゲン、フィブリン、キトサン、アルギネート、デンプン、ヒアルロン酸、ラミニン、アガロース、ゼラチン、グルカンおよびそれらの任意の組合せ）である。
【０３１３】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア原液は、含細胞コラーゲン溶液（例えばコラーゲン混合物溶液）である。特定の実施形態においては、細胞装填型ミクロゲルとして、ウシＩ型コラーゲンおよび脂肪由来間充織幹細胞（ＡＤＳＣ）が混合される。
【０３１４】
いくつかの実施形態において、せん断液体は、一定の生体適合性を有する油性溶液（例えば鉱油、食用油、コーンオイルまたは落花生油）である。
【０３１５】
例示されていない一実施形態においては、多数のマイクロ流体ユニット（例えば８個の独立したマイクロ流体ユニット）が、チップ本体内に同時に配設される。各々のマイクロ流体ユニットは、同時にまたは代替として機能するためのピンチドフロー集束チップチャネル（例えば十字形構造）を有する。好ましくは、多数のマイクロ流体ユニットは、同じ方向に配設されるか、またはこれらのマイクロ流体ユニットは等間隔で配設される。
【０３１６】
マイクロ流体チップ１４０を使用することによって得られる微小滴の収率および細胞生存能力は、例えばチップチャネルの形状、チップチャネルのサイズ、流体の粘度およびせん断液体およびミクロスフェア原液の流量などのさまざまなパラメータの組合せ作用の結果である。微小滴が、特定のマイクロ流体チップ１４０を利用することにより一定の原料でできている場合、収率および細胞生存能力の観点から見た特性は、分散相流体（すなわち、該実施形態におけるミクロスフェア原液）および連続相流体（すなわち該実施形態におけるせん断液体）の流量制御によって左右される。
【０３１７】
いくつかの好ましい実施形態において、ミクロスフェア原液と単一のチャネル内を流れるせん断液体の流量比は、交差点ゾーンにおいて１：１０〜１：２０の範囲内（例えば１：１０、１：１１、１：１２、１：１３、１：１４、１：１５、１：１６、１：１７、１：１８、１：１９および１：２０）である。
【０３１８】
より好ましくは、単一のチャネル内を流れるせん断液体の流量は、交差点ゾーンにおいて１００μＬ／分〜４００μＬ／分の範囲内（例えば１００μＬ／分、１５０μＬ／分、２００μＬ／分、２５０μＬ／分、３００μＬ／分、３５０μＬ／分または４００μＬ／分）である。ミクロスフェア原液の流量は、交差点ゾーンにおいて１０μＬ／分〜４０μＬ／分の範囲内（例えば１０μＬ／分、１５μＬ／分、２０μＬ／分、２５μＬ／分、３０μＬ／分、３５μＬ／分または４０μＬ／分）である。
【０３１９】
例えば、十字形構造のチップチャネルについて、せん断液体は、１００μＬ／分〜４００μＬ／分の範囲内の流量で第１のチップチャネル１４１の両側において第２のチップチャネル１４２内に導入される。好ましくは、両側で第２のチップチャネル１４２内に流入するミクロスフェア原液の流量は、微小滴を形成するための均一の力を保証するべく交差点ゾーンにおいて一貫したものである。
【０３２０】
いくつかの実施形態において、第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２は、０．７ｍｍ〜２ｍｍの範囲内の長さと０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの幅を有する矩形横断面を有する。例えば、第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２は、十字形構造を形成する。ミクロスフェア原液は、第１のチップチャネル１４１から入り、せん断液体は、第１のチップチャネル１４１の両側で２つの第２のチップチャネル１４１２から入る。好ましくは、ミクロスフェア原液とせん断液体の粘度比は１０：１〜３０：１である。
【０３２１】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア原液の粘度は５００ｃｐ〜３０００ｃｐの範囲内である。微小滴を調製するために、２相の流体の流量を制御することができる。例えば、ミクロスフェア原液と単一のチャネル内を流れるせん断液体の流量比は、交差点ゾーンにおいて１：１０〜１：２０の範囲内である。より好ましくは、各々の第２のチップチャネル１４２内を流れるミクロスフェア原液の流量は交差点ゾーンにおいて、１０μＬ／分〜４０μＬ／分の範囲内であり、第２のチップチャネル１４２の各々におけるせん断液体の流量は、交差点ゾーンにおいて１００μＬ／分〜４００μＬ／分の範囲内である。２００μｍ〜４００μｍの範囲内の直径サイズを有する微小滴は、該実施形態のマイクロ流体チップ１４０に対して適用される流量制御を通して得られる。
【０３２２】
シミュレーション分析によると、微小滴の形成プロセスにおいて、連続相流体は、十字形交差点ゾーンにおいて分散相流体を漸進的に被覆し、分散相流体が交差点ゾーンにおいて逆円錐型部分となるようにしている。交差点ゾーンにおける流体は、分散相流体の圧力下で順方向に流動し続け、逆円錐型部分は、連続相流体のせん断作用の下で本流から漸進的に分離され、究極的に微小滴が形成されて、交差点ゾーンの下流側に流れる。この場合、微小滴はなおも一定量の連続相流体で覆われている。その間、交差点ゾーンの下流側に位置設定された第１のチップチャネル１４１のチップチャネルには、分散した微小滴を駆動して外向きに流れるようにするために、連続相流体が満たされる。
【０３２３】
本開示のマイクロ流体チップ１４０に対する実験および関連技術との比較によると、次のことが分かる：すなわち、該実施形態のマイクロ流体チップ１４０は、微小滴の収率を改善し、高粘度ミクロスフェア原液の流体のための細胞生存能力を保証する能力を有する。
【０３２４】
２００μｍ、２２０μｍ、３００μｍおよび３５０μｍの平均サイズを有する形成された微小滴は、微小滴のサイズ範囲（２００μｍ〜４００μｍ）を満たし、３Ｄバイオプリンティングの要件をより良い形で満たす。その上、微小滴のサイズは、ミクロスフェア原液の流量と共に増大し、微小滴のサイズは、せん断液体の流量の増大と共に減少する。所望のサイズの微小滴は、２相の流体の流量の統合型制御によって安定した形で得ることができる。
【０３２５】
該実施形態において、ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０は、第１のチップチャネル１４１に入るミクロスフェア原液の流量および総量ならびに第２のチップチャネル１４２に入るせん断液体の流量および総量を制御するため、バイオインクカートリッジ１３１を通して第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２と連通させられている。ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０は、第１の収容用チャンバおよび第２の収容用チャンバの圧力を調整することによって、せん断液体およびミクロスフェア原液の流量を調節することができ、これにより、２相の流体の流量の正確な制御が容易になる。
【０３２６】
バッファ装置１５０は、マイクロ流体チップ１４０と硬化装置１６０の間に配設され、マイクロ流体チップ１４０のチップ出口１４１２および硬化装置１６０の硬化装置入口と連通させられたバッファ流路を含み、このバッファ流路は、微小滴・せん断液体混合物の流れを緩衝または誘導するように構成される。
【０３２７】
図１、２、１５および１６に示されているように、バッファ装置１５０は、混合物受入ポート１５１１１、混合物出力ポート１５１２１およびバッファ流路を含むバッファ本体１５１を含む。混合物受入ポート１５１１１は、微小滴・せん断液体混合物を受入れるため、マイクロ流体チップ１４０のチップ出口１４１２と連通させられている。混合物出力ポート１５１２１は、バッファ装置１５０から微小滴・せん断液体混合物を出力するために硬化装置入口と連通させられている。バッファ流路は、混合物受入ポート１５１１１と混合物出力ポート１５１２１の間に配設され；バッファ流路は、混合物受入ポート１５１１１から混合物出力ポート１５１２１まで漸進的に減少する横断面積を有するテーパ付きセグメントを含む。
【０３２８】
図１、２および１３〜１６に示されているように、テーパ付きセグメントは、混合物受入ポート１５１１１から混合物出力ポート１５１２１まで漸進的に減少する横断面積を有する弧状流路を含む。
【０３２９】
図１５に示されているように、バッファ流路はさらに、流れ方向におけるテーパ付きセグメントの下流側に位置設定された等横断面セグメントを含む。
【０３３０】
図１３および１４に示されているように、バッファ本体１５１は、テーパ付きセグメント本体１５１１および等横断面セグメント本体１５１２を含む。テーパ付きセグメント本体１５１１の大直径端面が方形横断面を有し、その小直径端面が円形横断面を有し、テーパ付きセグメント流路は、方形横断面から円形横断面まで漸進的に変化する。等横断面セグメント本体１５１２は円形横断面を有する。テーパ付きセグメント本体１５１１の小直径端面は、等横断面セグメント本体１５１２と連結される。好ましくは、テーパ付きセグメント本体１５１１の小直径端面の内径が等横断面セグメント本体１５１２の内径に等しく、バッファ流路のテーパ付きセグメントは、等横断面セグメントと円滑に連結されている。該配設は微小滴・せん断液体混合物の流れをより良い形で緩衝する。混合物出力ポート１５１２１は、等横断面セグメント本体１５１２の出口である。
【０３３１】
図１３および１４に示されているように、バッファ装置１５０を固定するため、バッファ本体１５１はさらに、固定部分１５１３を含む。固定部分１５１３は、等横断面セグメント本体１５１２の両側に配設された２つのウィングプレートを含み、ウィングプレートの各々には、バッファ装置１５０を固定するためにミクロスフェア調製ラック１１０上の対応する位置でねじ孔にねじを螺入するときに通る組付用孔が具備されている。
【０３３２】
さらに、バッファ本体１５１を強化するため、バッファ本体１５１の弧形状部分の底部には補強用リブ１５１４が追加で配設されている。
【０３３３】
該実施形態において、マイクロ流体チップ１４０は多数のマイクロ流体ユニットおよびその多数のチップ出口１４１２を含み、ここで、混合物受入ポート１５１１１は、多数のチップ出口１４１２と同時に連通状態にある。該配設は、マイクロ流体ユニットによって形成された微小滴を、後続する調製プロセスにおける差異なく、硬化、収集および他のプロセスのために同じバッファ装置１５０内に補給することを可能にする。
【０３３４】
図１５および１６に示されているように、バッファ装置１５０はさらに、第３の封止用構造１５３を含み、この封止用構造を通して混合物受入ポート１５１１１はマイクロ流体チップ１４０のチップ出口１４１２と密閉した形で直接連結される。
【０３３５】
第３の封止用構造１５３の２つの端部はそれぞれ、マイクロ流体チップ１４０のチップ出口１４１２の一方の端部および混合物受入ポート１５１１１と連通させられている。好ましくは、第３の封止用構造１５３はゴム材料でできている。第３の封止用構造１５３は、押圧された後の弾性変形を通してバッファ本体１５１の混合物受入ポート１５１１１およびマイクロ流体チップ１４０のチップ出口１４１２との優れたシールを形成する。
【０３３６】
図１３に示されているように、バッファ本体１５１と第３の封止用構造１５３の間の良好な連結を実現するためには、テーパ付きセグメント本体１５１１の弧状表面に適応するように、混合物受入ポート１５１１１の外縁部に組付用フランジが追加で配設される。組付用フランジは、弧状表面との関係において頂部よりも底部からより一層突出しており、こうして組付用フランジは、バッファ装置１５０が固定された後第３の封止用構造１５３と連結された表面に直交するようになっており、これにより、第３の封止用構造１５３との優れた封止連結が容易になる。
【０３３７】
いくつかの実施形態において、バッファ装置１５０はさらに、バッファ流路まで作られてせん断液体を受入れるせん断液体受入ポート１５２１を含み、こうしてバッファ流路内のレベルを混合物受入ポート１５１１１で受入れられた微小滴・せん断液体混合物のレベル以上に維持する。
【０３３８】
図１６に示されているように、該実施形態において、バッファ本体１５１は、バッファ流路と連通状態にある頂部開口部１５１１２を伴う頂部を有する。バッファ装置１５０は、頂部開口部１５１１２を覆うバッファカバー本体１５２を含み、せん断液体受入ポート１５２１はバッファカバー１５２上に配設されている。
【０３３９】
バッファ装置１５０の配設によって、以下の技術的効果を実現することができる：
【０３４０】
マイクロ流体チップ１４０を利用することによって形成された細胞を含有する微小滴は、硬化およびシェルとのアセンブリの後に形成されたバイオブロックのコアスフェアを形成する。バッファ装置１５０内で、バッファ流路は、マイクロ流体チップ１４０を利用することによって作られた微小滴・せん断液体混合物を受入れるように構成され、未硬化のバイオブロックコアスフェアを緩衝する。
【０３４１】
微小滴・せん断液体混合物は、バッファ流路に放出される。比重の差に起因して、微小滴は油中で沈殿する。バッファ流路は、混合物出力ポート１５１２１における閉塞を防止し円滑な流れを誘導するため漸進的に減少する横断面積を伴う弧状流路（すなわち弧状漏斗形状）として設計される。
【０３４２】
バッファ流路全体は、弧形状流路であり、混合物受入ポート１５１１１は、バッファ本体の側壁上に配設され、第３の封止用構造１５３を通してマイクロ流体チップ１４０と直接的かつ密閉した形で連結されて、ドレナージのためのマイクロ流体チップ１４０のチップ出口１４１２における導出毛細管パイプの配設を回避し、毛細管パイプ内の細胞に対する抵抗の影響を削減し、細胞生存能力を保証する。
【０３４３】
ミクロスフェア調製装置内のせん断液体は、バッファ本体１５１の頂部でバッファカバー本体１５２上に配設されたせん断液体受入ポート１５２１を通して、バッファ流路内に循環補給される。バッファ流路内のせん断液体のレベルは、チップ出口１４１２の上方にあるように維持され、こうして、せん断作用によって形成された微小滴は、バッファとして作用するせん断液体中に直接放出される。
【０３４４】
バッファ流路の出口は、硬化装置１６０の硬化装置入口と連結され、こうして緩衝された微小滴が沈殿により硬化装置１６０内に導入されるようになっている。
【０３４５】
硬化装置１６０の硬化装置入口は、微小滴・せん断液体混合物を受入れるためマイクロ流体チップ１４０のチップ出口１４１２と連結され、微小滴は硬化装置内で硬化ミクロスフェアを形成する。該実施形態の硬化装置１６０はさらに、硬化装置出口を含む。
【０３４６】
図１、２、１５および１６に示されているように、硬化装置１６０は硬化装置入口と硬化装置出口の間に連結された硬化用流路を含み、硬化装置入口は、マイクロ流体チップ１４０のチップ出口１４１２と連通させられている。該実施形態において、硬化装置入口は、微小滴・せん断液体混合物を受入れるため、バッファ装置１５０を通してチップ出口１４１２と連通させられている。せん断液体内の微小滴は、微小滴・せん断液体混合物が硬化用流路を通って流れるときに硬化したミクロスフェアを形成し、ミクロスフェア・せん断液体混合物が形成され、硬化装置出口から出力される。
【０３４７】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、硬化装置１６０を予め設定された温度または予め設定された温度範囲内に保つ硬化装置温度制御ユニットを含む。微小滴・せん断液体混合物の温度は、硬化装置１６０の温度を調節することによって調節され、これによって、硬化温度は、ミクロスフェアを形成するために適切な硬化温度で微小滴を硬化できるように制御される。例えば、硬化装置１６０は、微小滴およびミクロスフェアの細胞生存能力の維持を容易にし、ミクロスフェアを形成するための微小滴の硬化を加速するために、約３７℃に維持される。ミクロスフェアは、少なくとも１つのシェルと組立てられた後、バイオブロックを形成し、シェルによって被覆されたミクロスフェアは、バイオブロックのコアスフェアである。
【０３４８】
該実施形態においては、第２の温度ゾーンが、ミクロスフェア調製装置内に配設されている。硬化装置１６０は、第２の温度ゾーン内に配設され、硬化装置温度制御ユニットは、第２の温度ゾーンの温度を調節することによって、硬化装置１６０およびその中の混合物の温度を調整する。
【０３４９】
硬化装置１６０の正確な温度制御を実現するため、硬化装置温度制御ユニットは、硬化装置１６０の温度を監視するように構成されている硬化装置温度測定要素を含む。例えば、硬化装置温度測定要素は、第２の温度ゾーンの温度を監視することによって、硬化装置１６０の温度を監視することができる。
【０３５０】
図１５および１６に示されているように、いくつかの実施形態において、硬化用流路は、外向きまたは内向きに巻回された螺旋流路である。螺旋流路は、微小滴を完全に硬化させるため比較的長い硬化用流路を効果的に占有された空間内に配設することを可能にする。
【０３５１】
図１６に示されているように、いくつかの実施形態において、硬化用流路は、硬化用流路入口から硬化用流路出口まで漸進的に減少する横断面積を伴うテーパ付きセグメントを含む。この配設は、硬化用流路中の混合物を予め設定された硬化温度で漸進的に安定化させることを可能にし、こうして微小滴の硬化が容易になる。
【０３５２】
該実施形態では、硬化装置１６０は、内部に硬化用流路が形成されているコイルパイプ１６２を含む。硬化装置入口はコイルパイプ１６２の入口であり、硬化装置出口はその出口である。
【０３５３】
図１５および１６に示されているように、該実施形態において、硬化装置１６０はさらに、外向きまたは内向きに巻回された螺旋溝が具備されたディスク本体１６１を含み、コイルパイプ１６２は、螺旋溝内に配設される。この配設は、ディスク本体１６１および螺旋溝の溝壁の温度を調節することによって、硬化用流路の温度を容易に制御できるようにし、こうして微小滴の硬化制御は容易になる。
【０３５４】
本開示の実施形態において、微小滴はせん断液体内で形成されミクロスフェアへと硬化され、こうして収集効率が改善され後続する作業の効率が改善されてミクロスフェアの調製効率が改善されるようになっている。本開示の実施形態において、微小滴は油相のせん断液体中で硬化され、液液界面上に位置付けされ、せん断液体は、比較的完全な球体を得るために微小滴の形状を維持する１つの系を形成し、これにより改善された球体様のミクロスフェアが形成される。したがって、ミクロスフェアは、形状の一貫性において改善され、バイオプリンティングの品質は完全なものになる。
【０３５５】
該実施形態において、硬化プロセス中、微小滴は、同じ熱伝導係数を有するせん断液体中に完全に浸漬されることから、微小滴は周囲のせん断液体と同じ温度を共有し、こうして、微小滴の表面は、せん断液体中において全体として同じ硬化速度で均等に加熱されるようになっている。このようにして、生物活性物質を含有するミクロスフェアについて生物学的活性が保証される。
【０３５６】
収集装置１７０は、硬化装置１６０の下流側に位置設定され、硬化装置出口から放出されたミクロスフェア・せん断液体混合物を収集するように構成されている。図１、２および１７に示されているように、収集装置１７０は、混合物収集容器１７１およびせん断液体収集容器１７２を含む。
【０３５７】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置は、収集装置１７０を予め設定された温度または予め設定された温度範囲内に保つ収集装置温度制御ユニットを含む。例えば、収集装置は、ミクロスフェアならびにミクロスフェアをコアスフェアとして組立てられたバイオブロックを高い活性に維持するため３７℃〜４０℃の温度に維持され得る。
【０３５８】
該実施形態において、ミクロスフェア調製装置には、内部に収集装置１７０の全ての収集容器が配設されている第３の温度ゾーンが具備されており、収集装置温度制御ユニットは、第３の温度ゾーンの温度を調節することによって収集装置１７０およびその中の混合物またはせん断液体の温度を調整する。
【０３５９】
収集装置１７０の正確な温度制御を実現するため、収集装置温度制御ユニットは、収集装置１７０の温度を監視するように構成されている収集装置温度測定要素を含む。例えば、収集装置温度測定要素は、第３の温度ゾーンの温度を監視することにより、収集装置１７０の温度を監視することができる。
【０３６０】
混合物収集容器１７１は、混合物受入ポートおよびせん断液体出力ポートを含む。混合物収集容器１７１の混合物受入ポートは、硬化装置出口と連通させられて、ミクロスフェア・せん断液体混合物を受入れる。せん断液体収集容器１７２は、せん断液体受入ポート１５２１を含む。せん断液体受入ポート１５２１は、混合物収集容器１７１のせん断液体出力ポートと連通させられ、そこからせん断液体を受入れる。
【０３６１】
さらに、図１に示されているように、収集装置１７０はさらに、せん断液体循環ポンプ１７３を含み、その入口はせん断液体収集容器１７２と連通状態にあり、その出口は、バッファ流路と連通状態にある。せん断液体循環ポンプ１７３はせん断液体をせん断液体収集容器１７２からバッファ装置１５０のバッファ流路内に戻るように注入して、バッファ流路内のせん断液体のレベルを保証する。任意には、せん断液体循環ポンプ１７３は、蠕動ポンプであり得る。
【０３６２】
せん断液体循環ポンプ１７３は、ミクロスフェア調製装置内で混合物収集容器１７１からバッファ流路までせん断液体を循環させるように構成された動力構成要素である。ミクロスフェアとせん断液体の間の密度差に起因して、ミクロスフェアは混合物収集容器１７１内のせん断液体中で自然に沈殿し、せん断液体層が、混合物収集容器１７１の上部層において形成される。蠕動ポンプによって負圧が発生させられた状態で、混合物収集容器１７１の上部層中のせん断液体は、再循環のためせん断液体収集容器１７２によってバッファ流路内に導入される。
【０３６３】
せん断液体の逆流がバッファ流路に影響を与えるのを防ぐために、せん断液体循環ポンプ１７３は、高速で作動させるべきではない。好ましくは、ポンプ速度は、バッファ流路内のレベルが混合物受入ポート１５１１１における微小滴・せん断液体混合物のレベルよりも高くなることを保証しなければならない。マイクロ流体チップ１４０が第３の封止用構造１５３を通して混合物受入ポート１５１１１と直接連結されている場合、バッファ流路内のレベルは好ましくは、マイクロ流体チップ１４０のチップ出口１４１２の上方にある。
【０３６４】
図１および２に示されているように、せん断液体循環ポンプ１７３はミクロスフェア調製ラック１１０上に組付けられ、横断方向（すなわち図１および２に示されている前後方向）で、収集装置１７０、バイオインクカートリッジアセンブリ１３０およびマイクロ流体チップ１４０の間に位置設定される。
【０３６５】
該実施形態において、混合物収集容器１７１の混合物受入ポートおよびせん断液体出力ポートは、混合物収集容器１７１の頂部に位置設定される。混合物収集容器１７１は、混合物受入ポート内でボトルの底部に近い深さまで挿入された管を通して硬化装置出口から出力されたミクロスフェア・せん断液体混合物を受入れる。混合物収集容器１７１は、せん断液体出力ポート内で混合物収集容器１７１の上部部分まで挿入された管を通してせん断液体を出力する。混合物収集容器１７１内でせん断液体のレベルが漸進的に上昇した場合、硬化したミクロスフェアは重力の作用下で底部に沈み、上部せん断液体は蠕動ポンプの作用下でせん断液体収集容器１７２内に吸引される。
【０３６６】
収集装置１７０の温度を正確に制御するために、収集装置１７０はさらに、混合物収集容器１７１およびせん断液体収集容器１７２の外部に配設された断熱構造１７４を含む。
【０３６７】
監視装置１８０は、ミクロスフェアの調製プロセスを監視するように構成されている。図１および１８〜２０に示されているように、いくつかの実施形態において、監視装置１８０は位置調整可能なカメラ１８３を含む。
【０３６８】
カメラ１８３は、ミクロスフェアの調製プロセスを観察するように構成されている。カメラ１８３による撮像を用いて、マイクロ流体チップ１４０内で生成される微小滴のサイズ、寸法、均一性および形成効率は実時間で観察される。観察結果に応じて関連する構成要素の圧力および温度などのパラメータを調整して、異なるタイプの細胞を含む異なるサイズのミクロスフェアを調製することができる。
【０３６９】
カメラ１８３は、位置調整用ブラケットを使用することによって、位置再設定される。図１に示されているように、カメラ１８３は、位置調整用ブラケット上に組付けられる。
【０３７０】
位置調整用ブラケットは、第１のブラケット本体１８１と、それに連結された第２のブラケット本体１８２を含む。第１のブラケット本体１８１は、ミクロスフェア調製ラック１１０上に回転可能な形で組付けられている。第２のブラケット本体１８２に連結された第１のブラケット本体１８１の一部分には垂直方向の細長いスロットが具備されており、このスロットを通して第１の調整用ねじ１８４が第２のブラケット本体１８２に連結され、こうして第２のブラケット本体１８２とその上のカメラ１８３は、垂直方向の細長いスロットとの関係における第１の調整用ねじ１８４の位置を調整することによって、垂直方向に位置再設定される。第２のブラケット本体１８２には円周方向の細長いスロットが具備されており、このスロットを通して、第２の調整用ねじ１８５がカメラ１８３と固定的に連結されている。カメラ１８３は、円周方向の細長いスロットとの関係における第２の調整用ねじ１８５の位置を調整することによって、円周方向に位置再設定される。したがって、カメラ１８３は、ミクロスフェア調製ラック１１０との関係において第１のブラケット本体１８１を回転させることによって、大きな方位角回転を実現し、第１の調整用ねじ１８４を通した垂直方向での微調整ならびに第２の調整用ねじ１８５を通した横断方向での微調整をサポートして、正確な撮像を保証する。
【０３７１】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製装置はさらに、ミクロスフェア調製プロセスを制御するための制御装置を含む。制御装置は、ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０、ミクロスフェア調製材料温度制御ユニット、硬化装置温度制御ユニット、収集装置温度制御ユニット、せん断液体循環ポンプ１７３および監視装置１８０と結合されて、ミクロスフェア調製プロセスを制御し、ミクロスフェアの自動生産を実現する。
【０３７２】
該実施形態のミクロスフェア調製装置を使用することによるミクロスフェアの調製プロセスについて、以下で図２１と組合せて説明する。
【０３７３】
該実施形態のミクロスフェア調製装置は、異なる供給源に由来する細胞のためのミクロスフェアを調製する能力を有し、形成されたミクロスフェアはバイオブロックのコアスフェアとして使用される。例えば、ミクロスフェアは、ヒト、ブタ、サルまたは特注供給源に由来する細胞のために形成される。ミクロスフェアの調製において使用される圧力および他の制御パラメータは、異なる供給源に由来する細胞に応じて変動するが、これは異なる供給源に由来する細胞のサイズが異なりかつ異なるせん断力に耐えられるからである。バイオブロックのコアスフェアを調製するための方法を例示するための一例として、サル由来の細胞用のミクロスフェアの調製を取り上げる。他の供給源に由来する細胞用のバイオブロックを調製するための方法は、サル供給源に由来する細胞用のものと類似である。異なる細胞サイズ、タイプ、耐え得るせん断力およびミクロスフェアサイズに起因して、圧力および他の制御パラメータはさまざまであるが、パラメータ範囲は、実質的に一貫性がある。調製プロセスは以下の段階を含む：
【０３７４】
１．  準備。サル由来の細胞をインキュベートして細胞溶液を形成し、この溶液を次にバイオインクカートリッジ１３１の１つのチャンバ（例えば第２の収容用チャンバ１３１４）にミクロスフェア原液として移送し、バイオインクカートリッジ１３１の他のチャンバ（例えば第１の収容用チャンバ１３１３）に、せん断液体として充分な油を充填する。
【０３７５】
２．  ウォームアップのためミクロスフェア調製装置を始動させ、全ての温度ゾーンが予め設定された温度または予め設定された温度範囲に達したことを検出した後、インクカートリッジ組付位置にバイオインクカートリッジ１３１を設置する。
【０３７６】
３．  ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０（詳細には図２１に示されている空気ポンプ）を始動させ、せん断液体が流れる第１の収容用チャンバ１３１３と連結された第１のパイプライン１９１上のパイプラインスイッチをオン切換えし、せん断液体を一定の流量でミクロスフェア調製装置内を流れるよう駆動し、チップ出口１４１２をバッファ流路内のせん断液体レベルより低く保つ。
【０３７７】
４．  ミクロスフェア調製装置の全ての温度ゾーンが適切な温度に達したことを検出した時点で、予め設定されたサイズ内のミクロスフェアの調製を開始する。ミクロスフェアが調製された時点で、ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０をせん断液体が流れる第１の収容用チャンバ１３１３と連結する第１のパイプライン１９１上のパイプラインスイッチをオンに切換える。その間、ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０をミクロスフェア原液が流れる第２の収容用チャンバ１３１４と連結する第１のパイプライン１９２上のパイプラインスイッチをオンに切換える。ミクロスフェア原液の流量を２ｍｌ／時以内に制御し、せん断液体の流量を４０ｍｌ／時以内に制御する。微小滴を、マイクロ流体チップ１４０の８つのマイクロ流体ユニット内で同時に調製し、マイクロ流体チップ１４０の頂部に位置設定されたカメラ１８３を通して観察される微小滴の調製にしたがって、ミクロスフェア調製材料圧送装置１２０の圧送圧力を微調整する。観察のためにカメラ１８３が使用される場合、カメラ１８３および光源を必要に応じて調整する。
【０３７８】
５．  せん断液体循環ポンプ１７３（詳細には、図２１に示されている油ポンプ）の圧力値を、ミクロスフェア調製装置の動作（例えば、バッファ流路のレベルおよびミクロスフェア調製材料圧送装置１２０の圧送圧力）に応じて設定する。例えば、せん断液体循環ポンプ１７３の圧力値が０ｍｂａｒ〜２０４８ｍｂａｒの範囲内である場合、せん断液体循環ポンプ１７３の圧力値は必要に応じ０である。せん断液体循環ポンプ１７３は、低速、中速および高速に調整可能である。
【０３７９】
６．  調製したミクロスフェアを収集装置１７０内に収集する。
【０３８０】
図２２〜図３１は、本開示の実施形態に係るシェルアセンブリ装置２００およびその構成要素の構造を示す。
【０３８１】
シェルアセンブリ装置２００は、ミクロスフェアまたはミクロスフェアと少なくとも１つのシェルで構成された組成構造を被覆するように構成されている。図２２〜３１に示されているように、該実施形態のシェルアセンブリ装置２００は、シェルアセンブリラック２１０、シェル調製材料圧送装置、シェル調製材料保管装置２２０、流体切換管２３０、切換え制御装置２４０、組立装置２５０および振動装置２６０を含む。図２２に示されている実施形態において、シェルアセンブリ装置２００はさらに、切換え制御装置２４０を含む。図２３および２４に示されている実施形態においては、切換え制御装置２４０に置き換わり流体切換え機能を果たすため、管クランプが配設される。
【０３８２】
シェル調製材料保管装置２２０は、清浄用液体を保管するための清浄用液体保管空間およびシェル液体を保管するためのシェル液体保管空間を含む。
【０３８３】
図２２に示されているように、該実施形態において、シェル調製材料保管装置２２０は、清浄用液体容器２２１およびシェル液体保管容器群２２２を含む。該実施形態において、清浄用液体容器２２１は、空間が清浄用液体保管空間を形成する清浄用液体ボトルを含む。シェル液体保管容器群２２２は３つのシェル液体保管ボトル、すなわち第１のシェル液体保管ボトル２２２１、第２のシェル液体保管ボトル２２２２および第３のシェル液体保管ボトル２２２３を含む。３つのシェル液体保管ボトルはそれぞれ、各々のミクロスフェアを被覆する異なるシェルにより必要とされるシェル液体を保管する。各々のシェル液体保管ボトルの空間は、シェル液体保管空間を形成する。３つのシェル液体保管ボトルは、同じシェル液体材料または異なるシェル液体材料を保管する。
【０３８４】
明らかに、いくつかの実施形態においては、清浄のために２つ以上の清浄用液体保管空間が配設されており、異なる清浄用液体保管空間が同じ清浄用液体または異なる清浄用液体を保管できる。バイオブロックのシェルの数または他の理由に起因して、１つまたは２つのシェル液体保管空間または４つ以上のシェル液体保管空間を配設することができ、異なるシェル液体保管空間は、同じシェル液体または異なるシェル液体を保管する。
【０３８５】
シェル調製材料圧送装置は、清浄用液体およびシェル液体を駆動して流動させる。シェル調製材料圧送装置は、さまざまな能動圧送装置または受動圧送装置（例えば圧力ポンプ、蠕動ポンプおよびシリンジポンプ）を使用できる。
【０３８６】
図２２〜２５に示されているように、流体切換管２３０は、管本体２３１ならびに管本体２３１上に配設され管本体と連通させられている多数の入口コネクタおよび１つの出口コネクタ２３３を含み、多数の入口コネクタは清浄用液体保管空間と連結された清浄用液体入口コネクタおよびシェル液体保管空間と連結されたシェル液体入口コネクタを含み、出口コネクタ２３３は、組立装置２５０の組立空間と連通状態にある。
【０３８７】
図２５に示されているように、該実施形態においては、多数の入口コネクタが入口コネクタ群２３２を形成する。清浄用液体保管空間および３つのシェル液体保管空間に対応して、入口コネクタ群２３２は、清浄用液体保管空間と連結された１つの清浄用液体入口コネクタ２３２１およびシェル液体保管空間と連結された３つのシェル液体入口コネクタを含む。３つのシェル液体入口コネクタは、第１のシェル液体保管ボトル２２２１と連結された第１のシェル液体入口コネクタ２３２２、第２のシェル液体保管ボトル２２２２と連結された第２のシェル液体入口コネクタ２３２３および第３のシェル液体保管ボトル２２２３と連結された第３のシェル液体入口コネクタ２３２４を含む。
【０３８８】
流体切換管２３０は、清浄用液体保管空間およびシェル液体保管空間を組立装置２５０の組立空間と切換え可能な形で連通させることができるように配設されており、こうして、各々の清浄またはシェル被覆のためにこれらのパイプラインを連結し直すことなく、必要とされる清浄用液体または必要とされるシェル液体が組立空間内に選択的に導入されるようになっており、これにより、シェルアセンブリ効率は改善される。
【０３８９】
図２５に示されているように、流体切換管２３０はさらに、流体切換管２３０を固定するために管本体の外部に配設されたプラグイン構造２３４を含む。相応して、シェルアセンブリラック２１０には、プラグイン構造２３４と整合したソケットが具備されている。プラグイン構造２３４の配設は、流体切換管２３０をシェルアセンブリラック２１０上に迅速に位置付けさせ固定させることを可能にしている。
【０３９０】
いくつかの実施形態において、多数の入口コネクタは管本体２３１上に並置配設されシェル調製材料保管装置２２０の側に位置設定され、出口コネクタ２３３は、多数の入口コネクタと一定の角度を成して、垂直方向から一定のオフセットで入口コネクタから遠く離れた管本体２３１の側に配設される。この配設により、出口コネクタ２３３は、組立管２５１を取り上げ配設することを含め、組立装置２５０の組立管２５１が関与する動作との干渉を削減または回避することができる。
【０３９１】
図２２に示されているように、切換え制御装置２４０は、選択的に、他の入口コネクタが対応する保管空間から連結解除されている一方で流体切換管２３０の多数の入口コネクタのうちの１つが対応する保管空間と連通することを可能にする。
【０３９２】
図２２、２６および２７に示されているように、切換え制御装置２４０は、回転シャフト２４２およびこの回転シャフト２４２上に回転不可能な形で配設された多数の制御カムを含み；多数の制御カムは、多数の入口コネクタに対応して１対１で配設され；回転シャフト２４２は回転して多数の制御カムの回転角度を変更して、対応する入口コネクタと連通させられたパイプラインのオンオフ状態を制御する。
【０３９３】
図２６および２７に示されているように、多数の制御カムは、同一のカム表面形状を有し異なる角度で組付けられた少なくとも２つの制御カムを含むか、または異なるカム表面形状を有する少なくとも２つの制御カムを含む。
【０３９４】
該実施形態においては、多数の制御カムを含む制御カム群２４３が４つの制御カム、すなわち第１の制御カム２４３１、第２の制御カム２４３２、第３の制御カム２４３３、および第４の制御カム２４３４を含む。４つの制御カムについては、第１の制御カム２４３１および第３の制御カム２４３３は同一のカム表面形状を有するが位相が１４４度だけ異なっており、第２の制御カム２４３２および第４の制御カム２４３４は、同一のカム表面形状を有するものの位相が１４４度だけ異なっており、一方第１の制御カム２４３１および第３の制御カム２４３３のカム表面形状は、第２の制御カム２４３２および第４の制御カム２４３４のカム表面形状と異なっている。
【０３９５】
該実施形態の切換え制御装置２４０の制御原理は、以下のように例示される：
【０３９６】
回転シャフトの位相がゼロ度にあるとき、対応する制御対象パイプラインまたはパイプ取付け具が閉鎖されることになる。その場合、全ての保管空間は対応する組立空間と連通させられない。
【０３９７】
回転シャフトの位相が７２度にあるとき、第１の制御カム２４３１は、対応する制御対象パイプラインまたはパイプ取付け具が開放される位置まで回転し、残りの制御カムの各々は、対応する制御対象パイプラインまたはパイプ取付け具が閉鎖される位置にある。この時点で、清浄用液体保管ボトル２２１内の清浄用液体保管空間は、清浄用液体入口コネクタ２３２１と連通させられ、一方、シェル液体保管空間の各々は、対応するシェル液体入口コネクタから連結解除される。
【０３９８】
回転シャフトの位相が１４４度にあるとき、第２の制御カム２４３２は、対応する制御対象パイプラインまたはパイプ取付け具が開放される位置まで回転し、残りの制御カムの各々は、対応する制御対象パイプラインまたはパイプ取付け具が閉鎖される位置にある。この時点で、第１のシェル液体保管ボトル２２２１内のシェル液体保管空間は、第１のシェル液体入口コネクタ２３２２と連通させられ、一方、清浄用液体保管ボトル２２１内の清浄用液体保管空間は清浄用液体入口コネクタ２３２１から連結解除され、残りのシェル液体保管空間は、対応するシェル液体入口コネクタから連結解除される。
【０３９９】
回転シャフトの位相が２１６度にあるとき、第３の制御カム２４３３は、対応する制御対象パイプラインまたはパイプ取付け具が開放される位置まで回転し、残りの制御カムの各々は、対応する制御対象パイプラインまたはパイプ取付け具が閉鎖される位置にある。この時点で、第２のシェル液体保管ボトル２２２２内のシェル液体保管空間は、第２のシェル液体入口コネクタ２３２３と連通させられ、一方、清浄用液体保管ボトル２２１内の清浄用液体保管空間は清浄用液体入口コネクタ２３２１から連結解除され、残りのシェル液体保管空間は、対応するシェル液体入口コネクタから連結解除される。
【０４００】
回転シャフトの位相が２８８度にあるとき、第４の制御カム２４３４は、対応する制御対象パイプラインまたはパイプ取付け具が開放される位置まで回転し、残りの制御カムの各々は、対応する制御対象パイプラインまたはパイプ取付け具が閉鎖される位置にある。この時点で、第３のシェル液体保管ボトル２２２３内のシェル液体保管空間は、第３のシェル液体入口コネクタ２３２４と連通させられ、一方、清浄用液体保管ボトル２２１内の清浄用液体保管空間は清浄用液体入口コネクタ２３２１から連結解除され、残りのシェル液体保管空間は、対応するシェル液体入口コネクタから連結解除される。
【０４０１】
回転シャフトの位相が３６０度にあるとき、すなわち回転シャフトが０度まで戻ったとき、４つの制御カムの各々は再び、対応する制御対象パイプラインまたはパイプ取付け具が閉鎖される位置に来る。保管空間の各々は組立空間と連通させられていない。
【０４０２】
したがって、ひとたび回転シャフト２４２が適切な角度で制御されたならば、パイプラインまたはパイプ取付け具は必要に応じて開放され得、こうしてパイプラインまたはパイプ取付け具に対応する流れ経路が開放される。
【０４０３】
図２２に示されているように、入口コネクタは、該実施形態中、ホースを介して対応する保管空間と連結されている。切換え制御装置２４０は同様に、多数の入口コネクタに対応して１対１で配設された多数の伝動ユニット２４４を含む。伝動ユニット２４４はストッパ２４４３および移動部材２４４１を含む。移動部材２４４１は、ストッパ２４４３と対応する制御カムとの間に位置設定される。ホースは対応する伝動ユニット２４４のストッパ２４４３と移動部材２４４１との間に位置設定される。制御カムの角度を変えることによって、移動部材２４４１とストッパ２４４３の間の間隙が、ホースを開放または閉鎖するように調整される。
【０４０４】
図２６に示されているように、伝動ユニット２４４はさらに、カム表面に向かう作用力を移動部材２４４１に対して適用する弾性要素２４４２を含む。弾性要素２４４２は、切換え制御装置２４０の制御安定性を増大させるように配設されている。
【０４０５】
該実施形態において、切換え制御装置２４０は、組付用ベース２４７を含み、回転シャフト２４２および制御カム群２４３はこの組付用ベース２４７上に組付けられ、組付用ベース２４７との関係において回転可能である。ストッパ２４４３は、Ｌ字形部材である。Ｌ字形部材は、互いに一定の角度で連結された第１のセグメントと第２のセグメントを含み、第２のセグメントから離れた第１のセグメントの一端部は、組付用ベース２４７上に固定され、対応するホースを配設するため、第２のセグメントと組付用ベース２４７の間には一定の間隔が配設される。
【０４０６】
移動部材２４４１は、組付用ベース２４７の貫通孔の中に部分的に配設され、ストッパ２４４３の第２のセグメントの下方に位置設定される。ストッパ２４４３から離れた移動部材２４４１の一端部は、対応する制御カムの表面を押圧する。
【０４０７】
該実施形態において、弾性要素２４４２は渦巻ばねであり、移動部材２４４１は、ストッパ２４４３の一端部に位置設定されたストップ噛合部分、制御カムの一端部に位置設定されたカム噛合部分および、ストップ噛合部分とカム噛合部分の間に連結されたばね組付部分を含む。弾性部材２４４２は、ばね組付部分上にスリーブ留めされている。弾性部材２４４２の２つの端部は、組付用ベース２４７およびカム噛合部分をそれぞれ押圧する。
【０４０８】
図２６に示されているように、切換え制御装置２４０はさらに、ホースの位置を画定するための限界構造２４６を含む。該実施形態において、限界構造２４６は、それぞれストッパ２４４３の前方側および後方側に配設されたフック状構造を含む。
【０４０９】
図２６に示されているように、切換え制御装置２４０は、回転シャフト２４２の回転角度を制限する限界検知装置２４５をさらに含む。
【０４１０】
限界検知装置２４５は、回転シャフト２４２上に固定的に連結されている角度標示要素２４５１および限界要素２４５２を含み、回転シャフト２４２の回転角度は、角度標示要素２４５１の回転角度を制限することによって制限され得る。
【０４１１】
切換え制御装置２４０はさらに、駆動モータ２４１を含む。回転シャフト２４２は駆動モータ２４１の駆動シャフト２４２上に連結され、駆動モータ２４１によって駆動される。
【０４１２】
組立装置１５０の組立空間と連通状態にある保管空間は、切換え制御装置２４０によって無作為に切換えることができ、これにより組立空間と連結された保管空間を置換するステップを回避し、シェルアセンブリの効率を改善することができる。
【０４１３】
シェルアセンブリ装置の切換え制御装置および本開示のシェルアセンブリ装置を有するバイオブロック調製器具は、上述の切換え制御装置２４０の形態に限定されないということを指摘しておくべきである。例えば、流体切換管２２０は、ソレノイドバルブ、管クランプまたは他の切換え制御装置により保管空間の各々と連結／連結解除され得る（図２３および図２４に示されている実施形態を参照のこと）。
【０４１４】
さらに、必ずしも本開示の切換え制御装置２４０を流体切換管２３０と共に使用する必要はない。いくつかの実施形態において、組立装置１５０の組立空間と直接連結状態にある多数の連結用管を提供し切換え制御装置２４０により各連結用管の連結／連結解除を制御することによって、類似の切換え効果を達成することができる。
【０４１５】
組立装置２５０は、ミクロスフェアまたはミクロスフェアと少なくとも１つのシェルで構成された組成構造の各々の周りにシェルを組立てるように構成されている。
【０４１６】
該実施形態において、清浄用液体は、組立装置２５０内でミクロスフェアまたは組成構造を清浄し、ここで、組立装置２５０内の清浄されたミクロスフェアまたは組成構造は、シェル液体で被覆されて、ミクロスフェアまたは組成構造の各々の周りに外側シェルを形成する。
【０４１７】
図２２〜２４、図２８〜３１に示されているように、組立装置２５０は、組立て容器およびフィルタエレメント２５２を含み、ミクロスフェアは、組立て容器およびフィルタエレメント２５２によって画定された組立空間内で清浄およびシェルアセンブリに付される。
【０４１８】
該実施形態において、組立装置１５０は、単一の組立空間を含み、この中で、ミクロスフェアおよび組成構造は清浄用液体で清浄され、その後シェル液体により被覆されて、ミクロスフェアまたは組成構造の各々の周りにシェルを形成する。
【０４１９】
いくつかの実施形態において、組立装置は、仕切られた組立空間を含むことができ、異なる区画内で、シェルアセンブリの異なるステップが完成される。例えば、ミクロスフェアまたはミクロスフェアと少なくとも１つのシェルで構成された組成構造を１つ以上の区画内で清浄用液体により清浄することができる。ミクロスフェアまたは組成構造の各々を覆うシェルを形成するシェルアセンブリステップは、１つ以上の他の区画内で完成され得る。異なる段階の間の清浄ステップは、１つの区画または異なる区画内で完成され得る。異なる段階の間のシェルアセンブリステップは、１つの区画または異なる区画内で完成され得る。
【０４２０】
該実施形態において、組立て容器は、組立管２５１を含み、この組立管内に組立空間が形成される；組立管２５１は、その上端部に液体受入ポート２５１１、下端部に開口部２５１２を有し、開口部２５１２の底部にフィルタエレメント２５２が配設される。
【０４２１】
フィルタエレメント２５２は、濾過効果を保証するため、組立管２５１と密閉して連結される。
【０４２２】
バイオブロックまたはその中間構造は、組立管２５１の底部に配設されたフィルタエレメント２５２を介して液体廃棄物から分離され得る。
【０４２３】
該実施形態において、組立管２５１およびフィルタエレメント２５２により画定された組立空間は、ミクロスフェアまたは組成構造の清浄空間またはシェルアセンブリ空間のいずれかとして使用され得、こうして、ミクロスフェアまたは組成構造が移送されるときの活性および原料の潜在的損失が削減される。
【０４２４】
組立管２５１は、上端部に液体受入ポート２５１１そして下端部に開口部２５１２を有する開口容器である。バイオブロックを形成するべくシェルアセンブリが完了した後、液体受入ポート２５１１を封止用リングで覆い、組立管２５１を反転させ、組立管２５１とフィルタエレメント２５２を分解し、開口部２５１２内にピストンを設置することにより、形成されたバイオブロック製品を組立管２５１内に包囲することができる。バイオブロックを取出す必要がある場合、バイオブロックをピストンにより液体受入ポート２５１１から押出すことができる。したがって、組立管２５１は、形成されたバイオブロックの一時的保管および取出しを容易にする。
【０４２５】
図３０に示されているように、組立装置２５０はさらに、液体受入空間を含む受入座部２５４を含み、組立管２５１およびフィルタエレメント２５２は受入座部２５４上に配設され、液体受入空間の上方に位置設定される。液体受入空間は、フィルタエレメント２５２から分離されたシェル液体または清浄用液体を受入れることができる。
【０４２６】
図３０に示されているように、該実施形態において、液体受入空間は漏斗形空間２５４１を含む。漏斗形空間２５４１の配設は、清浄およびシェルアセンブリの間の清浄用液体およびシェル液体の節約、および液体廃棄物のドレナージを導く。
【０４２７】
いくつかの実施形態において、受入座部２５４はさらに、液体受入空間と連通状態にあるドレナージ流路２５４２を含む。液体廃棄物は、ドレナージ流路２５４２を介して液体受入空間外へとドレンされ得る。
【０４２８】
シェルアセンブリ装置２００はさらに、吸引装置および液体廃棄物保管容器２７１を含む。吸引装置は、ドレナージ流路２５４２と液体廃棄物保管容器２７１の間に連結されて、液体受入空間内の液体を液体廃棄物保管容器２７１まで吸引する。吸引装置は、シェルアセンブリプロセスを加速させるように配設される。
【０４２９】
図３１に示されているように、該実施形態のフィルタエレメント２５２は、管座部２５２１およびストレーナ２５２２を含み、管座部２５２１は、受入座部２５４上に組付けられ、中央貫通孔を有し；ストレーナ２５２２は管座部２５２１上に組付けられ、その中央貫通孔内に位置設定されている；組立管２５１は管座部２５２１内に組付けられ、ストレーナ２５２２の上方に位置設定される；組立管２５１の開口部２５１２は管座部２５２１の中央貫通孔に対面させられ、こうして組立管２５１の組立空間内の液体がストレーナ２５２２を介してストレーナ２５２２の下の液体受入空間まで流れることができるようにしている。フィルタエレメント２５２の構造のため、組立管２５１およびフィルタエレメント２５２は、アセンブリ後に安定した構造と正確な位置付けを有する。
【０４３０】
組立装置２５０はさらに、中央貫通孔を含むグランド２５５を含み；組立管２５１はグランド２５５の中央貫通孔と整合させられ；グランド２５５は、管座部２５２１の上方を覆い、組立管２５１、フィルタエレメント２５２および管座部２５２１を受入座部２５４内に固定する。
【０４３１】
いくつかの実施形態において、管座部２５２１は弾性材料（例えばゴム）製である。グランド２５５が所定の場所に組付けられた時点で、管座部２５２１は、圧力により変形させられ、こうして組立管２５１との良好な封止を達成する。
【０４３２】
加えて、組立装置２５０は、受入座部２５４が上に組付けられる遷移連結座部２５６をさらに含む。遷移連結座部２５６および受入座部２５４は、該実施形態においては別個に配設されており、いくつかの実施形態においては統合して配設され得る。
【０４３３】
振動装置２６０は、ミクロスフェアまたは組成構造が清浄されるかまたはシェルが組立てられるとき、清浄用液体および／またはシェル液体を振盪させるように構成されている。振動構造の設計は、ミクロスフェアまたは組成構造の高速清浄、および均等で急速なシェルアセンブリを容易にする。
【０４３４】
図２８および２９に示されているように、該実施形態において、振動装置２６０は、組立装置２５０の底部に組付けられ、遷移連結座部２５６と連結されている。振動装置２６０は、遷移連結座部２５６に対して交番する力を適用することによって、組立空間内の清浄用液体またはシェル液体を振盪させる。
【０４３５】
該実施形態のシェルアセンブリ装置は、ミクロスフェアまたは組成構造のためのシェルアセンブリを行なうことができる。図３２を参照しながら、以下で、一例として層状の３つのシェル内にミクロスフェアの各々を逐次的に組立てながら該実施形態のシェルアセンブリ装置を使用することによりシェルを組立てるプロセスを例示する。
【０４３６】
１．  ミクロスフェアを、せん断液体から分離した後、組立管２５１内に装填する。組立管２５１およびフィルタエレメント２５２を組立て、シェルアセンブリ装置２００上に一緒に組付ける。ミクロスフェアとせん断液体を、例えば遠心分離を通して分離することができる。この目的で、シェルアセンブリ装置２００はさらに、せん断液体からミクロスフェアを分離するための分離ユニットを含んでいてよい。
【０４３７】
２．  組立管２５１内のミクロスフェアの量に応じて、適正な量の清浄用液体を添加し、その後、振動装置２６０を（例えば）１０００秒以内に例えば１０００ｒｐｍ未満の振動速度でオン切換えする。清浄後、吸引装置をオン切換えして液体廃棄物を放出する。
【０４３８】
３．  組立管２５１の組立空間に第１のシェル液体保管ボトル２２２１中のシェル液体を加え、次に、例えば１０００秒以内に１０００ｒｐｍ未満の振動速度で振動装置２６０をオン切換えする。第１のシェルがミクロスフェアの各々の周りに組立てられた後、組立空間内の残留シェル液体を放出する。清浄用液体を再び組立空間に加え、その後、例えば１０００秒以内に１０００ｒｐｍ未満の振動速度で振動装置２６０をオン切換えする。清浄後、吸引装置をオン切換えして清浄用液体を放出する。
【０４３９】
４．  組立管２５１の組立空間に第２のシェル液体保管ボトル２２２２中のシェル液体を加え、次に、例えば１０００秒以内に１０００ｒｐｍ未満の振動速度で振動装置２６０をオン切換えする。第１のシェルがミクロスフェアの各々の周りに組立てられた後、組立空間内の残留シェル液体を放出する。清浄用液体を再び組立空間に加え、その後、例えば１０００秒以内に１０００ｒｐｍ未満の振動速度で振動装置２６０をオン切換えする。清浄後、吸引装置をオン切換えして清浄用液体を放出する。
【０４４０】
５．  組立管２５１の組立空間に第３のシェル液体保管ボトル２２２３中のシェル液体を加え、次に、例えば１０００秒以内に１０００ｒｐｍ未満の振動速度で振動装置２６０をオン切換えする。第３のシェルがミクロスフェアの各々の周りに組立てられた後、組立空間内の残留シェル液体を放出する。清浄用液体を再び組立空間に加え、その後、例えば１０００秒以内に１０００ｒｐｍ未満の振動速度で振動装置２６０をオン切換えする。清浄後、吸引装置をオン切換えして清浄用液体を放出する。
【０４４１】
６．  組立管２５１の液体受入ポート２５１１上に封止カバーを設置し；組立管２５１およびフィルタエレメント２５２を分解し；フィルタエレメント２５２を組立管２５１から除去し；その後、開口部２５１２において組立管２５１に対してピストンを追加して組立管２５１を遮断し、こうして、組立管２５１内に包囲されたバイオブロック製品を得る。
【０４４２】
異なるシェルを組立て清浄するとき、必要に応じて、振動装置２６０の振動速度および時間を調整することができる。例えば、ミクロスフェアまたは組成構造を容易に清浄または組立てできる場合、振動装置２６０の振動速度および時間をそれぞれ低減および短縮することができる。反対に、ミクロスフェアまたは組成構造が容易に清浄または組立てできない場合には、振動速度および時間をそれぞれ増加および延長することができる。
【０４４３】
いくつかの実施形態において、シェルアセンブリ装置はさらに、シェルアセンブリプロセスを制御するための制御装置を含む。制御装置をシェル調製材料圧送装置、吸引装置、切換え制御装置および振動装置２６０と結合させて、シェルアセンブリプロセスを制御し、こうしてシェルアセンブリの自動生産を達成することができる。
【０４４４】
本開示の実施形態はさらに、多数の流路のオンオフ状態を制御する切換え制御装置２４０を提供する。切換え制御装置２４０は回転シャフト２４２およびこの回転シャフト２４２上に回転不可能な形で配設された多数の制御カムを含む。多数の制御カムは、多数のパイプラインまたはパイプ取付け具に対応して１対１で配設され；回転シャフト２４２は、制御カムの回転角度を変更して各制御カムに対応するパイプラインまたはパイプ取付け具のオンオフ状態をさらに切換えするように回転する。パイプラインは例えばホースであり得、取付け具は例えば、動作要素を伴う切換え弁であり得る。動作要素を制御することによって、制御カムは、対応する切換え弁のオンオフ状態を切換えることができる。
【０４４５】
本開示の実施形態に係る切換え制御装置２４０の詳細な構造については前述した関連する説明を参照されたい。
【０４４６】
バイオブロックが多数のシェルを含む場合、異なるシェルは概して異なるシェル液体により形成され、こうして各々のアセンブリ手技の間に多数のアセンブリ手順および清浄が求められる。１つのミクロスフェアの周りにシェルを組立てる場合、関連技術の大部分がアルギン酸ナトリウムシェルなどの単一のシェルに焦点をあてており、関連技術を用いて多数のシェル液体を用いてシェルを組立てることができるにせよ、各シェル内では相互汚染および残留液体が存在することになり、結果としてアセンブリ効果の低下さらにはアセンブリの不具合さえもたらされる。
【０４４７】
該実施形態のシェルアセンブリ装置は、多数のシェル液体によって形成された多数のシェルを組立て、頻繁な移送および動作によってひき起こされるバイオブロックの活性の低下および原料損失を回避することができる。その上、相互汚染を回避することができる。すなわち１つのシェル液体を単一のシェルまたは多数のシェルに組立てることができ、多数のシェル液体を多数のシェルに組立てることができる。
【０４４８】
以上の説明によると、本開示の実施形態のシェルアセンブリ装置は、以下の技術的効果のうちの少なくとも１つを実現させる：すなわち
【０４４９】
１．  シェルアセンブリ装置は、単一のシェル液体および多数のシェル液体によって形成されるシェルアセンブリのために好適である。これにより多数のシェル液体のためのマルチシェルアセンブリを実現することができ、こうしてシェルアセンブリの不適切性および不具合が解決され、先行する手技との相互汚染が回避され、こうして生物医学上の要件をより良く満たす製品が実現される。
【０４５０】
２．  シェル液体およびコアスフェアは均等に混合され、シェルアセンブリの粒度が均一であることが保証される。
【０４５１】
３．  アセンブリ中、シェル液体は、ミクロスフェアまたは組成構造を格納する組立管に加えられ、こうしてシェル液体の量は削減され浪費が回避される。
【０４５２】
４．  人手による頻繁な操作および移送は求められず、こうしてバイオブロックコアスフェアの活性低下および原料の損失が回避される。
【０４５３】
５．  自動シェルアセンブリが実現され、これにより、生産を加速させ、効率を増強することができ、工業的利用分野に好適である。
【０４５４】
本開示の実施形態のバイオブロック調製器具は、バイオブロックコアスフェアを調製するためのミクロスフェア調製装置およびバイオブロックシェルを組立てるためのシェルアセンブリ装置を含む。２つの装置は互いに独立したものである。バイオブロック調製器具は、バイオブロックの生産を加速し、バイオブロック中の細胞生存能力を最大限まで保証し、こうして、調製されたバイオブロックは、３Ｄバイオプリンティングのための活性要件および工業化のニーズを満たし、臨床的応用にも好適である。
【０４５５】
以上の説明によると、該実施形態のバイオブロック調製器具は、以下の技術的効果の少なくとも１つを達成する：
【０４５６】
１．  特定の役割を果たすために人体内に移植可能な組織構成体を構築するべく、例えば３Ｄバイオプリンティングに応用する適格なバイオブロックを調製する目的で、バイオブロックを調製するための専用の装置が提供される。
【０４５７】
２．  工業化のために、高い効率でバイオブロックを調製できる。
【０４５８】
３．  高活性バイオブロックを調製するために、高粘度の細胞材料を使用することができる。それと同時に、バイオブロック内で細胞のための増殖および分化環境が利用可能である。
【０４５９】
４．  バイオブロックが異なる組成の多数のシェルを有する場合、マルチシェル液体システムは、より良い交差アセンブリ効果を有し、こうして相互汚染が回避される。
【０４６０】
５．  調製されたバイオブロックは、臨床的応用において特定の役割を果たす組織コンストラクトの３Ｄバイオプリンティングために使用可能である。
【０４６１】
６．  自動生産が実現され、こうして人手による操作によってひき起こされるバイオブロックコアスフェアの活性の低下および原料の損失は削減される。
【０４６２】
７．  バイオブロックコアスフェアおよびシェルは均一に調製される。
【０４６３】
図３３〜４５に示されているように、本開示のさらなる実施形態において、バイオブロック調製器具はミクロスフェア調製装置およびシェルアセンブリ装置を含む。ミクロスフェア調製装置およびシェルアセンブリ装置は統合して配設される。
【０４６４】
図３３に示されているように、該実施形態のバイオブロック調製器具はさらに、バイオブロック調製ラックおよび制御装置を含む。バイオブロック調製ラックは、バイオブロック調製器具の部品の構造を支持するように構成されている。制御装置は、ミクロスフェア調製プロセスを制御するように構成されている。
【０４６５】
図３３に示されているように、ミクロスフェア調製装置は、ミクロスフェア調製材料圧送装置１１、ミクロスフェア調製材料保管装置１２、マイクロ流体チップ１５、硬化装置、調製ケース７、ミクロスフェア調製材料温度制御ユニット、硬化装置温度制御ユニット、チップ固定具１４、連結管１６、連結用パイプライン１７および出力パイプライン１８を含む。
【０４６６】
図３３に示されているように、シェルアセンブリ装置は本質的に、シェル調製材料保管装置および組立装置を含む。組立装置は本質的に、フラッシュモジュール３およびシェル形成モジュール４を含む。
【０４６７】
図３３〜３５に示されているように、ミクロスフェア調製装置内で、ミクロスフェア調製材料保管装置１２、マイクロ流体チップ１５および硬化装置２は調製ケース７内に配設されている。調製ケース７、シェル調製材料保管装置および組立装置は、バイオブロック調製ラック上に配設される。
【０４６８】
ミクロスフェア調製材料保管装置１２は、せん断液体保管空間およびミクロスフェア原液保管空間を含む。せん断液体保管空間は、せん断液体を保管するように構成されており、ミクロスフェア原液保管空間は、ミクロスフェア調製のためのミクロスフェア原液を保管するように構成されている。
【０４６９】
マイクロ流体チップ１５は、ミクロスフェア原液保管空間と連通させられている第１のチップ入口と、せん断液体保管空間と連通させられている第２のチップ入口を含む。ミクロスフェア原液は、マイクロ流体チップ１５内のせん断液体により微小滴へとせん断され、その後、微小滴・せん断液体混合物がマイクロ流体チップ１５のチップ出口から放出される。
【０４７０】
図３３に示されているように、硬化装置２は硬化装置入口を含む、硬化装置入口は、マイクロ流体チップ１５のチップ出口と連結されて、微小滴・せん断液体混合物を受入れる。微小滴は硬化装置２内で硬化されて、ミクロスフェアを形成する。
【０４７１】
図３５に示されているように、該実施形態において、硬化装置２は受入容器２１および隔離制御ユニットを含む。
【０４７２】
受入容器２１は、微小滴と混ざらない受入液体を収容し、チップ出口からの微小滴・せん断液体混合物が受入液体に入ることができるようにするように構成され、微小滴は受入液体内でミクロスフェアへと硬化させられる。受入液体は好ましくは、せん断液体と同じ油相液体である。
【０４７３】
隔離制御ユニットは、ミクロスフェアを形成する前に受入液体により他の微小滴から各々の微小滴を隔離するように構成されている。
【０４７４】
本開示の実施形態に係るバイオブロック調製器具およびそのミクロスフェア調製装置は、受入液体を用いて微小滴を収集し硬化し、こうして収集、後続する作業およびミクロスフェア調製の効率を改善させる。調製されたミクロスフェアの各々は、球状に近く、したがって、ミクロスフェアは形状がより均一なものとなり、こうしてバイオプリンティングの質が改善される。さらに、生物活性物質を伴うミクロスフェアに関しては、生物学的活性を維持することができる。
【０４７５】
粘性のため、受入液体中の２つのできたての微小滴の間に一定の距離が存在するかぎり、微小滴は物理的分離無く受入液体により分離され得る。物理的分離という制約が無いため、微小滴はより速い速度で収集され得る。その上、微小滴は受入液体中で硬化されてミクロスフェアを形成し、そのため均一に清浄され組立てられ得、こうして微小滴の収集および後続する調製の効率が改善され、ミクロスフェアの調製はより効率の良いものとなる。
【０４７６】
ミクロスフェア調製装置の受入容器２１は、物理的分離無く収集および硬化機能を統合し、こうしてミクロスフェア調製装置の体積は縮小される。
【０４７７】
本開示の実施形態において、微小滴は、受入液体内で硬化され、微小滴は液液界面上にあり、受入液体は微小滴の形状を維持して所望の球状を形成するシステムを形成する。
【０４７８】
加えて、硬化プロセス中、微小滴は受入液体中に完全に浸漬されていることから、微小滴は、周囲の受入液体と同じ温度および同じ熱伝導係数を共有し、微小滴の表面は、受入液体中で全体として同じ硬化速度で均等に加熱され得る。このようにして、生物活性物質を伴うミクロスフェアについて生物学的活性を保証することができる。
【０４７９】
図３３、３９および４０に示されているように、調製ケース７は、ケース本体７１およびケース本体７１と整合させられたケースカバー７２を含む。調製ケース７は、調製ケース７内に別個に配設された第１の調製チャンバ７８および第２の調製チャンバ７９を有する。マイクロ流体チップ１５は第１の調製チャンバ７８内に配設されて、第１の調製チャンバ７８内で微小滴を生成する。硬化装置２は、第２の調製チャンバ７９内に配設されて、第２の調製チャンバ７９内のできたての微小滴の球状を維持し、最終的に微小滴を硬化してミクロスフェアを形成する。
【０４８０】
マイクロ流体チップ１５は、微小滴を調製するように構成されている。該実施形態において、マイクロ流体チップ１５は連続相流体（せん断液体）を用いて分散相流体（ミクロスフェア原液）をせん断し、こうして分散相流体を対応するサイズの微小滴へと分離する。
【０４８１】
マイクロ流体チップ１５は、第１のチップ入口、第２のチップ入口、微小滴・せん断液体混合物を放出するためのチップ出口および、それぞれ第１のチップ入口、第２のチップ入口およびチップ出口と連通状態にある第１のチップチャネルおよび第２のチップチャネルを含む。連続相流体は、第１のチップチャネルと第２のチップチャネルの交差点で分散相流体を微小滴へとせん断する。
【０４８２】
分散相流体は、微小滴を形成するミクロスフェア原液であり、ミクロスフェア原液は、微小滴の一成分を構成する。連続相流体は、微小滴を調製するためのせん断液体であり、微小滴の一成分を構成しない。該実施形態において、ミクロスフェア原液は、生物活性物質（例えば細胞）を伴うコラーゲン溶液である。せん断液体は、コラーゲン溶液と混ざらない油相液体である。
【０４８３】
ミクロスフェア調製材料保管装置１２は、微小滴を調製するための液体を保管するように構成されている。該実施形態において、ミクロスフェア調製材料保管装置１２は、ミクロスフェア原液を保管するためのミクロスフェア原液保管空間およびせん断液体を保管するためのせん断液体保管空間を含む。ミクロスフェア原液保管空間の出口は、連結用パイプライン１７を介してマイクロ流体チップ１５の第１のチップ入口と連通させられている。せん断液体保管空間の出口は、別の連結用パイプライン１７を介してマイクロ流体チップ１５の第２のチップ入口と連通させられている。
【０４８４】
図３３に示されているように、該実施形態において、ミクロスフェア調製材料保管装置１２は、各々内部に１つの保管空間を形成する並列に配設された１６の保管容器を有する。これらのうち、８個の保管空間は、ミクロスフェア原液保管空間として役立ち；残りの８個はせん断液体保管空間として役立つ。８個のミクロスフェア原液保管空間および８個のせん断液体保管空間は交互に配設されている。
【０４８５】
該実施形態において、ミクロスフェア調製材料圧送装置１１は、各々の保管空間の圧力変動を制御して、保管空間内の液体をマイクロ流体チップ１５に送出する。
【０４８６】
ミクロスフェア調製材料圧送装置１１は、いくつかの圧力制御部分を含み、その各々が、連結管１６を介して、ミクロスフェア調製材料保管装置１２の対応する保管空間と連結されている。
【０４８７】
該実施形態において、ミクロスフェア調製材料圧送装置１１は、１６の圧力制御部分を含み、その各々が連結管１６を介して保管空間と連結され、保管空間内の気体圧力を調整することによってミクロスフェア原液およびせん断液体のための流動ダイナミクスを提供し、ミクロスフェア原液およびせん断液体の流量を制御する。
【０４８８】
圧力制御部分は、互いに独立しており、必要に応じて選択され得、あるいは、各々の圧力制御部分の動作パラメータを独立して制御し、これにより、連結された保管空間の圧力および対応する保管空間内に保管された材料の流量を独立して制御することができる。微小滴のサイズおよび生成速度などのパラメータは、ミクロスフェア原液およびせん断液体の流量を調整することによって制御され得る。
【０４８９】
ミクロスフェア調製材料圧送装置１１は、例えば圧力ポンプであり得る。圧力ポンプにより圧送された気体は、ミクロスフェア原液またはせん断液体に対し一定の圧力を加え、ミクロスフェア原液またはせん断液体がマイクロ流体チップ１５の対応するチップ入口へと圧送されることを可能にする。マイクロ流体チップ１５の対応するチップチャネルに入った後、ミクロスフェア原液およびせん断液体はチップチャネル内で微小滴を形成する。
【０４９０】
さらに、均一サイズのミクロスフェアを調製する鍵は流体を安定的に駆動することにある。ミクロスフェア調製材料圧送装置１１は、ミクロスフェア調製材料を駆動するために圧力制御部分を使用し、これにより高い安定性と瞬間的な応答速度が実現され、こうしてミクロスフェア原液およびせん断液体の流れおよび流量は正確に制御され、異なる反応材料間の迅速な切換えが行なわれることになる。システムの流量パラメータがひとたび設定されたならば、微小滴の生産はわずかにしか変化しない。ミクロスフェア調製材料圧送装置１１が保管空間の圧力を変更するために使用する気体は、例えば窒素、圧縮空気および他の不活性ガスであり得る。
【０４９１】
該実施形態において、ミクロスフェア調製材料圧送装置１１およびマイクロ流体チップ１５は、液体を正確に分散させるために使用され、こうしてミクロスフェアの既定のパラメータに基づいて液体の量を予測することができ、液体を定量的に精確に加えることができるようになっている。このようにして、調製されたミクロスフェアの粒度はより正確なものとなり得る。
【０４９２】
該実施形態において、出力パイプライン１８は、出力毛細管パイプである。マイクロ流体チップ１５のチップ出力端は、出力パイプライン１８と連結され、この出力パイプラインを通して、調製された微小滴が第２の調製チャンバ７９に送出される。第２の調製チャンバ７９から第１の調製チャンバ７８を分離するために、ケース本体７１内の仕切り板の上に、出力パイプライン１８が中を通過するための開口部が具備されている。
【０４９３】
高粘度材料をより良く出力するために、好ましくは、出力パイプライン１８の出口の内側表面は超疎水性の表面である。超疎水性表面は、微小滴を円滑に出力し、微小滴材料が出力パイプライン１８の出口に残留するのを防ぎ、球状により近い微小滴を生成することができる。
【０４９４】
ミクロスフェア調製装置はさらに、ミクロスフェア調製材料保管装置１１および／またはマイクロ流体チップ１５を予め設定された温度または予め設定された温度範囲内に制御するためのミクロスフェア調製材料温度制御ユニットを含む。ミクロスフェア調製材料温度制御ユニットは、制御目的を達成するため、第１の調製チャンバ７８の温度を予め設定された温度または予め設定された温度範囲内に制御する。該実施形態において、ミクロスフェア調製材料温度制御ユニットは、第１の調製チャンバ７８内に位置設定されている。ミクロスフェア調製材料温度制御ユニットは、第１の調製チャンバ７８の周囲温度を独立して制御でき、こうして、ミクロスフェア調製材料保管装置１１およびマイクロ流体チップ１５の温度を均一に制御できるようになっている。
【０４９５】
該実施形態においては、バイオブロック調製器具により調製されたバイオブロックを使用してバイオインクが調製される。バイオブロックのコアスフェアは、ミクロスフェア調製装置により調製されたミクロスフェアである。ミクロスフェア組成物の原料として、ミクロスフェア原液は、生物活性物質を含有するコラーゲン溶液である。コラーゲンは感熱性であり、一定の温度で硬化または液化され得る。コラーゲンは、４℃未満で優れた流動性を示し、温度が４℃を超えた時点で硬化する傾向をもつ。温度が４℃より高いと、コラーゲン溶液の流動性に影響が及ぼされ、こうして微小滴の生成に不利な影響が及ぶ可能性がある。このような理由から、好ましくは、ミクロスフェア調製材料保管装置１２および／またはマイクロ流体チップ１５の温度は制御される。
【０４９６】
該実施形態においては、第１の調製チャンバ７８の温度を制御することによって、ミクロスフェア原液およびせん断液体の温度は好ましくは４℃前後に制御される。ミクロスフェア原液の温度だけが制御されせん断液体の温度が過度に高い場合、ミクロスフェア原液の温度はマイクロ流体チップ１５のチップチャネル内でせん断液体により影響され、その結果、せん断ポートにおける凝固および遮断がもたらされ、こうして、微小滴の円滑な生成は妨げられる。
【０４９７】
その上、マイクロ流体チップ１５のチップチャネルが遮断されるのを防ぐために、マイクロ流体チップ１５の温度を制御する必要がある。
【０４９８】
該実施形態において、ミクロスフェア調製材料保管装置１２およびマイクロ流体チップ１５は、第１の調製チャンバ７８内に位置設定され、このチャンバの温度は、ミクロスフェア調製材料温度制御ユニットによって制御され、こうして、ミクロスフェア調製材料保管装置１２およびマイクロ流体チップ１５の温度も同様に制御下にあるようになっている。この理由から、微小滴が生成される温度はわずかに変動し、生物学的活性はより良く維持される。
【０４９９】
ミクロスフェア調製材料温度制御ユニットは好ましくは、第１の調製チャンバ７８内に配設されたまたは第１の調製チャンバ７８の壁を冷却するための冷却用装置、例えば熱電冷却器を含む。
【０５００】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア調製材料温度制御ユニットはさらに、第１の調製チャンバ７８内の内部空気循環を容易にする少なくとも１つのファンを含み、こうして調製チャンバ７８内の温度分布はより均一なものとなることができる。
【０５０１】
該実施形態において、ミクロスフェア調製材料温度制御ユニットは、第１の調製チャンバ７８の底部壁を冷却するための冷却用装置を含み、さらに、第１の調製チャンバ７８内に配設されたファン群８１を含む。ファン群８１は、第１の調製チャンバ７８内で低温空気を循環させて、その内部の温度変動を最小限に抑えることのできる多数のファンを含む。このようにして、圧力制御部分とミクロスフェア調製材料保管装置１２の間の連結管１６、ミクロスフェア調製材料保管装置１２とマイクロ流体チップ１５の間の連結用パイプライン１７およびマイクロ流体チップ１５の出口と連結された出力パイプライン１８の温度はより良く制御される。
【０５０２】
冷却用装置はさらに、マイクロ流体チップ１５および金属材料製のチップ固定具１４に対して直接作用する熱電冷却器を含むことができ、この熱電冷却器は、高速伝熱によりマイクロ流体チップ１５の温度を制御できるチップ固定具１４上に配設され得る。
【０５０３】
該実施形態においては、第１の調製チャンバ７８内で微小滴が生成され、微小滴の生成全体を通して、ミクロスフェア原液、せん断液体および関連部品の温度は制御下にあり、こうして、微小滴を安定した形で生成するためのミクロスフェア原液の流動性が保証される。
【０５０４】
チップ固定具１４は、マイクロ流体チップ１５を固定するように構成されている。マイクロ流体チップ１５は、チップ固定具１４上に脱離可能な形で配設され、これにより、異なる微小滴の調製要件を満たすべく異なる機能およびサイズでマイクロ流体チップ１５の構成をより良くすることができる。同時に、このような配設はマイクロ流体チップ１５の高速分解およびアセンブリを容易にする。
【０５０５】
該実施形態において、マイクロ流体チップ１５は、チップ固定具１４を介して対応する組付用ベース上に組付けられる。チップ固定具１４は同様に、連結用パイプライン１７および出力パイプライン１８の位置を制限し、連結用パイプライン１７および出力パイプライン１８がマイクロ流体チップ１５から連結解除されるのを防ぎ、こうして分散相流体、連続相流体または微小滴の漏洩を回避するようにも構成される。その上、チップ固定具１４を介してマイクロ流体チップ１５と連結用パイプライン１７または出力パイプライン１８との間に封止連結を実現することができる。
【０５０６】
図３３〜３８に示されているように、各々のチップ固定具１４は、２つのチップ固定部分を有し、同時に２つのマイクロ流体チップ１５を固定することができる。
【０５０７】
チップ固定具１４はベースプレート１４Ｄとクランププレート１４Ｅを含む。２つのクランププレート１４Ｅが各々のチップ固定位置用に相応して配設される。各クランププレート１４Ｅは、固定具ねじ１４Ａを介してベースプレート１４Ｄ上に組付けられる。マイクロ流体チップ１５は、クランププレート１４Ｅとベースプレート１４Ｄの間に配置され、固定具ねじ１４Ａは締められて、マイクロ流体チップ１５はベースプレート１４Ｄ上に固定され得るようになっている。
【０５０８】
クランププレート１４Ｅは、マイクロ流体チップ１５のチップ入口または出口と連通するための連結用ポート１４Ｂを含む。同じマイクロ流体チップ１５およびその上の連結用ポート１４Ｂを固定するための２つのクランププレート１４Ｅが、対称的に配設されている。ベースプレート１４Ｄは、対応する組付用ベースと固定的に連結され、こうしてマイクロ流体チップ１５を組付用ベース上に離脱可能な形で組付けることができるようになっている。
【０５０９】
クランププレート１４Ｅはさらに、マイクロ流体チップ１５のチップ入口またはチップ出口と連通するための連結用ポート１４Ｂおよび、連結用ポート１４Ｂに対応して配設されたシールリング１４Ｃを含む。シールリング１４Ｃは、順に連結された管状セグメントおよび円形セグメントを含む。管状セグメントは、対応する連結用ポート１４Ｂの内部に配設され、一方円形セグメントは連結用ポート１４Ｂにおいてベースプレート１４Ｄと対面して配設される。マイクロ流体チップ１５を固定するとき、マイクロ流体チップ１５は、ベースプレート１４Ｄとクランププレート１４Ｅの間に設置され、一方連結用パイプライン１７および出力パイプライン１８はそれぞれ、対応する連結用ポート１４Ｂおよび対応するシールリング１４Ｃの管状セグメント内に挿入され、固定具ねじ１４Ａは締められて、クランクプレート１４Ｅとベースプレート１４Ｄの間にマイクロ流体チップ１５を固定し、連結用パイプライン１７および出力パイプライン１８を密閉して連結する。
【０５１０】
該実施形態において、制御装置は、ミクロスフェア調製材料圧送装置１１およびミクロスフェア調製材料温度制御ユニットと結合されて、微小滴の形成プロセスを制御する。
【０５１１】
該実施形態において、制御装置は、圧力制御部分と結合されて、ミクロスフェア原液およびせん断液体の流れ、流量および他のパラメータを制御し、こうして微小滴のサイズおよび生成速度などのパラメータを制御する。さらに、制御装置は、第１の調製チャンバ７８の周囲温度を制御するため温度コントローラを通してミクロスフェア調製材料温度制御ユニットとも結合される。
【０５１２】
例えば、制御装置は、ミクロスフェア原液の粘度および他の特性に基づいてせん断液体の流れを駆動する気体圧力を制御することができ、これにより、せん断液体の流量およびせん断液体によるミクロスフェア原液のせん断速度を制御する。このようにして、たとえミクロスフェアの特性が一定の範囲内で変化しても、同一の形状およびサイズを有する微小滴を生成することができる。ミクロスフェア原液の特性パラメータは外部手段を通して制御装置に入力でき、あるいは、微小滴の調製中に関連情報を収集することができる。例えば、粘度、温度または他のデータを収集するために、ミクロスフェア調製材料保管装置１２内にセンサを配設することができる。
【０５１３】
硬化装置２は、マイクロ流体チップ１５により生成された微小滴を硬化するように構成されている。硬化装置２は、受入容器２１、隔離制御ユニットおよび出口位置調整ユニット２２を含む。
【０５１４】
受入容器２１は、微小滴と混ざらない受入用液体を格納するために使用される。受入容器２１は、チップ出口からの微小滴が受入用液体中に入り、受入用液体内でミクロスフェアへと硬化させられることを可能にする。受入容器２１は、生成された微小滴を収集し、その硬化の前の微小滴の形状を維持する。
【０５１５】
該実施形態において、できたての微小滴は、なおも流動する流体である。一般的容器内に直接入れられたできたての微小滴は、球状を維持できない。微小滴は受入容器２１内の受入液体と混ざらないことから、受入液体は、微小滴が完全に硬化されてミクロスフェアを形成するまで硬化全体にわたり球状を維持することができる。
【０５１６】
該実施形態において微小滴を形成するためのミクロスフェア原液は、生物活性物質を伴う水相液体であるコラーゲン溶液であることから、受入液体は、油相液体、好ましくはせん断液体と同じ油相液体であり得る。
【０５１７】
いくつかの実施形態において、隔離制御ユニットは、ミクロスフェアを形成する前の受入液体中の微小滴を互いに分離するために、受入容器２１、受入液体、チップ出口またはチップ出口と連結された出力パイプライン１８の出口１８Ａのうちの少なくとも１つを制御するように構成される。
【０５１８】
該実施形態において、隔離制御ユニットは、受入液体が微小滴を受入れるとき変位を行なうように受入容器２１を駆動する目的で、受入容器２１と駆動連結状態にある容器シフト装置を含む。
【０５１９】
該実施形態において、容器シフト装置は、運動プラットフォーム２３を含む。受入容器２１は、運動プラットフォーム２３上に離脱可能な形で連結される。受入容器２１は、出力パイプライン１８の出口１８Ａとの関係において移動するように、運動プラットフォーム２３と共に移動することができる。このようにして、出力パイプライン１８からの微小滴は、受入液体の内部に連続して順に分布させられ、硬化前に互いに接触せず、こうして凝集が回避される。
【０５２０】
容器シフト装置は、マイクロ流体チップ１５のチップ出口または出力パイプライン１８の出口１８Ａと、硬化装置２の受入容器２１との間の相対的移動を可能にし、こうして受入容器２１内の受入液体内に出力された全てのできたての微小滴が容器内部に既存の微小滴と接触しないことが保証され、これにより、２つの未硬化微小滴が互いに接触して１つの微小滴へと凝集することを防止できる。
【０５２１】
該実施形態の運動プラットフォーム２３は、受入容器２１が水平なｘ方向およびｘ方向に直交するｙ方向に移動できるようにする運動メカニズムを含む。運動メカニズムは、モータによって駆動される。
【０５２２】
容器シフト装置は、他の形態をしていてもよく、例えば、受入容器２１を回転させる駆動装置を含んでいてよい。
【０５２３】
例示されていないいくつかの実施形態において、隔離制御ユニットは、受入液体が微小滴を受入れるとき受入液体を流動させるように構成されている流体循環駆動装置を含み得る。流体循環駆動装置を用いると、たとえチップ出口および受入容器２３が相対的に固定されていても、受入液体が流動していることに起因して、微小滴は硬化前に互いに接触しない。
【０５２４】
例えば、受入容器２１は、循環入口、循環出口および、循環入口と循環出口の両方を連結するホースを含み得る。流体循環駆動装置は、例えば連結用ホースと駆動連結状態にある蠕動ポンプを含み、これを通して、受入容器２１内の受入液体は流動し続け、これにより、受入液体中の微小滴が互いに接触することが妨げられ、凝集が回避される。
【０５２５】
例示されていないいくつかの実施形態において、隔離制御ユニットは、受入液体が微小滴を受入れたときに受入液体内に気泡を発生させるように構成された気泡発生用装置を含み得る。発生した気泡は、小さい範囲内で流動するように受入液体を駆動し、こうして、受入液体により連続的に受入れられた微小滴が受入液体の同じ領域内に入るのを防ぎ、凝集を回避する。
【０５２６】
例示されていないいくつかの他の実施形態において、隔離制御ユニットは、受入液体が微小滴を受入れたときに受入液体を撹拌するように構成されている撹拌用装置を含むことができる。撹拌用装置は、同様に、受入容器２１内の受入液体の位置を再設定することができ、このため受入液体により連続的に受入れられた微小滴は受入液体の同じ領域内に入らず、こうして凝集が回避されるようになっている。
【０５２７】
さらに、例示されていないいくつかの他の実施形態において、隔離制御ユニットは、受入容器２１との関係においてチップ出口の位置を変更して、微小滴がミクロスフェアを形成する前に微小滴を分離するように、チップ出口を駆動してその位置を変更するための出口位置駆動装置を含み得る。
【０５２８】
チップ出口と受入容器２３の間の相対的移動を制御することによりミクロスフェアが形成される前に微小滴を互いから分離させる場合、相対的移動の方向は、水平方向、垂直方向、水平方向または垂直方向との関係において傾斜した方向、またはそれらの組合せであり得る。
【０５２９】
受入容器２３は、浅いか長いかまたは幅広であり得、こうして、できたての微小滴は水平方向に間隔をとって配設されることになる。受入容器２３は、比較的大きい深さを有することができ、こうして、できたての微小滴は垂直方向に間隔をとって配設されることになる。
【０５３０】
該実施形態において、微小滴を形成するミクロスフェア原液は、コラーゲン溶液である。硬化プロセスの間、比較的高い温度によって微小滴の硬化は加速され得る。例えば、硬化温度が３７Ｃに制御される場合、硬化時間は１５〜３０分持続する可能性がある。当然のことながら、温度を３５〜３７℃などの予め設定された範囲内に制御することが可能である。
【０５３１】
内部に硬化装置２が位置設定されている空間の温度を調整することによって、受入液体の温度を制御することができる。該実施形態において、硬化装置２は、第２の調製チャンバ７９内に配設される。ミクロスフェア調製装置は、第２の調製チャンバ７９を予め設定された温度または予め設定された温度範囲内に制御するための硬化装置温度制御ユニットを含む。硬化装置温度制御ユニットは、第２の調製チャンバ７９の温度を制御することによって、硬化装置２およびその中の受入液体の温度を制御する。
【０５３２】
例示されていないいくつかの実施形態において、硬化装置温度制御ユニットは、受入液体の温度を予め設定された温度または予め設定された温度範囲内に制御するように構成される。硬化装置温度制御ユニットは、受入容器２１に直接作用する温度制御装置、例えば受入容器２１の底部に配設された加熱用装置であり得る。
【０５３３】
図３９および４０に示されているように、該実施形態において、ケースカバーは、第１の調製チャンバ７８を覆うための第１のカバー本体７２Ａと第２の調製チャンバ７９を覆うための第２のカバー本体７２Ｂを含み、ここで第２のカバー本体７２Ｂは、独立して開放され得、第１のカバー本体７２Ａは、第２のカバー７２Ｂが開放された場合にのみ開放され得る。
【０５３４】
第２の調製チャンバ７９の温度は室温に近く、ミクロスフェアはそこから取出される必要があり、その結果、動作頻度は比較的高いものとなることから、第２のカバー本体７２Ｂは、動作要件により良く適合するべく独立して開放されるように設計されている。その代り、第１の調製チャンバ７８は、より低い温度を有し、必要とされる開放頻度はより低くなる。したがって、第１のカバー本体７２Ａは、第２のカバー本体７２Ｂが開放されている場合にのみ開放されるように設計され、こうして第１のカバー本体７２Ａの開放頻度は低減され、第１の調製チャンバ７８の温度はより良く維持され、エネルギは節約される。
【０５３５】
好ましくは、封止用構造が、好ましくは第１のカバー本体７２Ａとケース本体７１の間に具備されて、第１の調製チャンバ７８の断熱効果を改善する。
【０５３６】
該実施形態において、好ましくは、出力パイプライン１８の出口１８Ａは、受入液体が微小滴を受入れたときの受入液体のレベルより下方に位置設定される。このような配設により、微小滴が直接受入液体の内部に入ることが可能になり、空気を通して受入液体内に落下するときの微小滴の変形が回避され、こうして微小滴および生成されたミクロスフェアが球状をより良く維持できるようになる。
【０５３７】
さらに、好ましくは、硬化装置２は、出力パイプライン１８の出口１８Ａの位置を調整するための出口位置調整ユニット２２を含む。
【０５３８】
該実施形態において、出口位置調整ユニット２２は、出力パイプライン１８の後尾端部を挟持するための挟持用装置２２Ｈ、第１の調整装置および第２の調整装置を含む。第１の調整装置は、第１の位置とこの第１の位置の上方の第２の位置の間の挟持用装置２２Ｈの切換えを制御するように構成されている。第２の調整装置は、挟持用装置２２Ｈとの関係において出力パイプライン１８の後尾端部の高さを制御し、こうして受入容器２１との関係においてチップ出口の高さを制御するように構成されている。
【０５３９】
図４１〜４３に示されているように、該実施形態において、第１の調整装置は、第２の調製チャンバ７９内に配設されている回転アーム２２Ｃ、第１の磁石２２Ｄ、第２の磁石２２Ｅ、回転シャフト２２Ｆおよび支持フレーム２２Ｇを含む。支持フレーム２２Ｇは、第２の調製チャンバ７９内に固定的に配設されている。第１の磁石２２Ｄおよび第２の磁石２２Ｅは、支持フレーム２２Ｇ上に間隔を置いて上下に配設されている。回転シャフト２２Ｆは、支持フレーム２２Ｇ上に連結される。回転アーム２２Ｃは、支持フレーム２２Ｇとの関係において回転シャフト２２Ｆ上に回転可能な形で連結されている。回転アーム２２Ｃの第１の端部が、受入容器２１の上方に配置された挟持用装置２２Ｈと連結されている。回転アーム２２Ｃの第２の端部が、第１の磁石２２Ｄと第２の磁石２２Ｅの間に位置設定されている。出力パイプライン１８の後尾端部は、挟持用装置２２Ｈ上に挟持され、こうして出口１８Ａは受入容器２３の上方に位置設定されるようになっている。
【０５４０】
第１の端部の隣りの回転アーム２２Ｃの一部分が持上げられるかまたは第２の端部の隣りの回転アーム２２Ｃの一部分が押し下げられた場合、回転アーム２２Ｃは第１の磁石２２Ｄによる引力から解放され、第２の磁石２２Ｅにより引き付けられ、こうして、挟持用装置２２Ｈを第２の位置にする。このようにして、出力パイプライン１８の出口１８Ａは、比較的高い位置にあるために、スタンバイ位置にある。代りに、第１の端部の隣りの回転アーム２２Ｃの部分が押下げられるかまたは第２の端部の隣りの回転アーム２２Ｃの部分が持ち上げられた場合、回転アーム２２Ｃは第２の磁石２２Ｅによる引力から解放され、第１の磁石２２Ｄによって引き付けられ、こうして挟持用装置２２Ｈを第１の位置に位置設定させる。このようにして、出力パイプライン１８の出口１８Ａは、比較的低い位置にあるために、受入液体の中に微小滴を放出するために好適な位置にある。
【０５４１】
図４１〜４３に示されているように、該実施形態において、第２の調整装置は、挟持用装置２２Ｈ上に配設された位置調整ノブ２２Ａを含む。位置調整ノブを締めるか緩めるかによって、出力パイプライン１８の後尾端部の高さを調整でき、こうして、出力パイプライン１８の出口１８Ａの高さが制御される。
【０５４２】
さらに、図４１〜４３に示されているように、該実施形態はさらに開放調整ノブ２２Ｂを含む。開放調整ノブ２２Ｂを緩めることで出力パイプライン１８の出口１８Ａを開放することができ、一方ノブ２２Ｂを締めることで出力パイプライン１８の出口１８Ａを閉鎖することができる。
【０５４３】
該実施形態において、出力パイプライン１８の出口１８Ａの位置は、第１の調整装置および第２の調整装置によって調整され、こうして、受入容器２１内の受入液体の液体レベルより下に微小滴を直接出力するように出力パイプライン１８が制御される。
【０５４４】
制御装置は同様に、硬化装置２の運動プラットフォーム２３および硬化装置温度制御ユニットと結合されて、運動プラットフォーム２３の運動および第２の調製チャンバ７９の温度を制御し、こうして微小滴の硬化プロセスを制御する。
【０５４５】
制御装置は駆動機構を通して運動プラットフォーム２３のモータを制御し、こうして、運動プラットフォーム２３上の運動メカニズムの運動を制御する。さらに、制御装置は、微小滴の異なる生成速度と整合するようにモータの出力速度を制御することができる。
【０５４６】
制御装置は同様に、温度コントローラを通して硬化装置温度制御ユニットをも制御し、これにより、第２の調製チャンバ７９の温度を制御する。
【０５４７】
本開示の実施形態に係るバイオブロック調製器具のシェルアセンブリ装置は、ミクロスフェアまたはミクロスフェアと少なくとも１つのシェルで構成された組成構造を被覆するように構成されている。シェルアセンブリ装置はシェル調製材料保管装置および組立装置を含む。
【０５４８】
シェル調製材料保管装置は、清浄用液体を保管するための清浄用液体保管空間およびシェル液体を保管するためのシェル液体保管空間を含む。
【０５４９】
清浄用液体は、組立装置内のミクロスフェアまたは組成構造を清浄し、清浄されたミクロスフェアまたは組成構造はシェル液体で被覆されて、ミクロスフェアまたは組成構造の各々の周りでシェルを形成する。
【０５５０】
組立装置は本質的にクラッシュモジュール３およびシェル形成モジュール４を含む。図３３に示されているように、フラッシュモジュール３およびシェル形成モジュール４は、バイオブロック調製ラック上に配設されている。
【０５５１】
フラッシュモジュール３は、ミクロスフェアまたは組成構造上の残留せん断液体、受入液体またはシェル液体を清浄して次の作業を容易にするように設計される。
【０５５２】
該実施形態においては、シェル調製材料保管装置は、清浄用液体容器９１およびシェル液体容器９２を含む。清浄用液体容器９１は、清浄用液体を保管するための清浄用液体保管空間を含む。シェル液体容器９２は、シェル液体を保管するための清浄用液体保管空間を含む。該実施形態は、２つのシェル液体容器９２を含み、したがって２つのシェル液体保管空間を含む。
【０５５３】
図４４および４５に示されているように、フラッシュモジュール３は、噴霧器３６、第１の収容用スクリーンジャケット３４、第１の収容用スクリーン３５、空気弁３２、濾液容器３３、シールカバー３７、吸引装置および気体連結管および清浄用液体連結管を含む。
【０５５４】
清浄用液体容器９１は、気体連結管の一端部および清浄用液体連結管の一端部と連結される。気体連結管は、他方の端部で空気弁３２と連結される。清浄用液体連結管は、他方の端部で噴霧器３６と連結されており、したがって、清浄用液体容器９１内の気体圧力を制御することによって空気弁３２は、清浄用液体が噴霧器３６から噴霧されるか否かと同様に噴霧器３６の噴霧速度も制御する。噴霧器３６から噴霧された清浄用液体は、硬化装置２内に形成されたミクロスフェアをすすぐために適用される。
【０５５５】
該実施形態において、ミクロスフェアまたは組成構造は、すすぎの前に第１の収容用スクリーン３５内に置かれる。該実施形態において、組立装置は、仕切られた組立空間を含む。組立空間は、第１の収容用スクリーン３５の収容空間を含む。第１の収容用スクリーンジャケット３４は、濾液容器３３の開口部に配設され、一方第１の収容用スクリーン３５は、第１の収容用スクリーンジャケット３４の上に配設されている。噴霧器３６は、第１の収容用スクリーン３５の収容空間内でミクロスフェアまたは組成構造をすすぐため、第１の収容用スクリーン３５の上部スクリーン開口部に対面する。濾液容器３３は、収容用スクリーン３５によって放出された清浄用液体を受入れるように構成されている。
【０５５６】
シールカバー３７は、噴霧器３６と第１の収容用スクリーン３５のスクリーン開口部の間に配設され、かつ噴霧器３６および第１の収容用スクリーン３５のスクリーン開口部の周りに配設される。シールカバー３７は、噴霧器３６と第１の収容用スクリーン３５の間に部分的シールを形成するように構成されており、こうして清浄用液体を濾液容器３３内に容易に引き込むことができるようになっている。吸引装置は、濾液容器３３内の流体を吸引して、第１の収容用スクリーン３５内の清浄用液体が圧力差を介して吸引されることになるように、濾液容器３３と連通させられている。吸引装置は、ミクロスフェアと清浄用液体の分離を加速させ、分離効果を増強させることができる。
【０５５７】
該実施形態において、制御装置はさらに、空気弁３２と結合されて、空気が清浄用液体容器９１内に引込まれているか否か、および吸気量を制御し、こうして清浄用液体が噴霧されているか否かおよび清浄用液体の流れおよび流量を制御する。
【０５５８】
例示されていないいくつかの実施形態において、シェルアセンブリ装置はさらに、ミクロスフェアと受入液体を分離するための分離装置を含むことができる。分離装置は、例えば、フィルタエレメントまたは遠心分離装置を含み得る。
【０５５９】
シェル形成モジュール４は、ミクロスフェアまたはミクロスフェアと少なくとも１つのシェルで構成された組成構造を被覆して、ミクロスフェアまたは組成構造の各々の周りに少なくとも１つのシェルを形成するように構成されている。シェルを形成する材料は、シェル液体である。
【０５６０】
シェル形成モジュール４は、第２の収容用スクリーン、第２の収容用スクリーンジャケットおよび制御装置の振動装置を含む。
【０５６１】
シェル液体容器９２は、シェル液体を収容するように構成されている。シェルを形成する場合、第２の収容用スクリーンジャケット３４はシェル液体容器９２上に配設され、第２の収容用スクリーン３５は、第２の収容用スクリーンジャケット３４上に配設され、こうして第２の収容用スクリーン３５がシェル液体容器９２上に配設されるようになっている。該実施形態において、組立装置の組立空間は第２の収容用スクリーン３５の収容空間を含む。第２の収容用スクリーン３５の収容空間は、ミクロスフェアまたは組成構造を置くように構成されている。シェルが形成される場合、第２の収容用スクリーン３５内のミクロスフェアまたは組成構造は、シェル液体のレベルより下に位置設定されて、ミクロスフェアまたは組成構造の周囲をシェル液体で被覆する。
【０５６２】
制御装置の振動装置は、シェルの形成中ミクロスフェアまたは組成構造との関係においてシェル液体容器９２内のシェル液体を振盪させて、ミクロスフェアまたは組成構造およびシェル液体が完全に混合され均一の厚みを有するシェルを形成するように構成されている。
【０５６３】
該実施形態において、制御装置の振動装置は、磁気振動発生器６１を含む。シェル液体容器９２の振盪度を必要に応じて調整するために、調整可能でかつデジタル表示された０〜２５００ｒｐｍの回転速度を有する磁気振動発生器６１を選択することができる。
【０５６４】
第２の収容用スクリーンジャケットは、第２の収容用スクリーンをシェル液体容器９２内で垂直方向に移動可能な形で懸垂させることを可能にする。
【０５６５】
濾液容器３３およびシェル液体容器９２上に同じ収容用スクリーンジャケット３４を組付けできる場合、フラッシュモジュール３およびシェル形成モジュール４は、１セットの収容用スクリーンおよび収容用スクリーンジャケットを共用できる、ということを指摘しておくべきである。すすぎが完了した後、濾液容器上の第１の収容用スクリーンジャケット３４、その上の第１の収容用スクリーン３５および収容用スクリーン３５内のミクロスフェアまたは組成構造を取出し、シェル形成モジュール４の第２の収容用スクリーンおよび第２の収容用スクリーンジャケットとして役立つように、シェル液体容器９２上に直接設置することができる。
【０５６６】
当然のことながら、フラッシュモジュール３およびシェル形成モジュール４は、同じ収容用スクリーンジャケットを共用するが、異なる収容用スクリーンを使用する。
【０５６７】
制御装置はさらに、磁気振動発生器６１と結合されて、そのさまざまなパラメータを制御する。
【０５６８】
本開示の実施形態は同様に、バイオブロックを調製するための方法を提供する。該実施形態に係るバイオブロック調製方法は、説明される実施形態に係るバイオブロック調製器具により生物活性物質を用いてバイオブロックを調製するステップを含む。バイオブロックは、コアスフェアおよびコアスフェアを被覆するシェルを有する。コアスフェアは、生物活性物質を有する。シェルはコアスフェアを保護するように構成されている。
【０５６９】
該実施形態に係るバイオブロック調製方法は、微小滴形成ステップ、ミクロスフェア形成ステップ、ミクロスフェア清浄ステップおよびシェル形成ステップを含む。
【０５７０】
微小滴形成ステップにおいては、好ましくは、微小滴および／または微小滴原料材料が予め設定された温度または予め設定された温度範囲内で制御される。より好ましくは、微小滴および／または微小滴原料の温度は４９℃に制御される。
【０５７１】
ミクロスフェア形成ステップにおいては、微小滴を受入れるために、微小滴と混ざらない受入液体が使用され、微小滴は受入液体中で硬化されてミクロスフェアを形成することができる。好ましくは、微小滴は、ミクロスフェアを形成する前に受入液体により互いから分離される。好ましくは、微小滴は、受入容器２１、受入液体、チップ出口またはチップ出口と連結された出力パイプライン１８の出口１８Ａのうちの少なくとも１つを制御することによりミクロスフェアを形成する前に受入液体によって互いから分離される。
【０５７２】
ミクロスフェアを形成する前に受入液体により微小滴を互いから分離するステップには、受入液体が微小滴を受入れるときに受入液体を格納する受入容器２１を位置再設定するステップが含まれ；代替的には、受入液体は、受入液体が微小滴を受入れるときに流動するように駆動され；代替的には、受入液体が微小滴を受入れるとき、受入液体の内部に気泡が発生させられ；代替的には、受入液体が微小滴を受入れるとき、受入液体は撹拌される。
【０５７３】
好ましくは、ミクロスフェア形成ステップにおいて、受入液体の温度は、予め設定された温度または予め設定された温度範囲内で制御される。より好ましくは、受入液体の温度は３５℃〜３７℃内に制御される。
【０５７４】
好ましくは、ミクロスフェア形成ステップにおいては、受入液体が微小滴を受入れるとき、微小滴は受入液体内に直接導入される。好ましくは、受入液体が微小滴を受入れる前に、該ステップには、受入液体に対して微小滴を出力するためのチップ出口の高さを調整して、チップ出口を受入液体のレベルより下に位置設定させるステップが含まれる。
【０５７５】
ミクロスフェア清浄ステップは、ミクロスフェア形成ステップの後にミクロスフェアを清浄するステップを含む。好ましくは、ミクロスフェア清浄ステップは、ミクロスフェアをすすぐためのすすぎステップを含む。すすぎステップは、好ましくは、濾液容器３３上にミクロスフェアを格納する第１の収容用スクリーン３５を設置するステップ；噴霧器３６と第１の収容用スクリーン３５のスクリーン開口部との間にシールを形成し、噴霧器３６から噴霧された清浄用液体でミクロスフェアをすすぐステップ；および濾液容器３３内に流体を吸引するステップを含む。
【０５７６】
加えて、ミクロスフェア清浄ステップはさらに、ミクロスフェアを受入液体から分離する分離ステップを含み得る。
【０５７７】
シェル形成ステップは、ミクロスフェアまたはミクロスフェアと少なくとも１つのシェルで構成された組成構造をシェル液体内に入れて、ミクロスフェアまたは組成構造の各々のシェルを周囲に形成するステップを含む。好ましくは、シェル形成ステップは、シェル液体中で第２の収容用スクリーン内にミクロスフェアまたは組成構造を入れるステップを含む。さらに好ましくは、シェル形成ステップは好ましくは、ミクロスフェアまたは組成構造を含有するシェル液体を振盪するステップを含む。
【０５７８】
該実施形態のバイオブロック調製器具によりバイオブロックを調製するための具体的方法について以下で詳述する。
【０５７９】
バイオブロック調製器具の電源をオンにし、第１の調製チャンバ７８および第２の調製チャンバ７９の温度がそれぞれ４℃と３７℃で恒常であるときに、バイオブロックの調製を開始する。
【０５８０】
ミクロスフェア原液およびせん断液体を装填する。ミクロスフェア原液は、細胞を伴うコラーゲン溶液であり、せん断液体は油相液体である。第１のカバー本体７２Ａおよび第２のカバー本体７２Ｂを開放して、ミクロスフェア調製材料保管装置１２を取出し、材料をバイオブロック調製器具の外部から添加する。添加後、ミクロスフェア調製材料保管装置１２を第１の調製チャンバ７８内の固定された位置に組付ける。ミクロスフェア調製材料保管装置１２をそれぞれ連結管１６および連結用パイプライン１７と連結する。マイクロ流体チップ１５をチップ固定具１４内に置く。連結用パイプライン１７および出力パイプライン１８をチップ固定具１４の連結用ポート１４Ｂおよび連結用ポート１４Ｂに対応するシールリング１４Ｃ内に挿入し、固定具ねじ１４Ａを締める。マイクロ流体チップ１５を組付けた後、第１のカバー本体７２Ａを閉じて第１の調製チャンバ７８を外部から隔離する。
【０５８１】
受入容器２１に、油相液体である受入液体を充填する。出力パイプライン１８の後尾端部を挟持用装置２２Ｈの上に組付ける。出力パイプライン１８の出口１８Ａの位置を、第１の調整装置および第２の調整装置を介して調整し、こうして、出口１８Ａが受入液体レベルより下に位置設定されるようにする。第２のカバー本体７２Ｂを閉じて、第２の調製チャンバ７９を外部から隔離する。
【０５８２】
清浄用液体容器９１を予め設定した位置に設置する。シェル液体を格納するシェル液体容器９２を予め設定した位置に設置する。
【０５８３】
フラッシュモジュール３を組付ける。清浄用液体容器９１を空気弁３２および噴霧器３６と連結する。噴霧器３６の周囲をシールカバー３７で覆う。無菌濾液容器３３を予め設定した位置に設置する。第１の収容用スクリーン３５および第１の収容用スクリーンジャケット３４を予め設定した位置に組付ける。吸引装置を濾液容器３３と連結する。
【０５８４】
シェル形成モジュール４を組付ける。第２の収容用スクリーンおよび第２の収容用スクリーンジャケットをシェル液体容器９２上に組付ける。
【０５８５】
ミクロスフェア調製材料圧送装置１１および隔離制御ユニットを起動する。制御装置は、ミクロスフェア原液およびせん断液体を駆動して流動させるための規定の気体圧力に基づいて、圧力制御部分を制御する。せん断液体は、微小滴を得るためにマイクロ流体チップ１５内のミクロスフェア原液をせん断する。調製された微小滴は、出力パイプライン１８を通って受入容器２１の受入液体に入り、収集され硬化される。
【０５８６】
微小滴を、受入液体内で恒常な温度で１５分間硬化して、ミクロスフェアを形成する。ミクロスフェアを取出し、フラッシュモジュール３の第１の収容用スクリーン３５に移送し、噴霧器３６ですすぐ。吸引装置をオンに切換えて濾液容器３３内の流体を吸引して、清浄用液体からミクロスフェアを分離するのを助ける。
【０５８７】
任意には、ミクロスフェアおよび受入液体を最初に、濾過、遠心分離または他の手段を通して、すすぎ前に分離することができる。
【０５８８】
清浄したミクロスフェアを、フラッシュモジュール３の第１の収容用スクリーン３５から、シェル形成モジュール４の第２の収容用スクリーンまで移送し、コアスフェアとして役立つミクロスフェアをシェル液体内に完全に浸漬させ、磁気振動発生器６１をオンに切換えて、シェル液体がコアスフェアと完全に接触できるようにし、こうしてコアスフェアの各々の周りにシェルを形成し、アセンブリプロセスを完了して、求められた組成構造またはバイオブロックを得る。
【０５８９】
シェル形成ステップは、マルチシェルバイオブロックを得るために適切なシェル液体で反復される。
【０５９０】
制御装置は、例えば、先行技術において対応する制御機能を実現するためのＰＬＣ制御システムまたはコンピュータなどの制御装置であり得る。
【０５９１】
図４６〜５０に示されているように、本開示はさらに、別の実施形態のシェルアセンブリ装置を提供する。
【０５９２】
図４６に示されているように、シェルアセンブリ装置は、シェルアセンブリラック２１０、シェル調製材料圧送装置、シェル調製材料保管装置２２０、流体切換管２３０、切換え制御装置および組立装置２５０’を含む。該実施形態のシェルアセンブリ装置において、シェルアセンブリラック２１０、シェル調製材料圧送装置、シェル調製材料保管装置２２０、流体切換管２３０および切換え制御装置は、図２２〜２７に示されている実施形態のシェルアセンブリ装置における対応する構造と同じであり、ここでは反復しない。組立装置２５０’の構造および作動原理は、異なるものである。
【０５９３】
図４６〜５０に示されているように、組立装置２５０’は、組立管２５１、組立管制御ユニット３００および液体添加／吸引ユニット４００を含む。
【０５９４】
組立管２５１の内部空間は組立空間を形成する。組立空間は、前述の組立管２５１の組立空間と同じ機能を有する。
【０５９５】
組立管制御ユニット３００は、組立管固定部分と組立管駆動部分を含む。組立管固定部分は、組立管２５１を固定するように構成されている。組立管駆動部分は、組立管固定部分およびそれに固定された固定済み組立管２５１を駆動して回転させるため、組立管固定部分と駆動連結状態にある。このような配設は、組立管２５１を駆動して回転または揺動させることにより、組立管２５１内の物質の混合を容易にする。
【０５９６】
組立管制御ユニット３００は、組付用ベース３１０を含む。組立管駆動部分および組立管固定部分は、組付用ベース３１０上に配設され、組立管駆動部分および組立管固定部分の出力端部は、互いに固定的に連結されている。
【０５９７】
組立管固定部分は、組立管収容用ベース３１２、限界ブロック組付用ベース３１５、限界ストップ３１３および限界ねじロッド３１４を含む。組立管収容用ベース３１２は、組立管駆動部分の出力端部と固定的に連結され、組立管２５１を収容するための組立管収容空間を有する。限界ストップ組付ベース３１５は、組立管収容用ベース３１２上に配設され、組立管収容空間と連通させられた組付用ベースねじ孔を有する。限界ストップ３１３は、限界ブロック組付用ベース３１５内に配設され、組立管収容空間に面する限界表面を有する。限界ねじロッド３１４は、組付用ベースねじ孔とねじ嵌合状態にあり、限界ねじロッド３１４の組立管収容空間に近い端部は、限界ストップ３１３と固定的に連結されている。
【０５９８】
図４７および４８に示されているように、いくつかの実施形態において、組付用ベース３１０は、シェルアセンブリラック２１０上に組付けられている。組立管駆動部分として作用する組立管駆動モータ３１１は、組付用ベース３１０の上部部分上に組付けられている。組立管収容用ベース３１２は組立管駆動モータ３１１の出力端部と固定的に連結されている。組立管駆動モータ３１１により駆動されて、組立管収容用ベース３１２は、小さい角度範囲内で回転し得る。組立管２５１は、組立管収容用ベース３１２内に位置設定された組立管収容空間内に組付けられる。限界ストップ組付用ベース３１５は組立管収容空間３１２の中央に組付けられる。限界ストップ３１３は、限界ブロック組付用ベース３１５内に組付けられる。限界ストップ組付用ベース３１５の側壁には、ねじ孔が具備されている。限界ねじロッド３１４は、ねじ孔の中に配設される。限界ねじロッド３１４の端部部分は、限界ストップ３１３と連結されている。限界ねじロッド３１４は、限界ストップ組付用ベース３１５との関係において限界ねじロッド３１４を移動させるように回転させられ、こうして、限界ブロック３１３を駆動して組立管３５１を移動させ固定する。
【０５９９】
液体添加／吸引ユニット４００は、補給用ニードル４１３および補給用ニードル移動メカニズムを含む。補給用ニードル移動メカニズムは、補給用ニードル４１３と駆動連結状態にあって、補給用ニードル４１３を組立管固定部分との関係において移動させ、こうして補給用ニードル４１３および組立管２５１の相対的位置を変更する。
【０６００】
図４７、４９および５０に示されているように液体添加／吸引ユニット４００は、シェルアセンブリラック２１０上に組付けられたベース、ベース上に組付けられた補給用ニードル移動メカニズム、および補給用ニードル４１３、そして補給用ニードル移動メカニズム上に組付けられた限界メカニズムを含む。
【０６０１】
補給用ニードル移動メカニズムは、補給用ニードル４１３を駆動して垂直方向（ｚ軸方向）に移動させるための補給用ニードル垂直駆動メカニズムを含む。補給用ニードル垂直駆動メカニズムは、垂直ガイドレールアセンブリ、並進運動駆動部分および移動アーム４１２を含む。垂直ガイドレールアセンブリは、ガイドレールおよびこのレールに沿って垂直方向に移動する並進運動部分を含む。
【０６０２】
並進運動駆動部分は、並進運動部分と駆動連結状態にあり、こうして並進運動部分をガイドレールに沿って垂直方向に移動させる。移動アーム４１２は、垂直ガイドレールアセンブリの並進運動部分と固定的に連結されており、補給用ニードル４１３は移動アーム４１２上に配設されている。
【０６０３】
液体添加／吸引ユニット４００は、補給用ニードル４１３の移動位置を垂直方向で制限するための限界メカニズムを含む。限界メカニズムは、移動アーム４１２と連結された制限用チェーンを含む。
【０６０４】
補給用ニードル駆動メカニズムはさらに、補給用ニードル４１３の水平位置を調節するための水平位置調整メカニズム４１８を含む。補給用ニードル４１３は、水平位置調整メカニズム４１８を介して移動アーム４１２上に連結されている。
【０６０５】
補給用ニードル移動メカニズムの垂直駆動メカニズムの垂直ガイドレールアセンブリは、ベース上に垂直方向に組付けられたリードねじレール４１１を含む。並進運動駆動部分はモータ４１０を含む。リードねじレール４１１のリードねじは、モータ４１０によって駆動されて回転する。移動部分は、ねじが回転するにつれて並進運動を実現するようにリードねじとねじ嵌合状態にある。移動アーム４１２は移動部分と連結され、こうして移動アーム４１２は、リードねじを回転させることによって垂直方向に移動するようになっている。リードねじレール４１１のガイドレールは、移動部分が移動アーム４１２を回転させその移動方向を誘導するのを防ぐように構成されている。組付用プレート４１６がガイドレールの中央に組付けられ、限界メカニズムとして作用する制限用チェーン４１５は、組付け様プレート４１６と移動アーム４１２の間に組付けられる。
【０６０６】
ニードル挟持部分４１４が移動アーム４１２の一端部に組付けられている。液体を添加し吸引するための補給用ニードル４１３がニードル挟持部分４１４上に配設される。ニードル挟持部分４１４には、連結用部材４１８１および水平位置調整メカニズム４１８が具備されている。ニードル挟持部分４１４は、連結用部材４１８１によって連結され、補給用ニードル４１３は、水平位置調整メカニズム４１８上に組付けられる。水平位置調整メカニズム４１８は、補給用ニードル４１３の位置を第１の水平方向（Ｘ軸方向）および第２の水平方向（Ｙ軸方向）で微調整するように構成されている。Ｘ、ＹおよびＺ軸方向は、図４６に示されている。組立管２５１内の補給用ニードル４１３の位置は、水平位置調整メカニズム４１８によって微調整され、例えば補給用ニードル４１３は組立管２５１の管壁に接近し、こうして組立管２５１内の液体が完全に吸引され得るようになっている。水平位置調整メカニズム４１８は、クロスローラ摺動テーブルまたはあり溝摺動テーブルであり得る。
【０６０７】
補給用ニードル４１３の下端部が、組立管２５１の直ぐ上方に位置設定され、補給用ニードル４１３の上端部が、流体切換管２３０の出口コネクタ２３３と連通させられている。
【０６０８】
液体添加／吸引ユニット４００はさらに液体レベルセンサ４１７を含み、シェルアセンブリ装置は制御装置を含む。液体レベルセンサ４１７は、組立管（２５１）内の物質の成層界面位置を特徴付ける検出信号を取得するように構成されている。例えば、液体レベルセンサ４１７は、組立管２５１内の液体とミクロスフェア堆積物の間の界面の位置を検出するように構成されている。液体レベルセンサ４１７は、移動アーム４１２の下部部分に組付けられている。制御装置は、液体レベルセンサ４１７および補給用ニードル移動メカニズムと信号連結状態にあって、液体レベルセンサ４１７からの検出信号にしたがって補給用ニードル４１３の位置を調整するように補給用ニードル移動メカニズムを操作する。
【０６０９】
該実施形態のシェルアセンブリ装置により各ミクロスフェアの周りに単一のシェルを組立てるステップは、以下の通りである：
【０６１０】
１．  ミクロスフェアをせん断液体から分離し、ミクロスフェアを組立管２５１内に装填し；組立管２５１を組立管収容用ベース３１２上に組付け；限界ねじロッド３１４を回転させることによって限界ストップ３１３を組立管２５１に対して押し；組立管２５１を組立管収容用ベース３１２内に固定する。ミクロスフェアおよびせん断液体は、例えば遠心分離を通して分離可能である。遠心分離によりせん断液体からミクロスフェアを分離するためには、遠心分離機および他の装置を使用することができる。
【０６１１】
２．  組立管２５１内のミクロスフェアの数量に応じて補給用ニードル４１３を介して適切な量の清浄用液体を添加し、その後、組立管２５１の上部カバーを掛ける。組立管制御ユニット３００を起動して、組立管２５１を駆動して左右に振盪させ、こうして組立管２５１内のミクロスフェアを清浄する。清浄したミクロスフェアおよび液体廃棄物を、清浄後の遠心分離により成層させる。移動アーム４１２を駆動して移動させ、移動アーム４１２上に配設された液体レベルセンサ４１７を駆動してミクロスフェアと液体廃棄物の間の成層界面に接近させるようにモータ４１０を制御し、その後、液体レベルセンサ４１７を起動して、ミクロスフェアと液体廃棄物の間の成層界面を検出する。成層界面の位置を検出した時点で、組立管２５１の上部カバーを開く。液体レベルセンサ４１７は、モータ４１０を制御して、移動アーム４１２を操作し駆動してリードねじレール４１１に沿って移動させる制御装置に対して検出信号を伝送し、こうして補給用ニードル４１３は、成層界面まで移動できるようになる。補給用ニードル４１３は、補給用ニードル４１３の後尾端部が成層界面に到達して液体廃棄物を放出できるようになるまで、移動しながら液体廃棄物を吸引する。液体廃棄物をより良く吸引するために、組立管２５１内の補給用ニードル４１３の位置を吸引中に調整することができる。
【０６１２】
３．  補給用ニードル４１３を介して組立管２５１にシェル液体を添加し、その後、組立管２５１の上部カバーを閉じる。組立管制御ユニット３００を起動して、組立管２５１を左右に振盪するように駆動し、こうしてミクロスフェア用のシェルを組立てる。
【０６１３】
４．  ミクロスフェアのシェルを組立てた後、組立てたバイオブロックおよび残留シェル液体を遠心分離により成層させる。そしてその後、移動アーム４１２を駆動して移動させるためにモータ４１０を制御し、移動アーム４１２は液体レベルセンサ４１７を駆動してバイオブロックと残留シェル液体間の成層界面に接近させる。その後、液体レベルセンサ４１７を起動して、バイオブロックと残留シェル液体間の成層界面を検出する。成層界面の位置を検出した時点で、組立管２５１の上部カバーを開く。液体レベルセンサ４１７は、モータ４１０を制御して、移動アーム４１２を操作し駆動してリードねじレール４１１に沿って移動させる制御装置に対して検出信号を伝送し、こうして補給用ニードル４１３は成層界面まで移動できるようになる。補給用ニードル４１３は、補給用ニードル４１３の後尾端部が成層界面に到達して残留シェル液体が放出され得るようになるまで、移動しながら残留シェル液体を吸引する。
【０６１４】
５．  補給用ニードル４１３を介して適切な量の清浄用液体を組立管２５１に添加し、その後、組立管２５１の上部カバーを掛ける。組立管制御ユニット３００を起動して、組立管２５１を駆動して左右に振盪させ、こうして組立管２５１内のバイオブロックを清浄する。ミクロスフェアおよび液体廃棄物を、清浄後に遠心分離により成層させる。そしてその後、移動アーム４１２を駆動して移動させるようにモータ４１０を制御し、移動アーム４１２は、液体レベルセンサ４１７を駆動してバイオブロックと液体廃棄物の間の成層界面に接近させる。液体レベルセンサ４１７を起動して、バイオブロックと液体廃棄物の間の成層界面を検出する。成層界面の位置を検出した時点で、組立管２５１の上部カバーを開く。液体レベルセンサ４１７は、モータ４１０を制御して。移動アーム４１２を操作し駆動してリードねじレール４１１に沿って移動させる制御装置に対して検出信号を伝送し、こうして補給用ニードル４１３は、成層界面まで移動できるようになる。そしてその後、補給用ニードル４１３は、放出のため液体廃棄物を吸引し始める。
【０６１５】
６．  最後に、組立管２５１の上部カバーを掛け、組立管制御ユニット３００から組立管２５１を除去して、組立管２５１内に包囲されたバイオブロック製品を得る。該実施形態のシェルアセンブリ装置は同様に、１つのミクロスフェアのためのマルチシェル（例えば２シェルまたは３シェル）アセンブリを提供することもできる。各々の追加のシェルについて、ステップ３〜ステップ５を一回だけ反復する。
【０６１６】
本開示のバイオブロック調製器具により構築されたバイオブロックは、細胞を格納する基本単位であり、３Ｄバイオプリンティングなどのバイオプリンティング、ヒト組織工学および再生医療を含めた多数の分野で使用可能である。
【０６１７】
該実施形態において、バイオブロック調製器具およびその調製方法は、単純な手作業での移送作業しか必要とせず、したがって、主要な調製ステップにおける手作業の関与および手作業によりひき起こされるエラー率が削減され、ミクロスフェアの調製がより制御可能なものとなる。機械化された自動制御によって、調製されたミクロスフェア製品が均一であり調製プロセスが安定していて、異なるバッチ内で均一な製品を生産し、３Ｄバイオプリンティングにおけるミクロスフェアのより優れた応用効果を実現することが保証される。
【０６１８】
上述の実施形態においては、対応する機能を有する構成要素の説明について相互参照することができ、このような構成要素は、互換性がありかつ再構築可能である。例えば、図１〜図３２の実施形態に関与するバイオインクカートリッジまたはバイオインクカートリッジアセンブリは、図３３〜４５の実施形態に関与するバイオブロック調製器具またはミクロスフェア調製装置に応用可能である。
【０６１９】
さらに、本開示は、生物学的活性を有するシェル・コア構造を調製するために好適であるが、生物学的活性を伴わないシェル・コア構造の調製における本開示のバイオインクカートリッジ、ミクロスフェア調製装置、シェルアセンブリ装置およびバイオ調製器具の応用を排除するものではない。
【０６２０】
図５１〜６６は、本開示の一実施形態に係るバイオインク調製器具を示す。バイオインク調製器具は、本開示の一実施形態に係るシェルアセンブリ装置を含む。図６７は、本開示の一実施形態に係るバイオインク調製システムを示す。
【０６２１】
図５１〜図５４に示されているように、バイオインク調製器具のシェルアセンブリ装置は、ミクロスフェアまたはミクロスフェアと少なくとも１つのシェルから成る組成構造を被覆するように構成されている。シェルアセンブリ装置は、シェル調製材料保管装置５５および組立装置を含む。シェル調製材料保管装置５５は、清浄用液体を保管するための清浄用液体保管空間５５０３およびシェル液体を保管するためのシェル液体保管空間を含む多数の保管空間を含む。組立装置内で、清浄用液体はミクロスフェアまたは組成構造を清浄し、ここで清浄済みミクロスフェアまたは組成構造はシェル液体で被覆されて、ミクロスフェアまたは組成構造の各々の周りに外側シェルを形成する。シェルアセンブリ装置は、バイオインクの原料であるバイオブロックを生産する能力を有する。
【０６２２】
図５２〜５６に示されているように、シェル調製材料保管装置５５は、保管ボックス組付用ベース５５０２および保管ボックス５５０１を含む。保管ボックス５５０１は、保管ボックス組付用ベース５５０２上に配設され、清浄用液体保管空間５５０３およびシェル液体保管空間を有する。
【０６２３】
図５６に示されているように、シェル調製材料保管装置５５はさらに、保管ボックス組付用レール５５０６、保管ボックスカバー５５０７およびカバー移動メカニズムを含む。２つの保管ボックス組付用レール５５０６が保管ボックス組付用ベース５５０２の両側に並んで組付けられ、保管ボックス５５０１は、２つの保管ボックス組付用レール５５０６上に組付けられる。保管ボックスカバー５５０７は、保管ボックス５５０１との関係において移動可能な形で配設され、閉鎖状態で保管ボックス５５０１の上方で覆い、開放状態で保管ボックス５５０１の上方で離れる。保管ボックスカバー５５０７と駆動連結状態にあるカバー移動メカニズムは、保管ボックスカバー５５０７が保管ボックス５５０１との関係において移動できるようにし、こうして、閉鎖状態と開放状態の間で、保管ボックスカバー５５０７を切換える。カバー移動メカニズムおよび関連する配設により、保管ボックスカバー５５０７を自動的に開閉し、こうしてシェルアセンブリ装置をより自動的な形で操作することが可能になる。
【０６２４】
図５２〜５４および５７に示されているように、組立装置は、遠心分離管と遠心分離ユニット５１を含む。遠心分離管は、組立空間を含み、その中で清浄用液体がミクロスフェアまたは組成構造を清浄する。遠心分離ユニット５１は遠心分離管内の物質を遠心分離するように構成されている。遠心分離ユニット５１は、清浄用液体またはシェル液体から中間物または完成品を急速に分離するのを助け、これにより調整効率が改善する。
【０６２５】
図５７に示されているように、遠心分離ユニット５１は、遠心分離機ラック組付部分５１０３、遠心分離機ラック５１０１および遠心分離モータ５１０４を含む。遠心分離機ラック５１０１は、遠心分離機ラック組付部分５１０３上に遠心分離軸を中心として回転可能な形で組付けられる。遠心分離機ラック５１０１は、遠心分離管を組付けるための遠心分離管担持部分を含む。遠心分離管担持部分および遠心分離軸は、間隔をおいて配設されている。遠心分離モータ５１０４は、遠心分離機ラック組付部分５１０３上に設置され、遠心分離機ラック５１０１を回転するように駆動するために、遠心分離機ラック５１０１と駆動連結状態にある。
【０６２６】
図５７に示されているように、遠心分離機ラック５１０１は、遠心分離軸の周りに等分布した異なる仕様の多数の遠心分離管担持部分を含む。このような配設は、同時に多数の遠心分離管内の物質を分離するのを助ける。代替的には、遠心分離管の平衡を保つためにバランス管を具備することができ、これが遠心分離の円滑な進捗を導く。
【０６２７】
図５７に示されているように、遠心分離管担持部分は、遠心分離軸に直交する回転軸を中心として遠心分離機ラック５１０１との関係において回転可能な形で配設されている。遠心分離管担持部分は、例えば、第１の遠心分離管組付用シリンダ５１０２である。このような配設は、遠心分離管内の物質の分離を補助する。
【０６２８】
図５２〜５４、５８および５９に示されているように、組立装置はさらに、遠心分離管保管ユニット５１０を含む。遠心分離管保管ユニット５１０は、遠心分離管組付用ラック５１００３を含む。遠心分離管組付用ラック５１００３は、遠心分離管を保管するための遠心分離管保管部分を有する。遠心分離管保管部分は、例えば、第２の遠心分離管組付用シリンダ５１００１である。
【０６２９】
図５８および５９に示されているように、遠心分離管組付用ラック５１００３は同様に、遠心分離管保管部分と連通させられた位置付け用部材組付け孔を有する。遠心分離管保管ユニット５１０は、位置付け用部材組付け孔の中に組付けられた遠心分離管位置付け用部材を含み、遠心分離管位置付け用部材は、遠心分離管保管部分と共に遠心分離管を固定するように構成されている。遠心分離管位置付け用部材は、例えば、フィンガシリンダ５１００２である。
【０６３０】
図５８に示されているように、遠心分離管保管ユニット５１０は、遠心分離管内の物質の成層界面を検出するための液体レベルセンサ５１００６を含む。
【０６３１】
図５８に示されているように、遠心分離管保管ユニット５１０は、センサ組付用ラック５１００７を含む。センサ組付用ラック５１００７は、遠心分離管検出ゾーン５１００４を有する。液体レベルセンサ５１００６は、センサ組付用ラック５１００７上に配設され、液体レベルセンサ５１００６の検出端部が、遠心分離管検出ゾーン５１００４内に位置設定される。遠心分離管保管部分の下端部が、遠心分離管検出ゾーン５１００４内に位置設定され、遠心分離管保管部分の少なくとも液体レベルセンサ５１００６の検出端部に対面する側が、遠心分離管検出ゾーン５１００４と連通させられている。
【０６３２】
図５８に示されているように、遠心分離管保管ユニット５１０は、センサ移動メカニズム５１００８を含む。センサ移動メカニズム５１００８は、センサ組付用ラック５１００７と駆動連結状態にあり、液体レベルセンサ５１００６を駆動して位置を変更させるために使用される。
【０６３３】
図５２〜５４および６０に示されているように、組立装置はさらにバランス管保管ユニット５１１を含む。バランス管保管ユニット５１１は、バランス管５１１１およびバランス管５１１１を保管するためのバランス管保管空間５１１２を含む。バランス管５１１１は、遠心分離ユニット５１が遠心分離管内の物質を遠心分離するときに遠心分離管の平衡を保つように構成されている。遠心分離管の平衡を保つ場合、バランス管５１１１は、平衡を保つべき遠心分離管と同じ群の中の別の遠心分離管担持部分上に組付けられる。
【０６３４】
バランス管保管ユニット５１１は、異なる仕様の２つ以上のバランス管および異なる仕様の２つ以上の対応するバランス管保管空間５１１２を含む。各々のバランス管は、バランス管と同じ仕様の遠心分離管の平衡を保つように構成されている。
【０６３５】
図５２〜５４および６１に示されているように、組立装置は、組立空間に液体を添加するかまたは組立空間から液体を吸引するための液体添加／吸引ユニット５１５を含む。液体添加／吸引ユニット５１５はピペット５１５６を含む。
【０６３６】
図５２〜５４に示されているように、組立装置は、液体添加／吸引ユニット５１５が上に組付けられる３次元運動ユニット５１３を含む。３次元運動ユニット５１３は、液体を引抜き、添加し、吸引する場合に正確な位置で液体添加／吸引ユニット５１５の自動制御を実現する。
【０６３７】
図５２〜５４および６２に示されているように、組立装置は把持ユニット５１４を含む。把持ユニット５１４は、遠心分離管を操作するように構成されている。把持ユニット５１４は、マニピュレータ組付用ラック５１４１およびマニピュレータ５１４２を含む。マニピュレータ５１４２は、マニピュレータ組付用ラック５１４１上に組付けられている。把持ユニット５１４は、３次元運動ユニット５１３上に組付けられている。把持ユニット５１４を用いて、上述の遠心分離管、バランス管およびバレルは、自動的に移動して、自動化レベルを改善することができる。
【０６３８】
図５２〜５４および６３に示されているように、３次元運動ユニット５１３は、第１の駆動用構成要素５１３１、第２の駆動用構成要素５１３２、第３の駆動用構成要素５１３３、第４の駆動用構成要素５１３４、および第５の駆動用構成要素５１３５を含む。
【０６３９】
図５２〜５４および６３に示されているように、把持ユニット５１４は、第１の駆動用構成要素５１３１上に組付けられている。第１の駆動用構成要素５１３１は、把持ユニット５１４を駆動して垂直方向に移動させるように構成されている。第１の駆動用構成要素５１３１は第２の駆動用構成要素５１３２上に組付けられ、第２の駆動用構成要素５１３２は、第１の駆動用構成要素５１３１を駆動して第２の水平方向に移動させるように構成されている。第２の駆動用構成要素５１３２は、第３の駆動用構成要素５１３３上に組付けられており、第３の駆動用構成要素５１３３は、第２の駆動用構成要素５１３２を駆動して第１の水平方向に移動させるように構成されている。液体添加／吸引ユニット５１５は、第４の駆動用構成要素５１３４上に配設されており、第４の駆動用構成要素５１３４は、液体添加／吸引ユニット５１５を駆動して垂直方向に移動させるように構成されている。第５の駆動用構成要素５１３５は、第３の駆動用構成要素５１３３の上に配設されている。第３の駆動用構成要素５１３３は同様に、第５の駆動用構成要素５１３５を駆動して第１の水平方向に移動させるように構成されている。第４の駆動用構成要素５１３４は、第５の駆動用構成要素５１３５上に配設され、第５の駆動用構成要素５１３５は、第４の駆動用構成要素５１３４を駆動して第２の水平方向に移動させるように構成されている。
【０６４０】
図５２〜５４および６３に示されているように、第１の駆動用構成要素５１３１、第２の駆動用構成要素５１３２、第３の駆動用構成要素５１３３、第４の駆動用構成要素５１３４および第５の駆動用構成要素はそれぞれリードねじガイドレール、モータおよび移動ブロックを含む。リードねじガイドレールは、レールおよびガイドレール上に配設されたリードねじを含む。モータは、リードねじと駆動連結状態にあり、リードねじを駆動して回転させる。移動ブロックは、リードねじが回転するにつれてガイドレールに沿って移動するように、リードねじガイドレールとねじ嵌合状態にある。
【０６４１】
図５２〜５４に示されているように、組立装置は、残留液体吸収ユニット５３を含む。残留液体吸収ユニット５３は、残留液体吸収組付用ラック５３０１および残留液体吸収組付用ラック５３０１上に配設された油吸収スポンジ５３０２を含む。
【０６４２】
図５２〜５４に示されているように、シェルアセンブリ装置は、液体廃棄物収集ユニット５６を含む。液体廃棄物収集ユニット５６は液体廃棄物収集ボトルを含む。
【０６４３】
図５２〜５４に示されているように、組立装置は、チップ保管ユニット５７を含む。チップ保管ユニット５７は、ピペット５１５６が必要とするチップを保管するように構成されている。
【０６４４】
図５１〜５４に示されているように、該実施形態のバイオインク調製器具は、該実施形態のシェルアセンブリ装置を含む。バイオインク調製器具はさらに、シェルアセンブリ装置により形成されたバイオブロックと担体材料を混合してバイオインクを生成するためのバイオインク生成装置を含む。
【０６４５】
図５１〜５４および６１に示されているように、バイオインク生成装置は、バレルと担体材料装填ユニットを含む。バレルは、バイオブロックと担体材料を混合するための混合空間を有する。担体材料装填ユニットは、担体材料を混合空間内に注入するように構成されている。担体材料装填ユニットは、シェルアセンブリ装置の液体添加／吸引ユニット５１５上に組付けられ、こうして、３次元運動ユニット５１３により駆動された担体材料装填ユニットは移動できるようになっている。
【０６４６】
図６６に示されているように、担体材料装填ユニットはシリンジ５１５３を含む。担体材料装填ユニットはさらに、シリンジのピストンを押して移動させるためシリンジと駆動連結状態にあるシリンジ押し部分を含む。シリンジ押し部分は、バイオインク生成装置の自動化レベルを改善する。
【０６４７】
シリンジ押し部分は、例えばスライダ５１５２およびシリンジ駆動モータ５１５１を含み得る。スライダ５１５２は、シリンジ５１５３を押すためシリンジ５１５３の軸に沿って移動可能な形で配設されている。シリンジ駆動モータ５１５１は、スライダ５１５２を移動させてシリンジ５１５３を押すためにスライダ５１５２と駆動連結状態にある。
【０６４８】
図６１に示されているように、担体材料装填ユニットは、シリンジ５１５３上に配設されてそれを断熱するシリンジ断熱装置５１５４を含む。シリンジ断熱装置５１５４は、バイオインク中のバイオブロックの活性を維持するのを助ける。
【０６４９】
図５２〜５４および６４に示されているように、バイオインク生成装置は、秤量ユニット５４を含む。秤量ユニット５４は、電子はかり５４０２および電子はかり５４０２上に配設された秤量トレー５４０１を含む。秤量トレー５４０１は、シリンジを保管するための中空シリンダ構造を含む。秤量ユニット５４は、バイオブロックに対する適切な量の担体材料の追加を可能にし、こうして不充分なまたは過剰な担体材料を回避する。
【０６５０】
図５２〜５４および６５に示されているように、バイオインク生成装置は、掻取ユニット５８を含む。掻取ユニット５８は、補正組付用ラック５８０３ならびに掻取プレート５８０１、掻取ライン５８０２および、補正組付用ラック５８０３上に組付けられた距離測定センサ５８０４を含む。掻取ユニット５８は、相対して配設された２つの距離測定センサ５８０４を含む。掻取ユニット５８は、ピペット５１５６およびシリンジ５１５３の底部に残留する液体を掻取って、ピペット５１５６およびシリンジ５１５３の閉塞を防ぐ一助となる。距離測定センサ５８０４は、ピペット５１５６およびシリンジ５１５３の底部に残留する液体を完全かつ正確に掻取るように構成されている。
【０６５１】
図５２〜５４に示されているように、バイオインク生成装置は、バレルの断熱のためのバレル断熱ユニット５９を含む。バレル断熱ユニット５９は断熱ボックスおよび断熱ボックスを加熱するための加熱装置を含む。バレル断熱ユニット５９は、バイオインク内のバイオブロックの活性の維持を助ける。
【０６５２】
図５２〜５４および６６に示されているように、バイオインク生成装置は、バレル内でバイオブロックと担体材料を混合するための混合ユニット５１２を含む。混合ユニット５１２は、バイオインク調製の効率を改善する。
【０６５３】
図６６に示されているように、混合ユニット５１２は、混合ユニット組付用ラック５１２９、混合モータ５１２１およびスイングアーム５１２７を含む。混合モータ５１２１は、混合ユニット組付用ラック５１２９上に組付けられている。スイングアーム５１２７は、混合モータ５１２１の出力シャフト上に組付けられ、バレルを組付けるためのバレル担持部分５１２４を有する。
【０６５４】
図６６に示されているように、混合ユニット５１２は、角度センサ５１２８を含む。角度センサ５１２８は、混合モータ５１２１の回転位置を検出するために、混合モータ５１２１の出力シャフト上に組付けられている。
【０６５５】
図６６に示されているように、混合ユニット５１２は、バッファアセンブリを含む。バッファアセンブリは、混合ユニット組付用ラック５１２９上に組付けられて、スイングアーム５１２７を緩衝し制限する。２つのバッファアセンブリはそれぞれ、スイングアーム５１２７のスイング経路の両端部に位置設定される。バッファアセンブリは、バッファ支柱５１２６およびバッファクッション５１２５を含む。バッファ支柱５１２６は、混合ユニット組付用ラック５１２９上に組付けられる。バッファクッション５１２５は、バッファ支柱５１２６上に配設され、バッファ支柱５１２６とスイングアーム５１２７のスイング経路の対応する端部の間に位置設定されている。
【０６５６】
図６６に示されているように、バレル担持部分５１２４は、バレル組付用孔および固定部品組付部分を含む。混合ユニット５１２は、固定部品５１２２、捩りばねおよび空気圧シリンダ５１２３を含む。空気圧シリンダ５１２３は、混合ユニット組付用ラック５１２９上に組付けられる。固定部品５１２２は、押圧端部、駆動端部および押圧端部と駆動端部の間に配設されたヒンジ部分を含む。ヒンジ部分は、捩りばねを介して固定部品組付部分にヒンジ留めされる。
【０６５７】
駆動端部は空気圧シリンダ５１２３と整合させられる。空気圧シリンダ５１２３は固定部品５１２２を駆動して、固定部品組付部分を中心にして回転させ、こうして、押圧端部がバレル組付用孔の入口に接して押圧される押圧状態と押圧端部がバレル組付用孔の入口から離れた状態にとどまる解放状態との間で、押圧端部が切換わるようになっている。
【０６５８】
本開示の実施形態は同様に、前述のバイオインク調製器具を含むバイオインク調製システムをも提供する。
【０６５９】
図６７に示されているように、いくつかの実施形態において、バイオインク調製システムは前述のミクロスフェア調製装置およびバイオインク調製器具を含む。
【０６６０】
本開示の実施形態に係るバイオインク調製器具、そのシェルアセンブリ装置、バイオインク生成装置およびバイオインク調製器具を有するバイオインク調製システムについて、以下で図５１〜６７を参照しながら説明する。
【０６６１】
図６７に示されているように、バイオインク調製システムは、ミクロスフェア調製装置１００およびバイオインク調製器具５００を含む。ミクロスフェア調製装置１００は、ミクロスフェアを調製するように構成されている。バイオインク調製器具５００は、ミクロスフェアを清浄し、ミクロスフェアを被覆してバイオブロックを形成し、バイオブロックを担体材料と混合してバイオインクを生成するように構成されている。ミクロスフェア調製装置１００の詳細については、以上の説明を参照のこと。以下では、シェルアセンブリ装置を含むバイオインク調製器具５００についてのみ説明する。
【０６６２】
図５１〜５４に示されているように、バイオインク調製器具５００はベース５２、シェルアセンブリ装置およびバイオインク生成装置を含む。
【０６６３】
図５２〜５４に示されているように、シェルアセンブリ装置は、調製材料保管装置５５および組立装置を含む。組立装置は、遠心分離管、遠心分離ユニット５１、遠心分離管保管ユニット５１０、バランス管保管ユニット５１１、液体添加／吸引ユニット５１５、３次元運動ユニット５１３、把持ユニット５１４、残留液体吸収ユニット５３、液体廃棄物収集ユニット５６およびチップ保管ユニット５７を含む。
【０６６４】
図５４に示されているように、残留液体吸収ユニット５３は、いくつかの油吸収スポンジ５３０２が上に配設されている残留液体吸収組付用ラック５３０１を含む。
【０６６５】
図５５および５６に示されているように、シェル調製材料保管装置５５は、清浄用液体を保管するための清浄用液体保管空間およびシェル液体を保管するためのシェル液体保管空間を含む多数の保管空間を有する。シェル調製材料保管装置５５は、保管ボックス組付用ベース５５０２を含み、その上に保管ボックス５５０１が配設される。清浄用液体保管空間５５０３は、保管ボックス５５０１の中央に配設されている。シェル液体保管空間は、保管ボックス５５０１の中でその外側壁の近くに配設されている。それぞれ保管ボックス５５０１の４つの隅に分布した４つのシェル液体保管空間が存在する。保管ボックス組付用レール５５０６が、それぞれ、保管ボックス組付用ベース５５０２の両側に配設されている。カバー移動メカニズムは、２つの保管ボックス組付用レール５５０６の間に配設されたリードねじガイドレール５５０５を含む。リードねじガイドレール５５０５は、一方の端部でモータと、そして他方の端部でスライダ５５０４と連結されている。保管ボックスカバー５５０７がスライダ５５０４の上方に配設される。保管ボックスカバー５５０７は、保管ボックス組付用レール５５０６上のスライダ５５０４の移動を通して保管ボックス５５０１との関係において移動し、こうして閉鎖状態と開放状態の間で切換わる。
【０６６６】
図５７に示されているように、遠心分離ユニット５１は、遠心分離ラック組付部分５１０３を含み、その上方に遠心分離機ラック５１０１が組付けられ、その下方に遠心分離モータ５１０４が組付けられる。遠心分離モータ５１０４は遠心分離機ラック５１０１と連結され、遠心分離機ラック５１０１を駆動して回転させる。第１の遠心分離管組付用シリンダ５１０２が遠心分離機ラック５１０１上に配設される。合計で６つの第１の遠心分離管組付用シリンダ５１０２が存在する。６つの第１の遠心分離管組付用シリンダ５１０２が遠心分離機ラック５１０１の縁部に等分布されている。第１の遠心分離管取付け用シリンダ５１０２の各々が、遠心分離管担持部分を構成する。６つの第１の遠心分離管組付用シリンダ５１０２は、仕様に応じて３つの群に分割され、各群は、１８０度の間隔で配設された同じ仕様の２つの第１の遠心分離管組付用シリンダ５１０２を含む。各群内の２つの第１の遠心分離管組付用シリンダ５１０２のうちの一方は、遠心分離管を設置するように構成されており、他方は遠心分離管に対応するバランス管を設置するように構成されている。
【０６６７】
該実施形態では、遠心分離管保管ユニット５１０の２つの構造が提供される。
【０６６８】
図５８に示されているように、第１の構造を伴う遠心分離管保管ユニット５１０は、１５ｍｌ入り遠心分離管と５ｍｌ入りシリンジを保管するように構成されている。第１の構造を伴う遠心分離管保管ユニット５１０は、遠心分離管組付用ベース５１００５を含み、その上に遠心分離管組付用ラック５１００３およびセンサ移動メカニズム５１００８が配設される。遠心分離管組付用ラック５１００３には、遠心分離管保管部分として作用する第２の遠心分離管組付用シリンダ５１００１が具備されている。遠心分離管組付用ラック５１００３の下部部分には、センサ組付用ラック５１００７が具備されている。遠心分離管組付用ラック５１００３の側壁上に、フィンガシリンダ５１００２が組付けられる。センサ組付用ラック５１００７は、第２の遠心分離管組付用シリンダ５１００の端部で遠心分離管検出ゾーン５１００４を形成する。遠心分離管検出ゾーン５１００４は、４つのプレートにより取り囲まれている。センサ組付用ラック５１００７は、その他方の端部の一方の側でセンサ移動メカニズム５１００８と連結されている。センサ移動メカニズム５１００８は、センサ組付用ラック５１００７を駆動して上下に移動させる。液体レベルセンサ５１００６が、センサ組付用ラック５１００７の他方の端部の他方の側に配設されている。遠心分離管検出ゾーン５１０００７内には、液体レベルセンサ５１００６の検出端部が位置設定されている。検出端部は、例えば光を発出する伝送端部である。伝送端部から発出された光は、遠心分離管検出ゾーン５１００４に入り、遠心分離管を照明する。第１の構造を伴う遠心分離管保管ユニット５１０は、内部で成層界面の位置を検出する必要がある遠心分離管を保管するように構成されている。
【０６６９】
図５９に示されているように、第２の構造を伴う遠心分離管保管ユニット５１０は、５０ｍｌ入り遠心分離管を保管するように構成されている。第２の構造を伴う遠心分離管保管ユニット５１０は、遠心分離管組付用ベース５１００５を含み、その上に遠心分離管組付用ベース５１００３が組付けられている。遠心分離管保管部分として作用する第２の遠心分離管組付用シリンダ５１００が、遠心分離管組付用ラック５１００３の上端部に配設される。遠心分離管組付用ラック５１００３の側壁上に、フィンガシリンダ５１００２が組付けられる。第２の構造を伴う遠心分離管保管ユニット５１０は、内部で成層界面の位置を検出する必要のない遠心分離管を保管するように構成されている。
【０６７０】
図６０に示されているように、バランス管保管ユニット５１１は、バランス管保管ボックス５１１３を含む。バランス管保管ボックス５１１３上にバランス管保管空間５１１２が配設されている。異なる仕様の４つのバランス管保管空間５１１２が存在する。４つのバランス管保管空間５１１２は、バランス管保管ボックス５１１３の４つの隅に等分布される。対応する仕様を有するバランス管５１１１が、バランス管保管空間５１１２内に組付けられる。
【０６７１】
図６１に示されているように、液体添加／吸引ユニット５１５は、第４の駆動用構成要素５１３４と連結された固定プレート５１５５を含む。固定プレート５１５５上にピペット５１５６が配設されている。
【０６７２】
図６２に示されているように、把持ユニット５１４は、第１の駆動用構成要素５１３１と連結され上にマニピュレータ５１４２が配設されているマニピュレータ組付用ラック５１４１を含む。
【０６７３】
図６３に示されているように、３次元運動ユニット５１３内には、第３の駆動用構成要素５１３３の両端部に第２の駆動用構成要素５１３２と第５の駆動用構成要素５１３５がそれぞれ配設され、第３の駆動用構成要素５１３３は第２の駆動用構成要素５１３２および第５の駆動用構成要素５１３５を駆動して第１の水平方向（Ｘ軸方向）に移動させるように構成されている。第１の駆動用構成要素５１３１が、第２の駆動用構成要素５１３２上に配設され、第２の駆動用構成要素５１３２は、第１の駆動用構成要素５１３１を駆動して第２の水平方向（Ｙ軸方向）に移動させるように構成されている。把持ユニット５１４が、把持ユニット５１４を駆動して垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させるように構成された第１の駆動用構成要素５１３１上に配設されている。第４の駆動用構成要素５１３４が、第４の駆動用構成要素５１３４を駆動して第２の水平方向に移動させるように構成された第５の駆動用構成要素５１３５上に配設されている。第４の駆動用構成要素５１３４は、液体添加／吸引ユニット５１５を具備しており、液体添加／吸引ユニット５１５を駆動して垂直方向に移動させるために使用される。第１から第５の駆動用構成要素の各々は、リードねじガイドレール、モータおよび移動ブロックを含む。
【０６７４】
Ｘ、ＹおよびＺ軸方向が、図５１に示されている。
【０６７５】
図５２〜５４に示されているように、液体廃棄物収集ユニット５６は、液体廃棄物収集ボトルを含む。チップ保管ユニット５７は、チップ保管ボックスを含む。
【０６７６】
図５２〜５４に示されているように、バイオインク生成装置は、担体材料装填ユニット、掻取ユニット５８、秤量ユニット５４、バレル断熱ユニット５９および混合ユニット５１２を含む。
【０６７７】
図６１に示されているように、担体材料装填ユニットは同様に、液体添加／吸引ユニット５１５の固定プレート５１５５上に配設される。担体材料装填ユニットは、シリンジ駆動モータ５１５１、スライダ５１５２、シリンジ５１５３、およびシリンジ断熱装置５１５４を含む。シリンジ駆動モータ５１５１は、スライダ５１５２を駆動して移動させるために出力端部においてスライダ５１５２と連結されている。移動中、スライダ５１５２は、シリンジ５１５３のピストンと接触状態にあり、こうしてシリンジ５１５３のピストンを押す。シリンジ断熱装置５１５４は、シリンジ５１５３の表面上に配設されている。
【０６７８】
図６５に示されているように、掻取ユニット５８は、掻取プレート５８０１、掻取ライン５８０２、補正組付用ラック５８０３、および距離測定センサ５８０４を含む。掻取プレート５８０１、掻取ライン５８０２および距離測定センサ５８０４は、補正組付用ラック５８０３上に配設されている。掻取ライン５８０２は、掻取プレート５８０１の上方に位置設定されている。相対して配設されている２つの距離測定センサ５８０４が存在する。図６５に示されているように、距離測定センサ５８０４は、掻取ライン５８０２および掻取プレート５８０１のそばに配設される。距離測定センサ５８０４および掻取ライン５８０２は、同じ水平平面上に位置設定される。距離測定センサ５８０４は、本質的に、それぞれピペット５１５６およびシリンジ５１５３の下端部の高さを測定してピペット５１５６およびシリンジ５１５３の下端部の高さを掻取ライン５８０２と同じレベルに保つように構成されている。残留液体は、使用中ピペット５１５６およびシリンジ５１５３の下端部で懸垂し得る（例えば、閉塞をひき起こし得る高粘度の液滴）ことから、ピペット５１５６およびシリンジ５１５３の下端部に残留する液体は、掻取される必要がある。掻取の前に、ピペット５１５６およびシリンジ５１５３は、ピペット５１５６およびシリンジ５１５３が掻取ライン５８０２まで移動するとき、ピペット５１５６およびシリンジ５１５３の下端部に残留する液体が掻取ライン５８０２を介して掻取され得るような形で、位置付けされる必要がある。
【０６７９】
図６４に示されているように、秤量ユニット５４は、電子はかり５４０２を含み、その上に中空シリンダ構造を伴う秤量トレー５４０１が配設されている。中空シリンダ構造は、５ｍｌ入りシリンジを保管するように構成されている。
【０６８０】
バレル断熱ユニット５９は、断熱ボックスを含み、その底部に加熱装置が配設されている。
【０６８１】
図６６に示されているように、混合ユニット５１２は、混合ユニット組付用ラック５１２９を含み、その上に混合モータ５１２１および空気圧シリンダ５１２３が配設されている。混合モータ５１２１の出力シャフト上にはスイングアーム５１２７が配設されている。混合モータ５１２１の回転位置を検出するための角度センサ５１２８が同様に、混合モータ５１２１の出力シャフト上に配設される。スイングアーム５１２７を緩衝し制限するように構成されたバッファアセンブリも、混合ユニット組付用ラック５１２９上に配設されている。２つのバッファアセンブリが存在する。２つのバッファアセンブリは、角度センサ５１２８の両側に位置設定される。バッファアセンブリは、バッファ支柱５１２６を含み、その上にバッファクッション５１２５が配設される。スイングアーム５１２７には、その一端部にバレル担持部分５１２４が具備されている。バレル担持部分５１２４の中央に、固定部品組付部分が配設される。固定部品５１２２は、Ｌ字形である。固定部品５１２２のＬ字コーナーに近い端部が、押圧端部であり、Ｌ字コーナーから離れた他方の端部は駆動端部である。押圧端部と駆動端部の間にヒンジ部分が配設されている。固定部品組付部分は、捩りばねを介して固定部品５１２２のヒンジ部分と連結されている。駆動端部は、空気圧シリンダ５１２３のシリンダロッドに対して押圧する。シリンダロッドが伸張すると、シリンダロッドは駆動端部を駆動して作用させ、こうして押圧端部を解放状態にする。シリンダロッドが引込むと、押圧端部は押圧状態になり、こうしてバレルをバレル組付用孔内に固定する。
【０６８２】
本開示の実施形態に係るバイオインク調製器具５００およびバイオインク調製システムによるバイオインク生成およびシェルアセンブリの作業プロセスおよび原理は、以下のように説明される：
【０６８３】
１．  せん断液体の吸引ステップ
１．１  遠心分離管保管ユニット５１０に対して、ミクロスフェア調製装置１００内の混合物収集容器としてミクロスフェアおよびせん断液体の混合溶液を格納する５０ｍｌ入り遠心分離管を設置する；マニピュレータ５１４２を用いて５０ｍｌ入り遠心分離管に栓で蓋をする。
【０６８４】
１．２  バランス管保管ユニット５１１上の５０ｍｌ入り遠心分離管に対応するバランス管５１１１を、バランス管保管ユニット５１上の対応する平衡位置までマニピュレータ５１４２により把持する。蓋をした５０ｍｌ入り遠心分離管を、マニピュレータ５１４２により、遠心分離ユニット５１まで把持して、遠心分離ユニット５１の平衡を保つ。その後、遠心分離ユニット５１を起動して、５０ｍｌ入り遠心分離管を遠心分離に付す。遠心分離の後、バランス管５１１１および５０ｍｌ入り遠心分離管をマニピュレータ５１４２によって適切な位置に設置する。
【０６８５】
１．３  ５０ｍｌ入り遠心分離管上の栓をマニピュレータ５１４２によって取外し、次にピペット５１５６をチップ保管ユニット５７まで移動させてチップを組付ける。組付け後、ピペット５１５６を５０ｍｌ入り遠心分離管まで移動させ、せん断液体を、液体廃棄物収集ユニット５６の液体廃棄物収集ボトル内に吸引する。その後、チップを交換し、せん断液体の吸引を完了するべく少なくとも３回せん断液体を吸引し放出するために、上述のプロセスを反復する。最後に、油吸収スポンジ５３０２をマニピュレータ５１４２により残留液体吸収組付用ラック５３０１から把持し、マニピュレータ５１４２は、油吸収スポンジ５３０２を５０ｍｌ入り遠心分離管内に挿入して、ミクロスフェアの表面上に残留するせん断液体（例えば鉱油）をさらに吸引する。
【０６８６】
２．  ミクロスフェアを清浄するステップ
２．１  ピペット５１５６のチップを交換し、１５ｍｌ入り遠心分離管へ５０ｍｌ入り遠心分離管内の混合物を移送し、マニピュレータ５１４２により、遠心分離管保管ユニット５１０内に１５ｍｌ入り遠心分離管を設置する。
【０６８７】
２．２  ピペット５１５６のチップを交換し、ピペット５１５６を清浄用液体保管空間５５０３まで移動させ、一定量の清浄用液体を吸引した後、ピペット５１５６を１５ｍｌ入り遠心分離管の位置まで移動させ、その後、清浄用液体を１５ｍｌ入り遠心分離管に添加する。吸引のため、１５ｍｌ入り遠心分離管内にピペット５１５６を移動させ、清浄用液体が１５ｍｌ入り遠心分離管内を流動して微小滴の清浄を完了するようにする。マニピュレータ５１４２によって１５ｍｌ入り遠心分離管に栓で蓋をする。１５ｍｌ入り遠心分離管に対応するバランス管保管ユニット５１１上のバランス管をマニピュレータ５１４２によって、遠心分離ユニット５１の対応する位置まで把持する。蓋をした１５ｍｌ入り遠心分離管を、マニピュレータ５１４２により遠心分離ユニット５１まで把持して、遠心分離ユニット５１の平衡を保つ。その後、遠心分離ユニット５１を起動して１５ｍｌ入り遠心分離管を遠心分離に付す。遠心分離の後、バランス管および１５ｍｌ入り遠心分離管をマニピュレータ５１４２により適切な位置に設置する。遠心分離後、１５ｍｌ入り遠心分離管内のせん断液体、清浄用液体および微小滴は成層される。
【０６８８】
２．３  マニピュレータ５１４２による１５ｍｌ入り遠心分離管の栓の除去。ピペット５１５６のチップを交換し、ピペット５１５６を１５ｍｌ入り遠心分離管の位置まで移動させ、その後、せん断液体を液体廃棄物収集ユニット５６内に吸引する。チップを交換し、ステップ２．３中のせん断液体の吸引および放出プロセスを反復して、せん断用流体の吸引を完了する。最後に、油吸収スポンジ５３０２をマニピュレータ５１４２により残留液体吸収組付用ラック５３０１から把持し、マニピュレータは油吸収スポンジを１５ｍｌ入り遠心分離管内に挿入して、ミクロスフェアの表面上に残った残留せん断液体をさらに吸引する。
【０６８９】
２．４  せん断液体を吸引した後、センサ組付用ラック５１００７を移動させ、レベルセンサ５１００６を起動してミクロスフェアと清浄用液体の間の成層界面の位置を検出する。成層界面の位置が検出された時点で、ピペット５１５６のチップを交換し、ピペット５１５６を成層液体界面まで移動させる。移動中、ピペット５１５６は、その端部が成層界面に到達するまで、移動しながら清浄用液体廃棄物を吸引し始め、こうして清浄用液体廃棄物は吸引されて液体廃棄物収集ユニット５６の液体廃棄物収集ボトルに放出されることになる。
【０６９０】
より優れた清浄効果を達成するために、ステップ２．２〜２．４を反復することができる。
【０６９１】
３．  シェル被覆ステップ
３．１  ピペット５１５６のチップを交換し、ピペット５１５６をシェル液体保管空間まで移動させ、一定量の清浄用液体を吸引した後、ピペット５１５６を１５ｍｌ入り遠心分離管の位置まで移動させ、その後シェル液体を１５ｍｌ入り遠心分離管に添加する。１５ｍｌ入り遠心分離管を一定の時間（例えば８分間）直立状態に放置して被覆を完了させることができる。代替的には、被覆を吹き付けにより完成させることができ、詳細には、ピペット５１５６を、吸引のために１５ｍｌ入り遠心分離管内に移動させ、こうしてシェル液体が１５ｍｌ入り遠心分離管内を流動して被覆を完了させることができるようにする。
【０６９２】
３．２  マニピュレータ５１４２によって１５ｍｌ入り遠心分離管に栓で蓋をする。１５ｍｌ入り遠心分離管に対応するバランス管保管ユニット５１１上のバランス管５１１１を、マニピュレータ５１４２により遠心分離ユニット５１の対応する位置まで把持する。蓋をした１５ｍｌ入り遠心分離管を、マニピュレータ５１４２により遠心分離ユニット５１の対応する位置まで把持して、遠心分離ユニット５１の平衡を保つ。その後、遠心分離ユニット５１を起動して１５ｍｌ入り遠心分離管を遠心分離に付す。遠心分離の後、バランス管および１５ｍｌ入り遠心分離管をマニピュレータ５１４２により適切な位置に設置する。センサ組付用ラック５１００７を移動させ、レベルセンサ５１００６を起動してミクロスフェアと残留シェル液体の間の成層界面の位置を検出する。成層界面の位置が検出された時点で、ピペット５１５６のチップを交換し、ピペット５１５６を成層界面まで移動させる。移動中、ピペット５１５６は、その端部が成層界面に到達するまで、移動しながら残留シェル液体を吸引し始め、こうして、残留シェル液体は、吸引されて液体廃棄物収集ユニット５６の液体廃棄物収集ボトルに放出されることになる。
【０６９３】
３．３  ピペット５１５６のチップを交換し、ピペット５１５６を清浄用液体保管空間５５０３まで移動させ、一定量の清浄用液体が吸引された後、ピペット５１５６を１５ｍｌ入り遠心分離管まで移動させ、その後、清浄用液体を１５ｍｌ入り遠心分離管内に添加する。ピペット５１５６を、吸引のため１５ｍｌ入り遠心分離管内に移動させ、こうして清浄用液体は１５ｍｌ入り遠心分離管内を流動して、バイオブロックの清浄を完了することになる。マニピュレータ５１４２により１５ｍｌ入り遠心分離管に栓で蓋をする。バランス管保管ユニット５１１上の対応するバランス管を、マニピュレータ５１４２により、遠心分離ユニット５１の対応する位置まで把持する。蓋をした１５ｍｌ入り遠心分離管をマニピュレータ５１４２によって遠心分離ユニット５１まで把持して、遠心分離ユニット５１の平衡を保つ。その後、遠心分離ユニット５１を起動して１５ｍｌ入り遠心分離管を遠心分離に付す。遠心分離の後、バランス管および１５ｍｌ入り遠心分離管をマニピュレータ５１４２により適切な場所に設置する。
【０６９４】
３．４  １５ｍｌ入り遠心分離管の栓をマニピュレータ５１４２により除去した。ピペット５１５６のチップを交換する。センサ組付用ラック５１００７を移動させ、レベルセンサ５１００６を起動してバイオブロックと清浄用液体の間の成層界面の位置を検出する。成層界面の位置が検出された時点で、ピペット５１５６のチップを交換し、ピペット５１５６を成層界面まで移動させる。移動中、ピペット５１５６は、その端部が成層界面に到達するまで、移動しながら清浄用液体を吸引し始め、こうして、清浄用液体廃棄物は、吸引されて液体廃棄物収集ボトルに放出されることになる。
【０６９５】
被覆の効果を保証するかまたはマルチシェル被覆を得るために、上述のステップ３．１〜３．４を反復することができる。
【０６９６】
４．  担体材料を混合することによるバイオインクの生成ステップ
４．１  電子はかり５４０２上の秤量トレー５４０１まで、マニピュレータ５１４２によりバレルを移動させて、バレルを秤量する。
【０６９７】
４．２  ピペット５１５６のチップを交換し、ピペット５１５６を移動させて、１５ｍｌ入り遠心分離管中のバイオブロックをバレルまで移送する。
【０６９８】
４．３  マニピュレータ５１４２によってバレルに栓で蓋をする。バランス管保管ユニット５１１上のバレルに対応するバランス管を、マニピュレータ５１４２により遠心分離ユニット５１の対応する位置まで把持する。蓋をしたバレルをマニピュレータ５１４２により遠心分離ユニット５１の対応する位置まで把持して、遠心分離ユニット５１の平衡を保つ。その後、遠心分離ユニット５１を起動してバレルを遠心分離に付す。
【０６９９】
４．４  バレルの栓をマニピュレータ５１４２により除去する。ピペット５１５６のチップを交換し、センサ組付用ラック５１００７を移動させ、レベルセンサ５１００６を起動してミクロスフェアと清浄用液体の間の成層界面の位置を検出する。成層界面の位置が検出された時点で、ピペット５１５６のチップを交換し、ピペット５１５６を成層界面まで移動させる。移動中、ピペット５１５６は、その端部が成層界面に到達するまで、移動しながら清浄用液体を吸引し始め、こうして、清浄用液体廃棄物は、吸引されて液体廃棄物収集ボトルに放出されることになる。
【０７００】
４．４  シリンジ５１５３に追加すべき担体材料を電子はかり５４０２で秤量する。そしてその後、担体材料をシリンジ５１５３に追加する。シリンジ断熱装置５１５４を介して担体材料の温度を好ましくは３７℃前後に保つ。
【０７０１】
４．３  マニピュレータ５１４２によりバレルをバレル断熱ユニット５９まで移動させて、バレルのバイオブロックの温度を好ましくは３７Ｃ前後に保つ。
【０７０２】
４．４  断熱の後、バイオブロックを格納するバレルまでシリンジ５１５３を移動させる。シリンジ駆動モータ５１５１を起動し、スライダ５１５２を駆動して移動させ、こうしてシリンジ５１５３のピストンを移動させ、次にシリンジ５１５３内の担体材料をバレル内に押し込む。ピペット５１５６のチップを交換し、ピペット５１５６をバレル内に設置して吸引を行なわせ、こうして担体材料はバレル内を流動し、担体材料とバイオブロックは混合されることになる。代替的には、バレルを混合ユニット５１２により振盪して担体材料およびバイオブロックを混合する。
【０７０３】
４．５  マニピュレータ５１４２によりバレルに栓で蓋をする。バランス管保管ユニット５１１上のバランス管を、マニピュレータ５１４２により遠心分離ユニット５１の適切な位置まで把持し；蓋をしたバレルをマニピュレータ５１４２により遠心分離ユニット５１の適切な位置まで把持して、遠心分離ユニット５１の平衡を保ち；その後、遠心分離ユニット５１を起動して、バレルを遠心分離に付す。
【０７０４】
４．６  バレルの栓をマニピュレータ５１４２により除去する。ピペット５１５６のチップを交換し、センサ組付用ラック５１００７を移動させ、レベルセンサ５１００６を起動してバイオインクと残留担持材料の間の成層界面の位置を検出する；成層界面の位置が検出された時点で、ピペット５１５６のチップを交換し、ピペット５１５６を成層界面まで移動させる。移動中、ピペット５１５６は、その端部が成層界面に到達するまで、移動しながら残留担持材料を吸引し始め、こうして、残留担持材料は、吸引されて液体廃棄物収集ボトルに放出されることになる。このようにして、バイオインクの調製は完了する。
【０７０５】
本開示の実施形態のバイオインク調製器具およびバイオインク調製システムにより生成されたバイオインクは、生物学的活性およびバイオプリンティングの要件を満たす。
【０７０６】
最後に、上述の実施形態は、本開示の技術的解決法を説明する目的でのみ使用され、それを限定するものとみなされるものではないということを指摘しておくべきである。本開示は、好ましい実施形態を参照して詳述されているが、当業者であれば、本開示の特定の実施形態がなおも修正可能であるかまたはいくつかの技術的特徴は、等価物により置換され得、本開示の技術的解決法の精神から逸脱することなく、全ての修正された実施形態および置換された技術的特徴は、本開示の保護範囲内で網羅されるものである、ということを理解するはずである。
【図１】
2021530199.tif 000003
【図２】
2021530199.tif 000004
【図３】
2021530199.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2021530199.tif 000009
【図８】
2021530199.tif 000010
【図９】
2021530199.tif 000011
【図１０】
2021530199.tif 000012
【図１１】
2021530199.tif 000013
【図１２】
2021530199.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2021530199.tif 000021
【図２０】
2021530199.tif 000022
【図２１】
2021530199.tif 000023
【図２２】
2021530199.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2021530199.tif 000030
【図２９】
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【図３０】
2021530199.tif 000032
【図３１】
2021530199.tif 000033
【図３２】
2021530199.tif 000034
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
2021530199.tif 000039
【図３８】
2021530199.tif 000040
【図３９】
2021530199.tif 000041
【図４０】
2021530199.tif 000042
【図４１】
2021530199.tif 000043
【図４２】
2021530199.tif 000044
【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
2021530199.tif 000047
【図４６】
2021530199.tif 000048
【図４７】
2021530199.tif 000049
【図４８】
2021530199.tif 000050
【図４９】
2021530199.tif 000051
【図５０】
2021530199.tif 000052
【図５１】
2021530199.tif 000053
【図５２】
2021530199.tif 000054
【図５３】
2021530199.tif 000055
【図５４】
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【図５５】
2021530199.tif 000057
【図５６】
2021530199.tif 000058
【図５７】
2021530199.tif 000059
【図５８】
2021530199.tif 000060
【図５９】
2021530199.tif 000061
【図６０】
2021530199.tif 000062
【図６１】
2021530199.tif 000063
【図６２】
2021530199.tif 000064
【図６３】
2021530199.tif 000065
【図６４】
2021530199.tif 000066
【図６５】
2021530199.tif 000067
【図６６】
2021530199.tif 000068
【図６７】
2021530199.tif 000069
【手続補正書】
【提出日】令和2年12月24日(2020.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０１】
実施形態において、分割壁１３１２の多数の壁セグメントは、第１の垂直壁セグメント１３１２１、水平壁セグメント１３１２２、および第２の垂直壁セグメント１３１２３を含む。水平壁セグメント１３１２２は、インクカートリッジシェル１３１１の頂部壁から離隔している。第２のインクカートリッジ入口１３１５２および第１のインクカートリッジ出口１３１５３は、水平壁セグメント１３１２２の上方に位置設定される。垂直内側流路１３１６が第１のインクカートリッジ出口１３１５３と水平壁セグメントの間に連結されて、第１の収容用チャンバ１３１３と第１のインクカートリッジ出口１３１５３とを連通させている。この配設は、内側流路１３１６の長さを最小化し、内側流路１３１６を通って流動する流体の抵抗を最小化する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３１９】
例えば、十字形構造のチップチャネルについて、せん断液体は、１００μＬ／分〜４００μＬ／分の範囲内の流量で第１のチップチャネル１４１の両側において第２のチップチャネル１４２内に導入される。好ましくは、両側で第２のチップチャネル１４２内に流入するせん断液体の流量は、微小滴を形成するための均一の力を保証するべく交差点ゾーンにおいて一貫したものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３２０】
いくつかの実施形態において、第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２は、０．７ｍｍ〜２ｍｍの範囲内の長さと０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの幅を有する矩形横断面を有する。例えば、第１のチップチャネル１４１および第２のチップチャネル１４２は、十字形構造を形成する。ミクロスフェア原液は、第１のチップチャネル１４１から入り、せん断液体は、第１のチップチャネル１４１の両側で２つの第２のチップチャネル１４２から入る。好ましくは、ミクロスフェア原液とせん断液体の粘度比は１０：１〜３０：１である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３２１】
いくつかの実施形態において、ミクロスフェア原液の粘度は５００ｃｐ〜３０００ｃｐの範囲内である。微小滴を調製するために、２相の流体の流量を制御することができる。例えば、ミクロスフェア原液と単一のチャネル内を流れるせん断液体の流量比は、交差点ゾーンにおいて１：１０〜１：２０の範囲内である。より好ましくは、各々の第１のチップチャネル１４１内を流れるミクロスフェア原液の流量は交差点ゾーンにおいて、１０μＬ／分〜４０μＬ／分の範囲内であり、第２のチップチャネル１４２の各々におけるせん断液体の流量は、交差点ゾーンにおいて１００μＬ／分〜４００μＬ／分の範囲内である。２００μｍ〜４００μｍの範囲内の直径サイズを有する微小滴は、該実施形態のマイクロ流体チップ１４０に対して適用される流量制御を通して得られる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３６０】
混合物収集容器１７１は、混合物受入ポートおよびせん断液体出力ポートを含む。混合物収集容器１７１の混合物受入ポートは、硬化装置出口と連通させられて、ミクロスフェア・せん断液体混合物を受入れる。せん断液体収集容器１７２は、せん断液体受入ポートを含む。せん断液体受入ポートは、混合物収集容器１７１のせん断液体出力ポートと連通させられ、そこからせん断液体を受入れる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０４３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０４３９】
４．  組立管２５１の組立空間に第２のシェル液体保管ボトル２２２２中のシェル液体を加え、次に、例えば１０００秒以内に１０００ｒｐｍ未満の振動速度で振動装置２６０をオン切換えする。第２のシェルがミクロスフェアの各々の周りに組立てられた後、組立空間内の残留シェル液体を放出する。清浄用液体を再び組立空間に加え、その後、例えば１０００秒以内に１０００ｒｐｍ未満の振動速度で振動装置２６０をオン切換えする。清浄後、吸引装置をオン切換えして清浄用液体を放出する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０５２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０５２３】
例示されていないいくつかの実施形態において、隔離制御ユニットは、受入液体が微小滴を受入れるとき受入液体を流動させるように構成されている流体循環駆動装置を含み得る。流体循環駆動装置を用いると、たとえチップ出口および受入容器２１が相対的に固定されていても、受入液体が流動していることに起因して、微小滴は硬化前に互いに接触しない。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０５２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０５２８】
チップ出口と受入容器２１の間の相対的移動を制御することによりミクロスフェアが形成される前に微小滴を互いから分離させる場合、相対的移動の方向は、水平方向、垂直方向、水平方向または垂直方向との関係において傾斜した方向、またはそれらの組合せであり得る。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０５２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０５２９】
受入容器２１は、浅いか長いかまたは幅広であり得、こうして、できたての微小滴は水平方向に間隔をとって配設されることになる。受入容器２１は、比較的大きい深さを有することができ、こうして、できたての微小滴は垂直方向に間隔をとって配設されることになる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０５３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０５３９】
図４１〜４３に示されているように、該実施形態において、第１の調整装置は、第２の調製チャンバ７９内に配設されている回転アーム２２Ｃ、第１の磁石２２Ｄ、第２の磁石２２Ｅ、回転シャフト２２Ｆおよび支持フレーム２２Ｇを含む。支持フレーム２２Ｇは、第２の調製チャンバ７９内に固定的に配設されている。第１の磁石２２Ｄおよび第２の磁石２２Ｅは、支持フレーム２２Ｇ上に間隔を置いて上下に配設されている。回転シャフト２２Ｆは、支持フレーム２２Ｇ上に連結される。回転アーム２２Ｃは、支持フレーム２２Ｇとの関係において回転シャフト２２Ｆ上に回転可能な形で連結されている。回転アーム２２Ｃの第１の端部が、受入容器２１の上方に配置された挟持用装置２２Ｈと連結されている。回転アーム２２Ｃの第２の端部が、第１の磁石２２Ｄと第２の磁石２２Ｅの間に位置設定されている。出力パイプライン１８の後尾端部は、挟持用装置２２Ｈ上に挟持され、こうして出口１８Ａは受入容器２１の上方に位置設定されるようになっている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０６６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０６６８】
図５８に示されているように、第１の構造を伴う遠心分離管保管ユニット５１０は、１５ｍｌ入り遠心分離管と５ｍｌ入りシリンジを保管するように構成されている。第１の構造を伴う遠心分離管保管ユニット５１０は、遠心分離管組付用ベース５１００５を含み、その上に遠心分離管組付用ラック５１００３およびセンサ移動メカニズム５１００８が配設される。遠心分離管組付用ラック５１００３には、遠心分離管保管部分として作用する第２の遠心分離管組付用シリンダ５１００１が具備されている。遠心分離管組付用ラック５１００３の下部部分には、センサ組付用ラック５１００７が具備されている。遠心分離管組付用ラック５１００３の側壁上に、フィンガシリンダ５１００２が組付けられる。センサ組付用ラック５１００７は、第２の遠心分離管組付用シリンダ５１００の端部で遠心分離管検出ゾーン５１００４を形成する。遠心分離管検出ゾーン５１００４は、４つのプレートにより取り囲まれている。センサ組付用ラック５１００７は、その他方の端部の一方の側でセンサ移動メカニズム５１００８と連結されている。センサ移動メカニズム５１００８は、センサ組付用ラック５１００７を駆動して上下に移動させる。液体レベルセンサ５１００６が、センサ組付用ラック５１００７の他方の端部の他方の側に配設されている。遠心分離管検出ゾーン５１００４内には、液体レベルセンサ５１００６の検出端部が位置設定されている。検出端部は、例えば光を発出する伝送端部である。伝送端部から発出された光は、遠心分離管検出ゾーン５１００４に入り、遠心分離管を照明する。第１の構造を伴う遠心分離管保管ユニット５１０は、内部で成層界面の位置を検出する必要がある遠心分離管を保管するように構成されている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０７００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０７００】
４．５  シリンジ５１５３に追加すべき担体材料を電子はかり５４０２で秤量する。そしてその後、担体材料をシリンジ５１５３に追加する。シリンジ断熱装置５１５４を介して担体材料の温度を好ましくは３７℃前後に保つ。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０７０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０７０１】
４．６  マニピュレータ５１４２によりバレルをバレル断熱ユニット５９まで移動させて、バレルのバイオブロックの温度を好ましくは３７Ｃ前後に保つ。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０７０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０７０２】
４．７  断熱の後、バイオブロックを格納するバレルまでシリンジ５１５３を移動させる。シリンジ駆動モータ５１５１を起動し、スライダ５１５２を駆動して移動させ、こうしてシリンジ５１５３のピストンを移動させ、次にシリンジ５１５３内の担体材料をバレル内に押し込む。ピペット５１５６のチップを交換し、ピペット５１５６をバレル内に設置して吸引を行なわせ、こうして担体材料はバレル内を流動し、担体材料とバイオブロックは混合されることになる。代替的には、バレルを混合ユニット５１２により振盪して担体材料およびバイオブロックを混合する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０７０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０７０３】
４．８  マニピュレータ５１４２によりバレルに栓で蓋をする。バランス管保管ユニット５１１上のバランス管を、マニピュレータ５１４２により遠心分離ユニット５１の適切な位置まで把持し；蓋をしたバレルをマニピュレータ５１４２により遠心分離ユニット５１の適切な位置まで把持して、遠心分離ユニット５１の平衡を保ち；その後、遠心分離ユニット５１を起動して、バレルを遠心分離に付す。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０７０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０７０４】
４．９  バレルの栓をマニピュレータ５１４２により除去する。ピペット５１５６のチップを交換し、センサ組付用ラック５１００７を移動させ、レベルセンサ５１００６を起動してバイオインクと残留担持材料の間の成層界面の位置を検出する；成層界面の位置が検出された時点で、ピペット５１５６のチップを交換し、ピペット５１５６を成層界面まで移動させる。移動中、ピペット５１５６は、その端部が成層界面に到達するまで、移動しながら残留担持材料を吸引し始め、こうして、残留担持材料は、吸引されて液体廃棄物収集ボトルに放出されることになる。このようにして、バイオインクの調製は完了する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０７０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０７０６】
最後に、上述の実施形態は、本開示の技術的解決法を説明する目的でのみ使用され、それを限定するものとみなされるものではないということを指摘しておくべきである。本開示は、好ましい実施形態を参照して詳述されているが、当業者であれば、本開示の特定の実施形態がなおも修正可能であるかまたはいくつかの技術的特徴は、等価物により置換され得、全ての修正された実施形態および置換された技術的特徴は、本開示の保護範囲内で網羅されるものである、ということを理解するはずである。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを伴うインクカートリッジシェル（１３１１）と；
前記キャビティ内に配設され、互いから流体的に隔離されている第１の収容用チャンバ（１３１３）および第２の収容用チャンバ（１３１４）へと前記キャビティを分割する分割壁（１３１２）と；
前記インクカートリッジシェル（１３１１）上に配設され、前記第１の収容用チャンバ（１３１３）と連通させられている、第１のインクカートリッジ入口（１３１５１）および第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）と；
前記インクカートリッジシェル（１３１１）上に配設され、前記第２の収容用チャンバ（１３１４）と連通させられている、第２のインクカートリッジ入口（１３１５２）および第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）と；
前記第２の収容用チャンバ（１３１４）内に位置設定され内部の流体から隔離され、かつ前記第１の収容用チャンバ（１３１３）を前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）と連通させている内側流路（１３１６）と；
を含む、バイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項２】
前記第１のインクカートリッジ入口（１３１５１）が前記第２のインクカートリッジ入口（１３１５２）に隣接して配設され、前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）が前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）に隣接して配設され、前記第１のインクカートリッジ入口（１３１５１）、前記第２のインクカートリッジ入口（１３１５２）、前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）および前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）が前記インクカートリッジシェル（１３１１）の頂部または側面上に配設されている、請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項３】
前記分割壁（１３１２）が、一定の角度で配設された多数の壁セグメントを含み、前記内側流路（１３１６）が、前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）と前記内側流路（１３１６）の長さを最小限に抑える前記多数の壁セグメントのうちの１つとの間で連結されている、請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項４】
前記インクカートリッジシェル（１３１１）の内側底部表面が、第１の収容用チャンバ（１３１３）内に位置設定された第１の底部表面と前記第２の収容用チャンバ（１３１４）内に位置設定された第２の底部表面とを含み；
前記第１の底部表面が、第１の低位ゾーンまたは第１の低位点を含み、そこから離れた場所からこのゾーンまたは点まで前記第１の底部表面が漸進的に下降しており；かつ／または
前記第２の底部表面が、第２の低位ゾーンまたは第２の低位点を含み、そこから離れた場所からこのゾーンまたは点まで前記第２の底部表面が漸進的に下降している、
請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項５】
前記インクカートリッジシェル（１３１１）が、外部で反対側に配設されたインクカートリッジ位置付け用構造（１３１１２）および弾性スナップイン構造（１３１１３）を含み；かつ／または
前記インクカートリッジシェル（１３１１）が、多数のバイオインクカートリッジ（１３１）を連結してバイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）を形成するように構成された連結用構造（１３１１４）を含む、
請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項６】
中央貫通孔を有し、前記第１のインクカートリッジ入口（１３１５１）、前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）、前記第２のインクカートリッジ入口（１３１５２）および前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）内にそれぞれに配設されている第１の封止用構造（１３５）を含む、請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項７】
前記第１の収容用チャンバ（１３１３）内に配設され、前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）の半径方向外側から下向きに延在する第１のガイド壁（１３１７）；および／または
前記第２の収容用チャンバ（１３１４）内に配設され、前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）の半径方向外側から下向きに延在する第２のガイド壁（１３１８）；
をさらに含む、請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項８】
前記キャビティ内に配設され、前記第１のインクカートリッジ入口（１３１５１）、前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）、前記第２のインクカートリッジ入口（１３１５２）または前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）のうちの少なくとも１つに位置設定されている補強用構造（１３１９）をさらに含む、請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項９】
前記第１の収容用チャンバのチャンバ壁表面または前記第２の収容用チャンバのチャンバ壁表面のうちの少なくとも１つが疎水性である、請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項１０】
前記第１の収容用チャンバ（１３１３）と前記第２の収容用チャンバ（１３１４）との体積比が１０：１〜２５：１である、請求項１に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）を含む、バイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）。
【請求項１２】
少なくとも１つの第１のコネクタ流路（１３３１１）および／または少なくとも１つの第２のコネクタ流路（１３３１２）を有するコネクタ本体（１３３１）であって、前記第１のコネクタ流路（１３３１１）の出口端部が前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第１のインクカートリッジ入口（１３１５１）と連通させられ、前記第２のコネクタ流路（１３３１２）の出口端部が前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第２のインクカートリッジ入口（１３１５２）と連通させられている、コネクタ本体（１３３１）と；
前記コネクタ本体（１３３１）上に連結された流体コネクタ（１３３２）であって、前記第１のコネクタ流路（１３３１１）の入口端部が流体コネクタ（１３３２）と連結され、前記第２のコネクタ流路（１３３１２）の入口端部が流体コネクタ（１３３２）と連結されている、流体コネクタ（１３３２）と；
を含む統合型コネクタ（１３３）をさらに含む、請求項１１に記載のバイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）。
【請求項１３】
前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）と連結されたパイプラインが中を通過するための少なくとも１つの第１の貫通孔（１３４１３）；および／または
前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）と連結されたパイプラインが中を通過するための少なくとも１つの第２の貫通孔（１３４１５）；
を有する統合ヘッド本体（１３４１）を含む出口統合ヘッド（１３４）をさらに含む、請求項１１に記載のバイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）。
【請求項１４】
前記統合ヘッド本体（１３４１）が：
前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）をマイクロ流体チップの第２のチップ入口（１４２１）と連結するパイプラインが中を通過するための少なくとも１つの第３の貫通孔（１３４１４）；および／または
前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）を前記マイクロ流体チップの第１のチップ入口（１４１１）と連結するパイプラインが中を通過するための少なくとも１つの第４の貫通孔（１３４１６）；
を有する、請求項１３に記載のバイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）。
【請求項１５】
前記出口統合ヘッド（１３４）がガイド構造を含み、前記ガイド構造が、前記第１の貫通孔（１３１４３）を通過する前記パイプラインを、前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第１のインクカートリッジ出口（１３１５３）を通って前記第１の収容用チャンバ（１３１３）内へと導き、かつ／または前記第２の貫通孔（１３４１５）を通過する前記パイプラインを、前記バイオインクカートリッジ（１３１）の前記第２のインクカートリッジ出口（１３１５４）を通って前記第２の収容用チャンバ（１３１４）内へと導くように構成されている、請求項１３に記載のバイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）。
【請求項１６】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）を含むか、または、請求項１１ないし１５のいずれか１項に記載のバイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）を含む、ミクロスフェア調製装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のバイオインクカートリッジ（１３１）を含むか、または請求項１１ないし１５のいずれか１項に記載のバイオインクカートリッジアセンブリ（１３０）を含む、バイオブロック調製器具。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2021530199.tif 000070
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２３】
2021530199.tif 000071
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３０】
2021530199.tif 000072
【国際調査報告】
2021530199.tif 000073
2021530199.tif 000074
2021530199.tif 000075
2021530199.tif 000076
2021530199.tif 000077
2021530199.tif 000078